JP6484532B2 - Ｉｃデバイス用ソケット - Google Patents

Description

本発明は、ＣＰＵ、メモリ等の半導体集積回路（以下、ＩＣという）デバイスの検査に使用されるＩＣデバイス用ソケットに関し、特に、半導体パッケージテスト用のコンデンサ機能を具備したＩＣデバイス用ソケットに関するものである。

ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）デバイス等のＩＣデバイスの信号伝送特性等の評価試験を行う際、そのＩＣデバイスの端子それぞれに電気的に接続可能な接触子を備えたソケット（以下、ＩＣデバイス用ソケットという）が使用される。近年、ＩＣデバイスの扱う信号は、その処理速度の高速化に伴って高周波化している。信号の高速化に対応して、ＩＣデバイス用ソケットも高速信号を伝送できることが求められている。また、電子機器の消費電力低減のためにＩＣデバイスの動作電源の低電圧化もすすんでいる。このようにＩＣデバイスの安定した高速動作には、該ＩＣデバイスに対して安定的に電源が供給される必要である。なお、ＩＣデバイスの高速化と低電圧化により、電源の安定供給がますます重要かつ難しくなっている。

ＩＣデバイスの高速動作時も安定的に電源が供給されるためには、電源とグラウンドのインピーダンスを高い周波数領域まで低く抑える必要がある。ＩＣデバイス用ソケットにおいては、当該ＩＣデバイス用ソケットに含まれる導電性コンタクトピンの自己インダクタンスを下げることが好ましい。このため、一般に導電性コンタクトピンは太くかつ短いものが好ましいとされている。

高速信号伝送を志向するＩＣデバイス用ソケットに対応する他の方法が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、「本発明のＬＳＩソケット１０１は、プリント基板１０２、ポゴピン１０３、ポゴピン支持筐体部１０４の３つの部品から構成されている。プリント基板１０２には、印加される電圧値が異なる第１の電源ピン１０５と第２の電源ピン１０６、ＧＮＤピン１０７、信号ピン１０８用となるポゴピン１０３がそれぞれ挿入される複数のスルーホール１０９が設けられており、信号ピン１０８が貫通するスルーホール１０９以外の全てのスルーホール１０９内面にメッキ層１１６が形成されている」と記載されている。

特許文献２には、「一般的に、電源用プローブのバイパス用チップコンデンサは、検査用ソケット下面側の配線基板上において、電気的な距離ができるだけデバイスに近い配線パターン上に実装される」及び「チップコンデンサを被検査デバイスの直下であり検査ソケットの上部である位置に実装する事が必要となった」と記載されている。

国際公開第２００５／００６００３号パンフレット 特開２００９−８５９４８号公報

発明者らは、従来のＩＣデバイス用ソケットについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述のように導電性コンタクトピンは太くかつ短いものが好ましいとされている。ところが、ＩＣデバイスの端子間のピッチの狭小化によって導電性コンタクトピンの太さは必然的に制限される。一方、導電性コンタクトピンは高価であることから、繰り返し使用により信頼性が低下した導電性コンタクトピンは随時交換されることが一般的である。したがって、導電性コンタクトピンの交換時の作業性を考慮等すると該導電性コンタクトピンは一定以上の長さを有する必要がある。なお、導電性コンタクトピンが短いと、稼動長が短くなる。この場合、基板や半導体パッケージが平坦でない場合に追従できなくなる場合があるので、その意味においても導電性コンタクトピンは一定以上の長さを有するのがよい。

或いは、ＩＣデバイス用ソケットの筐体や当該ＩＣデバイス用ソケットに組み込まれる導電性コンタクトピンの電源用ピンとグラウンド用ピンの間に直接コンデンサを接続することによりインピーダンスを下げていた。しかしながら、ＩＣデバイス用ソケットの筐体や導電性コンタクトピンに直接コンデンサを接続すると、該ＩＣデバイス用ソケットが占める体積が大きくなる。この場合、ＩＣデバイス用ソケットの導電性コンタクトピンを高密度に配置することの妨げとなる虞がある。また、ＩＣデバイス用ソケットの筐体や基板の周辺にコンデンサを配置・接続できたとしても、導電性コンタクトピンから離れた位置にしかコンデンサを配置・接続できない場合がある。その場合、コンデンサまでの配線長による自己インダクタンスによってコンデンサの効果が有効に作用しない虞がある。

本発明は、上述のような課題を解決するための構造を基本構造とし、具体的には、導電性コンタクトピンの交換作業性を低下させることなく、加えてＩＣデバイスの検査時に信号伝送を安定させることが可能な構造を備える。

最近では、ＳｏＣ（System on Chip）やＳｉＰ（System in Package）のように、１つのパッケージ内に複数の電源及び／又はグラウンドを有する半導体デバイスが知られている。これら半導体デバイスは、１つのパッケージで、異なる電圧で動作する種々の機能を実現するものや、同じ電圧であっても、正常に動作させるために電源及び/又はグラウンドを独立に用意する必要のあるアナログ回路とディジタル回路の共存に対応することが必要な場合もある。

そこで本発明は、上記基本構造を採用し、更に導電性コンタクトピンが挿入される基板自体の厚みを増加させることなくかつ容易に、複数種類の電源設定及び／又はグラウンド設定を可能にするための構造を備えたＩＣデバイス用ソケットと提供することを目的としている。

本発明に係るＩＣデバイス用ソケットは、基板と、複数の導電性コンタクトピンを有する。基板は、第１面と、該第１面に対向する第２面と、それぞれが該第１面と該第２面を連絡する複数の貫通孔を有する。複数の導電性コンタクトピンは、それぞれの一部が複数の貫通孔のうちいずれかに挿入された状態で、基板によって保持されている。また、基板は、基材と、少なくとも一つの誘電体層と、第１及び第２導電層とを少なくとも備える。基材は、絶縁性材料からなり、上記第１面と、上記第２面と、上記複数の貫通孔を有する。誘電体層は、複数の貫通孔と交差した状態で基材の第１面及び第２面の間に設けられており、該基材よりも高い誘電率を有する。第１及び第２導電層は、基材の第１面から第２面に向かう第１方向に沿って、誘電体層を挟んでいる。また、本発明に係るＩＣデバイス用ソケットは、第１及び第２導電層の少なくともいずれかは、絶縁領域を介して水平方向に２以上に分割されていることを特徴としている。なお、水平方向は、上記基板の第１面から第２面に向かう上記第１方向に対して直交する方向に相当する。

