CN1244263C - 半导体封装的插座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及插座连接器，具有多个端子，这些端子与半导体封装一个表面上配置的多个焊球接触，插座基体中设置有多个安装孔，用于安装各个端子。安装孔有按插座基体高度方向设置的通孔和每个端子的端子支撑孔。每个端子设置有穿过通孔延伸的竖直接触片，和从要插入支撑孔的竖直接触片延伸的支撑片。在竖直接触片的顶端部分形成接触焊球的接触部分。支撑片从竖直接触片的下端部分延伸。
Description
技术领域
本发明涉及具有多个端子的半导体封装的插座，所述端子与半导体封装一边上排列成阵列的多个焊球接触。
背景技术
近年来，由于信息处理装置小型化和高速性能的需求，因而要求减小集成电路的节距。为此，实际的安装系统从通孔型变成表面贴装型，端子的配置从周边配置变成阵列式配置。而且，在所述阵列式配置中，球栅阵列(BGA)变成了可以在表面上安装端子的主要封装形式。球栅阵列(BGA)中，焊球按阵列式配置方式设置在半导体封装的表面上。
在BGA型集成电路与基片之间采用插座的情况下，除用测试插座对集成电路进行老化试验和高频测试之外，某些情况下，插座实际上可以安装在基片上用于切换多个集成电路。要求插座中的全部端子与集成电路的端子和基片上形成的端子真正接触，以保持足够的导电率。
另一方面，随着集成电路的集成密度或操作速度的增大，要求减小有关更高速时钟的电感量。为了能满足该要求，必须将集成电路端子与基片的端子之间的接点的电流路径长度(接触部分之间的间隔)设置地尽可能小。
例如，日本专利申请，日本特许公开No.揭示了一种具有排列成阵列的多个焊球的半导体封装的插座。
如图12到16所示，公开的插座300具有多个端子305。该端子305用金属板冲制而成，具有基体302，基体302的两边上具有横截面基本上为U-形的侧壁，基本上为C-形的弹性接触片303从基体302的下部向侧壁301凸出并在基体302上延伸，设置在接触片顶端附近的接触部分303a要与IC插件400的焊球S接触，接触部分304按与接触片303相反的方向从基体302的下端部分凸出。
该测试插座中，为了使焊球S与接触部分303a紧密接触，接触片303做成弧形弹簧片。为此，很难缩短从接触部分303a到接触部分304的电流路径长度。从而，不可能减小自感。这就会引起在高频范围内不能以高精度测试或评估半导体封装的问题。同样的问题出现在如图16所示的包括端子的插座的情况下，其中多个接触部分形成在它的各个上端和下端，在多个接点之间设置弹簧。而且，由于接点只在一点处与焊球接触，所以，与接点和焊球在两点接触的情况相比，接触片要低一些。
图16所示的现有的插座是为克服上述问题而采用的技术。基本上形成为U-形的端子310压装并固定到插座体311中，竖直接触片313除了固定区312之外的部分可以弹性变形。因此，当接触部分314与焊球315接触时，竖直接触片313弹性变形，从而避免损坏焊球315。而且，也可以减小插座的高度(厚度)。
但是，在这一技术中，也存在将在下面说到有待解决的问题。也就是说，一些问题与进一步减小插座高度的要求相关。图16所示的插座中，由于存在固定区312，所以，缩短了可弹性变形的竖直接触片313的长度。为此，存在很难进一步减小其高度的问题。而且，由于端子310的最大尺寸扩大，所以，不可能进一步缩短距离。
特别是关于减小插座的高度，如果由于插座高度进一步减小使竖直接触片313可弹性变形的部分缩短，那么弹力降低，使加到焊球315上的负荷增大，引起焊球315损坏的问题。
就减小插座高度的技术而言，日本专利申请特许公开No.2001-167857中公开了一种接触片，其中，接触弹簧用多个具有球形终端夹持部分的悬臂构成。
