JP2007035400A - 半導体デバイス用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】 接続機構を構成する部品の構造を簡単にすることにより、製造および交換時における半導体デバイス用ソケットの取り付け、取り外しを容易にし、且つ、配線板同士の電気的接続、半導体デバイス用ソケットと配線板との電気的接続とが確実に得られる接続機構およびそれを用いた半導体デバイス用ソケットを提供する。
【解決手段】 半導体デバイスとプリント配線板とを電気的に接続させるための半導体デバイス用ソケットであって、前記半導体デバイスと電気的に接触するコンタクトを有するソケット本体と、前記ソケット本体と前記プリント配線板との間に設けられ、前記コンタクトと前記プリント配線板とを電気的に接続する接続部材、前記接続部材が設けられる貫通孔を有する整列板を含む接続機構とを備え、前記接続機構の前記接続部材は、第１自由端を有する第１ばね部、前記貫通孔の内径より外径が大きい支持部、第２自由端を有する第２のばね部とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体デバイス用ソケットに関し、特に、半導体デバイスを搭載するソケットをテストボードやバーンインボードのようなプリント配線板上に半田付けなしに取り付け可能な半導体デバイス用ソケットに関する。

従来、ＩＣパッケージ、ベアチップ、ＫＧＤ（Known Good Die）のような半導体デバイスを、電気的テストやバーンインテストなどを行いスクリーニングする場合、テストボードやバーンインボードのようなプリント配線板に配設された半導体デバイス用ソケットを介して、半導体デバイスとプリント配線板との電気的接続を行なう。

例えば、図６に示されるような、半導体デバイス用ソケットのコンタクト端子間ピッチと、プリント配線板の配線パッド間のピッチが異なる場合におけるプリント配線板に配設された半導体デバイス用ソケットが知られている。

図６に従来の半導体デバイス用ソケットが示されている。

図６において、１０１は、半導体デバイスを搭載している半導体デバイス用ソケットである。半導体デバイス用ソケット１０１は、基本的に、半導体デバイスを収容する収容部を有するソケット本体１０４と、該ソケット本体１０４に複数配設され、収容される半導体デバイスと電気的に接触するコンタクト１０５と、後述するピッチ変換基板１０２と、ピッチ変換基板１０２の下に配置されたスペーサ１１５と、ピッチ変換基板１０２にも受けられた接続ピン１０３とから構成されている。

半導体デバイス用ソケット１０１には、半導体デバイスの接点部に対応したコンタクトが複数配設されている。

コンタクト１０５は、ソケット本体１０４の底部よりピッチ変換基板１０２方向に突出し、半田付けによりピッチ変換基板１０２に接続される。

ピッチ変換基板１０２には、中央部に挿入されるコンタクト１０５に適合するコンタクト挿入孔（不図示）が複数設けられている。

このコンタクト挿入孔の外周には、コンタクト挿入孔から導体配線され、ピッチ変換基板１０２とプリント配線板１１０とを接続する接続ピン１０３が挿入される接続ピン挿入孔（不図示）が、コンタクトのピッチよりも広いピッチで設けられている。

この接続ピン１０３をプリント配線板１１０に半田付けすることにより、ピッチ変換基板１０２とプリント配線板１１０を接続することが可能となる。すなわち、ピッチ変換基板１０２に接続された半導体デバイス用ソケット１０１と、プリント配線板１１０との電気的な接続が可能となる。

１１５は、ピッチ変換基板１０２とプリント配線板１１０との間に介在するスペーサであり、接続ピン１０３とプリント配線板１１０とを半田付け後の洗浄時の洗浄液を逃すためのものである。

このような、半導体デバイスとプリント配線板とを電気的接続するための接続機構や、配線基板間の接続機構には、特許文献１ないし３に開示されるような接続機構が提案されている。

特開２００１−５２８２４号公報 特開２００２−１４１１３号公報 特開２００２−３２４６０３号公報

しかしながら、提案されている半導体デバイスとプリント配線板とを電気的に接続するための接続機構や配線板間の接続機構では、該接続機構を構成するコンタクトの一方の接続端部が依然として半田付けされるものであり、コンタクト自体の交換ができないものがある。

