KR100371660B1

KR100371660B1 - Ｉｃ 소켓

Info

Publication number: KR100371660B1
Application number: KR10-2000-0028251A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 나까노; 아끼라 가네시게; 기요시 아다찌
Original assignee: 몰렉스 인코포레이티드
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2003-02-11
Also published as: JP4414017B2; EP1063727A3; KR20010007118A; JP2000338175A; SG87118A1; EP1063727A2; US6471524B1; MY126037A

Abstract

IC 소켓은 복수개의 긴 단자 수용 통로를 구비하는 유전성 소켓 본체를 포함한다. 복수개의 긴 단자들이 단자 수용 통로 내에 수용된다. 단자들 중 적어도 일부는 한 쌍의 전기 장치의 적절한 접점들과의 종방향 가압 결합을 위한 제1 및 제2 대향 접촉 단부를 각각 포함한다. 단자를 대응하는 단자 수용 통로 내에 고정하도록 대향 접촉 단부들 중간에 보유부가 배치된다. 보유부와 제1 접촉 단부 사이에 제1 스프링 부분이 배치된다. 보유부와 제2 접촉 단부 사이에 제2 스프링 부분이 배치된다. 제1 및 제2 스프링 부분은 제1 및 제2 접촉 단부에서 상이한 접촉 압력을 인가하도록 상이한 탄성을 갖는다.

Description

ＩＣ 소켓{IC Socket}

본 발명은 전반적으로 IC 소켓 기술분야에 관한 것으로, 특히 상이한 탄성을 갖는 상이한 스프링 부분들을 구비하고 이러한 소켓에 사용되는 단자에 관한 것이다. 그러나, 이러한 개념은 다른 형태의 전기 접속 장치에 대해서도 동등하게 적용될 수 있다.

IC 소켓은 IC 패키지(package)의 번인 시험(burn-in test)을 수행하는 데 사용된다. 바꿔 말하면, IC 패키지가 정상 동작 동안에 작동 오류를 일으키지 않게 하기 위하여 IC 패키지는 때때로 상승된 소정 온도에서 소정 시간 동안 시험된다. 통상적으로, 이러한 IC 소켓은 내부의 각각의 단자 수용 통로 내에 복수개의 단자를 장착하는 유전성 소켓 본체 또는 하우징을 포함한다. 단자의 제1 접촉 단부는예컨대 IC 패키지의 볼 그리드 어레이(ball grid array)의 각각의 땜납 볼(solder ball)을 수용한다. 단자의 대향 단부는 인쇄 회로 기판 상의 회로 트레이스(trace)와 접촉 결합하는 미부(tail)를 구비한다. 통상적으로, 땜납 볼 및 인쇄 회로 기판과의 상호 접속부에서 선형적인 접촉 압력을 인가하도록 단자의 대향 접촉 단부들 중간에 스프링 부분이 제공된다. 통상의 번인 소켓은 탄성 변형 가능한 직선 스프링 스트립을 갖는 단자를 나타내는 일본 특허 출원 공개 (평)6-203926호에 나타나 있다. 다른 예는 일본 특허 출원 공개 (평)8-88063호에 기재되어 있다.

전술된 특징의 스프링 부하식 단자(spring-loaded terminal)를 사용하는 데 있어서의 문제점들 중 하나는 단자에 부과된 탄성량에 있어서 절충이 이루어져야 한다는 것과 단자가 여전히 단자의 의도된 효과를 성취하여야 한다는 것이다. 특히, 단자의 미부와 인쇄 회로 기판 상의 회로 전도체 사이에 압력을 인가하여 이들 지점에서 양호한 전기 접촉을 보장하기 위하여 높은 접촉력이 바람직하다. 그러나, 단자의 대향 단부들에서는, 단자의 접촉 단부들이 IC 패키지의 땜납 볼을 손상시키지 않도록 하기 위하여 낮은 접촉력이 더욱 바람직하다. 결과적으로, 단자의 대향 단부들에서 땜납 볼을 손상시키지 않고 단자의 미부 단부에서 충분한 접촉력을 달성하기 위한 노력에 있어서 절충이 계속적으로 이루어진다.

