JP5074127B2 - ソケット - Google Patents

Description

本発明はソケットに関する。

従来、ＩＣパッケージや回路基板等のデバイス間の電極を電気的に接続する様々なタイプのソケットが知られている。例えば、特許文献１のソケットでは、複数のコンタクトが形成されたシートをベースプレートに載置し、その上から押圧治具本体に収容されたＩＣパッケージを搭載する。このとき、ベースプレートとシートはピンにより所定の位置関係で組み付けられ、押圧治具はベースプレートにボルトで固定される。そして、押圧治具のカバー部材が閉じられて生じる押圧力により、コンタクトとＩＣパッケージの電極が電気的に接続される。
特開２００５−２５９３５６号公報

ところで、弾性を有するコンタクトが突出するように形成された肉薄のシートをフレームに取り付けたソケットが使われることもある。そして、ソケットを基板に載置し、その上からＩＣパッケージを搭載したときの押圧力により弾性変形したコンタクトの上端部分と下端部分がデバイスの電極と接続される。ここで、ソケットの運搬や基板に載置するなどの取扱中にシートがフレームから脱落しないよう、シートは貼り付け等によりフレームに取り付けられている。このようなソケットでは、近年、情報処理機器の分野において小型化の要請が高まりデバイスの電極の狭ピッチ化が進みコンタクトと電極との接続に高い精度が要求されている。

しかしながら、コンタクトの精度が低下し使用不能となった場合にはシート単体ではなくソケットごと交換する必要があるため、交換費用や廃棄物の観点から問題があった。また、使用中の熱膨張等によりシートが伸びようとするが、シートとフレームとが移動不能に固定されているとその伸びが許容されずにシートに歪みを生じさせ、コンタクトと電極との安定的な接続が阻害されることがあった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、シートをフレームに接着剤等で貼り付けることなく取り付けると共に取扱中のシートの脱落を防ぐことができるソケットを提供することを主目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のソケットは、
第１デバイスを搭載すると共に第２デバイスに載置されることにより両デバイス間で対向する電極同士を電気的に接続するソケットであって、
前記電極同士を電気的に接続可能な複数のコンタクトが形成されたシートと、
該シートに形成された複数の係合部と、
前記シートの周囲を収容可能な収容部を有するフレームと、
前記収容部のうち前記シートと対向するシート対向面に形成され前記複数の係合部の各々と係合された複数の被係合部と、
を備え、
前記複数の係合部と前記複数の被係合部とが係合されることにより、前記シートは張力を付与された状態で前記フレームに取り付けられている、
ものである。

このソケットでは、シートに形成された複数の係合部とフレームの収容部のうちシート対向面に形成された複数の係合部とが係合されることにより、シートは張力を付与された状態でフレームに取り付けられている。したがって、シートをフレームに貼り付けることなく取り付けると共に取扱中のシートの脱落を防ぐことができる。

本発明のソケットにおいて、前記複数の被係合部のうち前記シートに張力を付与する一対の被係合部の一方と他方との間隔は、該一対の被係合部と係合する一対の係合部の一方と他方との間隔よりも大きくなるように形成されているものとしてもよい。こうすれば、フレームの弾性を利用して比較的容易にシートに張力を与えることができる。この場合、前記シートは、略矩形状のシートであり、前記一対の係合部は、前記矩形状のシートの対角の近傍に形成されているものとしてもよい。こうすれば、シートの対角方向に張力がかかりシートの対角方向のたるみを少なくすることができる。あるいは、前記シートは、略矩形状のシートであり、前記一対の係合部は、前記矩形状のシートの対辺の近傍に形成されているものとしてもよい。こうすれば、シートの対辺方向に張力がかかりシートの対辺方向のたるみを少なくすることができる。