さらに、電源及びグラウンドの数が多いために、又は、容量を増やすために一つの平面に分割仕切れない場合は、分割された電源及びグラウンドに相当する導電層が複数枚配置されてもよい。すなわち、当該ＩＣデバイス用ソケットにおける基板内に複数の誘電体層が積層配置された構造においては、少なくとも一方面に絶縁領域を介して分割された導電層が設けられた複数の誘電体層が含まれる一方、他の誘電体層は、少なくとも一方面に絶縁領域を介して分割された導電層が設けられた構造と、両面とも絶縁領域を介して分割された導電層が設けられた構造と、両面とも分割されていない導電層が設けられた構造のいずれも構造が採用されてもよい。

また、誘電体層の両面に導電層が設けられることにより、これら互いに対面する導電層によりコンデンサ（以下、Ｃ成分という）が構成される。本発明では、該誘電体層の少なくとも一方の面に設けられた導電層が絶縁領域を介して分割された構成が採用されているため、一つの平面上に複数のＣ成分を形成することが可能になる。一方で、基板全面に導電層が配置された場合と比較して各Ｃ成分の容量は必然的に小さくなるが、該導電層の分割領域の面積は、必要とされる最小限容量を確保できれば、基本的にその面積及び平面パターン（形状）について制限はない。この場合、分割された導電層が少なくとも一方の面に設けられた複数の誘電体層が基材内に積層配置された場合であっても、誘電体層ごとに導電層の分割パターンがは異なっていてもよい。

上記絶縁領域は、少なくとも一部が空気間隙であってもよい。また、絶縁性材料は、誘電体層とは異なる絶縁性材料（例えば基材材料などの絶縁性材料）であってもよい。この場合、上記導電層とともに誘電体層自体も水平方向に分割された構造となる。しかしながら、誘電体層自体は異なる絶縁性材料や空気間隙によって分割されたとしてもその機能に格別の差異が生じるわけではない。したがって、本明細書では、誘電体層に関して、水平方向に分割された構成であっても、これら分割領域を１つの誘電体層と規定する。

本願発明に係るＩＣデバイス用ソケットでは、上述のように、Ｃ成分を構成する誘電体層及びその両面に設けられた導電層とそれらを包埋する基材とにより実質一体物の基板が形成される。そのため、各導電性コンタクトピンとＣ成分との距離は極めて短くなり、その結果、当該ＩＣデバイス用ソケットの性能を高めることができる。また、各導電性コンタクトピンは、基板に圧入等されることにより保持される。そのため、基板は各導電性コンタクトピンの支持体としても機能し、該各導電性コンタクトピンを支持するための他の部材が不要となる。

上記複数の導電性コンタクトピンは、複数の第１導電性コンタクトピンと、該複数の第１導電性コンタクトピンとは接続状態の異なる複数の第２導電性コンタクトピンを含む。すなわち、複数の第１導電性コンタクトピンは、それぞれの一部が複数の貫通孔のうちいずれかに挿入され、該一部が対応する導体部材（貫通孔の内面に設けられた金属膜等）に接触している。複数の第２導電性コンタクトピンは、それぞれの一部が複数の貫通孔のうち別のいずれかに挿入され、第１及び第２導電層に非接触となっている。この非接触状態は、該第２導電性コンタクトピンに対応する貫通孔の内面に設けられた導体部材に対して非接触となっているか、又は、該第２導電性コンタクトピンに対応する貫通孔の内面自体に導体部材が存在しないことにより、第１及び第２導電層に対して非接触となっている状態を意味する。この場合、第１導電層又は第２導電層は、対応する導体部材を介して複数の第１導電性コンタクトピンのうちいずれかに電気的に接続される。

以上のように本発明に係るＩＣデバイス用ソケットにおける複数の第１導電性コンタクトピンのそれぞれは、第１導電層のみに電気的に接続される第１グループ（例えば電源ピンのグループ）と、第２導電層のみに電気的に接続される第２グループ（例えばグラウンドピンのグループ）とに区分される。また、第１及び第２導電層の何れにも電気的に接続されない複数の第２導電性コンタクトピンのそれぞれは信号ピンとして機能することになる。

本発明に係るＩＣデバイス用ソケットによれば、誘電体層とともにＣ成分を構成する第１及び第２導電層の少なくともいずれかが、絶縁領域を介して水平方向に２以上に分割されている。この構成により、異なる電源及び／又はグラウンドを基板内に積層配置する場合と比較して、基板の厚み増加をより効果的に抑制することが可能になる。また、基板製造時においては、基材の一部を介してＣ成分の積層工程自体の工程数を低減することが可能になるため、基板製造が容易になる（製造コストの削減）。

