具有条状弹性体的短互连组件的制作方法

1.本发明涉及一种集成电路(ic)测试装置，更具体地说，涉及一种具有弹 性体条的集成电路(ic)测试装置。


背景技术：

2.一种集成电路(ic)器件测试装置，用于评估ic器件的性能，并从进一步 的生产中去除那些有故障的ic器件。对于ic器件的引线与测试装置的引线之 间的有效电连接，存在许多解决方案，这些方案被称为互连组件。其中一种类 型的互连组件是用于测试球状矩阵排列(bga)器件的矩阵型，并且其允许测试 在其整个表面的任何部分上方具有引线的ic器件。此矩阵型的互连组件必须将 电接触引脚布置成矩阵，这与仅在ic器件的外边缘处相反。最好以一种更容易 的方式定制电接触引脚，从而可以测试ic器件的多种配置。
3.美国专利第us 9,817,026号(爱德华兹(edwards)等人)公开了这样一 种互连组件，该互连组件采用电接触引脚矩阵以用于被测试的ic器件与测试装 置之间的电连接。由爱德华兹等人公开的互连组件存在的一个问题是，上引脚 22和下引脚62仅通过来自周围蜂窝形弹性体80的收缩力保持彼此接触。此设 计需要将弹性体抵靠移动引脚的所有侧面按压，这在测试期间会在弹性体与引 脚之间生成摩擦。当ic器件和测试装置彼此分离时，此摩擦可能导致上引脚被 卡住，并且因此延迟其向上缩回。由于一个小时存在成千上万个测试周期，因 此引脚移动的任何延迟都是不期望的。
4.此外，橡胶蜂窝随着时间的推移失去弹性，并且导致引脚上的夹紧力减小， 从而降低了上引脚与下引脚之间的接触质量。这增加了接触失败的几率。
5.此设计的另一个问题是不能维持测试环境的温度。在ic器件上进行的一种 类型的测试叫做三温测试，该测试在三个不同温度的测试环境中进行，温度大 致为
‑
40℃，环境温度和150℃。为了将测试环境维持在此温度，空气被加热或 冷却至所期望的测试温度，并在测试环境中循环。互连组件周围的气流使其达 到所期望的测试温度。在爱德华等人的设计中，弹性体所采取的绝对体积和形 状限制了互连组件周围的空气循环，因此很难将互连组件维持在所期望的温度。
6.爱德华兹等人采用片型弹性体的互连组件的另一问题是，弹性体片材的任 何翘曲都可能导致跨矩阵的不同的弹性体压缩，从而导致共面性问题。bga器件 需要共面性来最好地控制和吸收球高度变化。片材弹性体的另一缺点是需要在 互连组件的安装或重建期间处理整个弹性体片材。更糟糕的是，在这些安装工 艺和重建工艺期间，弹性体片材也易于撕裂。将弹性体片材切割成适用于引脚 槽的特定斜度和尺寸是一个复杂的工艺，会导致许多废弃的弹性体片材的产生。
7.如爱德华兹等人公开的片材型弹性体设计等片材型弹性体设计在测试期间 也会遭受高频信号损失。
8.本领域所需要的是一种互连组件，该互连组件能够消除或减少前文提到的 弹性体与引脚之间的摩擦、电接触质量随时间推移的损失以及在三温度测试期 间维持互连组
件温度的困难等缺点。


技术实现要素：

9.本发明寻求通过提供一种电互连组件来克服上述缺点，所述电互连组件对 每行单独的接触使用弹性体条。每个接触包括带一对臂的刚性底部引脚和柔性 顶部引脚，所述一对臂在底部接触的已倾斜表面上方延伸并沿着该已倾斜表面 滑动。所述弹性体条位于所述底部引脚与所述顶部引脚的行之间。底部插座壳 体设置有容纳每个弹性体条的凹槽。然后将顶部引脚行放置在每个弹性体条上 方，并穿过所述底部插座壳体中的导管。然后，底部引脚被卡入到所述一对臂 之间的位置中。
