KR20090015959A - 소켓용 콘택트 단자 및 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

소켓용 콘택트 단자가 프린트 기판상의 금속 도체로 이루어지는 접속부와, IC 패키지의 접속 단자 사이를 도통시키는 소켓용 콘택트 단자로, 주 칼럼(column)부와 양측의 암(arm)부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와 해당 금속 단자에 설치된 엘라스토머 부재를 가진다. 상기 금속 단자의 암부 외면은 금속면이 노출되고, 또한 상기 엘라스토머 부재는 해당 금속 단자의 암부 사이가 접근하는 방향으로 해당 암부를 압압했을 때 반발력을 발휘하도록 암부 사이에 협지된다.

Description

소켓용 콘택트 단자 및 반도체 장치{Contact terminal for sockets and semiconductor device}
본 발명은 CPU나 LSI 등의 IC 패키지를 프린트 기판에 실장할 때 사용하는 IC 소켓용 콘택트 단자에 관한 것으로, 특히 LGA 패키지나 BGA 패키지의 IC 패키지를 프린트 기판상에 실장할 때 등에 적절히 이용되는 소켓용 콘택트 단자 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
본원은 2006년 5월 30일에 일본국 특허청에 출원된 특원 2006―149510호, 2006년 6월 2일에 일본국 특허청에 출원된 특원 2006―154545호, 2006년 6월 7일에 일본국 특허청에 출원된 특원 2006―158670호, 2006년 6월 12일에 일본국 특허청에 출원된 특원 2006―162508호, 및 2006년 6월 12일에 일본국 특허청에 출원된 특원 2006―162509호에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터 CPU나 LSI 등의 IC 패키지를 소켓을 통해 프린트 기판에 실장하는 기술이 검토되어 있고, 각종 반도체 장치, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터나 서버의 마더 보드의 대부분에는 LGA 패키지나 BGA 패키지의 CPU를 장착하기 위한 소켓이 실장되어 있다.
CPU는 그 기능, 성능의 향상 때문에 해마다 다핀화, 고속화가 진행되고 있 고, 패키지의 사이즈 업이나 미세 피치에 의해 대응이 이뤄지고 있다.
이에 따라, 소켓도 다핀화에 대한 대응이 필요해지는 동시에, 패키지의 사이즈 업에 수반한 휨 양의 증대에 대한 대응이나 패키지의 접촉 랜드나 볼의 높이 불균일에 대한 대응이 필요하기 때문에, 소켓 콘택트의 스트로크를 확보할 수 있는 구조가 요구되고 있다.
또, 미세 피치화에 대한 대응으로는 소켓 콘택트의 소형화가 중요하고, IC의 핀과 소켓의 콘택트의 적절한 접압에서의 접촉을 확보할 수 있는 것이 요망된다.
나아가 고속화에 있어서는, 콘택트 단자가 저(低)인덕턴스인 것이 중요하고, 고속화에 의한 소비 전류 증대에 대응하여 접촉 저항이 낮고, 허용 전류도 높은 것이 요구된다.
현재의 LGA 패키지용 소켓의 주류는 약 1mm 피치의 400∼800핀이며, 금속판을 복잡하게 구부려 소정 형상의 콘택트 단자를 만들고, 소켓 하우징에 콘택트 단자를 삽입하여 제조하는 방법이 이용되고 있다. 이들 종래의 기술은, 예를 들면 특개 2004―158430호 및 특개 2005―19284호에 개시되어 있다.
그렇지만, 특개 2004―158430호 및 특개 2005―19284호에 개시된 종래 기술은 콘택트 단자가 판스프링 방식이기 때문에, 콘택트 단자의 스트로크를 크게 하기 위해 스프링을 길게 하면, 인접하는 핀에 접촉되기 때문에, 미세 피치가 되면 스트로크를 크게 할 수 없다는 문제가 있다.
또, 이 문제를 해결하도록 콘택트 단자에 도전성 엘라스토머 부재로 이루어지는 칼럼(Column)을 이용한 구조로서, 예를 들면, 미국특허 제6669490호에 개시된 기술이 제안되고 있다. 이 경우 소켓의 반발성은 도전성 엘라스토머 부재의 특성이나 구조로 결정되기 때문에, 적절한 반발력의 도전성 엘라스토머 부재가 있으면, 요구되던 하중에 있어서 충분한 스트로크를 확보할 수 있는 소켓을 실현할 수 있다.
