JP3973406B2 - Icソケット - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は外部端子としてボールバンプを具備するBGA/CSPデバイスに使用されるソケットに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のICソケットの従来構造の一例を図6に示す。この図6に示したソケットは金属バネ方式のもので、ハウジング11にはデバイス12の半田ボールよりなるバンプ13の配列と対応して凹部14が配列形成されており、各凹部14に一対のバネ片15aよりなるコンタクト15が収容されている。バネ片15aの基端側連結部からは端子15bが一体形成されて突出されており、端子15bはハウジング11の底面部を挿通してハウジング11の外部に導出されている。
【0003】
ハウジング11は基板16上に搭載され、各端子15bは基板16に形成されているスルーホール17を挿通して基板16の裏面側に形成されている電極(図示せず)に半田付けされている。図中、18は半田を示す。
このソケット19ではデバイス12のボール状をなすバンプ13は一対のバネ片15aに挟まれてそれらと圧接し、バネ片15a及び端子15bを介して基板16の電極と導通される。なお、図には示していないが、ハウジング11の外周面には例えばフランジ状をなす固定部が設けられ、その固定部が例えばネジ止めにより基板16に固定される。
【0004】
一方、図7はこの種のICソケットの従来構造の他の例としてポゴピン方式のものを示したものである。このソケット21では上ハウジング22aと下ハウジング22bとよりなるハウジング22によってポゴピン23が図に示したように保持されて各バンプ13と対応する位置に位置決めされており、一方のプランジャ23aがバンプ13と接触し、他方のプランジャ23bが基板24に形成されている電極(図示せず)と接触して、それらが導通されるものとなっている。なお、ポゴピン23のチューブ23c内にはコイルバネ(図示せず)が収容されており、このコイルバネによってプランジャ23a,23bはそれぞれチューブ23cから突出する方向に付勢されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デバイスの高速化の進展に伴い、ICソケットにおいてもそのような高速化に対応する電気的性能が要求され、即ち低インダクタンス化が求められている。
しかるに、図6に示した金属バネ方式のソケット19では、コンタクト15はバネ片15a及びそのバネ片15aの伸長方向と同じ方向に伸長する端子15bを具備するものとなっているため、全体の長さを短くすることは難しく、よって低インダクタンス化は構造上、困難なものとなっている。
【0006】
同様に、図7に示したポゴピン方式のソケット21においても、プランジャ23a,23b及びチューブ23c内に収容されているコイルバネが同軸上に配列されており、かつ所要の弾性力を得るべく、コイルバネはある程度の長さを必要とするため、ポゴピン23の長さを短くすることは難しく、インダクタンスの低減は困難なものとなっている。
加えて、ソケット19では多数の端子15bが基板16に半田付けされて実装されるため、例えばソケット不良が発生しても、その交換は基本的に不可能であり、また基板16にスルーホール17を形成する必要があることから、基板16はコスト高となり、よってこれらの点で全体としてコストがかかるものとなっていた。
【0007】
一方、ソケット21においては、複数の部品よりなるポゴピン23は精密な加工及び組立を必要とするものであることから安価に構成することはできず、よってこのようなポゴピン23を多数使用するソケット21は極めて高価なものとなっていた。
この発明の目的は上述した問題に鑑み、高速デバイスに対応可能な低インダクタンスを実現でき、かつ安価に構成することができるICソケットを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、上記各収容孔内の複数の導電性ボールは収容孔の上記一面と反対の外面側に形成された小径部によって抜け止めされて、その小径部よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされる。
【0009】
請求項2の発明では請求項1の発明において、上記小径部が上記外面側に向って拡径されているものとされる。
請求項3の発明によれば、一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、その絶縁弾性体上に積層され、上記収容孔と対向する位置に収容孔より小径の小径孔がそれぞれ貫通形成されてなる絶縁体と、上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、上記各収容孔内の複数の導電性ボールは上記絶縁体によって抜け止めされて、上記小径孔よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされる。
【0010】
請求項4の発明では請求項3の発明において、上記小径孔は上記収容孔と反対側に向って拡径されているものとされる。
