JP2008147065A - Ｉｃソケット - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトピンの良否チェックを容易に行うことができるＩＣソケットを提供する。
【解決手段】台座１１は、ＩＣパッケージ２が嵌合するように載置される凹陥部１７を備えており、複数のコンタクトピン１８は、接触部１８ａが突出するように凹陥部１７の底面１７ａに埋設されている。台座１１に開閉自在に軸着されたカバー１２の凹陥部１７に対向した位置には、圧縮コイルバネ２１によりカバー１２へ向けて付勢された押圧体１９と、外部からの操作に応じて押圧体１９を付勢に抗して押し下げる操作部材１６とが設けられている。押圧体１９は、台座１１に対向する面に導電板２２を備える。押圧体１９を台座１１側に押し下げた状態として、凹陥部１７にＩＣパッケージ２を装着せずに、カバー１２を閉じると、導電板２２が各コンタクトピン１８の接触部１８ａに接触し、コンタクトピン１８の良否チェックが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、パッケージ化されたＩＣ（半導体集積回路）の試験に用いるＩＣソケットに関するものである。

ＩＣソケットは、半導体テスタに用いられるテストボード上に実装され、セラミックや樹脂等によって封止されパッケージ化されたＩＣ（以下、これをＩＣパッケージと呼ぶ。）を着脱自在に保持し、保持したＩＣパッケージの端子をテストボードに電気的に導通させるものであり、ＩＣパッケージの最終試験工程にて広く用いられている。このＩＣソケットは、一般に、複数のコンタクトピンが配置され、各コンタクトピンに端子が接触するようにＩＣパッケージが載置される台座と、台座に載置されたＩＣパッケージを覆い、ＩＣパッケージを台座に対して押し付けるカバーとからなる。

ＩＣパッケージは、このＩＣソケットに装着された状態で試験（電気的特性試験や、バーンインなどの環境試験）が行われるが、ＩＣパッケージの端子に汚れや劣化が生じ、端子とコンタクトピンとの間の電気的な接触性が損なわれることがある。試験時にこのようなコンタクト不良が生じると、本来良品であるはずＩＣパッケージを不良品と判定してしまう、いわゆるオーバーキルにより過大な歩留まり低下を招いてしまう。

また、近年、パッケージの下面にボール状の端子を格子状に配し、小型化・高密度実装化を図ったＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）と呼ばれるタイプのＩＣパッケージが主流となりつつある。このＢＧＡタイプのＩＣパッケージに用いられる端子は、サイズが小さく、配列ピッチが狭いため、ＩＣソケットのコンタクトピンは、これに合わせて小型化されている。このコンタクトピンは、強度的に弱く劣化しやすいため、ＩＣパッケージの端子に汚れや劣化が生じていない場合にもコンタクト不良が生じやすいといった問題がある。

コンタクト不良の原因は以下の３つに大別される。
（１）ＩＣパッケージ内での本来の不良（ボンディングワイヤーや入出力回路の破損）
（２）ＩＣパッケージの端子の汚れや劣化
（３）ＩＣソケットのコンタクトピンの汚れや劣化

試験時にコンタクト不良が生じた場合、原因が上記の（１）であるか否かを判断することは、オーバーキルを防止するうえで重要な課題であり、特許文献１では、ＩＣパッケージの端子とコンタクトピンの接触状態を外部から電気的に容易に確認することができるようにしたＩＣソケットが提案されている。このＩＣソケットは、ＩＣパッケージの各端子に対して第１コンタクトピンと第２コンタクトピンとを配置し、ＩＣパッケージが装着されることでＩＣパッケージの端子を介して第１コンタクトピンと第２コンタクトピンとが導通するように構成されている。よって、コンタクト不良が生じた場合に、第１コンタクトピンと第２コンタクトピンとの間の電気抵抗を測定することで、ＩＣパッケージの端子とコンタクトピンとの接触性、つまり、原因が上記の（１）であるか否かを判断することができる。
特開平６−２７５３５０号公報

