JP4233806B2 - Icソケット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の外部端子を有するICパッケージを着脱自在に保持可能なICソケットに関し、特に、高周波ICパッケージを保持させるのに好適なICソケットに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイス等のICパッケージは、完成後に、電気特性試験、バーンインおよび信頼性試験等に供される。これらの各種試験を行うに際して、ICパッケージは、回路基板(ボード)に実装されたICソケットに差し込まれ、回路基板には、コネクタ等を介して様々な試験機器等が接続される。また、ICパッケージを各種電子機器に実装する場合、対象となる電子機器に含まれる回路基板にICソケットを実装すると共に、このICソケットにICパッケージを保持させることもある。
【0003】
上述のように用いられるICソケットとしては、従来から、例えば特開2000−331766号公報により開示されている、いわゆるクラムシェル・タイプのソケットや、例えば特開平2000−48923号公報により開示されている、いわゆるオープントップ・タイプのソケットが知られている。これらのICソケットは、基本的に、ベース(ソケット本体)と、ソケット本体に配列された複数のコンタクトとを有する。各コンタクトは、ICパッケージの対応する外部端子(ピン、バンプ等)と接触可能であり、各コンタクトの端子部は、半田付け等によって回路基板に電気的に接続される。また、ICソケットに差し込まれたICパッケージは、ソケットに含まれる所定のパッケージ押え手段によってベースに対して押え付けられる。これにより、ICパッケージの各外部端子と、ICソケットの各コンタクトとの間の電気的接触状態が良好に維持される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では、特に情報通信分野等において、ICパッケージの高周波化が進められているが、ICパッケージの高周波化に伴い、次のような問題点が指摘されるようになってきている。すなわち、従来のICソケットは、上述のように、半田付け等によって回路基板に電気的に接続した状態で用いられるものであることから、ICソケットと回路基板の配線パターンとの間でインピーダンスのミスマッチが生じることを避けることは困難である。このため、ICパッケージの動作周波数が高くなればなるほど、試験精度や、ICパッケージを含む回路全体の電気的特性が悪化してしまうことになる。
【0005】
そこで、本発明は、ICパッケージの試験精度や、ICパッケージを含む回路の電気的特性を良好に保つことが可能であり、特に、高周波ICパッケージを保持させるのに好適なICソケットの提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるICソケットは、複数の外部端子を有するICパッケージを着脱自在に保持可能なICソケットにおいて、矩形のベースと、ベース上に固定され、ICパッケージの複数の外部端子に接触するように配列された複数の接点を有する基部と、接点と外部接続機器からのケーブルの一端とを電気的に接続する配線パターン、および、配線パターンの端部に配されケーブルの一端に接続されるコネクタを有し基部の各辺からそれぞれ互いに直交するようにベースの各コーナ部に向けて延在する延出部と、を含むフレキシブル配線板と、フレキシブル配線板上に位置決めされており、ICパッケージを各外部端子とフレキシブル配線板の各接点とが対向し合うように配置可能なパッケージ収容部を有する配線板押え部材と、ヒンジによりベースの一方の端部におけるフレキシブル配線板の二つの延出部の間となる位置に連結されたリッドと、リッドをベースの他方の端部におけるフレキシブル配線板の二つの延出部の間となる部分に対して固定するためのラッチとを含み、ICパッケージをベースに対して押え付けて、ICパッケージの各外部端子とフレキシブル配線板の各接点との接触を保持することができるパッケージ押え手段とを備える。
【0007】
このICソケットでは、ICパッケージの外部端子と接触可能な複数の接点と、各接点に適宜接続されている所定の配線パターンとを含むフレキシブル配線板がベース上に固定されている。そして、ICパッケージを配線板押え部材のパッケージ収容部に配置すると共に、パッケージ押え手段によりベースに対して押え付けることにより、ICパッケージの各外部端子とフレキシブル配線板の各接点との接触を保持することができる。
