JP4963085B2 - BGA socket - Google Patents
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Description
本発明は、2次元的に端子が配列された半導体パッケージ用ソケットに関し、特に、BGA(Ball Grid Array)あるいはLGA(Land Grid Array)パッケージの測定用ソケットに関する。 The present invention relates to a semiconductor package socket in which terminals are two-dimensionally arranged, and more particularly, to a measurement socket for a BGA (Ball Grid Array) or LGA (Land Grid Array) package.
BGA用ソケットは、概して、カバー部材を鉛直方向に往復させるオープントップ型ソケットと、カバー部材を回転させるクラムシェル型ソケットの2種類がある。オープントップ型ソケットは、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1は、BGAやCSPのような表面実装型の半導体装置を含む電子装置を適切に着脱することが可能なソケットを提供する。特許文献1によれば、ソケットは、ベース部材と、カバー部材と、複数のコンタクトと、ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能でありかつBGAの載置面を提供するアダプターと、ベース部材に回転可能に取り付けられたラッチ部材と、カバー部材の移動に連動して移動可能な位置決め機構とを含む。位置決め機構の位置決め部は、アダプターの載置面上を対角線方向に移動可能であり、載置されたBGAを位置決めしかつ保持する。そして、位置決め機構によりBGAパッケージを保持した状態で、はんだボールをコンタクトの他端から引き離すようにし、BGAパッケージが載置面上で飛び跳ねることを防止し、これによりBGAパッケージのソケットへの自動装着の効率化を向上している。
There are generally two types of BGA sockets: an open top type socket that reciprocates the cover member in the vertical direction and a clamshell type socket that rotates the cover member. An open top type socket is disclosed in
BGAパッケージの狭ピッチ化に伴い、はんだボールが小さくなると、BGAパッケージの位置決め精度が要求される。特に、はんだボールや外形寸法のバラツキがあると、正確に位置決めを行うことができない。 As the solder balls become smaller as the pitch of the BGA package becomes narrower, positioning accuracy of the BGA package is required. In particular, when there are variations in solder balls and external dimensions, accurate positioning cannot be performed.
クラムシェル型ソケットは、カバー部材が回転運動するため、カバー部材と連動したBGAパッケージの位置決めが容易ではなく、簡単な構成にて、BGAパッケージを精度良く位置決めする機構は設けられていなかった。 Since the cover member rotates in the clamshell socket, it is not easy to position the BGA package in conjunction with the cover member, and a mechanism for accurately positioning the BGA package with a simple configuration has not been provided.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、カバー部材の回転動作に連動して、電子装置の位置決めすることができるソケットを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to provide a socket capable of positioning an electronic device in conjunction with a rotation operation of a cover member.
本発明に係るソケットは、ベース部材と、ヒンジ部を介して回転可能に前記ベース部材に取り付けられたカバー部材と、複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定され、かつ各コンタクトは、一端と他端の間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、前記カバー部材の回転に連動して前記ベース部材上を移動可能な位置決め部材であって、前記カバー部材が前記ベース部材に対して開状態にあるとき、前記位置決め部材は、第1のバネ部材により付勢された第1の位置にあり、前記カバー部材が前記ベース部材に対して閉状態にあるとき、前記位置決め部材は、第1のバネ部材に抗して第2の位置にある、前記位置決め部材とを有し、前記カバー部材が前記ベース部材に対して閉じられたとき、前記位置決め部材は、前記ベース部材上に載置された電子装置を位置決めする。 The socket according to the present invention includes a base member, a cover member rotatably attached to the base member via a hinge part, and a plurality of contacts, each contact being fixed to the base member, and each The contact has an elastic deformation portion between one end and the other end, and is a positioning member that can move on the base member in conjunction with rotation of the cover member, and the cover member When the positioning member is in an open state with respect to the base member, the positioning member is in a first position biased by a first spring member, and when the cover member is in a closed state with respect to the base member, The positioning member has the positioning member in a second position against the first spring member, and the position when the cover member is closed with respect to the base member Because member positions the electronic device placed on the base member.
