JP2882787B2 - 集積回路パッケージ用テストソケットおよびテスト治具 - Google Patents

集積回路パッケージ用テストソケットおよびテスト治具

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JP2882787B2 JP10104875A JP10487598A JP2882787B2 JP 2882787 B2 JP2882787 B2 JP 2882787B2 JP 10104875 A JP10104875 A JP 10104875A JP 10487598 A JP10487598 A JP 10487598A JP 2882787 B2 JP2882787 B2 JP 2882787B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はボールグリッドアレ
イパッケージ等の集積回路パッケージ用のテストソケッ
トに関し、このソケットは上ハウジングおよび負荷ボー
ドの周りに位置決めされる下ハウジングを含み、かつ下
ハウジングから負荷ボードへ延在し、かつ独立ばね力を
テストソケットのソリッド接触ピンへ付与するために負
荷ボードと下ハウジングとの間に位置決めされた弾性隔
膜等のコンプライアンス要素によって集積回路パッケー
ジへ付勢される。
【0002】
【従来の技術】ボールグリッドアレイ(GBA)パッケ
ージに含まれる集積回路のテストは、通常、当分野にお
いてテストソケットと呼ばれるものを使用して行われ
る。BGAテストソケットは、代表例として、テスト電
子装置と相接する負荷ボードに取付けられるハウジング
を含む。この負荷ボードは、一般的に、BGA内の集積
回路からテスト電子装置へテスト信号を伝送するための
小さい円形回路盤である。
【0003】テストソケットを負荷ボードへ取付ける従
来方法は、貫通孔形成技術および面マウント技術を含
む。面マウント技術において、テストソケットはBGA
の下面上のはんだボールへ接触させるテストパッドを含
み、BGAはテストパッドに対して圧縮され、テスト信
号が負荷ボードへ伝送される。面マウント法によるテス
トソケット装置に関する問題は、BGAの下面のはんだ
ボールの高さが変化して各はんだボールとテストパッド
間の良好な電気的接触が一定して確保できないことであ
る。面マウントに関する第2の問題は、テストパッドが
はんだボールによって一旦汚染されるとソケット組立体
全体を交換しなければならないことである。
【0004】ソケットを負荷ボードへ連結する貫通孔形
成方法は、ばね荷重を受けた接触ピンの通路を形成する
ために負荷ボードを穿孔することを含み、接触ピンはB
GA上のはんだボールと接触し、これらのテストピンと
負荷ボード内の孔との接触により負荷ボードへテスト信
号を伝送する。貫通孔を有するソケット装置に関連する
問題は、負荷ボードへ延設されるテストピンが容易に曲
折したりまたは損傷を受けてテスト結果に否定的衝撃を
与えることである。この問題を解決するために、負荷ボ
ードへ侵入するテストピンを保護するためにレセプタク
ルをソケットと負荷ボードとの間に設置することができ
る。レセプタクル採用の結果としてソケット内のテスト
ピンの長さを長くする必要が生じ、高速集積回路のテス
トに問題が生じる。この問題を解決するために、移動距
離の短いばねプローブが採用されたが、移動距離の短い
ばねは、その寿命が短く定期的交換を必要とする。更
に、ばねプローブのソケットにおける使用はBGAから
負荷ボードへのテスト信号の伝達に関してインピーダン
スの問題を生じる。
【0005】その結果、従来技術のテストソケットに関
する問題を解消するBGAパッケージ用新規テストソケ
ットに対するニーズが現存している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は新規
設計のテストソケット、特に、従来テストソケット装置
に関する上述の問題を解消するボールグリッドアレイ集
積回路パッケージ用のテストソケットを提供することを
課題とする。好適形態において、テストソケットはBG
Aパッケージ用に設計されているが、このソケットはQ
FPパッケージ等の他の集積回路パッケージに使用でき