【0008】
すなわち、このICソケットは、それ単独で、従来のソケットおよび回路基板(ボード)の組立体として機能し得るものである。これにより、ICパッケージの試験や、電子機器等への実装のために、ソケットを回路基板に半田付け等によって電気的に接続する必要がなくなる。従って、ソケットと回路基板の配線パターンとの間におけるインピーダンスのミスマッチを完全に回避可能となり、ICパッケージとその接続対象(試験機器等)との間におけるインピーダンスを良好に整合させることができる。
【0009】
この結果、本発明のICソケットによれば、ICパッケージの動作周波数が例えば1〜8GHz程度と高い場合であっても、伝送損失を低減させて試験精度やICパッケージを含む回路全体の電気的特性を良好に維持することが可能となる。また、ICパッケージの外部端子とフレキシブル配線板の接点とを直接接触させることにより、コンタクトが不要となる。従って、このICソケットは、少ない工程数かつ低コストで高精度に製造され得る。更に、本発明のICソケットによれば、ICパッケージの試験や、電子機器への実装に際して、ICソケットを基板に実装する工程を省略することが可能となるので、これらの試験等の大幅な省力化を図ることができる。また、このICソケットに含まれるフレキシブル配線板は、薄厚に形成可能なものであることから、ICソケットを低背化することにより、各種試験設備や電子機器のコンパクト化を図ることも可能となる。
【0010】
この場合、フレキシブル配線板は、絶縁基材と、絶縁基材の一方の面に積層されており、所定の配線パターンを形成する第1の導電性層と、絶縁基材の他方の面に積層された第2の導電性層とを含み、第1の導電性層と第2の導電性層とが絶縁基材を貫通する導電性バンプにより層間接続されていると好ましい。
【0011】
このようなフレキシブル配線板は、スルーホール加工およびメッキ加工、更には、接着処理を用いることなく製造可能なものであり、優れた高周波数帯域特性およびリサイクル性を有し、かつ、高密度で精度のよい配線パターンの設計を可能にする。従って、このようなフレキシブル配線板をICソケットに組み込むことにより、高周波数帯域において安定したインピーダンス整合を図ることが可能となる。
【0012】
更に、ベースとフレキシブル配線板との間には、配線板押え部材のパッケージ収容部の下方に位置するように緩衝材が配置されていると好ましい。
【0013】
上述のように、従来のICソケットは、剛体であるプリント基板等に接続された状態で用いられることから、試験の実施や電子機器等への実装の際、ICパッケージを受け入れる部位周辺の剛性は、ソケット固有の剛性よりも高まっていることになる。このため、従来、ICパッケージをICソケットに差し込み、ベースに押え付ける際に、ICパッケージに必要以上の荷重が加わり、パッケージがダメージを受けてしまうことがあった。
【0014】
この点に鑑みて、このICソケットでは、それ自体柔軟なフレキシブル配線板の下方に、更に、シリコン等の比較的柔軟な材料により形成された緩衝材が配置される。これにより、このICソケットでは、外部から加わる力がフレキシブル配線板の下方の緩衝材により吸収されることになる。従って、このICソケットによれば、試験の実施や電子機器等への実装の際、ICパッケージに過剰な力が加わることに起因するダメージを大幅に低減させることができる。
【0015】
この場合、パッケージ押え手段は、ヒンジによりベースに連結されたリッドと、このリッドをベースに対して固定するためのラッチとを含んでいると好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるICソケットの好適な実施形態について詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明によるICソケットの第1実施形態を示す平面図であり、図2は、図1のICソケットの断面図である。これらの図面に示されるICソケット1は、複数の外部端子を有するICパッケージD(図7参照)を着脱自在に保持可能なものである。このICソケット1は、高周波特性に優れるものであり、特に、ボール・グリッド・アレイタイプ、または、ランド・グリッド・アレイタイプの高周波ICパッケージ(例えば、動作周波数がおよそ1〜8GHz)を保持させるのに用いると好適である。
