DE10314192A1

DE10314192A1 - Sockel insbesondere für Handler sowie Bestückungsverfahren hierzu

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Publication number: DE10314192A1
Application number: DE2003114192
Authority: DE
Inventors: Thomas Linke; Rick Anthony Taylor
Original assignee: Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Current assignee: Yamaichi Electronics Deutschland GmbH
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21
Also published as: WO2004086061A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sockel, insbesondere Testsockel, für ein elektronisches Bauelement, umfassend ein Sockelgehäuse (2), eine darin angeordnete Aufnahme (4) für das elektronische Bauelement, eine Kontakteinrichtung mit einer Vielzahl von Kontaktelementen (40) und eine Halteeinrichtung (6), wobei die Aufnahme (4) eine Auflagefläche (22) aufweist, welche ausgebildet ist, um mit dem elektronischen Bauelement in mechanischen Kontakt zu treten und dieses aufzunehmen, und die Halteeinrichtung (6) zumindest einen Hebelmechanismus mit einem Betätigungsabschnitt (8) und einem Anlageabschnitt (18) aufweist, wobei der Anlageabschnitt (18) ausgelegt ist, mit einem Teil des elektronischen Bauelements in mechanischen Kontakt zu treten und bei Betätigung des Betätigungsabschnitts (8) zumindest einen Teil von elektrischen Anschlüssen des elektronischen Bauelements mit der Vielzahl von Kontaktelementen (40) in elektrischen Kontakt zu bringen, wobei der Anlageabschnitt (18) derart ausgebildet ist, daß er zumindest in einer Bewegungsphase, in welcher er den Teil des elektronischen Bauelements berührt, lediglich in Normalenrichtung (w) der Auflagefläche (22) bewegbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sockel, insbesondere einen Testsockel, für ein elektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zum Bestücken eines Sockels, insbesondere Testsockels, für ein elektronisches Bauelement.

Sockel zur Aufnahme von elektronischen Bauelementen, wie z.B. IC's (integrierte Schaltkreise), sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart z.B. DE 102 23 502 A1 einen Sockel für ein IC-Gehäuse, welcher einen Sockelkörper mit einem Aufnahmeabschnitt, einem Riegel, welcher drehbar an dem Sockelkörper angeordnet ist, einer Riegellöseeinrichtung und eine Bewegungsgrößen-Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Bewegungsgröße des Riegels aufweist. Hierbei wird der Riegel zum Kontaktieren des elektronischen Bauelements bzw. ICs in einer kombinierten Schwenk-Verschiebebewegung auf den Gehäuseteil des ICs geschwenkt, um so den IC gegen entsprechende Kontakte im Sockelkörper zu pressen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein derartiger Sockel insbesondere bei einem Testbetrieb elektronischer Bauelementen, bei welchem zahlreiche Einsetz- und Entnahmevorgänge der zu untersuchenden Bauelemente in bzw. aus dem Sockel erfolgen, nur beschränkt geeignet ist. Insbesondere führen wiederholte Einsetz- und Entnahmevorgänge von Bauelementen in bzw. aus dem Sockel zu einem nachteiligen Verschleiß bzw. Abrieb sowohl des Sockels als auch von Teilen des Bauelements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sockel, insbesondere einen Testsockel, für ein elektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zum Bestücken eines Sockels, insbesondere Testsockels, für ein elektronisches Bauelement vorzuschlagen, welcher eine lange Lebensdauer des Sockels und der einzusetzenden elektronischen Bauelemente gewährleistet und betriebssicher Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sockel, insbesondere Testsockel, nach Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Bestücken eines Sockels, insbesondere Testsockels, für ein elektronisches Bauelement nach Anspruch 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist ein Sockel, insbesondere Testsockel, für ein elektronisches Bauelement vorgesehen, umfassend ein Sockelgehäuse, eine darin angeordnete Aufnahme für das elektronische Bauelement, eine Kontakteinrichtung mit einer Vielzahl von Kontaktelementen und eine Halteeinrichtung, wobei die Aufnahme eine Auflagefläche aufweist, welche ausgebildet ist, mit dem elektronischen Bauelement in mechanischen Kontakt zu treten, um dieses aufzunehmen, und wobei die Halteeinrichtung zumindest einen Hebelmechanismus mit einem Betätigungsabschnitt und einem Anlageabschnitt bzw. Schließabschnitt aufweist, welcher ausgelegt ist, mit einem Teil des elektronischen Bauelements in mechanischen Kontakt zu treten und bei Betätigung des Betätigungsabschnitts zumindest einen Teil von elektronischen Anschlüssen des elektronischen Bauelements mit der Vielzahl der Kontaktelemente in elektrischen Kontakt zu bringen, wobei der Anlageabschnitt derart ausgebildet ist, daß er zumindest in einer Bewegungsphase, in welcher er den Teil des elektronischen Bauelements berührt, lediglich in Normalenrichtung der Auflagefläche bewegbar ist.

