TW200832846A - IC socket having heat dissipation function - Google Patents
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Description
200832846 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 、本务明係關於一種用於半導體積體電路(在下文中簡稱 為ic)裝置的電接IC插座。特定言之,本發明係關於一種 用來測试一球柵陣列(在下文中簡稱為BGA)的IC插座。 【先前技術】 在執行一項稱作預燒測試,用以評量一 IC裝置(例如一 BGA裝置)的電性、耐久性與熱阻時,使用一種具有可傳 導性地連接至該…裝置終端之接觸器的IC插座。預燒測試 通常是在ic裝置或支承IC裝置之IC插座被放置於例如125 C的爐内狀態下才進行。在此情況下,該…裝置内的Ic晶 片本身藉由電傳導來加熱,而且加熱到超過125 π的高 溫。一般而言,當一 1C晶片的溫度超過125。〇時,其破裂 的可能性變高。因此,該1(:晶片在測試期間產生的熱需要 藉由一特定方法來驅散。 為了增進一過熱的1(:裝置散熱,於是提出各種的建議。 舉例而言,曰本專利申請未審公開案第8_17533號揭示一 插座,其中插座體係由一種具有高熱導率的材料製成。例 如該材料是陶瓷的,而且積體電路產生的熱經由該插座體 消散。 圖9(a)與9(b)分別是一種具有散熱錫球之BGA裝置1〇〇的 側視圖與俯視圖(仰視圖)。俯視該BGA裝置1〇〇時,其具有 一邊長約20 mm至40 mm的正方形,而且還包括一個以樹 脂密封的1C晶片102、電連接至該1(:晶片1〇2的焊錫信號球 125879.doc 200832846 104,以及放置於接近該1C晶片102之區域内(通常在該裝 置中央)的散熱錫球106。 圖10係一 1C插座200的概要橫剖面圖,該1C插座200係用 來測試該BGA裝置100。該1C插座200係被放置於一印刷電 路板202上,而且其具有一個由樹脂製成的主體204,以及 複數個接腳206a與206b。每一個接腳2 06a被固定於該主體 204,以便與該BGA裝置100的每一個信號球1〇4接觸。另 一方面,每一個接腳206b被固定於該主體204,以便與該 B G A裝置1〇〇的每一個散熱錫球1〇6接觸。因為每一個接腳 是由一種具有高電導與高熱導率的材料(例如銅合金)製 成’所以與該等信號球104接觸的該等接腳206a能夠從該 專L ί虎球傳輸彳§ s虎至该印刷電路板。另一方面,與該等散 熱錫球106接觸的該等接腳206b依散熱路徑(依箭頭所示)運 作,該等接腳206b將該過熱的BGA裝置(1C晶片)的熱傳送 至該印刷電路板。 根據圖9與圖1〇中所顯示的傳統組態,放置散熱接觸器 的區域(也就是放置散熱錫球1〇6的區域)被限制在接近樹脂 密封之1C晶片1〇2之該1(:裝置之底面上相當狹窄的區域(圖 9(b)中以虛線表示的區域)。因此,在一高輸出bga裝置的 例子中(也就是當該IC晶片的熱值很大時),經由該等散熱 錫球106與該等接腳206b的導熱量不足以阻止該bga裝置 過熱。然而,即使在從該BGA裝置底面區域(距離該…晶 片1〇2相當遠)散熱(熱被傳送)時,從該等1C晶片至除了該 等散熱錫球以外的部分的導熱量很小,因為該裝置主體是 125879.doc 200832846 由具有相當低熱導率的樹脂製成。所以,散熱效果很小。 在曰本專利申請未審公開案第8-17533號中,為了使每一 個終端絕緣(非電子短路),建議該插座主體以絕緣陶变構 f然而陶竞通常相當昂貴,而且具有不易精確成形的問 蟪°雖,陶£在作為絕緣材料時是—種具有高熱導率的材 料仁疋此熱$率遇是低於金屬材料(例如銅合金)的孰 【發明内容】 … 本發明之至少-實施例的目標係提供-種1C插座,其具 有增進從一簡化組態之1以置散熱之組態,並且避免ϋ