【0018】
図1および図2からわかるように、ICソケット1は、いわゆるクラムシェル・タイプのソケットであり、ベース2、リッド3、および、ベース2にリッド3を連結するためのヒンジ4を含む。ベース2は、樹脂等により形成されており、概ね矩形(正方形)の平面形状を有する。また、ベース2の表面には、概ね矩形(正方形)のチャンバ20が形成されている。本実施形態では、チャンバ20の何れか1本の対角線と、ベース2の何れか1本の対角線とのなす角度が、およそ45°に設定されている。更に、ベース2の表面には、チャンバ20と連続するように、ベース2の対角線方向に4つの凹部21が形成されている。
【0019】
このようなベース2上には、図3に示されるようなフレキシブル配線板10が配置されている。フレキシブル配線板10は、ソケット1の保持対象となるICパッケージDの複数の外部端子(図示省略)に対応するように配列された複数の接点11と、各接点11に適宜接続された配線パターン12とを含むものである。より具体的に説明すれば、フレキシブル配線板10は、絶縁基材14を含み、この絶縁基材14の少なくとも一方の面(表面)に、導電性材料からなる配線パターン12が積層されている。そして、フレキシブル配線板10では、絶縁基材14の一方の面側の配線パターン12と他方の面側の導電性層(図示省略)とが、絶縁基材14を貫通する導電性のバンプ15により層間接続されている。
【0020】
ここで、図4〜図6を参照しながら、フレキシブル配線板10の製造方法について簡単に説明する。フレキシブル配線板10を製造するに際しては、絶縁基材14として、例えば、低吸湿性、低誘電率、低誘電正接特性、耐薬品特性、ノンハロゲン物質特性等に優れる薄厚の液晶ポリマフィルム(LCP)が用意される。また、配線パターン12を形成するための導電性材料としては、例えば銅箔16が1枚の絶縁基材14に対して2枚用いられる。
【0021】
この場合、絶縁基材14の表面および裏面のうち、何れか一方の面に対して貼着される銅箔16の表面には、印刷製法等によって、導電性銀ペースト等からなるバンプ15が形成される。そして、図4に示されるように、バンプ15が形成されている銅箔16と他方の銅箔16との間に、絶縁基材14を配置すると共に、これらの材料を加熱しながらプレスする。これにより、図5に示されるように、各銅箔16が絶縁基材14に固定される。また、一方の銅箔16上のバンプ15は、絶縁基材14を貫通して他方の銅箔16と当接するので、バンプ15によって上下の銅箔16同士が層間接続される。その後、図5に示される状態となった半製品の少なくとも何れか一方の銅箔16には、所定のパターニング処理が施され、これにより、図6に示されるような配線パターン12(および接点11)を有するフレキシブル配線板10が完成する。このようなフレキシブル配線板10として適用可能な製品の一例としては、例えば、YFLEX(商標、山一電機株式会社製)が挙げられる。
【0022】
図3に示されるように、本実施形態では、フレキシブル配線板10の絶縁基材14は、ベース2のチャンバ20に嵌り込むように形成された基部14aと、ベース2の各凹部21に嵌り込むように形成された4つの延出部14bとを含む。複数の接点11は、基部14aのほぼ中央の所定位置に形成されており、各接点11に接続する配線パターン12は、各延出部14bに引き出されている。更に、各延出部14bには、配線パターン12と電気的に接続されたコネクタ17が固定されている。また、基部14aには、ベース2のチャンバ20に植設された位置決めピン6を貫通させる位置決め孔14cが形成されている。
【0023】
上述のフレキシブル配線板10は、ベース2の位置決めピン6によって、チャンバ20および各凹部21内に位置決めされ、接着剤やネジ等を適宜用いてベース2に対して固定される。ここで、ベース2のチャンバ20には、フレキシブル配線板10の各接点11の下方に位置するように、ソケット1の保持対象となるICパッケージDの表面積よりも多少大きい程度の面積をもった凹部が形成されている。この凹部には、シリコン等からなる薄板状の緩衝材9が配置される。
【0024】
