提高DIP测试插座装夹方式的可靠性研究

张 冉,叶新艳(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安，710065)



提高DIP测试插座装夹方式的可靠性研究

张 冉,叶新艳
(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安，710065)

摘要：为了解决检测单位对于多品种、大批量DIP集成电路在测试时，测试插座导电弹片与器件管脚接触的可靠性问题，本文通过对老炼测试插座的分析，结合其在实际使用中的问题，提出了一种新型插座结构。

关键词：DIP；测试；插座；可靠性

0　前言

随着现代电子技术的飞速发展，许多产品对可靠性的要求不断提高。作为整个电子系统可靠性的基础——电子元器件的可靠性，在整个电子设备中起着至关重要的作用。

在提高和保证电子元器件使用可靠性方面，二次筛选是其中重要的手段之一。而在大量电子元器件进行二次筛选的过程中，既要保证元器件测试的准确性，又要提高测试效率，测试插座的结构是其平衡两者关系的枢纽。因此，测试插座结构的设计制造及改进，是众多设计部门、生产部门、使用部门、管理部门和实验中心十分关注的问题。

1　目前老炼、测试插座的情况

DIP(Double ln-Line Package)是双列直插式封装，绝大多数中小规模集成电路（IC）均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。其中心距为2.54mm或1.778mm。一般常见的有陶瓷和塑料两种封装材料，陶瓷封装的引脚数多为8～64，而塑料封装的引脚数通常可以多至68。因为封装工艺、压模和引线框的关系，令制造更大尺寸的DIP有困难，导致引脚数目局限在68以内。由于DIP引脚数目比较少，最多为68，因此，在老炼测试中所使用的插座，结构相对简单，并且易于操作。一般插座都由接触件导电弹片和绝缘安装框两部分组成。

根据电子元器件二次筛选要求，一般DIP封装的集成电路均需要做测试项目及老炼项目，测试时需将其插入到具有DIP相似结构的芯片插座上才能进行。但由于测试和老炼项目各自不同的特点，以及对插座在接触可靠性方面及操作方面的不同要求，则适用于测试和老炼的两种专用插座在结构、工作原理和操作上也略有差异。

1.1 测试插座结构及原理

测试主要是对元器件进行瞬时工作状态的模拟，以观察电参数的变化是否在所设计范围之内。故要求在测试过程中，必须保证导电弹片与器件管脚接触的可靠性，这也是保证集成电路测试结果准确的前提。有些器件为了关注某项参数的变化，只有测试结果更加接近真实值，才能确保该类器件的质量控制。故在具有一定接触可靠性的同时，为了兼顾测试效率，进而在测试项目中，对DIP封装集成电路固定所使用的插座为手柄式测试插座（如图1示）。

图1　

适用于测试的手柄式插座由接触件导电弹片、绝缘安装框和手柄锁紧杆三部分组成。其工作原理：通过手柄推杆挤压弹性导电弹片，使导电弹片与器件管脚接触（如图2示）。这种测试插座的优点在于零插拔力，操作效率高；但存在的缺点是：管脚与导电弹片接触面太小（导电弹片与器件管脚相位垂直接触，即导电弹片与管脚厚度方向面接触，管脚厚度为0.2～0.36mm），接触可靠性差，若器件管脚略有形变，很难保证与导电弹片的接触；设计制造难度也比较大。

图2　

1.2 老炼插座结构及原理

老炼是电子元器件在一定应力下工作一段时间的过程。即在一定环境温度下、较长时间内，对元器件连续施加一定的电应力，加速问题器件的暴露。一般老炼项目时间比较长，若要达到老炼作用，则必须保证器件管脚在整个老炼过程中都与导电弹片接触的可靠性。因此，老炼插座在导电弹片与元器件管脚接触可靠性方面的要求，略高于测试所使用的插座，故DIP封装的集成电路在老炼时，一般所采用的插座是片簧式结构插座（如图3示）。

