JP2009501340A - 集積回路テストソケット - Google Patents

Abstract

集積回路、特にＢＧＡパッケージ中の集積回路をテストするのに用いられるテストソケットを提供する。テストソケットは、ベース部材と、ベース部材に対して上方位置および下方位置の間で上下動するように構成された被覆部材とを備える。ベース部材と被覆部材との間にはばねが配置され、被覆部材を上方位置に付勢するように構成される。ベース部材および被覆部材にレバーが連結され、被覆部材が下方位置にあるときには開位置に旋回し、被覆部材が上方位置にあるときには閉位置に旋回して、集積回路をベース部材内に閉じ込めるように構成される。

Description

発明の技術分野
本発明は、概して集積回路テストソケットに関し、特にパッケージ寸法、ならびにボールの個数および配置において柔軟性を有するＢＧＡパッケージ用のＩＣテストソケットに関する。

発明の背景
今日製造されている集積回路（ＩＣ）の多くは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージに実装されている。ＢＧＡパッケージは、その下面に複数のはんだボール（多くの場合、数百個のはんだボール）を有し、これらは集積回路チップ上のデバイス端子に連結されている。使用の際、はんだボールが印刷回路基板にはんだ付けされ、印刷回路基板上の回路と集積回路とを適切に相互接続する。いずれのＩＣも、販売前にテストを行ない、デバイスが意図する規格を満たしていることを保証しなければならない。ＢＧＡパッケージ中のＩＣをテストするには、ＩＣパッケージの複数のはんだボールを、テスト装置に接続された電極（ポゴ（登録商標）ピンとして知られる、ばね付勢された電気的コンタクトの場合が多い）に対して保持する必要がある。はんだボールを電極に対して保持するには、テストソケットによって、多数の小さな密接したはんだボールをテスト電極に正確に位置合わせすることが通常必要である。現在のテストソケットは、通常、単一の所定のアレイのはんだボールを有する単一のパッケージ寸法および種類にのみ有効である。したがって、寸法が異なるパッケージ、またははんだボールのアレイが異なるパッケージにデバイスを実装する場合は、新たなテストソケットを使用しなければならない。新たなテストソケットが必要になると、新たなソケットを設計し入手するためのリードタイムによって費用と時間とがかかる。このようなソケットは、はんだボールを損傷する傾向もあり、テストされる集積回路の自動的な挿入および取出しに特に適しているわけではない。

したがって、さまざまなＢＧＡパッケージ寸法およびはんだボールのアレイに適合するように容易に変化させることができる集積回路テストソケットを提供することが望ましい。また、テスト用のデバイスを自動的に挿入しやすく、かつＩＣパッケージ上のはんだボールを損傷しないＩＣテストソケットを提供することが望ましい。さらに、添付の図面ならびに上記の技術分野および背景と併せると、以下の詳細な説明および添付の請求項から、本発明の他の望ましい機能および特徴が明らかになるであろう。

発明の概要
集積回路、特にＢＧＡパッケージ中の集積回路をテストするのに使用されるテストソケットを提供する。テストソケットは、ベース部材と、ベース部材に対して上方位置および下方位置の間で上下動するように構成された被覆部材とを備える。ベース部材と被覆部材との間にはばねが配置され、被覆部材を上方位置に付勢するように構成される。ベース部材および被覆部材にレバーが連結され、被覆部材が下方位置にあるときには開位置に旋回し、被覆部材が上方位置にあるときには閉位置に旋回して、集積回路をベース部材内に閉じ込めるように構成される。

添付の図面と併せて本発明を以下に説明する。同じ符号は同様の要素を示す。
発明の詳細な説明
以下の詳細な説明は本質的に例示に過ぎず、本発明または本発明の用途および使用目的を限定するものではない。さらに、上述の技術分野、背景、概要または以下の詳細な説明において示すいずれの明示的または黙示的な理論によっても限定されない。