该日本专利申请特许公开No.2001-167857中公开的接触片中，由于全部悬臂配置在相关接触片的平面上，因此，可以保证进一步减小高度的优点，但是，存在不能高密度配置悬臂的问题。也就是说，由于多个悬臂水平放在平面上，而使一个接触弹簧占据的面积增大。结果，不能高密度配置。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于半导体封装的插头和插座的技术，它通过减小插座的高度来降低自感和进行高密度配置，它还可以提高接触部分的接触可靠性。
本发明用以下的结构来克服上述的缺陷。本发明的半导体封装的插座具有多个端子和一个插座基体，端子用于接触设置在半导体封装一侧上的多个焊球，插座基体中设置多个安装孔，用于安装各个端子。每个安装孔设置有在插座基体的高度方向贯通的通孔和端子支撑孔。每个端子设置有延伸过通孔的竖直接触片，和从要插入通孔的竖直接触片延伸的支撑片。在竖直接触片的顶端部分形成与焊球接触的接触部分，支撑片从竖直接触片的下端部分延伸。
按本发明，端子的安装孔具有通孔和支撑孔，端子设置有沿通孔延伸的竖直接触片和从要插入支撑孔的竖直接触片延伸的支撑片。而且，竖直接触片支撑到支撑片以使它可以弹性变形。结果，能有效地利用竖直接触片的全部长度作为能弹性变形的部分。因此，通过进一步减小插座的高度能减小自感。而且，由于竖直接触片沿着通孔延伸，因而与按水平方式配置端子的情况比较，可以实现高密度配置。
通孔的尺寸最好设置成竖直接触片可以在通孔里边移动。因此，由于竖直接触片可以在通孔里边移动，需留有间隙而不是完全被限制，因而竖直接触片可以整体移动，因此增强了竖直接触片的独立性。因此，可以用有效弹簧部分的长度作为竖直接触片的全部长度，形成永久性的端子。
最好在支撑孔与支撑片之间设置用于防止支撑片脱离的防止脱离凸块。用防止脱离凸块可以将支撑片牢固地固定到支撑孔，同时，使支撑片容易安装到支撑孔，而且，制造容易。
插座基体最好形成扁平形，每个端子的接触部分配置在它的上表面上，每个端子的下端部分配置在下表面上，每个下端部分从下表面凸出。用这种配置，由于每个端子的下端部分从插座基体的下表面凸出，因此，可以直接用下端部分作为端子。例如，可采用这样的结构，即插座配置在电路板上，每个端子的下端部分与配置在电路板表面上的端子接触。因此，可以有效地利用竖直接触片的全部长度。这也有助于减小高度。
可以用在插座基体的上表面设置具有均匀深度的凹槽部分和在凹槽部分中至少露出每个端子的接触部分的结构。凹槽部分设置在插座基体的上表面，而露出每个端子的接触部分，因此，给每个接触部分的移动提供了大的自由度。从而可以将通孔的尺寸设计得更小。
最好在竖直接触片与端子的支撑片之间形成U-形弯曲的第一弯曲部分和反向U-形弯曲并与第一弯曲部分连续的第二部分。这种情况下，第一弯曲部分具有使竖直接触片弹性变形的作用，第二弯曲部分具有使支撑片和竖直接触片基本上相互平行的作用。
上述的第二弯曲部分最好位于竖直接触片的长度的基本上中心部分的附近。因此，第二弯曲部分位于竖直接触片的长度的基本上中心部分的附近，因此，包括第一和第二弯曲部分的支撑片可以采用小型结构。
可以采用在安装孔中设置从安装孔内壁延伸的突起部分，突起部分装入端子的第二弯曲部分的配置。突起部分装入端子的第二弯曲部分，由此使支撑片真正地定位和固定到插座基体。
一对端子的多个接触部分最好相互面对着安装到安装孔内。用端子的这种配置，可以使端子与焊球在两点接触，从而增强接触可靠性。
另一方面，本发明的端子安装到插座基体上，用于与半导体封装的一个表面上配置的多个焊球接触，端子设置有竖直接触片和支撑片，该竖直接触片用机械切割导电金属板形成，在自由端部相对焊球形成接触部分，该支撑片从竖直接触片的下端部分延伸，所以，竖直接触片支撑到插座基体。
