JP2004152554A - 半導体装置用ソケットおよび半導体装置のソケットへの着脱方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポップアップタイプのソケット10は、ベース部材20と、カバー部材30と、複数のコンタクト40と、ベース部材20に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能でありかつBGAの載置面61を提供するアダプター60と、ベース部材20に回転可能に取り付けられたラッチ部材70と、カバー部材30の移動に連動して移動可能な位置決め機構100とを含む。位置決め機構100の位置決め部112は、アダプター60の載置面61上を対角線方向に移動可能であり、載置されたBGAを位置決めし保持する。そして、BGA11は、位置決め機構100に保持された状態で、はんだボール12がコンタクトの他端42から引き離される。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等の電子装置を装着するためのソケットに関し、特にバーンインテスト用ソケットに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置(以下、ICデバイスあるいはICパッケージということがある)をバーンインテストすることにより半導体装置の初期不良をチェックする作業が行われている。バーンインテストの際に、半導体装置はバーンインテスト用のソケットに装着される。一般に、この種のテスト用ソケットとしてポップアップタイプというものが広く利用されている。ポップアップタイプのソケットは、ベース本体に対してカバー部材が接近あるいは離れる方向に直線的に往復動するものであり、このようなカバー部材の直線的な動きは半導体装置の自動装着に適している。
【0003】
BGA(Ball Grid Array)あるいはCSP(Chip Sized Package)のような複数の端子を二次元的に配した表面実装型の半導体装置の出現にともない、これらに適用可能なソケットが開発されている。BGAあるいはCSPのICパッケージを回路基板に実装する場合、ボールの高さのばらつきあるいはボールの変形に起因するハンダ付け不良の問題があるため、ボールの下面(実装面側)に損傷を与えないことが望ましい。しかし、ボールの材質がはんだ等の低融点物質であると、バーンインテスト時における高温状態で軟化しやすく、はんだボールを大きく変形させてしまう場合がある。
【0004】
このような問題を避けるために、本出願人は特願2001−382485号「半導体装置用ソケットおよび半導体装置のソケットへの取り付け方法」(2001年12月17日出願)において、コンタクトの他端がアダプター部材(フローテイング部材)から一定の高さを突出するようにさせたコンタクト規制手段を採用することで、はんだボールの突出高さの平坦性を一定にさせている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のソケットには次のような課題がある。BGAのように、はんだボール若しくははんだ突起を端子に使用している場合、端子がコンタクトの他端(接触部)により下方から突き上げられると、BGAの耐熱試験をした後、はんだボールとコンタクトの他端とが融着等により張り付いてしまう現象が生じることがある。これにより、耐熱試験終了後に、ソケットからBGAを取り外す際に、バキューム装置によりBGAを吸い上げることができない場合がある。他方、はんだボールとコンタクトの他端とが張り付いた状態から、BGAを搭載しているアダプターを上昇させて両者の接触(張り付き)を切り離すと、BGAがアダプター内で飛び跳ねてしまい、所定の位置から大きく移動してしまう。このため、バキューム装置によってBGAを適切に吸着することができず、自動化に支障をきたすことがあった。
【0006】
本発明は、これらの従来の課題を解決し、BGAやCSPのような表面実装型の半導体装置を含む電子装置を適切に着脱することが可能なソケットを提供することを目的とする。
さらに本発明は、操作性に優れかつ半導体装置の自動化に適したソケットおよびソケットへの半導体装置の着脱方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るソケットは、ベース部材と、ベース本体に対して接近もしくは離間する方向に移動可能に取付けられた往復動部材と、複数のコンタクトであって、各コンタクトは、ベース部材に固定された一端と、一端と他端との間に弾性変形部とを有する、複数のコンタクトと、ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能であり、かつ電子装置の載置面を提供する載置部材であって、載置面には複数のコンタクトに対応する位置に複数の貫通孔が形成され、載置部材が前記ベース部材に向けて移動されたとき、載置部材の各貫通孔から各コンタクトの他端を突出させ、載置部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、各コンタクトの他端を各貫通孔内に収容させる、載置部材と、往復動部材の移動に連動して回転可能なラッチ部材であって、往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、ラッチ部材の押圧部は退避位置にあり、往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、押圧部は電子装置を押圧可能な位置にある、ラッチ部材と、往復動部材の移動に連動して移動可能な位置決め保持手段であって、往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、位置決め保持手段の位置決め部が第1の位置にあり、往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき位置決め部が載置面上の第2の位置にある、位置決め保持手段とを有し、位置決め保持手段の位置決め部が電子装置を保持した状態で載置面上に載置された電子装置が前記コンタクトから離されることを可能とするものである。これにより、電子装置の位置決め位置を保持した状態でソケットから電子装置を取り外すことができ、電子装置のソケットへの自動化の効率を向上させることができる。仮に、電子装置の端子がコンタクトの接触部と融着等により接続されてしまった場合でも、電子装置を保持した状態でコンタクトから切り離すので、電子装置が載置部材上で飛び跳ねたりすること等が防止される。
