KR200316931Y1 - 소켓 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 주로 메모리용 IC의 테스트에 적용할 수 있는 소켓에 관한 것으로서, 특히 BGA(Ball Grid Array) IC를 테스트하기 위한 소켓의 구조에 관한 것으로서, 소켓의 생산성 및 품질을 향상할 수 있도록 고안한 구조에 관한 것이다.

Description

소켓 장치{SOCKET DEVICE}

본 고안은 BGA(Ball Grid Array)형 IC의 소켓에 관한 것으로서, IC 소켓은 통상적으로 메모리 IC의 테스트에 필요한 장치이며, IC 소켓 혹은 번인(B/I) 소켓(이하 소켓이라 통칭함)이라 칭한다. IC 테스트 시에는 복수개의 소켓을 실장 솔더링 하도록 구비된 번-인 보드(Burn-In Board)와, 번-인 보드에 형성된 I/O 단자를 통하여 필요전원과 신호들을 입/출할 수 있도록 한, 번-인 챔버 혹은 주변장치와 측정장치들을 구비하여서 일련의 IC 테스트 시스템이 구비된다.

IC 패키지 형상 중에서 BGA(Ball Grid Array)라 하면, 다른 타입의 IC와는 다르게 IC의 바닥 면 전체에 IC의 단자 즉 Ball을 배열하여서 IC의 크기 및 두께를 혁신적으로 개선한 것을 말한다. BGA IC에 있어서 통상적으로 Ball간의 간격(e)은 0.5mm, 0.75mm, 0.8mm, 1.0mm, 1.27mm, 1.6mm등의 배열이 있으며, Ball의 직경(b)은 0.3mm에서 0.9mm정도이며, IC바닥에서 Ball의 높이(A1)는 0.2mm에서 0.6mm정도까지를 사용하는데, Ball간의 Pitch가 적을수록 Ball의 직경 및 높이가 작아지게 된다.

일반적인 BGA 소켓장치를 도1에서 설명하고자 한다. 먼저 도 1에서 소켓의 구성을 살펴보면 몸체(10)와 그 위로 슬라이드(20)가 위치하며, 슬라이드의 양측에 IC 적재시 IC가 위쪽으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 홀더(40)가 두 개 있으며, 홀더의 아래에는 스프링(30)을 설치하여 홀더가 닫히는 방향으로 항상 힘이 가해 지도록 구성되어 있다. 슬라이드의 위쪽에는 IC 어댑터(50)가 장착되어, IC 적재 시 상하 및 전후좌우 IC의 안착을 가이드 하는 역할을 한다. 커버(60)는 몸체의 위쪽에 위치하며, IC 어댑터를 중앙에 형성된 사각홀의 내측에 위치하도록 하여, 상하 작동이 되도록 구비되어 있다. 커버의 네 모서리 아래쪽에는 커버 스프링(100)을 수용할 수 있도록 홀을 형성하고 , 몸체에도 역시 네 개의 홀이 스프링의 가이드 역할을 하도록 구비되어 있어서 스프링으로 하여금 커버를 복귀시키는 역할을 한다. 몸체에는 복수개의 콘택트들을 아래에서 위로 삽입할 수 있는 콘택트 가이드 홀들이 형성되어 콘택트들을 수용하게 되며, 그 아래에는 콘택트의 상하위치를 제한하여 흔들림을 고정시키는 고정판(70)이 형성되고 고정판에는 콘택트의 솔더링 핀들이 통과하여 콘택트의 몸통을 잡아주는 홀들이 형성되어 있다. 고정판 아래에는 핀 가이드(80)가 구비되는데, 복수개의 콘택트 솔더링 핀들을 PCB의 해당 핀 홀(5)들에 쉽게 삽입시키기 위하여 콘택트 핀의 위치를 잡아주는 가이드 홀들이 형성되며, 완성된 소켓상태에서 핀 가이드는 콘택트 핀의 끝 위치와 몸체의 바닥면 보다 약간 위에까지 상하 작동 하도록 구성된다. 소켓을 PCB에 삽입할 경우에는 핀 가이드를 아래쪽으로 내려서 콘택트 핀들 끝단의 전후좌우 위치를 규제하도록 한 후에 PCB에 형성된 핀 홀에 핀들이 걸리지 않고 삽입 되도록 하고 있다.

