JP6400984B2 - 半導体装置検査用ソケット装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置検査用ソケット装置に関するもので、特に正確なレバー比を形成することにより、カバーフォース（Ｃｏｖｅｒ Ｆｏｒｃｅ）を画期的に減少させ、ラッチプレートにストッパを形成することにより軸の離脱を防止し、ラッチプレートの開放量を大きくした半導体装置検査用ソケット装置に関する。

一般的に半導体装置は、回路基板上に電子回路が高密度に集積されて製作されるものであり、このような半導体装置は、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ等からなっており、半導体装置が製造された後、製品に組立てる前に半導体パッケージが正しく動作するかを検査する検査過程を経ることになる。

このような検査作業は、半導体パッケージを検査用ソケット装置に投入して実施することになり、ソケット装置には、半導体パッケージと接触する多数のコンタクトピンが設けられていて、半導体パッケージ端子とコンタクトプローブが接触して通電がなされ、検査装置を用いて半導体パッケージを検査するようになる。

小型、薄肉化しているＩＴ機器の飛躍的な技術発展により、半導体パッケージの小型化と薄膜化とが加速され、これに伴いピッチ（ｐｉｔｃｈ）も、また、ますます微細化し、０．３ｍｍピッチデバイスの商用化がされている。しかし、このような微細ピッチデバイスを安定的に検査するためには、半導体パッケージとソケットでの厳格な公差管理が必須であるが、半導体製造工程の特性上、パッケージ公差と形状管理の限界により、既存の０．５ｍｍ以上の微細ピッチ半導体パッケージと比べて比例的に減少が難しいだけでなく、微細な環境変化によって電気的要求特性も、またさらに、敏感な反応を示す。検査に使用されるソケットの役割は、半導体パッケージの外部端子（パッケージボール）とシステムとの間の電気的連結通路を構成することであり、一度に複数の半導体パッケージを検査するためには、メインボードに一定間隔で、一定数量のソケットをマトリックス状に配列装着し、これを検査システムに投入して半導体パッケージの不良を選別するようにする装置である。

ソケットのカバーを押せばラッチアッセンブリが開くようになり、この際、半導体パッケージがソケット内部に垂直に投入され、その後、カバーが上昇しながらラッチアッセンブリが半導体パッケージの上面部を加圧して、パッケージボールとソケットピンとの間に接触荷重を発生させ電気的に連結させるようになる。

半導体パッケージ加圧源は、カバースプリングによる弾性力によって発生し、適用ピン数が多くなる程それに比例してカバースプリングの荷重も上昇するようになる。例えば、ピンの接触荷重が一個当り１０ｇｆの場合、２００ピンの場合、パッケージ上面を２ｋｇｆで押さなければならないし、５００ピンの場合、５ｋｇｆで押してやらなければならない。これにより、半導体パッケージをソケットに投入するためにラッチアッセンブリを開放する際に、カバーを装備で押してやらなければならないため、ピンが多くなる程、装備で押してやる荷重も高くなる必要性がある。

現在、半導体製造会社の装備の特性上、カバーを押してやるプレスの上限値があり、持続的に多ピンのソケットに対する需要が増えているのが、実情である。

装備プレスの場合、基本的に、一度に４個ずつ、８個ずつソケットカバーを押してやることになるが、プレス上限値は、３０ｋｇｆ程度が一般的である。

このような検査ソケットの従来の例が、韓国特許第１０−１２４５８３７号（特許文献１）に提案されている。前記特許には、固定ボディ部、カバー部、アダプタ、ラッチ、コンタクトピン、作動ボディ部を含み、ラッチによって加圧される半導体パッケージの下向き移動と共に作動ボディ部の上方移動によってコンタクトピンが横方向に加圧されて、コンタクトピンと半導体パッケージの半田ボールとの間の接触がなされるようになっている。

他の例としては、韓国特許第１０−１２５９２６４号（特許文献２）が提案されているが、ベース、スライダー、アダプタ、カバー、ストッパ、及びレバーを含み、各レバーの下端部がベースに回転可能に装着され、外部からカバーを介して入力される外力を増大させてスライダーに伝達する加圧レバーユニットを含んでなっている。しかし、上述した二つの例の従来技術による検査用ソケットは、ピン数が増大している現在の新しい要求にはカバーフォースが高く、現在の半導体製造会社の装備特性には合わなくなり、持続的に多ピンのソケットに対する需要が増えている実情に応えることができない問題点がある。