Hierbei ist das Sockelgehäuse vorteilhafterweise aus einem Kunststoff ausgebildet, um somit vorteilhafterweise Kurzschlüsse bzw. Kriechströme zu vermeiden. Die Aufnahme ist im wesentlichen in Form einer Schale ausgebildet, um das elektronische Bauelement leicht und sicher aufzunehmen. Der Betätigungsabschnitt ist vorteilhafterweise als Kniehebel ausgebildet, dessen erstes Ende mittels einer externen Vorrichtung betätigbar ist, und dessen zweites Ende mit dem Anlageabschnitt verbunden ist. Das Knie des Kniehebel-artigen Betätigungsabschnitts ist vorzugsweise mittels eines Bolzens mit dem Sockelgehäuse dreh- bzw. schwenkbar verbunden. Vorteilhafterweise ist der Anlageabschnitt als hakenartiger Hebel ausgebildet, welcher über eine Führung mit dem Betätigungsabschnitt verbunden ist und im Sockelgehäuse beweglich geführt wird. Diese Führung im Sockelgehäuse erfolgt vorzugsweise mittels zweier im Anlageabschnitt angeordneter Bolzen, welche aus diesem hervorragen und im Sockelgehäuse mittels einer Führung (beispielsweise einer Kulisse) geführt werden.

Hierbei ist die Führung im Sockelgehäuse so ausgebildet, daß bei einer Bewegung des Anlageabschnitts in Richtung des elektronischen Bauelements dieser bei Kontakt mit dem elektronischen Bauelement lediglich in einer Normalenrichtung der Auflagefläche bewegt werden kann. In anderen Worten findet während des mechanischen Kontaktes bzw. der Berührung des Anlageabschnitts mit dem elektronischen Bauelement keine (laterale) Relativbewegung zwischen diesen statt, wodurch jeglicher Abrieb an dem Teil des elektronischen Bauelements verhindert wird. Dies ergibt sich im wesentlichen dadurch, daß sich der Anlageabschnitt während des Kontakts mit dem elektronischen Bauelement lediglich in einer Normalenrichtung einer Fläche des Sockelgehäuses bewegt wird, welche mit einem am Sockelgehäuse anordenbaren Element, wie z.B. einer Platine, in Kontakt gebracht werden kann. Zweckmäßigerweise tritt der Anlageabschnitt mit der Gehäuseoberfläche des elektronischen Bauelements bei einem Bauelement vom BGA-Typ in Kontakt, wohingegen der Anlageabschnitt mit den elektrischen Kontakten des elektronischen Bauelements bei einem Bauelement vom QFP-Typ (QFP: Quad Flat Package) in Kontakt tritt.

Eine derartiger erfindungsgemäßer Sockel gewährleistet eine lange Lebensdauer sowohl des Sockels als auch der einzusetzenden und zu entnehmenden elektronischen Bauelemente, beispielswiese integrierte Speicher- oder Logikbausteine. Der erfindungsgemäße Sockel unterscheidet sich insbesondere von den eingangs beschriebenen Sockelanordnungen dadurch, daß der Anlageabschnitt zumindest in einer Bewegungsphase, in welcher er mit dem elektronischen Bauelement mechanisch in Kontakt tritt, lediglich senkrecht zu der Auflagefläche der Aufnahme des Sockels (d.h. senkrecht zur Hauptflächenebene bzw. Platinenebene des elektronischen Bauelements) bewegbar ist. Demgegenüber verläuft die Annäherung und Berührungsphase des Anlageabschnitts bei bekannten Sockeln nicht in der Normalenrichtung der Auflagefläche, sondern in einer dazu geneigten Richtung.

Überraschenderweise führt die erfindungsgemäße Bewegung des Anlageabschnitts zu erheblich verbesserten Langzeiteigenschaften bzw. zu einer deutlichen Erhöhung der Anzahl möglicher Bestückungs- und Entnahmevorgängen von elektronischen Bauelementen in bzw. aus dem Sockel. Weiterhin wird vorteilhafterweise bei dem erfindungsgemäßen Sockel eine Verformung der Kontakte am elektronischen Bauelement vermieden. Gemäß der Erfindung wurde erkannt, daß bei den eingangs genannten, bekannten Sockelanordnungen die Lebensdauer des Sockels und der einzusetzenden elektronischen Bauelemente insbesondere dadurch verkürzt wird, daß der Riegel auf die Kontakte (wie dies bei elektronischen Bauelementen vom QFP-Typ (Quad Flat Package) der Fall ist) des elektronischen Bauelements in einer schrägen Richtung drückt, da es zu einem Verschleiß bzw. zu Abrieb kommt. Auch bei elektronischen Bauelementen vom sogenannten BGA-Typ (BGA: Ball Grid Array = Lötpunkt-Anordnung), bei welchen der Riegel auf den Gehäusekörper des elektronischen Bauelements drückt, kann ein Abrieb stattfinden. Der Abrieb kann sich in Form von Staub bei kontinuierlicher Anwendung des Sockels, z.B. im Handler-Betrieb, im Sockel und auf dem elektronischen Bauelement absetzen und zu Funktionsstörungen oder eventuell auch Kurzschlüssen führen.