好ましくは、前記カバー部材は、底面から突出したウェッジ部材を含み、前記ウェッジ部材は、前記位置決め部材の端部に接触することで、前記位置決め部材を第2の位置へ水平移動させる。また、前記ウェッジ部材は、第2のバネ部材により付勢され、前記ウェッジ部材が前記位置決め部材に接触するとき、前記ウェッジ部材は、第2のバネ部材に抗して変位する。第2のバネ部材の弾性力は、第1のバネ部材の弾性力よりも大きい。 Preferably, the cover member includes a wedge member protruding from a bottom surface, and the wedge member contacts the end portion of the positioning member to horizontally move the positioning member to the second position. The wedge member is biased by a second spring member, and when the wedge member contacts the positioning member, the wedge member is displaced against the second spring member. The elastic force of the second spring member is greater than the elastic force of the first spring member.
好ましくは、前記位置決め部材は、前記ベース部材のほぼ対角線上に移動する。前記ソケットはさらに、ベース部材上に電子装置の載置面を提供する載置部材を含み、前記載置部材は、前記載置面の対角線とほぼ平行な溝を有し、前記溝内に前記位置決め部材が摺動可能に収納される。 Preferably, the positioning member moves substantially diagonally with respect to the base member. The socket further includes a mounting member for providing a mounting surface of the electronic device on the base member, and the mounting member has a groove substantially parallel to a diagonal line of the mounting surface, and the socket is in the groove. The positioning member is slidably accommodated.
好ましくは、前記載置部材は、前記ベース部材に対して、接近もしくは離間する方向に移動が可能であり、前記載置面には前記複数のコンタクトに対応する位置に複数の貫通孔が形成され、前記載置部材が前記ベース部材に向けて移動されたとき、前記載置部材の各貫通孔から各コンタクトの一端を突出させ、前記載置部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、各コンタクトの一端を各貫通孔内に収容させる。 Preferably, the mounting member can move in a direction approaching or separating from the base member, and a plurality of through holes are formed on the mounting surface at positions corresponding to the plurality of contacts. When the mounting member is moved toward the base member, one end of each contact protrudes from each through hole of the mounting member, and the mounting member is moved away from the base member One end of each contact is accommodated in each through hole.
好ましくは、電子装置は、一面に複数の端子が2次元的に配列された表面実装用半導体装置である。また、前記カバー部材は、底面から突出したプッシャー部材を含み、前記カバー部材が前記ベース部材に対して閉じられるとき、前記プッシャー部の押圧面は、前記電子装置の上面に平面的に当接し、前記電子装置および前記載置部材を垂直方向に押圧する。 Preferably, the electronic device is a surface mounting semiconductor device in which a plurality of terminals are two-dimensionally arranged on one surface. In addition, the cover member includes a pusher member protruding from a bottom surface, and when the cover member is closed with respect to the base member, the pressing surface of the pusher portion is in contact with the upper surface of the electronic device in a plane, The electronic device and the mounting member are pressed in the vertical direction.
本発明のソケットによれば、カバー部材の回転動作に連動した、位置決め部材を介して電子装置を適切な接圧で位置決めすることができる。これにより、操作性が向上する。 According to the socket of the present invention, the electronic device can be positioned with an appropriate contact pressure via the positioning member that is interlocked with the rotation operation of the cover member. Thereby, operability is improved.
