(57)【要約】【課題】  板バネ方式のコンタクトにおいて曲げ応力を軽減でき、コンタクト１ピンあたり３００ｇｆを超える高い接触力の要求を満足できる半導体装置の電気テスト用ソケットを提供すること。【解決手段】底部、側部および半導体装置載置部からなるベース部材、一端が該ベース部材の底部に固定された板バネコンタクトおよびコイルバネ、ならびに該ベース部材に回転可能に取り付けられたラッチからなり、該コイルバネの他端は該ラッチの押圧部底面に固定され、該ラッチは該ラッチの先端部が少なくとも押圧解除時に該板バネコンタクト先端部と接するように取り付けられている半導体装置の電気テスト用ソケット。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部、側部および半導体装置載置部からなるベース部材、一端が該ベース部材の底部に固定された板バネコンタクトおよびコイルバネ、ならびに該ベース部材に回転可能に取り付けられたラッチからなり、該コイルバネの他端は該ラッチの押圧部底面に固定され、該ラッチは該ラッチの先端部が少なくとも押圧解除時に該板バネコンタクト先端部と接するように取り付けられている半導体装置の電気テスト用ソケット。
【請求項２】
ベース部材の側部にストッパーが設けられており、ラッチにストッパー用切欠部が設けられている請求項１に記載の半導体装置の電気テスト用ソケット。
【請求項３】
ベース部材の相対する側部にシャフトを設け、該シャフトにラッチを保持した請求項１または２に記載の半導体装置の電気テスト用ソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、半導体装置の検査に用いられる半導体装置（以下、パッケージということがある）用のソケットに関し、さらに詳しくは、例えばＤＩＰやＳＯＪ型と呼ばれるリード状の外部端子を備えた半導体装置の電気的特性検査を行う測定装置に係わり、コイルバネのバネ力を利用し、ラッチ機構でそれを伝達することを特徴とする半導体装置の電気的な検査を行うテスト用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】  例えばＤＩＰやＳＯＪ型のようなリード状の外部端子（＝リード端子）が半導体装置の対向する両側面から水平に引き出され、垂直に折り曲げられている半導体装置の電気的検査を行うには、金属板をプレス加工で打ち抜いた板バネ方式のコンタクトを用いたテスト用ソケット（以下、ソケットと言う）が従来から多く利用され、近来でも最も一般的な方式である。【０００３】  図７を参照して従来技術を説明する。図７は、板バネ方式のコンタクト（以下、板バネコンタクト、あるいはコンタクトということがある）を用いた従来のソケットの要部を示す断面図であって半導体装置１１が装着された状態を示し、ソケットのベース部材２０の載置部２４に装着した半導体装置１１と測定装置の検査回路基板１３との間の接続を示す模式図である。コンタクト４０は半導体装置のリード端子１２のピッチや配列数に対応してソケットのベース部材２０にコンタクトの固定部４４で組み立てられており、コンタクトそれぞれの半田付用リード部４５は、測定装置の検査回路基板１３の電極パターンに半田で固定されている。コンタクトはバネ弾性部４１のバネ力によりバネ先端部４２が半導体装置のリード端子１２と接触することにより、半導体装置はソケットを介して検査回路基板と電気的に接続される。コンタクトの材料はバネ限界値が高くへたりにくいベリリウム銅が一般的に使用されている。【０００４】  ソケットにおいて基本的に重要なことは、確実で安定した電気的接続を実現することである。そのため、ソケットのコンタクトは、使用される温度や環境に適合して、材料・材質、形状やバネ性を設計する必要がある。コンタクトのバネ部の設計には弾性と導電性に優れた色々な銅合金製の材料・材質が用いられている。またバネ部の設計においても、いろいろな湾曲部の形状が見られる。従来技術で共通した特徴的な点は、コンタクト自体のもつバネ力を利用してバネ力を設計し、形成していることである。【０００５】  従来から最も多く使用されてきた板バネ方式のコンタクトを用いたソケットには、しかしながら下記のような問題があった。【０００６】  第一の問題は、コンタクトは自体の弾性変形に依るものであり、繰り返しの検査の曲げ応力の結果としてバネ弾性部が永久変形しやすく、結果として信頼性ある電気テストを損なう。
