CN101345360B - 插座适配器设备 - Google Patents

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Abstract

一种由电气绝缘材料制成的插座适配器(10)具有主适配器本体(12)，在该主适配器本体(12)上已经形成包含上开口和下开口的多个通孔(14)。在一定优选实施例中，探针(60)和螺旋弹簧(62)放置在每个通孔(14)中。用来夹持从所述上开口插入在相应通孔中的触点的电气接合夹持部分(68)形成在每个探针(60)的上端上。螺旋弹簧(62)安装在每个探针上，并且向一个位置偏压相应探针，从而在探针的下端上形成的末端从下开口伸出。

Description

插座适配器设备
技术领域
本发明一般涉及一种用于安装半导体装置的插座的适配器，并且更具体地说，涉及一种提供在插座的触点与电路基板的电极之间的电气连接的接口的插座适配器。
背景技术
举例来说，用于BGA插件(package)的常规插座公开在于2005年11月4日发布的日本专利No.3737078中。这个专利表示一种能够安装和拆除包括诸如BGA或CSP之类的表面安装类型的半导体装置的电子装置的插座。
根据该专利，插座包括基座部件、盖部件、多个触点、能够在朝着或远离基座部件的方向上运动并且供给用于BGA的安装表面的适配器、可转动地安装在基座部件上的锁闩部件、及与盖部件的运动联系的定位机构。
另外，有由可转动地安装在基座部件上的盖部件打开和关闭并且借助于使盖部件参加交替运动的装置把诸如BGA等之类的半导体装置安装在基座部件上的插座。这些插座具有处于从底部伸出的针格栅阵列的形状的多个触点，触点被插入在于电路基板上形成的通孔中，在该处它们被软焊。
用于半导体装置的插座安装在电路基板上，用于测量已经安装在其中的半导体装置的电气性能和可靠性。为了这种安装，如以上描述的那样，插座的触点和电路基板被直接软焊，结果是变得难以脱开插座。
尽管可想到的是用探针代替插座的触点，但插座的触点的形状复杂，并且如果它被使用，则插座的成本变得极高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于插座的适配器，该适配器解决以上所描述的常规技术的问题，借此现有插座可容易地安装在电路基板等上或从其拆除。
根据本发明的插座适配器由电气绝缘部件制成，该电气绝缘部件具有穿过其形成的多个通孔，所述通孔每个包括上开口和下开口。由导电材料制成的探针容纳在所述多个通孔的每一个中，而每个探针在其上具有当触点从所述上表面开口插入时电气接合触点的夹紧部分，并且每个探针在其下部部分上具有可从相应所述下开口伸出的头部部分。弹簧部件容纳在所述多个通孔的每一个中以偏压所述探针使得末端部分可从下开口伸出，并且所述末端部分能够与弹簧部件的偏压相对地从所述下开口运动到相应通孔中。
优选地，主适配器本体具有沿每个通孔形成的槽并且所述探针能够在相应槽内部滑动，并且所述主适配器包括上部适配器和下部适配器。所述上部适配器包括向内伸入到下部适配器的每个通孔的假想连续部分(imaginary continuation)中的隆起部分，所述突出部分限制已经容纳在下部适配器的相应通孔中的所述弹簧部件的一端的位置。所述上部适配器的通孔的横截面形状近似是矩形的，并且下部适配器的通孔的横截面形状近似是圆形的。
所述夹紧部分优选地包括一对弹性可变形臂，所述臂对连接到探针的本体上。突起从每个臂通常沿其长度的一半向相对臂延伸。而且，突出的针在臂对之间从所述本体在探针的纵向轴线方向上向上延伸。由导电螺旋弹簧材料制成的弹簧部件安放在所述突起与在本体上的突出的针之间。
优选地，所述螺旋弹簧包括用来电气接合从所述上开口插入的细长接触部件的接触部分。所述主适配器本体还包括用来把插座固定到其上的定位通孔或凹槽。
