JP2009036679A

JP2009036679A - 半導体装置用ソケット

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Publication number: JP2009036679A
Application number: JP2007202202A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kawamura; 伸夫川村
Original assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-19
Also published as: DE102008036117A1; KR20090013642A; US20090035963A1; TW200924310A; KR100906920B1

Abstract

【課題】不具合の生じたＩＣソケットだけを容易な作業で、かつ、短時間で交換することができること。
【解決手段】挟持型の可動側接触片部２０ｍおよび固定側接触片部２０ｆを有するコンタクト端子２０ａｉの固定側端子２０Ｃが、プリント配線基板１８の電極群１８Ｅに所定の圧力で当接する接点部２０ｔを有し、ソケット本体１０が、タッピングねじＴＢｓで締結される固定用爪部１０ＮＡ〜１０ＮＤを介してプリント配線基板１８に固定されるもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、試験に供される半導体装置をプリント配線基板に電気的に接続するための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において、一般に、実装される以前の段階でその潜在的欠陥を除去するために例えば、初期動作不良集積回路の除去に有効とされるバーンイン（ｂｕｒｎｉｎ）試験が半導体装置用ソケットを介してなされる。

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、特許文献１にも示されるように、プリント配線基板（テストボード）上に配される。プリント配線基板は、所定の試験電圧が供給されるとともに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送出する入出力部を有するものとされる。その際、ＩＣソケットのソケット本体部は、例えば、プリント配線基板に設けられる複数の取付孔を介して取付ビスおよびナットにより締結されている。また、ＩＣソケットは、検査ラインにおける検査効率を向上させるために一枚のプリント配線基板に複数個、高密度に配置される場合がある。

このようなＩＣソケットは、半導体装置の端子とプリント配線基板における入出力部とを電気的に接続するコンタクト端子群をソケット本体内部に内蔵している。このようなコンタクト端子群を構成する各コンタクト端子の固定端子部は、一般に、プリント配線基板の各めっきスルーホールに対し半田付け固定されている。

特開２００４−３５５９８３号公報

上述のように複数個のＩＣソケットが高密度に一枚のプリント配線基板に配置される場合、複数個のうちの一つのＩＣソケットに何らかの不具合が生じたとき、その不具合が生じたＩＣソケットの保守点検または交換作業のために一枚のプリント配線基板について所定期間、使用できなくなる事態が生じる虞がある。

このような場合、検査ラインの検査を比較的長期間中断させることなく、継続して検査を行なうために同様なＩＣソケットが配置された予備のテストボードを備えておくことも考えられる。

しかしながら、予備のテストボードを備えておくことは、検査ラインにおける設備コストが嵩むので得策でない。また、コンタクト端子の固定端子部の半田付け作業は、交換作業に比較的長い時間を費やし、しかも、テストボードの破損による歩留まりの悪化に繋がるので半田付け作業を要することなく、不具合の生じたＩＣソケットだけを容易な作業で、かつ、迅速に交換することが要望される。

以上の問題点を考慮し、本発明は、試験に供される半導体装置をプリント配線基板に電気的に接続するための半導体装置用ソケットであって、不具合の生じたＩＣソケットだけを容易な作業で、かつ、短時間で交換す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、電極群が形成される電極面を有する配線基板上に配され、半導体装置を着脱可能に収容する半導体装置収容部を有するソケット本体と、半導体装置収容部に配され、半導体装置の端子を選択的に挟持する弾性のある一対の接触片部と、接触片部に連なって配線基板の電極面に対し直交する方向に弾性変位可能に形成され配線基板の電極面に当接する固定側端子とを有し、半導体装置の端子を配線基板の電極面に電気的に接続するコンタクト端子と、コンタクト端子の一対の接触片部における一方の接触片部を他方の接触片部に対し近接または離隔させるように一方の接触片部を移動させる押圧部を有するスライダ部材と、ソケット本体に移動可能に支持され半導体装置の半導体装置収容部への着脱に応じてスライダ部材の押圧部に動作を行わせ、コンタクト端子の一対の接触片部を半導体装置の端子に対し当接または離隔させるカバー部材と、を備えて構成される。

