KR100202326B1

KR100202326B1 - Ic 소켓

Info

Publication number: KR100202326B1
Application number: KR1019960706232A
Authority: KR
Inventors: 시게루 마츠무라
Original assignee: 오우라 히로시; 가부시키가이샤 아드반테스트
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1999-06-15
Also published as: US6012929A; KR970703044A

Abstract

본 발명은 IC 소켓을 분할 구조로 하여, 불량 핀을 분할된 콘택트 블록 단위로 교환할 수 있는 구조로 하며, 또한 다종 다양한 DUT에 대응할 수 있는 범용성 있는 IC 소켓 구조로 한다. 이를 위해서, 콘택트 블록(30)을 장착하는 복수의 블록 홈(22)을 형성한 블록 하우징(20)을 설치하고, 디바이스(50)의 피치에 대응한 피치로 복수의 콘택트 핀(32)을 1열에 배열하여 수용한 콘택트 블록(30)을 설치하는 구성으로 한다.

Description

IC 소켓

BGA 패키지란 디바이스(DUT)(50)의 리드선이 반구형상의 땜납 볼의 단자로 되어 있는 IC 패키지이다. 핀의 수는 100 ~ 300핀이 있으며, 또한 핀의 간격은 1.27mm나 1.0mm 등이 있다.

IC 시험 장치에서는 DUT(50)을 각종 전기 시험을 실시하여 특성측정/양부(良否)검사를 한다. 이를 위해서, DUT(50)는 IC 소켓에 장착하여 전기 시험을 실시하고, 시험후, IC 소켓으로부터 떼어낸다. IC 시험 장치에서는 다수의 DUT(50)를 검사하기 때문에, IC 소켓은 반복 빈도가 많은 착탈이 행하여진다. 이 때문에, DUT(50)와 IC 소켓의 단자 사이의 접촉은 점점 접촉불량을 일으키거나 접촉압이 저하되어 접촉이 불안정하게 되어 간다.

종래 기술의 BGA 패키지형 디바이스의 검사에 사용하는 IC 소켓의 콘택트부의 구조예에 관해서 제3도과 제4도를 참조하여 설명한다.

테스트 헤드부의 구성은 제3도에 도시한 디바이스 프레스기구(68)와, IC 소켓과, 제4도에 도시한 콘택트 보드(70)로 구성되어 있다.

IC 소켓은 소켓 하우징(62)과, 복수의 콘택트 핀(64)으로 구성되어 있다. 이 IC 소켓은 콘택트 보드(70)상에 탑재되어, 프레스기구에 의해 DUT(50)를 위에서 눌러서 전기적 접촉을 주고 있다.

콘택트 핀(64)은 판스프링 모양의 핀을 사용하며, 이 핀의 상부측 단자부는 DUT의 핀(51)과 땜납 범프의 반구면과의 사이의 가압 접촉에 의해서 전기적 접속을 형성하고, 콘택트 핀(64)의 하부측 단자부는 콘택트 보드(70) 표면의 단자 패턴(72)부와 가압 접촉에 의해서 전기적 접속을 형성하고 있다. 또한, 단자 패턴(72)부는 관통홀로 형성하고, 콘택트 보드(70)와 콘택트 핀(64)의 하부측 단자부를 납땜에 의해서 전기적으로 접속하여도 좋다.

콘택트 핀(64) 전체는 중앙부분이자 형상으로 만곡되어 있어, 상하부의 전기적 접촉압, 또는 상부의 전기적 접촉압을 유지하고 스프링 성질을 지니게 하고 있다.

이 콘택트 핀(64)은 소켓 하우징(62)과 일체 구조로 되어 있다. 이들 각 판은 DUT의 각 핀(51)에 대응한 위치에 격자형으로 배열되어 있으며, 각 핀의 바로 아래의 대응하고 단자 패턴(72)과 접촉하여 전기적 접속을 형성하며 콘택트 보드(70) 하부에서부터 디바이스 시험 장치(80)측으로 접속된다.

혹은 각 핀(64)의 바로 아래에 대응하는 관통홀과 납땜에 의해 전기적 접속을 형성하여 콘택트 보드(70) 하부에서부터 디바이스 시험 장치(80)측으로 접속된다.

