JP2007108179A - ボールグリッドアレイデバイスの検査方法、製作方法及びボールグリッドアレイデバイス - Google Patents

ボールグリッドアレイデバイスの検査方法、製作方法及びボールグリッドアレイデバイス Download PDF

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Abstract

【課題】バーンイン試験をすべきボールグリッドアレイデバイス(以下、ＢＧＡＤと称す)を、損傷することなく、試験ソケットの中への挿入及び取出しを行なうことができる取付装置を用いてなされるＢＧＡＤの検査方法、製作方法。
【解決手段】ベース部材と、該ベース部材に固定され長手方向の一方に相互接続端部を有し、他方にＢＧＡＤの端子ボールへ側方から接触することにより横方向下向きの圧力を付与する形状の自由端部を有する複数の細長い接触部材と、該接触部材の自由端部を開閉させて前記ＢＧＡＤの端子ボールに前記接触部材の自由端部を離接させる移動部材28、50とを備えるＢＧＡＤの取付装置であって、前記ＢＧＡＤの端子ボールに対して、前記接触部材の自由端部が横方向下向きの圧力を付与するように側方から接触するようにしたＢＧＡＤの取付装置にＢＧＡＤを装着し、前記端子ボール及び接触部材を介してＢＧＡＤを外部と電気的に接続して検査を施す。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子デバイスの取付け及び試験を行なうボールグリッドアレイデバイスの取付装置を用いてボールグリッドアレイデバイスに検査を施す方法、当該検査を施すことによってボールグリッドアレイデバイスを製作する方法及び当該製作方法によって製作されたボールグリッドアレイデバイスに係り、より具体的には、試験及びバーンイン(burn-in)等を行なう間、ボールグリッドアレイ装置の入力／出力端子を保持し電気的に接続するソケット装置に相当するボールグリッドアレイデバイスの取付装置を用いてボールグリッドアレイデバイスに検査を施す方法、当該検査を施すことによってボールグリッドアレイデバイスを製作する方法及び当該製作方法によって製作されたボールグリッドアレイデバイスに関する。
ミクロ電子工学の技術の進歩によって、より少ないスペースにより多くの機能を実行できるデバイスチップが開発される傾向にある。外部世界と通信するために、チップと外部回路との間でチップ内の回路に必要な電気的相互接続の数は増加するから、この相互接続のための物理的スペースは小さくしなければならない。チップと外部回路との間を電気的に接触させるために、回路チップは、通常、１又は２以上の外部表面の上で相互接続用リード、パッド等を支持するハウジング又はパッケージの中に収容されている。チップから外部回路までのリードの全体長さを短くし、パッケージの入力／出力端子間に適当なスペースを形成するために、パッケージには高ピンカウントデバイスが取り付けられており、入力／出力端子はパッケージの一面にグリッドパターンで配置されている。端子は、パッケージから突出するピンの形態(通常、ピングリッドアレイ又はＰＧＡとして記載されている)でもよいし、パッケージの表面上の接触パッドの形態でよい。チップをサブストレート(substrate)に対して物理的に固定し、パッケージが取り付けられるべき回路基板等のサブストレートの表面上のパッド間及び同様な相互接続パッド間で電気接続するために、半田等を小滴たらして、デバイスパッケージの各端子パッドに固定される。半田の小滴は、端子パッドに球状の突起を形成することから、このようなデバイスは、ボールグリッドアレイ(Ball Grid Array、略してBGA)デバイスと称される。
「ボールグリッドアレイデバイス(ball grid array device)」という語は、一般的には、略球状の接点が一方の面から突出するデバイスパッケージに適用されるが、この語は他の構造にも適用される。例えば、裸の(被覆されていない)チップは、パッケージ内に取り付けるために、球状接点のグリッドアレイが配備されることがある。しかし、製造中のあるところでは、球状接点を有する裸のチップは、ボールグリッドアレイデバイスとして記載されることも随分ある。同じように、完成チップは、一方の表面に端子パッドが設けられ、その端子パッド上に球状の相互接続部が形成されることがある。次に、チップを反転して、サブストレート上の対応するパターンの相互接続パッドに直接取り付ける。