본 발명은 단자의 대향 단부들에서 상이한 접촉력을 인가할 수 있는 독특한 단자 구성을 제공함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 신규하고 개선된 단자 구성을 갖는 IC 소켓 또는 다른 전기 접속 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 개념을 실시한 IC 소켓의 평면도.

도2는 번인 시험 단계에서의 IC 패키지를 도시하는, 도1의 선 A-A를 따라 취한 부분 종단면도.

도3은 번인 시험 단계에서의 IC 패키지를 도시하는, 도1의 선 B-B를 따라 취한 부분 종단면도.

도4는 IC 패키지가 번인 시험 후 제거되려는 상태에서의, 도3과 유사한 부분 종단면도.

도5는 도1 내지 도4에 도시된 하부 인쇄 회로 기판의 평면도.

도6은 도5의 인쇄 회로 기판 상의 회로 전도체들 중 일부의 확대 상세도.

도7은 도5의 인쇄 회로 기판의 부분 단면 측면도.

도8은 무부하 조건에서의 하나의 단자를 도시하도록 IC 소켓의 일부를 통해 취한 확대 부분 종단면도.

도9는 IC 패키지의 땜납 볼들 중 하나와 결합하는 단자의 상부 접촉 단부의 부분 정면도.

도10은 단자가 IC 패키지와 인쇄 회로 기판 사이에서 스프링 부하가 가해진 조건에 있는 상태에서의, 도8과 유사한 확대 부분 종단면도.

도11은 도10의 선 C-C의 방향으로 바라 본, 단자 수용 통로 및 단자의 그룹의 확대 상세 평면도.

도12는 IC 패키지의 땜납 볼에 의해 인가된 압력 하에 단자의 굴곡 변형을 도시하는 부분 상세도.

도13은 단자들 중 하나의 보유부의 영역의 확대 상세도.

도14는 인쇄 회로 기판에서의 단자들의 대향 단부들을 도시하는, 도12와 유사한 부분 상세도.

도15는 땜납 볼이 단자로부터 멀리 이격된 상태에서의, 도12와 유사한 부분 상세도.

도16은 종래 기술에 따른 한 쌍의 단자를 도시하는, 도8과 유사한 확대 부분 종단면도.

도17은 도16의 종래 기술의 단자의 상부 접촉 단부의 확대 부분 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : IC 소켓

2 : 소켓 본체

3 : 외부 하우징

4 : 내부 하우징

6 : 인쇄 회로 기판

24 : IC 패키지

32 : 접촉 패드

42 : 단자

44 : 단자 수용 통로

46 : 제1 또는 상부 접촉 단부

48 : 제2 또는 하부 접촉 단부

50 : 보유부

52 : 제1 또는 상부 스프링 부분

54 : 제2 또는 하부 스프링 부분

66 : 땜납 볼

본 발명의 예시적인 실시예에서, IC 소켓은 복수개의 긴 단자 수용 통로를 갖는 유전성 소켓 본체를 포함한다. 단자 수용 통로 내에 복수개의 긴 단자들이 수용된다. 단자들 중 적어도 일부는 한 쌍의 전기 장치의 적절한 접점들과의 종방향 가압 결합을 위한 제1 및 제2 대향 접촉 단부들을 각각 포함한다. 단자를 각각의 대응 단자 수용 통로 내에 고정하기 위하여 대향 접촉 단부들 중간에 보유부가 배치된다. 보유부와 제1 접촉 단부 사이에 제1 스프링 부분이 배치된다. 보유부와 제2 접촉 단부 사이에 제2 스프링 부분이 배치된다. 제1 및 제2 스프링 부분에는 제1 접촉 단부 및 제2 접촉 단부 각각에서 상이한 접촉력을 인가하도록 상이한 탄성이 제공된다.