종래 소켓의 조립에 대하여 도 2내지 4를 통하여 설명하면, 먼저 도 2는 몸체(10)에 슬라이드(20)가 조립된 상태에서 콘택트(90)를 아래에서 위로 삽입 가능하도록 된 상태를 부분단면으로 도시한 것이다. 여기에서 도면에는 도시되지 않았지만 슬라이드를 몸체에 조립함에 있어서 슬라이드에 형성된 복수개의 미끄럼 돌기(23)가 몸체의 미끄럼면(19)위에 밀착되면서 상하로는 유격이 없도록 하기 위하여 슬라이드에는 복수개의 후크를 구비하고, 몸체에는 상기 후크를 수용하되 수평으로는 미소량, 즉 슬라이드 이동량만큼 움직일 수 있도록 구성되어 있다. 소켓의 조립작업에 있어서 콘택트를 삽입하는 작업이 가장 많은 시간이 소요되는데, 통상적으로 콘택트 삽입작업은 슬라이드가 몸체에 조립된 상태에서 뒤집어서 콘택트를 위에서 아래로 삽입을 하게 된다. 하지만 콘택트의 크기가 작고 그 삽입 홀(11)들 역시 작고 조밀하게 배열되어 있어서, 작업이 어렵고 시간이 많이 걸리게 된다. 소켓의 종류에 따라서는 수백 개의 콘택트들을 핀셋으로 집어서 삽입 할 경우 1시간 이상이 걸리는 실정이다. 도 2에서 슬라이드가 조립된 몸체에 콘택트들을 모두 삽입한 후에는 고정판(70)을 조립하여서 콘택트들을 고정하게 되고, 이어서 나머지 잔여 소켓 부품들을 조립하여서 소켓을 완성한다.

도 3은 도 2의 슬라이드가 조립된 몸체에서 콘택트가 조립되는 홀들의 모양과 형상이 어떻게 구성되어 있는지 부분적인 단면 형상을 보다 자세하게 도시하고 있다. 종래 소켓 몸체의 콘택트 가이드홀 구조의 특징을 살펴보면, 정면도에 도시한 바와 같이 몸체의 바닥에서는 두 개의 홀, 즉 고정측 홀(12)과 가동측 홀(13)이 형성되어 있고 그 사이에 입자(15)가 형성되어 있다. 몸체의 윗면인 미끄럼면(19) 쪽으로 올라가면서 콘택트 가이드 홀(11)은 하나로 합쳐지게 구성된다. 그리고 고정측 홀(12)의 밖으로 형성된 벽(16)은 수직으로 형성되어 있으며, 가동 측홀(13)의 밖으로 형성된 벽(17)은 경사져 가이드 홀(11)이 위로 갈수록 넓어지게 형성되어 있다. 도 3에서 슬라이드(20)의 단면 구조는 콘택트를 수용하여 작동에 간섭을 피하도록 형성한 공간(22)과 콘택트 끝의 초기 간격을 유지시키고 가동 측을 밀어서 벌려주게 하는 입자(21)가 형성되어 있다.

