具有防轉動連桿的集成電路芯片測試機的制作方法

本發明涉及使集成電路與IC板電氣連接的插座。更特別地，本發明涉及諸如用于測試或連接集成電路的插座，插座包含兩件式連接器的陣列，兩件式連接器實現被測IC裝置(DUT)與板(諸如測試儀器或其它器具的件的負載板等)之間的形狀匹配(positive)的連接。

背景技術：

集成電路測試機裝置長期以來用在半導體行業中，用于測試并評價離開制造線的芯片的質量。信號完整性是芯片設計和測試的重要方面。為此，期望將使集成電路引線與相應的負載板焊盤互連的觸點的導通部的阻抗維持在特定期望水平。設計的有效阻抗是多個因素的函數。這些因素包括導通路徑的寬度和長度、制成導通結構的材料和材料厚度等。

當測試諸如集成電路(IC)等的封裝或模制型半導體裝置的電氣特性時，常見的是利用使IC固定并連接至用于評價IC性能的儀器(即，負載板)的專用測試插座。為了使待測試的芯片的集成電路引線快速且暫時地連接至測試機的負載板，已經設計出許多不同的測試插座。特別是自動化測試設備使用多個這種插座。典型的插座配置使用位于IC的引線與負載板之間的觸點將承受的力，以使該觸點的探針頂端發生變形并接合負載板上的焊盤。這種結構提供了DUT的引腳或觸點焊盤與測試設備的相應引線之間的形狀匹配的連接。例如，可以在Rathburn的美國專利6,409,521和Sherry的美國專利7,737,708中發現這種類型的連接的示例，將這兩件美國專利的教導和內容通過引用全部并入本文。

無論是對于測試集成電路，還是對于將該電路安裝在板上，均需要適當的插座式連接器。諸如成本、具有低輪廓和縮短電氣信號路徑等的因素驅動工業持續追求對現有技術的插座的改進。Tiengtum的美國專利7,918,669提供了用于前述問題的解決方案，并且該解決方案被轉讓給本受讓人，通過引用該美國專利的內容完全地并入本文。該裝置的特征是筒狀彈性體，其對連接器提供彈性施力，這使得測試裝置能夠與被測裝置(DUT)可靠地形成有效接觸。然而，該筒狀彈性體會被快速磨耗，并且在多次使用后開始變形，從而降低了其有效性。一旦該筒狀彈性體開始磨耗，則其可能會扭轉，這導致進一步磨耗和彈性損失。這會導致連接器在特定條件下建立可靠接觸的問題。本發明解決了這些問題。

技術實現要素：

本發明是用于集成電路的插座，集成電路具有線性配置、優選沿著至少一個周緣配置的一系列觸點焊盤或其它電氣連接部位，插座包括支撐IC和收納多個連接器的平臺，當與集成電路的觸點焊盤接合時，連接器使觸點焊盤與在平臺下方的相關聯的器具的觸點之間實現電氣連接。插座的平臺可以具有多個大體上平行的槽，槽用于在每個槽中均對準并接收相對應的多個電氣觸點中的一個電氣觸點。各電氣接觸路徑均由兩件式連桿構成，兩件式連桿配合以使觸點焊盤與器具的觸點之間形成電氣連接。兩個接觸件配合在一起以使IC與板之間形成可靠的電氣連接。

兩件式連接器組件被配置成在不使元件變形的情況下樞轉進入接合位置。因為變形的部件可能損失其彈性并可能導致具有循環壽命周期(repeated life cycle)的插座的不良接觸或故障，所以避免變形是有利的。在本發明中，將第一接觸件稱作“支座”，并且第一接觸件具有大體上平坦、平行的上表面和下表面以及形成倒圓的球根狀腔的側表面，腔具有略微向上傾斜的定向。倒圓的腔是具有略微擴展的口部的大致半圓形，口部容納方便購得的下述搖臂。倒圓的腔沿著上部通過彎曲的指狀突起過渡至平坦的上表面，并且在其下部處進一步過渡成限定出遠離下表面向上傾斜的唇部構件。唇部構件具有大致跟隨其限定腔的彎曲上邊緣的下邊緣，并且上邊緣和下邊緣均終止在向前面向的前邊緣處。

支座以保持不動的方式固定在平臺中，并且優選地包括來自在上表面上方的平臺的壓縮預加載，以便使支座略微嵌入下方的負載板。在優選實施方式中，支座形成有楔入平臺的傾斜后表面，防止支座在測試操作期間移動。固定的支座用于接收第二構件、即連桿，并且對第二構件、即連桿起到像樞轉支點那樣的作用。

