JP3977621B2

JP3977621B2 - Semiconductor package sockets and contacts

Info

Publication number: JP3977621B2
Application number: JP2001309954A
Authority: JP
Inventors: 清足立; 正典八木
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: CN1281965C; WO2003031994A1; CN1564947A; JP2003123924A; TW560762U; WO2003031994B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるための複数のコンタクトを備える半導体パッケージのソケット及びコンタクトの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理機器の小型化、高速度化の要請から、集積回路の狭ピッチ化が進んでいる。それに伴い、実装方式はスルーホールから表面実装へ、端子の配列は周辺配列から格子配列へ移行しつつある。更に、格子配列であっても、表面実装できるパッケージとして、その下面に半田ボールを格子状に配列した、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）が主流になりつつある。
【０００３】
ＢＧＡタイプの集積回路と基板との間にソケットを用いる場合としては、テストソケットを用いて集積回路をバーンインテストしたり高周波テストする場合の他、集積回路を交換するために基板に実装することがある。ソケットにおいては、全てのコンタクトが集積回路の端子、及び基板に形成された端子の双方と確実に接触することが、十分な電気的導通を確保するために必要である。
【０００４】
一方、集積回路の集積度や動作速度が上がるにつれて、より高速のクロックに対するインダクタンスを低減させることが要求されている。この要求を満たすためには、集積回路の端子と基板の端子との間に介在されるコンタクト（接点部間）における電流の通過距離を可能な限り短くすることが必要である。
【０００５】
従来、格子状に配置された複数の半田ボールを有する半導体パッケージのソケットとして、たとえば、特開平８−２２２３３５号公報に記載のものが知られている。
【０００６】
同公報に記載のソケット３００は、図１２〜図１４に示すようなコンタクト３０５を装備している。このコンタクト３０５は、金属板から打ち抜き形成され、側壁３０１を両側に有する断面略コ字状の基体３０２と、基体３０２の下部から側壁３０１側へ延出して基体３０２の上方へ延びる略Ｃ字状の弾性を有する接触片３０３と、接触片３０３の先端近傍に設けられＩＣパッケージ４００の半田ボールＳに接触する接触部３０３ａと、基体３０２の下端部から接触片３０３と反対側に突出した接点部３０４とを備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このテストソケットでは、半田ボールＳが接触部３０３ａに加圧接触するために、接触片３０３が弓状の板バネとして形成されている。このため接触部３０３ａから接点部３０４までの電路長を短くすることが困難であり、自己インダクタンスを低くすることができず、高周波領域で半導体パッケージの試験又は評価を高精度に行えない問題がある。また、接触片３０３の片面の大部分がコンタクト圧入口の内壁に圧接しているため、弾性変形し難い構成となっている。
【０００８】
このような問題に対処した技術として、図１５に示すソケットが知られている。これは、略Ｕ形状に加工したコンタクト３１０をソケット本体３１１に圧入して固定したもので、固定領域３１２を除く起立片３１３の部分を弾性変形可能に構成している。これにより、接点部３１４が半田ボール３１５と接触する際に起立片３１３を弾性変形させて、半田ボール３１５に損傷を与えないように配慮している。さらに、ソケットの低背化（薄型化）も図っている。
【０００９】
しかし、このソケット技術においても、以下の点でさらに解決すべき課題がある。即ち、ソケットの更なる低背化の要求に対する問題である。図１５に示すソケットでは、固定領域３１２の存在が弾性変形可能な起立片３１３部分の長さを短くしている。そのため、それ以上の低背化を図り難い問題がある。さらに、コンタクト３１０の最大寸法αも長くなるために、インダクタンスをそれ以上に低くすることができない問題もある。
【００１０】
特に、ソケットの低背化に関しては、それ以上の低背化により、弾性変形可能な起立片３１３部分が短くなると、弾性が低下し半田ボール３１５への負荷が大きくなり、損傷を与える問題が生じる。
【００１１】
ソケットの低背化に配慮した技術として、特開２００１−１６７８５７号公報に記載のコンタクトシートの技術がある。これは、球状端子保持部分を有する複数の片持ち梁によってコンタクトバネを構成したものである。
【００１２】
同公報に記載のコンタクトシートは、片持ち梁の全てをシートに対して平面的に配置して構成するため、より薄型化できる利点が得られる反面、高密度に配置できない問題がある。即ち、複数の片持ち梁を平面的に寝かせて配置するため、一つのコンタクトバネの専有面積が大きくなり、その分、高密度に配置できなくなる。
【００１３】
また、従来においては、コンタクト自体の形状が複雑であったり、一つの球状端子に対して複数の片持ち梁を用いたりするため、組立に手間がかかり、コストアップになる問題もあった。
【００１４】
本発明の課題は、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ると共に、高密度化も図ることができ、また、接点部の接触信頼性並びに低コスト化にも配慮した半導体パッケージのソケット及びコンタクトの技術を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次の構成を採用した。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体用パッケージのソケットは、半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるための複数のコンタクトと、各コンタクトを装着する複数の装着孔が設けられたソケット本体とを備え、前記装着孔は、ソケット本体の高さ方向に貫通する貫通孔と、コンタクトの支持孔とを備え、前記各コンタクトは、前記貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片の基端側から延びて前記支持孔に挿入される支持片と、前記起立片の自由端部に形成されて前記半田ボールに接触する接点部とを備え、
