JP2009158329A - Icソケット - Google Patents

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Abstract

【課題】 ICの検査用ソケットにおいて、接点が汚損、毀損された場合でも簡単に再生が可能なICソケットを提供すること。
【解決手段】 ICソケット10において、複数の弾性接点1を覆う両面接点シート7を有し、前記両面接点シート7は絶縁シート7aと前記絶縁シートの表裏面に貫通し前記複数の弾性接点1に対応して設けられた複数の接点6を有する。前記接点1を介して前記ICの端子を前記弾性接点1に接触させるように構成した。
【選択図】 図7

Description

本発明は、ICソケットに関し、詳しくは、BGA端子を備えたIC検査用のICソケットに関する。
今までの集積回路(IC)のボールグリッドアレイ(BGA)端子検査用のソケットの発明では、狭ピッチ化と低インダクタンスを目的としたものが多く、その一つの手法として、ソケットのコンタクト部に弾性を持たせてBGA端子と密着させるものがあった(例えば、特許文献1参照)。
図11は特許文献1に示されたICソケット100とほぼ同様の構成を示す断面図である。図11を参照すると、ICソケット100は、IC50とソケットボードからなる基板60とを接続するコンタクト101とを備える。ICソケット100は、コンタクト101が、IC50のBGA端子51と接触するデバイス側電極102と、デバイス側電極102と対向して設けられ、基板60の基板電極61と接触する基板側電極104と、デバイス側電極102と基板側電極104とを電気的に接続する伝送線路103と、デバイス側電極102と基板側電極104との間に設けられた弾性部材105とを有する構成である。さらに、コンタクト101の弾性部材105内には、断面く字形状の弾性支持体106が設けられている。
図11に示す状態から、矢印108に示すようにIC50を押圧すると、BGA端子51、デバイス側電極102、及び基板側電極104と基板電極61が接触して、IC50のBGA端子と、基板60の基板電極61とがICソケット100を介して電気接続される。
特開2003−185700号公報 特開2006−310140号公報
しかしながら、特許文献1のようなICソケットの構造においては、接点をなす弾性電極(弾性接点)の取り外しが容易でないことから、BGA端子を構成する半田が、接点側に移着して導通性が悪くなったときの対処が難しく、修理コストが高いという問題がある。また、弾性接点を支持する弾性体の体積が小さすぎて、コポラナリティー、即ち、端子の凹凸の吸収が弱い。
検査用ソケットは、その用途から、BGA端子を繰り返し、接触させるところから、弾性接点にBGA端子の半田が移着し、導通が悪くなったり、傷を付けることがある。
このような場合、従来のICソケットは、弾性接点の取替えが困難であり、ICソケット全体を破棄せざるを得なかった。
そこで、本発明の技術的課題は、ICの検査用ソケットにおいて、狭いピッチ対応性を備えるとともに、低インダクタンスであり、さらに、接点が汚損、毀損された場合でも簡単に再生が可能なICソケットを提供することにある。
さらに、本発明のもう一つの技術的課題は、BGA端子を有するICの検査用のソケットの課題であった容易に修理できるリペア性に優れ、低荷重で接続でき、コポラナリティーの吸収性が良く、コストが低減できるICソケットを提供することにある。
本発明によれば、上面にIC装着部を有する絶縁フレームと、前記IC装着部に配設された複数の弾性接点とを有し、ICを前記IC装着部に装着し押圧することにより前記ICの端子を前記弾性接点に押し付け接触させるICソケットにおいて、前記複数の弾性接点を覆う両面接点シートを有し、前記両面接点シートは絶縁シートと前記絶縁シートの表裏面に貫通し前記複数の弾性接点に対応して設けられた複数の接点を有し、前記接点を介して前記ICの端子を前記弾性接点に接触させるように構成したことを特徴とするICソケットが得られる。
また、本発明によれば、前記ICソケットにおいて、前記弾性接点は、弾性体と、前記弾性体の表面にもうけられた絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムに導電パターンにより形成した接点とを備えることを特徴とするICソケットが得られる。
また、本発明によれば、前記ICソケットにおいて、前記両面接点シートの周囲をシート状の薄型金属フレームで支持するとともに、前記薄型金属フレームと前記絶縁フレームに前記両面接点シートを前記ICの押圧方向に移動案内させるガイド部材を設けたことを特徴とするICソケットが得られる。