このような理由により、カバーフォースについて関心を持つようになり、カバーフォースを下げることが、ソケット製造会社の立場においては製品の競争力を高めることになる。

半導体パッケージのモバイル用量産によって、狭ピッチ、多ピン収容に対する需要が持続的に増加中であり、狭ピッチの半導体パッケージの場合、既存のＢＧＡソケットでは現在まで具現が不可能な状態であり、このような理由からＬＧＡソケットで対応している状態であるが、ＬＧＡソケットの特性上、カバーフォースが高く形成される問題点があって、ユーザー側では装備効用性を高めるために持続的にカバーフォースを下げることを希望している状態である。前に説明した内容のとおり、ユーザー側の装備プレスの場合、一度に押すことができる荷重は、３０ｋｇｆ内外で、ソケットのカバーフォースが高ければ高いだけ一度に押すことができる量が減るようになるため、これは半導体パッケージ検査での生産時間の増加に直結する問題であるため、生産単価引上げの要因となる。
このような問題でカバーフォース問題が台頭しており、現在までのレバーコンセプトにおいてカバーフォースを下げるのに限界がある状態であるが、新規コンセプトのレバーの正確なレバー比形成により画期的にカバーフォースを下げなければならない必要性がある。

韓国特許第１０−１２４５８３７号公報 韓国特許第１０−１２５９２６４号公報

本発明の目的は、上述のような問題点を解決するために創案されたものであって、レバーは、レバー突出部を有し、ラッチは、長孔部を有するようにすることにより正確なレバー比を持つようにして、カバーフォース（Ｃｏｖｅｒ Ｆｏｒｃｅ）を画期的に減少させた半導体装置検査用ソケット装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ラッチプレートにストッパを形成することにより軸の離脱を防止する半導体装置検査用ソケット装置を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、ラッチプレートの開放量を大きくして半導体パッケージの垂直投入を容易にすることにより、ローディングミスを改善した半導体装置検査用ソケット装置を提供することにある。

本発明の前記目的を達成するため、本発明は、ソケット（１０）の下方に位置するベース（２０）と、前記ベース（２０）の上方に位置して上下運動可能で、弾性部材によって支持されるカバー（３０）と、前記カバー（３０）によって旋回可能に前記ベース（２０）に配置され、下端部に長孔部（４１１）を有するとともに、先端部にラッチプレート（４７）を有するラッチ（４１）と、一端が前記ベース（２０）に固定される固定軸（４４ｃ）によって旋回可能に配置され、かつ、他端が基準軸（４４ａ）によって前記ラッチ（４１）に結合され、該ラッチ（４１）と共に旋回可能なように配置されたレバー（４５）とを備えるソケットにおいて、前記カバー（３０）が前記ベース（２０）に対して上方に移動する際、前記ラッチ（４１）の長孔部（４１１）内を移動可能に配された可動軸（４４ｂ）が、前記レバー（４５）を内側に旋回させるように前記レバー（４５）のレバー突起部（４５０）に当たって押すように構成されたことを特徴とする。前記ラッチプレート（４７）にストッパ（４８）が形成されて、前記基準軸（４４ａ）の離脱を防止するように構成されたことを特徴とする。

本発明は、レバー（４５）がレバー突起部（４５０）を有し、ラッチ（４１）が長孔部（４１１）を有するようにすることにより正確なレバー比を持つようにして、従来に比べカバーフォース（Ｃｏｖｅｒ Ｆｏｒｃｅ）を画期的に減少させ、現在の半導体製造会社の装備でそのまま使用しながら一度により多くの量の半導体装置を検査することができる効果がある。

また、半導体製造会社の現在の装備でそのまま使用することにより、生産単価引上げをもたらさず、生産性の向上及びコストを下げることができる効果がある。

本発明の検査用ソケットのラッチプレート（４７）にストッパ（４８）を形成することにより、簡単な方法で基準軸（４４ａ）の離脱を防止するようになり、生産単価を節減することができる効果と、基準軸（４４ａ）の離脱による不良を減らして検査用ソケットの信頼性が向上する効果がある。

本発明の検査用ソケットのラッチプレートの開放量を大きくして、半導体パッケージが垂直投入される際、ローディングミスを改善して検査効率を向上させることができる効果がある。

一般的な半導体装置検査用ソケットを示した図である。 図１のソケットのラッチ、ラッチプレート、レバー及び軸を分解図示した図である。 図２のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 図２のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 図２のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 図２のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 本発明に係るレバー、ラッチ、ラッチプレート、軸を分解図示した図である。 本発明のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 本発明のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 本発明のレバーとラッチの作動関係を説明する図である。 図８ないし図１０のレバーとラッチのレバー比を示した図である。 本発明のラッチプレートが半導体パッケージを加圧する際の軸がラッチの長孔部での移動関係を示した図である。 本発明のラッチプレートが半導体パッケージを加圧する際の軸がラッチの長孔部での移動関係を示した図である。 本発明のラッチプレートにストッパが形成された様子を示した図である。 従来のラッチがカバーの上端部の突起部と接してラッチが突起部までのみ開放される状態を示した図である。 本発明のカバーの上端部に突起部がなくラッチがカバーの内側から外に若干傾いて開放される状態を示した図である。

