JP4479948B2 - 半導体装置用ソケットおよびソケットへの半導体装置の装着方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置を装着するソケットに関し、特に、ヒートスプレッダー(放熱部)を備えた電力用半導体装置を装着するソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置用ソケットは、半導体装置をバーンインテストするものや、バーンインテスト以外にも、半導体装置の特性を測定したり、あるいはプリント回路基板へのインターフェースを提供するものとして使用されている。
【０００３】
ソケットにおいて重要なことは、装着される半導体装置の端子を損傷することなくこれを適切に位置決めし、かつコンタクトと半導体装置のリード端子との間の信頼性の高い電気的接続を実現することである。そのため、ソケットは、半導体装置のパッケージ形状やリード端子の構成に適合するように設計される必要がある。
【０００４】
ソケットには、大別して２つのタイプがある。一つは、カバー部材がベース部材に回動可能に取り付けられたクラムシェルタイプと、もう一つは、カバー部材がベース部材に対して直線的な往復動移動を可能にするオープントップタイプである。前者は、カバー部材の操作力が小さいという利点を有する反面、カバー部材が回転運動をするため、半導体装置の装着の自動化が困難であるという欠点がある。これに対して、オープントップタイプはカバー部材の移動が直線的であるため、操作性に優れ、半導体装置の装着を自動化をし易いという利点があり、その観点点からオープントップタイプのソケットの需要が増加している。
【０００５】
近年、半導体装置の多様化、高集積化が進み、それに伴いリード端子数も増加している。特に、消費電力の大きい電力用半導体装置の場合、リード端子を通して流される電流が比較的大きいため、発熱により半導体装置そのものが損傷してしまうことがある。また、流れる電流が大きいため、接触抵抗やコンタクトの導体抵抗による電圧降下の影響により正確な電圧の測定が難しい。
【０００６】
こうした問題を解決するために、ヒートシンクを有するソケットやケルビンコンタクト型ソケットが提案されている。
【０００７】
特開２００１−２８１２９５号は、ソケット本体にヒートシンクを設け、ヒートシンクを半導体装置に接触させることで半導体装置の冷却または放熱を行うものである。また、特開平６−３３４０７２号は、ケルビンコンタクト型ソケットとして、半導体装置の各リード端子に２本のコンタクトを接触させ、一方のコンタクトに電流を流し、他方のコンタクトを高インピーダンス状態にして電圧を検知するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２００１−２８１２９５号に記載されたソケットは、オープントップ構造ではないため半導体装置の着脱の自動化が難しいという課題がある。
【０００９】
他方、上記特開平６−３３４０７２号に記載されたソケットは、一対のコンタクトが平行にかつ平面的に延在する２接点構造となっているため、リード端子を狭ピッチに配列したリード端子数の多い半導体装置には不適であり、さらにリード端子の平坦部の短い半導体装置ではコンタクトの配置が難しい。また、上記と同様にオープントップ構造ではないため、半導体装置の着脱の自動化が困難である。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来技術を解決し、電力消費の大きい半導体装置に適したソケットを提供することを目的とする。
さらに本発明の目的は、電力用半導体装置に対して放熱特性に優れかつ半導体装置の着脱の自動化に適したオープントップタイプのソケットを提供する。
さらに本発明の目的は、ヒートシンクを備えたソケットに半導体装置を適切に装着させる装着方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るソケットは、ベース部材と、前記ベース部材に対して接近または離間する方向に移動可能であり、中央部に開口が形成された往復動部材と、前記ベース部材に固定された複数のコンタクトとを有し、前記複数のコンタクトは、互いに独立した第１、第２のコンタクトを１組とするコンタクトを複数組有しする。前記第１、第２のコンタクトは、それぞれ前記ベース部材から突出する端子部と、前記往復動部材の前記開口に対応する位置に配され前記半導体装置の端子と接触可能な接触部とを有し、前記第１のコンタクトの接触部は前記往復動部材の移動に応じて接触位置と退避位置との間を移動され、前記第２のコンタクトの接触部は前記ベース部材近傍に配され、前記半導体装置の各端子が前記複数組の前記第１、第２のコンタクトの前記接触部により電気的に接触される。
【００１２】