しかしながら、特許文献１記載の従来のＩＣソケットは、ＩＣパッケージの１つの端子に２つのコンタクトピンを配したものであるため、前述のＢＧＡタイプのＩＣパッケージのように端子が小さく高密度配列されたＩＣパッケージに対応することは困難であり、実用的でない。また、このＩＣソケットを実装するためのテストボード側の接点構造も複雑となり、実用的でない。

さらに、この従来のＩＣソケットでは、コンタクト不良の原因が上記の（１）であるか否かを判断することが可能であるが、原因（２）と（３）の切り分けを行うことは不可能である。つまり、コンタクト不良の原因が上記の（１）でなかった場合、その原因がＩＣパッケージの端子側にあるのか、あるいは、ＩＣソケットのコンタクトピン側にあるのかを判断することができない。ＢＧＡタイプのＩＣパッケージ用のＩＣソケットでは、前述のようにコンタクトピンに不具合が生じやすいため、コンタクトピンの不具合を早期に発見し、コンタクトピンないしＩＣソケットの交換を行うことが歩留まり向上のうえで重要である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、コンタクトピンの良否チェックを容易に行うことができるＩＣソケットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＩＣソケットは、ＩＣパッケージが着脱自在に装着され、装着されたＩＣパッケージの各端子に接触するように複数のコンタクトピンが配置されたＩＣソケットにおいて、ＩＣパッケージの非装着時に、前記複数のコンタクトピンのうち全てまたは一部に接触して、接触したコンタクトピンを電気的に短絡させる短絡手段を備え、前記短絡手段は、コンタクトピンの部分のうちＩＣパッケージの端子との接触部に接触することを特徴とする。

なお、前記複数のコンタクトピンが設けられ、ＩＣパッケージが載置される台座と、前記台座の一端に開閉自在に軸着され、前記台座に載置されたＩＣパッケージを覆うカバーと、前記カバーと前記台座とを閉じた位置に固定する固定部材とを備え、前記短絡手段は、前記カバーに設けられていることが好ましい。

また、前記短絡手段は、前記カバーの前記台座のＩＣパッケージの載置部に対向した位置に、前記載置部に向かう方向に変位自在に設けられた押圧体と、前記押圧体の位置を、前記台座側へ変位した第１の位置と前記カバー側へ変位した第２の位置との間で切り替える切り替え手段とからなり、前記押圧体は、前記切り替え手段により前記第１の位置に設定された状態で、ＩＣパッケージを前記載置部に載置せずに前記カバーを閉じた際に、前記複数のコンタクトピンの接触部のうち全てまたは一部に接触して、接触したコンタクトピンを電気的に短絡させる導電性部を備え、前記押圧体は、前記切り替え手段により前記第２の位置に設定された状態で、ＩＣパッケージを前記載置部に載置して前記カバーを閉じた際に、前記導電性部によりＩＣパッケージを押圧して、ＩＣパッケージの端子とコンタクトピンの接触部との接触圧を増大させるものであることが好ましい。

また、前記導電性部は、前記押圧体の前記台座に対向する面に設けられた平板状の導電板からなることが好ましい。

また、前記切り替え手段は、前記押圧体を前記カバーに向けて付勢する付勢部材と、外部からの操作に応じて前記押圧体を前記付勢部材による付勢に抗して押し下げる操作部材とからなり、前記第１の位置は、前記操作部材によって前記押圧体が押し下げられた位置であり、前記第２の位置は、前記操作部材と前記押圧体との係合が解除され、前記押圧体が前記カバーに向けて付勢された位置であることが好ましい。

また、前記操作部材は、回転操作されるものであり、時計方向または反時計方向に９０度回転操作されるたびに、前記押圧体を前記第１の位置と前記第２の位置との間で変位させることが好ましい。

また、前記台座は、下面にボール状の端子が格子状に配列されたＩＣソケットが嵌合するように載置される凹陥部を備えており、前記複数のコンタクトピンは、前記接触部が突出するように前記凹陥部の底面に埋設されていることが好ましい。

