JP2011054486A - 巻形状ばね部材、半導体パッケージ用ソケット及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高性能のばねを提供し、薄型化・小型化、高性能化された半導体パッケージを提供し、さらに、高性能ばね及びばね応用製品の生産性の向上を図る。
【解決手段】二つの端部３１，３２を有する巻形状ばね部材２０を、ばねの伸縮方向から透視したとき、巻形状ばね部材２０が、重なる箇所を有さず、二つの端部３１，３２が、巻形状の中心部に位置していることを特徴とする巻形状ばね部材２０。
【選択図】図２

Description

本発明は、巻形状ばね部材、半導体パッケージ用ソケット装置及び製造方法に関する。

コンピュータ・通信等の広い分野において用いられている電子応用機器の構成に、半導体素子を電子応用機器の基板と結びつける、半導体パッケージの技術が不可欠である。そして、高性能化、多様化している半導体パッケージの技術のなかで、半導体パッケージ用ソケットの使用が拡大している。

図１の（ａ）は、従来のソケット（電気コネクタ）１００を例示する図である。電気コネクタ１００の有する導電ターミナル１１０が、チップモジュール１２０の外部接続端子１３０と、マザーボード（電子応用機器等に用いられる主プリント配線基板）１４０の接続端子１５０との導通の機能を果たす。導電ターミナル１１０は、絶縁性の筐体１６０に設けられた開口部１７０において保持されている。電気コネクタ１００は、クランプ装置（図示せず）によって、チップモジュール１２０及びマザーボード１４０の間に固定される。このとき、導電ターミナル１１０は、外部接続端子１３０及び接続端子１５０に対し、その材料の弾性により密着して、導通を確保する。導電ターミナル１１０は、例えば、図１の（ｂ）に示すような複雑な形状を有している（特許文献１）。

図１の（ｃ）及び（ｄ）は、半導体デバイスと電気的接続を行うソケット（コンタクタ）２００の例を示す図である。図１の（ｃ）は、半導体デバイス２１０の球状接続端子２２０が、スパイラル状接触子２３０と電気的に接続され、半導体デバイス２１０が、その背面をソケット筐体２４０に設けられたプランジャ２５０により押圧されることによって、スパイラル状接触子２３０に押付けられ電気的接触が保たれている状態を示している。図１の（ｄ）は、スパイラル状接触子２３０を示す斜視図である（特許文献２）。

米国特許第７，２６４，４８６ Ｂ２号明細書 特開２００３−１４９２９３号公報

従来、半導体パッケージ用ソケット等において、ばねの受ける荷重の方向が、ばねの圧縮方向と異なっていると、ばねの荷重を受ける点が、ばね自体の中心から外れて、ばねが荷重を支えられない場合があった。例えば、図１の（ｂ）に示されるような形状を有する導電ターミナル１１０に対し、荷重が斜め方向から働き、導電ターミナル１１０の先端部分が横方向にずれて、荷重を支えられない場合があった。そして、ばねの製造には、複数の金型を用いた複雑な加工工程を要していた。

半導体パッケージに使用されるばねは、通常、筐体に保持されている。筐体は、所定の面積と厚さを要するので、半導体パッケージ等のソケットに利用される場合には、半導体パッケージの面積及び厚さについて小型化、薄型化を進めることが困難であった。そして、ソケット内において、半導体パッケージ用の接続端子と、マザーボード用の接続端子とが、同一のばねにより形成されているため、半導体パッケージ側の配線ピッチとマザーボード側の配線ピッチとの間で、ピッチ変換をすることが困難であった。

本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであって、高性能のばねを提供し、薄型化・小型化、高性能化された半導体パッケージを提供し、さらに、高性能ばね及び応用製品の生産性の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、二つの端部を有する巻形状ばね部材を該巻形状ばね部材の伸縮方向から透視したとき、前記巻形状ばね部材が、重なる箇所を有さず、かつ、前記二つの端部が巻形状の中心部に位置していることを特徴とする巻形状ばね部材を提供する。

また、上記目的を達成するため、第２の発明は、板状のばね材料から、二つの端部を有する巻形状ばね用素材を型抜きする型抜き工程と、前記巻形状ばね用素材を立体成形して巻形状ばね部材を成形する成形工程とを有し、前記巻形状ばね用素材は、重なる箇所を有さず、かつ、前記二つの端部が巻形状の中心部に位置していることを特徴とする前記巻形状ばね部材の製造方法を提供する。

