JP2014007039A - 接続端子構造、インターポーザ、及びソケット - Google Patents

Abstract

【課題】被接続物との接続信頼性を向上可能な接続端子構造、並びに、前記接続端子構造を有するインターポーザ及びソケットを提供すること。
【解決手段】本接続端子構造は、一方の面にパッドが形成された基板と、一端に固定部を備え、他端に被接続物と当接する接続部を備えた接続端子と、を有し、前記固定部の第１面が接合部を介して前記パッドに接合され、前記接続端子の前記パッドと対向する側の面には、前記固定部の第１面から前記接続部側に延在する溝が設けられ、前記溝には、前記接合部を構成するはんだの一部が充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続端子構造、インターポーザ、及びソケットに関する。

従来より、基板のパッドにばね性を有する接続端子を接合した接続端子構造が知られている。このような接続端子構造において、基板のパッド上面と対向する接続端子の面（以降、パッド対向面と称する）は、はんだを介して、基板のパッド上面と接合されている。

特開２０１１−０１４４５１号公報

しかしながら、はんだは、基板のパッド上面と接続端子のパッド対向面との間に付着するだけでなく、パッド対向面から延在する接続端子の延在面にも余剰はんだが濡れ上がって付着する。この際、接続端子の延在面に付着する余剰はんだの量や付着形状は、接続端子毎に均一にはならず、ばらつきが生じる。

余剰はんだの量や付着形状がばらつくと、接続端子毎にばね定数が変わったり、基板表面から接続端子先端までの高さがばらついたりする問題が生じ、接続端子と被接続物との接続信頼性を低下させる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被接続物との接続信頼性を向上可能な接続端子構造、並びに、前記接続端子構造を有するインターポーザ及びソケットを提供することを課題とする。

本接続端子構造は、一方の面にパッドが形成された基板と、一端に固定部を備え、他端に被接続物と当接する接続部を備えた接続端子と、を有し、前記固定部の第１面が接合部を介して前記パッドに接合され、前記接続端子の前記パッドと対向する側の面には、前記固定部の第１面から前記接続部側に延在する溝が設けられ、前記溝には、前記接合部を構成するはんだの一部が充填されていることを要件とする。

開示の技術によれば、被接続物との接続信頼性を向上可能な接続端子構造、並びに、前記接続端子構造を有するインターポーザ及びソケットを提供できる。

第１の実施の形態に係るソケットを例示する断面図である。 図１の一部を拡大して例示する断面図である。 図１の接続端子の配列を例示する平面図である。 第１の実施の形態に係る接続端子を例示する図である。 余剰はんだ部を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る位置決め部を例示する図である。 第２の実施の形態に係るソケットを例示する断面図である。 図７の一部を拡大して例示する断面図である。 第２の実施の形態に係る位置決め部を例示する図である。 溝形状の変形例を示す図（その１）である。 溝形状の変形例を示す図（その２）である。 シミュレーション結果を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

なお、以下の実施の形態では、一例として、半導体パッケージ及び基板の平面形状が矩形状である場合を示すが、半導体パッケージ及び基板の平面形状は矩形状には限定されず、任意の形状として構わない。

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係るソケットの構造］
図１は、第１の実施の形態に係るソケットを例示する断面図である。図２は、図１の一部を拡大して例示する断面図である。図３は、図１の接続端子の配列を例示する平面図である。なお、図１〜図３において、Ｘ方向は接続端子３０の配列方向、Ｙ方向はＸ方向と垂直で基板本体１１の一方の面に平行な方向、Ｚ方向は基板本体１１の一方の面に垂直な方向としている。又、図１及び図２は、図３のＸＺ平面に平行な断面を図示しており、図３は基板１０と接続端子３０Ａのみを図示している。

なお、図３に示すように、平面視において（Ｚ方向から視て）接続端子３０はＸ方向に対して傾いているため、ＸＺ平面に平行な断面図では接続端子３０の断面形状を示すことができない。そこで、便宜上、図１及び図２では、ＸＺ平面に平行な断面図には本来現れない接続端子３０の断面形状を模式的に示している。

図１〜図３を参照するに、ソケット１は、インターポーザ２と、保持構造３とを有する。半導体パッケージ４は、ソケット１を用いて、着脱可能な状態で実装基板５と電気的に接続されている。なお、第１の実施の形態では、被接続物として半導体パッケージ４を例示して説明するが、被接続物は半導体チップを有さない配線基板等であっても構わない。

なお、便宜上、図１における紙面上側（後述の押し込み板５３側）の面を一方の面又は上面、図１における紙面下側（後述の背面固定板５１側）の面を他方の面又は下面と称する場合がある。

（インターポーザ２）
まず、ソケット１を構成するインターポーザ２について説明する。インターポーザ２は、基板１０と、接合部２０と、接続端子３０Ａ及び３０Ｂと、接合部４０とを有する。なお、接続端子３０Ａと接続端子３０Ｂとは同一構造であるため、特に区別をする必要がない場合には、接続端子３０Ａと接続端子３０Ｂとを含めて接続端子３０と称する場合がある。

基板１０は、基板本体１１と、基板本体１１の一方の面に形成されたパッド１２と、他方の面に形成されたパッド１３と、基板本体１１の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔１１ｘ内に形成された貫通配線１４とを有する。基板本体１１の一方の面にパッド１２を選択的に露出するソルダーレジスト層を設けても構わない。又、基板本体１１の他方の面にパッド１３を選択的に露出するソルダーレジスト層を設けても構わない。なお、パッド１２は本発明に係るパッドの代表的な一例であり、パッド１３は本発明に係る他のパッドの代表的な一例である。

パッド１２とパッド１３とは、貫通配線１４を介して電気的に接続されている。貫通配線１４は、貫通孔１１ｘを充填して設けられても構わない。パッド１２は、接続端子３０Ａの固定部３１と接続されるパッドとして機能する。又、パッド１３は、接続端子３０Ｂの固定部３１と接続されるパッドとして機能する。なお、パッド１２及びパッド１３は、所定の平面形状にパターニングされている部分（パッドと接続される配線パターンとして機能する部分）を有していてもよい。

