JP2005300366A - Inspection device of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の電気的特性検査を行う測定装置において、半導体装置と電気的な検査を行う測定装置との間を電気的に接続するための検査装置の構成に係り、特に接続電極に半田ボール電極を備えた半導体装置の検査装置に関するものである。 The present invention relates to a configuration of an inspection device for electrically connecting a semiconductor device and a measurement device for electrical inspection in a measurement device for performing electrical characteristic inspection of a semiconductor device, and particularly to a connection electrode. The present invention relates to an inspection apparatus for a semiconductor device provided with solder ball electrodes.
近年、接続電極にBGA(Ball Grid Array),CSP(Chip Size Package)などの半田ボール電極を有する半導体装置やQFP(Quad Flat Package)などのリード状の電極を有する半導体装置の電気的特性検査を行うには、一般的に、検査装置を利用して半導体装置と測定装置の検査回路基板との間を電気的に接続する。 In recent years, inspection of electrical characteristics of semiconductor devices having solder ball electrodes such as BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Size Package) and semiconductor devices having lead electrodes such as QFP (Quad Flat Package) as connection electrodes has been conducted. To do this, generally, an inspection device is used to electrically connect the semiconductor device and the inspection circuit board of the measuring device.
その検査装置の1つとして、図6に示すポゴピン(ばね内蔵式接触ピン)方式のコンタクトピンを用いた検査装置がある。図6はポゴピン方式のコンタクトピンを用いた検査装置の形状を示す断面図である。ポゴピン方式コンタクトピン1は、筒体2の内部にコイル状の圧縮ばね3と上部プランジャ4と下部プランジャ5が設けられ、各プランジャの先端は筒体2から外方に伸縮自在に突出している。そして、圧縮ばね3の伸縮によって上部プランジャ4をBGA半導体装置6の半田ボール電極7に押し当てることで半田ボール電極7が上下プランジャおよび筒体2を介して測定装置の検査回路基板8のランド電極9と電気的に接続される。
As one of the inspection apparatuses, there is an inspection apparatus using a pogo pin (spring built-in contact pin) type contact pin shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shape of an inspection apparatus using a pogo pin type contact pin. The pogo pin type contact pin 1 is provided with a coiled compression spring 3, an upper plunger 4 and a lower plunger 5 inside a cylindrical body 2, and the tip of each plunger protrudes from the cylindrical body 2 so as to expand and contract outward. Then, the upper plunger 4 is pressed against the
また、検査装置の他構成の1つとして、図7に示す板ばね方式のコンタクトピンを用いた検査装置がある。図7は板ばね方式のコンタクトピンを用いた検査装置の構成を模式的に示す断面図である。板ばね方式コンタクトピン10は測定装置の検査回路基板8の電極パターン11上に半田12等によって固着されており、接触部分13にQFP半導体装置14のリード電極15を押圧接触することにより、板ばね方式コンタクトピン10に形成された湾曲部16の有する弾性により、リード電極15が板ばね方式コンタクトピン10を介して検査装置の検査回路基板8の電極パターン11と電気的に接続される。
As another configuration of the inspection apparatus, there is an inspection apparatus using a leaf spring type contact pin shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an inspection apparatus using a leaf spring type contact pin. The leaf spring type contact pin 10 is fixed to the electrode pattern 11 of the
さらに、検査装置の他構成の1つとして、J字型に形成された板状のコンタクトピンを用いるものがある。図8はJ字型のコンタクトピンを用いた検査装置の構成を模式的に示す断面図である。J字型コンタクトピン17を用いた検査装置はJ字型に形成された板状のコンタクトピンが横向きに配置され弧状の内側の中央部を棒状の電気絶縁性の弾性材料18で押さえてある。J字型コンタクトピン17の先端部分19にQFP半導体装置14のリード電極15を押圧すると、J字型コンタクトピン17の曲率半径が大きくなるように弾性変形するとともに、弾性材料18をこれが圧縮変形するように弾性変形させることで、J字型コンタクトピン17の先端部分19を変位させQFP半導体装置14のリード電極15を擦るように接触することにより、J字型コンタクトピン17を介して検査装置の検査回路基板8の電極パターン11と電気的に接続される。
Further, as another configuration of the inspection apparatus, there is one using a plate-shaped contact pin formed in a J-shape. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an inspection apparatus using J-shaped contact pins. In the inspection apparatus using the J-
以上のようにして使用される検査装置には、半導体装置の高速化の進展に伴い、高速化に対応する電気的性能、すなわち低インダクタンス化が要求されている。 The inspection apparatus used as described above is required to have electrical performance corresponding to the high speed, that is, low inductance, with the progress of the high speed of the semiconductor device.