第２の発明に係るソケットは、ほぼ中央に凹部が形成され該凹部内に半導体装置を載置するための載置部を備えたベース部材と、前記ベース部材に対して接近または離間する方向に移動可能であり、中央部に開口が形成された往復動部材と、前記ベース部材に固定されかつ前記載置部に対応する位置に接触部を備え、該接触部が半導体装置の各端子と電気的に接続可能なコンタクトを複数有する、複数のコンタクトと、前記ベース部材の凹部内に取り付けられたヒートシンク部材とを含み、前記ヒートシンク部材は前記往復動部材の開口を通して前記載置部に配される半導体装置の放熱部と接触可能である。
【００１３】
第３の発明に係る半導体装置の装着方法は、ベース部材と、前記ベース部材に対して接近または離間する方向に移動可能であり、中央部に開口が形成された往復動部材と、前記ベース部材に固定され半導体装置の端子と電気的に接続可能な接触部を備えた複数のコンタクトと、前記ベース部材の凹部に移動可能に取り付けられたヒートシンクとを有し、前記往復動部材の移動に応じて前記ヒートシンクおよび前記コンタクトの接触部が移動可能であるソケットにおいて、以下のステップを有する。少なくともパッケージの一面に放熱部を有する半導体装置を用意するステップ、前記往復動部材を前記ベース部材に接近させた位置まで移動させて前記複数のコンタクトの接触部を退避位置へ移動させるとともに前記ヒートシンクを上昇させるステップ、前記往復動部材の前記開口を通して前記半導体装置を前記ヒートシンク上に載置させ前記放熱部を前記ヒートシンクに接触させるステップ、前記往復動部材を前記接近させた位置から離間させた位置への途中で、前記ヒートシンクを前記放熱部から離れるように降下させかつ前記複数のコンタクトの接触部を前記退避位置から前記半導体装置の各リード端子と接触する位置へ移動させるステップ、前記往復動部材を前記ベース部材から離間させた位置まで移動させ、前記複数のコンタクトの接触部が前記半導体装置のリード端子と接触している状態において前記ヒートシンクを上昇させ、前記ヒートシンクを前記放熱部に接触させるステップを含む。
【００１４】
本発明によれば、ソケットが互いに独立した第１、第２のコンタクトを組とする複数組のコンタクトを有し、これら各組のコンタクトによって半導体装置の端子と電気的な接続を行うようにしたので、半導体装置の端子とケルビン接続等の２点接触を行うことができる。また、オープントップタイプのソケットにヒートシンク部材を設けたことにより、消費電力の大きな半導体装置に対する放熱効果を改善することができる。
【００１５】
【実施の態様】
次に、本発明の実施の態様について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係るソケットを示す平面図、図２は図１のＸ１−Ｘ１線断面図、図３は図１のＹ１−Ｙ１線断面図、図４はソケットの斜視図、図５は図４に示すソケットからカバーを外した斜視図である。
【００１６】
本実施の形態に係るソケットは。オープントップタイプ構造を有し、装着された半導体装置のからの熱を放熱させるためのヒートシンクを備えること、および装着された半導体装置の各リード端子と２点接触（ケルビン接続）を可能とすることを特徴とする。
【００１７】
ソケット１は、絶縁性樹脂からなるベース１０と、ベース１０に対して接近または離間する方向に直線的な往復動が可能なカバー２０と、ベース１０に固定された導電性金属からなる複数のコンタクト３０と、ベース１０のほぼ中央に形成された凹部１１内に収容されるヒートシンク４０と、ヒートシンク４０を保持するホルダー５０と、ヒートシンク４０の位置を可変するためのカム６０と、装着される半導体装置を位置決めするアダプター７０とを含む。
【００１８】
ベース１０の凹部１１の周囲には、複数のコンタクト３０が整列される。コンタクト３０は、ベース１０の中心側（あるいは内側）に配置されるコンタクト３１と、コンタクト３１より外側に配置されたコンタクト３２との２種類の形状からなるコンタクトを含む。コンタクト３１、３２は互いに独立に絶縁されており、本実施の形態では、コンタクト３１が高インピーダンス状態において電圧を検知するためのセンス側のコンタクトとして機能し、他方、コンタクト３２が電流を供給されたパワー側のコンタクトとして機能し、コンタクト３１、３２が１組（あるいは１対）のコンタクトとして半導体装置の各リード端子と２点接触あるいはケルビン接続を可能とする。
【００１９】
コンタクト３１、３２は、図６に示すように、ベリリウム銅合金などの薄板を打ち抜きすることによって形成される。センス側のコンタクト３１は、基部３１ａと、基部から下方に延びる一対の端子部３１ｂと、基部３１ａからほぼ直立に延在する細長の延在部３１ｃと、延在部３１ｃの先端に形成されほぼ平坦な面を有する接触部３１ｄと、基部３１ａから分岐する爪部３１ｅとを有する。
