JPH10163384A - 半導体パッケージ実装ソケットおよび実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体パッケージの実装を簡単かつ確実に行
う。 【解決手段】 半導体パッケージの電極を挿入する凹部
を有する電極挿入部５と、回路基板の電極に接続させる
凸半球部を有する電極接続部６と、電極接続部６から電
極挿入部５又は電極挿入部５から電極接続部６に行くに
したがって外方に向かうテーパー部７とからなり、電極
挿入部５の凹部からテーパー部７の中心にかけて切り込
み８を有するコンタクトピン４を、電極挿入部５と電極
接続部６が、絶縁性枠２で保持された絶縁性エラストマ
ー３の表面よりそれぞれ突出するように、該エラストマ
ー３に貫設させた半導体パッケージ実装ソケット１を使
用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ（ｂａｌｌ
ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）やＰＧＡ（ｐｉｎ ｇｒｉｄ
ａｒｒａｙ）等の半導体パッケージ（以下、「パッケ
ージ」という）などを回路基板に実装する際に用いる実
装ソケット及び該ソケットを用いた実装方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、パッケージなどを回路基板に実装
するには、図４（ａ）に例示したＢＧＡ３１の実装の場
合のように、パッケージの電極３２を回路基板３３の電
極３４に直接、半田３５付けするか、図４（ｂ）に例示
したＰＧＡ３６の実装の場合のように、回路基板３７の
スルーホール付き電極３８にパッケージの電極３９を挿
入し半田４０付けすることにより行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在で
は、パッケージなどの高密度化に伴い電極数が増加し、
３００〜４００個位の電極をもつパッケージを回路基板
に実装している。このような多数の電極を、上記の従来
技術によって回路基板に直接半田付けすると、例えば、
電極間に半田によるブリッジができたり、また、パッケ
ージの交換、回路基板の変更等が必要になったときは、
その都度、電極を接続している半田を除去するという困
難な作業を行わなければならなかった。さらに、この半
田を除去する際にパッケージや回路基板の劣化やパッケ
ージの内部破壊等が生じたり、微細な回路基板のパター
ンが破壊する等の二次不良も起こりやすかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記の課題を解決し、電極の極めて多いパッケージでも
実装および取り外しが簡単で、しかも確実に接続ができ
る手段について鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明は、半導体パッケージの
電極を挿入する凹部を有する電極挿入部と、回路基板の
電極に接続させる凸半球部を有する電極接続部と、電極
接続部から電極挿入部又は電極挿入部から電極接続部に
行くにしたがって外方に向かうテーパー部とからなり、
電極挿入部の凹部からテーパー部の中心にかけて切り込
みを有するコンタクトピンを、電極挿入部と電極接続部
が、絶縁性枠で保持された絶縁性エラストマーの表面よ
りそれぞれ突出するようにして、該エラストマーに貫設
させたことを特徴とする半導体パッケージ実装ソケット
である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の半導体パ
ッケージ実装ソケットを例示した説明図であり、１は半
導体パッケージ実装ソケット、２は絶縁性枠、３は絶縁
性エラストマー、４はコンタクトピン、５は電極挿入
部、６は電極接続部、７はテーパー部、８は切り込みで
ある。本発明の実装ソケット１は、図１に例示するよう
に、絶縁性枠２で保持された絶縁性エラストマー３に、
コンタクトピン４を貫設させた構造をもつ。

【０００６】絶縁性枠２は回路基板（図示せず）にビス
等の方法で固定され、絶縁性エラストマー３を保持、固
定する。したがって、絶縁性枠２は強度的に強い絶縁性
樹脂を材料とする。成形性やコストを考慮すると、例え
ば、熱可塑性樹脂であるポリエチレン、ＡＢＳ樹脂、ポ
リカーボネートが挙げられ、また、これらの２種以上の
混合体でもよい。絶縁性枠２の形状、大きさ、厚さにつ
いては、それぞれパッケージの形状や強度等を考慮しな
がら任意とする。

【０００７】絶縁性エラストマー３は、その弾性力によ
って、パッケージの電極が挿入された電極挿入部５を閉
じて、該電極を挟持する。絶縁性エラストマー３の材料
には、絶縁性のエラストマー樹脂、例えば、ポリウレタ
ン樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポ
リエチレン、ナイロン、ポリスチレンの熱可塑性樹脂、
又は、これらの２種以上の混合体から任意に選択する。
また、絶縁性エラストマー３は、コンタクトピン４がパ
ッケージの電極を挟持したとき、電極の大きさに応じて
外方に広がることができるよう、硬度は２０〜６０。
Ｈ、特には４０〜５０。Ｈのものが好ましい。なお、好
ましい弾性特性を有し、圧縮永久歪が少ないものとし
て、シリコーン樹脂が挙げられる。絶縁性エラストマー
３の、形状、大きさ、厚さについては、それぞれパッケ
ージの形状や強度等を考慮しながら、任意に設定する。
上記絶縁性エラストマー３は、そのままでは取扱が不便
であるので、コンタクトピン４を、パッケージの電極と
同数、同ピッチで配列治具（図示せず）に配列し、この
配列治具に絶縁性枠２を固定し、該絶縁性枠内に該エラ
ストマーを注入する方法で設ける。

