JP2022057191A - Lgaソケット - Google Patents

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Koji Kikuchi
一哉 橋元
Kazuya Hashimoto
喜也 山田
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Abstract

【課題】高速伝送時のクロストークの発生を防ぎ、半導体パッケージの反りによるコンタクトの損傷を防ぐことができるLGAソケットを提供する。【解決手段】LGAソケットは、第1インシュレータと、第2インシュレータと、第1インシュレータと第2インシュレータによって上下から挟まれるセンター基板であって、第1開口部の側と第2開口部の側との間を貫く複数のスルーホールが形成されたセンター基板と、はんだ付けされることにより、互いに電気的に接続される複数対のコンタクト71-i-jと、センター基板における第1開口部の側に配置される第1樹脂部材81-iとを具備する。第1樹脂部材81-iは、コンタクト71-i-jを支持する第1基部810と、第1基部810から上に延伸し、第1開口部に嵌合されるパッケージに当接する第1ストッパ811を有する。【選択図】図4

Description

本発明は、LGA(Land Grid Array)タイプの半導体パッケージ用のソケットに関する。
この種のソケットに関わる技術が開示された文献として、特許文献1がある。特許文献1に記載のソケットは、半導体パッケージと回路基板との間の信号伝送を仲介するものである。このソケットは、貫通孔を有し、内壁面が導電性材料でめっきされた複数のスルーホールが2次元的に配列された矩形板状のハウジングと、ハウジングの上面の周縁部に固定された枠体と、ハウジングの上面に2次元的に配置されたコンタクトと、スルーホールの内壁面の導電性材料と電気的に繋がってスルーホールから広がる導電パッドとを有する。このソケットのコンタクトは、スルーホールに押し込まれる圧入部の幅が、スルーホールの内径よりも少し幅広になっており、圧入部がスルーホールに圧入されると、その内壁面に押されて弾性変形し、コンタクト内におけるコンタクトの位置や姿勢が仮固定されるようになっている。
特開2018-174017号公報
ところで、この種のソケットの中には、信号伝送速度が数Gbps~数百Gbpsになるものや、コンタクトの数が数百~数千個になるものがある。しかしながら、特許文献1のソケットは、絶縁性の板材によりハウジングが形成されていたため、高速伝送時に発生するクロストークの抑制が難しかった。また、特許文献1のソケットは、ハウジングの周縁部の枠体によってのみ半導体パッケージを支持する構成であったため、半導体パッケージの中央部が下側に反ってしまい、その下のコンタクトを押して破損させてしまう恐れがあった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高速伝送時のクロストークの発生を防ぎ、半導体パッケージの反りによるコンタクトの損傷を防ぐことができるLGAソケットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の好適な態様であるコネクタは、第1開口部を囲む壁部を有する第1インシュレータと、第2開口部を囲む壁部を有する第2インシュレータと、前記第1インシュレータと前記第2インシュレータによって上下から挟まれるセンター基板であって、グランド層を含む複数層の層構成からなり、前記第1開口部の側と前記第2開口部の側との間を貫く複数のスルーホールが形成されたセンター基板と、前記第1開口部の側と前記第2開口部の側から前記スルーホールに挿入され、前記スルーホールを介してはんだ付けされることにより、互いに電気的に接続される複数対のコンタクトと、前記センター基板における前記第1開口部の側に配置される第1樹脂部材とを具備し、前記第1樹脂部材は、前記コンタクトを支持する第1基部と、前記第1基部から上に延伸し、前記第1開口部に嵌合されるパッケージに当接する第1ストッパを有することを特徴とする。
この態様において、前記複数対のコンタクトは、i行j列に並んでおり、前記第1開口部の側のコンタクトの各行が、前記第1樹脂部材によって支持されており、当該第1樹脂部材に、前記コンタクトの行又は列に沿って並ぶ複数の前記第1ストッパが設けられていてもよい。
また、各行における複数のコンタクトと第1樹脂部材が、インサート成形によって一体化されていてもよい。
また、前記コンタクトは、上下に延伸し、一部が前記スルーホールに挿入される延伸部と、前記延伸部の一端から傾いて延在する傾斜部とを有し、前記第1樹脂部材は、前記傾斜部の傾斜している側と同じ側を向いた支持面を有し、前記延伸部が前記支持面に固定されていてもよい。
また、前記第1ストッパの上端は、前記延伸部の上端よりも上で且つ前記第1開口部を囲む壁部の上端よりも下の位置にあってもよい。