本発明により、高性能のばねを提供し、薄型化・小型化、高性能化された半導体パッケージを提供し、さらに、高性能ばね及びばね応用製品の生産性の向上を図ることができる。

従来のソケットを例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る巻形状ばね部材の、伸縮方向から透視した形状を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る巻形状ばね部材の、伸縮方向から透視した他の形状を例示する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る、巻形状ばね部材の局所リード角を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る、異なった局所リード角を有する巻形状ばね部材の、変形時における形状の比較を例示する図である。 本発明の第３の実施の形態に係る、巻形状ばね部材を使用した半導体パッケージ実装用ソケットを例示する図である。 本発明の第４の実施の形態に係る、両面に巻形状ばね部材を有する配線基板を例示する図である。 本発明の第５の実施の形態に係る、巻形状ばね部材の製造方法を例示する図である。 本発明の第６の実施の形態に係る、巻形状ばね部材を設けた配線基板の製造方法を例示する図である。 本発明の第６の実施の形態に係る、複数の巻形状ばね部材が設けられた配線基板の状態を例示する図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。なお、各図の説明において、各図に共通している同一構成部分については、その部分に同一の符号を付し、重複する場合にはその説明を省く。

〈第１の実施の形態〉
本発明の第１の実施の形態は、巻形状ばね部材の１形態である。

（巻形状ばね部材の形状）
図２は、巻形状ばね部材の、伸縮方向から透視した形状を例示する図である。
図２の（ａ）は、巻形状ばね部材の外周の描く図形が概ね正方形の場合を、（ｂ）は、外周が概ね円形の場合を示している。

（２つの端部の位置）
巻形状ばね部材における２つの端部の位置関係については、ばねの伸縮方向から透視した場合に、巻形状ばね部材の外周に対する中心部、すなわち、巻形状の中央部に位置している。この「外周に対する中心部」における外周とは、伸縮方向から透視したばねの平面図の最外周の線に接して、正方形または円等の「簡単な図形」で包み込んだときの、「簡単な図形」を指す。図２の（ａ）においては、破線で補った正方形Ｅが、（ｂ）においては、破線で補った円Ｆが、外周である。

中心部は、それらの外周の図形の中心を指している。巻形状ばね部材における２つの端部は、それぞれの中心が、この外周の中心に位置している。また、２つの端部の中心を巻形状の中央部に位置させるため、一方の端部３２を切欠いて、空間を確保し、他の端部３１をその切欠いた部分に位置させている。

また、２つの端部が中央部において隣接していてもよい。このとき、端部のそれぞれの図形の中心を結ぶ線分の中点が、ばねの外周の描く正方形、円等の図形の中心に位置することが望ましい。

図３の（ａ）においては、２つの端部３５，３６のそれぞれの中心Ｇ１，Ｈ１の中点Ｊ１が円Ｆの中心にあり、図３の（ｂ）においては、２つの端部４１，４２のそれぞれの中心Ｇ２，Ｈ２の中点Ｊ２が円Ｆの中心にある。

２つの端部が、伸縮方向透視の図において、上記のように巻形状の中央部に位置することによって、ばねへの荷重の方向が、ばねの伸縮方向と角度をもって、傾斜した場合であっても、ばねの伸縮方向の軸からのずれを最小に保つことができ、ばねの接触状態を良好に保つことができる。

（端部の形状）
図２の（ａ）において、端部３１は、比較的細い形状をしており、端部３２は、円形または、部分円を基本とする形状を有している。これらの相異なる形状は、例えば、前者の細い形状が半導体パッケージの幅狭の接続端子に、また、後者の円形等の形状が、半導体パッケージが実装されるべきマザーボードの広い接続端子に接続するために、適した形状となっている。

端部３２の形状については、円形、部分円の他、多角形、多角形の部分等、設計に応じて様々な形状とすることができる。ばね材料の板取りの平面図において、切断箇所の線は、一筆書きの線の形態をなしており、切断後、得られた素材を仮置きして別の加工等をすることなく、直ちに成形工程に移行することができる。