図１および図２は、本発明の実施形態に係る集積回路テストソケット２０を示す部分切開斜視図である。全体を通して「テストソケット」と称するが、当業者であれば、本発明のソケットはバーンインソケット、またはプログラミングソケットとしても使用できることを認識するであろう。したがってここでは「テストソケット」という用語を、限定はしないが、ＢＧＡパッケージの集積回路と使用するためのソケットを指すのに用いる。図１は閉位置におけるテストソケットを示し、図２は開位置における同じテストソケットを示す。これらの図に見られるように、かつ本発明のこの実施形態によれば、集積回路テストソケット２０は、ベース部材２２、被覆部材２４、２個のラッチ２６および２８、ならびに交換可能なデバイスガイドインサート３０を備える。閉位置において、ラッチ２６および２８は集積回路ＢＧＡパッケージ（図示せず）に接触し、そのパッケージの底面上のはんだボールのアレイを集積回路テスト基板（図示せず）上のコンタクトセット３２に対して押圧する。コンタクトセットは、所定のアレイに配列された複数の電極を備え、ＢＧＡパッケージの下方面上のはんだボールのアレイに対応する。開位置において、ラッチ２６および２８はＢＧＡパッケージに接触しない位置まで旋回し、それによってテスト取付具から（たとえば真空ピックアップを用いて）パッケージを取出し、別の被テストＩＣをテストソケットに投入することができる。これらの図には示していないが、ベース部材は集積回路テスト基板に取付けられる。実際には、多数の同一のＩＣを迅速かつ自動的にテストするために、数十または数百もの同様のＩＣテストソケットが、ＩＣテスト基板上の何列もの場所に取付けられ得る。図１および図２を比較するとわかるように、被覆部材２４は、図１に示す上方位置と図２に示す下方位置との間で、ベース部材２２に対して上下に摺動可能に移動するように構成される。以下により詳細に記載するように、ベース部材２２の位置に対して被覆部材２４が上下動することにより、２個のラッチが閉位置と開位置との間で旋回する。

図３は、本発明の一実施形態に係る集積回路テストソケット２０の主要な構成要素を示す分解斜視図である。ベース部材２２は、図４の上面斜視図にも示すが、成形された内部空洞３３を有し、その中にデバイスガイドインサート３０が圧入嵌めされる。孔３４がベース部材の角に設けられ、そこからダウエルピン３６が突出する。ダウエルピンは、ベース部材を集積回路テスト基板に固定するのに用いられ、被覆部材２４の上下動の誘導も行なう。ばね３８は、図では概略的に示すが、ダウエルピンと、被覆部材２４の下側にあるブラインドホールとの間に配置される。ばねは、伸張すると被覆部材をその上方位置に押上げる。

図５および図６は、それぞれ本発明の実施形態に係る被覆部材２４を示す上面斜視図および底面斜視図である。被覆部材とベース部材との関係は、図４、図５および図６を参照すれば理解できる。複数のフィンガ４０は、被覆部材２４の本体から延在する。フィンガは、ベース部材２２の外周面４４に形成された溝４２に上下に乗り入れるように配置される。被覆部材は、上方位置と、被覆部材の下方面４６がベース部材２２の上方面４８に接触する下方位置との間で移動するように案内される。少なくとも１つ、好ましくはいくつかのフィンガは、フィンガから突出するタブ部分５０を有する。ベース部材上の少なくとも１つ、好ましくはいくつかの溝４２は、リッジ５２を有する。被覆部材がベース部材に対して上方に移動すると、タブ部分がリッジに突当たり、被覆部材の上下動を制限する。したがってタブおよびリッジは、被覆部材の上下動の上限を規定する停止機構を形成する。被覆部材２４は開口部５４を有し、そこから被テストＩＣを挿入し、かつ交換可能なデバイスガイドインサート３０から取除くことができる。図６からわかるように、被覆部材
２４の下側の角には孔５６が設けられる。孔はダウエルピン３６の先端部分と係合し、被覆部材はこれらのピン上を上下に摺動する。ダウエルピンは、被覆部材の移動を上下方向の動きのみに限定する。好ましくは孔５６はブラインドホールであり、ばね３８は当該孔の見えない端部で底止する。