請求項5の発明では請求項3乃至4のいずれかの発明において、上記絶縁体が、上記絶縁弾性体を上記基板に固定するホルダに一体形成される。
請求項6の発明では請求項1乃至5のいずれかの発明において、上記各収容孔に上記導電性ボールが3個ずつ配される。
【0011】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図1は請求項1の発明の一実施例の要部を示したものである。この例では基板31の一面31aにデバイス12のバンプ13の配列と対応して複数の電極パッド32が配列形成され、その基板31の一面31a上に絶縁弾性体33が配置される。
絶縁弾性体33には基板31の例えばAuパッドよりなる電極パッド32と対向する位置に、それぞれ収容孔34が貫通形成されており、各収容孔34には図1Aに示したように、基板31の一面31aと反対の外面側に小径部34aが形成されている。なお、この例では小径部34aは外面側に向って拡径され、さら穴状をなすものとされている。
【0012】
各収容孔34にはそれぞれ導電性ボール35が複数個配され、これら導電性ボール35は図1Aに示したようにそれぞれ電極パッド32上に位置されて電極パッド32と接するものとされる。なお、この例では図1Bに示したように導電性ボール35はそれぞれ3個ずつ各収容孔34に収容されている。
各導電性ボール35は小径部34aによって抜け止めされて電極パッド32上において可動自在とされ、それぞれ一部が小径部34aより外部に臨むものとされている。
【0013】
導電性ボール35は例えばCuやCu合金よりなる球体に、良好な導電性を得るべく、Auメッキ等が施されたものとされる。なお、中心球体の構成材には金属材ではなく、ガラス材や樹脂材を用いることも可能である。また絶縁弾性体33は例えばシリコンゴム等によって構成される。
図2は上述した接点構造を有するソケット36の全体構成の概略を示したものであり、図2Aは基板31上に導電性ボール35を収容保持した絶縁弾性体33が配置された状態を示し、図2Bはその絶縁弾性体33が枠状をなすホルダ37によって基板31に固定された完成状態を示す。なお、図中、38は固定用のネジを示す。
【0014】
基板31は多層プリント配線板よりなり、絶縁弾性体33の各収容孔34下に位置する電極パッド32からそれぞれ配線パターン(図示せず)を介して導出された端子電極39が図に示したように方形状をなす基板31の各辺に沿って配列形成されている。
次に、このような構造を有するソケット36に対し、デバイス12が装着され、バンプ13が電気的に接続される様子を図3を参照して説明する。
ソケット36上に位置決めされたデバイス12が降下されると、各バンプ13は図3Aに示したように収容孔34に入り込み、収容孔34内の3個の導電性ボール35とそれぞれ接触する。
【0015】
そして、デバイス12が上から押圧され、バンプ13が矢印41方向に押し込まれると、バンプ13と接触している各導電性ボール35は矢印42で示す方向の回転力を受け、これにより各導電性ボール35は回転しながら電極パッド32上を矢印43方向にすべって収容孔34の周縁側に移動し、バンプ13の押圧力によって図3Bに示したように絶縁弾性体33に押し付けられた状態となる。
絶縁弾性体33に押し付けられた導電性ボール35は絶縁弾性体33から、その反力による弾性力を受け、よってこの弾性力により各導電性ボール35はバンプ13と良好な接触圧をもって弾接するものとなる。つまり、このソケット36では3個の導電性ボール35を介してバンプ13と電極パッド32とが導通される。
【0016】
このように、この例では3個の導電性ボール35により、バンプ13と電極パッド32とが多点接触する構造となっているため、良好な接触状態が得られ、また導電性ボール35が電極パッド32上をすべることにより、電極パッド32の表面をこするため、導電性ボール35と電極パッド32間の安定した接触状態も確保できるものとなっている。
ここで、デバイス12のバンプ配列ピッチPが例えば0.8mm、バンプ径φが0.5mmの時の、ソケット寸法の一例を示せば下記のようになる(図3A参照)。
・収容孔34のボール収容部の径φ1 :0.65mm
・小径部34aの外面側の径φ2 :0.7mm
・小径部34aの最小径φ3 :0.4mm
・絶縁弾性体33の厚さt1 :0.6mm
・絶縁弾性体33のボール収容部の厚さt2 :0.3mm
・導電性ボール35の径φ4 :0.3mm
このように、バンプ13と電極パッド32とを電気的に接続する導電性ボール35は極めて小さいものであり、また寸法的に極小径にすることができるため、このソケット36によれば、インダクタンスを非常に小さくすることができ、さらに構成部品が単純なため、低コスト化が可能となる。なお、電極パッド32は導電性ボール35とすべり接触を行うため、受けるダメージも極めて小さい。
【0017】
図4は請求項3の発明の実施例を示したものであり、この例では導電性ボール35を収容する収容孔34が形成された絶縁弾性体33に対し、絶縁体44が積層され、その絶縁体44の収容孔34と対向する位置に収容孔34より小径の小径孔45が形成されたものとされる。