また、前記第1基部における前記支持面の両側には、凸部が設けられており、前記凸部には、スリットが設けられており、前記コンタクトの延伸部が前記スリットに嵌っていてもよい。
また、前記支持面には、突起が設けられており、前記延伸部に孔が設けられており、前記突起が前記孔に嵌っていてもよい。
また、前記センター基板における前記第2開口部の側に配置され、前記第2開口部の側のコンタクトを支持する第2樹脂部材を具備し、前記第2樹脂部材は、前記コンタクトを支持する第2基部と、前記第2基部から下に延伸し、当該LGAソケットが装着される回路基板に当接する第2ストッパを有していてもよい。
また、前記第2開口部の側のコンタクトの各行が、前記第2樹脂部材によって支持されており、当該第2樹脂部材に、前記コンタクトの行又は列に沿って並ぶ複数の前記第2ストッパが設けられていてもよい。
本発明は、 第1開口部を囲む壁部を有する第1インシュレータと、第2開口部を囲む壁部を有する第2インシュレータと、前記第1インシュレータと前記第2インシュレータによって上下から挟まれるセンター基板であって、グランド層を含む複数層の層構成からなり、前記第1開口部の側と前記第2開口部の側との間を貫く複数のスルーホールが形成されたセンター基板と、前記第1開口部の側と前記第2開口部の側から前記スルーホールに挿入され、前記スルーホールを介してはんだ付けされることにより、互いに電気的に接続される複数対のコンタクトと、前記センター基板における前記第1開口部の側に配置される第1樹脂部材とを具備し、前記第1樹脂部材は、前記コンタクトを支持する第1基部と、前記第1基部から上に延伸し、前記第1開口部に嵌合されるパッケージに当接する第1ストッパを有する。よって、半導体パッケージが第1開口部に嵌合されたときに、第1ストッパがパッケージの下面に接触してその反りを規制し、コンタクトの垂直な部分が倒れにくくなる。従って、高速伝送時のクロストークの発生を防ぎ、半導体パッケージの反りによるコンタクトの損傷を防ぐことができるLGAソケットを提供することができる。
本発明の一実施形態であるソケット100の斜視図である。 図1のソケット100を回路基板106に実装し、ソケット100の第1開口部10に半導体パッケージ105を装着したもののYZ断面の断面図である。 (A)は、図2の第1樹脂部材81-i及びコンタクト71-i-j(j=1~13)を+Z側から見た図であり、(B)は、(A)の枠内の拡大図であり、(C)は、(A)を-X側から見た図である。 図3(A)を別の方向から見た斜視図である。
本発明の一実施形態であるLGAソケット100を説明する。このLGAソケット100は、回路基板106に実装して利用されるものである。LGAソケット100の第1開口部10には、半導体パッケージ105が嵌合される。LGAソケット100の第1開口部10にパッケージ105が嵌合されると、回路基板106及びパッケージ105間の信号の高速伝送が可能になる。
以降の説明では、LGAソケット100とパッケージ105の嵌合方向を適宜Z方向といい、Z方向と直交する一方向を適宜X方向といい、Z方向及びX方向の両方と直交する方向を適宜Y方向という。また、Z方向におけるパッケージ105の側である+Z側を上側と称し、LGAソケット100の側である-Z側を下側と称することがある。また、X方向における+X側を左側と称し、-X側を右側と称し、Y方向における+Y側を前側と称し、-Y側を後側と称することがある。
LGAソケット100は、第1開口部10を有する第1インシュレータ1と、第2開口部20を有する第2インシュレータ2と、第1インシュレータ1及び第2インシュレータ2によって上下から挟まれるセンター基板3と、第1インシュレータ1、センター基板3、及び第2インシュレータ2の周縁部の6箇所のねじ穴に螺合されるピン6と、第1インシュレータ1の四隅の保持部50に保持される金属バネ5と、センター基板3のスルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)(i、jは、2以上の自然数)に第1開口部10の側と第2開口部20の側から挿入され、スルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)を介してはんだ付けされることにより、互いに電気的に接続される195対のコンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)及びコンタクト72-i(i=1~15)-j(j=1~13)と、センター基板3における第1開口部10の側及び第2開口部20の側に配置される第1樹脂部材81-i(j=1~13)及び第2樹脂部材82-i(j=1~13)と、を有する。
第1インシュレータ1は、四角枠状をなしている。第1インシュレータ1は、第1開口部10を囲む2対の壁部13及び14を有する。壁部13と壁部14が交差する隅部には、保持部50があり、この保持部50に金属バネ5が保持される。金属バネ5は、パッケージ105を第1開口部10に嵌合するときにパッケージ105に内向きの力を加え、嵌合位置の調整を支援するためのものである。
