KR20060095511A

KR20060095511A - 반도체 패키지에 사용되는 콘택트 어셈블리 및 소켓

Info

Publication number: KR20060095511A
Application number: KR1020060019017A
Authority: KR
Inventors: 히데유키 다카하시; 기요카즈 이케야
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2006-08-31
Also published as: JP4173145B2; JP2006236950A; US20060192264A1; US7217140B2; KR101178972B1; CN1841859B; CN1841859A

Abstract

콘택트 어셈블리로서, 제1 세트의 콘택트(30-1 내지 30-5)는 제1 표면 상에 배열되어 있고, 제2 세트의 콘택트(40-5 내지 40-1)는 제2 표면 상에 배열되어 있으며, 각 세트의 콘택트 각각은 쌍으로 사용된다. 복수 개의 제1 및 제2 세트들은 절연체(insulator)에 의해 분리된 상태로 하나 위에 다른 하나가 적층되어 있고, 콘택트의 대응하는 제1 및 제2 세트의 제1 터미널 부분(12)은 적층 방향으로 정렬되어 있으며, 제1 및 제2 세트의 콘택트의 제2 터미널 부분(20)은 중심선에 대해 대칭이 되도록 정렬되어 있다. 제1 및 제2 세트의 콘택트의 제2 터미널 부분(20)의 피치(P2)는, 두 가지의 양호한 실시예에서, 제1 터미널 부분(12)의 피치(P1)보다 더 크게 되어 있다. 2개의 제1 세트와 2개의 제2 세트의 콘택트를 구비하는 콘택트 어셈블리(200)의 제2 터미널 부분의 피치는 또한 하나의 실시예에서 적층 방향으로 더 크게 되어 지그재그 패턴의 제2 터미널 부분을 형성한다.

Description

반도체 패키지에 사용되는 콘택트 어셈블리 및 소켓{CONTACT ASSEMBLY AND SOCKET FOR USE WITH SEMICONDUCTOR PACKAGES}

도 1은 본 발명의 제1의 양호한 실시예에 따라 제조된 콘택트 어셈블리를 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1의 콘택트 어셈블리에 사용되는 단일 콘택트를 도시한 평면도이며, 도 2a는 도 2의 일부를 부분 절취하여 도시한 확대도이다.

도 3a는 분리기 내에 설치된 제1 세트의 콘택트를 도시한 평면도이며, 도 3b는 분리기 내에 설치된 제1 및 제2 세트의 콘택트를 도시한 도 3a의 단면도이다.

도 4a는 콘택트들이 제1 및 제2 세트의 콘택트의 전형적인 접촉에 의해 대응하는 솔더 볼(solder ball)과 맞물릴 때 작동의 설명을 용이하게 하기 위해 분리기를 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 4b는 솔더 볼과 콘택트의 제1 터미널 부분 사이의 관계를 도시한 도 4a의 일부를 확대 도시한 측면도이고, 도 4c는 솔더 볼과, 제1 및 제2 세트의 콘택트 쌍의 제1 터미널 부분의 확대도이다.

도 5a는 본 발명의 제2의 양호한 실시예에 따라 제조된 콘택트 어셈블리를 도시한 평면도이며, 도 5b는 도 5a에 도시된 조립체의 제2 터미널 부분을 수용하기 위해 기판 내의 구멍의 레이아웃(layout)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따라 제조된 콘택트 조립체를 사용하는 소켓을 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 7a는 콘택트 조립체를 수용하기 위해 베이스 부재 내에 형성된 슬릿을 도시하는 소켓 베이스의 일부를 도시한 평면도이며, 도 7b는 도 7a의 슬릿들 중 하나에 수용되도록 채택된 콘택트 장착용 분리기를 도시한 도면이다.

도 8a 내지 도 8c는 콘택트와, 이 콘택트와 기판 사이의 연결에 관한 여러 예들을 도시한 도면이다.

도 9는 종래의 소켓에서 콘택트의 형상을 나타내기 위해 그 일부를 절취하여 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 제1 터미널 부분

20 : 제2 터미널 부분

30 : 제1 세트의 콘택트

32 : 절연 시트

34 : 개구

40 : 제2 세트의 콘택트

50 : 분리기

60 : 돌출부

100 : 콘택트 어셈블리

110 : 패키지 안착면

120 : BGA 패키지

130 : 솔더 볼

300 : 소켓

310 : 베이스 부재

311 : 홈

314 : 슬릿

320 : 커버 부재

330 : 록킹 부재

340 : 래치 부재

P1, P2 : 피치

본 발명은 일반적으로 반도체 패키지용 소켓에 사용되는 콘택트 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 BGA, LGA 및 CSP 패키지 등의 좁은 피치의 터미널을 지닌 반도체 패키지에 사용되는 콘택트 어셈블리에 관한 것이다.

BGA 혹은 LGA 패키지의 크기가 줄어듦에 따라, 터미널에 의해 점령된 공간도 또한 감소하여 터미널 피치를 줄일 필요성이 요구된다. 이것과 일치하여, 소켓 내에 실장된 콘택트는 터미널 피치와 일치하게 배열되어 있다. 미국 특허 제6,749,443호에는 BGA 및 CSP 장치 등의 표면 실장 타입의 반도체 소자를 실장하기 위한 소켓이 개시되어 있다. 이러한 특허에 따라 콘택트의 단부의 위치를 제한하 기 위한 콘택트 구속 부재(contact restraining member)를 제공함으로써, 터미널의 변형 량을 조절할 수 있는 소켓이 제공된다.

