JP2007012475A

JP2007012475A - ソケット及び電子機器

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Publication number: JP2007012475A
Application number: JP2005192848A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamada; 博山田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-30
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Abstract

【課題】ＩＣパッケージ等の電子デバイスに接続されるプローブを備えたソケットに関し、発熱を抑制し、電圧損失を低減させる。
【解決手段】プローブ３２、３４、３６に隣接して放熱部材（放熱用プレート７４、７６、２０１〜２０２）を備え、該放熱部材によりプローブの熱を放熱場所８４に移動させる。プローブの少なくとも発熱部１０４、１０６を包囲する空気層ＡＬを備えている。放熱部材は、ソケット６の側面部に引き出され、その端部で放熱フィン（放熱用スリッド８６）を構成させている。電子デバイス（ＩＣパッケージ４）の信号系統の電極（電極パッド２６）と、信号系統に対応する信号引出し基板３８の電極（電極パッド４４）との間に圧接させる第１のプローブ３２と、電子デバイスの電源系統の電極（電極パッド２８、３０）と、電源系統に対応する導電体（導電プレート４０、４２）との間に圧接させる第２のプローブ３４、３６とを含む構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、多ピンＩＣ（ＩＣ：Integrated Circuit）パッケージ等の電子デバイスの接続構造に関し、特に、電子デバイスの信号引出しや電源供給等のため、電子デバイスの周辺機器や外部回路との接続に用いるソケット及び電子機器に関する。

従来、電子デバイスとして例えば、ＩＣパッケージは、消費電力が最大５０〔Ｗ〕程度であり、このようなＩＣパッケージと外部回路との接続には耐熱性樹脂にスプリングプローブを設置した構造のＩＣソケットが用いられてきた。しかし、ＩＣパッケージのリーク電流の増加や、テスト周波数の高速化に伴い、動作時の電流量が増加し、１００〔Ｗ〕を超える等の高発熱化が進むと、プローブでの発熱が問題となる。また、データバス幅の拡大等により、信号ピンは増加傾向、電源ピン（Ｖ／Ｇ）の割合は減少傾向にあり、大電流に対応するＩＣソケットが要請される。

ところで、ＩＣソケットに設置されるスプリングプローブは例えば、電極パッドに接触させる一対のプランジャが備えられ、各プランジャ間にはスプリング等を配することにより、プランジャを電極パッドに圧接して電気的接続を取るチューブ構造体が用いられている。このような構造を持つＩＣソケットではその構造上、接触抵抗が存在し、その接触抵抗により発熱を生じる。

このようなＩＣソケット等に生じる発熱に関し、ＩＣソケットに冷却ファンを埋設したヒートシンク（特許文献１）や、プローブの熱遮蔽や冷却構造（特許文献２）等が知られている。
特開平１０−２９４５８２号公報（段落番号００２３、図１等）特開２０００−２４１４５４号公報（段落番号００３０、図１等）

ところで、電極パッド間に存在するプローブが電流経路を構成するから、プローブにおけるプランジャとそれを支えるチューブとの接触部（オーム接触）がその電流経路に含まれ、接触部が持つ抵抗成分が発熱の原因になる。プランジャとスプリングとの間にボールを備える構造においては、そのボールとプランジャの接触部、ボールとチューブとの接触部が電流経路の一部を構成するから、これらの接触部が持つ抵抗成分も発熱の原因になる。プランジャやチューブ等の部品が良導体で構成されても、接触部に存在する接触抵抗ｒに電流ｉが流れると、ｉ²ｒの発熱を生じる。この発熱のため、許容電流が制限されることになる。

また、ＩＣパッケージとスプリングプローブとの距離と内部抵抗の関係について、ＩＣパッケージの外周部では、スプリングプローブとの距離が短いので、抵抗が小さいが、ＩＣパッケージの中央部側では、スプリングプローブとの間の距離が長くなるので、抵抗が大きくなる。このため、ＩＣパッケージの電源供給において、大電流を流す場合には、パッケージの中央部と、パッケージの外周部とに接触するスプリングプローブ間に電位差が生じ、これが電圧損失の原因となる。

そこで、ソケットについて、大電流化を図るには、許容電流を確保することが必要であるとともに、電流経路における電圧損失を低減することが必要であり、また、許容電流を確保するには、プローブの放熱性を高め、高温化の抑制が必要である。

斯かる課題について、特許文献１、２には全くその開示や示唆はなく、その解決手段についてもその記載や示唆はない。

そこで、本発明の第１の目的は、ＩＣパッケージ等の電子デバイスに接続されるプローブを備えたソケットに関し、発熱を抑制することにある。

この第１の目的に関し、具体的には、放熱性を向上させ、許容電流を最大限に確保することにある。

また、本発明の第２の目的は、ＩＣパッケージ等の電子デバイスに接続されるプローブを備えたソケットに関し、電圧損失を低減させることにある。

また、本発明の第３の目的は、既述のソケットを用いた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の構成は、次の通りである。

上記第１の目的を達成するため、本発明の第１の側面は、電子デバイスに接続されるプローブを備えるソケットであって、前記プローブに隣接して放熱部材を備え、該放熱部材により前記プローブの熱を放熱場所に移動させる構成である。

斯かる構成とすれば、プローブの熱を放熱部材を通して放熱場所に移動させることができ、この熱移動により、プローブが放熱されて冷却され、プローブ抵抗の低減により、発熱の抑制とともに、許容電流の電流容量を最大限に確保することができる。

