CN102544913B - 插座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插座。本发明中的插座(100)包括底座元件(20)，护盖元件(30)，多个触点(40)，由底座元件(20)可旋转地支撑并且响应于护盖元件(30)的动作而旋转的插销元件(60A)，适配器(50)提供用于IC封装件的安装面并且与底座元件(20)相连以响应于护盖元件(30)的动作而沿上下方向移动，以及可旋转地与适配器(50A)相连并且由弹性元件推动的插销板(200)。适配器(50A)形成有在插销板(200)按压IC封装件时沿垂直方向移动插销板(200)的插销引导件(58)。

Description

插座

技术领域

本发明涉及一种用于半导体器件的插座，并且更具体地涉及一种用于端子被设置为二维阵列的半导体器件例如BGA(球栅阵列)封装件和LGA(岸面栅格阵列)封装件的插座。

背景技术

半导体器件例如BGA和LGA封装件在装运之前要经过老化测试，这种测试向半导体器件施加因高温造成的应力。这会提前排除起运后在一定时段内会发生故障的器件。用于老化测试的插座通常是两种类型。一种是顶部开口型插座，其护盖元件为垂直往复式。另一种是贝壳型插座，其护盖元件为旋转式。对于顶部开口型插座，公开号为2009-140629的日本专利申请，也就是公开号为2010-0248518A1的美国专利申请(专利文献1)公开了一种插座使得能够精确地安装和移除电子器件，包括表面安装的半导体器件例如BGA和芯片尺寸封装(CSP)器件，通过引用将该文献并入本文。

图1示出了专利文献1中介绍的常规插座的结构。图1(a)是俯视图，图1(b)是侧视图，还有图1(c)是正视图。图2是沿图1(a)中的X-X线截取的截面图。图3是示出了插座外观的透视图。

插座10包括由电绝缘树脂制成的底座元件20、由电绝缘树脂制成并且可往复移动以靠近或远离底座元件20的护盖元件30以及安装在底座元件20内的多个触点40。

如图2中所示，与要被安装在插座内的BGA芯片的端子数量相对应的多个触点40在底座元件20的中心分别沿着X和Y方向设置并对齐。触点40的安装方法包括例如使用隔板型方法，其交替地层叠绝缘材料制成的隔板和对齐的触点，或者使用另一种类型的方法，其中每一个触点都被插入插座模制组件中的矩阵阵列的孔内。

触点组件24从底座元件20的下部插入并且与底座元件20固定在一起，以使触点组件24的下表面能够与底座元件20的底面共形。每一个触点40的下端都从底座元件20的底面伸出并且每一个触点40的上端都被设置为能够与BGA封装件中的每一个焊球电接触。弯曲的可弹性变形部分(附图中未示出)被形成在触点的下端和上端之间，其在触点40的上端和焊球之间生成必要的接触压力。

竖立柱31被设置在护盖元件30的每一个角处，盘簧32被缠绕在每一个柱31上以在向上的方向(断开位置)稳定地推动护盖元件30与底座元件20分离。限定护盖元件30的垂直行程的一对槽34被形成在护盖元件30的相对侧壁33内并且每一个槽都与插销元件60的旋转轴元件61相接合。在旋转轴元件61与槽34的最低端相接触时，护盖元件30处于最远离底座元件20的位置(断开位置)。在旋转轴元件61与槽34的最高端相接触时，护盖元件30处于最接近底座元件20的位置(闭合位置)。矩形孔35被形成在护盖元件30的中央用于例如在适配器上安装BGA封装件或者通过孔35安装元件50。

适配器50可以沿上下方向移动并且在底座元件20的中央被连接在适配器安装面26处，其中适配器50如图4和图5中所示提供用于BGA封装件的安装面52。一对吊钩54被设置在适配器50的两侧，用于与分别形成在底座元件20内的一对孔相接合。适配器50由盘簧偏置，盘簧在图中并未示出并且通过在孔内吊钩54的接合而被支撑。在有大作用力施加向适配器50时，适配器50就下降压向盘簧。适配器50在安装面52内形成有多个通孔55，通孔55与每一个触点40的位置相对应。每一个触点40的上端从适配器安装面26伸出并延伸至通孔55中。当适配器50由盘簧推动处于其最上方的位置时，每一个触点40的上端就保留在通孔55内而不会从安装面52伸出。