디바이스 프레스기구(68)는 IC 소켓에 장착된 DUT의 모든 콘택트 핀(64)을 확실히 접촉시키는 것으로, DUT 상에서부터 수동 또는 공기압 등에 의한 프레스기구를 가지고 있다. 이 프레스압은 핀(51)의 반구면 형상의 단자의 모든 핀을 확실히 접촉시키기 위하여, 상당히 강한 프레스압으로 누르고 있다. 이 때문에, IC 소켓의 스프링력의 영구변형이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 콘택트 핀(64) 중에는 접촉 불량이나 접촉 불안정을 초래하는 핀이 나오게 된다. 이런 상태가 된 IC 소켓은 즉시 교환한다. 또한, 일정한 횟수 혹은 일정 기간 사용할 때마다 교환하는 경우도 있어서, 소모품으로 되어 있다.

상기한 설명과 같이, IC 시험 장치에서 DUT(50)를 전기 시험하는 IC 소켓은 반복착탈이 행하여지기 때문에, 1개의 콘택트 핀(64)이라도 접촉 불량이나 접촉 불안정 하게 되는 핀이 있으면, 값비싼 IC 소켓 전체를 교환할 필요가 있었다.

또한, 납땜에 의해 접속되어 있는 경우에는 IC 소켓을 교환하기 위하여는 납땜을 떼어내어 다시 납땜할 필요가 있기 때문에, 교환작업에 비용이 매우 많이 든다.

또한, DUT(50)의 핀 수나 배열이나 피치는 다종 다양하기 때문에, 이에 대응한 IC 소켓을 개별로 준비할 필요가 있어서, 범용성이 없다는 난점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 IC 소켓을 분할 구조로 하여, 불량한 핀을 분할한 콘택트 블록 단위로 교환할 수 있는 구조로 만들며, 또한 다종 다양한 DUT에 대응 할 수 있는 범용성 있는 IC 소켓의 구조로 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 반도체 시험 장치에 있어서, 다수핀의 BGA(Ball grid array)패키지형 디바이스 등을 반복 착탈하는 IC 소켓의 구조에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 패키지 홀더(10)와, 블록 하우징(20)과, 콘택트 블록(30)으로 3분할된 IC 소켓의 구조도.

제2도는 본 발명의 도전성 탄성 중합체를 사용한 경우의 콘택트 블록(30b)의 구조도.

제3도는 BGA 패키지와, 종래의 디바이스의 검사에 사용하는 IC 소켓의 개관도.

제4도는 종래의 판스프링을 핀에 사용한 경우의 IC 소켓과 콘택트 보드(70)의 단면 구조도.

본 발명에 의한 제 1 해결수단을 제1도에 나타낸다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 구성에서는 콘택트 블록(30)을 장착하는 복수의 블록 홈(22)을 형성한 블록 하우징(50)을 설치하고, 디바이스(50)의 피치에 대응한 피치로 복수의 콘택트 핀(32)을 1열로 배열하여 수용한 콘택트 블록(30)을 설치하는 구성 수단으로 한다.

이로써, 콘택트 블록(30)이 분할되어, 분리할 수 있는 구조로 되므로 불량한 콘택트 블록(30)만을 용이하게 교환할 수 있는 구조가 실현된다.

제1도과 제2도는 본 발명에 의한 제2 해결수단을 나타내고 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 구성에서는 콘택트 블록(30b)을 장착하는 복수의 블록 홈(22)을 형성한 블록 하우징(20)을 설치하고, 고무형 탄성체인 코어재(86)의 표면상에 좁은 피치의 평행한 도체 패턴을 형성한 도전 필름(38)을 감은 콘택트 블록(30b)을 설치하고, 콘택트 보드(70)상에 형성된 접속용 전극패드에 가압 접촉에 의해서 전기적으로 접속하는 구성 수단이다.

이로써, 콘택트 블록(30b)이 분할되고, 납땜이 되어 있지 않기 때문에, 용이하게 분리할 수 있는 구조가 되므로, 불량한 콘택트 블록(30b)만을 용이하게 교환할 수 있으며, 또한 DUT(50)의 사이의 피치에 관계없이 동일한 콘택트 블록(30b)을 사용할 수 있는 구조로 한다.

또한, 상기 블록 하우징(20)에 디바이스(50)의 핀(51)을 콘택트 블록(30)에 있는 콘택트 핀(32)의 바로 아래로 위치 결정을 안내하는 패키지 홀더(10)를 설치하는 구성 수단이 있다.

패키지 홀더(10)와 블록 하우징(20)을 분리하여 DUT(50)를 안내하는 지지구조로 하는 구조에 의해서, 패키지 홀더(10)측만을 DUT(50)의 외형 치수에 대응시키면, 블록 하우징(20)을 공용화하여 이용하는 구조로 된다.

