JP2016197120A - パッケージ化された半導体デバイスを試験するよう構成された高温セラミックソケット - Google Patents

Abstract

【課題】高温に耐え、ソケット材料のはがれが原因の短絡を抑えた試験ソケットアッセンブリを提供する。【解決手段】一体成形ソケット４６が、実質的に絶縁性材料から形成され、複数の導電性バネ３６を受け入れるよう構成された複数の孔３２を内部に形成される。一体成形ソケット４６の各孔３２は、導電性バネ３６の内の別個のバネ３６を収容する。試験ソケット４６は、集積回路５０のリード４８を受け入れるよう構成された複数のピン１０を備え、試験ソケット４６のピン１０は、各ピン１０がバネ３６に接触する状態で一体成形ソケット４６の複数の孔３２の中に延び、一体成形ソケット４６は、複数のバネ３６が回路基板４０上の電気接点３４および複数のピン１０と電気的に相互接続するように複数の孔３２を接点３４に整列させるよう、回路基板４０上に配置される。一体成形ソケット４６は、実質的に、高温絶縁材料（セラミックなど）から形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、一般に、パッケージ化された集積回路を試験するために受け入れるためのソケットに関し、特に、デュアル・インライン半導体パッケージすなわちＤＩＰなどの半導体パッケージのリードを受け入れるための試験ソケットに関する。

集積半導体回路（ＩＣ）の製造では、最終的にパッケージ化されたＩＣは、一般に、厳しい環境条件下でパラメトリック試験および信頼性試験を受ける。試験の際にＩＣのリードを受け入れて保護するために、ソケットが準備される。通例、試験ソケットは、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に取り付けられ、ＰＣＢは、ＩＣと試験装置との間の相互接続を提供する。

従来の試験ソケットを図１の分解図に示す。ＩＣのリードを受けるための孔を有するピン１０が、底部プレート１２と上部プレート１４との間に収容されている。各ピン１０の直径は、底部プレート１２を貫通する孔１６内に収まるように下部で小さくなっており、孔１６は、各ピン１０の上端にあるフランジを受けるよう構成された直径の大きい凹部を備えている。ピンを底部プレート１２に取り付けた後に、ネジ（図示せず）などの適切な留め具によって、底部プレート１２に上部プレート１４を取り付け、底部プレート１２内にピンを保持する。上部プレート１４には、ピン１０の延長線上に延びる孔１８が貫通しており、それらの孔１８は、ＩＣパッケージのリードを受け入れるよう構成されている。ただし、孔１８は、ピン１０のフランジよりも直径が小さく、それにより、ピン１０は、上部プレート１４と底部プレート１２との間に保持される。

図２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）４０に取り付けられたソケット（図１のソケットなど）を示す図である。ＰＣＢ上に試験ソケットを組み込むために、ソケットのピン１０は、ＰＣＢ上の導電性パッド３４に揃えて配列される。ＰＣＢ４０を貫通しホルダプレート３０を介して底部プレート１２および上部プレート１４内に、いくつかのネジ３８が通される。孔１８内にＩＣ５０のリード４８を挿入することで、ピン１０およびバネ３６を介してパッド３４に電気接続することができる。

ソケットは、非導電性材料で被覆された導電性材料で形成されている。非導電性材料の被覆は、ＩＣリード４８が、他のＩＣリード４８と短絡することを防止する。

集積回路を試験する際に用いる試験ソケットアッセンブリが開示されている。一体成形（ｏｎｅ−ｐｉｅｃｅ）ソケットが、実質的に絶縁性材料から形成され、複数の導電性バネを受け入れるよう構成された複数の孔を内部に形成される。一体成形ソケットの各孔は、導電性バネの内の別個のバネを収容する。試験ソケットは、集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備え、試験ソケットのピンは、各ピンがバネに接触する状態で一体成形ソケットの複数の孔の中に延び、一体成形ソケットは、複数のバネが回路基板上の電気接点および複数のピンと電気的に相互接続するように複数の孔を接点に整列させるよう、回路基板上に配置される。一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料（セラミックなど）から形成される。