前記貫通孔を、その内部で前記起立片が変位できる大きさに設定し、
前記接点部は、前記ソケット本体の表面から突出する高さに配置され、前記ソケット本体の表面には、前記各コンタクトの接点部とそれぞれ対向する位置にガイド突起が設けられ、それら接点部とガイド突起を、その双方に前記半田ボールが接触する間隔に設定して、
一方、前記ガイド突起には、前記貫通孔に向かって下り勾配の傾斜面が形成され、前記接点部の表面を、起立片の自由端に向かうに従って前記傾斜面から離れる方向に延びる湾曲面に形成し、
さらに、前記ソケット本体には、その表面側に一様な深さの凹所を設け、その凹所内に前記各コンタクトの接点部を露出させたことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、コンタクトの装着孔は貫通孔と支持孔とを備え、コンタクトは貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片から延びて支持孔に挿入される支持片とを備える。従って、起立片は支持片に支持されて弾性変形可能になる。その結果、起立片の全長を弾性変形可能な部分として有効利用することができる。これにより、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ることができる。また、起立片は貫通孔に沿って延びる形態となるので、コンタクトを平面的に配置する場合に比べて高密度化も図ることができる。また、ソケット本体の表面には、各コンタクトの接点部とそれぞれ対向する位置にガイド突起が設けられ、それら接点部とガイド突起は、その双方に半田ボールが接触する間隔に設定されている。従って、一つの半田ボールに対してコンタクトの接点部とソケット本体のガイド突起とが接触する。ガイド突起はソケット本体に形成されているので、コンタクト自体は一つの単純な形状で済み、その分、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
前記貫通孔は、その内部で起立片が変位できる大きさに設定されていることが望ましい。このように、貫通孔の内部で起立片が変位できるように設定することで、起立片全体を拘束しない自由な形態とし、起立片の独立性を高めることができるからである。これにより、有効ばね部分の長さを起立片の全長として、耐久性のあるコンタクトを構成することができる。
【００１９】
前記ガイド突起には、貫通孔に向かって下り勾配の傾斜面が形成され、コンタクトの接点部の表面は、起立片の自由端に向かうに従って傾斜面から離れる方向に延びる湾曲面に形成されていることが望ましい。このように傾斜面と湾曲面を設けた場合、それらがガイド面となって半田ボールを目的とする相対位置へ円滑に案内する作用を発揮する。特に、コンタクトの接点部の湾曲面は、球面である半田ボールに対して滑りやすいので、低摩擦力で接触可能になる。これにより、接触の信頼性向上、及び半田ボールへの低負荷を実現することができる。
【００２０】
前記支持片には、支持孔に対する抜け止め突起が設けられていることが望ましい。抜け止め突起によって支持片を支持孔に確実に固定することができる。
【００２１】
前記ソケット本体は板状に形成され、その表面側に各コンタクトの接点部が配列され、裏面側に各コンタクトの基端部が配列され、各基端部が裏面から突出していることが望ましい。このように構成すれば、各コンタクトの基端部がソケット本体の裏面から突出しているため、その基端部を端子として直接利用することができる。例えば、回路基板上にソケットを配置して、回路基板の表面に設けた端子に各コンタクトの基端部を接触させる構成とすることができる。これにより、起立片の全長を有効利用することができ、この点からも低背化に寄与することができる。
【００２２】
前記ソケット本体には、その表面側に一様な深さの凹所が設けられ、その凹所内に各コンタクトの接点部が露出している構成とすることもできる。ソケット本体の表面側に凹所を設けることによって、各コンタクトの接点部を露出させ、各接点部により大きな自由度を与えることができる。その結果、貫通孔の大きさを小さ目に設計することが可能になる。
【００２３】
前記コンタクトの起立片と支持片との間には、Ｕ形状の湾曲部が形成されていることが望ましい。このＵ形状の湾曲部は起立片を弾性変形可能にする作用を発揮すると共に、支持片を起立片と略平行にする作用を発揮する。これにより、支持片を支持孔に挿入により装着しやすい構成とすることができる。
【００２４】
一方、本発明に係るコンタクトは、半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるために、ソケット本体に装着されるものであって、導電性金属板の加工により形成され、自由端部に半田ボールに対する接点部が形成された起立片と、その起立片の基端側から延びて起立片をソケット本体に支持させる支持片と、その支持片と起立片との間に設けられたＵ形状の湾曲部とを備えている。
【００２５】
本発明のコンタクトによれば、起立片と支持片を備え、支持片は起立片の基端側から延びている。従って、起立片は支持片に支持されて弾性変形可能になる。その結果、起立片の自由端から基端までの全長を弾性変形可能な部分として有効利用することができる。これにより、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ることができる。支持片と起立片との間にはＵ形状の湾曲部が形成されているので、起立片は支持片によって弾性変形可能に支持されると共に、支持片と起立片の間隔が保持される。
【００２６】
前記接点部は、起立片の自由端に向かうに従って半田ボールから離れる方向に延びる湾曲面に形成されていることが望ましい。この接点部の湾曲面は、球面である半田ボールに対して滑りやすいので、低摩擦力で接触可能になる。これにより、接触の信頼性向上、及び半田ボールへの低負荷を実現することができる。
【００２７】
前記起立片は反力片を備え、その反力片は、逆Ｕ形状に湾曲した接点部と起立片の自由端との間に形成され、自由端がソケット本体に接触して支持されることで、反力片に反発力が生じる構成とすることもできる。このように構成した場合、半田ボールに対する接点部の接触力を高めることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図１〜図１１を参照し、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体パッケージのソケット（テストソケット）の平面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。図３は図１のＹ−Ｙ断面図である。図４はコンタクトの拡大斜視図である。
