(57)【要約】【課題】  簡単な構成のＢＧＡ集積回路装置試験用ソケットを提供する。【解決手段】  ボールグリッドアレイ集積回路装置を試験回路に接続するソケット１０は、ベース１４と、集積回路装置のボールグリッドアレイに対応して配置された複数の接触子２６と、２つの櫛構造７０を有するネストアセンブリ１６と、一対の先端部分を離間させてそれらの間にボールを収容するスペースを形成するレバーアセンブリ１８を有する。レバーアセンブリは、末端横部材９４と基端横部材９０とこれらを連結する一対の側部部材９２からなる２つの長方形のフレーム８６で構成されている。２つの長方形フレームは、一対の側部部材をそれらのほぼ中央部で回転可能に交差しており、基端横部材をベースに向けて押下すると、末端横部材が櫛構造の端部フレームをそれらの対向方向に付勢するように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールグリッドアレイ集積回路装置を試験回路に接続するソケットで、
電気的に絶縁性の材料からなるベースと、
上記ベースに支持され且つ上記集積回路装置のボールグリッドアレイに対応して配置された複数の接触子であって、上記集積回路装置のボールを把持するために、各接触子は対向する一対の片持ちアームと該一対の片持ちアームの先端に設けられた一対の先端部分を有するものと、
２つの櫛構造を有するネストアセンブリであって、各櫛構造は端部フレームと、突起部を有する複数の平行な片持ちラックを備えており、上記２つの櫛構造は該２つの櫛構造の片持ちラックが交互に配置され且つ上記片持ちアームに平行な方向に移動可能に組み合わされ、各接触子の一方の先端部分が一方の櫛構造の片持ちアームにおける突起部と係合し、各接触子の他方の先端部分が他方の櫛構造の片持ちアームにおける突起部と係合し、上記一対の先端部分は上記櫛構造が上記片持ちアームと平行な方向に移動することで自由状態と開放状態との間を移動することができるものと、
上記一対の先端部分を離間させてそれらの間にボールを収容するスペースを形成するレバーアセンブリであって、末端横部材と基端横部材とこれらを連結する一対の側部部材からなる２つの長方形のフレームで構成され、上記２つの長方形フレームは上記一対の側部部材をそれらのほぼ中央部で回転可能に交差しており、上記基端横部材を上記ベースに向けて押下すると上記末端横部材が上記櫛構造の端部フレームをそれらの対向方向に付勢するように上記ベースに配置されているものを備えたことを特徴とするボールグリッドアレイ集積回路装置の試験用ソケット。
【請求項２】
上記各接触子の片持ちアームは、第１の高さ部分で対向方向に曲げられ、上記第１の高さ部分よりも先端部分に近い第２の部分で同一方向に捩られていることを特徴とする請求項１に記載の試験用ソケット。
【請求項３】
上記ベースは、上記レバーアセンブリの動作に関連して、ヒートシンクと係脱するラッチ部材を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の試験用ソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）集積回路装置を試験回路に接続するための、試験用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，４９８，９７０号公報（特許文献１）には、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）集積回路装置を試験回路に一時的に接続するためのソケットが開示されている。このソケットは、集積回路装置のボールグリッド配置に対応する接触子パターンを備えている。各接触子は、ボールグリッドアレイ集積回路が有する複数のはんだボールの一つを把持する一対の先端部を有する２つの片持ちアームを有する。ソケットはまた、はんだボールを収容するために十分距離をあけて離間する開放位置とはんだボールを弾性的に把持する閉鎖位置との間で、一対の対向する接触子先端部を移動させるために、ネスト構造を備えている。