JP2005327702A - 半導体装置用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートシンクと半導体装置の外周面との接触面積等の増大と、半導体装置用ソケットの小型化との両立を図ることができること。
【解決手段】 ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂの先端が互いに離隔し、整列板/位置決め部材２４の上方を開放した状態のとき、ヒートシンク部材１２の押圧部１２ＰＵが、半導体装置２２の外周面に接触するもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヒートシンクを備える半導体装置用ソケットに関する。

電子機器などに実装される半導体装置は、実装される以前の段階で種々の試験が行われることにより、その潜在的欠陥が除去される。その試験は、熱的および機械的環境試験などに対応した電圧ストレス印加、高温動作、高温保存などにより非破壊的に実施される。このような試験に供される半導体装置用ソケットは、一般に、ＩＣソケットと称され、例えば、導電層を有するプリント配線基板上に複数個配されている。

そのような半導体装置用ソケットにおいて、比較的消費電力が大である半導体装置を試験するにあたっては、例えば、冷却装置としてのヒートシンクを備える半導体装置用ソケットが提案されている。

そのような半導体装置用ソケットは、例えば、オープントップタイプの半導体装置用ソケットの場合、特許文献２乃至４にも示されるように、ヒートシンクを、ソケット本体の上部に昇降動可能に配されるフレーム状のカバー部材（操作部材）の動作に連動するリンク機構に備えている。このようなヒートシンクは、カバー部材が上昇位置にあるとき、半導体装置の外周面から離隔され、一方、カバー部材が下降位置にあるとき、半導体装置の外周面に当接するものとされる。

また、クラムシェルタイプの半導体装置用ソケットの場合、例えば、特許文献５にも示されるように、半導体装置用ソケットは、ヒートシンクを、ソケット本体に回動可能に支持される押さえカバーの外周面に保持部材を介して備えている。このようなヒートシンクは、押さえカバーがソケット本体に保持されるとき、装着されたＩＣパッケージの外周面に当接するものとされる。

さらに、上述のような試験における一連の工程の自動化を図るべく、例えば、特許文献１にも示されるように、ヒートシンクが半導体装置用ソケットのソケット本体とは別個に設けられるもとで、ヒートシンク支持体に固定されるヒートシンクが、ソケット本体に対し着脱可能に支持されるものが提案されている。そのような半導体装置用ソケットにおいては、そのヒートシンク支持体をソケット本体に対し選択的に保持する固定装置（取付レバー）が、そのヒートシンク支持体にヒートシンクの周囲を取り囲むように設けられている。

特開２００３−７９４２号公報 特開２００３−１２３９２６号公報 特開２００３−３０３６５８号公報 特開２００１−１１０９５０号公報 特開平１１−２５１０２６号公報

上述のようなヒートシンクがヒートシンク支持体を介して固定された半導体装置用ソケットが試験装置内に配される場合、本来、ヒートシンクのフィンに供給されるべき、試験機内に循環される冷却風がその固定装置に衝突することにより、その吹付け量が、低減される虞がある。

また、さらに消費電力が比較的大なる半導体装置が開発される傾向にある現状において、ヒートシンクと半導体装置の外周面との接触面積、および、ヒートシンクのフィンの表面積をさらに増大させることが要望される。一方、試験機内に配される一枚のプリント基板上に固定される半導体装置用ソケットの数量を増やすことによる試験効率の向上の観点においては、半導体装置用ソケットの小型化を図ることが要望される。

しかし、保持装置（取付レバー）が、ヒートシンク支持体に設けられている場合、ヒートシンクと半導体装置の外周面との接触面積等の増大と、半導体装置用ソケットの小型化との両立を図ることにも限界がある。

以上の問題点を考慮し、本発明は、ヒートシンクを備える半導体装置用ソケットであって、ヒートシンクと半導体装置の外周面との接触面積等の増大と、半導体装置用ソケットの小型化との両立を図ることができる半導体装置用ソケットを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置用ソケットは、半導体装置が収容される半導体装置収容部、および、半導体装置収容部に収容される半導体装置を電気的に外部電子回路部と接続するコンタクト端子群を備えるソケット本体部と、半導体装置収容部の周囲に設けられ半導体装置を半導体装置収容部に選択的に保持する位置または解放する位置をとる保持装置と、保持装置を駆動させる保持装置駆動部と、ソケット本体部に着脱可能に配され、半導体装置収容部に配置された半導体装置の外周面に当接し半導体装置を冷却させる当接部を有するヒートシンク部材と、を備え、ヒートシンク部材がソケット本体部に取り付けられる場合、保持装置駆動部により保持装置が解放する位置とされる状態で、ヒートシンク部材の当接部が半導体装置の外周面に当接することを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体装置用ソケットによれば、ヒートシンク部材がソケット本体部に取り付けられる場合、保持装置駆動部により保持装置が解放する位置とされる状態で、ヒートシンク部材の当接部が半導体装置の外周面に当接するのでヒートシンクと半導体装置の外周面との接触面積等の増大と、半導体装置用ソケットの小型化との両立を図ることができる。

