JP2004152554A - 半導体装置用ソケットおよび半導体装置のソケットへの着脱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＧＡやＣＳＰのような表面実装型の半導体装置を含む電子装置を適切に着脱することが可能なソケットを提供する。
【解決手段】ポップアップタイプのソケット１０は、ベース部材２０と、カバー部材３０と、複数のコンタクト４０と、ベース部材２０に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能でありかつＢＧＡの載置面６１を提供するアダプター６０と、ベース部材２０に回転可能に取り付けられたラッチ部材７０と、カバー部材３０の移動に連動して移動可能な位置決め機構１００とを含む。位置決め機構１００の位置決め部１１２は、アダプター６０の載置面６１上を対角線方向に移動可能であり、載置されたＢＧＡを位置決めし保持する。そして、ＢＧＡ１１は、位置決め機構１００に保持された状態で、はんだボール１２がコンタクトの他端４２から引き離される。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等の電子装置を装着するためのソケットに関し、特にバーンインテスト用ソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置（以下、ＩＣデバイスあるいはＩＣパッケージということがある）をバーンインテストすることにより半導体装置の初期不良をチェックする作業が行われている。バーンインテストの際に、半導体装置はバーンインテスト用のソケットに装着される。一般に、この種のテスト用ソケットとしてポップアップタイプというものが広く利用されている。ポップアップタイプのソケットは、ベース本体に対してカバー部材が接近あるいは離れる方向に直線的に往復動するものであり、このようなカバー部材の直線的な動きは半導体装置の自動装着に適している。
【０００３】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）あるいはＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）のような複数の端子を二次元的に配した表面実装型の半導体装置の出現にともない、これらに適用可能なソケットが開発されている。ＢＧＡあるいはＣＳＰのＩＣパッケージを回路基板に実装する場合、ボールの高さのばらつきあるいはボールの変形に起因するハンダ付け不良の問題があるため、ボールの下面（実装面側）に損傷を与えないことが望ましい。しかし、ボールの材質がはんだ等の低融点物質であると、バーンインテスト時における高温状態で軟化しやすく、はんだボールを大きく変形させてしまう場合がある。
【０００４】
このような問題を避けるために、本出願人は特願２００１−３８２４８５号「半導体装置用ソケットおよび半導体装置のソケットへの取り付け方法」（２００１年１２月１７日出願）において、コンタクトの他端がアダプター部材（フローテイング部材）から一定の高さを突出するようにさせたコンタクト規制手段を採用することで、はんだボールの突出高さの平坦性を一定にさせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のソケットには次のような課題がある。ＢＧＡのように、はんだボール若しくははんだ突起を端子に使用している場合、端子がコンタクトの他端（接触部）により下方から突き上げられると、ＢＧＡの耐熱試験をした後、はんだボールとコンタクトの他端とが融着等により張り付いてしまう現象が生じることがある。これにより、耐熱試験終了後に、ソケットからＢＧＡを取り外す際に、バキューム装置によりＢＧＡを吸い上げることができない場合がある。他方、はんだボールとコンタクトの他端とが張り付いた状態から、ＢＧＡを搭載しているアダプターを上昇させて両者の接触（張り付き）を切り離すと、ＢＧＡがアダプター内で飛び跳ねてしまい、所定の位置から大きく移動してしまう。このため、バキューム装置によってＢＧＡを適切に吸着することができず、自動化に支障をきたすことがあった。
【０００６】
本発明は、これらの従来の課題を解決し、ＢＧＡやＣＳＰのような表面実装型の半導体装置を含む電子装置を適切に着脱することが可能なソケットを提供することを目的とする。
さらに本発明は、操作性に優れかつ半導体装置の自動化に適したソケットおよびソケットへの半導体装置の着脱方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るソケットは、ベース部材と、ベース本体に対して接近もしくは離間する方向に移動可能に取付けられた往復動部材と、複数のコンタクトであって、各コンタクトは、ベース部材に固定された一端と、一端と他端との間に弾性変形部とを有する、複数のコンタクトと、ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能であり、かつ電子装置の載置面を提供する載置部材であって、載置面には複数のコンタクトに対応する位置に複数の貫通孔が形成され、載置部材が前記ベース部材に向けて移動されたとき、載置部材の各貫通孔から各コンタクトの他端を突出させ、載置部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、各コンタクトの他端を各貫通孔内に収容させる、載置部材と、往復動部材の移動に連動して回転可能なラッチ部材であって、往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、ラッチ部材の押圧部は退避位置にあり、往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、押圧部は電子装置を押圧可能な位置にある、ラッチ部材と、往復動部材の移動に連動して移動可能な位置決め保持手段であって、往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、位置決め保持手段の位置決め部が第１の位置にあり、往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき位置決め部が載置面上の第２の位置にある、位置決め保持手段とを有し、位置決め保持手段の位置決め部が電子装置を保持した状態で載置面上に載置された電子装置が前記コンタクトから離されることを可能とするものである。これにより、電子装置の位置決め位置を保持した状態でソケットから電子装置を取り外すことができ、電子装置のソケットへの自動化の効率を向上させることができる。仮に、電子装置の端子がコンタクトの接触部と融着等により接続されてしまった場合でも、電子装置を保持した状態でコンタクトから切り離すので、電子装置が載置部材上で飛び跳ねたりすること等が防止される。