本発明に係るＩＣデバイス用ソケットの一実施形態の構成を示す斜視図である。 図１に示されたＩＣデバイス用ソケットの、II−II線に沿った断面構造を示す図である。 図１に示されたＩＣデバイス用ソケットにおける基板の平面図であり、ピン配置と分割された導電層の位置関係の一例を説明するための図である。 図２に示された断面構造のうちIII部を拡大した図である。 図３に示された平面図におけるIV部に相当する電源層の構成を示す平面図である。 図３に示された平面図におけるIV部に相当するグラウンド層の構成を示す平面図である。 本実施形態における電源層の他の構造を示す平面図である。 図７に示された電源層とともに誘電体層を挟み込むグラウンド層の構成を示す平面図である。 図７に示された構造を有する電源層（絶縁領域によって２以上に分割された電源層）と図８に示されたグラウンド層（絶縁領域によって２以上に分割された電源層）とで誘電体層を挟み込んだ構造（Ｃ成分層）の一部を、図３に示されたIV部に相当する基板領域とともに示す斜視図である。 基板内に積層配置された複数のＣ成分層（誘電体とその両面に設けられた導電層により構成されている）の組み合わせの一例を、図９の例に倣って示す斜視図である（その１）。 基板内に積層配置された複数のＣ成分層の組み合わせの一例を、図９の例に倣って示す斜視図である（その２）。 図９〜図１１に示された構成の変形例として、絶縁領域が空気間隙である場合の当該ＩＣデバイス用ソケットの構成を説明するための斜視図である。 本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットにおける基板の平面図であり、ピン配置と分割された導電層の位置関係の他の例を説明するための図である（その１）。 本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットにおける基板の平面図であり、ピン配置と分割された導電層の位置関係の他の例を説明するための図である（その２）。 本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットにおける基板の平面図であり、ピン配置と分割された導電層の位置関係の他の例を説明するための図である（その３）。 本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットにおける基板の平面図であり、ピン配置と分割された導電層の位置関係の他の例を説明するための図である（その４）。

以下、本発明に係るＩＣデバイス用ソケットの各実施形態を、図１〜図１６を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットの基本構造を含む一実施形態について、図１〜図６を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るＩＣデバイス用ソケット１の一実施形態の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示されたＩＣデバイス用ソケットの、II−II線に沿った断面構造を示す図である。また、図３は、図１に示されたＩＣデバイス用ソケット１における基板２の構成を示す平面図である。なお、図３中の矢印Ｌは、図１のII−II線に実質的に一致している。ＩＣデバイス用ソケット１は、基板２と、基板２に圧入等により保持された複数の導電性のコンタクトピン３と、基板２を支持するボディ４とを備える。ボディ４は、検査すべきＩＣデバイス（図示せず）を基板２上の所定位置に配置するためのガイド部又はガイド壁４１を有し、さらにＩＣデバイスを検査する検査装置（図示せず）の所定位置に、当該ＩＣデバイス用ソケット１を配置するための位置決め部（本実施形態では図２に示す位置決めピン４２）を有する。なお、ボディ４は、必要に応じてＩＣデバイス用ソケット１に組み込まれる。また、基板２は、位置決め手段と協働して位置決めを行う孔や切欠きを有していてもよい。

図４は、図２に示された断面構造のうちIII部を拡大した図である。図４に示されたように、基板２は、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体からなる基材２１と、この基材２１に包埋された少なくとも１つ（図示例では４つ）の第１〜第４誘電体層２２〜２５を有し、誘電体層の上面側及び下面側には銅等の導電層が形成されている。また、図２中にも示されたように、基材２１内に包埋された各導電層は、絶縁領域２９０により水平方向に分割されている。この絶縁領域２９０は、基材材料や誘電体材料などの絶縁性材料からなる領域を意味しており、この図４に示された例では、基材２１の一部及び第１〜第４誘電体層２２〜２５の一部が絶縁領域２９０に含まれる。

上述のように一つの誘電体層とその両面上に形成された導電層は、協働してＣ成分を構成する。つまり、基板２は、基材２１を構成する材料（基材の一部）と、導電層と、誘電体層とを積層することにより構成されている。また、Ｃ成分の容量を高めるためには各誘電体層の誘電率は高い程好ましく、例えば第１〜第４誘電体層２２〜２５それぞれは、基材２１の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体からなるのが好ましい。例えば、高誘電体としてスリーエム社製のEmbedded Capacitor Material（ＥＣＭ）が使用可能である。ＥＣＭは、高誘電材料を柔軟性のあるシート状に形成したものである。このような基板は、印刷回路板を作製する方法によって、作製することができる。

基板２を構成する材料、すなわち、基材２１の材料は、絶縁性材料であればよく、ガラス繊維の代わりに紙を含んでいてもよいし、エポキシ樹脂の代わりにフェノール樹脂やポリアミド樹脂を含んでもよい。また導電層を構成する材料として、銅以外に銀や金が使用されてもよい。第１〜第４誘電体層２２〜２５のそれぞれは、ポリマーを含んでもよい。好ましくは、第１〜第４誘電体層２２〜２５のそれぞれは、ポリマーと複数の粒子とを含み、具体的には樹脂と粒子とを混合することによって作製される。好適な樹脂としては、エポキシ、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ベンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリレート、及びそれらの混合物が挙げられる。粒子は、誘電性（又は絶縁性）粒子を含み、その代表例としては、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、酸化チタン、チタン酸鉛ジルコニウム、及びそれらの混合物が挙げられる。

第１〜第４誘電体層２２〜２５それぞれの厚みは、例えば０．５μｍ以上とすることができ、１００μｍ以下とすることができる。該厚みはより薄い方が、キャパシタの静電容量を高くできるので好ましく、例えば１５μｍ以下、或いは１０μｍ以下とすることができる。ただし、該厚みはより厚い方が、接着強度の点からは好ましく、例えば１μｍ以上とすることができる。

また、誘電体の比誘電率は高い程好ましく、例えば１０以上、或いは１２以上とすることができる。比誘電率の上限には特に制限はないが、例えば３０以下、２０以下、或いは１６以下とすることができる。

