(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し、内径がそれぞれ異なる複数のバネ体を備え、それらのバネ体が内径の小さいものから順に内部に配置されてなるボール端子接触用コンタクトを備え、
前記ボール端子接触用コンタクトと、筒状の絶縁性部材と、前記絶縁性部材の一端側の内部に支持され、その一方の端面に前記ボール端子接触用コンタクトが接触する導電性部材と、前記絶縁性部材の他端側に摺動可能に配置された電極接触用コンタクトと、前記絶縁性部材の内部で、前記導電性部材の他方の端面と前記電極接触用コンタクトとの間に圧縮状態で挿入された導通用バネ体とを備えていることを特徴とするＩＣソケット用コンタクトピン。
【請求項２】
前記ボール端子接触用コンタクトを構成する前記複数のバネ体は、巻き方向が異なるものが交互に配置されている請求項１に記載のＩＣソケット用コンタクトピン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＩＣソケット用コンタクトピンを１又は複数備えたことを特徴とするＩＣソケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＧＡ（ボールグリットアレイ）やＣＳＰ（チップサイズパッケージ）など、一平面に複数個のボール端子が配列された半導体装置と、半導体装置の電気的特性試験を行なうための試験装置との電気的な接続を行なうためのＩＣソケット及びそれに用いるＩＣソケット用コンタクトピンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡやＣＳＰなど、一平面に複数個のボール端子が配列された半導体装置（以下、このような半導体装置をボールタイプパッケージという）の電気的特性試験を行なう際、ボール端子と試験装置の電極との電気的な接続を行なうためのＩＣソケットが使用される。ＩＣソケットにはボール端子に対応する位置にコンタクトピンが配列されており、それらのコンタクトピンによってボール端子と試験装置の電極が電気的に接続される。
【０００３】
図７は、ボールタイプパッケージの一例を示す側面図である。
ボールタイプパッケージ１０９の実装面１０９ａに半田ボール（ボール端子）１１１がマトリックス状に配列されている。
【０００４】
図８は、従来のＩＣソケットのコンタクトピンの一例を示す構成図であり、（Ａ）は全体を示す側面図、（Ｂ）はボール端子と接触する部分をボール端子と接触した状態で拡大して示す断面図である。
コンタクトピン１０１は、コンタクトピン本体１０３と、本体１０３の一端に設けられたボール端子接触用コンタクト１０５と、本体１０３の他端に設けられた電極接触用コンタクト１０７により構成される。ボール端子接触用コンタクト１０５には、ボールタイプパッケージ１０９の半田ボール（ボール端子）１１１と接触する部分にテーパー状の半田ボール接触部１０５ａが形成されている。ボール端子接触用コンタクト１０５と電極接触用コンタクト１０７は本体１０３内で電気的に接続されている。
【０００５】
パッケージ１０９の電気的特性試験の際には、電極接触用コンタクト１０７と試験装置の電極が電気的に接続され、半田ボール１１１がボール端子接触用コンタクト１０５の半田ボール接触部１０５ａ内に収容されて半田ボール１１１とボール端子接触用コンタクト１０５が電気的に接続される。ここで、ボール端子接触用コンタクト１０５と半田ボール１１１の接触面１１３は円状の線接触になる（（Ｂ）参照）。これにより、半田ボール１１１は、ボール端子接触用コンタクト１０５、本体１０３及び電極接触用コンタクト１０７を介して、試験装置の電極と電気的に接続される。
【０００６】
図９は、従来のＩＣソケットのコンタクトピンの他の例を示す構成図であり、（Ａ）は全体を示す側面図、（Ｂ）はボール端子と接触する部分をボール端子と接触した状態で拡大して示す断面図である。
コンタクトピン１１５は、コンタクトピン本体１０３と、本体１０３の一端に設けられたボール端子接触用コンタクト１１７と、本体１０３の他端に設けられた電極接触用コンタクト１０７により構成される。ボール端子接触用コンタクト１１７には、パッケージ１０９の半田ボール１１１と接触する部分に半球状の半田ボール接触部１１７ａが形成されている。ボール端子接触用コンタクト１１７と電極接触用コンタクト１０７は本体１０３内で電気的に接続されている。
【０００７】
