JP4243970B2 - ボールグリッドアレー型ｉｃソケット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣソケットの絶縁ハウジングの上に載置されたＬＧＡ（ランドグリッドアレー）型或いはＢＧＡ（ボールグリッドアレー）型のＩＣパッケージを、絶縁ハウジングにマトリックス状に配列して収容された電気コンタクトに加圧状態で電気的に接続するとともに、この電気コンタクトをプリント回路基板（以下、単に基板という）に電気的に接続するＩＣソケットに関し、特に、電気コンタクトと基板との接続を半田ボールを介して行なうボールグリッドアレー型ＩＣソケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のボールグリッドアレー型ＩＣソケット（以下単にＩＣソケットという）として米国特許第６，１３２，２２２号公報に開示されたＩＣソケットが知られている（特許文献１、Ｆｉｇ．３）。ここに開示されたＩＣソケットは、ＩＣパッケージのピンコンタクトと接触するコンタクトを備えており、このコンタクトは、ピンコンタクトと接触する接触アーム、ＩＣソケットの絶縁ハウジングに固定される固定部および基板に接続される半田ボール接続部を有している。ＩＣソケットのコンタクトの半田ボール接続部には、通常、半田ボールが半田付けされた状態で、ＩＣソケットが顧客に供給される。
【０００３】
上記特許文献１に開示された従来技術においては、ＩＣパッケージはピンコンタクト型であったが、ＩＣパッケージがボールグリッドアレー型、或いは、ランドグリッドアレー型である場合の従来技術においては、ＩＣソケットが実装される製品の小型化に対処するために、ＩＣソケットのコンタクトは、一般的に次のような形状となっている。即ち、ＩＣパッケージを組み込んだＩＣソケット組立体の高さをできるだけ低くするために、ＩＣパッケージの電極と接触するコンタクトの接触アームの接触点が、固定部からＩＣパッケージ載置面に延出した後、横（水平）方向にオフセットされる。そしてこのオフセットされた接触アームに、ＩＣパッケージのボールグリッドアレー型、或いはランドグリッドアレー型のコンタクトが押圧状態に接続される。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６，１３２，２２２号公報（Ｆｉｇ．３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように接触片（接触アーム）をオフセットした場合、ハウジングを挟んで、この接触点と反対側の、基板側の半田ボールの位置は、ＩＣパッケージのＬＧＡまたはＢＧＡの配置とＩＣソケットのＢＧＡの配置のバランス上、水平方向の接触点の位置に近づけることが好ましい。即ち、半田ボール接続部も固定部から水平方向に接触点と同じ方向にオフセットすることが好ましい。
【０００６】
一方、近年の伝送信号の高速化に伴い、コンタクトの信号経路はできるだけ短いことが好ましい。
【０００７】
以上のことから、半田ボール接続部は、固定部からオフセットしているとともに、ＩＣパッケージから基板に至る信号経路をできるだけ短くすることが望まれている。
【０００８】
上記特許文献１に記載された発明では、半田ボール接続部は、コンタクトの固定部から垂下した下端部を略直角に折り曲げられて形成されているので、半田ボール接続部を変位させたい場合は、電気経路が長くなるという問題がある。また、半田ボールを半田ボール接続部に半田付けするときに、半田ボールと半田ボール接続部との間に、半田フィレットが形成される。半田ボールは、溶融した半田フィレットの表面張力により、右側即ち固定部側に引っ張られて、半田付けすべき所定の位置から移動した位置で、半田ボール接続部に形成される虞がある。その結果、半田ボールの位置精度が低下し、電気的接続の信頼性が低下するという虞がある。また、半田ボールの横移動により、球形形状が変形してしまう可能性もある。