而且，适配器50的安装面52在其周边形成有竖立的引导部分56并且引导部分56包括斜面。引导部分56将BGA封装件沿斜面引导到安装面52上。另外，用于沿垂直方向引导插销板70的板引导部分58被形成为邻接引导部分56。板引导部分58具有包括斜面58a和垂直面58b的阶梯状结构，插销板70(将在下文中介绍)通过与板引导部分58接触而沿着板引导部分58移动，以使插销板70中的按压部分被允许沿垂直方向同时平行于安装面52和BGA封装件的上表面移动而并无弧形移动。未在图中示出的定位结构被安装在适配器50的角部59处。定位机构由往复移动的护盖元件30操作并且包括沿安装面52的对角线方向移动的按压元件。通过用按压元件沿对角线方向推送BGA封装件，即可将BGA封装件定位。

如图6中所示，插销元件60包括形成在两侧的一对旋转轴元件61，在一侧从旋转轴元件61伸出的具有弧形表面的按压部分64，以及在另一侧从旋转轴61伸出的延伸部分66。按压部分64在两侧形成有一对柱状凸起部分62，并且延伸部分66沿着延伸方向形成有狭长的孔63。这对插销元件60与底座元件20相连以围绕旋转轴元件61旋转。

如图7中所示，插销元件60被设置在插销板70的一对侧壁72之间的空间内，并且插销板70被连接至插销元件60的按压部分64的顶部。也就是说，插销元件60中的每一个凸起部分62都被插入插销板70的每一个槽74内。槽74在较短侧的宽度略大于凸起部分62的直径，由此允许插销元件60的凸起部分62能够以相对于轴的垂直方向在槽74内移动并围绕作为支点的凸起部分62旋转。盘簧67介于插销板70的按压部分78的凸起部分79和插销元件60的凹口部分之间，并且凸起部分62通过盘簧67邻接槽74的一端以推动插销板70使之分离。

插销元件60的旋转轴元件61与底座元件20相连，并且在插销元件60响应于护盖元件30的移动而旋转时，设置在插销板70的侧壁72处的两个凸起部分76在适配器50的板引导部分58上滑动。这是沿板引导部分58的垂直移动，不同于插销元件60的弧形移动。如图2中所示，连接件80被设置在一对插销元件60的两侧。设在连接件80一端81的轴元件82被容纳在插销元件60的狭长孔63内。连接件80的另一端83由护盖元件30通过轴元件84可旋转地支撑。另外，连接件80的一端81能够在底座元件20处形成的凸轮面28上滑动。

当护盖元件30朝底座元件20向下移动并且连接件80的轴元件82与凸轮面28形成接触时，连接件80就随之开始围绕轴旋转。连接件80的一端81开始沿着凸轮面28滑动，由此连接件80的轴元件81在狭长孔63内被引导移动，以使插销元件60围绕轴元件61旋转。插销元件60的顶部在外部转动，就像其在适配器50上方的位置示出了弧形轨迹一样。当护盖元件30已完成行程或者被完全下压时，插销元件60和插销板70的顶部即被移动至最外侧位置或远离适配器安装面52的收回位置。

通过按下护盖元件30，连接件80就响应于该动作而旋转，插销元件60响应于连接件80的旋转而旋转，并且插销元件60和插销板70的顶部被移动至离开安装面52的收回位置。此时，插座10被设置用于通过护盖元件30内的开口35在适配器50的安装面52上容纳BGA封装件。BGA封装件沿适配器50的引导部分56被引入并且安置在适配器50的安装面52上。此时，适配器50通过盘簧被保持向上，由此使每一个触点40的顶端保留在通孔55内而不会从安装面52伸出。所以，在此情况下，当BGA封装件被安置在安装面52上时，每一个触点40的顶端不会与焊球3相接触。