본 명세서에 기재된 바와 같이, 제1 및 제2 스프링 부분은 길이가 길고 사인파형 형태(sinuous configuration)를 갖는다. 제1 및 제2 스프링 부분은 대체로 동일한 단면 치수를 갖는다. 그러나, 하나의 스프링 부분은 단자의 대응 접촉 단부에서 더욱 큰 탄성을 제공하여 낮은 접촉 압력을 제공하도록 다른 스프링 부분보다 길이가 더 길다.

본원 명세서에서는, IC 패키지의 땜납 볼을 수용하도록 만입된 제1 접촉 단부를 갖는 복수개의 단자들과 더불어 IC 소켓이 기재된다. 제2 접촉 단부는 인쇄 회로 기판 상의 회로 전도체와 결합하는 미부 형태로 되어 있다. 땜납 볼에서의제1 접촉 단부를 위한 제1 스프링 부분은 인쇄 회로 기판에서의 제2 접촉 단부를 위한 제2 스프링 부분보다 더 큰 탄성을 갖는다. 따라서, 땜납 볼에 인가되는 것보다 인쇄 회로 기판 상의 회로 전도체에 더 큰 접촉력이 인가된다.

본 발명의 다른 특징은 단자의 보유부의 대향 측면 상에 제공되어 보유부를 사이에 개재한 적어도 2개의 부품을 포함하는 소켓 본체의 구성이다. 단자 수용 통로는 소켓 본체 부품들을 통해 연장된다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 취해진 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

신규한 본 발명의 특징은 첨부된 특허청구범위에 특히 기재되어 있다. 본 발명의 목적 및 이점과 더불어 본 발명은 동일 도면 부호가 동일 요소를 나타내는 첨부 도면과 관련하여 취해진 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.

도면을 더욱 상세히 참조하면, 특히 도1 내지 도4를 먼저 참조하면, 앞서 설명된 바와 같이 번인 시험을 수행하기 위한 IC 소켓이 도면 부호 1로 나타나 있다. 소켓은 직사각형 중앙 개구(3a)가 형성된 컵형 외부 하우징(3)과 상기 중앙 개구 내에 수용되는 내부 하우징(4)으로 형성된 조립체인 소켓 본체(2)를 포함한다. 실제로, 내부 하우징(4)은 외부 하우징의 중앙 개구(3a) 내에 적층된 3개의 직사각형 하우징 세그먼트(4a, 4b, 4c)에 의해 형성된다.

인쇄 회로 기판(6)은 4개의 볼트(8)에 의해 외부 하우징(3)의 하부면에 고정된다. 하우징 세그먼트(4a, 4b, 4c)는 단차식 볼트(10)에 의해 외부 하우징(3) 내의 중앙 개구(3a) 내에 고정된다. 단차식 볼트는 인쇄 회로 기판(6)을 통해 외부 하우징(3) 내로 상방으로 연장된다.

덮개(12)가 외부 하우징(3)의 상부면(14) 상에 위치된다. 덮개는 정사각형 중앙 개구(16)를 구비하며, 덮개와 외부 하우징 사이에 개재된 8개의 코일 스프링(18)에 의해 상방으로 편의된다. 덮개는 외부 하우징(3)의 2개의 대향 측면에 고정된 복수개의 결합편(20)의 후크(hook, 20a)의 결합에 의해 외부 하우징 상에 유지된다. 따라서, 덮개(12)는 하우징의 상부 상에 탄성적으로 유지되고 스프링(18)의 편의력에 대항하여 가압될 수 있는 반면에, 결합편(20)의 후크(20a)는 덮개가 하우징으로부터 멀리 이동하는 것을 제한한다.

외부 하우징(3)의 중앙 개구(3a)에는 직사각형 IC 패키지(24)의 모퉁이들을 개구 내로 안내하도록 개구의 4개의 모퉁이에 테이퍼형 안내면(22)이 제공된다.

