JP2015049985A - Ｉｃソケット及び接続端子 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンデンサを内蔵し、スタブによる信号波形の乱れを回避できるＩＣソケットを提供する。【解決手段】配線基板４８と半導体装置４６との間に配置されるＩＣソケット３０において、当該ＩＣソケット３０は、複数の貫通孔が設けられた平板部を有するソケット本体３１と、ソケット本体３１の貫通孔に挿入され、平板部の上側及び下側に突出する第１の接続端子３２及び第２の接続端子３３とを具備する。また、第１の接続端子３２には、コンデンサ３６が内蔵されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ＩＣソケット及び接続端子に関する。
コンピュータ等に使用される半導体装置（ＬＳＩ：Large Scale Integration）は、ＩＣソケットを介して配線基板に搭載されることが多い。
一方、近年のコンピュータ等の情報機器の発達は目覚ましく、配線基板とＬＳＩとの間を伝送する信号の伝送速度が著しく高速化している。今後、信号のより一層の高速化が達成されると、スタブ（stub）による信号波形の乱れが問題となる。
実開平３−１３０１７２号公報 特開２００８−４１９３０号公報
コンデンサを内蔵し、スタブによる信号波形の乱れを回避できるＩＣソケットを提供することを目的とする。
開示の技術の一観点によれば、複数の貫通孔が設けられた平板部を有するソケット本体と、前記ソケット本体の前記貫通孔に挿入され、前記平板部の上側及び下側に突出する第１の接続端子及び第２の接続端子とを具備し、前記第１の接続端子にはコンデンサが内蔵されているＩＣソケットが提供される。
開示の技術の他の一観点によれば、ＩＣソケットの貫通孔に挿入して半導体装置と配線基板との間を電気的に接続する接続端子であって、弾性及び導電性を有する樹脂により形成されて前記半導体装置の電極に接触する第１の頭部と、弾性及び導電性を有する樹脂により形成されて前記配線基板の電極に接触する第２の頭部と、前記第１の頭部と前記第２の頭部との間に配置されたコンデンサと、絶縁材により形成されて前記コンデンサの周囲に配置された胴体部とを有する接続端子が提供される。
上記一観点に係るＩＣソケット及び接続端子によれば、接続端子内にコンデンサを内蔵しているので、スタブとなる配線をなくすことができる。それにより、スタブによる信号波形の乱れに起因する電子機器の誤動作が回避される。
図１は、配線基板上への半導体装置（ＬＳＩ）の搭載方法の一例を示す模式図である。 図２は、図１中に符号Ａで示す部分を拡大して示す模式図である。 図３（ａ）は実施形態に係るＩＣソケットの模式図、図３（ｂ）は同じくそのＩＣソケットの上面図である。 図４は、実施形態に係るＩＣソケットを用いた配線基板への半導体装置の搭載方法を示す模式図である。 図５（ａ）は導電性コラムの縦断面図、図５（ｂ）はコンデンサ内蔵コラム３２の縦断面図である。 図６は、コンデンサ内蔵コラムの組立図である。 図７（ａ），（ｂ）は、コンデンサ内蔵コラム内のチップコンデンサの長さと配線基板の厚さとの関係を示す模式図である。
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
図１は、配線基板上への半導体装置（ＬＳＩ）の搭載方法の一例を示す模式図、図２は図１中に符号Ａで示す部分を拡大して示す模式図である。
配線基板１１の上にはＩＣソケット１２が搭載されており、半導体装置１３はＩＣソケット１２の上に配置されている。ＩＣソケット１２には多数のコンタクトピン１８が配置されており、それらのコンタクトピン１８を介して半導体装置１３の電極２０と配線基板１１の電極２１とが電気的に接続されている。
半導体装置１３は稼動にともなって熱を発生する。そのため、半導体装置１３の上には、半導体装置１３で発生した熱を空気中に放散するための冷却用フィン１５が配置されている。
配線基板１１の下には補強板（ボルスタープレート）１６が配置されており、冷却用フィン１５と補強板１６との間は加圧用ねじ１７によって連結されている。加圧用ねじ１７を締める方向にまわすと、冷却用フィン１５と補強板１６との間の距離が縮まり、冷却用フィン１５と半導体装置１３との密着性が確保されるとともに、半導体装置１３とコンタクトピン１８との密着性が確保される。
また、図１に示す例では、配線基板１１の裏面側の補強板１６の周囲にカップリングコンデンサ１４が実装されている。このカップリングコンデンサ１４は、配線基板１１の内部配線２５と、配線基板１１を上下方向に貫通するビア２６とを介して、電極２１及びコンタクトピン１８に接続されている。
ところで、配線基板１１に設けられたビア２６のうち、信号伝送経路（図２中に矢印で示す）から分岐した部分はスタブと呼ばれている。図２中に符号２７で示す部分がスタブである。