第１〜第４誘電体層２２〜２５のそれぞれの両面に形成された導電層のうち、一方の導電層は当該ＩＣデバイス用ソケット１の電源ピンと電気的に接続された電源層を構成し、他方の導電層は当該ＩＣデバイス用ソケット１のグラウンド（以下、ＧＮＤという）ピンと電気的に接続されたＧＮＤ層を構成する。詳細には、基板２のＩＣデバイス側の面（図２では上面）２６に最も近い第１誘電体層２２の上面２２１には絶縁領域２９０を介して第１電源層を構成する分割領域２２２、２２２′が形成され、下面２２３には絶縁領域２９０を介して第１ＧＮＤ層を構成する分割領域２２４、２２４′が形成される。同様に、第１誘電体層２２の直下に位置する第２誘電体層２３の上面２３１には絶縁領域２９０を介して第２電源層を構成する分割領域２３２、２３２′が形成され、下面２３３には絶縁領域２９０を介して第２ＧＮＤ層を構成する分割領域２３４、２３４′が形成される。さらに、基板２の検査装置側の面（図２では下面）２７に最も近い第４誘電体層２５の上面２５１には絶縁領域２９０を介して第４電源層を構成する分割領域２５２、２５２′が形成され、下面２５３には絶縁領域２９０を介して第４ＧＮＤ層を構成する分割領域２５４、２５４′が形成される。同様に、第４誘電体層２５の直上に位置する第３誘電体層２４の上面２４１には絶縁領域２９０を介して第３電源層を構成する分割領域２４２、２４２′が形成され、下面２４３には絶縁領域２９０を介して第３ＧＮＤ層を構成する分割領域２４４、２４４′が形成される。なお、図４に示された断面構造では、基板２の上面２６は、基材２１の上面と一致しており、基板２の下面２７は、基材２１の下面に一致している。

ここで、第１電源層の分割領域２２２、２２２′それぞれは異なる電位に設定されてもよく、第１ＧＮＤ層の分割領域２２４、２２４′も異なるＧＮＤ設定が可能である（異なるＧＮＤピンへの電気的接続）。第２電源層の分割領域２３２、２３２′それぞれについても異なる電位に設定可能であり、第２ＧＮＤ層の分割領域２３４、２３４′それぞれも別個にＧＮＤ設定可能である。第３電源層の分割領域２４２、２４２′それぞれも異なる電位に設定可能であり、第３ＧＮＤ層の分割領域２４４、２４４′それぞれも共通のＧＮＤピンに電気的に接続される必要はない。さらに、第４電源層の分割領域２５２、２５２′それぞれについても異なる電位設定が可能であり、第４ＧＮＤ層の分割領域２５４、２５４′も共通のＧＮＤピンに電気的に接続される必要はない。

なお、図４に示された例では、第１〜第４誘電体層２２〜２５全てが、その両面に絶縁領域２９０を介して水平方向に分割された導電層が設けられているが、基板２内に複数の誘電体層が積層配置される構成においては、その両面に分割されていない導電層が設けられた誘電体層が含まれていてもよい。例えば、分割されていない導電体層が基板２の全面に配置された場合、基板２の面積と略等しい面積のＣ成分が形成可能である。また、分割されていない導電層の面積は、必ずしも基板２の全面に一致する程度の面積を確保する必要はなく、その面積は、必要とされるＣ成分の容量に基づいて決定されればよい。加えて、分割されるか否かに関わらず、導電層の平面形状は基板２内において任意に決定されればよい。

導電性コンタクトピン３のそれぞれは、基板２の上面２６又は下面２７に略垂直に基板２を貫通する。詳細には、基板２を構成する基材２１、各誘電体層及びそれぞれの両面に形成された導電層には、各導電性コンタクトピン３を圧入可能な貫通孔２８が形成されており、さらに、各貫通孔２８の内面には銅、金又は銀等の導体部材２８１がメッキ等により形成されている。導体部材２８１が導電層のいずれか１つに導通接続されることにより、貫通孔２８内に圧入された導電性コンタクトピン３のピンボディ３１は、該導電性コンタクトピン３が信号ピンである場合を除き、導体部材２８１を介していずれかの導電層に電気的に接続されることになる。なお、信号ピン用の孔の内面にも導体部材２８１を形成してもよいが、しなくてもよい。

各貫通孔２８の寸法は、該貫通孔内に保持された導電性コンタクトピン３が、検査装置の基板にＩＣデバイス用ソケット１を配置したときに生ずる当該導電性コンタクトピン３の内蔵バネの反力によって脱落しないように決定される。例えば、導電性コンタクトピン３の圧入保持力は０．１Ｎ以上であることが好ましい。また、各貫通孔２８の寸法は、導電性コンタクトピン３の保守・交換時等には貫通孔２８から導電性コンタクトピン３が比較的容易に抜き出すことができるように決定され、また、導電性コンタクトピン３を基板２から引き抜いたときに貫通孔２８内面の導体部材２８１が剥離しないように決定される。例えば、導電性コンタクトピン３の圧入保持力は２．０Ｎ以下であることが好ましい。

導電性コンタクトピン３のそれぞれは、基板２に圧入保持される略円筒状のピンボディ３１と、該ピンボディ３１の一端（図示例では下端）から突出することで検査装置（図示せず）に電気的に当接すなわち導通接続可能な第１接触部３２と、ピンボディ３１の他端（図示例では上端）から突出することでＩＣデバイス（図示せず）に電気的に当接すなわち導通接続可能な第２接触部３３とを有する。導電性コンタクトピン３としては、種々の形態が適用可能であるが、例えば、スプリングプローブと呼ばれるタイプのように、両接触部３２、３３がピンボディ３１に対してスプリング等（図示せず）によってピンボディ３１の軸方向に変位可能なものが好適である。

導電性コンタクトピン３のピンボディ３１は、円筒状であることが好ましい。このような形状を有する導電性コンタクトピン３の場合、ピンボディ３１の外周表面と貫通孔２８とが広い面積で接するので、当該導電性コンタクトピン３を貫通孔２８に対して略同軸上に配置することが容易になる。さらに、導体部材２８１と導電性コンタクトピン３との接触面積が増えるため、電気的に安定した接続を実現できる。