図1に示すように、壁部13及び14の内面における保持部50の底よりも僅かに下側の部分は、内縁部17として内側に突出している。図2に示すように、第1開口部10に嵌合されるパッケージ105は、この内縁部17の上面に当接する。
第2インシュレータ2は、第1インシュレータ1よりも幅薄の四角枠状をなしている。第2インシュレータ2は、第2開口部20を囲む2対の壁部23及び24を有する。図1に示すように、第1インシュレータ1、センター基板3、及び第2インシュレータ2の+X-Y側の隅と-X+Y側の隅のねじ穴に螺合されるピン6の下側の一部は、第2インシュレータ2の下側に突出している。これら2つのピン6の下側の突出部分の外周には螺子溝が設けられていない。図2に示すように、第2インシュレータ2の壁部23及び24の下面は、回路基板106の上面に固定され、ピン6の下側の突出部分が回路基板106の上面の位置決め孔に嵌め込まれる。
センター基板3は、グランド層、電源層、信号層などの複数層の層構成からなる多層基板である。センター基板3は、第2インシュレータ2と略同じ厚さの矩形板状をなしている。センター基板3には、コンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)及び72-i(i=1~15)-j(j=1~13)をはんだ付けするための195個のスルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)が設けられている。
スルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)は、15行13列の千鳥格子状をなしている。スルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)は、センター基板3における第1開口部10に臨む上面と第2開口部20に臨む下面との間を貫いている。
センター基板3の上面における各行のスルーホール30-i-j(j=1~13)の後側には第1樹脂部材81-iが配置される。図3(A)に示すように、1つの第1樹脂部材81-iによって、各行のスルーホール30-i-j(j=1~13)に挿入される13個のコンタクト71-i-j(j=1~13)が支持される。
図3(B)、図3(C)、及び図4に示すように、コンタクト71-i-jは、上下に延伸する延伸部714と、延伸部714の一端から前側に鈍角に傾いて延在する傾斜部715と、傾斜部715の下端において前側に折れ曲がった端子部716と、傾斜部715の先端において鉤状に折れ曲がった接触部717とを有する。延伸部714は、楕円環状の環部718と、環部718と同じ厚みの板部719とを有する。
板部719の中心には、丸孔が設けられている。傾斜部715は、略U字状をなしている。傾斜部715における接触部717のある側と反対側の2つの基端部は、板部719の左右両側と繋がっている。
第1樹脂部材81-iは、第1基部810と、第1基部810から上に延在する第1ストッパ811とを有する。第1ストッパ811は、コンタクト71-i-jの各行に沿って並んでいる。第1基部810は、XY面と平行な上下の端面を持った薄板状をなしている。第1ストッパ811は、四角柱の後面の下側にそれと同じ厚みで略半分の高さの三角柱を繋げたような形状を有している。第1基部810の前面における第1ストッパ811の下側には、突起817が設けられている。
第1樹脂部材81-iの第1基部810の前面、及びこれと面一に繋がる第1ストッパ811の前面は、コンタクト71-i-jを支持するための支持面815を形成している。支持面815は、コンタクト71-i-jの傾斜部715の傾斜方向と同じ側を向いている。支持面815は、XZ面と平行である。コンタクト71-i-jの延伸部714は、支持面815に固定されている。
第1基部810におけるコンタクト71-i-j(j=1~13)の各々を支持する支持面815の両側には、凸部818が設けられている。凸部818は、前側に凸状に突出している。凸部818における支持面815を向いた内壁と支持面815とが交差する角には、X方向の外側にコの字状に凹んだスリット819が設けられている。
各行の13個のコンタクト71-i-j(j=1~13)と第1樹脂部材81-iは、インサート成形によって一体化されている。第1樹脂部材81-iの第1ストッパ811は、コンタクト71-i-j(j=1~13)の各々の後側に設けられている。コンタクト71-i-j(j=1~13)の各々の板部719の後面は、支持面815に接している。
コンタクト71-i-j(j=1~13)の各々の延伸部714における板部719の左右の端部は、スリット819に嵌り、凸部818によって左右両側から支持されている。コンタクト71-i-j(j=1~13)の各々の板部719の丸孔には、突起817が嵌っている。第1樹脂部材81-iの第1ストッパ811の上端面は、コンタクト71-i-j(j=1~13)の延伸部714の上縁よりも上にある。