本发明的端子设置有竖直接触片和支撑片。支撑片从竖直接触片的下端部分延伸。因此，竖直接触片支撑到要弹性变形的支撑片。从而可以有效利用从竖直接触片的自由端到下端部分的全部长度作为可以弹性变形的部分。因此，可以通过进一步减小插座的高度来减小自感。
按U-形弯曲的第一弯曲部分和与第一弯曲部分连续的反向U-形弯曲的第二部分最好形成在端子的竖直接触片与支撑片之间。这种情况下，第一弯曲部分具有使竖直接触片弹性变形的作用，第二弯曲部分具有使支撑片和竖直接触片基本上相互平行的作用。
在支撑片上最好设置防止从插座基体脱离的防止脱离凸块。用防止脱离凸块可以将支撑片牢固地固定到插座基体，使支撑片容易安装到插座基体，而且，制造容易。
附图说明
通过以下结合附图所进行的描述，可以更好地理解本发明的结构构成和结构样式以及本发明的其他目的和优点，附图中相同的部分用相同的参考数字标示。
图1是本发明的半导体封装的测试插座的平面图；
图2是沿图1中X-X线剖开的剖视图；
图3是沿图1中Y-Y线剖开的剖视图；
图4是图3的局部放大图；
图5是本发明的端子的示意图；其中，
图5(a)是本发明的端子的平面图；
图5(b)是本发明的端子的正视图；
图5(c)是本发明的端子的右视图；
图6是本发明的插座基体的平面图；
图7是本发明的插座基体的示意图；其中，
图7(a)是沿图7的X1-X1线剖开的剖视图；
图7(b)是安装孔的平面图；
图7(c)是图7(a)的局部放大图；
图8是沿图7的Y1-Y1线剖开的剖视图；
图9是本发明的半导体封装的测试插座的透视图；
图10是本发明的半导体封装的测试插座的透视图；
图11是本发明的半导体封装的测试插座的下表面一侧的透视图；
图12是现有的测试插座的剖视图；
图13是要安装到现有的测试插座的端子的正视图；
图14是要安装到现有的测试插座的端子的侧视图；
图15是要安装到现有的测试插座的端子的示意图；和
图16是现有的测试插座的局部放大剖视图。
具体实施方式
本发明允许用不同的实施方式，附图中显示出这些实施方式，这里将详细说明，这里公开的具体实施例是理解本发明原理的典型例，本发明不受附图中显示的和这里说明的实施例的限制。
图1是本发明实施例的半导体封装的插座(测试插座，TS)的平面图。
图2是沿图1中X-X线剖开的剖视图。图3是沿图1中Y-Y线剖开的剖视图。
图4是图3的局部放大图。图5是按本发明的端子的示意图。图6是按本发明的插座的平面图。
这些附图中显示的测试插座TS是半导体封装1的BGA(球栅阵列，BallGrid Array)测试和评估插座，在其一个表面(上表面)上具有按阵列配置的多个焊球。
该测试插座TS设置有按阵列配置的多个端子10，其方式为对应半导体封装1的焊球S的配置，插座基体(外壳)15设置有多个安装孔11，各个端子10安装到安装孔11中。安装孔11有在插座基体15的高度方向上设置的通孔12和端子10的支撑孔13。
然后，每个端子10设置沿通孔12延伸的竖直接触片101和从要插入支撑孔13的竖直接触片101延伸的支撑片102。在竖直接触片101的自由端(上端部分)形成要与焊球S1接触的接触部分103。支撑片102从竖直接触片101的最接近端(下端部分)延伸。
安装孔11的通孔12的尺寸设置成使竖直接触片101可以在其中移动。也就是说，形成的通孔12的形状要充分大于竖直接触片101的形状。使竖直接触片101容易在通孔12中移动，由此，允许有充分的间隙，而不限制竖直接触片101的整体移动，因此，增强了每个竖直接触片101的独立性。因此，用竖直接触片101的全部长度作为有效弹簧部分的长度使端子增加使用寿命。而且，增大了弹簧的弹性，当与焊球S接触时，使焊球S上的负荷减小，同时，可以在插座基体15的厚度方向上(高度方向)克服焊球的高度不均匀性。