10.本发明因此涉及一种在集成电路(ic)器件测试装置中使用的电互连组件， 包括：底部插座壳体，所述底部插座壳体具有多个相对于彼此并联运行的凹槽， 所述凹槽位于所述底部插座壳体的上侧，以及多个导管，所述多个导管从所述 底部插座壳体的所述上侧刺穿至下侧，所述多个导管沿着每个所述凹槽间隔开； 多个底部行，每个所述底部行包括多个刚性底部引脚，每个所述底部引脚具有 两个朝向彼此倾斜的平面表面，每个所述底部引脚具有上端，每个所述底部引 脚能够穿过每个所述导管插入，并且每个所述底部引脚由导电材料形成；多个 顶部行，每个所述顶部行包括多个柔性顶部引脚，每个所述顶部引脚具有在所 述底部引脚上方延伸的第一臂和第二臂，所述臂具有向内的偏置，使得每个所 述臂的内表面被按压以与每个所述平面表面接触，所述臂在所述顶部引脚的分 叉处接合，所述顶部引脚由导电材料制成，并且每个所述顶部行与每个所述底 部行对齐；以及多个弹性体条，每个所述弹性体条沿着每个所述底部行和顶部 行的长度运行，所述弹性体条位于每个底部行中的所述多个底部引脚的所述上 端与每个顶部行中的所述多个顶部引脚的所述分叉之间，其中在ic器件的测试 期间，所述器件被降低至所述顶部引脚上，从而将其向下推进并压缩所述弹性 体条的至少一部分，同时当所述臂沿着所述倾斜平面表面向下滑动时展开所述 臂。
11.本发明还涉及在以上集成电路测试装置中使用的电互连组件，其中所述弹 性体条的顶部适用于适配紧贴至每个所述分叉中。
12.本发明还涉及在以上集成电路测试装置中使用的电互连组件，其中所述顶 部引脚具有与ic器件接触的顶部部分，所述顶部部分比所述臂窄。
13.本发明还涉及在以上集成电路测试装置中使用的电互连组件，进一步包括 顶部插座壳体，所述顶部插座壳体具有多个相对于彼此并联运行的凹槽，所述 凹槽位于所述顶部插座壳体的下侧，以及多个导管，所述多个导管从所述顶部 插座壳体的所述下侧刺穿至上侧，所述多个导管沿着每个所述凹槽间隔开，每 个所述凹槽能够容纳每个所述顶部行。
14.本发明还涉及在以上集成电路测试装置中使用的电互连组件，其中每个所 述导管能够使所述顶部部分穿过其插入。
15.本发明还涉及在以上集成电路测试装置中使用的电互连组件，其中每个所 述导管大到足以使所述顶部部分穿过其插入，但是没有大到足以使所述臂穿过 它。
16.本发明的其它实施例也是可能的，其中弹性体条的横截面形状有所变化。 弹性体条的可能形状可以是但不限于以下形状中的任何形状：正方形、长方形、 六边形和八边形。在每种情况下，所述顶部引脚的分叉可以适用于匹配和容纳 所述弹性体条。所述底部引脚
的上端也可以适用于匹配和容纳所述弹性体条的 所述底部。
17.本发明包括五个主要结构元件，所述构件具有允许快速组装，并允许凭借 在其设计中放置可压缩构件来控制克力的设计。底部引脚和顶部引脚包括电接 触部件，而弹性体条充当抵抗底部引脚和顶部引脚的压缩力的弹簧力。底部插 座壳体包括将每个弹性体条固持在适当位置的凹槽，以及允许底部引脚臂和顶 部引脚臂插入其中的导管。一旦每个弹性体条被固定在底部插座壳体凹槽中， 多个顶部插座以间隔的方式沿着弹性体条的长度滑动，并且由于弹性体条顶部 部分在顶部引脚的分叉内的紧贴适配，每个顶部引脚被固持在适当的位置，直 到一行被组装，我们称之为顶部行。然后，底部引脚被卡入到顶部引脚的柔性 臂之间的适当位置中，并且也被固持在顶部引脚臂与弹性体条内的适当位置。 顶部插座壳体设置有导管，所述导管允许顶部引脚的顶部部分在组装和测试期 间滑动通过。以此方式，每个互连组件经由简单的组装工艺被牢固地固持在适 当的位置。
18.由于本发明中互连组件的设计，弹性体不像爱德华兹等人那样卷绕引脚， 因此弹性体与引脚之间的摩擦不仅显著减小，而且在每个测试周期的后半部分 期间，当ic器件与测试装置分离时，不会对顶部引脚的向上退回造成任何限制。 因此，在本发明中解决了顶部引脚移动延迟的问题，并且可以实现高测试速率。
19.在本发明中还解决了弹性体弹性降低导致引脚之间电接触质量降低的问 题，因为引脚之间的接触力不是像爱德华兹等人那样由弹性体提供的，而是由 顶引脚的臂抵靠底部引脚的夹紧力提供的。
