JP2843512B2 - Icソケット - Google Patents

Icソケット

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JP2843512B2
JP2843512B2 JP6233853A JP23385394A JP2843512B2 JP 2843512 B2 JP2843512 B2 JP 2843512B2 JP 6233853 A JP6233853 A JP 6233853A JP 23385394 A JP23385394 A JP 23385394A JP 2843512 B2 JP2843512 B2 JP 2843512B2
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修平 石川
直樹 坂本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、実装用としても使用
可能であるが、導通検査に特に好適に用いられ、BGA
(ボール グリッド アレイ)タイプ及びLGA(ラン
ド グリッド アレイ)タイプの集積回路(以下IC)
に使用できるICソケットに関する。
【0002】
【従来の技術】 ICを基板上に設置する際には、一般
にICをICソケットに装着した上で、ICソケットを
基板上に設置する。ICを直接基板に半田付けすると、
ICの交換に不便だからである。ICソケットは、通
常、電気絶縁体の片面にICと導通を行うための接触端
子を有し、反対側の面に、半田付けにより基板に固定さ
れ、電気回路と導通を行うためのリードを有する。
【0003】 ICは従来、ICパッケージ表面にピン
状の電極端子を配置したPGA(ピン グリッド アレ
イ)タイプが主流であり、ICソケットの接触端子の構
造としては、導電性の素材で構成される板バネ構造にI
Cの電極端子を挿入し固定するコンタクトピン方式等が
主流であった(特開平5−174923号公報)。又、
ICの品質管理のために行われる導通検査は、通常、I
Cを、基板に設置したICソケットに装着した状態で、
85〜200℃の高温下に一定時間置いた後(Burn
−in test)、その導通性を検査することにより
行われる。ICの導通検査には、従来、通常の用途に用
いられるものと同様のICソケットが用いられてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、近
年、ICのコンパクト化の要求に伴い、ICの高集積化
・多端子化が進み、PGAタイプのICにおいて、電極
端子の間隔が狭小化、高密度化してきたとともに、ピン
状の電極端子の代わりに、半球状の電極端子を配置した
BGAタイプ、及び平面の電極端子を有し一切の突起を
持たないLGA(ランド グリッド アレイ)タイプの
ICが現れるに至った。
【0005】 それに伴い、従来のコンタクトピン方式
は、BGAタイプ、LGAタイプのICには適用できな
いという問題が生じてきた。又、コンタクトピン方式の
ICソケットでは、コンタクトピン相互の接触を防止す
るために、コンタクトピン間に絶縁性の仕切壁を設ける
等の絶縁手段が必要であるが、電極端子間隔の狭小化に
合わせてこのような構造を細密化することには限度があ
る。
【0006】 現状では、ICソケットの接触端子に導
電性のバネを用い、ICパッケージをICソケットのハ
ウジングに、ICの電極端子をバネに押し当てるように
固定するチェッカーピン方式が採用されている。この方
式は、上記のすべてのタイプのICに適用が可能である
という利点がある。しかし、ピンのコストが高く、又、
ICソケット自体がかなりの厚みを有するため、多くの
ICをICソケットに装着した状態で積み重ねて、高温
下に放置するBurn−in testにおいては、ス
ペースを取りすぎるという問題があり、導通検査には適
さない。
【0007】 さらに、導通検査に用いるICソケット
の接触端子には、ICの電極端子と繰り返し接触するこ
とによっても摩耗が生じにくく、又、ヒートショックに
繰り返し耐え得る耐久性を有する素材を用いることが必
要である。
【0008】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記したす
べてのタイプのICに好適に用いられ、ICの高集積化
・多端子化にも対応でき、従来のICソケットに比べ薄
く、繰り返し使用に耐久性を有するICソケットを提供
することを目的とする。
【0009】 すなわち本発明によれば、電気絶縁体
と、電気絶縁体の一表面に突出した2以上の接触端子
と、電気絶縁体の他の一表面に突出し、電気回路と電気
的に接続するための2以上のリードとを有するICソケ
ットであって、接触端子の各々が1又は2以上の導電性