図２および図３は、それぞれ、本発明に係る半導体装置用ソケットの一例の外観、および、その構成をプリント配線基板とともに示す。

図３においては、半導体装置用ソケットは、所定の検査信号、または、各被検査物としての半導体装置からの短絡等をあらわす異常検出信号をそれぞれ送出する入出力部を有するプリント配線基板ＰＢ上に位置決めされて配されている。半導体装置用ソケットは、プリント配線基板ＰＢ上における所定の位置に縦横に複数個配されている。なお、図２および図３においては、代表して、１個の半導体装置用ソケットを示している。

半導体装置用ソケットは、半導体装置が１個づつ着脱可能に装着される収容部を有するソケット本体部１０と、ソケット本体部１０内に配され、後述する半導体装置の端子群とプリント配線基板ＰＢの電極パッド部との電気的接続を行うコンタクトピンモジュール１６と、ソケット本体部１０のラッチ部材１８Aおよび１８B（図４参照）の保持動作または解放動作を行わせるカバー部材１４と、ソケット本体部１０に対し着脱可能に配されその収容部に装着された半導体装置の冷却を行うヒートシンク部材１２と、ヒートシンク部材１２をソケット本体部１０に選択的に保持するレバー部材２０Ａおよび２０Ｂとを主な要素として含んで構成されている。

ソケット本体部１０は、図３および図４に示されるように、プリント配線基板ＰＢの各電極パッド部と半導体装置２２の端子とを電気的に接続するコンタクトピンモジュール１６と、コンタクトピンモジュール１６の上面に載置され、半導体装置２２の各電極のコンタクトピンモジュール１６の端子部に対する位置合わせを行うとともに半導体装置２２を収容する整列板/位置決め部材２４と、ソケット本体部１０において、整列板/位置決め部材２４の上方にコンタクトピンモジュール１６を包囲するように昇降動可能に配され、後述する一対のラッチ部材１８Aおよび１８Bを回動させるカバー部材１４と、半導体装置２２の各端子を整列板/位置決め部材２４を介してコンタクトピンモジュール１６に対して選択的に押圧するとともに、半導体装置２２を整列板/位置決め部材２４に保持するラッチ部材１８Aおよび１８Bと、を主要な要素として含んで構成されている。

被検査物としての半導体装置２２は、例えば、ＢＧＡ型であり、略正方形の半導体装置とされる。略正方形の半導体装置２２において、整列板/位置決め部材２４の載置される面に対向する面には、整列板/位置決め部材２４の各透孔を介してコンタクトピンモジュール１６に電気的に接続されるべき電極が、端子として全面にわたって所定の相互間隔で複数個形成されている。

ソケット本体部１０は、耐熱性のあるプラスチック材料、例えば、ポリイミド樹脂で成形されている。ソケット本体部１０の底面部には、位置決め用のピン１０Pが複数の箇所に設けられている。そのソケット本体部１０の底面部は、図示が省略されるねじ締結具によりプリント配線基板ＰＢ上の所定位置に固定されている。

また、ソケット本体部１０の底面部には、ソケット本体部１０がプリント基板ＰＢに固定される場合、下方側整列板／位置決め板２６が嵌合され収容される凹部が、設けられている。

ソケット本体部１０における略中央部分には、コンタクトピンモジュール１６が収容されるモジュール収容部１０Ｍが形成されている。

モジュール収容部１０Ｍの周囲には、図９に示されるように、相対向して一対の凹部１０Ｒが設けられている。各凹部１０Ｒ内には、それぞれ、カバー部材１４が下降せしめられるとき、選択的に、カバー部材１４と一体に形成されるアーム部材１４Aの下端部と（図９参照）、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの基端部とが挿入される。保持装置の一部を構成するラッチ部材１８Aおよび１８Bの基端部は、図９に示されるように、アーム部材１４Aの下端の孔に連結ピンCPが挿入されることにより、アーム部材１４Aの下端に連結されている。

その各凹部の周縁には、ガイド部材１０TAおよび１０TBが相対向して形成されている。ガイド部材１０TAおよび１０TBは、互いに同一の構造を有するのでガイド部材１０TAについて説明し、ガイド部材１０TBの説明を省略する。

ガイド部材１０TAは、ラッチ部材１８Aを挟んで相対向する壁部を有している。各壁部の内面には、それぞれ、ラッチ部材１８Aの案内ピン（不図示）を案内する溝が斜め下方に向けて所定角度傾いて細長く形成されている。また、ソケット本体部１０におけるそのガイド部材１０TAの両端部に隣接した部分には、それぞれ、カバー部材１４をソケット本体部１０から離隔する方向に付勢するコイルスプリング２８の一端が配されるスプリング受け部（不図示）が形成されている。

なお、ガイド部材１０TBの各壁部の内面にも、それぞれ、ラッチ部材１８Bの案内ピンを案内する溝が斜め下方に向けて所定角度傾けられて細長く形成されている。

これにより、ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれ、後述するカバー部材１４が下降せしめられる場合、その先端が互いに離隔するように回動される。一方、ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂは、後述するカバー部材１４が最上端位置にあるとき、図９に示されるように、装着された半導体装置２２を整列板/位置決め部材２４に保持するようにその先端が互いに近接する位置となる。

