JP3572795B2 - Ｉｃソケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）タイプのパッケージに適するＩＣソケット、特にバーンイン用として好適に使用し得るＩＣソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＳＰやＢＧＡタイプパッケージ用のソケットとしては、従来より種々の構造のものが提案されている（例えば、特開平６−８９７６４号公報、特開平６−２０３９２６号公報等参照）。そして、一般にＢＧＡタイプパッケージにおいて、パッケージ本体の下面に突設されたバンプは、半球形か球形をなしていて半田材等の低融点金属で構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、ＩＣソケットにＢＧＡタイプパッケージを装填して耐熱試験（１２５〜１５０℃）等を行うと、半田ボールが軟化し、コンタクトピンの接触圧によって半田ボールが変形して、半田ボールの突出高さの平坦性（コプラナリテイー）が狂ってしまい、パッケージのプリント回路基板への実装時に不具合を生じるという問題があった。又、この問題とは別に、半田ボールとコンタクトとの電気的接続を出来る限り小さい接触抵抗をもって確実に行わせるようにするため、半田ボールとコンタクトとの接触時に両者を相対的に擦らせる所謂ワイピング動作が効果的に行われ得るように構成することが要求される。
【０００４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半田ボールを有するＢＧＡタイプパッケージが耐熱試験に供された場合でも半田ボールの突出高さの平坦性が保持されるように構成することができ、また常温下での実装に用いられる場合には半田ボールに対するワイピングが有効に行われ得るように構成することができるＩＣソケットを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるＩＣソケットは、列設された多数の可撓性コンタクトの各一端部を可動的に支持するソケット本体と、該ソケット本体上に昇降可能に装架されていて上記コンタクトの各他端部を可動的に支持するフローティング部材と、該フローティング部材に被着可能で該フローティング部材を上記ソケット本体に向けて押圧し得るカバー部材とを備え、上記フローティング部材には、上記コンタクトの各他端部のフローティング部材からの突出量を規制する多数の案内手段と、ＩＣパッケージを収容してその多数の端子を対応する上記コンタクトの各他端部に夫々接触させるようにし得る収容部とが設けられており、上記カバー部材には上記フローティング部材の頂面に接する第一面と上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接する第二面とが形成されていて、該収容部にＩＣパッケージが装填されて上記カバー部材を被着押圧したとき、上記第一面がフローティング部材の頂面に接するよりも早く上記第二面が上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接するようにし、上記コンタクトの各一端部とプリント回路基板の電極との間及び上記コンタクトの各他端部とＩＣパッケージの端子との間に夫々所定圧の接触が得られるようにしている。又、本発明によれば、ＩＣパッケージの端子は半田ボールとして形成されていてもよい。
【０００６】
又、本発明によれば、ＩＣソケットは、列設された多数の可撓性コンタクトの各一端部を下方へ突出させて固定的に支持するソケット本体と、該ソケット本体上に昇降可能に装架されていて上記コンタクトの各他端部を可動的に支持するフローティング部材と、該フローティング部材に被着可能で該フローティング部材を上記ソケット本体に向けて押圧し得るカバー部材とを備え、上記フローティング部材には、上記コンタクトの各他端部のフローティング部材からの突出量を規制する多数の案内手段と、ＩＣパッケージを収容してその多数のボール端子を対応する上記コンタクトの各他端部にそれぞれ接触させるようにし得る収容部とが設けられており、上記カバー部材には上記フローティング部材の頂面に接する第一面と上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接する第二面とが形成されていて、該収容部にＩＣパッケージが装填されて上記カバー部材を被着押圧したとき、上記第一面がフローティング部材の頂面に接するよりも早く上記第二面が上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接するようにし、上記コンタクトの各他端部とＩＣパッケージの各ボール端子との間に所定圧の摺動接触が得られるようにしている。又、本発明によれば、上記コンタクトの各他端部の先端は斜面に形成され、該斜面が各ボール端子の下死点以外の面に摺動接触するようになっている。
