JP5095964B2

JP5095964B2 - ソケット用アタッチメント及びそれを有する半導体デバイス試験装置

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Publication number: JP5095964B2
Application number: JP2006183342A
Authority: JP
Inventors: 稔男太田
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
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Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2012-12-12
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Description

本発明は、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）チップなどの半導体デバイスを試験用回路に中継接続するソケットに装着されるソケット用アタッチメント及びそれを有する半導体デバイス試験装置に関する。

半導体プロセスによって製造されたＢＧＡチップなどの半導体デバイス（以下、「ＩＣデバイス」という。）を試験用回路に接続して性能試験をするために用いられるソケット（以下、「ＩＣソケット」という。）には、試験中にＩＣデバイスから生じる熱を外部に逃がすためのヒートシンクを備えたものがある。ヒートシンクを備えたＩＣソケットの一例として、特許文献１及び２に開示されているものが知られている。

特許文献１で開示されているＩＣソケットはヒートシンクがソケット本体に着脱自在に装着される分離型として知られ、特許文献２で開示されているＩＣソケットはヒートシンクがソケット本体に一体的に装着される一体型として知られているものである。

一般に、分離型のＩＣソケットでは、試験用回路の基板上に固定されるソケット本体にヒートシンクが着脱自在に装着されるようになっている。特許文献１のＩＣソケットは、ＩＣデバイスの裏面側で露出した複数のコンタクトにそれぞれ電気的に接触するコンタクトを有して基板上で固定されるソケット本体と、このソケット本体に対して弾性支持されたトップカバーと、一体型のヒートシンクを有するアタッチメントとを備えている。トップカバーには、試験対象物としてのＩＣデバイスが着脱自在に取り付けられるようになっている。アタッチメントは、ソケット本体の周囲に配置された固定台に着脱自在に固定されるようになっている。アタッチメントが固定台に固定されることで、ＩＣデバイス上にヒートシンクが配置されるようになっている。

これに対して、一体型のＩＣソケットでは、ヒートシンクをソケット本体から取り外すことができないようになっている。特許文献２のＩＣソケットでは、半割構造の一対のヒートシンクがＩＣデバイスを保持するトップカバーに対し、ヒンジを介して開閉自在に連結されている。一対のヒートシンクが、トップカバーの動作に連動して開くことで、ＩＣデバイスの交換を行うことができるようになっている。

特開２００３−７９４２号公報特開２００３−５９６０２号公報

分離型のＩＣソケットでは、ＩＣデバイスの交換毎にヒートシンクを有するアタッチメントを固定台から外さなければならず、手間を取るという問題があった。このため、多数のＩＣデバイスを自動で性能試験するには適さない構造であった。

また、一体型のＩＣソケットでは、ＩＣソケットの構造が複雑化してサイズが大きくなるという問題があった。このため、限られたスペースでＩＣソケットの実装数を増すことが求められている場合に、ＩＣソケットの実装数を増すことができなく、性能試験を効率良く行うことができなかった。また、構造的制約からヒートシンクを大きくすることもできず、放熱性が低いという問題があった。

一体的にヒートシンクを有するＩＣソケットは発熱量の少ないＩＣデバイスの試験にも使用可能である。しかし、ヒートシンクがあるためにＩＣソケットが崇高化し、ヒートシンクを有しないＩＣソケットを用いた場合と比べて加速試験用オーブンに重ねた状態で投入できる数（試験基板の枚数）が少なくなるという問題があった。このため、ヒートシンクを有するソケットは、実際的に発熱量の多いＩＣデバイスの試験にしか使用されず、使用範囲が限定されるものとなっていた（有効利用されていなかった）。