上記第１の目的を達成するためには、既述のソケットにおいて、前記プローブの少なくとも発熱部を包囲する空気層を備えた構成としてもよい。斯かる構成とすれば、プローブの熱が空気層内の空気に分散され、プローブの局所的な過熱が防止される。即ち、熱密度が低下する。従って、これによっても、許容電流の電流容量が高められる。

上記第１の目的を達成するためには、既述のソケットにおいて、前記放熱部材は、前記ソケットの側面部に引き出され、その端部で放熱フィンを構成させてもよい。斯かる構成によれば、放熱フィンの放熱で熱移動が高められ、プローブの冷却が図られるので、プローブ抵抗が低減され、発熱が抑制される。従って、これによっても、許容電流の電流容量が高められる。

上記第２の目的を達成するためには、本発明の第２の側面は、既述のソケットにおいて、前記電子デバイスの信号系統の電極と、前記信号系統に対応する信号引出し基板の電極との間に圧接させる第１のプローブと、前記電子デバイスの電源系統の電極と、前記電源系統に対応する導電体との間に圧接させる第２のプローブとを含む構成としてもよい。

斯かる構成によれば、信号系統と電源系統とが独立したプローブで構成されることになり、電源系統の接続距離が短縮化され、電流経路の直流抵抗が低減され、そのため、電位差が小さくなり、電圧損失も低減される。従って、これによっても、許容電流の電流容量が高められる。

上記第３の目的を達成するため、本発明の第３の側面は、電子デバイスに接続されるソケットを備える電子機器であって、前記電子デバイスの信号系統に対応する信号引出し基板と、前記ソケットに設置されて前記電子デバイスの信号系統の電極と、前記信号引出し基板の電極との間に圧接させる第１のプローブと、前記ソケットに設置されて前記電子デバイスの電源系統の電極と、前記電源系統に対応する導電体との間に圧接させる第２のプローブとを備える構成である。

斯かる構成によれば、電子デバイスに対し、信号系統と電源系統とが独立したプローブで構成されることとなるので、とりわけ電源系統の接続距離が短縮化され、電流経路の直流抵抗が減少し、そのため、電位差や電圧損失が低減される。従って、許容電流が高められ、大電流を用いる試験や電子機器に適する。

本発明のソケットによれば、次の効果が得られる。

(1) プローブの放熱性が高められるとともに、プローブ発熱が抑制され、許容電流の電流容量が高められる。

(2) 空気層の設置により、プローブの熱密度が低下するので、プローブ発熱が抑制され、許容電流の電流容量が高められる。

(3) 電子デバイスの信号系統に対応する信号引出し基板に第１のプローブ、電源系統に対応する導電体に第２のプローブを対応させれば、各系統毎の接続距離の短縮化が進み、電位差の低減により、電圧損失が低くなり、許容電流の電流容量が高められる。

本発明の電子機器によれば、許容電流が高められ、大電流を用いる試験や電子機器に対応することができる。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、第１の実施に係るソケット及び電子機器を示す図、図２は、ソケット及びＩＣパッケージの接続構造を示す図である。図１及び図２において、同一部分には同一符号を付してある。

この電子機器２は、多ピン構造を備えたＩＣ（集積回路）、ＩＣパッケージ等の電子デバイスと周辺機器や外部回路と接続される。この実施の形態では、接続対象である電子デバイスの一例として、ＩＣパッケージ４が用いられている。そこで、この電子機器２は、ＩＣパッケージ４、ソケット６及びソケットボード８を備えるとともに、ＩＣパッケージ４やソケット６に冷却用空気Ｗを供給する複数の送風ファン９１、９２、９３、９４、９５、９６を備えている。ＩＣパッケージ４として、ＬＧＡ（land grid array ）を例示しているが、この電子機器２に係る接続構造はＢＧＡ（ball grid array ）にも対応する。また、冷却のための送風ファン９１、９２、９３、９４、９５、９６は一例であって、これらに限定されるものではなく、水冷等の他の冷却機器を用いてもよい。

ＩＣパッケージ４には、多層配線回路基板（サブストレート）１０に半導体素子等を含むＩＣチップ１２が搭載されるとともに、金属材料からなる被覆ボード１４がＩＣチップ１２を包囲するように設置されている。被覆ボード１４の上面には、放熱部材としてヒートシンク１６が設置されており、このヒートシンク１６には熱チャージプレート１８が用いられ、この熱チャージプレート１８には冷却用空気Ｗとの接触面積を拡大して冷却効果を向上させるため、複数のフィン２０が形成されている。この実施の形態では、二列を成すフィン２０の間に溝２２が形成され、この溝２２に形成された開口部２４からＩＣチップ１２を露出させてある。そして、基板１０の背面には、図２に示すように、ＩＣチップ１２の信号ピンに接続された複数の電極パッド２６、ＩＣチップ１２の電源ピンに接続された電極パッド２８、３０設置されている。この場合、電源ピンには、電圧（Ｖ）側と接地（ＧＮＤ）側の双方が含まれるので、電極パッド２８は接地（ＧＮＤ）側であり、電極パッド３０は電圧（Ｖ）側である。

ソケット６には、複数のプローブとして信号系統に対応する第１のプローブ３２とともに、電源系統に対応する第２のプローブ３４、３６が備えられている。ここで、信号系統は電源系統回路と分離する意味で使用しており、電源系統には電源からの給電回路の他、接地回路が含まれる。そこで、プローブ３２は信号系の電極パッド２６、プローブ３４は電源系統の電極パッド２８、プローブ３６は電源系統の電極パッド３０に対応している。