그러나, 미국특허 제6669490호에 개시되어 있는 도전성 엘라스토머 부재를 이용하면, 콘택트 단자가 금속이 아니라 엘라스토머 부재이기 때문에, 금속 접촉에 비교하여 접촉 저항이 높고, 고전류화에 대해 발열이나 전압 강하가 증대할 우려가 있는 패키지 삽입시에 콘택트 단자가 금속 랜드를 와이핑하지 않기 때문에, 랜드의 산화막 제거를 기대할 수 없다는 등의 새로운 과제가 발생한다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어지며, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응할 수 있는 뛰어난 소켓용 콘택트 단자 및 이를 이용한 반도체 장치의 제공을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위하여 본원의 제1 발명은 프린트 기판상의 금속 도체로 이루어지는 접속부와, IC 패키지의 접속 단자 사이를 도통시키는 소켓용 콘택트 단자로서, 주 칼럼(column)부와 양측의 암(arm)부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 해당 금속 단자에 설치된 엘라스토머 부재로 이루어지며, 상기 금속 단자의 암부 외면은 금속면이 노출되고, 또한 상기 엘라스토머 부재는 해당 금속 단자의 암부 사이가 접근하는 방향으로 해당 암부를 압압(押壓)했을 때, 반발력을 발휘하도록 암부 사이에 협지된 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자를 제공한다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 IC 패키지는 LGA 패키지 또는 BGA 패키지인 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 금속 단자의 암부 외면측에 볼록부를 마련하는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 금속 단자는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 금도금이 형성된 것인 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 금속 단자는 주 칼럼부의 적어도 일부가 타부보다도 폭 넓게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 금속 단자는 주 칼럼부의 적어도 일부가 타부보다도 두껍게 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 볼록부를 돔 형태로 형성한 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 볼록부를 반원통 형상으로 만든 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 금속 단자는 주 칼럼부의 적어도 일부가 포개져서 타부보다도 두껍게 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓용 콘택트 단자에 있어서, 상기 엘라스토머 부재가 불소 고무인 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 상술한 본 발명에 관한 소켓용 콘택트 단자와 해당 소켓용 콘택트 단자를 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 가진 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공한다.
[발명의 효과]
제1 발명의 효과
본 발명의 소켓용 콘택트 단자는 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 해당 금속 단자에 설치된 엘라스토머 부재로 이루어지며, 상기 금속 단자의 암부 외면은 금속면이 노출되고, 또한 상기 엘라스토머 부재는 해당 금속 단자의 암부 사이가 접근하는 방향으로 해당 암부를 압압했을 때 반발력을 발휘하도록 암부 사이에 협지된 구성으로 했으므로, 엘라스토머 부재의 치수를 조정함으로써 필요한 하중―변위 특성에 맞춘 설계를 쉽게 할 수 있다.
또, 금속 단자의 암부 외면은 금속면이 노출되어 있으므로, 암부 외면의 어느 한쪽과 접속부 및 접속 단자를 금속 접합에 의해 접속할 수 있게 되며, 프린트 기판―IC 패키지 사이의 저접촉 저항 접속이 가능하다.
또, 뿔모양의 U자형 금속 단자에 전류가 흐름으로써 저인덕턴스로 접속 가능하다.
또, 금속 단자는 뿔모양의 U자형 주 칼럼부를 지점으로 하여 암부가 엘라스토머 부재에 빠져들기 때문에, 하중을 인가했을 때 마주하는 접촉면과 서로 마찰하면서 위치를 어긋하게 하여 접촉하는 와이핑 기능을 실현할 수 있으며, 이로써 금속 단자 표면의 산화막이나 이물질을 제거하여 신선한 금속면끼리 접속이 가능하다.
또, 상하의 접촉은 하중에 의한 접속으로 실현할 수 있기 때문에, 교환 가능한 소켓을 설계할 수 있으며, 서버 용도로 요구되는 메인테넌스(maintenance)성도 뛰어나다.
또, 금속 단자의 암부 외면에 볼록부를 마련함으로써 프린트 기판이나 LGA 패키지와 같은 평탄한 전극에 대해서도 필요한 하중―변위 특성으로 사용할 수 있다.
또, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 금 도금이 형성된 금속 단자를 이용함으로써 금으로 이루어지는 접속부와의 가공의 용이성과 금 랜드와의 양호한 전기적 접촉성을 둘 다 겸비한 우수한 접속 구조를 얻을 수 있다.
또, 금속 단자의 주 칼럼부분의 적어도 일부를 타부보다도 폭 넓게 형성함으로써 전기 저항을 저감할 수 있는 동시에, 이 소켓용 콘택트 단자를 하우징에 고정할 때의 대들보로 사용함으로써 반도체 장치의 조립이 쉬워지고, 고정부의 기계 강도를 높일 수 있다.
또, 금속 단자의 주 칼럼부분의 적어도 일부를 타부보다도 두껍게 형성함으로써 전기 저항을 저감할 수 있는 동시에, 암부가 압압되었을 때 엘라스토머 부재의 일부가 후판 부분 이외의 주 칼럼부와의 틈으로 들어감으로써 금속 단자로부터 엘라스토머 부재가 탈락하기 어렵게 할 수 있다.