本発明のソケットにおいて、前記複数の係合部は、複数の凹部であり、前記複数の被係合部は、複数の凸部であるものとしてもよい。ここで、例えば、凸部はピンや隆起であり、凹部は穴やくぼみである。こうすれば、比較的容易にシートとフレームとを係合させることができる。この場合、前記複数の凹部には、所定方向に沿って長く形成された長穴が含まれるものとしてもよい。こうすれば、フレームに所定方向の内側の向きに圧縮力を加えると、シートに張力を付与する一対の被係合部の一方と他方との間隔が、該一対の被係合部と係合する一対の係合部の一方と他方との間隔よりも小さくなって張力が打ち消されるので、容易にシートの交換をすることができる。

本発明のソケットにおいて、前記収容部は、前記シートとの周囲を前記シートの厚み方向に隙間を有するように収容可能であり、前記複数の係合部と前記複数の被係合部とは、前記フレームに対して前記シートが伸縮するのを許容するように係合されているものとしてもよい。こうすれば、使用中の熱膨張などによりシートを伸ばすような力が作用したとしても、フレームに対してシートが伸びることができるため、シートの歪みの発生を抑制することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるソケット１０の構成を示す上面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、ソケット１０の構成を示す下面図である。

本実施形態のソケット１０は、図１に示すように、複数のコンタクト２２が形成された略正方形状のシート２０と、シート２０が取り付けられたフレーム３０とを備えたものである。

シート２０は、対角線方向に沿って長方形状の角穴２６が多数設けられたポリイミド製のフィルム２０ａとカンチレバー状のベリリウム銅製のコンタクト２２とからなるものである。このシート２０は、フレーム３０のピン４２ａ，４２ｂ（本発明の被係合部に相当）が挿入される長円形穴２４ａ，２４ｂ（本発明の係合部に相当）を有している。長円形穴２４ａ，２４ｂは、図３に示すように、シート２０の対角位置に設けられ、長径方向がコンタクト２２の長手方向と一致している。なお、ポリイミドの熱膨張率は、約１２ｐｐｍ／Ｋである。また、コンタクト２２は、図２に示すように、フィルム２０ａにカンチレバー状に支持されており、シート２０の下面よりもわずかに下方に突出するように湾曲したあと自由端がシート２０の上面よりも上方に大きく突出するように形成されている。この自由端がフレーム３０に搭載される第１デバイス用の第１接点２２ａとなり、シート２０の下面よりもわずかに下方に突出している部分がソケット１０を載置する第２デバイス用の第２接点２２ｂとなる。このコンタクト２２は、第１接点２２ａが全てシート２０の対角線方向の一方向を向くように、すなわち長手方向が同じ方向を向くように形成されている。なお、このコンタクト２２の素材であるベリリウム銅の熱膨張率は、約１７ｐｐｍ／Ｋである。

フレーム３０は、図２に示すように、第１デバイス５０（図５参照）を搭載可能なマウント部３２と、マウント部３２の上方に形成された内壁３４と、内壁３４の２つの面に形成され第１デバイス５０の側面と当接する複数の突起部３６（図１参照）と、内壁３４のうち突起部３６が形成されている２つの面に対向する面に設けられ搭載された第１デバイス５０の側面を押圧保持するアーム部３８（図１参照）と、フレーム３０の下面に設けられた段差部４０（本発明の収容部に相当）と、段差部４０のうちシート２０と対向するシート対向面４０ａに形成された円柱状のピン４２ａ，４２ｂとを備えている。段差部４０は、ソケット１０が２つのデバイス間で接続されてシート２０が熱膨張によりその厚みが増した場合においても、シート２０の厚みを超えるように、すなわち、シート対向面４０ａとシート２０との間又はシート２０と第２デバイスとの間に常時隙間を確保するように設計されている。また、ピン４２ａ，４２ｂは、図３に示すように、シート２０の長円形穴２４ａ，２４ｂの内のそれぞれ外側の位置、すなわちシート２０の中心と反対側の位置に挿入されるように形成されている。また、ピン４２ａ，４２ｂは、長円形穴２４ａ，２４ｂに挿入したときの外周面の最も外側となる位置が、それぞれ挿入される長円形穴２４ａ，２４ｂの長径方向の外側の円弧よりもわずかに（例えば１０μｍ／片側）外側の位置となるように設計されている。つまり、図４に示すように、互いに向かい合うピン４２ａ，４２ｂの外周面のうち最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ１が、長円形穴２４ａ，２４ｂの最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ２よりわずかに長くなるように設計されている。そのため、長円形穴２４ａ，２４ｂにピン４２ａ，４２ｂを挿入したときにシート２０は張力がかかった状態でフレーム３０に対して所定の初期位置に取り付けられる。なお、このフレーム３０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂で作製され、ＰＰＳ樹脂の熱膨張率は、２〜４ｐｐｍ／Ｋである。