【０００８】コンタクトピン４は、パッケージの電極を
挿入、挟持する部位である電極挿入部５と、回路基板の
電極に接続する部位である電極接続部６と、電極挿入部
５と電極接続部６の間の部分であるテーパー部７とから
なる。図１に例示したように、コンタクトピン４は絶縁
性エラストマー３に貫設、固定させ、電極挿入部５は、
絶縁性エラストマー３表面より０．５〜１．０ｍｍ程度
突出させ、また、電極接続部６は、同３表面より０．２
〜０．５ｍｍ程度突出させる。また、コンタクトピン４
の配列、個数については、パッケージの電極と等しくす
る。

【０００９】コンタクトピン４の形状については、図２
に例示される。すなわち、電極挿入部５は、パッケージ
の電極を挿入しやすいように、先端部分には凹部を設
け、いわゆる朝顔状にする（図２（ｃ）参照）。電極接
続部６は、回路基板の電極と点接続しやすいように凸半
球状にする。また、電極挿入部５の凹部からテーパー部
７の中心にかけて、パッケージの電極を挿入、挟持しや
すいように切り込み８を入れる。さらに、テーパー部７
は、挿入されたパッケージの電極を弾性的に挟持しやす
くするため、ＢＧＡのようにボール電極の場合は、電極
挿入部５の下部の幅は電極接続部６の幅よりもわずかに
広くして、電極接続部６から電極挿入部５に行くにした
がって外方に向かうようにする（図２（ａ）参照）。逆
に、ＰＧＡのようにピン電極の場合は、電極挿入部５か
ら電極接続部６に行くにしたがって外方に向かうように
すると（図２（ｂ）参照）、ピン電極を点接続の状態で
挟持することができる。

【００１０】コンタクトピン４の電極挿入部５は、パッ
ケージの電極が挿入される際にコンタクトピン４および
絶縁性エラストマー３を押し広げるが、その後、コンタ
クトピン４の弾性力および絶縁性エラストマー３の弾性
力により、すぼめられ該電極を挟持する。したがって、
コンタクトピン４の材料はバネ特性を備えているものが
よい。例えば、電子部品や通信機器のバネ部材として用
いられる、洋白、りん青銅、ベリリウム銅が挙げられる
が、その中でも、より高度のバネ特性を備えているベリ
リウム銅が好ましい。また、パッケージ実装時の接触抵
抗をより低くし、かつパッケージ電極材料の適合性を得
るために、上記の材料に金メッキ、ＳｎＰｄメッキ、ロ
ジウムメッキ、パラジウムメッキ等を施すのが好まし
い。

【００１１】以上、述べたコンタクトピン４を絶縁性エ
ラストマー３中にインサート成形して貫設させ、一体化
することにより、本発明の半導体パッケージ実装ソケッ
ト１が得られる。また、上記実装ソケット１を用いて、
パッケージを回路基板に実装するには、まず、該ソケッ
ト１の絶縁性枠２をビス等により回路基板に固定して、
回路基板の電極と電極接続部６とを接続させる。次に、
電極挿入部５にパッケージの電極を挿入する。その結
果、絶縁性エラストマー３の弾性力等により電極挿入部
５がすぼめられて、該電極が挟持される。こうして、パ
ッケージの電極と回路基板の電極とが１対１で接続され
る。

【００１２】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。

【００１３】（実施例１）実施例１では、ＢＧＡ１１を
本発明の実装ソケットを用いて回路基板１２に実装した
（図３（ａ）参照）。ＢＧＡ１１は本体が一辺２７ｍｍ
の正方形で、ボール電極１３が１．２７ｍｍのピッチで
底面側に２５６個あるものを使用した。また、回路基板
１２は厚さが１．０ｍｍのガラス布基体エポキシ樹脂か
らなり、接続するＢＧＡ１１と同じ配列に電極１４を設
けたものを使用した。上記ＢＧＡ１１と回路基板１２と
を接続する本発明の半導体パッケージ実装ソケット１５
には、熱可塑性樹脂であるＡＢＳ樹脂を使用して、一辺
の内寸が３０ｍｍ、厚さが５ｍｍの絶縁性枠２を成形
し、この枠内にＢＧＡのボール電極１３と同ピッチで設
けた、長さが６．５ｍｍのコンタクトピン４を、絶縁性
エラストマー３［シリコーンゴムＫＥ−１５３Ｕ］（信
越化学工業社製、商品名）で垂直に保持、固定したもの
を用いた。また、コンタクトピンの電極接続部を０．５
ｍｍ、電極挿入部を１．０ｍｍ、それぞれ絶縁性エラス
トマー３より突出させた。コンタクトピンはバネ特性を
必要とすることから、ベリリウム銅（厚さ０．２ｍｍ）
を使用し、＋字状に金型で打ち抜き、折り曲げて凸半球
形状の電極接続部を設け、また、ボール電極を挟みやす
いように、凹部を有し縦断面をフレアＶ形状にした電極
挿入部を形成した。