導電性コンタクトピン３は、上述の電源層に電気的に接続される電源ピンのグループと、ＧＮＤ層に接続されるＧＮＤピンのグループと、いずれの層にも接続されない信号ピンのグループとに分類される。例えば、図４に示されたように、導電性コンタクトピン３ｂは第１電源層の分割領域２２２及び第３電源層の分割領域２４２の双方に接続される一方、導電性コンタクトピン３ｉは第１電源層の分割領域２２２′及び第３電源層の分割領域２４２′の双方に接続され、第１電源ピンとして機能する。導電性コンタクトピン３ｃは第２電源層の分割領域２３２及び第４電源層の分割領域２５２の双方に接続される一方、導電性コンタクトピン３ｆは第２電源層の分割領域２３２′及び第４電源層の分割領域２５２′の双方に接続され、それぞれ第２電源ピンとして機能する。同様に、導電性コンタクトピン３ａは第１ＧＮＤ層の分割領域２２４及び第３電源層の分割領域２４４の双方に接続される一方、導電性コンタクトピン３ｈは第１ＧＮＤ層の分割領域２２４′及び第３電源層の分割領域２４４′の双方に接続され、それぞれ第１ＧＮＤピンとして機能する。導電性コンタクトピン３ｄは第２ＧＮＤ層の分割領域２３４及び第４電源層の分割領域２５４の双方に接続される一方、導電性コンタクトピン３ｇは第２ＧＮＤ層の分割領域２３４′及び第４電源層の分割領域２５４′の双方に接続され、それぞれ第２ＧＮＤピンとして機能する。また、導電性コンタクトピン３ｅはいずれの導電層にも接続されておらず、信号ピンとして機能する。

本実施形態では、Ｃ成分を構成する各誘電体層及びそれぞれの両面に形成された導電層とそれらを包埋する基材とにより実質一体物の基板２が形成されている。したがって、導電性コンタクトピン３とＣ成分との距離を極めて短くすることができる。また、導電性コンタクトピン３のそれぞれは、摩擦力によって基板２に保持される等、簡単な方法で基板２に保持される。そのため、基板２は導電性コンタクトピン３の支持体としても作用し、導電性コンタクトピン３を支持するための他の部材が不要になる。つまり、導電性コンタクトピン３は、実質的に基板２のみによって保持及び位置決めされる。また、高誘電体からなる誘電体層を使用することにより、基板２のさらなる薄型化が図られる。

図４に示されたように、基板２は高誘電体（誘電体層）を挟む電源層とＧＮＤ層とで構成されるＣ成分を、基板２の上面２６及び下面２７（基材２１の上面及び下面にぞれぞれ一致）になるべく近い位置（すなわち表層側）に具備することが好ましい。この理由は、基板２の表面と導電層との距離が小さい方が、ＩＣデバイス検査時において電源供給の安定性が得られるからである。より具体的に言えば、基板２の上面２６と第１及び第２誘電体層２２、２３との距離が短い程、検査対象であるＩＣデバイスの入力感度が上昇する。したがって、第１及び第２誘電体層２２、２３は、基板２の上面２６と下面２７の中間点を基準にして、該上面２６側に配置されるのが好ましい。また、第３及び第４誘電体層２４、２５は、基板２の上面２６と下面２７の中間点を基準にして、該下面２７側に配置されるのが好ましい。本実施形態では、基板２が電源層とＧＮＤ層とに挟まれた高誘電体からなる誘電体層を内包した実質一体物として構成されている。そのため、Ｃ成分を基板２の表面近傍に配置した構成が容易に実現可能になり、より正確なＩＣデバイスの検査が実現できる。

上述のように、導電性コンタクトピン３は実質的に基板２のみによって保持される。そのため、基板２内における任意の位置に、必要な容量を有するＣ成分を複数に分割した状態で配置することが可能になる。また、基板２は、その厚さ方向の中心付近に、誘電体層とその両面に形成された導電層とからなるＣ成分をさらに備えてもよい。

導電性コンタクトピン３の長さは、電気特性等の観点からは短い方が好ましい。しかしながら、導電性コンタクトピン３の長さが短い程、ピン交換の作業性や組立性は落ちることになる。これに対し、本基本構造によれば、上記基板２の構成により、電気特性は実際より短いポゴピンが使用された場合と同様の効果が得られるので、比較的長い導電性コンタクトピン３を使用しても当該ＩＣデバイス用ソケット１の性能低下を考慮する必要はない。

ピンボディ３１の長さが基板２の厚さよりも長ければ、結果的に導電性コンタクトピン３も長くなって電気特性が低下する。一方、ピンボディ３１の長さが基板２の厚さよりも短すぎてピンボディ３１の軸方向端部がある導電層よりも基板厚さ方向について基板内部側に位置する場合、導電性コンタクトピン３からその導電層に至る経路が複雑になってＩＣデバイス用ソケットの性能低下につながる。したがって、各導電性コンタクトピン３のピンボディ３１の軸方向長さは、基板２の厚さと概ね同等であることが好ましい。なお、基板２の厚さは、各導電性コンタクトピン３を保持するために必要とされる構造強度を考慮して決定され、強度が十分であれば、できるだけ薄いものとするのが好ましい。

加えて、本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケット１は、一例として、４つの誘電体層２２〜２５（それぞれの両面には電源層及びＧＮＤ層が形成されている）が基材２１の一部を介して積層された構造を備える。この構成によれば、例えば第１電源層と第２電源層とで、異なる電位設定が可能なことから、当該ＩＣデバイス用ソケット１によっても、１つのパッケージ内において異なる電源設定及び又はグラウンド設定が可能である。また、同一面内であっても、分割領域ごとに異なる電源設定及び／又はグラウンド設定が可能である。例えば、第１電源層の分割領域２２２と分割領域２２２′とで異なる電源設定が行われてもよく、また、第２電源層の分割領域２３２と分割領域２３２′とで異なる電源設定が行われてもよい。

すなわち、第１電源層は、一例として図５に示されたような平面形状を有する一方、第１ＧＮＤ層は、一例として図６に示されたような平面形状を有する。なお、図５は、図３に示された平面図におけるIV部に相当する第１電源層の構成を示す平面図であるが、他の第２〜第４導電層の何れも同様の平面形状を有してもよい。また、図６は、図３に示された平面図におけるIV部に相当する第１ＧＮＤ層の構成を示す平面図であるが、他の第２〜第４ＧＮＤ層の何れも同様の平面形状を有してもよい。

