特别适合于lga类型半导体器件的插座装置的制作方法

专利名称：特别适合于lga类型半导体器件的插座装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及用于进行半导体(SC)器件的电气测试的插座，更为具体来说，涉及一种插座，它可拆卸地接纳诸如集成电路之类的一半导体器件，并使器件的触点和插座对应的触点或终端之间电气接触，插座进而又连接到电路基底的对应的触点垫。
通常，为此目的的现有技术插座包含一由电气绝缘材料构成的底部构件，该构件内装设一电气接触元件，用于受测试半导体器件的各个触头。接触元件相对于设置在底部上的半导体器件安装座布置成一选定的图形，且其接触部分适于放置成与半导体器件的各触点电气接合。在一种类型的现有技术的插座中，受测试的半导体器件放置在半导体器件接受座内，且一可枢转地安装于底部的罩盖构件用一弹簧偏压锁闩、夹子、在驱动臂或底部上的小节、突出物或其它类似物固定在一关闭位置。盖子在半导体器件上施加一个偏压，来提供器件导线和插座接触元件之间的选定的接触力。当一半导体器件装载入插座进行测试时，最重要的是，为了测试程序的持续，盖子须保持在关闭位置，然而在典型的现有技术结构中，不是盖子锁定机构使用起来麻烦且耗时(例如夹子)，就是容易发生意外的移位，结果造成不希望的和过早的打开。另一与这类具有可枢转地安装的盖子的插座有关的问题涉及对半导体器件施加倾斜的力，这有时会导致半导体器件的损坏。那也就是说，由于盖子的枢转运动，通常，最接近盖子连接到底部的枢转连接部的半导体器件的上内边缘，是器件接合盖子的第一部分，它接收一个力，力的方向随盖子枢转而变化，直到盖子的底表面进入到一和半导体器件顶表面平行的位置。这倾斜的力，即不垂直于半导体顶部的力，会损坏半导体器件。
本发明的一个目的是提供一种插座，它可克服以上提到的现有技术的局限性。本发明的另一目的是提供一种带有可枢转地安装的盖子的插座，该插座有一简单并快速锁定和松开的锁定装置来保持盖子处于关闭位置，而且不容易发生意外的或不希望的开启。本发明的另一目的是提供一种带有一可枢转地安装的盖子的插座，它可避免损坏装载于其中的半导体器件。本发明更进一步的目的是提供一种插座，其操作可靠性高且制造经济。
简而言之，按本发明的第一实施例制成的一插座包括一可枢转地安装于底部的盖子，它将可拆卸的接收的一半导体器件密闭起来以便进行测试。在测试过程中保持盖子处于关闭位置的一锁定机构包括一从底部横向延伸出来的锁定销，该锁定销与一中央上方的连杆机构相互作用。该连杆机构包括一可枢转地安装于盖子上的第一手柄连杆，提供一相对盖子固定的第一轴线，一可旋转地安装于盖子的第二锁定连杆，其一端具有一锁定销接纳掣子，其另一端可枢转地连接于一第三互连杆的一端，提供一相对于盖子可移动的第二轴线，第三连接杆的另一端可枢转地连接于第一连杆，提供一相对于盖子可移动的第三轴线。当盖子朝向关闭位置枢转而使第一连杆的手柄移动离开盖子时，第一连杆朝盖子枢转，使锁定销接纳掣子与锁定销接合，且使盖子框架的端部与锁定销杆接合，继续的枢转运动导致第三可移动轴线从一在第一和第二轴线之间延伸的一假想线的一侧以咯嗒动作的方式移动至其另一侧，由此牢固地将盖子锁定在关闭位置。中心上方(overcenter)运动受第二锁定连杆和第一手柄连杆的接合的限制。在一经修改的实施例中，锁定销连接于第二锁定连杆，且一锁定掣子件可枢转地安装在底部上，用于与锁定销互相作用。在本实施例中，以下两种方式都可将盖子打开，一种是通过提起(枢转)第一手柄连杆来手工操作，另一种是对可枢转地安装的锁定掣子件施加一个力。
