具有用于保持半导体器件的闩锁和浮板的半导体测试插座的制作方法

具有用于保持半导体器件的闩锁和浮板的半导体测试插座
1.相关申请的交叉应用
2.本技术要求2019年11月25日提交的美国专利申请no.16/694,011的权益，该申请名称为“semiconductor test socket with a floating plate and latch for holding the semiconductor device”，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种用于预烧测试的半导体器件的插座，更具体地说涉及一种具有用于保持半导体器件的闩锁和浮板的插座。


背景技术：

4.比如集成电路(ic)之类的半导体器件要经受测试，其通常施加高温。预烧测试能在预定周期内消除半导体器件的缺陷的出现并防止故障器件的装运。典型地，在预烧测试期间，比如散热器或加热板等热单元接触半导体器件的本体。预烧测试的成功很大程度上取决于热单元和半导体器件的本体之间的接触的平齐性(即，热单元和半导体器件的本体之间没有间隙)。美国专利no.8,388,365b2和8,602,805b2提出了用于测试的插座，其中的每一篇都通过引用并入本文。
5.为了能够适应增加的测试密度，多个半导体器件同时经受热预烧测试。半导体器件被保持在测试插座中，并且测试插座以大模式排列。然后，单个热单元同时接触多个半导体器件。然而，高密度测试降低了热测试的效率，因为不同半导体器件的可变厚度阻止了热单元与半导体器件有效接触以进行加热或冷却。测试插座、加热元件和/或冷却元件的高度上也可能存在可变性，这进一步阻碍止了被测试的半导体器件和热单元之间的恰当配合。


技术实现要素：

6.鉴于上述情况，需要一种用于半导体器件(比如ic芯片)的预烧测试的测试插座，其即使在半导体器件或其它元件的高度变化时也能在测试期间提供热单元和半导体器件之间的恰当接触。本主题技术涉及一种半导体预烧测试插座，其具有浮板和相对的闩锁以保持半导体器件，其移动以适应不同的高度。
7.本公开的一个实施例涉及一种用于半导体器件的预烧测试的测试插座组件，该测试插座组件包括：基座组件，该基座组件包括用于电联接到半导体器件进行预烧的引脚组件；联接到基座组件的浮板；以及安装在浮板上用于移动和保持半导体器件的相对的闩锁。浮板和相对的闩锁移动到测试位置，以在与测试夹具配合时适应半导体器件的不同高度，同时闩锁仍然有效地保持半导体器件。
8.本公开的另一个实施例涉及一种用于半导体器件的预烧测试的测试插座组件，该测试插座组件包括基座组件，该基座组件包括用于电联接到半导体器件进行预烧的引脚组件、至少一个直立的挠曲臂和联接到基座组件的浮板。当将半导体器件插入测试插座中时，直立的挠曲臂将浮板支撑在固定装载位置。
9.本公开的又另一实施例涉及一种用于半导体器件的预烧测试的测试插座组件，该测试插座组件包括：基座组件，该基座组件包括用于电联接到半导体器件进行预烧的引脚组件；至少一个直立的挠曲臂；联接到基座组件的浮板；以及安装在浮板上用于移动和保持半导体器件的闩锁组件。浮板和闩锁组件移动到测试位置，以在与测试夹具配合时适应半导体器件的不同高度，同时闩锁仍然有效地保持半导体器件。当将半导体器件插入测试插座中时，直立的挠曲臂将浮板支撑在固定装载位置。
10.应当理解的是，本主题技术可以以多种方式实施和利用，包括但不限于用于现在公知和以后开发的应用的过程、设备、系统、装置、方法。通过以下的描述和附图，本文公开的系统的这些和其他独特特征将变得更显而易见。
附图说明
11.本文参考附图讨论了本公开的各个方面。应当理解的是，为了说明的简明和清楚，附图中所示的元件不一定精确地或按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大，或者数个物理部件可能被包括在一个功能块或元件中。此外，在认为适当的情况下，附图标记可以在附图间重复以指示对应或类似的元件。然而，为了清楚的目的，不是每个部件都可以在每个附图中被标出。附图被提供来用于说明和解释的目的，并不旨在作为对本公开的限制的定义。