일본 특허 제2004-152554호에는 커버 부재의 운동에 링크되어 있는 위치 설정 기구에 의해 대각선 방향으로 배치된 BGA 패키지를 위치 설정하는 동시에 붙듦으로써 터미널이 콘택트의 단부로부터 멀어지게 당겨질 때, BGA 패키지의 잠재적인 변위가 방지되도록 한 소켓이 개시되어 있다.

BGA 혹은 LGA 패키지에서 터미널의 피치가 더 좁아질 때, 콘택트들은 각각의 터미널과 대응하는 콘택트 사이의 접촉 면적이 더 작아져 접촉 저항(contact resistance)이 더 크지는 경향에 따라 터미널 피치와 일치하는 피치로 배열된다. 터미널이 BGA 패키지의 경우와 마찬가지로 범퍼 형상의 솔더 볼일 경우, 콘택트의 팁의 형상은 솔더 볼의 최외측 표면의 어떠한 변형을 방지할 목적으로 도 9에 도시된 바와 같이 V자 혹은 U자와 유사하게 이루어져 있으며, 그 결과 접촉 저항이 더 커지게 된다.

접촉 저항의 증가는 반도체 소자를 테스트 할 때 측정 정확도에 크게 영향을 끼치며, 이로 인해 에러가 많아진다. 이러한 문제점은, 전력 공급과 신호 측정을 위해 별도의 콘택트를 사용하는 캘빈(Kelvin) 기술을 이용함으로써 해소될 수 있다. 따라서, 이러한 기술을 사용하면, 필요로 하는 콘택트의 수가 두 배로 된다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 구조의 콘택트의 수를 두 배로 하는 것을, 전술한 좁은 피치의 반도체 패키지에 적용하기에는 비실용적이다. 더욱이, 콘택트의 수가 두 배로 되고 콘택트의 피치가 부수적으로 좁아질 경우, 소 켓으로부터 돌출하는 콘택트의 연결을 위해 기판에 관통공을 형성하는 것이 어렵게 된다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 극복한 콘택트 어셈블리와 소켓을 제공하는 데 있다. 다시 말해서, 반도체 패키지의 좁은 피치의 터미널을 취급할 수 있는 콘택트 어셈블리와 소켓을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 반도체 패키지의 터미널을 이용하여 캘빈 연결법을 실행할 수 있는 콘택트 어셈블리와, 반도체 패키지를 정확하게 테스트 할 수 있는 소켓을 제공하는 데 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따라 제조된 콘택트 조립체는 제1 서브-어셈블리 혹은 콘택트 세트가 제1 표면에 제1 패턴을 따라 배열되어 있고 제2 서브-어셈블리 혹은 콘택트 세트가 제2 표면에 제2 패턴을 따라 배열되어 있는 복수 개의 적층된 콘택트를 포함하며, 제1 세트의 콘택트 각각은 대응하는 제2 세트의 콘택트와 쌍을 이루며, 제1 및 제2 세트의 콘택트의 각 쌍의 제1 단부들은 적층 방향으로 정렬되어 있다. 제1 세트의 콘택트의 제2 단부들은 중심선의 한 쪽에서 제1 열을 따라 배열되어 있으며, 제2 세트의 콘택트의 제2 단부들은 중심선의 다른 쪽에서 제2 열을 따라 배열되어 있고, 각각의 열을 따른 방향에서 제1 및 제2 세트의 콘택트의 제2 단부의 피치는 그 열을 따른 방향에서 제1 및 제2 세트의 콘택트의 제1 단부의 피치보다 더 크거나 동일하다.

양호하게는, 제2 세트의 콘택트는 제1 세트의 콘택트에 대해 180도 위치에 배치되어 있다. 다시 말해서, 콘택트들은 이들이 우측에서 좌측으로 방향이 바뀌는 관계로 되어 있다. 제2의 양호하게 실시예에 있어서, 2개의 적층된 제1 세트와 2개의 적층된 제2 세트의 콘택트의 제2 단부들은 적층 방향에 대해 지그재그로 배열되어 있다.

양호하게는, 절연체(insulator)는 제1 세트의 콘택트와 제2 세트의 콘택트 사이에 삽입되어 있다. 상기 절연체는 제2 세트의 제1 터미널 부분의 적층 방향으로 선택된 피치의 설정을 용이하게 해주는 절연체 시트나 절연체 플레이트 등과 같이 일반적으로 평평한 것이 바람직하다. 양호하게는, 제1 세트 및 제2 세트의 콘택트의 제1 터미널 부분은 캘빈 기술을 이용하여 반도체 패키지의 대응하는 터미널에 접속된다.

양호하게는, 콘택트 어셈블리는 복수 개의 분리기를 포함하며, 각각의 분리기는 제1 및 제2 세트의 콘택트를 위치 설정 및 수용하는 역할을 하며, 분리기는 그 다음 하나 위에 다른 하나가 적층된다.

각각의 콘택트는 일반적으로 수직 혹은 Y 방향으로 가늘고 긴 부재를 포함하며, 제1 터미널 부분과, 상기 제1 터미널 부분에 접속된 굴곡 섹션을 지닌 제1의 탄성적으로 변형 가능한 부분과, 상기 제1의 탄성적으로 변형 가능한 부분에 접속될 때 제1 터미널 부분으로부터 수평 혹은 X 방향으로 오프셋 되는 중간 부분과, 상기 중간 부분에 접속될 때 중간 부분의 축방향 위치로부터 X 방향으로 더 오프셋 되는 제2 터미널 부분을 구비한다. 양호하게는, 콘택트의 중간 부분에 장착 부분 이 형성되어 있으며, 이 장착 부분은 분리기 상의 돌출부와 맞물린다.