図５に示されたように、第１電源層は、絶縁領域２９０を介して水平方向に分割された分割領域２２２と分割領域２２２′から構成されている。また、これら分割領域２２２、２２２′には、基板２に設けられた貫通孔２８に相当する位置に、それぞれ直径の異なる２種類の開口２８０ａ、２８０ｂが設けられている。なお、分割領域２２２、２２２′それぞれに設けられた、これら２種類の開口２８０ａ、２８０ｂは、図５中の矢印Ｌ１に沿った方向に配置されており、この矢印Ｌ１は、図１中のII−II線に実質的に一致している（図４に示された断面に実質的に一致）。開口２８０ａは、貫通孔２８の直径と略一致した直径を有しており、より詳細には、該貫通孔２８の内面に形成された導体部材２８１と当該第１電源層を構成する分割領域２２２、２２２′との間で十分に電気的接触状態が維持できる程度の開口径を有する。一方、開口２８０ｂは、貫通孔２８の直径よりも大きな直径を有しており、より詳細には、該貫通孔２８の内面に形成された導体部材２８１と当該第１電源層を構成する分割領域２２２、２２２′との間で十分に電気的分離状態が維持できる程度、例えば貫通孔２８の直径よりも５０μｍ程度大きな開口径を有する。

また、図６に示されたように、第１ＧＮＤ層も絶縁領域２９０を介して水平方向に分割された分割領域２２４と分割領域２２４′から構成されている。また、これら分割領域２２４、２２４′も、上述の第１電源層の分割領域２２２、２２２′と同様に、基板２に設けられた貫通孔２８に相当する位置に、それぞれ直径の異なる２種類の開口２８０ａ、２８０ｂが設けられている。なお、これら分割領域２２４、２２４′それぞれに設けられた、これら２種類の開口２８０ａ、２８０ｂは、図６中の矢印Ｌ２に沿った方向に配置されており、この矢印Ｌ２は、図１中のII−II線に実質的に一致している（図４に示された断面に実質的に一致）。開口２８０ａは、貫通孔２８の直径と略一致した直径を有しており、より詳細には、該貫通孔２８の内面に形成された導体部材２８１と当該第１ＧＮＤを構成する分割領域２２４、２２４′との間で十分に電気的接触状態が維持できる程度の開口径を有する。一方、開口２８０ｂは、貫通孔２８の直径よりも大きな直径を有しており、より詳細には、該貫通孔２８の内面に形成された導体部材２８１と当該第１ＧＮＤ層の分割領域２２４、２２４′との間で電気的分離状態が十分に維持できる程度の開口径を有する。

このように、本実施形態によれば、それぞれ基板２内に絶縁性材料からなる基材２１の一部を介して電源層が積層配置されており、第１〜第４電源層ごとに異なる電位設定が可能になるとともに、各電源層でも、分割領域ごとに異なる電位設定が可能になる。特に、ＩＣデバイス用ソケット１内において電位設定が複雑化すると、積層すべき層の数が多くなるため、基板２の厚み（上面２６と下面２７の間隔）の増加を回避する意味においても本実施形態の構造は有効である。

以上、図１〜図６に示された実施形態では、Ｃ成分を構成する誘電体層とその両面に設けられた導電層からなる構造（以下、Ｃ成分層という）は、第１〜第４誘電体層２２〜２５それぞれについて、導電層が分割された構造が採用されているが、Ｃ成分層ごとに異なる導電層分割パターンが採用されてもよい。

なお、最も基本的な構造は、基板２内に一つのＣ成分層を含む構造（図９）である。この図９に示す構造に採用可能な電源層の例を図７に示す。図７に示されたように、電源層２１００は、絶縁領域２１００ｃを介して水平方向（基板２の上面２６から下面２７に向かう方向に対して直交する方向）に分割領域２１００ａと分割領域２１００ｂに分割されている。なお、電源層２１００に設けられた、２種類の開口２８０ａ、２８０ｂは、図７中の矢印Ｌ３に沿った方向に配置されており、この矢印Ｌ３は、図１中のII−II線に実質的に一致している（図４に示された断面に実質的に一致）。

また、ＧＮＤ層２２００も、図８に示されたように、絶縁領域２２００ｃを介して水平方向に分割領域２２００ａと分割領域２２００ｂに分割されている。また、これら分割領域２２００ａ、２２００ｂにも、２種類の直径を有する開口２８０ａ、２８０ｂが形成されている。なお、これら２種類の開口２８０ａ、２８０ｂは、図８中の矢印Ｌ４に沿った方向に配置されており、この矢印Ｌ４は、図１中のII−II線に実質的に一致している（図４に示された断面に実質的に一致）。

以上のように、それぞれが水平方向に２分割された電源層２１００とＧＮＤ層２２００で誘電体層２０００を挟み込んだ層構造を基板２に設けることにより、図９に示す基本的な構造が実現される。この場合、基板２の厚みを増加させることなく、複数種類の電源設定が可能になる。なお、図９は、図７に示された構造を有する電源層（絶縁領域によって２以上に分割された電源層）と図８に示されたＧＮＤ層（絶縁領域によって２以上に分割された電源層）とで誘電体層を挟み込んだ構造（Ｃ成分層）の一部を、図３に示されたIV部に相当する基板領域とともに示す斜視図である。

上述のように図９に示された例では、１つの平面上（誘電体層２００とその両面に設けられた電源層２１００及びＧＮＤ層で構成されたＣ成分層の接地平面に相当）に複数のＣ成分を実現しているが、基板２内に複数のＣ成分層が積層配置された構造では、さらに、図９に示されたＣ成分層に更に他の導電層分割パターンを有するＣ成分層を組み合わせることも可能である。

図１０及び図１１は、基板内に積層配置された複数のＣ成分層（誘電体とその両面に設けられた導電層により構成されている）の組み合わせの一例を、図９の例に倣って示す斜視図である。