Bevorzugterweise ist der Hebelmechanismus zwischen einer Offenstellung, in welcher das elektronische Bauelement einsetz- und entnehmbar ist und einer Kontaktstellung bewegbar; in welcher zumindest ein Teil der elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit der Vielzahl der Kontaktelemente in elektrischem Kontakt steht. Hierbei ist der Anlageabschnitt in der Offenstellung vom elektrischen Bauelement so beabstandet, daß ein elektrischer Kontakt zumindest des Teils der elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit der Kontakteinrichtung nicht stattfinden kann. In der Kontaktstellung jedoch kontaktiert bzw. berührt der Anlageabschnitt einen Teil des elektronischen Bauelements so, daß zumindest der Teil der elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit der Kontakteinrichtung in elektrischen Kontakt gebracht wird, d. h. vorzugsweise gegen die Kontakteinrichtung gepreßt wird. Somit kann vorteilhafterweise ein sicherer Kontakt in der Kontaktstellung gewährleistet werden.

Zweckmäßigerweise ist der Abstand zwischen dem Anlageabschnitt und der Kontakteinrichtung in der Offenstellung größer als in der Kontaktstellung. Bevorzugterweise ist hierbei der Anlageabschnitt in der Offenstellung von einer entlang der Normalenrichtung der Auflagefläche verlaufenden Achse weiter beabstandet als in der Kontaktstellung, um vorteilhafterweise ein leichtes Einfügen des elektronischen Bauelements in den Sockel zu gewährleisten.

Bevorzugterweise ist der Anlageabschnitt in einer weiteren Bewegungsphase, in welcher er den Teil des elektronischen Bauelements nicht berührt, in einer zu der Normalenrichtung der Auflagefläche zumindest teilweise gekrümmten Bahn bewegbar. Die Krümmung der Bahn wird im wesentlichen durch die im Sockelgehäuse angeordnete Führung für den Anlageabschnitt bestimmt. Vorteilhafterweise läßt sich dadurch der Anlageabschnitt weiter von einer entlang der Normalenrichtung der Auflagefläche verlaufenden Achse beabstanden, wodurch ein leichteres Einfügen des elektronischen Bauelements in den Sockel erreicht wird.

Zweckmäßigerweise ist der Anlageabschnitt des Hebelmechanismus in einer Kulisse geführt. Durch eine derartige Kulisse kann eine sichere Betriebsweise des Sockels im Handler-Betrieb bzw. im kontinuierlichen Betrieb, ermöglicht werden. Ferner ist eine präzise Führung des Anlageabschnitts vor allem im Bereich der Berührung mit dem elektronischen Bauelement gewährleistet.

Weiterhin bevorzugt ragt der Betätigungsabschnitt zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse, vorzugsweise im wesentlichen in der Normalenrichtung der Auflagefläche, hervor. Zweckmäßigerweise ragt das erste Ende des Betätigungsabschnitts, welches dem zweiten Ende, das mit dem Anlageabschnitt verbunden ist, im wesentlichen gegenüberliegt, aus dem Sockelgehäuse hervor. Somit kann das erste Ende durch eine externe Vorrichtung leicht betätigt bzw. bedient werden. Durch das Hervorragen in im wesentlichen einer Normalenrichtung zur Auflagefläche läßt sich der Sockel bzw. der Betätigungsabschnitt durch einen Handler von oben bzw. entlang der Einführrichtung des elektronischen Bauelements betätigen. Jedoch ist auch eine seitliche Betätigung denkbar, wenn der Betätigungsabschnitt im wesentlichen parallel zu der Auflagefläche aus dem Sockelgehäuse hervorragt.

Zweckmäßigerweise ragt der Bereich des Betätigungsabschnitts, welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse hervorragt, in der Offenstellung weniger weit heraus als in der Kontaktstellung. Somit läßt sich vorteilhafterweise der Sockel durch eine externe Vorrichtung, welche sich dem Sockel annähert, in eine Offenstellung bringen, um vorzugsweise mittels dieser das elektronische Bauelement leicht einzusetzen bzw. zu entnehmen.

Bevorzugterweise ist der Bereich des Betätigungsabschnitts, welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse hervorragt, mit einem Gleitkörper, insbesondere in Form einer Rolle, versehen. Diese Rolle befindet sich am Endabschnitt des aus dem Sockelgehäuse hervorragenden Bereichs des Betätigungsabschnitts, welcher mit der externen Vorrichtung in Kontakt tritt. Somit wird ein Verkanten bzw. eine erhöhte Reibung zwischen der externen Vorrichtung und dem Betätigungsabschnitt verhindert. Als Gleitkörper kann, neben einer Rolle, auch eine gleitfähige Beschichtung oder ein entsprechendes Material mit Gleiteigenschaften verwendet werden.

Weiterhin bevorzugt sind die Kontaktelemente rückstellfähig ausgebildet. Somit läßt sich ein sicherer Kontakt zwischen den elektrischen Anschlüssen des elektronischen Bauelements und den Kontaktelementen gewährleisten, da eventuelle Unebenheiten bzw. Fertigungsungenauigkeiten des Sockels oder ein "nicht-planes" Aufliegen des elektronischen Bauelements auf den Kontaktelementen ausgeglichen werden können.