양호하게는, 제1 터미널 부분의 자유단은 홈 내에서 서로 대향하는 제1 및 제2의 경사진 표면을 지닌 V자형 및 U자형 홈을 구비한다. 하나의 경사면은 상기 가늘고 긴 부재의 중심선을 넘어 그 최저점으로 연장한다. 추가적으로, 하나의 경사면은 제1의 탄성적으로 변형 가능한 부분이 만곡되어 있는 방향으로 연장하고, 경사면의 자유단들 중 하나는 다른 경사면보다 Y 혹은 축방향으로 더 연장한다.

제2의 탄성적으로 변형 가능한 부분은 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이 필요에 따라 압축식 장착 구조의 형성을 용이하게 하기 위해 각각의 콘택트의 중간 부분과 제2 터미널 부분 사이에 형성될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 소켓은 전술한 특징을 지닌 콘택트 어셈블리를 포함한다. 콘택트 어셈블리의 제2 터미널 부분은 소켓의 베이스로부터 돌출하고, 제2의 터미널 부분은 기판에 탄성적으로 접속할 수 있다. 보다 양호하게는, 캘빈 연결법은 전력 공급을 위해 제1 세트의 콘택트를 그리고 신호 측정을 위해 제2 세트의 콘택트를 사용함으로써 적용된다.

본 발명의 콘택트 어셈블리에 따르면, 제1 및 제2 세트의 콘택트는 상이한 배열의 패턴을 지니는데, 구체적으로 말하면 제2 세트의 제2 터미널 부분은 중심선의 한 쪽에서 X 방향으로 이격되어 있고, 제1 세트의 제2 터미널 부분은 중간선의 다른 쪽에서 X 방향으로 이격되어 있으며, 제1 및 제2 세트의 콘택트들은 하나 위에 다른 하나가 적층되어 있다. 따라서, 반도체 패키지의 좁은 피치에 알맞게 되는 것이 가능해진다. 제1 및 제2 세트의 콘택트를 서로 적층시킴으로써, 캘빈 기 술을 이용하여 제1 터미널 부분을 반도체 패키지의 터미널에 접속시키는 것이 가능하게 된다.

추가적으로, 어떤 양호한 실시예에서 콘택트의 제2 터미널 부분의 피치는 제1 터미널 부분의 피치보다 더 크며, 그 결과 제2 터미널 부분을 수용하는 기판 내의 관통구를 형성하는 것이 더 용이하게 된다.

본 발명에 따라 제조된 콘택트 조립체는 예컨대, BGA 패키지의 가열 테스트(번-인 테스트)에 사용된 소켓의 번-인(burn-in) 테스트에 적절하게 사용될 수 있다. 이것은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.

본 발명의 다른 목적, 장점 및 상세 내용은 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호가 유사한 부품 혹은 구조적 특징부를 지칭하는 도면을 참조하여 양호한 실시예를 통해 이하에서 기술될 것이다.

본 명세서에서 수평, X 방향, Y 축 등과 같은 어떤 좌표와 관련된 참조 사항은 도면에 도시된 좌표에 해당하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1의 양호한 실시예에 따라 제조된 콘택트 어셈블리를 도시한 평면도이다. 콘택트 어셈블리(100)는 하나 위에 다른 하나가 서로 적층된 2세트의 콘택트를 포함한다. 제1 세트의 콘택트(30)는 콘택트(30-1, 30-2, 30-3, 30-4, 30-5)를 포함하며, 제1의 대체로 평평한 표면, 예컨대 절연 시트(32)의 하나의 표면 상에 배열되어 있다. 콘택트(30-1 내지 30-5) 모두는 동일한 방향으로 면하고 있고 X 방향, 즉 대략 수평으로 서로 이격되어 있다.

제1 세트의 콘택트 위로, 제2 세트의 콘택트가 예컨대, 상기 제1 및 제2 세 트들 사이에 삽입된 시트(32)의 반대측 표면과 같은 제2의 평행한, 대체로 평평한 표면 상에 배치되어 있다.

제2 세트의 콘택트(40)는 X 방향, 즉 대략 수평이지만 콘택트(30-1 내지 30-5)의 레이아웃에 반대인 방향으로 즉, 180도만큼 콘택트(301-1 내지 30-5)에 대해 튀어 오르는 방향으로 서로 이격되게 배치된 콘택트(40-1, 40-2, 40-3, 40-4, 40-5)를 포함한다.

제1 세트(30) 및 제2 세트(40)의 콘택트는 베릴륨 혹은 구리 등의 적절한 전도성 물질로 구성되어 있다. 이들은 금속 플레이트를 스탬핑 혹은 엣칭 가공함으로써 적절하게 형성될 수 있다.

도 2는 콘택트 어셈블리에 사용된 콘택트들 중 하나를 도시한 평면도이다. 도 2에 도시된 콘택트는 도 1에 도시된 제1 세트의 콘택트 중 하나인 콘택트(30-1)이다. 콘택트(30-1)의 구조의 전형적인 형태는 BGA의 각각의 솔더 볼과 맞물리는 제1 터미널 부분(12)과, 이 터미널 부분(12)으로부터 연장하고 비탈 혹은 경사진 섹션에 의해 후속하는 만곡된 형상을 지닌 탄성적으로 변형 가능한 부분(14)과, 탄성적으로 변형 가능한 부분(14)으로부터 연장하는 대개 직선의 중간 부분(16)과, 중간 부분(16)으로부터 비스듬한 방향으로 기울어진 경사진 부분(18)과, 그리고 경사진 부분(18)으로부터 연장하는 제2 터미널 혹은 부분(20)을 포함한다.