【0008】
好ましくは、載置部材は、電子装置を載置面に導くためのガイドを載置面のコーナー部に有し、位置決め保持手段の位置決め部が前記ガイドからほぼ対角線方向に移動し第2の位置に向かう。電子装置は、対角線方向に移動される位置決め部により、対向する対角線に片寄せされ、保持される。本明細書にいう載置面は、少なくとも電子装置を載置するための面を含み、この面からオフセットされた面(低くされた面)を含むものであってもよい。そして、オフセットされた面に複数の貫通孔を形成するものであってもよい。この場合、電子装置はオフセットされた面に接触されるものではなく、オフセットされた面の貫通孔からコンタクトが突出するときに、それらが電子装置に接触する。さらに、載置面は、電子装置を載置する面上に、複数の突出した面を含むものであってもよい。電子装置と接する面が大きいと、その平坦な面の精度を保持することが困難となる。そのため、複数の突出面を例えばコーナーに形成し、それらの突出面の平坦度を保持するようにしてもよい。
【0009】
好ましくは、位置決め保持手段は、往復動部材と係合しかつ水平方向に移動可能な移動部材(スライダー)を含み、移動部材の移動に応じて位置決め部が第1の位置と第2の位置のいずれかに選択的に位置される。位置決め部は、ばね部材により第2の位置方向に付勢され、移動部材がばね部材のばね力に抗して位置決め部を第1の位置に移動させる。
【0010】
さらに位置決め保持手段の位置決め部が、載置面のコーナー部の少なくとも2箇所に配されるようにしてもよい。載置面がほぼ正方形状であれば、単一の位置決め部を対角線方向に移動させれば、電子装置の位置決めを確実に行うことが可能であるが、載置面が長方形状であって、載置される電子装置が直方体状である場合には、位置決め機構を隣接するコーナー部に2箇所設けることで、電子装置を確実に位置決めすることができる。勿論、位置決め機構は、2箇所以上の複数箇所に設けるものであってもよい。
【0011】
好ましくはガイドには載置面の対角線方向と平行な溝が形成され、溝内に位置決め部が移動可能に収容され、位置決め部が溝から突出し載置面上の第2の位置に位置される。位置決めを行わないときには、ガイドの開口部内に収容され、電子装置を載置面上に着座させるときに電子装置と干渉されない。
【0012】
さらに好ましくは、記往復動部材がベース部材に接近する方向に移動されるときに、ラッチ部材が載置部材の係合部と係合し、載置部材をばね部材の付勢する方向に付勢可能であるようにしてもよい。つまり、電子装置の端子がコンタクトの接触部と融着等により接続されている場合、ラッチ部材により載置部材を半強制的に移動させることで、載置部材上の電子装置とコンタクトの接続を切り離すことが可能である。
【0013】
本発明に係るソケットからの半導体装置の取り外し方法は以下のステップを含むものである。アダプターの載置面上において半導体装置が保持手段によって保持されかつラッチ部材により押圧された状態から、往復動部材を前記ベース部材に接近する方向に移動させ、ラッチ部材による半導体装置の押圧状態を解除するステップと、半導体装置を保持手段により保持した状態で、アダプターを第1の方向に移動させて半導体装置の各端子とコンタクトの他端との接続を切り離すステップとを有する。これにより半導体装置は、その位置を保持された状態でコンタクトの他端(接触部)から切り離すことができ、以後のバキューム装置等を用いた取り外し工程において取り外し不良が発生する頻度を抑制することができる。
【0014】
好ましくアダプターは着脱可能である。異なる厚さを有する別なアダプターを取付けることで、アダプターから突出されるコンタクトの最大突出量を変更することが可能となり、これによって、パッケージ寸法の異なる半導体装置あるいは端子寸法の異なる半導体装置への対応も容易に行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態に係るソケットの平面図であり、図2(a)は図1のX−X線断面、図2(b)は図1のY−Y線断面図、図3はBGAの側面図である。
【0016】
本実施例のソケット10は、BGAタイプの半導体装置用に開発されたものである。BGA11は、図3に示すように低融点金属のはんだ材からなるボール状の端子(はんだボール)12をパッケージ下面に2次元的(マトリックスアレイ状)に配列している。はんだボール12は、0.5ミリピッチでパッケージの外周に沿って複数列に整列される。はんだボール12は、約0.3ミリメートルの直径を有し、パッケージ下面から約0.25ミリメートル突出する。BGA11の全体の高さは約1.2ミリメートルである。
【0017】
ソケット10は、ベース部材20、ベース部材20に対して接近しまたは離れる方向に往復動可能なカバー部材30、ベース部材20に植え込まれる複数のコンタクト40を含む。ベース部材20は、高耐熱樹脂ポリエーテルサルフォン(PES)を射出成型して形成され、そのほぼ中央にはコンタクト40を植え込み保持するための矩形状の空間21が形成される。なお、高耐熱樹脂は、PES以外にもPEIやPAIなどを用いても良い。
【0018】