Zweckmäßigerweise weisen die Kontaktelemente jeweils ein erstes und zweites Ende auf, wobei deren erstes Ende mit den elektrischen Anschlüssen und deren zweites Ende mit einem am Sockel anordenbaren Element in elektrischen Kontakt bringbar ist. Hierbei werden die Kontaktelemente jeweils an ihren ersten und zweiten Enden mit den elektrischen Anschlüssen bzw. dem am Sockel anordenbaren Element in unmittelbaren mechanischen Kontakt gebracht. Infolgedessen sind keine weiteren Zwischenelemente notwendig und der elektrische Kontakt kann entsprechend sicher zwischen den elektrischen Anschlüssen und dem am Sockel anordenbaren Element gewährleistet werden. Jedoch ist auch eine Anordnung möglich, in welcher das erste Ende der Kontaktelemente mit den elektrischen Anschlüssen und das zweite Ende mit einem weiteren, elektrisch leitfähigen Verbindungsglied in elektrischen und mechanischen Kontakt gebracht wird, wobei das Verbindungsglied wiederum mit dem am Sockel anordenbaren Element in elektrischer Verbindung steht.

Bevorzugterweise sind die Kontaktelemente im wesentlichen als Federstifte ausgebildet. Derartige Federstifte weisen beispielsweise eine zylinderförmige, teleskopartige Struktur auf, welche durch eine Führungshülse gebildet wird, in welcher eine Schraubenfeder und zwei an den Stirnseiten der Schraubenfeder angeordnete Bolzen angeordnet sind. Die Bolzen sind an den entsprechenden Stirnseiten der Führungshülse so angeordnet, daß sie von innen durch die Schraubenfeder nach außen gespannt werden. Somit ist die Länge des Federstifts variabel bzw. elastisch und rückstellfähig veränderbar. Die Schraubenfeder ist vorzugsweise als Beryllium-Kupfer-Feder ausgebildet und die (Kontakt-)Bolzen vorzugsweise aus Gold bzw. mit einer Goldbeschichtung versehen.

Bevorzugterweise ist die Längsachse der Federstifte parallel zu der Normalenrichtung der Auflagefläche angeordnet. Hierdurch wird gewährleistet, daß bei Kontakt mit den elektrischen Anschlüssen des elektronischen Bauelements keine Relativbewegung zwischen dem mit dem elektronischen Bauelement in Verbindung stehenden Bolzen des Federstifts und dem entsprechenden Teil der elektrischen Anschlüsse stattfindet. Somit kann eine Reibung zwischen diesen Elementen ausgeschlossen werden, wodurch ein Abrieb vorteilhafterweise vermieden wird.

Weiterhin bevorzugt weist der Hebelmechanismus einen Verbindungsabschnitt auf, welcher zwischen dem Betätigungsabschnitt und dem Anlageabschnitt angeordnet ist und diese verbindet. Hierbei ist der Verbindungsabschnitt im wesentlichen als Kniehebel ausgebildet, dessen erstes Ende mit dem Betätigungsabschnitt verbunden ist, und dessen zweites Ende mit dem Anlageabschnitt verbunden ist. Der Kniehebel ist an seinem Knie über einen Bolzen mit dem Sockelgehäuse dreh- bzw. schwenkbar verbunden. Durch Vorsehen des Verbindungsabschnitts läßt sich vorteilhafterweise der Bauraum des Sockels verringern, da der Betätigungsabschnitt so angeordnet werden kann, daß er im wesentlichen parallel zu der Normalenrichtung der Auflagefläche steht und nicht aus dem Sockel seitlich, d.h. im wesentlichen parallel zu der Auflagefläche, hervorragt.

Bevorzugterweise ist der Hebelmechanismus, insbesondere mittels einer Feder, in Richtung der Kontaktstellung vorgespannt. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine gleichbleibende bzw. konstante Kontaktkraft des Anlageabschnitts am elektronischen Bauelement gewährleistet. Hierbei kann die Feder beispielsweise in Form eine Schenkelfeder ausgebildet sein, deren erstes Ende mit dem Sockelgehäuse und deren zweites Ende mit dem Betätigungsabschnitt verbunden ist. Jedoch wäre beispielsweise auch eine zwischen dem Anlageabschnitt und dem Sockelgehäuse angeordnete Feder denkbar.

Zweckmäßigerweise ist die Aufnahme derart im Sockelgehäuse angeordnet, daß sie parallel zu der Normalenrichtung der Auflagefläche bewegbar ist. Durch die parallele Bewegungsrichtung zur Normalenrichtung der Auflagefläche kann ein "nicht-planes" Aufliegen des elektrischen Bauelements bzw. unvollständiges Kontaktieren mit den Kontaktelementen vorteilhafterweise vermieden werden.