도 2a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 터미널 부분(12)은 V자 혹은 U자 모양으로 형성된 홈부(22)를 구비한다. 홈(22)은 대향하는 경사면(22a, 22b)에 의해 형성되어 있다. 경사면(22a)은 경사면(22b)보다 더 길며, 그 경사면(22a)의 자유 단은 터미널 부분(12)의 종축 방향으로 경사면(22b)의 자유단을 넘어 연장한다. 홈(22)의 최저 위치는 경사면의 자유단들 사이의 중심에 있지 않으며, 경사면(22a)은 변형 가능한 부분(14)의 만곡부가 연장하는 방향과 마찬가지로 콘택트(30-1)의 동일한 측면 상에 형성되어 있다는 것을 주목해야 할 것이다.

홈(22)은 경사면(22b)보다 더 연장하는 경사면(22a)과 비대칭이기 때문에 콘택트(12)가 BGA 패키지의 솔더 볼과 맞물리게 되었을 때, 후술하는 바와 같이 어떤 있음직한 맞물림 손실을 방지하는 것을 돕게 될 것이다.

추가적으로, 비접촉 부분은 솔더 볼의 최하점의 있음직한 변형을 방지하는 역할을 하는 홈(22)의 하부에 형성되어 있다.

탄성적으로 변형 가능한 부분(14)은 아크 모양으로 만곡되어 있다. 터미널 부분(12)이 축방향(Y1)으로 하중을 받을 때, 터미널 부분(12)은 아크 쪽에서 회전하도록 굴절된다. 콘택트의 중간 부분(16)은 터미널 부분(12)으로부터 오프셋 되는 위치에 배치되어 있다. 다시 말해서, 중간 부분(16)의 축방향 위치(Y2)는 축방향 위치(Y1)로부터 수평 방향으로 예정된 간격(X1)만큼 변위된다. 넓은 고정부(16a)는 대략 중간 부분(16)의 중간에 형성된다. 경사진 부분(18)의 중간 위치로 인해, 기판에 연결하기 위한 제2 터미널 부분(20)은 중간 부분(16)의 축방향 위치(Y2)로부터 수평 방향으로 예정된 간격(X2)만큼 변위된다.

도 1에 도시된 제1 세트의 콘택트(30-1 내지 30-5) 각각에 있어서, 터미널 부분(12)의 축방향 위치(Y1)에서 중간 부분(16)의 축방향 위치(Y2)까지의 수평 간격(X1)은 동일하지만, 중간 부분(16)의 축방향 위치(Y2)와 여러 콘택트의 제2 터미 널 부분(20)의 축방향 위치(Y3) 사이의 수평 간격(X2)은, 기판에 연결하기 위한 콘택트의 제2 터미널 부분(20)의 균일한 피치(P2)를 제공하기 위해 변하게 된다.

피치(P2)는 기판의 관통공의 피치, 예컨대 1.00mm와 일치한다.

제1 세트의 콘택트의 피치(P1)는 BGA 패키지의 솔더 볼의 피치와 일치한다. 예컨대, 피치(P1)는 0.65mm, 0.5mm 일 수 있거나, 또는 희망에 따라 더 작을 수도 있다. 제2 세트의 접촉부의 피치(P1)는 제1 세트의 콘택트의 피치(P1)와 동일하다. 다시 말해서, 제1 및 제2 세트 각각의 터미널 부분(12)은 적층 방향 즉, 하나의 상부에 다른 상부가 놓이게 되는 방향으로 정렬된다.

제1 세트의 콘택트와 마찬가지로 제2 세트의 콘택트(40)는 중간 부분(16)의 축방향 위치(Y2)로부터 제2 터미널 부분(20)의 축방향 위치(Y3)까지의 수평 간격(X2)이 변경되어 피치(P2)가 균일해지도록 되어 있다.

제2 세트의 콘택트(40)는 제1 세트의 콘택트(30)와 상이한 180도의 방향으로 배열되어 있다는 사실로 인해, 제2 세트의 콘택트(40)의 제2 터미널 부분(20)은 중심선(C)에 대해 제1 세트의 콘택트(30)의 제2 터미널 부분(20)과 대칭이 된다. 다시 말해서, 제1 세트의 콘택트의 제2 터미널 부분(20) 모두는 도 1에 도시된 바와 같이 중심선(C)의 좌측에 놓인 열(혹은 레인지)에 배열되고, 제2 세트의 콘택트의 제2 터미널 부분(20) 모두는 중심선(C)의 우측에 놓인 열에 배열된다.

도 3a는 제1 세트의 콘택트를 수용하고 있는 분리기(50)를 도시한 평면도이다. 도 3b는 제1 및 제2 세트의 콘택트를 수용하고 있는 분리기를 개략적으로 도시한 단면도이다.

분리기(50)는 예컨대, 폴리에테르 설폰(PES) 등의 열가소성 수지를 성형함으로써 형성되는 대체로 평판 형상의 부재이다. 측벽(52)은 그 외주부에 형성되어 있다. 분리기(50)의 상단부에서 5개의 개구(54)가 측벽(52)에 형성되어 있다. 제1 및 제2 세트의 콘택트의 터미널 부분(12)은 개구(54)를 통해 삽입되어 그곳에 위치 설정된다.

터미널 부분(12)이 각각의 솔더 볼과 맞물릴 때, 터미널 부분은 탄성 변형 가능한 부분의 만곡으로 인해 개구(54)를 향해 안내된다. 개구(54)의 피치는 제1 및 제2 세트의 콘택트(30, 40)의 터미널 부분(12)의 피치(P1)와 동일하다.

