JP3727412B2 - ピングリッドアレイソケット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピングリットアレイ（以下、ＰＧＡと略称する）タイプのコンタクト配置を有するＣＰＵなどの半導体チップを、プリント配線基板など他の回路構成要素に接続するために用いられるＰＧＡソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、ＰＧＡソケットのある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【０００３】
図１に示されるＰＧＡソケット１は、半導体チップ（例えばＣＰＵ）１２をプリント配線基板１４に接続されるために使用される。半導体チップ１２の裏面からは、アレイ状に配置された複数のコンタクトピン１３が突出している。一方、半導体チップ１２の上面には、典型的には放熱フィン１１が設けられる。
【０００４】
ＰＧＡソケット１の上面には、半導体チップ１２のコンタクトピン１３に対応して複数のコンタクトホール２が設けられている。一方、ＰＧＡソケット１の裏面からは、やはりアレイ状に配置された複数のコンタクトピン３が突出している。それぞれのコンタクトホール２の内部にはインナーコンタクト片（図１には不図示）が設けられて、対応するコンタクトピン３に電気的に接続されている。これによって、ＰＧＡソケット１の上面側に配置される構成要素（図１の構成では半導体チップ１２）と下面側に配置される構成要素（図１の構成ではプリント配線基板１４）との間に、電気的接続が提供される。
【０００５】
半導体チップ１２が接続されたＰＧＡソケット１は、プリント配線基板１４に接続され、さらにソケット１７を介してマザーボード１９に搭載される。このとき、ＰＧＡソケット１のコンタクトピン３、それに対応するプリント配線基板１４の上面のコンタクトホール１５及び下面のコンタクトピン１６、さらにソケット１７に設けられているコンタクトホール１８によって、これらの構成要素間の電気的接続が確保される。なお、プリント配線基板１４の上には、必要に応じて、他のＩＣチップ２１や、半導体チップ１２の動作クロックを切替えるための切替えスイッチ２２などが設けられる。
【０００６】
図２は、ＰＧＡソケット１のコンタクトホール２及びコンタクトピン３の構成を示す図である。具体的には、図２（ａ）は、ＰＧＡソケット１の部分的な断面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に矢印Ａで示す方向から見たＰＧＡソケット１の平面図であり、コンタクトピン３の配置を示している。
【０００７】
従来のＰＧＡ型半導体チップのコンタクトピンは、一般的には２．５４ｍｍピッチで配置されている。これにあわせて、従来のＰＧＡソケット１のコンタクトホール２及びコンタクトピン３も、典型的には２．５４ｍｍピッチで設けられる。さらに、この場合のコンタクトホール２及びコンタクトピン３は、典型的には、図２（ｂ）に示すようにグリッドの頂点にそれぞれ配置される。
【０００８】
図３は、従来のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピン３の構成を示す図である。図３（ａ）は、コンタクトピン３を側面から見た図である。実際には、図３（ｂ）に示すようにコンタクトピン３の内部の一部には空間４が設けられていて、この空間４にインナーコンタクト片５が挿入されてコンタクトピン３の本体に接触している。従って、コンタクトピン３の実際の断面形状は、図３（ｃ）に示すようになる。ＰＧＡソケット１の上面に搭載される半導体チップ１２のコンタクトピン１３（図１参照）がＰＧＡソケット１のコンタクトホール２に挿入されると、このインナーコンタクト片５に接触し、さらにコンタクトピン３の本体に電気的に導通する。
【０００９】
図４は、従来のＰＧＡソケット１の接続相手になるプリント配線基板１４の構成を模式的に示す図である。具体的には、図４（ａ）は、プリント配線基板１４の部分的な断面図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に矢印Ｂで示す方向から見たプリント配線基板１４の平面図であり、コンタクトホール１５の配置を示している。
【００１０】
プリント配線基板１４のコンタクトホール１５は、図４（ｂ）に示すように、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点に配置されるとともに、さらにその面心位置にも配置されている。このコンタクトホール１５のうちで２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点に相当する位置にあるものには、図４（ｂ）に示す面とは反対側からコンタクトピン１６が挿入されている。従って、プリント配線基板１６のコンタクトピンも、結果的には２．５４ｍｍピッチで設けられている。
【００１１】
図５は、従来のＰＧＡソケット１がプリント配線基板１４に接続されている状態を示す図である。具体的には、図５（ａ）は、接続状態にあるＰＧＡソケット１及びプリント配線基板１４の部分的な断面図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に矢印Ｃで示す方向から見たプリント配線基板１４の平面図である。
【００１２】
ＰＧＡソケット１とプリント配線基板１４とは、それぞれのコンタクトピン３及び１６がお互いにハーフピッチ（１．２７ｍｍ）ずれるように位置し、ＰＧＡソケット１のコンタクトピン３がプリント配線基板１４のコンタクトホールを貫通して反対側から突出するように装着される。突出したＰＧＡソケット１のコンタクトピン３とプリント配線基板１４のコンタクトピン１６とは、プリント配線基板１４の表面に設けられた配線２３によって電気的に接続される。
【００１３】
さらに、プリント配線基板１４の表面には適切な配線パターン（不図示）が設けられており、コンタクトピン３或いは１６を、プリント配線基板１４の上に搭載されている他の回路要素に接続する。これによって、ＰＧＡソケット１に装着されている半導体チップ１２の信号は、プリント配線基板１４の上で必要な信号処理を施された上で、ソケット１７を介してマザーボード１９に伝達される。
【００１４】
従来のＰＧＡソケット１の製造にあたっては、ソケット本体すなわちハウジングを構成する樹脂材料に、コンタクトピン３を圧入して固定する。このとき、図３で参照番号３０として示している「つば状」の箇所が、コンタクトピン３をハウジングに固定する圧入部として機能する。
【００１５】
従来のＰＧＡタイプの半導体チップは、一般的に２．５４ｍｍピッチが採用されている。これに対応する２．５４ｍｍピッチのＰＧＡソケットでは、このようにコンタクトピン３をハウジングに圧入して製造しても、機械的或いは電気的特性などの観点で特に問題は生じない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにコンタクトピン３が圧入によってハウジングに固定されている従来のＰＧＡソケット１には、以下のような２つの問題点が存在する。
【００１７】
第１に、圧入の結果として、それぞれのコンタクトピン３はハウジングにかたく固定されている。このような構成は、コンタクトピン３の保持という点では理想的ではあるものの、一部のコンタクトピン３が斜めに固定されたり所定のピッチが得られなかったりすると、接続相手であるプリント配線基板のコンタクトホールへのコンタクトピンの勘合が困難になる。従って、圧入工程では、製造条件の精密な管理が必要になり、製造効率や製造コスト、さらには製造歩留まりの改善が困難になる。
【００１８】
第２に、ＰＧＡタイプの半導体素子構造における挟ピッチ化の傾向に関連する問題点がある。すなわち、挟ピッチ化に対応するためには、ＰＧＡソケットのコンタクトピンも挟ピッチ（例えば１．２７ｍｍピッチ）で配置される必要がある。しかし、そのような挟ピッチ対応品を従来のように圧入によって製造しようとすると、個々のコンタクトピン３の間のハウジング樹脂に過大な応力が印加されて、結果的にハウジングにクラックが生じる可能性がある。これを避けようとすると、製造歩留まりが著しく低下する。
【００１９】
従って、従来の構造ないしは製造方法では、挟ピッチ化（例えば１．２７ｍｍピッチ）に対応したＰＧＡソケットを製造することは事実上は不可能である。
