JP4487261B2 - Icソケット - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路(以下、「IC」と示す)パッケージの電気的特性を検査する際に用いられるICソケットに関する。
従来、この種のICソケットとして、テスト対象となるICパッケージの外部接続端子(半田ボール)とテスタ側測定基板の端子との間を電気的に接続するためにポゴピンを備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。
従来のポゴピンは、バレル内に、半田ボールに接触させられるコンタクトピンとコンタクトピンにバネ力を付与するスプリングとを組み込んで構成されている。
特開2003−329707号公報
従来のポゴピンの構造によれば、半田ボールサイズの小型化が進むに連れてスプリングの径も小さくならざるを得ない。しかしながら、スプリングの径が小さくなるとバネ係数が小さくなり、コンタクトピンと半田ボールとの接触を良好なものとするために必要なバネ力を得ることが困難になる。
一方、バネ係数自体を大きくするためにはスプリングの長さを長くすれば良いが、スプリングを長くすることは、インダクタンス成分を大きくすることとなるため、高周波数対応には不適切である。
このように従来のポゴピンを備えたICソケットでは、高周波動作を考慮しつつ、コンタクトピンと半田ボールとの充分な接触圧を確保する点で限界がある。
そこで、本発明は、新たな原理のICソケットを提供することを目的とする。
本発明は、被試験ICの複数の外部接続端子をテスタ側の複数の端子に電気的に接続するためのICソケットであって、
前記複数の外部接続端子に当接させられる先端部を有する複数のコンタクトピンと、
該コンタクトピンの前記先端部を上部に突出させるようにして前記複数のコンタクトピンを保持する上側ハウジングと、
下側ハウジングと、
前記複数のコンタクトピンに接続されて前記複数のコンタクトピンを前記下側ハウジングの下部まで電気的に延長する複数の導通部と、
前記上側ハウジングと前記下側ハウジングを接続して前記上側ハウジングを前記下側ハウジングに対して垂直方向に移動可能に支持する弾性支持部材と、
前記上側ハウジングに対する前記コンタクトピンの垂直方向における移動を所定範囲内に規制するピン可動範囲規制手段と、
前記コンタクトピンに上向きの弾性力を与える補助弾性部と、
を備えたことを特徴とするICソケットを提供する。
本発明によれば、上側ハウジングを介して弾性支持部材の弾性力をコンタクトピンに付与することができる。即ち、本発明によれば、弾性支持部材を信号伝達経路から構造的に切り離すことができる。従って、弾性力を増加させたとしても信号伝達経路への影響はないことから、高周波動作を考慮に入れつつコンタクトピンと半田ボールとの充分な接触圧を確保することができる。
以下、図1を用いて本発明の実施の形態によるICソケットについて詳細に説明する。
図1に示されるように、本実施の形態によるICソケット100は、コンタクトピン10A,10Bと、上側ハウジング20と、下側ハウジング30と、導通バネ40a,40bと、コイルスプリング50と、ガイド部材60と、上側ストッパ部70、下側ストッパ部80を備えている。
コンタクトピン10A,10Bは、半田ボールに当接する先端部11a,11bと、導通バネ40a,40bと接続する後端部12a,12bと、先端部11a,11bと後端部12a,12bの間に位置する大径部13a,13bから構成されている。
先端部11a,11bは、半田ボールを受けるべくV字状断面を有している。
後端部12a,12bは、導通バネ40a,40bにより支持されている。
大径部13a,13bは、先端部11a,11b及び後端部12a,12bの径より大きい径を有している。大径部13a,13b並びに先端部11a,11b及び後端部12a,12bの径の差により大径部13a,13b並びに先端部11a,11b及び後端部12a,12bの境界には、それぞれ段差部が形成されている。
大径部13a,13bの上部の段差部と下部の段差部は、それぞれ別の機能を有しており、以下の説明では両者を区別すべく、下部の段差部を第1張出部14A,14Bと呼び、上部の段差部を第2張出部15A,15Bと呼ぶことにする。また、大径部13a,13bの下面及び上面をそれぞれ下面部14a,14b及び上面部15a,15bと呼ぶ。即ち、第1張出部14A,14Bは下面部14a,14bを有し、第2張出部15A,15Bは、上面部15a,15bを有している。尚、第1張出部14A,14B及び第2張出部15A,15Bの機能については後述する。
上側ハウジング20には、ピン保持孔21a,21bと、円環溝22a,22bと、上側コイルスプリング穴部25と、上側ガイド部材保持孔26と上側ストッパ受部27が形成されている。