従来の試験ソケットの分解図。

集積回路を試験するためにプリント回路基板に取り付けられた構成の図１の従来の試験ソケットを示す断面図。

改良されたソケットアッセンブリの断面図。

図３のソケットアッセンブリの斜視図。

発明者は、ソケットの過度の利用、また、製造上の制限により、上述したような試験ソケットの非導電性材料が剥がれ、ＩＣリード間に意図しない短絡を引き起こすと認識していた。発明者は、また、ピンおよびバネを保持する３プレート構造の組み立てには時間が掛かることを認識していた。一態様によると、本発明のソケットは、セラミックなどの非導電性材料から形成される。別の態様によると、一体成形ソケットが提供されており、ソケットアッセンブリの製造性を高める（部品のコストおよび労力を低減する）と共に、信頼性および性能を改善する。

ここで、図３を参照して、改良されたソケットアッセンブリの一例について説明する。図３によると、高温に耐えうる絶縁材料（セラミックなど）から形成されたソケット４６が、ＰＣＢ４０上に配置されている。ソケット４６は、ＰＣＢ上の接点パッド３４に整列された孔３２を有する。孔３２内には、ピン１０と、例えば、非常に細く、金メッキされた、高温バネ線で形成されたつる巻きバネ３６とが配置されている。バネ３６は、ピン１０と同等の直径を有するが、ソケットピンと確実に接触するようにピンの基部よりもやや小さい直径となっており、ソケットの孔３２は、バネ３６と接触するようにピンを受け入れるよう、ソケットピンよりもやや大きくなっている。ピン１０およびバネ３６は両方とも、ソケット４６の本体の孔３２内の所定の位置に保持される。

ソケット４６は、ソケット３０およびＰＣＢ４０内を通って鋼鉄のナットプレート４３にねじ込まれたいくつかのネジ４１またはその他の適切な留め具によってＰＣＢ４０に固定されている。ナットプレートがＰＣＢ４０と電気的に短絡したりＰＣＢ４０を機械的に摩耗させたりする可能性を最小限に抑えるために、ＰＣＢ４０とナットプレート４３との間には、薄い絶縁材料４２が設けられている。

このソケットアッセンブリを使用する際には、ソケットアッセンブリの孔３２の中に、集積回路５０（一部だけ図示）のリード４８が受け入れられ、圧縮されたバネ３６を介してパッド３４と電気的に接続されたピン１０に対して物理的に接触する。これらのソケットは、「非ＺＩＦ」であり、非ＺＩＦとは、パッケージ化された被試験デバイスをソケットに挿入および／または取り外しする際に必要な挿入力がゼロではないこと（non-zero insertion force）を意味し、例えば、市販の道具を用いて、ある程度の物理的な力を掛けて、パッケージ化された被試験デバイスを着脱する。

ソケットアッセンブリには、例えば、３００または６００ミル幅のピンを最大で２８ピン備えた単一のパッケージ化されたデバイスを挿入してもよいし、３００または６００ミル幅のピンを最大で１４ピン備えた２つのより小さいパッケージを同じ向きまたは逆向きに直列に並べて挿入してもよい。また、６００ミルのパッケージについて、直列に並べた２つの１４ピン集積回路パッケージを並列に配置するものとしてもよい。これらは例示に過ぎず、多くの他の構成も可能である。

図４は、図３のソケットアッセンブリの斜視図であり、集積回路５０のリード４８が、ソケットアッセンブリの孔３２内に受け入れられている。この斜視図から、３列の孔３２が設けられていることがわかる。さらに、図４の斜視図によると、ソケットの両端部に段差が設けられている。両端の段差と、段差に設けられためくら穴とによって、例えば、より長いパッケージについても、ユーザがパッケージピンを切り取る必要なしに試験を行うことが可能である。さらに、従来のＩＣ除去ツール（マイナスドライバなど）を段差の表面に当てることによって、被試験パッケージを取り除くことができる。

上述の３プレート構造と対照的に、本発明のソケットアッセンブリのソケットは、単一片から一体的に形成されるため、製造性が高くなる。さらに、実質的に絶縁材料から形成され、かつ、好ましくは高温に耐えうる材料から形成されるため、ソケットが原因となる短絡の可能性を最小限に抑えられる（例えば、絶縁材料の薄い被覆が剥がれた結果として起こる短絡など）。