【００２０】
パワー側のコンタクト３２は、基部３２ａと、基部から下方に延びる一対の端子部３２ｂと、基部３２から湾曲して延在するばね部３２ｃと、ばね部３２ｃの端部に形成された接触部３２ｄと、さらにばね部３２ｃから上方に向けて延在するレバー部３２ｅとを有する。レバー部３２ｅの先端は丸められており、この先端がカバー２０の裏面側に形成された傾斜部２３に摺動可能となっている。
【００２１】
ベース１０には、一対のコンタクト３１、３２を挿入し固定するための複数のスリット状の溝が形成される。一対のコンタクト３１、３２は、一つのスリット状の溝内に嵌合され、その基部が溝の底部に当接し、一対のコンタクト３１、３２は溝内において互いに直線状に絶縁されて配置される。また溝の底部には貫通孔が形成され、コンタクト３１、３２の各端子３１ａ、３２ａが貫通孔を介してベース１０の底面から突出される。
【００２２】
コンタクト３１の爪部３１ｅがベース１０の肩部に係合することで(図２、図３参照)、接触部３１ｄがベース１０上に取り付けられたアダプター７０の側面に弾性的に付勢され、接触部３１ｄは実質的にベース１０に固定された状態で保持される。コンタクト３２の接触部３２ｄは、接触部３１ｄと弾性的に接触可能であり、その弾性力はばね部３２ｃによって生成される。カバー２０がベース１０に接近する方向に押下されるとき、コンタクト３２のレバー部３２ｅがその傾斜部２３に倣って移動し、これによって、接触部３２ｄは接触部３１ｄと接触可能な原位置から退避位置へ移動される。ここで、退避位置とは、半導体装置がカバーの開口２１を通して、アダプター７０またはベース１０上若しくはヒートシンク４０上に載置されるときに、接触部３２ｄがリード端子と干渉しない位置である。接触部３２ｄの移動の軌跡は、ばね部３２ｃの形状に依存し、言い換えればコンタクト３２が弾性変形するときの支点の位置による。
【００２３】
ヒートシンク４０の構成を図７に示す。同図（ａ）は平面図、同図(ｂ)は側面図、同図（ｃ）は背面図、同図（ｄ）は正面図である。ヒートシンク４０はアルミニウム金属の本体４１を有し、その表面にはヒートシンク面４２が形成される。ヒートシンク面４２は本体４１の外形より一まわり小さくかつその表面から一段高く突出し、本体４１の外周に段差４３を形成する。ヒートシンク面４２は後述する半導体装置の放熱部（ヒートスプレッダー）と接触される。ヒートシンク４０の裏面側には４つの円筒状の溝４４が形成される。各溝４４内にはそれぞれ弾性部材としてコイルスプリング４５が挿入される。ヒートシンク４０がベース１０の凹部１１内に収容されたとき、コイルスプリング４５の端部はベース１０の凹部１１内の底部に接触し、ヒートシンク４０を持ち上げるように付勢する。
【００２４】
図８にホルダーの構成を示す。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＸ２−Ｘ２線断面図、同図（ｃ）はＹ２−Ｙ２線断面図である。ホルダー５０は、その中央部に矩形状の開口５１を形成するフレーム５２と、フレーム５２の各コーナーから対角線上に延在するカム係合部５３とを有する。フレーム５２の開口５１は、ヒートシンク４０の外形よりやや小さめであり、開口５１の周囲にはフランジ部５１ａが形成される。ホルダー５０がヒートシンク４０上に位置決めして取り付けられるとき、開口５１のフランジ部５１ａがヒートシンク４０の段差４３と係合し、ホルダー５０はスプリング４５によって上方に付勢されたヒートシンク４０を支持する。
【００２５】
ホルダー５０のカム係合部５３と対応する位置に複数のカム６０が取り付けられている。図９（ａ）はカムの平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は正面図である。カム６０は、カムとしてのカム駆動面を有するカム本体６１と、カム本体６１と一体に形成された連結部６２とを有する。カム本体６１にはその回転中心に軸６３が一体に形成され、また連結部６２には長穴６４が形成される。カム本体６１は、回転軸６３を介してベース１０のカム取付部１３（図５参照）に回転自在に軸支される。連結部６２の長穴６４内にはシャフト６５が挿入され、シャフト６５の両端はカバー２０によって固定される(図３参照)。シャフト６５は長穴６４内を自由に摺動することができ、シャフト６５が上下方向に移動すると、それに応じて連結部６２が回転されすなわちカム本体６１が回転される。
【００２６】
各カム本体６１のカム面はホルダー５０のカム係合部５３（図３の破線示される部分）と接触し、カム６０はホルダー５０の位置を規制または制御する。つまり、コイルスプリング４５の付勢力は、ヒートシンク４０及びホルダー５０を介してカム本体６１によって支持され、カム本体６１が回転するとホルダー５０およびヒートシンク４０の位置が可変される。
【００２７】