【０００８】
好ましくは、載置部材は、電子装置を載置面に導くためのガイドを載置面のコーナー部に有し、位置決め保持手段の位置決め部が前記ガイドからほぼ対角線方向に移動し第２の位置に向かう。電子装置は、対角線方向に移動される位置決め部により、対向する対角線に片寄せされ、保持される。本明細書にいう載置面は、少なくとも電子装置を載置するための面を含み、この面からオフセットされた面（低くされた面）を含むものであってもよい。そして、オフセットされた面に複数の貫通孔を形成するものであってもよい。この場合、電子装置はオフセットされた面に接触されるものではなく、オフセットされた面の貫通孔からコンタクトが突出するときに、それらが電子装置に接触する。さらに、載置面は、電子装置を載置する面上に、複数の突出した面を含むものであってもよい。電子装置と接する面が大きいと、その平坦な面の精度を保持することが困難となる。そのため、複数の突出面を例えばコーナーに形成し、それらの突出面の平坦度を保持するようにしてもよい。
【０００９】
好ましくは、位置決め保持手段は、往復動部材と係合しかつ水平方向に移動可能な移動部材（スライダー）を含み、移動部材の移動に応じて位置決め部が第１の位置と第２の位置のいずれかに選択的に位置される。位置決め部は、ばね部材により第２の位置方向に付勢され、移動部材がばね部材のばね力に抗して位置決め部を第１の位置に移動させる。
【００１０】
さらに位置決め保持手段の位置決め部が、載置面のコーナー部の少なくとも２箇所に配されるようにしてもよい。載置面がほぼ正方形状であれば、単一の位置決め部を対角線方向に移動させれば、電子装置の位置決めを確実に行うことが可能であるが、載置面が長方形状であって、載置される電子装置が直方体状である場合には、位置決め機構を隣接するコーナー部に２箇所設けることで、電子装置を確実に位置決めすることができる。勿論、位置決め機構は、２箇所以上の複数箇所に設けるものであってもよい。
【００１１】
好ましくはガイドには載置面の対角線方向と平行な溝が形成され、溝内に位置決め部が移動可能に収容され、位置決め部が溝から突出し載置面上の第２の位置に位置される。位置決めを行わないときには、ガイドの開口部内に収容され、電子装置を載置面上に着座させるときに電子装置と干渉されない。
【００１２】
さらに好ましくは、記往復動部材がベース部材に接近する方向に移動されるときに、ラッチ部材が載置部材の係合部と係合し、載置部材をばね部材の付勢する方向に付勢可能であるようにしてもよい。つまり、電子装置の端子がコンタクトの接触部と融着等により接続されている場合、ラッチ部材により載置部材を半強制的に移動させることで、載置部材上の電子装置とコンタクトの接続を切り離すことが可能である。
【００１３】
本発明に係るソケットからの半導体装置の取り外し方法は以下のステップを含むものである。アダプターの載置面上において半導体装置が保持手段によって保持されかつラッチ部材により押圧された状態から、往復動部材を前記ベース部材に接近する方向に移動させ、ラッチ部材による半導体装置の押圧状態を解除するステップと、半導体装置を保持手段により保持した状態で、アダプターを第１の方向に移動させて半導体装置の各端子とコンタクトの他端との接続を切り離すステップとを有する。これにより半導体装置は、その位置を保持された状態でコンタクトの他端（接触部）から切り離すことができ、以後のバキューム装置等を用いた取り外し工程において取り外し不良が発生する頻度を抑制することができる。
【００１４】
好ましくアダプターは着脱可能である。異なる厚さを有する別なアダプターを取付けることで、アダプターから突出されるコンタクトの最大突出量を変更することが可能となり、これによって、パッケージ寸法の異なる半導体装置あるいは端子寸法の異なる半導体装置への対応も容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係るソケットの平面図であり、図２（ａ）は図１のＸ−Ｘ線断面、図２（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線断面図、図３はＢＧＡの側面図である。
【００１６】
本実施例のソケット１０は、ＢＧＡタイプの半導体装置用に開発されたものである。ＢＧＡ１１は、図３に示すように低融点金属のはんだ材からなるボール状の端子（はんだボール）１２をパッケージ下面に２次元的（マトリックスアレイ状）に配列している。はんだボール１２は、０．５ミリピッチでパッケージの外周に沿って複数列に整列される。はんだボール１２は、約０．３ミリメートルの直径を有し、パッケージ下面から約０．２５ミリメートル突出する。ＢＧＡ１１の全体の高さは約１．２ミリメートルである。
【００１７】
ソケット１０は、ベース部材２０、ベース部材２０に対して接近しまたは離れる方向に往復動可能なカバー部材３０、ベース部材２０に植え込まれる複数のコンタクト４０を含む。ベース部材２０は、高耐熱樹脂ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）を射出成型して形成され、そのほぼ中央にはコンタクト４０を植え込み保持するための矩形状の空間２１が形成される。なお、高耐熱樹脂は、ＰＥＳ以外にもＰＥＩやＰＡＩなどを用いても良い。
【００１８】