また、接続電極にBGAやCSPなどの半田ボール電極を有する半導体装置を検査する検査装置においては、基板への実装時に半導体装置の半田ボール電極が基板の配線に電気的に正しく接続されるように、半田ボール電極が接触子により損傷しないことも要求されている。
しかしながら、前述した構成のコンタクトピンを用いた検査装置を電気的特性検査に使用する場合には、下記のような問題があった。 However, when the inspection apparatus using the contact pin having the above-described configuration is used for the electrical characteristic inspection, there are the following problems.
まず、図6に示すポゴピン方式のコンタクトピンを用いた検査装置では、コンタクトピンを構成する圧縮ばね3と上部プランジャ4と下部プランジャ5の3つの部品の長さの総和によりコンタクトピンの全長が決まり、その全長は比較的長くなるため、コンタクトピンの持つインダクタンス成分が大きくなり、周波数特性が悪くなって高周波特性の検査を正確に行うことが難しいという問題があり、また、接触子の長さをさらに短縮するには物理的な限界がある。 First, in the inspection apparatus using the pogo pin type contact pin shown in FIG. 6, the total length of the contact pin is determined by the total length of the three parts of the compression spring 3, the upper plunger 4 and the lower plunger 5 constituting the contact pin. Because the total length of the contact pin is relatively long, the contact pin has a large inductance component, the frequency characteristic is deteriorated, and it is difficult to accurately inspect the high frequency characteristic. Further shortening has physical limitations.
また、図7に示す板ばね方式のコンタクトピンを用いた検査装置では、QFP半導体装置14のリード電極15との接触部分13から検査装置の検査回路基板8までの距離が長くなるため、コンタクトピンの持つインダクタンス成分が大きくなり、周波数特性が悪くなる。
In the inspection apparatus using the leaf spring type contact pin shown in FIG. 7, the distance from the contact portion 13 of the
また、図8に示すJ字型のコンタクトピンを用いた検査装置では、コンタクトピンの先端部分19を変位させQFP半導体装置14のリード電極15を水平方向に擦るようにして接触するので、BGAやCSPなどの接続電極に半田ボール電極7を有する半導体装置の検査に使用する場合、コンタクトピンの先端部分19が半田ボール電極の頭頂部を擦って接触し、半田ボール電極の頭頂部が損傷され半田ボール電極毎に高さ寸法が異なってしまう。
Further, in the inspection apparatus using the J-shaped contact pin shown in FIG. 8, the tip portion 19 of the contact pin is displaced so that the
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、比較的簡単な構成により半導体装置の半田ボール電極と検査装置を介して検査回路基板を半田ボール電極の頭頂部への損傷をなくし良好に接続させることができると共に、構成を簡単なものとして高周波特性の測定に際してもインダクタンス値を低減することができ、従って半導体装置の高周波特性を正確に測定することと半導体装置の半田ボール電極の接触子による損傷を防止することができる半導体装置の検査装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and with a relatively simple configuration, the test circuit board is placed on the top of the solder ball electrode via the solder ball electrode of the semiconductor device and the test device. In addition to being able to eliminate damage and make a good connection, it is possible to reduce the inductance value even when measuring the high frequency characteristics by simplifying the configuration, so that it is possible to accurately measure the high frequency characteristics of the semiconductor device and solder the semiconductor device It is an object of the present invention to provide a semiconductor device inspection apparatus capable of preventing damage to a ball electrode due to a contact.
この目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の検査装置は、半導体測定装置の検査回路基板と半導体装置の半田ボール電極とを電気的導通を生じるように接続する半導体装置の検査装置であって、半導体装置の半田ボール電極の配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、基板上に配置した電極パッドとそれぞれ対向する位置に半田ボール電極を挿入できる挿通孔と、挿通孔の外周に収容溝を形成した電気絶縁性の組み付け手段と、収容溝に可動自在に配置して電極パッドと接する接触子と、接触子に対応して配置した弾性材料からなる弾性体部とを備え、接触子を介して半田ボール電極と電極パッドとを導通する構成であり、接触子を基板に対して平行かつ摺動自在に配置したことを特徴とする。 To achieve this object, an inspection apparatus for a semiconductor device according to the present invention is an inspection apparatus for a semiconductor device that connects an inspection circuit board of a semiconductor measurement device and a solder ball electrode of the semiconductor device so as to cause electrical continuity. A substrate on which a plurality of electrode pads are arranged corresponding to the arrangement of the solder ball electrodes of the semiconductor device, and an insertion hole into which the solder ball electrodes can be inserted at positions facing the electrode pads arranged on the substrate, Electrically insulating assembly means in which a housing groove is formed on the outer periphery of the insertion hole, a contact that is movably disposed in the housing groove and is in contact with the electrode pad, and an elastic body made of an elastic material corresponding to the contact The solder ball electrode and the electrode pad are electrically connected through the contact, and the contact is arranged in parallel and slidable with respect to the substrate.