また、端部３１及び３２の面は、他の接続端子との接続に適するよう、平面状に形成される。端部３１及び３２が接触した他の構造体から押されると、撓み変形する巻形状ばね部材の本体３３の内部に生じた応力が発生し、両端の端部３１，３２が反力を有して、ばねの押圧及び電気的接続を確実に行う。

巻形状ばね部材の外周は、ばねの製造上、簡素な形状であることが望ましいが、製品条件等の必要に応じ、適宜、多角形、楕円等の周の形状を選択することができる。また、巻形状ばね部材の本体３３は、撓み変形を生じる際に応力集中等による破損が生じないよう、滑らかな外形線の形状を有することが望ましい。

図３の（ａ）は、巻形状ばね部材の隣接する２つの端部３５，３６が、円形状を描いて、相互に包み込む形状の例を示している。

巻形状ばねの巻数に関しては、図２の（ａ），（ｂ）及び図３の（ａ）については、端部の中心から他方の端部の中心へ向けての巻数が１回転であるが、１回転を越えた巻形状ばね部材を成形することが可能である。

図３の（ｂ）は、重なることなく、１回転を越えた巻数の形状が可能である例を示している。二重渦巻き状のばね部材の例であり、渦巻き部３７（斜線部分）及び３８（白抜き部分）が円空間部分３９付近で結合した巻形状ばね部材である。渦巻き部３７，３８は、プレス成形後、ばねの伸縮方向に、互いに反対方向に位置して、端部４１，４２は、それぞれ、他の電子部品との接続用端子となる。円空間部分３９は、その部分を基点として渦巻き部３７，３８が互いに逆方向に位置しており、渦巻き部の分岐点として、応力集中等を受けることがあるので、応力集中を避けるために設けられている。また、板取りの設計について、図（ａ）においては、空間部分４３に相当する不要部材が生じるが、図（ｂ）に示すように、切断において不要部材を生じないようにすることができる。従って、図（ｂ）の場合は、（ａ）に比較して、金型準備及び加工工程を簡素化することができる。

巻形状ばね部材の代表的な寸法としては、例えば、半導体パッケージに使用される場合、断面積が長方形で、厚さが６０〜８０μｍ、外形が四角形の場合の、四角形の１辺Ａは、０．７ｍｍ、ばねの先端の半導体パッケージとの接続部の端部３１の幅Ｗは、１００μｍ（図２の（ａ））、外形が円の場合の直径Ｂは、０．７ｍｍ（図２の（ｂ））である。

（巻形状ばね部材の材料）
巻形状ばね部材の材料としては、ベリリウム銅、りん青銅、ベリリウム銅の合金、りん青銅の合金又は銅−ニッケル−シリコン合金の何れかの成分を含む金属材料を使用するが、これらの材料に限定されず、使用条件に適した金属材料等を選択することができる。さらに、巻形状ばね部材の２つの端部が、電気的端子として導通の機能を要する場合には、その表面に金めっきを施す。また、はんだの接続を要する端部には、はんだ接続工程おいて強い耐性を有するニッケル及び金のめっきを施す。

〈第１の実施の形態の効果〉
２つの端部が巻形状の中心に位置していることによって、ばねへの荷重の方向がばねの伸縮方向に対し角度を有する場合であっても、ばねが不規則に撓むことなく、ばねの接触状態を良好に保って、ばね本来の耐荷重の機能を果たすことができる。

〈第２の実施の形態〉
本発明の第２の実施の形態は、巻形状ばね部材の局所リード角に関するもので、次に定義する「局所リード角」について、ばね部材の本体の端部近傍における値が、ばね部材の本体の伸縮方向中央部における値より大きいことを特徴とする、巻形状ばね部材を例示するものである。

（局所リード角β）
図４は、巻形状ばね部材の局所リード角の説明図である。図４の（ａ）のねじにおける「リード角α」になぞらえて、図（ｂ）の巻形状ばね部材の「局所リード角β」を定義する。図（ａ）に示すように、通常、ねじに関して、おねじの、めねじと接する螺旋を形成する斜面の部分について、ねじが１回転するときに進む量であるリードＬ０と、ねじの有効径ｄの円周長πｄとが形成する直角三角形の頂角α（ａｒｃｔａｎ（Ｌ０／（π・ｄ）））を「リード角（傾斜角）」と呼び、ねじの山の傾斜の度合を表わす。そこで、巻形状のばねの傾斜の度合を表わすため、螺旋状のねじの斜面の形状になぞらえて、巻形状ばね部材の「局所リード角」を定義した。ここに「局所」と記載したのは、ねじの斜面が通常一定の傾きであるのに比して、ばねにおいては、その使用目的に応じて、各場所毎に傾きを変化させることを意図したことによる。