Bevorzugterweise ist die Aufnahme über Rückstellelemente am Sockelgehäuse befestigt. Durch entsprechende Rückstellelemente, z.B.. in Form einer Schraubenfeder, kann die Aufnahme schwimmend im Sockelgehäuse gelagert werden.

Weiterhin bevorzugt ist die Aufnahme mittels einer Begrenzungseinrichtung im Sockelgehäuse geführt und vorzugsweise in ihrem Hub begrenzt. Die Begrenzungseinrichtung kann in Form einer durch eine Hülse zur Aufnahme beabstandete an der der Auflagefläche gegenüberliegenden Seite der Aufnahme befestigte Schraube ausgebildet sein. Diese Schraube erstreckt sich teilweise durch eine Basis des Sockelgehäuses und kann mit diesem am Schraubenkopf in Eingriff gebracht werden.

Zweckmäßigerweise weist die Aufnahme eine Führungseinrichtung zur Führung des elektronischen Bauelements auf. Hierdurch wird das elektronische Bauelement paßgenau in die Aufnahme eingelegt, d.h. zentriert und ein Verkanten ausgeschlossen.

Weiterhin bevorzugt ist der Anlageabschnitt ausgebildet, den Teil der elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements zu berühren bzw. auf diesen zu drücken. Hierfür ist das elektronische Bauelement im wesentlichen als QFP-Typ ausgebildet, d.h. die elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements ragen aus diesem seitlich hervor.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Anlageabschnitt ausgebildet, einen Gehäuseteil des elektronischen Bauelements zu berühren bzw. auf diesen zu drücken. Ein solches elektronisches Bauelement ist vorzugsweise vom BGA-Typ, d.h. die elektrischen Anschlüsse sind durch halbkugelartige Kontakthöcker, welche an der unteren Fläche des elektronischen Bauelements angeordnet sind, gebildet.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Bestücken eines Sockels, insbesondere Testsockels, für ein elektronisches Bauelement vorgesehen, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Sockels; Betätigen der Halteeinrichtung, so daß der Hebelmechanismus in einer Offenstellung angeordnet ist; Einsetzen des elektronischen Bauelements in die Aufnahme des Sockels; und Betätigen der Halteeinrichtung, so daß der Hebelmechanismus in einer Kontaktstellung angeordnet ist.

Bevorzugterweise wird der Schritt des Betätigens der Halteeinrichtung, so daß der Hebelmechanismus in einer Offenstellung angeordnet ist, durch eine externe Vorrichtung, insbesondere einen Handler, ausgeführt, welche gegen einen Bereich des Betätigungsabschnitts drückt, welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse hervorragt. Hierbei drückt die externe Vorrichtung von oben, d. h. in einer Einsetzrichtung für das elektronische Bauelement gegen den zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse hervorragenden Bereich des Betätigungsabschnitts, so daß der Betätigungsabschnitt in das Sockelgehäuse hineingedrückt wird, um den Anlageabschnitt in eine Offenstellung zu bewegen.

Bevorzugt erfolgt der Schritt des Einsetzens des elektronischen Bauelements in die Aufnahme des Sockels mittels einer externen Vorrichtung, insbesondere einem mit einem Saugkopf versehenen Roboterarm. Hierbei setzt die externe Vorrichtung das elektronische Bauelement auf die Aufnahme des Sockels, insbesondere die Auflagefläche. Mittels einer Führungseinrichtung, welche an der Aufnahme ausgebildet ist, wird die korrekte Positionierung des elektronischen Bauelements auf der Aufnahme gewährleistet.