在一实施例中，盖子一体地形成有一散热部件，而在另一实施例中，将一单独形成的散热部件独立地安装在盖子上，以便滑动通过形成在盖子内的一散热部件接纳孔。按照后一实施例的特征，较佳地，散热部件安装在盖子上，使一第一弹簧连接毗邻盖子的铰接端，并使第二及第三弹簧连接位于盖子的相对端，以改善对设置在底部半导体接纳座中的半导体器件的均匀施力。根据本发明一实施例的另一特征，一外形大致匹配、但最好略小于待纳入插座内的半导体器件的模子的突台，从散热部件向下延伸，以与纳入插座内的半导体器件相接合。根据另一特征，可滑动地安装一个或更多个压力杆，用于在盖子底表面上的一对槽内灵活移动，用以接合纳入插座内的半导体器件的外部部分。
在一经修改的实施例中，散热部件的底表面设置有一凹陷部分，用来和有封装特征的半导体器件一起使用，该封装特征在模子部分上面延伸和/或将散热部件和半导体器件最初的接合移动到一相对于SC模子的外围略靠内侧的位置。


图19是图20中所示的插座的另一实施例的底部的俯视图，图19a是取自图19的剖视图；图20和21分别是本发明另一实施例的俯视图和侧视图，示出了一经修改的锁定机构；图22a-22c示出图20、21的插座的中间位置，该插座处于由一自动装置(未示出)释放(打开)的状态；图23a-23d示出图20、21的插座的中间位置，该插座处于被手动释放(打开)的状态，且图24是图20、21的实施例的一改型的侧视图。
插座10包括一锁定机构20，其带有一呈锁定销20a形式的锁定件的第一部分，锁定销20a从安装于底部12的第二端的锁定杆12e的每一侧横向向外地延伸，上述底部的第二端与第一端相对，锁定销20a基本上用作底部的一部分，并包括一较佳地设置在盖子14第二端的每一侧的连杆机构，该连杆机构包括大致呈U形的一手柄或第一连杆22，其自由末端22a用作连杆22的第一端。末端22a在其相对侧由螺钉22e可枢转地连接到盖子14，在毂14b处形成一第一轴线1(见图9)，其相对于盖子14固定。第一连杆的两第二末端22b由手柄或弯曲部分22c相互连接。第二末端22b在关闭和打开位置之间分别可朝盖子14移动和从盖子14移开，并由一合适的接纳在螺钉22e上的弹簧22d朝打开位置偏压，其一端接纳在第一连杆22的孔22f内，而另一端(未示出)围绕螺钉24e对准。
一锁定或第二连杆24在螺钉24e处可转动地安装于第一和第二端中点上的盖子14的两侧，使第一端24a具有一呈锁定销接纳掣子24b形式的锁定件的第二部分。
每个连接侧的一个互连件或第三连杆26具有第一和第二端26a、26b，其第一端26a可枢转地连接于第二锁定连杆24的第二端24c，以形成一第二轴线2(图9)，可相对于盖子14移动，且其第二端26b在一第三轴线3(图9)可枢转地连接于第一手柄，该第三轴线可相对于14移动。具体参照图9，当手柄或连杆22的第二端在一离开盖子的位置，保持锁定销接纳掣子24b与锁定销20a脱离对齐状态时，那么第三轴线3位于一个在轴线1和2之间所引的虚线4的一侧的位置。通过枢转盖子14朝向关闭位置而使锁定装置致动，同时保持连杆22的第二端在一离开盖子的位置，从而允许锁定销接纳掣子绕过锁定销20a。连杆22的第二端然后朝盖子枢转，锁定销接纳掣子与锁定销20a接合，盖子14的表面14g接合锁定杆12e的表面12g，使第三轴线3迅速跳到虚线4的另一侧。应该注意到，为了稳定轴线3在中心上方位置，接合锁定销20a的掣子表面和与顶部表面12g接合的盖子表面14g之间的距离小于锁定销20a的底部和安装在底部上的锁定杆顶部表面12g之间的距离，使盖子14紧紧地压靠于锁定杆12e。如图9所示，第二锁定连杆24和第三轴线3的继续运动受到锁定连杆24的第二端24c的表面24d与手柄连杆22的接合的限制。
在上述的锁定位置，盖子牢固地保持在该位置，不震动的影响，直到第一手柄连杆22的第二端枢转离开盖子。