【００２０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩留まりよく効率的に製造できる挟ピッチ化に対応したＰＧＡソケットを提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のピングリッドアレイソケットは、第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを組み合わせることによって構成され複数の貫通孔がアレイ状に設けられているハウジングと、該複数の貫通孔にそれぞれ挿入された複数のコンタクト部材と、を備え、該複数のコンタクト部材のそれぞれは、該第１のハウジング部材と該第２のハウジング部材とに挟み込まれて揺動可能な状態に保持されており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２２】
ある実施形態では、前記複数のコンタクト部材のそれぞれは、その一端が前記ハウジングの外部に突出しているコンタクトピンであって、該コンタクトピンの他端の内部にはインナーコンタクト片が挿入されていて、該コンタクトピンと該インナーコンタクト片との間の電気的導通が確保されている。
【００２３】
他の実施形態では、前記複数のコンタクト部材のそれぞれは、前記貫通孔の内壁に設けられたコンタクトスリーブであって、該コンタクトスリーブの両端にはそれぞれインナーコンタクト片が挿入されていて、該コンタクトスリーブと該それぞれのインナーコンタクト片との間の電気的導通が確保されている。
【００２４】
さらに他の実施形態では、前記ハウジングの表面に配線パターンが設けられており、前記複数の貫通孔のうちで該配線パターンの近傍に位置する貫通孔の直径が他の貫通孔の直径よりも小さい値に設定されている。
【００２５】
以下、作用について説明する。
【００２６】
上記のように本発明のＰＧＡソケットでは、そのハウジングを、第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを組み合わせることによって構成する。ハウジングに設けられた貫通孔すなわちコンタクトホールに挿入されるコンタクト部材（コンタクトピン或いはコンタクトスリーブ）は、上記の組み合わせの際に第１及び第２のハウジング部材で挟み込むことによって保持される。この結果、ハウジングに装着されたコンタクト部材がある程度の自由度を有して揺動可能な状態に保持される、「フローティング構造」が実現される。
【００２７】
このような保持メカニズムを採用することによって、従来のＰＧＡソケットの製造時に一般的に実施される圧入工程を行わずに、コンタクト部材をハウジングに保持することができる。
【００２８】
さらに、このようなフローティング構造によれば、ＰＧＡソケットに装着される他の回路構成要素（例えば半導体チップ）、或いはＰＧＡソケットそれ自身のコンタクト部材のピッチにある程度のずれがあっても、ＰＧＡソケットのコンタクト部材がある程度傾斜することなどによって、そのピッチずれが吸収される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図６は、本発明に従ったＰＧＡソケット１００のある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【００３１】
図６に示されるＰＧＡソケット１００は、半導体チップ（例えばＣＰＵ）１１２をマザーボード１１９の上に搭載されたソケット１１７に装着するために使用される。さらにＰＧＡソケット１００は、半導体チップ（ＣＰＵ）１１２の内部クロック周波数を上げるＣＰＵアクセラレータとしての機能を有しており、そのための切替えスイッチ１２２が設けられている。但し、本発明の適用はこのようなＣＰＵアクセラレータ機能を有するＰＧＡソケットに限られるものではなく、例えば従来技術として説明したように、半導体チップをプリント配線基板に接続されるために使用されるＰＧＡソケットに対しても適用できることは言うまでもない。
【００３２】
半導体チップ１１２の裏面からは、アレイ状に配置された複数のコンタクトピン１１３が突出している。一方、半導体チップ１１２の上面には、典型的には、放熱フィン１１１及び放熱ファン１１０（或いはいずれか一方のみ）が設けられる。
【００３３】
ＰＧＡソケット１００の上面には、半導体チップ１１２のコンタクトピン１１３に対応して複数のコンタクトホール１０２が設けられている。一方、ＰＧＡソケット１００の裏面からは、やはりアレイ状に配置された複数のコンタクトピン１０３が突出している。それぞれのコンタクトホール１０２の内部にはインナーコンタクト片（図６には不図示）が設けられて、対応するコンタクトピン１０３に電気的に接続されている。これによって、ＰＧＡソケット１００の上面側に配置される構成要素（図６の構成では半導体チップ１１２）と下面側に配置される構成要素（図６の構成ではソケット１１７）との間に、電気的接続が提供される。
【００３４】
半導体チップ１１２が接続されたＰＧＡソケット１００は、前述のようにソケット１１７を介してマザーボード１１９に搭載される。このとき、ＰＧＡソケット１００のコンタクトピン１０３、それに対応してソケット１１７に設けられているコンタクトホール１１８によって、これらの構成要素間の電気的接続が確保される。
【００３５】
図７（ａ）は、本発明のＰＧＡソケット１００の断面図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に矢印Ｄで示す方向から見たＰＧＡソケット１００の平面図であり、コンタクトホール１０２の配置を示している。
【００３６】
本発明のＰＧＡソケット１００のコンタクトホール１０２及びコンタクトピン１０３は、最近のＰＧＡ型半導体チップのコンタクト配置にあわせて、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点、及びそのグリッドの面心に相当する位置に、それぞれ配置されている。この結果、本発明のＰＧＡソケット１００では、コンタクトホール１０２及びコンタクトピン１０３は、従来の半分のピッチである１．２７ｍｍピッチで配置されている。
【００３７】
図８は、本発明のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピン１０３の構成を示す図である。図８（ａ）は、コンタクトピン１０３を側面から見た図である。実際には、図８（ｂ）に示すようにコンタクトピン１０３の内部の一部には空間１０４が設けられていて、この空間１０４にインナーコンタクト片１０５が挿入されてコンタクトピン１０３の本体に接触している。従って、コンタクトピン１０３の実際の断面形状は、図８（ｃ）に示すようになる。ＰＧＡソケット１００の上面に搭載される半導体チップ１１２のコンタクトピン１１３（図６参照）がＰＧＡソケット１００のコンタクトホール１０２に挿入されると、このインナーコンタクト片１０５に接触し、さらにコンタクトピン１０３の本体に電気的に導通する。
【００３８】
本発明のＰＧＡソケット１００に含まれるコンタクトピン１０３も、図８に示すように、その側面に「つば状」の形状を有するように加工された部分１３０を有している。このつば状の部分１３０を利用してコンタクトピン１０３がハウジングによって保持されるが、本発明では、その際に、従来技術のような圧入工程は実施しない。本発明におけるコンタクトピン１０３の保持方法を、以下に説明する。
【００３９】
図９は、本発明のＰＧＡソケット１００の構成をさらに詳細に説明する分解断面図である。
【００４０】
図示されているように、本発明のＰＧＡソケットのハウジングは、２つの部分に分解される。以下では、便宜上、これらをそれぞれ第１のハウジング部材１３２及び第２のハウジング部材１３４と称する。第１のハウジング部材１３２及び第２のハウジング部材１３４のそれぞれには、先に図７（ｂ）を参照して説明したような１．２７ｍｍピッチのグリッドパターンで、複数の貫通孔１３３及び１３５が設けられている。これらの貫通孔１３３及び１３５に、先に図８を参照して説明したように、また図９にもあらためて図示しているように、インナーコンタクト片１０５を内部に有するコンタクトピン１０３が挿入される。
【００４１】