そこで、本発明は、ＩＣデバイスの性能試験の自動化に対応することができ、また、サイズの大型化を抑制しつつ、ＩＣデバイスからの熱放出を高めることができるソケット用アタッチメント及びそれを有する半導体デバイス試験装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１に記載のソケット用アタッチメントは、半導体デバイスの性能試験を行うために、前記半導体デバイスを試験用回路に中継接続するソケットであって、ソケット本体に弾性支持されるトップカバーを有するソケットと、共に用いられるソケット用アタッチメントにおいて、ベースフレームと、該ベースフレームに弾性的に浮上支持されたトップフレームと、前記半導体デバイスの表面に接触して該半導体デバイスが生じる熱を外部へ逃がす半割構造の一対の放熱部とを備え、該一対の放熱部が、前記トップフレームに開閉自在に支持されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のソケット用アタッチメントにおいて、一端が前記トップフレームの相対向する一対の対向辺にそれぞれ枢動自在に連結された固定端であり、他端が自由端であり、前記トップフレームの昇降動作に連動して枢動軸を支点として相互に開閉自在に枢動する一対のアームを備え、前記一対のアームの他端側に前記一対の放熱部が弾設され、前記一対のアームが閉じたときに前記一対の放熱部が前記半導体デバイス表面に接触し、前記一対のアームが開いたときに前記一対の放熱部が前記半導体デバイス表面から離れることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のソケット用アタッチメントにおいて、各アームの一端側に、前記枢動軸に軸支される一対の連結部が相互に対向して設けられ、該一対の連結部の対向間隔が、該放熱部の幅寸法と同程度ないしそれより狭く形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のソケット用アタッチメントにおいて、前記放熱部は、前記アームの枢動軸方向に直交する方向で揺動可能に設けられたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載のソケット用アタッチメントにおいて、前記ベースフレームには、前記トップフレームが押し下げられたときに該トップフレームの上面から突出しないガイド片が上向きに突設され、該ガイド片は前記トップフレームのガイド溝にスライド係合して前記トップフレームの上下方向の移動をガイドすることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のソケット用アタッチメントにおいて、前記試験用回路を形成する回路基板に着脱自在に装着可能であることを特徴とする。

請求項７の発明は、半導体デバイスの性能試験のために、前記半導体デバイスを試験用回路に中継接続する半導体デバイス試験装置であって、前記半導体デバイスを保持した状態で、一端を前記半導体デバイスの裏面で露出する導体部に電気的に接触させ、他端を前記試験用回路に電気的に接触させ、前記半導体デバイスと前記試験用回路を中継接続する多数のコンタクトを有するソケットと、該ソケットと共に用いられる請求項１〜４のいずれか１項に記載のソケット用アタッチメントと、を備えたことを特徴とする。

本願の請求項１記載の発明によれば、ソケットと放熱部とが分離した構造であるため、構造の複雑化によりソケットのサイズが大きくなることを避けることができる。放熱部はコンパクト化されないため、ＩＣデバイスとの比較的大きな接触面積を確保でき、放熱性を高めることができる。また、一対の放熱部が半割構造で開閉自在であるから、一対の放熱部を開いた状態でＩＣデバイスの交換をすることができ、ＩＣデバイスの性能試験の自動化に適応することができる。

請求項２記載の発明によれば、一対のアームがトップフレームの上下動に連携して開閉動作するから、既存のＩＣソケットの開閉動作と同期させることにより、上下方向の一動作によってＩＣデバイスの交換を行うことができる。これにより、上下方向に動作可能な既存の機械をそのまま使用して、ＩＣデバイスの性能試験を自動で行うことができる。したがって、ＩＣデバイスの性能試験の自動化を設備費用を増やさずに行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、相対向する一対の連結部の対向間隔が、放熱部の幅寸法と同程度ないしそれより狭く形成されているから、アームが設けられた一方の対向方向に対して、この対向方向に直交する側のアタッチメントのサイズを小さい寸法にすることができる。したがって、限られたスペース内で、アタッチメントのサイズの小さい側でＩＣソケットを多数並べて配置することができ、ＩＣデバイスの試験能率を高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、放熱部はアームの枢動軸方向に直交する方向で揺動可能に設けられているから、半導体デバイスの表面の高さにばらつきがある場合に、表面状態に対応する姿勢をとることができる。したがって、半導体デバイスと放熱部との良好な接触を保つことができ、放熱性を高めることができる。

請求項５記載の発明によれば、ベースフレームのガイド片とトップフレームのガイド溝とで、トップフレームの上下方向の移動をガイドするガイド機構が構成される。このため、ベアリングなどの別部材を設けてガイド機構を構成した場合に比べて、部品点数が少なくなり構造が簡素化し、スペースの節約により小型化することができる。また、ガイド片の先端がトップフレームの上面から突出しないことで、このガイド片とアームや放熱部との干渉を回避することができる。