根据本发明的优选实施例制成的插座适配器包括由电气绝缘材料制成的主适配器本体，穿过该主适配器本体已经形成多个通孔，每个通孔具有上开口和下开口，并且多个弹簧部件分别容纳在所述多个通孔中，每个弹簧部件包括与从所述上开口插入的细长触点相接触的接触部分，并且每个弹簧部件的下部部分从所述多个通孔的所述下开口伸出。
根据本发明，有可能容易地把插座安装在电路基板上或从其拆除。在插座被弄脏的情况下，有可能容易地清洁插座或重新利用已经从电路基板去除的插座。
附图说明
为了更完整地理解本发明和其优点，可以参考与附图一道进行的优选实施例的如下详细描述，在附图中：
图1是插座的剖面图，按照本发明优选实施例制成的适配器已经连接到该插座上；
图2(a)是根据本发明第一优选实施例的插座适配器的俯视平面图；
图2(b)是在图2(a)的线A-A上得到的剖面图；
图3是从前侧看到的彼此分离的下部和上部适配器的剖面图；
图4(a)是包括通孔的图3的上部适配器的部分的放大剖面图，并且图4(b)是通孔的仰视平面图，及图4(c)、4(d)分别是在下部适配器中形成的通孔的剖面图和俯视平面图；
图4(e)是剖面图，并且图4(f)是在上部适配器上形成的通孔的形状的变化的仰视平面图，及图4(g)和4(h)分别是下部适配器的通孔的剖面图和俯视平面图；
图5(a)是探针的前部侧视图；
图5(b)是图5(a)的探针的前部侧视图，表示成有螺旋弹簧安装在其上；
图6是从前侧看到的主适配器本体的部分的剖面图，表示其中探针已经插入的通孔；
图7是插座、按照本发明制成的插座适配器及电路基板的分解剖面图；
图8(a)是与图6相类似的、表示在安装到基板上之前的探针的视图，图8(b)是与图8(a)相类似的、但表示在安装到基板上之后的探针的视图，及图8(c)是与图8(b)相类似的、但表示在插座连接之后的探针的视图；
图9是根据本发明另一个优选实施例的插座适配器的一部分的剖面前部侧视图，该插座适配器具有探针并且表示有在交替位置中的探针；及
图10是按照又一个优选实施例制成的插座适配器的部分的剖面前部侧视图。
具体实施方式
本发明的以上和其它目的和特征由本发明的详细描述以及附图和附属权利要求书将成为显然的。
图1表示插座的例子，该插座已经把根据本发明第一优选实施例制成的插座适配器连接到其上。插座适配器10要连接在电路基板与插座20之间，由此提供在插座与电路基板之间的电气接口。有可能把诸如BGA、LGA、PLCC等之类的各种插件安装在插座20上。插座20如图1中所示，包括能够朝向和远离基座部件30往复运动的盖部件40、和已经安装在基座部件30中的多个细长接触部件50。
一对螺旋弹簧(在图中未表示)插入在盖部件40与基座部件30之间，把盖部件40偏压成远离基座部件。通常矩形开口42近似地形成在盖部件40的中心处用以加载和卸载要测试的装置。当以转动轴线46为中心与盖部件40的往复运动相联系的转动发生时，加载在插座中的电子插件1的上表面被向下压。
在每排中形成直线的触点50和电气绝缘材料的挡块32近似布置在基座部件30的中心处，而每排的触点由挡块32电气绝缘。以这种方式，触点50沿两维状矩阵阵列(matrix array)布置。另外，要用于定位目的的柱形支柱36形成在基座部件30的底部30a的每个角部处。
触点50的上端电气连接到插件1的相应终端上。构成每个触点50的下端的接触引线52从基座部件30的底部30a伸出，用来连接到插座适配器上。
在图2(a)、图2(b)中表示的插座适配器10包括：主适配器本体12，该本体具有在与接触引线52加上被容纳的多个探针60相对应的位置处形成的通孔，一个探针60在主适配器本体12的每个通孔14中；和螺旋弹簧62，它们偏压相应探针60。