空間21内には、一列に整列されたコンタクト40と絶縁性材からなるシート状のセパレーター22とが交互に図1のX−X線方向と平行に配される。コンタクト40の各列、すなわちY方向は、セパレーター22によって電気的に絶縁される。各セパレーター22の上部および下部には、それぞれコ字型の溝が形成され、またセパレーター22の各コーナー部には、内側に切り込まれた傾斜部を有する傾斜部22aと、ほぼ直角に切り込まれた切込み部22bが形成される(図2(a)参照)。一対のセパレーター22が組み合わされたとき、一対のコ字型の溝がセパレーター22の上部および下部に四角形状の溝23、溝24を形成する。セパレーター22の溝23、24を介してコンタクト40の端部をそれぞれ突出させることで、各列のコンタクト40のX方向の位置決めおよび電気的絶縁が成される。こうしてコンタクト40とセパレーター22とが積層され、コンタクト40のX方向およびY方向の位置決めおよび電気的絶縁がなされたコンタクトユニット25が形成され、コンタクト40が二次元的にマトリックスアレイ状に配列される。
【0019】
コンタクトユニット25は、ストッパー部材50によって固定され、その状態でベース部材20の上方から空間21内に収容される。ストッパー部材50は、一面に開口された矩形状の窓とその窓の各辺から垂直方向に延在する脚部51とを有する。ストッパー部材50の窓は、コンタクトユニット25の上面サイズに対応する大きさを有し、コンタクト40の他端が窓を介してさらに上方のアダプター60へ延びる。脚部51はセパレーター22の傾斜部22aと係合することでコンタクトユニット25を固定し、セパレーター22の切込み部22bが空間21内の突起部21aに当接される。コンタクトユニット25と空間21との間隙に脚部51を介在させることでコンタクトユニット25がベース部材20にしっかりと固定される。このとき、コンタクトユニット25の下面が、ベース部材20の底面と一致し、そこからコンタクト40の一端が突出される。なお、装着されるBGAの端子数や端子のピッチに応じて、セパレーター22を他の大きさに変更することが可能である。この際、コンタクトユニット25と開口21のサイズとが大きく異なるような場合には、コンタクトユニット25内にスペーサー部材26を追加することができる(図1(b)参照)。スペーサー部材26を挿入することで、コンタクト40のピッチを変更したり、あるいはコンタクトユニットの厚みを調整することができる。
【0020】
コンタクト40は、図7に示すように板状のベリリウム銅などの金属板を打ち抜くことによって形成される。コンタクト40の一端41は、ベース部材20の底面あるいはセパレーター22の溝24から突出し、回路基板(図中省略)の導電接点にはんだ等によって接続される。コンタクト40には幅広部43が形成され、幅広部43がセパレーター22の溝24と係止することで、コンタクトの一端41の突出量が制限される。コンタクトの他端42は、BGAデバイス11のはんだボール12と電気的に接続される。コンタクトの一端41と他端42との間には湾曲された弾性変形部44が形成される。弾性変形部44は、コンタクトの他端42がはんだボール12と接触し、コンタクト40の軸方向に座屈加重が加えられたときそれに抗する弾性力を生じさせ、他端42とはんだボール12との間に必要な接圧を生じさせる。弾性変形部44と他端42との間には、幅広のストッパー45が形成される。ストッパー45はセパレーターの上部に形成された溝23と係止することで、コンタクト40の他端42のセパレーター22からの突出量を一定に規制している。幅広部43およびストッパー45とがセパレーター22の溝23、24と係止されるとき、コンタクト40の弾性変形部44に一定の予圧(プリロード)が与えられている。コンタクトの他端42は、U字型の溝を有し、これは他端42がはんだボール12と接触した際に、はんだボール12の最下点部を変形させないようにするためである。なお、本明細書におけるコンタクトの他端とは、必ずしもコンタクトの先端のみに限られるのではなく、その先端を含む他端側の一定の部分を含む。
【0021】
図4は本発明の特徴部分の一つである位置決め機構を示す図である。本実施の態様では、図4に示すようにアダプター60のコーナー部に位置決め機構100が取り付けられている。アダプター60は、図5に示すように、BGA11を載置氏するための載置面61と、載置面61の各コーナー部に設けられたガイド部62と、各ガイド部62を連結し後述するラッチ部材70と係合可能なラッチ係合部63と、3つのコーナー部において裏面から突出する3つの突起64とを含む。載置面61は、BGA11の端子が形成されていない裏面領域と接触する平坦な接触面61aと、これより一段低い凹部領域61bとを含み、凹部領域61bにコンタクト40の位置に対応した複数の貫通孔65が形成される。複数の貫通孔65は、アダプター60が上下方向に移動されるときにコンタクト40の他端42をガイドする。平坦な接触面61aは、そのコーナーに一段高い平面を有する突出面61cを含むものであってもよい。それぞれの突出面61cの面の平坦度を保つことにより、BGA11が突出面61cに水平に保持され、接触面61aはBGA11に接触しない。突出面61の形成は、接触面61aの面積が大きくなりその平坦度の形成が困難であるときに特に実益がある。
【0022】
ガイド部62は、載置面61のコーナー部において、上方から下方に向けて傾斜する一対の直角に交差する傾斜面62aを有する。傾斜面62aは、BGA10が載置面61上に着座されるとき、BGA11の各コーナー部をガイドし、BGA11を載置面61上に位置決めする。4つのガイド62部の内の一つのガイド部62(図4では右上のガイド部、図5では左上のガイド部)には、位置決め機構100の一部を搭載するための溝66が形成されている。載置面61は、ほぼ正方形状の面であり、溝66は載置面61の一つの対角線方向と平行に延び、その断面はほぼ矩形状である。
【0023】
ラッチ係合部63は、ガイド部62とガイド部62とを連結する4つの柱であり、ラッチ係合部63と載置面61との間に空間67が形成される。空間67は、後述するラッチ部材70が回転移動するための経路(スペース)であるが、一定の条件のときにラッチ部材70がラッチ係合部63と接触する。
【0024】