【００２９】
これらの図に示すテストソケットＴＳは、格子状に配置された複数の半田ボールＳを片面（底面）に有する半導体パッケージ１のＢＧＡ（Ball Grid Array）試験評価用ソケットである。
【００３０】
このテストソケットＴＳは、半導体パッケージ１の半田ボールＳの配列に対応して格子状に配列された複数のコンタクト１０と、各コンタクト１０を装着する複数の装着孔１１が設けられたソケット本体（ハウジング）１５とを備える。装着孔１１は、ソケット本体１５の高さ方向に貫通する貫通孔１２と、コンタクト１０の支持孔１３とを備える。支持孔１３は、貫通孔１２の隣に独立する形態で設けられ、ソケット本体１５の裏面１５ｂに開口している。
【００３１】
そして、各コンタクト１０は、貫通孔１２に沿って延びる起立片１０１と、その起立片１０１から延びて支持孔１３に挿入される支持片１０２とを備える。起立片１０１の自由端部（上端部）には、半田ボールＳに接触する接点部１０３が形成され、起立片１０１の基端部（下端部）１０４から支持片１０２が延びている。
【００３２】
各接点部１０３は、ソケット本体１５の表面１５ａから突出する高さに配置されている。ソケット本体１５の表面１５ａには、各コンタクト１０の接点部１０３とそれぞれ対向する位置にガイド突起１４が設けられている。それら接点部１０３とガイド突起１４は、その双方に半田ボールＳが接触する間隔に設定されている。
【００３３】
ガイド突起１４には、貫通孔１２に向かって下り勾配の傾斜面１４１が形成されている。この傾斜面１４１と対向する位置に配置される接点部１０３の表面は、起立片１０１の自由端（上端）に向かうに従って傾斜面１４１から離れる方向に延びる湾曲面に形成されている。具体的には傾斜面１４１側へ膨らむ円弧状の曲面に形成されている。
【００３４】
このように表面を湾曲面にした接点部１０３と傾斜面１４１とを設けることによって、それらがガイド面となって半田ボールＳを目的とする相対位置へ円滑に案内する作用を発揮できるように配慮している。特に、接点部１０３の湾曲面は、球面である半田ボールＳに対して滑りやすいので、低摩擦力で接触可能になる。これにより、接触の信頼性向上、及び半田ボールＳへの低負荷接触を図れるようにしている。
【００３５】
装着孔１１の貫通孔１２については、その内部で起立片１０１が変位できる大きさに設定している。即ち、図６〜図８に示すように、貫通孔１２自体の孔の形状は、起立片１２の断面形状よりも十分に大きく形成している。ここでは平面長方形に形成している。貫通孔１２の内部で起立片１０１が容易に変位できるように設定することで、起立片１０１全体を拘束しない自由な形態とし、各起立片１０１の独立性を高めることができるように配慮したものである。
【００３６】
これにより、有効ばね部分の長さを起立片１０１の全長として、耐久性のあるコンタクトを構成することができる。また、このようにばねの弾性力を大きくすることによって、半田ボールＳとの接触時に、半田ボールＳへの負荷を減らすと共に、ソケット本体１５の厚さ方向（高さ方向）になる半田ボールＳのバラツキにも対応可能となる。
【００３７】
支持片１０２には、支持孔１３に対する抜け止め突起１０５が設けられている。抜け止め突起１０５によって支持片１０２を支持孔１３に確実に固定することができると共に、支持片１０２を支持孔１３に容易に装着でき、これにより、製作性にも寄与できるように配慮している。
【００３８】
ソケット本体１５は、図６〜図８に示すように絶縁性の合成樹脂によって板状に形成され、その表面１５ａ側に各コンタクト１０の接点部１０３が配列され（図９参照）、裏面１５ｂ側にコンタクト１０の基端部１０４が配列され（図１０参照）、各基端部１０４が裏面１５ｂから突出している。
【００３９】
即ち、コンタクト１０の基端部１０４をソケット本体１５の裏面１５ｂから突出させることで、その基端部１０４を端子として直接利用することができるように配慮している。ここでは、回路基板上２０にテストソケットＴＳを配置して、回路基板２０の表面に設けた端子２１に各コンタクト１０の基端部１０４を接触させる構成としている。これにより、起立片１０１の全長を有効利用することができ、この点からも低背化に寄与することができる。
【００４０】
ソケット本体１５には、その表面１５ａ側に一様な深さの凹所１６が設けられ、その凹所１６内に各コンタクト１０の少なくとも接点部１０３が露出した構成としている。ソケット本体１５の表面１５ａ側に凹所１６を設けることによって、各コンタクト１０の接点部１０３を露出させ、各接点部１０３に対してより大きな自由度を与えることができる。その結果、貫通孔１２の大きさを小さ目に設計することが可能になる。
【００４１】
コンタクト１０の起立片１０１と支持片１０２との間には、図４及び図５に示すようにＵ形状に湾曲する湾曲部１０６が形成されている。この湾曲部１０６は起立片１０１を弾性変形可能にする作用を発揮すると共に、支持片１０２を起立片１０１と略平行にする作用を発揮できるように配慮している。ここで、起立片１０１が弾性変形する形態は、例えば起立片１０１自体が湾曲する場合、接点部１０３が水平方向や上下方向に変位する場合等を含む。
【００４２】
ソケット本体１５の裏面１５ｂにおける支持孔１３と貫通孔１２との間隔は、起立片１０１と支持片１０２との間隔よりも小さく設定している。このように設定したのは、起立片１０１が貫通孔１２の内壁に接触しないようにして、起立片１０１の自由度を高めるためである。
【００４３】
半田ボールＳが球形である点を考慮すると、傾斜面１４１と向き合う配置の接点部１０３は、半田ボールＳに接触したときに、起立片１０１の弾性によって傾斜面１４１から離間する作用を受ける。この状態において、接点部１０３には傾斜面１４１へ向けて接近する作用が生じる。これにより、半田ボールＳにコンタクトの弾性を利用し確実に接触させて接触の信頼性を高めることができるようにしている。
【００４４】
各装着孔１１内に各コンタクト１０を装着した状態では、図１０に示すように、各コンタクト１０の基端部１０４がソケット本体１５の裏面１５ｂから若干突出して、回路基板２０の端子２１に対する接点部を構成する。
【００４５】
この実施の形態では、コンタクト１０をソケット本体（ハウジング）１５の装着孔１１に対して装着する際に支持片１０２のみを支持孔１３に圧入する構成としているので、起立片１０１は上下に若干移動可能となる。これにより、回路基板２０への接点部を構成する基端部（テール）１０４のバラツキを吸収することができる。
【００４６】