【０００８】
又、本発明によれば、フローティング部材の案内手段は、コンタクトの各他端部が半田ボールの中心に向かうように配設されている。
【０００９】
又、本発明によれば、コンタクトの各他端部先端が、その長さ方向に対して傾斜した面又はナイフエッジとなるように形成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づき本発明の実施の態様を説明する。図１乃至図４は本発明の第１実施例を示しており、図１（ａ）は開蓋状態にあるＩＣソケットの中央縦断面図、図２は図１に示したＩＣソケットの横断面図、図３（ａ）乃至（ｃ）は図１に示したＩＣソケットの作用を説明するための要部拡大図、図４（ａ）及び（ｂ）はＩＣパッケージの半田ボールとコンタクトの接触状態を示す拡大図、図５はコンタクトの端部先端の代表的形状例を示す拡大斜視図である。
【００１１】
図中、１は電気絶縁性の合成樹脂等で構成されていて底壁に多数の孔１ａを列設した平面形状が方形のソケット本体、２はソケット本体１上に図示しない係止機構により上昇位置が限定されて昇降可能に装架されていてソケット本体の孔１ａに対応して設けられた円形又は方形の多数の案内孔２ａとＩＣパッケージＰを収容するための開口として形成された収容部２ｂを有する電気絶縁性の合成樹脂等より成るフローティング部材、３はベリリウム銅等の薄板をプレス加工することにより弓形に形成されていて一端部がソケット本体の孔１ａに挿入されてソケット本体１に可動的に支持され他端部がフローティング部材の案内孔２ａに可動的に挿入された多数のコンタクトである。コンタクト３の両端部は一線上に揃うように弧状部に対し折り曲げられて直線状をなしており、またフローティング部材の案内孔２ａは上端より下端に向って開口面積が若干大きくなるように形成されていて、コンタクト３の他端部が摺接すべき案内孔２ａの開口縁部分２ａ′は曲面をなしている（図４）。
【００１２】
４は一端部がソケット本体１に枢着されていて、閉じられたときフローティング部材２の頂面に接する第一面４ａと収容部２ｂに収容されたＩＣパッケージＰの上面に接する第二面４ｂとを有するカバー部材、５はカバー部材４の他端部に枢着されていて閉蓋状態を維持するためソケット本体１に形成されたフック部１ｂに係合し得るフック５ａを有するロックレバー、６はロックレバー５に左旋習性を付与するスプリング、７はカバー部材４に開放習性を付与するスプリング、８はその上にソケット本体１が固定されて各コンタクト２の一端部先端が当接すべき多数の電極８ａを有するプリント回路基板である。
【００１３】
上記ＩＣソケットにおいて、ソケット本体１とフローティング部材２との組立てに当り、コンタクト３は僅かに弾性変形せしめられた状態で組み込まれているから、カバー部材４を開放した無負荷の場合でも、コンタクト３の復元力により、フローティング部材２は上限位置に保持されている。又、多数の案内孔２ａは、収容部２ｂにＩＣパッケージＰが装填されたとき、各コンタクト３の他端部を対応する半田ボールＢの中心方向へ向け得るような関係位置に配列されている。
【００１４】
第一実施例は上記のように構成されているから、図１（ａ）の状態で、例えば、図３（ａ）に矢印で示すように、半田ボール付ＢＧＡタイプＩＣパッケージＰを収容部２ｂに装填すれば、各半田ボールＢの下死点は、対応するコンタクト３の他端部先端に軽く接触した状態で静止する。かくして、カバー部材４を閉じれば、先ず第二面４ｂがＩＣパッケージＰの上面に当接するが、この時未だカバー部材４の第一面４ａはフローティング部材２の頂面と非接触状態にある（図３（ｂ）参照）。更にカバー部材４を閉じていくと、第一面４ａがフローティング部材２の頂面に接するに至って、コンタクト３は曲率をわずかに増すように変形せしめられる。従って、この時コンタクト３の一端部先端とプリント回路基板８の電極８ａとの間及びコンタクト３の他端部先端と半田ボールＢとの間に多少の接圧が生じる（図３（ｃ）参照）。
【００１５】
次に閉蓋状態を保持させるため、完全にカバー部材４を閉じ、ロックレバー５のフック５ａをソケット本体のフック部１ｂに係合させれば、フローティング部材２はカバー部材４に押されて更に僅かに下降し、コンタクト３は更に曲率を増して、コンタクト３の一端部先端とプリント回路基板８の電極８ａとの間及びコンタクト３の他端部先端と半田ボールＢとの間には、所定の大きさの接圧が得られるようになる（図３（ｄ）参照）。この時、コンタクト３の両端の接圧力はコンタクト３がフリー状態で両先端を押されるので、ほぼ等しい大きさとなる。
【００１６】