また、モジュール収容部１０Ｍの周囲には、ガイド部材１０TAとガイド部材１０TBとを結ぶ直線に対し交差するように相対向してポール１０ＴＣおよび１０ＴＤが設けられている。ガイド部材１０ＴＡおよび１０ＴＢと同様な構造とされるポール１０ＴＣおよび１０ＴＤは、それぞれ、その中央部分に切欠部ＳＬを有している。その各切欠部ＳＬの下方部分には、図８に示されるように、仕切壁を介して後述するカバー部材１４の凸部が挿入される凹部１０Ｄが形成されている。その各凹部１０Ｄの外側部分となる位置には、各凹部１０Ｄよりも大なる凹部１０Ｅが形成されている。各凹部１０Ｅには、それぞれ、後述するヒートシンク部材１２を選択的にソケット本体部１０に対し保持するようにレバー部材２０Ａおよび２０Ｂが設けられている。

レバー部材２０Ａは、図４および図８に示されるように、支持軸ＳＰが所定の隙間をもって挿入される孔を有している。その支持軸ＳＰの両端部は、それぞれ、凹部１０Ｅの周縁に支持されている。これにより、レバー部材２０Ａは、凹部１０Ｅ内で回動可能に支持されることとなる。また、レバー部材２０Ａの真下の位置には、図８において矢印の示す方向に付勢するコイルスプリング（不図示）が設けられている。従って、レバー部材２０Ａの凹部１０Ｄ側の端部は、上述の仕切壁の上端に当接している。さらに、レバー部材２０Ａにおける基端部には、図８に示されるように、ヒートシンク部材１２の端部に選択的に係合される爪部２０Ａｎが一体に形成されている。その爪部２０Ａｎは、図３および図８に示されるように、その基端部から上述の仕切壁に対し略平行に延びている。その爪部２０Ａｎにおいて、その幅方向における中心軸線から一方側に偏心した位置には、取手部２０Ａｈが一体に形成されている。

なお、レバー部材２０Ｂは、取手部２０Ｂｈの位置を除き、レバー部材２０Ａの構成と同一の構成を有している。その取手部２０Ｂｈは、その幅方向における中心軸線から他方側に偏心した位置に一体に形成されている。従って、その取手部２０Ｂｈは、取手部２０Ａｈに斜めの方向で対向することとなる。

このようなレバー部材２０Ａおよび２０Ｂは、図８においてそれぞれ、取手部２０Ａｈおよび２０Ｂｈが時計回り方向、および反時計回り方向に操作されることにより、爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎが互いに離隔するのでヒートシンク部材１２を解放する状態となる。

モジュール収容部１０Mは、後述するコンタクトピンモジュール１６の断面形状に対応した形状に形成されている。コンタクトピンモジュール１６がモジュール収容部１０Mに収容され位置決めされることにより、コンタクトピンモジュール１６およびその端子部は、整列板／位置決め部材２４に対して位置決めされる。

コンタクトピンモジュール１６は、図３において紙面に垂直方向のその両端部をそれぞれ、形成するサイドプレートと、そのサイドプレート相互間に、スペーサを介して互いに略平行となるように重ねられて集合体として配される複数のリードフレームとを主な要素として構成されている。その各リードフレームにおける一対のコンタクトピン群が、それぞれ、半導体装置用の接続端子群、および、プリント基板用の接続端子群となる。

整列板/位置決め部材２４は、図４に拡大されて示されるように、被検査物としての半導体装置２２の４隅をそれぞれ支持する位置決め部２４Ａと、各位置決め部２４Ａを互いに連結するように平板状に形成される平板状部２４Ｂとを含んで構成されている。

半導体装置２２が載置される平板状部２４Ｂは、半導体装置２２の各端子にそれぞれ対応して比較的小なる凹部２４ａｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）が縦横に所定の中心間距離で形成されている。また、その凹部２４ａｉは、コンタクトピンモジュール３４の各端子部が移動可能に挿入される透孔２４ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）に連通している。従って、その凹部２４ａｉにより、装着された半導体装置２２の各端子の平板状部２４Ｂに対する相対位置が位置決めされ、かつ、半導体装置２２の各端子のコンタクトピンモジュール１６の端子群に対する相対位置が位置決めされることとなる。

整列板/位置決め部材２４は、ソケット本体部１０における有底の各孔の底部との間にそれぞれ設けられるコイルスプリング（不図示）により、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの押圧方向に沿った所定の範囲内で移動可能に支持されている。

ソケット本体部１０の外周部における一対の相対向する辺には、図３および図８に示されるように、カバー部材１４に一体に形成されソケット本体部１０に向けて延在する４個の爪部１４Ｎがそれぞれ、移動可能に係合される溝１０Ｇが形成されている。各溝１０Ｇは、カバー部材１４の移動方向に沿って形成されている。また、各溝１０Ｇの端部には、図８に示されるような、カバー部材１４が最上端位置をとるとき、それぞれ、その爪部１４Nの先端が係止される。

さらに、ソケット本体部１０における４隅のうちの３つの隅には、図２に示されるように、カバー部材１２の位置決め用のポール１０ＰＡ、１０ＰＢ、および、１０ＰＣが設けられている。

枠状のカバー部材１４は、図３および図４に示されるように、半導体装置２２またはガイド部材１０ＴＡ〜１０ＴＤの上端部の外周部が通過する開口部１４ａを中央部に有している。

カバー部材１４におけるソケット本体部１０の各凹部１０Ｒにそれぞれ対向する部分には、ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂにそれぞれ連結されるアーム部材１４Aがソケット本体部１０に向けて突出している。