また、本発明によれば、前記ICソケットにおいて、前記ガイド部材は、前記薄型金属フレームに設けた位置決め穴と、前記絶縁フレームに設けた前記位置決め穴が嵌合移動する位置決めピンで構成されていることを特徴とするICソケットが得られる。
また、本発明によれば、前記ICソケットにおいて、前記両面接点シートの前記各接点周りにそれぞれコ字状の切込み溝を設けたことを特徴とするICソケットが得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つのICソケットを用いたことを特徴とするIC検査装置が得られる。
本発明においては、弾性接点と両面接点シートを組み合わせて、電流経路を作ることによって、狭いピッチ対応性を備えるとともに低インダクタンスであることは、従来とは変わりなく、さらに、BGA端子と弾性接点との間に両面接点フィルムを挟むことにより、繰り返しの嵌合によりBGAの半田移着が起きても、ソケット全体を廃棄することなく両面接点シートを交換するだけで、ソケットの再生が可能であり、修理性が良く低コストであるICソケットを提供することができる。
また、本発明においては、弾性接点の導電体が設けられた弾性体の体積が大きいため、BGA端子への密着強度が増し、コポラナリティーの吸収性を上げることができるICソケットを提供することができる。
また、本発明においては、接触状態で両面接点シートが弾性接点とBGA端子の力の釣り合いのみで、保持されることにより、信頼性を高め、安価に製造可能な両面接点シートを用いたことで安価なICソケットを提供することができる。
さらに、本発明によれば、両面接点シートの端子の個々の周りに切り込み等のスリットを入れることで、接点間の独立性を増すことができ、さらなるコポラナリティーの吸収性を上げることができるICソケットを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の形態によるICをICソケットを介してマザーボードに搭載する状態を示す分解組立斜視図である。図2は図1のICソケットの構成を示す分解組立斜視図である。図3(a)はICソケットの嵌合前の断面図、図3(b)はICソケットの嵌合後の状態を示す断面図である。
図1を参照すると、BGA端子を有するIC50をプリント配線基板等の基板60、例えば、マザーボード(以下、マザーボードも同じ符号60で示す)に接続してBGA端子51を備えたIC50を検査するための検査用ソケット10として用いられる。ここで、本発明において、IC(集積回路)とは、ICチップ又はICチップを搭載した基体に外部接続端子(例えば、BGA端子)を有するICパッケージと呼ばれるものを含む。
マザーボード60のICソケット10の装着部分には、基板電極61であるマザーボード電極(以下、マザーボード電極を同じ符号61で示す)を備え、また、マザーボード電極61の両側には、ICソケット10を位置決めするために、ICソケット10の位置決めピン3と嵌合する位置決め穴63が設けられている。
図2を参照すると、ICソケット10は、矩形の絶縁材料、例えば、プラスチック製の絶縁フレーム11と、十字型となるように4隅を4角に切り取られた薄型金属フレーム15とを備えている。絶縁フレーム11は、中央部に複数の弾性接点1を備えたコンタクトユニット2と、コンタクトユニット2の両側に、上下面に夫々突出して設けられた円柱状の位置決めピン3と、4隅にIC50の装着側の形状に対応し、IC50のBGA端子側の底部の4隅を規制して位置決めする、角型形状の窪み4bを備えたIC位置決め部4を備えている。これらのIC位置決め部4によって、IC50を装着するIC装着部5が絶縁フレーム11の一面に規定されている。
図3に示すように、コンタクトユニット2は、絶縁フレーム11のIC装着部5に設けられたコンタクトユニット保持孔12に挿入され保持されている。コンタクトユニット2の夫々の弾性接点1は、絶縁フレーム11のIC装着部5側の上面及びIC装着部5の反対側の絶縁フレーム11の下面から上方及び下方に夫々突出している。
薄型金属フレーム15は、絶縁フレーム11のIC位置決め部4の形状に対応して4隅が切欠かれた十字形状を有している。また、薄型金属フレーム15の両側には、絶縁フレーム11の位置決めピン3が挿入されるように、位置決め穴8が夫々位置決めピン3に対応して設けられている。なお、ガイド部材は、位置決め穴8及び位置決めピン3とを備えて構成される。
また、薄型金属フレーム15は、中央部に四角形の打ち抜き等によって形成された窓15aを有している。この窓15aから覗くように、接点6を備えた矩形状の両面接点シート7を中央に備えている。この薄型金属フレーム15は、両面接点シート7の外周部分を下面(絶縁フレーム11)側から接着・保持して、その形状を安定化するとともに,IC50接続時の両面接点シート7の接点6と弾性接点1との接触方向への移動を位置決め穴8によってガイドする。