裝置在測試時過熱。 I免忒1C 為了達成上述目標,本發明之—實施例提供-種包括一 插座主體的IC插座(其中—IC裝置可放置於該插座主體 内)’以及複數個被放置於該職置之下凸出區 接觸器與第二接觸器,該1C裝置係放置於該插座主體上。
L 接觸器被電連接至該IC裝置,但該等第二接觸器 不被电連接至該IC裝置,而是被熱連接至該Ic褒置。㈣ 插座包括一均熱片,該均熱片是由一種具有比該插座主體 2熱:性高的材料製成’而且該均熱片與該等第二接觸器 中的每一個熱接合。 、在本發明之另一個實施例[該均熱片係由—種板料製 成,该板料由接收孔構成,其中該等 收孔之内表面接觸。 4弟-接觸益與該等接 在本發明之另一個實施例中’每—個第二接觸器具有一 個使—大概方形桿之一倒面移除的部分,而且該均熱片的 125879.doc 200832846 其中該方形桿與該四邊 母一個接收孔大概具有一四邊形 形之内表面接觸。 本發明之另一個實施例包括第三 器被放置在不屬於該等位於下凸出區域之第— = 益的區域内’而且其不被電連接至裝置,t 片被熱連接至該等第二接觸器與該等第三接觸号。一‘、、、 在本發明之另-個實施例中,該均熱片係由—種板料製 成,该板料由接收孔構成,#中該等第二與第 ^ 該等接收孔之内表面接觸。 受卿叩與 在本發明之另一實施例 一個使一大概方形桿之一 的接收孔大概具有一四邊 内表面接觸。 中°亥等第二與第三接觸器具有 側面移除的部分,而且該均熱片 形其中该方形桿與該四邊形之 第二接觸 在本發明之另一實施例中,該等第一接觸器 器,以及第三接觸器都是相同的。 ,在本發明之另-實施例中,該均熱片係由—種金屬材料 製成’该金屬材料包括銅合金與銘。 在本發明之另一實施例中,該ic裝置是_BGA裝置,該 等第一接觸器與該BGA裝置的信號球接觸,而該等第二接 觸器則與該BGA裝置的散熱錫球接觸。 根據本發明之IC插座,該IC插座的熱阻可減少至低於傳 統的熱阻位準◊因此,即使當該IC裝置的熱值彳艮大時,還 是可阻止該ic裝置的溫度增加,而且可避免由該ic裝置之 熱引起的問題。另外,藉由使用該等第三接觸器,提供一 125879.doc 200832846 條新的散熱路徑,因此進一步地減少熱阻。 、=於忒等第二與第三接觸器不被電連接至該IC裝置,所 该均熱片不僅被熱連接且亦被電連接至該等第二與第 二接觸器時並無問題。因此,該均熱片可由-種具有極古 熱導率的金屬材料組成。 门 该均熱片與該等第二及第三接觸器之間的連接可以—簡 化的組態來達成,肖簡化的組態即該等接觸器被嵌入形^ 於°亥均熱片(作為一板構件)上之接收孔内。 當=等接收孔大概形成一方形孔,而且當接觸每個接收 ^的每個接觸的一部分形成一個一側移除的方形桿時, 可2在該均熱片與該接觸器之間得到一充分的接觸區,同 時猎由從該板構件用力按該接觸器,並且彎曲該接觸器, 以維持每一個接觸器的製造。 ”該等第一、第二與第三接觸器可以利用相同的材料與依 照相同_片大來製&。因此從製造成本與零件管理的觀點 來看是有利的。 根據本發明的IC插座特別適合用來測試一包括信號球與 散熱錫球的BGA裝置。 【實施方式】 圖1係根據本發明之ic插座的外形透視圖,而圖2係圖i 中所示之1C插座的概要橫剖面圖。