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるテストソケ
ットは複数のテスト座を有する集積回路パッケージ用の
テストソケットであって、前記集積回路パッケージを受
けるキャビティを有していて回路盤即ち負荷ボード上に
位置決めされる上ハウジング、前記回路盤下に位置決め
されかつソリッドテストピンを受ける複数のチャンネル
を有する下ハウジング、および前記テストピンを前記回
路盤へ付勢して前記集積回路パッケージ上のテスト座と
電気的に接触させるための前記回路盤下に位置決めされ
るコンプライアンス手段から成ることを特徴とする。
【0008】本発明は、更に、集積回路パッケージの下
面上に位置決めされる複数のテスト座を有する集積回路
パッケージ用のテスト治具を提供し、このテスト治具
は、前記集積回路パッケージを受けるキャビティを有す
る回路盤上に位置決めされる上ハウジング、前記キャビ
ティは前記上ハウジングの基部内で前記テスト座のため
の開口部へ延在する、前記回路盤下に位置決めされかつ
ソリッドテストピンを受ける複数のチャンネルを有する
下ハウジング、および前記テストピンに軸方向の力を付
与して前記テスト座との電気的接触を可能にするための
前記回路盤と前記下ハウジングとの間に位置決めされた
コンプライアンス隔膜から成ることを特徴とする。
【0009】前記回路盤即ち負荷ボードは小さい円形回
路盤であって外部テスタのテスト電子装置と電気的に相
接する。前記上ハウジングは集積回路パッケージを受け
るキャビティを有しかつその下面内に孔を含み、複数の
ソリッドソケットプランジャのBGAの下面のはんだボ
ールとの接触を可能にする。ソケットプランジャは下ハ
ウジング内の縦横列に形成された複数のチャンネル内に
位置決めされ、同様に縦横列の複数の孔から負荷ボード
へ延在してはんだボールと接触する。
【0010】好適形態において、前記コンプライアンス
手段は前記回路盤と前記下ハウジングとの間から前記テ
ストピン下の前記下ハウジングのチャンネルへ延設され
た弾性隔膜である。前記コンプライアンス手段は下ハウ
ジング内のチャンネルで上から下へソケットプランジャ
の下を通って延在し、ばね力によりソケットプランジャ
をBGAに向けて上方へ付勢する。
【0011】好適形態において、前記弾性隔膜は薄いラ
テックスシートである。この弾性隔膜は下ハウジング内
に設置された可動ソケットプランジャと独立のばね付勢
により圧接する。好適形態において、前記回路盤は複数
の孔を含み、各前記孔は前記テストピンの前記回路盤へ
の移動を誘導しかつ前記集積回路パッケージのテスト座
からのテスト信号を前記回路盤へ伝送するための導電性
アイレットを有する。
【0012】更に、好適形態において、前記コンプライ
アンス手段は前記テストピン下の前記下ハウジングの各
チャンネル内に位置決めされたばねである。好適形態に
おいて、前記集積回路パッケージを前記テストピンに対
して圧縮するために前記上ハウジング上方に位置決めさ
れたハウジングの蓋を更に含む。他の形態において、本
発明によるテストソケットは、前記テストソケットを改
装するための複数のテストピンを有するリフィルカセッ
トを含んでよい。
【0013】本発明によるソケットプランジャは弾性隔
膜によりソリッドソケットプランジャを電気的に付勢す
ることによって長いリード線およびばねインダクタンス
の問題を解消し、それにより従来BGAテストソケット
に関する問題を解決する。本発明の装置は、また、プラ
ンジャに長い可動長手を付与することによりBGA上の
はんだボールの同一面性の欠如を補填する。弾性隔膜の
使用は機械的ばねと比較してテストソケットの有効寿命
を延長する。
【0014】更に、本発明のテストソケット装置は、は
んだボールにより汚染されたプランジャの交換を容易に
することにより、テストソケットの簡単かつ安価な改装
を可能にする。本発明のソケットプランジャは下ハウジ
ングおよび弾性隔膜を取外すことにより容易に交換で
き、プランジャのテストソケットからの落下を自由にす
る。その後に、新しい交換プランジャを含むリフィルカ
セットを負荷ボードの下面上に位置決めし、次いで負荷