なお、図９及び図１０は、ソケット本体１５の全ての装着孔１１に対してコンタクト１０を装着した状態のテストソケットＴＳの斜視図を示している。そのうち、図１０は、理解の便宜のために裏面側を示す斜視図である。
【００４７】
図１１は、本発明の他の実施の形態を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態では、コンタクト１０Ａの形状を若干異ならせたものである。その他の構成については、先の実施の形態と基本的に同様であるため、同一構成要素には同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００４８】
コンタクト１０Ａは、先のコンタクト１０と同様に、起立片１０１と、支持片１０２と、接点部１０３と、基端部１０４と、抜け止め突起１０５と、Ｕ形状湾曲部１０６と備える他に、反力片１０８を備えている。反力片１０８は、接点部１０３を逆Ｕ形状に曲げて、起立片１０１の自由端１０９を貫通孔１２の内壁まで延ばした形状としている。自由端１０９は貫通孔１２の内壁に接触して反発力が得られるように設定してある。
【００４９】
接点部１０３と傾斜面１４１との間に半田ボールＳが配置されると、コンタクト１０Ａは、図１１において破線で示すように弾性変形する。その際、Ｕ形状の湾曲部１０６を含む起立片１０１の弾性変形による反発力に加えて、反力片１０８の反発力も加わる構成となる。従って、半田ボールＳに対するコンタクトの接触力が目的とする接触力よりも弱い場合にこの構成を採用することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態のように、ＢＧＡタイプのテストソケットに限らず、ＣＳＰ（ＣｈｉｐｕＳｉｚｕＰａｃｋａｇｅ）のソケット等、全ての半導体パッケージのソケットに適用することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、コンタクトの装着孔は貫通孔と支持孔とを備え、コンタクトは貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片から延びて支持孔に挿入される支持片とを備える。従って、起立片は支持片に支持されて弾性変形可能になる。その結果、起立片の全長を弾性変形可能な部分として有効利用することができる。これにより、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ることができる。
【００５２】
また、起立片は貫通孔に沿って延びる形態となるので、コンタクトを平面的に配置する場合に比べて高密度化も図ることができる。また、コンタクトの有効ばね部分を長くしたこと、コンタクト全体をソケット本体に圧入せずに、支持片のみを圧入する構成としたこと、などにより、起立片全体に自由度が得られ、接点部の接触信頼性を向上させることができる。
【００５３】
さらに、一つの半田ボールに対して接点部とガイド突起とを接触させ、ガイド突起をソケット本体に形成しているので、コンタクト自体は一つの単純な形状で済み、その分、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るテストソケットの平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】本発明に係るコンタクトの拡大斜視図である。
【図５】本発明に係るコンタクトを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図６】本発明に係るソケット本体の平面図である。
【図７】図６のＸ１−Ｘ１線に沿った断面図である。
【図８】図６のＹ１−Ｙ１線に沿った断面図である。
【図９】本発明に係るテストソケットの部分斜視図である。
【図１０】本発明に係るテストソケットの裏面側の斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係るテストソケットの部分拡大断面図である。
【図１２】従来のテストソケットを説明するための断面図である。
【図１３】従来のテストソケットに装備されるコンタクトの正面図である。
【図１４】従来のテストソケットに装備されるコンタクトの側面図である。
【図１５】従来のテストソケットの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
ＴＳテストソケット
１半導体パッケージ
１０、１０Ａコンタクト
１０１起立片
１０２支持片
１０３接点部
１０４基端部
１０５抜け止め突起
１０６湾曲部
１０８反力片
１０９自由端
１１装着孔
１２貫通孔
１３支持孔
１４ガイド突起
１４１傾斜面
１５ソケット本体（ハウジング）
１５ａ表面
１５ｂ裏面
１６凹所
２０回路基板
２１端子
Ｓ半田ボール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a socket and contact technique for a semiconductor package including a plurality of contacts for making contact with a plurality of solder balls arranged on one side of the semiconductor package.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the pitch of integrated circuits has been reduced due to demands for downsizing and higher speed of information processing equipment. Along with this, the mounting method is shifting from the through hole to the surface mounting, and the terminal arrangement is shifting from the peripheral arrangement to the lattice arrangement. Further, as a package that can be surface-mounted even in a grid arrangement, a ball grid array (BGA) in which solder balls are arranged in a grid on the lower surface thereof is becoming mainstream.