복수 개의 직사각형 돌출부(56-1 및 56-2)가 대략 분리기(50)의 중심에 형성되어 있고, 이들 중 10개씩 2개의 열이 수평 방향으로 배열되어 있다. 좌측 절반 쪽에 있는 돌출부(56-1, 56-2)는 제1 세트의 콘택트(30)의 중간 부분(16)을 위치 설정 및 고정하기 위한 것이고, 우측 절반 쪽에 있는 돌출부(56-1, 56-2)는 도 3a에 도시 생략된 제2 세트의 콘택트(40)의 중간 부분(16)을 고정 및 위치 설정할 목적으로 마련된 것이다.

돌출부(56-1 및 56-2)의 열들 사이의 간격은 대략 중간 부분(16)의 고정부(16a)의 축방향 길이와 거의 동일하다. 이들 사이에는 대응하는 고정부(16a)가 삽입되어 있다.

제2 터미널 부분(20)은 분리기의 하부에서 측벽(52)에 형성된 10개의 개구(58)를 통해 수용된다. 상기 개구(58)의 피치는 제2 터미널 부분(20)의 피치(P2)와 동일하다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 세트의 콘택트(30)(콘택트(30-1 내지 30-5))는 분리기(50) 상에 자리하여 설치되어 있다. 이러한 접합에 있어서, 제1 세트의 콘택트의 터미널 부분(12)은 예정된 간격만큼 개구(54)로부터 돌출하고, 더욱이 제2 터미널 부분(20)은 분리기의 좌측 절반 쪽에서 개구(58)로부터 돌출한다.

그 다음, 도 3a에서 점선으로 도시한 절연 시트(32)는 제1 세트의 콘택트(30) 상에 놓이게 된다. 양호하게는, 개구(34)는 절연 시트(32)의 4개의 코너 각각에 형성되어 있다. 절연 시트(32)는 분리기(50) 상에 형성된 둥근 돌출부(60)를 각각의 개구(34)를 통해 삽입시킴으로써 적절하게 위치 설정된다. 그 다음, 제2 세트의 콘택트(40)는 분리기(50) 내에 설치되어 있다. 제2 세트의 콘택트(40)의 고정부(16a)는 대응하는 돌출부(56-1, 56-2)와 맞물린다. 추가적으로, 터미널 부분(12)은 상측 개구(54)로부터 소정의 고정된 간격만큼 돌출하며, 터미널 부분(20)은 분리기의 우측 절반 쪽에서 하측 개구(58)로부터 돌출한다.

이러한 방식으로, 절연 시트(32)에 의해 서로 전기적으로 절연되어 있는 제1 및 제2 세트의 콘택트(30, 40)가 하나의 분리기(50)에 설치되어 있다. 복수 개의 분리기(50)를 하나의 상부에 다른 하나를 적층함으로써, 콘택트 어셈블리가 완성된다. 적층된 복수 개의 분리기들은 적절한 구조로 고정될 수 있다. 예컨대, 분리기(50)의 외측 벽(52)은 분리기의 상부에 적층될 분리기(50)에 형성된 구멍에서 맞물릴 수 있다. 단부에서 적층된 분리기는 최외측 분리기 내의 제2 세트의 콘택트가 노출되는 것을 방지하기 위해 절연 시트 혹은 절연 플레이트에 의해 덮이는 것이 바람직하다.

각 세트의 터미널 부분(12)의 피치는 P1 이지만, 단일 분리기 내의 제1 및 제2 세트의 콘택트(30, 40)의 각각의 터미널 부분(12) 사이에 공간은 절연 시트(32)의 두께만큼 조절될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

캘빈(Kelvin) 연결법이 사용될 경우, 절연 시트의 두께는 각 쌍의 2개의 터미널 부분(12)이 각각의 솔더 볼의 외경 내에 수용될 수 있도록 선택된다. 분리기(50)의 두께(도 3b에 참조)를 적절한 두께 T로 설정함으로써, 적층 방향으로 터미널 부분(12)의 피치가 결정된다.

도 4a는 상기 실시예에 따른 콘택트 어셈블리 작동의 설명을 용이하게 하기 위해 개략적으로 도시한 정면도이다. 제1 세트의 콘택트(30)들 중 가장 우측에 있는 콘택트(30-5)와 제2 세트의 콘택트(40)들 중 가장 좌측에 있는 콘택트(40-5)가 대표적인 콘택트로서 도시되어 있다.

콘택트 어셈블리(100)는 소켓 내에 형성된 개구에 설치되어 있다. 이러한 접합에 있어서, 콘택트의 터미널 부분(12)은 소켓의 패키지 안착 표면(110)으로부터 돌출한다. 이와 관련하여, 터미널 부분(12)은 이것과 함께 사용될 BGA 패키지(120)의 솔더 볼(130)의 피치와 일치하는 상태로 배열되는 것에 주목해야 한다.

만약 BGA 패키지(120)가 패치지 안착면(110)을 향해 수직 방향으로 압박되면, 솔더 볼(130)과 대응하는 터미널 부분(12) 사이에 맞물림이 존재할 것이다. 도 4b는 도 4a를 직각으로 교차하는 방향에서 취한 도면으로 제1 및 제2 콘택트의 터미널 부분(12)이 하나의 솔더 볼(130)과 맞물린다.

BGA 패키지가 하강하는 것과 함께, 제1 및 제2 콘택트의 터미널 부분(12)은 탄성적으로 변형 가능한 부분(14)의 변형에 의해 하방향으로 변위된다. 제1 세트의 콘택트(30)는 탄성적으로 변형 가능한 부분(14)의 아크 쪽을 향해 이동하도록 내리눌리게 되고, 제2 세트의 콘택트(40)도 또한 탄성적으로 변형 가능한 부분(14)의 아크 쪽을 향해 이동하도록 동일한 방식으로 내리눌리게 된다.

