什么是芯片测试座Socket？

芯片测试座（Socket）是一种用于半导体测试过程中的专用治具，它允许在不进行焊接的情况下将芯片安装在测试设备上，以便进行各种电气和功能测试。测试座在集成电路（IC）生产和开发过程中起到了关键作用，特别是在晶圆级测试（CP测试）和封装后测试中。

｜芯片测试座（Socket）的功能和特点｜

■ 可重复使用

测试座设计为可多次使用，可以在不同的测试过程中反复使用，而不会对芯片造成损坏。

■ 易于安装和拆卸

测试座允许快速安装和拆卸芯片，简化了测试过程，提高了测试效率。

■ 电气连接可靠

测试座提供稳定的电气连接，确保芯片与测试设备之间的信号传输可靠，测试结果准确。

■ 热管理

某些测试座设计有散热功能，可以在测试过程中有效管理芯片的温度，防止过热。

｜Socket设计前，需明确以下资料｜

在Socket设计前，需要对该Socket实现的测试需求进行明确，这也是芯片开发人员和Socket工程师对接时，需要沟通明确的内容。一般来说，需要确定如下内容：

■ 芯片测试的类型

即是老化测试Socket、成品测试Socket、烧录Socket、ESD Socket等中的一种，以及具体的测试场合。

■ 提供芯片的POD（Package Outline Drawing，封装外形图）

POD用于描述芯片封装的具体尺寸和形状，用于详细说明芯片封装的外形和结构，包括：封装类型、芯片引脚数、芯片外形尺寸、芯片管脚间距（Pitch）等。

■ 芯片测试的参数指标要求

包括芯片功率、单Pin最大电流、单Pin最高频率、芯片结温、热阻、射频类芯片频率的插损和回损等。

｜Socket设计｜

基于芯片测试需求，对Socket进行详细设计，主要内容包括：

■ 确定Socket的结构形式

Socket结构主要有翻盖单扣式、双扣式、拉杆式、旋钮式等。

■ 选定外壳加工类型

外壳按加工方式可以分为两种，即注塑开模外壳和机加工外壳。

注塑外壳是用工程塑料大批量注塑生产，成本相对较低；

机加工外壳是使用金属（一般是铝合金）或是工程塑料（PEEK、Torlon等）采用CNC数控机床加工而成，成本相对较高，主要用于高性能定制Socket中。

■ Pogo Pin的选用

影响Pogo Pin选用的因素主要有芯片Pitch、芯片单Pin最大电流、芯片单Pin最高频率、芯片封装形式等。

■ 进行Socket结构3D设计

Socket的机械结构组成零件主要包括：下针板、上针板、浮板、限位框、压块、外壳（包括底座和上盖，在某些设计中，针板同时设计兼顾底座功能）等。

Pogo Pin置于下针板和上针板形成的腔体中。各三维零件进行组装，形成Socket三维总装图。

■ 绘制Socket及各零件机械工程图

机械工程图将包含一组零件视图、全部尺寸、公差、技术要求等，是零件生产准备、加工制造、质量检查及测量的依据。

｜通过仿真结果，调整Socket细节｜

仿真（Simulation），是利用模型在计算机系统中来“复现”真实系统的活动，并基于仿真结果与设计预期的差异，来调整设计模型，使其仿真结果符合设计预期。

Socket中的仿真主要涉及信号仿真和热仿真。

■ Socket信号仿真

会根据客户需要，对PIN MAP中的某个区域进行电信号仿真，通常选中的区域为3X3或5X5。通过3D建模仿真，得到该部分的整体性能，如插损，回损和寄生参数等等。

客户可以根据设计需要来确认，Socket的性能是否满足预期，最大程度上减少实际使用中，由于Socket产生的PI/SI问题。

■ Socket热仿真

主要是进行Socket+IC+PCB整体热仿真，通过建立Socket、芯片和PCB等的整体热仿真模型，以及基于环境风速、风向、热源等，真实反映被测芯片实际测试环境下的热分布，分析其与预期目标之间的差异，进而指导Socket散热模型的优化设计，包括优化Socket散热模块材质、结构、尺寸等。

｜对Socket零件进行机械加工｜

通过仿真对设计进行优化迭代并满足设计要求后，将生成完整的Socket模型和图纸，并下发给工厂，由CNC（Computer Numerical Control，计算机数字控制）机床进行生产。

零件的加工生产主要包括CNC编程和CNC操机两个环节：

■ CNC编程

是使用计算机生成数控机床加工程序的过程，即根据零件图纸的设计要求和工艺要求，制定CNC加工的方案和工序，确定加工顺序、刀具选择、切削参数等。

CNC程序由一系列指令组成，以此来控制CNC机床的移动刀具轨迹，在毛坯件的基础上把多余的材料去除而获得满足图纸尺寸和公差要求的合格零件。

■ CNC操机

是利用CNC编程完成的数控程序在CNC机器上把零件进行加工、成型的实际过程。根据CNC程序进行调机是每个零件加工中的重要环节，相当于是把零件生产成功的准备过程。在重复生产第二件相同零件时，该调机过程就可省略。

所以，对于批量零件和单件小批零件的加工成本，将主要体现在调机成本的分摊上，单件小批的加工成本要远高于大批量的加工成本。

｜将各零件组装成Socket成品｜

■ 在组装部门，组装工人遵循标准的组装操作流程，基于Socket总装图，将加工部门完成的各合格Socket零件及外购件组装成Socket成品。

■ 由于Pogo Pin和针板零件等Socket产品的零件尺寸小，非常精密，在装配过程中，一般会借助显微放大镜等工具进行协助。

同时，根据设计装配的需要，会设计和加工专用治具进行配合，以加强装配中的一致性和提高装配效率。

｜过程检测和质量控制｜

为保证Socket产品的出货质量，需要对Socket产品生产的全过程进行质量控制。主要包括3个方面，来料质量控制、制程质量控制、成品质量控制等。

■ 来料质量控制

对Socket产品来讲，核心外购件和原材料主要为Pogo针、工程塑料，一般原材料和外购件为铝合金、铜金属、五金件（弹簧、螺钉、螺母等）。

■ 制程质量控制

在零件加工和产品组装中，需要安排和落实首检和巡检，做好相应的记录和报告。

■ 成品质量控制

Socket产品出货前，需要对Socket进行质量检查，主要包括：外观检查、关键尺寸和公差检查、运动功能检查等。在此基础上，完成Socket产品成品检验报告，作为Socket产品出货的附件。

来源：季丰电子

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