あるいは、接続機構を構成するコンタクトを支持する基板におけるコンタクトの支持機構が複雑で製造が困難なものもあり、さらには、テストボードやバーンインボードのようなプリント配線板等に対して取り付けられた半導体デバイス用ソケットを交換する時、コンタクトを含む接続機構を構成する部品がばらばらになり易く、半導体デバイス用ソケットのプリント配線板等への取り付けが困難なものもある。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、接続機構を構成する部品の構造を簡単にすることにより、製造および交換時における半導体デバイス用ソケットの取り付け、取り外しを容易にし、且つ、配線板同士の電気的接続、半導体デバイス用ソケットと配線板との電気的接続とが確実に得られる接続機構およびそれを用いた半導体デバイス用ソケットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る半導体デバイス用ソケットは、半導体デバイスとプリント配線板とを電気的に接続させるための半導体デバイス用ソケットであって、前記半導体デバイスと電気的に接触するコンタクトを有するソケット本体と、前記ソケット本体と前記プリント配線板との間に設けられ、前記コンタクトと前記プリント配線板とを電気的に接続する接続部材、前記接続部材が設けられる貫通孔を有する整列板を含む接続機構とを備え、前記接続機構の前記接続部材は、第１自由端を有する第１ばね部、前記貫通孔の内径より外径が大きい支持部、第２自由端を有する第２のばね部とを具備することを特徴とする。

また、本発明に係る半導体デバイス用ソケットは、接続部材がさらに前記支持部の外径および前記貫通孔の内径より外径が小さい位置決め部を有していることが好ましい。

さらに、本発明に係る半導体デバイス用ソケットは、前記整列板に形成される前記貫通孔の内面には、金属メッキが施されること及び前記整列板には、銅箔線が埋め込まれていることが好ましい。

本発明に係る半導体デバイス用ソケットは、半田付けを必要としないため、半導体デバイス用ソケットのテストボードやバーンインボードのようなプリント配線板等に対しての取り付け、取り外しが容易である。

また、接続機構を構成する部品に対する特殊な固定構造を必要としないため、接続機構の製造が容易である。

さらに、接続機構を構成するコンタクトとしてのばね部材が２つのばね部を備えるため、配線板同士の電気的接続、半導体デバイス用ソケットと配線板との電気的接続が確実に実行され得る。

以下、図面１ないし５を参照しつつ本発明の実施例について説明する。

図１には、本発明に係る第１の実施例としての、ピッチ変換基板を介して半導体デバイス用ソケットをプリント配線板に電気的に接続可能にされたものが示されており、（ａ）は、半導体デバイス用ソケットの概要を説明するための概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ａ内の接続機構の要部断面図である。図２には、本発明に係る第２の実施例としての、半導体デバイス用ソケットをプリント配線板に接続する接続機構が示されており、（ａ）は、接続機構の概要を説明するために概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ｂ内の接続機構の要部断面図である。

図３には、本発明に係る半導体デバイス用ソケットの接続機構を構成する整列板と接続部材との関係を示す要部拡大断面図が示されている。図４には、整列板の一実施例が示されており、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、要部側部断面図である。図５には、整列板の別の実施例が示されており、（ａ）は、その要部平面図であり、（ｂ）は、要部側部断面図である。

（第１の実施例）
図１（ａ）において、１０は、半導体デバイス用ソケット（以下、単に、「ソケット」という。）である。ソケット１０は、プリント配線板１４上に実装され、ＩＣパッケージ、ベアチップ、ＫＧＤのような半導体デバイス（不図示）が着脱可能になっている。ソケット１０は、基本的に、半導体デバイスが装着される装着部（不図示）を有するソケット本体１１と、ソケット本体１１に設けられ、装着される半導体デバイスと電気的に接触するコンタクト１７と、互いに端子間のピッチが異なるソケットとプリント配線板間との電気的接続を行うピッチ変換基板１２と、ピッチ変換基板１２とプリント配線板１４との電気的接続を図る接続機構２０とから構成されている。