空間２１内には、一列に整列されたコンタクト４０と絶縁性材からなるシート状のセパレーター２２とが交互に図１のＸ−Ｘ線方向と平行に配される。コンタクト４０の各列、すなわちＹ方向は、セパレーター２２によって電気的に絶縁される。各セパレーター２２の上部および下部には、それぞれコ字型の溝が形成され、またセパレーター２２の各コーナー部には、内側に切り込まれた傾斜部を有する傾斜部２２ａと、ほぼ直角に切り込まれた切込み部２２ｂが形成される（図２（ａ）参照）。一対のセパレーター２２が組み合わされたとき、一対のコ字型の溝がセパレーター２２の上部および下部に四角形状の溝２３、溝２４を形成する。セパレーター２２の溝２３、２４を介してコンタクト４０の端部をそれぞれ突出させることで、各列のコンタクト４０のＸ方向の位置決めおよび電気的絶縁が成される。こうしてコンタクト４０とセパレーター２２とが積層され、コンタクト４０のＸ方向およびＹ方向の位置決めおよび電気的絶縁がなされたコンタクトユニット２５が形成され、コンタクト４０が二次元的にマトリックスアレイ状に配列される。
【００１９】
コンタクトユニット２５は、ストッパー部材５０によって固定され、その状態でベース部材２０の上方から空間２１内に収容される。ストッパー部材５０は、一面に開口された矩形状の窓とその窓の各辺から垂直方向に延在する脚部５１とを有する。ストッパー部材５０の窓は、コンタクトユニット２５の上面サイズに対応する大きさを有し、コンタクト４０の他端が窓を介してさらに上方のアダプター６０へ延びる。脚部５１はセパレーター２２の傾斜部２２ａと係合することでコンタクトユニット２５を固定し、セパレーター２２の切込み部２２ｂが空間２１内の突起部２１ａに当接される。コンタクトユニット２５と空間２１との間隙に脚部５１を介在させることでコンタクトユニット２５がベース部材２０にしっかりと固定される。このとき、コンタクトユニット２５の下面が、ベース部材２０の底面と一致し、そこからコンタクト４０の一端が突出される。なお、装着されるＢＧＡの端子数や端子のピッチに応じて、セパレーター２２を他の大きさに変更することが可能である。この際、コンタクトユニット２５と開口２１のサイズとが大きく異なるような場合には、コンタクトユニット２５内にスペーサー部材２６を追加することができる（図１（ｂ）参照）。スペーサー部材２６を挿入することで、コンタクト４０のピッチを変更したり、あるいはコンタクトユニットの厚みを調整することができる。
【００２０】
コンタクト４０は、図７に示すように板状のベリリウム銅などの金属板を打ち抜くことによって形成される。コンタクト４０の一端４１は、ベース部材２０の底面あるいはセパレーター２２の溝２４から突出し、回路基板（図中省略）の導電接点にはんだ等によって接続される。コンタクト４０には幅広部４３が形成され、幅広部４３がセパレーター２２の溝２４と係止することで、コンタクトの一端４１の突出量が制限される。コンタクトの他端４２は、ＢＧＡデバイス１１のはんだボール１２と電気的に接続される。コンタクトの一端４１と他端４２との間には湾曲された弾性変形部４４が形成される。弾性変形部４４は、コンタクトの他端４２がはんだボール１２と接触し、コンタクト４０の軸方向に座屈加重が加えられたときそれに抗する弾性力を生じさせ、他端４２とはんだボール１２との間に必要な接圧を生じさせる。弾性変形部４４と他端４２との間には、幅広のストッパー４５が形成される。ストッパー４５はセパレーターの上部に形成された溝２３と係止することで、コンタクト４０の他端４２のセパレーター２２からの突出量を一定に規制している。幅広部４３およびストッパー４５とがセパレーター２２の溝２３、２４と係止されるとき、コンタクト４０の弾性変形部４４に一定の予圧（プリロード）が与えられている。コンタクトの他端４２は、Ｕ字型の溝を有し、これは他端４２がはんだボール１２と接触した際に、はんだボール１２の最下点部を変形させないようにするためである。なお、本明細書におけるコンタクトの他端とは、必ずしもコンタクトの先端のみに限られるのではなく、その先端を含む他端側の一定の部分を含む。
【００２１】
図４は本発明の特徴部分の一つである位置決め機構を示す図である。本実施の態様では、図４に示すようにアダプター６０のコーナー部に位置決め機構１００が取り付けられている。アダプター６０は、図５に示すように、ＢＧＡ１１を載置氏するための載置面６１と、載置面６１の各コーナー部に設けられたガイド部６２と、各ガイド部６２を連結し後述するラッチ部材７０と係合可能なラッチ係合部６３と、３つのコーナー部において裏面から突出する３つの突起６４とを含む。載置面６１は、ＢＧＡ１１の端子が形成されていない裏面領域と接触する平坦な接触面６１ａと、これより一段低い凹部領域６１ｂとを含み、凹部領域６１ｂにコンタクト４０の位置に対応した複数の貫通孔６５が形成される。複数の貫通孔６５は、アダプター６０が上下方向に移動されるときにコンタクト４０の他端４２をガイドする。平坦な接触面６１ａは、そのコーナーに一段高い平面を有する突出面６１ｃを含むものであってもよい。それぞれの突出面６１ｃの面の平坦度を保つことにより、ＢＧＡ１１が突出面６１ｃに水平に保持され、接触面６１ａはＢＧＡ１１に接触しない。突出面６１の形成は、接触面６１ａの面積が大きくなりその平坦度の形成が困難であるときに特に実益がある。
【００２２】
ガイド部６２は、載置面６１のコーナー部において、上方から下方に向けて傾斜する一対の直角に交差する傾斜面６２ａを有する。傾斜面６２ａは、ＢＧＡ１０が載置面６１上に着座されるとき、ＢＧＡ１１の各コーナー部をガイドし、ＢＧＡ１１を載置面６１上に位置決めする。４つのガイド６２部の内の一つのガイド部６２（図４では右上のガイド部、図５では左上のガイド部）には、位置決め機構１００の一部を搭載するための溝６６が形成されている。載置面６１は、ほぼ正方形状の面であり、溝６６は載置面６１の一つの対角線方向と平行に延び、その断面はほぼ矩形状である。
【００２３】
ラッチ係合部６３は、ガイド部６２とガイド部６２とを連結する４つの柱であり、ラッチ係合部６３と載置面６１との間に空間６７が形成される。空間６７は、後述するラッチ部材７０が回転移動するための経路（スペース）であるが、一定の条件のときにラッチ部材７０がラッチ係合部６３と接触する。
【００２４】
アダプター６０は、ストッパー部材５０上に上下動可能に取付けられる。図４に示すように、ストッパー部材５０の各コーナー部には、一定の深さの溝５３が形成される。溝５３内に、アダプター６０の突起６４が挿入され、溝５３と突起６４との間にはコイルスプリング５４が介在される。これによりアダプター６０はストッパー部材５０から離れる方向に常に付勢される。アダプター６０のガイド部６２の一部がベース部材２０の各コーナーに形成された係止部２０ａ（図１および図４の拡大図を参照）と当接され、コイルスプリング５４によって付勢されたアダプターは停止される。このとき、アダプター６０がストッパー部材５０から最も離れた位置ある。