請求項６記載の発明によれば、ソケット用アタッチメントが試験用回路の基板に着脱自在に装着されるから、発熱量の少ない半導体デバイスの試験を行う場合には、ソケット用アタッチメントを取り外してソケットのみで試験を行うことできる。したがって、半導体デバイスの種々の試験方法に柔軟に対応することができる。

請求項７記載の発明によれば、請求項１〜４の効果に加えて、ソケットとソケット用アタッチメントとの相乗効果により、半導体デバイスの種々の性能試験に対応でき、適用範囲を広げることが可能になる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。図１は、ＩＣソケット１に対する本実施形態のソケット用アタッチメント１５を示した図である。本実施形態のソケット用アタッチメント１５は、ヒートシンクを有しないＩＣソケット１と共に用いられ、ＩＣソケット１の外側にセットされるものである。ＩＣソケット１とソケット用アタッチメント１５とから半導体デバイス試験装置５０が構成されている。ソケット用アタッチメント１５がセットされた状態で、ＩＣソケット１の開口部は多少の空気が流れる隙間を残してヒートシンク１９で覆われ、ヒートシンク１９の裏面がＩＣデバイス１０の表面に接触する。ＩＣソケット１にセットされるＩＣデバイス１０には、例えば、裏面にはんだボールを有するＢＧＡチップが用いられる。

図示するＩＣソケット１は一般に使用されているＩＣソケットであり、不図示の試験用回路の基板に固定される不図示のアライメントプレートと、このプレートに固定されるソケット本体２と、ソケット本体２に弾性支持されるトップカバー３とを備えている。アライメントプレートは、絶縁材料で射出成形されたものであり、多数の貫通孔が形成された領域を有している。貫通孔は、ソケット本体２に保持された多数のコンタクト（不図示）の一端に形成された脚部を整列させるためのものであり、互いに直交する２方向に格子状に配列されている。

ソケット本体２は、多数のコンタクトの圧入部を有するベース４と、ソケット本体２上に設けられる不図示のネストアセンブリと、同じくソケット本体２上に設けられるレバーアセンブリ５と、ガイドフレーム６とを備えている。ベース４は、絶縁性の材料からなり、アライメントプレートに対応する矩形状に形成されている。略平坦な基壁部には、アライメントプレートの多数の貫通孔に対応する位置で圧入部としての貫通孔が形成されている。基壁部に形成された貫通孔には、コンタクトの長手方向の略中間部分が圧入されて固定される。これにより、コンタクトはベース４に保持されるようになっている。

不図示のコンタクトは、両端に電気的接触部分を有し、一端側が試験用回路に接続する脚部であり、他端側がＢＧＡチップ１０の裏面で露出するはんだボールに接続する一対の接触片となっている。試験用回路とＩＣデバイスは、コンタクトを介して電気的に相互接続するようになっている。

ネストアセンブリは、米国特許第５，４９８，９７０号公報に詳細に記載されているように、一対で一組のブロックが多数組み合わされて構成されたものである。ブロックは絶縁性材料を構成材料としている。各組の一対のブロックは、相互にスライド自在であり、一対のブロック間にはコンタクトの先端側に形成された一対の接触片が狭持される。一対のブロックが相対的にスライドすることで、一対の接触片の間隔が狭められたり、広げられたりするようになっている。一対の接触片の間隔が狭められることで、所定の位置に位置決めされたＢＧＡチップ１０のはんだボールが狭持される。これにより、コンタクトとＢＧＡチップ１０とが電気的に相互接続する。

レバーアセンブリ５は、例えば金属製の比較的強靭な材料で形成された２つのフレーム７を有している。各フレーム７は、対向する基端横部材及び末端横部材と、対向する一対の側部部材７ａとから枠状に形成されている。各フレーム７は、側部部材７ａの中間部分をピンと孔の組み合わせから回転自在にクロス状に連結されている。各フレーム７の基端横部材及び末端横部材の一方がトップカバー３の裏面に当接し、他方がネストアセンブリのブロックの端部に当接する。ソケット本体２に弾性支持されたトップカバー３が押し下げられると、各フレーム７が重なり合う方向に縮む。各組のブロックが相対的にスライドし、コンタクトの一対の接触片が開くようになっている。同時に、押下力を解除すると、ソケット本体２とトップカバー３との間に設けられた不図示のばねなどの弾性力によりトップカバー３が元位置に弾性的に復帰し、一対の接触片が閉じることではんだボールとの接触状態が保持されるようになっている。このようなトップカバー３の上下動は、ネストアセンブリに対するＢＧＡチップ１０のセットに連携して行われるものである。