当护盖30向上移动时，连接件80也向上移动，由此促使插销元件60旋转并使与插销元件60顶部相连的插销板70也在内部移向BGA封装件1。在插销板70的按压部分78与BGA封装件1接触之前，插销板70的凸起部分76与形成在适配器50内的板引导部分58的垂直面58b形成接触，并且通过插销元件60将插销板70的移动从旋转移动改为垂直移动，由此按压部分78下降并同时保持相对于BGA封装件的平行位置。这就允许插销板70从正上方无圆周或水平运动地压迫BGA封装件的顶面。此时，插销元件60的按压部分64的触点在插销板70的按压部分78上沿水平方向滑动。

响应于护盖元件30进一步向上的移动，BGA封装件1被插销板70进一步下压。这就导致每一个触点40的顶端从被压适配器50的安装面52伸出用于与焊球接触。而且，插销元件60通过围绕旋转轴元件61旋转而下压BGA封装件1，直到将护盖元件30向上提升的弹性力和触点40的接触力平衡为止。也就是说，触点40弹性变形用于生成与通过插销元件60施加的力(压力)相对应的接触力，由此允许触点40与焊球3形成电接触。

使用插销板70可以避免BGA封装件的顶面被刮擦并且只允许沿垂直方向按压BGA芯片。但是，由于插销板的宽度要受到插销元件宽度的限制，因此在获得较大的面积用于按压IC封装件特别是大尺寸IC芯片方面存在问题。另外，在薄IC芯片的情况下，IC芯片可能会由于来自触点的反作用力而轻易变形，这就使得希望可以按压IC芯片的整个表面。

发明内容

本发明的目标是提供一种解决了常规问题并且特别是涉及大尺寸和薄IC芯片方面问题的插座。

而且，本发明的目标是提供一种新型插座，其将来自触点的反作用力分配至电子器件并且通过按压电子器件的整个表面来避免电子器件变形。

根据本发明，一种插座包括底座元件，可移动地与底座元件相连的护盖元件，护盖元件往复移动以邻接底座元件和/或与底座元件分离，多个触点，每一个触点都与底座元件固定在一起并且在第一端和第二端之间具有可弹性变形的部分，由底座元件可旋转地支撑的插销元件，插销元件响应于护盖元件的位置而旋转，插销元件在护盖元件位于与底座元件分离的位置时处于插销元件能够按压电子器件的位置，并且插销元件在护盖元件位于与底座元件邻接的位置时处于收回位置，安装元件与底座相连并且提供用于电子器件的安装面，安装元件可以响应于护盖元件的定位而沿升高和下落方向移动，以及可旋转地与安装元件相连并且由弹性元件沿第一方向推动的插销板。安装元件形成有在插销板按压电子器件时沿垂直方向移动插销板的插销板引导件。在插销元件从收回位置向可按压位置移动时，插销元件通过与插销板接触而使插销板沿与第一方向相反的第二方向转动。

优选地，插销板包括在插销元件处于可按压位置并且插销板沿垂直方向移动时大致平行于电子器件表面的平面。优选地，一对插销元件被设置为彼此相对，并且一对插销板也类似地设置，以使得与一对插销元件相对应的一对插销板基本上按压电子器件的整个表面。优选地，插销板包括一对侧壁和连接侧壁的按压部分，一对侧壁形成有可旋转地与安装元件相接合的轴元件，按压部分的相对端形成有延伸到侧壁以外的翼片。优选地，安装元件形成有用于引入电子器件的引导件，并且其中插销板的按压部分在插销板沿第一方向旋转时位于与引导件相同或者在引导件后方的位置。优选地，插销板包括凸起部分，凸起部分沿垂直方向在安装元件的插销板内滑动。优选地，插销板包括一对侧壁和连接侧壁的按压部分，按压部分具有可以与电子器件顶面相接触的第一主平面，插销元件容纳在侧壁之间，插销元件的按压部分按压与第一主表面相对的第二主表面。优选地，插座进一步包括缠绕在轴上的沿第一收回方向推动插销板的盘簧，随之在插销板被移动至按压位置时，插销元件的接触部分即可在插销板的第二表面上滑动，由此沿垂直方向移动插销板。优选地，安装元件在安装面处形成有多个通孔，每一个通孔与每一个触点相对应。每一个触点的第一端可以在安装元件由于通过插销板在电子器件上施加作用力而向底座元件移动时从安装元件伸出。

