CN1961216A - 用于将球栅阵列集成电路设备连接到测试电路的插座 - Google Patents

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Abstract

一种用于将球栅阵列集成电路设备连接到测试电路的简单结构插座(10)，该插座具有基座(14)，对应于球栅阵列设置的接触件(26)，两个栅格结构(70)组成的套装配件(16)和用于使每个接触件的相对末梢部分彼此分开来限定用来接纳球的间隔的杆装配件(18)。该杆装配件具有两个矩形框架(86)，每个均由远端横向件(94)，近端横向件和两个连接该远端和近端横向件的侧边件组成。两个矩形框架设置为使得侧边件在其大致的中间部分相交叉。这样通过朝着基座下压近端横向件，远端横向件可促使栅格结构朝向彼此移动。

Description

用于将球栅阵列集成电路设备连接到测试电路的插座
技术领域
本发明涉及一种用于连接球栅阵列(BGA)集成电路设备和测试电路的插座。
背景技术
美国专利No.5,498,970公开了一种用于临时连接球栅阵列(BGA)集成电路设备和测试电路的插座。该插座具有对应于集成电路设备的球栅阵列的一组接触件。每个接触件具有成组的两个悬臂并且在末梢终止以适于接纳球栅阵列集成电路的一个焊球。设置有套结构用于使每对末梢在打开位置和闭合位置之间移动，其中在打开位置下该末梢彼此充分地间隔开以接纳相关联的焊球，在闭合位置下该末梢受到弹性力来夹紧该焊球。套结构由一对相对的栅格形成，每个栅格均具有数个带有间隔开的突起的平行悬臂架且这两个相对的栅格彼此装配使得两个栅格的架子交替地布置。该装配的套结构安装在接触件上使得一个栅格上的每个突起与接触件末梢中的一个相接合，且另一个栅格的每个突起与末梢中的另一个相接合。这样就能通过两栅格在相反方向上的移动而使每个接触件的一对末梢彼此分开地移动以及在打开位置和闭合位置之间移动。通过由两个U形架制成的操作机构可实现该动作，其中每个U形架具有横向件和两个大致垂直于该横向件延伸的直臂。两个U形架被套成彼此相对且臂部在其大致中点的位置上利用孔来彼此销住。该被套着的U形架设置在栅格附近使得每个横向件的一个纵向上部边缘与相关联的栅格的外表面部分相接触。而且，矩形顶盖设置在U形架上使得盖的底部面对并接触直臂的相对端并远离横向件。这样，简单地通过利用向下压力下压顶盖，可使U形架朝向彼此旋转并使横向件的纵向上部边缘促使栅格朝向彼此，从而使得一对末梢移动到打开位置。然后，简单地通过松开向下压力，成对的末梢弹簧回复到其自由位置。
根据常规插座，BGA电路设备通过简单的动作可容易地与测试电路连接。但是，BGA集成电路上的打开空间被限制在矩形顶盖内。这样反过来限制了安装在BGA上用于散发测试BGA电路设备时产生的热量的热沉尺寸。
发明内容
因此，本发明的一方面提供了一种用于临时将球栅阵列集成电路设备连接到测试电路的测试插座，该测试插座具有：
电绝缘材料制成的基座；
由该基座支撑的接触件的阵列，该阵列包括对应于所述集成电路设备球栅阵列的接触件的排列，每个接触件包括一套彼此相对且在末梢部分终止的两个悬臂，该末梢部分适于夹紧所述球栅阵列集成电路设备的一个球；
具有两个栅格结构的套装配件，每个栅格结构具有端部框架和多个各具有突起的平行悬臂架，所述两个栅格结构结合起来使得两个栅格结构的悬臂架交替地布置并能够在平行于结合的悬臂的方向上移动，所述套装配件与接触件阵列结合使得每个接触件的一个悬臂与一个栅格结构的悬臂架的突起接合，并且每个接触件的另一个悬臂与另一个栅格结构的悬臂架的突起接合，从而允许所述接触件的每对相对的末梢能够通过所述栅格结构在平行于所述悬臂架的方向上的移动而在自由状态和打开状态之间移动；以及
杆装配件，用于使所述接触件的相对的成对末梢彼此分开，以在该成对末梢之间形成适于接纳所述球的间隙，该杆装配件具有两个矩形框架，该矩形框架包括一对远端和近端横向部件和连接该远端和近端横向部件的相对端部的一对侧边部件，从而形成矩形框架，所述两个矩形框架装配在一起，并且框架的侧边部件在其大致的中间部分彼此交叉，如此装配起来的杆装配件定位在所述基座上，从而通过下压所述杆装配件的近端横向部件使得远端横向部件能够促使所述栅格结构的端部框架朝向彼此移动。
根据如此构造的该插座，当施加下压力时，杆装配件的侧边件在其近端与近端横向件相连。这样就省去了会在BGA集成电路设备上方占据较大空间的顶板并且因此防止了使用较大的热沉。这反过来表明了可使用较大的热沉来有效地去除在测试过程中从BGA集成电路产生的热量。