【００１４】上記実装ソケット１５を回路基板１２の電
極１４とコンタクトピンの電気接続部とが対応するよう
に接続し、絶縁性枠２と回路基板１２をビスで固定し
た。固定した実装ソケット１５の電極挿入部にＢＧＡ１
１を置き、押し込むとボール電極１３がロックされ、Ｂ
ＧＡ１１と回路基板１２とが接続された。

【００１５】（実施例２）実施例２では、ＰＧＡ２１を
本発明の実装ソケットを用いて回路基板に実装した（図
３（ｂ）参照）。ＰＧＡ２１は、実施例１で使用したＢ
ＧＡと同サイズで、ボール電極の代わりに長さが３ｍ
ｍ、太さが０．５ｍｍのピン電極２２としたものを使用
した。また、コンタクトピン４は、ピン電極２２を、電
極挿入部の下部で接触、保持できるように、電極挿入部
から電極接続部に行くにしたがって外方に向かうテーパ
ー部とした。実施例１と同じ方法で形成し、同様に回路
基板に固定された実装ソケットの電極挿入部にＰＧＡ２
１を置き、押し込むとピン電極２２がロックされ、ＰＧ
Ａと回路基板とが接続された。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、回路基板に荷重をかけ
ることなく、また、高度な半田付け技術を必要とするこ
となく、パッケージの電極を回路基板の電極に接続する
ことができる。しかも、特殊な治具がなくても、パッケ
ージの取り付け、取り外しを容易かつ確実に行うことが
できる。そのため、パッケージの組み込み作業のコスト
を低減でき、また、二次的不良の発生を防止して、歩留
りと品質の向上を達成できる。また、パッケージの電極
に対応してコンタクトピンを配列するだけで容易に形成
でき、しかも構成が簡単で、電極ピッチ、電極数、電極
形状に関係なく、安価で短時間にできるのでコスト的に
も優位性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実装ソケットの一例の説明図である。

【図２】本発明の実装ソケットを構成するコンタクトピ
ンの説明図であり、（ａ）はボール電極に適したコンタ
クトピンを、（ｂ）はピン電極に適したコンタクトピン
を、（ｃ）はコンタクトピンの上面を示す。

【図３】本発明の実装ソケットを用いた、半導体パッケ
ージの実装を例示した説明図であり、（ａ）はＢＧＡ、
（ｂ）はＰＧＡの場合を示す。

【図４】半導体パッケージの従来の実装を例示した説明
図であり、（ａ）はＢＧＡ、（ｂ）はＰＧＡの場合を示
す。

【符号の説明】

１、１５ 半導体パッケージ実装ソケット ２ 絶縁性枠 ３ 絶縁性エラストマー ４ コンタクトピン ５ 電極挿入部 ６ 電極接続部 ７ テーパー部 ８ 切り込み １１、３１ ＢＧＡ １２、３３、３７ 回路基板 １３、３２ ボール電極 １４、２４、３４、３８ 電極 ２１、３６ ＰＧＡ ２２、３９ ピン電極 ３５、４０ 半田

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体パッケージの電極を挿入する凹部
   を有する電極挿入部と、回路基板の電極に接続させる凸
   半球部を有する電極接続部と、電極接続部から電極挿入
   部又は電極挿入部から電極接続部に行くにしたがって外
   方に向かうテーパー部とからなり、電極挿入部の凹部か
   らテーパー部の中心にかけて切り込みを有するコンタク
   トピンを、電極挿入部と電極接続部が、絶縁性枠で保持
   された絶縁性エラストマーの表面よりそれぞれ突出する
   ようにして、該エラストマーに貫設させたことを特徴と
   する半導体パッケージ実装ソケット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体パッケージ実装ソ
   ケットを用い、回路基板の電極とコンタクトピンの電極
   接続部が接続するように絶縁性枠を回路基板に固定し、
   半導体パッケージの電極をコンタクトピンの電極挿入部
   に挿入することにより、絶縁性エラストマーの弾性力お
   よびコンタクトピンの弾性力により、半導体パッケージ
   の電極を挟持、固定させることを特徴とする実装方法。