本発明に係るソケットは、測定用ソケットとして好適に実施される。以下、図面を参照して詳細に説明する。 The socket according to the present invention is preferably implemented as a measurement socket. Hereinafter, it will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の実施例に係るBGA用ソケットの上面図、図1(b)は、正面図、図2は、図1のA−A線断面図、図3はBGAパッケージを示す図である。図3に示すように、BGAパッケージ1は、その底面2に二次元的に配列されたボール状の端子(はんだボール)3が形成されている。はんだボール3は、例えば、外周に0.5ミリピッチ4列で整列されている。パッケージ下面から約0.25ミリメートル突出し、パッケージの全体の高さは約0.9ミリメートルである。
1A is a top view of a BGA socket according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a front view, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a BGA package. FIG. As shown in FIG. 3, the
本実施例に係るソケット10は、BGAパッケージ用に開発されたものであり、鉛フリータイプのはんだボールおよび共晶タイプのはんだボールのいずれかのBGAパッケージの使用を可能にするものである。鉛フリーのはんだボールの組成は、Sn−Ag−Cu系、Sn−Ag−Cu−Bi系、Sn−Bi−Ag(Au)系、Su−Ag−Cu−Ni系、Sn−Ag−Cu−Sb系などであり、例えば、Sn(錫):Ag(銀):Cu(銅)=96.5:3:0.5とすることができる。 The socket 10 according to the present embodiment has been developed for a BGA package, and enables the use of a BGA package of either a lead-free type solder ball or a eutectic type solder ball. The composition of the lead-free solder balls is Sn-Ag-Cu, Sn-Ag-Cu-Bi, Sn-Bi-Ag (Au), Su-Ag-Cu-Ni, Sn-Ag-Cu- For example, Sn (tin): Ag (silver): Cu (copper) = 96.5: 3: 0.5.
ソケット10は、ベース部材20、ベース部材20の片端部を軸に回動するカバー部材30、ベース部材20に植え込まれる複数のコンタクト40を含んでいる。ベース部材20およびカバー部材30は、例えば高耐熱樹脂ポリエーテルサルフォン(PES)を射出成形することにより形成される。PES以外にもポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリサルホン樹脂(PSF)、ポリアリレート樹脂(PAR)などを用いることができる。
The socket 10 includes a
ベース部材20のほぼ中央には、一列に整列されたコンタクト40と絶縁性材からなるシート状のセパレーター22とが交互に図1のA−A線方向と平行に配される。コンタクト40の各列、すなわちY方向は、セパレーター22によって電気的に絶縁される。こうしてコンタクト40とセパレーター22とが積層され、コンタクト40のX方向およびY方向の位置決めおよび電気的絶縁がなされたコンタクトユニット25が形成され、コンタクト40が二次元的にマトリックスアレイ状に配列される。
At approximately the center of the
コンタクトユニット25は、ベース部材20の下方から収容され、シャフト部材等によって、しっかりと固定される。このとき、コンタクトユニット25の下面が、ベース部材20の底面と一致し、そこからコンタクト40の下端が突出される。なお、装着されるBGAパッケージ1の端子数や端子のピッチに応じて、セパレーター22を他の大きさに変更することが可能である。
The
コンタクト40は、板状のベリリウム銅などの金属板を打ち抜く、またはエッチングすることによって形成される。コンタクト40の下端は、ベース部材20の底面から突出し、回路基板(図中省略)の導電接点にはんだ等によって接続される。コンタクト40の上端は、BGAパッケージ1のはんだボール3と電気的に接続される。コンタクト40の上端と下端との間には湾曲された弾性変形部が形成される。弾性変形部は、コンタクト40の上端がはんだボール3と接触し、コンタクト40の軸方向に座屈加重が加えられたとき、それに抗する弾性力を生じさせ、コンタクト40の上端とはんだボール3との間に必要な接圧を生じさせる。
The