パッケージ１０９の電気的特性試験の際には、電極接触用コンタクト１０７と試験装置の電極が電気的に接続され、半田ボール１１１がボール端子接触用コンタクト１１７の半田ボール接触部１１７ａ内に収容されて半田ボール１１１とボール端子接触用コンタクト１１７が電気的に接続される（（Ｂ）参照）。これにより、半田ボール１１１は、ボール端子接触用コンタクト１１７、本体１０３及び電極接触用コンタクト１０７を介して、試験装置の電極と電気的に接続される。
【０００８】
図１０は、従来のＩＣソケットのコンタクトピンのさらに他の例を示す構成図であり、（Ａ）は全体を示す側面図、（Ｂ）はボール端子と接触する部分を拡大して示す斜視図である。
コンタクトピン１２１は、パッケージ１０９の電気的特性試験に際して半田ボール１１１と接触するバネ体（ボール端子接触用コンタクト）１２３と、バネ体１２３の一方端に接続されたコンタクトピン本体１２５により構成される。コンタクト１２３は、バネ性を有した導体線で形成され、本体１２５に接続された一方端から螺旋を描いて広がった形状であり、広がりの程度は半田ボール１１１の表面に接しながらボールを覆うように設計されている（特開平８−２８８０３６号公報参照）。
【０００９】
パッケージ１０９の電気的特性試験の際には、本体１２５のバネ体１２３とは反対側端と試験装置の電極が電気的に接続され、半田ボール１１１がバネ体１２３内に収容されて半田ボール１１１とバネ体１２３が電気的に接続される（（Ｂ）参照）。これにより、半田ボール１１１は、バネ体１２３及び本体１２５を介して、試験装置の電極と電気的に接続される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した従来技術では、ボール端子接触用コンタクト１１７と半田ボール１１１が接触している接触面１１３はある円状の線接触となるので、接触面積が小さく、接触抵抗が非常に高くなるという問題があった。
【００１１】
図９に示した従来技術では、（Ｂ）に示すように半田ボール接触部１１７ａの半径と半田ボール１１１の半径が等しいとき接触面積は大きいが、例えば図１１に示すように半田ボール１１１の半径が半田ボール接触部１１７ａの半径よりも大きい場合にはボール端子接触用コンタクト１１７と半田ボール１１１の接触面はある円状の線接触になるので接触面積が小さくなる。このように、半田ボール１１１自体の変形や寸法公差（半田ボール１１１の大きさ）や位置度（半田ボール１１１の取付け位置）のバラツキを吸収することができず、図８の従来技術と同様に接触抵抗が非常に高くなるという問題があった。
【００１２】
図１０に示した従来技術では、ボールとバネ体１２３はある円状の線接触になるので、図８及び図９の従来技術と同様に、半田ボール自体の変形や寸法公差のバラツキを吸収できないという問題があった。さらに、１本の渦巻き状のバネ体１２３では耐久性がないという問題もあった。
【００１３】
このように、従来技術では、半田ボール自体の変形や、寸法公差や位置度のバラツキにより、半田ボール全面にコンタクトピンを接触させることは非常に困難であり、コンタクト不良の発生や接触抵抗の問題などの不具合を発生させるという問題があった。このような不具合は、例えば大電流を流して試験する場合、ボール端子接触用コンタクトと半田ボールの接触抵抗値のバラツキに起因して、安定した試験が行なえないという不具合を招く虞れがあった。
【００１４】
また、電気的特性試験では、多くは高速で動作するハンドリングマシンを使用しているが、ＩＣソケットへ収納する際、パッケージに配置された全ての半田ボールの中心をコンタクトピンの中心に合わせて接触させることは現状設備の搬送精度では非常に困難である。
例えば図８の従来技術では、図１２に示すように、ボール端子接触用コンタクト１０５の中心位置と半田ボール１１１の中心位置に若干のズレが生じただけで１点接触となり（（Ａ）参照）、コンタクト不良の発生や接触抵抗の問題などの不具合を発生させるという問題があった。また、（Ｂ）に示すように、（Ａ）のような状態で接触した半田ボール１１１の表面に三日月状の傷１１９が残るという問題もあった。
【００１５】
そこで本発明は、ボールタイプパッケージのボール端子との電気的接触を確実に行なうことができ、接触抵抗値のバラツキによる不安定要素を無くし、安定した電気的特性試験を行なうことができるＩＣソケット用コンタクトピン及びＩＣソケットを提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるＩＣソケット用コンタクトピンは、導電性を有し、内径がそれぞれ異なる複数のバネ体を備え、それらのバネ体が内径の小さいものから順に内部に配置されてなるボール端子接触用コンタクトを備えたものである。さらに、上記ボール端子接触用コンタクトと、筒状の絶縁性部材と、上記絶縁性部材の一端側の内部に支持され、その一方の端面に上記ボール端子接触用コンタクトが接触する導電性部材と、上記絶縁性部材の他端側に摺動可能に配置された電極接触用コンタクトと、上記絶縁性部材の内部で、上記導電性部材の他方の端面と上記電極接触用コンタクトとの間に圧縮状態で挿入された導通用バネ体とを備えている。