また、前記押圧体は、前記カバーを閉じた際に、一部が前記凹陥部に嵌入することが好ましい。

さらに、前記複数のコンタクトピンは、少なくとも前記接触部が上下方向に弾性変位するボゴピンタイプのものであることが好ましい。

本発明のＩＣソケットによれば、ＩＣパッケージの非装着時に、複数のコンタクトピンの全てまたは一部に接触して、接触したコンタクトピンを電気的に短絡させる短絡手段を備え、この短絡手段は、コンタクトピンの部分のうちＩＣパッケージの端子との接触部に接触するものであるので、コンタクトピンの接触性（導電性）に関する良否チェックを容易に行うことができる。

さらに、本発明のＩＣソケットは、テストボードに実装したまま、半導体テスタにより、通常の電気的特性試験を行う要領でコンタクトピンに対して電圧印加電流測定を行うことでコンタクトピンの良否チェックを行うことができ、容易にかつ高速にチェックを実行することができる。

図１において、ＩＣソケット１０は、ＢＧＡタイプのＩＣパッケージ２（図２参照）が載置される略平板状の台座１１と、ＩＣパッケージ２が載置された台座１１の上部全体を覆う略平板状のカバー１２とに大別される。カバー１２は、端部に設けられたシャフト１３によって台座１１に開閉自在に連結（軸着）されており、自由端部には、カバー１２と台座１１とを閉じた状態にロック（固定）するためのロックレバー（固定部材）１４を備えている。ＩＣソケット１０は、いわゆるクラムシェルタイプのＩＣソケットである。

また、カバー１２の中央部には、カバー１２を厚さ方向に貫通した貫通孔１５が設けられている。この貫通孔１５には、略円柱状の操作部材１６が回転自在に嵌合している。操作部材１６の貫通孔１５から露呈した上面には、マイナスドライバー等を用いて操作部材１６を図中Ａ方向に回転操作することができるように、直線状の係合溝１６ａが形成されている。

図２において、台座１１のカバー１２に対向する上面の中央部には、ＩＣパッケージ２が嵌合するように載置される凹陥部（載置部）１７が形成されている。ＩＣパッケージ２の下面には、複数のボール状の端子３が格子状に配置されており、これらの端子３に対応するように、凹陥部１７の底面１７ａには、複数のコンタクトピン１８が接触部１８ａを凹陥部１７内に突出すように埋設されている。コンタクトピン１８の接触部１８ａとは反対側の端子部１８ｂは、台座１１の裏面から突き出している。なお、コンタクトピン１８は、接触部１８ａ及び端子部１８ｂがそれぞれ独立して上下方向に弾性変位するボゴピンタイプのコンタクトピンである。

カバー１２の台座１１に対向する下面の中央部には、カバー１２の下面から突出し、凹陥部１７内に嵌入されてＩＣパッケージ２の上面を押圧する押圧体１９が設けられている。押圧体１９の上部は、前述の貫通孔１５に連通した空間２０内に嵌入されており、押圧体１９は、空間２０内に設けられた複数の圧縮コイルバネ（付勢部材）２１によりカバー１２に向けて付勢されている。

押圧体１９の上部には、前述の操作部材１６の回転操作に応じて、操作部材１６の下部に形成された凸部１６ｂと係合する係合部１９ａが形成されている。さらに、操作部材１６の外周面には、鍔状に突出した鍔状部１６ｃが形成されており、前述の貫通孔１５の内面には、鍔状部１６ｃが摺接し、操作部材１６を回転自在に支持するガイド溝１５ａが形成されている。

操作部材１６を時計方向または反時計方向に９０度回転操作するたびに、図３（Ａ）に示すように、凸部１６ｂが係合部１９ａに係合し、圧縮コイルバネ２１の付勢に抗して押圧体１９が下方向（台座１１へ近づく方向）に押し下げられた状態（第１の位置）と、図３（Ｂ）に示すように、凸部１６ｂと係合部１９ａとの係合が解除され、圧縮コイルバネ２１の付勢により、押圧体１９が上方向（台座１１から離間する方向）に押し上げられた状態（第２の位置）との間で、２段階に切り替えが行われる。

