專利名稱：半導體封裝的插座和端子的制作方法
技術領域：
本發明是關于半導體封裝的一個插座，該插座設有若干個端子以與設在半導體封裝的一側上的若干個焊接球相接觸，以及關于這些端子。
背景技術：
近來，因為信息處理設備的微型化及其性能的高速化，減少集成電路的間距一直在發展。對應于這種需求，實際的安裝方法正從通孔型向表面安裝型轉變并且端子的設置也從外圍設置變為陣列設置。而且，在這種陣列設置中，一種球狀柵格陣列(BGA)，其中的焊接球以陣列的方式設在封裝的表面，成為封裝的一種主要類型，其中這些端子可以安裝在封裝的表面。
在插座使用在BGA型集成電路和基片之間的情況下，該插座在一些場合實際是安裝在基片上來與集成電路互換，加上通過使用一種測試插座來對集成電路進行老化測試或高頻測試的情況。在該插座內，有必要通過集成電路上的端子和形成在基片上的端子與插座內所有端子進行完全的接觸來保持充分的電性傳導。
另一方面，因為集成電路的密度或運行速度的增加，就要求減少相對于高速脈沖的自感應。為了滿足這種要求，有必要使得通過端子內(接觸部之間的間隔)電流的路徑長度盡可能的小，其中所述端子設置在集成電路的端子和基片的端子之間。
通常，例如，日本專利公開號平8-222335揭示了一個半導體封裝的插座，該插座具有若干個以陣列方式設置的焊接球。
如圖12至圖14所示，該申請公開的插座300設有一個端子305。該端子305是由一個金屬板沖制而成，并設有一個基體302，該基體302在其兩側設有側壁301并大致具有“U”型的截面，以及大致具有“C”型的接觸片303，該接觸片303具有彈性并自基體302的底部向著側壁301突出并延伸到基體302的上方，一個設在接觸片的末端的鄰近處以與集成電路的焊接球S相接觸的接觸部303a，一個自基體302的底端部沿著相反于接觸片303的方向而凸伸的接觸部304。
在這種測試插座內，為了焊接球S擠壓地與接觸部303接觸，接觸片303形成具有弧形的片簧。基于該理由，縮短從接觸部303a到接觸部304之間導電路徑的長度是困難的。因此，就不可能減少自感應。這就導致了一個問題，即在高頻范圍內不能實現對半導體封裝的高精度的測試或鑒定。另外，因為端子片303的一側的大部分是被壓地與擠壓入口的內壁接觸，使得端子進行彈性變形就會困難。
為了試圖解決上述問題，一種如圖15所示的插座問世了。一個大致具有U型的端子310為壓入配合式并固定到插座主體311上，并且除了固定部312以外，直立片313的部分可以彈性變形。這樣，當接觸部314與焊接球315接觸時，直立片313會彈性變形以避免損壞焊接球315。而且，可以減少插座的高度(厚度)。
然而，仍然有如下的問題有待解決。即，這些問題是與進一步減少插座的高度的要求有關的。如圖15所示的插座內，由于固定部312的存在而縮短了可以彈性變形的直立片313的長度。基于這種原因，就產生了一個問題，即進一步減少其高度就比較困難。而且，因為端子310的最大尺寸拉長了，就不可能進一步減少自感應。
尤其是關于插座的高度的減少，如果因為進一步減少插座的高度而將可以彈性變形的直立片313的部分縮短，那么彈性就會降低使得加在焊接球315上的負載增加而導致了破壞焊接球315的問題。
減少插座的高度作為一項技術，日本專利公告2001-167857號描述了一種端子片，其中一個彈性端子由若干個具有球狀端子固持部的懸臂形成。
在該公布的端子片中，因為所有的懸臂相對于端子片是設在一個平面上，就不可能確保進一步減少高度的優勢，卻出現了不可能將其以高密度設置的問題。即，因為若干個懸臂為水平的設置在所述平面上，每個彈性端子所占的面積就會增加。結果，就不可能具有高密度的設置方式。
