張 冉,葉新艷(中航工業(yè)西安航空計算技術研究所,陜西西安,710065)
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提高DIP測試插座裝夾方式的可靠性研究
張 冉,葉新艷
(中航工業(yè)西安航空計算技術研究所,陜西西安,710065)
摘要:為了解決檢測單位對于多品種、大批量DIP集成電路在測試時,測試插座導電彈片與器件管腳接觸的可靠性問題,本文通過對老煉測試插座的分析,結合其在實際使用中的問題,提出了一種新型插座結構。
關鍵詞:DIP;測試;插座;可靠性
隨著現(xiàn)代電子技術的飛速發(fā)展,許多產(chǎn)品對可靠性的要求不斷提高。作為整個電子系統(tǒng)可靠性的基礎——電子元器件的可靠性,在整個電子設備中起著至關重要的作用。
在提高和保證電子元器件使用可靠性方面,二次篩選是其中重要的手段之一。而在大量電子元器件進行二次篩選的過程中,既要保證元器件測試的準確性,又要提高測試效率,測試插座的結構是其平衡兩者關系的樞紐。因此,測試插座結構的設計制造及改進,是眾多設計部門、生產(chǎn)部門、使用部門、管理部門和實驗中心十分關注的問題。
DIP(Double ln-Line Package)是雙列直插式封裝,絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般不超過100個。其中心距為2.54mm或1.778mm。一般常見的有陶瓷和塑料兩種封裝材料,陶瓷封裝的引腳數(shù)多為8~64,而塑料封裝的引腳數(shù)通??梢远嘀?8。因為封裝工藝、壓模和引線框的關系,令制造更大尺寸的DIP有困難,導致引腳數(shù)目局限在68以內(nèi)。由于DIP引腳數(shù)目比較少,最多為68,因此,在老煉測試中所使用的插座,結構相對簡單,并且易于操作。一般插座都由接觸件導電彈片和絕緣安裝框兩部分組成。
根據(jù)電子元器件二次篩選要求,一般DIP封裝的集成電路均需要做測試項目及老煉項目,測試時需將其插入到具有DIP相似結構的芯片插座上才能進行。但由于測試和老煉項目各自不同的特點,以及對插座在接觸可靠性方面及操作方面的不同要求,則適用于測試和老煉的兩種專用插座在結構、工作原理和操作上也略有差異。
1.1 測試插座結構及原理
測試主要是對元器件進行瞬時工作狀態(tài)的模擬,以觀察電參數(shù)的變化是否在所設計范圍之內(nèi)。故要求在測試過程中,必須保證導電彈片與器件管腳接觸的可靠性,這也是保證集成電路測試結果準確的前提。有些器件為了關注某項參數(shù)的變化,只有測試結果更加接近真實值,才能確保該類器件的質量控制。故在具有一定接觸可靠性的同時,為了兼顧測試效率,進而在測試項目中,對DIP封裝集成電路固定所使用的插座為手柄式測試插座(如圖1示)。
圖1
適用于測試的手柄式插座由接觸件導電彈片、絕緣安裝框和手柄鎖緊桿三部分組成。其工作原理:通過手柄推桿擠壓彈性導電彈片,使導電彈片與器件管腳接觸(如圖2示)。這種測試插座的優(yōu)點在于零插拔力,操作效率高;但存在的缺點是:管腳與導電彈片接觸面太?。▽щ姀椘c器件管腳相位垂直接觸,即導電彈片與管腳厚度方向面接觸,管腳厚度為0.2~0.36mm),接觸可靠性差,若器件管腳略有形變,很難保證與導電彈片的接觸;設計制造難度也比較大。
圖2
1.2 老煉插座結構及原理
老煉是電子元器件在一定應力下工作一段時間的過程。即在一定環(huán)境溫度下、較長時間內(nèi),對元器件連續(xù)施加一定的電應力,加速問題器件的暴露。一般老煉項目時間比較長,若要達到老煉作用,則必須保證器件管腳在整個老煉過程中都與導電彈片接觸的可靠性。因此,老煉插座在導電彈片與元器件管腳接觸可靠性方面的要求,略高于測試所使用的插座,故DIP封裝的集成電路在老煉時,一般所采用的插座是片簧式結構插座(如圖3示)。
圖3
適用于老煉的片簧式結構插座由接觸件導電彈片和絕緣安裝框兩部分組成。其工作原理:接觸件導電彈片采用片簧式結構,通過導電彈片形變后的自身彈力,使器件管腳與片簧式導電彈片雙面接觸(如圖4示)。這種插座的優(yōu)點是器件管腳與導電彈片雙面接觸(導電彈片與器件管腳相位平行接觸,即導電彈片與管腳外表面接觸)的可靠性高;結構簡單。但與此同時,導電彈片的片簧式結構也影響了操作效率。由于導電彈片自身形變的彈力一直存在,因此,在插拔過程中,要克服導電彈片的彈力,即需要一定插拔力;但若插拔力使用不均,便會導致器件管腳變形;插拔次數(shù)較多時也會導致磨損或片簧式結構變形失去彈力,嚴重影響插座壽命。