なお、コンタクト１７は、装着される半導体デバイスに適したコンタクトであれば、どのような形状であってもよく、例えば、半導体デバイスの外部接点を挟持させて電気的に接触するものや、半導体デバイスの外部接点に突き当てることにより電気的に接触するものでもよく、要は、装着される半導体デバイスと電気的に接触される接触部材であればよい。

ソケット１０の底部には、互いに端子間のピッチが異なるソケットとプリント配線板間との電気的接続を行うピッチ変換基板１２が設けられている。

ピッチ変換基板１２を用いることにより、プリント配線板１４の配線パターンの微細化の必要性が低減し、また配線の自由度が増すこととなる。

ピッチ変換基板１４の中央部には、ソケット１０のコンタクト１７が挿入されるコンタクト挿入孔（不図示）がコンタクト１７に対応し複数設けられている。

このコンタクト挿入孔の外周には、コンタクト挿入孔から導体配線されたパッド（不図示）が、コンタクトのピッチよりも広いピッチでピッチ変換基板１２の表面に設けられている。

ピッチ変換基板１２の裏面には、表面に設けられているパッドと層間接続されているパッド１３が形成され、後述する接続部材２４と電気的に接触している。本実施例ではパッドとしているがスルーホールであってもよく、要はピッチ変換基板の表面と裏面の層間が接続されていればよい。
ピッチ変換基板１２の底部には、ピッチ変換基板１２とプリント配線板１４との電気的接続を図る接続機構２０が設けられている。

接続機構２０は、ピッチ変換基板１２のパッドもしくはスルーホールとプリント配線板１４のパッドもしくはスルーホールと電気的に接触する複数の接触部材２４及び接続部材２４を整列保持させるための整列板（「ロケーター」ともいう。）２２とから構成される。

整列板２２は、ガラスエポキシ樹脂のような絶縁性樹脂からなる。整列板２２には、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、ピッチ変換基板１２の複数のパッド１３に対応してマトリクス状に配列され、複数のスルーホール２３が形成されている。

各スルーホール２３の内壁は、挿入される接続部材２４の伸縮によるけずれや粗面化を防止するため、金メッキが施され、金メッキ層２３ａを構成している。

整列板２２には、さらに、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、スルーホール２３間に細幅の銅箔線２５が埋め込まれていてもよい。この銅箔線２５は、整列板２２に形成されるグランド用のスルーホール（不図示）に配線される。このようにすることにより、電気的テストを行った際の、装着された半導体デバイスと配線板間のクロストークなどのノイズを低減することができる。また、銅箔線２５を網目状に埋め込むことにより、スルーホールを囲うように銅箔線２５が配線されるため、ノイズ低減効果をより得ることができる。

接続部材２４は、その詳細が図３に示されるように、例えば、コイルバネ形状をしている。コイルバネ形状にすることにより、ソケット全体の高さを低くすることが可能となる。この接続部材２４は、上述したように、ピッチ変換基板１２とプリント配線板１４とを電気的に接続する部材として機能する。

したがって、接続部材２４は、導電性の材料または絶縁性の材料に導電性のメッキを施したものから作られる。接続部材２４は、また、図１、３に示されるように、整列板２２に形成されている複数のスルーホール２３にそれぞれ装着される。

接続部材２４は、図３に示されるように、第１自由端である上方自由端がピッチ変換基板１２のパッド１３と電気的に接触する第１のばね部２４ａ、該第１のばね部２４ａから連続して延在し、整列板２２に係止され、接続部材２４を支持する支持部２４ｂ、該支持部２４ｂから連続して延在し、整列板２２に形成されているスルーホール２３内に挿入される位置決め部２４ｃ、該位置決め部２４ｃから連続して延在し、第２自由端である下方自由端が配線板１４の外部接点としてのパッド１５に電気的に接触する第２のばね部２４ｄを含んでいる。