또, 암부 외면의 볼록부를 돔 형태로 형성함으로써 하중에 대한 강도를 높일 수 있다.
또, 암부 외면의 볼록부를 반원통 형상으로 만듦으로써 금속 단자의 암부를 구부림 가공하는 것만으로 볼록부를 형성할 수 있고, 금속 단자의 제조가 쉬워지며 저렴한 금속 단자를 제공할 수 있다.
또, 금속 단자의 주 칼럼부의 일부를 포개어 타부보다도 두껍게 형성함으로써 전기저항을 저감할 수 있는 동시에, 암부가 압압되었을 때 엘라스토머 부재의 일부가 후판 부분 이외의 주 칼럼부와의 틈으로 들어감으로써 금속 단자로부터 엘라스토머 부재가 탈락하기 어렵다.
또, 엘라스토머 부재를 불소 고무로 형성함으로써 내열성이 높아지고, 이 소켓용 콘택트 단자를 기판이나 패키지와 접합할 때 땜납의 리플로우 처리가 가능해지며, 접합 공정이 쉬워지고 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 반도체 장치는 상술한 본 발명에 관한 소켓용 콘택트 단자와, 해당 소켓용 콘택트 단자를 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것이므로, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응할 수 있는 고성능 장치를 제공할 수 있다.
본원의 제2 발명은 금속 단자 배치 영역의 주위에 홈 또는 관통 구멍이 마련되고, 또한 금속 단자 배치 영역의 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍이 마련된 엘라스토머와, 상기 단자 설치용 관통 구멍의 내면에 주 칼럼부를 접하고, 상기 주 칼럼부의 양단으로부터 엘라스토머의 앞뒤 양면을 따라 상기 금속 단자 배치 영역으로 연장시킨 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소켓을 제공한다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 엘라스토머가 불소계 엘라스토머인 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 엘라스토머는 그 앞뒤 중 어느 한쪽 면의 금속 단자 배치 영역의 주위에 홈이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 엘라스토머는 금속 단자 배치 영역의 주위에 앞뒤를 관통하는 관통 구멍이 마련된 구성으로 할 수도 있다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 금속 단자의 암부의 외면에 볼록부를 마련한 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 판상의 엘라스토머에 복수의 금속 단자를 마련하여 이루어진 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또, 본원의 제2 발명은 금속 단자 형성 위치 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 뚫는 동시에, 금속 단자 형성 위치의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련한 엘라스토머와 뿔모양의 U자형 금속 단자를 준비하고, 상기 엘라스토머의 단자 설치용 관통 구멍에 금속 단자의 일부를 통과시키고, 금속 단자 형성 위치의 엘라스토머를 금속 단자의 양측의 암부에서 끼워 상술한 본 발명에 관한 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법을 제공한다.
또, 본원의 제2 발명은 금속 단자 형성 위치 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 뚫는 동시에, 금속 단자 형성 위치의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련한 엘라스토머와, L자상 또는 직선상의 금속 부재를 준비하고, 상기 엘라스토머의 단자 설치용 관통 구멍에 상기 금속 부재를 삽입하고, 상기 금속 부재의 일단측 또는 양단측을 구부려서 뿔모양의 U자형 금속 단자로 만드는 동시에, 금속 단자 형성 위치의 엘라스토머를 금속 단자의 양측의 암부로 끼워 상술한 본 발명에 관한 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법을 제공한다.
또, 본 발명은 상술한 본 발명에 관한 소켓과 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공한다.
제2 발명의 효과
본원의 제2 발명의 소켓은 콘택트 단자로서 뿔모양의 U자형 금속 단자를 사용하고, 그 반발력은 금속 단자에서 끼워넣는 엘라스토머에 의해 확보하는 소켓 단자 구조를 가지며, 해당 엘라스토머의 금속 단자 배치 영역의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련하고, 또한 금속 단자 배치 영역의 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 마련한 것이므로, 부품 수가 적은 소켓을 실현할 수 있고, 저렴한 소켓을 제공할 수 있다.
또, 금속 단자 배치 영역의 주위에 마련한 홈의 치수를 조정함으로써 어느 정도의 하중―변위 특성의 제어가 가능하며, 하중―변위 특성이 다른 각종 소켓을 쉽게 제조할 수 있으므로, 하중―변위 특성이 다른 각종 소켓의 요구에도 대응할 수 있다.
또, 접촉 부분이 금속이기 때문에, 접속 단자와 동일한 금속의 도금 처리가 가능하며, 저접촉 저항으로의 접속이 가능하다.