主适配器本体12具有矩形外观；它具有包括上部适配器12b和下部适配器12a的两层结构。下部适配器12a和上部适配器12b在与接触引线52相对应的位置处有多个通孔14。具有比支柱部分36稍大的开口直径的柱形定位通孔64形成在主适配器本体12的每个角部处，用于插入插座20的支柱部分36的目的。
主适配器本体12由诸如高度耐热树脂聚醚砜(polyether sulfon)(PES)之类的合适的电气绝缘材料形成。除PES之外可使用的材料包括聚苯硫醚树脂(polyphenylene sulfide resin)(PPS)、液晶聚合物(liquid crystalline polymer)(LCP)、聚砜树脂(polysulfonic resin)(PSP)及聚芳酯树脂(polyarylate resin)(PAR)。
图3表示彼此间隔开的上部和下部适配器。图4(a)和4(c)表示放大剖面图，并且图4(b)和4(c)分别表示在上部适配器12b和下部适配器12a中形成的通孔的平面视图。为了参考平面视图见附图标记13和15。下部适配器12a具有用于接收适于延伸到开口外的探针60的末端的下表面开口14a。下部通孔16a被形成，从而它链接到下开口14a上。一对对准的下部槽18a在下部适配器12a的下部通孔16a的厚度方向上的相应位置处形成。使该对对准的下部槽18a的宽度相对于探针60的片厚度制成稍大以方便在垂直或纵向方向上探针的滑动运动，由此使得有可能限制探针60在水平方向上的运动以及其转动。
同时，上部适配器12b具有上开口14b，该上开口14b在其上表面上形成有锥形导入形状以方便接触引线52的插入，并且上部适配器12b具有上部通孔16b，该上部通孔16b形成为容纳链接到上开口14b上的探针60。一对对准的上部槽18b沿每个上部通孔延伸而形成以容纳相应探针60，而上部槽具有与下部槽18a的宽度W相同的宽度W。当下部适配器12a和上部适配器12b被连接时，每个上部通孔16b与每个相应下部通孔16a对准，以使一个单一通孔14与下部槽18a和上部槽18b成为连续的。以这种方式，探针能够在相应通孔和槽中滑动。
在这种连接中，要指出的是，下部适配器12a的下部通孔16a的平面(水平)横截面形状近似是圆的，而上部适配器12b的平面(水平)横截面形状16b近似是适当尺寸的矩形的，以在由矩形和圆形通孔的形状上差异而产生的上部适配器12b的底部上形成差别表面范围F，该通孔事实上重叠或伸入到下部通孔16a的假想连续部分中。这个表面范围F用来固定已经容纳在通孔14中的螺旋弹簧62的上端的位置。
图4(e)-4(h)表示通孔14的形状的变化。为了参考图4(f)和4(h)的平面视图见附图标记21和23。在上部适配器12b上，形成延伸到每个上部通孔16b中的一对突出部分或突出部19。该对突起19在离上部槽18b 90度的位置处形成有选择的厚度，从而它将不干扰探针60的滑动运动。该对突起19固定已经容纳在通孔14中的螺旋弹簧62的上端的位置。
图5(a)是探针60的立面图。探针由导电材料组成，并且通过把它从金属片，如铍青铜等的片冲压出而形成。末端66形成在探针60的下端上，并且适于延伸出下开口14a。末端66的下端近似制成三角形的形状，形成用来接合位于电路基板上的电极的点接触。
电气接合部分68形成在探针60的上端处，用于与接触引线52的夹紧电气接合。夹紧部分68包括连接到探针的基座68b上的一对弹性可变形臂68a。针形支撑60a在垂直或纵向方向上伸出通常在臂68a之间的一半路，并且突起68b近似形成在每个臂68上的中间长度处，每个向相对的臂延伸。如图5(b)中所示，螺旋弹簧62放置在基座68a上，使支撑针60a接收在螺旋弹簧的一个终端端部处的腔中，并且使螺旋弹簧的另一个终端端部接合突起60b。