アーム部材１４Aは、ラッチ部材１８Aの基端部を回動可能に挟持するように隙間を有している。各アーム部材１４Aは、アーム部材１４Aとラッチ部材１８Aとを結合するピンCPが挿入される孔を有している。

カバー部材１４におけるソケット本体部１０の溝１０Ｇに対応した部分には、図３および図８に示されるように、それぞれ、ソケット本体部１０の溝１０Gに係合される爪部１４Nが、複数本、ソケット本体部１０に向けて突出している。

また、カバー部材１４においてソケット本体部１０におけるスプリング受け部に対向する部分には、それぞれ、スプリング受け部（不図示）が４箇所に設けられている。そのスプリング受け部には、カバー部材１４をソケット本体部１０から離隔する方向に付勢するコイルスプリング２８の他端が配されている。

ラッチ部材１８Ｂは、図１に示されるように、上述のピンCPが回動可能に挿入される孔を有する基端部と、半導体装置２２の上面に選択的に当接される押圧面部と、基端部と押圧面部とを連結する連結部とを含んで構成されている。

ラッチ部材１８Ｂの連結部には、各ガイド部材１０ＴＡおよび１０ＴＢにおける双方の溝に移動可能に係合する案内ピンが設けられている。

なお、ラッチ部材１８Ｂに対し線対称に設けられるラッチ部材１８Ａは、ラッチ部材１８Ｂの構成と同様な構成を有するのでその説明を省略する。

カバー部材１４におけるソケット本体部１０の各切欠部ＳＬに対応する部分には、それぞれ、図４に示されるように、後述するヒートシンク部材１２の押圧部材３２が係合する窪み１４Ｄが形成されている。窪み１４Ｄは、ヒートシンク部材１２の押圧部材３２の先端の直径よりも大なる口径を有している。

従って、カバー部材１４が、図６（Ａ）に示されるように、コイルスプリング２８の付勢力に抗してソケット本体部１０に近接するように押圧される場合、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの基端部がそれぞれ、同期して下降せしめられるとともに、各案内ピンが上述の溝に案内されることにより、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの各押圧面部が、図６（Ｂ）に示されるように、互いに離隔される。即ち、ソケット本体部１０のモジュール収容部１０Mの上方、即ち、整列板/位置決め部材２４の上方が開放されることとなる。

一方、カバー部材１４が、図８に示されるように、コイルスプリング２８の付勢力により、上昇せしめられる場合、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの基端部がそれぞれ、同期して上昇せしめられるとともに、各案内ピンが溝に案内されることにより、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの各押圧面部が、互いに近接される。即ち、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの各押圧面部が、それぞれ、図６（Ｃ）に示されるように、ソケット本体部１０の整列板/位置決め部材２４内に進入せしめられることとなる。

ヒートシンク部材１２は、図２および図３に示されるように、複数のフィン１２ｆｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）が所定の間隔で形成される放熱部１２Ｒと、放熱部１２Ｒと一体に形成されソケット本体部１０のカバー部材１４上に配される基台部１２Ｂと、上述のソケット本体部１０のレバー部材２０Ａおよび２０Ｂの爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎにそれぞれ、選択的に係合される被係合部材としての取付台３０Ａおよび３０Ｂとを含んで構成されている。

放熱部１２Ｒは、伝導効率のよい金属材料、例えば、アルミニウム合金材料で作られている。複数のフィン１２ｆｉは、互いに略平行に、かつ、レバー部材２０Ａおよび２０Ｂの回動方向に沿った配列方向で形成されている。複数のフィン１２ｆｉの全表面積は、試験中における所定の半導体装置の発熱量に応じて半導体装置の温度が所定の許容温度となるように設定されている。

基台部１２Ｂには、ヒートシンク部材１２が装着されるとき、ソケット本体部１０におけるポール１０ＰＡ、１０ＰＢ、および１０ＰＣにそれぞれ、係合する突起部１２ＰＡ、１２ＰＢ、および、１２ＰＣが外方に突出するように形成されている。これらの突起部１２ＰＡ、１２ＰＢ、および、１２ＰＣにより、ヒートシンク部材１２がソケット本体部１０に装着されるとき、ヒートシンク部材１２のソケット本体部１０に対する相対位置が位置決めされることとなる。

また、基台部１２における上述のコンタクトピンモジュール１６に対向する面の略中央部には、図８および図９に示されるように、半導体装置２２の上面に当接し押圧する押圧部１２ＰＵが形成されている。当接部としての押圧部１２ＰＵは、他の部分の面から隆起するように形成されている。

押圧部１２ＰＵの表層部には、図１４に示されるように、放熱効果を高めるために熱伝達シート１５が接着剤ＡＤで接着されている。熱伝達シート１５は、図１６に拡大して示されるように、押圧部１２ＰＵの表面に接着剤ＡＤにより接着されるグラファイトシート１１と、グラファイトシート１１の表面に被覆される樹脂製のフィルム１３とから構成されている。弾性が殆どないグラファイトシート１５は、例えば、自然黒鉛鉱石を精製することにより得られるものである。また、樹脂製のフィルム１３の表面には、互いに略十字状に直交する溝１３ＧＡおよび１３ＧＢが大気連通路として形成されている。各溝１３ＧＡおよび１３ＧＢの底部は、略円弧状に形成されている。各溝１３ＧＡおよび１３ＧＢを形成するにあたっては、例えば、各溝１３ＧＡおよび１３ＧＢに対応した凸部を有する金属製の治具が、フィルム１３またはグラファイトシート１５に押し当てられることにより、容易に形成される。