[0003]
As a case where a socket is used between a BGA type integrated circuit and a substrate, the integrated circuit may be mounted on the substrate in order to replace the integrated circuit in addition to a case where the integrated circuit is burned in or high frequency tested using a test socket. is there. In the socket, it is necessary to ensure that all contacts are in contact with both the terminals of the integrated circuit and the terminals formed on the substrate in order to ensure sufficient electrical conduction.
[0004]
On the other hand, as the integration density and operation speed of an integrated circuit increase, it is required to reduce inductance for a higher-speed clock. In order to satisfy this requirement, it is necessary to make the current passage distance as short as possible in the contact (between the contact portions) interposed between the terminal of the integrated circuit and the terminal of the substrate.
[0005]
Conventionally, as a socket of a semiconductor package having a plurality of solder balls arranged in a lattice shape, for example, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-222335 is known.
[0006]
A socket 300 described in the publication is equipped with a contact 305 as shown in FIGS. The contact 305 is stamped from a metal plate and has a substantially U-shaped cross section 302 having side walls 301 on both sides, and a substantially C-shape extending from the bottom of the base 302 toward the side wall 301 and extending above the base 302. A contact piece 303 having elasticity, a contact portion 303a provided in the vicinity of the tip of the contact piece 303 and contacting the solder ball S of the IC package 400, and a contact portion protruding from the lower end portion of the base 302 to the opposite side of the contact piece 303 304.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In this test socket, the contact piece 303 is formed as an arcuate leaf spring so that the solder ball S is in pressure contact with the contact portion 303a. For this reason, it is difficult to shorten the electric circuit length from the contact portion 303a to the contact portion 304, the self-inductance cannot be lowered, and there is a problem that the semiconductor package cannot be tested or evaluated with high accuracy in a high frequency region. . In addition, since most of one surface of the contact piece 303 is in pressure contact with the inner wall of the contact pressure inlet, it is difficult to be elastically deformed.
[0008]
As a technique for dealing with such a problem, a socket shown in FIG. 15 is known. This is a structure in which a contact 310 processed into a substantially U shape is press-fitted into a socket body 311 and fixed, and a portion of the standing piece 313 excluding the fixing region 312 is configured to be elastically deformable. Thereby, when the contact part 314 contacts with the solder ball 315, the standing piece 313 is elastically deformed so that the solder ball 315 is not damaged. In addition, the socket is reduced in height (thinner).
[0009]
However, this socket technology also has problems to be solved in the following points. That is, it is a problem with respect to the demand for further lowering the socket. In the socket shown in FIG. 15, the length of the upright piece 313 portion that is elastically deformable due to the presence of the fixing region 312 is shortened. Therefore, there is a problem that it is difficult to further reduce the height. Furthermore, since the maximum dimension α of the contact 310 is also increased, there is a problem that the inductance cannot be further reduced.
[0010]
In particular, regarding the reduction in the height of the socket, if the standing piece 313 that can be elastically deformed is shortened due to the further reduction in the height, the elasticity is reduced and the load on the solder ball 315 is increased, causing a problem of damage. .
[0011]
As a technique considering the low profile of the socket, there is a technique of a contact sheet described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-167857. This is a contact spring constituted by a plurality of cantilevers having a spherical terminal holding portion.
[0012]
Since the contact sheet described in the publication is configured by arranging all of the cantilevers in a plane with respect to the sheet, there is an advantage that the sheet can be made thinner, but there is a problem that the contact sheet cannot be arranged at high density. That is, since a plurality of cantilever beams are arranged on a plane, the area occupied by one contact spring is increased, and accordingly, it is impossible to arrange the contact springs at a high density.
[0013]
Conventionally, the shape of the contact itself is complicated, or a plurality of cantilever beams are used for one spherical terminal, so that there is a problem that assembly takes time and costs are increased.
[0014]
The object of the present invention is to reduce the self-inductance by further reducing the height of the socket and to increase the density, and also to improve the contact reliability and cost of the contact portion of the semiconductor package. To provide socket and contact technology.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A socket of a semiconductor package according to the present invention includes a plurality of contacts for making contact with a plurality of solder balls arranged on one side of the semiconductor package, and a socket body provided with a plurality of mounting holes for mounting each contact. The mounting hole includes a through hole penetrating in the height direction of the socket body, and a support hole for the contact, and each contact includes an upright piece extending along the through hole, and a base of the upright piece. A support piece that extends from the end side and is inserted into the support hole; and a contact portion that is formed at a free end of the upright piece and contacts the solder ball,
The through hole is set to a size within which the upright piece can be displaced,
The contact portion is disposed at a height protruding from the surface of the socket body, and guide protrusions are provided on the surface of the socket body at positions facing the contact portions of the contacts, respectively. Set the protrusion at the interval where the solder ball contacts both sides,
On the other hand, the guide protrusion is formed with an inclined surface having a downward slope toward the through hole, and the surface of the contact portion is formed into a curved surface extending in a direction away from the inclined surface toward the free end of the standing piece. And
Further, the socket body is provided with a recess having a uniform depth on the surface side, and the contact portion of each contact is exposed in the recess.