そして、フレキシブル配線板10上には、樹脂等により形成された配線板押え部材7が配置される。配線板押え部材7は、チャンバ20に嵌り込むと共に各凹部21の一部に嵌り込むサイズおよび形状を有すると共に、ベース2の位置決めピン6が貫通する位置決め孔を含む。また、配線板押え部材7のほぼ中央部には、パッケージ収容部8が形成されている。このパッケージ収容部8は、フレキシブル配線板10の各接点11を露出させる開口と、この開口の周囲に形成されたパッケージガイドとを含む。
【0025】
配線板押え部材7は、ベース2の位置決めピン6によって、フレキシブル配線板10上に位置決めされ、接着剤やネジ等を適宜用いてベース2に対して固定される。これにより、配線板押え部材7のパッケージ収容部8から、フレキシブル配線板10の各接点11が露出され、パッケージ収容部8のパッケージガイドにICパッケージDが支持されると、ICパッケージDの各外部端子とフレキシブル配線板10の各接点11とが対向して接触し合うことになる。また、フレキシブル配線板10の各延出部14bに固定されているコネクタ17は、ベース2の4つのコーナ部付近に位置し、各コネクタ17には、試験機器や他の電子回路等からのケーブル50に含まれるコネクタ17を接続することができる。
【0026】
配線板押え部材7のパッケージ収容部8に配置されたICパッケージDは、ベース2にヒンジ4を介して連結されている樹脂等からなるリッド3によって、ベース2に対して押え付けられる。本実施形態において、ヒンジ4は、その支軸40がベース2の何れかの一辺に沿って延在するように構成されている。また、支軸40には、バネ41が装着されており、このバネ41により、リッド3は、図3に示される開放状態を維持するように付勢される。
【0027】
また、リッド3の先端(ヒンジ4と反対側の端部)には、ラッチ30が取付軸31の周りに回動自在に取り付けられている。ラッチ30は、図2に示されるように、略L字状の断面形状を有し、ベース2に向けて突出するフック部32と、レバー部33とを含む。ラッチ30のレバー部33とリッド3との間には、バネ34が配置されており、ラッチ30は、バネ34によって取付軸31の周りでフック部32がヒンジ4に向けて回動するように(図2における反時計方向に)付勢されている。従って、リッド3を閉じると、ラッチ30のフック部32は、ベース2のヒンジ4と反対側の側端部に形成されている斜面22を乗り越えて切り欠き部23と係合し、これにより、リッド3は、ベース2にロックされる。
【0028】
更に、図1および図2に示されるように、リッド3の内面(ベース2と対向する面)には、リッド3を閉じた際に配線板押え部材7上のICパッケージDと対向するように、押圧部材35が複数(4体)のバネ36を介して取り付けられている。押圧部材35は、リッド3に対して弾性変位自在であり、ICパッケージDと当接する当接部37を有する。押圧部材35を含むリッド3と、このリッド3をベース2に対して固定するためのラッチ30とは、ICパッケージDをベースに対して押え付けて、ICパッケージDの各外部端子とフレキシブル配線板10の各接点11との接触を保持するパッケージ押え手段として機能する。
【0029】
上述のように構成されるICソケット1では、ICパッケージDの外部端子(バンプ、ランド等)と接触可能な複数の接点11と、各接点11に接続された配線パターン12とを含むフレキシブル配線板10がベース2上に固定されている。そして、ICパッケージDをパッケージ収容部8に配置すると共に、図7に示されるように、リッド3を閉じると、リッド3に装着されている押圧部材35の当接部37がICパッケージDと当接し、各バネ36の付勢力によってICパッケージDはベース2に対して押え付けられる。これにより、ICパッケージDの各外部端子とフレキシブル配線板10の各接点11との接触を良好に保持することができると共に、ICパッケージDをフレキシブル配線板10および各ケーブル50を介して試験機器や他の電子回路に電気的に接続することができる。
【0030】
このように、本発明によるICソケット1は、それ単独で、従来のソケットおよび回路基板(ボード)の組立体として機能し得るものであり、ICパッケージ用試験器具等として用いることができる。すなわち、ICソケット1を用いれば、ICパッケージDの試験や電子機器等への実装のため、従来のようにソケットを回路基板に半田付け等によって電気的に接続する必要がなくなる。従って、従来のソケットと回路基板の配線パターンとの間におけるインピーダンスのミスマッチを完全に回避可能となり、ICパッケージDとその接続対象(試験機器等)との間におけるインピーダンスを良好に整合させることができる。