加熱されると、球状の半田は再び流動し、電気的及び物理的な接続部を形成する。このプロセス(「フリップチップ」技術と称されることもある)は、明らかに、いわゆるボールグリッドアレイデバイスを用いている。従って、この明細書では、「ボールグリッドアレイ」及び「ボールグリッドアレイデバイス」は、デバイスパッケージ、フリップチップ及び裸のダイ等のように、一方の面に略グリッド状のパターンに配列された複数の略球状接続部を形成するいかなる構造も意味する。ボール端子は、略球状であり、デバイスパッケージの一方の面に所定のパターンで配列される。ボール端子は略球状で、サイズは略均一であるから、各ボール端子の幾何学的中心はデバイスパッケージの表面から離間している。ボール端子はパッケージから垂下し、ボール端子の幾何学的中心は、実質的に、ボール端子が垂下するデバイスパッケージの表面と平行な平面内にある。この平面(又は個々のボール端子に対応する平面)は、ここではボール端子の中心、中心線又は中心延長線と称するものとする。
電子デバイスの多くは、製作プロセス中、又は製作後のある段階でバーンイン試験が行なわれる。バーンイン試験を行なうには、デバイスを試験用固定具に着脱せねばならない。固定具により、入力／出力端子の各端子が電気的に接続され、デバイスの機能が試験されて評価される。多くの場合、デバイス完成品の評価と機能の完全性を確認するために、デバイスは電気的応力を受けるだけでなく、苛酷な環境条件(例えば、熱等)に曝される。効果的なバーンイン試験を行なうために、デバイスは固定具の中に取り付けられるが、この固定具は、デバイス、デバイスパッケージ又は精巧なボール端子に損傷を与えることなく、速やかにかつ容易に、挿入と取出しを行なえるものでなければならない。しかしながら、デバイス構造(例えば、隠れた面に非常に小さな接点が密集配置されている)として魅力あるものにさせるボールグリッドアレイデバイスの特徴は、デバイス構造に損傷を与えることなく、試験ソケットの中に確実に取り付けることを極めて困難なものとしている。
従来の試験ソケットの構造では、ボールグリッドアレイは、ボールグリッドアレイパターンに対応するアレイ中に相互接続パッドを有する相互接続サブストレートの上に配置される。ボールグリッドアレイデバイスは、端子ボールが、試験サブストレート上の相互接続パッドと個々に接触するように、サブストレートの上に配置される。しかし、試験を行なうにはボールグリッドアレイデバイスを適当な位置と方向に維持せねばならず、そのために蓋又はカバーを用いてデバイスをトラップ(entrap)し、ボールグリッドアレイを相互接続パッドに一致させて接触状態を維持する。残念ながら、トラップ蓋は、デバイス周囲の冷却空気の適当な循環を妨げるから、デバイスが特定のヒートシンクとの関連においてのみ動作するように設計されている場合でも、ヒートシンクの使用を排除する。このような蓋又はカバーは操作が難しく、デバイスを損傷させることもあり、試験ソケットのローディングとアンローディングの自動化を妨げることになる。
本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置は、取付用ハウジング又はソケットの上部に開口を設けることにより従来の欠点を解消するものである。蓋、カバー等は必要としない。従って、デバイスの上面は、試験中、ヒートシンクに取り付けるために利用され、冷却空気等に対して開口している。さらに、ソケット、つまり取付けハウジングの天面は開口しているから、試験されるべきデバイスは、デバイス又は取付装置を損傷する虞れなく、自動化プロセスにより、挿入又は取出しを行なうことができる。
本発明のボールグリッドアレイデバイスの検査方法は、ベース部材と、該ベース部材に固定され長手方向の一方に相互接続端部を有し、他方にボールグリッドアレイデバイスの端子ボールへ側方から接触することにより横方向下向きの圧力を付与する形状の自由端部を有する複数の細長い接触部材と、該接触部材の自由端部を開閉させて前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに前記接触部材の自由端部を離接させる移動部材とを備えるボールグリッドアレイデバイスの取付装置であって、前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに対して、前記接触部材の自由端部が横方向下向きの圧力を付与するように側方から接触するようにしたボールグリッドアレイデバイスの取付装置にボールグリッドアレイデバイスを装着し、前記端子ボールおよび接触部材を介してボールグリッドアレイデバイスを外部と電気的に接続して検査を施すことを特徴とする。