ピン保持孔21a,21bは、コンタクトピン10A,10Bの先端部11a,11b及び後端部12a,12bの径に応じた径を有している。
円環溝22a,22bは、ピン保持孔21a,21b内の側面に形成された溝であり、ピン保持孔21a,21bの径より大きい径であって、大径部13a,13bの径に応じた径を有している。
図示するように、円環溝22a,22b内にはコンタクトピン10A,10Bの大径部13a,13bが収容されている。ここで、円環溝22a,22bの上下方向における大きさSは、コンタクトピンの大径部13a,13bの上下方向における大きさSより大きい。そのため、コンタクトピン10A,10Bは、上側ハウジング20に保持されているがSとSの差の範囲においては移動可能となっている。以下においては、SとSの差を所定範囲と呼ぶ。
尚、本実施の形態においては、コンタクトピン10A,10Bが上側ハウジング20に保持されている状態で、コンタクトピン10A,10Bの先端部11a,11bは上側ハウジング20の上部より突出し、一方、該コンタクトピン10A,10Bの後端部12a,12bは上側ハウジング20の下部より突出している。
詳しくは、円環溝22a,22bとピン保持孔21a,21bの径の差により、円環溝22a,22bとピン保持孔21a,21bの上下の境界部分には、それぞれ段差部が形成されている。その段差部のうち、下側の段差部を第1受部23a,23bといい、上側の段差部を第2受部24a,24bという。図1から理解されるように、第1受部23a,23bの上面は、第1張出部14A,14Bが下方向に移動した場合には下面部14a,14bを受ける役割を果たし、第2受部24a,24bの下面は、第2張出部15A,15Bが上方向に移動した場合には上面部15a,15bを受ける役割を果たす。
以上から明らかなように、コンタクトピン10A,10Bは、第1張出部14A,14B及び第1受部23a,23b並びに第2張出部15A,15B及び第2受部24a,24bによって、上側ハウジング20に対する移動を所定範囲内に規定されている。即ち、第1張出部14A,14B及び第1受部23a,23b並びに第2張出部15A,15B及び第2受部24a,24bは、上側ハウジング20に対するコンタクトピン10A,10Bの垂直方向における移動を所定範囲内に規制するピン可動範囲規制手段として機能する。
尚、所定範囲は、半田ボールの大きさのバラつきへの対応を考慮すると、0.2mm以上で上側ハウジング20の上部からのコンタクトピン10A,10Bの突出量以下に設定しておくことが好ましい。所定範囲をそのように設定すると、小さい半田ボールに対してもコンタクトピンを確実に接触させることができる。一方、所定範囲を0以上であって、当該ICソケットで対応可能な半田ボールの内で最も小さい半田ボールの半分の高さ以下に設定すると、ICパッケージ上におけるコンタクトピンと対向する位置のすべてに半田ボールが実装されていない(半田ボールが未実装である)場合であってもコンタクトピン10a,10bの先端部11a,11bがICパッケージに達してしまうのを防ぐことができる。本実施の形態における所定範囲は、これらを考慮して0.2mm以上で小さい半田ボールの半分の高さ以下に設定している。
本実施の形態における上側コイルスプリング穴部25は、上側ハウジング20の下部から上部に向かって形成された穴であり、ピン保持孔21a,21bが複数配列されているエリアの外側に位置している。上側コイルスプリング穴部25の径は、ピン保持孔21a,21bの径より大きい。
本実施の形態における上側ガイド部材保持孔26は、所定の径を有する円柱状の孔であり、上側ハウジング20内を垂直方向に延びて上下に貫通している。
本実施の形態における上側ストッパ受部27は、上側ガイド部材保持孔26の上側の一端に位置しており、上側ガイド部材保持孔26の径より大きい径を有している。
下側ハウジング30には、収容孔32a,32bと、下側コイルスプリング穴部35と、下側ガイド部材保持孔36と、下側ストッパ受部37が形成されている。
収容孔32a,32bの位置はピン保持孔21a,21bに対応し、下側コイルスプリング穴部35の位置は上側コイルスプリング穴部25に対応している。下側ガイド部材保持孔36の位置は上側ガイド部材保持孔26に対応しており、下側ストッパ受部37は下側ガイド部材保持孔36の下側の一端に位置している。収容孔32a,32bの径は後端部12a,12bの径に応じた径であり、下側コイルスプリング穴部35の径はピン保持孔21a,21bの径より大きい径である。下側ガイド部材保持孔36の径は所定の径を有する円柱状の孔であり、下側ハウジング30内を垂直方向に延びて上下に貫通している。下側ストッパ受部37は下側ガイド部材保持孔36の径より大きい径である。