또, 뿔모양의 U자형 금속 단자에 전류가 흐르고, 저인덕턴스로 접속 가능하다.
또, 하중을 인가했을 때에는 뿔모양의 U자형 금속 단자의 주 칼럼부를 지점으로 암부가 빠져들기 때문에, 상대하는 접촉면과 서로 스치면서 위치를 어긋하게 하여 접촉하는 와이핑 기능을 실현할 수 있으며, 이로써 금속 표면의 산화막이나 이물질을 제거하여 신선한 금속면끼리 접속이 가능하고, 접속 저항을 더욱 낮출 수 있다.
또, 상하의 접촉은 하중에 의한 접속으로 실현할 수 있기 때문에, 교환 가능한 소켓을 설계할 수 있고, 서버 용도에서 요구되는 메인테넌스성도 뛰어나다.
또, 접속 대상의 기판에 휨이 있어도 엘라스토머가 그 휨 형상을 따르므로, 기판의 휨의 영향을 경감할 수 있다.
또, 엘라스토머를 불소 고무로 형성함으로써 내열성이 높아지고, 이 소켓용 콘택트 단자를 기판이나 패키지와 접합할 때 남땜의 리플로우 처리가 가능해지며, 접합 공정이 쉬워지고 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
또, 엘라스토머의 금속 단자 배치 영역의 주위에 홈을 마련한 구성으로 하면, 1장의 엘라스토머에 다수의 금속 단자가 배치된 구조로 한 경우에, 홈에 의해 서로 이웃하는 금속 단자에 엘라스토머의 변형이 영향을 미치지 않게 되는 동시에, 홈이 관통하지 않았으므로 금속 단자에 대한 하중 인가시 안정성을 갖게 할 수 있다.
또, 엘라스토머의 금속 단자 배치 영역의 주위에 앞뒤를 관통하는 관통 구멍을 마련한 구성으로 하면, 오목부의 깊이 방향의 제어에 주의를 기울일 필요가 없어져서 소켓의 제조가 쉬워진다.
또, 금속 단자의 암부의 외면에 볼록부를 마련한 구성으로 하면, 프린트 기판이나 LGA 패키지와 같은 평탄한 전극에 대해서도 소정의 하중―변위 특성으로 사용할 수 있게 되어 소켓의 적용 범위를 확대할 수 있다.
또, 본원의 제2 발명의 소켓에 있어서, 판상의 엘라스토머에 복수의 금속 단자를 마련한 구성으로 함으로써 복수의 금속 단자를 구비한 소켓을 저렴하게 제공할 수 있고, 또, 금속 단자의 배치 밀도를 높일 수 있다.
또, 본원의 제2 발명의 소켓의 제조 방법에 의하면, 상술한 본 발명에 관한 소켓을 간단히 효율적으로 제조할 수 있으므로, 고성능 소켓을 저렴하게 제조할 수 있다.
또, 본원의 제2 발명의 반도체 장치는 상술한 본 발명에 관한 소켓과 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것이므로, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응할 수 있는 고성능 장치를 제공할 수 있다.
본원의 제3 발명은 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되고, 해당 슬릿의 안쪽에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와, 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 갖고, 이들 암부 사이에서 해당 설편부를 협지하고 있는 뿔모양의 U자형 금속 단자를 갖고, 상기 금속 단자의 주 칼럼부가 상기 설편부의 돌출부의 끝에 마련되는 동시에, 상기 암부 중 단자 접촉부가 상기 설편부의 기단부 근처에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓을 제공한다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 엘라스토머 부재는 불소계 엘라스토머인 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 금속 단자의 암부 외면에 볼록부가 마련된 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 금속 단자와 상기 설편부는 3점 이상의 점접촉 또는 면접촉 또는 직선적 일면에서 접해 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 엘라스토머 부재에 복수의 금속 단자가 마련되어 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 금속 단자의 한쪽 암부가 땜납을 위한 랜드로 되고, 다른 쪽 암부가 IC 패키지의 접속용 단자로 된 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되고, 해당 슬릿의 안쪽에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와 뿔모양의 U자형 금속 단자를 준비하고, 엘라스토머 부재의 설편부를 밀어 올리거나 끌어 내려서 엘라스토머 부재의 표면 또는 이면에서 돌출시키는 동시에,이 상태를 유지하고, 엘라스토머 부재의 표면 또는 이면에서 돌출된 설편부에 금속 단자를 그 암부 사이에서 설편부를 협지하도록 설치하고, 금속 단자를 장치한 설편부를 슬릿 내에 넣음으로써 상술한 본 발명에 관한 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법, 및 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되며, 해당 슬릿의 안쪽에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와, L자상 또는 직선상의 금속 부재를 준비하고, 슬릿을 통과시켜 엘라스토머 부재에 금속 부재를 삽입하고, 금속 부재의 일단측 또는 양단측을 구부려서 뿔모양의 U자형 금속 단자로 하는 동시에, 설편부를 금속 단자의 양방의 암부에서 사이에서 끼워넣고 상술한 본 발명에 관한 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법을 제공한다.