【００２５】
アダプター６０がコイルスプリング５４によって最も離間された位置に付勢されているとき、アダプター６０とセパレーター２２の溝２３との間には一定の間隔が形成され（図８参照）、コンタクトの他端４２すなわち接触端は一段低い面６１ｂから突出することなく貫通孔６５内に収容されている。アダプター６０にコイルスプリング５４に勝る大きな力が加えられた場合、アダプター６０はコイルスプリング５４に抗して下降し、コンタクトの他端４２が貫通孔６５に案内されて載置面６１から突出する。アダプター６０は、最大でストッパー部材５０に当接するまで（突起６４が溝５３に接触するまで）下降することができる。
【００２６】
再び図４に戻り、位置決め機構１００は、アダプター６０のガイド部６２から対角線方向に突出可能な位置決め部材を有する。位置決め機構１００は、位置決め部材１１０と、位置決め部材１１０に接続されるスライダー１２０とを含む。位置決め部材１１０は、図６に示すように、軸状の本体１１１と、本体１１１の一端においてほぼ直角に分岐した位置決め面を含む位置決め部１１２と、本体１１１から下方に円錐状に突出する突起１１３と、本体１１１の他端において下方に延在する係合部１１４とを含む。本体１１１の他端にはその軸方向に一定の深さの溝１１５が形成され、また本体１１１の側面に突起状のストッパー１１６が形成される。なお、図４（ａ）に示す位置決め機構では、１対のストッパー１１６が形成されているが、図６のように一つのストッパーであってもよい。
【００２７】
本体１１１は、アダプター６０のガイド部６２に形成された溝６６（図４において右上のコーナー、図５において左上のコーナー）内に挿入される。本体１１１の溝１１５内にコイルスプリング１１７が挿入され、コイルスプリング１１７の一端は溝１１５の壁面１１５ａに当接し、その他端がガイド部の溝６６に隣接する壁６６ａに当接する。これにより、本体１１１は常にコイルスプリング１１７によって、溝６６から載置面６１の対角線方向に突出するように付勢される。付勢された本体１１１は、ストッパー１１６を溝６６に形成された肩部６８と係止させることで、本体１１１のガイド部６２からの突出量を規制する。本体１１１の係合部１１４は、スライダー１２０の開口１２１内に挿入される。図４（ｂ）の状態では、本体１１１が最も左側の位置、すなわちストッパー１１６が係止された位置にあり、このとき係合部１１４が開口１２１内において壁１２２と当接される。これによりスライダー１２０が最も左側に移動された位置にある。
【００２８】
スライダー１２０は、ベース部材２０に形成された凹部１２３内に挿入され、そこで載置面６１の対角線方向に往復移動が可能である。スライダー１２０が最も左側（載置面側）に移動できる位置は、本体１１１がストッパー１１６によって係止された位置であり、それとは反対の最も右側（載置面から離れる方向）に移動できる位置は、その凹部１２３の端面１２４と接触される位置である。スライダー１２０の中央部には、開口１２５が形成される。開口１２５は、カバー部材３０がベース部材２０に接近された方向に移動されたとき、カバー部材３０の突起３０ａと係合し、その突起３０ａが十分に開口１２５内に挿入されることで、スライダー１２０が右方向に水平移動され、壁１２２と接触された本体１１１がコイルスプリング１１７に抗して右方向に移動され、位置決め部１１２がガイド部６２の溝６６内に収容される。位置決め部材１１０の突起１１３は、アダプター６０の突起６４と同様に、ストッパー部材５０の溝５３内に挿入され、そこにコイルスプリング５４が介在される。
【００２９】
アダプター６０は、ソケット１０から着脱可能であり、装着されるＩＣパッケージ（例えば、はんだボールの端子数やボールのサイズ、あるいはパッケージの大きさや厚さ）に応じて別のアダプターを取付けることができる。つまり、アダプター６０を他のアダプターに交換するだけで、単一のソケットを複数種のＩＣデバイスに対応させることができる。このため、アダプター６０の種類を豊富に揃えておくことが望ましい。
【００３０】
カバー部材３０の各コーナーには下方に直立するポストが形成され、このポストはベース部材２０の各コーナーに形成された収容孔（図中省略）に挿入される。カバー部材３０とベース部材２０との間には一対のコイルスプリング３１が介挿され（図２参照）、スプリング３１によってカバー部材３０はベース部材２０から離れる方向へ常時付勢されている。カバー部材３０には、図示しない一対のフックが設けられ、該フックをベース部材２０に係合させたときにカバー部材３０がベース部材２０から最も離れた位置にあり、カバー部材３０のベース部材２０からの抜けが防止される。カバー部材３０のほぼ中央にはほぼ矩形状の開口３２が形成され、ＢＧＡ１１の着脱は開口３２を介して行われる（図１参照）。
【００３１】
アダプター６０の周囲には４つのラッチ部材７０が回転軸７１を介してベース部材２０に回動可能に取付けられ、その先端（押圧部）７２はそれぞれアダプター６０の載置面６１と平行に配される（図２参照）。ラッチ部材７０の端部にはリンク８０が配され、リンク８０の一端８１は、軸８２によりラッチ部材７０の長穴７３内に収容され、かつベース部材２０に形成された溝２７を摺動する。リンク８０の他端８３は、軸８４によってカバー部材３０に回転可能に支持される。ラッチ部材７０の長穴７３を形成する外周は、円弧状の外周面７４を有し、円弧状外周面７４はリンクの軸８２が溝２７内を移動するとき、ベース部材２０に形成されたカム面２８上を摺動する。ラッチ部材７０にはまた、もう一つの突起状の支点７５が設けられ、該支点７５はベース部材２０の凸部２９と係合し、ラッチ部材７０が押圧可能位置から退避位置へ向けて回転されるときに回転中心として働く。
【００３２】
カバー部材３０がスプリング３１に抗してベース部材２０に向かって移動すると、リンク８０が下方に下がり、長穴７３内の軸８２によってラッチ部材７０が支点７５を中心に回転し始める。さらにカバー部材３０が押し下げられると、長穴７３内を軸８２が摺動するとともに円弧状外周面７４がカム面２８に当接し、リンク８０は軸８４を中心に回転し、ラッチ部材７０の押圧部７２はアダプター６０の載置面６１から離れる。カバー部材３０がフルストロークあるいは十分なくらい押し下げられたとき、ラッチ部材７０の押圧部７２は、ＢＧＡデバイス１１の挿入に干渉しない位置、すなわち退避位置へと移動される。