附图说明
本发明的具体内容，包括结构和操作，可通过结合附图来更好地理解，其中相同的参考标记表示相同的部件。
图1为根据本发明实施例的插座的分解透视图。
图2为设置在图1的插座中的接触件的放大透视图。
图3为图2中的接触件的末梢部分的放大透视图。
图4A为显示套装配件和接触件的移动的局部放大图，其中接触件的末梢部分处于自由状态。
图4B为显示套装配件和接触件的移动的局部放大图，其中接触件的末梢部分处于打开状态。
图4C为显示套装配件和接触件的移动的局部放大图，其中接触件的末梢部分正从自由状态移动到闭合状态。
图4D为显示套装配件和接触件的移动的局部放大图，其中接触件的末梢部分正从闭合状态移动到打开状态。
图5A1-5D1，5A2-5D2和5A3-5D3为一系列示意图，即插座的前视图，插座的侧部正视图及接触件的末梢部分与焊球结合的侧部正视图，用来描述BGA集成电路设备的安装和拆卸操作。
图6为BGA集成电路设备安装在插座上的透视图。
图7为热沉安装在插座上的透视图。
具体实施方式
图1中示出了用于连接球栅阵列(BGA)集成电路设备和测试电路的插座，其通常用参考标记10表示。插座10至少具有定位板12、基座14、套装配件16、杆装配件18和封装导向件20。
由电绝缘材料制成的定位板12具有矩形表面区域22，在该区域内数个用于定位接触件30的通孔24，具体地为用于定位接触件30的腿50(见图2)的通孔24，通过以第一方向上由字母X和垂直于该第一方向的第二方向上由字母Y表示的规则间隔而布置的行和列来限定。
参考图2，由诸如铜或铜合金的弹性导电材料制成的接触件26具有大致U形横截的中间部分28。U形部分28的相对端部向上延伸以形成悬臂30和32。悬臂30和32在第一级部分34和36朝向彼此地向内弯曲相同的角度。悬臂30和32的末梢部分38和40在第二级部分42和44处(见图3)绕它们的纵向轴线在相同的方向上扭转一定角度，从而在如图2所示的自由状态下，末梢部分38和40的表面46和48以交错的方式面对并留出两者之间的间隔。U形部分28的相对端部之一还向下延伸以形成插腿50。优选地，插腿50弯成相邻U形部分28的两个不同水平的部分52和54，从而将插腿50的较低的主部分56定位在交错末梢部分38和40的中间位置。每个这样构造的接触件26随着其与基座14下部设置的测试电路(未示出)电连接而紧固地安装，其U形的中间部分插入到由基座14限定的通孔62中(见图1)而且将其插腿50插入到由定位板12限定的通孔24中。而且，悬臂30和32在X方向上彼此相对，且弯曲的末梢部分38和40相对Y方向处于不同的位置。
接触件26可由不同的方式制造。例如，冲压金属板以形成未弯曲的原始部分，然后在部分42和44处扭曲，在部分34和36处弯曲，同时在部分52和54处弯曲，最后在其中部弯曲以形成U形部分28。可以以不同的顺序来进行弯曲和扭曲过程。
参考图1，由电绝缘材料制成的基座14具有顶部分58，该顶部分限定了对应于定位板12的表面区22的矩形表面区60。该表面区60具有数个限定于其中的通孔62且这些通孔以和定位板12的通孔相同的方式来设置，每个通孔保持U形部分32。然后，由基座14支撑的每个接触件26，其中间部分28插入基座14的通孔62中且至少交错的末梢部分38和40露出到基座14的上表面的上方。
优选地，如图2所示，接触件26具有限定于其中间部分28的楔64。这样使得，当接触件26插入通孔62内时，楔64与通孔62的内表面相接合，从而确保接触件26稳定地保持。而且，优选地，定位板12和基座14采用咬合装配机构来彼此连接，例如该咬合装配机构由以下方式形成，四个直立腿66(图中只完全地示出了两个腿)分别设置在定位板12的拐角且腿66插入四个凹槽或通孔68中，然后与基座14的各部分机械接合。
还参考图1，如在美国专利No.5,498,970中具体描述的套装配件16具有一对栅格机构70。由电绝缘材料制成的每个栅格结构70具有端部框架部分72和在大致垂直于端部框架部分72的相同方向上延伸的一对侧部框架部分74和76。在本实施例中，侧部框架部分74和76具有不同长度，但是它们也可具有相同的长度。端部框架部分72还在侧部框架部分74和76之间以规则间隔支撑着在其中延伸的数个悬臂架78。如在图4A到4D中最佳示出的，每个架78具有设置在相对侧上的接合部分或突起80，其对着相邻的架用来与接触件接合。相邻的架78限定了它们之间的间隔，该间隔略微大于架的宽度，从而可使栅格结构70利用交替布置的该栅格结构70的悬臂架78来彼此装配。