カバー部材30の片端には、ベース部材20と接続するヒンジ部32が形成され、カバー部材30は、ヒンジ部32を軸として回動する(図2参照)。これにより、ソケット10は、カバー部材30を開閉することができ、BGAパッケージ1をベース部材20に脱着することができる。
A
また、カバー部材30は、BGAパッケージ1を上面から押さえるプッシャー部34と、ヒンジ部32に対向する他端にカバー部材30をベース部材20に固定するフック部36と、底面から突出するウェッジ部38を含んでいる。
The
プッシャー部34は、カバー部材30のほぼ中央に位置し、カバー部材30を閉じ、フック部36をカバー部材20に結合させたとき、BGAパッケージ1の上面を平面的で押さえ、BGAパッケージの上面全体に一定の与圧を加えることができる。このため、上面のある一点に与圧が集中することなく、BGAパッケージの破損を防ぐことができる。フック部36は、ラッチ部36aを有し、カバー部材30がベース部材20に結合されているとき、当該ラッチ部36aを押すことで、その結合を解除し、カバー部材30を開くことができる。
The
図4は、アダプター(フローティング部材)の上面図である。アダプター60は、ベース部材20のコンタクトユニット25上に配置され、BGAパッケージ1を載置するための載置面61と、載置面61の各コーナー部に設けられたガイド部62とを含む。載置面61には、コンタクト40の位置に対応した複数の貫通孔65が形成されている。
FIG. 4 is a top view of the adapter (floating member). The
複数の貫通孔65は、カバー部材30の開閉動作に伴い、アダプター60が上下方向に移動するときにコンタクト40をガイドする。4つのガイド部62のうち、一つのガイド部62(図4では右上のガイド部)には、位置決め機構100が取り付けられている。そして、位置決め機構100の位置決め部材110が摺動自在に溝66内に収容されている。載置面61は、ほぼ正方形状の面であり、溝66は載置面61の一つの対角線方向と平行に延び、その断面はほぼ矩形状である。
The plurality of through-
アダプター60は、上下方向に移動可能であり、かつ、カバー部材30が開状態であるとき、アダプター60に形成された係止部68がベース部材20に係止することで停止し、コイルスプリング(図中省略)によって、コンタクトユニット25から離れる方向に常に付勢されている。
The
位置決め機構100は、図4に示すように、アダプター60の中央部に向かって、対角線方向に突出可能な位置決め部材110を有する。カバー部材30が開状態であるとき、位置決め部材110は、常にコイルスプリング112によって、載置面61の中央部から対角線方向に退避するように矢印Pの示す方向に付勢される。付勢された位置決め部材110は、ストッパー69により係止され、付勢位置が規制されている。一方、カバー部材30が閉状態であるとき、位置決め部材110は、コイルスプリング112に抗して、載置面61の中央部に対角線方向に突出し、BGAパッケージ1の位置決めを行う。
As shown in FIG. 4, the
図5は、図4に示す位置決め機構のB−B断面図である。カバー部材30が開状態であるとき、図5(a)に示すように、位置決め部材110は、コイルスプリング112により載置面61から矢印Wが示す対角線方向に退避した状態にある。カバー部材30は、水平方向に移動可能なウェッジ部38を有し、当該ウェッジ部38は、コイルスプリング114により矢印Xが示す載置面61方向に付勢されている。付勢されたウェッジ部38は、ストッパーにより係止され突出量を規制されている。
5 is a cross-sectional view of the positioning mechanism shown in FIG. When the
カバー部材30が閉状態であるとき、図5(b)に示すように、垂直方向に挿入されたウェッジ部38の端部38aが、位置決め部材の端部110aに接触し、コイルスプリング112に抗して、矢印Yが示す載置面61方向に押し出される。
When the
ここで、ウェッジ部38を付勢するコイルスプリング114は、位置決め部材110を付勢するコイルスプリング112より抗力が強いため、コイルスプリング112が優先的に縮み、位置決め部材110が適切な接圧でBGAパッケージ1を位置決めする。
Here, since the
BGAパッケージ1の寸法が大きい場合であっても、コイルスプリング112と同時に、ウェッジ部38を付勢するコイルスプリング114が縮むことにより、
ウェッジ部38が水平移動し、位置決め部材110が一定の接圧でBGAパッケージ1を位置決めすることができる。このとき、ウェッジ部38は、空間118幅に限り、矢印Zが示す載置面61方向とは逆方向に移動できる。可動式のウェッジ部38を利用することで、対応できるBGAパッケージ1の寸法のバラツキ幅に余裕ができ、ソケット10は、BGAパッケージ1やウェッジ部38を破損することなく、BGAパッケージ1を位置決めし、カバー部材30を閉じることができる。
Even when the size of the
The