【００３３】
次に本実施の形態におけるＢＧＡデバイスをソケットに着脱する際の動作について図８ないし図１２を参照して説明する。カバー部材３０がスプリング３１によってベース部材２０から離された状態にあるとき、ラッチ部材７０の先端（押圧部）７２はアダプター６０の載置面６１から僅かに離れた位置にある。このとき、アダプター６０はコイルスプリング５４によって最も高い位置まで持ち上げられ、コンタクト４０の他端４２は載置面６１から突出ることなく貫通孔６５内に収容される。また、位置決め機構１００の位置決め部１１２はコイルスプリング１１７によって最も付勢された位置、すなわちガイド部６２から載置面６１上の内側に突出した位置にある。
【００３４】
ＢＧＡ１１をソケットに装着するためにカバー部材３０が押し下げられると、図８に示すように、リンク８０が軸８４を中心に回転し、リンクの一端８１がソケットセンターに向けて誘導される。同時にラッチ部材７０が支点７５を中心にして回転し、押圧部７２は、アダプター６０の外側あるいはカバー部材３０の下部である退避位置へ移動を開始する。この時点では、位置決め部１１２の位置はまだ移動しない。カバー部材３０が、十分に押し下げられると、ラッチ部材７０の押圧部７２が退避位置に移動され、他方、カバー部材の突起３０ａが、図９（ｂ）に示すように、スライダー１２０の開口１２５内に挿入され、スライダー１２０がコイルスプリング１１７に抗して外側に移動される。この移動により、開口１２１内の壁１２２と係合した位置決め部材１１０が外側に移動され、その結果、位置決め部１１２がガイド部のガイド面６２ａから溝６６内に収容され、載置面６１においてＢＧＡ１１を受け入れる準備が整えられる。
【００３５】
ＢＧＡ１１をアダプター６０のガイド部６２に規制させながら載置面６１上に載置させる。通常は、バキューム装置によりＢＧＡ１１の上面を吸着し、所定の位置で吸着を解放し、ＢＧＡ１１を落下させる。このとき載置面６１からはコンタクトの他端（接触部）４２が突出していないので（図８の拡大図）、ＢＧＡ１１のはんだボール１２がコンタクトの他端４２に接触したり、それによってはんだボール１２に引っかき傷を生じさせることなくＢＧＡ１１が載置面６１上に着座される。
【００３６】
ＢＧＡ１１をアダプター６０上に着座させた後、カバー部材３０に与えている力を徐々に減らすことで、スプリング３１の付勢力によりカバー部材３０はベース部材２０から遠ざかる。リンク８０の一端８１がソケットセンターから外側へ移動するように回転を開始し、ラッチ部材７０の先端７２が退避位置からアダプター６０上のＢＧＡデバイス１１へ向けて移動する。同時に、カバー部材３０の突起３０ａが、スライダー１２０の開口１２５から離脱されると、位置決め部材１１０はコイルスプリング１１７のバネ力により原位置へ向けて移動を開始する。そして、図１０（ａ）に示すように、位置決め部１１２がガイド面６２ａから突出し、対角線方向Ｑに向けて移動する。これにより、ＢＧＡ１１は対角のコーナー側に片寄せられ、コイルスプリング１１７によって付勢された位置決め部１１２によって保持され、ＢＧＡについての最終的な位置決めが完了する。このとき、ラッチ部材７０の押圧部７２はＢＧＡ１１にまだ接触していない。このため、ＢＧＡ１１の移動は載置面６１上においてスムースに行われる。
【００３７】
さらにカバー部材３０が上昇されると、ラッチ部材７０の押圧部７２がＢＧＡ１１の上面に接触し、ラッチ部材７０が回転軸７１を中心に回転し、支点７５がベース部材２０から離れる。
【００３８】
アダプター６０はストッパー部材５０からコイルスプリング５４によって付勢されているが、それよりも強い力がラッチ部材７０の押圧部７２からＢＧＡ１１に与えられ、それに伴いアダプター６０が降下する。アダプター６０が降下すると、載置面６１ｂの貫通孔６５からコンタクト４０の他端４２が突出し、これら他端４２がはんだボール１２と接触する（図１０（ｂ）参照）。さらに、ラッチ部材７０が回転軸７１を中心に回転し、カバー部材３０を押し上げているコイルスプリング３１のバネ力とコンタクト４０の接触力がバランスする位置、または、アダプター６０がストッパー部材５０に当接するまでＢＧＡ１１が押し下げられる（図１０（ｃ）参照）。各コンタクト４０は、ラッチ部材７０により押し下げられた量に応じて撓むことで弾性力を生じさせ、コンタクト４０がスプリング３１のバネ力とバランスした状態にあるとき、アダプター６０とストッパー部材５０との間には若干のクリアランスが生じ、あるいは、アダプター６０がストッパー部材５０に当接したとき、コンタクトのストッパー４５はセパレーター２２の溝２３から僅かに離れた状態になる。
【００３９】
作用点となるラッチ部材の押圧部７２と、回転中心である回転軸７１および支点７５までのそれぞれの直線距離は、回転軸７１の方が小さい。すなわち、ラッチ部材７０の押圧部７２によってＢＧＡ１１を押下するとき、支点７５を中心にするよりも回転軸７１を中心にした方がてこの原理により比較的大きな押圧力を生成することができる。他方、ラッチ部材の押圧部７２を押圧可能な位置から退避位置へ移動させるとき、回転軸７１を中心にするよりも支点７５を中心にした方が、比較的高速にラッチ部材７０を回転させ、カバー部材３０のストロークを小さくすることができる。このような２つの支点を備えたラッチ部材を採用することで、カバー部材の押し下げ力を軽減し、ソケットの外形をより小さくコンパクトにすることができる。
【００４０】
バーンインテストに際して、ＢＧＡ１１を装着したソケット１０がオーブン中に入れられ、ＢＧＡ１１の耐熱試験が実施される。耐熱試験中に、低融点金属であるはんだボール１２が軟化し、コンタクトの他端４２が徐々にはんだボール１２を変形させていった場合、図１０（ｃ）に示す状態からコンタクト４０のストッパー４５が溝２３に当接し、このコンタクトの移動量だけはんだボール１２が変形することがあり得る。つまり、コンタクトの他端４２の載置面６１からの最大突出高さがストッパー部材５０によって制限されるため、はんだボール１２がこの最大突出高さを越えて変形されることはない。
【００４１】
