专利名称：具有热耗散功能的ic插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于半导体ic器件的电连接集成电路(以下简称为 IC)插座。本发明尤其涉及用于测试球栅阵列(以下简称BGA)的IC插座。
背景技术：
在执行所谓的老化测试以评价IC器件例如BGA器件的电气特性、 耐用性和耐热性时，使用具有可导电连接IC器件末端的接触器的IC 插座。通常，在这种状态下执行老化测试将IC器件或固定IC器件 的IC插座设置在例如125"C的烘箱内。在这种情况下，包含在IC器件 内的IC芯片本身通过导电被加热，并被加热到高于125。C的温度。一 般来讲，当IC芯片温度超过125'C时，IC芯片破裂的可能性较大。因 此，在测试过程中，需要通过某些方法耗散IC芯片的热量。
为了促进受热IC器件的热耗散，提出几个建议。例如，日本专利 申请未经审查的专利公开编号8-17533公开一种插座，其中插座本体由 具有较高热传导率的材料制成。例如该材料是一种陶瓷，而集成电路 生成的热量通过插座本体耗散。
图9(a)和图(b)分别是具有热球的BGA器件100的侧视图和俯视平 面图(仰视图)。当从顶部观察时，BGA器件100在一侧具有约20mm 至40mm的方形，并包括用树脂密封的IC芯片102、电连接到IC芯片 102的焊接信号球104和设置在靠近IC芯片102 (通常在器件的中心) 的区域中的焊接热球106。
图10用于测试BGA器件100的IC插座200的示意性侧向截面图。IC插座200设置在印刷电路板202上，并具有由树脂制成的主体204 和多个接触销206a和206b。每个接触销206a均被固定到主体204，以 便使其接触BGA器件100的每个信号球104。另一方面，每个接触销 206b被固定到主体204，以便使其接触BGA器件100的每个热球106。 由于每个接触销由具有高电导系数和热导系数的材料例如铜合金组 成，接触信号球104接触销206a可以将信号从信号球传输到印刷电路 板。另一方面，接触热球106的接触销206b作为热耗散路径(用箭头 指示)工作，将受热BGA器件(IC芯片)的热量传输到印刷电路板。
根据如图9和图IO所示的常规配置，其中设置热耗散接触器的区 域，即设置热球106的区域仅限于靠近树脂密封的IC芯片102的IC 器件的下表面上的显著縮小的区域(图9(b)中虚线显示的区域)。因此， 在高输出BGA器件的情况下，即当IC芯片102的热值很大时，通过 热球106和接触销206b的导热量不足以抑制BGA器件的不期望的过 热。然而，甚至当热从BGA器件的下表面的区域以距IC芯片102相 当远的距离被耗散(热被传输)时，从IC芯片至除热球之外的零件的 导热量小，因为器件主体由具有相对较低热导系数的树脂制成。因此， 热耗散效果很小。
在日本专利申请未经审查的专利公开编号8-17533中，为了绝缘 (非电力短路)每个末端，建议插座主体由绝缘陶瓷构成。然而，陶 瓷通常很昂贵，而且很难精密形成。尽管作为绝缘材料陶瓷是高热传 导率材料，但该热传导率低于金属材料例如铜合金的热传导率。
发明内容
本发明的至少一个实施例的目的在于提供一种IC插座，其构造可 以促进结构简单的IC器件的热耗散，并防止受试IC器件过热。
为了实现上述目的，所介绍的本发明一个实施例提供包括插座主 体(其中可以设置IC器件)的IC插座，以及设置在IC器件(设置在插座主体上)的下凸起区域中的多个第一接触器和多个第二接触器。 第一接触器被电连接到IC器件，而第二接触器并非被电连接到IC器 件而是被热连接到IC器件。IC插座包括散热器，该散热器由导热率高 于插座主体的导热率的材料制成，并且热连接第二导体中的每个。
在本发明进一步的实施例中，散热器由片式材料制成，并形成有 接纳孔，而第二接触器接触接纳孔的内表面。
仍然在本发明进一步的实施例中，每个第二接触器具有大致为方 形杆的部分，该部分的一个侧面被移除；而散热器的每个接纳孔大致