ボードを倒立させて新プランジャをテストソケットへリ
フィルする。そこで、弾性隔膜および下ハウジングを続
くテストのために負荷ボードへ再設置する。本発明の設
計はソケット組立体全体ではなく単にプランジャの交換
による改装を可能にする。これらの利点および他の利点
は続く詳細な説明により更に明瞭に理解されるであろ
う。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
を更に詳細に説明する。図1および2において、ボール
グリッドアレイ(ball grid array)集積回路パッケージ
12用のテストソケットが図示されている。本発明はB
GAパッケージに付いて図解するが、このテストソケッ
トの新規設計は他の集積回路パッケージをテストするた
めに同様に使用できる。詳細な説明の全体を明瞭にする
ために、BGAパッケージについて説明する。本発明の
テストソケット10は、それぞれ負荷ボード22の上面
18および下面20へ固定された上ハウジング14およ
び下ハウジング16を含む。上ハウジング14および下
ハウジング16は好適にはプラスチックで形成され、か
つそのハウジングおよび負荷ボードを通過するねじ24
により負荷ボードへ堅く固定される。負荷ボードは外部
テスタ(図示せず)のテスト電子装置と電気的に相接す
る小さい円形回路盤である。
【0016】上ハウジング14はボールグリッドアレイ
パッケージ12を受けるために上ハウジング14の内部
にキャビティ26を含む。ボールグリッドアレイパッケ
ージは基板30上に位置決めされた集積回路28から成
り、かつ集積回路と反対側で基板の下面上に位置決めさ
れて基板30から集積回路と電気的に連絡する複数のは
んだボール32を有する。はんだボール32は集積回路
をテストするためのテストパッドとして作用する。基板
30はキャビティ26の基部でフランジ34に当接し、
かつはんだボール32はフランジ34により形成された
孔36から負荷ボード22の上面18上へ達する。
【0017】上ハウジング14の基部内の孔36は複数
のソリッドソケットプランジャ38をはんだボール32
と接触させるために開口部を有する。図3に見られるよ
うに、ソケットプランジャ38は下ハウジング16内で
列および行に形成された複数のチャンネル40内に位置
決めされ、かつ負荷ボード22へ通じる複数の孔41へ
延在して、はんだボール32と接触する。孔41は同様
にBGAパッケージ上のはんだボール32のパターンと
同様に列および行に形成されている。ソリッドソケット
プランジャ38は拡大頭部42および相対的に小さい直
径の細長いアーム部44から成る。このアーム部44は
負荷ボード22内の孔41へ延在し、拡大頭部42は下
ハウジング16内のチャンネル40内に保持される。
【0018】弾性隔膜46は下ハウジング16の上面4
8と負荷ボード22の下面20との間に位置決めされ、
かつソケットプランジャ38の頭部42の下で下ハウジ
ング16内のチャンネル40上へ延在して、ばね力によ
りソケットプランジャ38をBGAの上方へ、プランジ
ャアーム部44の傾斜上面50がはんだボール32と良
好に電気的に接触するように付勢する。プランジャアー
ム部44の端部の傾斜面50ははんだボール32とバイ
アス接触するように加工されている。可撓性隔膜46は
下ハウジング16内に取付けられた可動ソケットプラン
ジャ38と独立のばね圧力によりバイアス接触する。導
電性円筒アイレット52は負荷ボード22内の各孔41
に形成されてソケットプランジャのアーム部44の移動
を誘導し、かつはんだボール32から発生したテスト信
号をソケットプランジャ38から負荷ボード22へ伝送
する。アイレット52は銅ベリリウムまたはニッケル銀
等の導電性材料により形成されるの好ましい。負荷ボー
ド22内の貫通孔41は代表的にはメッキされ、かつア
イレット52ははんだプレフォームリング53を含み、
プレフォームリング53はアイレット52をメッキされ
た貫通孔へはんだ付けしてアイレット52を負荷ボード
22に堅く固定する。
【0019】弾性隔膜46は下ハウジング16と負荷ボ
ード22間でねじ24により保持される。弾性隔膜46
は、ソケットプランジャの頭部42との直接接触を可能
