CN1325610A - 垂直驱动的球形格栅阵列插座 - Google Patents

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Abstract

一种芯片载体插座包括一基座(114)和至少一个但最好是两个凸轮轴(22),它们以一种彼此隔开的相互关系装在轴颈上或支承在基座内部,以相对于基座作旋转运动。一板(24)支承在基座上,并在两凸轮轴之间延伸。所达板具有多个形成在其内且可容纳集成电路(52)的引线的开孔(26)。在BGA型集成电路中,这些引线是一些自集成电路下表面垂伸出来的半球形球。用来与测试或工作电路相连的导体或管脚(20)由基座所携带,并可在将集成电路支承在板上时延伸入集成电路引线附近。每一凸轮轮均可与极啮合;从而可以使所述板相对于基座移动,从而当处于一第一移动位置时使基座所携带的导体有力地与集成电路引线啮合,并且当处于第二移动位置时使导体解除与集成电路引线的这种有力的啮合。设有一定位在基座上方、可以相对于基座和下方的板在上位和下位之间移动的顶部(30)。所述顶部可与每一凸轮轴啮合以使所述轴旋转,从而当顶部在其上、下位置之间移动时使所达板在其前述位置之间移动。当顶部移动到下位时顶部还可释放一将集成电路保持在位的闩锁(28)。此外,还设有一当将集成电路放置在板上时用作集成电路导向件的可调节定位器(56),它可根据集成电路的容纳尺寸和集成电路在板上的选定位置而有选择地定位在所述板上。

Description

垂直驱动的球形格栅阵列插座
本发明涉及一种为了测试或使用将一集成电路(IC)保持住的插座。虽然在以下所描述的实施例中图示和采用的集成电路的类型是一种球形格栅阵列(BGA)型集成电路，但应予理解的是，也可以采用其它形式的集成电路。
由于人们总是希望使用更小型化和结构更紧凑的集成电路组件，因此导致了人们越来越多地将球形格栅阵列电引线用在集成电路上。球形格栅阵列可以显著减小集成电路所占用的面积；但是，球形格栅阵列要求研制出新型和先进的插座来测试和使用集成电路。许多制造商目前已研制出很多可以对具有球形格栅阵列引线的集成电路进行测试的插座。很多插座都采用了蚌壳式设计，其中一铰接式顶部设有开孔以允许组合件进入并将顶部闭合起来以将组合件保持在插座内部。美国专利No.5,646,447揭示了一种用来对具有球形格栅阵列引线的集成电路进行测试的插座，它包括：一具有一些从其中延伸穿过的接触片的基座；一设置在所述基座顶部上的可滑动扳，所述可滑动板上具有一些通孔从而可以使狭长接触片向上延伸进入每一孔中。所述插座包括一铰接地附连于所述基座的盖子。一凸轮也安装在所述基座上，并且在每一端部附连有柄部。一扭力弹簧将所述凸轮柄部和盖子向上推。与此同时，凸轮旋转，将所述板向侧向推动，由此可以使球形格栅阵列引线与狭长接触片相接触。当盖子被推下时，一弹簧将所述板复位，由此解除球形格栅阵列引线和狭长接触片之间的电连接。
人们希望具有一能推压所述滑动板以使球形格栅阵列引线和狭长接触片相接触并且还可以使所述板回到其初始位置从而不需要用一复位弹簧的凸轮件。人们还希望具有一用来将集成电路保持在所述滑动板上的闩锁机构，并且可藉助驱动凸轮使之旋转的同一机构来驱动所述闩锁机构。还希望可滑动板可以侧向地被推向两端，以更均匀地分布推压应力，从而降低磨损。最后，人们还希望具有一种可以将各种尺寸和形状的集成电路可调节地且精确地定位在可滑动板上的装置。