詳しくは、収容孔32a,32bは、コンタクトピンの後端部12a,12bと導通バネ40a,40bを収容する孔であり、垂直方向において深さDを有している。本実施の形態における深さDの値は、初期状態における導通バネ40a,40bの垂直方向の高さの値Dより大きい。これにより、コンタクトピンの後端部12a,12bの垂直方向の移動は、常に収容孔32a,32bにガイドされる。
収容孔32a,32bに収容された導通バネ40a,40bは、一端をコンタクトピンの後端部12a,12bに接続されて、コンタクトピン10A,10Bを下側ハウジング30の下部まで電気的に延長している。
この導通バネ40a,40bの他端は、自由端となっている。この構成から明らかなように、導通バネ40a,40bがコンタクトピン10A,10Bに弾性力を与えるのは、他端を何かしかに当接させた上でコンタクトピン10A,10Bを押し下げたときのみであり、その場合の弾性力は上向きのものである。このように導通バネ40a,40bはコンタクトピン10A,10Bに上向きの弾性力を与える補助弾性部としても機能する。
コイルスプリング50は、一端を上側コイルスプリング穴部25に収容され、他端を下側コイルスプリング穴部35に収容されて、上側ハウジング20を下側ハウジング30に対して垂直方向に移動可能に支持する弾性支持部材として機能する。尚、本実施の形態におけるコイルスプリング50は、上側コイルスプリング穴部25と下側コイルスプリング穴部35の間に圧縮された状態で収容されている。
コイルスプリング50は、コンタクトピン10A,10Bの径より大きい径を有している。このように本実施の形態においては、コンタクトピンの径とは構造的に切り離してコイルスプリングの径を確保することができることから、信号伝達経路におけるインダクタンス成分を不要に大きくすることなく、バネ係数を大きく確保して半田ボールに対して所望の接触圧を付与することができる。
尚、本実施の形態におけるコイルスプリング50は、交換を容易に行えるように上側コイルスプリング穴部25と下側コイルスプリング35内に固着剤等を用いずに配置されている。
本実施の形態におけるコイルスプリング50の配置位置、即ち、上側コイルスプリング穴部25,下側コイルスプリング穴部35の形成位置は本実施の形態に限られたものではなく、コンタクトピン10A,10Bと半田ボールとが充分な接触圧を確保することができる限り、他の位置に変更しても良い。同様に、コイルスプリングの数量、形状についても変更しても良い。加えて、本実施の形態におけるコイルスプリング50は、弾性支持部材の一例であり、同様の機能を有するものであれば、他の部材を使用しても良い。
ガイド部材60は、略円柱状の形状を有しており、上側ガイド部材保持孔26と下側ガイド部材孔36を通るように配置されて上側ハウジング20の垂直方向の移動をガイドする。これにより上側ハウジング20と下側ハウジング30との水平方向のズレを防止することができる。
ガイド部材60の一端には、上側ストッパ部70が設けられ、他端には下側ストッパ部80が設けられている。
上側ストッパ部70及び下側ストッパ部80は、ガイド部材60の径より大きい径の円盤状の形状を有している。上側ストッパ部70は、上側ストッパ受部27に配置され、下側ストッパ部80は、下側ストッパ受部37に配置されている。
上側ストッパ部70及び下側ストッパ部80は、下側ハウジング30に対する上側ハウジング20の最大移動範囲Dを規定している。この最大移動範囲D並びに上側コイルスプリング穴部25及び下側コイルスプリング穴部35の深さは、コイルスプリング50を圧縮させた状態で上側コイルスプリング穴部25及び下側コイルスプリング穴部35の間に収容しておくようにして設定されている。各穴部25,35にはコイルスプリング50のバネの復元力が作用しているので、固着剤等を用いずに上側及び下側ハウジング20及び30間にコイルスプリング50を配置させておくことができる。これにより、所望の弾性力を有するコイルスプリングに容易に交換することができる。
上側ハウジング20の最大移動範囲Dは、初期状態における補助弾性部の長さ、即ち導通バネ40a,40bの長さDより小さい。換言すると、初期状態における導通バネ40a,40bの長さDは、上側ハウジング20の最大移動範囲Dより大きく収容孔32a,32bの深さDより小さい。
次に、図2乃至図6を用いて、テスタ側測定基板に実装した本実施形態に係るICソケット100の動作について説明する。