如所示的那样，螺旋弹簧62在基座68b与突起60b之间多少有些被压缩。在这种状态下，探针60被包括在主适配器本体12上的相应通孔中。
图6是主适配器本体的通孔的放大剖面图，探针60和螺旋弹簧62已经包括在该主适配器本体中。为了组装，每个如图5(b)中所示每个保持相应螺旋弹簧62的探针60首先被插入在下部通孔16a中。探针沿下部槽18a被插入，并且探针的末端66从相应下开口14a伸出。
上部适配器12b借助于钩(未表示)固定在下部适配器12a的上表面上。结果，探针60容纳在主适配器本体12的通孔14中。探针60的夹紧部分68在离上开口14b的一定距离处。当在上部适配器12b的下部正面上的范围F接合螺旋弹簧62的上部部分时，探针的末端部分66被恒定地偏压以伸出下开口14a。
将要理解的，为联接下部和上部适配器所描述的连接不限于钩的使用，而是还可采用其它联接装置，如粘合剂、螺纹部件等等。
参照图7，举例来说，插座适配器10为了测量目的安装在电路基板70上。多个导电电极或凸台72形成在电路基板70的表面上，与探针60阵列相对应。
插件1被安装，或者还未安装的插座20从垂直方向连接到插座适配器10上。支柱部分36被插入在定位通孔64中以定位插座和适配器，并且然后插入在电路基板的孔74中。作为结果，插座20的接触引线52延伸过相应上开口14b，并且由在主适配器本体的通孔中的探针的夹紧部分68夹紧。以这种方式，插座20通过插座适配器10连接到电路基板70上。
图8(a)类似于图6，表示在主适配器部分安装在电路基板上之前具有探针和弹簧的主适配器部分。探针在由箭头标记R指示的方向上借助于螺旋弹簧62被偏压，而探针的末端部分66伸出主适配器本体12的下开口14a。
图8(b)表示探针安装在电路基板上以后探针的状态。当主适配器本体12已经安装在电路基板70上时，末端部分66压靠电路基板70，并且探针在由箭头S指示的、与螺旋弹簧62的偏压相反的方向上被向上推。
探针60通过由在通孔14中已经形成的槽18a和18b导向而滑动。当螺旋弹簧的顶部的位置由位于在通孔14中形成的适配器12b的下表面上的重叠表面、范围F限制时，弹簧压力恒定地施加到末端部分66上，结果是使末端66以适当的力接合电路基板的电极。如果插座适配器10离开电路基板70，则插座适配器返回到在图8(a)中表示的状态。
图8(c)指示插座的连接以后的探针的状态。当插座连接到主适配器本体12上时，夹紧部分68夹紧已经通过上开口14b而被插入的细长接触引线52的侧面，而接触引线52被电气连接。结果，插座20通过触点50和探针60被连接到电路基板70上。
本发明的另一个优选实施例表示在图9中。在这个实施例中，使用导电螺旋弹簧80。螺旋弹簧80包括下部终端部分80a和上部终端部分80b，下部部分80a的内径小于上部部分80b的内径。螺旋弹簧的上部部分80b接合突出部分、位于上部适配器12b的下表面上的范围F，或如图9中所示，延伸到通孔14中的突出部19。结果，螺旋弹簧80的一端的位置被限制并且探针60被偏压，从而末端66在所有时间都伸到下开口14a外。这种状态表示在图9的右侧上。
当主适配器本体连接到电路基板上时，探针60在与螺旋弹簧80相反的垂直方向上被向上推。在这种连接处，末端部分以适当的力接合电路基板的电极。然后，当插座20被连接时，已经插入的接触引线52穿过上开口14b而接合下部终端部分80a的内部，并且通过螺旋弹簧80电气连接到探针60上。这种状态表示在图9的左侧中。结果，已经安装在插座20上的BGA插件1通过触点50、螺旋弹簧80及探针60被连接到电路基板上。
参照图10将解释本发明的另一个优选实施例。采用导电螺旋弹簧82代替探针。螺旋弹簧82包括下端82a、中间部分82b及上部部分或终端82c。下端直径小于中间部分直径，该中间部分直径小于上部部分直径。