【００１７】
本発明にかかるＩＣソケットは、本発明のＩＣソケット用コンタクトピンを１又は複数備えたものである。
【００１８】
複数のバネ体により構成されるボール端子接触用コンタクトにより、ボール端子表面に複数のバネ体が接触するので、ボール端子との接触抵抗が安定する。ボール端子自体の変形や、寸法公差や位置度のバラツキ、ハンドリングマシンでの搬送ズレが発生しても、電気的特性試験において、上記のボール端子接触用コンタクトにより、ボール端子表面に複数のバネ体を接触させることが可能となり、コンタクト不良の発生を防止できる。さらに、大電流を流して試験する場合には、接触抵抗値のバラツキによる不安定要素を無くすことができ、安定した試験を行なうことができる。さらに、電気的特性試験においてバネ体の伸縮が繰り返されるが、複数のバネ体を使用することにより耐久性を向上させることができる。
さらに、上記ボール端子接触用コンタクトと、筒状の絶縁性部材と、上記絶縁性部材の一端側の内部に支持され、その一方の端面に上記ボール端子接触用コンタクトが接触する導電性部材と、上記絶縁性部材の他端側に摺動可能に配置された電極接触用コンタクトと、上記絶縁性部材の内部で、上記導電性部材の他方の端面と上記電極接触用コンタクトとの間に圧縮状態で挿入された導通用バネ体とを備えているようにしたので、上記絶縁性部材の一端側に上記導電性部材を配置することにより、上記絶縁性部材内に汚れが入り込むのを防止することができ、ボール端子接触用コンタクトと電極接触用コンタクトの電気的接続の安定化を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のＩＣソケット用コンタクトピンにおいて、上記ボール端子接触用コンタクトを構成する上記複数のバネ体は、巻き方向が異なるものが交互に配置されていることが好ましい。その結果、ボール端子と接触して伸縮した際に隣接するバネ体同士が絡み合うのを防止することができる。
【００２１】
【実施例】
図１は、ＩＣソケット用コンタクトピンの一実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はそのボール端子接触用コンタクト部分を拡大して示す斜視図、（Ｃ）は上面図である。図２は、その実施例のボール端子接触用コンタクトを示す分解斜視図である。図３は、その実施例を一部斜視図で示す断面図である。図１から図３を用いてＩＣソケット用コンタクトピンの一実施例を説明する。
【００２２】
絶縁性材料からなる筒状のコンタクトピン本体（絶縁性部材）１の一端側の内部に本体１の一端側の開口を封止するように、導電性材料からなる台座（導電性部材）３が支持されている。台座３の一方の端面（本体１の外部側の端面）にボール端子接触用コンタクト５が電気的に接続されて固定されている。ボール端子接触用コンタクト５は、内径がそれぞれ異なる複数のバネ体が内径の小さいものから順に内部に配置されて構成されている。それらのバネ体は、巻き方向が異なるものが交互に配置されている（図２参照）。ボール端子接続用コンタクト５を構成するバネ体は導電性材料、例えば下地としてニッケルメッキ、表面に金メッキ又はロジウムメッキを施したＳＷＰ（ピアノ線）により形成される。ピアノ線は一般的にバネ体の材料としてよく用いられる。表面のメッキ材料には接触抵抗が低い金や、金よりも若干接触抵抗は高くなるが半田の転写が起こりにくいロジウムなどを用いることが好ましい。表面のメッキを剥がれにくくするために下地メッキを施すことが好ましい。
【００２３】
本体１の他端側の内部に、導電性部材からなる電極接触用コンタクト７が摺動可能に配置されている。半導体装置の電気的特性試験の際、電極接触用コンタクト７の本体１外の端部は、半導体装置の電気的特性試験を行なうための試験装置の電極と接触される。
本体１の内部には、台座３の他方の端面（本体１の内部側の端面）と電極接触用コンタクト７を電気的に接続するための導通用バネ体９が圧縮状態で挿入されている。導通用バネ体９は電極接触用コンタクト７を導電性材料３とは反対側（試験装置の電極側）に付勢する役割も果たす。
【００２４】