12.图1a示出了依据本主题技术的装载有半导体器件的用于半导体器件预烧测试的插座的透视图。
13.图1b示出了依据本主题技术的没有半导体器件的用于半导体器件预烧测试的图1a所示插座的透视图。
14.图2a示出了图1a和1b的测试插座的透视分解视图。
15.图2b示出了图1a和1b的测试插座的正面分解视图。
16.图2c示出了图1a和1b的测试插座的底部透视分解视图。
17.图3示出了图1a和1b的空测试插座的前视平面视图。
18.图4a示出了在其上具有半导体器件和装载头的图1a和1b的测试插座的透视截面图。
19.图4b示出了图1a和1b的测试插座的剖视图，其中装载头已部分插入。
20.图4c示出了图1a和1b的测试插座在固定装载位置的剖视图，其中装载头已完全插入到其上。
21.图4d示出了图1a和1b的测试插座在固定装载位置的剖视前视图，其中装载头已完全插入到其上。
22.图4e示出了图1a和1b的插座的剖视前视图，其中在移除装载头之后装载了半导体器件。
23.图5示出了根据本主题技术的图1a和1b的插座的剖视前视图，其中已装载的插座与热单元接触。
24.图6是根据主题技术的另一个测试插座的剖视图。
具体实施方式
25.本主题技术克服了与确保安装在测试插座中的半导体器件和热单元之间在半导体器件的热测试期间的良好接触相关的许多公知问题。从以下结合附图对某些示例性实施例的详细描述中，对于本领域普通技术人员来说，本文公开的技术的优点和其他特征将变得显而易见，其中相同的附图标记表示类似的结构元件。应当注意的是，方向指示，比如顶、底、竖直、水平、向内、向外、向上、向下、右、左等，是相对于附图使用的，并不意味着以限制性的方式。
26.参考图1a和图1b，示出了用于半导体器件预烧测试的测试插座100的透视组装视图。图1a描绘了在其上(例如测试位置)装载有半导体器件102的测试插座100。图1b描绘了半导体器件102被装载之前的测试插座100，为了清楚起见省略了数个下层部件。半导体器件102可以是集成电路(ic)等。
27.测试插座100包括基座组件110，其包括具有四个直立的挠曲臂162的主本体160。浮板200可滑动地联接到基座组件110。两个相对的闩锁240安装在浮板200上，用于随其移动并用于将半导体器件102保持在其上。浮板200被向上偏压。在另一个实施例中，主本体160具有较少的直立的挠曲臂，比如两个或三个。当从上方观察时，浮板200略微呈h形，使得四个角部220形成相对的间隔222。
28.当半导体器件102如图1a所示被装载时，浮板200和闩锁240自由向下移动，以在与测试夹具(例如图5中部分示出)配合时适应半导体器件102的不同高度，同时闩锁240仍有效地保持半导体器件102。当将半导体器件102插入测试插座100中时，浮板200被支撑在固定装载位置，如下文参考图4a-d所述。
29.另外参照图2a-c，分别示出了测试插座100的顶部透视、正面和底部透视分解视图。在基座组件110中，主本体160联接到引脚组件120。基座组件110还包括长方形背板112，其中绝缘体片114在引脚组件120下方。
30.引脚组件120包括坐置在绝缘体片114上的预烧板130。预烧板130形成焊盘或衬垫的阵列132，以便通过压缩安装来接收多个接触引脚122。接触引脚122优选为弹针式引脚。止挡器140连接到主本体160以容纳接触引脚122。止挡器140还具有两个悬垂的圆柱142，其分别装配到预烧板130和背板112的圆槽134中。接触引脚122也穿过形成在止挡器140中的孔的阵列144。止挡器140具有四个直立的可偏转指状物146，每个指状物146具有位于止挡器140的顶侧150的远侧锁扣148。每个指状物146卡扣装配到形成在主本体160中的孔164中，使得主本体160的顶部表面168用作壁架以将相应的锁扣148保持就位。接触引脚122还对齐于并穿过主本体160中的孔的阵列166，以在装载时与半导体器件102连接。
31.主本体160、预烧板130、绝缘体114和背板112分别都具有四个角部通孔170、136、118、116。插入螺母172固定在主本体160的角部孔170中。插入螺母172具有内螺纹以捕获穿过角部通孔170、136、118、116的螺钉111，从而将引脚组件120和主本体160保持在一起以形成基座组件110。