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、半田ボールを固定部から水平方向に十分変位させることができるとともに、信号経路を短くし、また、半田ボールの位置精度を確保することができるボールグリッドアレー型ＩＣソケットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールグリッドアレー型ＩＣソケットは、複数のコンタクトと、一面にＩＣパッケージ載置面を有し他面に基板実装面を有するとともに、コンタクトの各々を収容するコンタクト収容孔が一面から他面にかけて複数形成された絶縁ハウジングとを備え、各コンタクトが、一面から一方向に折れ曲がるように突出してＩＣパッケージの載置面に載置されるＩＣパッケージの接続部と接触する接触アーム、コンタクト収容孔内に係合してコンタクト収容孔に固定される固定部および基板実装面から突出する、基板に接続される半田ボールが半田付けされた半田ボール接続部を有するボールグリッドアレー型ＩＣソケットにおいて、コンタクトが、固定部と半田ボール接続部との間に、半田ボール接続部を一方向と略同じ向きに変位させる過渡部を有していることを特徴とするものである。
【００１１】
上記過渡部は、半田ボールを半田ボール接続部に半田付けする際に、半田フィレットが過渡部に形成されるのを阻止するフィレット形成阻止部を有するよう構成することができる。
【００１２】
また、フィレット形成阻止部は、半田ボール接続部から基板実装面と略直角に形成された垂直部分を有していることが好ましい。
【００１３】
さらに、ハウジングは、コンタクト収容孔の固定部側の基板実装面から半田ボール接続部の端部まで延びて、半田ボールを半田ボール接続部に半田付けする際に、半田フィレットが過渡部に形成されるのを阻止する突出部を有するよう構成することができる。この突出部は、コンタクトの過渡部の形状に倣った形状としてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のボールグリッドアレー型ＩＣソケットは、基板に接続される半田ボールが半田付けされた半田ボール接続部を有しており、また、コンタクトは、コンタクト収容孔に固定される固定部と基板に接続される半田ボール接続部との間に、半田ボール接続部を接触アームの一方向と略同じ向きに変位させる過渡部を有しているので、次の効果を奏する。
【００１５】
即ち、過渡部により半田ボールを固定部から十分変位させて接触アームの接触点とその位置を整合させることができる。
【００１６】
上記過渡部が、半田ボールを半田ボール接続部に半田付けする際に、半田フィレットが過渡部に形成されるのを阻止するフィレット形成阻止部を有するよう構成されている場合は、溶融半田が過渡部に移動することが阻止されるので、はんだボールが、過渡部の方に溶融半田の表面張力により所定の位置から引っ張られて位置ずれを生じたり、変形したりする虞がない。従って、電気的接続の信頼性を損なうことがない。
【００１７】
このフィレット形成阻止部が、半田ボール接続部から基板実装面と略直角に形成された垂直部分を有している場合は、はんだボール接続部から垂直部分に半田フィレットが形成される虞が極めて少ないので、半田ボールが移動したり変形したりしないという効果が確実に得られる。
【００１８】
さらに、ハウジングが、コンタクト収容孔の固定部側の基板実装面から半田ボール接続部の端部まで延びて、半田ボールを半田ボール接続部に半田付けする際に、半田フィレットが過渡部に形成されるのを阻止する突出部を有する場合は、コンタクトの半田フィレット形成阻止部と相俟って、半田フィレットが過渡部に移動することが一層確実に阻止できる。
【００１９】
【発明の好ましい実施の形態】
以下、本発明のＩＣソケットの好ましい実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。以下、主として図１を参照して説明する。図１は、本発明のＩＣソケットの断面図を示す。ＩＣソケット１は絶縁性のハウジング２と、このハウジング２をハウジング２の基板実装面１０側から支持する金属プレート２０と、ＩＣパッケージ３０をハウジング２に押圧する荷重プレート１９とを有する。金属プレート２０および荷重プレート１９は、各々金属板から打抜き、折曲形成により製造されている。