図４は、ＩＣソケットの一実施例を示す斜視図である。
ＩＣソケット１１には、ボールタイプパッケージのボール端子の配置に対応してボール端子接触用コンタクト５が位置するように、図１から図３に示したＩＣソケット用コンタクトピンが配置されている。
【００２５】
ＩＣソケット１１を用いてボールタイプパッケージの電気的特性試験を行なう際、ボールタイプパッケージをそのボール端子がボール端子接触用コンタクト５に接触するようにＩＣソケット１１内に配置する。ボールタイプパッケージを収容したＩＣソケット１１をコンタクトピンの電極接触用コンタクト７が試験装置の電極に接触するように試験装置に配置する。
【００２６】
半田ボール１１１の直径より大きい直径をもつボール端子接触用コンタクト５を用いた場合、図５に示すように、ボール端子接触用コンタクト５の中央側に配置されたバネ体が収縮し、複数のバネ体が半田ボール１１１の表面に接触する。このとき、ボール端子接触用コンタクト５では複数のバネ体が巻き方向を交互に代えて配置されているので、半田ボール１１１と接触して伸縮した際にバネ体同士の絡みを防止することができる。
【００２７】
複数のバネ体がボール端子１１１の表面に接触するので、半田ボール１１１自体の変形や寸法公差のバラツキを吸収することができ、コンタクト不良の発生や接触抵抗の問題などの不具合を防止できる。特に大電流を流して試験を行なう場合、ボール端子接触用コンタクト５と半田ボール１１１の接触抵抗値のバラツキを低減でき、安定した試験を行なうことができる。
【００２８】
さらに、半田ボール１１１自体の位置度（ボール端子の取付け位置）やハンドリングマシンでのズレに関しては、ボール端子接触用コンタクト５が複数のバネ体で構成されているので、図６のように、半田ボール１１１の位置に合わせてフレキシブルに首を振った形で接触させることができ、ボール端子接触用コンタクト５と半田ボール１１１の安定した電気的接触を実現できる。
【００２９】
このように、本発明のＩＣソケット用コンタクトピン及びＩＣソケットによれば、ボールタイプパッケージのボール端子との電気的接触を確実に行なうことができ、接触抵抗値のバラツキによる不安定要素を無くし、ボールタイプパッケージの安定した電気的特性試験を行なうことができる。
また、ボール端子接触用コンタクト５として複数のバネ体を使用することにより、伸縮を繰り返す電気的特性試験では非常に耐久性に優れている。
【００３０】
また、電気的特性試験では、大量の試験を行なうことで、半田ボールの半田材がボール端子接触用コンタクト側に転写し、半田材、例えばＰｂ／Ｓｎ（鉛とすずの合金）が付着し、さらに酸素や不純物等の付着によりボール端子接触用コンタクトに付着した半田材の酸化が進み絶縁物に変わるケースも少なくない。従来技術では、そのような絶縁物により導通が取れなくなるコンタクト不良が発生することが懸念されるが、本発明のＩＣソケット用コンタクトピンのボール端子接触用コンタクトでは、複数のバネ体が伸縮しながらボール端子と接触するので、ボール端子からの半田材の転写を複数のバネ体の表面に受けながらそれらのバネ体の伸縮動作によって隣り合うバネ体がこすれ合うことにより、互いに転写された半田を除去する効果も得られる。
【００３１】
さらに、上記のＩＣソケット用コンタクトピンの実施例では、本体１のボール端子接触用コンタクト５側の内部に台座３が配置されているので、本体１内へ汚れが入り込むのを防止することができ、ボール端子接触用コンタクト５と電極接触用コンタクト７の電気的接続の安定化を図ることができる。
【００３２】
本発明は、上記の実施例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範囲内で種々の変更が可能である。
例えば上記のＩＣソケット用コンタクトピンの実施例では、ボール端子接触用コンタクト５は台座３及び導通用バネ体９を介して電極接触用コンタクトと電気的に接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボール端子接触用コンタクトと電極接触用コンタクトが直接電気的に接続されている構成であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のＩＣソケット用コンタクトピンでは、導電性を有し、内径がそれぞれ異なる複数のバネ体を備え、それらのバネ体が内径の小さいものから順に内部に配置されてなるボール端子接触用コンタクトを備えているようにしたので、ボールタイプパッケージのボール端子との電気的接触を確実に行なうことができ、接触抵抗値のバラツキによる不安定要素を無くし、特に大電流を用いる電気的特性試験において安定した試験を行なうことができる。さらに、ボール端子接触用コンタクトとして複数のバネ体を使用しているので、多数のボールタイプパッケージの電気的特性試験を行なう際にも耐久性に優れている。さらに、隣接するバネ体がこすれ合うことにより、バネ体表面に転写した半田材などを除去する効果も得られる。