次に本実施例のソケットの動作について説明する。BGAパッケージ1を装着する前、カバー部材30が開いているとき、アダプター60に装着された位置決め機構100の位置決め部材110は、コイルスプリング112により載置面61から対角線方向に退避した状態にある。位置決め部材110がガイド面62から溝66内に収容されているため、載置面61においてBGAパッケージ1を受け入れる準備が整えられている。この状態を図4と図5(a)に示す。
Next, the operation of the socket of this embodiment will be described. Before the
カバー部材30を開いた状態で、露出する載置面61にBGAパッケージを装着する。このとき、アダプター60は、上方に持ち上げられており、コンタクト40の上端は、載置面61から突出せず、貫通孔65内に留まっている。従って、BGAパッケージ1がアダプター60の載置面61に着座しても、コンタクト40の上端がはんだボール3に接触しない。この状態を図6右側部分(開状態)のに示す。
With the
BGAパッケージ1を装着した後、ヒンジ部32を軸にカバー部材30を徐々に閉じると、カバー部材30の移動に伴い、カバー部材30のウェッジ部38が
溝66内に収容されていた位置決め部材110の端部110aに接触する。ウェッジ部材38は、位置決め部材110を載置面61へ押し出すように、挿入される。
After the
押し出された位置決め部材110は、載置されたBGAパッケージ1を移動させ、固定されたガイド部62とともに、当該BGAパッケージ1を位置決めする。このとき、BGAパッケージ1は、コイルスプリング112、114により、適切な接圧で位置決めされ、保持される。これら一連の動作により、ソケット10は、カバー部材30の閉動作に連動し、BGAパッケージ1を位置決めすることができる。
The extruded
また、カバー部材30の移動に伴い、プッシャー部34の押圧面がBGAパッケージ1の上面に対して垂直に当接する。さらに、カバー部材30を回動させ、フック部36によりカバー部材30をベース部材20に結合させると、プッシャー部34は、BGAパッケージ1をさらに押し下げる。これにより、アダプター60が、押し下げられ、はんだボール3がコンタクト40の上端に接触する。
Further, as the
コンタクト40は、プッシャー部34により押し下げられている力、または押し下げられた量に応じて撓むことで接圧を生じさせ、はんだボール3と電気的に接続される。このとき、コンタクト40のストッパー42は溝23から離れた状態になる。この状態を図6左側部分(閉状態)に示す。
The
BGAパッケージ1は、図6左側部分に示す状態で、特性や信頼性を簡易的に測定される。測定などが終了し、BGAパッケージ1をソケット10から抜去する際、ラッチ部36を押し、ベース部材20からフック部36を外すことにより、カバー部材30を開くことができる。カバー部材30の開動作により、BGAパッケージ1に対するプッシャー部34の押し下げ力が開放され、それに伴い、コンタクト40の反力により、BGAパッケージ1が押し上げられる。これと同時にアダプター60も押し上げられる。
The characteristics and reliability of the
アダプター60が強制的に上昇されることで、コンタクト40の上端とはんだボール3が解離される。その際、BGAパッケージ1は、位置決め機構100の位置決め部材110により、アダプター60の片側に押し付けられたままであり、はんだボール3がコンタクト40の上端から離れた後に、位置決め部材110がBGAパッケージ1から離れるようにする。さらにカバー部材30を開くと、プッシャー部34の押圧面がBGAパッケージ1の上面から離れる。これにより、アダプター60の上方移動によってBGAパッケージが飛び跳ねるといった現象を防いでいる。位置決め機構100は、BGAパッケージ1から離れ、BGAパッケージ1は、露出した載置面61から取り除かれる。
By forcibly raising the
本実施例では、アダプターのガイド面の1箇所に位置決め機構を設けたが、これに限られず、複数箇所に位置決め機構を設けてもよい。また、BGAパッケージに限られず、LGAパッケージなどの表面実装型半導体パッケージであっても、位置決めすることができる。 In this embodiment, the positioning mechanism is provided at one place on the guide surface of the adapter. However, the positioning mechanism is not limited to this, and the positioning mechanism may be provided at a plurality of places. Further, the present invention is not limited to the BGA package, and even a surface mount semiconductor package such as an LGA package can be positioned.