実際の組立工程では、まず図１０に示すように、第２のハウジング部材１３４の貫通孔１３５に、コンタクトピン１０３をそれぞれ挿入する。次に、このようにコンタクトピン１０３が挿入されている状態の第２のハウジング部材１３４に第１のハウジング部材１３２を組み合わせて、第１のハウジング部材１３２の貫通孔１３３にコンタクトピン１０３をそれぞれ挿入する。これによって、図１１に示す形状が得られる。このとき、第１のハウジング部材１３２によってそれぞれのコンタクトピン１０３の側面のつば状の部分１３０を第２のハウジング部材１３４に押しつけることによって、各コンタクトピン１０３がハウジングに保持されている。
【００４２】
このような保持メカニズムを採用することによって、ＰＧＡソケットの製造工程において、圧入工程を実施する必要がなくなる。この結果、ＰＧＡソケットが挟ピッチ化されても、圧入工程の実施に伴って従来技術で問題となるハウジングでのクラックの発生を回避することができる。従って、本発明によれば、例えば１．２７ｍｍピッチのような挟ピッチのＰＧＡソケットを、歩留まり良く製造することができる。
【００４３】
さらに、このような保持メカニズムでは、従来技術における圧入工程による保持の場合とは異なって、コンタクトピン１０３がハウジングに強固に固定されることはない。むしろ、各コンタクトピン１０３は、第１及び第２のハウジング部材１３２及び１３４の間で、ある程度の自由度を有してその向きを変更し得る。すなわち、各コンタクトピン１０３は揺動可能な状態でハウジングに保持されている。以下では、このような特徴を有する本発明のコンタクトピン１０３の保持構造を、「フローティング構造」と称する。
【００４４】
図１２は、そのようなフローティング構造によるコンタクトピン１０３の保持状態を模式的に示す部分断面図である。図中で（II）と示されているコンタクトピン１０３は、一点鎖線で示されるコンタクトホール１０２の中心線に対して、傾斜せずに保持されている。一方、図中で（I）と示されているコンタクトピン１０３は、一点鎖線で示されるコンタクトホール１０２の中心線に対して、僅かに傾いて保持されている。
【００４５】
このようなフローティング構造によれば、ＰＧＡソケット１００に接続される他の回路構成要素、例えば図６の構成では半導体チップ１１２のコンタクトピン１１３のピッチにある程度のずれがあっても、ＰＧＡソケット１００のコンタクトピン１０３がある程度傾斜することなどによって、そのピッチずれを吸収してかん合することができる。従って、半導体チップ１１２の各サンプル間にピッチ精度のばらつきがある程度あっても、そのばらつきが吸収される。この結果、半導体チップサンプルの利用効率が向上する。
【００４６】
また、ＰＧＡソケット１００それ自身のコンタクトピン１０３のピッチにある程度のずれがあっても、フローティング構造によってコンタクトピン１０３それ自身がある程度傾斜して、接続を可能にする。従って、ＰＧＡソケット１００それ自身の製造時に要求されるコンタクトピン１０３のピッチ精度のレベルを、低減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態のＰＧＡソケットにおけるハウジング（第１及び第２のハウジング部材１３２及び１３４）を構成する樹脂材料は、特定のものに限られるわけではない。例えば、ポリアミド、ＰＢＴ、ＬＣＰ、ＰＥＳなど、樹脂成形において一般的に使用されている種類の材料を使用することができる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
上述の第１の実施形態のＰＧＡソケット１００では、その内部にインナーコンタクト片１０５を有するコンタクトピン１０３が、複数のコンタクトホール１０２のそれぞれに挿入されている。これに対して、コンタクトピン１０３を設ける代わりに、それぞれのコンタクトホール１０２の両端部にインナーコンタクト片１０５をそれそれ設ければ、外部回路構成要素のコンタクトピンがＰＧＡソケットのコンタクトホールに双方向から挿入され得る構成となる。
【００４９】
図１３は、上記のような構成を可能にするコンタクトホール１０２の形状を示す断面図である。
【００５０】
具体的には、それぞれのコンタクトホール１０２の内部に電気的導通を確保するためのコンタクトスリーブ１０６を挿入し、さらにそれに接触するように両側からインナーコンタクト片１０５をそれぞれ挿入する。このとき、コンタクトスリーブ１０６を第１の実施形態で述べたフローティング構造で保持することによって、先述と同様の効果を奏することができる。なお、コンタクトスリーブ１０６の形状は特定のものに限られるわけではなく、図１３に（ａ）〜（ｄ）として示すような様々な形状が可能である。
【００５１】
図１４は、上記のようにインナーコンタクト片を両方向から有する本実施形態のＰＧＡソケット２００に対して、半導体チップ２１０及びプリント配線基板２２０が装着されている様子を模式的に示す断面図である。図示されるように、ＰＧＡソケット２００の一方の側からは半導体チップ２１０のコンタクトピンが挿入され、他方の側からはプリント配線基板２２０のコンタクトピンが挿入される。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図１５に、本発明の第３の実施形態におけるＰＧＡソケット３００を示す。具体的には、図１５（ａ）は、ＰＧＡソケット３００の平面図であり、コンタクトホール３０２の配置を示している。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）において「Ｅ」として示す部分の拡大平面図である。また、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）に示す線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【００５３】
ＰＧＡソケット３００の構成は、基本的には、先に説明した第１の実施形態におけるＰＧＡソケット１００の構成と同じである。すなわち、コンタクトホール３０２及びコンタクトピン３０３は、最近のＰＧＡ型半導体チップのコンタクト配置にあわせて、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点及びそのグリッドの面心に相当する位置に相当する位置にそれぞれ配置されている。この結果、ＰＧＡソケット３００でも、コンタクトホール３０２及びコンタクトピン３０３は、従来の半分のピッチである１．２７ｍｍピッチで配置されている。
【００５４】
ここで、本実施例のＰＧＡソケット３００では、そのハウジングの表面上に配線３１０が形成されている。この配線３１０は、例えば、ＰＧＡソケット３００に装着される半導体チップ（ＣＰＵ）の内部クロックを切り替えるための切替えスイッチ３２２が搭載される搭載部３２４への配線パターンである。この配線３１０は、ＰＧＡソケット３００のハウジングを構成する樹脂表面にめっきを施し、更にその部分に所定の配線３１０を形成するＭＩＤ（Molded Interconnection Device）技術によって形成される。
【００５５】
従来のＰＧＡソケットにおいても、そのハウジング表面に配線が形成されることがある。但し、そのような従来技術によるＰＧＡソケットでは、一般に２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点位置にコンタクトホール及びコンタクトピンが配置されており、ハウジング表面には配線を形成するための場所的余裕が比較的存在している。それに対して本発明のＰＧＡソケットでは、すでに述べたようにコンタクトホール及びコンタクトピンはグリッドの頂点に加えてその面心位置にも配置されており、結果的に１．２７ｍｍピッチで配置されている。そのため、ハウジングの表面には、配線を設けるための場所的な余裕があまり存在しない。
【００５６】
そこで、本実施形態のＰＧＡソケット３００では、配線３１０の形成箇所の近傍とその他の箇所とで、コンタクトホール３０２の形状を異なったものにしている。その様子を、図１５（ｂ）及び（ｃ）を参照して以下に更に説明する。
【００５７】
具体的には、配線３１０が形成される箇所の近傍に位置するコンタクトホール３０２ｂの直径を、その他の箇所のコンタクトホール３０２ａの直径よりも小さくする。但し、配線３１０とコンタクトピン３０３とがはんだ３４０によって電気的に接続される箇所のコンタクトホール３０２ｃの直径は、コンタクトホール３０２ａの直径とコンタクトホール３０２ｂの直径との間の値に設定されている。
【００５８】
このようにコンタクトホール３０２の直径を選択的に変化することによって、本実施形態のＰＧＡソケット３００では、その表面における配線３１０の形成が容易になる。さらに、コンタクト部分（コンタクトホール３０２及びコンタクトピン３０３）と配線３１０との間の距離を大きくとることができるので、ＰＧＡパターンが挟ピッチ化しているにもかかわらず、絶縁耐圧が向上される。