さらに、上記ボール端子接触用コンタクトと、筒状の絶縁性部材と、上記絶縁性部材の一端側の内部に支持され、その一方の端面に上記ボール端子接触用コンタクトが接触する導電性部材と、上記絶縁性部材の他端側に摺動可能に配置された電極接触用コンタクトと、上記絶縁性部材の内部で、上記導電性部材の他方の端面と上記電極接触用コンタクトとの間に圧縮状態で挿入された導通用バネ体とを備えているようにしたので、上記絶縁性部材の一端側に上記導電性部材を配置することにより、上記絶縁性部材内に汚れが入り込むのを防止することができ、ボール端子接触用コンタクトと電極接触用コンタクトの電気的接続の安定化を図ることができる。
【００３４】
本発明のＩＣソケットでは、本発明のＩＣソケット用コンタクトピンを備えているようにしたので、ボールタイプパッケージのボール端子との電気的接触を確実に行なうことができ、接触抵抗値のバラツキによる不安定要素を無くし、安定した電気的特性試験を行なうことができる。
【００３５】
本発明のＩＣソケット用コンタクトピンにおいて、上記ボール端子接触用コンタクトを構成する上記複数のバネ体は、巻き方向が異なるものが交互に配置されているようにすれば、ボール端子と接触して伸縮した際に隣接するバネ体同士が絡み合うのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＣソケット用コンタクトピンの一実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はそのボール端子接触用コンタクト部分を拡大して示す斜視図、（Ｃ）は上面図である。
【図２】同実施例のボール端子接触用コンタクトを示す分解斜視図である。
【図３】同実施例を一部斜視図で示す断面図である。
【図４】ＩＣソケットの一実施例を示す斜視図である。
【図５】同実施例のボール端子接触用コンタクトと半田ボールの接触状態の一例を示す断面図である。
【図６】同実施例のボール端子接触用コンタクトと半田ボールの接触状態の一例を示す側面図である。
【図７】ボールタイプパッケージの一例を示す側面図である。
【図８】従来のＩＣソケットのコンタクトピンの一例を示す構成図であり、（Ａ）は全体を示す側面図、（Ｂ）はボール端子と接触する部分をボール端子と接触した状態で拡大して示す断面図である。
【図９】従来のＩＣソケットのコンタクトピンの他の例を示す構成図であり、（Ａ）は全体を示す側面図、（Ｂ）はボール端子と接触する部分をボール端子と接触した状態で拡大して示す断面図である。
【図１０】従来のＩＣソケットのコンタクトピンのさらに他の例を示す構成図であり、（Ａ）は全体を示す側面図、（Ｂ）はボール端子と接触する部分を拡大して示す斜視図である。
【図１１】図９の実施例のボール端子接触用コンタクトと半田ボールの接触状態の一例を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）は図８の実施例のボール端子接触用コンタクトと半田ボールの接触状態の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は接触後の半田ボール表面を示す平面図である。
【符号の説明】
１      コンタクトピン本体
３      台座
５      ボール端子接触用コンタクト
７      電極接触用コンタクト
９      導通用バネ体
１１      ＩＣソケット
【図１】
0004059642.tif 000002
【図２】
0004059642.tif 000003
【図３】
0004059642.tif 000004
【図４】
0004059642.tif 000005
【図５】
0004059642.tif 000006
【図６】
0004059642.tif 000007
【図７】
0004059642.tif 000008
【図８】
0004059642.tif 000009
【図９】
0004059642.tif 000010
【図１０】
0004059642.tif 000011
【図１１】
0004059642.tif 000012
【図１２】
0004059642.tif 000013