基板本体１１は、接続端子３０を固定するための基体となるものであり、例えば、ポリイミド樹脂や液晶ポリマ等を用いたフレキシブルなフィルム状基板を用いることができる。基板本体１１として、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸したリジッドな基板（例えば、ＦＲ４材等）を用いても構わない。基板本体１１の厚さは、例えば０．３ｍｍ〜４ｍｍ程度とすることができる。

パッド１２、パッド１３、及び貫通配線１４の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。パッド１２、パッド１３の厚さは、例えば、１０〜４０μｍ程度とすることができる。パッド１２、パッド１３、及び貫通配線１４は、例えば、セミアディティブ法やサブトラクティブ法等の各種配線形成方法により形成できる。

接続端子３０は、ばね性を有する導電性の部材である。接続端子３０Ａの一端である固定部３１は、接合部２０を介してパッド１２と電気的及び機械的に接続されている。接続端子３０Ａの他端である接続部３２は、半導体パッケージ４のパッド６３に着脱可能な状態（固定されていない状態）で当接し、パッド６３と電気的に接続されている。

接続端子３０Ｂの一端である固定部３１は、接合部４０を介してパッド１３と電気的及び機械的に接続されている。接続端子３０Ｂの他端である接続部３２は、実装基板５のパッド７２に着脱可能な状態（固定されていない状態）で当接し、パッド７２と電気的に接続されている。

各接続端子３０Ａと各接続端子３０Ｂとは、例えば、平面視において重複する位置に配置されており、平面視において重複する位置に配置された接続端子３０Ａと接続端子３０Ｂとは、接合部２０、基板１０、及び接合部４０を介して電気的に接続されている。なお、接合部２０は本発明に係る接合部の代表的な一例であり、接合部４０は本発明に係る他の接合部の代表的な一例である。

平面視において、接続端子３０（接続端子３０Ａも接続端子３０Ｂも同様）は、接続端子３０の配設方向Ｃ（Ｘ方向）に対して所定の角度θ_１をなして傾くように配列されている。所定の角度θ_１は、例えば、２０〜６０度程度とすることができる。

このように、各接続端子３０を、各接続端子３０の配設方向Ｃに対して傾斜させて配列することにより、配設方向Ｃに対して平行に配列した場合と比較して、単位面積当たりに多くの接続端子３０を配列することが可能となる。これにより、例えば０．８ｍｍ程度の狭ピッチでパッド（例えば、パッド６３等）が配列された被接続物（例えば、半導体パッケージ４等）にも対応可能となる。なお、接続端子３０の詳細な構造については、後述する。

接合部２０は、接続端子３０Ａの固定部３１とパッド１２とを電気的及び機械的に接続している。接合部４０は、接続端子３０Ｂの固定部３１とパッド１３とを電気的及び機械的に接続している。接合部２０及び４０の材料としては、例えば、はんだや導電性樹脂ペースト（例えば、Ａｇペースト）等の導電性材料を用いることができる。しかし、接合部２０及び４０の材料としては、はんだを用いると好適である。はんだは導電性樹脂ペーストよりも流動性に優れるため、各接続端子をパッドに接合する際に、後述のように均一な余剰はんだ部を形成可能となるからである。

接合部２０及び４０の材料としてはんだを用いる場合は、例えば、Ｐｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。その他の組成として、ＳｎとＳｂの合金、ＳｎとＡｇとＣｕとＳｂからなる合金、ＳｎとＡｇとＢｉとＩｎからなる合金等を用いてもよい。

ここで、図４を参照しながら、接続端子３０の詳細な構造について説明する。図４は、第１の実施の形態に係る接続端子を例示する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は底面図である。

図４を参照するに、接続端子３０は、ばね性を有する導電性の部材であり、固定部３１と、接続部３２と、ばね部３３と、第１支持部３４と、第２支持部３５とを有する。接続端子３０は、例えば、Ｃｕ系合金等を主成分とする金属の表面にＮｉめっき膜が形成された構成とすることができる。固定部３１及び当接部３８（後述）については、Ｎｉめっき膜上に更にＡｕめっき膜を積層形成すると、はんだの濡れ性や接続信頼性が向上し好適である。

固定部３１は、接続端子３０の一端に形成されている。固定部３１は、板状とされている。固定部３１の厚さは、例えば０．０８ｍｍ程度とすることができる。固定部３１の横幅（紙面奥行き方向）は、例えば０．３ｍｍ程度とすることができる。固定部３１の縦幅（紙面左右方向）は、例えば０．４ｍｍ程度とすることができる。

接続端子３０Ａの固定部３１の第１面３１ａ（パッド１２と対向する面）は、接合部２０を介して基板１０のパッド１２の上面と電気的及び機械的に接続されている。接続端子３０Ｂの固定部３１の第１面３１ａ（パッド１３と対向する面）は、接合部４０を介して基板１０のパッド１３の下面と電気的及び機械的に接続されている。なお、接続端子３０Ａは本発明に係る接続端子の代表的な一例であり、接続端子３０Ｂは本発明に係る他の接続端子の代表的な一例である。

接続部３２は、接続端子３０の他端に形成され、固定部３１と対向するように配置されている。接続部３２は、ばね部３３、第１支持部３４、及び第２支持部３５を介して固定部３１と電気的に接続されている。接続部３２は、当接部３８と、突出部３９とを有する。接続部３２の厚さは、例えば０．０８ｍｍ程度とすることができる。接続部３２の横幅（紙面奥行き方向）は、例えば０．２ｍｍ程度とすることができる。なお、ばね部３３、第１支持部３４、及び第２支持部３５を、接続端子３０の湾曲部と称する場合がある。つまり、接続端子３０は、ばね性を有する湾曲部を介して接続部３２と対向配置された固定部３１を有する。