ネスト構造は、複数の突起部を有する複数の片持ちラックを平行に配置した一対の対向する櫛部材をそれらのラックが交互に位置するように組み合わせて構成されている。組み合わされたネスト構造は、一方の櫛部材のラックの突起を複数の接触子の一方の先端部に係合するとともに他方の櫛部材のラックの突起を複数の接触子の他方の先端部に係合して接触子上に配置されており、櫛部材を逆方向に移動すると、各接触子の対をなす先端部は反対方向に移動して開放位置と閉鎖位置との間を移動することができる。このような動作は、横部材と該横部材からほぼ垂直に伸びる２つのアーム部材を有するＵ型ブラケットを２つ組み合わせて構成された作動機構によって行われる。そのために、２つのブラケットは、それぞれのアームのほぼ中間部分に形成された孔にピンを通して組み合わされており、横部材の上端部を櫛部材の外面に接触させた状態で、櫛部材の回りに配置されている。また、そのソケットでは、長方形のトップカバーが、その下面を横部材の反対側にあるアームの端部に対向させて、ブラケット上に配置されている。したがって、以上の構成を備えたソケットによれば、トップカバーを下方に押すだけで、ブラケットが回転して横部材の上端が櫛部材を対向方向に付勢し、その結果、対をなす接触子先端部が開放位置に移動する。また、カバーを押し下げる力を除けば、対をなす接触子先端部はそれ自身のばね性によって自由状態に復帰する。
【特許文献１】米国特許第５，４９８，９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、従来のソケットによれば、ＢＧＡ集積回路装置は、簡単な操作で試験回路に容易に接続できるという利点があるものの、ＢＧＡ集積回路装置の上方空間が長方形トップカバーによって占有されているために、試験中にＢＧＡ集積回路装置で発生する熱を発散するために該ＢＧＡ集積回路上に設けられるヒートシンクの大きさが制約を受けるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この問題を解消するために、ボールグリッドアレイ集積回路装置を試験回路に接続する本発明のソケットは、
電気的に絶縁性の材料からなるベースと、
上記ベースに支持され且つ上記集積回路装置のボールグリッドアレイに対応して配置された複数の接触子であって、上記集積回路装置のボールを把持するために、各接触子は対向する一対の片持ちアームと該一対の片持ちアームの先端に設けられた一対の先端部分を有するものと、
２つの櫛構造を有するネストアセンブリであって、各櫛構造は端部フレームと、突起部を有する複数の平行な片持ちラックを備えており、上記２つの櫛構造は該２つの櫛構造の片持ちラックが交互に配置され且つ上記片持ちアームに平行な方向に移動可能に組み合わされ、各接触子の一方の先端部分が一方の櫛構造の片持ちアームにおける突起部と係合し、各接触子の他方の先端部分が他方の櫛構造の片持ちアームにおける突起部と係合し、上記一対の先端部分は上記櫛構造が上記片持ちアームと平行な方向に移動することで自由状態と開放状態との間を移動することができるものと、
上記一対の先端部分を離間させてそれらの間にボールを収容するスペースを形成するレバーアセンブリであって、末端横部材と基端横部材とこれらを連結する一対の側部部材からなる２つの長方形のフレームで構成され、上記２つの長方形フレームは上記一対の側部部材をそれらのほぼ中央部で回転可能に交差しており、上記基端横部材を上記ベースに向けて押下すると上記末端横部材が上記櫛構造の端部フレームをそれらの対向方向に付勢するように上記ベースに配置されているものを備えている。
【発明の効果】
【０００５】
このような構成を備えたソケットによれば、レバーアセンブリの側部部材はその基端部分が基端横部材に連結されており、この基端横部材が押圧されるようになっている。そのため、ＢＧＡ回路装置上に大きな空間を占めると共に大きなヒートシンクの利用を妨げるカバープレートが不要になり、ソケットの構成が簡単になる。また、大きなヒートシンクを用いて、試験中にＢＧＡ回路装置から発生する熱を効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）集積回路装置を試験回路に接続するソケット１０を示す。ソケット１０は、少なくとも、アライメントプレート１２と、ベース１４と、ネストアセンブリ１６と、レバーアセンブリ１８と、さらにパッケージガイド２０を備えている。