도 4는 종래 콘택트의 구조를 도시한 것으로서, 콘택트 핀(99)이 아래로 길게 형성이 되고 몸통(97)과 그 상하로 상측단(96)과 하측단(98)이 형성되어 있으며, 그 위로 좌측에 고정측(93A) 과 우측에 가동측(93B)이 형성되며, 콘택트의 위쪽에 그 두께를 다소 얇게 한 부분(92A와 92B)의 내측은 슬라이드의 입자(21)와 접하는 부분으로서 고정측 접촉부(92A)와 가동측 접촉부(92B)가 형성되고, 두 콘택트의 끝은 두 개의 송곳니가 붙어 있는 형상으로 고정측 팁(91A)과 가동측 팁(91B)이 정교하게 형성되어, IC의 땜납 볼을 물어 전기적으로 접촉할 수 있도록 구성되어 있다. 종래 콘택트의 특징으로서는 가동측(93B)의 형상이 몸통(97)에서 시작하여 그 폭(Y4)보다 넓어지도록 굴곡부(95)를 형성하고 그 정점(94)을 지나서는 다시 수직으로 된 고정 측(93A)과 점점 가까워지도록 하여 두 끝(91A,91B)의 간격(Y2)이 몸통(97)의 폭(Y4)보다도 작아지도록 형성한 것이다.

도 5 에서 콘택트를 조립하는 동작과 문제점을 설명하고자 한다. 콘택트의 두 끝(91A, 91B)을 각각 몸체(10)의 고정측 홀(12)과 가동측 홀(13)에 나누어 삽입함에 있어서, 상세도에 도시된 바와 같이 콘택트의 두 끝의 내측 거리(Y1)가 몸체 입자의 폭(G1)보다 작게 형성이 되어있는 것이 종래의 구조이므로 콘택트를 몸체에 삽입하기 위해서는 콘택트의 두 끝의 거리(Y1)를 몸체 입자(15)의 폭(G1) 만큼 벌려서 삽입하게 된다. 그 후 계속하여 삽입을 진행하게 되면, 도 3 내지 4에서 콘택트의 가장 넓은 지점의 폭(Y3)이 몸체의 바닥에 형성된 콘택트 삽입구(12,13)의 외측 폭(G1)의 거리보다 크게 형성된 것이 종래의 특징상, 콘택트의 굴곡 부의 정점(94)이 몸체의 가동측의 가이드 홀(13)을 지날때 콘택트의 두 끝은 서로 거의 밀착하게 되며, 콘택트의 두 끝이 각각 따로 슬라이드 입자(21)를 두고 서로 다른 쪽으로 삽입 진행되어야 하는데도 두 끝이 한쪽으로 몰리게 되는 조립불량이 다량 발생하게 된다. 이러한 종래의 소켓구조는 콘택트 조립작업을 어렵게 하고, 삽입 불량을 많이 발생시켜 시간이 많이 소요되며, 특히 콘택트를 자동기계에 삽입하는 경우에 자동 삽입기의 구조가 복잡해지므로, 콘택트 삽입 에러가 빈번히 발생하는 문제점이 있다.

도 6은 콘택트를 몸체에 삽입한 후 고정판(70)을 조립한 상태로서, 콘택트의 몸통(97)은 몸체 입자의 바닥면(14)과 고정판의 고정턱(72)에 의하여 콘택트가 상하로 고정되며, 고정판에 형성된 핀 홀(73)을 통하여 콘택트 핀(99)이 관통하게 되고 수용 홀(71)의 주변에 형성된 벽(74,75)에 의하여 콘택트의 흔들림을 방지하도록 구성되어 있다. 그리고 콘택트가 몸체에 조립된 후, 몸체에 구성된 콘택트 가이드 홀(11)의 출구가 커지도록 형성된 가동측의 경사진 벽(17)은 콘택트 굴곡부(95)의 외측면을 지지하여 콘택트의 끝을 모아 주도록 구성된 것이 종래 기술의 특징이다.