アダプター60は、ストッパー部材50上に上下動可能に取付けられる。図4に示すように、ストッパー部材50の各コーナー部には、一定の深さの溝53が形成される。溝53内に、アダプター60の突起64が挿入され、溝53と突起64との間にはコイルスプリング54が介在される。これによりアダプター60はストッパー部材50から離れる方向に常に付勢される。アダプター60のガイド部62の一部がベース部材20の各コーナーに形成された係止部20a(図1および図4の拡大図を参照)と当接され、コイルスプリング54によって付勢されたアダプターは停止される。このとき、アダプター60がストッパー部材50から最も離れた位置ある。
【0025】
アダプター60がコイルスプリング54によって最も離間された位置に付勢されているとき、アダプター60とセパレーター22の溝23との間には一定の間隔が形成され(図8参照)、コンタクトの他端42すなわち接触端は一段低い面61bから突出することなく貫通孔65内に収容されている。アダプター60にコイルスプリング54に勝る大きな力が加えられた場合、アダプター60はコイルスプリング54に抗して下降し、コンタクトの他端42が貫通孔65に案内されて載置面61から突出する。アダプター60は、最大でストッパー部材50に当接するまで(突起64が溝53に接触するまで)下降することができる。
【0026】
再び図4に戻り、位置決め機構100は、アダプター60のガイド部62から対角線方向に突出可能な位置決め部材を有する。位置決め機構100は、位置決め部材110と、位置決め部材110に接続されるスライダー120とを含む。位置決め部材110は、図6に示すように、軸状の本体111と、本体111の一端においてほぼ直角に分岐した位置決め面を含む位置決め部112と、本体111から下方に円錐状に突出する突起113と、本体111の他端において下方に延在する係合部114とを含む。本体111の他端にはその軸方向に一定の深さの溝115が形成され、また本体111の側面に突起状のストッパー116が形成される。なお、図4(a)に示す位置決め機構では、1対のストッパー116が形成されているが、図6のように一つのストッパーであってもよい。
【0027】
本体111は、アダプター60のガイド部62に形成された溝66(図4において右上のコーナー、図5において左上のコーナー)内に挿入される。本体111の溝115内にコイルスプリング117が挿入され、コイルスプリング117の一端は溝115の壁面115aに当接し、その他端がガイド部の溝66に隣接する壁66aに当接する。これにより、本体111は常にコイルスプリング117によって、溝66から載置面61の対角線方向に突出するように付勢される。付勢された本体111は、ストッパー116を溝66に形成された肩部68と係止させることで、本体111のガイド部62からの突出量を規制する。本体111の係合部114は、スライダー120の開口121内に挿入される。図4(b)の状態では、本体111が最も左側の位置、すなわちストッパー116が係止された位置にあり、このとき係合部114が開口121内において壁122と当接される。これによりスライダー120が最も左側に移動された位置にある。
【0028】
スライダー120は、ベース部材20に形成された凹部123内に挿入され、そこで載置面61の対角線方向に往復移動が可能である。スライダー120が最も左側(載置面側)に移動できる位置は、本体111がストッパー116によって係止された位置であり、それとは反対の最も右側(載置面から離れる方向)に移動できる位置は、その凹部123の端面124と接触される位置である。スライダー120の中央部には、開口125が形成される。開口125は、カバー部材30がベース部材20に接近された方向に移動されたとき、カバー部材30の突起30aと係合し、その突起30aが十分に開口125内に挿入されることで、スライダー120が右方向に水平移動され、壁122と接触された本体111がコイルスプリング117に抗して右方向に移動され、位置決め部112がガイド部62の溝66内に収容される。位置決め部材110の突起113は、アダプター60の突起64と同様に、ストッパー部材50の溝53内に挿入され、そこにコイルスプリング54が介在される。
【0029】
アダプター60は、ソケット10から着脱可能であり、装着されるICパッケージ(例えば、はんだボールの端子数やボールのサイズ、あるいはパッケージの大きさや厚さ)に応じて別のアダプターを取付けることができる。つまり、アダプター60を他のアダプターに交換するだけで、単一のソケットを複数種のICデバイスに対応させることができる。このため、アダプター60の種類を豊富に揃えておくことが望ましい。
【0030】
カバー部材30の各コーナーには下方に直立するポストが形成され、このポストはベース部材20の各コーナーに形成された収容孔(図中省略)に挿入される。カバー部材30とベース部材20との間には一対のコイルスプリング31が介挿され(図2参照)、スプリング31によってカバー部材30はベース部材20から離れる方向へ常時付勢されている。カバー部材30には、図示しない一対のフックが設けられ、該フックをベース部材20に係合させたときにカバー部材30がベース部材20から最も離れた位置にあり、カバー部材30のベース部材20からの抜けが防止される。カバー部材30のほぼ中央にはほぼ矩形状の開口32が形成され、BGA11の着脱は開口32を介して行われる(図1参照)。
【0031】
アダプター60の周囲には4つのラッチ部材70が回転軸71を介してベース部材20に回動可能に取付けられ、その先端(押圧部)72はそれぞれアダプター60の載置面61と平行に配される(図2参照)。ラッチ部材70の端部にはリンク80が配され、リンク80の一端81は、軸82によりラッチ部材70の長穴73内に収容され、かつベース部材20に形成された溝27を摺動する。リンク80の他端83は、軸84によってカバー部材30に回転可能に支持される。ラッチ部材70の長穴73を形成する外周は、円弧状の外周面74を有し、円弧状外周面74はリンクの軸82が溝27内を移動するとき、ベース部材20に形成されたカム面28上を摺動する。ラッチ部材70にはまた、もう一つの突起状の支点75が設けられ、該支点75はベース部材20の凸部29と係合し、ラッチ部材70が押圧可能位置から退避位置へ向けて回転されるときに回転中心として働く。
【0032】