【０００７】
アライメントプレート１２は、絶縁材料で形成されており、長方形の表面領域２２を有する。表面領域２２は、多数の接触子２６の脚部５０（図２参照）を整列させるための貫通孔２４が、Ｘ方向（第１の方向）とこれに直交するＹ方向（第２の方向）に所定の間隔をあけて行列状態に形成されている。
【０００８】
図２に示すように、接触子２６は、弾性を有する導電材料（例えば、銅、銅合金）で形成されており、Ｕ形状の横断面を有する中央部（Ｕ形状部分）２８を有する。Ｕ形状中央部２８の両端は上方に伸ばされており、これにより片持ちアーム３０、３２が形成されている。片持ちアーム３０、３２は、第１の高さ部分３４，３６で、他方に向かって曲げられている。また、片持ちアーム３０，３２の先端部分３８，４０は、第２の高さ部分４２，４４で、長手方向の軸を中心として所定角度捩られている（図３参照）。その結果、図２に示すように、先端部分３８，４０の対向表面４６，４８は、それらの間に空間をあけて、食い違った状態で斜めに対向している。Ｕ形状中央部２８の一方の端部はまた下方に伸ばされ、挿入用脚部５０が形成されている。この挿入用脚部５０は、Ｕ形状中央部２８の近傍の２箇所５２，５４で曲げられ、脚部５０の主要部分５６が先端部分３８，４０の中間に配置されている。このように構成された接触子２６は、中央部２８をベース１４の貫通孔６２（図１参照）に圧入固定され、脚部５０はアライメントプレート１２の貫通孔２４を通して、このベース１４の下に配置される試験回路（図示せず）に電気的に接続される。そして、この状態で、片持ちアーム３０，３２は、Ｘ方向に対向しており、角度の付けられた先端部分３８，４０はＹ方向に関して異なる場所を占めている。
【０００９】
接触子２６は、種々の方法で製造できる。例えば、金属板材を打ち抜いて原型を作り、その後、この原型を部分４２，４４で捩り、また部分３４，３６で曲げ、さらに部分５２，５４で曲げ、最後に中間部分を曲げてＵ形状部分２８を形成する。この曲げと捩りのプロセスを実行する順番は限定的ではなく、異なる順番で行うことができる。
【００１０】
図１に戻り、電気的に絶縁性の材料からなるベース１４は、アライメントプレート１２の表面領域２２に対応する長方形の表面領域６０を有する上部５８を備えている。この表面領域６０には、アライメントプレート１２の貫通孔２４と同様に配置された多数の貫通孔６２が形成されており、それぞれの貫通孔６２が接触子２６のＵ形状中央部２８を保持するようにしてある。したがって、接触子２６は、少なくとも食い違い状態にある先端部分３８，４０をベース１４の上面から露出した状態で、中央部２８がベース１４の貫通孔６２に圧入されて保持される。
【００１１】
図２に示すように、接触子２６のＵ形状中央部２８にはくさび６４を設け、各貫通孔６２に圧入したときに該貫通孔６２の内面にくさび６４を係合し、接触子２６が移動しないようにするのが好ましい。また、図１に戻り、アライメントプレート１２とベース１４は、例えば、アライメントプレート１２の四隅に形成された４つの直立脚部６６（図面には２つだけ示されている。）とベース１４に形成された４つの窪み又は貫通孔６８からなるスナップフィット機構を用い、脚部６６を貫通孔６８に挿入して係合するようにするのが好ましい。
【００１２】
図１において、ネストアセンブリ１６は、米国特許第５，４９８，９７０号公報に記載されているように、一対の櫛構造７０を有する。櫛構造７０は、電気的に絶縁性の材料で形成されており、端部フレーム部分７２と、この端部フレーム部分７２の両端からほぼ垂直に同一方向に伸びる一対の側部フレーム部分７４，７６を有する。実施形態において、側部フレーム部分７４，７６は異なる長さを有するが、同一の長さとしてもよい。端部フレーム部分７２はまた、側部フレーム部分７４、７６の間に等間隔に配置されるとともに該端部フレーム部分７２から伸びる多数の片持ちラック７８を有する。図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ラック７８は、隣接するラックに対向する両側面に、接触子係合部分である突起部８０を有する。隣接するラック７８の間に形成されている空間は、ラックの幅よりも僅かに大きくしてあり、これにより、櫛構造７０の片持ちラック７８を交互に配置した状態で、櫛構造７０を組み合わせることができるようになっている。