次に、シート２０をフレーム３０に取り付ける場合について図５に基づいて説明する。図５は、シート２０をフレーム３０に取り付ける場合の説明図であり、図５（ａ）が取り付け前、図５（ｂ）が取り付け中、図５（ｃ）が取り付け後を示している。図５（ａ）に示すように、シート２０をソケット３０に取り付ける前は、互いに向かい合うピン４２ａ，４２ｂの外周面のうち最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ１が、長円形穴２４ａ，２４ｂの最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ２よりわずかに長くなっている。このため、このままではシート２０とフレーム３０とを組み合わせることはできない。そこで、図５（ｂ）に示すように、距離Ｌ１が距離Ｌ２より短くなるようにフレーム３０の対角線方向の内側の向きに圧縮力を加える。そして、圧縮力を加えた状態のままピン４２ａ，４２ｂを長円形穴２４ａ，２４ｂにそれぞれ挿入してシート２０をフレーム３０に取り付けた後、圧縮力を解放する。圧縮力を解放すると、フレーム３０は元の大きさに戻ろうとする。そのため、ピン４２ａ，４２ｂから長円形穴２４ａ，２４ｂにそれぞれ対角線方向の外側の向きに力がかかる。したがって、図５（ｃ）に示すように、シート２０は張力がかかった状態でフレーム３０に取り付けられる。なお、図５（ｃ）の状態で、再びフレーム３０の対角線方向の内側の向きに圧縮力を加えると、シート２０にかかっている張力が打ち消されるので、シート２０をフレーム３０から取り外すことができる。

次に、こうして構成されたソケット１０を使用してデバイス間で対向する電極同士を電気的に接続する場合について図６に基づいて説明する。図６は、ソケット１０の使用状態を示す説明図である。図６に示すように、フレーム３０のマウント部３２に第１デバイス５０を搭載すると共にソケット１０を第２デバイス６０に載置することにより両デバイス５０，６０の間で対向する電極同士をコンタクト２２を介して電気的に接続する。第１デバイス５０は、例えばＩＣパッケージであり、下面に第１電極５２を備え、図示しないカバーにより上部から押圧力を受けるものである。第１電極５２は、第１デバイス５０の押圧力により、コンタクト２２の第１接点２２ａと接続される。また、第１デバイス５０は、動作時に熱を発生するものである。第２デバイス６０は、例えばプリント基板であり、上面に第２電極６２を備え、ソケット１０を図示しない固定ピンにより所定位置に固定して載置するものである。第２電極６２は、第１デバイス５０の押圧力を受けたコンタクト２２の第２接点２２ｂと接続される。

続いて、ソケット１０の使用時におけるシート２０の伸縮について説明する。まず、第１デバイス５０の押圧力によるシート２０の伸縮について図７に基づいて説明する。図７は、第２デバイス６０に載置されたソケット１０に第１デバイス５０を搭載する場合の拡大断面図であり、図７（ａ）が第１デバイス５０の搭載前、図７（ｂ）が第１デバイス５０の搭載後である。図７（ａ）に示すように、ソケット１０を第２デバイス６０に載置した状態では、シート２０とフレーム３０との位置関係は初期位置と略同じであり、ピン４２ａは、長円形穴２４ａの内の外側、すなわちシート２０の中心と反対側に位置している。次に、図７（ｂ）に示すように、フレーム３０に第１デバイス５０を搭載した状態では、第１デバイス５０の押圧力により、コンタクト２２は第２接点２２ｂを支点として下方にたわむと共に図中左方向に水平方向の力を受ける。このため、第２接点２２ｂが左方向に移動すると共にシート２０が左方向に伸ばされるので、ピン４２ａは、長円形穴２４ａの中央付近に相対的に移動する。なお、ピン４２ｂは、第１デバイス５０の押圧力による水平方向の力の向きの基点側に形成されているので、長円形穴２４ｂの中で相対的に移動しない。

