用于半导体器件的插座的制作方法

专利名称：用于半导体器件的插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于半导体器件的插座，用来测试半导体器件。
例如，Japanese Patent Application laid-open No.10-302925(1998)公开一种用于半导体器件的插座，用于这样的测试，其中把插座安排在一个具有输入/输出部分的印刷电路板上，以对待测试的半导体器件供给预定测试电压，并且发出由此产生的异常探测信号，表示短路故障或其他故障。
半导体器件插座例如包括一个定位部件，具有一个容纳部分，其中安装一个作为半导体器件的半导体元件，一个接触偏移部件2，安排为如

图15所示沿预定方向往复，同时支持定位部件，并且使后述的接触端子的一个可动接触件相对另一个可动接触件靠近和远离，一个插座本体6，安排在一个印刷电路板上，以可动方式容纳接触偏移部件2(见图17A)，和一个覆盖部件(未示出)，以转换应用于其上的操作力，并通过一个未示出的驱动机构把同一力传到接触偏移部件2。
例如，如图17A、图17B和图17C所示，印刷电路板的一组端子与插座本体6中设置的多个接触端子4ai(其中i＝1到n，n表示正整数)的近端4B连接。
各个接触端子4ai与安装在定位部件上的半导体器件8上的各电极部分8a对应设置，并且由近端4B和一对可动接触件4F和4M组成，可动接触件4F和4M与端子4B耦合，以选择地钳住半导体元件8的各个电极部分8a，以与其电连接，如图17C所示。
如图15和图16所示，薄板式接触端子4ai的可动接触件对4F和4M插入各个接触容纳部分2a。各个接触容纳部分2a是用隔离壁2Wa隔开接触偏移部件2的内部而形成，而隔离壁2Wa沿箭头C所示的接触偏移部件2的移动方向延伸。注意图15和图16说明一种释放状态，其中接触端子4ai的可动接触件对4F和4M相互分开。
在接触容纳部分2a上方以预定距离相互离开，安排多个与隔离壁2Wa垂直延伸的隔离壁2Wt。由此，在接触偏移部件2的上端限定多个相对小的一般正方形的开口。正好在各个隔离壁2Wt下面，形成一个槽，能与可动接触件4M的侧部的部分啮合。
各个接触端子4ai各有相对的可动接触件对4F和4M，这些接触端子4ai排成一行安排，以便一个接触端子4ai中的可动接触件4F邻近另一个接触端子4ai的可动接触件4M。
当接触偏移部件2沿箭头所示方向从图17A和图18A所示的一种状态移到图17B和图18B所示的另一种状态时，由于可动部分4M伴随各个槽的移动而移动，使可动接触件对4F和4M从双点划虚线所示的一个位置移到实线所示的另一个位置，由此两个可动接触件4F和4M相互进一步分开。在这种状态下，安装半导体元件8。或从插座本体6移去经过测试的半导体元件8。
在这种连接下，可以用自动机或操作员手实行半导体元件8的安装，在安装期间半导体元件8的各个电极部分8a由在接触偏移部件2的上端形成的开口的全部围缘导向，并且容纳在接触容纳部分中。
另一方面，当接触偏移部件2沿图18C箭头所示方向移动时，可动接触件对4M和4F从双点划虚线所示的一种状态移到实线所示的另一种状态，在前一种状态下，两个可动接触件相互分开，而在后一种状态下，两个可动接触件相互靠近，以钳住半导体元件8的电极部分8a。
有一种危险，即在相邻两个接触端子4ai之间，因为如图17B和图18B实线所示，可动接触件对4M和4F之间的开口量由于制造误差而在其远端之间个别地变化，所以使一个接触端子4ai中的可动接触件4M与另一个接触端子4ai中的另一个可动接触件4F接触。在这种情况下，如果在这样条件下从印刷电路板向可动接触件对4F和4M发出测试信号，可能有短路故障。随着半导体元件8的电极部分8a的密度增加，同时保证可动接触件对4M与4F之间必要的开口量，这种接触故障将变得重大。