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、コンタクト端子が、半導体装置の端子を選択的に挟持する弾性のある一対の接触片部と、接触片部に連なって配線基板の電極面に対し直交する方向に弾性変位可能に形成され配線基板の電極面に当接する固定側端子とを有し、半導体装置の端子を配線基板の電極面に電気的に接続するので配線基板に対する半田付け作業が不要とされ、従って、不具合の生じたＩＣソケットだけを容易な作業で、かつ、短時間で交換することができる。

図２は、本発明に係る半導体装置用ソケットの一例を、テストボードとしてのプリント配線基板とともに示す。なお、図２においては、プリント配線基板上に複数個配置される半導体装置用ソケットのうちの１個を代表して示す。

半導体装置用ソケットは、所定の板厚を有するプリント配線基板１８に形成される導体パターンにおける所定位置にそれぞれ配されている。その導体パターンにおける所定位置には、図１に拡大されて示されるように、後述するコンタクト端子の固定側端子の接点部が当接される電極群１８Ｅが形成されている。また、導体パターンの周囲には、後述する各固定用爪部が挿入される略矩形状の孔１８ａが形成されている（図１参照）。なお、孔１８ａの形状は、斯かる例に限られることなく、例えば、丸孔、或いは他の形状であってもよい。

半導体装置用ソケットは、図２および図４に示されるように、上述のプリント配線基板１８上に固定されるソケット本体１０と、ソケット本体１０内の中央のコンタクト収容部に配され後述する半導体装置とプリント配線基板１８の導体パターンとを電気的に接続する複数のコンタクト端子２０ａｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）と、ソケット本体１０に昇降動可能に支持され後述するラッチ機構に操作力を伝達するカバー部材１２と、半導体装置ＤＶを着脱可能に収容するとともに半導体装置ＤＶの電極部のコンタクト端子に対する相対位置を位置決めする位置決め部１４を有するスライダ部材２２と（図３および図５参照）、位置決め部１４内に収容された半導体装置ＤＶの各電極部を複数のコンタクト端子に向けて押圧するとともに半導体装置ＤＶを保持する押え部材１６Ａおよび１６Ｂを含んでなるラッチ機構とを主な要素として含んで構成されている。

斯かる半導体装置用ソケットに供される半導体装置ＤＶは、例えば、ＢＧＡ型の略正方形の半導体装置とされ、複数の球状の電極部が縦横に形成される電極面を有している。

樹脂製のソケット本体１０は、後述するカバー部材１２が下降せしめられるとき、そのアーム部の下端、押え部材１６Ａおよび１６Ｂの基端部が侵入する凹部（不図示）を相対向する端部にそれぞれ、有している。また、図５に示されるように、ソケット本体１０の内部の中央には、複数のコンタクト端子２０ａｉが半導体装置ＤＶの電極部に対応して配されるコンタクト収容部が形成されている。

コンタクト収容部は、プリント配線基板１８の表面に向けて開口する凹部と、その凹部に連通し各コンタクト端子２０ａｉをそれぞれ、収容する複数のセルと、から構成されている。各セルは、所定の間隔で縦横に形成されている。隣接するセル相互間は、仕切壁１０Ｐａｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）により仕切られている。セルの内部には、コンタクト端子２０ａｉの固定部２０Ｂを内壁面で支持する圧入部が形成されている。そのセルの開口端が開口するコンタクト収容部の上面部には、後述するスライダ部材２２が移動可能に配されている平坦面が形成されている。

コンタクト端子２０ａｉは、弾性のある薄板状の金属材料でプレス加工により一体成形され、プリント配線基板１８の表面に対し略直交する方向に延びている。コンタクト端子２０ａｉは、上述の半導体装置ＤＶの球状の電極部を選択的に挟持する一対の可動側接触片部２０ｍおよび固定側接触片部２０ｆと、プリント配線基板１８の電極群１８Ｅに当接する接点部２０ｔを有する固定側端子２０Ｃと、可動側接触片部２０ｍおよび固定側接触片部２０ｆと固定側端子２０Ｃとを連結する固定部２０Ｂとを含んで構成されている。