【００１３】
図１に示すように、ネストアセンブリ１６は、片持ちラック７８をＸ方向に向けて、ベース１４の上に設置される。また、図４Ａに示すように、一方の接触子先端部分３８又は４０が、一方の櫛構造７０のラック７８に形成された隣接する突起８０間に配置され、他方の接触子先端部分４０又は３８が、他方の櫛構造７０のラック７８に形成された隣接する突起８０間に配置される。そのため、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、片持ちアーム３０，３２の弾性に対抗して櫛構造７０を対向方向に押圧すると、接触子先端部分３８，４０は自由状態（図４Ａ参照）から開放状態（図４Ｂ参照）に押し広げられ、接触子先端部分３８，４０はそれらの間にはんだボール２０２を収容するために必要な空間が形成される。
【００１４】
櫛構造７０の相対移動を保証するために、ネストアセンブリ１６は、少なくともいずれか一方の櫛構造７０が他方に対して進退できるようにベース１４に接続されている。そのために、実施の形態では、図１に示すように、櫛構造７０は、端部フレーム部分７２の両端に係合脚部８２（図面には二つだけ示されている。）を備えている。他方、ベース１４は、係合脚部８２が挿入されて係合される４つの係合孔８４（図面には一つだけが示されている。）が形成されている。また、Ｘ方向に関する係合孔８４の大きさは対応する脚部８２の該方向の大きさよりも大きくしてあり、これにより、係合孔８４に挿入された脚８２がＸ方向に僅かに移動でき、自由状態と開放状態との間で上述した櫛構造７０が同方向に相対移動できるようになっている。
【００１５】
図１を参照すると、レバーアセンブリ１８は、２つの長方形フレーム８６を有する。フレーム８６は、比較的強靭な材料で形成されており、ブラケット状（コ字状）の主フレーム部分８８を有する。この主フレーム部分８８は、基端側の横部材９０と、該横部材９０からほほ垂直に伸びる側部部材９２からなる。この主フレーム部分８８は、細長い平板を曲げて形成するのが好ましい。また、フレーム８６は棒状の末端横部材９４を有し、この末端横部材９４は基端横部材９０とほぼ平行に伸びており、側部部材９２の末端に固定的に連結されている。また、末端横部材９４は、例えば、円形断面を有する棒状部材の外周面を長手方向に面取りして形成されており、基端部材９０に対向する平坦な表面部分９６を有する。 これに代わり、末端横部材９４は、板材で形成してもよい。このように形成された２つの四角形のフレーム８６は、一方のフレーム８６の側部部材９２を他方のフレーム８６の側部部材９２に対向して組み合わされ、レバーアセンブリ１８を構成する。図示するように、隣接する側部部材９２の中間部分は、ピンと孔の組み合わせからなる構成９８によって回転自在に連結してもよい。
【００１６】
レバーアセンブリ１８はベース１４上に設置される。このとき、端部フレーム部分７２とこれに対向するベース１４の内壁の間で末端横部材９４を拘束支持し、両フレーム８６は相互に回転可能に支持される。レバーアセンブリ１８の面取りされた表面部分９６をフレーム部分７２の背面に接触させた状態で保持するために、ベース１４は端部フレーム部分７２の背後でＹ方向に伸びる細長い溝１００を有し、この溝１００に末端横部材９４が移動不能に収容される。これにより、基端横部材９０を下方に押すと、末端横部材９４、特に面取りされた表面部分９６が回転し、ネストアセンブリ１６の端部フレーム部分７２を対向方向に付勢し、接触子２６の先端部分３８，４０が自由状態から開放状態に移動する。他方、この下方に向けた押圧力が除かれると、先端部分３８，４０は接触子２６の弾性によって開放状態から自由状態に向かって移動する。