上記閉蓋過程において、例えば、ＩＣパッケージＰの試験等が常温下で実施される場合は上述のようにして各接触部の接圧が得られて、案内孔２ａとコンタクト３の他端部との相対位置関係は図４（ａ）に示す如く保持されるが、耐熱試験等におけるように周囲温度が１５０℃付近になると、半田ボールＢは軟化するためコンタクト３の他端部先端は半田ボールＢ内にくい込み、図４（ｂ）の状態となる。しかしこの場合、本発明によれば案内孔２ａの下端縁部２ａ′がコンタクト３の移動のストッパーとして作用するため、コンタクト３の他端部は常温時に比べて距離Ｓだけ上昇した位置で強制的に停止せしめられる。従って、耐熱試験終了により半田ボールＢがその状態で固化しても、各半田ボールＢの突出高は略均一となり、実装時に不都合を生じることはなくなる。又、図４（ｃ）に示す如く、コンタクト３は上端接触部を水平に折り返し、ボールＢの下死点に接触部が水平に当接するようにしてもよい。この場合にもフローティング部材２の下端縁部２ａ′がストッパーとなり、ボールの軟化時でも図４（ｄ）の如く、所定の範囲内で支障のない状態でボールＢがつぶれ、不都合を生じることはない。
【００１７】
上記第１実施例において、コンタクト３の他端部先端の形状は半田ボールＢとの接触の確実性を考慮して種々考えられるが、図５はその代表例を示している。即ち、図５（ａ）は平面による一点接触の例を、（ｂ）は二つのエッジによる二点接触の例を、（ｃ）は単一のエッジによる点接触の例を夫々示している。これらの例は、何れもＩＣパッケージＰが常温下で試験等が行われる場合について説明されたが、耐熱試験で半田ボールＢが軟化した場合には、面接触又は線接触の状態となることは言うまでもない。
【００１８】
尚、装填されたＩＣパッケージＰを取り出す場合には、ロックレバー５をその習性に抗して右旋させればよい。即ち、ロックレバー５を右旋させてフック５ａをソケット本体１のフック部１ｂから外せば、カバー部材４はスプリング７の弾力により右旋せしめられて開放状態となる。この状態でＩＣパッケージＰは容易に取り出され得る。
【００１９】
図６は本発明の第２実施例の要部拡大図で、（ａ）は無負荷状態即ち開蓋状態でフローティング部材の収容部２ｂにＩＣパッケージＰを装填した状態を、（ｂ）はカバー部材４を閉じてロックレバー５をロック状態にしたときの状態を夫々示している。この実施例は、コンタクト３の一端部がソケット本体１の下面より所定の長さ突出した状態でソケット本体１により固定的に支持されており、且つ案内孔２ａが、コンタクト３の他端部先端を半田ボールＢの側面に圧接しながら摺動させてワイピングが効果的に行われるように誘導し得る位置関係となるように、フローティング部材２に列設された点で、第１実施例とは異なる。又、この場合には、耐熱試験で半田ボールＢが軟化した際、図６（ｂ）に一点鎖線で示す如く、フローティング部材２の案内孔２ａの上縁部２ａ″がストッパーとして作用し、ボールＢへのくい込み量が、所定値以内に規制される。
【００２０】
従って、第２実施例は、ＩＣパッケージＰが常温下で試験等が行われるときに好適に使用され得、カバー部材４の閉合過程で半田ボールＢがコンタクト３により効果的にワイピングされ、常に良好な電気的接触状態が得られる点で有効である。尚、この実施例においても、ＩＣソケットの基本的構成及びＩＣパッケージＰの装填及び取出し時におけるフローティング部材２，コンタクト３及びカバー部材４の基本的動作は第１実施例の場合と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００２１】
以上、実施例では、カバー部材４の第一面４ａよりも第二面４ｂの方が高くなる場合を述べたが収容するパッケージの厚さに従い、図１（ｂ）に示すように、逆の高さ関係であってもよく、相互に異なる高さ位置に形成されている場合のほか、第一面と第二面を同一の高さ位置に形成してもよい。それらの場合、収容部２ｂにＩＣパッケージＰを収容したとき、ＩＣパッケージの上面がフローティング部材２の頂面より所定高さ分だけ突出するようにフローティング部材と収容部は形成される。又、実施例では、カバー部材４は回動式に開閉する形態で説明されたが、これに限定されるものではなく、鍋蓋式に開閉する形態のものでも同様に適用され得ることは言うまでもない。又、第２実施例においても、コンタクト３の他端部先端の形状は図５に示した如き各種のものを採用し得る。
【００２２】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、装填されるＩＣパッケージの半田ボールとフローティング部材に列設された案内手段との相対位置関係を適宜選定することにより、耐熱試験等に際しても半田ボールのコプラナリティーを適正に保持し得るＩＣソケットを提供し、又、コンタクトによる半田ボールに対するワイピング作用が有効に行われ得るＩＣソケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るＩＣソケットの第１実施例を開蓋状態で示す中央縦断面図である。（ｂ）は（ａ）のＩＣソケットの蓋部の異なる例を示す要部中央縦断面図である。