本发明涉及一种具有上述改进的、用来将一芯片与一印刷电路板互连起来的芯片载体插座。所述插座包括一基座和至少一个但最好是两个凸轮轴，它们以一种彼此隔开的相互关系装轴颈或支承在基座内部，以便相对于基座作旋转运动。一板支承在基座上，并在两凸轮轴之间延伸。所述板具有多个形成在其内且可容纳集成电路的引线的开孔。在BGA型集成电路中，这些引线是一些自集成电路下表面垂伸出来的半球形球。用来与测试或工作电路相连的导体或管脚由基座所携带，并可在集成电路被支承在板上时延伸入集成电路引线附近。每一凸轮轴均可与板啮合，以使所述板相对于基座移动，从而当处于一第一移动位置时使基座所携带的导体有力地与集成电路引线啮合，并且当处于第二移动位置时，使导体解除与集成电路引线的这种有力的啮合。设有一定位在基座上方、可以相对于基座和下方的板在上位和下位之间移动的顶部。所述顶部可与每一凸轮轴啮合以使所述轴旋转，从而当顶部在其上、下位置之间移动时使所述板在其前述位置之间移动。此外，还设有一当将其集成电路放置在板上时用作集成电路导向件的可调节定位器，它可根据集成电路的容纳尺寸和集成电路在板上的选定位置而有选择地定位在所述板上。
因此，本发明的一个目的是提供一种操作可靠和方便的集成电路的插座装置。
本发明的另一目的是提供一种用于具有小型化设计的集成电路的插座装置。
本发明的又一目的是提供一种用于BGA型集成电路的、设计经济的的插座。
本发明的其它目的将在阅读了以下的描述之后将变得更为清楚。
附图简要说明
本文选择了一较佳实施例来对本发明进行举例说明和描述，在各附图中：
图1是为了说明的目的、以分离或分解形式示出的所述插座装置的各零部件的立体图；
图2是所述插座的侧视图，其中，顶部被按下或位于其降低位置；
图3是所述插座的侧视图，其中，顶部位于其提升位置或被弹簧偏置的位置。
图4是穿过所述传动用凸轮凸部的、所述插座的剖视图，其中，顶部位于降低位置。
图5是穿过所述传动用凸轮凸部的、所述插座的剖视图，其中，顶部位于提升位置。
图6是穿过所述复位凸轮凸部的、所述插座的剖视图，其中，顶部位于降低位置。
图7是沿复位凸轮凸部截取的、所述插座的剖视图，其中，顶部位于提升位置。
图8是用于所述插座中的凸轮轴的立体图。
图9是本发明的可移动板的俯视图，它示出了一些格栅式排列的开孔和一些可移动的定位翼片。
图10是一可移动的定位翼片的立体图，它示出了安装脚。
图11是一插入所述可移动板内的安装翼片的剖视图。
图12是基座至插座的立体图，它示出了装在轴颈上的凸轮的横截面。
图13是所述插座装置的局部立体图，它示出了沿其中一个凸轮轴的中心截取的垂直剖视图，其中，顶部位于其提升位置。
图14是为了说明目的以分离或分解形式示出的所述基座的上部和凸轮轴的立体图。
图15是沿着将集成电路闩锁住的闩锁所截取的、所述插座的纵向剖视图，其中，顶部位于其提升位置。
图16是沿着将集成电路闩锁住的闩锁所截取的、所述插座的纵向剖视图，其顶部位于一降低位置，图中的闩销被提升起来，以将集成电路从插座装置中取出来。
较佳实施例的描述
图中所示的较佳实施例并不是限制性的，本发明不受本文所揭示的具体形式的限制。选择和描述该实施例是为了最佳地说明本发明的原理、其应用情况和用途。
首先请参阅图1，它示出了插座装置10的一些分解开来的零部件，所述插座装置具有一基座12，所述基座包括一上部14和一卡配在所述上部14上的下部16。基部14携带有一具有多个彼此隔开但紧紧相邻的开孔18的中心格栅，多个导体或管脚20(参见图2-图7，图12、图15和图16)锚定在基部14内部，并向上延伸穿过各开孔18。导体或接触片20向下垂伸穿过基部16。在图12中，为了简化说明，图中没有示出多个经选定的列的多个开孔18。为了描述的目的，假定基部14具有一延伸穿过每一开孔18的导体20。每一导体或管脚20均可以与一适当的测试或工作电路相连。