次に、第１デバイス５０の発熱によるシート２０の熱膨張について図８に基づいて説明する。図８は、ソケット１０で両デバイス５０，６０の間を電気的に接続する場合の拡大断面図であり、図８（ａ）が接続開始直後、図８（ｂ）が接続開始から長時間経過後である。図８（ａ）に示すように、接続を開始したばかりの状態では、第１デバイス５０は発熱しておらず、シート２０は熱膨張していない。一方、接続開始から長時間経過すると、第１デバイス５０の温度が上昇し、シート２０やフレーム３０に第１デバイス５０からの熱が直接又は周囲の雰囲気を介して伝わる。このときコンタクト２２は、略１００℃以上まで温度が上昇する。このため、シート２０やフレーム３０は熱膨張するが、熱膨張率が異なるので伸びは一様ではない。ここで、ポリイミド製のフィルム２０ａやベリリウム銅製のコンタクト２２は、ＰＰＳ樹脂に比べて熱膨張率が大きい。そのため、シート２０は熱膨脹により中心から外側に向かって伸びるが、フレーム３０の伸びはシート２０に比べて非常に小さいものとなる。したがって、図８（ｂ）に示すように、ピン４２ａの絶対位置はほとんど変わらず、シート２０の熱膨張により、ピン４２ａは、長円形穴２４ａの内側、すなわちシート２０の中心側に相対的に移動する。なお、ピン４２ｂも同様に、相対的に移動して長円形穴２４ｂの中央付近に移動する。つまり、長円形穴２４ａ，２４ｂは、伸縮許容型凹部といえる。

以上詳述した本実施形態のソケット１０によれば、シート２０に形成された長円形穴２４ａ，２４ｂとフレーム３０の段差部４０のうちシート対向面４０ａに形成されたピン４２ａ，４２ｂとが係合されることにより、シート２０は張力を付与された状態でフレーム３０に取り付けられている。したがって、シート２０をフレーム３０に貼り付けることなく取り付けると共に取扱中のシートの脱落を防ぐことができる。

また、シート２０に張力を付与するピン４２ａ，４２ｂの外周面のうち最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ１が、長円形穴２４ａ，２４ｂの最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ２よりわずかに長くなるように設計されているので、フレーム３０の弾性を利用して比較的容易にシートに張力を与えることができる。更に、シート２０は、略矩形状のシートであり、長円形穴２４ａ，２４ｂは、矩形状のシート２０の対角の近傍に形成され、シート２０の対角方向に張力がかかりシート２０の対角方向のたるみを少なくすることができる。

更にまた、長円形穴２４ａ，２４ｂとピン４２ａ，４２ｂとを係合させるので、比較的容易にシート２０とフレーム３０とを係合させることができる。そしてまた、長円形穴２４ａ，２４ｂは、所定方向に沿って長く形成されているので、フレーム３０に所定方向の圧縮力を加えるだけで、シート２０に張力を付与するピン４２ａ，４２ｂの外周面のうち最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ１が長円形穴２４ａ，２４ｂの最も外側の位置同士を結んだ距離Ｌ２よりも小さくなって張力が打ち消されるので、容易にシート２０の交換をすることができる。

