在PCB的運(yùn)作體系中，IC插座就如同宇宙飛船的對接艙口一樣，負(fù)責(zé)集成電路（IC）的接入與傳輸。它提供了穩(wěn)定、可靠的電氣連接，確保集成電路能夠正常工作，并與整個(gè)系統(tǒng)保持高效的溝通。正如對接艙口能夠精準(zhǔn)對接不同的太空艙或設(shè)備，IC插座也能與各種集成電路完美匹配，實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展與整合。此外，對接艙口在太空探索中具備靈活性和適應(yīng)性的特點(diǎn)，與IC插座在電路設(shè)計(jì)中的功能相契合。當(dāng)需要更換或升級(jí)集成電路時(shí)，只需簡單地將舊的IC從插座中拔出，再將新的IC插入即可。這種插拔式的操作方式不僅方便快捷，而且降低了維修和更換的難度。

同時(shí)，對接艙口在飛船中承擔(dān)著重要的安全保障作用，能夠應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境和突發(fā)狀況。同樣地，IC插座也能夠在電路遭遇異常時(shí)，如電流過大或短路等，起到保護(hù)作用，確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1 測試治具的組成

IC測試座(SOCKET)是一種將IC上的引腳引出到測試PCB上的治具，與常規(guī)IC直接焊接至PCB不同，使用Socket可以很容易的更換芯片，同時(shí)不對芯片造成損傷。

Socket的類型多種多樣，按照使用場景劃分，有ATE socket、系統(tǒng)級(jí)別測試SLT（System Level Test） socket、老化Burn-in socket、晶圓片級(jí)芯片規(guī)模封裝WLCSP（Wafer Level Chip Scale Packaging ） socket等，這里我們主要講ATE使用的socket。目前使用最為廣泛的莫過于pogopin socket，其采用彈簧針結(jié)構(gòu)，其探針種類多種多樣，具有壽命高，接觸性能好，易于保養(yǎng)的特點(diǎn)，廣泛用于各種類型封裝體的測試上。

在產(chǎn)品開發(fā)過程中，我們首先需要了解被測產(chǎn)品的封裝尺寸以及測試需求，例如最大單Pin的最大電流電壓，工作最高頻率，接觸性能要求，測試溫度及散熱需求等，在設(shè)計(jì)socket時(shí)會(huì)根據(jù)這些需求挑選滿足要求的探針，按照相應(yīng)的封裝尺寸去設(shè)計(jì)相應(yīng)的socket結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要保證socket的結(jié)構(gòu)能夠適配所使用的測試機(jī)械手（handler）,如圖4-1所示為常見socket。

圖4-1 常見IC Socket

圖4-2 Socket組成

從socket的表面來看，它是由五個(gè)部分組成：芯片和芯片測試座引腳接觸的部分、接觸介質(zhì)部分的結(jié)構(gòu)、引腳引出部分、測試座的外部固定結(jié)構(gòu)、材料部分，接觸介質(zhì)和外部結(jié)構(gòu)的材料符合此款芯片的測試要求，如圖4-2所示。

芯片和芯片測試座引腳接觸的部分：當(dāng)下芯片與芯片測試座引腳接觸的主流接觸方式是彈片和探針結(jié)構(gòu)。彈片主要是利用低阻抗的鈹銅銅質(zhì)材料，模具鑄成彈性結(jié)構(gòu)，為芯片接觸提供接觸力支撐以及減小接觸阻抗。目前各大主流封測廠，還要求彈片至少具備1W次的壽命要求。常用的彈片接觸芯片方式有兩種，一種是單片雙觸點(diǎn)形式，另外一種結(jié)構(gòu)是探針。單片雙觸點(diǎn)形式，一般出現(xiàn)在HMILU的SOP測試座、QFP測試座比較多，這兩種封裝的引腳外凸，需要彈片的夾型結(jié)構(gòu)來固定并導(dǎo)通。

測試探針，是半導(dǎo)體測試中，最常見且十分重要的冶具。探針結(jié)構(gòu)也是采用鈹銅，根據(jù)實(shí)際的測試要求表面鍍層，一般應(yīng)用于BGA，QFN等，探針直上直下的結(jié)構(gòu)，能在原有測試主板的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合，在測試芯片的同時(shí)，還原測試版的原有功能，如圖4-3所示。

圖4-3 測試探針

探針的內(nèi)部具有彈性結(jié)構(gòu)，其針頭的仿形使其匹配不同的需求，能夠增加接觸面與接觸穩(wěn)定性，從而降低接觸阻抗，輔助測試更好地進(jìn)行。

隨著我國半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)探針需求逐年遞增，探針行業(yè)處于高速發(fā)展階段。最小間距可達(dá)0.20P，多種探針top設(shè)計(jì)，多種探針結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足多樣封裝測試要求。

接觸介質(zhì)部分的結(jié)構(gòu)：眾所周知，接觸介質(zhì)的接觸物理結(jié)構(gòu)方面的仿形設(shè)計(jì)能夠減少接觸阻抗，并且需通過鍍層的形式來進(jìn)一步降低探針和彈片的主體阻抗，同時(shí)還需兼具備接觸介質(zhì)的長期的良好的接觸，最終避免在接觸時(shí)產(chǎn)生額外的噪聲。目前市場上鍍層形式種類有很多，其中包括鍍金，鍍銀，還有鍍鈀金等等。