具有四方形，方形杆可以接触四方形的内表面。
本发明进一步的实施例包括第三接触器，本发明进一步的实施例 包括第三接触器，该第三接触器设置在下凸起区域中未由第一和第二
接触器占用的区域，并且未电连接到ic器件。其中散热器被热连接到
第二接触器和第三接触器。
然而在本发明进一步的实施例中，散热器由片式材料制成，并形 成有接纳孔，而第二和第三接触器接触接纳孔的内表面。
仍然在本发明进一步的实施例中，第二和第三接触器具有大约为
方形杆的一个侧面被移除的部分；而散热器的接纳孔大致具有四方形， 方形杆可以接触四方形的内表面。
仍然在本发明进一步的实施例中，第一接触器、第二接触器和第 三接触器是相同的。
仍然在本发明进一步的实施例中，散热器由选自包括铜合金和铝 的组的金属材料制成。仍然在本发明进一步的实施例中，IC器件为BGA器件，第一接
触器接触BGA器件的信号球，而第二接触器接触BGA器件的热球。
根据本发明的IC插座，IC插座的耐热性可以被降低到低于常规耐热性的程度。因此，甚至当IC器件的热值大时，IC器件的温度升高也可以得到抑制，并可以避免因IC器件过热引起的麻烦。此外，通过利用第三接触器，提供了一个新的热耗散路径，因此还降低了耐热性。
因为第二和第三接触器没有电连接到IC器件，所以当散热器不仅热连接而且还电连接到第二和第三接触器时不会出现问题。因此，散热器可以由具有极高热传导率的金属材料形成。
散热器与第二和第三接触器之间的连接可以以简单的构造实现，即将接触器插入到在散热器上作为片式构件形成的接纳孔中。
^接纳孔在大约的方形孔中形成时以及另外当接触每个接纳孔的每个接触器的零件被形成为一侧被移除的方形杆时，散热器和接触器之间充足的接触区域可以被固定下来，同时通过从片式构件冲压出接触器并弯曲接触器保持每个接触器的制造。
可以利用相同的材料和相同的形状制造第一接触器、第二接触器和第三接触器。因此，从制造成本和零件管理角度来看这是有利的。
根据本发明的IC插座特别适用于测试包括信号球和热球的BGA器件。
图1为根据本发明优选的实施例的ic插座的轮廓透视图。图2为图1所示的IC插座的侧面剖视图。图3为接触销的透视图。图4示出接触销丫叉和BGA器件信号球之间的接触状态。 图5示出根据一个实施例的散热器。
图6示出根据本发明设置在IC插座的插座主体上表面的散热器的 状态。
图7示出接触销穿透散热器的状态。
图8示出散热器和接触销之间接触状态的水平面剖视图。
图9(a)是BGA器件的侧视图，而图9(b)是BGA器件的俯视平面图。
图IO是常规IC插座的侧面剖视图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的IC插座1的外部透视图，而图2是图1示出 的IC插座1的示意性侧向截面图。IC插座l被设置印刷电路板2上， 并具有由绝缘材料例如树脂制成的插座主体3和以相对于插座主体3 上和下的方向可以移动并偏上的框架4。除框架4夕卜，IC插座1还具 有构成元件，例如嵌套、导向装置和杠杆。由于这些附加构成元件是 己知的，为简化起见，省略了其说明，且也未在图2中示出。如图2 所示，插座主体3具有多个接触器，即第一接触销6a和第二接触销6b， 它们用于将(被测量并设置在上半部分上的)BGA器件5在BGA器件 5的下凸起区域中电或热连接到印刷电路板2。如上述常规配置构造， 第一接触销6a被导电连接到在大约BGA器件5中心用树脂密封的IC 芯片53，并被固定到插座主体3以便使其接触设置在BGA器件下表面 的外部周边区域的信号球51。另一方面，第二接触销6b被固定到插座 主体3以便使其接触设置在靠近IC芯片53的BGA器件5的下表面上 的热球52，以从BGA器件5散热。