为了避免这样的故障，将考虑选择可动接触件对4F与4M之间的开口量，以在考虑其变化下小于预定开口量。
然而，以上对策是有缺陷的，因为对于引起半导体元件8的电极部分8a的不希望故障附着来说，可动接触件对4F和4M的远端之间的开口量不足以成为一个要素。因而，这样做是不妥当的。
当半导体元件安装在定位部件中的容纳部分时，可能有一种情况，其中半导体元件的端子不与接触容纳部分2a配合，而是由于制造误差搭在接触容纳部分2a的整个外围的外侧。由此，可能不会快速地实行上述老化测试。
为了实现以上目的，提供一种用于半导体器件的插座，包括多个接触端子，安排在一个插座本体中，用于容纳具有多个接触端子的半导体器件，各接触端子具有一对可动接触件，以选择地钳住半导体器件中的各端子，以实行电连接，一个接触偏移部件，以可动方式设置在插座本体中，通过选择地移动可动接触件对中的一个靠近或远离另一个，使接触端子实行电连接/断开，和一个位置限制装置，在接触偏移部件中形成，以当可动接触件对中的一个远离同一对中的另一个可动接触件，并且靠近相邻接触端子中的另一个可动接触件时，限制该对可动接触件中的一个相对相邻接触端子中的另一个可动接触件的位置，以便前一可动接触件对于后一可动接触件的相对位置受到限制。
可以设置多个位置限制装置与一个使接触偏移部件中接触端子单独分行的隔离壁的部分相对，在该部分中保持可动接触件中的一个。
用于保持可动接触件中的一个的隔离壁的部分可以设有一个啮合槽，以与可动接触件啮合。
位置限制装置可以是一个适合的突起，以便当一个可动接触件远离同一接触端子中的另一个可动接触件，并且靠近相邻接触端子中的另一个可动接触件时，突起与后一接触件的背面邻接，并且在相互靠近的两个接触件之间形成一个间隙。
沿接触容纳部分的整个外围与用于放置半导体器件的放置区之间的界面，可以连续地形成一个斜面，以在刚好放入接触容纳部分之前引导半导体器件的端子，接触容纳部分用于容纳多个接触端子的多个可动接触件对。
如以上说明显而易见，根据该用于半导体器件的插座，由于在接触偏移部件中形成位置限制装置，以当一个接触端子中的一个可动接触件离开同一接触端子中的另一个可动接触件时，限制这个可动接触件对于相邻接触端子中的另一个可动接触件的相对位置，所以有可能避免相互邻近的可动接触件之间的相互接触，又保证接触端子中两个可动接触件之间的最大开口量。
由于沿接触容纳部分的整个外围与用于放置半导体器件的放置区之间的界面连续地形成斜面，所以有可能确实地安装半导体器件。
从以下连同附图对其实施例的说明，本发明的以上和其他目的、效果、特点和优点将变得显而易见。
安排在印刷电路板20上的用于半导体器件的插座包括一个接触偏移部件28，具有一个定位部分30，它是一个其中容纳半导体器件例如PGA式半导体元件的区域，该接触偏移部件能够沿预定方向往复，以便使后述的接触端子36ai的一个可动接触件靠近或远离其另一个可动接触件，一个插座本体24，用于容纳相对它可动的接触偏移部件28，和一个覆盖部件32，以通过后述的驱动机构转换施加其上的操作力，并且把同一力传到接触偏移部件28。
如图6A和图6B所示，作为测试目标而安装在这样插座上的半导体元件22包括一个衬底部分22B，其内部形成作为电子电路的高度集成电路，和一个电极组22P，由多个针型电极22a组成，它们与衬底部分22B中的高度集成电路电连接，并且从衬底部分22B的底面突起。电极组22P中的各针型电极22a沿垂直和水平方向相对之间以预定距离安排，同时包围一个通常为正方形的中心部分。
在印刷电路板20中的预定位置各设有一个输入/输出部分，以供给预定测试电压，并发送一个异常信号，表示作为测试目标的半导体器件22所产生的短路故障或其他故障，在这些预定位置，按照各个插座本体24，设置多组通过一个导电层与输入/输出部分电连接的电极。使后述的各个插座本体24中设置的多个接触端子36ai的近端与各个的电极组电连接。