そして更に、段差部４０は、シート２０との周囲をシート２０の厚み方向に隙間を有するように収容可能であり、ピン４２ａ，４２ｂと長円形穴２４ａ，２４ｂとは、フレーム３０に対してシート２０が伸縮するのを許容するように係合されているので、使用中の熱膨張などによりシート２０を伸ばすような力が作用したとしても、シート２０の歪みの発生を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、２つの長円形穴２４ａ，２４ｂと２つのピン４２ａ，４２ｂを設けるものとしたが、図９に示すようにしてもよい。図９は、別の実施形態のソケット１００の構成を示す下面図である。なお、説明の便宜のため、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、以下その説明を省略する。図９に示すように、もう一方の対角線方向にも長円形穴２４ｃ，２４ｄとピン４２ｃ，４２ｄを設けるものとしてもよい。この場合、長円形穴２４ｃ，２４ｄが形成される方向は、長円形穴２４ａ，２４ｂと同じ方向（図９参照）としてもよいし、あるいは、長円形穴２４ａ，２４ｂと直交する方向としてもよい。前者の場合は、第１デバイス５０の搭載時の押圧力によるシート２０の伸縮を許容しやすく、後者の場合は、第１デバイス５０の発熱によるシート２０の熱膨張を許容しやすい。なお、更に複数の長円形穴とピンを設けるものとしてもよい。

上述した実施形態では、２つの長円形穴２４ａ，２４ｂと２つのピン４２ａ，４２ｂをそれぞれ対角近傍に設けるものとしたが、図１０に示すようにしてもよい。図１０は、別の実施形態のソケット１１０の構成を示す下面図である。図１０に示すように、２つの長円形穴２４ｅ，２４ｆと２つのピン４２ｅ，４２ｆをそれぞれ対辺近傍に設けるものとしてもよい。こうすれば、シートの対辺方向に張力がかかりシートの対辺方向のたるみを少なくすることができる。なお、長円形穴とピンとをもう一方の対辺近傍に設けるものとしてもよいし、更に複数の長円形穴とピンを設けるものとしてもよい。

上述した実施形態では、シート対向面４０ａとシート２０との間に常時隙間を確保するように設計されているものとしたが、シート対向面４０ａとシート２０とが当接するように設計するものとしてもよい。

上述した実施形態では、長円形穴２４ａ，２４ｂを設けたが、ピン４２ａ，４２ｂがそれぞれ移動不能に嵌め込まれる形状に形成された固定穴を設けるものとしてもよい。

上述した実施形態では、コンタクト２２の第１接点２２ａが全てシート２０の対角線方向の一方向を向くように形成されているものとしたが、図１１あるいは図１２に示すようにしてもよい。図１１は、別の実施形態のソケット１２０の構成を示す下面図であり、図１２は、別の実施形態のソケット１３０の構成を示す下面図である。図１１に示すように、境界線ＢＬによって分けられた二つの領域のコンタクト２２の第１接点２２ａが互いに向かい合うように配置してもよいし、あるいは、図１２に示すように、境界線ＢＬによって分けられた二つの領域のコンタクト２２の第１接点２２ａが互いに反対方向を向くように配置してもよい。

上述した実施形態では、フィルム２０ａの材質は、ポリイミドとしたが、シリコンゴムや合成ゴム、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂などのいわゆるエンジニアリングプラスチックなど、絶縁性や弾性を有するものであれば何れの材質を選択してもよい。また、コンタクト２２の材質は、ベリリウム銅としたが、ニッケルベリリウムなど、導電性や弾性を有するものであれば何れの材質を選択してもよい。更に、フレーム３０の材質は、ＰＰＳ樹脂としたが、エンジニアリングプラスチックやセラミックスなど、絶縁性を有し、フィルム２０ａとコンタクト２２とからなるシート２０と熱膨張率の異なる材料で形成されていれば何れの材質を選択してもよい。

上述した実施形態では、コンタクト２２は上方にのみ大きく突出するものとしたが、下方にも大きく突出するものとしてもよい。

上述した実施形態では、コンタクト２２は、シート２０のフィルム２０ａにカンチレバー状に支持されているものとしたが、形状はカンチレバー状に限られず、楕円リング状やスプリング状などであってもよい。