图3　

适用于老炼的片簧式结构插座由接触件导电弹片和绝缘安装框两部分组成。其工作原理：接触件导电弹片采用片簧式结构，通过导电弹片形变后的自身弹力，使器件管脚与片簧式导电弹片双面接触（如图4示）。这种插座的优点是器件管脚与导电弹片双面接触（导电弹片与器件管脚相位平行接触，即导电弹片与管脚外表面接触）的可靠性高；结构简单。但与此同时，导电弹片的片簧式结构也影响了操作效率。由于导电弹片自身形变的弹力一直存在，因此，在插拔过程中，要克服导电弹片的弹力，即需要一定插拔力；但若插拔力使用不均，便会导致器件管脚变形；插拔次数较多时也会导致磨损或片簧式结构变形失去弹力，严重影响插座寿命。

图4　

1.3 测试、老炼插座分析结果

这两种常用的插座，虽然有不同的结构、工作原理和操作要求，但是在平衡接触可靠性和插拔效率两者的关系中，都存在着一定的弊端。

以上通过对目前市场上所使用插座工作原理的分析，以及不同结构插座，即导电弹片与器件管脚接触方式对可靠性的影响，由此可见，测试常用的插座在接触可靠性方面远远小于老炼所用的插座，但由于老炼插座插拔效率及寿命周期的局限，也不适宜直接将其替换测试插座，在测试过程中使用。因此，应设计制造出一种新型插座结构，既能同老炼插座一样具有较高的接触可靠性，又能兼顾测试插座的零插拔力。

2 新型测试插座的设计

在老炼测试过程中，插座导电弹片与器件管脚接触点的可靠性将直接影响结果的连续性，而影响测试结果准确性的因素主要是：导电弹片与器件管脚的接触电阻。由电阻定义的公式R=[2]可知，接触面积S会影响测试结果的准确性。若导电弹片与管脚接触面积越大，则接触电阻就越小，测试结果也就越接近真实值。因此，在设计新型测试插座的结构时，应尽可能的增大导电弹片与器件管脚的接触面积，即改变手柄式插座导电弹片与器件管脚的接触方式。

2.1 新型测试插座的结构

新型测试插座由接触件导电弹片、绝缘安装框、锁紧框、弹簧四部分组成（如图5示）。根据上述对老炼插座的分析可知，若将测试插座的导电弹片与器件管脚的接触面进行改变，则可提高测试插座接触可靠性。因此，新型测试插座结合老炼插座的接触方式，导电弹片采用手柄式测试插座弹片的形状，尺寸略小，绝缘安装框上的导电弹片槽由水平方向旋转为竖直方向。现将测试插座上的导电弹片竖直旋转90度，这样便与老炼插座具有相似接触方式，即导电弹片与器件管脚相位平行接触。这样，不但可提高接触可靠性，而且还保持原有的零插拔力操作效率优势。

图5　

2.2 新型测试插座的工作原理

主要工作原理：锁紧框通过弹簧提供的弹力，双面挤压导电弹片，使其与器件管脚双面接触。这种插座结构的优点集成了手柄式插座的零插拔力，更重要的是具有与片簧式结构相似的接触方式，可靠性更高。

综上所述，新型测试插座在DIP集成电路测试中，不仅保持原手柄式插座插拔的高效率，还兼顾了片簧式结构的较高接触可靠性，由此可见，新型测试插座是完全可以替换现用测试插座，新型插座的结构设计也已经解决测试准确性与测试效率的平衡问题。

3　结束语

本文中所论述的新型测试插座，主要用于检测单位在面临多品种、大批量DIP封装的集成电路测试，既能提高原手柄式测试插座装夹的可靠性，又能兼顾其无插拔力的较高测试效率。

参考文献

[1]GJB 548B-2005.微电子器件试验方法和程序[S]

[2]周绍敏.电工基础（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2008

张冉(1987.12—)男，陕西西安人，学历：本科，毕业于西北工业大学明德学院， 现就职于中航工业计算所。

叶新艳（1969.03—）女，陕西西安人，学历：本科，职称：高级工程师，研究领域：主要从事电子元器件可靠性保证研究。

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

作者简介