【図２】図１（ａ）に示したＩＣソケットの横断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は図１に示したＩＣソケットの作用を説明するための要部拡大図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は異なる温度条件でのＩＣパッケージの半田ボールとコンタクトとの接触状態を示す拡大図、（ｃ）及び（ｄ）は（ａ）及び（ｂ）とは異なるコンタクトとＩＣパッケージの半田ボールとの異なる温度条件での接触状態を示す拡大図である。
【図５】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）はコンタクトの端部先端の互いに異なる代表的形状例を夫々示す拡大斜視図である。
【図６】本発明に係るＩＣソケットの第２実施例におけるＩＣパッケージの半田ボールとコンタクトとの接触状態を示す拡大図で、（ａ）は無負荷時を、（ｂ）は押圧時を夫々示している。
【符号の説明】
１ ソケット本体
１ａ 孔
１ｂ フック部
２ フローティング部材
２ａ 案内孔
２ａ′ 開孔縁部分
２ｂ 収容部
３ コンタクト
４ カバー部材
４ａ 第一面
４ｂ 第二面
５ ロックレバー
５ａ フック
６，７ スプリング
８ プリント回路基板
８ａ 電極
Ｐ ＩＣソケット
Ｂ 端子（半田ボール）

Claims (6)

1. 列設された多数の可撓性コンタクトの各一端部を可動的に支持するソケット本体と、該ソケット本体上に昇降可能に装架されていて上記コンタクトの各他端部を可動的に支持するフローティング部材と、該フローティング部材に被着可能で該フローティング部材を上記ソケット本体に向けて押圧し得るカバー部材とを備え、上記フローティング部材には、上記コンタクトの各他端部のフローティング部材からの突出量を規制する多数の案内手段と、ＩＣパッケージを収容してその多数の端子を対応する上記コンタクトの各他端部に夫々接触させるようにし得る収容部とが設けられており、上記カバー部材には上記フローティング部材の頂面に接する第一面と上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接する第二面とが形成されていて、該収容部にＩＣパッケージが装填されて上記カバー部材を被着押圧したとき、上記第一面がフローティング部材の頂面に接するよりも早く上記第二面が上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接するようにし、上記コンタクトの各一端部とプリント回路基板の電極との間及び上記コンタクトの各他端部とＩＣパッケージの端子との間に夫々所定圧の接触が得られるようにしたＩＣソケット。
2. 列設された多数の可撓性コンタクトの各一端部を下方へ突出させて固定的に支持するソケット本体と、該ソケット本体上に昇降可能に装架されていて上記コンタクトの各他端部を可動的に支持するフローティング部材と、該フローティング部材に被着可能で該フローティング部材を上記ソケット本体に向けて押圧し得るカバー部材とを備え、上記フローティング部材には、上記コンタクトの各他端部のフローティング部材からの突出量を規制する多数の案内手段と、ＩＣパッケージを収容してその多数のボール端子を対応する上記コンタクトの各他端部にそれぞれ接触させるようにし得る収容部とが設けられており、上記カバー部材には上記フローティング部材の頂面に接する第一面と上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接する第二面とが形成されていて、該収容部にＩＣパッケージが装填されて上記カバー部材を被着押圧したとき、上記第一面がフローティング部材の頂面に接するよりも早く上記第二面が上記収容部に収容されたＩＣパッケージの上面に接するようにし、上記コンタクトの各他端部とＩＣパッケージの各ボール端子との間に所定圧の摺動接触が得られるようにしたＩＣソケット。
3. 上記コンタクトの各他端部の先端は斜面に形成され、上記斜面が各ボール端子の下死点以外の面に摺動接触するようにした請求項２に記載のＩＣソケット。
4. ＩＣパッケージの端子は半田ボールとして形成された請求項１に記載のＩＣソケット。
5. 上記フローティング部材の上記案内手段は、上記コンタクトの各他端部が上記半田ボールの中心に向うように配設されている請求項２又は４に記載のＩＣソケット。
6. 上記コンタクトの各他端部先端が、その長さ方向に対して傾斜した面又はナイフエッジとなるように形成された請求項１又は２に記載のＩＣソケット。

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