素材により一体形成された部材からなり、その頭頂部が
実質的に点あるいは小領域の平面部を形成し、当該頭頂
部にICの電極端子を押し当てることによりICと電気
的に接続するICソケットが提供される。
【0010】 上記のICソケットにおいて、接触端子
がバネ性を有し、弾性変形によりICの電極端子との接
触を保持することが好ましく、接触端子にバネ性を付与
する手段として、接触端子をベリリウム銅にて構成して
もよい。又、上記のICソケットにおいて、接触端子の
各々は単一の頭頂部を有することが好ましく、さらに、
接触端子をそれが配置された電気絶縁体表面に平行な面
で切断した場合、断面積がその表面より離れる程小さく
なることが好ましい。接触端子の、電気絶縁体表面より
突出した部分の形状が、半球、半楕円球、円錐、楕円錐
又は多角錐であってもよい。さらに、上記のICソケッ
トにおいて、ICをICソケットに装着する際、ICの
電極端子の表面とICソケットの接触端子の表面が、双
方が接触した状態でスライドすることが好ましい。
【0011】
【作用】 本発明のICソケットを図1を用いて説明す
る。図1aにはピン状のリード5を有するもの、図1b
には半球状のリード5を有するものを示す。本発明の導
通検査用ICソケット1において、接触端子2はその各
々が1又は2以上の導電性素材により一体形成された部
材からなり、頭頂部が実質的に点あるいは小領域の平面
部を形成する。ICとの導通は、頭頂部にICの電極端
子を押し当てることにより行う。尚、頭頂部とは、接触
端子2の表面の内、それが設けられた電気絶縁体表面か
ら最も離れた部位をいう。
【0012】 このような特徴を有する接触端子2を用
いることにより、BGAタイプ、LGAタイプのICに
適用でき、又、従来のコンタクトピン方式、チェッカー
ピン方式のICソケットに比べ、ICのリード間隔の狭
小化、高密度化に容易に対応することが可能となる。複
雑な構造を有するコンタクトピン等を細密化するのは困
難であるが、本発明のICソケットにおいては、接触端
子2が一体形成されており、又、構造及び形状が単純で
あるため、その径をICの接触端子の間隔に合わせて調
節するだけでよいのである。
【0013】 さらに、ピンを用いる方式に比べ、IC
ソケットの厚みを小さくすることができるため、Bur
n−in test等において、一度に大量のICを処
理することが可能となる。具体的には、従来のコンタク
トピン方式、チェッカーピン方式のICソケットでは、
ICを装着した場合、全体の厚さが15mm〜40mm
となるが、本発明のICソケットでは、5mm〜15m
mとなる。
【0014】 前記の条件を充足する限り、接触端子の
形状は特に制限されず、各種の多面体、ひょうたん型等
の回転体又は半球の表面に複数の突起を有するもの等を
使用することができるが、なかでも、単一の頭頂部を有
するものが好ましく、また、接触端子をそれらが配置さ
れた表面に平行な面で切断した場合の断面積が、その表
面より離れる程小さくなるような形状が好ましい。その
ような形状としては、表面より突出した部分の形状が、
例えば半球、半楕円球、円錐、楕円錐又は多角錐、円錐
台、角錐台であるものが考えられる。
【0015】 図2に示すように、本発明のICソケッ
トにICを装着する場合には、ICの電極端子3の表面
とICソケットの接触端子2の表面が、双方が接触した
状態でスライドする。ICをICソケットに装着する際
に、ICの電極端子3の表面とICソケットの接触端子
2の表面をこすりあわせることにより、双方の表面に被
覆した酸化膜、塵等をはぎ取り、導通をより確かなもの
とすること(ワイピング)ができる。従って、低荷重
で、ICソケットの接触端子2とICの電極端子3との
接触安定性を確保することができる。ワイピングを行わ
ない場合は、ICソケットの接触端子2又はICの電極
端子3の表面に塵等があると、接触安定性を確保するた
めには大きな荷重が必要となり、基板が変形する危険性
が大きくなる。
【0016】 本発明のICソケットにおいて、小領域
の平面部の面積は、ICの電極端子の底面積の25%以
下であることが好ましく、15%以下であることがより
好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。25
%より大きいと、特にLGAタイプのICに使用する場
合には、接触安定性の保持が困難であり、又、ワイピン
グに必要な力も大きくなる。
【0017】 本発明のICソケットにおいて、接触端
子はバネ性を有し、弾性変形によりICの電極端子との
接触を保持することが好ましい。接触端子にバネ性を持
たせることにより、ICを装着した場合、図3に示すよ
うに、接触端子及びICの電極端子の表面が僅かにへこ
み、ワイピングに必要な力を小さくすることができると
ともに、頭頂部が点である場合には接点が大きくなり導