図７は、本発明の実施形態に係るラッチ２８を示す斜視図である。ラッチ２８および同様のラッチ２６は、一端に孔６０と、その中央部分に細長いガイドスロット６２とを有する。各ラッチは、孔６０の反対側の端部にフィンガ部分６４を有する。閉位置に旋回すると、フィンガ部分がテスト中の集積回路のパッケージの上面を押し付け、そのパッケージの底面上のはんだボールを、コンタクトセット３２上の電気的コンタクトに対して据付ける。

図８は、本発明の実施形態に係る交換可能なデバイスガイドインサート３０を示す上面斜視図である。インサート３０は外面６６を有し、図４に示したベース部材２２の成形された内部空洞３３に嵌まるように設計される。好ましくは、外面６６および内部空洞３３は両方とも、デバイスガイドインサートが一方位のみにおいて内部空洞に嵌合できるように非対称である。デバイスガイドインサートは、その厚み方向に延在する開口部６８を有する。開口部６８の内周面７０は、被テスト集積回路をコンタクトセット３２上の複数の電気的コンタクトと位置合わせするように構成される。本発明によれば、交換可能なデバイスガイドインサートは、異なる形状または寸法のパッケージに適合するように交換することができ、ＩＣテストソケット全体を交換する必要がない。異なる寸法のＩＣデバイスパッケージをテストする場合は、ベース部材２２をＩＣテスト基板から取外すことなくインサートを交換できるように、異なるデバイスガイドインサート３０を被覆部材２４の開口部５４から挿入することができる。コンタクトセット３２も、電気的コンタクトの数、間隔および配置を変更するために交換して、異なるパッケージに適合させることができ、ＩＣテストソケットの他のいずれの構成要素も交換する必要がない。異なるＩＣパッケージに適合させるためには、交換可能なデバイスガイドインサート、およびことによるとコンタクトセットだけを交換すればよいため、新たなパッケージ寸法に変更するためのリードタイムおよび費用が大幅に低減される。本発明に係るテストソケットの利点の１つは、交換可能なデバイスガイドインサート３０および交換可能なコンタクトセット３２によって、多様なパッケージ寸法および多様なボールアレイを、同じテストソケットでテストすることが可能な点である。テストできる多様なパッケージのＩＣに対する唯一の制約は、デバイスガイドインサート、したがってベース部材の内部空洞内に収容できるパッケージの寸法である。

再び図１から図４、図６および図７を参照する。ダウエル８０は、ラッチ２６の孔６０を貫通する。ダウエル８０は、被覆部材２４の孔８１および８２も貫通する。同様に、ダウエル８４は、ラッチ２８の孔６０、ならびに被覆部材２４の孔８５および８６を貫通する。ダウエル８８は、ラッチ２６の細長いガイドスロット６２を貫通し、ベース部材２２の孔８９および９０も貫通する。同様に、ダウエル９２はラッチ２８の細長いガイドスロット６２、ならびにベース部材２２の孔９３および９４を貫通する。被覆部材２４が外部の力によって図２に示した下方位置まで押し下げられると、被覆部材とベース部材２２との間に配置されたばね３８が圧縮され、ダウエル８０および８４も押し下げられる。ダウエル８８および９２が移動しないベース部材に固定された状態でダウエル８０および８４を押し下げることにより、レバー２６および２８の各々は、細長いガイドスロット６２がダウエル８８および９２に沿って摺動するのにしたがって、開位置に旋回する。開位置において、レバー２６および２８は後退し、被テストＩＣを交換可能なデバイスガイドインサート３０内に配置する、またはそこから取出すことが可能になる。本発明の好ましい実施形態において、被覆部材２４は、レバー２６が中に後退する窪み９４と、レバー２８が中に後退する窪み９６とを有する。

被テストＩＣのパッケージが交換可能なデバイスガイドインサート３０内に配置されると、被覆部材２４を押し下げる外部の力が緩められ、被覆部材は、ばね３８の作用によって上方位置まで上下に摺動する。被覆部材が上方位置まで上昇すると、タブ５０がリッジ５２に当接する。被覆部材が上方位置まで上下に摺動すると、被覆部材に連結されたダウエル８０および８４も上方に移動する。ダウエル８８および９２が固定された状態でダウエル８０および８４が上方に移動すると、レバー２６および２８は閉位置に旋回し、レバーフィンガ６４がＩＣパッケージの上面に対して圧接される。レバーは、外部の力が被覆部材２４の上面に再び加えられるまで、ばね３８の作用によってこの閉位置に維持される。