이러한 접합에 있어서, 터미널 부분(12)의 홈(22)의 경사면(22a)은 함몰 쪽에 확장된 표면(22a)으로 인해 솔더 볼(130)과 터미널 부분(12) 사이의 맞물림 손실을 방지하는 것을 돕는다. 추가적으로, 솔더 볼(130)은 경사진 표면(22a)에 의해 닦이게 되므로 접촉 안정성을 향상시키게 된다.

도 4c는 제1 및 제2 세트의 콘택트의 대표적인 쌍의 터미널 부분이 전방에서 보았을 때 솔더 볼(130)과 맞물려 있는 상태를 도시한 것이다. 제1 및 제2 세트의 콘택트의 터미널 부분(12)이 중첩될 때, 점선으로 표시된 유효 홈(24)은 오목한 표면이 그 중심에 형성되고 솔더 볼(130)이 중심 잡기를 위해 홈(24)으로 유도되는 결과로 인해 접촉부의 중심선에 대해 선형 대칭을 제공한다.

전원을 공급을 위해 제1 세트의 콘택트(30)를 그리고 신호 감지를 위해 제2 세트의 콘택트(40)를 사용함으로써, 솔더 볼(130)을 이용하는 캘빈 연결법이 실행될 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 세트의 콘택트(30)의 제2 터미널 부분(20)은 모두 중심선의 좌측에 배열되어 있고 제1 세트의 콘택트의 제2 터미널 부분(20)은 모두 중심선의 우측에 배열되어 있으며, 이에 따라 소켓과 기판의 설계가 더 용이해진다.

도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 제2의 양호한 실시예에 따라 제조된 콘택트 어셈블리가 설명될 것이다. 제1의 실시예에 있어서, 제2 터미널 부분(20)의 피치(P2)는 접촉부(12)의 피치(P1)보다 더 크게 되어 있다. 그러나, 이러한 피치의 증가는 단지 일렬에만 해당된다. 그러나, 제2 실시예에 있어서, 제2 터미널 부분이 적층되어 있는 방향으로 피치가 또한 증가하게 된다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 콘택트 어셈블리(200)는 제1 분리기 내측에 수용되어 있는 제1 세트의 콘택트(30-1 내지 30-5)와, 제2 분리기 내측에 수용되어 절반의 피치(P2/2)만큼 수평 방향으로 자리가 옮겨져 있는 제1 세트의 콘택트(31-1 내지 31-5)를 포함한다. 이와 유사하게, 제1 분리기 내에서 제2 세트의 콘택트(40-5 내지 40-1)에 적층될 제2 분리기의 제2 세트의 콘택트(41-5 내지 41-1)도 절반의 피치(P2/2)만큼 수평 방향으로 자리가 옮겨져 있다.

따라서, 제1 및 제2 세트의 콘택트(31-1 내지 31-5 및 41-5 내지 41-1)의 각각의 제2 터미널 부분(20)은 일렬로 배치되어 있고, 2열을 따라 지그재그 배치를 이루는 이격된 열로 제1 및 제2 세트의 콘택트(30-1 내지 30-5 및 40-5 내지 40-1)의 인접하는 터미널 부분(20) 사이에 중심을 두고 있다.

도 5b에는 제2 터미널 부분(20)을 연결하는 기판 내의 관통공 패턴이 도시되어 있다. 제1 열의 관통공(210)은 수평 방향을 따라 피치(P2)로 배열되어 있고, 제2 열의 관통공(220)은 절반의 피치만큼 자리를 옮긴 피치(P2)로 배열되어 있다. 이로 인해, 제2 터미널 부분(200)이 관통공(210, 220)의 수직 방향으로 적층되는 방향의 피치도 또한 증가한다.

그 다음, 본 발명의 제3의 실시예가 설명될 것이다. 제1 및 제2 실시예에 서, 제2 터미널 부분(20)의 표면 안쪽 방향으로의 피치(P2)가 제1 세트의 콘택트(30)와 제2 세트의 콘택트(40)의 제1 터미널 부분(12)의 표면 안쪽 방향의 피치(P1)보다 더 큰 경우의 예가 도시되어 있다. 그러나, 제3의 양호한 실시예에 있어서, 피치(P1)와 피치(P2)는 서로 동일하게 되어 있다. BGA 패키지의 솔더 볼의 피치가 비교적 크게 되어 있을 경우, 예컨대, 피치(P2)가 증가되어야 하고 피치(P1)와 동일해야 할 이유는 없다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 콘택트 어셈블리가 설치되어 있는 소켓에 대해 이하에서 설명될 것이다. 그러나 이러한 소켓은 예시적이고 전술한 종래 기술의 것과 같은 다양한 종래의 소켓이 사용될 수도 있다.

소켓(300)은 베이스 부재(310)와, 이 베이스 부재(310)로부터 멀어지거나 그것을 향하는 교번식 운동에 따라 맞물리도록 설치된 커버 부재(320)를 구비한다. 베이스 부재(310)의 중앙에는 개구가 형성되어 있고, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 콘택트 어셈블리가 그 개구 내에 수용되어 있다.

BGA 패키지(120)가 삽입될 때, 커버 부재(320)는 베이스 부재(310)를 향해 아래로 밀리게 된다. 커버 부재(320)가 내리눌리게 될 때, 커버 부재(320)에 결합된 록킹 부재(330)도 또한 링크 부재(330)의 타단부가 베이스 부재(310)에 마련된 홈(311)을 따라 이동함에 따라, 그리고 래치 부재(340)가 패키지 안착면으로부터 멀어지게 이동함에 따라 아래로 밀리게 된다.

