TWI726555B - 下壓頭鎖定機構、及具備該機構之電子元件檢測設備 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種下壓頭鎖定機構、及具備該機構之電子元件檢測設備，其主要係將滑動件和鎖定銷分設於下壓頭與測試座基板；而當下壓頭、及測試座基板彼此接合，而欲鎖定下壓頭、及測試座基板時，透過致動器驅動滑動件去緊固鎖定銷，使二者無法彼此脫離。據此，本發明所採用之機構簡單、可靠，而組裝和維修都相當容易，又可整合於支撐臂內，占用的體積相當小；且當致動器啟動鎖定或取消鎖定時，亦即只有當驅動滑動件產生位移的當下，才有能量的消耗，無須消耗額外能源來持續下壓或驅動該鎖定機構。

Description

下壓頭鎖定機構、及具備該機構之電子元件檢測設備

本發明係關於一種下壓頭鎖定機構、及具備該機構之電子元件檢測設備，尤指一種可施予特定下壓力並適用於檢測電子元件良窳之電子元件檢測設備。

隨著半導體技術不斷地演進，單一晶片的功能和運算能力更是越趨強大；然而，伴隨而來的是晶片的接點或接腳的數量越來越驚人。以目前的技術水平而言，有的晶片的截面積尺寸已經大到10平方公分，而上面的接點更是達到數千、甚至上萬個。

再者，當進行檢測這些晶片時，為了確保晶片與彈簧探針間完全電性接觸，機台本身須施加足夠的下壓力。因為每一支彈簧探針(pogo pin)之彈簧力大約為25~35gf，而以目前業界的檢測規格要求而言，機台必須施加至少300Kgf的下壓力才可以完全克服彈簧探針之彈簧力，以確保晶片上所有的接點都能電性接觸到對應的彈簧探針。然而，為了因應如此大的下壓力、及其反作用力，機台需另外增設卡固機構。

另外，前述卡固機構可參見申請人之前期發明，即美國專利公開第US2017292973(A1)號「具下壓頭與承載座基板卡固機構之電子元件檢測設備/Electronic device testing apparatus with locking mechanism for pressing header and socket plate」。上開專利公開了多種用於緊固下壓頭與承載座基板之機構，然而大多屬於單一驅動源之兩段式下壓，也就是當下壓頭下壓而抵接晶片時，卡固機構尚未驅動，而下壓頭再度下壓時，才同步驅動卡固機構。

然而，上開習知技術除了具備體積龐大及機構複雜組裝、且成本高昂等缺陷之外，因為無法明確掌握卡固機構當前處於緊固或釋放狀態，故還需要額外配置感測器來偵測卡固機構的作動。此外，部分晶片測試流程高達數十小時甚至數天，而習知技術之卡固機構處於緊固狀態時，驅動源還必須持續驅動下壓頭下壓，故除了耗費相當多能源外，此一額外的下壓力容易造成材料的疲勞，影響機台壽命。

本發明之主要目的係在提供一種下壓頭鎖定機構、及具備該機構之電子元件檢測設備，其不論機構或作動方式都相當簡單，建置和維護成本低廉，且佔用體積相當小；而當處於鎖定狀態而進行測試時，無須消耗額外能源來持續下壓或驅動該鎖定機構。

為達成上述目的，本發明一種下壓頭鎖定機構，其係用於鎖定下壓頭與測試座基板，該鎖定機構主要包括設置於下壓頭、及測試座基板中至少一者之致動器、滑動件、以及鎖定銷；其中，當下壓頭、及測試座基板彼此接合時，致動器驅動滑動件而朝一特定方向滑動，並緊固鎖定銷，使下壓頭、及測試座基板無法彼此脫離。

如前段所述，本發明主要係將滑動件和鎖定銷分設於下壓頭與測試座基板；而當欲鎖定下壓頭、及測試座基板時，透過致動器驅動滑動件緊固鎖定銷，使二者無法彼此脫離。據此，本發明所採用之機構簡單、可靠，而組裝和維修都相當容易；且當致動器啟動鎖定或取消鎖定時，亦即只有當驅動滑動件產生位移的當下，才有能量的消耗，無須持續地啟動致動器。