Weiterhin bevorzugt erfolgt der Schritt des Betätigens der Halteeinrichtung, so daß der Hebelmechanismus in einer Kontaktstellung angeordnet ist, durch ein Entfernen einer externen Vorrichtung von dem Bereich des Betätigungsabschnitts, welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse hervorragt. Dies geschieht insbesondere, indem sich die externe Vorrichtung von dem Sockelgehäuse in einer Entnahmerichtung für das elektronische Bauelement entfernt bzw. von diesem wegfährt, so daß der Betätigungsabschnitt dieser Bewegung folgen kann, bis die externe Vorrichtung mit dem Betätigungsabschnitt nicht mehr in Eingriff ist. Der Betätigungsabschnitt folgt dieser Bewegung, weil der Hebelmechanismus durch eine Feder vorzugsweise in eine Kontaktstellung vorgespannt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf beigefügte Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beispielshaft beschrieben. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sockels;
2a eine Querschnittsansicht des Sockels in einer Offenstellung gemäß der ersten Ausführungsform insbesondere für ein elektronisches Bauelement vom QFP-Typ;
2b eine vergrößerte Querschnittsansicht von 2a;
3a eine Querschnittsansicht des Sockels in einer Kontaktstellung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3b eine vergrößerte Querschnittsansicht von 3a;
4a eine Querschnittsansicht des Sockels in einer Offensstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform insbesondere für ein elektronisches Bauelement vom QFP-Typ;
4b eine vergrößerte Querschnittsansicht von 4a;
5a eine Querschnittsansicht des Sockels in einer Kontaktstellung gemäß der zweiten Ausführungsform;
5b eine vergrößerte Querschnittsansicht von 5a;
6a eine Querschnittsansicht des Sockels in einer Offenstellung gemäß einer dritten Ausführungsform insbesondere für ein elektronisches Bauelement vom BGA-Typ;
6b eine vergrößerte Querschnittsansicht von 6a;
7a eine Querschnittsansicht des Sockels in einer Kontaktstellung der dritten Ausführungsform; und
7b eine vergrößerte Querschnittsansicht von 7a; Die in 1 gezeigte erste bevorzugte Ausfühungsform eines Sockels 1 umfaßt ein Sockelgehäuse 2, eine darin angeordnete Aufnahme 4 und eine Halteeinrichtung 6.
2a und 2b zeigen die erste Ausführungsform des Sockels 1 in einer Offenstellung. Die Halteeinrichtung 6 weist einen Betätigungsabschnitt 8 in Form eines Kniehebels auf, welcher an seinem Knie mittels eines Bolzens 10 mit dem Sockelgehäuse 2 dreh- bzw. schwenkbar verbunden bzw. befestigt ist. Der Kniehebel 8 ist mittels einer am Bolzen 10 angeordneten Schenkelfeder 12 in Richtung einer Kontaktstellung (s. 3a und 3b) des Sockels vorgespannt. Die Schenkelfeder 12 ist um den Bolzen 10 herumgewickelt, wobei deren erstes Ende mit dem Sockelgehäuse 2 verbunden ist, und deren zweites Ende mit dem Betätigungsabschnitt 8. Das Ende des aus dem Sockel herausragenden Bereichs des Betätigungsabschnitts 8 ist mit einem Gleitkörper 14 versehen, wie z.B. einer Rolle oder einer gleitfähigen Beschichtung. Das andere Ende des Betätigungsabschnitts 8 ist mittels eines Bolzens 16 mit einem Schieber bzw. Anlageabschnitt 18 verbunden. Der Anlageabschnitt 18 ist in einer Führung bzw.
Kulisse 20 im Sockelgehäuse 2 geführt. Das freie Ende des Anlageabschnitts 18 ist ausgelegt, gegen einen Teil eines elektronischen Bauelements zu drücken. Hierbei ist die Kulisse 20 so ausgelegt, daß der Anlageabschnitt 18 sich während des Kontakts mit dem elektronischen Bauelement lediglich in einer Bewegungsrichtung parallel zu einer Normalenrichtung w einer Auflagefläche 22 der Aufnahme 4 bewegt. Somit wird vorteilhafterweise vermieden, daß eine Reibung zwischen dem Anlageabschnitt 18 und einem Teil eines elektronischen Bauelements während ihres Kontakts stattfindet.
Das Sockelgehäuse 2 weist weiterhin eine Basis 24 auf, in welcher verschiedene Einsatz- bzw. Isolatorelemente (26, 28, 30) eingesetzt sind. Die Auflagefläche 22 ist mittels Federn 32 freischwebend mit dem Einsatzelement 26 verbunden. Zur Begrenzung des Hubs der Aufnahme 4 ist an dieser eine mit einer Hülse 34 versehene Schraube 36 befestigt, deren Schraubenkopf entsprechend mit dem Einsatzelement 26 in Eingriff bringbar ist. Durch Veränderung der Länge der Hülse 34 läßt sich somit der Hub der Aufnahme 4 einstellen.