まず、図１０に示された例では、図９に示された第１Ｃ成分層と、導電層分割パターンの異なる第２Ｃ成分層が基板２内に積層配置されている。第１Ｃ成分層は、上述のように、誘電体層２０００と、それぞれが絶縁領域２１００ｃを介して誘電体層２０００の一方の面上に設けられた分割領域２１００ａ、２１００ｂを含む電源層２１００と、それぞれが絶縁領域２２００ｃを介して誘電体層２０００の他方の面上に設けられた分割領域２２００ａ、２２００ｂを含むＧＮＤ層２２００から構成されている。一方、第２Ｃ成分は、誘電体層３０００と、それぞれが絶縁領域３１００ｃを介して誘電体層３０００の一方の面上に設けられた分割領域３１００ａ、３１００ｂを含む電源層３１００と、誘電体層３０００の他方の面上に設けられた、分割されていないＧＮＤ層３２００から構成されている。なお、第１Ｃ成分層の電源層２１００における絶縁領域２１００ｃの形状（分割パターン）と、第２Ｃ成分層の電源層３１００における絶縁領域３１００ｃの形状（分割パターン）とは、当然のことながら異なっていてもよい。また、第２Ｃ成分層の分割されていないＧＮＤ層３２００は、基板２の上面２６又は下面２７に一致する程度の面積を有する必要はない。ＧＮＤ層３２００の面積は、電源層３１００の各分割領域３１００ａ、３１００ｂとの間で必要な容量が確保できる程度であればよい。

また、図１１に示された例では、図９に示された第１Ｃ成分層と、導電層分割パターンの異なる第３Ｃ成分層が基板２内に積層配置されている。第１Ｃ成分層の構造は、上述の図９及び図１０と同様である。第３Ｃ成分は、誘電体層４０００と、該誘電体層４０００の一方の面上に設けられた、分割されていない電源層４１００と、該誘電体層４０００の他方の面上に設けられた、分割されていないＧＮＤ層４２００から構成されている。この第３Ｃ成分層の電源層４１００及びＧＮＤ層４２００の各面積も、基板２の上面２６又は下面２７に一致する程度の面積を有する必要はない。Ｃ成分の容量は、基板２の上面２６から下面２７に向かう方向に沿ってみたときに電源層４１００とＧＮＤ層４２００とが重なり合う領域の面積によって決まる。そのため、電源層４１００の面積と平面形状、及び、ＧＮＤ層４２００の面積と平面形状は、それぞれ必要な容量が確保できる範囲で決定されればよい。

なお、導電層を分割する絶縁領域の少なくとも一部は間隙、例えば、空気間隙であってもよい。例えば、上述の図９に示されたＣ成分層を含む複数のＣ成分層全てが分割された導電層を有する場合、空気間隙である絶縁領域２１００ｃは、図１２に示されたように、その上面が基板２の上面２６に到達するまで伸びる一方、その下面が基板２の下面２７に到達するまで伸びた形状を有するのが好ましい。このとき、図１２に示されたように、誘電体層２０００は、２つの部分２０００ａ、２０００ｂに水平方向に分割され、電源層２１００も、２つの部分２１００ａ、２１００ｂに水平方向に分割され、さらに、ＧＮＤ層２２００も、２つの部分２２００ａ、２２００ｂに水平方向に分割される。本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットでは、上記誘電体層２０００、電源層２１００、ＧＮＤ層２２００の他、他の構成部分についても空気間隙である絶縁領域２１００ｃによって水平方向に分割されてもよい。なお、図１２も、図３のIV部に相当する基板２の内部構造を示している。また、図１２の構成において、複数の誘電体層、すなわち複数のＣ成分層が積層配置される場合には、図１２に示されたＣ成分層とともに、図１０や図１１に示されたような他のＣ成分層が含まれてもよい。

図１２の例では、絶縁領域２１００ｃに空気間隙が適用されることにより、電源層２１００及びＧＮＤ層２２００とともに、誘電体層２０００も、水平方向に分割されることになる。しかしながら、誘電体層自体は異なる絶縁性材料や空気間隙によって分割されたとしてもその機能に格別の差異が生じるわけではない。よって、本明細書では、誘電体層に関して、水平方向に分割された構成であっても、これら分割領域を１つの誘電体層と規定する。

以上のように、誘電体層２０００とともにＣ成分を構成する電源層２１００及びＧＮＤ層２２００の少なくともいずれかが、絶縁領域２１００ｃを介して水平方向に２以上に分割された構成は、異なる電源及び／又はグラウンドを基板内に積層配置する場合と比較して、基板の厚み増加の抑制効果を顕著にする。また、基板製造時においては、基材の一部を介してＣ成分層の積層工程自体の工程数を低減することが可能になるため、基板製造が容易になる（製造コストの削減）。

さらに、本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケット１において、基板２に保持される導電性コンタクトピン３の配置は、図３に示されたような矩形形状には限定されず、種々の配置パターンが採用可能である。また、採用される導電性コンタクトピン３の配列パターンによって分割される電源層及び／又はＧＮＤ層の面積及び形状の任意に設定される。例えば、その一例を図１３〜図１６に示す。なお、図１３〜図１６は、それぞれ、本実施形態に係るＩＣデバイス用ソケットにおける基板の平面図であり、ピン配置と分割された導電層の位置関係の他の例を説明するための図である。また、これら図１３〜図１６は、図３の例に倣って、基板２と第１電源層の分割領域２２２、２２２′に相当する要素の位置関係が示されている。

図１３に示された例において、基板２ａには、矩形外周と矩形内周とで挟まれた矩形リング領域に導電性コンタクトピン３が配置されており、基板２ａ内に配置されるＣ成分層を構成する導電層のいずれかは、絶縁領域２９０ａを介して水平方向に、２つの分割領域２２２ａ、２２２′ａに分割される。

また、図１４に示された例において、基板２ｂには、内側矩形領域に導電性コンタクトピン３が配置されるとともに、該内側矩形領域を取り囲む矩形リング領域にも導電性コンタクトピン３が配置されている。この場合、基板２ｂ内に配置されるＣ成分層を構成する導電層のいずれかは、例えば絶縁領域２９０ｂを介して分割領域２２２′ｂを分割領域２２２ｂが取り囲むように分割されてもよい。