또, 본 발명은 상술한 본 발명에 관한 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공한다.
제3 발명의 효과
본원의 제3 발명의 소켓은 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되고, 해당 슬릿의 안쪽에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와, 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 갖고, 이들 암부 사이에서 해당 설편부를 협지하고 있는 뿔모양의 U자형 금속 단자로 이루어진 구성으로 했으므로, 부품 수가 적고, 저렴한 소켓을 제공할 수 있다.
또, 엘라스토머 부재의 치수를 조정함으로써 어느 정도의 하중―변위 특성의 제어가 가능해지며, 하중―변위 특성이 다른 각종 소켓을 쉽게 제조할 수 있으므로, 하중―변위 특성이 다른 각종 소켓의 요구에도 대응할 수 있다.
또, 접촉 부분이 금속이기 때문에, 접속 단자와 동일한 금속의 도금 처리가 가능하며, 저접촉 저항에서의 접속이 가능하다.
또, 뿔모양의 U자형 금속 단자에 전류가 흐르므로, 저인덕턴스에서 접속가능하다.
또, 하중을 인가했을 때에는 뿔모양의 U자형 금속 단자의 주 칼럼부를 지점으로 하여 암부가 빠져들기 때문에, 마주하는 접촉면과 서로 스치면서 위치를 어긋나게 하여 접촉하는 와이핑 기능을 실현할 수 있으며, 이로써 금속 표면의 산화막이나 이물질을 제거하여 신선한 금속면끼리 접속할 수 있고, 접속 저항을 더욱 낮출 수 있다.
또, 상하의 접촉은 하중에 의한 접속으로 실현할 수 있기 때문에, 교환 가능한 소켓을 설계할 수 있으며, 서버 용도로 요구되는 메인테넌스성도 뛰어나다.
또, 접속 대상의 기판에 휨이 있어도 엘라스토머 부재가 그 휨 형상을 따르므로, 기판의 휨 영향을 경감할 수 있다.
또, 엘라스토머 부재를 불소 고무로 형성함으로써 내열성이 높아지고, 이 소켓을 기판이나 패키지와 접합할 때 땜납의 리플로우 처리가 가능해지며, 접합 공정이 쉬워져서 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
또, 금속 단자의 암부 외면에 볼록부를 마련한 구성으로 하면, 프린트 기판이나 LGA 패키지와 같은 평탄한 전극에 대해서도 소정의 하중―변위 특성에서의 사용이 가능하며, 소켓의 적용 범위를 확대할 수 있다.
또, 금속 단자와 상기 설편부가 3점 이상의 점접촉 또는 면접촉 또는 직선적 일면에서 접해 있는 구조로 함으로써, 엘라스토머 부재로부터 금속 단자가 빠지기 어려워져서, 압압·해제를 반복한 경우에도 금속 단자가 탈락하지 않고 소켓으로서의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 판상의 엘라스토머 부재에 복수의 금속 단자를 마련한 구성으로 함으로써 복수의 금속 단자를 구비한 소켓을 저렴하게 제공할 수 있고, 또 금속 단자의 배치 밀도를 높일 수 있다.
또, 본 발명의 소켓의 제조 방법에 의하면, 상술한 본 발명에 관한 소켓을 간단히 효율적으로 제조할 수 있으므로, 고성능 소켓을 저렴하게 제조할 수 있다.
또, 본 발명의 반도체 장치는 상술한 본 발명에 관한 소켓과 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것이므로, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응할 수 있는 고성능 장치를 제공할 수 있다.
본원의 제4 발명은 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 양측의 암부 사이에 협지된 엘라스토머 부재를 가진 콘택트 단자와, 상기 콘택트 단자가 삽입된 단자 삽입 구멍이 마련된 하우징을 가진 소켓으로, 상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자보다도 큰 구멍 치수를 갖고, 해당 단자 삽입 구멍에 상기 콘택트 단자를 삽입한 상태에서 해당 콘택트 단자에 접하며, 암부의 일부를 노출시키는 개구가 마련된 시트가 상기 하우징의 앞뒤 양면의 적어도 한쪽에 고착된 것을 특징으로 하는 소켓을 제공한다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 시트는 절연체로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 시트는 금속으로 이루어지며, 해당 시트가 콘택트 단자마다 독립된 구조로 되어 있는 구조일 수도 있다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 시트가 상기 하우징의 앞뒤 어느 한쪽에 마련되고, 또한 시트의 콘택트 단자와 접하는 부분에 접착층이 마련된 구성일 수도 있다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 단자 삽입 구멍이 상기 콘택트 단자에 하중을 인가했을 때 엘라스토머 부재와 단자 삽입 구멍의 내벽 사이의 적어도 일부에 틈이 생기는 구멍 치수로 된 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 암부의 외면에 볼록부가 마련된 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 상술한 본 발명에 관한 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공한다.