該IC插座i被放置於一 印刷電路板2上,而且該IC插座i具有一個由一種絕緣材料 (例如樹脂)製成的插座主體3,以及一相應於該插座主體3 可以上下移動的構架4,該插座主體3向上偏移。該ic插座 125879.doc 200832846 m了具有該構架4外,還有例如一嵌套 =元件。因為這些額外的組成元件都為吾人所知了 = 略其=而且為了簡化,亦不顯示於圖… 不,该插座主體3具有複數個桩 n 斤冰 個接觸盗,'亦即第—接腳6一 弟二接腳6b,其中該等接鏑 /、 r X寺接觸盗在該BGa裝置$的下 域内被用來電連接或熱連接— 〇π 衣置5(其被測試並置於 一上部分)至該印刷電路板2。如上述傳統組態中,該等第 一接腳6a被電導接合至一 Ic晶 一 儿日曰片53(该1C晶片53用樹脂密 封在該職裝置5的中央),而且該等第-接腳6a被固定於 該插座主體3 ’以便與放置於該繼裝置5底面之外緣區域 内的信號球51接觸。另一方面,該等第二接腳叫皮固定於 該插座主體3 ’以與放置於接近該IC晶片53之該驗裝置5 底面的散熱錫球52接觸,並且從該BGA裝置5散熱。 #圖3係顯示第一接腳以之組態的透視圖。從製造成本的 觀點來看,藉由壓斷一具有高電導與熱導率的金屬板(例 如銅合金),並彎曲此受壓的金屬板,對形成該第一接腳 6a是有利的。如圖3中所示,該第一接腳以具有一核心部 分61、一從該核心部分61向上延伸且與一信號球51接觸以 在測試時間時支撐此信號球5 1之分叉處62,以及一從該核 心部分6 1向下延伸且在測試時間時與該印刷電路板2接合 之腳部分63。該1C插座使該分叉處62在該構架4(見圖1)被 向下壓時張開。為了接合該BGA裝置5至該1C插座1,首先 將該構架4向下壓以安裝該BGA裝置5至該1C插座1之插座 主體3上,此時該分叉處62是張開的。接著,該構架4回復 125879.doc -10- 200832846 至原來位置,而且該分叉處62是閉合的。每個接腳的分叉 處62支承信號球51或配置於該BGA裝置5之底面的散熱錫 球52。此構架4之功能已為吾人所知。 該等接腳6a與6b,以及稍後將說明的接腳^最好是由相 同的材料製成,而且形成相同的形狀(如圖3中所示)。這是 口為彳文令件管理與製造成本的觀點來看,相同的材料與形 狀是有利的。再者,只要該等信號球51的數量不超過該等
接腳6a,則即使該等散熱錫球52數量增加時,還是可以使 用相同的1C插座。 本發明具有以下特徵。如圖2中所示,類似於該等接腳 6a與6b之接觸器(即該等第三接腳㈣宜配置在不對應於該 BGA裝置5之該等信號球51與散熱錫球如區域内,也就 是非該等接腳^與仙在該嶋裝置5之下凸出區域内擁有 的”間隔區域",以不被電連接至該BGA裝置卜另外,$ 等第三接腳6c與該等接合至散熱錫扣的第二接聊^透過 一種具有比該插座主體3之熱導性高的材料接合在一起。 特定言之,如圖2中所+ ΪΖ_ χι ’、 句…片7與所有配置於該插 座主體上的第二與第二技 ; 接腳讣與6。接觸。該均熱片7係由 種具有比该插座主體增 邮一 體3的熱導性高的材料製成。如圖5中 所不,該均熱片7之έΒ 士、V么w Τ 收哭^ Η Μ 一板構件71上具有複數個接 收叩,也就疋接收孔72,盆 化穿過該等72。 一排列用以允許該等接祕與 圖6係插座主體3之俯 座主體3上。該插座主體二:广均熱片7配置於該插 體3具有通孔3U、31_31c,其中 125879.doc 200832846 該等接腳6a_b穿過該等通孔3U、爪與31。。