以下では、本発明を添付した図面を参照して詳細に説明することにする。

本発明は、多様な変更を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるところ、特定の実施例を図面で例示して詳細な説明に詳細に説明することにする。しかし、これは、本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。各図面を説明しながら同じ構成要素には同じ参照符号を使用して説明する。

図１は、一般的な半導体装置検査用ソケット１０を図示した図であり、ソケット１０の下端部に位置し、四角状をなして、４本の脚を有し、レバーの下端部が固定される軸が差し込まれるベース２０と、前記ベース２０の上方に位置し４つのカバースプリングによって弾性加圧されるカバー３０を備え、前記カバー３０の内部には、前記ベース２０と前記カバー３０にそれぞれ軸で固定されて旋回するラッチアッセンブリ４０と、半導体パッケージ５０が投入される半導体パッケージ搭載部６０とが設けられる。前記カバー３０を押すと、カバースプリングが押されながら前記カバー３０が下方に下がって行き、前記ベース２０に接触すると、ラッチアッセンブリ４０が開くようになる。このように、ラッチアッセンブリ４０が開いた状態で、半導体パッケージ５０が半導体パッケージ搭載部６０に垂直落下（投入）し、前記カバー３０を放すと、ラッチアッセンブリ４０のラッチプレート４７が半導体パッケージ５０を押して半導体パッケージ５０のボールと前記ソケット１０のピンが接触するようになって電気的に接続させた後、各種検査をするようになる。

図２は、図１のラッチアッセンブリ４０を分解図示した斜視図であり、ラッチアッセンブリ４０は、ラッチ４１と、前記ラッチ４１にはレバー４５が旋回できる二つの溝４２とが形成されている。前記溝４２にはレバー４５が旋回できるように前記ラッチ４１のボディに形成された孔４３ａに軸４４ａが挿入されて前記軸４４ａを中心に旋回するようになっている。

前記ラッチ４１の両先端部には、ほぞ軸４６が形成されており、前記ほぞ軸４６は、ラッチプレート４７の孔に挿入されて、前記ラッチプレート４７が旋回できるように固定される。前記ラッチプレート４７は、半導体パッケージ５０の上面を加圧するようになる。
図３ないし図６は、一般的な従来のラッチ４１とレバー４５との作動関係を示した図であり、レバー４５は、ベース２０に固定されており、ラッチ４１とレバー４５との組み立て関係で軸４４ａによってラッチ４１とレバー４５とが旋回するため、初期開発時には軸４４ａを基準軸としてＬ１：Ｌ２のレバー比が形成されるものと判断された。しかし、実際のソケット製作後、検査結果では図５のように軸４４ａの移動が発生してＬ１：Ｌ２のレバー比が具現されないものと判断される。理想的なレバー比を具現するためには、軸４４ａの回転軸が一定時点で固定されてこそ具現可能なのである。現在、他のソケット会社の場合、大部分この方式を採用してカバーフォースが高く設定されている状態である。実測結果ではパッケージ加圧力が５ｋｇｆ必要ならば、カバーフォースも約５ｋｇｆ程度にならなければならない。すなわち、レバー比が全く具現されない構造である。

図７は、本発明に係るレバー４５を有するラッチアッセンブリ４０を分解図示した斜視図であり、ラッチアッセンブリ４０は、ラッチ４１を備え、前記ラッチ４１の左右側には、レバー４５が、軸４４ａによって旋回するように固定されており、前記ラッチ４１の先端部には、ほぞ軸４６が形成されていて、前記ほぞ軸４６は、ラッチプレート４７の孔に挿入されて前記ラッチプレート４７が旋回できるように固定される。前記ラッチプレート４７の両端には、ストッパ４８が形成されている。前記ストッパ４８は、前記軸４４ａの離脱を防止する機能をする。

図８及び図９は、本発明に係るレバー４５とラッチ４１とが結合して作動する状態を示した図であり、前記レバー４５は、レバー突起部４５０と窪み部４５１とを有している。前記ラッチ４１は、その下端部に長孔部４１１が形成されている。前記ラッチ４１の前記長孔部４１１の場合、一定の高さで前記レバー４５は、ベース２０に固定されるため、半導体パッケージの高さ変位を発生させるために長孔部４１１が必要となる。軸４４ｂは、前記長孔部４１１の上端部と下端部にわたって移動可能に設置される。