제4 발명의 효과
본원의 제4 발명 소켓은 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 양측의 암부 사이에 협지된 엘라스토머 부재를 가진 콘택트 단자와, 상기 콘택트 단자가 삽입된 단자 삽입 구멍이 마련된 하우징으로 이루어지고, 상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자보다도 큰 구멍 치수를 가지며, 해당 단자 삽입 구멍에 상기 콘택트 단자를 삽입한 상태에서 해당 콘택트 단자에 접하고, 암부의 일부를 노출시키는 개구가 마련된 시트가 상기 하우징의 앞뒤 양면의 적어도 한쪽에 고착된 구성으로 했으므로, 하우징에 다수의 콘택트 단자를 고밀도로 장착할 수 있고, 협피치의 소켓 실현이 가능하다.
또, 접촉 부분이 금속이기 때문에, 접속 단자와 동일한 금속의 도금 처리가 가능하며, 저접촉 저항에서의 접속이 가능하다.
또, 금속 회로에 하중을 가한 경우, 금속 단자의 주 칼럼부를 지점으로 하여 암부가 엘라스토머 부재에 빠져들기 때문에, 마주하는 접촉면과 서로 스치면서 위치를 어긋하게 하여 접촉하는 와이핑 기능을 실현하고, 이로써 금속 표면의 산화막이나 이물질을 제거하여 신선한 금속면끼리 접속할 수 있으며, 저저항으로 전기 접속이 가능해진다.
또, 상하 접촉은 하중에 의한 접속으로 실현 가능하기 때문에, 교환 가능한 소켓을 설계할 수 있으며, 서버 용도로 요구되는 메인테넌스성도 뛰어나다.
또, 기판에 휨이 있어도 엘라스토머 부재의 탄성 변형에 의해 휨 형상에 따르므로, 기판의 휨 영향을 경감할 수 있다.
또, 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자보다도 큰 구멍 치수이고, 하우징의 단자 삽입구멍에 콘택트 단자를 간단히 삽입할 수 있어 소켓의 조립 작업성이 향상되고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
또, 상기 시트를 절연체로 함으로써 하우징에 다수의 콘택트 단자를 고밀도로 장착하는 경우에도, 개개의 콘택트 단자끼리 절연성 좋게 확보할 수 있으며, 신뢰성 높은 소켓을 제공할 수 있다.
또, 상기 시트를 금속으로 하고, 해당 시트가 콘택트 단자마다 독립된 구조로 함으로써 단자 사이가 쇼트(short)하지 않고 금속 시트를 이용할 수 있으므로, 얇은 시트로 충분한 강도를 유지할 수 있으며, 콘택트 단자의 스트로크를 크게 할 수 있게 된다.
또, 상기 시트를 하우징의 앞뒤 어느 한쪽에 마련하고, 또한 시트의 콘택트 단자와 접하는 부분에 접착층을 마련함으로써 앞뒷면 중 한쪽 시트에서 콘택트 단자를 고정할 수 있게 되고, 부품 수가 적어져서 비용 절감을 할 수 있다.
또, 상기 단자 삽입 구멍의 치수를 콘택트 단자에 하중을 인가했을 때 엘라스토머 부재와 단자 삽입 구멍의 내벽 사이의 적어도 일부에 틈이 생기도록 설정함으로써 조립 후에도 콘택트 단자 단체(單體)의 응력―하중 특성을 유지할 수 있다.
또, 상기 암부의 외면에 볼록부를 마련함으로써 프린트 기판이나 LGA 패키지와 같은 평탄한 전극에 대해서도 소정의 하중―변위 특성에서의 사용이 가능하고, 소켓의 적용 범위를 확대할 수 있다.
본 발명의 반도체 장치는 본 발명에 관한 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것이므로, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응할 수 있는 고성능 장치를 제공할 수 있다.