本发明的技术优势

根据本发明，通过仅使插销板垂直移动以及通过增大插销板的面积并且通过扩大按压面积，即可减少因插销元件对超薄半导体封装件的刮擦和损坏。

附图说明

图1示出了现有插座。图1(a)是俯视图，图1(b)是侧视图，还有图1(c)是正视图；

图2是沿图1(a)中的X-X线截取的截面图。图2的左半部分示出了护盖元件被向上推动并且插销元件处于准备进行按压的位置。右半部分示出了护盖元件的向下完整行程并且插销元件处于收回位置；

图3是示出了插座外观的透视图；

图4示出了适配器。图4(a)是俯视图，图4(b)是侧视图，还有图4(c)是正视图；

图5是沿图4(a)中的X1-X1线截取的截面图；

图6示出了插销元件；

图7(a)是常规插销板的俯视图。图7(b)示出了插销元件和插销板的连接；

图8是根据本发明实施例的插座的示范性俯视图；

图9是根据本发明实施例的图8中的插座沿X2-X2线截取的截面图；

图10根据本发明实施例示出了插座板。图10(a)是俯视图，而图10(b)是正视图；

图11根据本发明实施例示出了适配器。图11(a)是俯视图，而图11(b)是正视图；

图12是根据本发明实施例示出了插销板和插销元件之间关系的俯视图；

图13是根据本发明实施例示出了插座运动的示范性截面图；

图14是根据本发明实施例示出了插座运动的示范性截面图；

图15是根据本发明实施例示出了插座运动的示范性截面图；及

图16是根据本发明另一个实施例的插座。图16(a)示出了BGA封装件的尺寸示例。图16(b)是插座的示范性俯视图。

具体实施方式

根据本发明的插座优选地被实现为测试插座并且参照附图在下文中详细介绍。应该注意的是附图中给出的比例是为了便于理解本发明而并不表示产品的实际比例。

图8是根据本发明实施例的示范性插座的俯视图。根据实施例的插座100具有与图1至图7中所述的常规插座10基本相同的结构，但是插座100包括重新设计的插销板200。在本实施例中，插销板200如下所述可旋转地与适配器或安装元件50A相连，以便与插销元件60对齐。这就允许插销板200均匀地按压半导体器件(例如BGA封装件)的整个顶面，这对于大尺寸和/或薄IC封装件特别有效。

图10(a)是本实施例中的插销板200的俯视图，而图10(b)是其正视图。插销板200包括彼此相对设置的一对侧壁210a、210b(统称为侧壁210)以及连接两侧壁210a、210b的板状按压部分220。按压部分220通常为矩形并至少在其底部包括一个平面。而且，按压部分220的上表面形成有沿其周边具有预定高度的肋条222用于加固。此外，延伸超出侧壁210a、210b的矩形翼片220a、220b被设置在按压部分220的相对两端。当插销板200转至断开位置时，翼片220a、220b被容纳在适配器50A的凹口部分(间隙部分)56a内(参见图11和图12)。按压部分220的宽度W和长度L可以根据要被安装在插座100上的IC封装件的外部尺寸进行适当选择。！

成对的侧壁210a、210b从按压部分220的两端大致垂直地伸出。向外延伸的柱状轴元件230a、230b分别被设置在侧壁210a、210b上。每一个轴元件230a、230b都被容纳在适配器50A中形成的垂直狭长孔59a(参见图11)内，以使插销板200可以相对于适配器50A在纵向孔59a内移动并且与其可旋转地连接。每一个轴元件230a，230b都在侧壁210a、210b内包括延伸部分232a、232b，并且盘簧300分别被缠绕在每一个延伸部分232a、232b上。

另外，向外延伸的引导元件240a、240b(统称为引导件240)如图10(a)中所示被设置在侧壁210a、210b的顶部。引导元件240a、240b优选为柱状或圆形。引导元件240a、240b可以沿着与适配器50A的引导部分56邻接的板引导部分58移动(参见图5和图11)。当引导元件240a、240b在板引导部分58上滑动时，即可沿垂直方向调节插销板200的移动。

每一个盘簧300都被缠绕在侧壁210a、210b的延伸部分232a，232b上。每一个盘簧的一端都被固定在形成于每一个侧壁210a和210b的肋条222上的孔内，而每一个盘簧300的另一端都被固定在适配器50A的预定位置。因此，即可通过盘簧300沿着与适配器50A的安装面52分离的方向稳定地推动插销板。