링크 부재(330)에 의해 이동하였던 래치 부재(340)는, 팁(342)이 외측 방향으로 이동함에 따라 회전한다. 커버 부재(320)가 아래로 밀렸을 때, BGA 패키지는 그것이 패키지 안착면(130) 상에 배치될 수 있도록 소켓의 상부로부터 떨어진다. 커버 부재(320)가 그 후 상향으로 이동하였을 때, 링크 부재(330)는 또한 그것의 타단부가 래치 부재(340)를 이동시킴에 따라 상향으로 이동한다. 그것의 팁(342)은 BGA 패키지를 향해 회전하며, 팁(342)은 BGA 패키지의 상측면과 접촉한다.

커버 부재(320)가 더 상향으로 이동함에 따라, 래치 부재(340)는 BGA 패키지를 아래로 밀고 솔더 볼(130)은 콘택트의 제1 터미널 부분(12)과 맞물린다. 콘택트는 탄성적으로 변형 가능한 부분(14)을 굴절시키고, 소정의 접촉 압력 하에서 제1 터미널 부분(12)과 해당하는 솔더 볼(130)을 탄성적으로 연결시킨다. 제1 세트 와 제2 세트의 콘택트가 솔더 볼에 접속될 때, 캘빈 연결법에 의한 측정이 실행될 수 있다.

BGA 패키지(120)를 소켓에서 끄집어낼 경우, 커버 부재(320)는 그것이 장착될 경우와 마찬가지로 아래로 밀리게 되고, 래치 부재(340)는 멀어지게 이동하고 BGA 패키지(120)는 진공 장치 혹은 그와 유사한 장치에 의해 제거된다.

적층된 복수 개의 분리기들은 전술한 바와 같은 고정식 구조의 부재에 의해 고정되거나 혹은 분리기는 접착제를 사용하여 고정될 수 있다. 이러한 방법으로 고정된 분리기는 베이스 부재(310)에 형성된 개구(313) 내에 수용된다.

콘택트 어셈블리의 설치를 위한 바람직한 방법이 이하에 설명될 것이다. 도 7a는 베이스 부재에 형성된 개구(313)를 도시한 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 복수 개의 슬릿(314)이 대략 베이스 부재(310)의 중앙에 형성된 개구(313)에 분리기를 위치 설정 및 고정시키기 위해 형성되어 있다. 각각의 슬릿(314)의 양단 부는 V자 모양의 부분(314a)으로 이루어져 있다. 다시 말해서, V자 모양의 단부(314a)들이 개구(313)의 양측면 상에서 평행하게 배열되어 있다.

이와 유사한 방법으로, 도 7a에 도시된 분리기(50)의 양단부(50a)는 또한 대응하는 슬릿으로 끼워지도록 V자 모양으로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 분리기(50)는 하나씩 슬릿(314)으로 삽입 및 위치 설정된다. 이러한 방법에 따르면, 적층된 분리기를 별도의 고정 부재 등과 같은 수단에 의해 고정할 필요가 없게 되므로, 포함될 부품 수를 줄일 수 있다.

도 8a 내지 도 8c에는 콘택트와 기판 사이의 연결부의 여러 예들을 도시되어 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 콘택트의 제2 터미널 부분(20)은 솔더와 같은 수단에 의해 접속될 기판(400)에 형성된 관통공(410)으로 삽입된다.

희망에 따라, 제2 탄성 변형 가능한 부분(21)은 콘택트의 제2의 터미널 부분(20)에 부가될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 예컨대, 아크의 모양인 탄성적으로 변형 가능한 부분(21)을 형성하는 것이 가능하기 때문에, 압축식 장착을 제공하도록 기판(400)의 전극 패드(420)에 반하여 제2 터미널 부분(20)을 압박하게 된다.

전술한 바와 같이, 기판에 소켓을 고정하여 탄성적으로 변형 가능한 부분(21)의 굴절을 형성하기 위해 지그 혹은 이와 유사한 수단을 사용할 수 있기 때문에 전극 패드 상에 선택된 압력을 가하게 된다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 더욱이, 탄성적으로 변형 가능한 부분(21)이 형성되었던 제2 터미널 부분(20)은 필요에 따라 기판의 관통공 속으로 삽입될 수 있다.

전술한 실시예에 있어서, BGA 패키지를 일례로서 사용하였다. 그러나, 전술한 예는 LGA 및 CSP 등이 포함되어 있는 다른 경우에서도 효과적으로 사용될 수 있다. 더욱이, 청구 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 콘택트의 형상, 물질 혹은 개수를 적절하게 변형하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 콘택트 어셈블리는 반도체 패키지 특히, 좁은 피치의 터미널을 지닌 패키지용 소켓에 사용하는 것으로 의도된다. 소켓은 실제 장착 목적뿐만 아니라 테스트 목적으로도 사용될 수 있다.

본 발명은 몇몇 양호한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 각종 다른 변형 및 수정이 첨부된 청구의 범위에서 한정한 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 이루어질 수 있다는 것에 주목해야 한다.

본 발명의 콘택트 어셈블리에 있어서, 제2 세트의 제2 터미널 부분은 중심선의 한 쪽에서 X 방향으로 이격되어 있고, 제1 세트의 제2 터미널 부분은 중간선의 다른 쪽에서 X 방향으로 이격되어 있으며, 제1 및 제2 세트의 콘택트들은 하나 위에 다른 하나가 적층되도록 제1 및 제2 세트의 콘택트를 상이한 배열의 패턴을 갖기 때문에, 반도체 패키지의 좁은 피치에 알맞게 되고, 제1 및 제2 세트의 콘택트를 서로 적층시킴으로써, 캘빈 기술을 이용하여 제1 터미널 부분을 반도체 패키지의 터미널에 접속시키는 것이 가능하게 된다. 또한,콘택트의 제2 터미널 부분의 피치는 제1 터미널 부분의 피치보다 더 크며, 그 결과 제2 터미널 부분을 수용하는 기판 내의 관통구를 형성하는 것이 더 용이하게 된다.