該均熱片7 之接收孔的設計與該等通孔⑽與…之設計相配。該均熱 片7係配置在該插座主體3上,使得每個接收孔如貫至該 插座主體3的每個通孔3 1。 圖7係顯示該均熱片7之接收孔72與該等接聊間接觸的狀 態。在圖7中,為了說明緣故,該等第三接腳㈣堇有一部 分是以接腳顯示出來。每個接腳(顯示於圖式之範例中的 接腳6c)經配置,以使得該核心部分61與該均熱片7之接收 孔㈣内部接觸。如圖3中所示,該接㈣之核心部分Μ 大致具有一方形桿之一側面被移除的外形。另—方面,哕 均熱片7的每個接收孔72大致具有内表面之四邊形,心 該方形桿可與内部表面接觸,如圖8中所示。因此,該方 形桿之剩餘三側(即該核心部分61之較大部分的外表:)可 =收孔接觸。根據此組態’熱可以從該等接義與。 充为地傳送至均熱片7。 :=,當使用根據本發明之lc插座時,係依所顯示 向來利用散熱路徑。根據圖1时所示的傳統插 從兮“ 散熱錫球接觸的接聊’散熱路捏被限制於 明錫球至該印刷電路板之路徑。然而,根據本發 所以:v;、r係與該等第二與第三接腳6_熱接觸。 所:除了上述散熱路徑之外,經由該均熱片7盘該等第 二接腳6C,形成從該等與散熱錫球接觸之第二、 印刷電路板2之額外的散熱路徑。 :接腳^至該 w ^ , C整個從該BGA裝 以P刷電路板2的IC插座之熱阻能夠減少至低於傳統 125879.doc -12- 200832846 熱组的位準,而且可阻止該BGA裝置在測試中温度的上 升。傳送至該印刷電路板2的熱值可藉由一散熱座(未顯示) 適當地驅散到外面。 因為該均熱片7係被用來減少㈣插座!之熱阻,所以此 " 材料的熱導性比該插座主體3的熱導性高。與該均熱片7熱 . 料的該等第二與第三接腳6b與6e並不與該BGA裝置電連 接因此,當亦電連接該等接腳6b與6c時並無不便之處。 ( 於是,該均熱片7之材料最好選自一群具有非常高熱導率 的金屬材料,例如像是鈹銅合金之銅合金與銘。然而,亦 有可能將該均熱片熱連接至所有的接腳,包括該等接腳 6a。換言之,該等接腳6a不僅可用作信號傳輸路徑,還可 作為散熱路徑。不過,在此例中,由於每個接物無法被 電連接至其他的接腳,因此該均熱片是由一種具有相當高 熱導率的材料製成,如絕緣材料。 為了證實根據本發明之1(:插座的有效性,進行一項測試 (, 纟比I使用根據本發明之第三接腳的1C插座與傳統的1C插 座在測4中,#裝一模擬一 IC晶片之產熱的虛擬裝置於 每個1c插座上、里测该裝置在定量輸出時增加的溫度,以 及計算每個1C插座的熱阻。因此,很明顯知道,根據本發 明之1C插座的熱阻比該1(:插座之熱阻低1〇〇c。換言之,在 測試時,當使用輸出2瓦(w)之BGA裝置時,根據本發明之 該裝置的溫度與該傳統裝置的溫度之間產生約2〇。〇的溫 差。如上面所述,根據一般目的的BGA裝置,當該裝置的 /皿度超過1 50 c時’故障發生的風險迅速增加。由於該裝 125879.doc -13 - 200832846 置的溫度可從習用溫度 / 卜丨舍、力20 c,因此本發明具有一個 很大的優點。當择用^ 一 . 車父南輸出之裝置時,此優勢增加更 多。 在顯不於圖式巾的實施财,另外提供該等第三接腳, 上-熱接至4等第二接腳。然而’不使用該等第三接腳 的活’可利用—類似的均熱片熱連接每—個第二接腳至該 =:、片在°亥Ic虞置中,僅該IC晶片變熱。因為該ic包裝 材料的熱導性很低,所以該等幾乎位於mc晶片正下方之 散熱錫球的溫度比該等環置於該1C晶片之散熱錫球的溫度 :。因此,在該等接腳之間發生溫度組別。當熱接每一個 第二接聊時,由於該BGA裝置加熱,所以可使該1C插座主 體之溫度組別達到相同的位準。