在上述的实施例中，盖子也可用作一体形成的散热部件，以将热量传导离开受测试的半导体器件，从而防止其过热。在图10-20的经修改的实施例中，示出一散热部件，它可移动地安装在盖子上，这样，用于获得所需接触力的力与用于提供热偶合的力相互分离，接触力用来使介于接触安装板上的诸触头元件与半导体器件对应的诸触头或导线之间的各触头相匹配，上述热偶合介于散热部件和受测试半导体器件之间，因而它们能被独立地加以控制。
参照图10-10c，盖子28包括一底部壁28a和相对的竖立侧壁28b。参照图2所述，毂14b形成在用来安装连杆22的各侧壁的一端上，在各侧壁的相对端，设置耳状物14c可枢转地安装于轴16，参照图2描述。耳状物14c设有一横向延伸钻孔14d，以接纳轴16。耳状物14c最好在14e处分叉，以提高盖子安装于底部的稳定性。弹簧16a方便地绕轴16而放置于分叉耳状物之间，且用来将盖子28(和第一实施例的14)朝打开位置偏压。一散热部件接纳孔28c位于底部壁28a的中心，以可滑动地接纳经由它的散热部件30的一台阶部分，该台阶部分将在下文中讨论。
平行延伸的槽28d形成于底部壁28a的底部表面中，其在紧邻孔28b的各侧，且沿基本平行于侧壁28b的方向延伸。如图10c和11所见，在槽28d的每一端，埋坑孔28e延伸通过底部壁28a。带有一头部28g的一销28f接纳于每一个埋坑孔28e内，使设置在埋坑部分内的头部从壁28a的顶表面凹入。销28f通过一对应的孔接纳于诸如具有选定硬度的硅酮橡胶的合适材料的柔性带28h内，以提供可压缩量，销的端部固定地连接于一压力杆28k，该压力杆28k可滑动地接纳在各槽28d内，压力杆延伸超出底壁28a的下表面，适于对接纳在底部半导体器件座内的半导体器件的外边缘上施加一柔性的夹持力。尽管描述了两个如此的压力杆，但是如有需要，在本发明的范围内可用一个压力杆或多于两个的压力杆。此外，如有需要，可以用其它可压缩元件来替代柔性条28h，诸如一弹簧元件。
图12和12a示出一种类型的适合于与盖子28一起使用的散热部件。散热部件30包括一底壁30a和竖立隔开的热传递鳍片30b。形状与孔28c互补的一台阶部分30c从底壁30a向下延伸，突台部分30d，其形状与待放置在底部的半导体器件座内的半导体器件的模子部分互补，但长度和宽度略微小点，从台阶部分30c进一步向下延伸。鳍片30b从安装孔30e削减。参照图12、13和18，散热部件30接纳于盖子28上，使台阶状部分30c接纳于孔28c中。安装孔30e与螺纹孔28m对齐。每一个安装孔接纳一螺纹件30f，该螺纹件旋入对应的螺纹孔28m，使每个螺纹件的头部与底部壁28a上的一弹簧座隔开一选定的量，且一螺旋弹簧30g设置在每个头部和散热部件之间。螺旋弹簧选择成提供所需的力，该力通过突台30d(图12)或将讨论的图18的散热部件30’的下表面施加于半导体器件。较佳地，如图所示，三个安装孔30e用来将散热部件安装至盖子，其中两个孔30e毗邻安置在旋开并例如相隔稍微大于孔28c的宽度的盖子的端部，而第三个孔30e设置在靠近盖子的枢转安装的端部的中央。这样，施加在半导体器件的力的均匀性可得到改善，从而在不施加过分的力的情况下提供合适的热传导偶合。
图14-18所示的插座带有一散热部件，该散热部件修改成当模子的背部直接地接触到散热部件时可接纳一定的倒装的、非密封的半导体接插件。即，与半导体组件接合的散热部件的内表面在30m处凹入，并设置有一平坦的中央部分30n来接纳一选定的型材。还在图17、17a中示出，如有需要，一可选择的孔30p可供接近一温度传感器。
图18还示出一依照本发明制造的插座，其用来安装在一电路板32上，该电路板带有触点32a的阵列，它们互连到触点安装板上的相匹配的触点阵列。较佳地，一备用板36和绝缘体38通过电路板连接到插座，保持刚性支承及防止电路板的弯曲。合适的机螺钉接纳通过插座的底部、电路板、绝缘体和备用板，用螺帽将几个构件固定在一起，并在插座和电路板之间提供所要求的接触力。通常地，一电路板具有许多安装在板上的插座，用来将其放置在炉内并同步测试。