当接部３８は、被接続物のパッド（例えば、半導体パッケージ４のパッド６３や実装基板５のパッド７２等）と当接する部分である。当接部３８はラウンド形状（例えば、半円状に湾曲した形状）とされており、接続端子３０が押圧された際、主に図１等のＺ方向に移動する。このように、当接部３８をラウンド形状とすることにより、当接部３８が押圧され被接続物のパッドと当接する際、当接部３８により被接続物のパッドが破損することを防止できる。

又、当接部３８は、接続端子３０が押圧された際、ばね部３３の変形により、接続部３２が固定部３１に近づく方向（図１等のＺ方向）に移動した状態で、被接続物のパッドと当接する。これにより、被接続物のパッドと接続部３２とが当接した際、接続部３２が、被接続物のパッドが形成された面と平行な方向に大きく移動することがなくなるため、被接続物のパッドを狭ピッチに配置できる。被接続物のパッドのピッチ（当接部３８のピッチ）は、例えば、０．８ｍｍ程度とすることができる。

突出部３９は、一方の端部が第２支持部３５と一体的に形成されており、他方の端部が当接部３８と一体的に形成されている。突出部３９は、第２支持部３５から被接続物のパッドに向かう方向（固定部３１から離間する方向）に突出している。

このように、当接部３８と第２支持部３５との間に、当接部３８及び第２支持部３５と一体的に形成され、第２支持部３５から被接続物のパッドに向かう方向（固定部３１から離間する方向）に突出する突出部３９を設けることにより、以下の効果を奏する。すなわち、当接部３８が押圧された際の、ばね部３３の変形による被接続物のパッドと第２支持部３５との接触を防止することが可能となり、接続端子３０及び被接続物のパッドの破損を防止できる。

被接続物のパッドと接続部３２とが当接していない状態における接続部３２の突出量Ｄ（第２支持部３５と突出部３９との接続部分を基準としたときの突出量）は、例えば、０．３ｍｍとすることができる。

ばね部３３は、第１支持部３４と第２支持部３５との間に配置されており、第１支持部３４及び第２支持部３５と一体的に形成されている。ばね部３３は、湾曲した形状（例えば、Ｃ字型）とされており、ばね性を有する。

ばね部３３は、接続部３２が押圧された際、接続部３２を被接続物のパッドに向かう方向に反発させることで、接続部３２と被接続物のパッドとを固定することなく接触させるためのものである。ばね部３３の横幅（紙面奥行き方向）及び厚さは、例えば、接続部３２の横幅及び厚さと同じにすることができる。

なお、本実施の形態の接続端子３０では、実際には、第１支持部３４、ばね部３３、第２支持部３５、及び接続部３２が一体的にばねとして機能する。第１支持部３４、ばね部３３、第２支持部３５、及び接続部３２に対応する部分の接続端子３０のばね定数は、例えば、０．６〜０．８Ｎ／ｍｍとすることができる。

第１支持部３４は、ばね部３３と固定部３１との間に配置されている。第１支持部３４の一方の端部は、ばね部３３の一方の端部と一体的に形成されており、第１支持部３４の他方の端部は、固定部３１と一体的に形成されている。第１支持部３４は、板状とされている。

第１支持部３４は、固定部３１の第１面３１ａを含む平面Ｅと、基板１０と対向する側の第１支持部３４の面３４ａとがなす角度θ_２が鋭角となるように形成されている。角度θ_２は、例えば、５〜１５度とすることができる。

このように、角度θ_２を鋭角にすることで、当接部３８が押圧された際のばね部３３の変形による基板１０と第１支持部３４との接触を防止することが可能となるため、接続端子３０及び基板１０の破損を防止できる。第１支持部３４の横幅（紙面奥行き方向）及び厚さは、例えば、接続部３２の横幅及び厚さと同じにすることができる。

第２支持部３５は、ばね部３３と接続部３２との間に配置されている。第２支持部３５の一方の端部は、ばね部３３の他方の端部と一体的に形成されており、第２支持部３５の他方の端部は、接続部３２の突出部３９と一体的に形成されている。第２支持部３５は、板状とされている。第２支持部３５の横幅（紙面奥行き方向）及び厚さは、例えば、接続部３２の横幅及び厚さと同じにすることができる。図４に示す状態（接続部３２が押圧されていない状態）における接続端子３０の高さＨは、例えば、１〜２ｍｍ程度とすることができる。

接続端子３０の固定部３１及び湾曲部（ばね部３３、第１支持部３４、及び第２支持部３５）の基板１０のパッド（パッド１２又は１３）と対向する面（接続端子３０の固定部３１の第１面３１ａから接続部３２側に延在する面）には溝３０ｘが設けられている。

つまり、溝３０ｘは、固定部３１の第１面３１ａから接続部３２側に延在している。但し、溝３０ｘは固定部３１の第１面３１ａから湾曲部の一部まで連続的に設けられていればよく、固定部３１及び湾曲部の全領域にわたって設ける必要はない。なお、以降、固定部３１の第１面３１ａ及び湾曲部の基板１０のパッド（パッド１２又は１３）と対向する面を、パッド対向面と称する場合がある。

本実施の形態では、溝３０ｘは接続端子３０の長手方向（固定部３１の第１面３１ａから接続部３２側に延在する方向）に略直線状に形成された１本の溝である。溝３０ｘの断面形状は、例えば、三角形とすることができる。溝３０ｘの断面形状は、矩形や半円形、半楕円形等でも構わない。溝３０ｘの幅は、例えば、０．０１〜０．０５ｍｍ程度とすることができる。溝３０ｘの深さは、例えば、０．０１〜０．０５ｍｍ程度とすることができる。

溝３０ｘは、接合部２０としてはんだを用いて、接続端子３０Ａを基板１０のパッド１２と接合する際に、溶融したはんだを均一に流すための案内溝として機能する。同様に、溝３０ｘは、接合部４０としてはんだを用いて、接続端子３０Ｂを基板１０のパッド１３と接合する際に、溶融したはんだを均一に流すための案内溝として機能する。

