JP4801944B2 - Icソケットおよびicソケット組立体 - Google Patents

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Description

本発明は、下面に複数の電気接点が配置されたIC(Integrated Circuit)パッケージ用のICソケット、およびそのICパッケージとこれを受け入れるICソケットからなるICソケット組立体に関する。
半導体素子をパッケージしたICパッケージには種々のタイプがある。例えば、下面に、平板状のパッドが配置されたLGA(ランド・グリッド・アレイ)と称されるタイプのものや、球面状のパッドが配置されたBGA(ボール・グリッド・アレイ)と称されるタイプのものや、リードピンが配置されたPGA(ピン・グリッド・アレイ)と称されるタイプのものがある。このように種々のタイプがあるICパッケージを、回路基板上の配線と電気的に接続するにあたっては、従来より、回路基板上の配線と電気的に接続するコンタクトを備えたICソケットが用いられている(例えば、特許文献1〜3等参照)。昨今では、これらのICパッケージにおけるパッド等の電気接点の高密度化や、ICソケットにおけるコンタクトの高密度化が望まれている。
図1は、LGAと称されるタイプのICパッケージを受け入れる従来のICソケットの一部を示す図である。
図1には、ICソケット9が有する絶縁ハウジング91およびコンタクト92や、そのICソケット9に装着されるICパッケージ8およびそのICパッケージ8が有するパッド81が示されている。絶縁ハウジング91には、ICパッケージ8を上方から受け入れる凹部911が設けられている。コンタクト92は、片持ちばね方式が採用され、図の左に示す接点921側が自由端になっている。片持ちばね方式のコンタクト92を採用したICソケット9では、ICパッケージ8を押下すると(垂直荷重を加えると)、コンタクト92の撓みに伴ってICパッケージ8が沈み込むと共に、接点位置が平面視においては水平にスライドする。
図1(A)には、ICパッケージ8が、上方からスライドする向き(図1(C)中の矢印参照)側(左側)に寄った状態で凹部911内にセットされた様子が示されており、図1(B)には、ICパッケージ8が、上方からスライドする向きとは反対向き側(右側)に寄った状態で凹部911内にセットされた様子が示されている。
図1(A)および(B)のいずれに示された様子でも、ICソケット9の凹部911内にセットされたICパッケージ8のパッド81には、ICソケット9のコンタクト92が接している。ICソケット9の凹部911内にセットされたICパッケージ8は、不図示の加圧カバーによって垂直荷重を受け、ICパッケージ8の下面80が絶縁ハウジング91の載置部912に当接するまで押し込まれる。
図1(C)には、図1(B)に示すICパッケージ8が、その下面80が絶縁ハウジング91の載置部912に当接するまで押し込まれた様子が示されている。
図1(B)に示す、スライドする向き(図1(C)中の矢印参照)とは反対向きに寄った状態で凹部911内にセットされたICパッケージ8に垂直荷重が加わると、ICソケット9の片持ちばね状のコンタクト92は下方へ向けて倒れ込み(図中の点線で示したコンタクト参照)、その接点921が図の左側へ移動する。ここでは、その移動量をRとして図示している。コンタクト92の接点921が図の左側へ移動する際、コンタクト92の接点921とICパッケージ8のパッド81とがしゅう動し、その摩擦によってICパッケージ8も図の左側へスライドする(図1(C)中の矢印参照)。ICパッケージ8は凹部911の縁911aに当接するとともに、下面80が絶縁ハウジング91の載置部912に当接し、最終的な所定の装着位置に位置決めされる。図1(B)に示すICソケット9では、ICパッケージ8に垂直荷重が加わえられると、ICパッケージ8が左側に移動する。ここでは、その移動量をSとして図示している。このため、ICパッケージ8のパッド81に対するコンタクト接点921の相対的な移動量は|R−S|となる。
なお、コンタクト92とパッド81とのしゅう動により、パッドやコンタクトに生じた酸化被膜が削り落とされる。
特開平7−282931号公報 特開平10−302925号公報 特開2005−19284号公報