為達成前述目的，本發明一種具下壓頭鎖定機構之電子元件檢測設備，主要包括一測試座基板、一下壓頭、及二下壓頭鎖定機構。測試座基板包括測試座插槽；下壓頭包括第一支撐臂、及第二支撐臂，而第一支撐臂、及第二支撐臂係對應於測試座插槽之相對應二側；而二下壓頭鎖定機構各設置於第一支撐臂、第二支撐臂、及測試座基板中至少一者；且每一下壓頭鎖定機構包括致動器、滑動件、及鎖定銷；其中，當下壓頭、及測試座基板彼此接合時，致動器驅動滑動件而朝一特定方向滑動，並緊固鎖定銷，使下壓頭、及測試座基板無法彼此脫離。

整體而言，本發明將下壓頭鎖定機構之部分零件直接設置於下壓頭之支撐臂內，例如將致動器、及滑動件整合於支撐臂，而鎖定銷則固設於測試座基板上。當欲進行鎖定時，致動器驅動滑動件，以讓滑動件去緊固鎖定銷。藉此，即便當下壓力產生裝置產生一下壓力去壓抵待測晶片時，下壓頭和測試座基板也不至於受到該下壓力的影響而彼此脫離。

本發明下壓頭鎖定機構、及具備該機構之電子元件檢測設備在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。

請先參閱圖1，圖1係本發明具下壓頭鎖定機構之電子元件檢測設備一較佳實施例之示意圖。如圖中所示，本實施例之檢測設備主要包括一下壓端Md、及一基座端Mb，該下壓端Md除了用於下壓電子元件C之外，通常也必須具備移載和取放電子元件C之功能，在某些實施態樣中還必須具備加熱或冷卻電子元件C之功能，而下壓端Md主要用於放置電子元件C並執行測試。

進一步說明，本實施例之下壓端Md主要由一下壓頭2所構成，其包括一頂板70、一第一支撐臂71、一第二支撐臂72、一下壓力產生裝置81、及一壓接塊82；頂板70係連接於一升降機構(圖中未示)，而第一支撐臂71和第二支撐臂72則分設於頂板70二側，且下壓力產生裝置81係耦接於頂板70並位於第一支撐臂71、及第二支撐臂72之間，而壓接塊82係連接於下壓力產生裝置81的並位於其下方。其中，下壓力產生裝置81係用於產生下壓力，而壓接塊82則用於傳遞該下壓力，即壓抵並施加該下壓力予待測電子元件C。

再者，本實施例之基座端Mb主要包括一測試座基板6、及一測試座插槽60，然而其他構件雖然沒有在圖面中示出，但本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以合理想像其亦應具備之，例如測試電路板(test board)、支撐板(support plate)、以及機台底板(T-bar)等。再且，測試座插槽60其係用於容置測試座63，而測試座63則提供電性界面，以使電子元件C電性連接至測試器(tester)，俾利進行測試。其中，電性界面即包括測試座63底部的探針P，其係用於電性接觸電子元件C底面的接點(圖中未示)。

請一併參閱圖2、圖3、及圖4A，圖2係本發明一較佳實施例之下壓頭2和測試座基板6之立體圖，圖3係本發明一較佳實施例之下壓頭2和測試座基板6之分解圖，圖4A係本發明下壓頭鎖定機構一較佳實施例之示意圖。如圖中所示，本實施例之每一下壓頭鎖定機構主要包括一致動器3、一滑動件4、及一鎖定銷5；其中，第一支撐臂71、及第二支撐臂72各組設一致動器3、及一滑動件4，而鎖定銷5則固設於測試座基板6。在本實施例中，致動器3為一氣壓缸，但本發明並不限於此，其他可提供往復直線運動之機構或裝置均可適用於本發明，例如線性馬達(liner motor)。

進一步說明，第一支撐臂71、及第二支撐臂72各包括一容置空間S、一插孔21、及一卡止塊B；其中，容置空間S係一內部空間，而致動器3、及滑動件4係設置於該容置空間S；而該插孔21係設置於第一支撐臂71、及第二支撐臂72之下表面，並連通至容置空間S；另外，卡止塊B係自容置空間S之上面側朝下方凸伸，其主要用於擋止並對滑動件4定位。

請一併參閱圖4B，圖4B係本發明滑動件4一較佳實施例之立體圖。本實施例之滑動件4包括一底板40、一推塊42、及一擋塊43，而推塊42、及擋塊43係分設於底板40之二側，且底板40開設一縮口槽41，而該縮口槽41包括一大圓孔411、及一小圓孔412，且該二圓孔係彼此連通。

另一方面，本實施例之測試座基板6包括一測試座插槽60、一第一凸塊61、及一第二凸塊62；其中，測試座插槽60係用於容置一測試座(圖中未示)，而第一凸塊61、及第二凸塊62係組設於測試座基板6上並分設於測試座插槽60之二側；且第一凸塊61、及第二凸塊62各設置有鎖定銷5。此外，本實施例之鎖定銷5包括一頭部51、及一頸部52。