また、押圧体１９の台座１１に対向する下面には、銅などの導電性を有する金属で形成された平板状の導電板２２が接合されている。図３（Ａ）のように押圧体１９が第１の位置へ押し下げられた状態で、かつ凹陥部１７にＩＣパッケージ２が非装着のとき、カバー１２を台座１１に対して閉じることにより、導電板２２が各コンタクトピン１８の接触部１８ａに接触する。詳しくは後述するが、この導電板２２の接触により、各コンタクトピン１８の良否チェックを行うことができる。

また、ロックレバー１４は、ねじりコイルバネ２３によって時計方向に付勢されており、ロックレバー１４の端部には、係止爪１４ａが形成されている。台座１１には、ロックレバー１４の係止爪１４ａと係合する係合部２４が設けられている。ロックレバー１４を操作しながらカバー１２を閉じ、係止爪１４ａを係合部２４に係合させることで、カバー１２を台座１１に対して閉じた状態に固定することができる。

次に、以上のように構成されたＩＣソケット１０の作用について説明する。ＩＣソケット１０は、テストボード（図示せず）に実装して使用される。テストボードへの実装は、コンタクトピン１８の端子部１８ｂをテストボードの接点部に接触させた状態で、ネジ止めなどによりＩＣソケット１０を固定することによりなされる。

ＩＣパッケージ２の試験を行うには、まず、ＩＣソケット１０の操作部材１６を操作して、図３（Ｂ）のように、押圧体１９を第２の位置へ変位させたうえで、ＩＣパッケージ２の端子３を各コンタクトピン１８の接触部１８ａに接触させるように、ＩＣパッケージ２を凹陥部１７内に載置し、カバー１２を閉じてロックレバー１４でロックを行う。

このとき、図４に示すように、押圧体１９がカバー１２側に変位しているため、押圧体１９端部の導電板２２とコンタクトピン１８との間には空隙が存在し、この空隙内にＩＣパッケージ２が介装される。導電板２２とコンタクトピン１８の接触部１８ａとの間の距離は、ＩＣパッケージ２の端子３を含めた厚さよりやや短く設計されており、導電板２２は、コンタクトピン１８の弾性に抗してＩＣパッケージ２の上面を押圧する。これにより、ＩＣパッケージ２の端子３とコンタクトピン１８の接触部１８ａとが所定の接触圧の下に接続され、端子３とコンタクトピン１８とが導電する。

この状態で、半導体テスタ（図示せず）からテストボードを介してコンタクトピン１８に電気信号を与えることにより、ＩＣパッケージ２の試験がなされる。ＩＣパッケージ２の試験が終了すると、ロックレバー１４を操作してカバー１２を開け、ＩＣパッケージ２の交換を行ったのち、カバー１２を閉じてロックレバー１４でロックを行い、同様な試験を行う。この試験を繰り返し行うと、コンタクトピン１８には、徐々に汚れや劣化が生じる。具体的には、コンタクトピン１８の接触部１８ａにゴミの付着や酸化などが生じたり、コンタクトピン１８の弾性が劣化したりすることにより、ＩＣパッケージ２の端子３との接触性（導電性）が失われる。

このＩＣソケット１０では、コンタクトピン１８の接触性に関する良否チェックを行うができる。この良否チェックを行う際には、まず、ＩＣソケット１０の操作部材１６を操作して、図３（Ａ）のように、押圧体１９を第１の位置へ変位させたうえで、凹陥部１７内にＩＣパッケージ２を載置せずに、カバー１２を閉じてロックレバー１４でロックを行う。