前記レバー４５には、突起部４５０と窪み部４５１とが形成されており、前記ラッチ４１の一端部に長孔部４１１が形成されていて、前記突起部４５０は、軸４４ｂに接触して、前記突起部４５０の外郭に沿って移動して軸４４ｂが前記長孔部４１１内で移動するように構成されている。

図８及び図９のように、カバー３０を押すと、軸４４ｂにレバー４５の突起部４５０が接触しながらラッチ４１が下方に移動する際、ラッチ４１の長孔部４１１における軸４４ｂの位置は、ラッチ４１が完全に開いた時には長孔部４１１の最下端に位置するようになり、中間程度閉まった時は長孔部４１１の中央に位置するようになり、完全に閉まった時には長孔部４１１の最上端に位置するようになる。
図１０ないし図１２は、本発明に係るレバー４５を有するラッチアッセンブリ４０の作動状態を示した図で、図１０は、カバー３０を押してラッチ４１が開放されて直立している状態を示したものであり、軸４４ｂは、長孔部４１１の最下端に位置することを見ることができる。図１１は、ラッチ４１が中間程度閉まっている状態を示した図であって、軸４４ｂは、長孔部４１１の中間に位置する。図１２において、軸４４ｂが、長孔部４１１の最上端に位置するようになる。レバー４５とラッチ４１との動きは一定の高さでラッチプレート４７が半導体パッケージ５０の上面部を加圧し始め、その時点からはレバー４５が後に押されないように軸４４ｂがレバー突起部４５０を押して支持台の役割をするようになることにより、正確なレバー比が具現されるようになる。
図１３は、本発明のレバーのレバー比を図式的に示した図であり、カバー３０の上昇に伴ってラッチプレート４７は、一定の時点で半導体パッケージ５０の上面部を加圧するようになり、その際、軸４４ｂは、レバー４５の突起部４５０と当接してレバー４５が後に押される現象を防止し始め、半導体パッケージ５０は一定水準に下りてきて、軸はレバー４５の突起部４５０と完全に密着してレバー４５がそれ以上後に押されることを防止するようになる。カバー３０の上昇が終わった時点では、軸がラッチ４１の長孔部４１１に沿って端まで移動した状態になり、半導体パッケージ５０の上／下変位は最大に達するようになる。これでラッチ４１及びレバー４５のレバー比で軸の位置は変わらないため、レバー比の基準軸は、軸４４ａとなり、理論的にＬ１：Ｌ２のレバー比が成立するようになる。このような過程によって、ソケットのカバーフォースを下げることができ、半導体パッケージ５０に加圧力を高める効果を発揮できるようになるのである。
図１４は、本発明のラッチプレート４７にストッパ４８をさらに形成した実施形態を示した図であり、ラッチ４１とレバー４５とを組立てるにおいて、軸４４ａにより組立てが完成するが、軸４４ａの場合、組み立て後、離脱を防止するために既存の場合、Ｅ−リングまたは強制押入方法等を使用したが、本実施形態の場合、ラッチプレート４７の両端にストッパ４８をつけて組み立てた後、軸の離脱を防止する。Ｅ−リング組み立ての場合、製造工程上、工程追加による単価引上げ及び軸の追加加工に伴う部品費の上昇、Ｅ−リング自体の費用等が追加発生するようになるが、本実施形態の場合、この全てを排除可能であり、強制押入の場合、ラッチ組み立て溝と軸４４ａの外径等による条件に非常に敏感になり、軸４４ａの場合は加工品であり、ラッチ４１の場合は射出品であるが、さまざまな条件が重なってあまりにもきつく嵌めてクラックが発生したり、緩すぎて抜ける等の問題が発生する素地があるが、本実施形態の場合、上述のような心配を一掃することができる。
図１５は、従来技術によるソケット１０のラッチアッセンブリ４０の開放状態を示した図であり、レバー４５とラッチ４１とが直立した状態、すなわち開放状態を示した図である。図で示すように、前記レバー４５とラッチ４１は、その中間部が一定角度曲がって形成されている。前記ソケット１０のカバー３０には、前記レバー４５とラッチ４１の曲がった角度と一致する同じ角度に形成されて、レバー４５とラッチ４１とが安着するように形成された突出部３０１が形成されている。上述のとおり、レバー４５とラッチ４１と前記ベース２０の突出部３０１が一定角度曲がって形成されているため、ラッチ４１とラッチプレート４７とが完全に開放されないため、開放される面積が小さくて、半導体パッケージが垂直投入される際、ローディングミスが発生し得る。
図１６は、本発明のラッチ４１、レバー４５とベース２０が直線型に形成された実施形態を示した図である。ラッチプレート４７の場合、オープン時にオープン量が大きければ大きい程、半導体パッケージ搭載部に半導体パッケージ投入（落下）時にラッチプレート４７に引っかかることを防止するためのギャップを充分に確保することができ、このためにラッチ４１、レバー４５とベース２０が直線型である実施形態を適用する。本実施形態でラッチプレート４７は、垂直から若干後方に倒れるように開放されるため、半導体パッケージ５０が投入される際、うまくガイドして半導体パッケージ５０が半導体パッケージ搭載部６０に安全に載るようにしてくれる。前記ラッチプレート４７間の間隔を狭く維持するために、前記ラッチ４１と前記レバー４５とが直立する際、前記カバー３０にこれらを収容することができる収容部３１が形成されていて、前記ラッチプレート４７のオープン時にラッチ４１とレバー４５とが直立できるようにすることにより、ラッチ４１の開放量を最大化して半導体パッケージ５０のローディング時のローディングミスを防止するように構成されている。