图11根据本发明示出了适配器的俯视图以及沿X3-X3线截取的截面图。根据本实施例的适配器(安装元件)50A与图4中所述的常规适配器50A基本相同。在本实施例的适配器50A中，凹口部分56a被形成为邻接位于安装面52角部的引导件56。凹口部分56a如上所述在插销板200转至收回的断开位置时容纳翼片220a、220b。在凹口部分56a的较低位置形成有纵向孔59a容纳插销板200的轴元件230a、230b以使插销板200能够滑动和转动。因此，插销板200可以从略高于BGA封装件的位置开始垂直移动，此时插销板200处于与BGA封装件的顶面相接触同时还可以接纳BGA封装件厚度的位置。

图12示出了在将BGA封装件1从图8中所示位置移除后插销元件60A和插销板200之间的关系。根据本实施例的插销元件60A具有与常规插销元件60基本相同的结构，不过插销元件60A不需要如图6中所示的常规插销元件60中的轴元件62用于可旋转地支撑插销板70。当插销元件60A按压BGA封装件1时，插销元件60A被置于插销板200的侧壁210a、210b之间的空间内并且插销元件60A的顶部通过按压部分220来按压BGA封装件1。

接下来，根据本发明的实施例介绍插座的操作。当要安装IC封装件时，护盖元件30被如图9中的左侧所示从断开位置下压。响应于下压动作，连接件80被转动并且通过连接件80的转动使插销元件60A围绕轴元件61旋转。由此，插销元件60A的顶部开始被移动至它的与适配器50A的安装面52分离的收回断开位置。与此同时，插销板200开始从插销元件60A释放，以使插销板转动从而由于盘簧300的作用力而与安装面52分离。现在，插销板200被定位成使得插销板200的末端可以邻接至适配器50A的止挡件50a。此时，插销板200两侧的翼片220a、220b被容纳在凹口部分56a内，插销板200的按压部分220变为接近竖立，并且按压部分220的底面与适配器50A的引导件56对齐或者在引导件56后方。现在，BGA封装件1即可通过护盖元件30中的开口35落下，并且随后由引导件56和/或按压部分220的底面定位，并最终放置在安装面52上。与此同时，每一个触点40的顶端不会从安装面52伸出，因此每一个触点40都不会与BGA封装件1中的焊球相接触。

然后，随着用于按压护盖元件30的作用力在安装了BGA封装件1之后逐渐减小，护盖元件30向上移动。响应于该动作，连接件80也向上移动，并且连接件80的一端使插销元件60A围绕轴元件61旋转以使插销元件60A的顶部能够转动。然后，插销元件60A被转过预定角度，并且随后插销元件60A的顶部就与插销板200的按压部分220相接触。图13示出了这种状态。随着护盖元件30不断地向上移动，插销元件60A即被进一步转动。此时，插销元件60A就如图14中所示与插销板200一起被转向盘簧300。

然后，随着护盖元件30进一步向上移动，插销元件60A就围绕轴元件61转动，并且如图15中所示，恰好在插销元件60A与BGA封装件1的顶面在安装面52上接触之前，插销板200的引导件240就会与适配器50A的插销板引导部分58相接触。随后，插销板200的转动即被限制并且插销板200只能沿垂直方向在纵向孔59a内移动。尽管插销元件60A可以响应于护盖元件30的动作进一步继续围绕轴元件61转动，但是由于插销板200的转动首先，所以插销元件60A的顶部只能在按压部分220的顶面上沿水平方向H滑动并沿垂直方向V按压插销板200。换句话说，在按压期间，插销元件60A在插销板200上沿水平方向H滑动，同时与沿垂直方向移动的插销板200一起移动。

由于插销元件60A和插销板200沿垂直方向的按压作用力/移动，适配器50A就克服它身上的弹簧推动力而向下移动，以使触点40的顶端从适配器50A的安装面52伸出从而与BGA封装件1的每一个焊球相接触。如图8中所示，BGA封装件1具有与适配器50A的安装面相对应的尺寸。在常规的插销板中，用于按压封装件1的面积要受到插销板宽度(成对的侧壁210a、210b之间的空间)的限制。换句话说，常规插销板不能按压BGA封装件的整个表面。相比之下，根据本实施例的插销板200与常规插销板相比，通过具有延伸到侧壁210a、210b以外的翼片220a、220b的附加按压面积增大了按压面积。