カバー部材30がスプリング31に抗してベース部材20に向かって移動すると、リンク80が下方に下がり、長穴73内の軸82によってラッチ部材70が支点75を中心に回転し始める。さらにカバー部材30が押し下げられると、長穴73内を軸82が摺動するとともに円弧状外周面74がカム面28に当接し、リンク80は軸84を中心に回転し、ラッチ部材70の押圧部72はアダプター60の載置面61から離れる。カバー部材30がフルストロークあるいは十分なくらい押し下げられたとき、ラッチ部材70の押圧部72は、BGAデバイス11の挿入に干渉しない位置、すなわち退避位置へと移動される。
【0033】
次に本実施の形態におけるBGAデバイスをソケットに着脱する際の動作について図8ないし図12を参照して説明する。カバー部材30がスプリング31によってベース部材20から離された状態にあるとき、ラッチ部材70の先端(押圧部)72はアダプター60の載置面61から僅かに離れた位置にある。このとき、アダプター60はコイルスプリング54によって最も高い位置まで持ち上げられ、コンタクト40の他端42は載置面61から突出ることなく貫通孔65内に収容される。また、位置決め機構100の位置決め部112はコイルスプリング117によって最も付勢された位置、すなわちガイド部62から載置面61上の内側に突出した位置にある。
【0034】
BGA11をソケットに装着するためにカバー部材30が押し下げられると、図8に示すように、リンク80が軸84を中心に回転し、リンクの一端81がソケットセンターに向けて誘導される。同時にラッチ部材70が支点75を中心にして回転し、押圧部72は、アダプター60の外側あるいはカバー部材30の下部である退避位置へ移動を開始する。この時点では、位置決め部112の位置はまだ移動しない。カバー部材30が、十分に押し下げられると、ラッチ部材70の押圧部72が退避位置に移動され、他方、カバー部材の突起30aが、図9(b)に示すように、スライダー120の開口125内に挿入され、スライダー120がコイルスプリング117に抗して外側に移動される。この移動により、開口121内の壁122と係合した位置決め部材110が外側に移動され、その結果、位置決め部112がガイド部のガイド面62aから溝66内に収容され、載置面61においてBGA11を受け入れる準備が整えられる。
【0035】
BGA11をアダプター60のガイド部62に規制させながら載置面61上に載置させる。通常は、バキューム装置によりBGA11の上面を吸着し、所定の位置で吸着を解放し、BGA11を落下させる。このとき載置面61からはコンタクトの他端(接触部)42が突出していないので(図8の拡大図)、BGA11のはんだボール12がコンタクトの他端42に接触したり、それによってはんだボール12に引っかき傷を生じさせることなくBGA11が載置面61上に着座される。
【0036】
BGA11をアダプター60上に着座させた後、カバー部材30に与えている力を徐々に減らすことで、スプリング31の付勢力によりカバー部材30はベース部材20から遠ざかる。リンク80の一端81がソケットセンターから外側へ移動するように回転を開始し、ラッチ部材70の先端72が退避位置からアダプター60上のBGAデバイス11へ向けて移動する。同時に、カバー部材30の突起30aが、スライダー120の開口125から離脱されると、位置決め部材110はコイルスプリング117のバネ力により原位置へ向けて移動を開始する。そして、図10(a)に示すように、位置決め部112がガイド面62aから突出し、対角線方向Qに向けて移動する。これにより、BGA11は対角のコーナー側に片寄せられ、コイルスプリング117によって付勢された位置決め部112によって保持され、BGAについての最終的な位置決めが完了する。このとき、ラッチ部材70の押圧部72はBGA11にまだ接触していない。このため、BGA11の移動は載置面61上においてスムースに行われる。
【0037】
さらにカバー部材30が上昇されると、ラッチ部材70の押圧部72がBGA11の上面に接触し、ラッチ部材70が回転軸71を中心に回転し、支点75がベース部材20から離れる。
【0038】
アダプター60はストッパー部材50からコイルスプリング54によって付勢されているが、それよりも強い力がラッチ部材70の押圧部72からBGA11に与えられ、それに伴いアダプター60が降下する。アダプター60が降下すると、載置面61bの貫通孔65からコンタクト40の他端42が突出し、これら他端42がはんだボール12と接触する(図10(b)参照)。さらに、ラッチ部材70が回転軸71を中心に回転し、カバー部材30を押し上げているコイルスプリング31のバネ力とコンタクト40の接触力がバランスする位置、または、アダプター60がストッパー部材50に当接するまでBGA11が押し下げられる(図10(c)参照)。各コンタクト40は、ラッチ部材70により押し下げられた量に応じて撓むことで弾性力を生じさせ、コンタクト40がスプリング31のバネ力とバランスした状態にあるとき、アダプター60とストッパー部材50との間には若干のクリアランスが生じ、あるいは、アダプター60がストッパー部材50に当接したとき、コンタクトのストッパー45はセパレーター22の溝23から僅かに離れた状態になる。
【0039】
作用点となるラッチ部材の押圧部72と、回転中心である回転軸71および支点75までのそれぞれの直線距離は、回転軸71の方が小さい。すなわち、ラッチ部材70の押圧部72によってBGA11を押下するとき、支点75を中心にするよりも回転軸71を中心にした方がてこの原理により比較的大きな押圧力を生成することができる。他方、ラッチ部材の押圧部72を押圧可能な位置から退避位置へ移動させるとき、回転軸71を中心にするよりも支点75を中心にした方が、比較的高速にラッチ部材70を回転させ、カバー部材30のストロークを小さくすることができる。このような2つの支点を備えたラッチ部材を採用することで、カバー部材の押し下げ力を軽減し、ソケットの外形をより小さくコンパクトにすることができる。
【0040】