印刷电路板20上与各个电极组对应安排的各插座本体24，是通过使其定位销与电路板20中的孔啮合而定位在印刷电路板20上的预定位置。
如图3所示，各个插座本体24在其底部具有容纳部分24a，其中各个接触端子36ai的可动接触件36A1与36A2之间的耦合件压配合到容纳部分24a的每一个中。各个容纳部分24a通过底部形成，与待安装的半导体元件22中的电极22a对应。
如图3所示，每个相邻容纳部分24a由沿箭头X所示方向按预定距离定位的隔离壁24Wr分段。如图4所示，各个行中的每个相邻容纳部分24a由沿箭头Y所示方向按预定距离形成的隔离壁24Wg分段。
隔离壁24Wr在一个表面上具有一个向右下倾斜的斜面24s，以当接触端子36ai移动时，对它的一个可动接触件36A2导向，如图3所示。
与待安装的半导体元件22的各个电极22a对应，在插座本体24中设置多个接触端子36ai(i＝1到n，n表示正整数)。如图7A、图7B和图7C所示，接触端子36ai具有一个近端子36B，一个U形横截面的耦合器36I，以与近端子36B的一端耦合，和一对薄片型可动接触件36A1和36A2，与耦合器36I的各个侧连接，并且钳住半导体元件22的各个电极22a。
端子36B的另一端与耦合器36I的一侧的一般中心部分耦合。可动接触件对36A1和36A2与耦合器36I耦合，以在它们之间以预定距离相互相对偏斜，如图7D所示。可动接触件36A2在其末端具有一个啮合叶片36e，以与后述的接触偏移部件28的一个啮合槽啮合。啮合叶片36e沿可动接触件36A2的横向延伸，并且具有一个厚度小于其他部分的阶形部分36es。而且，如图7B所示，在耦合器36I附近，可动接触件36A2具有一个沿离开可动接触件36A1的方向弯曲的部分36Ab。
在这方面，虽然可动接触件36A2中的阶形部分36es经常与垂直于横向的端面一般平行，但是本发明不应限于此，而啮合叶片36e’可以是一个具有阶形部分36es’的凸榫，以小于90℃的预定α度角按离开垂直于横向的端面来定向，如图7E所示。
因而，接触端子36ai的可动接触件对36A1和36A2按照接触偏移部件28的移动而相互靠近，由于弹性而钳住半导体元件22的各个电极22a，或接触端子36ai的可动接触件对36A1和36A2相互保持一段距离，以当其可动接触件36A2的啮合叶片36e由于接触偏移部件28的移动而移动时，释放半导体元件22的电极22a。
如图3所示，在插座本体24的容纳部分24a上方形成一个凹口24B，接触偏移部件28以滑动方式置于其中。
接触偏移部件28在插座本体24的凹口24B之内沿各个接触端子36ai的可动接触件36A1和36A2的移动方向可动。接触偏移部件28包括一个定位部分30，通过它使半导体元件22定位，和一个接触件容纳部分34，在定位部分30下面与其整体形成，以容纳接触端子36ai的可动接触件对36A1和36A2。
定位部分30包括定位部件30a、30b、30c和30d，以使待安装的半导体元件22的衬底部分22B的四角定位并保持。由此，定位部件30a至30d操作使各个电极22a相对于各个接触端子36ai中的可动接触件对36A1和36A2之间的间隙定位。定位部件30a和30b分别具有内部斜面30SR和30SV，和在顶面上的斜面30SR和30SU，各对斜面相互垂直。另一方面，定位部件30d和30c分别具有内部斜面30SL和30SV，和在顶面上的斜面30SL和30SU，各对斜面相互垂直。
在定位部件30a与30d之间及定位部件30b与30c之间，分别设置闩锁部件48，以把安装的半导体元件22选择地压在定位部分30中的放置区30F上。如图4所示，保持闩锁部件48的底端，以旋转移到定位部分30。在闩锁部件48的近端的下端附近，设置一个螺旋弹簧50，以使闩锁部件48的前端向安装的半导体元件22的衬底部分22B偏置。此外，闩锁部件48的中间部分与后文所述的覆盖部件32的内表面啮合。因此，闩锁部件48按照覆盖部件32的上下移动而选择性地旋转移动。