図１５に示された例において、基板２ｃには、矩形領域の最外周に沿って導電性コンタクトピン３が配置されている。この場合、基板２ｃ内に配置されるＣ成分層を構成する導電層のいずれかは、例えば絶縁領域２９０ｃを介して、導電性コンタクトピン３の配列に沿った形状の分割領域２２２ｃ、２２２′ｃに分割されてもよい。

さらに、図１６に示された例において、基板２ｄには、所定距離だけ離間した状態で２列に導電性コンタクトピン３が配置されている。この場合、基板２ｄ内に配置されるＣ成分層を構成する導電層のいずれかは、例えば絶縁領域２９０ｄを介して各列に対応した分割領域２２２ｄ、２２２′ｄに分割領域されてもよい。

１…ＩＣデバイス用ソケット、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…基板、２１…基材、２２〜２５、２０００、２０００ａ、２０００ｂ、３０００、４０００、５０００…誘電体層、２２２、２２２′、２２２ａ、２２２′ａ、２２２ｂ、２２２′ｂ、２２２ｃ、２２２′ｃ、２２２ｄ、２２２′ｄ、２３２、２３２′、２４２、２４２′、２５２、２５２′、２１００、２１００ａ、２１００ｂ、３１００、３１００ａ、３１００ｂ、４１００…電源層、２２４、２２４′、２３４、２３４′、２４４、２４４′、２５４、２５４′、２２００、２２００ａ、２２００ｂ、３２００、４２００…ＧＮＤ層、２８…貫通孔、３、３ａ〜３ｉ…導電性コンタクトピン、３１…ピンボディ、３２…第１接触部、３３…第２接触部、４…ボディ、２９０、２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃ、２９０ｄ、２１００ｃ、２２００ｃ、３１００ｃ…絶縁領域。

Claims (6)

1. 第１面と、該第１面に対向する第２面と、それぞれが該第１面と該第２面を連絡する複数の貫通孔と、を有する基板と、
   それぞれの一部が前記複数の貫通孔のうちいずれかに挿入された複数の導電性コンタクトピンと、を備えたＩＣ用ソケットであって、
   前記基板は、
   前記第１面と、前記第２面と、前記複数の貫通孔と、を有する基材と、
   前記複数の貫通孔と交差した状態で前記基板の前記第１面及び前記第２面の間に設けられた、柔軟性のあるシートからなる少なくとも一つの誘電体層であって、該基材よりも高い誘電率を有する少なくとも一つの誘電体層と、
   前記基材の前記第１面から前記第２面に向かう方向に沿って前記誘電体層を挟むと共に前記基板の前記第１面と前記第２面との間において前記基材内に包埋された少なくとも一つの第１導電層及び少なくとも一つの第２導電層と、を備え、前記複数の導電性コンタクトピンは、
   それぞれの一部が前記複数の貫通孔のうちいずれかに挿入され、該一部が前記第１導電層又は前記第２導電層に電気的に接続された複数の第１導電性コンタクトピンと、
   それぞれの一部が前記複数の貫通孔のうち、前記複数の第１導電性コンタクトピンが挿入された貫通孔以外の貫通孔のいずれかに挿入され、該一部が前記第１及び第２導電層に電気的に接続されていない複数の第２導電性コンタクトピンと、を含み、
   前記第１及び第２導電層のそれぞれは、間に挿入される絶縁領域を介して水平方向に２以上の部分に分割されており、
   前記誘電体層は第１誘電体層であり、前記第１導電層は第１電源層であり、前記第２導電層は第１グラウンド層であり、
   第２電源層、第２グラウンド層、及び、第２誘電体層をさらに備え、
   前記第２誘電体層は、前記複数の貫通孔と交差した状態で前記基材の前記第１面及び前記第２面の間に設けられた、柔軟性のあるシートからなると共に、該基材よりも高い誘電率を有し、
   前記第２電源層及び前記第２グラウンド層は、前記基材の前記第１面から前記第２面に向かう方向に沿って前記第２誘電体層を挟み、
   前記第２電源層、前記第２グラウンド層及び前記第２誘電体層は、前記第１グラウンド層及び前記第２面の間において、前記基材内に包埋されており、
   前記第１電源層、前記第１グラウンド層、前記第１誘電体層、前記第２電源層、前記第２グラウンド層、及び、前記第２誘電体層は、前記基板の前記第１面と前記第２面との間の中間点と比較して、前記基板の前記第１面側に配置される、ＩＣデバイス用ソケット。
2. 前記絶縁領域は、その一方の面が前記基材の第１面に到達するまで伸びる一方、該一方の面と対向する他方の面が前記基材の第２面に到達するまで伸びた形状を有することを特徴とする請求項１記載のＩＣデバイス用ソケット。
3. 前記絶縁領域は、少なくとも一部が空気間隙であることを特徴とする請求項２記載のＩＣデバイス用ソケット。
4. 前記複数の貫通孔のいずれかは、その内面に導体部材が設けられており、前記第１導電層は、対応する導体部材を介して前記複数の第１導電性コンタクトピンのうち少なくともいずれかに電気的に接続される一方、前記第２導電層は、対応する導体部材を介して前記複数の第１導電性コンタクトピンのうち、前記第１導電層が接続されたコンタクトピン以外のコンタクトピンのいずれかに電気的に接続されている請求項１記載のＩＣデバイス用ソケット。
5. 前記基板を支持するボディであって、検査すべきＩＣデバイスを前記基板上の所定位置に配置するためのガイド部と、前記ＩＣデバイスを検査する検査装置の所定位置に当該ＩＣデバイス用ソケットを配置させるための位置決め部と、を有するボディを、更に備えたことを特徴とする請求項１記載のＩＣデバイス用ソケット。
6. 前記第２電源層及び前記第２グラウンド層のいずれかは、間に挿入される絶縁領域を介して水平方向に２以上の部分に分割されている、請求項１記載のＩＣデバイス用ソケット。

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