溶融したはんだは接合部２０及び４０を形成するが、溶融したはんだの一部である余剰はんだは毛細管現象により溝３０ｘに沿って流れ、湾曲部のパッド対向面の溝３０ｘ近傍には図５に示すように溝３０ｘに沿った形状の余剰はんだ部２５が形成される。余剰はんだ部２５は、溝３０ｘを充填し、基板１０のパッド（パッド１２又は１３）側に突出している。余剰はんだ部２５の厚さＴ（パッド対向面からの突出量）は、例えば、２０〜４０μｍ程度とすることができる。

溝３０ｘが形成されていない場合にも余剰はんだ部は形成されるが、余剰はんだを流す案内溝として機能する部分が存在しないため、余剰はんだが広範囲に流れ難い。よって、余剰はんだ部の形状や余剰はんだ部を構成するはんだの量が接続端子毎に異なる（ばらつく）。溝３０ｘが形成されていない場合の余剰はんだ部の厚さのばらつきは、例えば、２０〜８０μｍ程度となる。

一方、溝３０ｘが形成されている場合、溝３０ｘが余剰はんだを均一に流すための案内溝として機能するため、余剰はんだが溝３０ｘに沿って広範囲に流れ、均一な形状の（厚さや幅が均一な）余剰はんだ部２５が形成される。その結果、溝３０ｘが形成されている場合の余剰はんだ部２５の厚さＴのばらつきは、溝３０ｘが形成されていない場合の余剰はんだ部の厚さのばらつきよりも小さく抑えられ、例えば、２０〜４０μｍ程度となる。このように、固定部３１の第１面３１ａから湾曲部の一部まで連続的に溝３０ｘを設けることにより、溝３０ｘに沿った均一な形状の余剰はんだ部２５を形成可能となる。

なお、接続端子３０のパッド対向面の溝３０ｘが形成されている領域に、金めっき膜を形成すると、はんだの濡れ性が向上し、余剰はんだの流れが一段と良好となり好適である。

接続端子３０は、例えば、以下のようにして作製できる。図示していない金属板（例えば、Ｃｕ系合金）を準備し、準備した金属板を所定の形状に打ち抜き加工する。この際、例えば、長尺状に打ち抜く。打ち抜き加工と同時に、固定部３１及び湾曲部（ばね部３３、第１支持部３４、及び第２支持部３５）に対応する部分に溝３０ｘを形成できる。

その後、打ち抜き加工された金属板の表面全体にＮｉめっき膜（例えば、厚さ１〜３μｍ）を形成する。そして、更に、固定部３１及び当接部３８に対応する部分や溝３０ｘが形成された部分のＮｉめっき膜に、Ａｕめっき膜（例えば、厚さ０．３〜０．５μｍ）を積層形成（Ａｕめっき膜を部分的に形成）する。その後、Ｎｉめっき膜及びＡｕめっき膜が形成された金属板を曲げ加工することで接続端子３０が作製できる。

上記金属板の材料となるＣｕ系合金としては、例えば、リン青銅やベリリウム銅、コルソン系の銅合金等を用いることができる。なお、接続端子３０は、図示していない金属板（例えば、Ｃｕ系合金）を所定の形状にエッチング加工した後、エッチング加工された金属板を曲げ加工することで形成してもよい。溝３０ｘは、エッチング加工時に固定部３１及び湾曲部（ばね部３３、第１支持部３４、及び第２支持部３５）にハーフエッチングを行うことにより形成できる。

（保持構造３、半導体パッケージ４、実装基板５）
まず、保持構造３に保持される半導体パッケージ４、実装基板５について説明する。被接続物である半導体パッケージ４は、基板６１と、半導体チップ６２と、パッド６３と、放熱板６４とを有する。但し、放熱板６４は、必要に応じて設ければよい。基板６１は、例えば絶縁性樹脂を含む基板本体に絶縁層、配線パターン、貫通配線等（図示せず）が形成されたものである。基板６１の上面にはシリコン等を含む半導体チップ６２が実装され、下面には配線パターンの一部であるパッド６３が形成されている。

パッド６３は、基板６１の下面に、例えば、格子状に配置されている。すなわち、半導体パッケージ４は所謂ＬＧＡ（Land grid array）であり、ソケット１は所謂ＬＧＡ用のソケットである。パッド６３の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）等である。パッド６３の厚さは、例えば、５〜１０μｍ程度である。半導体チップ６２は、例えばフリップチップ接続により基板６１に搭載されている。半導体チップ６２上には、銅等の金属からなる放熱板６４が配置されている。なお、半導体チップ６２の周囲等に封止樹脂を設けても構わない。

実装基板５（マザーボード等）は、基板本体７１と、配線パターンの一部であるパッド７２とを有する。基板本体７１は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を含浸したもの等である。パッド７２は、基板本体７１の上面の、例えば、半導体パッケージ４のパッド６３に対応する位置に格子状に配置されている。パッド７２の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）等である。

平面視において、実装基板５の四隅近傍にはボルト５１ａが挿入される貫通孔７１ｘが形成されている。又、平面視において、実装基板５のパッド７２の形成領域の外側かつ貫通孔７１ｘの形成領域の内側には、複数の貫通孔７１ｙが所定間隔で形成されている。貫通孔７１ｙは、後述の位置決め部５２の突起部８４が挿入されるガイド孔である。

次に、保持構造３について説明する。保持構造３は、背面固定板５１と、位置決め部５２と、押し込み板５３と、スペーサ５４と、ナット５５とを有し、インターポーザ２や半導体パッケージ４を実装基板５に対して一定の状態に保持する機能を備える。

背面固定板５１は、例えば、平面形状が略矩形状であり表面が絶縁処理された金属板の四隅近傍にボルト５１ａが立設された構造を有する。ボルト５１ａは、半導体パッケージ４上に押し込み板５３が配された際に、押し込み板５３の上面から突出する長さとされている。金属板としては、例えば、スチールやＳＵＳ、アルミニウム等を用いることができる。背面固定板５１の各ボルト５１ａは実装基板５の貫通孔７１ｘに挿入され、背面固定板５１上に実装基板５が位置決めされている。