また、本発明のボールグリッドアレイデバイスの製作方法は、ベース部材と、該ベース部材に固定され長手方向の一方に相互接続端部を有し、他方にボールグリッドアレイデバイスの端子ボールへ側方から接触することにより横方向下向きの圧力を付与する形状の自由端部を有する複数の細長い接触部材と、該接触部材の自由端部を開閉させて前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに前記接触部材の自由端部を離接させる移動部材とを備えるボールグリッドアレイデバイスの取付装置であって、前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに対して、前記接触部材の自由端部が横方向下向きの圧力を付与するように側方から接触するようにしたボールグリッドアレイデバイスの取付装置にボールグリッドアレイデバイスを装着し、前記端子ボールおよび接触部材を介してボールグリッドアレイデバイスを外部と電気的に接続して検査を施すことによってボールグリッドアレイデバイスを製作することを特徴とする。
また、本発明のボールグリッドアレイデバイスは、前記製作方法によって製作されたことを特徴とする。
さらに説明すると、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置においては、ソケット又は取付けハウジングは、支持部材を具え、該支持部材の上面には、ボールグリッドアレイパッケージの面から垂下する相互接続端子ボールのアレイを受けるための窓が複数開設されている。ソケットはまた、ベース部材を含んでおり、軸方向に伸びる複数の接触ピン又はフィンガーが固定されている。各々のフィンガーの一端は、ベースを貫通して取付端部として供され、バーンイン基板等に半田付けされる。各フィンガーの反対側の端部は、窓の１つに侵入している。各フィンガーの中央部(自由端部とベースの間)は、ベースと支持部材の間に取り付けられた屈曲プレートの孔を貫通している。屈曲プレートは固定してもよいし、接触フィンガーの自由端部を窓に関して移動させるために、支持部材に関して横方向に可動でもよい。各々の自由端部の端部はフィンガーの軸から外れるように屈曲し、自由端部の先端部に接触チップを形成している。フィンガーは、開状態のとき、接触フィンガーの自由端部が夫々の窓の一方側の近傍に位置するように取り付けられる。ボールグリッドアレイデバイスは支持部材の上面に配置されるとき、端子ボールは窓の中に突出又は垂下する。望ましい実施例において、屈曲プレートを横方向に移動させるためにカムが用いられ、全ての接触フィンガーの自由端部を同時にかつ一様に同じ方向に移動させる。このため、端部は強制的に端子ボールと接触させられて、窓を塞ぐ。各フィンガーの先端部(フィンガーの軸から外れる)は、窓の上部の近傍に位置する。
フィンガーが屈曲プレートにより移動させられると、端部は、その中心線よりも上方の端子ボールに接触する。フィンガーは各ボールに対して個々に電気的に接触する。フィンガーはそれらの中心線(各ボールの中心と、それが垂下するデバイスの面との間)よりも上方のボールと接触するから、フィンガーは夫々の窓のボールを保持し、ボールグリッドアレイデバイスをトラップする。ボールグリッドアレイデバイスは端部によって適所に保持され、中心線の上方でボールと接触するから、ボールのサイズは、接触フィンガーのトラップ効果に影響を及ぼすことなく、所定の範囲内で変動してもよい。
構造と操作が簡単であるため、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置は、広範囲に亘る材料から作ることができる。ソケットの上部は開口しているから、ソケットのローディング及びアンローディングに自動化プロセスを用いても、デバイス又はソケットを損傷することはなく、デバイスの上表面は冷却雰囲気に晒すこともできるし、及び／又は、ヒートシンクに取り付けることもできる。本発明の特徴及び利点については、特許請求の範囲に関連する以下の詳細な説明及び図面から容易に理解されるであろう。
