JP3813986B2 - ボールグリッドアレイデバイスのための上部装着ソケット及びそのコンタクト - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、一般には、回路を検査するための電子デバイスに一時的に接続するためのソケットに関し、特に、ボールグリッドアレイデバイスに用いるソケットに関する。
背景技術
集積回路（ＩＣ）デバイスは、電子工業において広範囲に利用されつつあり、それらは、回路に接合される前に、それらが動作しているか、また、デバイスの様々な部分の間に導通があるかどうかを判定するために検査される。このことを実行するために、ＩＣは、検査回路に取り付けられたソケットに配置される。ＩＣが電気的に検査されている間に、さらに、検査回路およびＩＣを組み合わせたもの全体が、温度が上昇する影響下におかれてもよい。したがって、この手順は、“テスト・アンド・バーンイン(test and burn-in)”と呼ばれ、このソケットは、テスト・アンド・バーンインのソケットと呼ばれる。
ＩＣデバイスの１つの形態は、等間隔に配置された行と列からなる規則的なアレイをなしてデバイスの平坦な１つの表面に取り付けられたはんだの小さいボールでただ単に形成される。そのようなデバイスは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）デバイスと呼ばれ、ＢＧＡはんだボールをインタフェース回路基板上の等しい数のパッドにリフローはんだ付けすることでこのインタフェース回路基板に接続するように設計される。
ＢＧＡデバイスに用いられる従来の検査ソケットは、単一ビームコンタクト(single beam contact)または尖ったロッドコンタクト(pointed rod contact)によってはんだボールに接触していたが、それらの方法は、はんだボールに好ましくない損傷を発生させ、あるいは、ソケットの構造によって打ち消されなければならない不安定な力をＢＧＡデバイスに加えていた。これらの好ましくない作用のないソケットを提供することは望ましいことである。
発明の大要
本発明は、各ボールに対してコンタクトを提供することによって既存のＢＧＡ検査ソケットを改善するものであり、そのコンタクトは、内側に曲げられたコンタクト先端を端部に有する２つのカンチレバーアームからなる。これらのアームは、１つのピンセットのような態様でお互いが向かい合うように付勢されて配置される。２つのコンタクトアームがあるために、ＢＧＡのコンタクトボールへの力が釣り合って、いかなる力もＩＣデバイスに、またはコンタクトを支持するソケット構造に伝達されることはない。先端が内側に曲げられているので、ボールをしっかりと掴み、ＩＣデバイスはソケットに確実に保持される。
詳細には、本発明の検査ソケットは、電気的な絶縁材料からなるベースと、ベースによって支持されたコンタクトからなるアレイと、を含み、このアレイは、集積回路デバイスのボールグリッドアレイに対応するコンタクトからなるパターンを少なくとも含み、各コンタクトは、お互いが向かいあうように付勢され、かつ、ボールグリッドアレイ集積回路デバイスのボールの１つを掴むように適合された先端を端部に有する２つのカンチレバーアームの組を含み、さらに、検査ソケットは、ボールグリッドアレイデバイスのボールがコンタクトアームの各組に１つ挿入されるように、コンタクトからなるアレイの各組を同時に離れさせる手段を含む。
【図面の簡単な説明】
本発明が、添付の図面に沿ってより完璧に説明され、異なった図面での同一の番号は同一の部分を参照する。
図１は、本発明によるＢＧＡ検査ソケットの斜視図である。
図２は、図１のソケットの一部分の斜視図であり、図３のコンタクトと検査されるべきＢＧＡ ＩＣデバイスとの間の関係を説明する。
図３は、図１のソケットに使用するために設計された１対のコンタクトの斜視図である。
図４は、図１の検査ソケットの部材を動作させるコンタクトの部分断面斜視図である。
図５は、カバーが取り外された図１の検査ソケットの斜視図である。
図６は、ＢＧＡデバイスを受け入れる位置にある検査ソケットの図５に類似する斜視図である。
好ましい実施例の説明
図１は、符号１０で全体的に示されるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）ソケットを図示する。このソケット１０は、電気的な絶縁材料からなるベース１２と、カバー１４と、ベース１２とカバー１４との間に配置された動作メカニズム１６とを含む。カバー１４は、ＢＧＡ集積回路デバイス（図示しない）の形状をした開口部１８を含み、このＢＧＡ集積回路デバイスとともにソケット１０が使用される。
図２および図３は、ソケット１０の動作メカニズム１６内に配置されたコンタクト２０を図示し、このコンタクト２０は、ＢＧＡデバイスと電気的に接触するように設計される。各コンタクト２０は、２つのカンチレバーアーム２２および２４を含み、それらは、アーム２２および２４の移動方向に関してお互いからずれた先端２６および２８を端部に有する。このアーム２２および２４は、銅または銅合金のような弾性のある高い導電性の金属からなり、そのために、先端２６および２８が離れるように広げられたときには、図３に示す位置に戻ろうとする。さらに、コンタクト２０は、回路基板またはそれに類似するものに電気的に接触するためのテール３０を含む。