我們最常見的便是鍍金，但是鍍金并不是為了減少電阻，而是因?yàn)榻鸩灰籽趸€(wěn)定性更強(qiáng)，可以承受長期多次的插拔之后，依舊穩(wěn)定。

引腳引出部分：引腳引出部分主要說的是彈片針腳和探針陣腳，這兩個(gè)部分各有特點(diǎn)。彈片根據(jù)其平面型結(jié)構(gòu)的情況，將引腳放大，并發(fā)揮放大引腳的功能，歸根結(jié)底是要回歸到測試板上來，這種彈片類型的測試座，一般應(yīng)用于老化測試的較多，主要是其材料的限制。探針引腳，其結(jié)構(gòu)直上直下，接觸芯片原焊盤的位置，只能通過PCB轉(zhuǎn)接的方式。

圖4-4 引腳引出部分

測試座的外部固定結(jié)構(gòu)：外部結(jié)構(gòu)主要是用于固定測試插座的接觸介質(zhì)結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格控制固定接觸介質(zhì)的位置（精密控制），同時(shí)材料需要符合測試要求。

圖4-5 QFP SOCKET 簡而言之，外部結(jié)構(gòu)對內(nèi)需要固定引腳，對外需要固定整個(gè)測試座，同時(shí)還需要符合整個(gè)芯片測試的實(shí)際要求。

材料部分：測試插座的材料需要符合實(shí)際的芯片測試要求。例如做老化測試，測試要求是適用于高低溫的測試環(huán)境，那么對應(yīng)的材料需要優(yōu)先滿足這些要求；再比如功能測試，需要對頻率、電流、功率等電性能方面有一定要求，那么接觸介質(zhì)的參數(shù)也是需要優(yōu)于需求，以滿足測試的正常進(jìn)行。因此測試插座又被稱為符合芯片測試要求的精密轉(zhuǎn)接頭。

測試插座身為半導(dǎo)體制造過程的關(guān)鍵零部件，但隨著封裝類型的激增、尺寸的縮小和速度的提高，設(shè)計(jì)者必須應(yīng)對越來越多的不同挑戰(zhàn)。

芯片更新迭代的速度變得越來越快，功能越來越復(fù)雜，這就要求更高的測試可靠性和更少的測試時(shí)間以將產(chǎn)品快速推出市場。

4.2 測試治具的PCB封裝

根據(jù)我們的需要本次我們主要圍繞DIP14、DIP16、DIP20、DIP24、DIP28、DIP32、DIP40、SOP8、SOP14、TSSOP20、QFP64等Socket的PCB封裝來進(jìn)行概述，以上的座子實(shí)物如圖4-6所示。

圖4-5 IC SOCKET實(shí)物圖

4.2.1 DIP14型號(hào)Socket封裝制作

DIP系列芯片測試所用插座基本都是使用IC鎖緊座，這里以DIP14IC鎖緊座為例講解插座的PCB封裝。圖4-6是鎖緊座的尺寸信息，讀者可據(jù)此制作鎖緊座的封裝。

圖4-6 DIP鎖緊座尺寸信息

表4-1記錄了DIP14 IC鎖緊座的14個(gè)焊盤位置以及尺寸信息，供讀者設(shè)計(jì)自己的PCB封裝，特別注意我們使用的通孔都是圓形。

表4-1 DIP14鎖緊座封裝信息

焊盤位置確定后再根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中的尺寸信息繪制外框，完成后如圖4-7所示。

圖4-7 DIP14鎖緊座PCB封裝

4.2.2 SOP型號(hào)Socket封裝制作

SOP代表“Small Outline Package”，意為“小外形封裝”。這種封裝形式的主要特點(diǎn)是其尺寸相對較小，比傳統(tǒng)的DIP封裝更為緊湊，因此能夠節(jié)省空間并提高線路密度。

SOP8包括兩個(gè)尺寸，一個(gè)是1.27-5.4×5.4，另一個(gè)是1.27-3.9×4.9，接下來分別對這兩個(gè)型號(hào)進(jìn)行概述。

1.SOP8_1.27-5.4×5.4尺寸

SOP8_1.27-5.4×5.4尺寸信息如圖4-8所示。

圖4-8 1.27-5.4×5.4尺寸型號(hào)封裝圖 焊盤信息如表4-2所示。 表4-2 1.27-5.4×5.4座子封裝信息

繪制完成的封裝如圖4-9所示。

圖4-9 1.27-5.4×5.4尺寸封裝圖

2.SOP8_1.27-3.9×4.9尺寸

SOP8_1.27-3.9×4.9尺寸信息如圖4-10所示。

圖4-10 1.27-3.9×4.9尺寸型號(hào)尺寸圖

焊盤信息如表4-3所示。

表4-3 1.27-3.9×4.9座子封裝信息

繪制完成的封裝如圖4-11所示。

圖4-11 1.27-3.9×4.9尺寸型號(hào)封裝圖

3.SOP28_1.27_7.5×17.9尺寸

SOP28_1.27-7.5×17.9尺寸信息如圖4-12所示。

圖4-12 1.27-7.5×17.9尺寸型號(hào)尺寸圖 焊盤信息如表4-4所示。 表4-4 1.27-1.27×17.9座子封裝信息

繪制完成的封裝如圖4-13所示。

圖4-13 SOP28封裝圖

4.SOP16_1.27_3.9_8.7

SOP16_1.27-3.9×8.7尺寸信息如圖4-14所示。

圖4-14 SOP16_1.27-3.9×8.7尺寸信息 焊盤信息如表4-5所示。 表4-5 1.27-3.9×8.7座子封裝信息

繪制完成的封裝如圖4-15所示。

圖4-16 SOP16封裝圖