ガイドフレーム６は、ネストアセンブリの適正位置にＢＧＡチップ１０をガイドするものであり、ＢＧＡチップ１０の外形寸法と相似形の矩形開口部を有している。この矩形開口部のコーナ部８には、上方から下方に向かって内方に傾斜するガイド面９が形成されている。

トップカバー３は、ＢＧＡチップ１０のセット時に干渉を生じない程度の大きさの矩形開口部を中心に有しており、弾性部材を介してソケット本体２に弾性支持されている。トップカバー３は、弾性部材の弾性力によって上方に付勢された状態で取り付けられている。トップカバー３がソケット本体２に対して最も浮上した位置が、トップカバー３の定常位置であり、ＢＧＡチップ１０がＩＣソケット１に電気的に接続する位置となる。逆に、トップカバー２が最も下がった位置が、ＢＧＡチップ１０の取り外す位置となる。

上述したＩＣソケット１によれば、トップカバー３を下に押し下げた状態でＢＧＡチップ１０がセットされ、力を解除することでトップカバー３が元に戻り、ＢＧＡチップ１０のはんだボールがコンタクトの一対の接触片の間で狭持される。これにより、コンタクトを介してＢＧＡチップ１０と試験用回路とが電気的に相互接続する。

次に、図１〜図３を参照して本実施形態のソケット用アタッチメントの一実施形態を説明する。本実施形態のソケット用アタッチメント（以下「アタッチメント」という。）１５は、ＩＣソケット１の周囲で試験用回路の基板に着脱自在に装着されるものであり、基板上に装着されるベースフレーム１６と、このベースフレーム１６に対して上下方向に昇降自在に弾性支持されたトップフレーム１７と、トップフレーム１７に開閉自在に対向して設けられた一対のアーム１８と、アーム１８に支持されたヒートシンク（放熱部）１９と、ヒートシンク１９との間にコイルばね２０を介してヒートシンク１９を外れないように保持する押さえ部材２１とからなっている。

ベースフレーム１６は、高耐熱性の合成樹脂、例えば、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂を構成材料として射出成形されたものであり、中央にはＩＣソケット１の外形寸法に対応する相似形の開口部を有している。この開口部は略正方形をなしており、開口部内にＩＣソケット１が配置される。略長方形の枠部は、対向片としての一対の縦部材２３と、同じく対向片としての一対の横部材２４とからなっている。一対の縦部材２３の内側面２３ｂには、トップフレーム１７の縦部材３０の内側面３０ｂでガイド溝６０内に形成された係止爪３２に係合する係合溝２５ａを外面に有する内側片（ガイド片）２５が一対立設されている。係合溝２５ａの溝長は、トップフレーム１７と共に係止爪３２が上下方向に移動可能な長さに対応して形成されている。係止爪３２が係合溝２５ａの上縁に当接することで、係止爪３２が係止され、トップフレーム１７の移動が規制され、トップフレーム１７が最上に位置した状態で停止するようになっている。

また、内側片２５はトップフレーム１７のガイド溝６０にスライド係合する。これにより、内側片２５がガイド溝６０にガイドされ、ベースフレーム１６に対してトップフレーム１７が真っ直ぐ上下方向に移動できるようになっている。

また、内側片２５は、トップフレーム１７が最も押し下げられた位置にあるときに、上端がトップフレーム１７の縦部材３０の上面から上方に出ないように高さが設定されている。これにより、トップフレーム１７が押し下げられてヒートシンク１７が開放するときに、内側片２５がヒートシンク１９やアーム１８と干渉する恐れが無くなる。また、ヒートシンク１９に関して設計上の制約を受けることが回避される。