参照图19-23，图中示出了另一实施例，其涉及一锁定和连杆机构，用来自动或手动操作。图19、19a示出一个底部12’，该底部形成有一半导体器件座12a’，该半导体器件座12a’具有与图1所示的略微地不同的结构。沿一端形成一槽12b’，用于接纳可枢转地连接盖子的轴16，在另一端形成孔孔12c’，用于接纳下文中予以描述的锁定件。图19示出的是开口于座12a’的一槽12h，用以放置一合适的弹簧件(未示出)，该弹簧件用来将SC器件朝基准面偏压，这与图4所示的弹簧12k非常相似。如图21所示，第一连接环22’如图1-9的实施例那样可枢转地连接于盖子34。第二锁定连杆24’在第一端24a’和第二端24c’中间的一位置24e’可转动地连接于盖子。成一销24f形式的第二锁定件部分在设置于插座10’每一侧的第二连杆之间横向延伸。第二端24c’如图1-9所示的实施例那样可枢转地连接于第三互连杆26’。第三互连杆26’在其一端可枢转地连接于第二连杆24’，在其另一端连接于第一手柄连杆22’。这使相同的第一轴线1相对盖子34固定，使第二轴线2相对盖子34可移动，以及使第三轴线可在通过轴线1和2的假想线的一侧的一未锁定位置和假想线另一侧的一锁定位置之间移动。
本实施例的第一锁定件部分成一可枢转地安装于锁定件27(见图20、21)的形式，该锁定件设置在插座10’前端的中央，并可枢转地安装在底部12’的12c’处(图19)，并形成有一力接纳释放表面27b和一锁定销掣子27a。除插座锁定销24f之外，第二锁定连杆24’还设置有一系统锁定和释放销24g，它与插座锁定销24f隔开一选定距离。第二连杆24’还设置有一与第一连杆22’的一凸轮表面22g相配合的随动表面24h。在本实施例中，第三轴线3通过紧密偏压在盖子34上的系统锁定和释放销24g保持稳定。
参照图22a-22c，利用一合适机构(未示出，但由图22a中箭头A所指示)对释放表面27b施加一个力，实现自动释放。锁定件27枢转离开盖子34，由此移动锁定销掣子27a离开锁定销24f，在合适的弹簧件(未示出)的影响下，允许盖子34枢转到如图22c所示的打开位置。
图23a-23d示出手动地打开盖子34的中间步骤。图23a反映锁定位置，而图23b示出枢转的第一手柄连杆22’使凸轮表面22f转动第二锁定连杆24’，将轴线3移动到未锁定位置，将释放销24g与由图23b中箭头B所指示的锁定件27(图23c)的释放表面27b接合，造成其枢转而使锁定销掣子27a移动离开锁定销24f(图23c)，以允许盖子34枢转到如图23d所示的打开位置。
在本实施例中，轴线3(图21)的中心上部运动受如图21所示的随动表面24h和第一手柄连杆22’的接合所限制。
图24示出图20、21实施例的一个变型10”，其中，在插座每一侧的对应的第二或锁定连杆24”之间延伸的插座锁定销24f用来与掣子27a互相接合，用以当锁定机构锁定时将盖子保持在关闭位置上，并在表面34a处与盖子34互相作用而使机构锁定插座插座。在图20、21的实施例中通过偏压在盖子34上的系统锁定和释放销24g，以及在图1-9实施例中通过盖子14的表面14g偏压在锁定杆12e的表面12g上而实施的锁定和稳定功能，在图24的实施例中是通过将销24f紧密偏压在盖子34的表面34a上得以实现的。
在图24的实施例中，在关闭的、锁定的插座位置开始，一旦轴线3移动到轴线1和2之间的假想线的相对侧，手柄连杆22枢转离开盖子。连杆26”和24”的转动导致销24f向下地和向内地朝插座中心移动，致使销和锁定掣子27a分离，从而实现手动释放。如图20、21的实施例，作用在锁定件27上的如箭头A所示的一向下的力将向下转动锁定件27，从而导致在自动运行模式中的分离。