第二の問題は、通常ではコンタクト１ピンあたり３０ｇｆ程度の接触力であるが、接触抵抗の改善の視点から、従来より高い接触力の要望が増加する傾向にあり、従来の板バネ方式のコンタクトでは対応が困難であった。
第三の問題は、半導体装置の製造時の成型状況により、外部端子がモールド樹脂の薄膜（＝絶縁物）で被われることがある。また外部端子の半田めっきが自然酸化で絶縁性の酸化膜を形成する場合もある。このような場合は、通常よりも高い１００〜３００ｇｆの接触力が求められ、このような要求に対してはコンタクトに生じる曲げ応力が過大となり、従来の板バネ方式のコンタクトでは対応が極めて困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、上述の問題を解決するためになされたものである。すなわち、コンタクトに生じる曲げ応力を大幅に低減することにより、長期に確実で安定した接触力を保障でき、また必要に応じて従来より高い接触力を実現した半導体装置の電気テスト用ソケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明者は、コイルバネのバネ力を利用し、支点・作用点・力点からなるラッチ機構をソケットに組み込むことにより、コンタクトの曲げ応力を従来の１／１０以下に低減し、加えて３００ｇｆ以上の高い接触力を現実化し、上述した問題が解決されることを見出し、本発明を完成したものである。
即ち、本発明は以下の発明を提供する。
（１）底部、側部および半導体装置載置部からなるベース部材、一端が該ベース部材の底部に固定されたコンタクトおよびコイルバネ、ならびに該ベース部材に回転可能に取り付けられたラッチからなり、該コイルバネの他端は該ラッチの押圧部底面に固定され、該ラッチは該ラッチの先端部が少なくとも押圧解除時に該コンタクト先端部と接するように取り付けられている半導体装置の電気テスト用ソケット。
（２）ベース部材の側部にストッパーが設けられており、ラッチにストッパー用切欠部が設けられている請求項１に記載の半導体装置の電気テスト用ソケット。
（３）ベース部材の相対する側部にシャフトを設け、該シャフトにラッチを保持した請求項１または２に記載の半導体装置の電気テスト用ソケット。
【発明の効果】
【０００９】  （イ）本発明によれば、コイルバネのバネ力とラッチを用いることにより、コンタクトの曲げ応力が従来の１／１０以下に大幅に軽減される。よってコンタクトの寿命が長くなり、長期にわたり安定確実な電気テストが可能となるという効果がある。
（ロ）本発明によれば、コイルバネのバネ力を利用することにより、コンタクトの曲げ応力を大幅に軽減しながらも、従来では困難であった１ピンあたり３００ｇｆを超える高い接触力を実現できるという効果がある。
（ハ）本発明によれば、半導体装置の外周４辺にリード端子を配列したパッケージタイプにも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明の半導体装置電気テスト用ソケットは、従来のソケットと同様にベース部材とコンタクトを備えており、更に、コイルバネおよびラッチを備えている。ラッチはベース部材に回転可能な状態に取り付けられており、コイルバネのバネ力がラッチを介してコンタクトに伝えられ、コンタクトと半導体装置のリードとの接触を補佐する構成となっている。