请继续参阅图1，装置10还包括两个凸轮轴22，它们支承在基部14上并通过轴颈安装在基部14内，以便相对于基座12作旋转运动。一板24支承在基部14上方，其侧面为凸轮轴22。板24在卡配件25处(图14，图中仅示出了四个之中的两个)卡配于所述基部，从而可以成为所述基部的一部分，并且可以防止其纵向分离，同时还可以允许所述板相对于所述基部水平移动。板24包括一具有多个开孔26(在图13中，为了简化图面，没有以多个形式示出)的中心格栅，这些开孔可以与基部14内的各开孔18对齐或对准。每一导体或管脚20的上末端向上延伸入板24内的对准开孔26内。导体20最好刚好延伸至板24的上表面或者稍稍低于该上表面。在援引在本文中作为参考之用的美国专利5,646,447中图示出了板的可移动性以及导体相对于板的位置。与板24相连或者与其模制成一体的是壁状部分27和29，它们可以减小板24内的凸轮轴轴颈区域的横截面。设置有一金属翼片31，以装配在壁状部分29上，以便在其上提供一支承面。
装在每一凸轮轴22轴颈周围的是一闩锁28。每一闩锁28通常被一螺旋形弹簧30推向或偏置至一与上方的板24紧邻的下位。闩锁28藉助绕在容纳它的凸轮轴22上一足够的部分而保持在位，以防止闩锁与凸轮轴侧向分离。一螺旋形弹簧32围绕每一凸轮轴22的每一突伸端34延伸，并且固定在基座12和凸轮轴之间，从而可以将凸轮轴推向或偏置至一第一位置，在该第一位置，位于凸轮轴端部的各臂36被抬高，这可以从图3中最清楚地看到。
一顶部或驱动器38藉助导向销40安装于基部14，并且可以相对于基座12在上、下位置之间移动。每一导向销40均包括一扩大的头部42，它抵靠在顶部38的每一转角处的孔44内的一凸肩上，由此可以借助使每一导向销40的下端锚定在基座12内而防止所述顶部与基座分离。顶部38抵靠并始终与凸轮轴22的臂36相接触，所述臂通常将所述顶部推压到上位，这可以从图3和图15中看到。当顶部38朝着基座12压下或移动时，它将使每一凸轮轴22在基座内枢转。每一凸轮轴22包括一对传动凸部46、47和一对复位凸部48(参见图8)。
插座10的操作如下：将顶部38按压至其下位，如图2所示。在该位置，藉助使其各开孔26与基部14内的各开孔18相对齐而使板24对中。将凸轮轴22的传动凸部46定位在一如图4所示的、位于板24下方的非传动对角位置。所述凸轮轴由圆形支承部50支承在基部14上。当顶部38位于其下位时，通过所述顶部内的一中心开孔54将一集成电路52或芯片并藉助定位翼片56(图9和图13)将其可导向地定位在板24上。定位翼片56位于板24内的开孔格栅的四个转角的每一转角处，并且具有当将集成电路在板的上方向下降时，可对集成电路的各转角进行导向的倾斜内表面58。每一定位翼片56均包括一些插入板内的选定开孔26内的垂伸脚部60(图10和图11)，这些选定开孔可根据插座10所容纳的集成电路的总体尺寸而选定。每一翼片56的脚部60形成卡配件，当脚部插入开孔26内时，这些卡配件可卡配在所述板的底面周围，从而将各翼片锁定就位。翼片56可移动地固定于所述板的各开孔26内的情况可以有多种多样。
位于集成电路52的底面上的是球形格栅阵列引线51。当将集成电路52这样定位在板24上后，引线51将自行就位在所述板的各开孔26内。在集成电路52的定位过程中，闩锁28位于它们的提升位置。由于凸轮轴22的臂36被弹簧偏置而向上运动，顶部38被允许升高，因此，原来如图16所示被盖子保持在提升位置的闩锁28就可以在弹簧30的影响下向内枢转，从而将集成电路抵靠着板24保持在插座10内部。当顶部38继续向上移动时，凸轮轴22就可以转动，它的传动凸部46、47就驱动地接触板24，促使板侧向地或水平地横过板24，这可以从图5中最清楚地看到。