斯かるソケット６を挟んで、ＩＣパッケージ４に対向するソケットボード８は、信号系の導電体として信号引出し基板３８と、信号系以外の電源系の導電体として導電プレート４０、４２とを備えている。これら信号引出し基板３８及び導電プレート４０、４２は積層されて多層構造を成している。信号引出し基板３８は電源系統を除く信号系統に対応し、信号系回路を構成する回路基板である。各導電プレート４０、４２は導電性の良い銅板等の導電材料で形成され、接地回路を含む電源系回路を構成する。

信号引出し基板３８は基板１０の各電極パッド２６に対応し、この信号引出し基板３８の各電極パッド２６と対向する位置に電極パッド４４が設置されているとともに、電源系の電極パッド２８、３０に対向する位置にスルーホール４６、４８が形成されている。即ち、基板１０の信号系の電極パッド２６と信号引出し基板３８の電極パッド４４はソケット６を挟んで同位置に設定され、電源系の電極パッド２８、３０と信号引出し基板３８のスルーホール４６、４８は同位置に設定されている。

導電プレート４０は基板１０の各電極パッド２８に対応し、この電極パッド２８と対向する位置にあるスルーホール４６から導電プレート４０を露出させる。また、この導電プレート４０には、電極パッド３０と同位置にスルーホール４８が形成されている。導電プレート４２は基板１０の各電極パッド３０に対応し、この電極パッド３０と対向する位置にあるスルーホール４８から導電プレート４２を露出させる。

斯かる電子機器２によれば、ＩＣパッケージ４及びソケット６が、図２の矢印Ｆで示すように、ソケットボード８に圧接されて保持されるので、プローブ３２は、基板１０の電極パッド２６と信号引出し基板３８の電極パッド４４との間に圧接されて信号経路を構成し、プローブ３４は、基板１０の電極パッド２８と導電プレート４０との間に圧接されて電源系回路（接地経路）を構成し、また、プローブ３６は基板１０の電極パッド３０と導電プレート４２との間に圧接されて電源系経路を構成する。

この場合、プローブ３４は、プローブ３２より長く設定されているので、信号引出し基板３８のスルーホール４６を貫通させて導電プレート４０に圧接され、プローブ３６はプローブ３４より長く設定されているので、信号引出し基板３８のスルーホール４８、導電プレート４０のスルーホール４８を貫通して導電プレート４２に圧接されている。従って、ＩＣパッケージ４を搭載した基板１０はソケット６を介してソケットボード８に接続され、このソケットボード８を介して周辺機器や外部回路との接続が図られる。

次に、ソケット６の構造について、図３を参照して説明する。図３は、図１のソケット６を抜き出して示した図である。図３において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してある。

このソケット６には、複数のプローブ３２、３４、３６を保持するプローブホルダとして額縁状のソケット筐体５２が備えられている。このソケット筐体５２には、金属又は樹脂からなる複数の保持枠５４、５６、５８、６０が設置されているとともに、プローブホルダとして上部及び下部側にプローブピン抜止めプレート６２、６４が設置され、上部側のプローブピン抜止めプレート６２の下側にはガイドプレート６６が設置されている。

保持枠５４、５６、５８、６０には複数のプローブ整列用プレート６８、７０、７２が積層されて設置されているとともに、複数の放熱部材として放熱用プレート７４、７６が積層されて設置されている。この場合、プローブ整列用プレート６８、７０、７２の間には保持枠５４、５６、５８、６０及び放熱用プレート７４、７６が介在し、これらが間隔保持部材を構成している。プローブ整列用プレート６８、７０、７２には、プローブ３２、３４、３６が設置される位置に対応した透孔７８が形成されており、これら透孔７８によりプローブ３２、３４、３６が所定位置に整列する。放熱用プレート７４、７６は例えば、アルミ合金板等の熱伝導性の良い材料で構成され、これら放熱用プレート７４、７６に形成された貫通孔７７に各プローブ３２、３４、３６が設置されている。

また、保持枠５４、５６、５８、６０には、各プローブ３２、３４、３６の周縁部を包囲する空間部として複数の空間部８０、８２が形成されている。各空間部８０、８２を以て各プローブ３２、３４、３６の発熱部を包囲する空気層ＡＬが形成されている。この実施の形態では、ソケット６を上下に仕切るプローブ整列用プレート７０の設置により、空間部８０、８２が形成されているが、単一の空間部としてもよく、プローブ整列用プレート７０にスルーホールを形成し、各空間部８０、８２を連通させる構成としてもよい。

各放熱用プレート７４、７６は、既述の空間部８０、８２で構成される空気層ＡＬに臨ませられるとともに、その縁部が、プローブ３２、３４、３６の発熱部に隣接して設置され、その発熱部からの熱が各放熱用プレート７４、７６に伝導するように設定されている。

また、各放熱用プレート７４、７６の周縁部はソケット筐体５２の側壁部に設定された放熱場所８４に引き出され、放熱フィンとして放熱用スリッド８６が形成されている。放熱場所８４には、送風ファン９１〜９６から冷却用空気Ｗが供給されるので、放熱用スリッド８６に通流するこの冷却用空気Ｗにより、放熱用プレート７４、７６が冷却される。

次に、ソケット６の各プローブ３２、３４、３６による接続について、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は、ソケットの各プローブ部分及びその接続構造を示す図である。図４及び図５において、図１、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してある。