도5 내지 도7을 참조하면, 인쇄 회로 기판(6)은 대체로 정사각형인 기층(substrate, 26)을 포함한다. 복수개의 접촉 패드(28)(도5)가 개방 영역(30) 둘레에 정사각형 어레이로 배열된다. 접촉 패드들은 미세 피치로 고밀도로 있다. 예컨대, 정사각형 어레이의 각각의 변을 따라 54개의 접촉 패드를 갖는 총 216개의 접촉 패드들이 있을 수 있다. 도6은 인쇄 회로선(34)에 연결된 헤드부(38)를 갖는 복수개의 접촉 핀(36)(도7)까지 외측으로 뻗는 인쇄 회로선 또는 도선(34)에 의해 연결된 복수개의 밀접 이격된 접촉 패드(32)를 접촉 패드 어레이(28)가 실제로 포함함을 보여준다.

도2 내지 도4를 다시 참조하면, 단자 영역(40)이 가상선/실선 해칭에 의해다소 개략적으로 도시되어 있는데, 이는 그 상세부가 너무 미세하여 도면에서 도시할 수 없기 때문이다. 단자 영역이 내부 하우징(4)의 하우징 세그먼트(4a, 4b, 4c)의 각각의 모서리를 따라 있음을 볼 수 있다고 말하는 것으로 충분하다. 특히, 도8, 도10 및 도11을 참조하면, 복수개의 단자(42)들은 적층된 내부 하우징 세그먼트(4a, 4b, 4c)를 통해 정렬 방식으로 연장되는 대응하는 복수개의 단자 수용 통로(44) 내에 장착된다. 도11에서, 단자 수용 통로 및 대응하는 단자가 적층된 하우징 세그먼트들의 4개의 모서리 둘레에 교번하는 직각 배향으로 있음을 볼 수 있다. 도8에서 볼 수 있는 바와 같이, 단자 수용 통로는 상부 하우징 세그먼트(4a) 및 하부 하우징 세그먼트(4c)에서 개방되어 있다.

구체적으로 도8을 참조하면, 각각의 단자(42)는 제1 또는 상부 접촉 단부(46)와, 미부(48a)로 종료하는 제2 또는 하부 접촉 단부(48)를 포함한다. 각각의 단자는 후술되는 바와 같이 단자를 대응하는 통로(44) 내에 고정하는 확대 중간 보유부(50)를 포함한다. 각각의 단자는 보유부(50)와 상부 접촉 단부(46) 사이에서 연장되는 제1 또는 상부 스프링 부분(52)을 포함한다. 보유부(50)와 하부 접촉 단부(48/48a) 사이에서 제2 또는 하부 스프링 부분(54)이 연장된다. 각각의 단자는 전도성 판금재로부터 스탬핑 가공되거나 블랭킹 가공되며, 스프링 부분(52, 54)이 사인파형 또는 파형 스프링 형태로 스탬핑 가공됨을 볼 수 있다. 스프링 부분은 대체로 동일한 단면 치수를 갖지만, 상부 스프링 부분(52)이 하부 스프링 부분(54)보다 더 긴 것을 알 수 있다. 따라서, 상부 스프링 부분은 하부 스프링 부분보다 더욱 탄성적이며, 결과적으로 상부 스프링 부분은 하부 스프링 부분에 의해 하부 접촉 단부(48)를 향해 인가되는 힘보다 더 낮은 상부 접촉 단부(46)를 향한 종방향 힘을 인가한다. 도8과 관련하여 도13을 참조하면, 각각의 단자(42)의 보유부(50)가 한 쌍의 외향 돌출 플랜지(50a)를 형성하도록 횡방향으로 확장되어 있고, 외향 돌출 플랜지(50a)가 내부 하우징(4)의 하우징 세그먼트(4b, 4c)들 사이에 개재됨을 알 수 있다. 이는 단자를 하우징 세그먼트 내의 대응하는 단자 수용 통로 내에 고정시킨다.