ラッチプレート４７が半導体パッケージ５０を覆う量が大きい程、検査時の半導体パッケージのひずみ（Ｗａｒｐａｇｅ）を防止することができるため、ラッチプレート４７相互間の間隔を狭く維持することが望ましい。従前の場合、ラッチプレート４７相互間の間隔が狭くなれば、カバーオープン時のラッチ開放量が共に狭くなるようになるため、半導体パッケージ５０のローディングミスの原因になったりしたが、図１６の実施形態は、これを解決するために、ラッチプレート４７のオープン量を最大化して、半導体パッケージのローディング時に半導体パッケージ５０とラッチプレート４７との間の十分なギャップを確保するために、ラッチ４１、レバー４５とベース２０を直線型である実施形態を適用して上述のような問題を解決してローディングミスを改善した。

前記のように製造された本発明に係る半導体パッケージ検査用ソケットと、同社の既存検査用ソケットと、他社のカバーフォースを対照してみたところ、下の表のような結果を得た。

表１から分かるように、同じピン数で他社に比べ約１．３〜１．６ｋｇｆの減少効果があるということが確認された。適用ピン数が多ければ多い程、低減効果は大きくなるものと予測される。現在、１１００ピン程度でも５．５ｋｇｆで収容が可能であることが確認された。それ故、現在デバイス製造会社で使用している装備プレスの場合、基本的にソケットカバーを押してやるのにプレス上限値は３０ｋｇｆ程度が一般的であるため、既存の装備をもって多ピンの半導体パッケージにも適用することができる。上述のような結果によって、製品の競争力を高めることになる。

以上で説明した実施形態は、その事例であって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならないものである。

１０ ソケット
２０ ベース
３０ カバー
３１ 収容部
４０ ラッチアッセンブリ
４１ ラッチ
４２ 溝
４３ 孔
４４ 軸
４５ レバー
４６ ほぞ軸
４７ ラッチプレート
４８ ストッパ
５０ 半導体パッケージ
６０ 半導体パッケージ搭載部
３０１ 突出部
４１１ 長孔部
４５０ 突起部
４５１ 窪み部

Claims (2)

1. ソケット（１０）の下方に位置するベース（２０）と、
   前記ベース（２０）の上方に位置して上下運動可能で、弾性部材によって支持されるカバー（３０）と、
   前記カバー（３０）によって旋回可能に前記ベース（２０）に配置され、下端部に長孔部（４１１）を有するとともに、先端部にラッチプレート（４７）を有するラッチ（４１）と、
   一端が前記ベース（２０）に固定される固定軸（４４ｃ）によって旋回可能に配置され、かつ、他端が基準軸（４４ａ）によって前記ラッチ（４１）に結合され、該ラッチ（４１）と共に旋回可能なように配置されたレバー（４５）とを備えるソケットにおいて、
   前記カバー（３０）が前記ベース（２０）に対して上方に移動する際、前記ラッチ（４１）の長孔部（４１１）内を移動可能に配された可動軸（４４ｂ）が、前記レバー（４５）を内側に旋回させるように前記レバー（４５）のレバー突起部（４５０）に当たって押すように構成されたことを特徴とするソケット。
2. 前記ラッチプレート（４７）にストッパ（４８）が形成されて、前記基準軸（４４ａ）の離脱を防止するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のソケット。

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