図９は、本発明の一実施形態に係る集積テストソケットのためのハードウェアを示す分解斜視図である。好ましくは、ハードウェアは硬いガスケット１００を有し、本発明の集積回路テストソケットと位置合わせされて集積回路テスト基板の下に配置することができる。ガスケット１００は、カプトン（登録商標）または他の剛性絶縁材料で形成することができる。好ましくは、ガスケットは接着剤によってＩＣテスト基板の底面に取付けられる。ダウエルピン３６は、ベース部材２２（この図では図示せず）、ＩＣテスト基板、およびガスケット１００を貫通し、ねじ切りされた締結具１０２によってガスケットの下に固定される。好ましくは、各ダウエルピンの上方部分１０４は直径が大きくなっており、肩１０６を形成する。ねじ切りされた締結具をダウエルピン３８の底部上に螺嵌すると、肩１０６がベース部材２２の上方面に対してしっかりと締着され、ベース部材がＩＣテスト基板の表面上の定位置にしっかりと固締される。ダウエルピン３６の上方部分１０４は、ベース部材２２の上方面の上に延在し、被覆部材２４がその上を上下方向に摺動できるように支持する。ダウエル８０、８４、８８および９２は、それらの相対的な位置を示すためだけに図９においても示す。図９には、デバイスガイドインサート３０の底面の孔を貫通し、インサートをコンタクトセット３２に位置合わせするガイドピン１２０も示す。

ベース部材２２、被覆部材２４、レバー２６および２８、ならびに交換可能なデバイスガイドインサート３０はすべて、好ましくはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ（登録商標））などの絶縁材料からなる。ダウエル８０、８４、８８および９２、ならびにダウエルピン３８は、好ましくは、ステンレススチールなどの剛性材料からなる。

上記の詳細な説明において少なくとも１つの例示的な実施形態を示したが、数多くの変形例が存在すると認識されるべきである。例示的な実施形態は例に過ぎず、本発明の範囲、用途、または構成を限定する意図はまったくないことも認識されるべきである。むしろ、上記の詳細な説明は、例示的な実施形態を実施するための好都合な指標を当業者に提供するものである。添付の請求項に記載した本発明の範囲およびその法律上の均等物から逸脱することなく、要素の機能および配置にさまざまな変更を加えることができると理解されるべきである。

本発明の一実施形態に係る、閉位置におけるＩＣテストソケットを示す部分切開斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、開位置におけるＩＣテストソケットを示す部分切開斜視図である。 ＩＣテストソケットの主要な構成要素を示す分解斜視図である。 ＩＣテストソケットのベース部材を示す斜視図である。 ＩＣテストソケットの被覆部材を示す上面斜視図である。 ＩＣテストソケットの被覆部材を示す底面斜視図である。 ＩＣテストソケットに用いられるレバーを示す斜視図である。 ＩＣテストソケットに用いられる交換可能なデバイスガイドインサートを示す斜視図である。 ＩＣテストソケットに用いられるハードウェアを示す分解斜視図である。

Claims (21)