このとき、図５に示すように、押圧体１９が台座１１側に変位しているため、導電板２２とコンタクトピン１８との間には空隙が存在せず、導電板２２が全てのコンタクトピン１８の接触部１８ａに所定の接触圧の下に接触され、接触されたコンタクトピン１８が短絡される。ただし、上記の汚れや劣化が生じているコンタクトピン１８に関しては、導電板２２との間で良好な接触性（導電性）が得られない。

この状態で、半導体テスタからテストボードを介してコンタクトピン１８に電気信号を与えることにより、コンタクトピン１８の良否チェックを行うができる。具体的には、１つのコンタクトピン１８を接地し、半導体テスタが備える電圧印加電流測定ユニットを、テストボードを介して他のコンタクトピン１８に順次に接続して電圧印加電流測定を行う。電圧印加電流測定とは、測定対象のコンタクトピン１８に対して微小電圧Ｖｉｎを印加して、そこに流れ込む電流値Ｉｉｎを測定する検査手法である。

測定対象のコンタクトピン１８が、汚れや劣化がなく良好な場合には、電流値Ｉｉｎは大きく、リミットが掛かった値（リミット上限値）となる。一方、測定対象のコンタクトピン１８が、汚れや劣化により不具合を有する場合には、電気抵抗が生じ、電流が流れ難く、電流値Ｉｉｎはリミット上限値以下の有限値となる。よって、電流値Ｉｉｎを判定することにより、コンタクトピン１８の良否チェックを行うができ、不良と判断されたコンタクトピン１８に関しては、洗浄や交換といった処置を行えばよい。

なお、半導体テスタの測定チャネルは、通常、テストボードを介して電源ピンやグランドピン以外の全てのコンタクトピン１８に割り当てられているため、コンタクトピン１８の良否チェックは、テストプログラムに基づいて、電圧印加電流測定ユニットを接続する測定チャネルを順次に切り替えることにより、一般的なＩＣパッケージのコンタクト試験と同様の要領で高速に実行することができる。

上記実施形態では、コンタクトピンの良否チェック時に、押圧体に設けられた導電板に全てのコンタクトピンを接触させるように構成しているが、電源ピンとして割り当てられたコンタクトピンなど、導電板に接触させたくないコンタクトピンが存在する場合には、そのコンタクトピンが接触しないように導電板の形状を変形してもよい。図６はその一例を示し、導電板３０は、接触させたくないコンタクトピン３１に対応する部分に孔３２を設けたものである。

また、上記実施形態では、押圧体に平板状の導電板を接合することによりコンタクトピンを短絡させる手段を構成しているが、導電板を接合せずに、押圧体にメッキ処理を施すことにより導電膜を形成しても良い。また、押圧体自体を導電性の材質で形成しても良い。

また、上記実施形態では、押圧体の位置を切り替える機構（切り替え手段）を、回転操作によって押圧体と係合／解除がなされる操作部材（回転操作部材）及び圧縮コイルバネ（付勢部材）を用いて構成しているが、これに限られず、ボールペンなどに用いられているノック式（押下式）の切り替え機構など、その他の切り替え機構を用いても良い。

また、上記実施形態では、カバーと台座の開閉をロックするためのロックレバーをカバー側に設けているが、これに限られず、ロックレバーを台座側に設けても良い。

さらに、上記実施形態では、ＩＣパッケージを上下から挟んで保持するクラムシェルタイプのＩＣソケットを例示して本発明を説明したが、ＩＣパッケージの非装着時にコンタクトピンを短絡させる短絡手段を構成することが可能であれば、本発明は、オープントップタイプなど、その他のタイプのＩＣソケットに適用することも可能である。

ＩＣソケットの外観斜視図である。 ＩＣソケットの開状態を示す断面図である。 押圧体の変位を示す図であり、（Ａ）は台座側へ変位した第１の位置、（Ｂ）はカバー側へ変位した第２の位置を示す。 ＩＣパッケージを試験する際の閉状態のＩＣソケットを示す断面図である。 コンタクトピンの良否チェックを行う際の閉状態のＩＣソケットを示す断面図である。 導電板の変形例を示す図である。