通をより確かなものとすることができる。接触端子にバ
ネ性を付与するには、接触端子にバネ性を有する素材を
使用したり、接触端子の内部を中空にする方法等が考え
られる。
【0018】 本発明のICソケットに適したバネ性を
有する素材としては、横銅、りん青銅その他の導電性を
持つ銅合金やクラッド材等が用いられるが、ベリリウム
銅を用いることが好ましい。又、接触安定性の向上のた
め接触端子にメッキ、スパッタリング、蒸着等による処
理を施したり、クラッド化により2以上の導電性素材を
一体成形した接触端子としてもよい。導通検査用のIC
ソケットは、85〜200℃の高温下で繰り返し使用さ
れ、又、多数のICと着脱を繰り返される。従って、導
通検査用のICソケットの接触端子には、ヒートショッ
ク及びワイピング操作による摩耗に繰り返し耐える耐久
性を兼ね備えた素材を用いる必要がある。一方、導電性
に関しては、導通検査が可能な程度、即ち、純銅を10
0%とした場合、10%以上の導電性を有していれば足
りる。
【0019】 ベリリウム銅は、上記の特性を兼ね備え
た素材として、本発明のICソケットに好適に用いられ
る。ベリリウム銅の導電性は、その組成にもよるが、純
銅に対し20〜60%であり、導通検査に十分な導電性
を有する。又、ヴィッカース硬さは、銅が80〜100
なのに対し、ベリリウム銅は250〜400であり、耐
摩耗性に優れることがわかる。さらに、ベリリウム銅は
可撓性に優れているため、端子として用いた場合、IC
の電極端子との接触を良好に行うことができる。バネ性
をさらに増すために、ベリリウム銅から成る接触端子の
内部を中空にしてもよい。
【0020】 本発明に用いるベリリウム銅の組成とし
ては、銅を主成分とする総量においてベリリウムを0.
2〜6.0重量%、ニッケルとコバルトを合わせて0.
1〜3.0重量%、アルミニウム、ケイ素、鉄、チタ
ン、スズ、マグネシウム、マンガン、亜鉛又はインジウ
ムから成る群より選択した1以上の元素を合わせて0.
05〜3.0重量%含有することが好ましいが、それぞ
れ、1.6〜2.0重量%、0.2〜1.0重量%、
0.05〜1.0重量%含有することがより好ましく、
1.6〜2.0重量%、0.2〜0.6重量%、0.0
5〜1.0重量%含有することがさらに好ましい。
【0021】 ベリリウム含量が6.0重量%より大き
い場合は、導電性が低下し好ましくない。又、ベリリウ
ム含量は2.0重量%より大きくしても、それに見合う
だけの強度の上昇が得られず不経済となる。一方、0.
2重量%未満の場合には、接触端子の強度が不足する。
又、ニッケルとコバルトの総計が3.0重量%より大き
いと導電性が低下し、0.2重量%未満の場合にはベリ
リウムの添加による強度の上昇が抑えられ、ベリリウム
の添加量をさらに多くしなければならない。さらに、ア
ルミニウムその他の元素の総量が3.0重量%より大き
い場合には、導電性が低下し、0.05重量%未満の場
合には、特に高温での強度が不足する。
【0022】 次に、本発明のICソケットの製造法に
ついて説明する。接触端子に用いられるベリリウム銅等
の素材は、回転電極法等により粒子化される。尚、回転
電極法とは、固定電極、電子ビーム、アークプラズマ等
を、金属の消耗電極と対向させ、消耗電極の端面を溶解
しながら高速回転することにより、生じた融液を遠心力
により飛散させて金属粉末を生成する方法である。この
ようにして製造した金属粉末を、電気絶縁体上の、端子
を設ける位置に対応して設けた孔部内に充填するととも
に、突出部分の形状は反転型等を用いて成形する。金属
粉末を加熱して融解した後、固化することにより、所望
の形状を有する接触端子を得ることができる。
【0023】 電気絶縁体表面に配置された接触端子
は、Burn−in test時に用いられる85〜2
00℃の高温下においても軟化しないような導電性の素
材により電気絶縁体及びICソケットのリードに固定さ
れる。このような素材としては、半田、銀ろう等が用い
られる。ICソケットのリードはピン状のもの、半球状
のもの等が考えられる。ピン状の場合は、その一端を直
接あるいは間接的に接触端子に固定し、他端を基板に半
田付けするか、基板に設けた孔部に挿入することにより
電気回路との接続を行う。半球状の場合は、球状の導電
体の一部を電気絶縁体に埋め込み、埋め込まれた部分の
一部を直接あるいは間接的に接触端子に固定し、他端を
基板に半田付けすることにより電気回路との接続を行
う。
【0024】 本発明のICソケットは、一般の基板に
実装して使用する他、基板上に、導電性材料を直接配置
することによりICソケットと基板を一体化することが
できる。このようにすると、ICソケットを基板に実装
する場合に比べ、厚みが小さくなるため、より多くのI
Cを同時にテストすることができる。