[0017]
According to the present invention, the contact mounting hole includes a through hole and a support hole, and the contact includes an upright piece extending along the through hole and a support piece extending from the upright piece and inserted into the support hole. Therefore, the upright piece is supported by the support piece and can be elastically deformed. As a result, the full length of the upright piece can be effectively utilized as a portion that can be elastically deformed. Thereby, the self-inductance can be reduced by further reducing the height of the socket. Further, since the upright piece extends along the through hole, the density can be increased as compared with the case where the contacts are arranged in a plane. In addition, guide protrusions are provided on the surface of the socket body at positions facing the contact portions of the contacts, respectively, and the contact portions and the guide protrusions are set at intervals at which the solder balls are in contact with both. Therefore, the contact portion of the contact and the guide protrusion of the socket body come into contact with one solder ball. Since the guide protrusion is formed on the socket body, the contact itself has only one simple shape, and the cost can be reduced accordingly.
[0018]
It is desirable that the through hole is set to a size that allows the upright piece to be displaced therein. In this way, by setting the standing piece so that it can be displaced inside the through hole, the entire standing piece can be freed up and the independence of the standing piece can be enhanced. Thereby, a durable contact can be comprised by making the length of an effective spring part into the full length of a standing piece.
[0019]
The guide projection is formed with an inclined surface having a downward slope toward the through hole, and the surface of the contact portion of the contact is formed as a curved surface extending in a direction away from the inclined surface toward the free end of the standing piece. It is desirable. Thus, when an inclined surface and a curved surface are provided, they serve as a guide surface and exhibit an effect of smoothly guiding the solder ball to a target relative position. In particular, since the curved surface of the contact portion of the contact is slidable with respect to the spherical solder ball, the contact can be made with a low frictional force. As a result, it is possible to improve contact reliability and to reduce the load on the solder balls.
[0020]
The support piece is preferably provided with a retaining protrusion for the support hole. The support piece can be securely fixed to the support hole by the retaining protrusion.
[0021]
Preferably, the socket body is formed in a plate shape, contact portions of the contacts are arranged on the front surface side, base end portions of the contacts are arranged on the back surface side, and the base end portions protrude from the back surface. If comprised in this way, since the base end part of each contact protrudes from the back surface of a socket main body, the base end part can be directly utilized as a terminal. For example, a socket can be arranged on the circuit board, and the base end portion of each contact can be brought into contact with a terminal provided on the surface of the circuit board. Thereby, the full length of a standing piece can be used effectively and it can contribute to low profile also from this point.
[0022]
The socket body may be provided with a recess having a uniform depth on the surface side, and a contact portion of each contact is exposed in the recess. By providing the recess on the surface side of the socket body, the contact portions of each contact can be exposed, and a greater degree of freedom can be given to each contact portion. As a result, the size of the through hole can be designed to be small.
[0023]
It is desirable that a U-shaped curved portion is formed between the standing piece and the support piece of the contact. The U-shaped curved portion exhibits an effect of making the upright piece elastically deformable, and an effect of making the support piece substantially parallel to the upright piece. Thereby, it can be set as the structure which is easy to mount | wear with a support piece by inserting in a support hole.
[0024]
On the other hand, the contact according to the present invention is attached to the socket body in order to make contact with each of the plurality of solder balls arranged on one side of the semiconductor package, and is formed by processing a conductive metal plate. An upright piece having a contact portion for the solder ball at the end, a support piece extending from the base end side of the upright piece and supporting the upright piece on the socket body, and provided between the support piece and the upright piece And a U-shaped curved portion.
[0025]
According to the contact of this invention, it has the standing piece and the support piece, and the support piece is extended from the base end side of the standing piece. Therefore, the upright piece is supported by the support piece and can be elastically deformed. As a result, the entire length from the free end to the base end of the upright piece can be effectively used as a portion that can be elastically deformed. Thereby, the self-inductance can be reduced by further reducing the height of the socket. Since the U-shaped curved portion is formed between the support piece and the upright piece, the upright piece is supported by the support piece so as to be elastically deformable, and the distance between the support piece and the upright piece is maintained.
[0026]
The contact portion is preferably formed on a curved surface extending in a direction away from the solder ball toward the free end of the upright piece. Since the curved surface of the contact portion is slidable with respect to the spherical solder ball, it can be contacted with a low frictional force. As a result, it is possible to improve contact reliability and to reduce the load on the solder balls.
[0027]
The upright piece includes a reaction piece, and the reaction piece is formed between a contact portion curved in an inverted U shape and a free end of the upright piece, and the free end is supported in contact with the socket body. Thus, the reaction force piece may be configured to generate a repulsive force. When comprised in this way, the contact force of the contact part with respect to a solder ball can be raised.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a socket (test socket) of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the contact.
[0029]
The test socket TS shown in these drawings is a BGA (Ball Grid Array) test evaluation socket of the semiconductor package 1 having a plurality of solder balls S arranged in a lattice shape on one side (bottom surface).
[0030]
The test socket TS includes a socket body (housing) provided with a plurality of contacts 10 arranged in a lattice pattern corresponding to the arrangement of the solder balls S of the semiconductor package 1 and a plurality of mounting holes 11 for mounting the contacts 10. 15). The mounting hole 11 includes a through hole 12 that penetrates in the height direction of the socket body 15 and a support hole 13 of the contact 10. The support hole 13 is provided in an independent form next to the through hole 12, and opens on the back surface 15 b of the socket body 15.