图3是示出第一接触销6a构造的透视图。从制造成本角度来看， 通过冲压出具有高电导系数和热传导率的金属板例如铜合金并弯曲该 经过冲压的金属板来形成第一接触销6a是有利的。如图3所示，第一 接触销6a具有核心部分61、从核心部分61向上延伸并使其接触信号球51以在测试时保持该信号球51的丫叉62，以及从核心部分61向下 延伸并在测试时连接到印刷电路板2的腿部部分63。构造IC插座，使 得当朝下按压框架4 (图1)时丫叉62膨胀。将BGA器件5连接到IC 插座1，首先向下按压框架4以在丫叉62打开的状态下将BGA器件5 装配到IC插座1的插座主体3上。其次，将框架4返回到原始位置并 且关闭丫叉62。利用这种布置方式，每个接触销的丫叉62保持BGA 器件5下表面上设置的信号球51或热球52。该框架4的功能是已知的。
优选的是接触销6a和6b以及稍后介绍的接触销6c由相同的材料 构成且被形成相同的形状，如图3所示。这是因为从零件管理以及制 造成本角度来看，相同的材料和相同的形状是有利的。而且，只有当 信号球51的数量不超过第一接触销6a的数量时，才可以使用相同的 IC插座，甚至当热球52的数量增加时。
本发明具有以下特性。如图2所示，优选地，设置类似于接触销 6a和6b的接触器(即第三接触销6c)，以便使该接触器在不与BGA 器件5的信号球51和热球52相对应的区域(即在BGA器件5的下凸 起区域未由接触销6a和6b占用的"空间区域")不与BGA器件5电 接触。而且，第三接触销6c和接触热球52的第二接触销6b互相通过 导热率大于插座主体3导热率的材料连接。
具体地讲，如图2所示，接触到所有第二和第三接触销6b和6c 的散热器7设置在插座主体上。散热器7由导热率大于插座主体3导 热率的材料制成。散热器7被形成具有多个受体即接纳孔72，被排列 成允许接触销6b和6c通过板构件71上的接纳孔72，如图5所示。
图6为插座主体3的俯视平面图，在其上设置有散热器7。插座 主体3具有通孔31a、 31b和31c，接触销6a和6b穿过这些通孔。散 热器7的接纳孔72的布局与通孔31b和31c的布局相匹配。散热器7 被设置在插座主体3上，使得每个接纳孔72对插座主体3的每个通孔31来说是连续的。
图7示出散热器7的接纳孔72和接触销之间的接触状态。在图7 中，只有第三接触销6c的一部分被显示为接触销，以便于介绍。设置 每个接触销(显示在图中实例中的接触销6c)以使得核心部分61接触 散热器7的接纳孔72的内部部分。如图3所示，接触销6c的核心部分 61具有这样的形状，即大约为方形杆的一个侧面移除。另一方面，散 热器7的每个接纳孔72大致具有四方形，方形杆可以接触其内表面， 如图8所示。因此，方形杆的其余三个侧面即核心部分61外表面的较 大部份可以接触接纳孔。根据这种构造，可以将热从接触销6b和6c 充分地传输到散热器7。
在图2中，使用根据本发明的IC插座时使用的热耗散路径用箭头 示出。根据图10中所示的常规IC插座，热耗散路径仅限于从热球通 过接触热球的接触销至印刷电路板的路径。然而，根据本发明，散热 器7热接触第二和第三接触销6b和6c。因此，除了上述热耗散路径外， 还形成另外的热耗散路径，即从接触热球的第二接触销6b通过散热器 7和第三接触销6c至印刷电路板2。因此，从BGA器件5至印刷电路 板2的总的IC插座耐热性可以被降低到低于常规耐热性的程度，并抑 制受试BGA器件温度的上升。传输到印刷电路板2的热值可以通过未 示出的散热器被妥善消散。
由于散热器7被用于降低IC插座1的耐热性，因此该材料的导热 率高于插座主体3的导热率。热连接到散热器7的第二和第三接触销 6b和6c未电连接到BGA器件。因此，当接触销6b和6c也电气连接 时没有任何不便。因此，优选的是散热器7的材料选自具有很高热传 导率的金属材料例如铜合金(如铍铜)和铝在内的组。然而，也可以 将散热器热连接到所有接触销(包括接触销6a)。换句话讲，不仅可 以将接触销6a用做信号传输路径而且也可以用做热耗散路径。然而， 在这种情况下，因为每个接触销6a不能电连接到到其它接触销，因此200780040847.