ソケットボード８は、図４に示すように、信号引出し基板３８と導電プレート４０との間に絶縁板１００を積層し、また、導電プレート４０と導電プレート４２との間に絶縁板１０２を積層することにより、ボード間の電気的な絶縁が図られているとともに、単一の積層基板を構成している。絶縁板１００には、導電プレート４０を露出させるため、スルーホール４６が形成されている。この場合、ソケット６の各プローブ３２は基板１０の電極パッド２６とソケットボード８の信号引出し基板３８の電極パッド４４との間に圧接状態で保持され、また、ソケット６の各プローブ３４は基板１０の電極パッド２８とソケットボード８の導電プレート４０との間に圧接状態で保持されている。また、ソケット６の各プローブ３６は、図５に示すように、基板１０の電極パッド３０とソケットボード８の導電プレート４２との間に圧接状態で保持されている。この場合、絶縁板１００、１０２には、導電プレート４２を露出させるため、スルーホール４８が形成されている。従って、ＩＣパッケージ４と信号引出し基板３８との間には各プローブ３２を介して信号引出し系回路、ＩＣパッケージ４と導電プレート４０との間には各プローブ３４を介して電源系回路（接地回路）、また、ＩＣパッケージ４と導電プレート４２との間には各プローブ３６を介して電源系回路がそれぞれ構成される。

斯かる構成において、各プローブ３２、３４、３６は、プローブ整列用プレート６８、７０、７２の透孔７８を貫通させて整列されているが、既述の空間部８０、８２の空気層ＡＬを通過している。各プローブ３２、３４、３６の中途部には通電により発熱部１０４、１０６が生起するが、これら発熱部１０４、１０６の熱は空気層ＡＬ内に空気によって拡散される。この結果、空気層ＡＬ内の空気の温度は上昇するが、その分だけ、発熱部１０４、１０６の熱拡散により、熱密度が低下することになる。即ち、発熱部１０４、１０６の放熱及び冷却が図られ、プローブ抵抗が低減される結果、斯かる接続構造を備える電子機器２の許容電流の損失が低減されるとともに、その電流容量が最大限に確保されることになる。

また、各発熱部１０４、１０６の位置に放熱用プレート７４、７６がその高さ位置に合わせて配置されている。即ち、放熱用プレート７４の縁部は発熱部１０４に隣接し、放熱用プレート７６の縁部は発熱部１０６に隣接して配置されている。また、各放熱用プレート７４、７６はその一部が空気層ＡＬ内に露出させてある。発熱部１０４、１０６の熱は対応する放熱用プレート７４、７６に吸熱されて、放熱場所８４側に移動する。その場合、放熱用プレート７４、７６には空気層ＡＬからの熱も吸収されて放熱場所８４側に移動する。この熱移動は、放熱用スリッド８６側の冷却用空気Ｗによる放熱により顕著となる。空気層ＡＬ内の空気温度が低下するとともに、発熱部１０４、１０６の熱が放熱場所８４に移動する。従って、空気層ＡＬ及び発熱部１０４、１０６の放熱及び冷却が図られ、これにより、既述の通り、プローブ抵抗の低減が図られるので、発熱の抑制とともに、電子機器２の許容電流の損失が低減され、電流容量を最大限に確保することができる。

また、ＩＣパッケージ４の電源系の電極パッド２８には信号引出し基板３８を貫通させたプローブ３４により、電極パッド２８の直下にある導電プレート４０に接続され、また、電極パッド３０には信号引出し基板３８を貫通させたプローブ３６により、電極パッド３０の直下にある導電プレート４２に接続することができる。即ち、導電プレート４０、４２により、電極パッド２８、３０と近距離で電気的な接続を取ることができ、接続距離の短縮を図ることができる。このため、直流抵抗による接続距離が異なることによる電位差の発生や、直流抵抗による電圧損失が低減され、その分だけ、許容電流を大きく取ることができる。この場合、電源系統の接続距離はプローブ長の相違のみであり、プローブ長の相違はスルーホール４６、４８の深さ長程度の差であるから、プローブ抵抗は無視できる程度の差であり、プローブ３４、３６における電圧損失は無視できる程度である。

次に、各プローブ３２、３４、３６の構造及び発熱部について、図６、図７、図８、図９及び図１０を参照して説明する。図６は、各プローブ３２、３４、３６を示す断面図、図７は、プローブの圧縮状態を示す図、図８は、各プローブの発熱部の生起を示す図、図９及び図１０は、その等価回路を示す図である。図６ないし図１０において、図１、図３、図４及び図５と同一部分には同一符号を付してある。

各プローブ３２、３４、３６は、チューブ１１０、可動プランジャ１１２、１１４、ボール１１６、１１８及び弾性部材で構成されている。可動プランジャ１１２、１１４がプローブピンを構成しており、また、この実施の形態では、弾性部材にコイル状のスプリング１２０が用いられている。チューブ１１０は銅等の電導性の良い金属材料を用いて例えば、円筒体に形成されている。この実施の形態では、下端部をすぼめて抜止め部１２２が形成されている。上側の可動プランジャ１１２は、チューブ１１０と同様に銅等の電導性の良い金属材料を用いて形成されており、径大な基部１２４を形成し、中間部に径小部１２６を備えて先端側に径大部１２８を備えるとともに、先鋭部１３０が形成されている。基部１２４には傾斜面１３２が形成され、この傾斜面１３２とスプリング１２０との間にボール１１６が設置されている。また、下側の可動プランジャ１１４は、可動プランジャ１１２と同様に銅等の電導性の良い金属材料を用いて形成されており、径大な基部１３４とともに径小部１３６を備え、径小部１３６側に先鋭部１３８が形成されている。基部１３４には可動プランジャ１１２と同様に傾斜面１４０が形成され、この傾斜面１４０とスプリング１２０の間にボール１１８が設置されている。