【００２０】
ＩＣソケット１の矩形のハウジング２は、周囲を壁４で囲まれたＩＣパッケージ載置面６を一面に有し、逆側となる他面には基板８に載置される基板実装面１０を有する。ハウジング２には、後述するコンタクト収容孔１２（図２）が、上側となる一面から基板８側の他面にかけてマトリックス状に形成されており、この中にコンタクト１４が各々圧入されて固定されている。
【００２１】
ハウジング２の下部は、ハウジング２の下面全周に亘って矩形の段部１６が形成されている。そして、前述の金属プレート２０には、この段部１６によって形成されたハウジング２の下部を収容する開口１８が形成されており、金属プレート２０がハウジング２に組み立てられると、金属プレート２０の開口１８の近傍が段部１６に当接するようになっている。金属プレート２０の一端には、荷重プレート１９を作動させるレバー２２の回動軸２６を保持する支承部２８が折曲により形成されている。回動軸２６には荷重プレート１９を付勢するクランク状の作用部２４が形成されている。
【００２２】
荷重プレート１９の他端側には、軸受部３２が形成されており、金属プレート２０は、この軸受部３２に形成された孔３２ａに回動可能に係合する爪３４を有する。これにより、荷重プレート１９は、図１中、矢印３６で示す方向に回動することが可能となる。荷重プレート１９には、前述の一端側に作用部２４により押圧される舌片３８が形成されている。また、荷重プレート１９の中央部には、図１において下方に突出するように湾曲した湾曲部４０が形成されている。そして、荷重プレート１９が図１に示す位置に、レバー２２を回動させることにより閉鎖されると、この湾曲部４０により、図１中仮想線で示すＩＣパッケージ３０がハウジング２に向けて押圧され、ＩＣパッケージ３０の電極（接続部）３１、即ち、ＬＧＡまたはＢＧＡがコンタクト１４の接触アーム４６と電気的に接触する。
【００２３】
次に、図２から図４を参照して、コンタクト１４の形状およびその取付構造について説明する。図２は、図１における矢印４２で示す部分の要部拡大図であり、ハウジング２とコンタクト１４のみを示す。図３は本発明のボールグリッドアレー型ＩＣソケットに使用されるコンタクトを示し、図３（Ａ）は図２のコンタクト１４の左側面図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）は右側面図、図４（Ａ）は図３のコンタクト１４の平面図、図４（Ｂ）は底面図を夫々示す。
【００２４】
まず、図２を参照すると、前述のコンタクト受容孔１２には、コンタクト１４がハウジング２のＩＣパッケージ載置面６から基板実装面１０ににかけて係止されているのが明瞭に示されている。このコンタクト１４は、図３および図４に最もよく示すように、１枚の金属板を打抜き、折曲形成して構成される。コンタクト１４は、図３において上下方向に延びた基部（固定部）４４と、この基部４４の側方から延出するとともに基部４４に重なるように折り曲げられ、さらに上方に延出する接触アーム４６と、基部４４の下端から基板８側に延出するタイン４８とを有する。なお、各図において説明の便宜上、上下左右と表現する。
【００２５】
各部の形状についてさらに詳細に説明すると、図３に最も良く示されているように、基部４４の両側の側縁５０、５２の上下に、コンタクト収容孔１２の内壁５４と干渉係合して係止される係止突起５６（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ）が形成されている。基部４４の側縁５２から折り曲げられた接触アーム４６は、折曲部５８から上方に延び、さらに一方向に折れ曲がるように突出している。接触アーム４６の先端部には、ＩＣパッケージ３０の接続部と接続される、上面が弧状の接点６０が形成されている。
【００２６】