請同時參閱所有圖式，以下說明本實施例之運作模式；首先，電子元件置入測試座63後，下壓頭2開始下壓。接著，鎖定銷5***第一支撐臂71、及第二支撐臂72下表面上的插孔21，其中滑動件4係處於卡止塊B接觸並卡止該推塊42之狀態，而該鎖定銷5恰可對位並穿經於滑動件4之大圓孔411，因大圓孔411的直徑被設定為大於該鎖定銷5的頭部51。

再者，當欲進行鎖定下壓頭2和測試座基板6時，致動器3驅動滑動件4滑動，且卡止塊B卡止該擋塊43時，滑動件4之小圓孔412卡入於鎖定銷5之頸部52，亦即使滑動件4之縮口槽41緊固鎖定銷5。此時，下壓頭2和測試座基板6即被鎖定，無法彼此脫離；接著，由下壓力產生裝置81施加一下壓力予電子元件C後，隨即便可進行測試。

另一方面，當測試完畢時，致動器3再次驅動滑動件4滑動至推塊42受該卡止塊B擋止為止；同樣地，此時滑動件4之大圓孔411套入鎖定銷5，而鎖定銷5可自由穿出該大圓孔411；亦即，下壓頭2和測試座基板6可輕易彼此脫離。

需要特別說明的是，當下壓力產生裝置81施加一下壓力予電子元件C時，整個下壓頭鎖定機構是達成內力平衡的。透過模擬分析，當施加300 kgf的下壓力時，第一支撐臂71和第二支撐臂72各承受150 kgf的內應力時，最大變異量也只有0.034 mm，其係發生在頂板70與第一支撐臂71和第二支撐臂72連接處之一隅。由此可見，本實施例所提供之下壓頭鎖定機構可以達成內力平衡，且於承受相當大的下壓力的情況下，變形量也相當小。

承上而論，本發明至少包括以下優勢： 1. 本發明所提供的下壓頭鎖定機構之機構簡單，組裝及維護都相當容易，且成本低廉、可靠度高，實用價值高； 2. 本發明所提供的下壓頭鎖定機構可整合於下壓頭之二側的支撐臂內，占用體積小，可使機台空間的利用最大化； 3. 本發明只有當觸發鎖定或觸發解開鎖定時才需要透過致動器驅動滑動件，亦即於測試進行中或測試進行前致動器均處於待機狀態，無須額外動力源來保持鎖定，如此可以大幅減少能源消耗； 4. 相較於[先前技術]一節所提及之單一動力源的方式，本發明並不需要額外的力量(下壓力)來維持鎖定，可減少因該額外下壓力所產生之複雜應力影響，改善機台組件因內力所造成之疲勞效應，提升使用壽命； 5. 本發明所提供的下壓頭鎖定機構可以達成內力平衡，可顯著減少龐大下壓力對於整個測試設備的其他機構或組件之影響；且於承受相當大的下壓力的情況下，變形量也相當小。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

2:下壓頭

3:致動器

4:滑動件

5:鎖定銷

6:測試座基板

21:插孔

40:底板

41:縮口槽

42:推塊

43:擋塊

51:頭部

52:頸部

60:測試座插槽

61:第一凸塊

62:第二凸塊

70:頂板

71:第一支撐臂

72:第二支撐臂

81:下壓力產生裝置

82:壓接塊

411:大圓孔

412:小圓孔

B:卡止塊

C:電子元件

Md:下壓端

Mb:基座端

P:探針

S:容置空間

圖1係本發明具下壓頭鎖定機構之電子元件檢測設備一較佳實施例之示意圖。 圖2係本發明一較佳實施例之下壓頭和測試座基板之立體圖。 圖3係本發明一較佳實施例之下壓頭和測試座基板之分解圖。 圖4A係本發明下壓頭鎖定機構一較佳實施例之示意圖。 圖4B係本發明滑動件一較佳實施例之立體圖。

2:下壓頭

3:致動器

4:滑動件

6:測試座基板

60:測試座插槽

61:第一凸塊

62:第二凸塊

70:頂板

71:第一支撐臂

72:第二支撐臂

B:卡止塊

S:容置空間

Claims (10)