20.由于弹性体的体积比爱德华兹等人的体积小得多，在三温度测试期间维持 互连组件温度的问题也在本发明中得到解决。因此，在引脚周围存在更多的空 白空间，允许通过周围的空气对互连组件进行更好的空气循环和温度调节。
21.本发明允许用户根据特定测试的需要现场定制引脚的配置。虽然现有技术 的方法要求整个板由制造商预先配置，但是本发明允许用户现场轻松地移除底 部引脚和顶部引脚，使得可以根据需要添加或移除接触引脚，以形成矩阵中所 需的任何配置。这对球状矩阵排列ic器件测试很重要。
22.本发明的单切的弹性体或条弹性体还允许快速且容易地安装和重建互连组 件，以及允许用户现场更换有缺陷的电接触引脚。除此之外，底部引脚和顶部 引脚易于移除。
23.由于其设计，本发明可以在更高的测试温度下操作。如弹簧和弹簧单高跷 引脚设计等许多现有技术的设计，在高温下易于变形，但这在本发明的接触引 脚设计中不会发生。
24.在本发明中，弹性体片材的翘曲问题也减少了，因此改善了对测试bga器 件很重要的共面性问题。
25.与片材型弹性体相比，本发明中的带弹性体还减少了高频信号损失。信号 完整性是接触材料、长度和结构稳定性的因素。本发明的电接触在每个顶部引 脚与底部引脚之间提供了更强的电连接，这转化为更好的信号完整性和更低的 信号损耗。与本发明中的两个表面相比，爱德华兹中的接触设计对于每个引脚 仅具有一个配合表面。每个接触引脚也彼此对角地连接，这在测试期间产生水 平力，所述水平力倾向于将接触相互推开，从而导致信号完整性降低。相反， 由于顶部引脚的夹具设计，当顶部引脚朝向底部引脚降低时，本发明的设计在 顶部引脚与底部引脚之间产生更强的电连接。简而言之，与本发明的设计相
比， 如爱德华兹等设计具有更高的信号损耗。
附图说明
26.图1示出了本发明实施例中的电接触组件的横截面视图。
27.图2示出了本发明实施例中的已组装的底部引脚、顶部引脚和d形弹性体 条的透视图。
28.图3示出了本发明实施例中的d形弹性体条的透视图。
29.图4示出了本发明实施例中底部插座壳体的透视图。
30.图5示出了本发明实施例中的顶部插座壳体的底部透视图。
31.图6示出了本发明实施例中的组装到底部插座壳体上的d形弹性体条的透 视图。
32.图7示出了本发明实施例中的组装到底部插座壳体上的弹性体条的横截面 透视图。
33.图8示出了本发明实施例中的组装到弹性体条上的顶部引脚的透视图。
34.图9示出了本发明实施例中组装到弹性体条上的顶部引脚的透视图。
35.图10示出了本发明实施例中组装到弹性体条上的顶部引脚的横截面透视 图。
36.图11示出了本发明实施例中的组装到底部插座壳体上的顶部插座壳体的横 截面透视图。
37.图12示出了本发明实施例中的组装到顶部引脚中的底部引脚的横截面透视 图。
38.图13示出了本发明实施例中的组装到所有顶部引脚中的所有底部引脚的横 截面透视图。
39.图14示出了本发明实施例中的锥形弹性体条的透视图。
40.图15示出了本发明实施例中的已组装的底部引脚、顶部引脚和锥形弹性体 条的透视图。
41.图16示出了本发明实施例中的矩形弹性体条的透视图。
42.图17示出了本发明实施例中已组装的底部引脚、顶部引脚和矩形弹性体条 的透视图。
43.图18示出了本发明实施例中的椭圆形弹性体条的透视图。
44.图19示出了本发明实施例中已组装的底部引脚、顶部引脚和椭圆形弹性体 条的透视图。
45.附图标记：底部引脚(10)；底部引脚的左平面表面(12)；底部引脚的右 平面表面(14)；底部引脚的上端(16)；底部引脚的头(18)；顶部引脚(20)； 顶部引脚的左臂(22)；顶部引脚的左臂内表面(23)；顶部引脚的右臂(24)； 顶部引脚的右臂内表面(25)；顶部引脚的分叉(26)；顶部引脚的顶部部分(28)； 弹性体条(30)；弹性体条的顶部(32)；底部插座壳体(40)；底部插座壳体的 凹槽(42)；底部插座壳体的导管(44)；底部插座壳体的上侧(46)；底部插座 壳体的下侧(48)；顶部插座壳体(50)；顶部插座壳体的凹槽(52)；顶部插座 壳体的导管(54)；顶部插座壳体的下侧(56)；顶部插座壳体的上侧(58)。