ラッチをベース部材に回転可能に取り付ける方法としては、例えば、ベース部材の左右の側面に設けられたシャフト用孔に設置されたシャフトにラッチを回転可能に保持する方法などがある。しかし、コイルバネのバネ力がコンタクトに伝達される構造であれば、この方法に限定されるものではない。【００１１】  以下、上述したシャフトを用いた本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施に係わるソケットを示す斜視図である。図２は本発明の実施に係わるソケットの構成を示す斜視図である。図３ａは本発明の実施に係わるソケットの構成を示す斜視図であり、半導体装置が未装着の状態を示す。図３ｂは図３ａのＡ−ＡとＢ−Ｂ線断面図であって、図３ｂの左半分がＡ−Ａ線断面図でラッチ切欠部を、右半分がＢ−Ｂ線断面図でラッチ中央部を示す。図４は図３ａのＢ−Ｂ線断面図であって半導体装置が未装着の状態を示し、図５は図３ａのＢ−Ｂ線断面図であるが、半導体装置が載置部に装着された状態を示す。図６ａは本発明に係わる板バネコンタクトの平面図であり、図６ｂは図５の部分拡大断面図であって半導体装置のリード端子、コンタクトおよびラッチの関係を示す。図７は従来のソケットの要部を示す断面図である。【００１２】  図１は本発明のラッチ３０とコイルバネ３６を組み込んだ半導体装置の検査用ソケット１０の一実施例を示す斜視図であって半導体装置１１が装着の状態を示す。該検査用ソケットの要部は、従来のソケットにも用いられているベース部材２０およびコンタクト４０（図７参照）に加えて、ラッチ３０、コイルバネ３６およびラッチの回転軸となる金属製たとえばステンレス製のシャフト３５（図２参照）から構成されている。図１〜７では、半導体装置として両側面に二列のリード端子を持つタイプを対象としているので、上述した構成が二組配置されている。半導体装置のパッケージの種類により外周４辺に４列あるいは１列の配列数を持つものがあるが、本発明によれば各配列毎に上述した構成で配置することにより、全ての列数に適用可能である。本発明の特徴的要点は、個々のコンタクトに対応してラッチとコイルバネをそれぞれ配置して、コンタクトのバネ力に頼ることなく、コイルバネのバネ力をラッチを介してコンタクトに伝達する点にある。【００１３】  図２を参照して構成部位の概略を説明する。更に詳しくは図３乃至図６を参照して後述する。本発明に係わってソケットのベース部材２０の材料・材質や外形寸法やプリント配線基板のレイアウトなどで従来のソケットから大きな変更を伴うものではない。該ベース部材はプリント配線基板に固定するためのネジが挿入される基板取付用孔２１を対角の二隅に有している。後述する半導体装置を装着するためのガイド２３および載置部２４、またコンタクト固定用溝２２を有する。これらは従来技術との互換性を重視して設計される。ソケット部材には絶縁性のモールド樹脂が一般的に使用されるが、本発明においてもベース部材とラッチは、これらの一般的材料を使用して問題ない。【００１４】  図２において、底部２８、側部２９および載置部よりなるベース部材との関係で本発明に係わるコイルバネ３６とラッチ３０を説明する。
コイルバネ３６を収容するための孔２７をベース部材底部２８の対向する各辺に半導体装置の載置部をはさんで１〜３個、好ましくは２〜３個設ける。本図では孔３箇所にコイルバネ２個を使用した。各辺に使用するコイルバネの数は、後述するラッチに均等にバネ力を伝達するためには最低２個が好ましい。通常より高い接触力の要求を満たすためには３個がより好ましい。この選択を可能とするために孔は３箇所に施す。コイルバネの上端は後述するラッチに施したコイルバネ用孔３７（図３参照）に収納されることにより上下から保持される。【００１５】  コイルバネは特殊なものではなく、寸法や強度は市販品から選んでよい。強度はコンタクト１ピンあたりの接触力に極数を乗じたものに、ラッチのテコの原理である支点からの力点や作用点までの距離の比を勘案して算定されるが、これは後述するラッチの項で詳述する。
本発明はコイルバネのバネ力を利用することによりコンタクトの曲げ応力の負荷を大幅に軽減する点において、ソケットの寿命はコイルバネの寿命によるので、耐久性を重視したコイルバネの選定が好ましい。