当自图4所示位置移动至图5所示位置时，左定位凸轮轴22的旋转运动是沿逆时针方向的运动，由此使得凸部47将板24侧向地推至左侧，而右定位凸轮轴的旋转运动是沿顺时针方向的运动，由此使得凸部46将板24也推至左侧。两凸轮轴通过它们的传动凸部46和47的共同作用可将一剪切力作用于所述板，以使板24相对于基座12移动。当板24和其所携带的集成电路52相对于基座12稍稍侧向移动，在集成电路引线51附近延伸入所述板内的各开孔26的管脚或导体20以一种在已有技术中已知并且如美国专利5,646,446所描述的方式被有力地移动与集成电路引线相啮合，所述专利援引在本文中作为参考之用。一旦将集成电路52如此定位在插座10内，即可对集成电路进行测试，或者当集成电路适当固定于一安装板时，所述集成电路就可以发挥其功能。
为了将集成电路52从插座10中取出，可按压顶部38或者将其定位在如图2、图4、图6和图16所示的下位。当盖子38被压下时，凸轮轴22由于它们通过臂36与盖子相啮合将被旋转，从而使它们的传动凸部46、47解除将它们保持在板24上的保持作用。为了相对于基座12来重新定位板24，当将盖子放低时，偏心定位的复位凸部48均自图7所示的位置旋转至图6所示的位置。对图6和图7所示的复位凸部进行观察，以48(a)示出、定位在左侧的凸部，作顺时针旋转，与壁状结构29上的支承翼片31相接触，由此可相对于基部14将板24驱动至右侧并将其驱动至图6所示的初始中心位置。当板24相对于插座移至其初始或中心位置时，闩锁28仍如初始的那样叠置在集成电路上，从而可以使集成电路随板一起移动，使导体或管脚20解除与集成电路引线的有力啮合。顶部朝着基座进一步向下移动将使顶部与闩锁28啮合，以使闩锁旋转至一提升位置，从而可以将集成电路从插座10中取出来，如图16所示。在图6和图7中可见的复位凸部48(b)在板24内部自由旋转，并且不能与板形成传动的啮合。由于各凸轮轴22为了简化制造而具有相同的构造并且可以相互互换，因此图中只示出了传动凸部48(b)。一旦相对于基座12将顶部38完全按下或者使其位于下位，即可将集成电路52取出并将另一个集成电路放置和定中心在板24上。
各凸轮轴22独立工作，从而可以在凸轮轴上产生均匀的磨损。为了进一步减少磨损，可以将诸如翼片31之类的支承翼片放置在所有的支承面上。各凸轮轴是彼此相同的，从而可以降低制造成本。在利用两凸轮轴来移动板24时，施加的载荷分布于所述板的全长部分，这样可以减少磨损。藉助单根凸轮轴，即可使板24相对于基座12回到其初始的装载位置，而且在与集成电路引线相啮合的柔性导体或管脚20的帮助下，可以减小使板复位所需的载荷或压力。
应予理解的是，本发明并不受到以上所给出的具体描述的限制，而是可以在所附权利要求书的保护范围内加以变化。例如，在较佳实施例中，各定位翼片56是相同的，并且可以互换以便于进行有效地制造和装配；但是，不相同的翼片或集成电路样板也可以使用本文所揭示的插座。

Claims (24)

1．一种用来将一芯片(52)与一印刷电路板互连起来的芯片载体插座(10)，所述芯片载体插座包括：一基座(12)；自所述基座延伸出来的多个接触片(20)；一驱动器(38)；以及一将所述芯片的引线(51)推压成与所述接触片电啮合的推压装置(22,24)，其特征在于，一闩锁件(28)可将所述芯片可释放地保持在所述插座上，从而使所述推压装置和闩锁机构都可以被所述驱动器所驱动。
2．一种用来将一具有自其上垂伸下来的引线(51)的芯片(52)与一印刷电路板互连起来的芯片载体插座(10)，所述芯片载体插座包括：一基座(12)；自所述基座延伸出来的多个接触片(20)；以及一携载在所述基座上的板(24)，所述板可以在第一和第二位置之间移动，所述第一位置允许所述引线进入到所述接触片附近，所述第二位置可以使所述引线与所述接触片相啮合，所述插座的特点在于一推压装置(22)，它可将所述板从位于所述板的纵向全长位置处推压至一第二位置。