図４の（ｂ）において、無負荷のときの巻形状ばね部材４５の線に沿って、点Ｐから点Ｑまでの距離を進んだとき、ばねの伸縮方向から透視したばねの長さｓ（図４の（ｃ））と、伸縮方向に進んだ距離Ｌとが形成する直角三角形の頂角β０に対し、透視したばねの長さｓを限りなく小さくしていき、β０の極限の値を「局所リード角」と定める。すなわち、βは、ｓの０の極限における、ａｒｃｔａｎ（Ｌ／ｓ）の値である。

巻形状ばね部材４５は、２つの端位置Ｔａ，Ｔｂを有し、それらの先端の部分の端部４６ａ、４６ｂは平坦に加工された上下面を有し、その面において他の構造体等に接触して、ばねの変形による押付力を与える。

（局所リード角に特徴を有する巻形状ばね部材）
図５は、異なった特徴の局所リード角を有する巻形状ばね部材５４，５８の、変形時における形状の比較を例示する図である。巻形状ばね部材は、構造体Ｂ１，Ｂ２の間隙に、圧縮変形を受けた状態で設けられている。

図５の（ａ１），（ａ２）は、端位置Ｔにおける、巻形状ばね部材の本体５３の局所リード角β１が、巻形状ばね部材の本体５３の中央部における局所リード角β２に比較して小さい場合の巻形状ばね部材の例を示している（β１＜β２）。図（ａ１），（ａ２）は、それぞれ、ばねの撓みが少ない場合と多い場合とを比較して例示している。

図５の（ｂ１），（ｂ２）は、逆に、端位置Ｔにおける、巻形状ばね部材の本体５７の局所リード角β３が、巻形状ばね部材の本体５７の中央部における値β４に比較して大きい場合を例示している（β４＜β３）。図（ｂ１），（ｂ２）は、それぞれ、ばねの撓みが少ない場合、多い場合に対応している。

図５の（ａ１）の構造体Ｂ１，Ｂ２の間隙が狭くなって、ばねの撓みが増加し、図の（ａ２）に示す状態になると、巻形状ばね部材５４は、端位置Ｔ近くの巻形状ばね部材の本体５３における局所リード角β１が、巻形状ばね部材の本体５３の中央部における値β２より小さいため、巻形状ばね部材が変形して端位置Ｔに近い中央部寄りの点５９ａ，５９ｂまで、構造体Ｂ１，Ｂ２に接触することとなる。このとき、ばねとして機能することができる有効ばね長は、端位置Ｔよりも中央部寄り、すなわち、巻形状ばね部材の本体５３の中央部寄りの点５９ａから点５９ｂまでの長さに減少するため、巻形状ばね部材５４の、撓みによる押付力が減少する。また、構造体との接触の条件によっては、端部５１，５２自体の位置が水平方向にずれる場合が生じる。

一方、図５の（ｂ１），（ｂ２）に示した巻形状ばね部材５８は、端位置Ｔ近くの巻形状ばね部材の本体における局所リード角β３が，巻形状ばね部材の本体５７の中央部における値β４より大きい値であるので、図（ｂ２）のように、構造体Ｂ１，Ｂ２の間隙が狭くなっても、前出の図（ａ２）に示したような中央寄りの点の構造体Ｂ１，Ｂ２への接触はない。従って、ばねの有効長が減少することもなく、所定の、弾性変形に対応する押付力が保たれる。

なお、局所リード角の値は、様々に選ぶことができる。例えば、巻形状ばね部材の本体の伸縮方向中央部から端部に向けてばね部材に沿って、各点の局所リード角をみたときに、その値が徐々に増大するように設定してもよい。この場合、特に端部近傍で局所リード角の値は最大となり、ばねの有効長が保たれ、弾性変形による所定の押付力が確保される。