【００５９】
なお、本実施形態のようにＭＩＤ技術によってその表面に配線を形成するためには、ハウジングを構成する樹脂材料としては液晶ポリマ（ＬＣＰ）を使用することが望ましい。
【００６０】
以上に述べた第１〜第３の実施形態の説明では、本発明のＰＧＡソケットのコンタクトホール及びコンタクトピンは、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点ならびに面心に相当する位置に配置されて、結果的に１．２７ｍｍピッチで配列されている。或いは、１．２７ｍｍピッチのグリッドの各頂点にコンタクトホール及びコンタクトピンが配置されるような構成であっても、本発明が適用できて上述と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００６１】
また、コンタクト配置のピッチの数値は、以上の説明で言及した特定の値に限られるわけではない。
【００６２】
【発明の効果】
上記のように本発明のＰＧＡソケットでは、第１及び第２のハウジング部材を組み合わせて構成されるハウジングに設けられた貫通孔（コンタクトホール）に挿入されるコンタクト部材（コンタクトピン或いはコンタクトスリーブ）は、第１及び第２のハウジング部材で挟み込まれることによって保持されている。この結果、ハウジングに装着されたコンタクト部材がある程度の自由度を有して揺動可能な「フローティング構造」が実現される。
【００６３】
このような保持メカニズムを採用することによって、ハウジングへのコンタクト部材の装着ために圧入工程を実施する必要がなくなるので、ＰＧＡソケットが挟ピッチ化されても、圧入工程に起因するハウジングのクラック発生を回避することができる。従って、本発明によれば、例えば１．２７ｍｍピッチのような挟ピッチのＰＧＡグリッドを、歩留まり良く製造することができる。
【００６４】
さらに、上記のようなフローティング構造によれば、ＰＧＡソケットに装着される他の回路構成要素（例えば半導体チップ）のコンタクトピンのピッチにある程度のずれがあっても、ＰＧＡソケットのコンタクト部材がある程度傾斜することなどによってかん合（接続）が可能であって、そのピッチずれを吸収することができる。
【００６５】
また、ＰＧＡソケットのコンタクト部材のピッチにある程度のずれがあっても、フローティング構造によってコンタクト部材それ自身がある程度傾斜して接続を可能にする。従って、ＰＧＡソケットそれ自身の製造時に要求されるコンタクト部材のピッチ精度のレベルが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＧＡソケットのある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、従来のＰＧＡソケットの部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ａで示す方向から見た平面図である。
【図３】（ａ）は、従来のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピンの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンタクトピンの断面とその内部に挿入されるインナーコンタクト片を示す図であり、（ｃ）は、コンタクトピンにインナーコンタクト片が挿入された状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、プリント配線基板の部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ｂで示す方向から見たプリント配線基板の平面図である。
【図５】（ａ）は、図２に示すＰＧＡソケットが図４に示すプリント配線基板に装着されている状態を示す部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ｃで示す方向から見た平面図である。
【図６】ＰＧＡソケットのある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明のある実施形態におけるＰＧＡソケットの部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ｄで示す方向から見た平面図である。
【図８】（ａ）は、本発明のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピンの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンタクトピンの断面とその内部に挿入されるインナーコンタクト片を示す図であり、（ｃ）は、コンタクトピンにインナーコンタクト片が挿入された状態を示す断面図である。
【図９】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングの構成を示す断面図である。
【図１０】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングへのコンタクトピンの装着過程を示す断面図である。
【図１１】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングにコンタクトピンが装着された様子を断面図である。
【図１２】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングにコンタクトピンが装着された様子を部分的に拡大して示す断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態のＰＧＡソケットが備えるコンタクトスリーブがとり得る様々な形状を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すコンタクトスリーブに半導体チップ及びプリント配線基板のコンタクトピンが挿入されている状態を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態におけるＰＧＡソケットの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部の部分拡大平面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す線Ｘ−Ｘにおける断面図である。
【符号の説明】
１ ＰＧＡソケット
２ コンタクトホール
３ コンタクトピン
５ インナーコンタクト片
１１ 放熱フィン
１２ 半導体チップ
１４ プリント配線基板
１７ ソケット
１９ マザーボード
２１ ＩＣチップ
２２ 切替えスイッチ
１００ ＰＧＡソケット
１０２ コンタクトホール
１０３ コンタクトピン
１０５ インナーコンタクト片
１０６ コンタクトスリーブ
１１０ 放熱ファン
１１１ 放熱フィン
１１２ 半導体チップ
１１７ ソケット
１１９ マザーボード
１２２ 切替えスイッチ
１３２ 第１のハウジング部材
１３４ 第２のハウジング部材
２００ ＰＧＡソケット
２１０ 半導体チップ
２２０ プリント配線基板
３００ ＰＧＡソケット
３０２、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ コンタクトホール
３０３ コンタクトピン
３１０ 配線
３２２ 切替えスイッチ
３２４ 切替えスイッチ搭載部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピングリットアレイ（以下、ＰＧＡと略称する）タイプのコンタクト配置を有するＣＰＵなどの半導体チップを、プリント配線基板など他の回路構成要素に接続するために用いられるＰＧＡソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、ＰＧＡソケットのある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【０００３】
図１に示されるＰＧＡソケット１は、半導体チップ（例えばＣＰＵ）１２をプリント配線基板１４に接続されるために使用される。半導体チップ１２の裏面からは、アレイ状に配置された複数のコンタクトピン１３が突出している。一方、半導体チップ１２の上面には、典型的には放熱フィン１１が設けられる。