ここで用いられる「取付ハウジング(mounting housing)」及び「ソケット」という語は、同じ意味で使用され、ボールグリッドアレイの端子ボールの夫々と電気的に接触してボールグリッドアレイを収容するためのデバイス又は取付装置を表わすものとして用いられる。なお、図面中、同様な要素については同じ符号を付している。
本発明の取付ハウジングを具えたボールグリッドアレイデバイス(10)の使用状態を図１に示している。ボールグリッドアレイデバイス(10)は、底面(11)を有しており(図３参照)、その底面の上に球面形状の端子(12)が複数個形成される。端子(12)は、デバイスの面(11)の取付パッド等(図示せず)の上の所定位置にて半田を盛って形成される。このような端子ボールを形成する方法は種々のものが知られており、この発明の一部を形成するものではない。これらの方法により、略球状体が作られ(図７参照)、ボールグリッドアレイデバイスの下面(11)から垂下する。端子ボール(12)は、通常、半田を載せて加熱し、表面張力によってボール形状に収縮することにより形成される。作製方法の如何に拘わらず、ボールグリッドアレイデバイスの面から突出する球状端子は、端子ボール(terminal balls)又はボール端子(ball terminals)と称するものとする。
端子ボール(12)は、ボールグリッドアレイデバイス(10)の下面に所定のグリッドパターンにて設けられる。ボールグリッドアレイデバイスを収容するために、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の取付ハウジングは、上部支持部材(22)を用いており、該支持部材には複数の窓(23)が貫通している。窓部(23)は、ボール端子(12)のグリッドパターンに対応するグリッドパターンに形成されている。異なる寸法のボールグリッドアレイデバイスを収容するために、支持部材(22)の上面(24)には、種々サイズのスペーサ(35)が着脱可能に配備されている。スペーサ(35)は、夫々の特定のボールグリッドアレイデバイスの周囲を構成し、ボールグリッドアレイデバイスが上面(24)に関して横方向に移動しないように、ボールグリッドアレイデバイスを位置決めする。このように、スペーサ(35)によって、各ボールグリッドアレイは、その下面(11)から垂下するボール端子(12)が、窓部(23)と位置及び方向が一致するように整えることができ、また必要に応じて、ボールグリッドアレイパッケージの各サイズ及び形状を変えることができる。
図１に示す望ましい実施例において、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置のソケットは、複数のプレート状要素(後で詳しく説明する)から形成され、該要素は、上部及び底部が開口した単一の箱状ハウジング(100)の中に収容されている。図４、図５及び図６に示す如く、ハウジングはベース部材(21)を含んでおり、該ベース部材は、支持部材(22)の窓部(23)と実質的に一致する位置に複数の穴(30)が形成されている。各孔(30)は内側に肩部(31)を有している(図６参照)。各孔(30)には、接触部材としての細長い接触フィンガー(40)が配置される。望ましい実施例において、細長い接触フィンガーは軸方向に細長い部材であり、例えばニッケルでコーティングされた鋼の如く弾性の導電性材料から形成される。接触フィンガー(40)の中央部(43)は、幅が広くなっており、その両端に肩部(45)(46)を形成している。従って、接触フィンガー(40)がベース部材(21)の中に挿入されると、テール部(41)は孔(30)の中を貫通し、肩部(46)は肩部(31)の上に載る。孔(32)と、孔(30)に対応する肩部(33)を有するトラッププレート(25)が、ベース部材(21)と肩部(33)に固定される。各々の接触フィンガー(40)の上部(44)は孔(32)を貫通し、孔(32)の肩部(33)は接触フィンガーの拡大された中央部(44)の肩部(45)と接触する。このように、接触フィンガー(40)は、トラッププレート(25)によってベース部材(21)の中の適所に挿入され、しっかりと保持される。
接触フィンガー(40)の下端は、ベース支持体(22)の下面から突出し、入力／出力端部を構成する。テール部(41)は、適当な回路基板、バーンイン基板等の中で固定されてもよい。或はまた、支持媒体の回路に対して電気的に接触させることのできるその他の手段を用いてもよい。