ベース１０の各コーナーには４本のコイルスプリング１４が取り付けられる(図５参照)。コイルスプリング１４の一端はベース１０に固定され、他端はカバー２０の裏面の所定の位置に当接され、カバー２０は常にベース１０から離間する方向に付勢される。さらにベース１０には、ソケット１をプリント基板等にネジで固定するための固定部１５が設けられる。
【００２８】
アダプター７０は、図４および図５に示すように、ベース１０の凹部１１内に着脱可能に取り付けられる位置決め部材である。アダプター７０は、中央に矩形状の開口部を有し、かつ開口部の４隅に半導体装置を載置しかつ位置決めするための位置決め部７１を有する。位置決め部７１は、１対の突起と１対の突起と連続する載置面を有する。アダプター７０は、さらに各位置決め部７１から上方に延在するガイド部７２を含み、各ガイド７２には傾斜溝７３が形成され、各傾斜溝７３は上方から下方に向けて徐々に小さくなっている。ベース１０の凹部１１を規定する内壁の各コーナーに、位置決め部７１およびガイド部７２が配置される。
【００２９】
アダプター７０は、ベース１０の凹部１１内に着脱自在に取り付けられ、半導体装置の種々のパッケージの形状、リード端子の構造に応じて交換される。そうすることで、単一のソケットで複数の種類の半導体装置に対応することができる。
【００３０】
カバー２０は、その中央部に矩形状の開口２１が形成された絶縁性樹脂からなる往復動部材である(図４参照)。開口２１はベース１０の凹部１１の開口面に対応し、開口２１を通して半導体装置を凹部１１内に装着することができる。カバー２０は、前述したようにコイルスプリング１４によってベース１０から離間する方向に付勢されている。カバー２０の対向する側面に、一対の脚部２２が形成される、脚部２２はベース１０の側面に形成された係合部１６（図１０参照）と係合し、カバー２０がベース１０に対して接近若しくは離間する方向に移動されるときにその直線運動を規制し、かつ、ストッパー２２ａによってカバー２０がベース１０から抜けることを防止している。また、カバー２０の裏面に形成された傾斜部２３は、その傾斜面が徐々に大きくなるような曲面であることが望ましく、そうすることでカバー２０をベース１０に対して押圧するときの初期操作力を低減することができる。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るソケットの動作について説明する。図１５に本ソケットに装着されるべき好ましい半導体装置を示す。半導体装置１００は、絶縁樹脂により内部に半導体チップを収容した直方体状のパッケージ１０１と、パッケージ１０１の対向する側面から突出する複数のリード端子１０２と、パッケージ１０１の下面に放熱用金属面を露出させたヒートスプレッダー１０３とを有する、フラットパッケージＩＣである。消費電力の大きな電力用ＩＣでは、このようなヒートスプレッダー１０３を有している。
【００３２】
図１０ないし図１２はソケットの各部の動作を示す断面図であるが、これらの断面図は図３の断面方向と同じ方向の断面図である。図１０は、カバー２０がスプリング１４によってベース１０から離間される位置にある状態を示し、図１１はカバー２０がベース１０に対して離間された位置と接近された位置の間の位置にある状態を示し、図１２はカバー２０をベース１０に対してフルストロークせて接近された位置にある状態を示す。
【００３３】
半導体装置１００を装着するとき、カバー２０は、図１２に示すようにベース１０に対してフルストロークする位置（接近された位置）まで直線移動される。この移動は、好ましくは自動化装置の押圧アームを駆動することによって行われる。カバー２０が押下されると、外側のパワー用コンタクト３２のレバー部３２ｅが傾斜部２３上を摺動する。これによって、コンタクト３２は、ばね部３２ｃを支点として弾性変形し、接触部３２ｄが接触部３１ｄと接触した状態から外側の退避位置へと移動される。
【００３４】
また、カバー２０の移動に伴い、カバー２０に固定されたシャフト６５が連結部６２の長穴６４内を摺動し、シャフト６５が長穴６４の端部と係止すると、連結部６２が下向きに押される。これによって、カム６０がベース１０に対して回転軸６３を支点に時計方向に回転される。カム本体６１のカム面は、ホルダー５０のカム係合部５３(図１２の破線で示す位置)と弾性的に接触され、カム本体６１のカム面の変位はホルダー５０に伝達される。従って、カム本体６１のカム面の上昇により、コイルスプリング４５によって付勢されたヒートシンク４０及びホルダー５０がこれに追従して上昇し、ヒートシンク面４１がアダプター７０の位置決め部７１の載置面よりも高い位置（スタンドオフ寸法以上）まで突出する。
【００３５】