32.仍参照图2a-c，通过将四个悬垂舌部202插入形成在主本体160中的槽174中，浮板200可滑动地联接到主本体160。每个舌部202具有卡扣特征204，其锁扣在主本体160的凹陷底部部分176上。因此，舌部202可以自由地进一步移动到槽174中，但不能缩回，因为卡扣特征204锁扣在底部部分176上。舌部202和槽174的宽且平的尺寸和形状防止浮板200相对于
主本体160旋转，有效地引导浮板200的滑动运动。
33.浮板200被四个浮板弹簧206从主本体160向上偏压，这四个浮板弹簧装配到它们在主本体160上的相应浮动弹簧圆槽178中。如图2b最佳所示，浮板200具有装配到每个浮板弹簧206中的弹簧引导件208，以确保浮板弹簧206被恰当地定位。主本体160形成端部空腔180，用于接收浮板200和闩锁240。
34.相对的成对柔性臂162直立在空腔180中，用于在半导体器件102的装载过程中支撑浮板200。柔性臂162各自具有远侧末端182，以与浮板200的互补接触表面210相互作用。柔性臂162还各自具有向内的突出部184，以在装载半导体器件102时与装载头300的内肩部302的外侧壁304相互作用。
35.尽管向上偏压，浮板200可以通过舌部204更深地插入槽174而以受控的方式向下移动。在一个实施例中，浮板200向下的最大行程或浮动等于浮板200和主本体160之间的间隙高度“h”。浮板200还包括多个接触引脚孔212，接触引脚122在测试期间通过所述接触引脚孔接触半导体器件102。
36.在预烧测试期间(例如测试位置)，相对的闩锁240将半导体器件102稳定地保持在浮板200上。相对的闩锁240安装到浮板200上，从而在浮板200移动时，闩锁240随之行进。
37.每个闩锁240形成一个枢轴242。枢轴242通过侧槽214分别在浮板200上装配到枢轴通道216中。因此，闩锁240围绕居中地穿过每个枢轴242的轴线“a”旋转。每个闩锁240具有直立的夹持部分244，其终止于具有上唇248的芯片接触表面246中。每个闩锁240还具有水平的杠杆部分250。每个闩锁240可以具有与装载头300相互作用的上倾斜坡道252。虽然本实施例描述了闩锁240上的上倾斜坡道252，但是各种其他形状和构造也可以达到相同的目的。
38.闩锁240被在主本体160和杠杆部分250之间延伸的闩锁弹簧254偏压到关闭位置。闩锁弹簧254被形成在主本体160的侧空腔180中的套环188(见图4b和4c)和从闩锁240的杠杆部分250向下延伸的保持隆起256(见图2b、图4b和图4c)保持就位。浮板200具有足够的间隙空间218，以便闩锁240在安装于其上时自由地旋转。
39.仍然参照图2a-c，装载头300是预烧测试组件(未示出)的一部分，用于将半导体器件102安装到测试插座100上。当装载头300降低到测试插座100上时，闩锁240向外移动，因此半导体器件102可以如下文更详细描述那样得到装载。一旦半导体器件102被插入，则移除装载头300，使得闩锁240接合并固定半导体器件102在适当位置用于预烧测试。
40.如图2c中最佳看出的，装载头300在每一侧306都有内肩部302。内肩部302具有用于选择性地接触闩锁240的倾斜坡道252的底部表面308和用于选择性地接触柔性臂162的外侧壁304，如下文更详细描述的。装载头300还形成装载口310，用于在装载半导体器件102期间提供对浮板200的通路。装载头300还具有上凸缘312，其在装载头300完全插入到测试插座100上时坐靠在浮板200上。
41.在测试插座上装载半导体器件
42.一旦组装好，测试插座100被放置在一大阵列的相似测试插座中。该阵列可以多于或少于256个，使得大量的半导体器件102可以被快速地且同时地装载到相应测试插座100上并进行预烧测试。因此，由于预烧测试导致的制造瓶颈可以得到缓解。
43.为简单起见，图4a-e详细描述了将单个半导体器件102装载到单个测试插座100上