当要移除BGA封装件时，护盖元件30被从顶部的断开位置下压，这促使插销元件60A从按压位置转动到收回位置。插销板200被限制于沿垂直方向移动，直到引导件240脱离适配器50A的插销板引导部分58为止。在脱离之后，插销板200就围绕轴元件232a，232b转动(如图10中所示)并且如图9的右侧所示被断开。

以下介绍根据本发明的另一个实施例。图16(a)示出了外部尺寸为M×N的BGA封装件的示意性平面图。一对插销板200被与插座相连，每一块插销板200的宽度W与封装件的长度M相等，并且长度L约等于长度N的一半。图16(b)中的斜线阴影区域示出了由槽版按压的区域基本上是BGA封装件的全部表面。因此，通过本实施例，BGA封装件的整个表面都可以由槽版200均匀地按压。

尽管已经根据本发明介绍了优选的实施例，但是对本领域技术人员来说可以想到的变形和修改都应该被认为是落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于测试电子器件的插座，包括：

底座元件；

可移动地与底座元件相连的护盖元件，护盖元件在与底座元件分离和邻接底座元件之间往复移动；

多个触点，每一个触点都与底座元件固定在一起并且在第一端和第二端之间具有可弹性变形的部分；

可旋转地支撑在底座元件上的插销元件，插销元件响应于护盖元件的动作而旋转，插销元件在插销元件能够按压电子器件并且护盖元件位于与底座元件分离的位置时处于第一位置，并且插销元件在护盖元件位于与底座元件邻接的位置时处于第二收回位置；

安装元件，与底座相连并且提供用于电子器件的安装面，安装元件可以响应于护盖元件的动作而沿升高和下落方向移动；以及

可旋转地与安装元件相连并且由弹性元件沿第一方向推动的插销板；

其中安装元件形成有在插销板处于按压电子器件的第一位置时沿垂直方向移动插销板的插销板引导件；并且

其中在插销元件从第二收回位置向第一位置移动时，插销元件通过接触插销板使插销板沿与第一方向相反的第二方向转动。

2.如权利要求1所述的插座，其中插销板包括平面，所述平面在插销板沿垂直方向移动并且插销元件处于第一位置时大致平行于电子器件表面。

3.如权利要求1所述的插座，其中一对插销元件被设置为彼此相对，并且一对插销板被设置为使之与这一对插销元件相对应，这一对插销板基本上按压电子器件的整个表面。

4.如权利要求1所述的插座，其中插销板包括一对侧壁和连接侧壁的按压部分，这一对侧壁形成有可旋转地与安装元件相接合的轴部分，按压部分的相对端形成有延伸到侧壁以外的翼片。

5.如权利要求4所述的插座，其中安装元件形成有用于将电子器件引入插座内的引导件，并且其中插销板的按压部分在插销板沿第一方向旋转时位于与引导件相同或者在引导件后方的位置。

6.如权利要求1所述的插座，其中插销板包括凸起部分，凸起部分在垂直方向上沿着安装元件的插销板引导件滑动。

7.如权利要求1所述的插座，其中插销板包括一对侧壁和连接侧壁的按压部分，按压部分具有可以与电子器件顶面相接触的第一主平面，插销元件容纳在侧壁之间，插销元件的按压部分按压与第一主表面相对的插销板第二主表面。

8.如权利要求7所述的插座，进一步包括沿第一方向推动插销板的一对盘簧，所述盘簧分别缠绕在提供在插销板的侧壁处的一对轴元件上。

9.如权利要求7所述的插座，其中在通过旋转插销元件将插销板垂直向下推送时，插销元件的按压部分就在插销板的第二主表面上滑动。

10.如权利要求1所述的插座，其中安装元件在安装面处形成有多个通孔，每一个通孔与每一个触点相对应，每一个触点的第一端在安装元件朝向底座元件移动时通过每一个通孔从安装元件伸出，并且每一个触点的第一端在安装元件沿与底座元件分离的方向移动时保留在每一个通孔内。