接触フィンガー(40)の中央部(43)より上方の上部(44)は、移動部材としての屈曲プレート(28)の孔(54)の中を通り、その自由端(42)は窓部(23)で終端している。望ましい実施例において、各フィンガー(40)の自由端部(42)は十分に細長く、支持表面(24)と略直交して窓(23)の中に侵入する略中心軸を構成している。しかし、先端部(42a)は屈曲して、中心軸から逸脱し、窓(23)の中を通って支持表面(24)の方に伸びるが、窓(23)つまり表面(24)を越えない。最も良い結果を得るために、先端部(42a)は、表面(24)を突き抜けることなく、できるだけ表面(24)に接近することが望ましい。しかし、先端部(42a)は、接触するボール端子の中央線を越えてさえいればよい。
望ましい実施例において、夫々の窓(23)は、接触フィンガー(40)の端部(42)を収容する小さな凹部(23a)を有している。図４、図５及び図６に示されるように、屈曲プレート(28)は、トラッププレート(25)と支持部材(22)の間に配置されるが、ハウジングに関して、横方向の往復動は自由である。接触フィンガー(40)の中央部(43)は、ベース部材(21)とトラッププレート(25)の間でしっかりと留められているから、屈曲プレート(28)の横方向の動きにより、接触フィンガー(40)の自由端部(42)も横方向に移動する。
移動部材としての回転可能なカム(50)は、屈曲プレートの一方の端部表面近傍の取付ハウジングの中を水平方向に通る。カム(50)は、ハウジング(100)の一端部にリテーナ(53)により取り付けられる。カム(50)の反対側端部は、レバー(52)によってコントロールされる。レバー(52)が第１の方向に移動するとき、カム(50)の突出部(51)は移動して、プレート(28)の端部表面(29)と接触する。このようにして、カム(50)の回転(図４において反時計方向)により、屈曲プレート(28)は同じ方向(図４の左向き)に移動する。屈曲プレート(28)の移動により、自由端部(42)も同じ方向に移動するから、自由端部(42)は凹部(23a)から脱出し、窓(23)を横切る方向に移動する。回転カム(50)はプレート(28)を移動させるための望ましい手段であることは認識されるであろう。カムを相対移動させるその他の手段として、くさび形部材、ラチェット、プランジャー、ラック−ピニオン等を用いることもできる。この明細書で用いられる「カム」及び「カムプレート」という語は、接触フィンガーの上部(44)を支持部材(22)に関して横方向に移動させることのできるいかなる機械的構造を意味するものとする。
ハウジングが開状態のとき、接触フィンガー(40)の上部(44)の位置を図４に示している。この位置では、接触フィンガー(40)は、遊びのある状態（relaxed）か、又は屈曲プレートによって強制的に開位置にされている。必要に応じて、バネ（図示せず）を、ハウジング(100)とプレート(28)の反対側端部(29)との間に配置し、自由端部(42)が凹部(23a)の中に確実に入り込むようにすることができる。従って、ボールグリッドアレイデバイスは、適当な位置に単に置くだけで、窓(23)の中に垂下するボール端子(12)によって位置決めすることができる。自由端部(42)は凹部(23a)の中に引っ込められるから、ボール端子(12)は簡単に窓(23)の中に入る。このため、ボールグリッドアレイデバイス(10)又は垂下するボール端子(12)のどの部分にも、どんな種類の圧力も加わらない。さらに、ソケットのどの部分に対しても、電子デバイスパッケージ又はボール端子からどんな力（重力以外の力）も作用しない。プレート(28)が突出部(51)によって移動する（図４の左側方向）とき、接触フィンガー(40)の自由端部(42)は、窓(23)の中に垂下するボール端子(12)の方に向けて、一様にかつ同時に移動してボール端子に接触する。