〈第２の実施の形態の効果〉
巻形状ばね部材への荷重の押付け距離が長くなった場合であっても、巻形状ばね部材の、他の構造体との接続する端部の箇所において、ばねの有効長を縮めることなく接続の形態を維持して、所定のばね機能及び接続状態を維持することができる。

〈第３の実施の形態〉
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る、巻形状ばね部材を使用した半導体パッケージ実装用ソケット６０を例示する図である。

図６の（ａ）は、巻形状ばね部材６１と、配線基板６２と、クランプ治具６３とを有する半導体パッケージ実装用ソケット６０が、半導体を搭載したＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）パッケージ６４をソケット内に装着して、マザーボード６５に固定され、かつ、導通がとられた状態を示している。

ここに、半導体パッケージ実装用ソケット６０は、ＬＧＡパッケージ６４のマザーボード６５への固定接続手段及び導通手段、加えて、ＬＧＡパッケージ６４とマザーボード６５との間の配線ピッチ変換手段としての機能を有している。さらに、ＬＧＡパッケージ６４が放熱する場合には、ＬＧＡパッケージ６４の放熱機構として機能することができる。

（配線基板）
図６の（ｂ）は、配線基板６２の詳細を例示する図である。配線基板６２は、２層以上の配線層を有する基板で、表層の２層の配線層６０１，６０２に、それぞれ、巻形状ばね部材用の接続端子６０１ａ、他の電気的接続用の端子６０２ａが設けられている。巻形状ばね部材用の接続端子６０１ａには、はんだバンプ６０３が、他の電気的接続用の端子６０２ａには、はんだバンプ６０４が接続されている。はんだバンプ６０４は、マザーボード６５の外部接続端子と接続される。

配線基板６２は、２層以上の配線層を有するので、半導体パッケージ（ＬＧＡパッケージ６４）の配線ピッチから、マザーボード６５の配線ピッチへの配線ピッチ変換を行うことができる。例えば、配線基板６２の、半導体パッケージに対向する面における配線ピッチは１ｍｍ、配線におけるランド径は３００μｍであり、マザーボードに対向する面の配線ピッチは、１．２６ｍｍまたは２．５４ｍｍ等である。配線基板の厚さは、例えば、０．８ｍｍである。配線設計の条件に応じて、多層の配線層を使用することができる。

基板の材料としては、ガラスエポキシ樹脂、ＦＲ４等の通常の有機基板用樹脂を使用する。

はんだバンプ６０３の材質としては、例えば、すず、アンチモンを有する高融点（２５０〜２６０℃）のはんだを使用し、はんだバンプ６０４の材質としては、例えば、すず、銀、銅を有する低融点（２２０〜２３０℃）のはんだを使用する。また、はんだに限らず、導電性ペーストを使用してもよい。このはんだ等の使い分けは、はんだ再溶融による巻形状ばね部材の接続不良を回避するためである。すなわち、巻形状ばね部材６１を配線基板６２に、高融点のはんだの接続により固定した後、配線基板６２をマザーボード６５と電気的接続を行う際に、低融点のはんだ材料を選ぶことにより、巻形状ばね部材を接続しているはんだ６０３等が再溶融することなく、接続することができる。

（巻形状ばね部材）
半導体パッケージ実装用ソケット６０においては、ＬＧＡパッケージ６４等の設計条件が変化しても、その固定及び導通は、確実に保たれなければならない。本発明においては、ＬＧＡパッケージ６４等からの配線基板等への押付量が増加した場合であっても、また、ＬＧＡパッケージ６４等の押付方向が配線基板の面の垂線方向に対し傾斜することがあっても、巻形状ばね部材６１との接続が確実に維持できるよう、巻形状ばね部材６１の形状に特徴をもたせた。すなわち、巻形状ばね部材６１の本体の端付近の、ＬＧＡパッケージ６４等との接続箇所における局所リード角を、本体の中央部分における値より大きくし、ばねの傾斜が大きくなるような形状とした。従って、上記の〈第２の実施の形態〉で述べたように、ばねの圧縮距離が増加した場合であっても、半導体パッケージとの接続部におけるばねの傾斜は、他の巻形状ばね部材の本体部分より大きく保たれるので、ばねの有効長が短くなることはなく、ばねの接続部が、接続状態を確実に維持する。従って、半導体パッケージ実装用ソケットの製品能力の向上を図ることができる。