[0031]
Each contact 10 includes an upright piece 101 that extends along the through hole 12 and a support piece 102 that extends from the upright piece 101 and is inserted into the support hole 13. A contact portion 103 that contacts the solder ball S is formed at the free end portion (upper end portion) of the upright piece 101, and the support piece 102 extends from the proximal end portion (lower end portion) 104 of the upright piece 101.
[0032]
Each contact portion 103 is disposed at a height protruding from the surface 15 a of the socket body 15. Guide protrusions 14 are provided on the surface 15 a of the socket body 15 at positions facing the contact portions 103 of the respective contacts 10. The contact portions 103 and the guide protrusions 14 are set at intervals at which the solder balls S are in contact with both.
[0033]
The guide protrusion 14 is formed with an inclined surface 141 having a downward slope toward the through hole 12. The surface of the contact portion 103 disposed at a position facing the inclined surface 141 is formed as a curved surface extending in a direction away from the inclined surface 141 toward the free end (upper end) of the upright piece 101. Specifically, it is formed in an arcuate curved surface that swells toward the inclined surface 141 side.
[0034]
By providing the contact portion 103 having the curved surface and the inclined surface 141 in this manner, consideration can be given so that they can serve as a guide surface and smoothly guide the solder ball S to the intended relative position. is doing. In particular, the curved surface of the contact portion 103 is slidable with respect to the spherical solder ball S, so that the contact can be made with a low frictional force. As a result, contact reliability can be improved and low-load contact with the solder balls S can be achieved.
[0035]
About the through-hole 12 of the mounting hole 11, it sets to the magnitude | size which the upright piece 101 can displace inside. That is, as shown in FIGS. 6 to 8, the shape of the through hole 12 itself is sufficiently larger than the cross-sectional shape of the upright piece 12. Here, it is formed in a planar rectangle. By setting so that the upright pieces 101 can be easily displaced inside the through-holes 12, the entire upright pieces 101 are not restricted and the independence of the upright pieces 101 can be increased. It is.
[0036]
As a result, a durable contact can be configured with the length of the effective spring portion as the total length of the upright piece 101. In addition, by increasing the elastic force of the spring in this way, the load on the solder ball S is reduced at the time of contact with the solder ball S, and the solder ball S in the thickness direction (height direction) of the socket body 15 is reduced. It is also possible to cope with variations in
[0037]
The support piece 102 is provided with a retaining protrusion 105 for the support hole 13. The support piece 102 can be securely fixed to the support hole 13 by the retaining protrusion 105, and the support piece 102 can be easily attached to the support hole 13, thereby contributing to manufacturability. .
[0038]
6 to 8, the socket body 15 is formed in a plate shape with an insulating synthetic resin, and contact portions 103 of the contacts 10 are arranged on the front surface 15a side (see FIG. 9), and the back surface 15b side. The base end portions 104 of the contacts 10 are arranged (see FIG. 10), and each base end portion 104 protrudes from the back surface 15b.
[0039]
In other words, the base end portion 104 of the contact 10 is projected from the back surface 15b of the socket body 15 so that the base end portion 104 can be directly used as a terminal. Here, the test socket TS is arranged on the circuit board 20 and the base end portion 104 of each contact 10 is brought into contact with the terminal 21 provided on the surface of the circuit board 20. Thereby, the full length of the standing piece 101 can be used effectively, and it can contribute to low profile also from this point.
[0040]
The socket body 15 is provided with a recess 16 having a uniform depth on the surface 15 a side, and at least the contact portion 103 of each contact 10 is exposed in the recess 16. By providing the recess 16 on the surface 15 a side of the socket body 15, the contact portion 103 of each contact 10 can be exposed, and a greater degree of freedom can be given to each contact portion 103. As a result, the through hole 12 can be designed to be small.
[0041]
Between the standing piece 101 and the support piece 102 of the contact 10, a curved portion 106 that is curved in a U shape is formed as shown in FIGS. The curved portion 106 has an effect of allowing the upright piece 101 to be elastically deformed, and is considered so as to exhibit an action of making the support piece 102 substantially parallel to the upright piece 101. Here, the form in which the standing piece 101 is elastically deformed includes, for example, the case where the standing piece 101 itself is curved, the case where the contact portion 103 is displaced in the horizontal direction and the vertical direction, and the like.
[0042]
The distance between the support hole 13 and the through hole 12 on the back surface 15 b of the socket body 15 is set to be smaller than the distance between the standing piece 101 and the support piece 102. The reason for this setting is to increase the degree of freedom of the standing piece 101 so that the standing piece 101 does not contact the inner wall of the through hole 12.
[0043]
Considering that the solder ball S is spherical, the contact portion 103 arranged to face the inclined surface 141 is subjected to an action of separating from the inclined surface 141 by the elasticity of the standing piece 101 when contacting the solder ball S. In this state, the contact portion 103 has an action of approaching the inclined surface 141. Accordingly, the contact ball can be reliably brought into contact with the solder ball S by using the elasticity of the contact so that the contact reliability can be improved.
[0044]
In the state where each contact 10 is mounted in each mounting hole 11, as shown in FIG. 10, the base end portion 104 of each contact 10 slightly protrudes from the back surface 15 b of the socket body 15, and contacts with the terminals 21 of the circuit board 20. Parts.