支撑孔13与支撑片102之间设置用于防止支撑片102脱离的防止脱离凸块105。用防止脱离凸块105将支撑片102可靠地固定到支撑孔13，同时，支撑片102容易安装到支撑孔13，因此容易制造。
如图6到8所示，插座基体15用具有绝缘性的合成树脂形成扁平形每个端子10的接触部分103设置在插座基体15的上表面15a一边上(见图9和10)端子10的最接近端部分104设置在端子10的下表面15b一边上(见图11)。每个最接近端部分104从下表面15b凸出。
也就是说，使端子10的最接近端部分104从插座基体15的下表面15b凸出，因而可以直接用最接近端部分104作为端子。这种情况下，测试插座TS配置在电路板20上，使每个端子10的最接近端部分104与设置在电路板20表面上的端子21接触。因此，可以有效利用竖直接触片101的全部长度。这有助于减小高度。
在插座基体15的上表面15a上设置具有均匀深度的凹槽部分16，至少每个端子10的接触部分103在凹槽部分16中露出。凹槽部分16设置在插座基体15的上表面15a一边上，以露出每个端子10的接触部分103，因而，可以使自由度随着每个接触部分的移动而变得更大。结果，可以使通孔更小。
如图5所示，在端子10的竖直接触片101和支撑片102之间形成弯曲成U-形的第一弯曲部分106和与第一弯曲部分106连续的反向U-形弯曲形状的第二弯曲部分107。其中，第一弯曲部分106用于竖直接触片101弹性变形，第二弯曲部分用于使支撑片102和竖直接触片101基本上平行。这种情况下，竖直接触片101弹性变形的方式包括，例如，接触部分103水平移动，或本身弯曲的竖直接触片101在垂直方向上移动的情况。
第二弯曲部分107基本上位于竖直接触片101的长度的中心部分附近。由于第二弯曲部分107基本上位于竖直接触片101的长度的中心部分附近，可以使包括第一弯曲部分106和第二弯曲部分107的支撑片102采用小型结构。
如图7(b)所示，安装孔11设置有从其内壁凸出的凸块部分13b。凸块部分13b安装在端子10的第二弯曲部分107中。因此，支撑片102能可靠地定位和固定到插座基体15。
一对端子10的接触部分103彼此相对地安装在安装孔11中。实际上，如图1和图2所示，端子10的侧壁配置成相互面对并使部分面积相互接触。因此，两个端子10通过面积接触部分相互电连接，同时，一对端子10的接触部分103配置成彼此面对并在左右方向上相互偏移端子10的厚度。而且，正如图4清楚显示的，在面对的接触部分103之间形成间隔。而且，在每个接触部分103中形成倾斜表面。
由于焊球S是球形，当一对相互面对的接触部分103与焊球S接触时，接触部分具有用竖直接触片101的弹性而彼此分开的功能。因此，接点与焊球S在两点接触，增强了接触可靠性。
实施例中，为了便于说明，以单个端子10为例进行说明。但是，实际上是以相互面对配置的一对端子10用作单个端子。这点在图3中清楚地显示出来。也就是说，相互面对的两个端子10的最接近的端部104与设置在电路板20表面上的单个端子21接触。这些端子10中用相同的接点。因此构成了只用一种形式接点的结构。
为了能够按在插座基体15的每个安装孔11中以接触部分103相互面对的形式配置一对端子10，每个安装孔11的形状都很重要。也就是说，在插座基体15的单个安装孔11中形成两个通孔，其包括在中部的公用孔部分2、两个支撑孔13、两个啮合部分13a和两个凸块部分13b。
啮合部分13a是与端子10的防止脱离凸块105啮合的部分。啮合部分13a设置在支撑孔13的下部附近。因此，支撑片102从上面插入支撑孔13，使防止脱离凸块105与啮合部分13a啮合，同时，凸块部分安装到第二弯曲部分107的里边。