1. 集積回路テスト基板と使用するための集積回路テストソケット（２０）であって、
   集積回路テスト基板に取付けられるように構成されたベース部材（２２）と、
   前記ベース部材（２０）に対して上方位置および下方位置の間で摺動可能に移動するように構成された被覆部材（２４）と、
   ベース部材（２２）内に配置され、被テスト集積回路を集積回路テスト基板に対して位置決めするための内部寸法を有するデバイスガイドインサート（３０）と、
   ベース部材（２２）および被覆部材（２４）の間に配置されたばね（３８）とを備え、ばね（３８）が緩められると被覆部材（２４）を上方位置まで上昇させ、ばね（３８）が圧縮されると被覆部材（２４）が下方位置を取ることが可能になるように構成され、さらに、
   第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）を備え、被覆部材（２４）が上方位置にあるときに被テスト集積回路を集積回路テスト基板に押圧する閉位置から移動して、被覆部材（２４）が下方位置にあるときに開位置に後退するように構成され、さらに、
   第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）、ならびにベース部材（２２）を貫通する第１のダウエル（８８、９２）と、
   第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）、ならびに被覆部材（２４）を貫通する第２のダウエル（８０、８４）とを備え、被覆部材（２４）が上方位置にあるときの閉位置と、被覆部材（２４）が下方位置にあるときの開位置との間で第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）を移動させるように構成される、集積回路テストソケット。
2. 第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）の各々において細長いスロット（６２）をさらに備え、第１のダウエル（８８、９２）はそこを通って配置される、請求項１に記載の集積回路テストソケット（２０）。
3. ベース部材（２２）、被覆部材（２４）およびデバイスガイドインサート（３０）は、すべてポリエーテルエーテルケトン（登録商標）で作られている、請求項１に記載の集積回路テストソケット（２０）。
4. ベース部材（２２）は、ベース部材（２２）および集積回路テスト基板を貫通する複数のダウエルピン（３６）によって集積回路テスト基板に取付けられるように構成される、請求項１に記載の集積回路テストソケット（２０）。
5. ベース部材（２２）は上方面（４８）を有し、複数のダウエル（３６）の各々は、上方面（４８）の上に延在する上方部分（１０４）を有する、請求項４に記載の集積回路テストソケット（２０）。
6. 被覆部材（２４）は下方面（４６）を有し、下方面は複数の孔（５６）を有し、孔は、複数のダウエルピン（３６）の上方部分（１０４）に嵌まるように配置され、被覆部材（２４）はその上を摺動可能に移動することができる、請求項５に記載の集積回路テストソケット（２０）。
7. ベース部材（２２）は、成形された内部空洞（３３）および外周面（４４）を有し、デバイスガイドインサート（３０）の外周（６６）は、成形された内部空洞（３３）に嵌まるように成形される、請求項１に記載の集積回路テストソケット（２０）。
8. 成形された内部空洞（３３）は、デバイスガイドインサート（３０）の誤まった配向を防ぐために非対称である、請求項７に記載の集積回路テストソケット（２０）。
9. 被覆部材（２４）は複数のフィンガ（４０）を有し、フィンガは、本体部分から延在してベース部材（２２）の外周面に嵌まる、請求項７に記載の集積回路テストソケット（２０）。
10. ベース部材（２２）の外周面（４４）はリッジ（５２）を有し、被覆部材のフィンガ（４０）のうち少なくとも１つはタブ（５０）を有し、タブはリッジ（５２）に係合し、かつ上方位置において摺動可能な移動を制限するように構成される、請求項９に記載の集積回路テストソケット。
11. 被覆部材（２４）は第１の窪み（９４）および第２の窪み（９６）を有し、第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）は、開位置にあるとき、第１の窪み（９４）および第２の窪み（９６）内に位置する、請求項１に記載の集積回路テストソケット（２０）。
12. 集積回路テストソケット（２０）であって、
    ベース部材（２２）と、
    ベース部材（２２）に対して上方位置および下方位置の間で上下動するように構成された被覆部材（２４）と、
    ベース部材（２２）および被覆部材（２４）の間に配置され、被覆部材（２４）を上方位置に付勢するように構成されたばね（３８）と、