【０００４】
ＰＧＡソケット１の上面には、半導体チップ１２のコンタクトピン１３に対応して複数のコンタクトホール２が設けられている。一方、ＰＧＡソケット１の裏面からは、やはりアレイ状に配置された複数のコンタクトピン３が突出している。それぞれのコンタクトホール２の内部にはインナーコンタクト片（図１には不図示）が設けられて、対応するコンタクトピン３に電気的に接続されている。これによって、ＰＧＡソケット１の上面側に配置される構成要素（図１の構成では半導体チップ１２）と下面側に配置される構成要素（図１の構成ではプリント配線基板１４）との間に、電気的接続が提供される。
【０００５】
半導体チップ１２が接続されたＰＧＡソケット１は、プリント配線基板１４に接続され、さらにソケット１７を介してマザーボード１９に搭載される。このとき、ＰＧＡソケット１のコンタクトピン３、それに対応するプリント配線基板１４の上面のコンタクトホール１５及び下面のコンタクトピン１６、さらにソケット１７に設けられているコンタクトホール１８によって、これらの構成要素間の電気的接続が確保される。なお、プリント配線基板１４の上には、必要に応じて、他のＩＣチップ２１や、半導体チップ１２の動作クロックを切替えるための切替えスイッチ２２などが設けられる。
【０００６】
図２は、ＰＧＡソケット１のコンタクトホール２及びコンタクトピン３の構成を示す図である。具体的には、図２（ａ）は、ＰＧＡソケット１の部分的な断面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に矢印Ａで示す方向から見たＰＧＡソケット１の平面図であり、コンタクトピン３の配置を示している。
【０００７】
従来のＰＧＡ型半導体チップのコンタクトピンは、一般的には２．５４ｍｍピッチで配置されている。これにあわせて、従来のＰＧＡソケット１のコンタクトホール２及びコンタクトピン３も、典型的には２．５４ｍｍピッチで設けられる。さらに、この場合のコンタクトホール２及びコンタクトピン３は、典型的には、図２（ｂ）に示すようにグリッドの頂点にそれぞれ配置される。
【０００８】
図３は、従来のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピン３の構成を示す図である。図３（ａ）は、コンタクトピン３を側面から見た図である。実際には、図３（ｂ）に示すようにコンタクトピン３の内部の一部には空間４が設けられていて、この空間４にインナーコンタクト片５が挿入されてコンタクトピン３の本体に接触している。従って、コンタクトピン３の実際の断面形状は、図３（ｃ）に示すようになる。ＰＧＡソケット１の上面に搭載される半導体チップ１２のコンタクトピン１３（図１参照）がＰＧＡソケット１のコンタクトホール２に挿入されると、このインナーコンタクト片５に接触し、さらにコンタクトピン３の本体に電気的に導通する。
【０００９】
図４は、従来のＰＧＡソケット１の接続相手になるプリント配線基板１４の構成を模式的に示す図である。具体的には、図４（ａ）は、プリント配線基板１４の部分的な断面図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に矢印Ｂで示す方向から見たプリント配線基板１４の平面図であり、コンタクトホール１５の配置を示している。
【００１０】
プリント配線基板１４のコンタクトホール１５は、図４（ｂ）に示すように、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点に配置されるとともに、さらにその面心位置にも配置されている。このコンタクトホール１５のうちで２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点に相当する位置にあるものには、図４（ｂ）に示す面とは反対側からコンタクトピン１６が挿入されている。従って、プリント配線基板１６のコンタクトピンも、結果的には２．５４ｍｍピッチで設けられている。
【００１１】
図５は、従来のＰＧＡソケット１がプリント配線基板１４に接続されている状態を示す図である。具体的には、図５（ａ）は、接続状態にあるＰＧＡソケット１及びプリント配線基板１４の部分的な断面図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に矢印Ｃで示す方向から見たプリント配線基板１４の平面図である。
【００１２】
ＰＧＡソケット１とプリント配線基板１４とは、それぞれのコンタクトピン３及び１６がお互いにハーフピッチ（１．２７ｍｍ）ずれるように位置し、ＰＧＡソケット１のコンタクトピン３がプリント配線基板１４のコンタクトホールを貫通して反対側から突出するように装着される。突出したＰＧＡソケット１のコンタクトピン３とプリント配線基板１４のコンタクトピン１６とは、プリント配線基板１４の表面に設けられた配線２３によって電気的に接続される。
【００１３】
さらに、プリント配線基板１４の表面には適切な配線パターン（不図示）が設けられており、コンタクトピン３或いは１６を、プリント配線基板１４の上に搭載されている他の回路要素に接続する。これによって、ＰＧＡソケット１に装着されている半導体チップ１２の信号は、プリント配線基板１４の上で必要な信号処理を施された上で、ソケット１７を介してマザーボード１９に伝達される。
【００１４】
従来のＰＧＡソケット１の製造にあたっては、ソケット本体すなわちハウジングを構成する樹脂材料に、コンタクトピン３を圧入して固定する。このとき、図３で参照番号３０として示している「つば状」の箇所が、コンタクトピン３をハウジングに固定する圧入部として機能する。
【００１５】
従来のＰＧＡタイプの半導体チップは、一般的に２．５４ｍｍピッチが採用されている。これに対応する２．５４ｍｍピッチのＰＧＡソケットでは、このようにコンタクトピン３をハウジングに圧入して製造しても、機械的或いは電気的特性などの観点で特に問題は生じない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにコンタクトピン３が圧入によってハウジングに固定されている従来のＰＧＡソケット１には、以下のような２つの問題点が存在する。
【００１７】
第１に、圧入の結果として、それぞれのコンタクトピン３はハウジングにかたく固定されている。このような構成は、コンタクトピン３の保持という点では理想的ではあるものの、一部のコンタクトピン３が斜めに固定されたり所定のピッチが得られなかったりすると、接続相手であるプリント配線基板のコンタクトホールへのコンタクトピンの勘合が困難になる。従って、圧入工程では、製造条件の精密な管理が必要になり、製造効率や製造コスト、さらには製造歩留まりの改善が困難になる。
【００１８】
第２に、ＰＧＡタイプの半導体素子構造における挟ピッチ化の傾向に関連する問題点がある。すなわち、挟ピッチ化に対応するためには、ＰＧＡソケットのコンタクトピンも挟ピッチ（例えば１．２７ｍｍピッチ）で配置される必要がある。しかし、そのような挟ピッチ対応品を従来のように圧入によって製造しようとすると、個々のコンタクトピン３の間のハウジング樹脂に過大な応力が印加されて、結果的にハウジングにクラックが生じる可能性がある。これを避けようとすると、製造歩留まりが著しく低下する。
【００１９】
従って、従来の構造ないしは製造方法では、挟ピッチ化（例えば１．２７ｍｍピッチ）に対応したＰＧＡソケットを製造することは事実上は不可能である。
【００２０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩留まりよく効率的に製造できる挟ピッチ化に対応したＰＧＡソケットを提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のピングリッドアレイソケットは、第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを組み合わせることによって構成され複数の貫通孔がアレイ状に設けられているハウジングと、該複数の貫通孔にそれぞれ挿入された複数のコンタクト部材と、を備え、該複数のコンタクト部材のそれぞれは、該第１のハウジング部材と該第２のハウジング部材とに挟み込まれて揺動可能な状態に保持されており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２２】