ICソケット10は、絶縁フレーム11に備えられた位置決めピン3に、両面接点シート7を保持した薄型金属フレーム15に開けられた位置決め穴8を嵌合させて乗せて、組み立てが完了する。
図1に示すように、IC50とマザーボード60とをICソケット10を介して接続するには、両面接点シート7が載せられている面からIC50、その反対側からマザーボード60を絶縁フレーム11の位置決めピンで位置あわせを行い、IC50に荷重を加えることによって押圧接続する。
このような構成の本発明の第1の実施の形態によるICソケット10においては、もし、BGA端子51の半田が両面接点シート7に移着し、導通不良になった場合は、両面接点シート7を交換するだけでICソケット10としての機能を再生できる。ここで、両面接点シート7は、後に詳しく説明するように、パターニングの技術において、極めて簡単に製作可能であり、従来のICソケット全体を破棄する場合に比べコスト的に極めて優れている。
図3(a)及び図3(b)に示すように、IC50の中央部分にBGA端子51が露出して設けられている。一方、マザーボード60には、絶縁フレーム11の位置決めピン3の下面側に突出した部分と嵌合する位置決め穴63が夫々設けられている。
図3(b)に示すように、マザーボード60にICソケット10を装着し、さらにICソケット10にIC50を装着して、上方からIC50を押圧すると、BGA端子51とマザーボード電極61とが、両面接点シート7の接点6と、絶縁フレーム11に設けられたコンタクトユニット2の弾性接点1とを介して接続される。
ここで、弾性接点1がBGA端子51によって押し付け変形される際、両面接点シート7が金属フレーム15に保持されているので、両面接点シート7の接点6の位置が安定した状態で保持され、接続信頼性を向上させることができる。
図4は図2の絶縁フレーム11の分解組立斜視図である。図5は図4のコンタクトユニット2の弾性接点1を示す断面図である。図6は嵌合前のICソケット10の電気接点部分を主に示す拡大断面図である。図7は嵌合後のICソケット10の電気接点部分の拡大断面図である。
図4を参照すると、ICソケット10の絶縁フレーム11は、4隅のIC位置決め部4に夫々厚さ方向に貫通する貫通孔4aが設けられている。絶縁フレーム11の中央部には、コンタクトユニット2を保持するための細長いコンタクトユニット保持孔12が複数、縦横に並設されている。
絶縁フレーム11は、IC装着部5に上下に貫通形成された複数の長孔からなるコンタクトユニット保持孔12にコンタクトユニット2を嵌装して弾性接点1を配列保持している。
図5及び図6に示すように、コンタクトユニット2は、紙面と直交する方向に細長い形状を有し、断面において、片側の上下の角部が夫々丸く形成されたシリコンゴムなどの弾性体1bの片側外周面に、絶縁性フィルム(図示せず)を設け、その上にパターニングによって導体フィルム1aのパターンを形成した複数の弾性接点1を有する。弾性接点1は、コンタクトユニット2に、紙面と直交する方向に等ピッチで複数が並んで形成されている。
弾性体1bのもう一方の側は丸い円弧状の突出部1dを備え、この突出部1d付近に角型の貫通穴1cが設けられている。この貫通孔1cには、SUSなどから形成された角柱状の金属キャリア2aが挿入されている。この金属キャリア2aの両側を支持することによって、コンタクトユニット2がコンタクトユニット保持孔12内に保持される。
さらに、弾性接点1を有するコンタクトユニット2の詳細な構成及び作製方法に関しては、特許文献2の図4に示すような弾性体(11)を保持するコネクタ(211)等を参照されたい。
このコンタクトユニット2は、絶縁フレーム11のIC装着部5に設けられた細長いコンタクトユニット保持孔12に保持される。ここで、図6に最も良く示されるように、コンタクトユニット保持孔12は弾性接点1の導体フィルム1aが設けられていない側が窪んだ窪み部11cが形成されており、突出部1dと上方に係合する突起部11bを備えている。
さらに、図7を参照すると、薄型金属フレーム15の下面に、角型の窓15aを覆うように設けられた、両面接点シート7のIC50のBGA端子51と対応する位置に表面及び裏面のパターニングによって形成されたパッド6a,6bとこれらを結ぶスルホールもしくはビア6cとからなる断面H字形状の接点6が夫々設けられている。
このように、ICソケット10は、弾性接点1を備えたコンタクトユニット2と接点6を備えた両面接点シート7の大きく2つから構成される。嵌合時、ICソケット10と接続されるBGA端子51との間に、裏表がスルホール又はビア6cでつながったパッド6a,6bで接点6を形成した両面接点シート7を間に介して接続する。