ソケット４６は、ソケット４６およびＰＣＢ４０内を通って鋼鉄のナットプレート４３にねじ込まれたいくつかのネジ４１またはその他の適切な留め具によってＰＣＢ４０に固定されている。ナットプレートがＰＣＢ４０と電気的に短絡したりＰＣＢ４０を機械的に摩耗させたりする可能性を最小限に抑えるために、ＰＣＢ４０とナットプレート４３との間には、薄い絶縁材料４２が設けられている。

図４は、図３のソケットアッセンブリの斜視図であり、集積回路５０のリード４８が、ソケットアッセンブリの孔３２内に受け入れられている。この斜視図から、３列の孔３２が設けられていることがわかる。さらに、図４の斜視図によると、ソケットの両端部に段差５２が設けられている。両端の段差５２と、段差に設けられためくら穴とによって、例えば、より長いパッケージについても、ユーザがパッケージピンを切り取る必要なしに試験を行うことが可能である。さらに、従来のＩＣ除去ツール（マイナスドライバなど）を段差の表面に当てることによって、被試験パッケージを取り除くことができる。

上述の３プレート構造と対照的に、本発明のソケットアッセンブリのソケットは、単一片から一体的に形成されるため、製造性が高くなる。さらに、実質的に絶縁材料から形成され、かつ、好ましくは高温に耐えうる材料から形成されるため、ソケットが原因となる短絡の可能性を最小限に抑えられる（例えば、絶縁材料の薄い被覆が剥がれた結果として起こる短絡など）。
なお、本発明は以下のような態様で実現することもできる。

適用例１
集積回路を試験する際に用いる試験ソケットアッセンブリであって、
実質的に絶縁材料から形成され、複数の導電性バネを受け入れるよう構成された複数の孔を形成された一体成形ソケットと、
前記複数の導電性バネであって、各孔が、前記複数の導電性バネの個別のバネを収容する、前記複数の導電性バネと、
集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備えた試験ソケットと、
を備え、
前記試験ソケットの前記ピンは、各ピンがバネに接触する状態で前記一体成形ソケットの前記複数の孔の中に延び、
前記一体成形ソケットは、前記複数のバネが回路基板上の電気接点および前記複数のピンと電気的に相互接続するように前記複数の孔を前記接点に対して配置させるよう、前記回路基板上に配置される、試験ソケットアッセンブリ。

適用例２
適用例１の試験ソケットアッセンブリであって、さらに、前記試験ソケットアッセンブリを前記回路基板に固定する留め具を備える、試験ソケットアッセンブリ。

適用例３
適用例１または２の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料から形成される、試験ソケットアッセンブリ。

適用例４
適用例１または２の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、セラミックから形成される、試験ソケットアッセンブリ。

適用例５
集積回路を試験する際に用いる試験アッセンブリであって、
ａ）試験装置に接続可能な複数のパッドを有する回路基板と、
ｂ）試験ソケットアッセンブリと、
を備え、
前記試験ソケットアッセンブリは、
実質的に絶縁材料から形成され、複数の導電性バネを受け入れるよう構成された複数の孔を形成された一体成形ソケットであって、
前記複数の導電性バネであって、各孔が、前記複数の導電性バネの個別のバネを収容する、前記複数の導電性バネと、
集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備えた試験ソケットと、
を備え、
前記試験ソケットの前記ピンは、各ピンがバネに接触する状態で前記一体成形ソケットの前記複数の孔の中に延び、
前記一体成形ソケットは、前記複数のバネが回路基板上の電気接点および前記複数のピンと電気的に相互接続するように前記複数の孔を前記接点に対して配置させるよう、前記回路基板上に配置される、試験アッセンブリ。

適用例６
適用例５の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料から形成される、試験ソケットアッセンブリ。

適用例７
適用例５の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、セラミックから形成される、試験ソケットアッセンブリ。

適用例８
試験ソケットアッセンブリを形成するための方法であって、
実質的に絶縁材料から形成され、それぞれ導電性バネを収容する複数の孔を形成された一体成形ソケットを準備する工程と、
集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備えた試験ソケットを準備する工程と、
前記試験ソケットの前記ピンが前記一体成形ソケットの前記複数の孔内に延びて、各ピンがバネに接触するように、前記試験ソケットを前記一体成形ソケットに接合させる工程と、
前記複数のバネが回路基板上の電気接点および前記複数のピンと電気的に相互接続するように前記複数の孔を前記接点に対して配置させるよう、前記一体成形ソケットを前記回路基板上に配置する工程と、
を備える、方法。