実装基板５上には、位置決め部５２により、インターポーザ２及び半導体パッケージ４が位置決めされている。より詳しくは、接続端子３０Ａの接続部３２が半導体パッケージ４のパッド６３に着脱可能な状態で当接し、かつ、接続端子３０Ｂの接続部３２が実装基板５のパッド７２に着脱可能な状態で当接するように、位置決め部５２により位置決めされている。

ここで、図６を参照しながら、位置決め部５２の構造について説明する。図６は、第１の実施の形態に係る位置決め部を例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図６を参照するに、位置決め部５２は、中央に略矩形状の開口部を有する枠状部材８１に位置決め保持部８２と、位置決め保持部８３と、突起部８４とを設けたものであり、樹脂や金属等から形成されている。位置決め部５２は、インターポーザ２及び半導体パッケージ４の位置決め及び保持をし、それぞれを位置合わせする機能を有する。

又、位置決め部５２は、インターポーザ２の基板１０と実装基板５の基板本体７１との間隔が所定値以下になることを防止する機能を有する。又、位置決め部５２は、半導体パッケージ４の基板６１と実装基板５の基板本体７１との間隔が所定値以下になることを防止する機能を有する。

位置決め保持部８２は、平面形状が略半円形状の台座部８２ａと、平面形状が略円形状の柱状部８２ｂとを有する。位置決め保持部８２は、枠状部材８１の対向する側壁に所定間隔で２個ずつ設けられている。台座部８２ａ及び柱状部８２ｂは、平面視において、枠状部材８１の側壁から内方に一部が突出するように設けられている。

台座部８２ａの下面は枠状部材８１の下面８１ａと略面一とされており、台座部８２ａの上面は枠状部材８１の上面８１ｂよりも低い位置に配されている。柱状部８２ｂは台座部８２ａの上面に設けられ、柱状部８２ｂの上面は枠状部材８１の上面８１ｂよりも高い位置に配されている。つまり、柱状部８２ｂの一部は枠状部材８１の上面８１ｂから突出している。

位置決め保持部８３は、平面形状が略半円形状の台座部８３ａと、平面形状が略円形状の柱状部８３ｂとを有する。位置決め保持部８３は、枠状部材８１の対向する側壁（位置決め保持部８２が設けられていない対向する側壁）に所定間隔で２個ずつ設けられている。台座部８３ａ及び柱状部８３ｂは、平面視において、枠状部材８１の側壁から内方に一部が突出するように設けられている。

台座部８３ａの下面は枠状部材８１の下面８１ａと略面一とされており、台座部８３ａの上面は枠状部材８１の上面８１ｂよりも低く台座部８２ａの上面より高い位置に配されている。つまり、台座部８３ａの上面は台座部８２ａの上面よりも一段上がった位置に配されている。

柱状部８３ｂは台座部８３ａの上面に設けられ、柱状部８３ｂの上面は枠状部材８１の上面８１ｂよりも高い位置に配されている。つまり、柱状部８３ｂの一部は枠状部材８１の上面８１ｂから突出している。柱状部８３ｂの上面は柱状部８２ｂの上面と略面一とされている。

突起部８４は、枠状部材８１の下面８１ａの外縁部に所定間隔で複数個設けられている。突起部８４の平面形状は、実装基板５の貫通孔７１ｙの平面形状よりも小さく形成されている。突起部８４は、実装基板５の貫通孔７１ｙに挿入されており、これにより、位置決め部５２は実装基板５に位置決めされている。

図３に示すように、インターポーザ２の基板１０には、略半円状の切り欠き部１０ｘが対向する側縁部に所定間隔で２個ずつ設けられている。又、切り欠き部１０ｘが設けられていない対向する側縁部には、略半円状の切り欠き部１０ｙが所定間隔で２個ずつ設けられている。なお、切り欠き部１０ｙの平面形状は、切り欠き部１０ｘの平面形状よりも大きくされている。

切り欠き部１０ｘの平面形状は、枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の柱状部８２ｂの平面形状よりも大きく、枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の台座部８２ａの平面形状よりも小さく形成されている。又、切り欠き部１０ｙの平面形状は、枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の台座部８３ａの平面形状よりも大きく形成されている。

インターポーザ２の基板１０は、切り欠き部１０ｘが枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の柱状部８２ｂに、切り欠き部１０ｙが枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の台座部８３ａに対応する位置にくるように、枠状部材８１内に配されている。

前述のように、切り欠き部１０ｘの平面形状は枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の台座部８２ａの平面形状よりも小さく形成されている。そのため、台座部８２ａがストッパとなり、インターポーザ２の基板１０が台座部８２ａの上面よりも実装基板５側に押し込まれることはない。

つまり、インターポーザ２は、基板１０の下面の外縁部が台座部８２ａの上面と接しているか、又は、接続端子３０Ｂのばね性により台座部８２ａの上面から少し浮いた位置に保持されている。その結果、インターポーザ２の基板１０が必要以上に実装基板５側に押し込まれ、接続端子３０Ｂが必要以上に変形して破損することを防止できる。

半導体パッケージ４の基板６１にも切り欠き部１０ｘ及び１０ｙに対応する切り欠き部が設けられている（図示はしないが、便宜上、各々切り欠き部６１ｘ及び６１ｙとする）。切り欠き部６１ｘの平面形状は、枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の柱状部８２ｂの平面形状よりも大きく形成されている。又、切り欠き部６１ｙの平面形状は、枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の柱状部８３ｂの平面形状よりも大きく、枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の台座部８３ａの平面形状よりも小さく形成されている。

半導体パッケージ４の基板６１は、切り欠き部６１ｘが枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の柱状部８２ｂに、切り欠き部６１ｙが枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の柱状部８３ｂに対応する位置にくるように、枠状部材８１内に配されている。