同樣，通常，因為端子本身的形狀復雜，并且一個球狀端子利用了若干個懸臂，這樣就帶來了安裝工時長并且成本增加的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一個半導體封裝的插座，該插座可以通過降低插座的高度而減少自感應并能獲得高密度的排列設置，并且該插座也考慮到降低成本和端子接觸部的接觸的可靠性。
本發明采用了如下結構來解決上述問題。根據本發明的一個半導體封裝的插座包括與設在所述半導體封裝的一側上的若干個焊接球相接觸的若干個端子以及一個設有若干個安裝孔以安裝各自的端子的插座本體。每個安裝孔設有刺穿插座本體的高度方向的通孔和一個端子支撐孔。每個端子設有一個沿著通孔延伸的直立部，一個從插入到通孔內的直立部的近基端部延伸的支撐部，以及一個形成在直立部的自由端以與焊接球相接觸的接觸部。每個接觸部所設的高度使得它從插座本體的表面突出延伸。一個導向凸塊設在插座本體的表面上并位于與每個端子的接觸部相面對的位置處。所述接觸部和導向凸塊以一定的間隔設置使得焊接球能與所述接觸部和所述導向凸塊都接觸。
根據本發明，端子的安裝孔設有所述通孔和支撐孔，并且所述端子設有沿著通孔延伸的直立部和沿著直立部延伸以插入支撐孔內的支撐部。因此，該直立部是支撐到支撐部上使得它可以彈性變形。結果，就有可能有效利用直立部的全長作為可以彈性變形的一部分。這樣，就有可能通過進一步降低插座的高度而減少自感應。同樣，因為直立部沿著通孔延伸，相對于端子以水平方式排列的情況，它有可能實現高密度的排列。同樣，導向凸塊是設置在面對著每個設在插座本體的上表面上的端子的接觸部處。所述接觸部和所述導向凸塊以一定的間隔設置使得焊接球能與所述接觸部和所述導向凸塊都接觸。由于導向凸塊是形成在插座本體上，故端子本身可以形成一個簡單的結構，因而有可能降低成本。
優選的是，上述通孔所設的尺寸使得直立部可以在通孔的內部移位。因此，因為該直立部可以在通孔的內部移位，所以就允許直立部以一個整體作移動的自由，而不受限制，以便提高每個直立部的獨立性。這樣，就有可能形成這樣一個端子，即通過利用有效彈性部分的長度作為直立部的全長而使得端子持久耐用。
優選的是，一個具有朝向通孔的向下斜坡的斜面形成在上述導向凸塊上，并且端子的接觸部的表面形成彎曲表面并在其朝著直立部的自由端延伸時沿著遠離該斜面的方向而延伸。在所述斜面和彎曲表面以這種方式設置的情況下，使得它們作為導向面而將焊接球平滑的導入所需要的相關位置。尤其，因為接觸部的彎曲表面可以被球形的焊接球容易地滑過，這就能夠獲得低摩擦力的接觸。因此，就有可能實現接觸的可靠性的提高和降低焊接球上的負載。
優選的是一個用來防止從支撐孔內脫落的防脫落凸塊設置在支撐部上。就可能通過該防脫落凸塊而可靠的將該支撐部固定到支撐孔內。
優選的是，該插座本體形成一個平面形狀，所述每個端子的接觸部設置在它的表面上，每個端子的近基端部設在基片安裝表面上并且近基端部從基片安裝表面上突出延伸。有了這種設置，因為每個端子的近基端部從插座本體的基片安裝表面上突出延伸，所以就有可能之間利用該近基端部作為一個端子。例如，就有可能采用這種結構，即插座安裝在電路基片上并且每個端子的近基端部于設在電路基片的表面上的端子相接觸。這樣，就有可能有效利用直立部的全長。這也有助于減少高度。
有可能采用這樣的結構，其中插座本體的表面設有一個具有同一深度的凹陷部，并且每個端子的接觸部暴露在該凹陷部內。該凹陷部設在插座本體的上表面的一側上以便暴露每個端子的接觸部，因而給予各接觸部的移位更多自由度。所以，可能使得通孔更小。