분할 구조로 된 패키지 홀더(10)는 동일한 핀 수/핀 배열/핀 간격으로 되어 있더라도 품종이나 메이커에 따라서 디바이스의 외형이 다른 경우가 있으며, 이 경우는 패키지 홀더(10)만을 변경하면 다른 부분은 공통 사용할 수 있는 역할을 지닌다.

분할 구조로 된 블록 하우징(20)은 콘택트 핀(32)은 접촉 불량이나 접촉 불안정이 발생한 경우는 콘택트 블록(30) 단위로 교환할 수 있는 역할을 지닌다.

분할 구조로 된 콘택트 블록(30)은 일렬의 핀수가 같거나 또는 그 이하의 DUT(50)라면 공통으로 이용할 수 있는 작용이 있다.

3 분할한 패키지 홀더(10)와 블록 하우징(20)과 콘택트 블록(30)을 조합하여 사용함으로써, 다양한 DUT(50)의 패키지 외형/핀 수/핀 배열/ 핀 간격에 용이하게 대응할 수 있는 범용성이 높은 IC 소켓 구조로 된다.

도전성 탄성 중합체를 사용한 콘택트 블록(30b)의 경우는 DUT(50)의 피치에 관계없이 동일한 콘택트 블록(30b)을 사용할 수 있기 때문에, 범용성이 높은 콘택트 블록 구조로 할 수 있게 된다.

또한, 콘택트 보드 상의 전극 패드에 가압 접속을 하고 있기 때문에, 납땜 접속에 비하여 교환작업을 매우 짧은 시간에 행할수 있다.

본 발명의 제1실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 의한 제1실시예는 판스프링을 핀에 사용한 경우의 구조예이다. 이에 대해서 제1도를 참조하여 설명한다.

IC 소켓의 구성은 패키지 홀더(10)와, 블록 하우징(20)과, 콘택트 블록(30)으로 분할한 구성으로 되어 있다.

패키지 홀더(10)는 DUT를 대응하는 콘택트 핀(32)의 바로 윗쪽에 올바르게 위치를 결정하기 위한 안내 구조이며, 4각의 패키지 가이드(14)로 안내를 형성하고 있다. 디바이스의 외형은 동일 핀 수/핀 배열/핀 간격이라도 품종이나 메이커마다 다른 경우가 있다. 이 때문에, 이들 다른 외형에 대응하기 위하여 분할 구조로 하고 있다.

이 패키지 홀더(10)의 하우징 장착개구(12)는 블록 하우징(20)을 아래로부터 넣어 장착하고, 콘택트 보드(70) 사이에 끼운 후, 4코너를 나사조임에 의해 눌러서 고정하는 구조로 되어 있다.

블록 하우징(20)은 볼수의 블록 홈(22)과, 보스(24)와, 블록 프레스(26)로 구성하고 있다. 블록 홈(22)은 콘택트 블록(30)을 장착하는 홈이다. 이 복수의 블록 홈(22)의 블록 홈 수와 홈 길이와 배열 피치는 DUT(50)의 품종마다 x방향의 핀 수(N)에 대응한 N열의 블록 홈의 수와, y방향의 핀 수(M)에 대응한 홈의 길이와, 핀 간격에 대응한 블록 홈(22)의 피치(P)로 형성하고 있다.

보스(24)는 DUT을 위에서부터 눌렀을 때의 높이의 위치 결정을 하는 돌기면이며, DUT의 스토퍼로서 기능하고 있다. 도면에서는 4개의 직방체 형상이지만, 이 밖에 원주형이나 삼각기둥 모양 등으로 하여, 여러 군데에 설치하여도 된다. 이로써, 콘택트 핀(32)측에 과도한 프레스압이 가해져서 변형되는 것을 방지하고 있다. 블록 프레스(26)는 상기 패키지 홀더(10)에 장착하여 고정할 때에 누르기 위한 부근이다.

콘택트 블록(30)은 복수의 콘택트 핀(32)을 1열에 배열하여 수용한 구조물이다. 각 콘택트 핀(32)은 종래와 같이 판스프링 모양의 핀이고, 콘택트 블록(30)과 일체구조로 되어 있으며, y방향의 핀 수(M)에 대응하여 M개 이상의 콘택트 핀(32)이 대응하는 핀 간격으로 장착되어 있다.