図５において、可動側接触片部２０ｍは、固定側接触片部２０ｆに対し近接または離隔可能となるように弾性を有している。可動側接触片部２０ｍおよび固定側接触片部２０ｆにおける上端部には、それぞれ、半導体装置ＤＶの球状の電極部に当接する接点部が形成されている。各接点部は、スライダ部材２２のスリット２２ｂを通じて位置決め部１４近傍の位置まで突出している。

また、図５において、スライダ部材２２が矢印Ｆの示す方向に移動せしめられる場合、可動側接触片部２０ｍの接点部は、二点鎖線で示されるように、スライダ部材２２の押圧部２２ａにより押圧され、固定側接触片部２０ｆの接点部に対し離隔せしめられる。一方、スライダ部材２２が矢印Ｒの示す方向に移動され、その離隔した位置から初期位置に戻される場合、可動側接触片部２０ｍの接点部は、固定側接触片部２０ｆの接点部に対し近接せしめられる。

湾曲状に形成される固定側端子２０Ｃは、弾性を有し、その一端で固定部２０Ｂに結合されており、また、固定側端子２０Ｃの他端に形成される接点部２０ｔは、プリント配線基板１８の電極群１８Ｅに所定の圧力で当接している。従って、コンタクト端子２０ａｉの固定側端子２０Ｃにおけるプリント配線基板１８の電極群１８Ｅに対する半田付け作業が不要とされる。

スライダ部材２２は、カバー部材１２の下降動作に応じてカム機構（不図示）により図５における矢印Ｆの示す方向に移動せしめられる。そのカム機構は、例えば、特開２００３−１７２０７号公報にも示されるような、レバー部材およびコイルスプリングを含んで構成されている。

また、スライダ部材２２は、コンタクト端子２０ａｉにおける一対の可動側接触片部２０ｍおよび固定側接触片部２０ｆが通過するスリット２２ｂを縦横に有している。同一列における隣接するスリット２２ｂ相互間は、押圧部２２ａにより仕切られている。隣接する異なる列におけるスリット２２ｂ相互間は、隔壁により仕切られている。

スライダ部材２２と一体に形成される位置決め部１４は、図３に示されるように、半導体装置ＤＶを収容するとともに、半導体装置ＤＶの電極部のコンタクト端子２０ａｉの各接点部に対する位置決めを行うガイド部を有する半導体装置収容部１４Ａを備えている。その半導体装置収容部１４Ａ内には、上述のコンタクト端子２０ａｉの接点部が突出している。半導体装置収容部１４Ａを形成する相対向する壁部には、それぞれ、押え部材１６Ａおよび１６Ｂがそれぞれ通過する開口部が形成されている。

カバー部材１２は、上述のスライダ部材２２の位置決め部１４が移動可能に配される開口部を中央に有している。半導体装置ＤＶが位置決め部１４に対し着脱されるとき、半導体装置ＤＶがその開口部を通過することとなる。

カバー部材１２は、図２に示されるように、その複数の脚部１２ｇがそれぞれ、ソケット本体１０の外周部に形成される各溝に案内されて昇降動可能に支持されている。図２においては、複数の脚部１２ｇのうちの一方のみを示す。

また、カバー部材１２におけるスプリング受け部１２ｄとソケット本体１０との間には、カバー部材１２を上方に、即ち、カバー部材１２をソケット本体１０に対し離隔する方向に付勢するコイルスプリング１６が複数個設けられている。その際、カバー部材１２の脚部１２ｇの先端に設けられる爪部が溝の端部に係合される。これにより、図２に示されるように、カバー部材１２が最上端位置に保持されることとなる。なお、図２および図４は、それぞれ、カバー部材１２が最上端位置に保持された状態を示す。