この状態で、半導体装置１００をカバー２０の開口２１を通してベース１０の凹部１１内に装填する。半導体装置１００は、バキュームピックなどによりパッケージの上面を保持されており、カバー２０の開口２１上から半導体装置１００をバキュームピックから自然落下させると、半導体装置１００のパッケージ１０１のコーナー部がガイド部７２の傾斜溝７３にガイドされながら落下する。そして、パッケージの下面あるいは放熱部１０３がヒートシンク面４１に接触される。このとき、ヒートシンク面４１は半導体装置のスタンドオフ寸法以上となっているため、半導体装置のリード端子１０２がコンタクト３１の接触部３１ｄに接触することはない。このため、リード端子１０２がコンタクト３１と干渉したりそれに引っ掛かりすることはなく、リード端子１０２に変形や損傷を与えることなく半導体装置１００をヒートシンク４０上に着座させることができる。
【００３６】
半導体装置１００がヒートシンク面４１上に載置された後、カバー２０を押下していた力を減じると、弾性変形したコンタクト３２及びコイルスプリング１４によってカバー２０が上昇する。この上昇に伴い、図１１に示すように、コンタクト３２の接触部３２ｄが退避位置からコンタクト３１の接触部３１ｄへ向けて移動を開始し、他方、カム６０が反時計方向に回転される。この回転によりカム本体６１のカム面が下降し、ホルダー５０及びヒートシンク４０がコイルスプリング４５に抗して下降される。
【００３７】
ヒートシンク面４１が下降すると半導体装置１００も下降し、さらにヒートシンク面４１が下降すると、パッケージ１０１の下面または放熱部１０３が位置決め部７１によって支持され、ヒートシンク面４１はパッケージの下面１０３から離れる。このとき、半導体装置１００は、位置決め部７１によって位置決め保持された状態となり、この状態でリード端子１０２の下面がコンタクト３１の接触部３１ｄに接触され、少し遅れて、コンタクト３２の接触部３２ｄがリード端子１０２の表面を押圧する（図１１参照）。こうして、リード端子１０２は１対のコンタクト３１、３２によって一定の接圧でもって電気的に２点接触される。
【００３８】
さらにカバー２０が上昇すると、カム６０がさらに反時計方向に回転し、カム本体６１のカム面が再び上昇する。これによって、ホルダー５０及びヒートシンク４０がコイルスプリング４５のばね力によってカム面に追従し、最終的にヒートシンク面４１が半導体装置１００の下面（ヒートスプレッダー）１０３に適正な弾性力で接触される（図１０参照）。その後、カバー２０はスプリング１４によりさらに上昇され、脚部２２のストッパー２２ａが係合部１６と係止したときカバー２０は停止される。
【００３９】
ソケットに装着された半導体装置１００の各リード端子１０２は、１対のコンタクト３１、３２に電気的に接続され、コンタクト３２側から電流を供給し、コンタクト３１側をハイインピーダンス状態にして電圧を検知することにより、ケルビン接続を行うことができる。
【００４０】
ケルビン接続をする上で好ましい接続状態を図１３に示す。図１３は、リード端子１０２がコンタクト３１、３２により電気的に接続された状態を示す拡大図である。リード端子１０２の先端部１０２ａは、プリント基板等にはんだ実装される部分であるが、この部分は通常水平方向から僅かに傾斜されている。このため、コンタクト３１の接触部３１ｄの表面（ほぼ平坦）を先端部１０２ａの傾斜角よりも若干大きく傾斜させる。そして、接触部３１ｄが先端部１０２ａの裏面と接触する位置Ａを、コンタクト３２の接触部３２ｄが先端部１０２ａの表面と接触する位置Ｂよりも内側にすることが望ましい。こうすることで、ケルビン接続おいてノイズ等を小さくすることができ、検知される電圧値の精度を向上させることができる。
【００４１】
半導体装置１００のバーンインテストあるいはその特性の検査・測定が終了した後、半導体装置１００は挿入とは逆の手順によりソケットから取り外される。つまり、カバー２０をベース１０に向けて押下し、コンタクト３２を退避させる。このとき、半導体装置１００は位置決め部７１から持ち上げられ、ヒートシンク面４１によって支持された状態にあり、バキュームピック等で半導体装置の表面を吸着し、開口２１を通して取り外す。
【００４２】
以上のように本実施の形態によるソケットを用いれば、たとえ消費電力の大きなパワー用半導体装置であっても、半導体装置の放熱部またはヒートスプレッダー１０３からの熱を効率よくヒートシンク４０により放熱することができ、半導体装置を熱的破壊から防止することができる。さらに、そのような半導体装置のリードとケルビン接続を可能とすることで、リード端子に必要以上の大きな電力を供給することなく、半導体装置の電圧特性等を正確に検知するが可能である。
【００４３】
以上のように本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４４】