Claims

복수 개의 적층된 제1 및 제2 세트의 콘택트를 포함하는 콘택트 어셈블리로서,

제1 세트의 콘택트는 제1 표면에 제1 패턴을 따라 배열되어 있으며, 제2 세트의 콘택트는 제2 표면에 제2 패턴을 따라 배열되어 있으며, 제1 및 제2 세트의 콘택트들 중 하나의 각 제1 단부들은 쌍을 이루는 동시에 적층 방향으로 정렬되어 있고, 제1 세트의 콘택트의 제2 단부들은 중심선의 한 쪽에 배열되어 있으며, 제2 세트의 콘택트의 제2 단부들은 중심선의 다른 쪽에 배열되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 콘택트는 1에서 n까지 나란히 배치된 n개의 콘택트를 구비하며, 상기 제2 세트의 콘택트는 n에서 1까지 나란히 배치된 n개의 콘택트를 구비하는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 콘택트는 제1 및 제2 단부를 구비하며, 각 세트의 콘택트의 제1 및 제2 단부는 선택된 피치를 지니며, 제2 단부의 피치는 제1 단부의 피치보다 더 큰 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 콘택트는 제1 및 제2 단부를 구비하며, 각 세트의 콘 택트의 제1 및 제2 단부는 선택된 피치를 지니며, 제2 단부의 피치는 제1 단부와 동일한 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 제1 및 제2 세트의 콘택트 상에 적층된 추가의 제1 세트 및 추가의 제2 세트의 콘택트를 더 포함하며, 상기 콘택트 모두는 제1 및 제2 단부를 갖고, 제1 및 제2 세트의 제2 단부와, 추가의 제1 세트 및 추가의 제2 세트의 콘택트 제2 단부는 적층 방향으로 지그재그 방식으로 그 위치가 2개의 이격된 범위 사이에서 번갈아 있도록 배열되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 대향하는 표면을 지닌 절연체가 제1 및 제2 세트의 콘택트들 사이에 삽입되어 있으며, 상기 대향하는 표면은 상기 콘택트 세트들이 그 위에 배열될 표면 역할을 하는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 각각의 콘택트는 제1 및 제2 단부를 구비하며, 제1 및 제2 세트의 콘택트의 제1 단부들은 켈빈 기법(Kelvin technique)을 이용하여 반도체 패키지의 터미널에 용이하게 연결되도록 배열되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 콘택트 어셈블리는 하나 이상의 분리기를 더 포함하며, 각각의 분리기는 콘택트의 제1 및 제2 세트의 콘택트를 위치 설정하여 수용하고, 각각의 분리기는 적층되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 각각의 콘택트는 제1 터미널 부분과, 상기 제1 터미널 부분에 접속된 탄성적으로 변형 가능한 제1 부분과, 상기 탄성적으로 변형 가능한 제1 부분에 접속될 때 제1 터미널 부분의 축방향 위치로부터 수평 방향으로 오프셋 되는 중간 부분과, 상기 중간 부분에 접속될 때 중간 부분의 축방향 위치로부터 수평 방향으로 더 오프셋 되는 제2 터미널 부분을 포함하는 것인 콘택트 어셈블리.
제9항에 있어서, 콘택트의 중간 부분에 맞물림 부분이 형성되어 있으며, 돌출부는 각각의 분리기 상에 형성되고, 상기 맞물림 부분은 분리기 상의 돌출부와 맞물리는 것인 콘택트 어셈블리.
제9항에 있어서, 각각의 분리기는 제1 및 제2 세트의 콘택트의 제1 단부들이 삽입되어 위치 설정될 개구를 구비하는 것인 콘택트 어셈블리.
제9항에 있어서, 제1 터미널 부분은 대향하는 경사진 표면을 지닌 V자형 및 U자형 홈들 중 하나를 지니며, 각 홈의 대향하는 경사진 표면 하나의 길이는 주어진 방향으로 연장하며 각각의 홈의 다른 경사진 표면보다 더 긴 것인 콘택트 어셈블리.
제12항에 있어서, 각 콘택트의 탄성적으로 변형 가능한 제1 부분은 상기 주 어진 방향과 동일한 방향으로 연장하는 볼록한 형상을 지닌 아크 모양으로 형성되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제12항에 있어서, 각각의 콘택트는 종축을 구비하며, 각각의 홈의 각각의 경사진 표면은 자유단을 지니며, 하나의 자유단은 각각의 홈부의 다른 자유단보다 콘택트의 종축을 따라 더 연장하는 것인 콘택트 어셈블리.
제12항에 있어서, 각 콘택트의 중간 부분과 제2 터미널 부분 사이에 탄성적으로 변형 가능한 제2 부분이 형성되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 콘택트 어셈블리가 수용되어 있는 소켓을 더 포함하는 것인 콘택트 어셈블리.
제16항에 있어서, 상기 소켓은 베이스를 구비하며, 콘택트 어셈블리의 제2 터미널 부분은 소켓의 베이스로부터 돌출하며, 제2 터미널 부분은 기판에 전기적으로 연결되어 있는 것인 콘택트 어셈블리.
제17항에 있어서, 제1 세트의 콘택트는 전력을 공급하기 위한 것이며, 제2 세트의 콘택트는 신호 측정을 위한 것인 콘택트 어셈블리.
제1항에 있어서, 소켓을 더 포함하며, 소켓에 개구가 형성되어 있고, 개구에 복수 개의 슬릿이 형성되어 있으며, 콘택트 어셈블리를 장착한 상태로 각각의 슬릿 내에 분리기가 수용되는 것인 콘택트 어셈블리.