第１のばね部２４ａの外径ｄ_１は、接触するピッチ変換基板１２のパッド１３に対応して適切な径に設定される。支持部２４ｂの外径ｄ_２は、整列板２２のスルーホール２３の内径Ｄに対して十分大きく設定される。それにより、接続部材２４は、接続部材２４がスルーホール２３に挿入する際に、支持部材２４ｂが整列板２２の表面に当接し、整列板２２に係止される。位置決め部２４ｃの外径ｄ_３は、整列板２２のスルーホール２３の内径Ｄより僅かに小さく設定される。それにより、接続部材２４がスルーホール２３に対し挿入される際に、位置がずれた状態で挿入されたとしても、位置決め部２４ｃとスルーホール２３の僅かな隙間が位置ずれを許容するため、接続部材２４がスルーホール２３内に位置決めが可能となる。また、スルーホール２３内に位置決めされているため、第２のばね部２４ｄをスルーホール２３内の中心に配置することが可能となる。

第２のばね部２４ｄの外径ｄ_４は、整列板２２のスルーホール２３に対してクリアランスｔを有するように該スルーホール２３の内径Ｄより若干小さく設定される。それにより、第２のばね部２４ｄがスルーホール２３内を上下に可動可能となり、第２のばね部２４ｄの伸縮による、スルーホール２３内のけずれや粗面化を防ぐことができる。また、図示されるように、第２のばね部２４ｄの下方自由端は、整列板２２の底面よりも突出するように形成される。

接続部材２４は、上述したように第１のばね部２４ａ及び第２のばね部２４ｄを備えることにより、上記したようにそれぞれの径の設定ばかりでなく、第１のばね部２４ａと第２のばね部２４ｄのそれぞれのばね定数やばねの長さも独立して設定することができる。

すなわち、第１のばね部２４ａの上方自由端（第１自由端）とピッチ変更基板１２のパッド１３、および第２のばね部２４ｄの下方自由端（第２自由端）とプリント配線板１４のパッド１５との電気的接触に関し、それぞれ適切な接圧を独立して設定することが可能となり、したがって、確実な電気的接続が可能となる。

また、接続部材２４は、上述したように、支持部２４ｂ及び位置決め部２４ｃを備えることで、接続部材２４が整列板２２に確実に固定支持されるとともに、取り外しも容易であるため、接続部材２４自体の交換も容易である。さらに、ソケット１０をプリント配線板１４に対して取り付けおよび取り外しする際に、複数の接続部材２４や整列板２２がバラバラになることなく一体化した部材として容易に取り扱うことができるため、交換が容易となる。

さらに、接続部材２４の位置決め部２４ｃは、接続部材２４の取付高さを低くし、且つ十分な第２のバネ部２４ｄの巻き数をとるため、１巻きとすることが好ましい。このように第２のバネ部２４ｄの巻き数を多くとることで、該第２のバネ部のバネ定数を小さくでき、バネ力のバラツキを抑えることができ、必要な接圧を容易に調整することができる。

上述したソケット１０、ピッチ変換基板１２、及び接続機構２０は、プリント配線板１４とともに、ボルトとナットなどから構成される固定機構１６により容易に一体に組み立てることができる。なお、点線は、組み立てられる前の状態のときの接続部材２４を示している。

（第２の実施例）
本発明の第２の実施例が図２に示されている。本実施例においては、接続機構は、上記第１の実施例と同じ構成を有する。しかしながら、第１の実施例とは異なり、接続機構は、ピッチ変換基板を介さずに、半導体デバイス用ソケットに直接取り付けられている。

図２において、３０は、半導体デバイス用ソケット（以下、単に、「ソケット」という。）であり、本実施例におけるソケット３０は、基本的に、操作部材３１、半導体デバイスが装着される装着部（不図示）を有するソケット本体３２、ソケット本体３２に設けられ、装着される半導体デバイスと電気的に接触する複数のコンタクト３３、およびプリント配線板５１との電気的接続を図る接続機構４０とからなる。