【００１７】
図１に示すように、パッケージガイド２０は、電気的に絶縁性の材料で形成されており、ネストアセンブリ１６の適正な場所にＢＧＡ集積回路装置をガイドするために用いられるもので、四角形の枠１０２を有し、その内側に集積回路装置の外形に対応した四角形の開口領域１０４を形成している。開口領域１０４に集積回路装置を容易に挿入できるように、四角形枠１０２の各辺の内側には、上方から下方に向かって内方に傾斜した傾斜面１０６が設けるのが好ましい。また、レバーアセンブリ１８の末端横部材９４を溝１００に保持するために、末端横部材９４に隣接する一対のフレーム部分を外側に向かって張り出して押さえ部１０８を設けることが好ましい。このように構成されたパッケージガイド２０は、パッケージガイド２０の脚部１１０（図面には２つだけ示されている。）とこれが係合するネストアセンブリ１６の窪み１１２からなる構成によって、ネストアセンブリ１６に固定するのが好ましい。また、パッケージガイド２０は、その一部をベース１４に設けた孔に係合して固定してもよい。
【００１８】
以上のように構成されたソケット１０の動作を説明する。ＢＧＡ集積回路装置２００（図４Ａ〜図４Ｄ参照）を、アライメントプレート１２の底に配置されるとともに接触子２６の脚５０が電気的に接続されている試験回路（図示せず）に接続するために、まずレバーアセンブリ１８の基端横部材９０が押下される（図５Ａ１〜Ａ２、図５Ｂ１〜Ｂ２参照）。これにより、レバーアセンブリ１８における末端横部材９４の表面部分９６が回転し、ネストアセンブリ１６における端部フレーム部分７２を他方に向けて付勢する。その結果、各接触子２６における先端部分３８，４０の間隔が広がって空間が形成され、その空間にＢＧＡ回路装置２００の底部に設けたはんだボール２０２が収容される（図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ａ３、図５Ｂ３参照）。次に、押圧力が解除される。その結果、櫛構造７０は、接触子２６を構成する片持ちアーム３０，３２の弾性によって閉鎖状態になり、斜めに対向する接触子先端部分３８，４０にはんだボール２０２が把持され、ＢＧＡ回路装置２００は試験回路に電気的に接続される（図４Ｄ、図５Ｃ１〜Ｃ３、図６参照）。ＢＧＡ回路装置２００の試験が終了すると、レバーアセンブリ１８の基端横部材９０が再び押下され、接触子先端部分３８，４０がはんだボール２０２から離間し、閉鎖状態から開放状態に移動する（図４Ｃ，図５Ｂ１〜Ｂ３参照）。これにより、ＢＧＡ回路装置２００をソケット１０から取り除き、試験回路との電気的接続を絶つことができる。
【００１９】
図７に示すように、試験中にＢＧＡ回路装置２００で発生する熱を除去するために、ソケット１０に保持されているＢＧＡ回路装置２００の上にヒートシンク１２０を設けてもよい。実施の形態では、フィン型ヒートシングが示されているが、他の形態のヒートシンク、例えばピン型ヒートシンクを設けてもよい。
【００２０】
また、図１と図７に示すように、一対のラッチ部材１２２をベース１４の両側に回転自在に設け、ＢＧＡ回路装置２００の試験中にヒートシンク１２０を所定の場所に保持してもよい。この場合、図５Ａ２，Ｂ２，Ｃ２及び図６に示すように、ラッチ部材１２２はその中段部分で軸１１４によって回動可能に支持するとともに、ばねによって内側に付勢されている。また、ラッチ部材１２２の下部を外側に突出させて係合部１１６を形成することにより、レバーアセンブリ１８を押下すると、該レバーアセンブリ１８の側部部材９２がラッチ部材１２２の係合部１１６と係合し、ラッチ部材１２２を外側に回動させ、ヒートシンク１２０との係合が解除される（非係合状態）。他方、非係合状態においてレバーアセンブリ１８が押下状態から上昇すると、側部部材９２と係合部１１６との係合が解除され、ラッチ部材１２２はばねの付勢力によって元の位置に戻り、ヒートシンク１２０と係合可能な状態（係合状態）に切り換える。したがって、レバーアセンブリ１８の押下動作及び上昇動作に連動してラッチ部材１２２が非係合状態と係合状態との間で切り換わるため、ヒートシンク１２０の着脱が容易に行える。