連桿形成有用作與IC的相關聯的觸點焊盤(或引腳)連接的觸點的弧形的上表面。弧形的上表面具有如下曲率：在彎曲的上表面轉動通過其初始待機位置、通過其接合位置時，保持與IC的觸點焊盤平滑滾動接觸。橫向向外且遠離連桿的弧形上表面突出的是搖臂，搖臂具有通至倒圓頂端的頸部。搖臂的倒圓頂端具有與支座的腔匹配的尺寸，并且提供連桿的球和插座式樞轉運動。即，當坐落在支座的腔中時，連桿的倒圓頂端能夠隨著搖臂的頸在限定腔的口部的表面之間、即在待機或解除接合位置與接合位置之間擺動而繞著倒圓頂端的端轉動，其中在待機或解除接合位置，連桿不與IC和以下測試裝置接觸，在接合位置，連桿與支座穩固接觸從而實現電路。

長形有彈性的彈性體位于連桿構件后方且下方，用于當不存在IC時對連桿構件施加進入待機或解除接合位置的力。長形有彈性的彈性體位于平臺中、位于被成形成保持彈性體的腔中。當IC壓靠測試插座時，IC的觸點焊盤抵抗彈性體的施力向下推連桿的弧形上表面。彈性體使連桿的搖臂與支座的腔的表面保持接觸。由于IC芯片的向下移動的力勝過彈性體的施力，因此連桿將繞著支座轉動，并且腔中的搖臂的接合將通過管狀彈性構件的橫向力而有力地建立。支座具有與負載板或其它器具的電氣觸點匹配的下表面，連桿與IC觸點焊盤穩固接觸。因而，搖臂與支座的插座的互連在IC DUT與相關聯的器具之間實現了電路。

彈性體能夠被成形為方形輪廓，在優選實施方式中其具有被倒圓的第一角部。彈性體坐落在楔形支撐件中，使得倒圓角部向上面向并與連桿接觸。與和方形的整個面接觸相反而僅能夠切線地接觸的筒狀彈性體相比，彈性體的方形形狀確保連桿與連桿較大接觸。通過包含穿過彈性體的中部的長度方向孔，彈性體僅能夠在二階的力下進行操作。孔提供附加水平的力，其能夠用于在提高柔量(compliance)范圍而不犧牲彈性體壽命的情況下確保連接和改善接觸。當連桿首次與彈性體接觸時，彈性體因中央的孔的存在而更容易壓縮。因此，對連桿施加較小的力。然而，一旦彈性體的壓縮使孔閉合，則彈性體的整個剩余截面抵抗進一步壓縮，由此增大連桿上的力。該增大的力確保與被測裝置的較大連接，而不在初始接觸階段期間過早的磨耗彈性體。

將通過參考以下說明和附圖來最佳地理解本發明的這些和許多其它特征。然而，應當理解，雖然已經說明并示出了本發明人的最佳模式，但是本發明不限于任何特定附圖或說明。而是，應當理解，可能存在本領域普通技術人員將容易理解的本發明的許多變型，并且本發明涵蓋所有這些變化和變型。

附圖說明

圖1是本發明的測試插座的實施方式的從上方看的立體圖；

圖2是測試插座的一部分的從上方看的示出了連接器結構的放大剖視圖；和

圖3是接合位置下的連桿和支座的放大截面圖。

圖4是彈性體和楔形支撐件的分解圖。

具體實施方式

圖1示出了在美國專利7,918,669中總體說明的類型的集成電路測試插座40，將該美國專利的內容并入本文。測試插座40具有大體上方形的輪廓，具有供該測試插座安裝在測試儀器上的多至四個對準孔42。在測試插座40的平臺44上，形成有方形的凹部46，用于接收被測的集成電路芯片14。如在以上所參考的'669專利中更全面地說明的，凹部46內形成有多個電連接器。一旦芯片14被放置在凹部46中，則將測試插座40放置在例如處理機作業壓機(handler work press)中，并且將測試插座40夾持在處理機中以預期對集成芯片進行測試。自動和手動的其它配置也可用于本發明。

圖2示出了與測試插座配合以形成測試DUT所需的觸點的電連接器。測試插座40坐落在作為測試儀器的一部分的焊盤18上，測試儀器能夠接收來自IC的電氣信號并評估信號的質量、強度和其它特性。測試插座40的目的是將信號以電氣方式從芯片的觸點焊盤經由平臺12內的多個連接器組件52傳送至下方的測試儀器。各連接器組件52均在不存在IC的待機或解除接合位置(如圖3所示)與接合位置之間樞轉，其中該接合位置與IC14和測試儀器的焊盤18之間通過連接器組件52所實現的電氣電路相對應。如圖2所示，插座40的平臺54具有使得連接器52的一部分能夠從平臺54的上表面露出的多個槽56。如在美國專利7,918,669中更詳細解釋的，當IC芯片14被放置在平臺54上時，IC芯片14的連接器79接觸連接器組件52的突出穿過槽56的部分，并且使連接器組件52樞轉到接合位置(圖3)。以這種方式，當IC被放置在測試插座的平臺54上時，可靠且自動地建立了電氣接觸。