3．一种用来将一具有引线(51)的芯片(52)与一印刷电路板互连起来的芯片载体插座(10)，所述芯片载体插座包括：一基座(12)；自所述基座延伸出来的多个接触片(20)；以及一可以在所述第一和第二位置之间移动的板(24)，所述第一位置允许所述引线进入到所述接触片附近，所述第二位置可以使所述引线与所述接触片相啮合，所述插座的特点在于一可将所述板推压至所述第一和第二位置的推压装置(22)。
4．如权利要求1所述的芯片载体插座，其特征在于，所述推压装置部分地是由一板(24)所形成，所述板具有多个从其中穿过、与所述各接触片相对齐的开孔(26)，所述板构件可以在一允许所述引线进入所述各开孔的第一位置和一将各引线推抵在所述各接触片上的第二位置之间移动。
5．如权利要求4所述的芯片载体插座，其特征在于，所述推压装置还包括两个凸轮轴。
6．如权利要求2-3所述的芯片载体插座，其特征在于，所述推压装置包括两个凸轮轴。
7．如权利要求5-6所述的芯片载体插座，其特征在于，所述的两个凸轮轴在所述板的侧面。
8．如权利要求5-6所述的芯片载体插座，其特征在于，所述的两个凸轮轴彼此相同。
9．如权利要求6所述的芯片载体插座，其特征在于，所述的两个凸轮轴将所述板推压至所述第二位置，并且只有其中一个所述凸轮轴可将所述板推压至所述第一位置。
10．如权利要求6所述的芯片载体插座，其特征在于，所述驱动器(38)可驱动所述的两个凸轮轴。
11．如权利要求10所述的芯片载体插座，其特征在于，当被所述驱动器驱动时，所述的两个凸轮轴以彼此相反的方向旋转。
12．如权利要求1、10和11所述的芯片载体插座，其特征在于，所述驱动器构件部分地由所述插座的顶部(38)形成。
13．如权利要求12所述的芯片载体插座，其特征在于，所述顶部可以相对于所述基座在上位和下位之间移动，从而当所述顶部移动至所述上位时，所述各引线可以被推抵在各接触片上，并且当所述顶部移动至所述下位时，所述各引线可以与所述各接触片脱开啮合。
14．如权利要求13所述的芯片载体插座，其特征在于，有一可将所述顶部偏置在所述上位的偏置装置(32)。
15．如权利要求2、3、6、9和10所述的芯片载体插座，其特征在于，有一用来将所述芯片保持在所述板上的闩锁机构(28)。
16．如权利要求15所述的芯片载体插座，其特征在于，所述闩锁机构可以装在轴颈上位于所述推压装置周围。
17．如权利要求1、15和16所述的芯片载体插座，其特征在于，有一用来对所述闩锁机构进行偏置以保持住所述芯片的偏置机构(30)。
18．如权利要求2-17所述的芯片载体插座，其特征在于，在所述板上、有用来当所述板被推压在所述第一和第二位置之间时对支承应力加以支承的支承翼片(31)。
19．如前述任一权利要求所述的芯片载体插座，其特征在于，有用来将所述芯片定位在所述插座上的可调节定位翼片(56)。
20．如前述任一权利要求所述的芯片载体插座，其特征在于，所述定位翼片可以被调节以容纳不同尺寸和形状的集成电路。
21．如前述任一权利要求所述的芯片载体插座，其特征在于，每一定位翼片与所有其它定位翼片是相同的。
22．如前述任一权利要求所述的芯片载体插座，其特征在于，所述定位翼片具有便于将所述芯片放置在所述板上的斜表面。
23．如权利要求2-22中任一权利要求所述的芯片载体插座，其特征在于，所述定位翼片与所述板相连。
24．如前述任一权利要求所述的芯片载体插座，其特征在于，所述芯片引线呈一球形格栅阵列形式。
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