【0025】
【実施例】 本発明のICソケットを図示の実施例を用
いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。図4に示すICソケット1
において、電気絶縁体4の上面に、半球状の接触端子2
が設けられ、下面には、回路との導通を行うリード5が
設けられている。図4aにはピン状のリード5を有する
もの、図4bには半球状のリード5を有するものを示
す。電気絶縁体4の上部には、可動部6が設けられてお
り、可動部6は、接触端子2に対応して配置された貫通
孔7を有する。
【0026】 ICソケット1にIC8を装着する場合
は、まず、図5に示すように、可動部6を右方向にずら
し、貫通孔7が、対応する接触端子2に対しやや右側に
ずれた状態に位置するようにする。次に、BGAタイプ
のIC8の電極端子9を、貫通孔7にはめ込む。最後
に、可動部6を左方向へスライドさせ、固定する。可動
部6のスライドは、直接手で行ってもよいが、ICソケ
ットに設けたレバー等を操作することによって行っても
よい。
【0027】
【発明の効果】 本発明のICソケットは、BGA及び
LGAタイプのICに好適に用いられ、ICの高集積化
・多端子化にも対応でき、さらに従来のICソケットに
比べ薄く、繰り返し使用に耐久性を有するため、実装用
に用いられるとともに、導通検査に特に好適に用いられ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のICソケットの実施例を示す斜視図
である。
【図2】 ワイピングの過程を示す模式図である。
【図3】 本発明のICソケットの接触端子とICの電
極端子との接触状態を示す模式図である。
【図4】 本発明のICソケットの他の実施例を示す斜
視図である。
【図5】 本発明のICソケットにICを装着する方法
を示す模式図である。
【符号の説明】
1・・・ICソケット、2・・・接触端子、3・・・ICの電極
端子、4・・・電気絶縁体、5・・・ICソケットのリード、
6・・・可動部、7・・・貫通孔、8・・・IC、9・・・ICの電
極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−258790(JP,A) 特開 平5−55319(JP,A) 特開 平2−309579(JP,A) 特開 平4−218284(JP,A) 特開 平4−346639(JP,A) 特開 平4−285137(JP,A) 実開 昭57−150489(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01R 33/76 H01L 23/32 H01R 11/01

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気絶縁体と、当該電気絶縁体の一表面
    に突出した2以上の接触端子と、当該電気絶縁体の他の
    一表面に突出し、電気回路と電気的に接続するための2
    以上のリードとを有するICソケットであって、該接触端子がベリリウムを0.2〜6.0重量%、ニッ
    ケルとコバルトを合わせて0.1〜3.0重量%、アル
    ミニウム、ケイ素、鉄、チタン、スズ、マグネシウム、
    マンガン、亜鉛又はインジウムから成る群より選択した
    1以上の元素を合わせて0.05〜3.0重量%含有
    し、残余は銅よりなるベリリウム銅により一体成形され
    た部材からなり、 その頭頂部が実質的に点あるいは小領
    域の平面部を形成し、当該頭頂部にICの電極端子を押
    し当てることによりICと電気的に接続することを特徴
    とするICソケット。
  2. 【請求項2】 当該接触端子がバネ性を有し、弾性変形
    によりICの電極端子との接触を保持する請求項1に記
    載のICソケット。
  3. 【請求項3】 当該接触端子の各々が単一の頭頂部を有
    する請求項1又は2に記載のICソケット。
  4. 【請求項4】 当該接触端子を当該表面に平行な面で切
    断した場合の断面積が、当該表面より接触端子の突出方
    向に離れる程小さくなる請求項1〜のいずれかに記載
    のICソケット。
  5. 【請求項5】 当該接触端子の、当該表面より突出した
    部分の形状が、半球、半楕円球、円錐、楕円錐又は多角
    錐である請求項1〜のいずれかに記載のICソケッ
    ト。
  6. 【請求項6】 ICをICソケットに装着する際に、I
    Cの電極端子の表面と当該接触端子の表面が、双方が接
    触した状態でスライドする請求項1〜のいずれかに記
    載のICソケット。
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