このように各溝１３ＧＡおよび１３ＧＢが形成されることにより、後述するように、ヒートシンク部材１２の押圧部１２ＰＵが半導体装置２２の上面に当接し試験が実行された後、大気が図１５に示される矢印Ａの示す方向に沿って各溝１３ＧＡおよび１３ＧＢに進入可能なので半導体装置２２の上面が熱伝達シート１５に貼りつくことが回避されることとなる。

熱伝達シート１５の溝の形状は、溝１３ＧＡおよび１３ＧＢが略中央で互いに連続して交差しているが、斯かる例に限られることなく、例えば、図１７および図１８に示されるように、熱伝達シート１５’のフィルムに形成される溝１３’ＧＡおよび１３’ＧＢが略中央で互いに交差していないものであってもよい。即ち、溝１３’ＧＡおよび１３’ＧＢがそれぞれ、略中央で分断されるものであってもよい。

なお、溝の数量は、２本に限られることなく、例えば、それ以上の数であってもよく、また、複数の溝が交差する角度は、９０°に限られることなく、所定の角度で互いに斜めに交差するものであっても良いことは勿論である。

さらに、半導体装置２２の貼りつきを回避するために、大気を導入するための熱伝達シート１５の表面に形成される形状は、溝に限られることなく、例えば、図１９および図２０に示されるように、縦横に溝が複数本形成されるように、突起部７４Ｐｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）が熱伝達シート７４に格子状に等間隔で点在するように形成されてもよい。

熱伝達シート７０は、図２１に拡大して示されるように、押圧部１２ＰＵの表面に接着剤ＡＤにより接着されるグラファイトシート７２と、グラファイトシート７２の表面に被覆される樹脂製のフィルム７４とから構成されている。弾性が殆どないグラファイトシート７２は、例えば、自然黒鉛鉱石を精製することにより得られるものである。また、樹脂製のフィルム７４の表面には、縦横に突起部７４Ｐｉが形成されている。各突起部７４Ｐｉの先端は、略円弧状に形成されている。各突起部７４Ｐｉ相互間には、大気導入用の大気連通路が形成されることとなる。

各突起部７４Ｐｉを形成するにあたっては、例えば、エンボス加工により、容易に形成される。なお、各突起部７４Ｐｉの形状は、図２０に示されるように、矩形に限られることなく、例えば、略円形等の他の形状であっても良いことは勿論である。

押圧部１２ＰＵの周囲には、図８および９に示されるように、押圧部１２ＰＵを挟んで一対の押圧部材３２が設けられている。カバー部材１４の窪み１４Ｄの底部を押圧する押圧部材３２は、図示が省略されるガイドピンにコイルスプリング３４を介して支持されている。ガイドピンの一端は、基台部１２Ｂに一体に形成されている。付勢手段としてのコイルスプリング３４は、弾性変位可能とされ、例えば、金属製の線材で作られ、押圧部材３２を基台部１２から離隔させる方向に付勢するものとされる。

これにより、押圧部材３２は、図８および９に示される矢印の示すガイドピンの軸線方向に沿って所定距離、移動可能とされる。即ち、押圧部材３２は、図８に示されるようにヒートシンク部材１２が装着されていない状態から図３に示されるようにヒートシンク部材１２が装着される状態に移行するとき、コイルスプリング３４の付勢力に抗してカバー部材１４の窪み１４Ｄの底部を押圧した後、徐々に所定の遅れ時間をもって基台部１２に近接することとなる。これにより、後述するように、ヒートシンク部材１２の押圧部１２ＰＵと装着された半導体装置の上面との当接タイミングが、カバー部材１４が最下端位置に到達した後に設定されることとなる。従って、ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂが解放状態となる前にヒートシンク部材１２の押圧部１２ＰＵが誤って進入する事態が回避される。

また、コイルスプリング３４の付勢力により、ヒートシンク部材１２の装着のときの衝撃が吸収される。

なお、押圧部材３２は、斯かる例に限られることなく、ソケット本体部１０におけるカバー部材１４の上面にもさらに設けられてもよい。

一方、ヒートシンク部材１２が取り外される場合、押圧部材３２は、コイルスプリング３４の付勢力により図８に示される初期の状態に戻される。
取付台３０Ａおよび３０Ｂは、互いに同一の構成を有するので取付台３０Ａについて説明し、取付台３０Ｂについての説明は、省略する。

取付台３０Ａは、図２および図９に示されるように、取付台３０Ａを基台部１２Ｂから引き離す方向に付勢するコイルスプリング３６の一端が挿入される異径の複合断面形状を有する複数の孔３０ａ、および、取付け用のビスＢＳが挿入される異径の複合断面形状を有する複数の透孔３０ｂを有している。孔３０ａおよび透孔３０ｂの中心軸線は、互いに略平行であり、基台部１２Ｂの表面に対し略垂直方向に延びている。