操作部材３１は、ソケット本体３２に対して上下動可能に取り付けられている。

本実施例では、この該操作部材３１の上下動により、ソケット本体３２に設けられているコンタクト３３が開閉する。具体的には、操作部材３１が下方に押し下げられると、一方のコンタクト片３３ａが図において左側に移動し、他方のコンタクト片３３ｂは、当初位置を維持している。この際、半導体デバイスがソケット本体３２に装着される。また、操作部材３１がソケット本体３２に設けられたコイルバネ３６により上方に押し上げられるとにより移動していた一方のコンタクト片３３ａが、移動前の位置に戻され、半導体デバイスの外部接点を狭持することとなる。なお、コンタクト３３は、本実施例のように、半導体デバイスの外部接点を狭持するコンタクトに限られるものではなく、装着される半導体デバイスに適したコンタクトであれば、どのような形状であってもよい。

このコンタクト３３は、底面に平坦な形状に形成され、接続機構４０の接続部材４４の上方自由端（第１自由端）と電気的に接触するコンタクト底面３４を有している。

本実施例の接続機構４０は、第１の実施例と同じ構成を有しているため、詳細な説明は省略する。

第１の実施例と異なる点は、接続機構４０の接続部材４４の上方自由端（第１自由端）がコンタクト底面３４と接触する点であることと、接続機構４０が整列板４２設けられた貫通孔に設けられるネジなどの固定機構により、ソケット本体３２に固定される点である。

本実施例は、ソケットに搭載される半導体デバイスの外部接点のピッチが比較的大きい場合において有効であり、ピッチ変換基板を介する必要がなくなるため、構造がより簡易となる。

また、第１の実施例と同様に、確実な電気的な接続が可能となり、ソケット自体の交換や接続機構のみの交換が容易となる。

本発明に係る第１の実施例としての、ピッチ変換基板を介して半導体デバイス用ソケットをプリント配線板に接続する接続機構を示し、（ａ）は、接続機構の概要を説明するために概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ａ内の接続機構の要部断面図である。 本発明に係る第２の実施例としての、半導体デバイス用ソケットをプリント配線板に接続する接続機構を示し、（ａ）は、接続機構の概要を説明するために概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域Ｂ内の接続機構の要部断面図である。 本発明に係る接続機構を構成する整列板と接続部材との関係を示す要部拡大断面図である。 整列板の一実施例を示し、（ａ）は、該整列板の平面図、（ｂ）は、その要部側部断面図である。 整列板の別の実施例であり、（ａ）は、その要部平面図であり、（ｂ）は、その要部側部断面図である。 従来の半導体デバイス用ソケットの接続機構を示す。

符号の説明

１０、３０、１０１ 半導体デバイス用ソケット
１２、１０２ ピッチ変換基板
１４、５１、１１０ プリント配線板
２０、４０ 接続機構
２２、４２ 整列板
２３、４３ スルーホール
２４、４４ 接続部材
２４ａ 第１のばね部
２４ｂ 支持部
２４ｃ 位置決め部
２４ｄ 第２のばね部

Claims (4)

1. 半導体デバイスとプリント配線板とを電気的に接続させるための半導体デバイス用ソケットであって、
   前記半導体デバイスと電気的に接触するコンタクトを有するソケット本体と、
   前記ソケット本体と前記プリント配線板との間に設けられ、前記コンタクトと前記プリント配線板とを電気的に接続する接続部材、前記接続部材が設けられる貫通孔を有する整列板を含む接続機構と、
   を備え、
   前記接続機構の前記接続部材は、第１自由端を有する第１ばね部、前記貫通孔の内径より外径が大きい支持部、第２自由端を有する第２のばね部と、
   を具備する半導体デバイス用ソケット。
2. 前記接続部材は、さらに前記支持部の外径および前記貫通孔の内径より外径が小さい位置決め部を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用ソケット。
3. 前記整列板に形成される前記貫通孔の内面には、金属メッキが施されることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用ソケット。
4. 前記整列板には、銅箔線が埋め込まれていることを特徴とする請求項３に記載の半導体デバイス用ソケット。
   

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