バーンインテストに際して、BGA11を装着したソケット10がオーブン中に入れられ、BGA11の耐熱試験が実施される。耐熱試験中に、低融点金属であるはんだボール12が軟化し、コンタクトの他端42が徐々にはんだボール12を変形させていった場合、図10(c)に示す状態からコンタクト40のストッパー45が溝23に当接し、このコンタクトの移動量だけはんだボール12が変形することがあり得る。つまり、コンタクトの他端42の載置面61からの最大突出高さがストッパー部材50によって制限されるため、はんだボール12がこの最大突出高さを越えて変形されることはない。
【0041】
耐熱試験が終了し、BGA11をソケットから取り外す場合には、カバー部材30の押下を開始し、ラッチ部材70の押圧部72が退避位置へ向けて移動を開始する。これより、ラッチ部材70によるBGA11の押し下げる力が解放され、アダプター60がコンタクト40の反力により持ち上げられ、さらにコイルスプリング54のバネ力により持ち上げられる。
【0042】
さらにカバー部材30を押下すると、ラッチ部材70の押圧部72はBGA11の上面より離れるが、耐熱試験によりはんだボール12とコンタクト40の他端42とが融着していると、アダプター60がコイルスプリング54によって押し上げられず、図11に示すような状態となる。
【0043】
カバー部材30の押下がさらに続けられると、ラッチ部材の押圧部72が空間67においてアダプター60のラッチ係合部63と接触し(図12左側部分)、ラッチ部材70により強制的にアダプター60が持ち上げられる(図12右側部分)。アダプター60が強制的に上昇されることで、コンタクト40の他端42とはんだボール12との融着が解離される。このとき、BGA11は、位置決め機構100によって載置面61上において片側に押し付けられて保持された状態にあるため、はんだボール12がコンタクトの他端42から切り離されるときに、コイルスプリング54によりBGA11が飛び離れる現象が防止される。
【0044】
カバー部材30がさらに押下され、ラッチ部材70がアダプター60を持ち上げた後、カバー部材30の突起30aがスライダー120の開口125内に挿入されることで、位置決め部112がガイド面62aから溝66内の退避位置に戻され、位置決め機構100によるBGA11の保持が解除される。そして、BGAの装着時と同様の状態となり、バキューム装置によりBGA11がソケットから吸着される。
【0045】
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では、アダプター60の一つのガイド部62に位置決め機構100を搭載したが、本実施の形態では図13に示すように隣接するがガイド部62に位置決め機構を搭載している。第1の実施態様による位置決め機構100は、ほぼ正方形状の載置面61に、短辺と長辺とがほぼ等しいパッケージ寸法を有するBGA11を位置決め保持するときに効果的であるが、本実施の態様による位置決め機構200、300は、長方形状の載置面61上に、短辺と長辺との長さが異なるパッケージ寸法を有するBGA11を位置決め保持するときに効果的である。位置決め機構200、300において移動される位置決め部は、載置面61上をそれぞれ対角線方向に沿って移動される。第2の実施態様に用いられる位置決め機構は、ソケットのアダプターを他のアダプターに交換することによって得ることができる。
【0046】
このように本実施の形態によれば、コンタクトの他端42がBGAのはんだボール12に張り付いた場合であっても、ラッチ部材70によりアダプター60を持ち上げることで、はんだボール12をコンタクト40から引き離すことができる。また、ラッチ部材70によりアダプター60を持ち上げる際に、BGA11が位置決め機構100によって保持された状態にあるため、BGA11が載置面61上において飛び跳ねることが防止される。BGA11が位置決めされた状態でアダプター60の載置面61上に位置されるため、バキューム装置によりBGA11の吸着を行うときに、吸着の不良を生じることを防止することができ、BGAの装着の自動化を効率よく行うことが可能となる。
【0047】
以上のように本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0048】
本実施の形態に係るソケットは、BGAデバイスを例にしたが、これに限らずCSPやLGAなどの表面実施タイプの半導体装置に適用できることは言うまでもない。また、BGAデバイスのはんだボールの個数、大きさ、形状、材質も上記説明のものに限らない。半導体装置の端子の形状は、球状あるいは半球状でなくとも、四角形状、円錐状、楕円形状のようなものであっても良いし、材質もはんだ以外の金属であっても良い。
【0049】
コンタクトの他端42の接触形状は、U字型の溝を用いたが、これ以外の別な形状のものを用いることができる。例えば、T字型のようなものを用いてはんだボールの変形が平坦になるようにしても良いし、V字型や円錐形状のものを用いてはんだボールの最下点の変形を防止するようにしても良いし、あるいは先端が丸められた球状のもの、あるいは尖った針状のものを半田ボールの最下点もしくは側壁に接触させるようにしても良い。
【0050】
ベース部材20へのコンタクト40の取り付けは、コンタクトとセパレーターとを積層したコンタクトユニットを用いたが、コンタクトユニットを用いる以外にも、例えば従来から行われているようにベース部材に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔にコンタクトを植え込みように保持させてもよい。
【0051】