为了确认根据本发明的IC插座的有效性，执行测试以将采用根据 本发明的第三接触销的IC插座与常规IC插座来比较。在测试中，将 模拟IC芯片热量产生的虚拟器件安装在每个IC插座上，测量表现为 恒定输出的器件温度的上升并计算每个IC插座的耐热性。因此，可以
清楚地看到根据本发明的IC插座的耐热性低于IC插座的耐热性约10 °C。换句话讲，当使用两个W的输出的BGA器件时，根据本发明的 器件的温度和受试常规器件的温度之间出现约2(TC的差值。如上所述， 根据通用BGA器件，当器件温度超过15(TC时，发生故障的风险迅速 增加。因此，在相同条件下，在器件温度可以从常规温度降低约2(TC 方面，本发明具有很大的优势。当使用更高输出的器件时，这种优势 增加更多。
在如图所示的实施例中，第三接触销被另外提供并被热连接到第 二销。然而，不是使用第三接触销，可以使用类似的散热器将每个第 二接触销热连接到散热器。在IC器件中，仅IC芯片受热。因为IC包 装材料的导热率低，因此，在下面紧挨IC芯片的热球的温度高于设置 在IC芯片周围的热球温度。因此，在接触销之间出现温度组。当热连 接每个第二接触销时，IC插座主体的温度组由于BGA器件加热可以被 制成一定的均匀程度。因此，能促进至印刷电路板的热耗散。
权利要求
1.一种IC插座，包括其中设置有IC器件的插座主体；以及设置在所述IC器件的下凸起区域中的多个第一接触器和多个第二接触器，所述IC器件设置在所述插座主体上；所述第一接触器电连接到所述IC器件，所述第二接触器未电连接到所述IC器件，而是热连接到所述IC器件，其中所述IC插座包括散热器，该散热器由导热率大于所述插座主体的导热率的材料制成，并且热连接所述第二导体中的每个。
2. 根据权利要求1所述的IC插座，其中所述散热器由片式材料 制成，并形成有接纳孔，所述第二接触器接触该接纳孔的内表面。
3. 根据权利要求2所述的IC插座，其中每个第二接触器具有大致为方形杆的部分，该部分的一个侧面被移除，并且所述散热器的每 个接纳孔大致具有四方形，所述方形杆接触该四方形的内表面。
4. 根据权利要求1所述的IC插座，还包括第三接触器，该第三 接触器设置在所述下凸起区域中未由所述第一和所述第二接触器占用 的区域，并且未电连接到所述IC器件，其中所述散热器热连接到所述 第二接触器和所述第三接触器。
5. 根据权利要求4所述的IC插座，其中所述散热器由片式材料 制成，并形成有接纳孔，所述第二接触器和所述第三接触器接触该接 纳孔的内表面。
6. 根据权利要求5所述的IC插座，其中所述第二和所述第三接 触器具有大致为方形杆的部分，该部分的一个侧面被移除，并且所述散热器的所述接纳孔大致具有四方形，所述方形杆接触该四方形的内 表面。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的IC插座，其中所述第一接触器、所述第二接触器、以及所述第三接触器是相同的。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的IC插座，其中所述散热 器由选自包括铜合金和铝的组的金属材料制成。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的IC插座，其中所述IC 器件为BGA器件，所述第一接触器接触所述BGA器件的信号球，并 且所述第二接触器接触所述BGA器件的热球。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种IC插座，其构造可以促进简单结构中的IC器件的热耗散，并防止所述受试IC器件过热。类似于所述接触销6a和6b的接触销6c设置在不与所述信号球51和所述BGA器件5的所述热球52相对应的区域中。另外，所述接触销6c和与所述热球52接触的所述第二接触销6b彼此通过散热器热连接。
文档编号H01L23/36GK101681895SQ200780040847
公开日2010年3月24日 申请日期2007年10月18日 优先权日2006年10月30日
发明者内藤匡人 申请人:3M创新有限公司