半導体パッケージ実装用ソケット６０において、巻形状ばね部材６１は、その端部の表面に、電気的接続用の表面加工を行う。半導体パッケージとの接点側の端部の表面には、金めっきを施す。配線基板との接続側の端部には、はんだ接続に対して耐性を有するように、ニッケル及び金のめっきを施す。

（クランプ治具）
図６の（ｃ）は、半導体パッケージ６４をマザーボード６５に固定するためのクランプ治具６３を例示する図である。クランプ治具６３は、支持枠６６がマザーボード６５にかしめ部６６ａのように固定され、支持枠６６に設けられたヒンジ６７を中心に、矢印Ｃの方向に開閉する蓋部材６８等を有している。蓋部材６８は、巻形状ばね部材６１等の弾性力を利用して、半導体パッケージ６４を配線基板６２に押付け、固定する。蓋部材６８は、クランプ爪６９により、支持枠６６に繋止される。

また、半導体パッケージ６４の放熱処理が必要な場合には、蓋部材６８は、その放熱用熱伝導部材として使用することができる。さらに、蓋部材６８の背面に放熱フィンを設けて、放熱効果を高めることが可能である。放熱処理を要するクランプ治具の材料には、表面に絶縁処理を施した金属材料等が使用される。

〈第３の実施の形態の効果〉
ばねの伸縮の動きを規制する筐体が不要であるので、半導体パッケージ実装用ソケットの薄型化、小型化を図ることができる。また、複数の配線層を有する配線基板を使用するので、半導体パッケージとマザーボードの配線ピッチについて、ピッチ変換を行うことができる。

さらに、半導体パッケージ実装用ソケットをマザーボードに装着した半導体パッケージ実装組立体もまた、薄型化、小型化を実施することができる。

さらに、また、端位置付近の巻形状ばね部材の本体の局所リード角が、中央部に比して大きい巻形状ばね部材をソケットに使用することにより、ＬＧＡパッケージ等の基板の厚さの変化等、押付け距離の変化にも広く対応できるので、半導体パッケージ実装用ソケットの製品能力の向上を図ることができる。

〈第４の実施の形態〉
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る、両面に巻形状ばね部材７１ａ及び７１ｂを有する配線基板７２を例示する図である。

配線基板７２のマザーボードへの接続、導通は、巻形状ばね部材７１ｂを使用して行われる。前出の図６の配線基板６２と異なり、はんだ、または導電性ペースト等の接続部材を使用することなく、半導体パッケージ実装用ソケットをマザーボードへ装着できる。

半導体パッケージ実装用ソケットが装着されるマザーボードの面に、反りが生じていたり、または、局部的に凹凸等がある場合に、接続部材として図６に示したようなはんだまたは導電ペーストのような材料を用いると、配線基板６２とマザーボード６５との間に、部分的な接続不良を生じることがある。しかし、図７に示すように、両面に巻形状ばね部材を設けた配線基板７２を使用する場合には、マザーボードに凹凸等が存在しても、個々の接続端子の箇所において、それぞれの巻形状ばね部材の端部の部分が柔軟に追従して、良好な接続状態を維持することができる。

〈第４の実施の形態の効果〉
半導体パッケージのマザーボード等への実装の工程において、基板の形状等の変化に対しても柔軟に実装することができ、品質の向上、製品歩留まりの向上を図ることができる。

また、マザーボードとの接続のためのはんだまたは導電ペースト等の接続部材が不要となるので、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができる。

〈第５の実施の形態〉
図８は、本発明の第５の実施の形態に係る、巻形状ばね部材の製造方法を例示する図である。工程は板状ばね材料準備工程、ステップ１．型抜き工程（Ｓ１０１）、ステップ２．成形工程（Ｓ１０２）を有している。工程の詳細は、以下の通りである。

［板状ばね材料準備工程］
巻形状ばね部材を型抜きするための材料として、板状のばね材料を準備する。巻形状ばね部材の板取りは、たとえば、直径０．７ｍｍの円の外形を有し、１ｍｍのピッチで、多数個取りとすることができる。巻形状ばね用素材は、前出の図２または図３の各図等に示したように、二つの端部が、巻形状の中心に位置する形態を有することを特徴としている。