一对端子10安装在安装孔中的状态下，一对端子10的侧壁在中心公用孔2的部分相互面积接触，电性连接以形成单个端子(端子)。这种情况下，会引起每个端子10的最接近的端部104从插座基体15的下表面15b凸出一点，以形成到电路板20的端子21的接触部分。
由于每个端子10不是加压安装到插座基体(外壳)的通孔中，而是以简单安装状态安装在插座基体(外壳)的通孔中，因此，每个端子都可能有一些上下移动。因此，可以减少与电路板20形成接触部分的最接近的端部104的位置不一致。
图8、9和10是端子10安装在插座基体15的全部安装孔11中的状态下的测试插座TS的透视图，其中，为了便于理解，图9和10是从相互转动90度的位置看的透视图，图11是显示下表面一边的透视图。
而且，本发明不限于上述的BGA型测试插座，本发明也可以用于例如CSP(芯片尺寸封装，Chip Size Package)插座的任何类型的半导体封装插座。
如上所述，根据本发明，可以提供一种用于半导体封装插座和端子的技术，它能减小自感，通过减小插座高度实现高密度配置，它还可以提高接触部分的接触可靠性。
也就是说，端子的安装孔设置有通孔和支撑孔，端子设置有沿通孔延伸的竖直接触片，和从要插入支撑孔的竖直接触片延伸的支撑片。而且，竖直接触片支撑到可以弹性变形的支撑片。结果，可以有效地利用竖直接触片的全部长度作为可弹性变形的部分。因此，通过进一步减小插座的高度达到减小自感的目的。
由于竖直接触片采用沿通孔延伸的形状，与端子按水平方式配置的情况比较，可以实现高密度配置。而且，由于这种构形加长了端子的有效弹簧部分，所以，具有端子可以与焊球的两点接触，端子不加压安装到插座基体等优点。可以增强接触部分的接触可靠性。
以上显示和描述了本发明的优选实施例，但是，本行业的技术人员应了解，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。
Claims (9)
1、一种半导体封装的插座，包括多个端子和一个插座基体，多个端子与半导体封装一边上配置的多个焊球接触，插座基体中设置有多个安装各个端子的安装孔，其特征是，
所说的安装孔有按高度方向设置的通孔和端子支撑孔；
所说的每个端子设置有穿过通孔延伸的竖直接触片和从要插入通孔的竖直接触片延伸的支撑片；和
要与焊料球接触的接触部分形成在竖直接触片的尖端部分，支撑片从竖直接触片的下端部分延伸。
2、按照权利要求1所述的半导体封装的插座，其特征是，所说的通孔的尺寸设置成竖直接触片可以在通孔内移动。
3、按照权利要求1所述的半导体封装的插座，其特征是，支撑片包括设置于支撑孔与支撑片之间的防止支撑片脱离的凸块。
4、按照权利要求1所述的半导体封装的插座，其特征是，所说的插座基体形成为扁平形，每个端子的所述与焊料球接触的接触部分配置在它的上表面边上，每个端子的下端部分配置在它的下表面边上，每个下端部分从下表面凸出。
5、按照权利要求4所述的半导体封装的插座，其特征是，在插座基体的上表面边上设置深度一致的凹槽部分，至少每个端子的接触部分从凹槽中露出。
6、按照权利要求1所述的半导体封装的插座，其特征是，在所说的端子的竖直接触片与支撑片之间形成按基本上是U-形弯曲的第一弯曲部分和与第一弯曲部分连续的按基本上是反U-形弯曲的第二弯曲部分。
7、按照权利要求6所述的半导体封装的插座，其特征是，所述的第二弯曲部分基本上位于竖直接触片的长度中心部分。
8、按照权利要求6所述的半导体封装的插座，其特征是，安装孔中设置从安装孔内壁延伸的凸块部分，凸块部分安装到端子的第二弯曲部分中。
9、按照权利要求1所述的半导体封装的插座，其特征是，一对端子的接触部分在安装孔中以相互面对的方式安装。
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