図2乃至図5には、半田ボールが形成されている箇所(実線で示す)及び半田ボールが形成されていない箇所(点線で示す)が混在しているICパッケージ200が示されている。ICパッケージ200には、外部接続端子として半田ボール210が形成されている。ICパッケージ200は、半田ボール210をコンタクトピン10Aの先端部11aに対向させるようにしてICソケット100の上側に配置される。
図2で示すように、ICソケット100の下側ハウジング30の下部には、テスタ側測定基板90が配置されている。テスタ側測定基板90は、複数の端子91a,91bを有しており、それらの端子91a,91bは、収容孔32a,32bの下部に位置し、導通バネ40a,40bの一端と接続している。
ICパッケージ200を更に押し下げると、コンタクトピン10Aの先端部11aに半田ボール210が接触する。ICパッケージ200を更に押下げると、コンタクトピン10Aが半田ボール210によって下方向に押し下げられ、コンタクトピン10Aの大径部13aの一部である第1張出部14Aの下面部14aが第1受部23aの上面に当接する(図3参照)。
ICパッケージ200を押下げると、コンタクトピン10Aが下方向に向かい、それに伴って、上側ハウジング20がコイルスプリング50を圧縮しつつガイド部材60に沿って下方に移動する。
ここで、本実施の形態においては、所定範囲(S−S)を適切な値に設定しているため、コンタクトピン10BがICパッケージ200に接触する前に、第2受部24bの下面がコンタクトピン10Bの第2張出部15Bの上面部15aに当接する(図4参照)。
従って、図5に示すように、ICパッケージ200を更に押し込んでもコンタクトピン10Bの先端部11bがICパッケージ200を傷つけることはない。
尚、コンタクトピン10Aに着目すれば理解されるように、コンタクトピン10Aは、上側ハウジング20の一部である第1受部23aを介してコイルスプリング50の弾性力受けており、それによって半田ボール210に対する接触状態が維持されている。
次に、図6を用いてICパッケージ300における半田ボールの高さのバラつきへの対応について簡単に説明する。
図6に示されるように、ICパッケージ300を押下げていくと、大きい半田ボール310aに対応するコンタクトピン10Aは、小さい半田ボール310bに対応するコンタクトピン10Bより先に半田ボール310aに接触する。
更にICパッケージ300を押下げると、図3を用いて説明したように、第1受部23aの上面が第1張出部14Aの下面部14aに押下げられて上側ハウジング20が下方向に移動する一方、半田ボール310aは、ICパッケージ300を押下げる力とコイルスプリング50の反力とにより若干変形する。これにより、半田ボール310bは、コンタクトピン10Bの先端部11bに更に近づくことができる。尚、半田ボール310aの変形が緩和されるように、第1張出部14A,14Bの下面部14a,14bと第1受部23a,23bの間に弾性体が設けられていても良い。
ここで、本実施の形態においては、所定範囲(S−S)を適切な値に設定しているので、第2受部24bの下面が第2張出部15Bの上面部15bに当接する前にコンタクトピン10Bの先端部11bが半田ボール310bに当接する。その結果、コンタクトピン10A及び10Bの先端部11a及び11bは、コイルスプリング50の弾性力により半田ボール310a及び310bと確実に接触することができる。
このように、本実施の形態によれば、半田ボールの大きさ(高さ)にバラつきがある場合でも、コンタクトピン10A,10Bと半田ボール310a,310bとの接触を確実に図ることができる。
尚、コンタクトピン10A,10Bの大径部13a,13bの径は先端部11a,11bの径より小さく、且つ、円環溝22a,22bは溝形状ではなく、ピン保持孔21a,21bの内面から大径部13a,13bの側面に向けて突出した形状を有しているものであっても良い。この場合には、第1張出部14A,14B及び第1受部23a,23bは、先端部11a,11b側に位置し、第2張出部15A,15B及び第2受部24a,24bは後端部12a,12b側に位置することとなる。
本発明の実施の形態によるICソケットを示す断面図である。 本発明の実施形態によるICソケットの動作の一過程を示す断面図である。 本発明の実施形態によるICソケットの動作の一過程を示す断面図である。 本発明の実施形態によるICソケットの動作の一過程を示す断面図である。 本発明の実施形態によるICソケットの動作の一過程を示す断面図である。 本発明の実施形態によるICソケットの動作の一過程を示す断面図である。
符号の説明
100 ICソケット
10A,10B コンタクトピン
11a,11b 先端部
12a,12b 後端部
13a,13b 大径部
14A,14B 第1張出部
14a,14b 下面部
15A,15B 第2張出部
15a,15b 上面部
20 上側ハウジング
21a,21b ピン保持孔