さらに、半田ボール電極の1つに対して、複数の接触子を検査装置の挿通孔外周に放射状に配置したことを特徴とする。 Furthermore, a plurality of contacts are arranged radially on the outer periphery of the insertion hole of the inspection device for one of the solder ball electrodes.
前記構成によれば、接触子を基板に対して平行に摺動させる構成のため接触子の高さを低くすることができ、半導体装置の高周波特性を正確に測定できるとともに、弾性体部の変形による押圧力で半導体装置の半田ボール電極とを良好に接続させることができ、また、接触子が半田ボール電極の頭頂部に接触しない構成であることから頭頂部の損傷を防止でき、さらに、接触子と半導体装置の半田ボール電極との接触面積が増えるために接触が安定して検査をさらに正確に行うことができる。 According to the above configuration, the height of the contact can be reduced due to the configuration in which the contact is slid in parallel with the substrate, the high frequency characteristics of the semiconductor device can be accurately measured, and the elastic body portion can be deformed. The solder ball electrode of the semiconductor device can be satisfactorily connected with the pressing force due to the contact, and since the contact does not contact the top of the solder ball electrode, damage to the top of the head can be prevented. Since the contact area between the child and the solder ball electrode of the semiconductor device increases, the contact can be stabilized and the inspection can be performed more accurately.
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成で半導体装置の半田ボール電極と検査装置の検査回路基板との間を半田ボール電極の頭頂部への損傷をなくし良好に接続させることができると共に、高周波特性の測定に際してもインダクタンス値を低減でき、半導体装置の高周波特性を正確に測定することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, the solder ball electrode of the semiconductor device and the inspection circuit board of the inspection device can be connected with a relatively simple configuration without damaging the top of the solder ball electrode. In addition, the inductance value can be reduced when measuring the high frequency characteristics, and the high frequency characteristics of the semiconductor device can be accurately measured.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における検査装置の要部を示す(a)は断面図、(b)は上面図である。ここで、前記従来例を示す図6において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。 FIG. 1A is a cross-sectional view and FIG. 1B is a top view showing the main part of an inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Here, components having the same functions corresponding to the components described in FIG. 6 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals.
図1に示すように、本実施の形態1においては、基板20の一面にBGA半導体装置6の半田ボール電極7と対応した複数の電極パッド21が配列形成され、その基板20の一面上に組み付け手段22が配置される。組み付け手段22には基板20の例えば金メッキされた電極パッド21と対向する位置にそれぞれ挿通孔23が貫通形成されており、その円周上には放射状に収容溝24が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the first embodiment, a plurality of
各収容溝24には図1(a)に示したようにそれぞれ接触子25が配され、これら接触子25はそれぞれ一部が電極パッド21上にかかるように位置されて電極パッド21と接している。また、収容溝24の挿通孔23から離れた一端には弾性体部26が接触子25に接するように配置される。なお、この例では図1(b)に示したように接触子25はそれぞれ1個ずつ挿通孔23に配置される。
As shown in FIG. 1A,
接触子25は材料として例えば銅や銅合金が用いられる。その表面には、まずニッケルメッキが施され、それを覆うように金メッキが施されている。また、弾性体部26の形状は球体や円筒状で、その材料としてシリコンゴムなどが用いられる。
For example, copper or a copper alloy is used for the
図2は前述した接点構成を有する検査装置27の全体の概略構成を示した斜視図である。接触子を収容保持した組み付け手段22はネジ29により基板20と固定される。基板20は多層プリント配線板よりなり、組み付け手段22の各挿通孔23の下に位置する電極パッド21からそれぞれ配線パターン(図示せず)を介して導出された端子電極28が方形状をなす基板20の各辺に沿って配列形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing an overall schematic configuration of the
次に、このような構成を有する検査装置27に対して、BGA半導体装置6が装填され、半田ボール電極7が電気的に接続される様子を、図3を参照して説明する。
Next, a state in which the
検査装置27上に位置決めされたBGA半導体装置6が降下されると各半田ボール電極7は図3(a)のように挿通孔23に入り込み、さらにBGA半導体装置6が上から押圧されると、半田ボール電極7と接触している接触子25は電極パッド21上を滑りながら収容溝24内を周縁方向へ移動し、半田ボール電極7の押圧力によって図3(b)のように弾性体部26に押し付けられた状態となり、半田ボール電極7の最大直径部30付近と挿通孔23内の接触子25の傾斜部31とが接触する。そのとき、半田ボール電極7と接触子25の接触点は、接触子25の傾斜部31の上方から下方へ移動する。また弾性体部26に押し付けられた接触子25は、弾性体部26からその反力による弾性力を受けることにより半田ボール電極7と良好な接触圧を持って接触する。