应予理解，本发明包括落在所附权利要求书范围内的、所述实施例的所有的变型和等同内容。
权利要求
1.一种可拆卸地接纳一电子部件的插座，该电子部件具有多个沿其底部表面设置的触头，所述插座包括一触头件安装板；安装在触头件安装板上的多个触头件，用来在电子部件的触头和一电路板之间提供电气互连；一底部件，它具有安装在触头件安装板上的一电子部件座孔；一盖子，它具有相对的第一端和第二端，第一端可枢转地安装在底部件上，用来将盖子在打开和关闭位置之间移动，它还具有至少一个弹簧件推动盖子朝向打开位置，盖子具有一通过它的位于中央的散热部件接纳孔；一散热部件，它安装成可相对于盖子移动，散热部件具有一以第一方向延伸通过在盖子中的散热部件接纳孔的部分，以与设置在电子部件座孔中的电子部件接合，以及一将盖子锁定在关闭位置的锁定机构。
2.如权利要求1所述的插座，其特征在于，散热部件有一突台，该突台位于延伸通过散热部件接纳孔的部分的中央，并形成有一基本平坦的电子部件接合表面，使该接合表面能移动成与具有一选定高度的电子部件的选定部分接合。
3.如权利要求1所述的插座，其特征在于，散热部件延伸通过散热部件孔的部分形成有一基本平坦的接合表面，以与一具有一选定的外围形状的电子部件的模子部分接合，该接合表面形成有一凹槽，该凹槽与模子部分的外围形状相匹配，使平坦的接合表面与模子部分的物理接触将在其外围的内侧。
4.如权利要求1所述的插座，其特征在于，它进一步包括至少一个安装在插座上的弹簧件，以沿第一方向推动散热部件通过盖子的散热部件接纳孔。
5.如权利要求1所述的插座，其特征在于，在散热部件中形成一孔，并且，该插座还包括一具有两个相对端的细长件，该细长件延伸通过该孔，其一端连接于盖子，另一端有一头部，一接纳在散热部件和头部之间的弹簧，以沿第一方向推动散热部件通过盖子的散热部件接纳孔。
6.如权利要求1所述的插座，其特征在于，它包括三个安装在盖子上的弹簧件，两个弹簧件设置在靠近盖子的第二端处，一个弹簧件设置在靠近盖子的第一端，以沿第一方向推动散热部件通过盖子的散热部件接纳孔。
7.如权利要求1所述的插座，其特征在于，盖子具有一底表面，当盖子处于关闭位置时，该底表面面朝触头安装板，该插座还包括至少一个安装在盖子上而沿第一方向延伸超出底表面的压力杆。
8.如权利要求7所述的插座，其特征在于，它还包括安装在盖子上而沿第一方向延伸超出底表面的第一和第二压力杆，在散热部件接纳孔的相对两侧各有一压力杆。
9.如权利要求8所述的插座，其特征在于，压力杆相对盖子可移动，在盖子和各压力杆之间设置有一柔性件。
10.如权利要求9所述的插座，其特征在于，每个柔性件从盖子的底表面凹进。
全文摘要
一种插座(10)，它具有一可枢转地安装于一底部(12)的盖子(14)。该底部形成有一座(12a)，用于在一触头安装板(18)上安装一半导体器件。一用来将盖子锁定于关闭位置的锁定机构(20)包括与一锁定销(20a)相互作用的一中心上方连杆机构。在一经修改的实施例中，该锁定机构设置有一可枢转的锁定件(27)，以提供手动的或自动的操作。插座(10)的盖子(14)还包括一一体形成的散热部件。在另一实施例(10’)中，一分离的散热部件(30)独立地安装在盖子(28)上，盖子设置有一通过它的孔，散热部件可滑动地安装在盖子中。
文档编号H01R12/16GK1409444SQ0214381
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月24日 优先权日2001年9月24日
发明者S·A·莱维特, A·K·豪布拉, J·A·福斯特 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司