図２に最も良く示されており、図７に説明的に示しているが、接触フィンガー(40)の自由端部(42)は表面(24)近傍の窓(23)の中に侵入するが、表面(24)を越えない。さらに、自由端部(42)は、先端部(42a)がピン(40)の垂直軸からボール端子(12)の方に偏向するように屈曲させられ、接触フィンガー(40)の先端部(42a)でカップ又はフックを形成するようにしている。図７に示されるように、自由端部(42)の先端部(42a)は、ボール端子(12)の中心線を越えて伸びている。例えば、図７は、ボールの呼び寸法（nominal size）が0.030インチのとき、先端部(42a)がボール端子と接触しているときの相対位置を示している。ボールの呼び寸法0.030インチは、直径約0.035〜約0.024インチの範囲で変動してもよい。このように、ボールの接点は、ボール寸法の変動と共に僅かに変動してもよい。しかしながら、図７に示すように、自由端部(42)の先端部(42a)が、延長された中心線（ボール端子(12)の中心を通る水平線）を少なくとも0.001インチ〜0.002インチ以上越える場合、接触フィンガー(40)の先端部(42a)の接点は、ボール端子(12)の延長された中心線を約５度越えている。このように、ボールグリッドアレイデバイスはトラップされて、スペーサ(35)による水平移動は妨げられるから、接触フィンガー(40)の先端部(42a)によりボール端子(12)に作用する圧力は、横方向の力成分と、小さな下向きの力成分を有している。ボールグリッドアレイデバイス(10)は、このようにしてトラップされ、接触フィンガー(40)からボール端子(12)に作用する横方向下向きの圧力により、支持部材(22)の上面(24)に当たって固定される。
ハウジングが閉状態の時、取付ハウジングの要素とボールグリッドアレイの相対位置を図５に示している。カム(50)の突出部(51)は、プレート(28)を図５の左方向に付勢していることに留意すべきである。接触フィンガー(40)の先端部(42a)は、ボール端子(12)の表面に接触するまで、同じ方向に移動する。屈曲プレート(28)は左方向にさらに移動するにつれて、各々の接触フィンガー(40)の中央部(44)は、約35グラムの接触圧力が夫々のボール端子に作用するまで撓む。接触フィンガー(40)の先端部(42a)は、夫々のボール端子(12)の中心線を越えているから、この圧力によって取付ハウジングの上面(24)近傍のボールグリッドアレイデバイスの全体をしっかりとロックし、夫々の接触フィンガー(40)はボール端子(12)と電気的に接触し、電気的機能等を検査することができる。しかし、約35グラムの範囲内の圧力は、ボール端子(12)に損傷を与えたり又は脱落させるには不十分である。
検査、バーンイン又はその他のプロセスがボールグリッドアレイデバイス(10)に適用された後、レバー(52)を反対方向に移動させるだけでデバイスは解除され、接触フィンガー(40)(もし含まれている場合は、さらにバネ)により、プレート(28)は反対方向に強制移動させられ、先端部(42a)は凹部(23)の中に入り込む。本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の場合、バーンイン試験を行なうためにボールグリッドアレイデバイスを取り付ける際、ソケットに挿入する力は全くゼロである。試験装置は、重力を利用して、取付ハウジングの上面に配置するだけでよい。挿入又は除去を行なう間、デバイスパッケージ又はボール端子(12)にはいかなる種類の力も作用しない。
前述した実施例において、屈曲プレート(28)はカム作用により横方向に移動し、接触フィンガー(40)の自由端部(42)を移動させて端子ボール(12)と接触する。しかしながら、その他の構成を用いて、端子ボール(12)を接触フィンガーの自由端部(42)に関して移動させることもできる。
図８及び図９に示す実施例において、屈曲プレート(28)は固定位置に維持され、上部支持部材(22)が横方向に移動させられると、同時にボール端子(12)は接触フィンガーの自由端部(42)と物理的に接触する。この実施例において、各々の接触フィンガー(40)の上部(44)は屈曲プレート(28)の孔(54)を貫通する。孔(54)は、孔(32)に関して、孔(32)の中心を外れる方向に接触フィンガーの自由端部(42)を付勢するように位置決めされる。図８及び図９に示されるように、接触フィンガーは屈曲プレート(28)を通過する部分が逆向きに屈曲され、屈曲プレート(28)の孔(54)は、端部(42)を曲率方向に付勢するように位置決めされる。
ソケットが開位置にあるとき、自由端部(42)は窓(23)の凹部(23a)に位置することが観察されるであろう。しかし、屈曲プレート(28)がカム作用によって接触フィンガーを移動させる実施例に関して説明したように、上部支持部材(22)が図９の右方向に移動するとき、ボール端子(12)は接触フィンガー(42)の自由端部(42a)と同時に接触する。当該分野の専門家であれば、前記の記載から、所望の相対移動を実行させるためにその他の構成を用いることもできるであろう。