的过程。然而，应当理解的是，任何数量的测试插座100可以与用于安装多个半导体器件102的工装夹具(未示出)布置在一起，所述工装夹具具有多个ic装载头300，其被布置为与多个测试插座100相互作用。
44.在图3中，空测试插座100的前视平面视图被示出，其中闩锁240打开，用于说明。应当理解的是闩锁240通常被偏压关闭。闩锁240保持关闭，直到装载头300强制打开。
45.现在参考图4a和4b，示出了测试插座100的透视剖视图和截面剖视图，其中装载头300已部分插入。当装载头300向下放置到测试插座100上时，内肩部302接触柔性臂162。如图4c所示，当肩部302的外侧壁304向下滑动抵靠向内的突出部184时，柔性臂162向外张开。因此，柔性臂162的末端182接触浮板200的互补接触表面210，使得浮板200不再自由向下移动。在一个实施例中，浮板200仅通过停留在末端182上而变得稳定地定位以装载半导体器件102。为了浮板200的进一步稳定性，末端182可以楔入浮板200的接触表面210和主本体160的壁架168之间。几乎同时，装载头300的凸缘312接触主本体160，以限制装载头300进一步向下行进。
46.现在参考图4d，示出了通过使装载头300完全插入而处于装载位置的测试插座100的剖视前视图。从图4d中可以看出的是，装载头300的内肩部302的底部表面308接触闩锁240的倾斜坡道252，从而施加向下的力。该向下的力导致闩锁240围绕枢轴242的轴线“a”旋转。因此，夹持部分244从浮板200向外旋转，并且闩锁弹簧254在装载位置压缩(即，闩锁240打开)。此外，在装载位置，不仅浮板200稳定化，而且闩锁240旋转到不挡道，以便通过装载头300的装载口310轻松地装载半导体器件102。可以设想但没有必要的是将一大阵列的半导体器件102同时放置在一大阵列的测试插座100上。
47.现在参考图4e，示出了装载有半导体器件102的图1的测试插座100的剖视前视图。一旦半导体器件102定位在浮板200上，就移除装载头300(在该图中未示出)。随着装载头300从测试插座100移除，作用在闩锁240的倾斜坡道252上的向下的力被移除。闩锁弹簧254向上推动相应的杠杆部分250，导致夹持部分244向内旋转以接触浮板200上的半导体器件102。相对的竖直芯片接触表面246可以施加足够的压缩力来完全保持半导体器件102。然而，每个夹持部分244都包括上唇248，其增强夹持部分244对半导体器件102的保持。因此，半导体器件102被牢固地装载在浮板200上并定位以便预烧测试。
48.在测试插座上测试半导体器件
49.图5示出了根据本主题技术的处于测试模式中的测试插座100的剖视前视图，其中已装载的半导体器件102与热单元400(未完全示出)接触。热单元400包括加热或冷却元件402，其是在测试期间接触多个半导体器件102的较大阵列的一部分。对于预烧测试，元件402通常为加热元件。尽管由于浮板200和具有浮板200的闩锁240的移动而改变了半导体器件102的高度位置，但元件402在预烧测试期间有效地与半导体器件102接触。
50.元件402基本上是平坦的，但包括悬垂区域404，该悬垂区域被设定尺寸并且构造成配合在锁闩240内，但覆盖相应半导体器件102的大部分。元件402通常为良好热导体，使得施加到其上的热能被轻松地传导到达或离开半导体器件102。
51.随着热单元400朝向半导体器件102移动，悬垂区域404接触每个半导体器件102并在其上施加向下的力。悬垂区域404和半导体器件102都可以处于不同的高度。然而，由于浮板200可滑动地安装并且被浮板弹簧206向上偏压，因此首先接触的半导体器件102与悬垂
区域404将不会阻止随后接触的半导体器件102与悬垂区域404之间的有效接触。换句话说，高半导体器件102向下推动相应的浮板200，并且热单元400继续向下移动，直到与所有的半导体器件102接触而没有任何间隙。因此，不均匀热单元402或多个半导体器件102的可变厚度不会阻止有效且高效的预烧测试。
52.在另一个实施例中，本主题技术涉及一种在基座组件上不存在直立柔性臂的测试插座组件。例如，弹簧可以被选择来为浮板提供足够的支撑，以便仍然可靠地实现测试插座的加载。在又另一实施例中，测试插座组件不采用闩锁。代替地，正被测试的器件被正被插入的引脚足够牢固地保持，因此无需闩锁。