前述のように、切り欠き部６１ｙの平面形状は枠状部材８１の側壁から内方に突出する部分の台座部８３ａの平面形状よりも小さく形成されている。そのため、台座部８３ａがストッパとなり、半導体パッケージ４の基板６１が台座部８３ａの上面よりもインターポーザ２側に押し込まれることはない。

つまり、半導体パッケージ４は、基板６１の下面の外縁部が台座部８３ａの上面と接しているか、又は、接続端子３０Ａのばね性により台座部８３ａの上面から少し浮いた位置に保持されている。その結果、半導体パッケージ４の基板６１が必要以上にインターポーザ２側に押し込まれ、接続端子３０Ａが必要以上に変形して破損することを防止できる。

押し込み板５３は、インターポーザ２及び半導体パッケージ４を実装基板５側に押圧するための部材である。押し込み板５３は、ボルト５１ａに挿入された状態で実装基板５上に配されたスペーサ５４上に配され、ボルト５１ａの上端側に螺号されたナット５５により背面固定板５１に固定されている。なお、押し込み板５３の下面の所定領域が半導体パッケージ４の基板６１の上面及びスペーサ５４の上面と接するように、押し込み板５３には半導体チップ６２や放熱板６４、ボルト５１ａ等を避けるための貫通孔が設けられている。

押し込み板５３の下面の所定領域が半導体パッケージ４の基板６１の上面に接した状態で押し込み板５３が背面固定板５１に固定されると、押し込み板５３が半導体パッケージ４を実装基板５側に押し込み、半導体パッケージ４は実装基板５側に移動する。

これにより、ソケット１の接続端子３０Ａ及び３０Ｂは押圧されＺ方向に縮んで所定のばね圧が生じ、半導体パッケージ４のパッド６３は接続端子３０Ａの接続部３２と当接し、実装基板５のパッド７２は接続端子３０Ｂの接続部３２と当接する。つまり、半導体パッケージ４はソケット１を介して実装基板５と電気的に接続される。但し、ナット５５をはずすことにより、インターポーザ２及び半導体パッケージ４は、ソケット１から着脱可能である。

このように、第１の実施の形態では、接続端子３０に固定部３１の第１面３１ａから湾曲部の一部まで連続的に溝３０ｘを設ける。これにより、溝３０ｘが余剰はんだを均一に流すための案内溝として機能するため、余剰はんだが溝３０ｘに沿って広範囲に流れ、接続端子３０に均一な形状の（厚さや幅が均一な）余剰はんだ部２５が形成可能となる。その結果、接続端子３０毎にばね定数が変わったり、基板１０の表面から接続端子３０の先端までの高さがばらついたりする問題が生じ難くなり、接続端子３０と被接続物との接続信頼性を向上できる。

又、接続端子３０に余剰はんだ部２５が形成されると、接続端子３０の高周波（例えば、１０ＧＨｚ以上）での導電率が高くなり、Ｓ２１（挿入損失）が向上する。この際、各接続端子３０に形成される余剰はんだ部２５の形状が均一であるため、接続端子３０毎に電気特性がばらつくことを抑制できる。なお、電気特性の向上に関しては、〈シミュレーション〉の項で後述する。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、インターポーザ２に代えて、接続端子構造８を設けたソケットの例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。

図７は、第２の実施の形態に係るソケットを例示する断面図である。図８は、図７の一部を拡大して例示する断面図である。図７及び図８を参照するに、ソケット７において、インターポーザ２が接続端子構造８に置換された点、及び、保持構造３が保持構造９に置換された点がソケット１（図１等参照）と相違する。

接続端子構造８において、接続端子３０の一端である固定部３１は、接合部２０を介してパッド１２と電気的及び機械的に接続されている。接続端子３０の他端である接続部３２は、半導体パッケージ４のパッド６３に着脱可能な状態（固定されていない状態）で当接し、パッド６３と電気的に接続されている。

基板１０のパッド１３は、接合部４０を介して、実装基板５のパッド７２と電気的及び機械的に接続されている。つまり、接続端子構造８では、基板１０の一方の面のみに接続端子３０が設けられ、基板１０の他方の面は実装基板５に固定されている。すなわち、ソケット７において、半導体パッケージ４のみが着脱可能である。

保持構造９は、位置決め部５２が位置決め部５９に置換された点が、保持構造３（図１等参照）と相違する。実装基板５上には、位置決め部５９により、半導体パッケージ４が位置決めされている。より詳しくは、接続端子３０の接続部３２が半導体パッケージ４のパッド６３に着脱可能な状態で当接するように、位置決め部５９により位置決めされている。

ここで、図９を参照しながら、位置決め部５９の構造について説明する。図９は、第２の実施の形態に係る位置決め部を例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図９を参照するに、位置決め部５９は、中央に略矩形状の開口部を有する枠状部材９１に位置決め保持部９２と、突起部９４とを設けたものであり、樹脂や金属等から形成されている。位置決め部５９は、接続端子構造８及び半導体パッケージ４の位置決め及び保持をし、それぞれを位置合わせする機能を有する。又、位置決め部５９は、半導体パッケージ４の基板６１と接続端子構造８の基板１０との間隔が所定値以下になることを防止する機能を有する。

位置決め保持部９２は、平面形状が略矩形状の台座部９２ａと、平面形状が略円形状の柱状部９２ｂとを有する。位置決め保持部９２は、枠状部材９１の各側壁に所定間隔で２個ずつ設けられている。又、枠状部材９１の各側壁において、２つの位置決め保持部９２間には、柱状部９２ｂが形成されていない台座部９１ａが１つずつ設けられている。台座部９２ａ及び柱状部９２ｂは、平面視において、枠状部材９１の側壁から内方に一部が突出するように設けられている。

台座部９２ａの下面は枠状部材９１の下面９１ａと略面一とされており、台座部９２ａの上面は枠状部材９１の上面９１ｂよりも低い位置に配されている。柱状部９２ｂは台座部９２ａの上面に設けられ、柱状部９２ｂの上面は枠状部材９１の上面９１ｂよりも高い位置に配されている。つまり、柱状部９２ｂの一部は枠状部材９１の上面９１ｂから突出している。