1. 一種下壓頭鎖定機構，其係用於鎖定一下壓頭與一測試座基板，包括：一致動器，其係設置於該下壓頭、及該測試座基板中至少一者；一滑動件，其係設置於該下壓頭、及該測試座基板之其中一者，該滑動件連接於該致動器；以及一鎖定銷，其係設置於該下壓頭、及該測試座基板之其中另一者；其中，當該下壓頭、及該測試座基板彼此接合時，該致動器驅動該滑動件而朝一特定方向滑動，並緊固該鎖定銷，使該下壓頭、及該測試座基板無法彼此脫離。
2. 如請求項1之下壓頭鎖定機構，其中，該致動器、及該滑動件係設置於該下壓頭，該下壓頭之下表面更包括一插孔，該鎖定銷係自該測試座基板之上表面凸伸，該滑動件包括一縮口槽；當該下壓頭、及該測試座基板彼此接合時，該鎖定銷通過該插孔而***該縮口槽，該致動器驅動該滑動件使該縮口槽緊固該鎖定銷。
3. 如請求項2之下壓頭鎖定機構，其中，該滑動件之該縮口槽包括一大圓孔、及一小圓孔，該滑動件更包括一推塊，該鎖定銷包括一頭部、及一頸部；當該下壓頭、及該測試座基板彼此接合時，該鎖定銷之該頭部穿經該縮口槽之該大圓孔，該致動器推動該推塊後使該滑動件之該小圓孔緊固於該鎖定銷之該頸部。
4. 一種具下壓頭鎖定機構之電子元件檢測設備，包括： 一測試座基板，其包括一測試座插槽；一下壓頭，其包括一第一支撐臂、及一第二支撐臂，該第一支撐臂、及該第二支撐臂係對應於該測試座插槽之相對應二側；以及二下壓頭鎖定機構，其各設置於該第一支撐臂、該第二支撐臂、及該測試座基板中至少一者；每一下壓頭鎖定機構包括一致動器、一滑動件、及一鎖定銷；該滑動件係設置於該下壓頭、及該測試座基板之其中一者，該滑動件連接於該致動器；該鎖定銷係設置於該下壓頭、及該測試座基板之其中另一者；其中，當該下壓頭、及該測試座基板彼此接合時，該致動器驅動該滑動件而朝一特定方向滑動，並緊固該鎖定銷，使該下壓頭、及該測試座基板無法彼此脫離。
5. 如請求項4之電子元件檢測設備，其中，該第一支撐臂、及該第二支撐臂各設置有該致動器、及該滑動件；該鎖定銷係自該測試座基板之上表面凸伸並對應於該第一支撐臂、及該第二支撐臂。
6. 如請求項5之電子元件檢測設備，其中，該測試座基板更包括一第一凸塊、及一第二凸塊；該第一凸塊、及該第二凸塊係組設於該測試座基板上並分設於該測試座插槽之二側；該第一凸塊、及該第二凸塊各設置有該鎖定銷。
7. 如請求項6之電子元件檢測設備，其中，該第一支撐臂、及該第二支撐臂之下表面各包括一插孔，該滑動件包括一縮口槽；當該下壓頭、及該測試座基板彼此接合時，該鎖定銷通過該插孔而***該縮口槽，該致動器驅動該滑動件使該縮口槽緊固該鎖定銷。
8. 如請求項7之電子元件檢測設備，其中，該第一支撐臂、及該第二支撐臂各包括一容置空間、及一卡止塊，該插孔係連通至該容置空間，該卡止塊係自該容置空間之一側凸伸；該滑動件係容設於該容置空間，該滑動件包括一底板、一推塊、及一擋塊，該推塊、及該擋塊係分設於該底板之二側；當該致動器驅動該滑動件滑動而該卡止塊卡止該擋塊時，該滑動件緊固該鎖定銷；當該致動器驅動該滑動件滑動而該卡止塊卡止該推塊時，該滑動件釋放該鎖定銷。
9. 如請求項8之電子元件檢測設備，其中，該滑動件之該縮口槽包括一大圓孔、一小圓孔；該鎖定銷包括一頭部、及一頸部；當該致動器驅動該滑動件滑動而該卡止塊卡止該擋塊時，該滑動件之該小圓孔緊固於該鎖定銷之該頸部；當該致動器驅動該滑動件滑動而該卡止塊卡止該推塊時，該鎖定銷對位於該滑動件之該大圓孔，而該鎖定銷之該頭部可自由穿經該大圓孔。
10. 如請求項4之電子元件檢測設備，其中，該下壓頭更包括一下壓力產生裝置、及一壓接塊，該下壓力產生裝置係位於該第一支撐臂、及該第二支撐臂之間，該壓接塊係設置於該下壓力產生裝置並對應於該測試座插槽。

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