상기한 설명과 같이 3분할 구조로 함으로써, 다음 예에 나타내는 것과 같은 범용성 있는 IC 소켓의 조합 방법이 실현될 수 있다. 제1예로서는 10N=15열이며, M=8핀인 120핀의 DUT(A)가 있고, N=15열이며 M=12핀인 180핀의 DUT(B)가 있다고 가정한다. 이 2종류의 DUT에 공통된 블록 하우징(20)은 N=15열이며 12핀에 대응한 블록 홈(22)의 블록 하우징(20)을 사용하며, 콘택트 블록(30)은 12핀인 것을 15개로 사용한다. 나중에는 2종 15류의 DUT의 외형에 대응한 패키지 홀더(10)를 개별로 준비하면 좋다. 즉, 이 예에서는 하우징(20)과 콘택트 블록(30)을 완전히 공통 부품으로서 사용할 수 있게 된다.

제2예로서는 N열과, M핀의 양자가 다른 경우의 예를 나타낸다. 예컨대, N=15 열이며 M=8핀인 120핀의 DUT(A)가 있고, N=20열이며 M=12핀인 220핀의 DUT(D)가 있다고 가정한다. 이 2종류의 DUT에 공통된 블록 하우징(20)은 N=20열이며 12핀에 대응한 블록 홈(22)의 블록 하우징(20)을 사용하고, 콘택트 블록(30)은 12핀인 것을 20개 사용한다. 나중에는 2종류의 DUT의 외형에 대응한 패키지 홀더(10)를 개별로 준비하면 된다. 이와 같이, 동일 피치의 DUT라면 대부분의 경우, 블록 하우징(20)과 콘택트 블록(30)을 공통화할 수 있다는 것을 나타내고 있다.

본 발명의 제2실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 의한 제2실시예는 콘택트 블록(30)에 사용하는 콘택트 핀의 구조를 도전성 탄성 중합체를 사용한 콘택트 블록(30b)인 경우의 예이다. 이에 관해서 제2도를 참조하여 설명한다.

패키지 홀더(10)와 블록 하우징(20)의 구조는 실시예 1과 같다.

콘택트 블록(30b)은 도전성 일래스토머 구조이며, 코어재(36)와 도전 필름(38)으로 구성하고 있다.

코어재(36)는 원주형의 고무형 탄성체이다. 도전 필름(38)은 코어재(36)에 일주하도록 얇은 유연한 폴리이미드 필름이 감겨져 있으며, 이 필름의 표면에는 다수의 좁은 피치의 평행한 금도금 처리된 동(銅)패턴이 코어재(36)를 환상(環狀)으로 형성하고 있다. 이것을 제1도에 나타내는 블록 하우징(20)의 블록 홈(22)에 장착한다. 이 때의 블록 하우징(20)은 콘택트 블록(30b)의 접촉자가 단락하지 않도록 하기 위하여, 수지 등의 절연재료의 구조물을 사용한다. 여기서, 접촉자란 전기적 접촉을 하는 환상의 도전 패턴으로 한다.

개개의 환상 패턴인 접촉자(39)의 치수예는 예컨대, 도체폭 0.08mm이고, 접촉자 사이의 피치는 0.18mm 피치이며, 절연된 독립한 평행 배열을 형성하고 있다.

이와 같이 접촉자(39)를 좁은 피치로 다수가 형성되기 때문에, DUT(50) 측의 핀 사이 피치에 관계없이 동일한 콘택트 블록(30b)을 사용할 수 있게 된다. 즉, 핀(51)의 피치와 접촉자(39)의 피치가 다르더라도, 핀(51)의 바로 아래에는 복수의 접촉자(39)가 있으며, 이들 중의 어느 1개 이상의 접촉자(39)가 확실히 DUT(50)의 핀에 접촉하게 된다.

상기 실시예 1, 2에서는 DUT(50)을 핀(51)의 단자 형상, 혹은 격자형으로 배열한 핀 배열의 경우에 대해서 설명하였지만, 다른 단자 형상이나 핀 배열의 경우라제3도분할 구조로 하여서 마찬가지로 적용할 수 있다.

상기한 설명의 좁은 피치 접촉자(39)를 형성함으로써, 다른 피치의 DUT에 대하여도 콘택트 블록(30b)을 공통화 할 수 있다. 예컨대, 디바이스의 핀 사이의 피치가 1.27mm인 DUT(E)의 경우와, 1.00mm인 DUT(F)의 경우에서 M=20핀이라고 가정했을 때, DUT(E)측에 맞추어 1.27mm20 = 25.4mm의 콘택트 블록(30b)을 사용한다. DUT(F)측에서는 여분의 부분은 사용하지 않으면 좋다.