図２は、ベース１２の中を通って挿入されたコンタクトのテール３０を示し、コンタクトは行および列からなるアレイをなして配置される。コンタクト２０の隣り合った行の間には、ラック３２が配置される。このラック３２には、コンタクト２０の先端部分２６および２８と係合する三角形の突起３４が取り付けられている。以下で説明されるように移動するために、ラック３２は、ラック３２とともに移動するガイド３６に１つの端部が結合される。図示される１つ置きのラックが、図示されるガイド３６の中の１つに結合されていることが図２からわかる。この配置によって、１つ置きのラック３２は同一方向に移動し、その中間にあるラック３２は反対方向に移動する。２つの隣り合ったラック３２の移動方向は、矢印３８で示される。
コンタクト２０の隣り合った行の先端２６および２８は、反対方向にずらされていることに注意されたい。これによって、両側に三角形の突起３４を備えた１つのラック３２は、コンタクト２０の２つの行の２つの先端２６および２８に影響を及ぼすことが可能であり、それによって、含まれるメカニズムの複雑さを減少させることができる。
図４は、コンタクト２０がＢＧＡデバイスのはんだボール４０とどのように係合するかを図示する。はんだボール４０の平坦な表面は、ボール４０がＢＧＡデバイス（図示しない）に取り付けられる平面を示す。図３からもわかるように、コンタクト２０の先端２６および２８は、先端２６および２８の係合表面がはんだボールに正接しておりお互いが向かい合うようにねじられている。この配置によって、コンタクト先端２６および２８の最大面積がボール４０と接触することが可能であり、ボールのどのような脱落をも防止することができる。先端２６および２８とはんだボール４０とが正接する係合をもたらすのに必要なねじれの量は、ボール４０の直径に依存する。先端２６および２８の係合部分は、内側に曲げられ、そこで、それらがはんだボール４０と係合することにも注意されたい。このことが、はんだボール４０に下向きの力を発生させ、その力は、ソケット１０内にＩＣデバイスを保持するのを助ける。
図５および図６は、カバー１４が取り除かれたソケット１０を図示し、ソケット１０内に配置された動作メカニズム１６が露出している。図５は、ＢＧＡデバイスがソケット内の適切な位置にあれば、コンタクト２０が閉じられてＢＧＡデバイスのはんだボール４０を掴む位置にあるメカニズム１６を図示する。図６は、コンタクト２０が広げられてＢＧＡデバイスのはんだボール４０を受け取る準備のできた開いた位置にあるメカニズム１６を図示する。
メカニズム１６は、２つの同一のＵ字形ブラケット４２および４４を含み、そのそれぞれは、成形された交差部材４６と、交差部材４６に実質的に垂直に伸長する２つのまっすぐなアーム４８および５０とを有する。この２つのブラケット４２および４４は、お互いが向かい合うように入れ子にされ、ホールおよびスロットを配置されることによってアームのほぼ中央でお互いをピン留めされたそのブラケット自身のアーム４８および５０を有し、このホールおよびスロットの配置によって、各ブラケット４２および４４のアーム４８および５０は、それの端部が上下に動かされるとき、お互いに関して滑動することができる。交差部材４６の下側部分は、ベース１２のスロット内を旋回可能に取り付けられ、交差部材４６の上側部分は、ガイド３６を含むラック３２の端部と係合する。ブラケット４２および４４の寸法は、コンタクト２０が閉じられたとき、つまりガイド３６がそれらの最大の離隔位置にあるときに、交差部材４６の上側部分を離れさせてアーム４８および５０が上方に持ち上げられるように選択される。ソケット１０の右側のガイド３６を支持するプレート５２の位置と、これらのガイド３６の近くのラック３２の端部５４の位置とを比較することによって、ガイド３６がそれらの最大の離隔位置にあることが図示される。コンタクト２０が閉じた位置に対応する図５において、ラック３２の端部５４とプレート５２との間は大きく離隔しており、そのことは、ガイド３６がそれらの最も広い離隔位置にあることを示す。コンタクト２０が開いた位置に対応する図６において、ラック３２の端部はプレート５２にいっぱいに接近しており、ラック３２の最大に移動した状態つまりコンタクト２０が完全に開いた状態を示す。
ソケット１０にＢＧＡデバイスを挿入するために、カバー１４が押し下げられ、そのことがアーム４８および５０の端部を下方に押し下げる。アーム４８および５０のこの動きが、交差部材４６の上側部分をお互いに接近させるので、ガイド３６およびそれらに関連するラック３２をお互いの方に接近させてコンタクト２０を開く。つまり、ガイド３６は、ラック３２の上部のＢＧＡデバイスの配置を規定する位置に存在する。