螺旋弹簧82的上端82c接合在上部适配器的下表面上的突起表面F或延伸到通孔14中的突出部19(表示在图10中)，由此限制螺旋弹簧的顶部的位置。另外，螺旋弹簧82的下端82a通过下开口14a从主适配器本体伸出。
当主适配器本体12连接到电路基板上时，下端82a被推回到主适配器本体12中。在这时，螺旋弹簧82的末端以适当的力接合电路基板。当连接插座20时，已经插入的接触引线52通过上开口14b接合中间部分82b的内部用于电气连接到螺旋弹簧82上。作为结果，已经安装在插座20上的BGA插件1通过触点50和螺旋弹簧82连接到电路基板70上。
根据在这里描述的实施例中所描述的插座适配器，探针和/或螺旋弹簧的使用消除对于对焊料连接到电路基板的需要。这使得重新使用是可能的。另外，可使用各种种类的插座，并且可有效地利用甚至现有的插座。
尽管本发明是关于其具体的优选实施例来描述的，但变化和改变对于本领域的技术人员将成为显然的。因此，鉴于现有技术打算尽可能广义地解释附属权利要求书，以包括这样的变化和改变。

Claims (6)

1.一种用于连接到安装半导体装置的插座上的插座适配器，其包括：由电气绝缘材料制成的主体；多个穿过主体形成的通孔，所述通孔包括上开口和下开口；以及由导电材料制成的探针，该探针容纳在每个所述通孔中，每个探针具有电气接合从所述上开口插入的触点的夹紧部分，并且每个探针在其下部部分上具有末端部分和弹簧部件，该末端部分可从所述下开口伸出，该弹簧部件容纳在每个通孔中以偏压所述探针，使得所述末端部分能从下开口伸出，并且所述末端部分能够与所述弹簧部件的偏压相反地通过通孔而返回运动，所述插座适配器还包括在所述主体中沿通孔形成的并且与通孔连通的槽，所述探针能够在所述槽内滑动，所述主体包括上部适配器和下部适配器，所述上部适配器包括伸入到下部适配器的通孔的假想连续部分中的隆起部分，所述隆起部分限制已经容纳在下部适配器的通孔中的所述弹簧部件的一端的位置。
2.根据权利要求1所述的插座适配器，其特征在于，伸入到下部适配器中的通孔的假想连续部分中的隆起部分包括在上部适配器上在每个通孔的下部部分处形成的一对突出部。
3.根据权利要求1所述的插座适配器，其特征在于，通孔具有纵向轴线，相对于垂直于上部适配器的通孔的纵向轴线取得的横截面，所述上部适配器的通孔的形状近似是矩形的，并且相对于垂直于下部适配器通孔的纵向轴线取得的横截面，所述下部适配器的通孔的形状近似是圆形的，从而限定伸入到下部适配器的通孔的假想连续部分中的隆起部分。
4.根据权利要求1所述的插座适配器，其特征在于，所述弹簧部件是包括用来电气接合从所述上开口插入的触点的接触部分的螺旋弹簧。
5.一种用于连接到安装半导体装置的插座上的插座适配器，其包括：由电气绝缘材料制成的主体；多个穿过主体形成的通孔，所述通孔包括上开口和下开口；以及由导电材料制成的探针，该探针容纳在每个所述通孔中，每个探针具有电气接合从所述上开口插入的触点的夹紧部分，并且每个探针在其下部部分上具有末端部分和弹簧部件，该末端部分可从所述下开口伸出，该弹簧部件容纳在每个通孔中以偏压所述探针，使得所述末端部分能从下开口伸出，并且所述末端部分能够与所述弹簧部件的偏压相反地通过通孔而返回运动，每个探针具有基座，并且所述夹紧部分包括能够弹性变形的从基座纵向延伸的一对臂、形成在每个臂上的朝向相对臂横向延伸的隆起部分、及从基座起在该对臂的中间纵向延伸的隆起针，所述弹簧部件由导电螺旋弹簧制成，且所述螺旋弹簧容纳在所述一对臂与从所述基座延伸的隆起针之间。
6.根据权利要求5所述的插座适配器，其特征在于，所述主体包括定位通孔，该定位通孔的目的是确定用来固定插座的位置。
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