またタイン４８は、半田ボール６４が半田付けされる半田ボール接続部６２と、固定部４４および半田ボール接続部６２を連結する過渡部６６とから構成されている。半田ボール接続部６２は、半田ボール６４の直径より僅かに小さい直径を有する円板状であり、ハウジング２の基板実装面１０と略平行に延びている。また、過渡部６６は、半田ボール接続部６２を接点６０が変位している方向と略同じ方向に変位させている。この過渡部６６については、図５を併せて参照して説明する。
【００２７】
図５は、図３に示すコンタクト１４のタイン４８を示す部分拡大図である。過渡部６６は、基板実装面１０と略平行に延びる水平部分６６ａと、この水平部分６６ａに連続して、半田ボール接続部６２に対して略垂直な垂直部分６６ｂから構成されている。
【００２８】
次に、この過渡部６６の作用についてさらに詳細に説明する。半田ボール６４が、半田ボール接続部６２に半田付けされる際には、半田ボール６４が一部溶融して、半田フィレット６４ａが半田ボール接続部６２と半田ボール６４との間の全周に形成される。この半田フィレット６４ａは、半田ボール接続部６２に連続する垂直部分６６ｂが、半田ボール接続部６２と垂直に形成されているので、半田フィレット６４ａが半田ボール接続部６２垂直部分６６ｂの方に流れ出すことはない。従って、この垂直部分６６ｂは、半田フィレット形成阻止部として機能する。
【００２９】
過渡部６６が、仮に図５に仮想線で示すように、半田ボール接続部６２から右に延出し、さらに上方に延びる形状であった場合、半田フィレット６４ａは、半田ボール接続部６２から、右側に流れてしまい、それにつれて溶融した半田ボール６４の表面張力により半田ボール６４が右側に移動した状態即ち位置ずれした状態で固定されてしまう。その結果、基板の導電パッド（図示せず）と半田ボール６４とが位置ずれしてしまい、電気的接続の信頼性が損なわれる虞がある。
【００３０】
本願発明においては、はんだボール６４は常に所定位置に形成されるため、このように位置ずれする虞はない。この特徴を達成する上では、半田ボール接続部６２が前述の如く、はんだボール６４より僅かに小さいことも有利に働いている。即ち、半田ボール６４が水平方向に移動する可能性をなくすことにより、正確な位置決めに寄与している。
【００３１】
過渡部６６は図５に示された形状に限定されるものではなく、種々の形状が考えられる。即ち、垂直部分６６ｂに代わって、半田フィレット６４ａの流れ込みを阻止する形状であればよい。例えば、図６にこのような他の過渡部を有するコンタクト１４の変形例を示す。
【００３２】
図６は、傾斜部分６８ａを有する過渡部６８を有する変形例のコンタクト１４ａの部分拡大図である。なお、図６中に示される部品のうち、図３乃至図５と同様な部分については同じ参照番号を使用して説明する。過渡部６８は、傾斜しているので、半田フィレット６４ａは傾斜部分６８ａに沿って上がりにくい。即ちはんだボール６４は、過渡部６８の方に引っ張られにくい。また、傾斜部分６８ａは、固定部４４と半田ボール接続部６２とを短距離で連結し、電気経路を短くしている。
【００３３】
過渡部は、上述した形状の他に、例えば、前述の、半田ボール接続部６２から立ち上がる垂直部分６６ｂと過渡部６８の傾斜形状を組み合わせても良いし、斜め上方に湾曲して突出するように弧状の一部として形成しても良い。つまり、はんだフィレット６４ａが過渡部に移動しにくい種々の形状が可能である。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、図３に示すコンタクト１４のタイン４８を他のハウジング２ａとともに拡大して示す部分拡大図である。この実施形態では、半田フィレット６４ａがコンタクト１４の過渡部６６に移動しにくいように、ハウジング２ａの基板実装面１０に、断面が３角形状の突起（突出部）７０をさらに追加して設けている。この突起７０は、基板実装面１０の固定部即ち基部４４側から半田ボール接続部６２まで延びており、半田フィレット６４ａが、過渡部６６に沿って上方に移動しようとしても、突起７０の先端部７０ａによって、上方への移動が阻止される。従って、半田ボール６４が移動したり、移動に伴って変形したりすることが一層防止される。
【００３５】