［ステップ１．型抜き（Ｓ１０１）］
板状のばね材料を、切断個片化し成形することのできる切断・プレス機械を用いて、板状のばね材料から、巻形状ばね用素材を切断個片化する。切断及びプレス成形機械には、同一のパンチ金型及びダイ金型を用いる。これらの金型の形状は、第１及び第２の実施の形態における図２、図３及び図５の（ｂ１），（ｂ２）に示したような形状を成形するための、立体的な形状を有する。

［ステップ２．成形（Ｓ１０２）］
立体的な形状を有するパンチ及びダイによって、巻形状ばね部材を成形する。金型の設計・プレス成形に際しては、ばねの用途、荷重条件、寸法、ばね材料のスプリングバック等の使用条件、材料の物性値等を勘案する。切断・プレス工程は、周知の、パンチ及びダイを備えた機械設備を使用して実施することができる。例えば、機械設備に、板状のばね材料を供給して、抜き加工を行い、１ピッチ分材料を送って、曲げ成形加工を行う等、作業の連続化と材料の多数個取りを行うことができる。また、材料の状態、使用条件等の必要に応じて、熱処理を行うことができる。

なお、パンチ及びダイの設計によっては、巻形状ばね用素材を切断後、直ちに、立体成形して、巻形状ばね部材を成形することもできる。

その他、プレス方式でなく、引張り加工によりばね成形を行う場合には、ばね線の断面積をばね全長の中で変化させ、例えば、両端の端部に近い程小さく設定して引張り加工をすれば、両端に近いほど、局所リード角が大きくなる巻形状ばね部材を製造することができる。

〈第５の実施の形態の効果〉
巻形状ばね用部材が重なる箇所を有さず、かつ、二つの端部が巻形状の中心部に位置していることを特徴とする巻形状ばね部材の製造において、ばねの成形の工程を簡素化し、巻形状ばねの生産性の向上を図ることができる。

〈第６の実施の形態〉
図９は、本発明の第６の実施の形態に係る、巻形状ばね部材を設けた配線基板の製造方法を例示する図である。

巻形状ばね部材用の板材料から、配線基板上に備えられた複数の巻形状ばね部材接続部の配列のピッチと同じピッチで、ステップ１で巻形状に型抜きし（Ｓ１０１）、ステップ２で巻形状の軸の方向に成形（Ｓ１０２）した後、ステップ３でそのまま配線基板に載置、接続（Ｓ１０３）してソケット用の巻形状ばね部材を備える配線基板の製造方法の例である。ステップ１．型抜き（Ｓ１０１）及びステップ２．成形（Ｓ１０２）の工程は、前出の〈第５の実施の形態〉に記載した各工程と同様であるので、その説明を省く。

［ステップ３．配線基板上接続（Ｓ１０３）］
巻形状ばね部材を配線基板上に接続する際、ステップ２の直後に、巻形状ばね部材を、別の加工工程を設けることなく、成形が施されたそのままの巻形状ばね部材の状態で、準備された配線基板上に、接続を行うことができる。配線基板の巻形状ばねの接続位置には、前出の図６の（ｂ）に示したような電気的接続用の端子６０１ａ及びはんだバンプ６０３が置かれ、巻形状ばね部材を載置して、周知のはんだ接続を行う。

図１０は、ステップ３．配線基板上接続の工程によって、複数の巻形状ばね部材１０３が設けられた配線基板１０２の状態を例示する図である。巻形状ばね部材は、例えば、直径０．７ｍｍの円の外形を有し、１ｍｍの配列ピッチで、多数個取りされ、配列されている。

〈第６の実施の形態の効果〉
巻形状ばね部材、及び巻形状ばね部材を接続した配線基板の生産工程の簡素化、生産性の向上を図ることができる。

〈本発明に係る他の実施の形態〉
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、半導体パッケージの用途に限ることなく、他の荷重支持機構、または応力吸収、防振のための機械要素等において、荷重が、ばねの伸縮方向に対し角度をもった場合等に、本発明に係る巻形状ばねを使用することができる。

すなわち、巻形状ばねの二つの端部が中央部に位置している本発明に係るばねを使用することによって、ばねの伸縮方向と角度をなす向きの荷重がかかった場合であっても、ばね本体が、荷重方向の垂直の方向（スラスト方向）にずれを生じず、また、ばねの対象形を崩すことなく、所定の荷重を支えることができる。