そして、可動プランジャ１１２又は可動プランジャ１１４の長さを変更することにより、長さの異なるプローブ３２、３４、３６が構成される。

斯かる構成において、例えば、図７に示すように、ソケット６を加圧（矢印Ｆ）すると、電極パッド２６、２８又は３０に可動プランジャ１１２が圧接されるとともに、電極パッド４４、導電プレート４０又は４２に可動プランジャ１１４が圧接される。これにより、圧縮されたスプリング１２０の復元力がボール１１６を介して可動プランジャ１１２、ボール１１８を介して可動プランジャ１１４に作用する。このような力がボール１１６と傾斜面１３２との間に作用すると、図８の（Ａ）に示すように、ボール１１６は傾斜面１３２に沿って転がり（矢印Ａ１）、可動プランジャ１１２の基部１２４がボール１１６と反対方向（矢印Ａ２）に変位し、基部１２４及びボール１１６がチューブ１１０の内壁面に接触する。１４２は接触部を表す。同様に、斯かる力がボール１１８と傾斜面１４０との間に作用すると、図８の（Ｂ）に示すように、ボール１１８は傾斜面１４０に沿って転がり（矢印Ｂ１）、可動プランジャ１１４の基部１３４がボール１１８と反対方向（矢印Ｂ２）に変位し、基部１３４及びボール１１８がチューブ１１０の内壁面に接触する。１４４は接触部を表す。

これら接触部１４２、１４４において、電気的な導通が図られるので、これら接触部１４２、１４４の接触抵抗をｒ１、ｒ２とすると、プローブ３２側の電気経路は図９に示す等価回路で表され、また、プローブ３４、３６側の電気経路は図１０に示す等価回路で表される。

ここで、説明を容易にするため、各プローブ３２、３４、３６に流れる電流をＩ、接触部１４２、１４４の発熱によって失われる電力損失をＰ１、Ｐ２とすると、
Ｐ１＝Ｉ²・ｒ１・・・(1)
Ｐ２＝Ｉ²・ｒ２・・・(2)
となる。この電力損失Ｐ１、Ｐ２を生じる接触部１４２、１４４が既述の発熱部１０４、１０６となる。各プローブ３２、３４、３６毎の電力損失をＰｍ、接触抵抗をｒｍとすると、
Ｐｍ＝Ｐ１＋Ｐ２＝Ｉ²（ｒ１＋ｒ２）＝Ｉ²・ｒｍ・・・(3)
となり、各プローブ３２、３４、３６毎、この電力損失Ｐｍによる熱が発生する。図７において、矢印ｈは、熱の移動を表している。この熱は、空気層ＡＬの空気に分散されるとともに、放熱用プレート７４、７６に吸収されて放熱場所８４に伝達され、この放熱により、式(3) の抵抗ｒｍが低減するので、発熱が抑制され、その結果、許容電流を最大限に確保することができる。

次に、ソケットボード８の導電プレート４０、４２と電源系統との接続について、図１１を参照して説明する。図１１は、導電プレート４０、４２と電源系統の接続部を示す図である。

導電プレート４０、４２には透孔１４６が形成され、この透孔１４６にリード１４８のリング状の接続部１５０を重ねてビス１５２を貫通させ、このビス１５２にワッシャ１５３を導電プレート４０、４２に重ねてナット１５４を締めつけることにより、リード１４８を導電プレート４０、４２に接続すればよい。導電プレート４０はリード１４８を介して接地され、導電プレート４２はリード１４８を介して図示しない電源に接続される。

次に、冷却用空気Ｗの制御について、図１２を参照して説明する。図１２は、ソケット及び接続構造の冷却制御装置を示す図である。図１２において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してある。

この冷却制御装置１５６では、ＩＣパッケージ４に内蔵されているＩＣチップ１２に搭載された温度センサ１５８から検出温度を制御情報としてプロセッサ１６０に取り込み、プロセッサ１６０で検出温度の推移に応じて制御出力を駆動部１６２に加え、各送風ファン９１〜９６の各モータ１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６の回転数を制御する。即ち、ＩＣパッケージ４の温度が上昇すると、その上昇に応じて各モータ１７１〜１７６の回転数を増加させ、冷却が進むと、その回転数を低減させる。斯かる構成によれば、ＩＣパッケージ４とともに、ソケット６の放熱ないし冷却が高められ、許容電流を増加させることができる。

次に、既述した第１の実施の形態について、許容電流の確保や電圧損失の低減に関係する事項を抽出して列挙し、各技術事項の技術的意義を説明する。

(1) 放熱用プレート７４、７６による熱移動

各プローブ３２、３４、３６に長時間に亘って電流を流すと、既述の発熱部１０４、１０６での発熱は避けられない現象であり、電流が大きい程、発熱温度が高くなる。このような発熱部１０４、１０６の熱は、各プローブ３２、３４、３６を貫通させた放熱用プレート７４、７６に吸収され、ソケット６の外部に移動させることができ、この熱移動により、各プローブ３２、３４、３６の発熱部１０４、１０６を放熱させ、冷却することができる。この冷却により、各プローブ３２、３４、３６の発熱を抑制することができる。許容電流は、耐熱温度により制限されてきたが、このような放熱性の向上により、発熱の抑制とともに、各ソケット６の許容電流の電流容量が高められる。

(2) 放熱用スリッド８６及びその冷却用空気Ｗによる冷却

各プローブ３２、３４、３６の熱は、放熱用プレート７４、７６によって放熱用スリッド８６に導かれて放熱される。放熱用スリッド８６は、送風ファン９１、９２、９４、９５の回転による冷却用空気Ｗにより、強制的に空冷される。即ち、プローブ３２、３４、３６の発熱部１０４、１０６と、疑似的な放熱フィンである放熱用スリッド８６との間には、放熱用プレート７４、７６を媒介とした温度傾斜が生じ、発熱部１０４、１０６の放熱が放熱用スリッド８６の冷却により促進される。