優選的是，一個彎曲成U形的彎曲部形成在端子的直立部和支撐部之間。該彎曲部顯示了使得直立部能夠彈性變形的效果以及使得支撐部大致平行于直立部的效果。這樣，就有可能獲得一種方便支撐部安裝到支撐孔的結構。
另外一方面，根據本發明的一個端子，用來安裝到插座本體上并與設置在半導體封裝的一個表面上的若干個焊接球相接觸，該端子可以通過加工一個導電的金屬板而形成并設有一個具有接觸部的直立部并在其自由端部與焊接球相接觸，一個從直立部的近基端部延伸的支撐部使得直立部支撐到插座本體上，以及一個設置在支撐部和直立部之間的U型彎曲部。
根據本發明的端子，其設有直立部和支撐部。支撐部從直立部的近基端部延伸。因此，直立部支撐到支撐部上使得它可以彈性變形。結果，就有可能有效利用直立部的全長作為彈性變形的部分。這樣，就有可能通過進一步減少插座的高度而減少自感應。因為該U型彎曲部是形成在支撐部和直立部之間，所以該直立部被支撐部所支撐以便可以彈性變形，并且同時保持了支撐部和直立部之間的間隔。
優選的是，上述接觸部形成了一個彎曲表面，該彎曲表面在其朝著直立部的自由端延伸時沿著進一步遠離該焊接球的方向延伸。因為接觸部的彎曲表面可以被球形的焊接球容易的滑過，所以它有可能獲得低摩擦力的接觸。這樣，就有可能實現提高接觸部的接觸可靠性以及減少焊接球上的負載。
有可能采用這種結構，其中直立部設有一個反作用部，該反作用部是形成在彎曲成倒U形的接觸部和直立部的自由端之間，并且該自由端與插座本體相接觸并支撐到插座本體上，因而在反作用部內產生一個反作用力。通過這種設置，就可能提高接觸部相對于焊接球的接觸力。
通過以下參見附圖的描述，將能更好地了解本發明的結構的構成和方式，更好地了解本發明的操作，附圖中相同的數字指示相同的零部件，附圖中圖1是根據本發明的測試插座的平面圖；圖2是沿著圖1中X-X線的剖視圖；圖3是沿著圖1中Y-Y線的剖視圖；圖4是根據本發明的端子的放大立體圖；圖5是根據本發明的端子的視圖，其中(a)是平面圖，(b)是前視圖，以及(c)是它的右側視圖；圖6是根據本發明的插座本體的平面視圖；圖7是沿著圖6中X1-X1線的剖視圖；圖8是沿著圖6中Y1-Y1線的剖視圖；圖9是根據本發明的測試插座的部分立體圖；圖10是根據本發明的測試插座的基片安裝表面側的立體圖；
圖11是根據本發明的另一實施例的測試插座的部分放大剖視圖；圖12是常規測試插座的剖視圖；圖13是一個安裝于常規測試插座的端子的前視圖；圖14是一個安裝于常規測試插座的端子的側視圖；以及圖15是常規測試插座的部分放大剖視圖。
具體實施例方式
雖然本發明可以允許不同形式的實施例，但一個特定的實施例顯示在圖中并將會詳細描述如下，同時應該明白本發明的揭露只是看作本發明的精神的一個范例，而不是要將本發明限于所解釋和描述的范圍之內。
圖1是本發明實施例的半導體封裝的插座(測試插座)的平面圖。圖2是沿著圖1中X-X線的剖視圖。圖3是沿著圖1中Y-Y線的剖視圖。圖4是端子的放大立體圖。
顯示在這些圖中的檢測插座TS為一個半導體封裝1的球狀柵格陣列型的測試和鑒定插座，該封裝具有若干個以陣列形式排列其表面(下表面)一側上的焊接球S。
該測試插座TS設有若干個以陣列形式排列的端子10，并以對應于半導體封裝1的焊接球S的方式設置，以及一個設有若干個安裝孔11的插座本體(殼體)15，所述對應端子10安裝在這些安裝孔11內。所述安裝孔11設有刺穿過插座本體15的高度方向的通孔12和用于端子10的支撐孔13。所述支撐孔13獨自的設在通孔12的旁邊并開口于插座本體15的基片安裝表面15b上。
然后，每個端子10設有一個沿著通孔12延伸的直立部101以及一個從直立部101延伸以插入到支撐孔13內的支撐部102。在直立部101的自由端(上端部)形成一個用來與焊接球S相接觸的接觸部103。該支撐部102自直立部101的近基端部(下端部)而延伸。