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に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。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments according to the present invention, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible.
本発明に係るソケットは、BGA、LGA等の2次元状に端子を配列した半導体パッケージ用のソケットとして利用される。 The socket according to the present invention is used as a socket for a semiconductor package in which terminals are arranged two-dimensionally such as BGA and LGA.
10:ソケット 20:ベース部材
22:セパレーター 25:コンタクトユニット
30:カバー部材 32:ヒンジ部
34:プッシャー部 36:フック部
36a:ラッチ部 38:ウェッジ部
40:コンタクト 60:アダプター
61:載置面 62:ガイド部
65:貫通孔 66:溝
68:係止部 69:ストッパー
100:位置決め機構 110:位置決め部材
112、114:コイルスプリング 118:空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Socket 20: Base member 22: Separator 25: Contact unit 30: Cover member 32: Hinge part 34: Pusher part 36:
Claims (7)
ヒンジ部を介して回転可能に前記ベース部材に取り付けられたカバー部材と、
複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定され、かつ各コンタクトは、一端と他端の間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
前記カバー部材の回転に連動して前記ベース部材上を移動可能な位置決め部材であって、前記カバー部材が前記ベース部材に対して開状態にあるとき、前記位置決め部材は、第1のバネ部材により付勢された第1の位置にあり、前記カバー部材が前記ベース部材に対して閉状態にあるとき、前記位置決め部材は、第1のバネ部材に抗して第2の位置にある、前記位置決め部材とを有し、
前記カバー部材が前記ベース部材に対して閉じられたとき、前記位置決め部材は、前記ベース部材上に載置された電子装置を位置決めし、
前記カバー部材は、底面から突出したウェッジ部材を含み、前記ウェッジ部材は、前記位置決め部材の端部に接触することで、前記位置決め部材を第2の位置へ水平移動させ、
前記ウェッジ部材は、第2のバネ部材により付勢され、前記ウェッジ部材が前記位置決め部材に接触するとき、前記ウェッジ部材は、第2のバネ部材に抗して変位する、ソケット。 A base member;
A cover member attached to the base member rotatably via a hinge part;
A plurality of contacts, each contact being fixed to the base member, and each contact having an elastic deformation part between one end and the other end;
A positioning member that can move on the base member in conjunction with rotation of the cover member, and when the cover member is in an open state with respect to the base member, the positioning member is moved by a first spring member. The positioning member is in the biased first position and the positioning member is in the second position against the first spring member when the cover member is in a closed state with respect to the base member. And having a member
When the cover member is closed relative to said base member, said positioning member positions the electronic device placed on the base member,
The cover member includes a wedge member protruding from a bottom surface, and the wedge member contacts the end of the positioning member to horizontally move the positioning member to a second position.
The wedge member is biased by a second spring member, and when the wedge member contacts the positioning member, the wedge member is displaced against the second spring member .
前記カバー部材が前記ベース部材に対して閉じられるとき、前記プッシャー部の押圧面は、前記電子装置の上面に平面的に当接し、前記電子装置および前記載置部材を垂直方向に押圧する、請求項1ないし6いずれか1つに記載のソケッ The cover member includes a pusher member protruding from the bottom surface,
When the cover member is closed with respect to the base member, the pressing surface of the pusher portion abuts the upper surface of the electronic device in a plane, and presses the electronic device and the mounting member in the vertical direction. Item 10. The socket according to any one of Items 1 to 6.
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