また、縦部材２３の外側面２３ｃには、トップフレーム１７の縦部材３０の外側面３０ｃに形成された係止爪３３に係合する係合溝２６ａを内面に有する一対の外側片（ガイド片）２６が垂直に一対設けられている。外側片２６は内側面２５の斜向かいで幅方向外側に位置している。係合溝２６ａの溝長がトップフレーム１７と共に係止爪３３が上下方向に移動する長さに対応して形成されている点は、上述した内側片２５と同様である。一対の内側片２５と一対の外側片２６とにより、ベースフレーム１６に対してトップフレーム１７は確実に係止されるようになっている。

また、外側片２６はトップフレーム１７のガイド溝６１にスライド係合する。これにより、外側片２５がガイド溝６１にガイドされ、ベースフレーム１６に対してトップフレーム１７が真っ直ぐ上下方向に移動できるようになっている。外側片２６の上端がトップフレーム１７の縦部材３０の上面から上方に出ないように高さが設定されている点は、内側片２５の場合と同様であり、ヒートシンク１７が開放するときに、外側片２６がヒートシンク１９やアーム１８と干渉する恐れが無くなるようになっている。

このように、アタッチメント１５は、ベースフレーム１６に突設された内側片２５及び外側片２６と、トップフレーム１７に設けられたガイド溝６０，６１とから構成されるガイド機構を備えているから、別部材としてベアリングなどのガイド機構を備えた場合と比較して、部品点数が少なくなり構造が簡素化すると共に、スペースが節約され、アタッチメント１５を小型化することができる。

一対の縦部材２３の上面２３ａには、各３本の圧縮コイルばね２８が垂直にそれぞれ設けられている。圧縮コイルばね２８の一端は縦部材２３の上面２３ａに埋設され、他端はトップフレーム１７の縦部材３０の裏面に当接するようになっている。これにより、トップフレーム１７は計６本のコイルばね２８によりバランス良く弾性支持されるようになっている。

また、縦部材２３の上面２３ａの両側には、一対のアーム１８の連結部３７の端部を枢支するアーム支持部２９が突設されている。すなわち、連結部３７の端部に設けられたピン３９の両端が、アーム支持部２９の貫通孔２９ａに挿入されることで、一対のアーム１８がアーム支持部２９に枢支されるようになっている。

トップフレーム１７は、上述しように、コイルばね２８に弾性支持された状態で、縦部材３０の内側面３０ｂ及び外側面３０ｃに形成された形成された係止爪３２，３３が、ベースフレーム１６の内側片２５及び外側片２６に係合することでベースフレーム１６に取り付けられるようになっている。また、一対の縦部材３０の両側には、一対のアーム１８の連結部３７の内面に一体的に固定されたヒンジ部３８の基端をピン４０を介して枢支するヒンジ支持部３５が設けられている。

一対の縦部材３０に直交する一対の横部材３１は、ベースフレーム１６の一対の横部材２４と同様に縦部材３０に比べて細く形成されている。このようにベースフレーム１６及びトップフレーム１７の横部材２４を細く形成できるのは、ベースフレーム１６及びトップフレーム１７の縦部材２３，３０側に、ベースフレーム１６及びトップフレーム１７の係止要素（内側片２５や外側片２６）や一対のアーム１８のサポート要素（アーム支持部２９やヒンジ支持部３５）を集中させて設けているからである。このため、ベースフレーム１６及びトップフレーム１７の縦部材２３，３０側では寸法が長くなるものの、ベースフレーム１６及びトップフレーム１７の横部材２４，３１側では寸法を短くすることができる。したがって、試験用回路基板上で、寸法の短い横部材２４，３１側にＩＣソケット１及びアタッチメント１５を多く並べることが可能となり、実装数を増すことができる。

一対のアーム１８は、金属製の基板からプレスにて打ち抜き、折り曲げ形成されたものであり、それぞれが半割り構造のコ字状のプレート３６と、各プレート３６の分割面の反対側の端部で後方に延出する一対の連結部３７と、各プレート３６の一対の連結部３７の対向面に設けられたヒンジ部３８とからなっている。一対のプレート３６が分割面を対向させて閉じたときに形成される開口領域４１は、ＢＧＡチップ１０表面に接触するヒートシンク１９の露出領域となっている。この露出領域は、ＢＧＡチップ１０の放熱性に影響を与えるものとなるが、本発明はＩＣソケット１とアタッチメント１５を分割構造としたため、ヒートシンク１９の露出領域を広くとることができ、放熱性を高めることができるようになっている。