またコンタクトの下端は基板に半田付けされているので、コンタクトに不具合がある場合は交換作業が困難なため、ソケット全体が使用不能となる。本発明によれば、コンタクトへの負荷は大幅に軽減され、さらにコイルバネの交換は比較的に簡単なのでソケット全体の寿命が延命化される利点がある。【００１６】  コイルバネのバネ力をコンタクトに伝達するためにラッチ３０を用いる。該ラッチはラッチ押圧部３１、貫通孔（＝支点）３２、コンタクト位置決め用溝（＝作用点）３３、ラッチストッパー用切欠部３４およびコイルバネ収容孔（＝力点）３７（図３ｂ参照）から構成される。半導体装置のリード端子が両側に２列の場合には、ラッチも二組を用意する。要するにコンタクトの列数と同数用意する。
ピッチ方向でコンタクトと係合する面において、中央部はピッチと極数に応じてコンタクトの位置決め用溝３３を設け、コンタクトの倒れや位置ズレを矯正する。左右両端にはラッチストッパー用切欠部を設ける。これは図３で後述する。【００１７】  ラッチ３０はピッチ方向に貫通する貫通孔（＝支点）３２を有し、この孔に金属製シャフト３５を挿入し、ベース部材側部のシャフト用孔２５にラッチが回転可能なように固定される。
ラッチは貫通孔に挿入した金属製シャフトを支点として回転可能であり、コイルバネのバネ力はコイルバネ収容孔３７を力点として、作用点であるコンタクト位置決め用溝３３を介してコンタクトの突起部４６に伝達される。支点と力点間の長さは支点と作用点間の長さよりも長く設定することにより、相対的に弱いコイルバネのバネ力で大きな出力を得ることが可能になる。ソケットを使用した検査工程では、半導体の着脱時は、ラッチ押圧部３１をコイルバネのバネ力に抗して押圧し、押下する操作によって行う。従って、コイルバネは可能な限り弱い方が操作力を下げる点で好ましい。【００１８】  図３ａは本発明の実施に係わるソケットの構成を示す斜視図であり、半導体装置が未装着の状態を示す。図３ｂは図３ａのＡ−ＡとＢ−Ｂ線断面図であって、図３ｂの左半分がＡ−Ａ線断面図でラッチ切欠部を、右半分がＢ−Ｂ線断面図でラッチ中央部を示す。
コイルバネはラッチのコイルバネ収容孔３７とベース部材底部のコイルバネ用孔２７で上下から保持される。コイルバネのバネ力によりラッチはコンタクトの突起部４６に向かって押す方向で回転しようとする。Ａ−Ａ線断面である左半分のラッチ切欠部は、ラッチの原位置を定める。即ちラッチのストッパー用切欠部３４とベース部材のストッパー２６により係止の原位置を決めている。この原位置のとき、Ｂ−Ｂ線断面である中央部ではラッチがコンタクトを押す状態にあり、コンタクトの接点部４３は半導体装置が載置部２４に着座した時に設計した接触力をリード端子に押圧する位置にある。【００１９】  半導体装置の検査にあたっては、ソケットへの半導体装置の着脱と通電検査の工程を順次繰り返すことになるが、図４と図５を参照して説明する。
図４は図３ａのＢ−Ｂ線断面図であって半導体装置の装着前を示す。半導体装置１１をソケットに挿入するときには、コンタクトの先端部４２は干渉する位置に突き出しているので、ラッチ押圧部３１を押下することによりコンタクトの先端部を載置部２４から遠ざける方向で退避させ、半導体装置の受け入れ準備を行う。
図５は図３ａのＢ−Ｂ線断面図であるが、半導体装置が載置部に装着された状態を示す。ラッチの力点である押圧部３１の押圧を解くことによりラッチは原位置に戻り、コンタクトの接点部４３は半導体装置のリード端子に接触する。【００２０】  図６ａおよび図６ｂを参照してコンタクト４０に関して説明する。図６ａは本発明に係わるコンタクトの平面図であり、図６ｂは図５の部分拡大断面図であって半導体装置のリード端子、コンタクトおよびラッチの関係を示す。図６ａにおいてコンタクトはバネ弾性部４１、先端部４２、接点部４３、固定部４４、半田付け用リード部４５および先端部の背後の突起部４６から構成される。固定部はベース部材のコンタクト固定用溝に固定されている。バネ弾性部は弾性変形することによりバネ力を生成し、先端部は剛体として働きその一部に半導体装置のリード端子に係合する接点部を有する。突起部は本発明に係わるラッチと係合する部位である。図６ｂにおいてコンタクトの先端部は背後からラッチで押され、載置部に着座した半導体装置のリード端子に係合している。突起がないとラッチとコンタクトが係合する場所がばらつき、性能も不安定になるので、突起を設けることが好ましい。