本実施の形態に係るソケットでは、アダプターの両側に4つのラッチ部材を設けたが、アダプターの対向する位置に一対のラッチを設ける構成でも良い。また、ラッチ部材の駆動にリンク機構を用いたが、これ以外にカム駆動を用いても良いし、必ずしも特定の機構に限定されるものではない。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポップアップタイプのソケットにおいて往復動部材の移動に応答して載置部材の載置面上を移動する位置決め保持手段を設けたことにより、電子装置を位置決め保持手段により保持した状態で電子装置を持ち上げ、電子装置とコンタクトとの接続を切り離すことが可能となる。電子装置の載置面上での飛び跳ねが防止され、電子装置の位置決め精度を保持した状態で電子装置を取り外すことができ、電子装置の装着の不良を回避することができる。これにより電子装置のソケットへの自動装着の効率化が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るソケットの平面図である。
【図2】図2(a)は図1のX−X線断面図、図2(b)は図1のY−Y線断面図である。
【図3】BGAの側面図である。
【図4】図4(a)は位置決め機構の平面図、図4(b)はA−A線断面図である。
【図5】図5(a)はアダプターの平面図、図5(b)はB−B線断面図である。
【図6】図6(a)は位置決め部材の上面図、図6(b)はC−C線断面図、図6(c)は位置決め部材の側面図、図6(d)は位置決め部材の背面図である。
【図7】図7(a)はコンタクトの正面図、図7(b)はこんたくとの側面図である。
【図8】図8はカバー部材が押下されたときのアダプター部分を拡大した図である。
【図9】図9(a)はカバー部材が押下されたときの位置決め機構の状態を示す平面図、図9(b)はD−D線断面図である。
【図10】図10(a)は位置決め部材が対角線方向にBGAを位置決めするときの動作を示す平面図、図10(b)はラッチ部材がBGAを押圧するときの状態を示す断面図、図10(c)はラッチ部材がBGAを介してアダプターを押下した状態を示す断面図である。
【図11】図11はラッチ部材がBGAから離れたときにはんだボールとコンタクトの他端とが融着された状態を示す断面図である。
【図12】図12はラッチ部材がアダプターを持ち上げる状態を示す断面図である。
【図13】図13は本発明の第2の実施の形態に係るソケットの平面図である。
【符号の説明】
10:ソケット、 11:BGAデバイス、 12:はんだボール、
20:ベース部材、 30:カバー部材、 40:コンタクト、
44:弾性変形部、 45:係止部、 50:ストッパー部材、
60:アダプター、 62:ガイド部、 65:貫通孔、
70:ラッチ部材、 72:先端(押圧部)、 80:リンク、
100、200:位置決め機構、
110:位置決め部材、 112:位置決め部、
113:突起、 114:係合部、
115:溝、 116:ストッパー、
117:コイルスプリング、120:スライダー
121、125:開口
Claims (21)
- ベース部材と、
前記ベース本体に対して接近もしくは離間する方向に移動可能に取付けられた往復動部材と、
複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定された一端と、前記一端と他端との間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に移動が可能であり、かつ電子装置の載置面を提供する載置部材であって、前記載置面には前記複数のコンタクトに対応する位置に複数の貫通孔が形成され、前記載置部材が前記ベース部材に向けて移動されたとき、前記載置部材の各貫通孔から各コンタクトの他端を突出させ、前記載置部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、各コンタクトの他端を各貫通孔内に収容させる、前記載置部材と、
前記往復動部材の移動に連動して回転可能なラッチ部材であって、前記往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、前記ラッチ部材の押圧部は退避位置にあり、前記往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき、前記押圧部は電子装置を押圧可能な位置にある、前記ラッチ部材と、
前記往復動部材の移動に連動して移動可能な位置決め保持手段であって、前記往復動部材がベース部材に接近した方向に移動されたとき、前記位置決め保持手段の位置決め部が第1の位置にあり、前記往復動部材がベース部材から離れた方向に移動されたとき前記位置決め部が前記載置面上の第2の位置にある、前記位置決め保持手段とを有し、
前記位置決め保持手段の位置決め部が前記電子装置を保持した状態で前記載置面上に載置された電子装置が前記コンタクトから離されることを可能とする、ソケット。 - 前記載置部材は、電子装置を前記載置面に導くためのガイドを前記載置面のコーナー部に有し、前記位置決め保持手段の位置決め部が前記ガイドからほぼ対角線方向に移動し前記第2の位置に向かう、請求項1に記載のソケット。
- 前記位置決め保持手段は、前記往復動部材と係合しかつ水平方向に移動可能な移動部材を含み、前記移動部材の移動に応じて前記位置決め部が第1の位置と前記第2の位置のいずれかに選択的に位置される、請求項1または2に記載のソケット。
- 前記位置決め部は、ばね部材により前記第2の位置に向けて付勢され、前記移動部材が前記ばね部材のばね力に抗して前記位置決め部を前記第1の位置に移動させる、請求項3に記載のソケット。
- 前記位置決め保持手段の位置決め部が、前記載置面のコーナー部の少なくとも2箇所に配される、請求項1ないし4いずれかに記載のソケット。
- 前記載置部材のガイドに前記載置面の対角線とほぼ平行な溝が形成され、前記溝内に前記位置決め部が移動可能に収容され、前記位置決め部が前記溝から突出し前記載置面上の第2の位置に位置される、請求項2ないし5いずれかに記載のソケット。
- 前記往復動部材が押下されたとき、前記ラッチ部材の押圧部が前記電子装置から離され、かつ電子装置が前記位置決め部によって保持された状態にある、請求項1に記載のソケット。
- 前記ラッチ部材が前記載置部材と係合し、前記電子装置の端子が前記複数のコンタクトの他端から引き離される方向に前記載置部材を付勢する、請求項1または7に記載のソケット。
- ベース部材と、
前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、