22a,22b 円環溝
23a,23b 第1受部
24a,24b 第2受部
25 上側コイルスプリング穴部
26 上側ガイド部材保持孔
27 上側ストッパ受部
30 下側ハウジング
32a,32b 収容孔
35 下側コイルスプリング穴部
36 下側ガイド部材保持孔
37 下側ストッパ受部
40a,40b 導通バネ
50 コイルスプリング
60 ガイド部材
70 上側ストッパ部
80 下側ストッパ部
90 テスタ側測定基板
91a,91b 端子
200,300 ICパッケージ
210,310a,310b 半田ボール

Claims (8)

  1. 被試験ICの複数の外部接続端子をテスタ側の複数の端子に電気的に接続するためのICソケットであって、
    前記複数の外部接続端子に当接させられる先端部を有する複数のコンタクトピンと、
    該コンタクトピンの前記先端部を上部に突出させるようにして前記複数のコンタクトピンを保持する上側ハウジングと、
    下側ハウジングと、
    前記複数のコンタクトピンに接続されて前記複数のコンタクトピンを前記下側ハウジングの下部まで電気的に延長する複数の導通部と、
    前記上側ハウジングと前記下側ハウジングを接続して前記上側ハウジングを前記下側ハウジングに対して垂直方向に移動可能に支持する弾性支持部材と、
    前記上側ハウジングに対する前記コンタクトピンの垂直方向における移動を所定範囲内に規制するピン可動範囲規制手段と、
    前記コンタクトピンに上向きの弾性力を与える補助弾性部と、
    を備えたことを特徴とするICソケット。
  2. 請求項1に記載のICソケットにおいて、
    前記コンタクトピンは、下面部を有する第1張出部と上面部を有する第2張出部を備えており、
    前記上側ハウジングは、前記下面部を受ける第1受部と前記上面部を受ける第2受部を有しており、
    前記ピン可動範囲規制手段は、前記第1張出部と前記第1受部及び前記第2張出部と前記第2受部で構成され、
    前記所定範囲は、前記第1受部が前記第1張出部の前記下面部を受けた状態から前記第2受部が前記第2張出部の前記上面部を受けた状態までの前記コンタクトピンの移動範囲として規定される、
    ことを特徴とするICソケット。
  3. 請求項2に記載のICソケットにおいて、
    前記コンタクトピンは、前記先端部の径より大きい径の大径部を有しており、
    前記大径部は、前記第1張出部と前記第2張出部を兼ねており、
    前記大径部の下面及び上面は、前記第1張出部の前記下面部及び前記第2張出部の前記上面部を構成しており、
    前記上側ハウジングには、前記コンタクトピンの前記先端部の径に応じた径を有するピン保持孔と、前記大径部の径に応じた径を有する円環溝が形成されており、
    前記大径部は、前記円環溝内に収容されている
    ことを特徴とするICソケット。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のICソケットにおいて、
    前記弾性支持部材は、前記コンタクトピンの径より大きい径を有している、ことを特徴とするICソケット。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のICソケットにおいて、
    前記上側ハウジングと前記下側ハウジングは、穴部をそれぞれ備えており、
    前記弾性支持部材の一端は前記上側ハウジングの穴部に収容され、他端は前記下側ハウジングの穴部に収容されている、
    ことを特徴とするICソケット。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のICソケットにおいて、
    前記上側ハウジングの前記下側ハウジングに対する最大移動範囲を規定するストッパ部を更に備えていることを特徴とするICソケット。
  7. 請求項6に記載のICソケットにおいて、
    前記下側ハウジングは、前記複数のコンタクトピンの後端部を収容する複数の収容孔を備えており、
    前記収容孔は、前記垂直方向において所定深さを有しており、
    初期状態における補助弾性部の前記垂直方向の長さは、前記最大移動範囲より大きく前記所定深さより小さい、
    ことを特徴とするICソケット。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のICソケットにおいて、
    前記上側ハウジングの垂直方向の移動をガイドするガイド部材を更に備えている、
    ことを特徴とするICソケット。
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