コンタクト材としては従来より一般的に使用されているベリリウム銅を使用することで問題ない。【００２１】  本発明によれば、コンタクトの曲げ応力は大幅に軽減されるが、図６ａおよび図６ｂにおいてこれを説明する。コンタクトは図６ａの形状でベース部材に固定され、先端部の原位置は図４で前述した載置部から離れた退避した位置にある。本発明によれば、バネ力はコイルバネで形成され、ラッチによりコンタクトの突起部に伝達される。図６ｂにおいて、コンタクトの突起部を支点として先端部は僅かな回転運動をしながら、接点部がリード端子を圧接する。コンタクトにかかる最大の負荷は、先端部の僅かな回転運動を支える時にバネ弾性部に起きる弾性変形によるものだが、これは従来技術に比べて１／１０以下である。
また本発明によれば、コンタクト１ピンあたり３００ｇｆを超える従来より大幅に高い接触力への対応も容易である。コイルバネの強度を高めることにより、コンタクトへの負荷を軽減しながら高い接触力を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】  本発明のコイルバネとラッチを用いたソケットは、コンタクトの曲げ応力を大幅に軽減でき、しかも従来よりも高い接触力が得られるので、電気テストの信頼性が長期に亘り向上する点で産業上の利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施に係わるソケットを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施に係わるソケットの構成を示す斜視図である。
【図３ａ】は本発明の実施に係わるソケットを示す斜視図であって、半導体装置が未装着の状態を示す。
【図３ｂ】は図３ａのＡ−ＡとＢ−Ｂ線断面図であって、左半分がラッチのストッパー用切欠き部を、右半分がラッチ中央部を示す。
【図４】図３ａのＢ−Ｂ線断面図であって半導体装置が未装着の状態を示す。
【図５】図３ａのＢ−Ｂ線断面図であるが、半導体装置が載置部に装着された状態を示す。
【図６ａ】は本発明に係わる板バネコンタクトの平面図である。
【図６ｂ】は板バネコンタクトと半導体装置のリード端子およびラッチとの係合関係を示す断面図である。
【図７】従来のソケットの要部を示す断面図であって、半導体装置が装着された状態を示す。
【符号の説明】
【００２４】１０  ソケット
１１  半導体装置
１２  リード端子
１３  検査回路基板
２０  ベース部材
２１  基板取付用孔
２２  コンタクト固定用溝
２３  ガイド
２４  載置部
２５  シャフト用孔（＝ラッチの支点）
２６  ストッパー
２７  コイルバネ用孔
２８  底部
２９  側部
３０  ラッチ
３１  ラッチ押圧部
３２  貫通孔（＝ラッチの支点）
３３  コンタクト位置決め用溝（＝ラッチの作用点）
３４  ラッチストッパー用切欠部
３５  金属製シャフト（＝ラッチの支点）
３６  コイルバネ
３７  ラッチのコイルバネ収容孔（＝ラッチの力点）
４０  コンタクト
４１  バネ弾性部
４２  先端部
４３  接点部
４４  固定部
４５  半田付用リード部
４６  （ラッチの作用点に対応する）突起部
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
2008123978.tif 000009
【図６ｂ】
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【図７】
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