突起部９４は、枠状部材９１の下面９１ａに所定間隔で複数個設けられている。位置決め部５９は、突起部９４の下面が実装基板５の基板本体７１の上面に接するように配置されている。位置決め部５９において、突起部９４の内側面は接続端子構造８の基板１０の側面と接し、枠状部材９１の下面９１ａ及び台座部９２ａの下面は接続端子構造８の基板１０の上面外縁部と接している。

突起部９４の高さ（下面９１ａからの突起量）は、基板１０の厚さと接合部４０の厚さを考慮して決定されているため、実装基板５に位置決め部５９を配置しても、接合部４０に負荷がかかることはない。なお、本実施の形態では、位置決め部５９は実装基板５上に配されるため、実装基板５に貫通孔７１ｙを設ける必要はない。

半導体パッケージ４の基板６１には、略半円状の切り欠き部が各側縁部に所定間隔で２個ずつ設けられている（図示はしないが、便宜上、切り欠き部６１ｚとする）。切り欠き部６１ｚの平面形状は、枠状部材９１の側壁から内方に突出する部分の柱状部９２ｂの平面形状よりも大きく、枠状部材９１の側壁から内方に突出する部分の台座部９２ａの平面形状よりも小さく形成されている。

半導体パッケージ４の基板６１は、切り欠き部６１ｚが枠状部材９１の側壁から内方に突出する部分の柱状部９２ｂに対応する位置にくるように、枠状部材９１内に配されている。前述のように、切り欠き部６１ｚの平面形状は枠状部材９１の側壁から内方に突出する部分の台座部９２ａの平面形状よりも小さく形成されている。そのため、台座部９２ａがストッパとなり、半導体パッケージ４の基板６１が台座部９２ａの上面よりもインターポーザ２側に押し込まれることはない。又、台座部９１ａも、台座部９２ａと同様にストッパとなる。

つまり、半導体パッケージ４は、基板６１の下面の外縁部が台座部９２ａの上面と接しているか、又は、接続端子３０のばね性により台座部９２ａの上面から少し浮いた位置に保持されている。その結果、半導体パッケージ４の基板６１が必要以上にインターポーザ２側に押し込まれ、接続端子３０が必要以上に変形して破損することを防止できる。

押し込み板５３の下面の所定領域が半導体パッケージ４の基板６１の上面に接した状態で押し込み板５３が背面固定板５１に固定されると、押し込み板５３が半導体パッケージ４を実装基板５側に押し込み、半導体パッケージ４は実装基板５側に移動する。

これにより、ソケット７の接続端子３０は押圧されＺ方向に縮んで所定のばね圧が生じ、半導体パッケージ４のパッド６３は接続端子３０の接続部３２と当接する。つまり、半導体パッケージ４はソケット７を介して実装基板５と電気的に接続される。但し、ナット５５をはずすことにより、半導体パッケージ４は、ソケット７から着脱可能である。

なお、接続端子３０には、第１の実施の形態と同様に溝３０ｘが設けられているため、第２の実施の形態のソケット７は、第１の実施の形態のソケット１と同様に、接続端子３０と被接続物との接続信頼性の向上や電気特性の向上という効果を奏する。

〈溝形状の変形例〉
溝形状の変形例では、接続端子３０の固定部３１及び湾曲部のパッド対向面に形成される溝形状の第１の実施の形態及び第２の実施の形態とは異なる例を示す。なお、溝形状の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。

図１０は、溝形状の変形例を示す図（その１）である。図４に示す接続端子３０では、接続端子３０の長手方向（固定部３１の第１面３１ａから接続部３２側に延在する方向）に１本の溝３０ｘが形成されていた。図１０に示す接続端子１００では、接続端子１００の長手方向に２本の溝１００ｘ及び１００ｙが並設されている。このように、接続端子の固定部及び湾曲部の各々の被接続物のパッドと対向する面に、複数の溝を形成しても第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

図１１は、溝形状の変形例を示す図（その２）である。図１１に示す接続端子１１０では、接続端子１１０の長手方向に溝１１０ｘが形成されている。溝１１０ｘは、接続端子１１０の長手方向に形成された第１の溝１１０ｘ_１と、第１の溝１１０ｘ_１の所定位置から両側（接続端子３０の側面方向）に分岐する複数の第２の溝１１０ｘ_２とを有する。

図１１の例では、第１の溝１１０ｘ_１の所定間隔の４カ所の位置に第２の溝１１０ｘ_２が設けられているが、第２の溝１１０ｘ_２は、１カ所〜３カ所、５カ所以上に設けてもよい。又、図１１の例では、各第２の溝１１０ｘ_２は、固定部３１側から接続部３２側に向かって開くＶ字型に形成されているが、この形状には限定されない。例えば、Ｖ字を形成する部分は直線状でなくてもよく、湾曲していてもよい。

又、Ｖ字を構成する一方の第２の溝１１０ｘ_２と、Ｖ字を構成する他方の第２の溝１１０ｘ_２とを、第１の溝１１０ｘ_１の同一位置に設けず、第１の溝１１０ｘ_１の所定位置に交互に設けてもよい。又、溝１１０ｘと相似形の溝を複数個設けてもよい。

このように、接続端子の固定部及び湾曲部の各々の被接続物のパッドと対向する面に、第１の溝と第１の溝の所定位置から両側に分岐する複数の第２の溝とを有する溝を形成しても第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

〈シミュレーション〉
余剰はんだ部の厚さが電気特性に与える影響をシミュレーションした。具体的には、Ｃｕ系合金の表面全体にＮｉめっき膜を形成した接続端子３０の余剰はんだ部２５の厚さＴ（図５参照）を０μｍ（余剰はんだ部が形成されていない状態）、２０μｍ、４０μｍとした場合についてシミュレーションした。シミュレーションでは、接続端子３０の接続部３２を入力（ポート１）、接続端子３０、接合部２０（はんだ）、パッド１２、貫通配線１４、パッド１３、及び接合部４０（はんだ）を信号経路、実装基板５のパッド７２を出力（ポート２）としたときのＳパラメータ（Ｓ１１及びＳ２１）を求めた。