每個接觸部103所設的高度使得它從插座本體15的表面15a突出。一個導向凸塊14設在插座本體15的表面15a上并位于與每個端子10的接觸部103相面對的位置處。所述接觸部103和導向凸塊14以一定的間隔設置使得焊接球S能與兩者都接觸。
一個朝著通孔向下傾斜延伸的斜面141設在每個導向凸塊14上。接觸部103的位于面對該斜面141位置處的表面形成彎曲表面，并在其朝著直立部101的自由端(上端)延伸時沿著遠離該斜面141的方向延伸。更具體地，它形成一個朝著斜面141擴張的弧形面。
其表面彎曲的接觸部103和斜面141就以這種方式設置來獲得這樣的效果，使得它們作為導向面而將焊接球S平滑的導入所需要的相對位置。尤其，因為接觸部103的彎曲表面可以被具有球形表面的焊接球S容易地滑過，這就能夠形成低摩擦力的接觸。因此，就有可能獲得接觸的可靠性的提高和與焊接球S的低負載的接觸。
關于安裝孔11的通孔12，它的尺寸設為直立部101可以在其內部移位。也就是，如圖6至圖8所示，通孔12本身的形狀比直立部12的截面形狀大得多。該直立部101適合于在通孔12的內部作容易的移位，因此允許直立部101以一個整體作移動的自由，而不受限制，以便提高每個直立部101的獨立性。
因此，就有可能形成這樣一個端子，其通過利用直立部101的全長作為有效彈性部分的長度而具有高耐用性。同樣，這樣，彈性就增加了，因此，一旦接觸于焊接球S，焊接球S上的負載就會減少，同時，就有可能克服在沿著插座本體15的厚度(高度)方向上焊接球高度的不一致性。
用來防止從支撐孔13內脫落的防脫落凸塊105設置在支撐部102上。該支撐部102通過該防脫落凸塊105而可靠地固定到支撐孔103內，同時可以容易地將支撐部102安裝到支撐孔103內，這樣也有助于制造的容易度。
如圖6至圖8所示，插座本體15形成一個具有絕緣性能的合成樹脂的平面形狀。所述每個端子10的接觸部103設在本體15的表面15a的一側上(見圖9)。端子10的近基端部104設在基片安裝表面15b的一側上(見圖10)。每個近基端部104從基片安裝表面15b上突出。
也就是說，端子10的近基端部104從插座本體15的基片安裝表面15b上突出，使得近基端部104可以作為一個端子而直接使用。在這種情況下，該測試插座TS是設置在電路基片20上，使得每個端子10的近基端部104與設在電路基片20的表面上的端子21接觸。因此，就有可能有效利用直立部101的全長。這也對高度的減少作出了貢獻。
插座本體15的表面15a設有一個具有同一深度的凹陷部16，并且至少每個端子10的接觸部103暴露在該凹陷部16內。該凹陷部16設在插座本體15的表面15a的一側以便暴露每個端子10的接觸部103并且可能給予各接觸部103的移位的更多自由度。所以，可能使得通孔更小。
如圖4和5所示，一個彎曲成U形的彎曲部106形成在端子10的直立部102和支撐部102之間。該彎曲部106用來使得直立部101能夠彈性變形并使得支撐部102大致平行于直立部101。在這種情況下，直立部101彈性變形的方式包括，例如，在直立部101本身為彎曲的情況下，接觸部103會沿著水平或垂直方向移位。
在插座本體15的基片安裝表面15b內的支撐孔13和通孔12之間的間隔比直立部和支撐部102之間的間隔要小些。這樣設置間隔的原因是，通過避免直立部101與通孔12的內壁接觸而增加直立部101的自由度。