具体实施方式
46.应当注意的是，以下详细描述涉及集成电路测试装置的电接触，并且不限 于任何
特定的尺寸或配置，而是能够在以下描述的一般范围内进行多种尺寸和 配置的调整。
47.图1示出了在本发明实施例中的集成电路(ic)测试装置的完全组装的电 接触的横截面视图。图2仅示出了不具有底部插座壳体40和顶部插座壳体50 的底部引脚10、顶部引脚20和d形弹性体条30的特写视图，以更清楚的展示 这些元件。图1和图2示出了成行布置的多个刚性底部引脚10，每个所述底部 引脚具有朝向彼此倾斜的左平面表面12和右平面表面14，使得所述底部引脚形 成部分楔形，其中底部引脚上端16面朝上。将每个所述底部引脚10连接至对 应的顶部引脚20，所述顶部引脚具有在所述底部引脚10上方延伸的两个臂，左 臂22和右臂24，使得顶部引脚形成倒u形。顶部引脚20被设计成允许臂22和 臂24弯曲，也就是说，臂22和臂24能够围绕顶部引脚20的分叉26在一定程 度上彼此张开。所述臂22和臂24被设计成具有向内的偏置，使得所述左臂22 的内表面23被按压以与所述左平面表面12接触，并且所述右臂24的内表面25 被按压以与所述右平面表面14接触。以此方式，在ic器件测试期间，当顶部 引脚20相对于底部引脚10竖直地移动时，底部引脚10和顶部引脚20维持彼 此牢固的电连接。底部引脚10和顶部引脚20可以由具有适当特性的任何导电 材料制成，使得底部引脚(10)基本上是刚性的，并且臂22和臂24弯曲到期 望的程度。顶部引脚20具有比臂22和24的宽度更窄的顶部部分28。顶部部分 28在测试期间提供与ic期间上的引线的接触。
48.图1中还示出了多个弹性体条30。每个弹性体条30位于一行底部引脚10 与一行顶部引脚20之间。通常，每个所述弹性体条30在其侧面部分地被所述 顶部引脚行20的所述臂22和臂24容纳，其顶部被分叉26容纳，并且在其底 部被底部引脚10的所述上端16容纳。图2示出了仅一个弹性体条30的更清晰 视图，该弹性体条具有底部引脚10和顶部引脚20每一个。每个所述弹性体条 30沿着水平平面伸长，该平面垂直于ic器件测试期间顶部引脚20的竖直运动， 并且因此垂直于测试期间施加压缩力的方向。每个弹性体条30被设计成充当可 压缩构件，使得作用在底部引脚10和顶部引脚20上的压缩力(如在ic器件测 试期间发生的那样)将导致弹性体条30压缩，从而提供对所述压缩的反作用力。 同时，顶部引脚20的臂22和臂24被迫张开，因为其内表面23和内表面25在 底部引脚10的相应倾斜平面表面12和倾斜平面表面14上方向下滑动。当压缩 力被释放时，弹性体条30像弹簧一样膨胀，从而推动底部引脚10和顶部引脚 20竖直地远离彼此，但是由于臂22和臂24抵靠平面表面12和平面表面14夹 紧时的向内偏置，仍然彼此电接触。
49.仍然参考图1，在测试ic器件期间，顶部引脚20首先受到来自以上的来自 ic器件(未示出)的向下的力。当这种情况发生时，弹性体条30压缩并允许所 述顶部引脚20朝向底部引脚10移动得更近。当这种情况发生时，所述臂22和 臂24的内表面23和内表面25沿着底部引脚10的倾斜平面表面12和平面表面14向下滑动，并且顶部引脚20的臂22和臂24向外弯曲，并且在所述底部引脚 10的所述平面表面12和平面表面14上维持向内的压力。当ic器件被抬离测试 装置时，弹性体条30减压并迫使顶部引脚20离开所述底部引脚10。当这种情 况发生时，作用在底部引脚10的所述平面表面12和平面表面14上的臂22和 臂24的向内压力保持每个臂的内表面23和内表面25与所述底部引脚10的所 述平面表面12和平面表面14接触。以此方式，贯穿测试周期，维持牢固的电 接触。