耐熱試験が終了し、ＢＧＡ１１をソケットから取り外す場合には、カバー部材３０の押下を開始し、ラッチ部材７０の押圧部７２が退避位置へ向けて移動を開始する。これより、ラッチ部材７０によるＢＧＡ１１の押し下げる力が解放され、アダプター６０がコンタクト４０の反力により持ち上げられ、さらにコイルスプリング５４のバネ力により持ち上げられる。
【００４２】
さらにカバー部材３０を押下すると、ラッチ部材７０の押圧部７２はＢＧＡ１１の上面より離れるが、耐熱試験によりはんだボール１２とコンタクト４０の他端４２とが融着していると、アダプター６０がコイルスプリング５４によって押し上げられず、図１１に示すような状態となる。
【００４３】
カバー部材３０の押下がさらに続けられると、ラッチ部材の押圧部７２が空間６７においてアダプター６０のラッチ係合部６３と接触し（図１２左側部分）、ラッチ部材７０により強制的にアダプター６０が持ち上げられる（図１２右側部分）。アダプター６０が強制的に上昇されることで、コンタクト４０の他端４２とはんだボール１２との融着が解離される。このとき、ＢＧＡ１１は、位置決め機構１００によって載置面６１上において片側に押し付けられて保持された状態にあるため、はんだボール１２がコンタクトの他端４２から切り離されるときに、コイルスプリング５４によりＢＧＡ１１が飛び離れる現象が防止される。
【００４４】
カバー部材３０がさらに押下され、ラッチ部材７０がアダプター６０を持ち上げた後、カバー部材３０の突起３０ａがスライダー１２０の開口１２５内に挿入されることで、位置決め部１１２がガイド面６２ａから溝６６内の退避位置に戻され、位置決め機構１００によるＢＧＡ１１の保持が解除される。そして、ＢＧＡの装着時と同様の状態となり、バキューム装置によりＢＧＡ１１がソケットから吸着される。
【００４５】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、アダプター６０の一つのガイド部６２に位置決め機構１００を搭載したが、本実施の形態では図１３に示すように隣接するがガイド部６２に位置決め機構を搭載している。第１の実施態様による位置決め機構１００は、ほぼ正方形状の載置面６１に、短辺と長辺とがほぼ等しいパッケージ寸法を有するＢＧＡ１１を位置決め保持するときに効果的であるが、本実施の態様による位置決め機構２００、３００は、長方形状の載置面６１上に、短辺と長辺との長さが異なるパッケージ寸法を有するＢＧＡ１１を位置決め保持するときに効果的である。位置決め機構２００、３００において移動される位置決め部は、載置面６１上をそれぞれ対角線方向に沿って移動される。第２の実施態様に用いられる位置決め機構は、ソケットのアダプターを他のアダプターに交換することによって得ることができる。
【００４６】
このように本実施の形態によれば、コンタクトの他端４２がＢＧＡのはんだボール１２に張り付いた場合であっても、ラッチ部材７０によりアダプター６０を持ち上げることで、はんだボール１２をコンタクト４０から引き離すことができる。また、ラッチ部材７０によりアダプター６０を持ち上げる際に、ＢＧＡ１１が位置決め機構１００によって保持された状態にあるため、ＢＧＡ１１が載置面６１上において飛び跳ねることが防止される。ＢＧＡ１１が位置決めされた状態でアダプター６０の載置面６１上に位置されるため、バキューム装置によりＢＧＡ１１の吸着を行うときに、吸着の不良を生じることを防止することができ、ＢＧＡの装着の自動化を効率よく行うことが可能となる。
【００４７】
以上のように本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４８】
本実施の形態に係るソケットは、ＢＧＡデバイスを例にしたが、これに限らずＣＳＰやＬＧＡなどの表面実施タイプの半導体装置に適用できることは言うまでもない。また、ＢＧＡデバイスのはんだボールの個数、大きさ、形状、材質も上記説明のものに限らない。半導体装置の端子の形状は、球状あるいは半球状でなくとも、四角形状、円錐状、楕円形状のようなものであっても良いし、材質もはんだ以外の金属であっても良い。
【００４９】
コンタクトの他端４２の接触形状は、Ｕ字型の溝を用いたが、これ以外の別な形状のものを用いることができる。例えば、Ｔ字型のようなものを用いてはんだボールの変形が平坦になるようにしても良いし、Ｖ字型や円錐形状のものを用いてはんだボールの最下点の変形を防止するようにしても良いし、あるいは先端が丸められた球状のもの、あるいは尖った針状のものを半田ボールの最下点もしくは側壁に接触させるようにしても良い。
【００５０】
ベース部材２０へのコンタクト４０の取り付けは、コンタクトとセパレーターとを積層したコンタクトユニットを用いたが、コンタクトユニットを用いる以外にも、例えば従来から行われているようにベース部材に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔にコンタクトを植え込みように保持させてもよい。
【００５１】
本実施の形態に係るソケットでは、アダプターの両側に４つのラッチ部材を設けたが、アダプターの対向する位置に一対のラッチを設ける構成でも良い。また、ラッチ部材の駆動にリンク機構を用いたが、これ以外にカム駆動を用いても良いし、必ずしも特定の機構に限定されるものではない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポップアップタイプのソケットにおいて往復動部材の移動に応答して載置部材の載置面上を移動する位置決め保持手段を設けたことにより、電子装置を位置決め保持手段により保持した状態で電子装置を持ち上げ、電子装置とコンタクトとの接続を切り離すことが可能となる。電子装置の載置面上での飛び跳ねが防止され、電子装置の位置決め精度を保持した状態で電子装置を取り外すことができ、電子装置の装着の不良を回避することができる。これにより電子装置のソケットへの自動装着の効率化が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るソケットの平面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のＸ−Ｘ線断面図、図２（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】ＢＧＡの側面図である。