(3) 空気層ＡＬによる、熱蓄積の抑制

各プローブ３２、３４、３６の周囲には、その発熱部１０４、１０６を包囲する空間部８０、８２を以て共通の空気層ＡＬが形成されており、各発熱部１０４、１０６と空気とが触れ、空気層ＡＬ内に熱が放射されて分散される。そして、各プローブ３２、３４、３６が共通の空気層ＡＬ内に置かれているので、各プローブ３２、３４、３６のプローブ間温度差が低減されると同時に、各プローブ３２、３４、３６毎の発熱部１０４、１０６の温度差を低減させることができ、局所的な熱蓄積の防止とともに熱の偏在が防止される。この結果、温度に依存する各プローブ３２、３４、３６の抵抗成分の均一化が図られる。

また、空気層ＡＬには、放熱用プレート７４、７６が露出しているので、空気層ＡＬ内の熱も放熱用プレート７４、７６により、放熱場所８４に移動させることができ、この熱移動が空気層ＡＬ内の放熱に寄与する。

(4) プローブ３４、３６及び導電プレート４０、４２による、電圧損失の低下

多ピン構造のＩＣパッケージ４の電源供給について、大電流を供給する場合では、パッケージ中央部又は外周部にアサインされるプローブ間で電位差を生じ、これは、外周抵抗は小、内部抵抗が大となることに起因する。そこで、この実施の形態では、既述の通り、信号引出し基板３８に信号系統、導電プレート４０、４２に電源系統を分担させ、導電プレート４０、４２は信号引出し基板３８に積層させ、プローブ３４、３６はＩＣパッケージ４の電源系統の最も近い位置で導電プレート４０、４２に接続させる構成を採用している。また、プローブ３４、３６は、信号引出し基板３８を貫通させるため、プローブ３２より長いプローブ長に設定され、また、プローブ３６は、信号引出し基板３８及び導電プレート４０を通過させるため、プローブ３４より長いプローブ長に設定されている。このような構成としたことにより、ソケット６の中央部、外周部での電位差を低減させることができ、各プローブ抵抗の均一化が図られている。電源供給箇所の相違による許容電流のばらつきを抑制できる。

(5) ＩＣパッケージ４の直接冷却、ソケット６の放熱による、ＩＣパッケージ４の間接冷却

ＩＣパッケージ４は、ヒートシンク１６及び送風ファン９３、９６による冷却用空気Ｗにより冷却されているが、このような直接冷却に加え、既述の(1) 、(2) 及び(3) により、ソケット６が冷却されることにより、ＩＣパッケージ４の間接冷却が期待できる。

(6) 許容電流の確保

既述の(1) 〜(4) によるソケット６の冷却により、各プローブ３２、３４、３６の温度が、一般部品の耐熱温度（例えば、７０℃程度）以下に抑えられるとともに、温度分布が一定に保たれるので、プローブ自体の許容電流の損失を抑制することができる。ソケット６及び電子機器２の許容電流を最大限に確保することができる。

このように、ソケット６及び電子機器２の許容電流が確保されるので、ソケット６を備えた電子機器２は高発熱パッケージの試験や大電流を必要とする各種機器に適用できる。

〔第２の実施の形態〕

本発明の第２の実施の形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、第２の実施の形態に係るソケット及び電子機器の接続構造を示す図である。図１３において、図１、図２、図３及び図８と同一部分には同一符号を付してある。

第１の実施の形態（図２）では、３枚のプローブ整列用プレート６８、７０、７２を用いてプローブ３２、３４、３６を整列させる構成であるが、この実施の形態では、４枚のプローブ整列用プレート６８、７０、７１、７２を以てプローブ３２、３４、３６を支持して整列させるとともに、これらプローブ整列用プレート６８、７０、７１、７２で構成される間隔内に複数枚の放熱部材として放熱用プレート２０１、２０２・・・２０Ｎと、絶縁板で形成されるスペーサ３０１、３０２・・・３０Ｎとを交互に積層させた積層体が構成されている。これら放熱用プレート２０１〜２０Ｎ及びスペーサ３０１〜３０Ｎの前縁部には空間部８０、８１、８２が形成され、既述したように、これら空間部８０、８１、８２には空気層ＡＬが形成されている。また、各放熱用プレート２０１〜２０Ｎの後縁部は、スペーサ３０１〜３０Ｎの後縁部より張り出させて放熱場所８４に設置されるとともに、放熱用スリッド８６が構成されている。この放熱用スリッド８６には冷却用空気Ｗが供給されている。

斯かる構成によれば、プローブ３２、３４、３６の発熱部１０４、１０６の熱を、空間部８０、８１、８２に臨ませた放熱用プレート２０１〜２０Ｎで受け、放熱場所８４に移動させることができる。この場合、放熱用スリッド８６は冷却用空気Ｗによって放熱が促され、放熱用プレート２０１〜２０Ｎを通して発熱部１０４、１０６が冷却される。また、プローブ３２、３４、３６の発熱部１０４、１０６を包囲して空間部８０、８１、８２が形成されており、その内部の空気層ＡＬには発熱部１０４、１０６の熱が拡散されて熱密度を低下させ、局所的な過熱が防止される。