各プレート３６の表面には、半割り構造のヒートシンク１９がコイルばね２０の付勢力を下向きに受けた状態で載置されている。このため、ヒートシンク１９の裏面に上向きの力が働いた場合は、ヒートシンク１９はばね力に抗して上向きに動くこととなる。半割構造の各ヒートシンク１９は、各プレート３６上で一対のコイルばね２０を介して後述する押さえ部材２１により押されているから、アーム１８の枢動軸（回動軸）方向に直交する方向で揺動可能になっている。このため、ＢＧＡチップ１０の表面の高さにばらつきがある場合に、ＢＧＡチップ１０の表面状態に対応する姿勢をとることができ、良好な接触を保つことができる。このように、各ヒートシンク１９は、各プレート３６上でコイルばね２０のばね力に抗して位置・姿勢を変えることができ、ヒートシンク１９の裏面をＢＧＡチップ１０の表面に良好な接触状態で接触させることができる。

連結部３７とヒンジ部３８の基部（先端部）は、互いに異なる部分に支持されている。連結部３７の基部は、ベースフレーム１６の縦部材２３のアーム支持部２９にピン３９により枢動自在に枢支され、ヒンジ部３８の基部は、トップフレーム１７のヒンジ支持部３８にピン４０により枢支されている。このため、トップフレーム１７が押圧力を受けて下向きに動くと、ヒンジ部３８の基部がトップフレーム１７と同時に下がり、これにより、アーム１８は上下方向に位置の変わらない連結部３７の基部を支点として外側に回動し、トップフレーム１７及びベースフレーム１６の開口部が開放する。アーム１８を外側に回動した際、トップフレーム１７の縦部材３０の上面３０ａにはピンなどの突部が存在しないため、干渉などを生じる心配もない。逆に、押圧力が解除されてトップフレーム１７が上向きに動くと、ヒンジ部３８の基部がトップフレーム１７と同時に上がり、これにより、アーム１８は上下方向に位置の変わらない連結部３７の基部を支点として内側に回動し、トップフレーム１７及びベースフレーム１６の開口部が閉鎖する。

また、各アーム１８に相対向して設けられた一対の連結部３７と一対のヒンジ部３８の対向間隔は、コ字状プレート３６の幅より狭い寸法に形成されている。このため、一対の連結部３７と一対のヒンジ部３８がコ字状プレート３６より外側に張り出さず、アタッチメント１５のサイズが大きくなることが抑制されている。このため、試験用回路の基板上で、アタッチメント１５のサイズの小さい側にＩＣソケット１を多数並べて配置することができ、能率良くＢＧＡチップ１０の試験を行うことができる。

ヒートシンク１９は、高熱伝導性を有するアルミニウム合金や銅合金などから成形されたものであり、ＢＧＡチップ１０の表面に接触する基部４３と、この基部４３から垂直に立ち上がる多数の放熱フィン４４とから構成されている。基部４３の裏面は、ＢＧＡチップ１０に対する接触面となっている。基部４３には、押さえ部材２１の脚部４５に対応する位置で切欠部４３ａが形成されている。このため、押さえ部材２１はヒートシンク１９に干渉せずに、アーム１８のプレート３６表面に固定されるようになっている。放熱フィン４４は、基部４３に対して垂直に立設されている。隣接する放熱フィン４４の間隔は任意であるが、押さえ部材２１を固定する位置では、放熱フィン４４の間隔が他の部分に比べてやや広い間隔になっている。

半割構造のヒートシンク１９は、一対のアーム１８の自由端側にそれぞれ弾設され、アーム１８が閉じた状態にあるときにＢＧＡチップ１０表面に接触し、アーム１８が開いた状態にあるときにＢＧＡチップ１０表面から離れる。このため、アーム１８が閉じた状態にあるときには、ＢＧＡチップ１０が生じた熱を外部へ逃がすことができ、アーム１８が開いた状態にあるときには、ＢＧＡチップ１０の交換を行うことができる。