ある実施形態では、前記複数のコンタクト部材のそれぞれは、その一端が前記ハウジングの外部に突出しているコンタクトピンであって、該コンタクトピンの他端の内部にはインナーコンタクト片が挿入されていて、該コンタクトピンと該インナーコンタクト片との間の電気的導通が確保されている。
【００２３】
他の実施形態では、前記複数のコンタクト部材のそれぞれは、前記貫通孔の内壁に設けられたコンタクトスリーブであって、該コンタクトスリーブの両端にはそれぞれインナーコンタクト片が挿入されていて、該コンタクトスリーブと該それぞれのインナーコンタクト片との間の電気的導通が確保されている。
【００２４】
さらに他の実施形態では、前記ハウジングの表面に配線パターンが設けられており、前記複数の貫通孔のうちで該配線パターンの近傍に位置する貫通孔の直径が他の貫通孔の直径よりも小さい値に設定されている。
【００２５】
以下、作用について説明する。
【００２６】
上記のように本発明のＰＧＡソケットでは、そのハウジングを、第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを組み合わせることによって構成する。ハウジングに設けられた貫通孔すなわちコンタクトホールに挿入されるコンタクト部材（コンタクトピン或いはコンタクトスリーブ）は、上記の組み合わせの際に第１及び第２のハウジング部材で挟み込むことによって保持される。この結果、ハウジングに装着されたコンタクト部材がある程度の自由度を有して揺動可能な状態に保持される、「フローティング構造」が実現される。
【００２７】
このような保持メカニズムを採用することによって、従来のＰＧＡソケットの製造時に一般的に実施される圧入工程を行わずに、コンタクト部材をハウジングに保持することができる。
【００２８】
さらに、このようなフローティング構造によれば、ＰＧＡソケットに装着される他の回路構成要素（例えば半導体チップ）、或いはＰＧＡソケットそれ自身のコンタクト部材のピッチにある程度のずれがあっても、ＰＧＡソケットのコンタクト部材がある程度傾斜することなどによって、そのピッチずれが吸収される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図６は、本発明に従ったＰＧＡソケット１００のある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【００３１】
図６に示されるＰＧＡソケット１００は、半導体チップ（例えばＣＰＵ）１１２をマザーボード１１９の上に搭載されたソケット１１７に装着するために使用される。さらにＰＧＡソケット１００は、半導体チップ（ＣＰＵ）１１２の内部クロック周波数を上げるＣＰＵアクセラレータとしての機能を有しており、そのための切替えスイッチ１２２が設けられている。但し、本発明の適用はこのようなＣＰＵアクセラレータ機能を有するＰＧＡソケットに限られるものではなく、例えば従来技術として説明したように、半導体チップをプリント配線基板に接続されるために使用されるＰＧＡソケットに対しても適用できることは言うまでもない。
【００３２】
半導体チップ１１２の裏面からは、アレイ状に配置された複数のコンタクトピン１１３が突出している。一方、半導体チップ１１２の上面には、典型的には、放熱フィン１１１及び放熱ファン１１０（或いはいずれか一方のみ）が設けられる。
【００３３】
ＰＧＡソケット１００の上面には、半導体チップ１１２のコンタクトピン１１３に対応して複数のコンタクトホール１０２が設けられている。一方、ＰＧＡソケット１００の裏面からは、やはりアレイ状に配置された複数のコンタクトピン１０３が突出している。それぞれのコンタクトホール１０２の内部にはインナーコンタクト片（図６には不図示）が設けられて、対応するコンタクトピン１０３に電気的に接続されている。これによって、ＰＧＡソケット１００の上面側に配置される構成要素（図６の構成では半導体チップ１１２）と下面側に配置される構成要素（図６の構成ではソケット１１７）との間に、電気的接続が提供される。
【００３４】
半導体チップ１１２が接続されたＰＧＡソケット１００は、前述のようにソケット１１７を介してマザーボード１１９に搭載される。このとき、ＰＧＡソケット１００のコンタクトピン１０３、それに対応してソケット１１７に設けられているコンタクトホール１１８によって、これらの構成要素間の電気的接続が確保される。
【００３５】
図７（ａ）は、本発明のＰＧＡソケット１００の断面図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に矢印Ｄで示す方向から見たＰＧＡソケット１００の平面図であり、コンタクトホール１０２の配置を示している。
【００３６】
本発明のＰＧＡソケット１００のコンタクトホール１０２及びコンタクトピン１０３は、最近のＰＧＡ型半導体チップのコンタクト配置にあわせて、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点、及びそのグリッドの面心に相当する位置に、それぞれ配置されている。この結果、本発明のＰＧＡソケット１００では、コンタクトホール１０２及びコンタクトピン１０３は、従来の半分のピッチである１．２７ｍｍピッチで配置されている。
【００３７】
図８は、本発明のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピン１０３の構成を示す図である。図８（ａ）は、コンタクトピン１０３を側面から見た図である。実際には、図８（ｂ）に示すようにコンタクトピン１０３の内部の一部には空間１０４が設けられていて、この空間１０４にインナーコンタクト片１０５が挿入されてコンタクトピン１０３の本体に接触している。従って、コンタクトピン１０３の実際の断面形状は、図８（ｃ）に示すようになる。ＰＧＡソケット１００の上面に搭載される半導体チップ１１２のコンタクトピン１１３（図６参照）がＰＧＡソケット１００のコンタクトホール１０２に挿入されると、このインナーコンタクト片１０５に接触し、さらにコンタクトピン１０３の本体に電気的に導通する。
【００３８】
本発明のＰＧＡソケット１００に含まれるコンタクトピン１０３も、図８に示すように、その側面に「つば状」の形状を有するように加工された部分１３０を有している。このつば状の部分１３０を利用してコンタクトピン１０３がハウジングによって保持されるが、本発明では、その際に、従来技術のような圧入工程は実施しない。本発明におけるコンタクトピン１０３の保持方法を、以下に説明する。
【００３９】
図９は、本発明のＰＧＡソケット１００の構成をさらに詳細に説明する分解断面図である。
【００４０】
図示されているように、本発明のＰＧＡソケットのハウジングは、２つの部分に分解される。以下では、便宜上、これらをそれぞれ第１のハウジング部材１３２及び第２のハウジング部材１３４と称する。第１のハウジング部材１３２及び第２のハウジング部材１３４のそれぞれには、先に図７（ｂ）を参照して説明したような１．２７ｍｍピッチのグリッドパターンで、複数の貫通孔１３３及び１３５が設けられている。これらの貫通孔１３３及び１３５に、先に図８を参照して説明したように、また図９にもあらためて図示しているように、インナーコンタクト片１０５を内部に有するコンタクトピン１０３が挿入される。
【００４１】
実際の組立工程では、まず図１０に示すように、第２のハウジング部材１３４の貫通孔１３５に、コンタクトピン１０３をそれぞれ挿入する。次に、このようにコンタクトピン１０３が挿入されている状態の第２のハウジング部材１３４に第１のハウジング部材１３２を組み合わせて、第１のハウジング部材１３２の貫通孔１３３にコンタクトピン１０３をそれぞれ挿入する。これによって、図１１に示す形状が得られる。このとき、第１のハウジング部材１３２によってそれぞれのコンタクトピン１０３の側面のつば状の部分１３０を第２のハウジング部材１３４に押しつけることによって、各コンタクトピン１０３がハウジングに保持されている。
【００４２】
このような保持メカニズムを採用することによって、ＰＧＡソケットの製造工程において、圧入工程を実施する必要がなくなる。この結果、ＰＧＡソケットが挟ピッチ化されても、圧入工程の実施に伴って従来技術で問題となるハウジングでのクラックの発生を回避することができる。従って、本発明によれば、例えば１．２７ｍｍピッチのような挟ピッチのＰＧＡソケットを、歩留まり良く製造することができる。
【００４３】