信号の伝送速度が低いときにはスタブが問題となることはない。しかし、信号の伝送速度が例えば１５Ｇｂｐｓ〜２０Ｇｂｐｓと高速になると、信号伝送経路を通る信号にスタブで反射された信号が干渉して波形に乱れが発生し、電子機器の誤動作の原因となる。
例えばスタブとなる部分をドリル加工等により取り除くことで、スタブに起因する信号波形の乱れを回避することができる。しかし、その場合はドリル加工という煩雑な工程が必要になり、製造コスト上昇の原因となる。
以下の実施形態では、コンデンサを内蔵し、スタブによる信号波形の乱れを回避できるＩＣソケットについて説明する。
（実施形態）
図３（ａ）は実施形態に係るＩＣソケットの模式図、図３（ｂ）は同じくそのＩＣソケットの上面図である。また、図４は実施形態に係るＩＣソケットを用いた配線基板への半導体装置の搭載方法を示す模式図である。本実施形態では、ＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージの半導体装置（ＬＳＩ）と配線基板との間を接続するＩＣソケットに適用した例について説明している。
本実施形態に係るＩＣソケット３０は、図３に示すように、ソケット本体３１と、コンデンサ内蔵コラム３２と、導電性コラム３３とを有する。コンデンサ内蔵コラム３２は第１の接続端子の一例であり、導電性コラム３３は第２の接続端子の一例である。
ソケット本体３１は絶縁性の樹脂等により形成されており、半導体装置４６に対応する大きさの平板部３４と、平板部３４の周囲に設けられて上方及び下方に突出する縁部３５とを有する。
平板部３４には半導体装置４６の電極４０に整合する位置に複数の貫通孔が設けられており、それらの貫通孔にコンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３が嵌め込まれている。コンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３は、いずれもその両端部が平坦部３４の上側及び下側に突出している。
半導体装置４６は、図４に示すようにＩＣソケット３０の上に配置され、半導体装置４６の電極４０と配線基板４５の電極４１とがコンデンサ内蔵コラム３２又は導電性コラム３３を介して電気的に接続される。
また、半導体装置４６の上には放熱グリス４３（又は、熱伝導シート）を介して冷却用フィン４７が配置されている。この冷却用フィン４７は銅又はアルミニウム等の熱伝導性が良好な金属により形成されている。配線基板４５の下には補強板４８が配置されており、冷却ファン４７と補強板４８との間は加圧用ねじ４９によって連結されている。
ＩＣソケット３０の縁部３５の下面が配線基板４５に接触し、配線基板４５とＩＣソケット３０の平板部３４との間にコンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３の突出部（後述する頭部３２ａ，３３ａ）が配置される隙間を形成している。
図５（ａ）は導電性コラム３３の縦断面図、図５（ｂ）はコンデンサ内蔵コラム３２の縦断面図である。
図５（ａ）に示すように、導電性コラム３３は、上下対称に配置された円錐台形状の一対の頭部３３ａと、それらの頭部３３ａ間を連絡する円柱状の胴体部３３ｂとを有する。また、頭部３３ａ及び胴体部３３ｂは、導電性ゴムにより一体的に形成されている。導電性コラム３３の長さＬａは例えば約２ｍｍであり、胴体部３３ｂの長さＬｂは例えば約０．４ｍｍである。
胴体部３３ｂの直径はソケット本体３１の平板部３４に設けられた貫通孔の直径とほぼ同じに設定されている。また、頭部３３ａの基端側（胴体部３３ｂ側）の直径は平板部３４に設けられた貫通孔の直径よりも若干大きく設定されており、頭部３３ａの先端側の直径は平板部３４に設けられた貫通孔の直径よりも若干小さく設定されている。
コンデンサ内蔵コラム３２も、図５（ｂ）に示すように、上下対称に配置された一対の頭部３２ａと、それらの頭部３２ａ間を連絡する胴体部３２ｂとを有する。コンデンサ内蔵コラム３２の外形及びサイズは導電性コラム３３と同じであるが、コンデンサ内蔵コラム３２内にはチップコンデンサ３６が配置されている。
コンデンサ内蔵コラム３２の頭部３２ａは導電性ゴムにより形成されている。そして、一方の頭部３２ａはチップコンデンサ３６の一方の電極３７に接続され、他方の頭部３２ａはチップコンデンサ３６の他方の電極３７に接続されている。
また、胴体部３２ｂは絶縁性ゴムにより形成されている。この胴体部３２ｂにより、一対の頭部３２ａ間が電気的に分離されている。
なお、導電性ゴムは弾性及び導電性を有する樹脂の一例である。また、一対の頭部３２ａのうちの一方が第１の頭部であり、他方が第２の頭部である。
図６は、コンデンサ内蔵コラム３２の組立図である。この図６に示すように、頭部３２ａと胴体部３２ｂとを個別に製造し、それらの頭部３２ａ及び胴体部３２ｂをチップコンデンサ３６に取り付けることで、コンデンサ内蔵コラム３２を作製できる。