상기 설명한 예에서 알수 있듯이, 콘택트 블록(30b)의 길이는 DUT(50)의 최대 핀수의 길이에 대응한 것을 1종류 준비하면 모든 DUT(50)에 대응할 수 있으며, 공통화가 가능하다는 것을 보여주고 있다.

본 발명에 의한 각 실시예는 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 하기에 기재되는 것과 같은 효과를 발휘한다.

콘택트 블록(30)을 분리할 수 있는 구조로 함으로써, 1군데의 콘택트 핀(32)에서 접촉 불량이나 접촉 불안정이 발생한 경우는 그 핀 위치에 있는 1개의 콘택트 블록(30)만을 교환하면 되어, 비싼 IC 소켓 전체를 교환할 필요가 없어지므로, 교환부품의 비용 감소를 도모할 수 있는 이점이 있다.

또한, 3분할 구조로 된 IC 소켓으로 하여 각 부품을 조합시킴으로써, 다종 다양한 DUT의 핀 수나 외형에 최소의 부품을 갖춘 구성으로 대응할 수 있는 이점이 있다. 예컨대, 동일 핀 수/핀 배열/핀 간격이라면, 패키지 외형에 대응한 패키지 홀더(10)만을 교환함으로써 대응할 수 있다. 이에 더하여, y방향의 핀 수(M)과 다른 경우에도 블록 하우징(20)과 콘택트 블록(30)을 그대로 이용할 수 있다. 또한 이에 더하여, x방향의 핀 수(N)가 다른 경우에도 패키지 홀더(10)만을 교환함으로써 대응할 수 있다. 이와 같이 부품의 공통 사용이 가능하고, 범용성이 높은 IC 소켓 구조로 할 수 있으며, 품종마다 개별로 IC 소켓을 준비할 필요가 없어지므로 적용 범위가 넓어지는 커다란 이점이 있다. 동시에 IC 소켓의 부품구비의 재고의 품종도 대폭 감소할 수 있는 효과가 있다.

도전성 탄성 중합체를 사용한 콘택트 블록(30b)의 경우는 1개의 코어재(36) 상에 필름이 감겨진 접촉자 구조이기 때문에, 높이의 격차가 없는 일정한 접촉자가 형성되는 이점이 있다. 이 결과, DUT(50)를 콘택트했을 때의 단차가 없어져서, 같은 정도의 접촉압이 가해져 안정된 접촉을 실현할 수 있는 이점이 얻을 수 있다. 또한, 접촉자가 좁은 피치로 다수 형성되어 있기 때문에, DUT(50)의 땜납 범프의 핀사이 피치에 관계없이 동일한 콘택트 블록(30b)을 사용할 수 있으며, 공통화할 수 있는 이점이 있다. 또한, 구조가 간단하기 때문에, 염가로 제작할 수 있고, 부품 비용도 감소시킬 수 있다.

또한, 콘택트 보드 상의 전극 패드와 가압 접속되어 있기 때문에, 교환 작업에 드는 비용을 대폭 삭감할 수 있다.

Claims

피시험 디바이스(50)를 반복 착탈하여 각종 전기 시험을 실시하는 IC 소켓에 있어서, 콘택트 블록(30)을 장착하는 복수의 블록 홈(22)을 형성한 블록 하우징(20)과; 상기 디바이스(50)의 피치에 대응한 피치로 복수의 콘택트 핀(32)을 1열로 배열하여 수용한 콘택트 블록(30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
피시험 디바이스(50)를 반복 착탈하여 각종 전기 시험을 실시하는 IC 소켓에 있어서, 고무형 탄성체인 코어재(86)의 표면상에 좁은 피치의 평행한 도체 패턴을 형성한 도전 필름(38)을 감은 콘택트 블록(30b)과; 상기 콘택트 블록(30b)을 장착하는 복수의 블록 홈(22)을 형성한 블록 하우징(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제1항에 있어서, 상기 디바이스(50)의 핀(51)을 콘택트 블록(30)에 있는 콘택트 핀(32)의 바로 아래로 위치 결정 안내하는 패키지 홀더(10)를 설치한 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제2항에 있어서, 상기 디바이스(50)의 핀(51)을 콘택트 블록(30)에 있는 콘택트 핀(32)의 바로 아래로 위치 결정 안내하는 패키지 홀더(10)를 설치한 것을 특징으로 하는 IC 소켓.