도8과 관련하여 도9 및 도10을 참조하면, 각각의 단자(42)의 상부 접촉 단부(46)는 한 쌍의 대칭 접촉부(58) 사이에서 만입 영역(56)을 형성하도록 그 말단부에서 두 갈래로 분기되어 있다. 접촉부는 수평 단차면(62)으로 연장하고 나서 뾰족한 모서리(64)로 종료하는 경사면(60)을 갖는다. 각각의 접촉 단부(46)의 뾰족한 모서리는 도9 및 도10에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이 IC 패키지(24)의 복수개의 땜납 볼(66)들 중 대응하는 하나의 땜납 볼과 결합한다.

도12는 IC 패키지(24)의 한 쌍의 땜납 볼(66)과의 결합 압력 하에 굴곡 변형하는 한 쌍의 단자(42)의 상부 접촉 단부(46)를 도시한다. 기본적으로, 상부 접촉 단부는 상부 스프링 부분(52)의 편의력에 대항하여 굴곡 변형한다. 도15는 IC 패키지(24) 및 땜납 볼(66)이 접촉 단부와의 결합으로부터 이동될 때의 상부 접촉 단부(46)의 상태를 도시한다.

도8 및 도10과 관련하여 도14를 참조하면, 각각의 단자(42)의 하부 접촉 단부(48) 및 미부(48a)는 인쇄 회로 기판(6) 상의 접촉 패드(32)(도6)들 중 하나와 결합한다. 미부는 화살표 "D"(도14)로 나타낸 바와 같이 하부 스프링 부분(54)의편의력에 대항하여 압축된다. 하부 스프링 부분이 상부 스프링 부분(52)보다 더 짧고, 강성이 크고 탄성이 작게 된 것에 의해, 접촉력이 전술된 바와 같이 IC 패키지의 땜납 볼에 인가되는 접촉력보다 크게 된다. 또한, 도14는 미부(48a)의 외부 한계를 하부 하우징 세그먼트(4c)를 지나서 한정하도록 단자 상에 스탬핑 가공된 정지 견부(72)와 결합하는 정지 견부(70)를 하부 하우징 세그먼트(4c)가 구비함을 도시한다.

마지막으로, 도16 및 도17은 종래 기술에 따른 단자(78) 구성을 도시한다. 구체적으로, 복수개의 단자(80)가 하우징(84)의 대응하는 복수개의 단자 수용 통로(82) 내에 장착된다. 각각의 단자는 IC 패키지(92)의 땜납 볼(90)과 결합하는 만입 영역(88)을 갖는 상부 접촉 단부(86)를 포함한다. 각각의 단자는 (도시되지 않은) 인쇄 회로 기판 상의 회로 전도체와 결합하는 미부(94a)를 갖는 하부 접촉 단부(94)를 포함한다. 상부 접촉 단부(86)와 하부 접촉 단부(94) 사이에는 단일의 사인파형 스프링 부분(96)이 연속적으로 연장된다. 따라서, 하부 접촉 단부(94)가 인쇄 회로 기판에 인가하는 것과 동일한 접촉력이 상부 접촉 단부(86)에 의해 IC 패키지(92)의 땜납 볼(90)에 인가될 것이다. 결과적으로, IC 패키지의 땜납 볼 상에 요구되는 힘보다 크고 인쇄 회로 기판 상에 요구되는 힘보다 작도록 절충이 이루어져야 한다. 본 명세서에 기재된 본 발명의 이중 스프링 단자는 이러한 문제점을 해결하고 어떠한 이와 같은 절충도 요구하지 않는다.