カバー部材１２は、図２において二点鎖線で示されるように、下降せしめられる場合、ラッチ機構を構成する押え部材１６Ａおよび１６Ｂの基端部を押圧するアーム部（不図示）を有している。

押え部材１６Ａおよび１６Ｂは、それぞれ、ソケット本体１０における位置決め部１４の各長辺に対向する位置に回動可能に支持されている。また、押え部材１６Ａおよび１６Ｂの基端部は、それぞれ、図２に示されるように、コイルスプリング１７により、位置決め部１４に装着された半導体装置ＤＶをその先端部で押さえ付ける方向に付勢されている。これにより、押え部材１６Ａおよび１６Ｂの先端部は、位置決め部１４の上方となる位置に配される。一方、カバー部材１２のアーム部により押え部材１６Ａおよび１６Ｂの基端部がコイルスプリング１７の付勢力に抗して押圧される場合、押え部材１６Ａおよび１６Ｂの先端部は、位置決め部１４から離隔して所定の待機位置に配される。

さらに、プリント配線基板１８の表面に載置されるソケット本体１０における底部には、図２および図４に示されるように、固定用爪部１０ＮＡ，１０ＮＢ，１０ＮＣ，および、１０ＮＤが４箇所に所定の間隔で一体に成形されている。固定用爪部１０ＮＡ，１０ＮＢ，１０ＮＣ，および、１０ＮＤは、互いに同一の構造を有するので固定用爪部１０ＮＣについて説明し、他の固定用爪部１０ＮＡ，１０ＮＢ，および、１０ＮＤについての説明を省略する。

固定用爪部１０ＮＣは、図１に拡大されて示されるように、ソケット本体１０の短辺に沿って互いに離隔した二股状のロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２を有している。ロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２の相互間には、テーパ状の孔１０Ｎｓが形成されている。

ロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２における先端から外方に向けて張り出した各係止部１０ｎは、それぞれ、互いに近接する方向または離隔する方向に弾性変位可能とされる。即ち、各係止部１０ｎは、各係止部１０ｎが孔１８ａを通過するように互いに近接し、また、各係止部１０ｎが下面側の孔１８ａの開口端周縁に係止されるように互いに離隔可能とされる。

各係止部１０ｎには、所定の勾配を有する斜面部１０Ｓが、ロック片Ｎ１の先端の外面から張り出し下方に向けて傾斜するように形成されている。ロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２がプリント配線基板１８に固定される場合、各斜面部１０Ｓは、図１に拡大されて示されるように、プリント配線基板１８における下面に形成される孔１８ａの開口端の周縁に当接している。

斯かる固定用爪部１０ＮＣをプリント配線基板１８における孔１８ａに固定するにあたっては、先ず、ロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２が孔１８ａに対し位置合わせされた後、
ソケット本体１０の底部から突出したコンタクト端子２０ａｉの固定側端子２０Ｃの弾性力に抗してソケット本体１０が押圧される。これにより、ロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２の係止部１０ｎの端面が、その上面における孔１８ａの開口端の周縁に当接しさらに押圧されるとき、互いに近接する方向に一旦、弾性変位した後、孔１８ａを通過し、互いに離隔する方向に弾性変位する。従って、図６に拡大されて示されるように、各斜面部１０Ｓは、プリント配線基板１８における下面に形成される孔１８ａの開口端の周縁に当接する。その際、タッピングねじＴＢｓが孔１０Ｎｓにねじ込まれる。

次に、図１に拡大して示されるように、タッピングねじＴＢｓが孔１０Ｎｓにさらにねじ込まれる。これにより、ロック片１０Ｎ１および１０Ｎ２の係止部１０ｎは、互いに離隔する方向にさらに弾性変位するので各斜面部１０Ｓに摺接しながらソケット本体１０がプリント配線基板１８に引き寄せられることとなる。従って、プリント配線基板１８の板厚のばらつきに起因した各斜面部１０Ｓと孔１８ａの周縁との隙間が生じることがないのでコンタクト端子２０ａｉの固定側端子２０Ｃの接触圧力が所定値以下に低減することが回避される。