在中心区限定接触偏移部件28的接触件容纳部分34，同时由定位部分30中的定位部件30a至30d和放置区域30F包围。
如图1和图12B以放大方式所示，在接触件容纳部分34中的各个接触端子36ai的可动接触件36A1上方，与半导体元件22的电极22a的布置对应，沿各个方向按预定距离形成开口34a。例如，约0.82mm见方的开口34a限定为由网格壁形成的骨架。如图10所示，各个开口34a与一个容纳接触端子36ai的可动接触件36A1或其他部件的延长空间34H连通。网格壁由相互交叉的隔离壁34wy和隔离壁34wx组成，隔离壁34wy与图1箭头Y所示方向平行形成，而隔离壁34wx与图1箭头X所示方向平行形成。
如图10所示，隔离壁34wy向下延伸，以便隔开空间34H，其中容纳相邻行的接触端子36ai的可动接触件36A1。另一方面，隔离壁34wx的下端不进入空间34H。
在隔离壁34wx与隔离壁34wy相交处部分的附近，在其表面之一上按预定距离形成可与啮合叶片36e啮合的啮合槽34g。
如图1、图10和图11B所示，在隔离壁34wy的另一表面上，一个预定长度的肋条34r向下延伸到与啮合槽34g对应的位置，这个肋条操作为位置限制装置。选择肋条34r的高度，以便由此通过的可动接触件34A2不妨碍肋条34r，但如后文所述，可动接触件36A1的侧边与其啮合。
本发明不应限于以上实施例。例如，在隔离壁34wy与34wx之间相交的附近，可以在两个隔离壁的表面上相互邻近地设置一个操作为位置限制装置的肋条34r，和一个与接触端子36ai的可动接触件36A2的啮合叶片36e啮合的啮合槽34g两者。
虽然安排各个隔离壁34wy，以便肋条34r的前端沿图1所示实施例中箭头Y所示方向指向，但是可以安排各个隔离壁34wy，以便肋条34r的前端沿与箭头Y所示方向相对的方向指向。
此外，通过按预定距离设置多个肋条34r，在接触件容纳部分34的中心形成的中心隔离壁的相对表面上操作为位置限制装置，在由中心隔离壁分段的接触件容纳部分34的两个区中，可以安排各个区中的隔离壁34wy，以便肋条34r的前端相互相对指向。
安排在各个空间34H中的多个接触端子36ai排成一行安排，以便在相邻两个接触端子36ai之间，一个接触端子36ai的可动接触件36A2的背面与另一个接触端子36ai的可动接触件36A1的背面相对。
如图1取放大方式所示，在把各个隔离壁34wy和各个隔离壁34wx的两端相互连接而限定的正方形的内壁34WE，与上述放置区30F之间的界面，沿界面周围形成一个斜面34S，作为一个导向面，以当上述半导体元件22a从预定高度落下时，使各个电极22a的前端引入开口34a中。因此，斜面34S是把放置区30F的端部与内壁34WE的上端连接而形成。选择具有预定倾斜度的斜面34S的长度和表面积，以比斜面30SR和30SV的长度和表面积，以及斜面30SR和30SU的长度和表面积相对小。
沿图2所示箭头Y指示的方向延伸的旋转轴40A和支持轴42B与接触偏移部件28的外围的相对端啮合。旋转轴40A的相对端分别与杠杆部件44的近端中的通孔44a配合，杠杆部件44在接触偏移部件28的外围四周沿箭头x所示方向延伸。支持轴42B的相对端分别与杠杆部件46的近端中的通孔46a配合。支持轴42B固定在插座本体24上。
在那时，支持轴42A的各个端与各个杠杆部件44的通孔44a下面设置的通孔44b配合。支持轴42A固定在插座本体24上。而且，旋转轴40B的相对端与各个杠杆部件46中的通孔46a下面设置的通孔46b配合。
各个杠杆部件44和46的前端与后述的覆盖部件32的下端表面接触，或按离它预定间隙与其相对。