にする薄い可撓性シートの伸縮自在ラテックスラバーで
あるのが好ましい。弾性隔膜46はラテックスラバーで
あるのが好適であるが、隔膜46により付勢ばね力をソ
ケットプランジャ38へ与えることのできる他の材料が
使用できる。通常位置において、隔膜46は各プランジ
ャ頭部の形状に適合するように伸張しており、かつ使用
時に隔膜46の方向において各プランジャ38へ加わる
軸力が隔膜46を伸張させて一般的リターンスプリング
と同様にプランジャ38の端部にコンプライアンスを付
与する。プランジャ38の軸運動に応じて、薄い可撓性
隔膜46は、各チャンネル40の空隙へ膨張または伸張
するように、下ハウジング16内のチャンネル40へ自
由に伸張する。図1に図示された1形態において、上ハ
ウジング14へ蝶番止めされたハウジングの蓋54によ
り軸方向力がソケットプランジャ38へ加わり、かつ留
め金(図示せず)により上ハウジング14を閉鎖位置へ
固定する。蓋54はBGAパッケージをソケットプラン
ジャ38に対して押付け、それにより弾性隔膜46を伸
張させる大きさの拡大中心部56を含む。選択的に、軸
方向の力は、BGAパッケージの上方に付与されかつ図
2に示されたようにキャビティ26から上ハウジング1
4へ延在するロボットアーム58により、BGAパッケ
ージへ加えられてよい。この形態において、いかなるハ
ウジングの蓋も必要なく、また開放位置に保持される。
ロボットアーム58の使用は自動化されたテスト形態に
組み込まれてよい。図2の弾性隔膜46はBGAパッケ
ージへ軸力が加えられる前の通常位置で示されている。
【0020】本発明のテストソケット装置は、はんだボ
ール32により汚染されたときにソケットプランジャ3
8を簡単に置換する能力を有することによりテストソケ
ットの簡単かつ安価な改装を可能にする。反復使用によ
り、ソケットプランジャ38の傾斜面50がはんだボー
ル32の溶着錫または鉛により汚染される。改装は図4
に図示されたリフィルカセット60の使用により簡単に
行うことができる。リフィルカセット60は交換ソケッ
トプランジャ64を受けるためにリフィルカセット60
へ延びた行および列に形成された複数の凹部62を含む
プラスチックブロックが好適である。図4は図解目的か
ら凹部62から上方へ延設された6個の交換ソケットプ
ランジャを示す。分離ソケットプランジャ64は各凹部
62内に位置決めされかつリフィルカセット60の上面
66に合致する。リフィルカセット60は、また、改装
時にリフィルカセット60を整列させるための位置決め
孔68を含む。
【0021】テストソケットを改装するために、汚染ソ
ケットプランジャは下ハウジング16および弾性隔膜4
6を除去することにより簡単に移動し、それにより汚染
プランジャをテストソケットから自由に落下させる。そ
の後、リフィルカセット60を負荷ボード22の下面上
に設置し、次いで倒立させてテストソケットに新しいプ
ランジャをリフィルする。次に、弾性隔膜46および下
ハウジング16を続くテストのために負荷ボード22へ
再設置する。
【0022】図5は他のテストソケット装置を図示す
る。図5のテストソケット70は図1および2のテスト
ソケットと同一であるが、コンプライアンス手段が下ハ
ウジング16内のチャンネル40へ位置決めされたばね
72である点が相違する。この形態において、下ハウジ
ング16の上面48は負荷ボード22の下面20に隣接
する。下ハウジング16内のチャンネル40は下ハウジ
ング16を完全に貫通せず床位置74で終端する盲孔で
ある。このテストソケットはBGAパッケージのテスト
に使用できるが、図5は他のタイプのテスト座76、例
えばテストパッドまたはテスト導線であってよい、を有
する他の集積回路パッケージをテストする状態を示す。
【0023】本発明は好適形態について説明かつ図解し
たが、これに限定されることなく他の変更または改変が
特許請求の範囲内で可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のBGAテストソケットのバイアス状態
時の断面図である。
【図2】図1のテストソケットの非バイアス状態時の断
面図である。
【図3】ソケットプランジャ組立体の拡大説明図であ
る。