各ビスＢＳの雄ねじ部は、透孔３０ｂを介して基台部１２Ｂの雌ねじ孔にねじ込まれている。また、ばね部材としてのコイルスプリング３６の他端は、基台部１２Ｂの表面に当接している。その際、取付台３０Ａの下端面と基台部１２Ｂの表面との間に所定の隙間ＣＬが形成されている。これにより、取付台３０Ａは、図９に示されるように、コイルスプリング３６の付勢力に抗してその隙間ＣＬ分だけ移動可能とされる。

また、取付台３０Ａにおけるソケット本体部１０のレバー部材２０Ａに対応する位置には、レバー部材２０Ａの爪部２０Ａｎの先端が係合される段部３０ｃが所定の間隔をもって複数箇所に設けられている。取付台３０Ａにおける段部３０ｃ相互間であって、側面部となる位置には、面取部３０ｅが形成されている。ヒートシンク部材１２がソケット本体部１０に装着される場合、面取部３０ｅがレバー部材２０Ａの爪部２０Ａｎの先端に当接するとともに、図８において矢印の示す方向とは逆方向に爪部２０Ａｎの先端を回動させることとなる。

従って、ヒートシンク部材１２が上述のソケット本体部１０に装着される場合、ヒートシンク部材１２が突起部１２ＰＡ、１２ＰＢ、および、１２ＰＣ等により、位置決めされるもとで、その面取部３０ｅがレバー部材２０Ａおよび２０Ｂの爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎの先端に当接するとともに、双方を互いに離隔するように回動させる。次に、ヒートシンク部材１２がさらに下降せしめられるとともに、取付台３０Ａおよび３０Ｂが基台部１２Ｂに向けて押圧されることにより、上述のコイルスプリングの付勢力により、その双方が互いに近接する方向に回動されるのでレバー部材２０Ａおよび２０Ｂの爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎの先端が各段部３０ｃに係合される。従って、ヒートシンク部材１２がソケット本体部１０に保持されることとなる。その際、取付台３０Ａおよび３０Ｂが基台部１２Ｂに向けて押圧されることにより、レバー部材２０Ａおよび２０Ｂの爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎの先端が、最小の摩擦力により各段部３０ｃに係合されることとなる。

また、取付台３０Ａおよび３０Ｂがコイルスプリングにより支持されることにより、装着された半導体装置のパッケージの厚さのばらつきが吸収されるのでヒートシンク部材１２の押圧部１２ＰＵを半導体装置のパッケージの外面に常に一定荷重で密着させることができる。

斯かる構成において、例えば、生産ラインにおいて、半導体装置２２の試験を行うにあたっては、図５に示されるように、生産ラインにおけるセットステーションにおいて、半導体装置２２がソケット本体部１０の整列板/位置決め部材２４に装着される。次に、所定の搬送手段により半導体装置２２が装着されたソケット本体部１０がセットステーションから離れた位置にあるテストステーションに搬送される。そのテストステーションにおいて、上述のヒートシンク部材１２がソケット本体部１０に装着された後、所定の試験が行われることとなる。なお、図５においては、説明を簡単にするためにプリント基板上に配される一つのソケット本体部１０、および、一つのヒートシンク部材１２を代表して模式的に示す。

セットステーションにおいて、先ず、図５および図６（Ｂ）に示されるように、図示が省略される作業ロボットのアームＲｐの先端がカバー部材１４の上面に当接されてコイルスプリング２８の付勢力に抗して下方に向けて押圧される。これにより、カバー部材１４が下降せしめられることにより、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの先端が図６（Ａ）に示される保持状態位置から図６（Ｂ）に示される開放状態位置に移動せしめられる。ラッチ部材１８Aおよび１８Bの先端が、即ち、互いに離隔し、整列板/位置決め部材２４の上方を開放状態とする。その際、半導体装置２２が、図６（Ｂ）および図７に示されるように、図示が省略される搬送ロボットのハンドＲｃにより吸引保持されてカバー部材１４の開口部１４ａおよび整列板/位置決め部材２４の真上となる位置まで搬送される。

次に、そのハンドＲｃにより吸引保持された半導体装置２２は、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの間に形成された空間を通じて下降せしめられ、図４にニ点鎖線で示されるように平板状部２４Bに位置決めされ装着される。その際、半導体装置２２の各端子は、平板状部２４Bの凹部にそれぞれ対応して当接されている。

続いて、カバー部材１４は、ロボットのアームＲｐの先端がカバー部材１４の上面に当接された状態で上昇されるとき、図６（Ｃ）に示されるように、コイルスプリング２８の付勢力により開放位置から保持位置まで上昇せしめられる。

その際、ラッチ部材１８Aおよび１８Bの先端における押圧面部は、それぞれ、略同一のタイミングで、回動されるので半導体装置２２をコンタクトピンモジュール１６の端子群に向けて押圧することとなる。これにより、半導体装置２２は、ラッチ部材１８Aおよび１８Bにおける押圧面部により押圧され、その結果、半導体装置２２は平板状部２４Bに向けて所定の圧力で均等に押圧され保持されることとなる。

そして、ソケット本体部１０は、所定の搬送手段によりテストステーションに搬送される。その際、ラッチ部材１８Aおよび１８Bにより、半導体装置２２は、平板状部２４Bに向けて所定の圧力で均等に押圧され保持されているので半導体装置２２が搬送中においてソケット本体部１０から外れて飛び出すことが防止される。