しかしながら、図1(A)に示す、スライドする向き(図1(c)の矢印参照)に寄った状態で凹部911内にセットされたICパッケージ8に不図示の加圧カバーを介して垂直荷重が加えられると、ICパッケージ8は、凹部911に沈み込むことができるものの、垂直荷重を受ける前から凹部911の縁911aに当接しているため、図の左側へそれ以上スライドすることができない。このため、ICパッケージ8のパッド81に対するコンタクト接点921の相対的な移動量がRとなり、相対的な移動量が|R−S|となる図1(B)に示すICソケット9より大きくなってしまう。すなわち、パッド81に対するコンタクト92の接触位置は、凹部911内にセットされた状態から最終的な装着位置に位置決めされた状態に変化する間にパット81の左側へR分だけずれる。図1に示すICパッケージ8では、ICパッケージ8が図1(A)に示すスライドする向き(図1(c)の矢印参照)に寄った状態で凹部911内にセットされた場合にパッド81に対するコンタクト92の接触位置が左側へR分だけずれることも考慮して、パッド81は、コンタクト92の接点921との電気的接続のために必要な面積よりも大きく作られており、ICパッケージにおける電気接点(パッド)の高密度化が妨げられている。また、ICソケット9のコンタクト92は、ICパッケージ8のパッド81に対応して設けられているため、パッド81が大型化すれば、必然的にコンタクト92間のピッチも拡がってしまい、ICソケットにおけるコンタクトの高密度化も妨げられてしまう。
本発明は上記事情に鑑み、高密度にコンタクトが配置されたICソケット、およびそのICソケットにICパッケージが装着されたICソケット組立体を提供することを目的とするものである。
上記目的を解決する本発明のICソケットは、下面に複数の電気接点が配置されたICパッケージを受け入れる絶縁ハウジングと、
一端が上記絶縁ハウジングに固定され、他端が上記受け入れるICパッケージ下面の電気接点と接触してその電気接点との電気的接続を保つ複数の弾性コンタクトと、
上記絶縁ハウジング内に受け入れる上記ICパッケージの受入れ位置を決めるとともに、受け入れたICパッケージの押下(押圧)に伴う上記弾性コンタクトの撓みによる水平方向のICパッケージの移動量(スライド量)を規制するばね部材とを備えたことを特徴とする。
ここで、上記ばね部材により決められるICパッケージの受入れ位置は、ICパッケージの押下による移動方向と反対側の絶縁ハウジング内壁にそのICパッケージが接する位置であることが好ましい。
本発明のICソケットによれば、上記絶縁ハウジングに受け入れられたICパッケージは、上記ばね部材によって、図1(B)に示すスライドする向き(図1(c)の矢印参照)とは反対向きに寄った状態になる。したがって、本発明のICソケットでは、図1(A)に示すスライドする向きに寄った状態でICパッケージを受け入れることを想定する必要がなくなり、しかも、上記電気接点に対する上記弾性コンタクトの相対的な移動量は、ICパッケージが上記受入れ位置からスライドする分、短くなる。よって、本発明のICソケットによれば、コンタクトの高密度化が実現される。
また、上記ばね部材は、上記絶縁ハウジングに一体的に設けられた樹脂製のものであってもよいが、金属製のものであることが好ましい。
ここで図1(B)を再び参照して説明すると、図1(B)に示すICパッケージ8が最終的な装着位置へ向けてスライドし、ICパッケージ8の下面80が絶縁ハウジング91の載置部912に当接する前に、ICパッケージ8のスライドする向きの先端の縁801が凹部911の縁911aに当接すると、ICパッケージ8の縁801も絶縁ハウジング91の縁911aも樹脂製であることから摩擦が大きくなり、ICパッケージ8がそれ以上沈み込まなくなってしまう問題がある。また、仮に、ICパッケージ8が沈み込んだとしても、ICパッケージ8と絶縁ハウジング91がともに削られながらICパッケージ8が沈み込み、その下面80が載置部912に当接する。一方、上記絶縁ハウジングに入れ込まれたICパッケージに常時接する上記ばね部材が金属製のものであれば、ICパッケージの沈み込みが阻害されることもなく、ICパッケージや上記ばね部材が削られることもない。
上記目的を解決する本発明のICソケット組立体は、下面に複数の電気接点が配置されたICパッケージと、そのICパッケージ用のICソケットとからなるICソケット組立体において、
上記ICソケットが、
下面に複数の電気接点が配置されたICパッケージを受け入れる絶縁ハウジングと、
一端が上記絶縁ハウジングに固定され、他端が上記受け入れるICパッケージ下面の電気接点と接触してその電気接点との電気的接続を保つ複数の弾性コンタクトと、
上記絶縁ハウジング内に受け入れる上記ICパッケージの受入れ位置を決めるとともに、受け入れたICパッケージの押下に伴う上記弾性コンタクトの撓みによる水平方向のICパッケージの移動量を規制するばね部材とを備えたものであることを特徴とする。
本発明のICソケット組立体によれば、ICパッケージの電気接点の大きさはICパッケージが上記受入れ位置からスライドする分小さくてすみ、高密度に電気接点が配置されたICパッケージと上記本発明のICソケットとからなるICソケット組立体が提供される。