押さえ部材２１は、門型をなしており、一対の脚部４５と、橋絡部４６とをからなっており、各プレート３６に設けられている。脚部４５には、プレート３６に形成された貫通孔３６ａに連通するねじ孔が形成されており、橋絡部４６の裏面とヒートシンク１９の基部４３の表面との間に位置する圧縮コイルばね２０が圧縮された状態となるように、ねじを用いてプレート３６に固定される。これにより、ヒートシンク１９は下向きに付勢されると共に、ヒートシンク１９がアーム１８から外れることが防止されるようになっている。

ソケット用アタッチメント１５がＩＣソケット１にセットされると、アタッチメント１５のベースフレーム１６の開口部内にＩＣソケット１が収容される。ＩＣソケット１の収容状態で、ＩＣソケット１のトップカバー３の側壁はヒートシンク１９とトップフレーム１７の横部材３１の間に配置される。ＩＣソケット１のトップカバー３の上面は、トップフレーム１７の縦部材３０の上面より下方に位置する。

ＩＣデバイスとしてのＢＧＡチップ１０をＩＣソケット１に取り付ける場合には、ＩＣソケット１とアタッチメント１５をそれぞれ独立に押し下げて取り付ける必要がある。先ず、アタッチメント１５のトップフレーム１７の上面に押圧力を加え、トップフレーム１７の水平状態を保ちつつバランス良く下方に押し下げる。この場合、例えば、横部材３１と平行な棒状の治具を用いることができる。この棒状の治具は、トップフレーム１７の一対の縦部材３０に跨るように一対の横部材３１と略平行に配置され、治具と縦部材３０とが接触してトップフレーム１７の上面に押圧力が加えられる。

トップフレーム１７上面とトップカバー３上面とが面一になるまでトップフレーム１７が下がると、治具がトップカバー３上面にも接触して押圧力が加えられ、トップカバー３が下がる。このように、治具でアタッチメント１５とＩＣソケット１を別々に押す構成とすることで、アタッチメント１５の横部材３１だけに大きな力が作用せず、この部材を薄くすることが可能になる。

トップフレーム１７が下がると、半割構造のヒートシンク１９が図４に示すように外側に開く。トップフレーム１７とトップカバー３が最も下に下がった状態で、トップフレーム１７の開口部が完全に開放される。この状態でＢＧＡチップ１０がＩＣソケット１にセットされる。

本例で用いた治具の形状・構造を工夫することで、ＢＧＡチップ１０の電気的接触をとるタイミングや、ＢＧＡチップ１０の表面にヒートシンク１９を接触させるタイミングを任意に調整することができる。例えば、サイズの比較的大きなＢＧＡチップ１０にそりがあるときや、ＩＣソケット１にＢＧＡチップ１０が適切に配置されていないときに、治具でヒートシンク１９を押すことによりＢＧＡチップ１０をＩＣソケット１の適切な位置に取り付けて、電気的接触をとることができる。これとは逆に、タイミングをずらし、ヒートシンク１９を介してＢＧＡチップ１０に押圧力を加えずに、ＢＧＡチップ１０をＩＣソケット１に取り付けてから、ＢＧＡチップ１０にヒートシンク１９を接触させることができる。

次に、押圧力を解除すると、トップフレーム１７とトップカバー３が上方に上がり、半割構造のヒートシンク１９が閉じるとともに、ＢＧＡチップ１０のはんだボールはコンタクトの一対の接触片に狭持されて相互に電気的に接続する。トップカバー３が最も上まで上がり、さらにトップフレーム１７が上まで上がり最上の位置に到達すると、ヒートシンク１９が完全に閉鎖した状態となって、ヒートシンク１９の下面がＢＧＡチップ１０の表面に物理的に接触する。こうして、ＢＧＡチップ１０が初期不良を排除するための性能試験に供されることとなる。このように、ＩＣソケット１にアタッチメント１５がアセンブリされた半導体デバイス試験装置５０では、１軸方向（鉛直方向下向き）に力を加えることでＢＧＡチップ１０の交換を行うことができるから、従来使用していた機械を使用して自動化対応することが可能であり、設備費用を低減することができる。