53.现在参考图6，根据本主题技术的又另一实施例的测试插座600以剖视图示出。与结合上述实施例描述的元件相似的元件用600系列的相似附图标记表示。许多元件与前述实施例的元件相似或相同，因此这里不再进一步描述。以上实施例与测试插座600之间的主要区别是引脚组件620。应当注意的是，预烧板和背板未在图6中示出，
54.引脚组件620采用蚀刻的接触引脚622，其容纳在包括测试插座600的主本体660的基座组件610内。每个接触引脚622固定到保持器插入件621。用引脚622固定的保持器插入件621通过轴648堆叠并保持在一起，以形成在每个接触引脚622之间具有间隙“b”的引脚组件620。一旦组装好，则将引脚组件620插入主本体660中。可以想象的是引脚组件620包括多个由薄塑料制成的插入件621。
55.引线引导件641连接到主本体660。引线引导件641具有至少一个引导舌部646，其安装在主本体660的相应槽(未示出)中。止挡器640具有穿过主本体660和引线引导件641的对齐螺钉或立柱672，用于将基座组件610和引脚组件620对齐在一起。引线引导件641具有一个阵列的用于接收接触引脚622的孔644。
56.接触引脚622包括远侧公端623、远侧直线区域624、远侧圆弧625、中间直线区域626、近侧圆弧627和近侧母端628。接触引脚622的远侧公端623通过下部锁定特征690、上部锁定特征692和靠近近侧母端628的环形脊629(其与保持器插入件621相互作用)稳定在主本体660中。主本体660具有一个阵列的引导孔656，用于接收接触引脚622的近侧母端628。
57.下部锁定特征690固定远侧公端623。在一个实施例中，插入件621形成颈缩通道695，其建立下部锁定特征690，以防止相应引脚622的显著向上或向下运动。然而，上部锁定特征692和环形脊629仅限制近侧母端628的向上行程。如图所示，上部锁定特征692包括引脚突出部693，其不能进入插入件694中的相应引导孔656中。因此，近侧母端628通过远侧直线区域624、远侧圆弧625、中间直线区域626和近侧圆弧627的弹性挠曲或变形而自由向下移动，但是被接触引脚622的材料的弹性向上偏压。在一个实施例中，接触引脚622由金属片蚀刻而成，以具有大致长方形或正方形的横截面，并且插入件694形成开放内部696，其允许引脚622变形而保持其间的间隙“b”。
58.图6所示的实施例进一步包括浮板681，其可滑动地联接到主本体660的顶部表面并被向上偏压，如上所述。再次，在将半导体器件602装载到浮板681上的过程中，挠曲臂662张开以支撑浮板681。
59.尽管图6中未示出，但测试插座600可以具有两个或更多个浮板，使得多个半导体器件准备好在单个测试插座600上进行测试。为简单起见，左侧的第二个浮板未示出。对于第二板，接触引脚被类似地制造和组装，但从右到左向上经过而不接触其他引脚。在另一个
实施例中，接触引脚被涂覆、以间隔物/插入件隔开或以其他方式分开，以防止组装时和弯曲期间的电接触。
60.前述主题技术与公知方案相比具有若干优点，包括但不限于确保半导体器件和热单元之间的齐平接触，而不管半导体器件的厚度如何。在后者就位的情况下，即使对于可变尺寸，对可观数量的半导体器件进行同时测试也变得可行。能够同时测试可观数量的半导体器件减少了对多种尺寸合适的测试炉、总体成本和复杂性的需求。如可看出的，半导体器件的预烧测试的投资成本、拥有成本和功效都通过本主题技术得到了改善。
61.本领域中的技术人员应该理解的是，在相关技术中数个元件的功能在替代实施例中可以通过较少的元件或单个元件得到执行。类似地，在一些实施例中，与相对于所示实施例描述的那些相比，任何功能元件都可以执行更少或者不同的操作。此外，出于说明的目的而显示为不同的功能元件可以并入到特定实施方式中的其它功能元件内。
62.尽管已相对于各种实施例描述了本主题技术，但本领域中的技术人员将会容易理解的是，在不偏离本公开的范围的情况下，可以对本主题技术进行多种变更和/或修改。