摘要：集成電路（IC）老化測試插座（以下簡稱老化測試插座）主要應(yīng)用于集成電路產(chǎn)品的檢測、老化、篩選等場合，其的用戶是集成電路器件制造廠。本文對集成電路老化測試插座的結(jié)構(gòu)形式做一簡單的介紹。

　　集成電路制造廠對其生產(chǎn)的每種集成電路封裝器件都要進行老化測試，所以集成電路需求量的迅速增長，為老化測試插座產(chǎn)業(yè)也提出了更高的要求，必須具備與產(chǎn)量和品種相適應(yīng)的老化測試插座。老化測試插座是對集成電路進行可靠性驗證和各類環(huán)境適應(yīng)性試驗的必備的試驗裝置。

　　集成電路封裝的結(jié)構(gòu)型式

　　集成電路芯片的封裝技術(shù)已歷經(jīng)了好幾代的變遷，技術(shù)指標一代比一代先進，如芯片面積與封裝面積越來越接近，適用頻率越來越高，耐溫性能越來越好，引腳數(shù)增多，引腳節(jié)距減小，可靠性提高，更加方便等等。芯片封裝形式很多，但就其與PCB的安裝方式來看主要有以下兩類封裝：通孔式封裝和表面貼裝式封裝。

　　通孔式封裝，是IC的引腳通過穿孔插進電路板，在板的背后焊接。主要包括雙列直插式封裝（DIP）和針柵陣列封裝（PGA）。較受歡迎的表面貼裝式封裝，是將芯片載體（封裝）直接焊接在PCB上的封裝。包括：小外形封裝SOP;四方扁平封裝QFP;塑料引線芯片載體封裝PLCC;無引線陶瓷芯片載體封裝LCC;球柵陣列封裝BGA、芯片級封裝CSP等。

　　老化測試插座的結(jié)構(gòu)

　　無論是通孔式封裝還是表面貼裝式封裝，生產(chǎn)制造過程中的老化測試都是一個重要環(huán)節(jié)，所以老化測試插座是隨著集成電路的發(fā)展而發(fā)展的。老化測試插座的結(jié)構(gòu)是根據(jù)集成電路封裝結(jié)構(gòu)的不同而設(shè)計的，其命名與集成電路封裝形式一致。因此，為了順應(yīng)集成電路的飛速發(fā)展，一般而言，有什么樣的封裝形式就有什么樣的老化測試插座。并且由于集成電路封裝節(jié)距小、密度大，所以給老化測試插座的設(shè)計與制造帶來了很大的難度。下面對老化測試插座的結(jié)構(gòu)作簡單介紹。

　　通孔式封裝老化測試插座

　　單、雙列直插式封裝老化測試插座

　　單、雙列直插式封裝的I/O接腳是從封裝的對邊伸延出來的，然后彎曲（見圖1）。雙列直插式封裝有塑料PDIP和陶瓷CDIP兩種，中心距為2.54mm或1.778mm，一般是8~64接腳，而塑料封裝DIP的接腳數(shù)目通?？梢远嘀?8。因為壓模和引線框的關(guān)系，令制造尺寸更大的DIP有困難，導(dǎo)致接腳數(shù)目局限在68以內(nèi)。由于DIP接腳數(shù)目比較少，多為68，所以DIP老化測試插座一般采用低插拔力片簧式結(jié)構(gòu)（見圖2），此結(jié)構(gòu)由接觸件和絕緣安裝板組成。接觸件采用片簧式結(jié)構(gòu)使封裝引線，與片簧式接觸件雙面接觸，耐磨損，并易于插拔。

圖1 直插式封裝老練測試插座

圖2 片簧式結(jié)構(gòu)老練測試插座

　　雖然國內(nèi)外大多數(shù)IC生產(chǎn)廠家在對DIP進行老化測試時采用上述的片簧式結(jié)構(gòu)，也有少數(shù)的IC生產(chǎn)廠家采用手柄式老化測試插座，這種插座是零插拔力結(jié)構(gòu)，設(shè)計制造難度比較大，價格也比較高，所以也有少數(shù)IC生產(chǎn)廠家使用圓孔式結(jié)構(gòu)（見圖3），即裝機用DIP插座，因裝機用DIP插座插拔力小，接觸可靠，并且價格很便宜。

圖3 圓孔式老練測試插座

　　針柵陣列封裝（PGA）封裝老化測試插座

　　PGA是通孔封裝中的一種流行封裝，它是一個多層的芯片載體封裝，外形通常是正方形的，這類封裝底部焊有接腳，通常用在接腳數(shù)目超過68 的超大規(guī)模IC（VLSI）上。當需要高接腳數(shù)目或低熱阻時，PGA是DIP的取代封裝方式。PGA封裝的外形見圖4。