50.弹性体条30可以形成许多横截面形状。在第一实施例中，如图3所示，弹 性体条30具有d形横截面。“d”的曲线面朝上，使得弹性体条30的顶部32弯 曲并紧贴适配至顶部引脚
20的分叉26中。
51.图4示出了本发明实施例中的底部插座壳体40。现在参考图1和图4，底 部插座壳体40设置有多个彼此并行的凹槽42，并且每个凹槽42沿着所述底部 插座壳体40的上侧46形成细长的空腔。底部插座壳体40还设置有多个导管44， 这些导管通过所述底部插座壳体40从所述底部插座壳体40的上侧46竖直刺穿 至下侧48。导管44沿着所述凹槽42间隔开。每个所述弹性体条30位于所述凹 槽42内，并且每对臂22和臂24部分地向下延伸穿过每个所述导管44。每个底 部引脚10向上延伸至每个所述导管44中。
52.图5示出了本发明实施例中的顶部插座壳体50。现在参考图1和图5，顶 部插座壳体50设置有多个彼此并行的凹槽52，并且每个凹槽52沿着所述底部 插座壳体50的上侧56形成细长的空腔。顶部插座壳体50还设置有多个导管54， 这些导管通过所述顶部插座壳体50从所述顶部插座壳体50的上侧58竖直刺穿 至下侧56。导管54沿着所述凹槽52间隔开。顶部插座壳体50的导管54的尺 寸允许顶部引脚20的所述顶部部分28穿过，但不允许所述臂22和臂24穿过。
53.图6至图13示出了在本发明的实施例中组装电接触的方法的顺序。
54.图6示出了d形弹性体条30，其正被降低至底部插座壳体40的凹槽42中。 图7示出了组装至底部插座壳体40的凹槽42中的弹性体条30的横截面透视图。 在此图中还示出了底部插座壳体40的导管44。图8示出了被降低至已经安装在 底部插座壳体40上的弹性体条30上的顶部引脚20。图9和图10示出了组装至 弹性体条30上的顶部引脚20。
55.图11示出了组装至底部插座壳体40上的顶部插座壳体50。从此图中可以 清楚地看出，顶部插座壳体50中的导管(如图5所示出的)仅允许顶部引脚20 的顶部部分28穿过，而不允许臂22和臂24和弹性体条30穿过其。以此方式， 顶部插座壳体50防止顶部引脚20相对于顶部插座壳体50向上移动。顶部插座 壳体50和底部插座壳体40因此将电接触组件固定就位。
56.图12示出了底部引脚10通过底部插座壳体40的导管44被提升。底部引 脚10的头18比其锥形区段的最窄部分稍宽。此头18的宽度使得其允许底部引 脚10卡入至顶部引脚20的臂22和臂24中并保持固定在那里。图13示出了组 装至所有顶部引脚20中的所有底部引脚10。从此图中可以看出，此组件的主要 元件如何将组件固定在适当的位置。本质上，弹性体条30由底部插座壳体40 固持。弹性体条30进而又固持顶部引脚20。底部引脚10通过作用在其头18上 的臂22和臂24的向上拉力和弹性体条30底部的向下力固持在适当位置。最后， 顶部插座壳体50防止每个接触向上移动。
57.图14示出了弹性体条30具有锥形或六边形横截面的实施例。
58.图15示出了用底部引脚10和顶部引脚20组装的锥形或六边形弹性体条。 分叉26可以设置为匹配地容纳弹性体条30的顶部32。
59.图16示出了弹性体条30具有矩形横截面的实施例。
60.图17示出了用底部引脚10和顶部引脚20组装的矩形弹性体条。分叉26 可以设置为匹配地容纳弹性体条30的顶部32。
61.图18示出了弹性体条30具有椭圆形横截面的实施例。
62.图17示出了用底部引脚10和顶部引脚20组装的椭圆形弹性体条。分叉26 可以设置为匹配地容纳弹性体条30的顶部32。
63.虽然已经描述和说明了本发明的若干特别优选的实施例，但是对于本领域 的技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种 改变和修改。