因為焊接球S是球形的，所以當面對著斜面141的接觸部103與焊接球S相接觸時，該接觸部會由于直立部101的彈性而遠離斜面141。在這種情況下，接觸部103具有自然的反作用力，該反作用力試圖使得接觸部103接近斜面141。因此，通過利用端子的彈性，就有可能提高確保接觸部103與焊接球S相接觸的可靠性。
如圖10所示，在各個端子10安裝于相關的安裝孔11內的情形下，各端子10的近基端部104稍微突出于插座本體15的基片安裝面15b上以形成與電路基片20的端子21相接觸的接觸部。
在本實施例中，因為當端子10安裝在插座本體15的安裝孔11內時，支撐部102是壓入配合到支撐孔13內，故直立部101可以稍微的上下移位。因此，就有可能吸收與電路基片20形成接觸部的近基端部(尾部)104的位置的不一致性。
順便提及，圖9和圖10是在端子10安裝于本體15的所有安裝孔11內的情況下的測試插座TS的立體圖。在這之外，圖10是為了便于理解而顯示基片安裝表面的一側的立體圖。
圖11是根據本發明另外一個實施例的主要部分的放大剖視圖。
在本實施例中，端子10A的形狀有點變化。除此之外其結構大致與上述實施例的端子結構相同。因此，相同的參考標號用來指示相同的元件并且省略其解釋。
和上述端子10一樣，端子10A設有一個直立部101，支撐部102，接觸部103，近基端部104，防脫落凸塊105和U形彎曲部106。此外，端子10A另設一個反作用部108。該反作用部108是通過將接觸部103彎曲成倒U形并將直立部101的自由端109延伸到通孔的內壁而成。該自由端109是設置為與通孔的內壁相接觸以便具有反作用力。
當焊接球S設置在接觸部103和斜面141之間時，端子10A會沿著圖11中的點化線作彈性變形。在這種情況下，由于直立部101加之U形彎曲部106的彈性變形，反作用部108的反作用力也追加為反作用力。所以，在端子與焊接球S之間的接觸力小于所需要的接觸力的情況下，這種結構可以被采用。
順便提及，本發明并不限于如前所述的球形柵欄陣列式的測試插座，而可以用于半導體封裝的任何插座，如CSP(芯片尺寸封裝)型插座。
如上所述，根據本發明，端子的安裝孔設有通孔和支撐孔，端子設有沿著通孔延伸的直立部和自直立部延伸而插入到支撐孔的支撐部。因此，直立部支撐到支撐部上使得它可以彈性變形。結果，就有可能有效利用直立部的全長作為彈性變形的部分。這樣，就有可能通過進一步減少插座的高度而減少自感應。
同樣，因為直立部采用的形式使得它沿著通孔延伸，相對于端子以水平方式排列的情況，它有可能實現高密度的排列。同樣，由于端子的有效彈性部分為縱長的構型，故端子不是整個的插入到插座本體內而僅僅是其支撐部壓入配合，等等，對于直立部作為一個整體的移動就有可能獲得一個自由度，并有可能提高接觸部的接觸的可靠性。
而且，因為接觸部和導向凸塊是與一個焊接球接觸，并且導向凸塊是形成在插座本體內，故端子本身可以形成一個簡單的結構，因此而有可能降低成本。
雖然已顯示和描述了本發明的實施例，但可以預想，在不脫離本發明的所附權利要求的范圍和基本原則的前提下，一般技藝人士可以對本發明設計出多樣的更改。
權利要求
1.一個半導體封裝的插座，包括與設在所述半導體封裝的一側上的若干個焊接球相接觸的若干個端子以及一個插座本體，所述插座本體設有若干個安裝孔以安裝各自的端子，其中所述安裝孔設有刺穿插座本體的高度方向的通孔和一個端子支撐孔；每個端子設有一個沿著通孔延伸的直立部，一個從插入到通孔內的直立部的近基端部延伸的支撐部，以及一個形成在直立部的自由端以與焊接球相接觸的接觸部；每個接觸部所設的高度使得它從插座本體的表面突出，以及一個導向凸塊設在插座本體的表面上并位于與每個端子的接觸部相面對的位置處；以及所述接觸部和導向凸塊以一定的間隔設置使得焊接球能與所述接觸部和所述導向凸塊都接觸。