    ベース部材（２２）および被覆部材（２４）に連結されたレバー（２６、２８）とを備え、被覆部材（２４）が下方位置にあるときには開位置に旋回し、被覆部材（２４）が上方位置にあるときには閉位置に旋回して、集積回路をベース部材（２２）内に閉じ込めるように構成された、集積回路テストソケット。
13. レバー（２６、２８）は、第１のダウエル（８０、８４）によって被覆部材（２４）に連結され、第１のダウエルは、被覆部材（２４）に固定され、レバーの孔（６０）を貫通する、請求項１２に記載の集積回路テストソケット（２０）。
14. レバー（２６、２８）はスロット（６２）を有し、レバーは第２のダウエル（８８、９２）によってベース部材（２２）に連結され、第２のダウエルはベース部材（２２）に固定され、スロット（６２）を貫通する、請求項１３に記載の集積回路テストソケット（２０）。
15. ベース部材（２２）は成形された内部空洞（３３）を有し、集積回路テストソケット（２０）は、空洞（３３）内に取出し可能に配置された交換可能なデバイスガイドインサート（３０）をさらに備え、デバイスガイドインサート（３０）の内部形状（７０）は、被テスト集積回路を位置決めするように構成された、請求項１２に記載の集積回路テストソケット（２０）。
16. 交換可能なデバイスガイドインサート（３０）の下に配置された交換可能なコンタクトセット（３２）をさらに備える、請求項１５に記載の集積回路テストソケット（２０）。
17. ベース部材は、
    外面（４４）と、
    停止リッジ（５２）とを有し、
    被覆部材（２４）は、外面（４４）上を摺動するように構成された複数のフィンガ（４０）と、
    複数のフィンガ（４０）のうちの１つの上のタブ（５０）とを有し、タブは、停止リッ
    ジ（５２）に係合し、かつ被覆部材（２４）の上下動を制限するように構成される、請求項１２に記載の集積回路テストソケット（２０）。
18. 複数の電気的コンタクト（３２）を有する集積回路テスト基板と使用するための集積回路テストソケット（２０）であって、集積回路テストソケットは、
    外面（４４）、上方面（４８）および内部空洞（３３）を有するベース部材（２２）と、
    ベース部材（２２）に対して上方位置および下方位置の間で上下方向に移動可能な被覆部材（２４）と、
    ベース部材（２２）および被覆部材（２４）の間に配置され、被覆部材（２４）を上下方向に上昇させるように構成された複数のばね（３８）と、
    第１のレバー（２６）および第２のレバー（２８）とを備え、各々は、一端を通る孔（６０）およびその中央部分を通る細長いスロット（６２）を有し、各々は、被覆部材（２４）が上方位置にあるときに被テスト集積回路に接触する閉位置、および被覆部材（２４）が下方位置にあるときに集積回路の挿入および取出しが可能になる開位置の間で旋回するように構成され、さらに、
    第１のレバー（２６）の孔（６０）を貫通する第１のダウエル（８０）および第２のレバー（２８）の孔（６０）を貫通する第２のダウエル（８４）を備え、第１のダウエル（８０）および第２のダウエル（８４）の各々は被覆部材（２４）に固定され、さらに、
    第１のレバー（２６）の細長いスロット（６２）を貫通する第３のダウエル（８８）および第２のレバー（３８）の細長いスロット（６２）を貫通する第４のダウエル（９２）を備え、第３のダウエル（８８）および第４のダウエル（９２）の各々はベース部材（２２）に固定され、さらに、
    ベース部材（２２）の空洞（３３）内に配置され、内周面（７０）を有する交換可能なデバイスガイドインサート（３０）を備え、内周面は、被テスト集積回路を複数の電気的コンタクト（３２）に位置合わせするように構成され、さらに、
    ベース部材（２２）を集積回路テスト基板上に実装するように構成された複数のピン（３６）を備え、複数のピンの各々は、ベース部材（２２）を貫通し、ベース部材（２２）の上方面（４８）に対して位置決めするための肩（１０６）を有し、複数のピン（３６）は、上方面（４８）の上に延在し、被覆部材（２４）に形成された孔（５６）に嵌まる、集積回路テストソケット。
19. 被覆部材（２４）は上方面（４６）を有し、上方面はそこを通る開口部（５４）を有し、被覆部材（２４）が下方位置にあるときに、被テスト集積回路を開口部（５４）からデバイスガイドインサート（３０）内に挿入することが可能である、請求項１８に記載の集積回路テストソケット（２０）。
20. 被覆部材（２４）は内部空洞（５４）を有し、内部空洞は、被覆部材（２４）が下方位置にあるときに、第１のレバー（２６）が中に旋回する第１の窪み（９４）と、第２のレバー（２８）が中に旋回する第２の窪み（９６）とを有する、請求項１８に記載の集積回路テストソケット（２０）。
21. 被覆部材（２４）およびベース部材（２２）は停止機構（５０，５２）を有し、ベース部材（２２）に対する被覆部材（２４）の上下動を制限する、請求項１８に記載の集積回路テストソケット（２０）。

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