【図4】テストソケットのリフィルカセットの斜視図で
ある。
【図5】本発明による他のテストソケット装置の断面図
である。
【符号の説明】
10…テストソケット 12…ボールグリッドアレイ集積回路パッケージ 14…上ハウジング 16…下ハウジング 22…負荷ボード 28…集積回路 32…はんだボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−293372(JP,A) 特開 平8−227770(JP,A) 特開 平8−213088(JP,A) 特開 平8−83656(JP,A) 特開 平7−272810(JP,A) 実開 昭62−58778(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01R 33/76 G01R 31/26 H01L 23/32

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のテスト座を有する集積回路パッケ
    ージ用のテストソケットであって、 前記集積回路パッケージを受けるキャビティを有する、
    回路盤上に位置決めされる上ハウジング、 前記回路盤下に位置決めされかつソリッドテストピンを
    受ける複数のチャンネルを有する下ハウジング、および
    前記テストピンを前記回路盤へ付勢して前記集積回路パ
    ッケージ上のテスト座と電気的に接触させるための前記
    回路盤下に位置決めされるコンプライアンス手段から成
    る集積回路パッケージ用テストソケット。
  2. 【請求項2】 前記コンプライアンス手段は前記回路盤
    と前記下ハウジング間から前記テストピン下の前記下ハ
    ウジングのチャンネルへ延設された弾性隔膜である、請
    求項1のテストソケット。
  3. 【請求項3】 前記弾性隔膜は薄いラテックスシートで
    ある、請求項2のテストソケット。
  4. 【請求項4】 前記回路盤は複数の孔を含み、各前記孔
    は前記テストピンの前記回路盤への移動を誘導しかつ前
    記集積回路パッケージのテスト座からのテスト信号を前
    記回路盤へ伝送するための導電性アイレットを有する、
    請求項1のテストソケット。
  5. 【請求項5】 前記コンプライアンス手段は前記テスト
    ピン下の前記下ハウジングの各チャンネル内に位置決め
    されたばねである、請求項1のテストソケット。
  6. 【請求項6】 前記集積回路パッケージを前記テストピ
    ンに対して圧縮するために前記上ハウジング上方に位置
    決めされたハウジングの蓋を更に含む、請求項1のテス
    トソケット。
  7. 【請求項7】 前記テストソケットを改装するための複
    数のテストピンを有するリフィルカセットを更に含む、
    請求項1のテストソケット。
  8. 【請求項8】 集積回路パッケージの下面上に位置決め
    される複数のテスト座を有する集積回路パッケージ用の
    テスト治具であって、 前記集積回路パッケージを受けるキャビティを有する回
    路盤上に位置決めされる上ハウジング、前記キャビティ
    は前記上ハウジングの基部内で前記テスト座のための開
    口部へ延在する、 前記回路盤下に位置決めされかつソリッドテストピンを
    受ける複数のチャンネルを有する下ハウジング、および
    前記テストピンに軸方向の力を付与して前記テスト座と
    の電気的接触を可能にするための前記回路盤と前記下ハ
    ウジングとの間に位置決めされたコンプライアンス隔膜
    から成る集積回路パッケージ用テスト治具。
  9. 【請求項9】 前記コンプライアンス隔膜は薄いラテッ
    クスシートである、請求項8のテスト治具。
  10. 【請求項10】 前記回路盤は複数の孔を含み、各前記
    孔は前記テストピンの前記回路盤への移動を誘導しかつ
    前記集積回路パッケージからのテスト信号を前記回路盤
    へ伝送するための導電性アイレットを有する、請求項8
    のテスト治具。
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