また、弾性接点1と対応するマザーボード60の位置には、マザーボード電極61が夫々設けられている。
次に、ICソケット10を介したIC50とマザーボード60との接続動作について更に詳しく、図6及び図7を参照して説明する。
図6に示す状態から、IC50を下方に押圧すると、図7に示すように、BGA端子51が両面接点シート7の接点6の上面(パッド6a)を下方に押し下げ、接点6の下面(パッド6b)が弾性接点1の上面を押圧する。これによって、弾性接点1は、コの字状に変形し、弾性接点1の下部がマザーボード電極61に圧接して、BGA端子51とマザーボード電極61との電気接続がなされる。
このように、本発明の第1の実施の形態においては、接続状態のときに両面接点シート7が薄型フレーム15の位置決め穴8と絶縁フレーム11の位置決めピン3をガイドとして上下方向に浮動した状態で弾性接点1と、BGA端子51に挟まれるので、両面接点シート7がBGA端子51に密着する。これにより、BGA端子51のコプラナリティーの吸収能力を向上させることができる。
図8は、本発明の第2の実施の形態による薄型金属フレームを示す平面図であり、第1の実施の形態による薄型金属フレームの変形例を示している。図8を参照すると、第2の実施の形態による薄型金属フレーム15は、両面端子シート7の形状が異なるほかは、本発明の第1の実施の形態の薄型金属フレーム15とほぼ同様な構成を有する。
即ち、本発明の第2の実施の形態による両面接点シート17は、各接点6周囲に4角の一辺を除いたコ字形状の切り溝16を有している点で異なる。コ字形状の切り溝16の真ん中の部分は、一列につながって両面接点シート17の一辺に平行な一本の切り溝となり、コの字の残りの部分は一本の切り溝から接点6を挟むように直角に内側に分岐した形状となっている。
本発明の第2の実施の形態による両面接点シート17においては、各接点6の夫々の周りにコ字状の切り溝(スリット)16を開けて各接点6の独立性を上げ、密着性を増すことができる。
なお、上記実施の形態では、IC50の端子の例として、BGA端子51を例示したが、SM端子等他の端子であっても良いことは勿論である。
図9は本発明の実施の形態によるICソケットを用いたICのマザーボードへの接続のための組み立て操作の一例を示す分解組立斜視図、図10は図9の組み立て状態を示す斜視図である。
図9及び図10に示すように、ICソケット10を用いてIC50を検査するためのIC50の押圧方法は、ガイドピン71により、互いに接近、離間可能な下スティフィナ70と上スティフナ75との間にマザーボード60,ICソケット10,及びIC50をこの順で配置し、上スティフナ75をプレス等の押圧装置で押圧することにより行う。
図9を参照すると、マザーボード60と、ICソケット10と、IC50とを金属製の下スティフナ70と上スティフナ75とで挟みこんで固定される。
ここで、下スティフナ70は、板体72と、板体72の上面の4隅から上方に突出して設けられたガイドピン71とを有している。一方、上スティフナ75は、金属製の板体76と、板体76の4隅に、この板体76を厚さ方向に貫通して設けられた貫通孔77とを有している。
下スティフナ70のガイドピン71は、マザーボード60の貫通孔62を貫通し、マザーボード60に重ねられるICソケットの4隅の貫通穴4aを貫通して、上方に延在する。さらに、ICソケット10にIC50を装着した後、その上に上スティフナ75をガイドピン71に、貫通孔77を嵌合させて、上スティフナ75の上方にガイドピン71を貫通させる。
次に、図10に示すように、上スティフナ75を押圧装置によって矢印78で示すように、下スティフナ70に向かって押圧して、IC50がICソケット10に装着され、マザーボード60に接続される。なお、上記第1及び第2の実施の形態において、押圧するだけで、IC50がマザーボード60にICソケット10を介して接続されるので、固定手段は特に限定されないが、ガイドピン71にネジを設けて、コイルバネを通してナットで固定しても良いし、上スティフナ75を下スティフナ70に向かって押圧した状態であれば、どのような固定手段を用いても良いことは勿論である。
以上説明したように、本発明の第1及び第2の実施の形態においては、IC50のBGA端子51は、ICソケット10の絶縁フレーム11によって支持されグリッド状に配列された弾性接点1上に、剛性を有する薄板金属フレーム15によって支持された両面接点シート7が載せられ、IC50を押圧してその端子を弾性接点1に接続する時に起こる弾性接点1の押圧方向の変形に合せて両面接点シート7が変形方向に可動し、また、可動時に位置決め機構ガイド(位置決めピン3及び位置決め穴8)によって、両面接点シート7が変形せず、スムーズに移動する。よって、嵌合時に両面接点シート7が歪むことなく低荷重で安定した接続を実現できるBGA端子を備えたIC検査用ICソケットを提供することができる。