複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定された一端と、前記一端と他端との間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能である載置部材であって、該載置部材は、ばね部材によって前記ベース部材から離れる方向に付勢され、さらに該載置部材は、複数の貫通孔を含む載置面とラッチ部材と係合可能な係合部とを含み、前記載置部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されたとき複数の貫通孔から前記複数のコンタクトの他端を突出させる、前記載置部材と、
前記往復動部材と連動し、前記載置部材の載置面上に載置された電子装置を押下可能なラッチ部材とを有し、
前記往復動部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されるとき、前記ラッチ部材が前記載置部材の係合部と係合し、前記載置部材を前記ばね部材の付勢する方向に付勢可能である、ソケット。 - 前記電子装置の端子が前記コンタクトの他端と融着された状態にあるときに、前記ラッチ部材が前記載置部材の係合部と係合する、請求項9に記載のソケット。
- ベース部材と、
前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、
複数のコンタクトであって、各コンタクトは、前記ベース部材に固定された一端と、前記一端と他端との間に弾性変形部とを有する、前記複数のコンタクトと、
前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能である載置部材であって、該載置部材は、ばね部材によって前記ベース部材から離れる方向に付勢され、さらに該載置部材は、複数の貫通孔を含む載置面とラッチ部材と係合可能な係合部とを含み、前記載置部材が前記ベース部材に接近する方向に移動されたとき複数の貫通孔から前記複数のコンタクトの他端を突出させる、前記載置部材と、
前記往復動部材と連動し、前記載置部材の載置面上に載置された電子装置を介して前記載置部材を押下可能なラッチ部材と、
前記載置面上に載置された電子装置を保持可能な保持機構とを有し、
前記往復動部材を前記ベース部材に接近する方向に移動させて前記ラッチ部材を前記載置部材の係合部に係合させたとき、前記電子装置が前記保持手段によって保持された状態にある、ソケット。 - 前記ラッチ部材が前記載置部材と係合することにより前記載置部材が前記ベース部材と離れる方向に移動され、前記複数のコンタクトの他端が前記載置面の各貫通孔内に収容される、請求項11に記載のソケット。
- 前記往復動部材がさらに前記ベース部材に接近された位置に移動されたとき、前記保持手段が前記電子装置の保持を解除する、請求項11または12に記載のソケット。
- 前記電子装置は、その下面に複数の端子を二次元的に配置させた半導体装置である、請求項1ないし13いずれかに記載のソケット。
- 前記複数のコンタクトの他端は、二又状に分かれた一対の接触部を含み、該一対の接触部を前記端子に接触可能とする、請求項1ないし14いずれかに記載のソケット。
- 前記載置部材は、前記ベース部材に対して着脱可能なアダプターである、請求項1ないし13いずれかに記載のソケット。
- ベース部材と、前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、前記ベース部材に固定された複数のコンタクトと、前記ベース部材に接近若しくは離間する方向に移動可能に取付けられ前記複数のコンタクトの他端を載置面から突出可能なアダプターと、往復動部材の動きに連動しアダプター上の半導体装置を押圧可能なラッチ部材と、アダプターの載置面上に載置された半導体装置を保持可能な保持手段とを備えたソケットであって、該ソケットからの半導体装置の取り外し方法は以下のステップを含む;
前記アダプターの載置面上において半導体装置が前記保持手段によって保持されかつ前記ラッチ部材により押圧された状態から、前記往復動部材を前記ベース部材に接近する方向に移動させ、前記ラッチ部材による半導体装置の押圧状態を解除し、
前記半導体装置を前記保持手段により保持した状態で、前記アダプターを第1の方向に移動させて前記半導体装置の各端子と前記コンタクトの他端との接続を切り離す、半導体装置の取り外し方法。 - 前記ラッチ部材を前記アダプターに係合させることで前記アダプターを前記第1の方向に移動させる、請求項17に記載の取り外し方法。
- 前記往復動部材を前記ベース部材にさらに接近させる方向に移動させ、前記保持手段による前記半導体装置の保持を解除する、請求項14または18に記載の取り外し方法。
- ベース部材と、前記ベース部材に対して接近もしくは離間する方向に往復動可能に取付けられた往復動部材と、前記ベース部材に固定された複数のコンタクトと、前記ベース部材に接近若しくは離間する方向に移動可能に取付けられ前記複数のコンタクトの他端を載置面から突出可能なアダプターと、往復動部材の動きに連動しアダプター上の半導体装置を押圧可能なラッチ部材と、前記往復動部材の動きに応答して前記載置面上において移動する位置決め保持機構とを備えたソケットの操作方法であって、以下のステップを含む;
前記アダプターの載置面上において前記半導体装置を前記ラッチ部材および前記位置決め保持機構により固定した状態から、前記往復動部材を第1の押下位置に押下して、前記ラッチ部材による前記半導体装置の押圧を解除し、
前記往復動部材を第2の押下位置に押下して、前記半導体装置の端子から前記各コンタクトを切り離し、
前記往復動部材を第3の押下位置に押下して、前記位置決め保持機構による前記半導体装置の保持を解除する、ソケットの操作方法。 - 前記第2の押下位置のとき、前記ラッチ部材が前記アダプターを上昇させることによりアダプターの載置面からコンタクトの他端が降下される、請求項20に記載のソケットの操作方法。
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