例えば、コンタクト３２の形状は上記実施態様の例に限らず、例えば、図１４に示すようにばね部３３ｃの形状をより簡易なものとすることも可能である。また、カム６０の形状は適宜変更することが可能であり、これによってヒートシンク４０の位置、上下動のタイミング、コンタクトとの接触のタイミングの設計に自由度を持たせることができる。
【００４５】
さらに本実施の態様では、好ましい半導体装置として４方向からリード端子が突出するフラットパッケージを用いたが、これに限らず２方向からリード端子が突出するものであっても良い。さらに、リード端子の形状も、必ずしも実施の態様に示すものに限定されるものではない。さらに、望ましい半導体装置として電力消費の大きいパワー用半導体装置を例に用いたが、勿論、消費電力がさほど大きくない通常の半導体装置やヒートスプレッダーが取り付けられていない半導体装置にもソケットを用いることができるのはいうまでもない。
【００４６】
さらに本実施の形態では、ホルダー５０とヒートシンク４０とを別体に用いたが、ホルダー５０にヒートシンク４０を嵌合させたり、あるいは両者を一体（例えばインサートモールド成型）にしたものであっても良い。ヒートシンク４０の材質も放熱特性等を考慮して種々の材質が選択可能である。さらに本実施の形態に係るソケットは、アダプター７０を用いたが、必ずしもこれを着脱自在なものとして用いる必要なない。例えば、ベースの凹部１１内のコーナー部に位置決め部を一体に形成することも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明によれば、第１、第２の互いに独立したコンタクトを複数組用い、これによって半導体装置の端子との接続を行うようにしたので、半導体装置の端子とコンタクトとの電気的な接続の信頼性を高め、かつケルビン接続のような２端子法の接続により電圧の測定精度を向上させることができる。また第２の発明によれば、オープントップタイプのソケットにヒートシンク部材を設けることで、半導体装置の放熱を促進しかつ半導体装置の熱的破壊を防止することができる。特に、半導体装置の裏面側に放熱部を備えた半導体装置に対して有効である。さらに第３の発明によれば、ヒートシンク部材を備えたソケットに対して、ヒートシンク部材の位置を適宜調整することで、半導体装置の端子の変形等を与えることなく、かつ自動化に適したステップで半導体装置の装着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係るソケットの平面図である。
【図２】図２は図１のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図３】図３は図１のＹ１−Ｙ１線断面図である。
【図４】図４は本実施の形態に係るソケットの斜視図である。
【図５】図５は図４のソケットからカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図６】図６はコンタクトの平面図である。
【図７】図７はヒートシンクを示し、同図(a)は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は背面図、同図（ｄ）は正面図である。
【図８】図８はホルダーを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＸ２−Ｘ２線断面図、同図（ｃ）はＹ２−Ｙ２線断面図である。
【図９】図９はカムを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は正面図である。
【図１０】図１０はソケットの動作を説明する断面図である。
【図１１】図１１はソケットの動作を説明する断面図である。
【図１２】図１２はソケットの動作を説明する断面図である。
【図１３】図１３はリード端子とコンタクトとの接触状態を示す拡大図である。
【図１４】図１４は他のコンタクトの例を示す平面図である。
【図１５】図１５は半導体装置の正面図である。
【符号の説明】
１：ソケット １０：ベース
１１：凹部 ２０：カバー
２１：開口 ３０：コンタクト
３１：センス側のコンタクト ３２：パワー側のコンタクト
３１ｄ、３２ｄ：接触部 ３２ｅ：レバー部
４０：ヒートシンク ４１：ヒートシンク面
１４、４５：コイルスプリング ５０：ホルダー
５３：カム係合面 ６０：カム
６１：カム本体 ６２：連結部
６３：回転軸 ６４：長穴
６５：シャフト ７０：アダプター
７１：位置決め部 ７２：ガイド部
１００：半導体装置 １０１：パッケージ
１０２：リード端子 １０３：放熱部（下面）

Claims (29)

1. 半導体装置を装着可能なソケットであって、
   ベース部材と、
   前記ベース部材に対して接近または離間する方向に移動可能であり、中央部に開口が形成された往復動部材と、
   前記ベース部材に固定された複数のコンタクトとを有し、