さらに、ばねの局所リード角に特徴を有する巻形状ばね部材を使用することによって、荷重の押付距離が長くなった場合であっても、ばねの有効長を縮めることなく、所定のばね機能及び接続状態を維持することができる。

２０，５４，５８，６１，７１ａ，７１ｂ，１０３ 巻形状ばね部材
３３，５３，５７，１０３ 巻形状ばね部材の本体
２１，２２ 巻形状ばね部材の端部と本体との境界
３１，３２，３５，３６，４１，４２，４６ａ，４６ｂ，５１，５２，５５，５６ 端部
３７，３８ 渦巻き部
３９ 結合点
４３ 空間部分
５９ａ，５９ｂ 巻形状ばね部材の本体の端位置Ｔに近い中央部寄りの点
６０ 半導体パッケージ実装用ソケット
６２，７２，１０２ 配線基板
６３ クランプ治具
６４ ＬＧＡパッケージ
６５ マザーボード
６６ 支持枠
６６ａ かしめ部
６７ ヒンジ
６８ 蓋部材
６９ クランプ爪
６０１，６０２ 配線層
６０１ａ，６０２ａ 巻形状ばね部材用の接続端子
６０３，６０４ はんだバンプ
Ａ 外形が四角形の巻形状ばね部材の、四角形の１辺
Ｂ 外形が円の巻形状ばね部材の、円の直径
Ｂ１，Ｂ２ 構造体
Ｃ 蓋部材６８の開閉方向
ｄ ねじの有効径
Ｅ 正方形
Ｆ 円
Ｌ ばねの伸縮方向に進んだ距離
Ｌ０ ねじが１回転するときに進む量（リード）
ｓ ばねの伸縮方向から透視したばねの長さ
Ｔ，Ｔａ，Ｔｂ 端位置
Ｗ 接続部の端部の幅
α ねじのリード角
β０ ばねの伸縮方向から透視したばねの長さｓと、伸縮方向に進んだ距離Ｌとが形成する直角三角形の頂角
β ばねの局所リード角
β１，β３ 端位置Ｔにおける、巻形状ばね部材の本体の局所リード角
β２，β４ 巻形状ばね部材の本体の中央部における局所リード角

Claims (8)

1. 二つの端部を有する巻形状ばね部材を該巻形状ばね部材の伸縮方向から透視したとき、前記巻形状ばね部材が、重なる箇所を有さず、かつ、前記二つの端部が巻形状の中心部に位置していることを特徴とする巻形状ばね部材。
2. 前記巻形状ばね部材の本体の、前記二つの端部近傍における局所リード角は、前記巻形状ばね部材の本体の伸縮方向中央部における局所リード角より大きいことを特徴とする請求項１記載の巻形状ばね部材。
3. ベリリウム銅、りん青銅、ベリリウム銅の合金、りん青銅の合金又は銅−ニッケル−シリコン合金の何れかの成分を含む金属材料で形成された請求項１又は２記載の巻形状ばね部材。
4. 請求項１乃至３の何れか一項記載の巻形状ばね部材と、
   前記巻形状ばね部材の一つの端部と接続された接続端子を第１の面に有する配線基板とを有し、
   前記巻形状ばね部材の他の端部が半導体パッケージに接続され、
   前記配線基板の第２の面にマザーボードに接続される接続端子が設けられ、前記半導体パッケージと前記マザーボードとを導通する半導体パッケージ実装用ソケット。
5. 前記配線基板は、少なくとも２層以上の配線層を有する請求項４記載の半導体パッケージ実装用ソケット。
6. 前記配線基板の配線ピッチは、前記第１の面側と前記第２の面側とで異なる値を有する請求項５記載の半導体パッケージ実装用ソケット。
7. 請求項４乃至６の何れか一項記載の半導体パッケージ実装用ソケットと、
   マザーボードとを有する半導体装置組立体。
8. 板状のばね材料から、二つの端部を有する巻形状ばね用素材を型抜きする型抜き工程と、
   前記巻形状ばね用素材を立体成形して巻形状ばね部材を成形する成形工程とを有し、
   前記巻形状ばね用素材は、重なる箇所を有さず、かつ、前記二つの端部が巻形状の中心部に位置していることを特徴とする前記巻形状ばね部材の製造方法。