センター基板3の下面における各行のスルーホール30-i-j(j=1~13)の後側には第2樹脂部材82-iが配置される。1つの第2樹脂部材82-iによって、各行のスルーホール30-i-j(j=1~13)に挿入される13個のコンタクト72-i-j(j=1~13)が支持される。
第2樹脂部材82-iは、第2基部820と第2ストッパ821を有している。第2ストッパ821は、コンタクト71-i-jの各行に沿って並んでいる。第2樹脂部材82-iは、第1樹脂部材81-iと鏡対称の構造を有している。コンタクト72-i-jは、コンタクト71-i-jと同じ構造を有している。
コンタクト71-i-j及び72-i-jの環部718の外縁における楕円の短軸方向の幅は、スルーホール30-i-jの内周の周径よりも大きくなっている。コンタクト71-i-j及び72-i-jの環部718は、スルーホール30-i-j内におけるZ方向のほぼ真中の位置まで挿入され、その位置においてスルーホール30-i-jの内周に支持されている。
コンタクト71-i-j及び72-i-jは、互いに接触している。また、下側のコンタクト72-i-jの端子部716は、回路基板106のパッドと接触し、上側のコンタクト71-i-jの接触部717は、パッケージ105のパッドと接触する。
図2に示すように、第1樹脂部材81-i(i=1~15)の第1ストッパ811の上端面は、壁部13及び14の上端面よりも下側にある。第1ストッパ811の上端面は、壁部13及び14の内縁部17の上面と略同じ高さにある。また、第2樹脂部材82-i(i=1~15)の第2ストッパ821の下端面は、壁部23及び24の下端面と略同じ高さにある。第1ストッパ811の上端面は、パッケージ105の下面に当接する。第2ストッパ821の下端面は、回路基板106の実装面に当接する。
以上が、本実施形態の構成の詳細である。本実施形態におけるLGAソケット100は、第1開口部10を囲む壁部13及び14を有する第1インシュレータ1と、第2開口部20を囲む壁部23及び24を有する第2インシュレータ2と、第1インシュレータ1と第2インシュレータ2によって上下から挟まれるセンター基板3であって、グランド層を含む複数層の層構成からなり、第1開口部10の側と第2開口部20の側との間を貫く複数のスルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)が形成されたセンター基板3と、第1開口部10の側と第2開口部20の側からスルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)に挿入され、スルーホール30-i(i=1~15)-j(j=1~13)を介してはんだ付けされることにより、互いに電気的に接続される複数対のコンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)及び72-i(i=1~15)-j(j=1~13)と、センター基板3における第1開口部10の側に配置される第1樹脂部材81-i(i=1~15)とを具備する。そして、第1樹脂部材81-i(i=1~15)は、コンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)を支持する第1基部810と、第1基部810から上に延伸し、第1開口部10に嵌合されるパッケージ105に当接する第1ストッパ811を有する。よって、パッケージ105が第1開口部10に嵌合されたときに、第1ストッパ811がパッケージの下面に接触し、コンタクト71-i-j及び72-i-jの垂直な部分である延伸部714が倒れにくくなる。従って、高速伝送時のクロストークの発生を防ぎ、半導体パッケージ105の反りによるコンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)の損傷を防ぐことができるLGAソケット100を提供することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えてもよい。
(1)上記実施形態において、コンタクト71-i-j及び72-i-jの対の数は、2~194でもよいし、196以上でもよい。また、行数は、2~14行でもよいし、16行以上でもよい、列数は、2~12列でもよいし、14列以上でもよい。
(2)上記実施形態において、センター基板3に第1樹脂部材81-iのみを設け、第2樹脂部材82-iを設けない構成にしてもよい。
(3)上記実施形態において、第1樹脂部材81-i及び第2樹脂部材82-iにスリット819を設けずに、突起817のみによってコンタクト71-i-j及び72-i-jを支持する構成にしてもよい。
(4)上記実施形態において、コンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)及びコンタクト72-i(i=1~15)-j(j=1~13)の一部の後側のみ第1ストッパ811及び第2ストッパ821を設けてもよい。例えば、2つおき間隔や3つおき間隔の一部のコンタクト71-i-j及び72-i-jの後側に第1ストッパ811及び第2ストッパ821を設けてもよい。