適用例９
適用例８の方法であって、
前記一体成形ソケットを前記回路基板上に配置する工程は、留め具を用いて前記一体成形ソケットを前記回路基板上に固定する工程を含む、方法。

適用例１０
適用例８または９の方法であって、前記一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料から形成される、方法。

適用例１１
適用例８または９の方法であって、前記一体成形ソケットは、実質的に、セラミックから形成される、方法。

Claims (11)

1. 集積回路を試験する際に用いる試験ソケットアッセンブリであって、
   実質的に絶縁材料から形成され、複数の導電性バネを受け入れるよう構成された複数の孔を形成された一体成形ソケットと、
   前記複数の導電性バネであって、各孔が、前記複数の導電性バネの個別のバネを収容する、前記複数の導電性バネと、
   集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備えた試験ソケットと、
   を備え、
   前記試験ソケットの前記ピンは、各ピンがバネに接触する状態で前記一体成形ソケットの前記複数の孔の中に延び、
   前記一体成形ソケットは、前記複数のバネが回路基板上の電気接点および前記複数のピンと電気的に相互接続するように前記複数の孔を前記接点に対して配置させるよう、前記回路基板上に配置される、試験ソケットアッセンブリ。
2. 請求項１に記載の試験ソケットアッセンブリであって、さらに、前記試験ソケットアッセンブリを前記回路基板に固定する留め具を備える、試験ソケットアッセンブリ。
3. 請求項１または２に記載の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料から形成される、試験ソケットアッセンブリ。
4. 請求項１または２に記載の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、セラミックから形成される、試験ソケットアッセンブリ。
5. 集積回路を試験する際に用いる試験アッセンブリであって、
   ａ）試験装置に接続可能な複数のパッドを有する回路基板と、
   ｂ）試験ソケットアッセンブリと、
   を備え、
   前記試験ソケットアッセンブリは、
   実質的に絶縁材料から形成され、複数の導電性バネを受け入れるよう構成された複数の孔を形成された一体成形ソケットであって、
   前記複数の導電性バネであって、各孔が、前記複数の導電性バネの個別のバネを収容する、前記複数の導電性バネと、
   集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備えた試験ソケットと、
   を備え、
   前記試験ソケットの前記ピンは、各ピンがバネに接触する状態で前記一体成形ソケットの前記複数の孔の中に延び、
   前記一体成形ソケットは、前記複数のバネが回路基板上の電気接点および前記複数のピンと電気的に相互接続するように前記複数の孔を前記接点に対して配置させるよう、前記回路基板上に配置される、試験アッセンブリ。
6. 請求項５に記載の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料から形成される、試験ソケットアッセンブリ。
7. 請求項５に記載の試験ソケットアッセンブリであって、前記一体成形ソケットは、実質的に、セラミックから形成される、試験ソケットアッセンブリ。
8. 試験ソケットアッセンブリを形成するための方法であって、
   実質的に絶縁材料から形成され、それぞれ導電性バネを収容する複数の孔を形成された一体成形ソケットを準備する工程と、
   集積回路のリードを受け入れるよう構成された複数のピンを備えた試験ソケットを準備する工程と、
   前記試験ソケットの前記ピンが前記一体成形ソケットの前記複数の孔内に延びて、各ピンがバネに接触するように、前記試験ソケットを前記一体成形ソケットに接合させる工程と、
   前記複数のバネが回路基板上の電気接点および前記複数のピンと電気的に相互接続するように前記複数の孔を前記接点に対して配置させるよう、前記一体成形ソケットを前記回路基板上に配置する工程と、
   を備える、方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   前記一体成形ソケットを前記回路基板上に配置する工程は、留め具を用いて前記一体成形ソケットを前記回路基板上に固定する工程を含む、方法。
10. 請求項８または９に記載の方法であって、前記一体成形ソケットは、実質的に、高温絶縁材料から形成される、方法。
11. 請求項８または９に記載の方法であって、前記一体成形ソケットは、実質的に、セラミックから形成される、方法。

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