テストステーションにおいて、ヒートシンク部材１２がソケット本体に装着するにあたっては、図８および図９に示されるように、ヒートシンク部材１２がソケット本体部１０の真上となる位置に配された後、図示が省略されるロボットハンドにより下降せしめられる。

先ず、下降せしめられるヒートシンク部材１２の押圧部材３２が、図１０に示されるように、カバー部材１４の窪み１４Ｄの底部に当接しカバー部材１４を押し下げ始める。その際、ヒートシンク部材１２の押圧面部１２ＰＵと半導体装置２２の上面とは未だ当接していない。

続いて、ヒートシンク部材１２がさらに下降せしめられるとき、図１１に示されるように、カバー部材１４が最下端位置に到達し、その後、所定の遅れ期間をもって図１に示されるように、ヒートシンク部材１２の押圧面部１２ＰＵが半導体装置２２の上面に当接することとなる。その際、取付台３０Ａおよび３０Ｂがコイルスプリング３６の付勢力に抗してロボットハンドにより押圧されることにより、レバー部材２０Ａおよび２０Ｂの爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎの先端は、上述したように一旦互いに離隔された後、互いに近接されることにより、その先端が段部３０ｃに係合される。これにより、ヒートシンク部材１２がソケット本体部１０に固定されることとなる。

従って、ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂが、互いに最大に離隔した状態でヒートシンク部材１２の押圧面部１２ＰＵが進入するのでラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂとヒートシンク部材１２とが干渉する虞がない。

そして、カバー部材１４が試験位置に維持されるもとでプリント配線基板の入出力部に検査信号が供給されるとき、コンタクトピンモジュール１６を通じてその検査信号が半導体装置２２に供給されるとともにその回路の異常が検出されるとき、半導体装置２２からの異常検出信号が入出力部を通じて外部の故障診断装置に供給されることとなる。

半導体装置２２の検査が終了した場合、その半導体装置２２を取り出すにあたっては、
レバー部材２０Ａおよび２０Ｂにおける取手部２０Ａｈおよび２０Ｂｈが、その下方に向けて押圧され、爪部２０Ａｎおよび２０Ｂｎが段部３０ｃに対し非係合状態とされることにより、ヒートシンク部材１２がソケット本体部１０に対して解放状態とされる。その後、その半導体装置２２が取り出される。

図１２（Ａ）および（Ｂ）は、固定装置（取付レバー）５０が設けられているヒートシンク支持体５４に固定されるヒートシンク部材５２が、ソケット本体に対し着脱可能に支持される構成を備える従来の半導体装置用ソケット（上述の特許文献１参照）の１個あたりの実装面積Ｂと、本願発明の上述の例におけるヒートシンク部材１２の１個あたりの実装面積Ａとを対比して示す。

図１２（Ａ）および（Ｂ）からも明らかなように、固定装置が設けられていない本願発明の一例におけるヒートシンク部材１２の１個あたりの実装面積Ａは、固定装置（取付レバー）５０が設けられているヒートシンク支持体５４を備える従来の装置の実装面積Ｂに比べて約３０％減少した値とされ、小型化が図られている。その結果、本願発明の一例は、従来の装置に比べて一枚のプリント配線板上に実装される個数を増大させることが可能となる。

さらに、図１３（Ａ）および（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示される保持装置（取付レバー）５０が設けられているヒートシンク支持体５４に固定されるヒートシンク部材５２が、ソケット本体５６に対し着脱可能に支持される構成を備える従来の半導体装置用ソケット（上述の特許文献１参照）におけるヒートシンク部材５２の略正方形の半導体装置のパッケージに対する略正方形の接触面積ＣＢと本願発明の上述の例におけるヒートシンク部材１２の略正方形の半導体装置のパッケージに対する略正方形の接触面積ＣＡとを対比して示す。

なお、図１３（Ａ）に示される従来の装置においては、装着されたヒートシンク部材５２が半導体装置のパッケージに接触する場合、半導体装置を整列板/位置決め部材６０に保持するラッチ部材５８の先端が、常に、整列板/位置決め部材６０の平板状部６０Ｂ内に進入する構成とされる。

従って、図１３（Ａ）および（Ｂ）からも明らかなように、本願発明の一例においては、図１に示されるように、ラッチ部材１８Ａおよび１８Ｂが互いに離隔した状態でヒートシンク部材１２の押圧面部１２ＰＵが半導体装置２２のパッケージの外面に接触するのでヒートシンク部材１２の略正方形の半導体装置のパッケージに対する接触面積ＣＡは、従来装置のヒートシンク部材５２の略正方形の半導体装置のパッケージに対する接触面積ＣＢに比べて約３０％増大した値とされる。従って、本願発明の一例においては、半導体装置の冷却効率を従来装置に比して高めることができることとなる。

また、本願発明の一例においては、上述のように、保持装置（取付レバー）を必要としないのでヒートシンク部材１２が、その部品点数が低減されるもとで、より大きい放熱効果を得られようにフィン１２ｆｉの大きさ（放熱面積）を最大限確保でき、しかも、フィン１２ｆｉに供給される冷却風の流れが阻害される虞がない。