ソケットが閉位置にあるとき、接触フィンガー(40)の先端部(42a)の各々は、横方向下向きの力が、その中心線より約５度上方のボール端子に作用する。個々のフィンガーから作用する圧力は制限されているから、ボール端子(12)を損傷する虞れはない。同じように、接触フィンガー(40)が開位置に戻される(又は上プレートが移動させられる)とき、ボールグリッドアレイデバイス(10)は、単に重力で取り外すこともできるし、或はバキュームペンシル等を用いて取り外すこともできる。本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置は、挿入と取外しのための力を全くゼロにするだけでなく、端子ボール(12)以外はボールグリッドアレイデバイスにどんな圧力も作用しないことに留意すべきである。実際、蓋又はカバーを用いていないから、ボールグリッドアレイデバイスの上表面全体は露出している。その上に冷却空気を循環させてもよいし、ヒートシンクを配備することもできる。さらに、試験装置は、重力を利用して垂直移動させることによって簡単にローディングすることができるので、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置を用いる試験装置は自動化装置によるローディングとアンローディングを簡単に行なうことができる。
本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の全ての構成において、デバイスとソケットの間での接触によって生じる全ての反力（reactive forces）はソケットハウジングの本体の中にあり、バーンイン基板には伝達されないことに特に留意されるべきである。接触フィンガーの端部(42)を端子ボール(12)に関して移動させることによってソケットを開く（又は閉じる）ことは、実質的な力を必要とする。例えば、接触させるのに必要な力は、各フィンガー(42)から各端子ボール(12)に加えられる力であり、典型的には、約１オンスである。1000個以上の端子ボールを有するデバイスパッケージでは、接触力の合計は62ポンドよりも大きい。この力は、考慮に入れるべき実質的な力であるが、それは、バーンイン基板等は多数のソケットを含んでおり、各ソケットはローディングとアンローディングが繰り返されるからである。しかしながら、接触フィンガーは、カムの回転によってボール端子に関して同時に移動させられるから、開閉のための全ての力(及び反対方向の反力)は、ソケットの中にある。さらに、フィンガーは、各々が１つのボール端子とのみ個々に接触する。このため、どの端子にも、約１オンスの力が１つの端子に作用するだけである。デバイスパッケージ又は支持バーンイン基板には、実質的にはどんな力も作用しない。その代りに、作用する全ての力(及び反力)はソケットハウジングの中にある。
本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の取付ハウジングを作るために使用される材料は、用途に応じて、必要により変えることができることは理解されるであろう。同じように、要素の物理的なサイズ及び形状は、具体的なボールグリッドアレイデバイスを収容するために調整することができる。例えば、図示の接触フィンガー(40)は軸方向に細長い金属片であるが、平らなリボン材から切断又はスタンピングすることができる。しかしながら、フィンガー(40)は線材から形成してもよいし、発明の原理から逸脱することなく種々の形状に形成することもできる。同じように、必要に応じて、フィンガーは適当な手段を用いてソケットの中に固定してもよい。もし、ソケットがバーンインのために使用される場合、耐熱材料を使用すべきである。その望ましい実施例では、可動部品は殆んど用いられておらず、開閉機能を容易に自動化できるから、敵対する環境(hostile environment)の中で使用する場合に特に魅力的である。このように、望ましい実施例は繰返しの使用において、非常に信頼性が高く機能的である。
前述の記載から認識されるように、開示された特徴の多くの利点を得るために、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の原理を種々の形態で用いることができる。それゆえ、本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の数多くの特徴及び利点が、発明の構造及び機能の詳細と共に説明したものであっても、ここでの開示は単なる例示にすぎないことは理解されるべきである。特許請求の範囲に規定された発明の範囲及び精神から逸脱することなく、詳細において、特にサイズ、形状及び部品の配置について、種々の変更及び変形をなすことができる。