   前記複数のコンタクトは、互いに独立した第１、第２のコンタクトを１組とするコンタクトを複数組有し、前記第１、第２のコンタクトは、それぞれ前記ベース部材から突出する端子部と、前記往復動部材の前記開口に対応する位置に配され前記半導体装置の端子と接触可能な接触部とを有し、
   前記第１のコンタクトの接触部は前記往復動部材の移動に応じて接触位置と退避位置との間を移動され、前記第２のコンタクトの接触部は前記ベース部材近傍に配され、前記半導体装置の各端子が前記複数組の前記第１、第２のコンタクトの前記接触部により電気的に接触される、ソケット。
2. 前記第１のコンタクトは、前記端子部と前記接触部との間にばね部を含み、該ばね部は前記第１のコンタクトの接触部を前記第２のコンタクトの接触部へ向けて付勢する弾性力を生成する、請求項１に記載のソケット。
3. 前記第１のコンタクトは、前記往復動部材に形成された傾斜面と係合するレバー部を有し、前記往復動部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されるとき、前記第１のコンタクトの接触部が退避位置へ移動され、半導体装置が前記往復動部材の前記開口を介して前記ベース部材上へ載置可能である、請求項１または２に記載のソケット。
4. 前記第１のコンタクトの接触部が半導体装置の端子の表面に接触され、前記第２のコンタクトの接触部が端子の裏面に接触される、請求項１ないし３いずれかに記載のソケット。
5. 前記第１、第２のコンタクトは、前記ベース部材に形成された凹部を形成する側面の少なくとも１対の対向する側に配され、前記第１、第２のコンタクトは相互の直線状に配され、かつ前記第２のコンタクトは前記第１のコンタクトの内側に配される、請求項１ないし４いずれかに記載のソケット。
6. 前記第１、第２のコンタクトは半導体装置の端子とケルビン接続が可能である、請求項１ないし５いずれかに記載のソケット。
7. 前記第１のコンタクトの端子部には電流が供給され、前記第２のコンタクトの端子部において電圧の検知を行う、請求項６に記載のソケット。
8. 前記半導体装置は、直方体状の本体の少なくとも対向する面から突出するリード端子を備え、該リード端子の先端部は水平方向から傾斜し、該先端部の表面が前記第１のコンタクトの接触部に接触され、前記先端部の裏面が前記第２のコンタクトの接触部に接触される、請求項１または４に記載のソケット。
9. 前記第２のコンタクトの接触部は、前記リード端子の先端部が水平方向から傾斜する方向と同じ方向に傾斜しており、前記接触部の傾斜角が前記先端部の傾斜角によりも大きな傾斜角で傾斜し、前記第２のコンタクトの接触部が前記先端部と接触する位置は、前記第１のコンタクトの接触部が前記先端部と接触する位置よりも内側である、請求項８に記載のソケット。
10. 前記ベース部材は、半導体装置を位置決めするためのアダプターを含み、前記第２のコンタクトの接触部が前記アダプターによって支持される、請求項１に記載のソケット。
11. 半導体装置を装着可能なソケットであって、
    ほぼ中央に凹部が形成され該凹部内に半導体装置を載置するための載置部を備えたベース部材と、
    前記ベース部材に対して接近または離間する方向に移動可能であり、中央部に開口が形成された往復動部材と、
    前記ベース部材に固定されかつ前記載置部に対応する位置に接触部を備え、該接触部が半導体装置の各端子と電気的に接続可能なコンタクトを複数有する、複数のコンタクトと、
    前記ベース部材の凹部内に取り付けられたヒートシンク部材とを含み、
    前記ヒートシンク部材は前記往復動部材の開口を通して前記載置部に配される半導体装置の放熱部と接触可能であり、
    前記複数のコンタクトは、前記往復動部材に形成された傾斜部と係合するレバー部を有し、前記ヒートシンク部材が第１の位置にあるとき、前記複数のコンタクトの接触部は前記レバー部により退避位置へ移動される、ソケット。
12. 前記ヒートシンク部材の少なくとも一部は前記凹部内に収容され、該凹部内において移動可能である、請求項１１に記載のソケット。
13. 前記ソケットは、前記往復動部材の移動に応じて前記ヒートシンク部材を移動させる駆動機構を含み、前記往復動部材が前記ベース部材に対して接近された位置にあるとき、前記ヒートシンク部材は前記駆動機構によって前記載置部より上昇された前記第１の位置に置かれ、前記第１の位置にあるヒートシンク部材上に半導体装置が載置可能である、請求項１１に記載のソケット。
14. 前記ヒートシンク部材は、アルミニウム金属から構成される、請求項１１ないし１３いずれか１つに記載のソケット。