【0031】
また、上述のようにして製造されるフレキシブル配線板10は、スルーホール加工およびメッキ加工、更には、接着処理を用いることなく製造可能なものであり、優れた高周波数帯域特性およびリサイクル性を有し、かつ、高密度で精度のよい配線パターン12の設計を可能にするものである。従って、このようなフレキシブル配線板10をICソケット1に組み込むことにより、高周波数帯域において安定したインピーダンス整合を図ることが可能となる。また、フレキシブル配線板10は、上述のように薄厚に形成可能なものであることから、ICソケット1を低背化することにより、各種試験設備や電子機器のコンパクト化を図ることも可能となる。
【0032】
この結果、本発明のICソケット1によれば、ICパッケージDの動作周波数が例えば1〜8GHz程度と高い場合であっても、伝送損失を低減させて試験精度やICパッケージDを含む回路全体の電気的特性を良好に維持することが可能となる。また、ICパッケージDの外部端子とフレキシブル配線板10の接点11とを直接接触させることにより、ICソケット1にはコンタクトを配置する必要がなくなる。従って、ICソケット1は、少ない工程数かつ低コストで高精度に製造することができる。更に、本発明のICソケット1によれば、ICパッケージDの試験や電子機器への実装に際して、ICソケット1を基板に実装する工程を省略することが可能となるので、これらの試験等の大幅な省力化を図ることができる。
【0033】
そして、ICソケット1では、ベース2とフレキシブル配線板10との間に、フレキシブル配線板10の各接点11、つまり、配線板押え部材7のパッケージ収容部8の下方に位置するように緩衝材9が配置されている。すなわち、ICソケット1では、それ自体柔軟なフレキシブル配線板10の下方に、シリコン等の比較的柔軟な材料により形成された緩衝材9が配置されている。従って、ICソケット1では、外部から加わる力がフレキシブル配線板10の下方の緩衝材9より吸収されることになる。これにより、ICソケット1によれば、試験の実施や電子機器等への実装の際、ICパッケージDに過剰な力が加わることに起因するダメージを大幅に低減させることができる。
【0035】
以下、図8〜図10を参照しながら、本発明によるICソケットの第2実施形態について説明する。なお、上述の第1実施形態に関連して説明された要素と同一の要素については同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【0036】
図8〜図10に示されるICソケット1Aは、上述の第1実施形態に係るICソケット1とは異なり、いわゆるオープントップ・タイプのソケットとして構成されたものである。すなわち、ICソケット1Aは、パッケージ押え手段として、ICパッケージDと当接可能な一対のパッケージ押え部材(プッシャー)60と、ベース2に対して押し下げ可能なカバー61を含む。そして、カバー61の下降動作は、カバー61から延出されたロッド部62、ロッド部62とパッケージ押え部材60の基端とを連結するピン63、パッケージ押え部材60の先端側と当接する図示されない規制部を含むリンク機構(連動機構)により、パッケージ押え部材60の開放動作に変換される。また、ベース2とカバー61との間には、図示されない複数のバネが配置されており、これらのバネにより、カバー61は、図中上方に付勢されている。
【0037】
オープントップ・タイプのICソケット1Aでは、図9のように、カバー61をベース2に対して押し下げると、各パッケージ押え部材60は、ピン63の周りでそれぞれの先端部が持ち上がるように回動するので、パッケージ収容部8にICパッケージDを配置可能となる。そして、カバー61の押し下げを解除すると、カバー61は、図10に示されるように上方に移動し、カバー61の上方への移動に伴って、各パッケージ押え部材60は、ICパッケージDをベース2に対して押え付けるように回動する。ICパッケージDをパッケージ収容部8から取り出す場合は、カバー61をベース2に対して押し下げ、パッケージ収容部8が開放されるように各パッケージ押え部材60を回動させればよい。
【0038】