また、本発明の実施の形態においては、接続状態で、両面接点シート7が弾性接点1による弾性力とIC50のBGA端子51からの荷重(押圧力)のみによって保持されるため、BGA端子51に対し強い密着を実現し、BGA端子51のコポラナリティー(高さのばらつき)による接続不良を低減することができるICのBGA端子を備えたIC検査用のICソケットを提供することができる。
さらに、本発明の第1及び第2の実施の形態においては、両面接点シート7の接点(パッド6a,6b)6の形状が単純で、安価に製造でき、ICソケット側接点が汚損や毀損したような場合に、ICソケット全体を廃棄することなく、両面接点シート7を交換するだけでソケットを再生でき、従来のコネクタよりもコストが安いBGA端子を備えたIC検査用のICソケットを提供することができる。
以上の説明の通り、本発明によるICソケットは、ICの接続用、特に、BGA端子を備えたIC検査用のソケットに適用される。
本発明の第1の実施の形態によるICをICソケットを介してマザーボードに搭載する状態を示す分解組立斜視図である。 図1のICソケットの構成を示す分解組立斜視図である。 (a)はICソケットの嵌合前の断面図である。(b)はICソケットの嵌合後の状態を示す断面図である。 図2の絶縁フレームの分解組立斜視図である。 図4のコンタクトユニットの弾性接点を示す断面図である。 嵌合前のICソケットの電気接点部分を主に示す拡大断面図である。 嵌合後のICソケットの電気接点部分の拡大断面図である。 本発明の第2の実施の形態によるICソケットの薄型金属フレームを示す平面図である。 本発明の実施の形態によるICソケットを用いたICのマザーボードへの接続のための組み立て操作の一例を示す分解組立斜視図である。 図9の組み立て状態を示す斜視図である。 従来技術によるICソケットの一構成例を示す断面図である。
符号の説明
1 弾性接点
1a 導電フィルム
1b 弾性体
1c 貫通穴
1d 突出部
2 コンタクトユニット
2a 金属キャリア
3 位置決めピン
4 IC位置決め部
4a 貫通孔
5 IC装着部
6 接点
6a,6b パッド
6c スルホール又はビア
7 両面接点シート
8 位置決め孔
10 ICソケット
11 絶縁フレーム
11b 突起部
11c 窪み部
12 コンタクトユニット保持孔
15 薄型金属フレーム
15a 窓部
16 切り溝
17 両面接点シート
50 IC
51 BGA端子
60 マザーボード(基板)
61 マザーボード電極(基板電極)
63 位置決め穴
70 下スティフナ
71 ガイドピン
72 板体
75 上スティフナ
76 板体
77 貫通孔
78 矢印
100 ICソケット
101 コンタクト
102 デバイス側電極
103 伝送線路
104 基板側電極
105 弾性部材
106 弾性支持体
108 矢印

Claims (6)

  1. 上面にIC装着部を有する絶縁フレームと、前記IC装着部に配設された複数の弾性接点とを有し、ICを前記IC装着部に装着し押圧することにより前記ICの端子を前記弾性接点に押し付け接触させるICソケットにおいて、
    前記複数の弾性接点を覆う両面接点シートを有し、前記両面接点シートは絶縁シートと前記絶縁シートの表裏面に貫通し前記複数の弾性接点に対応して設けられた複数の接点を有し、前記接点を介して前記ICの端子を前記弾性接点に接触させるように構成したことを特徴とするICソケット。
  2. 請求項1に記載のICソケットにおいて、前記弾性接点は、弾性体と、前記弾性体の表面に設けられた絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムに導電パターンによって形成した接点とを備えることを特徴とするICソケット。
  3. 請求項2に記載のICソケットにおいて、前記両面接点シートの周囲をシート状の薄型金属フレームで支持するとともに、前記薄型金属フレームと前記絶縁フレームに前記両面接点シートを前記ICの押圧方向に移動案内させるガイド部材を設けたことを特徴とするICソケット。
  4. 請求項3に記載のICソケットにおいて、前記ガイド部材は、前記薄型金属フレームに設けた位置決め穴と、前記絶縁フレームに設けた前記位置決め穴が嵌合移動する位置決めピンで構成されていることを特徴とするICソケット。
  5. 請求項1に記載のICソケットにおいて、前記両面接点シートの前記各接点の周りにそれぞれコ字状の切込み溝を設けたことを特徴とするICソケット。
  6. 請求項1乃至5の内のいずれか一つに記載のICソケットを用いたことを特徴とするIC検査装置。
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