본원의 제5 발명은 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 양측의 암부 사이에 협지된 엘라스토머 부재를 가진 콘택트 단자와, 상기 콘택트 단자가 삽입된 단자 삽입 구멍이 마련된 하우징을 가진 소켓으로, 상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자 삽입시 적어도 일부를 협지하거나 적어도 일부와 계합하는 구멍 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 소켓을 제공한다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자의 금속 단자가 압입되는 계합부(係合部)를 가진 볼록자형으로 되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자를 삽입한 상태에서 단자 삽입 구멍의 내벽과 콘택트 단자 사이에 틈이 마련되는 구멍 치수인 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 하우징은 엘라스토머 부재에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 하우징은 상기 콘택트 단자에 이용된 엘라스토머 부재와 동일한 재질의 엘라스토머 부재로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 소켓에 있어서, 상기 암부의 외면에 볼록부가 마련된 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 상술한 본 발명에 관한 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공한다.
제5 발명의 효과
본원의 제5 발명의 소켓은 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 양측의 암부 사이에 협지된 엘라스토머 부재를 가진 콘택트 단자와,상기 콘택트 단자가 삽입된 단자 삽입 구멍이 마련된 하우징으로 이루어지고, 상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자 삽입시 적어도 그의 일부를 협지하거나 또는 적어도 그의 일부와 계합하는 구멍 형상을 갖고 있으므로, 하우징에 다수의 콘택트 단자를 고밀도로 장착할 수 있고, 협피치의 소켓 실현이 가능하다.
또, 접촉 부분이 금속이기 때문에, 접속 단자와 동일한 금속의 도금 처리가 가능하며, 저접촉 저항에서의 접속이 가능하다.
또, 금속 회로에 하중을 가한 경우, 금속 단자의 주 칼럼부를 지점으로 하여 암부가 엘라스토머 부재에 빠져들기 때문에, 상대하는 접촉면과 서로 스치면서 위치를 어긋나게 하여 접촉하는 와이핑 기능을 실현하고, 이로써 금속 표면의 산화막이나 이물질을 제거하여 신선한 금속면끼리 접속이 가능하며, 저저항에서 전기 접속이 가능해진다.
또, 상하 접촉은 하중에 의한 접속으로 실현할 수 있기 때문에, 교환 가능한 소켓을 설계할 수 있으며 서버 용도로 요구되는 메인테넌스성도 뛰어나다.
또, 기판에 휨이 있어도 엘라스토머 부재의 탄성 변형에 의해 휨 형상을 따르므로, 기판의 휨 영향을 경감할 수 있다.
또, 상기 단자 삽입 구멍을 상기 콘택트 단자의 금속 단자가 압입되는 계합부를 가진 볼록자형으로 함으로써 이 계합부의 선단 부분을 콘택트 단자의 금속 단자보다 약간 작게 함으로써 콘택트 단자의 금속 단자가 하우징에 고정되어 콘택트 단자가 탈락하기 어려워진다.
또, 상기 단자 삽입 구멍의 치수를 상기 콘택트 단자를 삽입한 상태에서 단자 삽입 구멍의 내벽과 콘택트 단자 사이의 어딘가에 틈이 마련되도록 설정함으로써, 콘택트 단자에 하중을 인가했을 때 압축되어 부풀어 오른 엘라스토머 부재를 이 틈새에 넣어 하우징과 엘라스토머 부재 사이에 마찰이 발생하는 것을 막을 수 있으므로, 콘택트 단자는 설정한 대로 하중―변위 특성을 얻을 수 있다.
또, 콘택트 단자에 대들보 부분을 마련하고, 그 대들보 부분을 하우징측의 계합부에 압입함으로써 엘라스토머 부재와 하우징의 접촉이 없어지므로, 콘택트 단자를 하우징에 계합한 후에도 콘택트 단자 단체의 하중―변위 특성을 유지할 수 있다.
또, 하우징을 엘라스토머 부재에 의해 형성함으로써 기판에 휨이 발생한 경우에도, 하우징이 기판의 휨에 따르도록 휘어 기판과 소켓을 밀접할 수 있으므로, 양호한 전기적 접속을 확보할 수 있다.
본 발명의 반도체 장치는 본 발명에 관한 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것이므로, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응할 수 있는 고성능 장치를 제공할 수 있다.
도 1A는 본 발명 제1실시 형태의 콘택트 단자의 측면도이다.
도 1B는 콘택트 단자의 평면도이다.
도 1C는 콘택트 단자의 정면도이다.
도 1D는 콘택트 단자의 배면도이다.
도 2는 제1 실시형태의 콘택트 단자를 이용한 반도체 장치의 일 예로서, BGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내고, 프린트 기판―콘택트 단자―BGA 패키지 구조체의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도 및 프린트 기판―콘택트 단자―BGA 패키지의 구조체에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3A는 본 발명의 콘택트 단자의 제2 실시형태를 나타내는 금속 단자의 평면도이다.
도 3B는 본 발명의 콘택트 단자의 제2 실시형태를 나타내는 금속 단자의 측 면도이다.
도 3C는 본 발명의 콘택트 단자의 제2 실시형태를 나타내는 금속 단자의 배면도이다.