参考图1，如此装配的套装配件16利用处于X方向上的悬臂架78安装在基座14上。而且如图4A所示，例如末梢部分38被定位在一个栅格结构70的架78的相邻突起80之间，接触件26的末梢部分40被定位在另一个栅格机构70的栅格结构70的相邻突起80之间。如图4A到4D所示，这样使得当促使栅格结构70逆着悬臂30和32的弹性而朝向彼此时，成对的末梢部分38和40被促使从其自由状态(图4C)到达打开状态(图4D)，在该打开状态下末梢部分38和40彼此充足地间隔开以在其间接纳焊球202。
为了保证栅格结构70的相对移动，套装配件16设置于基座14使得至少栅格结构70之一可相对另一栅格来回移动。出于该目的，根据本实施例，每个栅格结构70在其端部框架部分72的相对端具有接合腿82(图中仅示出了其中之一)。另一方面，基座14具有四个接合孔84(图中仅完全示出其中之一)，相应的接合腿82插入到每个接合孔84中然后接合起来。而且，接合孔84在X方向上的尺寸大于相应的腿82的尺寸，使得插入其中的腿82能够略微地在X方向上移动，使栅格结构70能在该方向上在自由状态和打开状态之间做上述的相对移动。
再参考图1，杆装配件18具有两个矩形框架86。由高刚性材料制成的框架86具有支架形式的主框架部分88。该主框架部分88具有近端、横向件90和从近端件90的相对端部大致垂直延伸的两个侧边件92。优选地，主框架88通过弯曲长的平面条制成。框架86还具有条形的远端、横向件94，其大致平行于近端件90延伸并且紧固地连接于侧边框架件92的远端。具体地，远端部分94具有对着近端部分90的平面部分96，该部分优选地通过沿纵向斜切圆杆的外周缘而制成。可选地，远端件94可由平面条制成。两个矩形框架86彼此交叉，一个框架86的侧部部分92对着另一个框架86的侧部部分以形成杆装配件18。邻接的侧边框架件92可在其大致中间部分通过销孔机构98来连接。
交叉的杆装配件18安装在基座14上使得每个远端横向件94被限位在端部框架部分72和基座14的相对的壁部分之间。优选地，为了保持杆装配件18的斜切表面部分96与端部框架部分72的后表面相接触，基座14具有限定了壁部分且在端部框架82后面沿Y方向延伸的伸长槽100，远端件94可容纳在该槽中而没有任何移动。这样使得当近端件90被向下压入时，远端件94，特别是斜切表面部分96，旋转地朝向彼此压向套装配件16的端部框架部分72，使接触件30的末梢部分38和40从自由状态移动到打开状态。另一方面，当向下压力被撤掉时，每个末梢部分38和40通过其从打开状态朝向自由状态的弹性而弹回。
由电绝缘材料制成并用于将BGA集成电路设备导入套装配件16的适当位置的封装导向件20，具有矩形框架102，该框架限定了对应于集成电路设备外轮廓的矩形开口104。优选地，为了促使集成电路设备插入开口104，矩形框架102的相对着的内周缘部分具有向内和向下倾斜的突起106。还优选地是，相邻且位于远端件94之上的框架部分向外延伸以限定保持装置108，用于将杆装配件18的远端件94保持在槽100内。这样构造的封装导向件20利用接合机构紧固在套装配件16上，该接合机构例如由封装导向件20的腿110(图中仅示出两个腿)和能够与该腿110接合的套装配件16的凹槽112制成。可选地，封装导向件利用其与相关的凹槽接合的部分紧固到基座14上。
在如此构造的插座10的操作中，向下压杆装配件18的近端部分90以形成BGA电路设备200(图4A到4D)与设置在定位板12下方的测试电路以及与已经连接的接触件26的腿50(见图5A1-5A2和5B1-5B2)的电连接。这样使得远端件94的相对表面96旋转而促使套装配件16的端部框架部分72朝向彼此，从而使每个接触件26的末梢部分38和40彼此分开以形成其间的间隔(见图4D)，BGA电路设备200底表面上的焊球202可放入该间隔(见图4B、4C、5A3和5B3)。然后，撤掉向下压力。这样使得由于接触件26的悬臂30和32的弹性而促使栅格结构70彼此分离，从而使末梢部分38和40移回到闭合状态，在该状态下焊球202被交错的末梢部分38和40夹紧。在这样的状态下，BGA集成电路设备200与测试电路形成电连接(见图4D、5C1-5C3和6)。在完成BGA集成电路设备200的测试后，再次下压杆装配件18的近端件90，使得末梢部分38和40从闭合状态移动到打开状态，在打开状态下末梢部分38和40离开焊球202(图4C、5B1-5B3)。这样可使BGA集成电路设备200从插座10移开并与测试电路断开连接。