次に、この突起の変形例を図８に示す。図８は、コンタクト１４のタイン４８を、さらに別の変形例のハウジング２ｂとともに拡大して示す部分拡大図である。図８は、ハウジング２ｂの突起（突出部）７２の形状が過渡部６６の形状に倣って形成された状態を示す。即ち、この突起７２は、コンタクト１４の過渡部６６の、図８において右側の形状と相補的な形状を有している。この突起７２の場合も、突起７２の先端部７２ａによって、はんだフィレット６４ａが過渡部６６の方に移動するのが阻止される。
【００３６】
また、前述の傾斜した過渡部６８を有するコンタクト１４ａ（図６）に対しても同様にハウジング２から突起を形成することができる。そして、過渡部６８に沿って、半田フィレット６４ａが上昇することを阻止することができることは勿論である。
【００３７】
このように、コンタクト１４、１４ａの過渡部６６、６８は、それ自体で、ハウジング２の形状に依存することなく、半田フィレット形成阻止部を構成することができるが、さらにハウジング２ａ、２ｂ側に前述の如く突起７０、７２を追加的に設けることで、一層効果的にはんだボール６４を位置ずれさせることなく、変位させることができる。このように、ハウジング２ａ、２ｂ側の突起７０、７２も半田フィレット形成阻止部として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボールグリッドアレー型ＩＣソケットの断面図
【図２】図１における矢印で示す部分の要部拡大図であり、ハウジングとコンタクトのみを示す。
【図３】本発明のボールグリッドアレー型ＩＣソケットに使用されるコンタクトを示し、図３（Ａ）は図２のコンタクトの左側面図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）は右側面図を夫々示す。
【図４】図４（Ａ）は、図３のコンタクトの平面図、図４（Ｂ）は底面図を夫々示す。
【図５】図３に示すコンタクトのタインを示す部分拡大図
【図６】傾斜した過渡部を有するコンタクトの変形例を示す部分拡大図
【図７】図３に示すコンタクトのタインを他のハウジングとともに拡大して示す、本発明の他の実施形態の部分拡大図
【図８】図３に示すコンタクトのタインを、さらに別の変形例のハウジングとともに拡大して示す部分拡大図
【符号の説明】
１ ボールグリッドアレー型ＩＣソケット
２、２ａ、２ｂ 絶縁ハウジング
６ ＩＣパッケージ載置面
６、３０６ 他端
８ 基板
１０ 基板実装面
１２ コンタクト収容孔
１４、１４ａ コンタクト
３０ ＩＣパッケージ
４４ 基部（固定部）
４６ 接触アーム
６２ 半田ボール接続部
６４ 半田ボール
６４ａ 半田フィレット
６６、６８ 過渡部
６６ｂ 垂直部分（フィレット形成阻止部）
６８ａ 傾斜部分（フィレット形成阻止部）
７０、７２ 突起（突出部）

Claims (2)

1. 複数のコンタクトと、一面にＩＣパッケージ載置面を有し他面に基板実装面を有するとともに、前記コンタクトの各々を収容するコンタクト収容孔が前記一面から前記他面にかけて複数形成された絶縁ハウジングとを備え、前記各コンタクトが、前記一面から一方向に折れ曲がるように突出して前記ＩＣパッケージの載置面に載置されるＩＣパッケージの接続部と接触する接触アーム、前記コンタクト収容孔内に係合して該コンタクト収容孔に固定される固定部および前記基板実装面から突出する、基板に接続される半田ボールが半田付された半田ボール接続部を有するボールグリッドアレー型ＩＣソケットにおいて、
   前記コンタクトが、前記固定部と前記半田ボール接続部との間に、該半田ボール接続部を前記一方向と略同じ向きに変位させる過渡部を有し、該過渡部が、前記半田ボールを前記半田ボール接続部に半田付する際に、半田フィレットが前記過渡部に形成されるのを阻止するフィレット形成阻止部を有することを特徴とするボールグリッドアレー型ＩＣソケット。
2. 前記フィレット形成阻止部が、前記半田ボール接続部から前記基板実装面と略直角に形成された垂直部分を有していることを特徴とする請求項１記載のボールグリッドアレー型ＩＣソケット。

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