以上のように、本実施形態のソケット用アタッチメント１５によれば、ＩＣソケット１とヒートシンク１９とが分離した独立の構造であるため、ＩＣソケット１自体が構造の複雑化によりサイズが大きくなることを避けることができる。また、ＩＣソケット１又はヒートシンク１９の一方が使用できなくなったときは、それを新しいもの交換することで再利用することができ、実用的で経済的である。ヒートシンク１９はコンパクト化されないため、ＢＧＡチップ１０との比較的大きな接触面積を確保でき、放熱性を高めることができる。さらに、一対のヒートシンク１９が半割構造で開閉自在であるから、ＢＧＡチップ１０の性能試験の自動化に適応することができ、初期不良など排除するために行われる電気的性能試験を能率良く行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に制限するものではなく、他の形態で実施することもできる。例えば、本発明のアタッチメント１５が適用されるＩＣソケット１の形態は制限されるものではなく、ヒートシンクを有しない種々のＩＣソケットにセットして用いることができる。また、ヒートシンク１９の形状や寸法、放熱フィンの数などは任意である。

本発明に係るソケット用アタッチメントの一実施形態をＩＣソケットと共に示す斜視図である。図１に示すソケット用アタッチメントの拡大図である。同じくソケット用アタッチメントの分解斜視図である。同じくソケット用アタッチメントのヒートシンクを開いた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ＩＣソケット
２ソケット本体
３トップカバー
１０ＢＧＡチップ（半導体デバイス）
１５ソケット用アタッチメント
１６ベースフレーム
１７トップフレーム
１８アーム
１９ヒートシンク
４１開口領域

Claims

半導体デバイスの性能試験を行うために、前記半導体デバイスを試験用回路に中継接続するソケットであって、ソケット本体に弾性支持されるトップカバーを有するソケットと、共に用いられるソケット用アタッチメントにおいて、
ベースフレームと、
該ベースフレームに弾性的に浮上支持されたトップフレームと、
前記半導体デバイスの表面に接触して該半導体デバイスが生じる熱を外部へ逃がす半割構造の一対の放熱部とを備え、該一対の放熱部が、前記トップフレームに開閉自在に支持される、
ソケット用アタッチメント。
一端が前記トップフレームの相対向する一対の対向辺にそれぞれ枢動自在に連結された固定端であり、他端が自由端であり、前記トップフレームの昇降動作に連動して枢動軸を支点として相互に開閉自在に枢動する一対のアームを備え、
前記一対のアームの他端側に前記一対の放熱部が弾設され、前記一対のアームが閉じたときに前記一対の放熱部が前記半導体デバイス表面に接触し、前記一対のアームが開いたときに前記一対の放熱部が前記半導体デバイス表面から離れる請求項１に記載のソケット用アタッチメント。
各アームの一端側に、前記枢動軸に軸支される一対の連結部が相互に対向して設けられ、該一対の連結部の対向間隔が、該放熱部の幅寸法と同程度ないしそれより狭く形成されている請求項２に記載のソケット用アタッチメント。
前記放熱部は、前記アームの枢動軸方向に直交する方向で揺動可能に設けられた請求項２又は３に記載のソケット用アタッチメント。
前記ベースフレームには、前記トップフレームが押し下げられたときに該トップフレームの上面から突出しないガイド片が上向きに突設され、該ガイド片は前記トップフレームのガイド溝にスライド係合して前記トップフレームの上下方向の移動をガイドする請求項２〜４のいずれか１項に記載のソケット用アタッチメント。
前記試験用回路を形成する回路基板に着脱自在に装着される請求項１〜５のいずれか１項に記載のソケット用アタッチメント。
半導体デバイスの性能試験のために、前記半導体デバイスを試験用回路に中継接続する半導体デバイス試験装置であって、
前記半導体デバイスを保持した状態で、一端を前記半導体デバイスの裏面で露出する導体部に電気的に接触させ、他端を前記試験用回路に電気的に接触させ、前記半導体デバイスと前記試験用回路を中継接続する多数のコンタクトを有するソケットと、
該ソケットと共に用いられる請求項１〜６のいずれか１項に記載のソケット用アタッチメントと、
を備えた半導体デバイス試験装置。