チップコンデンサ３６に頭部３２ａを取り付けた後、胴体部３２ｂをインサートモールドして、コンデンサ内蔵コラム３２を作製してもよい。
なお、コンデンサ内蔵コラム３２の頭部３２ａ及び導電性コラム３３を形成する導電性ゴムは、例えば天然ゴム又は合成ゴムにカーボン又はＡｇ（銀）フィラーを混合させて導電性を付与したものを使用できる。
また、チップコンデンサ３６の電極３７には、導電性ゴムよりなる頭部３２ａ等との接触による酸化を防止するために、Ａｇ（銀）又はＡｕ（金）等の金属をめっきすることが好ましい。
更に、コンデンサ内蔵コラム３２と導電性コラム３３とを目視で容易に見分けられるように、コンデンサ内蔵コラム３２の頭部３２ａの色を、導電性コラム３３の頭部３３ａと異なる色としてもよい。
以下、上述の実施形態に係るＩＣソケット３０を使用して配線基板４５に半導体装置４６を搭載する方法について、図４を参照して説明する。
まず、ＩＣソケット３０の平坦部３４に設けられた貫通孔に、コンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３を取り付ける。このとき、高周波の信号が通る箇所にはコンデンサ内蔵コラム３２を取り付け、低周波の信号が通る箇所や電源ラインとなる箇所には導電性コラム３３を取り付ける。
コンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３はいずれも弾性体（ゴム）により形成されているので、頭部３２ａ，３３ａをＩＣソケット３０の貫通孔内に押し込むと、頭部３２ａ，３３ａが弾性変形して貫通孔を通り抜ける。そして、頭部３２ａ，３３ａがＩＣソケット３０の上側及び下側に突出する。
次に、ＩＣソケット３０を配線基板４５上の所定の位置に取り付ける。その後、半導体装置４６をＩＣソケット３０の上に配置する。
次いで、半導体装置４６の上に放熱グリス４３を塗布した後、放熱グリス４３を挟んで半導体装置４６の上に冷却用フィン４７を配置する。そして、配線基板４５の下側に補強板４８を配置し、加圧用ねじ４９により冷却用フィン４７と補強板４８とを連結する。
その後、加圧用ねじ４９を締める方向にまわして、冷却ファン４７と半導体装置４６との間の密着性を確保するとともに、半導体装置４６とコンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３との密着性を確保する。
このようにして、配線基板４５上への半導体装置４６の搭載が完了する。
上述したように、本実施形態に係るＩＣソケット３０は、高周波の信号が通る箇所にコンデンサ内蔵コラム３２を取り付け、それ以外の箇所に導電性コラム３３を取り付ける。コンデンサ内蔵コラム３２に内蔵されたチップコンデンサ３６は、例えばカップリングコンデンサ又はデカップリングコンデンサとして使用することができる。
コンデンサ内蔵コラム３２に内蔵されたチップコンデンサ３６をカップリングコンデンサ又はデカップリングコンデンサとして使用する場合、配線基板４５にカップリングコンデンサ又はデカップリングコンデンサを実装しなくてもよくなる。これにより、配線基板４５の信号伝送経路を単純化でき、スタブとなる配線をなくすことができる。その結果、スタブに起因する信号波形の乱れが回避され、電子機器の誤動作が回避されるという効果を奏する。
また、本実施形態に係るＩＣソケット３０を使用することにより、配線基板４５に実装するコンデンサの数を削減できるので、配線基板４５の配線パターンの設計が容易になるという利点もある。
更にまた、本実施形態に係るＩＣソケット３０は、コンデンサ内蔵コラム３２と導電性コラム３３の形状及びサイズが同じなので、使用する半導体装置４６に応じてコンデンサ内蔵コラム３２及び導電性コラム３３の数及び配置を変更することができる。
ところで、図７（ａ）に示す例では、コンデンサ内蔵コラム３２内のチップコンデンサ３６の長さＬが配線基板４５の厚さＤよりも大きく、チップコンデンサ３６の上端及び下端が配線基板４５の上面及び下面よりも上又は下に位置している。このようにチップコンデンサ３６の上端及び下端が配線基板４５の上面及び下面よりも突出していると、コンデンサ内蔵コラム３２の頭部３２ａの見かけ上の弾力性が、導電性コラム３３の頭部３３ａの見かけ上の弾力性よりも低くなる。
その結果、半導体装置４６と導電性コラム３３との接触圧が半導体装置４６とコンデンサ内蔵コラム３２との接触圧よりも小さくなり、半導体装置４６と導電性コラム３３との間で接触不良が発生することが考えられる。
このような不具合を回避するために、図７（ｂ）に示すように、チップコンデンサ３６の長さＬを配線基板４５の厚さＤ以下（Ｌ≦Ｄ）とし、チップコンデンサ３６が配線基板４５の表面から突出しないようにすることが好ましい。これにより、コンデンサ内蔵コラム３２の頭部３２ａの弾性力が、導電性コラム３３の頭部３３ａの弾性力と同じになる。