圖4
1.3 測試、老煉插座分析結果
這兩種常用的插座,雖然有不同的結構、工作原理和操作要求,但是在平衡接觸可靠性和插拔效率兩者的關系中,都存在著一定的弊端。
以上通過對目前市場上所使用插座工作原理的分析,以及不同結構插座,即導電彈片與器件管腳接觸方式對可靠性的影響,由此可見,測試常用的插座在接觸可靠性方面遠遠小于老煉所用的插座,但由于老煉插座插拔效率及壽命周期的局限,也不適宜直接將其替換測試插座,在測試過程中使用。因此,應設計制造出一種新型插座結構,既能同老煉插座一樣具有較高的接觸可靠性,又能兼顧測試插座的零插拔力。
2 新型測試插座的設計
在老煉測試過程中,插座導電彈片與器件管腳接觸點的可靠性將直接影響結果的連續(xù)性,而影響測試結果準確性的因素主要是:導電彈片與器件管腳的接觸電阻。由電阻定義的公式R=[2]可知,接觸面積S會影響測試結果的準確性。若導電彈片與管腳接觸面積越大,則接觸電阻就越小,測試結果也就越接近真實值。因此,在設計新型測試插座的結構時,應盡可能的增大導電彈片與器件管腳的接觸面積,即改變手柄式插座導電彈片與器件管腳的接觸方式。
2.1 新型測試插座的結構
新型測試插座由接觸件導電彈片、絕緣安裝框、鎖緊框、彈簧四部分組成(如圖5示)。根據(jù)上述對老煉插座的分析可知,若將測試插座的導電彈片與器件管腳的接觸面進行改變,則可提高測試插座接觸可靠性。因此,新型測試插座結合老煉插座的接觸方式,導電彈片采用手柄式測試插座彈片的形狀,尺寸略小,絕緣安裝框上的導電彈片槽由水平方向旋轉為豎直方向?,F(xiàn)將測試插座上的導電彈片豎直旋轉90度,這樣便與老煉插座具有相似接觸方式,即導電彈片與器件管腳相位平行接觸。這樣,不但可提高接觸可靠性,而且還保持原有的零插拔力操作效率優(yōu)勢。
圖5
2.2 新型測試插座的工作原理
主要工作原理:鎖緊框通過彈簧提供的彈力,雙面擠壓導電彈片,使其與器件管腳雙面接觸。這種插座結構的優(yōu)點集成了手柄式插座的零插拔力,更重要的是具有與片簧式結構相似的接觸方式,可靠性更高。
綜上所述,新型測試插座在DIP集成電路測試中,不僅保持原手柄式插座插拔的高效率,還兼顧了片簧式結構的較高接觸可靠性,由此可見,新型測試插座是完全可以替換現(xiàn)用測試插座,新型插座的結構設計也已經(jīng)解決測試準確性與測試效率的平衡問題。
本文中所論述的新型測試插座,主要用于檢測單位在面臨多品種、大批量DIP封裝的集成電路測試,既能提高原手柄式測試插座裝夾的可靠性,又能兼顧其無插拔力的較高測試效率。
參考文獻
[1]GJB 548B-2005.微電子器件試驗方法和程序[S]
[2]周紹敏.電工基礎(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2008
張冉(1987.12—)男,陜西西安人,學歷:本科,畢業(yè)于西北工業(yè)大學明德學院, 現(xiàn)就職于中航工業(yè)計算所。
葉新艷(1969.03—)女,陜西西安人,學歷:本科,職稱:高級工程師,研究領域:主要從事電子元器件可靠性保證研究。
Reliability research on the way of improving DIP test socket
Zhang Ran,Ye Xinyan
(Xi'an Institute of Aeronautical computing technology,Xi'an,Shaanxi,710065,China)
Abstract:In order to solve the detection unit for many varieties,large quantities of dip integrated circuit in the test,the test socket conductive shrapnel and device pipe foot is in contact with the reliability problems.In this paper,through the analysis of burn-in test socket,combined with its problems in the practical use,a new socket structure is proposed.
Keywords:DIP;test;socket;reliability
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