圖4 PGA封裝外形

　　PPGA為塑料針柵陣列封裝，CPGA為陶瓷針柵陣列封裝其節(jié)距為2.54mm。而FPGA為窄節(jié)距PGA，目前接腳節(jié)距為0.80mm、0.65mm的FPGA為主流。目前國內(nèi)常用的PGA封裝接腳數(shù)目從100（10×10）到441（21×21）或更多。

　　對于接腳數(shù)目少于100線的PGA封裝進行老化測試時，國內(nèi)有一小部分生產(chǎn)廠家采用性價比較好、插拔力較小的圓孔插入式插座（見圖5）。而對于超過接腳數(shù)目100的，則要使用零插拔力老化測試插座。

圖5 圓孔插入式插座

　　PGA零插拔力老化測試插座的結(jié)構(gòu)形式（見圖6）。使用時把這種插座的手柄輕輕抬起，PGA就可以很容易、輕松地插入插座中，然后將手柄水平放置到原處，利用插座本身的特殊結(jié)構(gòu)生成的擠壓力，將PGA的接腳與插座牢牢地接觸，不存在接觸不良的問題，而拆卸PGA芯片只需將插座的手柄輕輕抬起，則壓力解除，PGA芯片既可輕松取出。由于PGA零插拔力插座使用方便，接觸可靠，也常用于裝機。例如，計算機主機中的CPU就使用的是PGA零插拔力插座。

圖6 PGA零插拔力老練測試插座

　　表面貼裝式封裝老化測試插座

　　表面貼裝式封裝形式

　　QFP四方扁平封裝適用于高頻和多接腳器件，四邊都有細小的“L”字引線（見圖7）。小外形封裝（SOP）的引線與QFP方式基本相同。區(qū)別是QFP一般為正方形，四邊都有引線，而SOP則是兩對邊有引線， 見圖8。

圖7 QFP四方扁平封裝

圖8 小外形封裝

　　QFP在電路板的占位比DIP節(jié)省一倍。外形可以是正方形或長方形，引線節(jié)距為1.27mm、1mm、0.8mm、0.65mm和0.5mm，引線數(shù)目由20~240。而SOP的引線節(jié)距為1.27 mm，為0.5 mm，比DIP要小很多。到了20世紀80年代，出現(xiàn)的內(nèi)存第二代封裝技術(shù)以TSOP為代表，它很快為業(yè)界所普遍采用，到目前為止還保持著內(nèi)存封裝的主流地位。

　　LCC系列封裝是無引線封裝，其引線是采用特殊的工藝手段附著在陶瓷底板上的鍍金片，節(jié)距為1.27 mm，常見芯數(shù)為18、20、24、28、68等。封裝形式見圖9。

圖9 LCC系列封裝

　　塑料有引線芯片載體（PLCC/JLCC）是TI于1980年代初期開發(fā)的，是代替無引線芯片載體的一個低成本封裝方式。PLCC是J形彎曲（J-bend）的，那是說這封裝的接腳向內(nèi)彎曲成“J”的形狀，所以有些廠家也叫JLCC 或QFJ（見圖10）。PLCC的優(yōu)點是占的安裝位置更小，而且接腳受封裝保護。PLCC通常是正方形或長方形，四邊都有接腳，節(jié)距為1.27 mm或0.65 mm。引線數(shù)常見的有18、20、22、28、32、44、52、68、84。

圖10 塑料有引線芯片載體

　　J形引線小外形封裝（SOJ）的對邊伸延出來的，然后彎曲成“J”形（見圖11），引線形狀與PLCC相同，不過PLCC的引線分布在四邊，其引線節(jié)距為1.27 mm，常用芯數(shù)為16、20、24、26、28、32、34、40、44（節(jié)距為0.80）。

圖11 J形引線小外形封裝

　　為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝方式的基礎(chǔ)上，又增添了新的方式——球柵陣列封裝（BGA）、盤柵陣列封裝（LGA），芯片尺寸封裝（CSP）、多芯片組件（MCM）等等，其外形見圖12，由圖可以看出，這幾種封裝形式充分利用整個底部來與電路板互連，用的不是接腳，而是焊錫球，因此除了封裝方便容易外，還縮短了與PCB板之間的互連距離。

圖12 幾種新的封裝方式

　　表面貼裝式封裝老化測試插座

　　表面貼裝式封裝的飛速發(fā)展，也帶動了表面貼裝式封裝老化測試插座產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。目前用于表面貼裝式封裝的老化插座的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：按壓式和翻蓋式。這兩種結(jié)構(gòu)都能很好地保護集成電路封裝件，并且方便快捷，不需要專用工具就能放入和取出封裝件。