本発明によれば、高密度にコンタクトが配置されたICソケット、およびそのICソケットにICパッケージが装着されたICソケット組立体を提供することができる。
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図2は、本発明の一実施形態であるICソケット組立体の分解斜視図である。
図2に示すICソケット組立体1は、ICパッケージ50とこれを受け入れるICソケット10からなるものである。図2に示すICソケット10は、LGA(ランド・グリッド・アレイ)と称される、下面に平板状の複数のパッドがマトリックス状に配置されたタイプのICパッケージのソケットである。このICソケット10は、パーソナルコンピュータ等に配備される、CPU(Central Processing Unit)を搭載する主基板(マザーボード)に表面実装される。このICソケット10は、本発明のうちのICソケットの一実施形態に相当し、絶縁ハウジング11と、荷重受け部材12と、加圧カバー13と、レバー14とを有する。図示省略したが、絶縁ハウジング11の裏面には、複数の半田ボールが配列されており、ICソケット10は、これらの半田ボールによってマザーボードに実装される。
図2に示すICパッケージ50は、LGAタイプのものであり、ガラスエポキシ樹脂製の基板51に実装されたCPUコアを金属製部材52によって覆ったものである。
図2に示すレバー14は、クランク部141と操作部142とからなるL字状のものであり、図2に示すレバー14は、操作部142が起立した姿勢で図示されており、図2に示す加圧カバー13は、開いた姿勢で図示されている。
図2に示すICソケット10では、金属製の荷重受け部材12の一端側(図2では左手前側)の両脇の切欠き121に、金属製の加圧カバー13の一対の係合片131を回動自在に挿入し、荷重受け部材12に対して加圧カバー13が、この一端側を回動中心にして開閉自在なものとする。レバー14は、荷重受け部材12の他端側(図2では右奥側)の両脇の軸受部122にクランク部141を挿通させ、操作部142が起立した状態では、軸受部122の間でクランク141aも起き上がっており、加圧カバー13は開閉自在な状態にある。
図2に示すICソケット10に、ICパッケージ50を装着するには、加圧カバー13を開け(図3(a)参照)、下面501を絶縁ハウジング11に向けて上方からICパッケージ50を絶縁ハウジング11にセットする。その後、加圧カバー13を開じた状態にし、レバー14の操作部142を図2の矢印方向に押し倒すと、クランク141aも押し倒され、クランク141aが加圧カバー30の押下片132を下方へ押し下げる。こうすることで、図2に示すICソケット10では、絶縁ハウジング11にセットされたICパッケージ50に垂直荷重が与えられる。押し倒された操作部142は、荷重受け部材12の係止部123に係止され、ICパッケージ50には垂直荷重が与え続けられる。
図3は、本実施形態のICソケットを示す斜視図である。
この図3では、図2では左手前側であった一端側を右奥側にして、図3(a)には加圧カバー13を開いた状態が示され、図3(b)には、加圧カバー13を閉じ、クランク141aが加圧カバー13の押下片132を下方へ押し下げている状態が示されている。絶縁ハウジング11には多数の弾性コンタクト112が配列されている。
図4は、図2に示すICソケットの絶縁ハウジングを模式的に示した図である。
絶縁ハウジング11は、上方(この図4では紙面手前側)からICパッケージ50を受け入れる樹脂製のものであり、その上方から見ると、中央に矩形の開口111が設けられている。弾性コンタクト112は、この開口111を囲むように何周にも配置されており、図4では、内側2周分の弾性コンタクト112と外側数周分の弾性コンタクト112が示されており、それらコンタクトの間に配置されたものは図示省略してある。複数の弾性コンタクト112それぞれは、片持ちばね方式を採用したものであり、自由端である先端が一方向を向くように揃えて配備されている。図2に示すいずれの弾性コンタクト112も、その先端が図の下を向いている。絶縁ハウジング11は、受け入れたICパッケージ50が、弾性コンタクト112の先端が向く向きへスライドすること(図中の矢印参照)を許容するものである。
また、絶縁ハウジング11の、弾性コンタクト112の先端が向く壁の左右には、ばね部材113が配備されている。このばね部材113は金属製のものであり、絶縁ハウジングに圧入固定されたものである。
図5は、絶縁ハウジングに圧入固定する前の、図4の右側に位置するばね部材を示す図である。