2.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中所述通孔的尺寸設置使得直立部可以在其內移位。
3.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中在所述凸塊上形成有一個具有朝向通孔的向下斜坡的斜面。
4.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中端子的接觸部的表面形成一個沿著遠離導向凸塊的方向延伸的彎曲表面。
5.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中所述支撐部包括一個用以收容在支撐孔內的防脫落凸塊。
6.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中插座本體形成一個平面形狀，所述每個端子的接觸部突出在插座本體的表面之上。
7.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中每個端子的近基端部設在插座本體的基片安裝表面上，每個近基端部從基片安裝表面上突出。
8.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中一個具有同一深度的凹陷部設置在插座本體的表面一側上，并且每個端子的接觸部暴露在該凹陷部內。
9.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中一個彎曲成U形的彎曲部形成在端子的直立部和支撐部之間。
10.根據權利要求1所述的半導體封裝的插座，其中每個端子包括一個沿著接觸部延伸的反作用部。
11.一個用來安裝到插座本體上并與設置在半導體封裝的一個表面上的若干個焊接球中的每一個相接觸的端子，其中所述端子包括一個形成有接觸部的直立部以在其自由端部與焊接球相接觸，一個從直立部的近基端部延伸的支撐部使得直立部支撐到插座本體上，一個設置在支撐部和直立部之間的U型彎曲部。
12.根據權利要求11所述的端子，其中所述接觸部形成一個彎曲表面，在朝向直立部的自由端延伸時，該彎曲表面沿著遠離焊接球的方向延伸。
13.根據權利要求11所述的端子，其中所述直立部設有一個自接觸部延伸的反作用部。
14.根據權利要求11所述的端子，其中所述端子包括一個形成在接觸部和直立部的自由端之間的反作用部。
15.根據權利要求11所述的端子，其中所述直立部設有一個反作用部，該反作用部是形成在彎曲呈倒U形的接觸部與直立部的自由端之間，所述自由端與插座本體相接觸并支撐到其上，因而在反作用部上產生反作用力。
全文摘要
本發明是有關于一個插座連接器(TS)，其具有與設在半導體封裝的一側上的若干個焊接球(S)相接觸的若干個端子，一個設有一安裝孔(11)以安裝各個端子(10)的插座本體(15)，一個刺穿過插座本體的高度方向的通孔以及一個端子支撐孔(13)。每個端子(10)設有一個沿著通孔延伸的直立部(101)，一個從插入到通孔內的直立部的近基端部延伸的支撐部，以及一個形成在直立部的自由端以與焊接球相接觸的接觸部。每個接觸部所設的高度使得它從插座本體的表面突出。一個導向凸塊(14)位于與每個端子的接觸部相面對的位置處。所述接觸部和所述導向凸塊以一定的間隔設置使得焊接球能與所述接觸部和所述導向凸塊都接觸。
文檔編號G01R31/26GK1564947SQ02819559
公開日2005年1月12日 申請日期2002年10月2日 優先權日2001年10月5日
發明者足立清, 八木正典 申請人:莫列斯公司