【図４】図４（ａ）は位置決め機構の平面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５（ａ）はアダプターの平面図、図５（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６（ａ）は位置決め部材の上面図、図６（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図、図６（ｃ）は位置決め部材の側面図、図６（ｄ）は位置決め部材の背面図である。
【図７】図７（ａ）はコンタクトの正面図、図７（ｂ）はこんたくとの側面図である。
【図８】図８はカバー部材が押下されたときのアダプター部分を拡大した図である。
【図９】図９（ａ）はカバー部材が押下されたときの位置決め機構の状態を示す平面図、図９（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は位置決め部材が対角線方向にＢＧＡを位置決めするときの動作を示す平面図、図１０（ｂ）はラッチ部材がＢＧＡを押圧するときの状態を示す断面図、図１０（ｃ）はラッチ部材がＢＧＡを介してアダプターを押下した状態を示す断面図である。
【図１１】図１１はラッチ部材がＢＧＡから離れたときにはんだボールとコンタクトの他端とが融着された状態を示す断面図である。
【図１２】図１２はラッチ部材がアダプターを持ち上げる状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施の形態に係るソケットの平面図である。
【符号の説明】
１０：ソケット、 １１：ＢＧＡデバイス、 １２：はんだボール、
２０：ベース部材、 ３０：カバー部材、 ４０：コンタクト、
４４：弾性変形部、 ４５：係止部、 ５０：ストッパー部材、
６０：アダプター、 ６２：ガイド部、 ６５：貫通孔、
７０：ラッチ部材、 ７２：先端（押圧部）、 ８０：リンク、
１００、２００：位置決め機構、
１１０：位置決め部材、 １１２：位置決め部、
１１３：突起、 １１４：係合部、
１１５：溝、 １１６：ストッパー、
１１７：コイルスプリング、１２０：スライダー
１２１、１２５：開口

Claims (21)

1. ベース部材と、
   前記ベース本体に対して接近もしくは離間する方向に移動可能に取付けられた往復動部材と、
   複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定された一端と、前記一端と他端との間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
   前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能であり、かつ電子装置の載置面を提供する載置部材であって、前記載置面には前記複数のコンタクトに対応する位置に複数の貫通孔が形成され、前記載置部材が前記ベース部材に向けて移動されたとき、前記載置部材の各貫通孔から各コンタクトの他端を突出させ、前記載置部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、各コンタクトの他端を各貫通孔内に収容させる、前記載置部材と、
   前記往復動部材の移動に連動して回転可能なラッチ部材であって、前記往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、前記ラッチ部材の押圧部は退避位置にあり、前記往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、前記押圧部は電子装置を押圧可能な位置にある、前記ラッチ部材と、
   前記往復動部材の移動に連動して移動可能な位置決め保持手段であって、前記往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、前記位置決め保持手段の位置決め部が第１の位置にあり、前記往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき前記位置決め部が前記載置面上の第２の位置にある、前記位置決め保持手段とを有し、
   前記位置決め保持手段の位置決め部が前記電子装置を保持した状態で前記載置面上に載置された電子装置が前記コンタクトから離されることを可能とする、ソケット。
2. 前記載置部材は、電子装置を前記載置面に導くためのガイドを前記載置面のコーナー部に有し、前記位置決め保持手段の位置決め部が前記ガイドからほぼ対角線方向に移動し前記第２の位置に向かう、請求項１に記載のソケット。
3. 前記位置決め保持手段は、前記往復動部材と係合しかつ水平方向に移動可能な移動部材を含み、前記移動部材の移動に応じて前記位置決め部が第１の位置と前記第２の位置のいずれかに選択的に位置される、請求項１または２に記載のソケット。
4. 前記位置決め部は、ばね部材により前記第２の位置に向けて付勢され、前記移動部材が前記ばね部材のばね力に抗して前記位置決め部を前記第１の位置に移動させる、請求項３に記載のソケット。
5. 前記位置決め保持手段の位置決め部が、前記載置面のコーナー部の少なくとも２箇所に配される、請求項１ないし４いずれかに記載のソケット。
6. 前記載置部材のガイドに前記載置面の対角線とほぼ平行な溝が形成され、前記溝内に前記位置決め部が移動可能に収容され、前記位置決め部が前記溝から突出し前記載置面上の第２の位置に位置される、請求項２ないし５いずれかに記載のソケット。
7. 前記往復動部材が押下されたとき、前記ラッチ部材の押圧部が前記電子装置から離され、かつ電子装置が前記位置決め部によって保持された状態にある、請求項１に記載のソケット。
8. 前記ラッチ部材が前記載置部材と係合し、前記電子装置の端子が前記複数のコンタクトの他端から引き離される方向に前記載置部材を付勢する、請求項１または７に記載のソケット。
9. ベース部材と、
   前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、
   複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定された一端と、前記一端と他端との間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