さらに、このような保持メカニズムでは、従来技術における圧入工程による保持の場合とは異なって、コンタクトピン１０３がハウジングに強固に固定されることはない。むしろ、各コンタクトピン１０３は、第１及び第２のハウジング部材１３２及び１３４の間で、ある程度の自由度を有してその向きを変更し得る。すなわち、各コンタクトピン１０３は揺動可能な状態でハウジングに保持されている。以下では、このような特徴を有する本発明のコンタクトピン１０３の保持構造を、「フローティング構造」と称する。
【００４４】
図１２は、そのようなフローティング構造によるコンタクトピン１０３の保持状態を模式的に示す部分断面図である。図中で（II）と示されているコンタクトピン１０３は、一点鎖線で示されるコンタクトホール１０２の中心線に対して、傾斜せずに保持されている。一方、図中で（I）と示されているコンタクトピン１０３は、一点鎖線で示されるコンタクトホール１０２の中心線に対して、僅かに傾いて保持されている。
【００４５】
このようなフローティング構造によれば、ＰＧＡソケット１００に接続される他の回路構成要素、例えば図６の構成では半導体チップ１１２のコンタクトピン１１３のピッチにある程度のずれがあっても、ＰＧＡソケット１００のコンタクトピン１０３がある程度傾斜することなどによって、そのピッチずれを吸収してかん合することができる。従って、半導体チップ１１２の各サンプル間にピッチ精度のばらつきがある程度あっても、そのばらつきが吸収される。この結果、半導体チップサンプルの利用効率が向上する。
【００４６】
また、ＰＧＡソケット１００それ自身のコンタクトピン１０３のピッチにある程度のずれがあっても、フローティング構造によってコンタクトピン１０３それ自身がある程度傾斜して、接続を可能にする。従って、ＰＧＡソケット１００それ自身の製造時に要求されるコンタクトピン１０３のピッチ精度のレベルを、低減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態のＰＧＡソケットにおけるハウジング（第１及び第２のハウジング部材１３２及び１３４）を構成する樹脂材料は、特定のものに限られるわけではない。例えば、ポリアミド、ＰＢＴ、ＬＣＰ、ＰＥＳなど、樹脂成形において一般的に使用されている種類の材料を使用することができる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
上述の第１の実施形態のＰＧＡソケット１００では、その内部にインナーコンタクト片１０５を有するコンタクトピン１０３が、複数のコンタクトホール１０２のそれぞれに挿入されている。これに対して、コンタクトピン１０３を設ける代わりに、それぞれのコンタクトホール１０２の両端部にインナーコンタクト片１０５をそれそれ設ければ、外部回路構成要素のコンタクトピンがＰＧＡソケットのコンタクトホールに双方向から挿入され得る構成となる。
【００４９】
図１３は、上記のような構成を可能にするコンタクトホール１０２の形状を示す断面図である。
【００５０】
具体的には、それぞれのコンタクトホール１０２の内部に電気的導通を確保するためのコンタクトスリーブ１０６を挿入し、さらにそれに接触するように両側からインナーコンタクト片１０５をそれぞれ挿入する。このとき、コンタクトスリーブ１０６を第１の実施形態で述べたフローティング構造で保持することによって、先述と同様の効果を奏することができる。なお、コンタクトスリーブ１０６の形状は特定のものに限られるわけではなく、図１３に（ａ）〜（ｄ）として示すような様々な形状が可能である。
【００５１】
図１４は、上記のようにインナーコンタクト片を両方向から有する本実施形態のＰＧＡソケット２００に対して、半導体チップ２１０及びプリント配線基板２２０が装着されている様子を模式的に示す断面図である。図示されるように、ＰＧＡソケット２００の一方の側からは半導体チップ２１０のコンタクトピンが挿入され、他方の側からはプリント配線基板２２０のコンタクトピンが挿入される。
【００５２】
（第３の実施の形態）
図１５に、本発明の第３の実施形態におけるＰＧＡソケット３００を示す。具体的には、図１５（ａ）は、ＰＧＡソケット３００の平面図であり、コンタクトホール３０２の配置を示している。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）において「Ｅ」として示す部分の拡大平面図である。また、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）に示す線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【００５３】
ＰＧＡソケット３００の構成は、基本的には、先に説明した第１の実施形態におけるＰＧＡソケット１００の構成と同じである。すなわち、コンタクトホール３０２及びコンタクトピン３０３は、最近のＰＧＡ型半導体チップのコンタクト配置にあわせて、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点及びそのグリッドの面心に相当する位置に相当する位置にそれぞれ配置されている。この結果、ＰＧＡソケット３００でも、コンタクトホール３０２及びコンタクトピン３０３は、従来の半分のピッチである１．２７ｍｍピッチで配置されている。
【００５４】
ここで、本実施例のＰＧＡソケット３００では、そのハウジングの表面上に配線３１０が形成されている。この配線３１０は、例えば、ＰＧＡソケット３００に装着される半導体チップ（ＣＰＵ）の内部クロックを切り替えるための切替えスイッチ３２２が搭載される搭載部３２４への配線パターンである。この配線３１０は、ＰＧＡソケット３００のハウジングを構成する樹脂表面にめっきを施し、更にその部分に所定の配線３１０を形成するＭＩＤ（Molded Interconnection Device）技術によって形成される。
【００５５】
従来のＰＧＡソケットにおいても、そのハウジング表面に配線が形成されることがある。但し、そのような従来技術によるＰＧＡソケットでは、一般に２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点位置にコンタクトホール及びコンタクトピンが配置されており、ハウジング表面には配線を形成するための場所的余裕が比較的存在している。それに対して本発明のＰＧＡソケットでは、すでに述べたようにコンタクトホール及びコンタクトピンはグリッドの頂点に加えてその面心位置にも配置されており、結果的に１．２７ｍｍピッチで配置されている。そのため、ハウジングの表面には、配線を設けるための場所的な余裕があまり存在しない。
【００５６】
そこで、本実施形態のＰＧＡソケット３００では、配線３１０の形成箇所の近傍とその他の箇所とで、コンタクトホール３０２の形状を異なったものにしている。その様子を、図１５（ｂ）及び（ｃ）を参照して以下に更に説明する。
【００５７】
具体的には、配線３１０が形成される箇所の近傍に位置するコンタクトホール３０２ｂの直径を、その他の箇所のコンタクトホール３０２ａの直径よりも小さくする。但し、配線３１０とコンタクトピン３０３とがはんだ３４０によって電気的に接続される箇所のコンタクトホール３０２ｃの直径は、コンタクトホール３０２ａの直径とコンタクトホール３０２ｂの直径との間の値に設定されている。
【００５８】
このようにコンタクトホール３０２の直径を選択的に変化することによって、本実施形態のＰＧＡソケット３００では、その表面における配線３１０の形成が容易になる。さらに、コンタクト部分（コンタクトホール３０２及びコンタクトピン３０３）と配線３１０との間の距離を大きくとることができるので、ＰＧＡパターンが挟ピッチ化しているにもかかわらず、絶縁耐圧が向上される。
【００５９】
なお、本実施形態のようにＭＩＤ技術によってその表面に配線を形成するためには、ハウジングを構成する樹脂材料としては液晶ポリマ（ＬＣＰ）を使用することが望ましい。
【００６０】
以上に述べた第１〜第３の実施形態の説明では、本発明のＰＧＡソケットのコンタクトホール及びコンタクトピンは、２．５４ｍｍピッチのグリッドの各頂点ならびに面心に相当する位置に配置されて、結果的に１．２７ｍｍピッチで配列されている。或いは、１．２７ｍｍピッチのグリッドの各頂点にコンタクトホール及びコンタクトピンが配置されるような構成であっても、本発明が適用できて上述と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００６１】