因此,可以促使熱散至該 印刷電路板。 【圖式簡單說明】 固1係根據本發明之一較佳實施例之IC插座的概要透視 圖。 圖2係圖1中所示之1C插座的橫剖面圖。 圖3係一接腳的透視圖。 圖4顯示一接腳的分叉處與一BGA裝置的信號球之間的 接觸狀態。 圖5顯示一根據一實施例的均熱片。 圖6顯示一均熱片被放置於根據本發明之j c插座之一插 座主體上表面的狀態。 圖7顯示接腳穿過一均熱片的狀態。 125879.doc -14- 200832846 圖 圖8係顯示-均熱片與接腳間的接觸狀態之水平橫 剖 圖9(a)係—BGA裝置之側視圖,而圖9⑻是該b以裝 之俯視圖。 圖10係一傳統1C插座之橫剖面圖。 【主要元件符號說明】 面 置 125879.doc 1 IC插座 2 印刷電路板 3 插座主體 4 構架 5 BGA裝置 6a 第一接腳 6b 第二接腳 6c 第三接腳 7 均熱片 31a,31b,31c 通孔 51 信號球 52 散熱錫球 53 1C晶片 61 核心部分 62 分叉處 63 腳部分 71 板構件 72 接收孔 ioc -15· 200832846 100 BGA裝置 102 IC晶片 104 焊錫信號球 106 散熱錫球 202 印刷電路板 204 主體 206a, 206b, 206c 接腳
125879.doc 16-
Claims (1)
- 步包括第三接觸器,該等第 等位於下凸出區域之第一與 不被電連接至該1(:裝置,其 第二接觸器與該等第三接觸 200832846 十、申請專利範圍: 1· -種1C插座,其包括一插座主體,其中__IC裝置放置於 該插座主體内,以及包括複數個被放置於該1(:裝置之下 凸出區域内的第-接觸器與第二接觸器,其中該1C裝置 被放置於該插座主體内,該等第一接觸器係被電連接呈 -亥ICU ’而遠等第二接觸器係被電連接與熱連接至該 1C裝置, 其中該1C插座包括一均熱片,該均熱片係由一種具有 比該插座主體之熱導性高的材料製成,而且其熱連接該 等第二接觸器中的每一個。 士明求項1之1C插座中該均熱片係由一種板料製 成。亥板料由接收孔構成,其中該等第二接觸器與該等 接收孔之内表面接觸。 如請求項2之1C插座,豆Φ夂 加故 /、τ母一個第二接觸器具有一使 一大概方形桿之一側面移除的 抄丨示的邛分,而且該均熱片的每 一個接收孔大概具有一四邊拟 .^ 遼形,其中該方形桿與該四邊 形之内表面接觸。 4_如請求項1之1(:插座,進_ 二接觸器被放置在不屬於該 弟一接觸器的區域内,而且 中5亥均熱片被熱連接至該等 器〇 5. 如請求項4之1C插座, 該板料由接收孔構成, /、中4均熱片係由一板料製成, “中4等第二與第三接觸器與該 125879.doc 200832846等接收孔之内表面接觸 如請求項5之1C插座, 一使一大概方形桿之一 的接收孔大概具有一四 之内表面接觸。 其中該等第— 寸弟〜與第一 側面移除的部分,'"接觸器戽有 邊形,1巾$刀,而且讀岣埶Μ 中该方形棹鱼哕…、片 ,、該四邊形 如請求項4之1C插座,其中該等第一、# 器係相同的。 第一與第三接觸 8. 9· 如請求項1之1C插座,其中該均熱片係由一種、“ 包括銅合金與鋁的金屬材料所製成。 、自一類 如請求項1之1C插座,其中該1C裝置係一BGA裝置,兮 等第一接觸器與該BGA裝置之信號球接觸,而且該等= 二接觸器與該BGA裝置之散熱錫球接觸。 125879.doc -2 -
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