   前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能である載置部材であって、該載置部材は、ばね部材によって前記ベース部材から離れる方向に付勢され、さらに該載置部材は、複数の貫通孔を含む載置面とラッチ部材と係合可能な係合部とを含み、前記載置部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されたとき複数の貫通孔から前記複数のコンタクトの他端を突出させる、前記載置部材と、
   前記往復動部材と連動し、前記載置部材の載置面上に載置された電子装置を押下可能なラッチ部材とを有し、
   前記往復動部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されるとき、前記ラッチ部材が前記載置部材の係合部と係合し、前記載置部材を前記ばね部材の付勢する方向に付勢可能である、ソケット。
10. 前記電子装置の端子が前記コンタクトの他端と融着された状態にあるときに、前記ラッチ部材が前記載置部材の係合部と係合する、請求項９に記載のソケット。
11. ベース部材と、
    前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、
    複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定された一端と、前記一端と他端との間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
    前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能である載置部材であって、該載置部材は、ばね部材によって前記ベース部材から離れる方向に付勢され、さらに該載置部材は、複数の貫通孔を含む載置面とラッチ部材と係合可能な係合部とを含み、前記載置部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されたとき複数の貫通孔から前記複数のコンタクトの他端を突出させる、前記載置部材と、
    前記往復動部材と連動し、前記載置部材の載置面上に載置された電子装置を介して前記載置部材を押下可能なラッチ部材と、
    前記載置面上に載置された電子装置を保持可能な保持機構とを有し、
    前記往復動部材を前記ベース部材に接近する方向に移動させて前記ラッチ部材を前記載置部材の係合部に係合させたとき、前記電子装置が前記保持手段によって保持された状態にある、ソケット。
12. 前記ラッチ部材が前記載置部材と係合することにより前記載置部材が前記ベース部材と離れる方向に移動され、前記複数のコンタクトの他端が前記載置面の各貫通孔内に収容される、請求項１１に記載のソケット。
13. 前記往復動部材がさらに前記ベース部材に接近された位置に移動されたとき、前記保持手段が前記電子装置の保持を解除する、請求項１１または１２に記載のソケット。
14. 前記電子装置は、その下面に複数の端子を二次元的に配置させた半導体装置である、請求項１ないし１３いずれかに記載のソケット。
15. 前記複数のコンタクトの他端は、二又状に分かれた一対の接触部を含み、該一対の接触部を前記端子に接触可能とする、請求項１ないし１４いずれかに記載のソケット。
16. 前記載置部材は、前記ベース部材に対して着脱可能なアダプターである、請求項１ないし１３いずれかに記載のソケット。
17. ベース部材と、前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、前記ベース部材に固定された複数のコンタクトと、前記ベース部材に接近若しくは離間する方向に移動可能に取付けられ前記複数のコンタクトの他端を載置面から突出可能なアダプターと、往復動部材の動きに連動しアダプター上の半導体装置を押圧可能なラッチ部材と、アダプターの載置面上に載置された半導体装置を保持可能な保持手段とを備えたソケットであって、該ソケットからの半導体装置の取り外し方法は以下のステップを含む；
    前記アダプターの載置面上において半導体装置が前記保持手段によって保持されかつ前記ラッチ部材により押圧された状態から、前記往復動部材を前記ベース部材に接近する方向に移動させ、前記ラッチ部材による半導体装置の押圧状態を解除し、
    前記半導体装置を前記保持手段により保持した状態で、前記アダプターを第１の方向に移動させて前記半導体装置の各端子と前記コンタクトの他端との接続を切り離す、半導体装置の取り外し方法。
18. 前記ラッチ部材を前記アダプターに係合させることで前記アダプターを前記第１の方向に移動させる、請求項１７に記載の取り外し方法。
19. 前記往復動部材を前記ベース部材にさらに接近させる方向に移動させ、前記保持手段による前記半導体装置の保持を解除する、請求項１４または１８に記載の取り外し方法。
20. ベース部材と、前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、前記ベース部材に固定された複数のコンタクトと、前記ベース部材に接近若しくは離間する方向に移動可能に取付けられ前記複数のコンタクトの他端を載置面から突出可能なアダプターと、往復動部材の動きに連動しアダプター上の半導体装置を押圧可能なラッチ部材と、前記往復動部材の動きに応答して前記載置面上において移動する位置決め保持機構とを備えたソケットの操作方法であって、以下のステップを含む；
    前記アダプターの載置面上において前記半導体装置を前記ラッチ部材および前記位置決め保持機構により固定した状態から、前記往復動部材を第１の押下位置に押下して、前記ラッチ部材による前記半導体装置の押圧を解除し、
    前記往復動部材を第２の押下位置に押下して、前記半導体装置の端子から前記各コンタクトを切り離し、
    前記往復動部材を第３の押下位置に押下して、前記位置決め保持機構による前記半導体装置の保持を解除する、ソケットの操作方法。
21. 前記第２の押下位置のとき、前記ラッチ部材が前記アダプターを上昇させることによりアダプターの載置面からコンタクトの他端が降下される、請求項２０に記載のソケットの操作方法。

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