本発明に係る半導体装置用ソケットの一例の要部を示す断面図である。 図１に示される例における外観を示す平面図である。 図２に示される例において正面側から見た断面図である。 図２に示される例において、ヒートシンク部材を取り外した状態でソケット本体を示す平面図である。 本発明に係る半導体装置用ソケットの一例における試験工程の説明に供される図である。 （Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、それぞれ、半導体装置のソケット本体への装着についての説明に供される図である。 図６（Ｂ）に対応した状態におけるレバー部材の状態を示す断面図である。 図２に示される例において、ヒートシンク部材のソケット本体への取り付け動作の説明に供される図である。 図２に示される例において、ヒートシンク部材のソケット本体への取り付け動作の説明に供される図である。 図２に示される例において、ヒートシンク部材のソケット本体への取り付け動作の説明に供される図である。 図２に示される例において、ヒートシンク部材のソケット本体への取り付け動作の説明に供される図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、従来の半導体装置用ソケットの１個あたりの実装面積と、本願発明の一例におけるヒートシンク部材の１個あたりの実装面積との対比の説明に供される平面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、従来の半導体装置用ソケットのヒートシンク部材の半導体装置のパッケージに対する接触面積と本願発明の一例におけるヒートシンク部材の半導体装置のパッケージに対する接触面積との対比の説明に供される平面図である。 図２に示される例におけるヒートシンク部材を押圧部側から見た斜視図である。 半導体装置の上面が熱伝達シートに当接した状態を示す部分断面図である。 熱伝達シートおよび押圧部を拡大して示す部分断面図である。 熱伝達シートの溝の他の例を示す平面図である。 熱伝達シートおよび押圧部を示す部分断面図である。 熱伝達シートのさらなる他の例を押圧部とともに示す部分断面図である。 図１９に示される例における平面図である。 図１９に示される熱伝達シートおよび押圧部を拡大して示す部分断面図である。

符号の説明

１０ ソケット本体部
１２ ヒートシンク部材
１２ＰＵ 押圧部
１３ＧＡ，１３ＧＢ 溝
１４ カバー部材
１５ 熱伝達シート
１６ コンタクトピンモジュール
１８Ａ、１８Ｂ ラッチ部材
２０Ａ、２０Ｂ レバー部材
２２ 半導体装置
３０Ａ、３０Ｂ 取付台
３２ 押圧部材
３４、３６ コイルスプリング

Claims (8)

1. 半導体装置が収容される半導体装置収容部、および、該半導体装置収容部に収容される半導体装置を電気的に外部電子回路部と接続するコンタクト端子群を備えるソケット本体部と、
   前記半導体装置収容部の周囲に設けられ前記半導体装置を該半導体装置収容部に選択的に保持する位置または解放する位置をとる保持装置と、
   前記保持装置を駆動させる保持装置駆動部と、
   前記ソケット本体部に着脱可能に配され、前記半導体装置収容部に配置された前記半導体装置の外周面に当接し該半導体装置を冷却させる当接部を有するヒートシンク部材と、を備え、
   前記ヒートシンク部材が前記ソケット本体部に取り付けられる場合、保持装置駆動部により前記保持装置が解放する位置とされる状態で、該ヒートシンク部材の当接部が前記半導体装置の外周面に当接することを特徴とする半導体装置用ソケット。
2. 半導体装置が収容される半導体装置収容部、および、該半導体装置収容部に収容される半導体装置を電気的に外部電子回路部と接続するコンタクト端子群を備えるソケット本体部と、
   前記ソケット本体部に着脱可能に配され、前記半導体装置収容部に配置された前記半導体装置の外周面に当接し該半導体装置を冷却させる当接部を有するヒートシンク部材と、
   前記ソケット本体部に設けられ前記ヒートシンク部材を前記ソケット本体部に対し選択的に固定するとともに解放する固定装置と、
   を具備して構成される半導体装置用ソケット。
3. 前記半導体装置収容部の周囲に設けられ前記半導体装置を該半導体装置収容部に選択的に保持する位置または解放する位置をとる保持装置と、
   前記保持装置を駆動させる保持装置駆動部と、をさらに備え、
   前記ヒートシンク部材が前記ソケット本体部に取り付けられる場合、保持装置駆動部により前記保持装置が解放する位置とされる状態で、該ヒートシンク部材の当接部が前記半導体装置の外周面に当接することを特徴とする請求項２記載の半導体装置用ソケット。
4. 前記保持装置は、前記半導体装置収容部の周囲に回動可能に設けられるラッチ部材を含んでなり、前記保持装置駆動部は、該ラッチ部材に連結され、前記ソケット本体部に昇降動可能に支持されるカバー部材を含んでなることを特徴とする請求項１または請求項３記載の半導体装置用ソケット。
5. 前記ヒートシンク部材は、付勢手段を介して前記カバー部材を押圧する押圧部材を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置用ソケット。
6. 前記ヒートシンク部材は、前記固定装置のレバー部材に選択的に係合される取付台を備え、
   該取付台は、該ヒートシンク部材の基台部との間に配されるばね部材により、前記ソケット本体に装着された半導体装置の厚さ方向に所定量、移動可能に支持されることを特徴とする請求項２記載の半導体装置用ソケット。
7. 前記ヒートシンク部材の当接部には、前記半導体装置の外周面との間に大気を導入するための複数の大気連通路を有する熱伝達シートが設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用ソケット。
8. 前記熱伝達シートは、自然黒鉛鉱石で精製されたグラファイトを含んで構成されることを特徴とする請求項７記載の半導体装置用ソケット。
   

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