Benachbart zu der Auflagefläche 22 ist an der Aufnahme 4 eine Führungseinrichtung 38 vorgesehen, um das elektronische Bauelement auf der Aufnahme 4 zu zentrieren. Die Führungseinrichtung 38 ist in Form von von der Auflagefläche 22 hervorragenden Laschen ausgebildet, kann jedoch auch jede andere Form einer Wandung aufweisen.
Weiterhin weist der Sockel 1 eine Kontakteinrichtung mit einer Vielzahl von Kontaktelementen 40, in Form von Federkontaktstiften, auf, welche sich durch die Einsatz- bzw. Isolatorelemente 26, 28 und 30 und durch die Aufnahme 4 erstrecken. Vorzugsweise werden in einem derartigen Sockel 1 ca. 132 Kontaktelemente 40 untergebracht, welche einen Federhub von ca. 0,3 mm aufweisen.
Durch Bewegen bzw. Drehen des Betätigungsabschnitts 8 um den Bolzen 10 in Richtung des Pfeils v wird der Hebelmechanismus bzw. die Halteeinrichtung 6 von der Offenstellung in die in 3a und 3b dargestellte Kontaktstellung gebracht. In der Kontaktstellung kontaktiert das freie Ende des Anlageabschnitts 18 mit elektrischen Anschlüssen eines elektronischen Bauelements, um diese gegen die dem elektronischen Bauelement zugewandten Enden der Kontaktelemente 40 zu drücken. Somit wird ein Kontakt zwischen den elektrischen Anschlüssen des elektronischen Bauelements und den Kontaktelementen 40 hergestellt. Das untere Ende der Kontaktelemente 40 kann mit einem am Sockel 1 anordenbaren externen Element in elektrischen Kontakt gebracht werden.
4a und 4b zeigen eine zweite Ausführungsform des Sockels 1, wobei die mit der ersten Ausführungsform identischen Teile mit identischen Bezugsziffern bezeichnet werden. Die Halteeinrichtung 6 weist einen im wesentlichen länglichen bzw. stabförmigen Betätigungsabschnitt 42 auf, welcher entlang seiner Längsachse eine Längsnut 44 aufweist. Durch die Längsnut 44 erstreckt sich ein Bolzen 46, welcher mit dem Sockelgehäuse 2 verbunden ist. Somit läßt sich der Betätigungsabschnitt 42 entlang der Längsnut 44 verschieb- und drehbar bewegen. Der teilweise aus dem Sockelgehäuse 1 herausragende Bereich des Betätigungsabschnitts 42 ist mit einem Gleitkörper 14 entsprechend der ersten Ausführungsform versehen. An einer gegenüberliegenden Seite bzw. an seinem gegenüberliegenden Ende ist der Betätigungsabschnitt 42 mittels eines Bolzen 48 mit einem Verbindungsabschnitt 50 drehbar verbunden. Der Verbindungsabschnitt 50 ist im wesentlichen als Kniehebel ausgebildet, wobei dessen Knie drehbar über einen Bolzen 52 mit dem Sockelgehäuse 2 verbunden ist. Das zweite Ende des Verbindungsabschnitts 50 ist mittels eines Bolzens 54 mit dem Anlageabschnitt 18 entsprechend der ersten Ausführungsform verbunden. Der Verbindungsabschnitt 50 ist mittels einer Schenkelfeder 12, welche um den Bolzen 52 gewickelt und deren erstes Ende mit dem Sockelgehäuse 2 und deren zweites Ende mit dem Verbindungsabschnitt 50 verbunden ist, in eine Kontaktstellung (s. 5a und 5b) vorgespannt. Durch Bewegung des Betätigungsabschnitts 42 in Richtung des Pfeils u wird der Sockel 1 bzw. die Halteeinrichtung 6 von einer Offenstellung in eine Kontaktstellung gebracht. Hierbei kontaktieren, wie in 5a und 5b gezeigt, entsprechend der ersten Ausführungsform, der Anlageabschnitt 18 mit Anschlüssen des elektronischen Bauelements, um die Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit den Kontaktelementen 40 in elektrischen Kontakt zu bringen.
6a und 6b zeigen einen Sockel 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer Offenstellung, wobei die mit den Ausführungsformen 1 und 2 identischen Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Wesentlicher Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen ist, daß der Anlageabschnitt 18 deutlich länger ausgebildet ist, d.h. weiter zur Mitte des Sockels hineinragt. Somit kontaktiert der Anlageabschnitt nicht mit elektrischen Anschlüssen eines elektronischen Bauelements, sondern mit einer Oberfläche des elektronischen Bauelements selbst: Eine derartige Ausführungsform wird beispielsweise für elektronische Bauelemente bzw. IC's vom BGA-Typ verwendet. Durch Bewegung, des Betätigungsabschnitts in Richtung des Pfeils u wird der Anlageabschnitt 18 in Richtung des elektronischen Bauelements geschwenkt und kommt schließlich auf diesem in der Kontaktstellung (s. 7a und 7b) zu liegen. infolgedessen drückt der Anlageabschnitt 18 auf eine Oberfläche des Gehäuses des elektronischen Bauelements und nicht auf dessen elektrische Anschlüsse.