建立電氣連接的連接器組件52是具有連桿構件60和支座元件62的兩件式組件。長形有彈性的彈性體58收納在平臺54中，并且用于向處于解除接合位置的連接器組件52施力。支座62保持在平臺54中，并且包括大體上平坦的上表面和大體上平坦的下表面。在優選實施方式中，平臺54具有略微壓縮支座62的尺寸，使得支座62延伸進入并略微嵌入下方的測試儀器接觸面中。在下表面與上表面之間存在具有略微向上傾斜定向的橫向開放的腔。該腔直到口部呈大致圓形，然后朝向連桿60逐漸變寬，并且近似地具有供連桿構件的一部分保持在該腔內的尺寸。口部的上邊緣通過彎曲的指狀突起過渡到上表面。同樣地，口部的下邊緣通過突出的唇部構件過渡到下表面。唇部構件具有朝向前邊緣向上彎曲的下邊緣。

當IC壓靠平臺54時，IC的下表面接觸連桿60的突出弧形面并抵抗長形有彈性的彈性體58的施力而向下推連桿。隨著連桿60經由搖臂繞著支座62樞轉，由IC14壓靠所產生的該向下力使連桿抵抗有彈性的彈性體58的施力(該力向上推連桿)而逆時針轉動。由于在IC14的觸點焊盤79經由連桿60的弧形接觸面并經由搖臂至與嵌入在并附接至負載板/測試儀器18的引線71的支座62之間存在直接流路(direct flow path)，因此這是接合位置(圖3)。這樣建立了流路，然后能夠通過測試儀器18以傳統方式處理來自IC14的信號。

圖3示出了支座62和連桿60以及長形有彈性的彈性體58。各支座62均包括大體上平坦的上表面78和大體上平坦的下表面80，并且在優選實施方式中，支座包括傾斜的側壁84，側壁84與平臺內的同樣傾斜的表面86配合以“抓獲”或捕獲支座就位。傾斜壁與傾斜面之間的這種配合使支座固定就位，并且減少了支座60的任意擾動，從而在連接器組件52中建立了更可靠的連接。

支座60的下表面與上表面之間是具有略向上傾斜定向的橫向開放的腔106。腔106直到口部呈大致圓形，然后隨著朝向連桿62開放而逐漸變寬，并且腔106近似地具有供連桿62的一部分保持在腔106內的尺寸。口部的上邊緣通過彎曲的指狀突起108過渡到上表面78。同樣地，口部的下邊緣通過突出的唇部構件110過渡到下表面80。

連桿62具有兩個主要部件。第一個部件是沿著上邊緣的弧形接觸面96，弧形接觸面96被成形為允許在IC對連桿62施加向下力時與上方的IC14滾動接觸，從而使連桿62繞著支座60樞轉。連桿62的第二個部件是具有終止于球狀末端的頸部的搖臂98。支座60的腔106和搖臂98的球狀末端尺寸互補，以使得搖臂能夠以可控的方式在支座的腔內平滑樞轉，而無不適當的搖擺。

當不存在芯片時，彈性構件58對連桿62的搖臂98施力，使連桿62向上穿過平臺12的槽56。由于連接器組件52為IC芯片的存在做好準備，因此這是解除接合或待機位置。當芯片14被放置在平臺上時，連桿62向下轉動，從而使芯片的電氣觸點79與連桿62之間形成接觸，這利用支座60、觸點焊盤71和測試裝置618實現了電路，用于將來自芯片的信號中繼至測試裝置。

長形有彈性的彈性體58是具有倒圓上表面205的大致方形，上表面205在構件的上半部具有從一個邊206的中點至另一邊208的中點的弧線。彈性體58與支座60相鄰地坐落在楔形支撐件210中，支撐件210具有暴露于連桿62的倒圓上表面205。在優選實施方式中，彈性體58包括在彈性體58中建立空隙的長度方向通道或孔212。這在彈性體58被連接器組件52壓縮時產生彈性體58的二階收縮。在初始階段，彈性體將因空隙212的存在而更容易潰縮，并且與實心彈性體相比，連桿將受到較少的力。然而，隨著連桿繼續擠壓彈性體，空隙將減小直至消失，因此進一步壓縮需要較大的力使彈性體潰縮。通過防止彈性體在受力的初始階段期間被過度磨耗和應變，如下該二階壓縮會延長彈性體的壽命：在第一階段，當空隙仍然就位時彈性體被壓縮，在第二階段，空隙不再存在或對壓縮響應的作用降低。

將理解的是，本公開僅是示例性的，并且還應當理解，在不超出本發明的范圍的情況下，可以在細節方面，特別是在零件的形狀、尺寸、材料和配置方面進行改變。因此，根據所附權利要求的語言限定本發明的范圍，并且本發明的范圍不以任何方式受限于上述的說明和附圖。