このように構成されるICソケット1Aも、第1実施形態に係るICソケット1と同様に、それ単独で従来のソケットおよび回路基板(ボード)の組立体として機能し得るものであり、ICパッケージ用試験器具等として用いることができる。従って、第2実施形態のICソケット1Aによっても、第1実施形態に関連して説明したものと同様の作用効果を得ることができる。
【0039】
なお、第2実施形態に係るICソケット1Aのフレキシブル配線板10は、延出部14b(配線パターン12)がベース2の側縁部と平行に延在するようにベース2に固定されているものとして例示されているが、これに限られるものではない。すなわち、第2実施形態において、フレキシブル配線板10は、第1実施形態に係るICソケット1のように、延出部14b(配線パターン12)がベース2の対角線方向に延在するようにベース2に固定されていてもよい。
【0040】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明によれば、ICパッケージの試験精度や、ICパッケージを含む回路の電気的特性を良好に保つことが可能となり、特に、高周波ICパッケージを保持させるのに好適なICソケットを実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるICソケットの第1実施形態を示す平面図である。
【図2】図1に示されるICソケットの断面図である。
【図3】図1のICソケットに含まれるフレキシブル配線板を示す平面図である。
【図4】図3に示されるフレキシブル配線板の製造手順を説明する模式図である。
【図5】図3に示されるフレキシブル配線板の製造手順を説明する模式図である。
【図6】図3に示されるフレキシブル配線板の製造手順を説明する模式図である。
【図7】ICパケットを保持している図1のICソケットを示す部分断面図である。
【図8】本発明によるICソケットの第2実施形態を示す平面図である。
【図9】図8に示されるICソケットの部分断面図である。
【図10】図8に示されるICソケットの部分断面図である。
【符号の説明】
1,1A ICソケット
2 ベース
3 リッド
4 ヒンジ
6 位置決めピン
7 配線板押え部材
8 パッケージ収容部
9 緩衝材
10 フレキシブル配線板
11 接点
12 配線パターン
14 絶縁基材
15 バンプ
16 銅箔
30 ラッチ
35 押圧部材
36 バネ
37 当接部
60 パッケージ押え部材
61 カバー
Claims (3)
- 複数の外部端子を有するICパッケージを着脱自在に保持可能なICソケットにおいて、
矩形のベースと、
前記ベース上に固定され、前記ICパッケージの前記複数の外部端子に接触するように配列された複数の接点を有する基部と、該接点と外部接続機器からのケーブルの一端とを電気的に接続する配線パターン、および、該配線パターンの端部に配され該ケーブルの一端に接続されるコネクタを有し該基部の各辺からそれぞれ互いに直交するように該ベースの各コーナ部に向けて延在する延出部と、を含むフレキシブル配線板と、
前記フレキシブル配線板上に位置決めされており、前記ICパッケージを前記各外部端子と前記フレキシブル配線板の前記各接点とが対向し合うように配置可能なパッケージ収容部を有する配線板押え部材と、
ヒンジにより前記ベースの一方の端部における前記フレキシブル配線板の二つの延出部の間となる位置に連結されたリッドと、該リッドを前記ベースの他方の端部における前記フレキシブル配線板の二つの延出部の間となる部分に対して固定するためのラッチとを含み、前記ICパッケージを前記ベースに対して押え付けて、前記ICパッケージの前記各外部端子と前記フレキシブル配線板の前記各接点との接触を保持することができるパッケージ押え手段とを備えることを特徴とするICソケット。 - 前記フレキシブル配線板は、絶縁基材と、前記絶縁基材の一方の面に積層されており、所定の配線パターンを形成する第1の導電性層と、前記絶縁基材の他方の面に積層された第2の導電性層とを含み、前記第1の導電性層と前記第2の導電性層とが前記絶縁基材を貫通する導電性バンプにより層間接続されていることを特徴とする請求項1に記載のICソケット。
- 前記ベースと前記フレキシブル配線板との間には、前記配線板押え部材の前記パッケージ収容部の下方に位置するように緩衝材が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のICソケット。
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