因而，由于杠杆部件44和46及旋转轴40A和40B按照覆盖部件32的向上/向下移动而旋转移动，所以使接触偏移部件28例如沿图2所示箭头X指示方向往复移动。
此外，如图2所示，在接触偏移部件28的一端与凹口28B的内围之间，有一个螺旋弹簧38，用作一个推动部件，以使接触偏移部件28向初始位置偏置。
包围定位部分30的外围的覆盖部件32具有一个开口32a，半导体元件22或定位部分30经过这个开口。如图2和图3所示，在覆盖部件32的内表面与插座本体24的上端之间有四个螺旋弹簧52，以使覆盖部件32向上偏置。
因此，当接触偏移部件28按照覆盖部件32逆着螺旋弹簧52的偏置力向下移动，而逆着螺旋弹簧38的偏置力移动时，与啮合槽34g啮合的各个接触端子36ai的可动接触件36A2离开可动接触件36A1移动。
另一方面，按照由螺旋弹簧52的偏置力所引起的覆盖部件32的向上移动，接触偏移部件28由于螺旋弹簧38的偏置力和可动接触件36A2的恢复力而移到初始位置。
在这样结构中，如图5所示的双点划双虚线所示，当在定位部分30的容纳部分之内容纳半导体元件22时，首先使覆盖部件32向下移动。由此，接触偏移部件28沿箭头C所示方向逆着弹簧38的偏置力而移动预定距离。
在那时，各个接触端子36ai的可动接触件36A2和接触偏移部件28一起，沿图11A和图12A箭头所示方向，从图8A和图9A所示状态移到图8B和图9B所示状态。由此，如图11B所示，各个肋条34r触及与其邻近的另一个接触端子36ai的可动接触件36A1的背面的横端。
因此，由于各个肋条34r与可动接触件36A2的背面的相对位置预先确定，所以如图8B和图9B所示，在这个可动接触件36A2的背面与另一个接触端子36ai中的可动接触件36A1的背面之间，确实地维持例如约0.12mm的间隙CL。而且，在各个接触端子36ai中的可动接触件36A1和36A2的正面之间，形成例如0.82mm的预定值的接触间隙。
结果，当附着或拆卸半导体元件22时，即使对各个接触端子36ai供给测试信号，也无短路故障的危险。另外，在各个接触端子36ai中可获得足够的开口量。
于是，在一种状态下，其中使得与啮合槽34g啮合的接触端子36ai的可动接触件36A2移动并保持离开可动接触件36A1，则如图13A至图13E和图14A至图14E所示，把半导体元件22放置在定位部分30的放置区30F上，并且使半导体元件22的各电极22a定位在各个接触端子36ai的可动接触件36A1与36A2之间的间隙。
可以构成接触偏移部件2，以便使各个隔离壁2Wa或2Wt的相对端相互连接的内壁直接与接触偏移部件2的放置区2F的端面相交。在这样情况下，如图19A和图19B所示，在安装的时候，如果半导体元件8从预定位置落下，同时保持倾斜姿势，则电极部分8a的前端没有插入接触容纳部分2a，而放置在放置区的端面上。结果，可能中断半导体元件的附着。据认为这样的故障是由于半导体元件8的封装的外部尺寸和电极部分8a之间的相对距离的变化而引起。
例如，当从半导体元件8的封装的端面到其电极部分8a(端子)端部的外圆周的距离，小于从定位部分30的内表面到接触容纳部分的界面即接触容纳部分的外围的距离时，经常可能中断半导体封装的附着。如果半导体元件8的封装侧面的容差、端子间距、端子直径和端子的定位精度分别是±0.2mm、1.27mm、0.35mm±0.05mm和0.5mm，其中可以在封装的侧面上存在端子的区域是0.9mm(＝0.35+0.05+0.5)。
另一方面，确定各个定位部件30a至30d的定位表面之间的距离，以便即使封装具有最大容差(+0.2mm)的侧面，也在半导体元件8的封装的侧面周围保证0.1mm的间隙。在该条件下，如果待安装的半导体元件8的实际封装的外部尺寸是小于标准值的0.2mm，则半导体元件8的封装在定位部件30a至30d的定位表面之间可移动约0.5mm(＝0.2+0.2+0.1)。因此，由于其中可以存在端子的区域是1.4mm(＝0.9+0.5)，所以当从定位部件30的内表面到接触容纳部分的界面的距离超过1.4mm时，半导体元件8的端子将移动而定位在放置区上。