[0045]
In this embodiment, when the contact 10 is mounted in the mounting hole 11 of the socket body (housing) 15, only the support piece 102 is press-fitted into the support hole 13, so that the upright piece 101 moves slightly up and down. It becomes possible. Thereby, variations in the base end portion (tail) 104 constituting the contact portion to the circuit board 20 can be absorbed.
[0046]
9 and 10 are perspective views of the test socket TS in a state where the contacts 10 are mounted in all the mounting holes 11 of the socket main body 15. FIG. Of these, FIG. 10 is a perspective view showing the back side for the convenience of understanding.
[0047]
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the shape of the contact 10A is slightly different. Since other configurations are basically the same as those of the previous embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is simplified.
[0048]
Similar to the previous contact 10, the contact 10 </ b> A includes an upright piece 101, a support piece 102, a contact part 103, a base end part 104, a retaining protrusion 105, and a U-shaped curved part 106. A force piece 108 is provided. The reaction piece 108 has a shape in which the contact portion 103 is bent into an inverted U shape and the free end 109 of the upright piece 101 extends to the inner wall of the through hole 12. The free end 109 is set so that a repulsive force can be obtained by contacting the inner wall of the through hole 12.
[0049]
When the solder ball S is disposed between the contact portion 103 and the inclined surface 141, the contact 10A is elastically deformed as indicated by a broken line in FIG. At that time, in addition to the repulsive force due to the elastic deformation of the standing piece 101 including the U-shaped curved portion 106, the repulsive force of the reaction force piece 108 is also added. Therefore, this configuration can be adopted when the contact force of the contact with the solder ball S is weaker than the target contact force.
[0050]
Note that the present invention is not limited to the BGA type test socket as in the above embodiment, and can be applied to sockets of all semiconductor packages such as a CSP (Chip Size Package) socket.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the contact mounting hole includes the through hole and the support hole, and the contact extends from the upright piece along the through hole, and the support is inserted into the support hole. With a piece. Therefore, the upright piece is supported by the support piece and can be elastically deformed. As a result, the full length of the upright piece can be effectively utilized as a portion that can be elastically deformed. Thereby, the self-inductance can be reduced by further reducing the height of the socket.
[0052]
Further, since the upright piece extends along the through hole, the density can be increased as compared with the case where the contacts are arranged in a plane. In addition, by making the effective spring part of the contact longer, and by adopting a configuration in which only the support piece is press-fitted without press-fitting the entire contact into the socket body, the degree of freedom of the entire standing piece can be obtained, Contact reliability can be improved.
[0053]
Furthermore, since the contact portion and the guide protrusion are brought into contact with one solder ball and the guide protrusion is formed on the socket body, the contact itself has only one simple shape, and the cost is reduced accordingly. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a test socket according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a contact according to the present invention.
5A and 5B show a contact according to the present invention, in which FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is a front view, and FIG. 5C is a right side view.
FIG. 6 is a plan view of a socket body according to the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line Y1-Y1 of FIG.
FIG. 9 is a partial perspective view of a test socket according to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view of the back side of a test socket according to the present invention.
FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view of a test socket according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a conventional test socket.
FIG. 13 is a front view of a contact equipped in a conventional test socket.
FIG. 14 is a side view of a contact equipped in a conventional test socket.
FIG. 15 is a partially enlarged cross-sectional view of a conventional test socket.
[Explanation of symbols]
TS test socket 1 Semiconductor package 10, 10 A Contact 101 Standing piece 102 Support piece 103 Contact portion 104 Base end portion 105 Retaining protrusion 106 Bending portion 108 Reaction piece 109 Free end 11 Mounting hole 12 Through hole 13 Support hole 14 Guide protrusion 141 Inclined surface 15 Socket body (housing)
15a Front surface 15b Back surface 16 Recess 20 Circuit board 21 Terminal S Solder ball

Claims

A plurality of contacts for contacting each of a plurality of solder balls arranged on one side of the semiconductor package; and a socket body provided with a plurality of mounting holes for mounting each contact. A through hole penetrating in the height direction and a support hole for the contact, each contact extending from the proximal end side of the upright piece extending along the through hole and inserted into the support hole. A support piece, and a contact portion that is formed at a free end of the upright piece and contacts the solder ball,
The through hole is set to a size within which the upright piece can be displaced,
The contact portion is disposed at a height protruding from the surface of the socket body, and guide protrusions are provided on the surface of the socket body at positions facing the contact portions of the contacts, respectively. Set the protrusion at the interval where the solder ball contacts both sides,
On the other hand, the guide protrusion is formed with an inclined surface having a downward slope toward the through hole, and the surface of the contact portion is formed into a curved surface extending in a direction away from the inclined surface toward the free end of the standing piece. And
Further, the socket body is provided with a recess having a uniform depth on the surface side thereof, and a contact portion of each contact is exposed in the recess .

The socket of the semiconductor package according to claim 1, wherein the support piece is provided with a retaining protrusion for the support hole.

The socket body is formed in a plate shape, contact portions of the contacts are arranged on the front surface side, base end portions of the contacts are arranged on the back surface side, and the base end portions protrude from the back surface. 1. A semiconductor package socket according to 1.

The socket of the semiconductor package according to claim 1, wherein a U-shaped curved portion is formed between the standing piece and the support piece of the contact.