　　按壓式測試插座由安裝板、施力裝置、定位裝置、接觸件等零件組成，其結(jié)構(gòu)形式如圖13所示，常見的外形見圖14。使用時操作者要按壓插座的施力裝置，將表面貼裝式封裝件放置在接觸件上，并且借助于定位裝置很好地定位，松開施力裝置使其施加給封裝件的“L” 形、“J”形或焊錫球形引線足夠的力，使得引線與接觸件之間形成可靠的接觸。國內(nèi)IC生產(chǎn)廠家也曾使用過這種結(jié)構(gòu)形式，通過使用發(fā)現(xiàn)存在兩個比較大的問題，一是按壓力太大，不宜操作；二是由于手壓施力裝置時容易造成接觸件受力不均勻，使得圖13所示的接觸件受力后，變形處易折斷，一個接觸件損壞，整個插座就報廢了。所以一般情況下對于芯數(shù)比較少的表面貼裝式封裝件使用按壓式結(jié)構(gòu)的IC生產(chǎn)廠家還是比較多的，比如J形彎曲引線的PLCC和SOJ，在老化測試時一般選用此種結(jié)構(gòu)形式。

圖13 按壓式老化測試插座結(jié)構(gòu)示意圖

圖14 常見的按壓式測試插座外形

　　翻蓋式老化測試插座主要用于表面貼裝式封裝的夾具，其施力裝置是由帶掛鉤或卡塊的不銹鋼或塑料蓋子。QFP、SOP封裝件的引線為”L”狀，非常的脆弱，其引線的節(jié)距分別為1.27 mm、1.02 mm、0.8 mm等。為了保護封裝件的引線，QFP系列夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)有便于放置封裝件的結(jié)構(gòu)件。到目前為止用于QFP和SOP的翻蓋式老化測試插座有兩種結(jié)構(gòu)形式。

　　一種是圖15所示的結(jié)構(gòu)，由蓋板、卡塊、安裝板和接觸件等零件組成，接觸件安裝在安裝板的槽中，接觸件的接觸部位與安裝板的槽頂端有一定的距離H，封裝件的各個引線既可直接放置每個接觸件上安裝板的槽中，這樣的結(jié)構(gòu)在蓋子扣到位后，既可以在夾具工作過程中很好地保護封裝件，又可以使封裝件的引線與夾具的接觸件可靠地接觸。

圖15 翻蓋式老化測試插座機構(gòu)形式（1）

　　另一種也是目前比較受歡迎的結(jié)構(gòu)，在帶掛鉤的蓋板與接觸件之間增加一個固定封裝件的絕緣裝置（見圖16），其中的定位板上設(shè)計有與封裝件的引線的節(jié)距與數(shù)量相等的細長槽，測試、老化時將QFP或SOP封裝件放置在固定裝置后，再將固定裝置放置在插座的接觸件上，蓋板鎖緊后，即可以保證引線與接觸件可靠地接觸，又能保護引線不受損害，不變形。其優(yōu)點就是操作方便，使用壽命長，比較受IC生產(chǎn)廠家的歡迎。

圖16 翻蓋式老化測試插座機構(gòu)形式

　　LCC翻蓋式老化測試插座結(jié)構(gòu)詳見圖17，其接觸件也是“C”型的。測試、老化時將其放置在插座的規(guī)定位置，使封裝件的引線與插座接觸件的接觸部位接觸，然后將蓋板壓緊卡塊卡到位即可。

圖17 LCC翻蓋式老化測試插座結(jié)構(gòu)

圖18 BGA翻蓋式老化測試插座的結(jié)構(gòu)

　　焊錫球形引腳封裝翻蓋式老化測試插座的結(jié)構(gòu)形式見圖18，其接觸件結(jié)構(gòu)的形狀為喇叭口形狀，這種喇叭口形狀既能很好地保護焊錫球，又能與焊錫球形成可靠地接觸。老化測試時將封裝件的焊錫球形引腳放置在接觸件的喇叭口上，將蓋板壓緊卡塊卡到位后，封裝件的焊錫球形引腳與接觸件的喇叭口的接觸部位可靠地接觸。

　　結(jié)語

　　本文簡單論述了目前用量比較大的集成電路老化測試插座的結(jié)構(gòu)形式。通過以上論述可以看出為了使用方便、保護封裝件，無論是通孔式封裝，還是表面貼裝式封裝其老化測試插座的結(jié)構(gòu)形式基本上是低插拔力或零插拔力結(jié)構(gòu)。