符号の説明

２ ＩＣパッケージ
３ 端子
１０ ＩＣソケット
１１ 台座
１２ カバー
１４ ロックレバー
１６ 操作部材
１７ 凹陥部
１７ａ 底面
１８ コンタクトピン
１８ａ 接触部
１８ｂ 端子部
１９ 押圧体
２１ 圧縮コイルバネ
２２ 導電板

Claims (9)

1. ＩＣパッケージが着脱自在に装着され、装着されたＩＣパッケージの各端子に接触するように複数のコンタクトピンが配置されたＩＣソケットにおいて、
   ＩＣパッケージの非装着時に、前記複数のコンタクトピンのうち全てまたは一部に接触して、接触したコンタクトピンを電気的に短絡させる短絡手段を備え、前記短絡手段は、コンタクトピンの部分のうちＩＣパッケージの端子との接触部に接触することを特徴とするＩＣソケット。
2. 前記複数のコンタクトピンが設けられ、ＩＣパッケージが載置される台座と、前記台座の一端に開閉自在に軸着され、前記台座に載置されたＩＣパッケージを覆うカバーと、前記カバーと前記台座とを閉じた位置に固定する固定部材とを備え、前記短絡手段は、前記カバーに設けられていることを特徴とする請求項１記載のＩＣソケット。
3. 前記短絡手段は、前記カバーの前記台座のＩＣパッケージの載置部に対向した位置に、前記載置部に向かう方向に変位自在に設けられた押圧体と、前記押圧体の位置を、前記台座側へ変位した第１の位置と前記カバー側へ変位した第２の位置との間で切り替える切り替え手段とからなり、
   前記押圧体は、前記切り替え手段により前記第１の位置に設定された状態で、ＩＣパッケージを前記載置部に載置せずに前記カバーを閉じた際に、前記複数のコンタクトピンの接触部のうち全てまたは一部に接触して、接触したコンタクトピンを電気的に短絡させる導電性部を備え、
   前記押圧体は、前記切り替え手段により前記第２の位置に設定された状態で、ＩＣパッケージを前記載置部に載置して前記カバーを閉じた際に、前記導電性部によりＩＣパッケージを押圧して、ＩＣパッケージの端子とコンタクトピンの接触部との接触圧を増大させるものであることを特徴とする請求項２記載のＩＣソケット。
4. 前記導電性部は、前記押圧体の前記台座に対向する面に設けられた平板状の導電板からなることを特徴とする請求項３記載のＩＣソケット。
5. 前記切り替え手段は、前記押圧体を前記カバーに向けて付勢する付勢部材と、外部からの操作に応じて前記押圧体を前記付勢部材による付勢に抗して押し下げる操作部材とからなり、
   前記第１の位置は、前記操作部材によって前記押圧体が押し下げられた位置であり、前記第２の位置は、前記操作部材と前記押圧体との係合が解除され、前記押圧体が前記カバーに向けて付勢された位置であることを特徴とする請求項３または４記載のＩＣソケット。
6. 前記操作部材は、回転操作されるものであり、時計方向または反時計方向に９０度回転操作されるたびに、前記押圧体を前記第１の位置と前記第２の位置との間で変位させることを特徴とする請求項５記載のＩＣソケット。
7. 前記台座は、下面にボール状の端子が格子状に配列されたＩＣソケットが嵌合するように載置される凹陥部を備えており、前記複数のコンタクトピンは、前記接触部が突出するように前記凹陥部の底面に埋設されていることを特徴とする請求項２から６いずれか１項記載のＩＣソケット。
8. 前記押圧体は、前記カバーを閉じた際に、一部が前記凹陥部に嵌入することを特徴とする請求項７記載のＩＣソケット。
9. 前記複数のコンタクトピンは、少なくとも前記接触部が上下方向に弾性変位するボゴピンタイプのものであることを特徴とする請求項７または８記載のＩＣソケット。

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