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）複数の貫通孔が設けられた平板部を有するソケット本体と、
前記ソケット本体の前記貫通孔に挿入され、前記平板部の上側及び下側に突出する第１の接続端子及び第２の接続端子とを具備し、
前記第１の接続端子にはコンデンサが内蔵されていることを特徴とするＩＣソケット。
（付記２）前記コンデンサは、長さ方向の両端にそれぞれ電極を有し、
前記第１の接続端子は、前記コンデンサと、前記コンデンサの一方の電極に接続されて前記平板部の上側に突出する第１の頭部と、前記コンデンサの他方の電極に接続されて前記平板部の下側に突出する第２の頭部と、前記第１の頭部と前記第２の頭部との間に配置されて前記第１の頭部と前記第２の頭部との間を電気的に分離する胴体部とを有することを特徴とする付記１に記載のＩＣソケット。
（付記３）前記第１の頭部及び前記第２の頭部が、弾性及び導電性を有する樹脂により形成されていることを特徴とする付記２に記載のＩＣソケット。
（付記４）前記第２の接続端子は、弾性及び導電性を有する樹脂により形成されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のＩＣソケット。
（付記５）前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子は、外形及びサイズが同じであることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のＩＣソケット。
（付記６）前記コンデンサの長さが、前記平板部の厚さ以下であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載のＩＣソケット。
（付記７）前記コンデンサの電極の表面に、金又は銀がめっきされていることを特徴とする付記２又は３に記載のＩＣソケット。
（付記８）ＩＣソケットの貫通孔に挿入して半導体装置と配線基板との間を電気的に接続する接続端子であって、
弾性及び導電性を有する樹脂により形成されて前記半導体装置の電極に接触する第１の頭部と、
弾性及び導電性を有する樹脂により形成されて前記配線基板の電極に接触する第２の頭部と、
前記第１の頭部と前記第２の頭部との間に配置されたコンデンサと、
絶縁材により形成されて前記コンデンサの周囲に配置された胴体部と
を有することを特徴とする接続端子。
１１…配線基板、１２…ＩＣソケット、１３…半導体装置、１４…カップリングコンデンサ、１５…冷却用フィン、１６…補強板、１８…コンタクトピン、２０，２１…電極、２５…内部配線、２６…ビア、２７…スタブ、３０…ＩＣソケット、３１…ソケット本体、３２…コンデンサ内蔵コラム、３２ａ…頭部、３２ｂ…胴体部、３３…導電性コラム、３３ａ…頭部、３３ｂ…胴体部、３４…平板部、３５…縁部、３６…チップコンデンサ、３７…電極、４０，４１…電極、４３…放熱グリス、４５…配線基板、４６…半導体装置、４７…冷却用フィン、４８…補強板。

Claims (5)

  1. 複数の貫通孔が設けられた平板部を有するソケット本体と、
    前記ソケット本体の前記貫通孔に挿入され、前記平板部の上側及び下側に突出する第１の接続端子及び第２の接続端子とを具備し、
    前記第１の接続端子にはコンデンサが内蔵されていることを特徴とするＩＣソケット。
  2. 前記コンデンサは、長さ方向の両端にそれぞれ電極を有し、
    前記第１の接続端子は、前記コンデンサと、前記コンデンサの一方の電極に接続されて前記平板部の上側に突出する第１の頭部と、前記コンデンサの他方の電極に接続されて前記平板部の下側に突出する第２の頭部と、前記第１の頭部と前記第２の頭部との間に配置されて前記第１の頭部と前記第２の頭部との間を電気的に分離する胴体部とを有することを特徴とする請求項１に記載のＩＣソケット。
  3. 前記第１の頭部及び前記第２の頭部が、弾性及び導電性を有する樹脂により形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＣソケット。
  4. 前記コンデンサの長さが、前記平板部の厚さ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＩＣソケット。
  5. ＩＣソケットの貫通孔に挿入して半導体装置と配線基板との間を電気的に接続する接続端子であって、
    弾性及び導電性を有する樹脂により形成されて前記半導体装置の電極に接触する第１の頭部と、
    弾性及び導電性を有する樹脂により形成されて前記配線基板の電極に接触する第２の頭部と、
    前記第１の頭部と前記第２の頭部との間に配置されたコンデンサと、
    絶縁材により形成されて前記コンデンサの周囲に配置された胴体部と
    を有することを特徴とする接続端子。
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