図5に示すばね部材113は、絶縁ハウジングに圧入固定される固定部113aを有する。この固定部113aから90度折れ曲がって図の右側に延びるアーム部113bの先端は自由端になり、その先端には、水平方向(この図5では紙面に対して垂直な方向)に折り曲げられた折曲部113cが形成されている。
図6は、ICパッケージが、絶縁ハウジングの初期位置にセットされた様子と最終的に所定の装着位置に装着された様子とを比較して示した図である。
絶縁ハウジング11には、ICパッケージ50を上方から受け入れる凹部115が設けられている。この凹部115は、ICパッケージ50の大きさよりも大きめに作られており、受け入れたICパッケージ50が図の右から左へスライドできる(矢印参照)。すなわち、図6に示す絶縁ハウジング11は、ICパッケージ50の水平方向へのスライドを許容するものである。凹部115は、ICパッケージ50のスライドする向き(矢印参照)の下流側の壁115a、それとは反対のスライドする向きの上流側の壁115b、および底面となる載置部115cを有する。
図6の上方には、ICパッケージ50が絶縁ハウジング11の凹部115にセットされた様子が示されている。絶縁ハウジング11の凹部115に入れ込まれたICパッケージ50は、ばね部材113によって図の右側に付勢され、凹部115のスライドする向きの上流側の壁115bに当接している。すなわち、本実施形態のICソケット10では、ICパッケージ50は、ばね部材113によって、スライドする向き(矢印参照)とは反対向きに寄った状態で凹部115内にセットされる。この図6の上方に示すように、ICパッケージ50が、凹部115のスライドする向きの上流側の壁115bに当接した状態であっても、そのICパッケージ50の下面に配置されたパッド55と、絶縁ハウジング11に配置された弾性コンタクト112は接触している。
ここで図7も参照してさらに説明を続ける。
図7は、図4に示す絶縁ハウジングの凹部にICパッケージがセットされた際の、右下に配備されたばね部材の様子を示す図である。
図7に示すばね部材113におけるアーム部113bの先端(自由端)は、ICパッケージ50に当接し、ICパッケージ50をスライドする向き(矢印参照)とは反対向きに向けて付勢している。
一方、図6の下方には、絶縁ハウジング11の凹部115内にセットされたICパッケージ50が図2に示す加圧カバー13によって垂直荷重を受け、ICパッケージ50の下面501が凹部115の載置部115cに当接するまで押し込まれた様子が示されている。図6の上方に示す、スライドする向き(矢印参照)とは反対向きに寄った状態で凹部115内にセットされたICパッケージ50に垂直荷重が加わると、ICソケット10の弾性コンタクト112は下方へ向けて倒れこみ、その接点112aが図の左側へ移動する。ここでは、その移動量をRとして図示している。弾性コンタクト112の接点112aが図の左側へ移動する際、弾性コンタクト112の接点112aとICパッケージ50のパッド55とがしゅう動し、パッド55や弾性コンタクト112に生じた酸化被膜が削り落とされるとともにそのしゅう動による摩擦によってICパッケージ50も図の左側へスライドする。こうしてスライドするICパッケージ50に押されてばね部材113はスライドする向き側(左側)へ撓む。ばね部材113は、ある程度のところまで撓むと、凹部115の、スライドする向きの下流側の壁115aにぶつかり、それ以上撓むことが阻止され、ICパッケージ50のスライドも止められる。図6の下方には、それ以上撓むことが阻止されたばね部材113に当接するとともに、下面501が絶縁ハウジング11の載置部115cに当接し、最終的な所定の装着位置に位置決めされたICパッケージ50が示されている。ここでは、それ以上撓むことが阻止されるまで変位したばね部材113の変位量をSとして図示しているが、この変位量はICパッケージ50のスライド量に相当する。
本実施形態のICソケット10によれば、ICパッケージ50のパッド55に対するコンタクト接点112aの相対的な移動量が|R−S|となる。
ここで図8も参照してさらに説明を続ける。
図8は、図4に示す絶縁ハウジングにおける最終的な所定の装着位置にICパッケージが装着された際の、右下に配備されたばね部材の様子を示す図である。
図8に示すばね部材113におけるアーム部113bの先端(自由端)は、ICパッケージ50によってスライドする向き(矢印参照)へ押され、折曲部113cが絶縁ハウジング11に突き当たり、ばね部材113がこれ以上撓むことが阻止されている様子が示されている。すなわち、スライドするICパッケージ50が、ばね部材113によって上記装着位置に位置決めされている。