상기한 종래의 소켓 구조에 있어서 콘택트의 두 끝의 내 측 거리(Y1)가 몸체 입자의 폭(G1)보다 작게 형성 되어, 콘택트의 두 끝(91A, 91B)을 몸체(10)의 고정 측 홀(12)과 가동 측 홀(13)에 삽입하는 것이 어렵고, 일단 콘택트의 두 끝이 몸체에 삽입이 이루어진 후, 콘택트 굴곡부의 정점(94)이 몸체의 가동측 가이드 홀(13)을 지날 때 콘택트의 두 끝은 서로 거의 밀착하게 되어, 콘택트의 두 끝이 슬라이드 입자(21)의 한쪽 방향으로 몰려 삽입됨에 따라 조립불량이 다량 발생하게되는 문제점이 있었다. 따라서 이를 개선, 조립성을 향상시키고 나아가 콘택트의 자동조립이 용이하도록 하며, 부품의 형상을 단순화하여 금형 제작을 쉽게 하고, 부품의 품질 및 조립품질을 향상시켜 고품질의 소켓을 보다 저렴한 원가로 생산하도록 하는 것이 본 고안의 목적이다.

도 1은 종래의 BGA 소켓 구성을 도시한 도면.

도 2,3,4는 종래 BGA 소켓의 부품구조를 도시한 도면.

도 5,6은 종래 BGA 소켓의 조립과정을 도시한 도면.

도 7,8,9는 본 고안 BGA 소켓의 부품구조를 도시한 도면.

도 10,11은 본 고안 BGA 소켓의 조립과정을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : BGA형 IC (Ball Grid Array) 2 : 땜납 볼

10,110 : 몸체 20,120 : 슬라이드

30, 100,130 : 스프링 40,140 : 홀더

50 : IC 어댑터 60 : 커버(Cover)

70,170 : 고정판 80 : 핀 가이드

90,190 : 콘택트

본 고안에서 이루고자 하는 BGA 소켓의 바람직한 구조를 도 7 내지 9를 통하여 설명하면, 먼저 도 7은 몸체(110)에 슬라이드(120)가 조립된 상태에서 콘택트(190)를 아래에서 위로 삽입 하는 상태를 부분단면으로 도시한 것이다. 여기에서도 역시 도면에는 도시되지 않았지만 슬라이드를 몸체에 조립함에 있어서 슬라이드에 형성된 복수개의 미끄럼 돌기(123)가 몸체의 미끄럼 면(119)위에 밀착되면서 상하로 유격이 없도록 하기 위해서 슬라이드에 복수개의 후크를 구비하고, 몸체에는 상기 후크를 수용하되 수평으로는 미소량, 즉 슬라이드 이동량만큼 움직일 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 슬라이드가 조립된 몸체에 콘택트들을 모두 삽입한 후에는 고정판(170)을 조립하여 콘택트들을 고정시키고, 이어서 나머지 잔여 소켓 부품들을 조립하여 소켓을 완성하게 되는 구조는 종래의 소켓 구조와 유사하다.

도 8은 도 7의 슬라이드가 조립된 몸체에서 콘택트가 조립되는 홀(111)들의 모양과 형상이 어떻게 구성되어 있는지 보다 자세하게 도시하고 있다. 본 고안에서 소켓의 몸체구조는 콘택트(190)를 수용하는 가이드 홀의 형상이 정면도에 도시한 바와 같이 몸체의 바닥에서는 한 개의 홀(111)로 형성 되어 있으며, 그 입구는 나팔모양으로 확대한 유입구(118)로 구성되고, 유입구가 끝나면서부터 일부구간 동안홀의 양측 벽(116,117)은 거의 수직으로 형성이 되다가 몸체의 입자(115)가 시작되는 지점의 높이 근처에서부터 고정측의 경사면(116A)과 가동측의 경사면(117A)을 구성함으로서 출구의 폭(G11)은 상기 양측 수직 벽(116,117)의 폭(G22)보다 좁게 구성된 것을 특징으로 한다. 그리고 몸체의 상측 미끄럼면(119)으로 진행하면서 홀은 두 개로 갈라지게 되는데, 두 개의 홀, 즉 고정측 홀(112)과 가동측 홀(113)이 형성되어 있고, 그 사이에 입자(115)가 형성되어 있다. 그리고 측면도에 도시된 바와 같이 콘택트 가이드 홀(111)의 한쪽 벽에 계단(114)을 형성함으로써 도 9에 도시된 콘택트 몸통 상측단(196)의 삽입을 멈추게 하는 스토퍼 역할을 하며, 또 다른 역할로서는 콘택트 몸통(197)의 일부가 몸체에 형성된 가이드 홀(111)에 삽입됨으로써 콘택트가 몸체에 삽입된 이후에 바로 정지하는 기능을 수행한다. 슬라이드(120)의 단면구조는 종래와 유사하게 콘택트를 수용하여 동작에 간섭을 피하도록 형성된 공간(122)과 콘택트 끝의 초기간격을 유지시키며 가동측을 밀어서 벌려주는 입자(121)로 형성되어 있다.