いったんＢＧＡデバイスがガイド３６の間に置かれたら、そのＢＧＡデバイスの底面に取り付けられたはんだボール４０が開いたコンタクト２０内に置かれ、そして、ソケット１０は閉じられる準備ができている。カバー１０への下方への押下を解除することによって、コンタクト２０は、コンタクト２０の固有の弾性ではんだボール４０のまわりで閉じることができる。それと同時に、ラック３２が反対方向に動かされてガイド３６をいっぱいに分離させる。この作用は、アーム４８および５０を立ち上がらせ、そして、カバー１４を持ち上げる。
このように、ボールグリッドアレイ集積回路デバイスのためのテスト・アンド・バーンインのソケットが説明された。そして、それは、２つのコンタクトアームを用いてそのデバイスの各はんだボールを掴むものである。２つのアームを用いるので、力がデバイスで平衡が保たれ、また、ボールごとに大きな接触面積が規定され、そのことがはんだボールへの損傷を防止する。
本発明がただ１つの実施例に関して説明されたが、多くの変更が可能であることは当業者に明らかである。例えば、カバーは全体を取り除いてもよいし、アームは直接に作動させてもよい。さらに、カバーのより多いまたはより少ない移動量を要するために、アームは、より長くてもよいし、あるいは、より短くてもよい。

Claims (8)

1. ボールグリッドアレイ集積回路デバイスを検査回路に一時的に接続するための検査ソケットにおいて、
   電気的な絶縁材料からなるベースと、
   前記ベースによって支持されたコンタクトからなるアレイと、を含み、
   前記アレイは、集積回路デバイスのボールグリッドアレイに対応するコンタクトからなるパターンを少なくとも含み、
   各コンタクトは、互いに向かいあうように付勢され、かつ、ボールグリッドアレイ集積回路デバイスのボールの１つを掴むように適合された先端をそれぞれ端部に有する２つのカンチレバーアームの組を含み、
   前記両先端は、前記先端の移動方向に関して当該移動方向と直交する方向に相互にずらされており、かつ、デバイスのはんだボールとの係合時に前記先端の係合面がはんだボールに接し得るように、互いに向かい合うようにねじれて形成され、
   さらに、ボールグリッドアレイデバイスのボールが、コンタクトアームの前記組のそれぞれに１つ挿入されるように、コンタクトからなる前記アレイの前記組のそれぞれを同時に離れさせる手段を含む、検査ソケット。
2. ボールグリッドアレイ集積回路デバイスを検査回路に一時的に接続するための検査ソケットにおいて、
   電気的な絶縁材料からなるベースと、
   前記ベースによって支持されたコンタクトからなるアレイと、を含み、
   前記アレイは、集積回路デバイスのボールグリッドアレイに対応するコンタクトからなるパターンを少なくとも含み、
   各コンタクトは、お互いが向かいあうように付勢され、かつ、ボールグリッドアレイ集積回路デバイスのボールの１つを掴むように適合された先端をそれぞれ端部に有する２つのカンチレバーアームの組を含み、
   さらに、ボールグリッドアレイデバイスのボールが、コンタクトアームの前記組のそれぞれに１つ挿入されるように、コンタクトからなる前記アレイの前記組のそれぞれを同時に離れさせる手段を含み、
   前記組のそれぞれを同時に離れさせるための前記手段が、
   前記両先端のそれぞれに係合する隣り合ったラックと、前記隣り合ったラックを相互に反対方向に動かすための手段とを含む検査ソケット。
3. 上記先端が、はんだボールに係合した状態で当該はんだボールの表面に沿うよう相互に対向する向きに曲げられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の検査ソケット。
4. 前記ラックを反対方向に動かすための前記手段が、それぞれが交差部材と２つのまっすぐなアームとからなる２つのＵ字形部材を結合したものを含み、前記交差部材から離れた位置で前記アームを押下することによって前記交差部材の上側部分をお互いに接近させるように前記アームは結合され、前記ラックは、前記交差部材間に配置されて前記交差部材の動きとともに移動する請求項２に記載の検査ソケット。
5. ボールグリッドアレイデバイスを受け入れるための開口部と、カバーが押下されて前記交差部材をお互いに接近させるときに前記アームを押下するために前記アームの端部に接触する表面とを含む該カバーをさらに含む請求項４に記載の検査ソケット。
6. 前記カバーが押下されるときに前記ベースに関して前記カバーを協力して案内するための前記ベースと前記カバーとに設けられた手段をさらに含む請求項５に記載の検査ソケット。
7. ボールグリッドアレイ集積回路デバイスに用いるソケットのコンタクトであって、
   テールと、２つのカンチレバーアームとを含み、
   該２つのカンチレバーの先端は該２つのカインチレバーアームの移動方向に関して当該移動方向と直交する方向に互いにずれ、デバイスのはんだボールとの係合時に、上記先端の係合面がはんだボールに接し得るように、互いに向かい合うようにねじれて形成されていることを特徴とする、コンタクト。
8. 上記先端が、はんだボールに係合した状態で当該はんだボールの表面に沿うよう相互に対向する向きに曲げられていることを特徴とする、請求項７に記載のコンタクト。

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