この実施の形態では、プローブ３２、３４、３６と放熱部材である放熱用プレート２０１〜２０Ｎとの距離を等距離としているが、プローブ３２、３４、３６と放熱用プレート２０１〜２０Ｎとの距離を発熱部１０４、１０６との距離に対応して異ならせてもよい。斯かる構成とすれば、空間部８０、８１、８２の容積を狭めることなく、発熱部１０４、１０６の熱を放熱用プレート２０１〜２０Ｎを通して、放熱場所８４に効率よく導くことができ、プローブ３２、３４、３６の発熱部１０４、１０６を冷却させることができる。

〔第３の実施の形態〕

本発明の第３の実施の形態について、図１４を参照して説明する。図１４は、第３の実施の形態に係るソケット及び電子機器の接続構造を示す図である。図１４において、図１、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してある。

第１又は第２の実施の形態では、プローブ３２、３４、３６の熱を移動させるため、放熱用プレート７４、７６、２０１〜２０Ｎが設置されているとともに、プローブ３２、３４、３６の周囲部に空間部８０、８２が形成されたソケット６が用いられているが、ソケット６は斯かる構成のものに限定されることはなく、図１４に示すように、同軸構造のものを用いてもよい。

そして、これらプローブ３２、３４、３６の長さを異ならせることにより、プローブ３２をソケットボード８の信号引出し基板３８とＩＣパッケージ４とを対応させ、プローブ３４をソケットボード８の導電プレート４０とＩＣパッケージ４とを対応させ、プローブ３６をソケットボード８の導電プレート４２とＩＣパッケージ４とを対応させることにより、信号系回路と電源系回路とを独立させた構成としてもよい。

斯かる構成によれば、電源系回路の接続間距離が短縮化され、電位差や電圧損失の低減が図られ、結果として許容電流が高められる。

〔第４の実施の形態〕

本発明の第４の実施の形態について、図１５を参照して説明する。図１５は、第４の実施の形態に係る電子デバイスの試験装置を示す図である。図１５において、図１、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してある。

このＩＣ試験装置２１０は、既述のソケット６を備えた電子機器２と、テストヘッド２１２とメインフレーム等からなる処理部２１４とにより構成されている。電子機器２は、既述の通りの構成であり、被試験体としてＩＣパッケージ４が搭載されている。テストヘッド２１２は、ドライバ等を備えている。また、処理部２１４は各種のジェネレータやフォーマットコントローラ等を備えている。

斯かる構成であるから、電子機器２の放熱性や許容電流が高められているので、高発熱パッケージの試験が可能であり、大電流の通電によるＩＣ試験が実行される。

〔第５の実施の形態〕

本発明の第５の実施の形態について、図１６を参照して説明する。図１６は、第５の実施の形態に係るパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を示す図である。図１６において、図１、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してある。

このＰＣ２２０には電子機器２が備えられ、そのＩＣパッケージ４と既述のソケット６等を介して周辺機器２２２とが接続されている。電子機器２は、既述の通りの構成である。斯かる構成であるから、接続構造２の放熱性や許容電流が高められているので、大電流の通電が可能な電子機器としてのＰＣ２２０が構成されている。

〔他の実施の形態〕

(1) 放熱用プレートの変形例について、図１７を参照して説明する。図１７は、放熱用プレートの変形例を示す図である。図１７において、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してある。この場合、放熱用プレート７４、７６には、積層された際の層間温度のばらつきを低減するための貫通孔２２４が形成されており、また、ＩＣチップ１２の下面部はフラット面とし、放熱機能を高める構成としてもよい。なお、各貫通孔２２４には図示しないプローブ３２、３４、３６（図２）が設置される。

(2) ヒートシンクの変形例について、図１８を参照して説明する。図１８は、異なるヒートシンクを用いた電子機器を示す図である。図１８において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この場合、ヒートシンク１６の熱チャージプレート１８には、開口部２４と外壁とを貫通させるための貫通孔２２６が四方に形成されている。また、圧縮空気ＰＡが流量可変バルブ２２８を介してノズル２３０に供給され、このノズル２３０の噴射口が開口部２４に向けられている。圧縮空気ＰＡが開口部２４に向けて噴射されるとともに、その供給量は流量可変バルブ２２８によって加減される。圧縮空気ＰＡは開口部２４から貫通口２２６に通過する。これにより、熱チャージプレート１８が冷却される。

(3) 上記実施の形態では、プローブ３２、３４、３６としてスプリングプローブを例示したが、本発明は、発熱を生起するプローブであれば、どのような形態のものでもよく、本発明は上記実施の形態のプローブに限定されるものではない。

次に、以上述べた本発明のソケット及び電子機器の各実施の形態から抽出される技術的思想を請求項の記載形式に準じて付記として列挙する。本発明に係る技術的思想は上位概念から下位概念まで、様々なレベルやバリエーションにより把握できるものであり、以下の付記に本発明が限定されるものではない。

（付記１）電子デバイスに接続されるプローブを備えるソケットであって、
前記プローブに隣接して放熱部材を備え、該放熱部材により前記プローブの熱を放熱場所に移動させる構成としたことを特徴とするソケット。

（付記２）付記１に記載のソケットにおいて、
前記プローブの少なくとも発熱部を包囲する空気層を備えたことを特徴とするソケット。

（付記３）付記１に記載のソケットにおいて、
前記放熱部材は、前記ソケットの側面部に引き出され、その端部で放熱フィンを構成させたことを特徴とするソケット。

（付記４）付記１に記載のソケットにおいて、
前記電子デバイスの信号系統の電極と、前記信号系統に対応する信号引出し基板の電極との間に圧接させる第１のプローブと、
前記電子デバイスの電源系統の電極と、前記電源系統に対応する導電体との間に圧接させる第２のプローブと、
を含むことを特徴とするソケット。