IC 소켓(1)의 조립시, 단차식 볼트(10)(도2 내지 도4)가 인쇄 회로 기판(6)을 통해 하우징 세그먼트(4a, 4b, 4c)를 통해 상방으로 삽입되고나서, (도시되지않은) 너트에 의해 체결된다. 마찬가지로, 4개의 볼트(8)가 인쇄 회로 기판(6)을 통해 삽입되어 인쇄 회로 기판을 외부 하우징(3)의 하부에 고정시킨다. 그리고 나서, 덮개(12)가 코일 스프링(18)의 지지력에 의해 장착되고 결합편(20)의 후크(20a)의 결합에 의해 유지된다. 피벗식 개폐 홀더(94)가 덮개(12)의 직사각형 중앙 개구(16)의 각각의 외주 모서리의 4개의 위치에 위치되어, IC 패키지(24)를 덮개 내에 유지한다. 홀더(94)는 핀(96)을 중심으로 피벗된다.

결과적으로, 외부 하우징(3)의 하부에 대항하여 인쇄 회로 기판(6)을 클램핑하는 것은 단자의 하부 접촉 단부(48) 및 미부(48a)에 종방향 힘이 인가되게 한다. IC 패키지(24)를 덮개(12) 내에 장착하고 덮개를 결합편(20)에 의해 스프링(18)에 대항하여 하우징 상에 클램핑하는 것은 땜납 볼(66)이 단자의 상부 접촉 단부(46)에 접촉력을 인가하게 한다. 스프링 부분(52, 54)의 상이한 탄성에 의해, 전술된 바와 같이 인쇄 회로 기판 및 땜납 볼에 상이한 힘이 인가된다. 예컨대, 상부 스프링 부분이 보다 작은 10gf의 접촉력을 인가할 수 있는 반면에, 하부 스프링 부분이 보다 큰 20gf의 접촉력을 인가할 수 있음을 알았다.

본 발명이 그 사상 및 중심 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 실시될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 본 예 및 실시예는 모든 면에서 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨지며, 본 발명은 본원 명세서에 주어진 상세 사항으로 제한되지 않는다.

본 발명의 신규하고 개선된 단자 구성을 갖는 IC 소켓 또는 다른 전기 접속장치는 단자의 대향 단부들에서 상이한 접촉력을 인가할 수 있는 독특한 단자 구성에 의해 단자의 대향 단부들에서 땜납 볼을 손상시키지 않고 단자의 미부 단부에서 충분한 접촉력을 달성할 수 있다.

Claims

복수개의 긴 단자 수용 통로를 구비하는 유전성 소켓 본체와,

상기 단자 수용 통로 내에 수용되는 복수개의 긴 단자를 포함하며,

상기 단자들 중 적어도 일부는, 한 쌍의 전기 장치의 적절한 접점들과의 종방향 가압 결합을 위한 제1 및 제2 대향 접촉 단부와, 단자를 대응하는 단자 수용 통로 내에 고정하도록 대향 접촉 단부들 중간에 있는 보유부와, 보유부와 제1 접촉 단부 사이의 제1 스프링 부분과, 보유부와 제2 접촉 단부 사이의 제2 스프링 부분을 각각 포함하고,

상기 제1 및 제2 스프링 부분은 상기 제1 및 제2 접촉 단부에서 상이한 접촉 압력을 인가하도록 상이한 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스프링 부분은 대체로 동일한 형태 및 단면 치수를 갖고, 하나의 스프링 부분은 다른 스프링 부분보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스프링 부분은 길이가 길고 사인파형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스프링 부분은 대체로 동일한 형태 및 단면 치수를 갖고, 하나의 스프링 부분은 다른 스프링 부분보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제1항에 있어서, 상기 제1 접촉 단부는 IC 패키지의 땜납 볼을 수용하도록 만입되어 있고, 상기 제1 스프링 부분은 제2 스프링 부분보다 큰 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제1항에 있어서, 상기 제2 접촉 단부는 인쇄 회로 기판의 회로 전도체와 결합하는 미부를 포함하고, 상기 제2 스프링 부분은 제1 스프링 부분보다 작은 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
제1항에 있어서, 상기 소켓 본체는 단자의 상기 보유부의 대향 측면들 상에 제공되어 사이에 보유부를 개재하는 적어도 2개의 부품을 포함하고, 단자 수용 통로는 2개의 본체 부품을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 IC 소켓.
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