即ち、この例では絶縁体44によって収容孔34に配された導電性ボール35が抜け止めされるものとされる。なお、小径孔45は図1に示した収容孔34の小径部34aと同様に、この例では外面側に向って拡径されている。
【0018】
図4Bは全体構成の概略を示したものであり、図に示したように絶縁弾性体33と絶縁体44とは同一外形形状とされて積層されている。なお、ホルダ37の図示は省略している。
この図4に示したソケット46によれば、ソケット36に比し、部品点数は増えるものの、抜け止めを必要とする導電性ボール35を収容するための孔の形成を簡易に行えるものとなる。なお、絶縁体44は絶縁弾性体33と同様の弾性を有するものとしてもよく、また剛体であってもよい。
【0019】
図5は図4における絶縁体44をホルダ37に一体に形成した例を示したものであり、このように絶縁体44をホルダ37と一体化すれば、その分、部品点数の削減を図ることができる。
なお、上述した例では各収容孔34に導電性ボール35を3個ずつ収容するものとなっており、つまり3点接触構造によりバンプ13と極めて安定した接触状態が得られるものとなっているが、収容孔34に収容する導電性ボール35の数はこれに限るものではなく、例えば4個以上としてもよく、また2個であってもよい。
【0020】
また、収容孔34の小径部34a及び小径孔45はいずれも外面側に向って拡径されて、さら穴形状とされているが、例えばバンプ13の配列ピッチあるいは径によっては、このような形状を採用することなく、一定径としてもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば高速デバイスに対応可能な極めて低インダクタンスなICソケットを得ることができ、かつ簡易な構造であることから、そのようなICソケットを安価に構成することができる。
また、請求項3の発明によれば、導電性ボールを収容し、かつ抜け止めするための段付き孔形状を比較的簡単に形成することができ、さらに請求項5の発明によれば抜け止め用の小径孔を有する絶縁体がホルダと一体形成されるため、その分、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例の要部を示す図、Aは断面図、Bは平面図。
【図2】請求項1の発明の一実施例の全体構成の概略を示す斜視図、Aはホルダのない状態、Bはホルダが取り付けられた完成状態。
【図3】導電性ボールを介してバンプと電極パッドとが導通される構造を説明するための図。
【図4】請求項3の発明の一実施例を説明するための図、Aは要部断面図、Bは全体構成の概略を示す斜視図。
【図5】請求項5の発明の実施例を説明するための図。
【図6】ICソケットの従来構成の一例を示す断面図。
【図7】ICソケットの従来構成の他の例を示す断面図。

Claims (6)

  1. 一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、
    上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、
    上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、
    上記各収容孔内の複数の導電性ボールは上記収容孔の上記一面と反対の外面側に形成された小径部によって抜け止めされて、その小径部よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされていることを特徴とするICソケット。
  2. 請求項1記載のICソケットにおいて、
    上記小径部は上記外面側に向って拡径されていることを特徴とするICソケット。
  3. 一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、
    上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、
    その絶縁弾性体上に積層され、上記収容孔と対向する位置に上記収容孔より小径の小径孔がそれぞれ貫通形成されてなる絶縁体と、
    上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、
    上記各収容孔内の複数の導電性ボールは上記絶縁体によって抜け止めされて、上記小径孔よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされていることを特徴とするICソケット。
  4. 請求項3記載のICソケットにおいて、
    上記小径孔は上記収容孔と反対側に向って拡径されていることを特徴とするICソケット。
  5. 請求項3乃至4記載のいずれかのICソケットにおいて、
    上記絶縁体が、上記絶縁弾性体を上記基板に固定するホルダに一体形成されていることを特徴とするICソケット。
  6. 請求項1乃至5記載のいずれかのICソケットにおいて、
    上記各収容孔に上記導電性ボールが3個ずつ配されていることを特徴とするICソケット。
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