また、コンタクト配置のピッチの数値は、以上の説明で言及した特定の値に限られるわけではない。
【００６２】
【発明の効果】
上記のように本発明のＰＧＡソケットでは、第１及び第２のハウジング部材を組み合わせて構成されるハウジングに設けられた貫通孔（コンタクトホール）に挿入されるコンタクト部材（コンタクトピン或いはコンタクトスリーブ）は、第１及び第２のハウジング部材で挟み込まれることによって保持されている。この結果、ハウジングに装着されたコンタクト部材がある程度の自由度を有して揺動可能な「フローティング構造」が実現される。
【００６３】
このような保持メカニズムを採用することによって、ハウジングへのコンタクト部材の装着ために圧入工程を実施する必要がなくなるので、ＰＧＡソケットが挟ピッチ化されても、圧入工程に起因するハウジングのクラック発生を回避することができる。従って、本発明によれば、例えば１．２７ｍｍピッチのような挟ピッチのＰＧＡグリッドを、歩留まり良く製造することができる。
【００６４】
さらに、上記のようなフローティング構造によれば、ＰＧＡソケットに装着される他の回路構成要素（例えば半導体チップ）のコンタクトピンのピッチにある程度のずれがあっても、ＰＧＡソケットのコンタクト部材がある程度傾斜することなどによってかん合（接続）が可能であって、そのピッチずれを吸収することができる。
【００６５】
また、ＰＧＡソケットのコンタクト部材のピッチにある程度のずれがあっても、フローティング構造によってコンタクト部材それ自身がある程度傾斜して接続を可能にする。従って、ＰＧＡソケットそれ自身の製造時に要求されるコンタクト部材のピッチ精度のレベルが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＧＡソケットのある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、従来のＰＧＡソケットの部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ａで示す方向から見た平面図である。
【図３】（ａ）は、従来のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピンの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンタクトピンの断面とその内部に挿入されるインナーコンタクト片を示す図であり、（ｃ）は、コンタクトピンにインナーコンタクト片が挿入された状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、プリント配線基板の部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ｂで示す方向から見たプリント配線基板の平面図である。
【図５】（ａ）は、図２に示すＰＧＡソケットが図４に示すプリント配線基板に装着されている状態を示す部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ｃで示す方向から見た平面図である。
【図６】ＰＧＡソケットのある使用方法を模式的に示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明のある実施形態におけるＰＧＡソケットの部分的な断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に矢印Ｄで示す方向から見た平面図である。
【図８】（ａ）は、本発明のＰＧＡソケットに含まれるコンタクトピンの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンタクトピンの断面とその内部に挿入されるインナーコンタクト片を示す図であり、（ｃ）は、コンタクトピンにインナーコンタクト片が挿入された状態を示す断面図である。
【図９】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングの構成を示す断面図である。
【図１０】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングへのコンタクトピンの装着過程を示す断面図である。
【図１１】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングにコンタクトピンが装着された様子を断面図である。
【図１２】本発明のＰＧＡソケットに含まれるハウジングにコンタクトピンが装着された様子を部分的に拡大して示す断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態のＰＧＡソケットが備えるコンタクトスリーブがとり得る様々な形状を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すコンタクトスリーブに半導体チップ及びプリント配線基板のコンタクトピンが挿入されている状態を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態におけるＰＧＡソケットの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部の部分拡大平面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す線Ｘ−Ｘにおける断面図である。
【符号の説明】
１ ＰＧＡソケット
２ コンタクトホール
３ コンタクトピン
５ インナーコンタクト片
１１ 放熱フィン
１２ 半導体チップ
１４ プリント配線基板
１７ ソケット
１９ マザーボード
２１ ＩＣチップ
２２ 切替えスイッチ
１００ ＰＧＡソケット
１０２ コンタクトホール
１０３ コンタクトピン
１０５ インナーコンタクト片
１０６ コンタクトスリーブ
１１０ 放熱ファン
１１１ 放熱フィン
１１２ 半導体チップ
１１７ ソケット
１１９ マザーボード
１２２ 切替えスイッチ
１３２ 第１のハウジング部材
１３４ 第２のハウジング部材
２００ ＰＧＡソケット
２１０ 半導体チップ
２２０ プリント配線基板
３００ ＰＧＡソケット
３０２、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ コンタクトホール
３０３ コンタクトピン
３１０ 配線
３２２ 切替えスイッチ
３２４ 切替えスイッチ搭載部
Claims (3)
- 第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを組み合わせることによって構成され、複数の貫通孔がグリッド状に設けられているハウジングと、該複数の貫通孔にそれぞれ挿入された複数のコンタクト部材と、を備えるピングリッドアレイソケットであって、
該複数のコンタクト部材のそれぞれは、該第１のハウジング部材と該第２のハウジング部材とに挟み込まれて揺動可能な状態に保持されており、該複数のコンタクト部材のそれぞれの一端には前記ハウジングの外部に突出しているコンタクトピンを備え、該コンタクトピンの他端の内部にはインナーコンタクト片が挿入されていて、該コンタクトピンと該インナーコンタクト片との間の電気的導通が確保されている、ピングリッドアレイソケット。 - 第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを組み合わせることによって構成され、複数の貫通孔がグリッド状に設けられているハウジングと、該複数の貫通孔にそれぞれ挿入された複数のコンタクト部材と、を備えるピングリッドアレイソケットであって、
該複数のコンタクト部材のそれぞれは、該第１のハウジング部材と該第２のハウジング部材とに挟み込まれて揺動可能な状態に保持されており、該複数のコンタクト部材のそれぞれには、該貫通孔の内壁に設けられたコンタクトスリーブを備え、該コンタクトスリーブの両端にはそれぞれインナーコンタクト片が挿入されていて、該コンタクトスリーブと該それぞれのインナーコンタクト片との間の電気的導通が確保されている、ピングリッドアレイソケット。 - 前記ハウジングの表面に配線パターンが設けられており、前記複数の貫通孔のうちで該配線パターンの近傍に位置する貫通孔の直径が他の貫通孔の直径よりも小さい値に設定されている、請求項１又は２に記載のピングリッドアレイソケット。
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