如图13A和图14A所示，按照本发明的实施例，即使由未说明的传送机器人的抓爪保持在预定位置的半导体元件22被释放，并且以倾斜姿势落到放置区而妨碍定位部件30b，电极22a的尖端也由斜面30S导向，并且引入开口34a，如图13B、图13C、图14B和图14C所示。因而，电极22a的尖端可靠地插入开口34a。
因此，如图13D和图14D所示，电极22a定位在各个接触端子36ai的可动接触件36A1和36A2之间。
当覆盖部件32如图3所示沿实线提起时，接触偏移部件28由螺旋弹簧38的偏置力和可动接触件36A2的恢复力移到初始位置。因而，肋条34r离开可动接触件36A1的背面，如图8C和图9C所示。
因此，如图13E和图14E所示，半导体元件22的各个电极22a被钳在可动接触件36A1和36A2的尖端之间，由此使半导体元件22的电极22a与各个接触端子36ai电连接。
已经关于优选实施例详细叙述了本发明，而且对本领域技术人员来说从以上所述内容可以实现各种改变和变更，并且这些改变和变更不违反本发明的精神，因此打算在所附权利要求中涵盖所有这样属于本发明的真正精神的改变和变更。
权利要求
1.一种用于具有多个端子的半导体器件的插座，包括多个接触端子，安排在一个用于容纳所述具有多个接触端子的半导体器件的插座本体中，各接触端子具有一对可动接触件，以选择地钳住所述半导体器件中的各所述端子，以实行电连接，一个接触偏移部件，以可动方式设置在所述插座本体中，以通过选择地移动可动接触件对中的一个以靠近或远离另一个，实行电连接/断开，和一个位置限制装置，在所述接触偏移部件中形成，以当可动接触件对中的一个远离同一对中的另一个可动接触件，并且靠近相邻接触端子中的另一个可动接触件时，限制该对可动接触件中的一个相对相邻接触端子中的另一个可动接触件的位置，以便前一可动接触件对于后一可动接触件的相对位置受到限制。
2.如权利要求1所述的用于半导体器件的插座，其中多个位置限制装置相对于一个使所述接触偏移部件中的所述接触端子单独分行的隔离壁的部分来安排，该部分保持所述可动接触件中的一个。
3.如权利要求1所述的用于半导体器件的插座，其中用于保持所述可动接触件中的一个的所述隔离壁的部分设有一个啮合槽，以与所述可动接触件啮合。
4.如权利要求1所述的用于半导体器件的插座，其中所述位置限制装置是一个突起，以便当一个可动接触件远离同一接触端子中的另一个可动接触件，并且靠近相邻接触端子中的另一个可动接触件时，所述突起与后一可动接触件的背面邻接，并且在相互靠近的两个接触件之间形成一个间隙。
5.如权利要求1所述的用于半导体器件的插座，其中沿一个用于容纳多个接触端子的多对可动接触件的接触容纳部分的整个外围，与用于放置所述半导体器件的放置区之间的界面，连续地形成一个斜面，以使所述半导体器件的所述端子刚好在放入所述接触容纳部分之前被引导。
6.如权利要求5所述的用于半导体器件的插座，其中可动接触件对相互分开预定距离，并且所述可动接触件中的一个具有一个可与所述接触容纳部分啮合的阶形部分。
7.如权利要求6所述的用于半导体器件的插座，其中可动接触件对中的一个的所述阶形部分是一个凸榫。
全文摘要
在接触偏移部件的隔离壁中设置一个肋条，以便当一个接触端子中的可动接触件相互离开时，一个接触端子中的可动接触件对于邻近前一对的另一个接触端子中的可动接触件的相对位置受到限制。
文档编号H01R24/00GK1402341SQ0212867
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月12日 优先权日2001年8月10日
发明者阿部俊司, 工藤友纪 申请人:山一电机株式会社