(5)上記実施形態において、コンタクト71-i(i=1~15)-j(j=1~13)及びコンタクト72-i(i=1~15)-j(j=1~13)を千鳥格子状でなく、碁盤目状に並べてもよい。
(6)上記実施形態において、第1樹脂部材81-iの複数の第1ストッパ811は、コンタクト71-i-jの各列に沿って並んでいてもよい。また、第1ストッパ811を、コンタクト71-i-j(j=1~13)の各々の後側でなく、横に設けてもよい。
(7)上記実施形態において、第2樹脂部材82-iの複数の第2ストッパ821は、コンタクト71-i-jの各列に沿って並んでいてもよい。また、第2ストッパ821を、コンタクト71-i-j(j=1~13)の各々の後側でなく、横に設けてもよい。
1 第1インシュレータ
2 第2インシュレータ
3 センター基板
5 金属バネ
6 ピン
10 第1開口部
13 壁部
14 壁部
17 内縁部
20 第2開口部
23 壁部
24 壁部
30 スルーホール
50 保持部
71 コンタクト
72 コンタクト
81 第1樹脂部材
82 第2樹脂部材
100 ソケット
105 パッケージ
106 回路基板
714 延伸部
715 傾斜部
716 端子部
717 接触部
718 環部
719 板部
810 第1基部
811 第1ストッパ
815 支持面
817 突起
818 凸部
819 スリット
820 第2基部
821 第2ストッパ

Claims (9)

  1. 第1開口部を囲む壁部を有する第1インシュレータと、
    第2開口部を囲む壁部を有する第2インシュレータと、
    前記第1インシュレータと前記第2インシュレータによって上下から挟まれるセンター基板であって、グランド層を含む複数層の層構成からなり、前記第1開口部の側と前記第2開口部の側との間を貫く複数のスルーホールが形成されたセンター基板と、
    前記第1開口部の側と前記第2開口部の側から前記スルーホールに挿入され、前記スルーホールを介してはんだ付けされることにより、互いに電気的に接続される複数対のコンタクトと、
    前記センター基板における前記第1開口部の側に配置される第1樹脂部材と
    を具備し、
    前記第1樹脂部材は、前記コンタクトを支持する第1基部と、前記第1基部から上に延伸し、前記第1開口部に嵌合されるパッケージに当接する第1ストッパを有することを特徴とするLGAソケット。
  2. 前記複数対のコンタクトは、i行j列に並んでおり、
    前記第1開口部の側のコンタクトの各行が、前記第1樹脂部材によって支持されており、当該第1樹脂部材に、前記コンタクトの行又は列に沿って並ぶ複数の前記第1ストッパが設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載のLGAソケット。
  3. 各行における複数のコンタクトと第1樹脂部材が、インサート成形によって一体化されている
    ことを特徴とする請求項2に記載のLGAソケット。
  4. 前記コンタクトは、
    上下に延伸し、一部が前記スルーホールに挿入される延伸部と、前記延伸部の一端から傾いて延在する傾斜部とを有し、
    前記第1樹脂部材は、
    前記傾斜部の傾斜している側と同じ側を向いた支持面を有し、
    前記延伸部が前記支持面に固定されている
    ことを特徴とする請求項3に記載のLGAソケット。
  5. 前記第1ストッパの上端は、前記延伸部の上端よりも上で且つ前記第1開口部を囲む壁部の上端よりも下の位置にある
    ことを特徴とする請求項4に記載のLGAソケット。
  6. 前記第1基部における前記支持面の両側には、凸部が設けられており、前記凸部には、スリットが設けられており、
    前記コンタクトの延伸部が前記スリットに嵌っている
    ことを特徴とする請求項5に記載のLGAソケット。
  7. 前記支持面には、突起が設けられており、
    前記延伸部に孔が設けられており、
    前記突起が前記孔に嵌っている
    ことを特徴とする請求項6に記載のLGAソケット。
  8. 前記センター基板における前記第2開口部の側に配置され、前記第2開口部の側のコンタクトを支持する第2樹脂部材を具備し、
    前記第2樹脂部材は、前記コンタクトを支持する第2基部と、前記第2基部から下に延伸し、当該LGAソケットが装着される回路基板に当接する第2ストッパを有することを特徴とする請求項7に記載のLGAソケット。
  9. 前記第2開口部の側のコンタクトの各行が、前記第2樹脂部材によって支持されており、
    当該第2樹脂部材に、前記コンタクトの行又は列に沿って並ぶ複数の前記第2ストッパが設けられている
    ことを特徴とする請求項8に記載のLGAソケット。
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