斯かる構成において、半導体装置ＤＶの試験を行うにあたっては、先ず、図示が省略される搬送ロボットに設けられる押圧部材の押圧面部がカバー部材１２の上面に当接されて上述のコイルスプリング１６の付勢力に抗して下方に向けて所定のストロークで押圧される。

これにより、押え部材１６Ａおよび１６Ｂが互いに離隔し待機位置とされる。また、例えば、被検査物としての半導体装置ＤＶが、図示が省略される搬送ロボットの搬送アームにより吸引保持されてカバー部材１２の開口部および位置決め部１４の真上となる位置まで搬送される。

次に、搬送アームにより吸引保持された半導体装置ＤＶは、カバー部材１２の開口部を通じて下降せしめられて位置決め部１４の半導体装置収容部１４Ａに位置決めされ装着される。続いて、カバー部材１２は、上述の押圧部材の押圧面部がカバー部材１２の上面に当接された状態で上昇されるとき、上述のコイルスプリング１６の付勢力等により最上端位置まで上昇せしめられる。その際、押え部材１６Ａおよび１６Ｂの先端の当接部は、それぞれ、略同一のタイミングで、回動され、半導体装置ＤＶをコンタクト端子２０ａｉに向けて押圧することとなる。

そして、カバー部材１２が最上端位置に維持されるもとでプリント配線基板１８の入出力部に検査信号が供給されるとき、コンタクト端子２０ａｉを通じてその検査信号が半導体装置ＤＶに供給されるとともにその回路の異常が検出される場合、半導体装置ＤＶ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。

図７は、本発明に係る半導体装置用ソケットの一例に用いられるコンタクト端子の他の一例およびプリント配線基板を示す。

なお、図７においては、図５に示される例において同一とされる構成要素について同一の符号を付して示し、その重複説明を省略する。

ソケット本体１０は、プリント配線基板１８’に形成される導体パターンにおける所定位置にそれぞれ配されている。その導体パターンにおける所定位置には、後述するコンタクト端子３０ａｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）の固定側端子３０Ｃの接点部３０ｔが挿入されるめっきスルーホール１８’ｔｈが複数個、縦横に形成されている。また、各めっきスルーホール１８’ｔｈ群の周辺における４箇所には、固定用爪部１０ＮＡ〜１０ＮＤが固定される上述の孔１８ａと同様な孔が形成されている。

コンタクト端子３０ａｉは、弾性のある薄板状の金属材料でプレス加工により一体成形され、プリント配線基板１８’の表面に対し略直交する方向に延びている。コンタクト端子３０ａｉは、上述の半導体装置ＤＶの球状の電極部を選択的に挟持する一対の可動側接触片部３０ｍおよび固定側接触片部３０ｆと、プリント配線基板１８’のめっきスルーホール１８’ｔｈに挿入される接点部３０ｔを有する固定側端子３０Ｃと、可動側接触片部３０ｍおよび固定側接触片部３０ｆと固定側端子３０Ｃとを連結する固定部３０Ｂとを含んで構成されている。

図７において、可動側接触片部３０ｍは、固定側接触片部３０ｆに対し近接または離隔可能となるように弾性を有している。可動側接触片部３０ｍおよび固定側接触片部３０ｆにおける上端部には、それぞれ、半導体装置ＤＶの球状の電極部に当接する接点部が形成されている。各接点部は、スライダ部材２２のスリット２２ｂを通じて位置決め部１４近傍の位置まで突出している。

また、図７において、スライダ部材２２が矢印Ｆの示す方向に移動せしめられる場合、可動側接触片部３０ｍの接点部は、スライダ部材２２の押圧部２２ａにより押圧され、固定側接触片部３０ｆの接点部に対し離隔せしめられる。一方、スライダ部材２２が矢印Ｒの示す方向に移動され、その離隔した位置から初期位置に戻される場合、可動側接触片部３０ｍの接点部は、固定側接触片部３０ｆの接点部に対し近接せしめられる。