図１２は、シミュレーション結果を示す図である。図１２（ａ）に示すように、Ｓ１１（反射損失）は余剰はんだ部２５の厚さＴによらず略一定であることがわかった。又、図１２（ｂ）に示すように、Ｓ２１（挿入損失）は余剰はんだ部２５の厚さＴが厚いほど向上することがわかった。

はんだの導電率は低周波ではＮｉより低いが、Ｎｉは透磁率が高いため、高周波（例えば、１０ＧＨｚ以上）になると、はんだの導電率はＮｉより高くなる（表皮効果の影響で電流の伝導断面積が減るため、高周波ではＮｉの導電率が下がる）。そのため、余剰はんだ部２５の厚さＴが厚くなるほど、接続端子３０の高周波での導電率が高くなり、Ｓ２１（挿入損失）が向上すると考えられる。

このように、電気特性上は、余剰はんだ部２５の厚さＴが厚い方が好適であることがわかった。そこで、接続端子３０に溝３０ｘを形成し、均一な形状の余剰はんだ部２５を形成してやれば、接続端子３０の高周波における電気特性を向上でき、かつ、接続端子３０毎に電気特性がばらつくことを抑制できる。

但し、余剰はんだ部２５の厚さＴが厚過ぎると、余剰はんだ部２５が基板１０と接触する等の機械特性上の問題が生じるおそれがある。そのため、余剰はんだ部２５の厚さＴは、ソケットに要求される電気特性や機械特性を考慮し、好適な値を適宜決定する必要がある。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例等について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例等に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、第１の実施の形態や第２の実施の形態において、本発明に係るソケットをマザーボード等の実装基板に適用する例を示した。しかしながら、第１の実施の形態や第２の実施の形態に係るソケットは半導体パッケージテスト用の実装基板にも適用可能である。例えば、第１の実施の形態や第２の実施の形態に係るソケットを半導体パッケージテスト用の実装基板に適用すれば、半導体パッケージの電気特性等のテストを繰り返し実施することが可能となる。

１、７ ソケット
２ インターポーザ
３、９ 保持構造
４ 半導体パッケージ
５ 実装基板
８ 接続端子構造
１０、６１ 基板
１０ｘ、１０ｙ 切り欠き部
１１、７１ 基板本体
１１ｘ、７１ｘ、７１ｙ 貫通孔
１２、１３、６３、７２ パッド
１４ 貫通配線
２０、４０ 接合部
２５ 余剰はんだ部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、１００、１１０ 接続端子
３０ｘ、１００ｘ、１００ｙ、１１０ｘ 溝
３１ 固定部
３１ａ 第１面
３２ 接続部
３３ ばね部
３４ 第１支持部
３４ａ 面
３５ 第２支持部
３８ 当接部
３９ 突出部
５１ 背面固定板
５１ａ ボルト
５２、５９ 位置決め部
５３ 押し込み板
５４ スペーサ
５５ ナット
６２ 半導体チップ
６４ 放熱板
８１、９１ 枠状部材
８１ａ、９１ａ 下面
８１ｂ、９１ｂ 上面
８２、８３、９２ 位置決め保持部
８２ａ、８３ａ、９２ａ 台座部
８２ｂ、８３ｂ、９２ｂ 柱状部
８４、９４ 突起部
１１０ｘ_１ 第１の溝
１１０ｘ_２ 第２の溝
Ｃ 配設方向
Ｄ 突出量
Ｅ 平面
Ｈ 高さ
θ_１、θ_２ 角度

Claims (11)

1. 一方の面にパッドが形成された基板と、
   一端に固定部を備え、他端に被接続物と当接する接続部を備えた接続端子と、を有し、
   前記固定部の第１面が接合部を介して前記パッドに接合され、
   前記接続端子の前記パッドと対向する側の面には、前記固定部の第１面から前記接続部側に延在する溝が設けられ、
   前記溝には、前記接合部を構成するはんだの一部が充填されている接続端子構造。
2. 前記接続部と前記固定部とは、ばね性を有する湾曲部を介して対向配置され、
   前記溝は、前記固定部の第１面から前記湾曲部の一部まで連続的に設けられている請求項１記載の接続端子構造。
3. 前記溝に充填されたはんだは、更に前記パッド側に突出している請求項１又は２記載の接続端子構造。
4. 前記溝が複数個設けられている請求項１乃至３の何れか一項記載の接続端子構造。
5. 前記溝は、前記固定部の第１面から前記接続部側に延在する方向に形成された第１の溝と、前記第１の溝の所定位置から前記接続端子の側面方向に分岐する第２の溝と、を有する請求項１乃至４の何れか一項記載の接続端子構造。
6. 前記接続端子の前記パッドと対向する側の面の前記溝が形成されている領域には金めっき膜が形成されている請求項１乃至５の何れか一項記載の接続端子構造。
7. 前記接続端子は、長尺状の金属板を屈曲して形成されている請求項１乃至６の何れか一項記載の接続端子構造。
8. 前記基板の他方の面には前記パッドと電気的に接続された他のパッドが形成されている請求項１乃至７の何れか一項記載の接続端子構造。
9. 請求項８記載の接続端子構造を有し、
   前記他のパッドには他の接合部を介して前記接続端子と同一構造の他の接続端子の固定部が接合されているインターポーザ。
10. 請求項９記載のインターポーザと、
    前記インターポーザを、前記接続端子の接続部が前記被接続物のパッドに着脱可能な状態で当接し、かつ、前記他の接続端子の接続部が実装基板のパッドに着脱可能な状態で当接するように位置決めする位置決め部と、を有するソケット。
11. 請求項８記載の接続端子構造と、
    前記接続端子構造を、前記接続端子の接続部が前記被接続物のパッドに着脱可能な状態で当接するように位置決めする位置決め部と、を有し、
    前記他のパッドが実装基板と接合されているソケット。

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