도 9는 본 고안의 콘택트(190)의 구조를 도시한 것으로서, 콘택트 핀(199)이 아래로 길게 형성이 되어있고 " U " 형상으로 굽힘 처리한 몸통(197)과 그 상하로 상측단(196)과 하측단(198)이 형성되고 그 위로 좌측에 고정측(193A) 과 우측에 가동측(193B)이 형성되며, 콘택트 위쪽에 위치한 두께를 다소 얇게 한 부분(192A와 192B)의 내측은 슬라이드의 입자(121)와 접하는 부분으로서 고정측 접촉부(92A)와 가동측 접촉부(92B)가 형성되고, 두 콘택트의 끝은 두 개의 송곳니가 붙어 있는 형상과 유사하게 고정측 팁(191A)과 가동측 팁(191B)이 맞물려 IC의 땜납 볼을 물어서 전기적으로 접촉할 수 있도록 구성된 것은 종래의 구조와 유사하다. 하지만 본 고안에서 콘택트의 특징으로서는 도면에 도시된 바와 같이 고정측(193A)과 가동측(193B)이 거의 평행에 가깝도록 수직으로 서 있으며, 어떠한 굴곡도 없다. 따라서 콘택트의 두 끝(191A,191B)의 간격(Y22)은 몸통의 폭(Y44)에 비하여 동일하거나 다소 작게 형성함이 본 고안의 특징이다. 이 형상은 종래의 소켓구조 보다 단순하므로 금형 가공이 용이하고 품질도 우수하다.

도 10 에서 본 고안의 동작특성, 즉 콘택트를 조립하는 동작과 종래의 소켓에 대비하여 장점을 설명하고자 한다. 콘택트의 두 끝(191A, 191B)을 몸체(110)의 홀(111)에 삽입함에 있어서 홀의 유입구(118)의 폭(G33)이 콘택트 끝의 간격(Y22) 보다 크게 형성되어 있어서 종래의 경우와는 달리 콘택트 끝의 간격을 변화시키지 않아도 쉽게 삽입이 가능하다는 장점이 있다. 더욱이 콘택트 끝의 간격(Y22)을 줄이게 되면 더욱 삽입이 용이하며, 이 경우에는 유입 구(118)를 형성하지 않더라도 종래 소켓구조에 비해서 삽입이 용이하다. 그리고 콘택트의 두 끝은 삽입이 진행됨에 따라, 몸체의 가이드 홀 내측에 형성된 거의 수직인 양측벽(116,117)을 지나 몸체의 입자(115)가 시작되는 지점의 높이 근처에서부터는 고정측의 경사면(116A)과 가동측의 경사면(117A)에 의하여 모아지도록 동작하게 되며, 콘택트의 끝이 슬라이드의 입자(121) 근처까지 삽입이 진행되면 콘택트의 두 끝의 간격은 입자(121)의 양측으로 나뉘어서 삽입이 진행될 수 있는 정도의 폭을 유지하는 것이 본 고안의 특징이다. 도 11에서 콘택트의 끝이 슬라이드의 입자를 지나서 삽입이 완료 되도록 콘택트의 몸통 상측 단(196)이 몸체의 홀(111) 내측에 형성된 계단(114)에 이르기까지 콘택트를 삽입하게 되면, 콘택트의 끝의 두 내측 벽(192A, 192B)은 슬라이드 입자(121)의 양 측면을 적당한 힘으로 밀착하도록 구성한 것이 본 고안의 특징이다. 그리고 콘택트를 몸체에 삽입한 후 고정판(170)을 조립하게 되면, 콘택트의 몸통(197)은 몸체 홀의 내측에 형성된 계단(114)과 고정판의 고정턱(172)에 의하여 콘택트는 상하로 고정이 되며, 고정판에 형성된 핀 홀(173)을 통하여 콘택트 핀(199)이 관통하게 되고 수용 홀(171)의 주변에 형성된 벽(174,175)에 의하여 콘택트의 흔들림을 방지하도록 구성한다.