円弧状に形成される固定側端子３０Ｃは、弾性を有し、その一端で固定部３０Ｂに結合されており、また、固定側端子３０Ｃの他端に形成される接点部３０ｔは、プリント配線基板１８’のめっきスルーホール１８’ｔｈ内に挿入されている。固定側端子３０Ｃにおける円弧部と接点部３０ｔとの境界部分には、めっきスルーホール１８’ｔｈの開口端周縁に当接する円形状のストッパ部３０ｂが形成されている。

従って、斯かる例においても、コンタクト端子３０ａｉの固定側端子３０Ｃにおけるプリント配線基板１８’のめっきスルーホール１８’ｔｈに対する半田付け作業が不要とされる。

上述の例においては、本発明の一例が、コンタクト収容部の上面部における平坦面に摺動されるスライダ部材２２が、所定の方向に移動せしめられる場合、可動側接触片部２０ｍの接点部は、スライダ部材２２の押圧部２２ａにより押圧され、固定側接触片部２０ｆの接点部に対し離隔せしめられる構成を備える半導体装置用ソケットに適用されているが、斯かる例に限られることなく、例えば、特開２００４−１１１２１５号公報にも示されるように、一対の接触片部の相互間に配される仕切壁を備える移動板がソケット本体における上下方向に沿って移動せしめられることにより、一対の接触片部双方が互いに離隔するように移動せしめられる構成を備える半導体装置用ソケットに適用されてもよいことは勿論である。

本発明に係る半導体装置用ソケットの一例における要部を部分的に拡大して示す断面図である。本発明に係る半導体装置用ソケットの一例の外観を示す正面図である。図２に示される例における平面図である。図２に示される例における側面図である。図２に示される例における部分断面図である。図２に示される例におけるロック用爪部の締結作業の説明に供される部分拡大断面図である。本発明に係る半導体装置用ソケットの一例に用いられるコンタクト端子の他の一例およびプリント配線基板を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ソケット本体
１０ＮＡ，１０ＮＢ，１０ＮＣ，１０ＮＤ固定用爪部
１０Ｎ１，１０Ｎ２ロック片部
１０ｎ係止部
１０Ｓ斜面部
１８、１８’ プリント配線基板
１８ａ孔
２０ａｉ，３０ａｉコンタクト端子
ＴＢｓタッピングねじ

Claims

電極群が形成される電極面を有する配線基板上に配され、半導体装置を着脱可能に収容する半導体装置収容部を有するソケット本体と、
前記半導体装置収容部に配され、前記半導体装置の端子を選択的に挟持する弾性のある一対の接触片部と、該接触片部に連なって前記配線基板の電極面に対し直交する方向に弾性変位可能に形成され前記配線基板の電極面に当接する固定側端子とを有し、該半導体装置の端子を該配線基板の電極面に電気的に接続するコンタクト端子と、
前記コンタクト端子の一対の接触片部における一方の接触片部を他方の接触片部に対し相対的に近接または離隔させるように該一方の接触片部、または、該一方および他方の接触片部の双方を移動させる押圧部を有するスライダ部材と、
前記ソケット本体に移動可能に支持され前記半導体装置の前記半導体装置収容部への着脱に応じて前記スライダ部材の押圧部に動作を行わせ、前記コンタクト端子の一対の接触片部を該半導体装置の端子に対し当接または離隔させるカバー部材と、
を具備して構成される半導体装置用ソケット。
前記ソケット本体の底部に一体に形成され、前記配線基板の固定用孔に係合状態または非係合状態とされる弾性変位可能な一対のロック片部を有し、該ソケット本体を該配線基板に係止する複数の固定用爪部と、
前記固定用爪部のロック片部を前記配線基板の固定用孔の周縁に対し付勢するねじ部材と、をさらに備え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。
二股状に形成される前記一対のロック片部における係止部は、前記配線基板の固定用孔の周縁に係合される斜面部を有し、前記ねじ部材は、前記一対のロック片部相互間に形成される円錐状の孔にねじ込ま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。