ソケット１０の構成を示す上面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 ソケット１０の構成を示す下面図。 ピン同士の距離Ｌ１と長円形穴同士の距離Ｌ２を示す説明図。 シート２０をフレーム３０に取り付ける場合の説明図。 ソケット１０の使用状態を示す説明図。 第２デバイス６０に載置されたソケット１０に第１デバイス５０を搭載する場合の拡大断面図。 ソケット１０で両デバイス５０，６０の間を電気的に接続する場合の拡大断面図。 別の実施形態のソケット１００の構成を示す下面図。 別の実施形態のソケット１１０の構成を示す下面図。 別の実施形態のソケット１２０の構成を示す下面図。 別の実施形態のソケット１３０の構成を示す下面図。

符号の説明

１０，１００，１１０，１２０，１３０ ソケット、２０，２００，２１０，２２０，２３０ シート、２０ａ フィルム、２２ コンタクト、２２ａ 第１接点、２２ｂ 第２接点、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 長円形穴、２６ 角穴、３０ フレーム、３２ マウント部、３４ 内壁、３６ 突起部、３８ アーム部、４０ 段差部、４０ａ シート対向面、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ ピン、５０ 第１デバイス、５２ 第１電極、６０ 第２デバイス、６２ 第２電極。

Claims (3)

1. 第１デバイスを搭載すると共に第２デバイスに載置されることにより両デバイス間で対向する電極同士を電気的に接続するソケットであって、
   前記電極同士を電気的に接続可能な複数のコンタクトが形成された略矩形状のシートと、
   該シートに形成された複数の係合部と、
   前記シートの周囲を収容可能な収容部を有するフレームと、
   前記収容部のうち前記シートと対向するシート対向面に形成され前記複数の係合部の各々と係合された複数の被係合部と、
   を備え、
   前記複数の係合部と前記複数の被係合部とが係合されることにより、前記シートは張力を付与された状態で前記フレームに取り付けられ、
   前記複数の被係合部のうち前記シートに張力を付与する一対の被係合部の一方と他方との間隔は、該一対の被係合部と係合する一対の係合部の一方と他方との間隔よりも大きくなるように形成されており、
   前記一対の係合部は、前記矩形状のシートの対角の近傍に形成され、
   前記複数の係合部は、複数の凹部であり、前記複数の被係合部は、複数の凸部であり、
   前記複数の凹部には、前記一対の係合部である一対の凹部同士を結ぶ方向に沿って長く形成された長穴が含まれる、
   ソケット。
2. 第１デバイスを搭載すると共に第２デバイスに載置されることにより両デバイス間で対向する電極同士を電気的に接続するソケットであって、
   前記電極同士を電気的に接続可能な複数のコンタクトが形成された略矩形状のシートと、
   該シートに形成された複数の係合部と、
   前記シートの周囲を収容可能な収容部を有するフレームと、
   前記収容部のうち前記シートと対向するシート対向面に形成され前記複数の係合部の各々と係合された複数の被係合部と、
   を備え、
   前記複数の係合部と前記複数の被係合部とが係合されることにより、前記シートは張力を付与された状態で前記フレームに取り付けられ、
   前記複数の被係合部のうち前記シートに張力を付与する一対の被係合部の一方と他方との間隔は、該一対の被係合部と係合する一対の係合部の一方と他方との間隔よりも大きくなるように形成されており、
   前記一対の係合部は、前記矩形状のシートの対辺の近傍に形成され、
   前記複数の係合部は、複数の凹部であり、前記複数の被係合部は、複数の凸部であり、
   前記複数の凹部には、前記一対の係合部である一対の凹部同士を結ぶ方向に沿って長く形成された長穴が含まれる、
   ソケット。
3. 前記収容部は、前記シートとの周囲を前記シートの厚み方向に隙間を有するように収容可能であり、
   前記複数の係合部と前記複数の被係合部とは、前記フレームに対して前記シートが伸縮するのを許容するように係合されている、
   請求項１または２に記載のソケット。

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