本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置の取付ハウジングを具えたボールグリッドアレイデバイスの望ましい実施例の組立て状態を表わす分解斜視図である。 図１の取付ハウジングの上面の一部を拡大して示す図である。 図１のボールグリッドアレイデバイスのボールグリッドアレイ表面の一部を拡大して示す図である。 図１の２−２線に沿う取付ハウジングデバイスの部分断面図であり、取付ハウジングが開位置にあるときの接触フィンガーの位置を示している。 図１の２−２線に沿う取付ハウジングデバイスの部分断面図であり、ボールグリッドアレイがソケットに挿入され、ソケットが閉位置にあるときの接触フィンガーの位置を示している。 図１の取付ハウジングを図４の４−４線に沿って断面したときの部分断面図である。 本発明の検査方法及び製作方法に用いるボールグリッドアレイデバイスの取付装置に使用される接触フィンガーの端部と、ボールグリッドアレイデバイスの表面から突出する様々な呼び寸法のボールの端子ボールとの間の関係を表わす説明図である。 図１に示す取付ハウジングデバイスの他の実施例の部分断面図であり、屈曲プレートは固定状態に維持され、ボールグリッドアレイデバイスを接触フィンガーに関して移動させるために上部支持部材が用いられている。 図８のデバイスの部分断面図であり、ソケットが閉位置にあるとき、接触フィンガーとボールグリッドアレイデバイスの端部の相対位置を示している。
符号の説明
(10) ボールグリッドアレイデバイス
(12) 端子ボール
(21) ベース部材
(22) 支持部材
(23) 窓
(25) トラッププレート
(28) 屈曲プレート
(40) 接触フィンガー
(50) カム
(100) ハウジング

Claims (3)

  1. ベース部材と、該ベース部材に固定され長手方向の一方に相互接続端部を有し、他方にボールグリッドアレイデバイスの端子ボールへ側方から接触することにより横方向下向きの圧力を付与する形状の自由端部を有する複数の細長い接触部材と、該接触部材の自由端部を開閉させて前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに前記接触部材の自由端部を離接させる移動部材とを備えるボールグリッドアレイデバイスの取付装置であって、前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに対して、前記接触部材の自由端部が横方向下向きの圧力を付与するように側方から接触するようにしたボールグリッドアレイデバイスの取付装置にボールグリッドアレイデバイスを装着し、前記端子ボールおよび接触部材を介してボールグリッドアレイデバイスを外部と電気的に接続して検査を施すことを特徴とするボールグリッドアレイデバイスの検査方法。
  2. ベース部材と、該ベース部材に固定され長手方向の一方に相互接続端部を有し、他方にボールグリッドアレイデバイスの端子ボールへ側方から接触することにより横方向下向きの圧力を付与する形状の自由端部を有する複数の細長い接触部材と、該接触部材の自由端部を開閉させて前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに前記接触部材の自由端部を離接させる移動部材とを備えるボールグリッドアレイデバイスの取付装置であって、前記ボールグリッドアレイデバイスの端子ボールに対して、前記接触部材の自由端部が横方向下向きの圧力を付与するように側方から接触するようにしたボールグリッドアレイデバイスの取付装置にボールグリッドアレイデバイスを装着し、前記端子ボールおよび接触部材を介してボールグリッドアレイデバイスを外部と電気的に接続して検査を施すことによってボールグリッドアレイデバイスを製作することを特徴とするボールグリッドアレイデバイスの製作方法。
  3. 請求項２に記載の製作方法によって製作されたことを特徴とするボールグリッドアレイデバイス。
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