1: Sockel
2: Sockelgehäuse
4: Aufnahme
6: Halteeinrichtung
8: Kniehebel
10: Bolzen
12: Schenkelfeder
14: Gleitkörper
16: Bolzen
18: Anlageabschnitt
20: Kulisse
22: Auflagefläche
24: Basis
26: Einsatzelement
28: Isolatorelement
30: Einsatzelement
32: Feder
34: Hülse
36: Schraube
38: Führungseinrichtung
40: Kontaktelement
42: Betätigungsabschnitt
44: Längsnut
46: Bolzen
48: Bolzen
50: Verbindungsabschnitt
52: Bolzen
54: Bolzen
u: Pfeil
v: Pfeil
w: Normalenrichtung der Auflagefläche

Claims

Sockel, insbesondere Testsockel, für ein elektronisches Bauelement, umfassend ein Sockelgehäuse (2), eine darin angeordnete Aufnahme (4) für das elektronische Bauelement, eine Kontakteinrichtung mit einer Vielzahl von Kontaktelementen (40) und eine Halteeinrichtung (6), wobei die Aufnahme (4) eine Auflagefläche (22) aufweist, welche ausgebildet ist, um mit dem elektronischen Bauelement in mechanischen Kontakt zu treten und dieses aufzunehmen, und die Halteeinrichtung (6) zumindest einen Hebelmechanismus mit einem Betätigungsabschnitt (8) und einem Anlageabschnitt (18) aufweist, wobei der Anlageabschnitt (18) ausgelegt ist, mit einem Teil des elektronischen Bauelements in mechanischen Kontakt zu treten und bei Betätigung des Betätigungsabschnitts (8) zumindest einen Teil von elektrischen Anschlüssen des elektronischen Bauelements mit der Vielzahl der Kontaktelemente (40) in elektrischen Kontakt zu bringen, wobei der Anlageabschnitt (18) derart ausgebildet ist, daß er zumindest in einer Bewegungsphase, in welcher er den Teil des elektronischen Bauelements berührt, lediglich in Normalenrichtung (w) der Auflagefläche (22) bewegbar ist.
Sockel nach Anspruch 1, wobei der Hebelmechanismus zwischen einer Offenstellung, in welcher das elektronische Bauelement einsetz- und entnehmbar ist, und einer Kontaktstellung, in welcher zumindest ein Teil der elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit der Vielzahl der Kontaktelemente (40) in elektrischem Kontakt steht, bewegbar ist.
Sockel nach Anspruch 2, wobei der Abstand zwischen dem Anlageabschnitt (18) und der Kontakteinrichtung in der Offenstellung größer ist als in der Kontaktstellung.
Sockel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Anlageabschnitt (18) in einer weiteren Bewegungsphase, in welcher er den Teil des elektronischen Bauelements nicht berührt, in einer zu der Normalenrichtung (w) der Auflagefläche (22) zumindest teilweise gekrümmten Bahn bewegbar ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anlageabschnitt (18) des Hebelmechanismus in einer Kulisse (20) geführt ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betätigungsabschnitt (8) zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse (2), vorzugsweise im wesentlichen in der Normalenrichtung (w) der Auflagefläche (22), hervorragt.
Sockel nach einem der Ansprüche 6, wobei der Bereich des Betätigungsabschnitts (8), welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse (2) hervorragt, in der Offenstellung weniger weit herausragt als in der Kontaktstellung.
Sockel nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Bereich des Betätigungsabschnitts (8), welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse (2) hervorragt, mit einem Gleitkörper (14), insbesondere in Form einer Rolle, versehen ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktelemente (40) rückstellfähig ausgebildet sind.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktelemente (40) jeweils ein erstes und zweites Ende aufweisen, wobei deren erstes Ende mit den elektrischen Anschlüssen und deren zweites Ende mit ei nem am Sockel (1) anordnenbaren Element in elektrischen Kontakt bringbar ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktelemente (40) im wesentlichen als Federstifte ausgebildet sind.
Sockel nach Anspruch 11, wobei die Längsachse der Federstifte parallel zu der Normalenrichtung (w) der Auflagefläche (22) angeordnet ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hebelmechanismus einen Verbindungsabschnitt (50) aufweist, welcher zwischen dem Betätigungsabschnitt (8) und dem Anlageabschnitt (18) angeordnet ist und diese verbindet.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hebelmechanismus, insbesondere mittels einer Feder (12), in Richtung der Kontaktstellung vorgespannt ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (4) derart im Sockelgehäuse (2) angeordnet ist, daß sie parallel zu der Normalenrichtung (w) der Auflagefläche (22) bewegbar ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (4) über Rückstellelemente (32) am Sockelgehäuse (2) befestigt ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (4) mittels einer Begrenzungseinrichtung (34, 36) im Sockelgehäuse (2) geführt und vorzugsweise in ihrem Hub begrenzt ist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (4) eine Führungseinrichtung (38) zur Führung des elektronischen Bauelements aufweist.
Sockel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anlageabschnitt (18) ausgebildet ist, den Teil der elektrischen Anschlüsse des elektronischen Bauelements zu berühren.
Sockel nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Anlageabschnitt (18) ausgebildet ist, einen Gehäuseteil des elektronischen Bauelements zu berühren.
Verfahren zum Bestücken eines Sockels, insbesondere Testsockels, für ein elektronisches Bauelement, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Sockels nach einem der vorhergehenden Ansprüche; – Betätigen der Halteeinrichtung (6), so daß der Hebelmechanismus in einer Offenstellung angeordnet ist; – Einsetzen des elektronischen Bauelements in die Aufnahme (4) des Sokkels (1); und – Betätigen der Halteeinrichtung (6), so daß der Hebelmechanismus in einer Kontaktstellung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Betätigens der Halteeinrichtung (6), so daß der Hebelmechanismus in einer Offenstellung angeordnet ist, durch eine externe Vorrichtung, insbesondere einen Handler, ausgeführt wird, welche gegen einen Bereich des Betätigungsabschnitts (8) drückt, welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse (2) hervorragt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei der Schritt des Einsetzens des elektronischen Bauelements in die Aufnahme (4) des Sockels (1) mittels einer externen Vorrichtung, insbesondere einem mit einem Saugkopf versehenen Roboterarm, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Schritt des Betätigens der Halteeinrichtung (6), so daß der Hebelmechanismus in einer Kontaktstellung angeordnet ist, durch ein Entfernen einer externen Vorrichtung von dem Bereich des Betätigungsabschnitts (8), welcher zumindest teilweise aus dem Sockelgehäuse (2) hervorragt, erfolgt.