なお、上記装着位置までスライドしてきたICパッケージ50が、絶縁ハウジング11に直接当接するようにして、スライドするICパッケージ50を絶縁ハウジング11によって上記装着位置に位置決めするようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、絶縁ハウジング11に入れ込まれたICパッケージ50は、ばね部材113によって、ICパッケージ50の複数のパッド55それぞれがICソケット10の複数の弾性コンタクト112それぞれに接する位置であってICパッケージ50が凹部115のスライドする向きの上流側の壁115bに当接する受入位置にセットされる。したがって、本実施形態のICソケット10では、図1(A)に示すスライドする向きに寄った状態でICパッケージを受け入れることを想定する必要がなくなり、しかも、ICパッケージ50のパッド55の大きさはICパッケージ50が上記受入位置から上記装着位置までスライドする分、すなわち図6に示すS分だけ小さくてすみ(|R−S|)、ICパッケージ50におけるパッド55の高密度化につながり、ひいては、ICソケット10における弾性コンタクト112の高密度化も実現される。
また、ばね部材113が金属製のものであることから、ICパッケージ50の、ガラスエポキシ樹脂製の基板51が、そのばね部材113に当接することで、沈み込みが阻害されることもなく、削り取られることもない。
LGAと称されるタイプのICパッケージを受け入れる従来のICソケットの一部を示す図である。 本発明の一実施形態であるICソケット組立体の分解斜視図である。 本実施形態のICソケットを示す斜視図である。 図2に示すICソケットの絶縁ハウジングを模式的に示した図である。 絶縁ハウジングに圧入固定する前の、図4の右側に位置するばね部材を示す図である。 ICパッケージが、絶縁ハウジングの初期位置にセットされた様子と最終的に所定の装着位置に装着された様子とを比較して示した図である。 図4に示す絶縁ハウジングの凹部にICパッケージがセットされた際の、右下に配備されたばね部材の様子を示す図である。 図4に示す絶縁ハウジングにおける最終的な所定の装着位置にICパッケージが装着された際の、右下に配備されたばね部材の様子を示す図である。
符号の説明
1 ICソケット組立体
10 ICソケット
11 絶縁ハウジング
112 弾性コンタクト
113 ばね部材
12 荷重受け部材
13 加圧カバー
14 レバー
50 ICパッケージ
55 パッド

Claims (5)

  1. 下面に複数の電気接点が配置されたICパッケージを受け入れる絶縁ハウジングと、
    一端が前記絶縁ハウジングに固定され、他端が前記受け入れるICパッケージ下面の電気接点と接触して該電気接点との電気的接続を保つ複数の弾性コンタクトと、
    前記絶縁ハウジング内に受け入れる前記ICパッケージの受入れ位置を決めるとともに、受け入れたICパッケージの押下に伴う前記弾性コンタクトの撓みによる水平方向のICパッケージの移動量を規制するばね部材とを備え、
    前記複数の弾性コンタクトは、自由端である先端が一方向を向くように揃えて配備された、斜めに延びる片持ちばねであり、
    前記ばね部材は、前記弾性コンタクトの前記先端が向く、前記絶縁ハウジングの壁に配備されているものであることを特徴とするICソケット。
  2. 前記ばね部材により決められるICパッケージの受入れ位置は、ICパッケージの押下による移動方向と反対側の絶縁ハウジング内壁に該ICパッケージが接する位置であることを特徴とする請求項1記載のICソケット。
  3. 前記ばね部材が金属製であることを特徴とする請求項1記載のICソケット。
  4. 下面に複数の電気接点が配置されたICパッケージと、該ICパッケージ用のICソケットとからなるICソケット組立体において、
    前記ICソケットが、
    下面に複数の電気接点が配置されたICパッケージを受け入れる絶縁ハウジングと、
    一端が前記絶縁ハウジングに固定され、他端が前記受け入れるICパッケージ下面の電気接点と接触して該電気接点との電気的接続を保つ複数の弾性コンタクトと、
    前記絶縁ハウジング内に受け入れる前記ICパッケージの受入れ位置を決めるとともに、受け入れたICパッケージの押下に伴う前記弾性コンタクトの撓みによる水平方向のICパッケージの移動量を規制するばね部材とを備え、
    前記複数の弾性コンタクトは、自由端である先端が一方向を向くように揃えて配備された、斜めに延びる片持ちばねであり、
    前記ばね部材は、前記弾性コンタクトの前記先端が向く、前記絶縁ハウジングの壁に配備されているものであることを特徴とするICソケット組立体。
  5. 前記ばね部材が金属製であることを特徴とする請求項4記載のICソケット組立体。
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