（付記５）電子デバイスに接続されるソケットを備える電子機器であって、
前記電子デバイスの信号系統に対応する信号引出し基板と、
前記ソケットに設置されて前記電子デバイスの信号系統の電極と、前記信号引出し基板の電極との間に圧接させる第１のプローブと、
前記ソケットに設置されて前記電子デバイスの電源系統の電極と、前記電源系統に対応する導電体との間に圧接させる第２のプローブと、
を備えることを特徴とする電子機器。

（付記６）付記１に記載のソケットにおいて、
前記放熱場所が空冷又は水冷により冷却されることを特徴とするソケット。

（付記７）付記１に記載のソケットにおいて、
前記電子デバイスがＩＣパッケージであることを特徴とするソケット。

（付記８）付記１に記載のソケットにおいて、
前記プローブは、チューブと、このチューブに支持されるプランジャを含む構成であることを特徴とするソケット。

（付記９）付記２に記載のソケットにおいて、
前記プローブを保持する保持部材に形成された空間部を備え、該空間部を以て前記空気層を構成させたことを特徴とするソケット。

（付記１０）付記１に記載のソケットにおいて、
前記放熱部材に空間部を備え、該空間部で前記放熱部材に空気層を備えたことを特徴とするソケット。

（付記１１）付記１に記載のソケットにおいて、
前記放熱部材は、前記プローブの発熱部に対応する位置に設置されていることを特徴とするソケット。

（付記１２）付記１に記載のソケットにおいて、
前記空気層に前記放熱部材を臨ませたことを特徴とするソケット。

（付記１３）付記１に記載のソケットにおいて、
前記プローブに隣接して設置された複数の放熱部材と前記プローブとの距離を、前記プローブの発熱部に対応して異ならせたことを特徴とするソケット。

（付記１４）付記５に記載の電子機器において、
前記ソケットの側壁部に冷却空気を供給する送風ファンを備えることを特徴とする電子機器。

（付記１５）付記１４に記載の電子機器において、
ＩＣパッケージに搭載された温度センサの検出温度を制御情報に用いて、前記送風ファンの回転数を制御することを特徴とする電子機器。

（付記１６）付記１〜付記４、付記６〜付記１３に記載のソケットの何れかを備えることを特徴とする電子機器。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、多ピン構造を持つＩＣパッケージ等の電子デバイスの接続に用いられ、発熱の抑制を図ることができるとともに、許容電流を最大限に確保でき、高発熱パッケージの試験や大電流を通流させる電子機器等に利用される。

第１の実施の形態に係るソケット及び電子機器を示す図である。ソケット、及びＩＣパッケージの接続構造を示す図である。ソケットを示す断面図である。ソケットのプローブによる接続構造を示す図である。ソケットのプローブによる接続構造を示す図である。プローブの一例を示す図である。プローブの圧接接続構造を示す図である。プローブの発熱部を示す図である。信号系回路のプローブの等価回路を示す図である。電源系回路のプローブの等価回路を示す図である。導電プレートの電源系統の接続構造を示す図である。送風ファンの回転制御装置を示す図である。第２の実施の形態に係るソケット及び電子機器を示す図である。第３の実施の形態に係るソケット及び電子機器を示す図である。第４の実施の形態に係るＩＣ試験装置を示す図である。第５の実施の形態に係るＰＣを示す図である。他の実施の形態に係る放熱用プレートを示す図である。他の実施の形態に係るソケット及び電子機器を示す図である。

符号の説明

２電子機器
４ＩＣパッケージ（電子デバイス）
６ソケット
８ソケットボード
１０多層集積回路基板
１２ＩＣチップ
２６、２８、３０、４４電極パッド
３２第１のプローブ
３４、３６第２のプローブ
３８信号引出し基板
４０、４２導電プレート（導電体）
５２ソケット筐体
６８、７０、７１、７２プローブ整列用プレート
７４、７６、２０１、２０２・・・２０Ｎ放熱用プレート（放熱部材）
８０、８２空間部
８４放熱場所
８６放熱用スリッド
ＡＬ空気層
１０４、１０６発熱部
１５６冷却制御装置
２１０ＩＣ試験装置
２２０電子機器

Claims

電子デバイスに接続されるプローブを備えるソケットであって、
前記プローブに隣接して放熱部材を備え、該放熱部材により前記プローブの熱を放熱場所に移動させる構成としたことを特徴とするソケット。
請求項１に記載のソケットにおいて、
前記プローブの少なくとも発熱部を包囲する空気層を備えたことを特徴とするソケット。
請求項１に記載のソケットにおいて、
前記放熱部材は、前記ソケットの側面部に引き出され、その端部で放熱フィンを構成させたことを特徴とするソケット。
請求項１に記載のソケットにおいて、
前記電子デバイスの信号系統の電極と、前記信号系統に対応する信号引出し基板の電極との間に圧接させる第１のプローブと、
前記電子デバイスの電源系統の電極と、前記電源系統に対応する導電体との間に圧接させる第２のプローブと、
を含むことを特徴とするソケット。
電子デバイスに接続されるソケットを備える電子機器であって、
前記電子デバイスの信号系統に対応する信号引出し基板と、
前記ソケットに設置されて前記電子デバイスの信号系統の電極と、前記信号引出し基板の電極との間に圧接させる第１のプローブと、
前記ソケットに設置されて前記電子デバイスの電源系統の電極と、前記電源系統に対応する導電体との間に圧接させる第２のプローブと、
を備えることを特徴とする電子機器。