如图7所示，为了发散在测试过程中从BGA集成电路设备200产生的热量，通常由参考标记120表示的热沉可安装在由插座10保持的BGA集成电路设备200上。尽管图中示出的是鳍片式热沉，但也可是诸如销型热沉的任何类型。
优选地，如图1和7中所示，一对闭锁122可旋转地安装在基座14的相对侧上，用于在BGA集成电路设备200的测试过程中将热沉120保持入位。在这样的情形下，如图5A2、5B2、5C2和6所示，每个闭锁122被优选地支撑着来在其大致的中间部分绕水平轴114旋转并且其顶端由合适的弹簧(未示出)来向内偏压。而且，闭锁122的较低部分向外突出以形成接合部分116。这样使得当下压杆装配件18时，杆装配件18的侧边件92与闭锁122的相应接合部分116接触，使得闭锁122向外旋转以到达相应位置，例如脱离接合位置，在该位置闭锁122与热沉120脱离接合。然后，当杆装配件18向上延伸且因此杆装配件的侧边框架件92从接合部分116脱离接合时，闭锁122通过弹簧作用而回到原始位置，在该原始位置闭锁能与热沉120接合。这表明通过向下和向上移动，即杆装配件18的下压和不下压移动，闭锁122可在脱离接合和接合位置之间移动。这样也反过来表明了热沉120能容易地安装和拆卸。
而且，可设置例如由销124和未示出的弹簧制成的适合的弹簧机构来控制热沉的下压力，从而形成热沉120和BGA集成电路设备200之间的稳定接触。
如上所述，杆装配件的侧边框架件在其近端处与下压力施加在其上的该近端件相连。这样就省去了会在BGA集成电路设备上方占据较大空间的顶板并且因此防止了使用更大的热沉。这表明了可使用较大的热沉来有效地去除在测试过程中从BGA集成电路产生的热量。而且，可容易地设计出能够用于具有大功耗的BGA集成电路设备的插座。
而且，上述的接触件26的特征为其在分别靠近悬臂30和32的末梢端的第一级部分34和36处弯曲和第二级部分42和44处扭曲。这样显著地减少了接触件的相对的末梢部分之间的间隔的变化，形成了接触件和焊球之间的稳定接触。
尽管只参照一个实施例完全地说明了本发明，本领域技术人员能作出许多修改和变化。例如，杆装配件18的每个矩形框架86可通过冲压单个板来制成。

Claims (3)

1.一种用于临时将球栅阵列集成电路设备连接到测试电路的测试插座，该测试插座包括：
电绝缘材料制成的基座；
由该基座支撑的接触件的阵列，该阵列包括对应于所述集成电路设备球栅阵列的接触件的排列，每个接触件包括一套彼此相对且在末梢部分终止的两个悬臂，该末梢部分适于夹紧所述球栅阵列集成电路设备的一个球；
具有两个栅格结构的套装配件，每个栅格结构具有端部框架和多个各具有突起的平行悬臂架，所述两个栅格结构结合起来使得两个栅格结构的悬臂架交替地布置并能够在平行于结合的悬臂的方向上移动，所述套装配件与接触件阵列结合使得每个接触件的一个悬臂与一个栅格结构的悬臂架的突起接合，并且每个接触件的另一个悬臂与另一个栅格结构的悬臂架的突起接合，从而允许所述接触件的每对相对的末梢能够通过所述栅格结构在平行于所述悬臂架的方向上的移动而在自由状态和打开状态之间移动；以及
杆装配件，用于使所述接触件的相对的成对末梢彼此分开，以在该成对末梢之间形成适于接纳所述球的间隙，该杆装配件具有两个矩形框架，该矩形框架包括一对远端和近端横向部件和连接该远端和近端横向部件的相对端部的一对侧边部件，从而形成矩形框架，所述两个矩形框架装配在一起，并且框架的侧边部件在其大致的中间部分彼此交叉，如此装配起来的杆装配件定位在所述基座上，从而通过下压所述杆装配件的近端横向部件使得远端横向部件能够促使所述栅格结构的端部框架朝向彼此移动。
2.如权利要求1所述的插座，其中所述的每个接触件的成对悬臂在其第一级部分朝向彼此地弯曲，且在其第二级部分在相同的方向上绕纵向轴线扭曲，该第二级部分比第一级部分更靠近所述末梢部分。
3.如权利要求1或2所述的插座，还包括闭锁，每个闭锁能够根据所述杆装配件的移动而与热沉接合和脱离接合。
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