【００２１】
さらに、ヒートシンク１２０とＢＧＡ回路装置２００との接触を安定させるために、ヒートシンクの押圧力を調整可能にするためのばね機構（例えば、ピン１２４とばね（図示せず）からなる機構）を設けるのが好ましい。
【００２２】
以上の説明から明らかなように、レバーアセンブリの側部部材はその基端部分が基端横部材に連結されており、この基端横部材が押圧されるようになっている。そのため、ＢＧＡ回路装置上に大きな空間を占めると共に大きなヒートシンクの利用を妨げるトッププレートが不要になる。その結果、大きなヒートシンクを用いて、試験中にＢＧＡ回路装置から発生する熱を効果的に除去することができる。また、これにより、大きな消費電力のＢＧＡ回路装置に適用し得るソケットを容易に設計できる。
【００２３】
また、上述した接触子２６は、第１の高さ部分３４，３６で曲げられ、第１の高さ部分よりも更に先端寄りの第２の高さ部分４２，４４で捩られている。これにより、上述した接触子では、開口量のばらつきを小さく抑えることができる。したがって、上述の構成を備えた接触子２６によれば、接触子とはんだボールの安定した接触状態が得られる。
【００２４】
なお、一つの実施形態を参照して本発明を説明したが、種々の改変が可能である。例えば、レバーアセンブリ１８における長方形フレーム８６は、一つの板を打ち抜いて形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るソケットの分解斜視図である。
【図２】図１に示すソケットに設けた接触子を拡大した斜視図である。
【図３】図２に示す接触子の先端部分を拡大した斜視図である。
【図４Ａ】ネストアセンブリと接触子の動作を説明するための拡大斜視図で、接触子先端部が自由状態にある状況を示す。
【図４Ｂ】ネストアセンブリと接触子の動作を説明するための拡大斜視図で、接触子先端部が開放状態にある状況を示す。
【図４Ｃ】ネストアセンブリと接触子の動作を説明するための拡大斜視図で、接触子先端部が開放状態から閉鎖状態に移行する状況を示す。
【図４Ｄ】ネストアセンブリと接触子の動作を説明するための拡大斜視図で、接触子先端部が閉鎖状態から開放状態に移行する状況を示す。
【図５】ソケットにＢＧＡ回路装置を着脱する動作を説明する図で、図５Ａ１〜図５Ｄ１はソケットの正面図、図５Ａ２〜図５Ｄ２はソケットの側面図、図５Ａ３〜図５Ｄ３は接触子先端部とはんだボールとの接触状態を示す図である。
【図６】図１に示すソケットにＢＧＡ回路装置を接続した状態を示す斜視図である。
【図７】図６のソケットにヒートシンクを装着した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０：ソケット
１２：アライメントプレート
１４：ベース
１６：ネストアセンブリ
１８：レバーアセンブリ
２０：パッケージガイド
２２：表面領域
２４：貫通孔
２６：接触子
２８：接触子中央部
３０，３２：片持ちアーム
３４，３６：第１の高さ部分
３８、４０：先端部分
４２，４４：第２の高さ部分
４６，４８：表面部分
５０：脚部
５２，５４：曲げ部分
５６：主要部分
５８：上部
６０：表面領域
６２：貫通孔
６４：くさび
７０：櫛構造
７２：端部フレーム部分
７４，７６：側部フレーム部分
７８：片持ちラック
８０：突起
８２：脚
８４：係合孔
８６：長方形フレーム
８８：主要フレーム部分
９０：基端横部材
９２：側部部材
９４：末端横部材
９６：面取りされた表面部分
９８：ピンと孔からなる構造
１００：溝
１０２：四角形枠
１０４：開口領域
１０６：傾斜面
１０８：押さえ部
１１０：脚部
１１２：窪み
１２０：ヒートシンク
１２２：ラッチ部材
２００：ＢＧＡ回路装置
２０２：はんだボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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