When the
このように、接触子25が電極パッド21上を滑ることにより、電極パッド21の表面を擦るため、接触子25と電極パッド21間の良好な接触を得ることができる。また、半田ボール電極7と接触子25が接触する際、接触子25側の接触点も擦れながら移動するために、半田ボール電極7と接触子25間の良好な接触を得ることができる。さらに、接触子25は半田ボール電極7との接触の際、半田ボール電極7の頭頂部32には触れないので頭頂部32への損傷はない。
Thus, since the
なお、本実施の形態1では図3に示すように挿通孔23の上面の縁は鋭角になっているが、縁を面取り加工することも可能であり、半導体装置の装填時における半田ボール電極7への損傷を防ぐことができる。また、前述したように半田ボール電極7と電極パッド21とを電気的に接続する接触子25は極めて小さいものであり、半田ボール電極7と接触子25の接点と、接触子25と電極パッド21の接点との距離、すなわち電気的線路長を短くできるため、インダクタンスを非常に小さくすることができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the edge of the upper surface of the
図4は本発明の実施の形態2における検査装置の要部を示す(a)は断面図、(b)は上面図であり、図5は本実施の形態2における検査装置の全体の概略構成を示した斜視図である。 4A and 4B show a main part of the inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a cross-sectional view, FIG. 4B is a top view, and FIG. It is the perspective view which showed.
前述の実施の形態1に示した例では各挿通孔23には1個の接触子25が配置されており、1点の接触構成により半田ボール電極7との接触が得られるものとなっているが、挿通孔23に配置する接触子25の数や配置はこれに限るものではなく、図4に示すように、本実施の形態2の挿通孔23’は、半田ボール電極7に対向して、2個配置することで、極めて安定した接触状態が得ることができる。また、接触子25は挿通孔23’を中心として放射状に3個以上配しても良い。
In the example shown in the first embodiment, one
本発明に係る検査装置は、半田ボール電極を有する半導体装置の高周波特性を正確に測定でき、また半田ボール電極を損傷することなく測定することができ、半導体装置の検査装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The inspection apparatus according to the present invention can accurately measure the high frequency characteristics of a semiconductor device having solder ball electrodes, and can measure without damaging the solder ball electrodes, and is useful as an inspection apparatus for semiconductor devices.
1 ポゴピン方式コンタクトピン
2 筒体
3 圧縮ばね
4 上部プランジャ
5 下部プランジャ
6 BGA半導体装置
7 半田ボール電極
8 検査回路基板
9 ランド電極
10 板ばね方式コンタクトピン
11 電極パターン
12 半田
13 接触部分
14 QFP半導体装置
15 リード電極
16 湾曲部
17 J字型コンタクトピン
18 弾性材料
19 先端部分
20 基板
21 電極パッド
22 組み付け手段
23,23’ 挿通孔
24 収容溝
25 接触子
26 弾性体部
27 検査装置
28 端子電極
29 ネジ
30 最大直径部
31 傾斜部
32 頭頂部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pogo pin system contact pin 2 Cylinder 3 Compression spring 4 Upper plunger 5
Claims (2)
前記半導体装置の半田ボール電極の配列と対応して複数の電極パッドを配列形成した基板と、前記基板上に配置した前記電極パッドとそれぞれ対向する位置に前記半田ボール電極を挿入できる挿通孔と、前記挿通孔の外周に収容溝を形成した電気絶縁性の組み付け手段と、前記収容溝に可動自在に配置して前記電極パッドと接する接触子と、前記接触子に対応して配置した弾性材料からなる弾性体部とを備え、
前記接触子を介して前記半田ボール電極と前記電極パッドとを導通する構成であり、前記接触子を前記基板に対して平行かつ摺動自在に配置したことを特徴とする半導体装置の検査装置。 A semiconductor device inspection device for connecting an inspection circuit board of a semiconductor measuring device and a solder ball electrode of a semiconductor device so as to cause electrical conduction,
A substrate on which a plurality of electrode pads are arranged corresponding to the arrangement of the solder ball electrodes of the semiconductor device, and an insertion hole into which the solder ball electrodes can be inserted at positions facing the electrode pads arranged on the substrate, An electrically insulating assembly means in which a housing groove is formed on the outer periphery of the insertion hole; a contactor movably disposed in the housing groove and in contact with the electrode pad; and an elastic material disposed in correspondence with the contactor An elastic body part
An inspection apparatus for a semiconductor device, wherein the solder ball electrode and the electrode pad are electrically connected to each other through the contact, and the contact is arranged parallel to and slidable with respect to the substrate.
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