이상으로 살펴본 바와 같이 본 고안에서는 종래의 소켓 구조에 있어서 문제가 되었던 콘택트의 몸체에의 삽입동작을 보다 용이하게 하고 콘택트의 끝이 슬라이드 입자의 양측으로 나뉘어서 삽입이 진행되도록 함으로써 품질의 안정성을 높이고 콘택트의 모양을 단순화하여 금형 제작 및 부품가공이 용이하다는 장점이 있다. 그리고 더욱 중요하게는 콘택트 자동 삽입을 전제한 고안이라는 측면에서 큰 효과가 있다.

Claims (3)

1. IC를 테스트하기 위한 소켓의 몸체(10)와 슬라이드,슬라이드의 양측에 홀더(40)가 두 개 구비되고, 홀더의 아래에 스프링(30)이 구비되며, 슬라이드의 위쪽에는 IC 어댑터(50) 및 커버(60)로 구성되고, 커버의 작동을 위한 커버 스프링(100)을 구비하며, 몸체에는 복수개의 콘택트들을 수용하기 위한 가이드 홀이 형성되고, 가이드 홀 아래에 콘택트를 고정시키는 고정판(70)과 콘택트 핀을 가이드하는 핀 가이드(80)를 구비한 소켓장치에 있어서, 몸체에 형성되는 콘택트 가이드 홀(111)의 구조는 그 입구가 나팔 모양의 유입구(118)로 구성되고, 유입구에 연결된 홀의 양측 벽(116,117)이 수직으로 형성되며, 몸체의 입자(115)가 시작되는 지점의 높이에서 고정측의 경사면(116A)과 가동측의 경사면(117A)을 형성하고 출구에 있어서 폭(G11)이 상기 양측 수직벽(116,117)의 폭(G22)보다 좁게 구성되며, 상기 두 경사면의 내측으로 고정측 홀(112)과 가동측 홀(113)이 형성되고, 상기 홀 사이에 입자(115)가 형성된 것을 특징으로 하는 소켓장치.
2. 제1항에 있어서, 콘택트(190)의 구조가, 핀(199)과 " U " 형상의 몸통(197) 그리고 몸통의 상하로 상측단(196)과 하측단(198)이 형성되고, 그 위로 좌측에 고정측(193A)과 우측에 가동측(193B)이 형성되며, 콘택트의 위쪽에는 그 두께를 다소얇게 한 부분(192A와 192B)이 구성되고, 두 콘택트의 끝은 두 개의 송곳니가 붙어있는 형상으로 고정측 팁(191A)과 가동측 팁(191B)을 형성하고 고정측(193A)과 가동측(193B)이 평행하면서 수직으로 서 있고, 콘택트의 두 끝(191A,191B)의 간격(Y22)이 몸통의 폭(Y44)에 비하여 동일하거나 작게 형성함을 특징으로 하는 소켓장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 몸체에 형성된 콘택트 가이드 홀(111)은 내측 의 한쪽 벽에 계단(114)을 형성하고 콘택트 몸통(197)의 일부가 가이드 홀 내부로 수용이 되며, 콘택트 몸통의 상측단(196)이 상기 계단에서 정지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소켓장치.