15. 前記往復動部材が前記ベース部材に対して前記接近された位置から離間された位置の間の位置にあるとき、前記ヒートシンク部材は前記駆動機構によって前記載置部より下降された第２の位置へ置かれ、前記複数のコンタクトの接触部が前記退避位置から原位置に向けた位置へ移動される、請求項１１ないし１４いずれかに記載のソケット。
16. 前記往復動部材が前記ベース部材から離間された位置にあるとき、前記ヒートシンク部材は前記駆動機構により前記第２の位置から上昇された位置に置かれる、請求項１１ないし１４いずれかに記載のソケット。
17. 前記ヒートシンク部材が前記第２の位置にあるとき、前記半導体装置は前記載置部に位置決め載置され、各端子が前記複数のコンタクトの接触部と接触可能である、請求項１５に記載のソケット。
18. 前記複数のコンタクトの接触部が前記半導体装置の端子と接触した後、前記ヒートシンク部材が前記放熱部と接触可能である、請求項１６に記載のソケット。
19. 前記駆動機構は、往復動部材の移動に応じて回転されるカムを有し、前記ヒートシンク部材は前記カムによって位置を可変する、請求項１１ないし１８いずれかに記載のソケット。
20. 前記ヒートシンク部材は、前記ベース部材の凹部に収容されたヒートシンクと、該ヒートシンクを上昇させる方向に付勢するばね部材と、前記ばね部材によって付勢されたヒートシンクを保持するホルダーとを有し、前記ホルダーが前記カムによって駆動される、請求項１１ないし１８いずれかに記載のソケット。
21. 前記ベース部材は半導体装置を位置決めするためのアダプターを含み、該アダプターは前記ベース部材の凹部内に取り付けられ前記載置部を提供する、請求項１１に記載のソケット。
22. 前記カムは、回転軸を介して前記ベース部材に回転自在に取り付けら、さらに前記カムは、前記往復動部材と係合する連結部を含み、前記往復動部材の移動により前記連結部を介して前記カムが前記回転軸を中心に回転される、請求項１９または２０に記載のソケット。
23. 前記複数のコンタクトの各々は、互いに絶縁された１組の第１、第２のコンタクトを含み、第１、第２のコンタクトは半導体装置の端子とそれぞれ電気的に接続可能である、請求項１１に記載のソケット。
24. 前記第１、第２のコンタクトは前記半導体装置の端子とケルビン接続可能である、請求項２１に記載のソケット。
25. 前記半導体装置は、直方体状のパッケージと、該パッケージの少なくとも対向する面から突出させた複数のリード端子と、該パッケージの裏面に設けられた放熱部とを有する、請求項１１に記載のソケット。
26. ベース部材と、前記ベース部材に対して接近または離間する方向に移動可能であり、中央部に開口が形成された往復動部材と、前記ベース部材に固定され半導体装置の端子と電気的に接続可能な接触部を備えた複数のコンタクトと、前記ベース部材の凹部に移動可能に取り付けられたヒートシンクとを有し、前記往復動部材の移動に応じて前記ヒートシンクおよび前記コンタクトの接触部が移動可能であるソケットに半導体装置を装着する方法であって、
    少なくともパッケージの一面に放熱部を有する半導体装置を用意し、
    前記往復動部材を前記ベース部材に接近させた位置まで移動させて前記複数のコンタクトの接触部を退避位置へ移動させるとともに前記ヒートシンクを上昇させ、
    前記往復動部材の前記開口を通して前記半導体装置を前記ヒートシンク上に載置させ前記放熱部を前記ヒートシンクに接触させ、
    前記往復動部材を前記接近させた位置から離間させた位置への途中で、前記ヒートシンクを前記放熱部から離れるように降下させかつ前記複数のコンタクトの接触部を前記退避位置から前記半導体装置の各リード端子と接触する位置へ移動させ、
    前記往復動部材を前記ベース部材から離間させた位置まで移動させ、前記複数のコンタクトの接触部が前記半導体装置のリード端子と接触している状態において前記ヒートシンクを上昇させ、前記ヒートシンクを前記放熱部に接触させる、ステップを含む半導体装置の装着方法。
27. 前記往復動部材が前記ベース部材から離間させた位置にあるとき、前記ヒートシンクは前記放熱部に弾性的に面接触される、請求項２６に記載の装着方法。
28. 前記複数のコンタクトの各々は、互いに独立した１組の第１、第２のコンタクトを有し、前記第１、第２のコンタクトが前記半導体装置のリード端子とケルビン接続可能である、請求項２６に記載の装着方法。
29. 前記往復動部材が前記接近された位置にあるとき、前記往復動部材と係合する第１のコンタクトの接触部が前記退避位置にあり、前記往復動部材が前記接近された位置から離間された位置へ戻る位置にあるとき、前記第１のコンタクトの接触部が前記退避位置から原位置へ向けて移動され、前記第１、第２のコンタクトの接触部により前記半導体装置のリード端子を挟持する、請求項２６ないし２８何れかに記載の装着方法。

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