도 4A는 본 발명의 콘택트 단자의 제3 실시형태의 금속 단자의 측면도이다
도 4B는 본 발명의 콘택트 단자의 제3 실시형태를 나타내는 금속 단자의 평면도이다.
도 4C는 본 발명의 콘택트 단자의 제3 실시형태를 나타내는 금속 단자의 배면도이다.
도 5는 제2 실시형태의 콘택트 단자를 이용한 반도체 장치의 일 예로서 LGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내고, 프린트 기판―콘택트 단자―LGA 패키지의 구조체의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도, 및 프린트 기판―콘택트 단자―LGA 패키지의 구조체에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 실시예에 있어서 이용한 실험계를 나타내는 측면도이다.
도 7은 실시예에서 측정한 콘택트 단자의 하중―변위 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 소켓의 제4 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 1 중의 A―A'부 단면도이다.
도 10은 제4 실시형태의 소켓을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 LGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내고, 반도체 장치의 압 압력 부여전의 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도, 및 반도체 장치에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 11은 본 발명의 소켓의 제5 실시형태, 및 해당 소켓을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 BGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내고, 반도체 장치의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도, 및 반도체 장치의 구조체에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 12는 본 발명의 소켓의 제6 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명에 관한 소켓의 제7 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 14는 도 13 중의 A―A'부 단면도이다.
도 15는 본 발명의 소켓의 제조 방법의 일 예를 나타내며, 판상의 엘라스토머에 슬릿을 형성한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 16은 본 발명의 소켓의 제조 방법의 일 예를 공정 순서대로 나타내는 측면 단면도이다.
도 17A는 제7 실시형태의 소켓을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 이 소켓을 BGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내고, 반도체 장치의 압압력 부여전의 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면 단면도이다.
도 17B는 반도체 장치에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면 단면도이다.
도 18은 본 발명에 관한 소켓의 제8 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 19는 도 18 중의 A―A'부 단면도이다.
도 20A는 제8 실시형태의 소켓을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 이 소켓을 LGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내고, 반도체 장치의 압압력 부여전의 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면 단면도이다.
도 20B는 반도체 장치에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면 단면도이다.
도 21A는 본 발명의 소켓의 제9 실시형태의 측면 단면도이다.
도 21B는 요부 평면도이다.
도 22A는 본 발명의 소켓의 제10 실시형태의 측면 단면도이다.
도 22B는 요부 평면도이다.
도 23은 본 발명의 소켓의 제11 실시형태를 나타내는 측면 단면도이다.
도 24A는 본 발명 소켓의 제12 실시형태의 측면 단면도이다.
도 24B는 제12 실시형태의 요부 평면도이다.
도 25A는 본 발명의 소켓의 제13 실시형태의 평면도이다.
도 25B는 측면 단면도이다.
도 26A는 본 발명의 소켓의 제3 실시형태를 나타내고, 하우징의 단자 삽입 구멍에 콘택트 단자를 삽입하는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 26B는 소켓의 평면도이다.
도 26C는 소켓의 측면 단면도이다.
도 27은 참고예로서, 가요성이 없는 소켓을 이용하여 구성한 반도체 장치의 측면도이다.
도 28은 본 발명의 소켓의 제15 실시형태, 및 해당 소켓을 이용하여 구성된 반도체 장치를 나타내는 측면도이다.
도 29A는 본 발명의 소켓의 제16 실시형태를 나타내고, 단자 삽입 구멍을 형성한 하우징의 평면도이다.
도 29B는 단자 삽입 구멍을 형성할 때 잘려진 엘라스토머 조각에서 콘택트 단자용 엘라스토머를 제작한 상태를 나타내는 평면도이다.
* 부호의 설명 *
10, 30: 콘택트 단자
11, 31, 41: 금속 단자
12: 엘라스토머 부재
13, 32, 42: 주 칼럼부
14, 33, 43: 암부
15, 34: 접촉부
20, 50: 반도체 장치
21, 51: 프린트 기판
22: BGA 패키지(IC 패키지)
23, 53: 회로 도체
24: 알루미늄 패드
25: 땜납
26: BGA 단자 땜납 볼
34, 44: 폭 넓은 후판부
35, 45: 볼록부
52: LGA 패키지(IC 패키지)
54: LGA 랜드
55: 도망가는 공간
60: 토대
61: 하우징
62: 고정부
63: 로드 셀
64: 도체봉.
110, 116, 140: 소켓
111, 141: 엘라스토머
112: 홈
113, 143: 단자 설치용 관통 구멍
114, 117, 144: 금속 단자
114A: 주 칼럼부
114B: 암부
115, 145: 볼록부
120, 130: 반도체 장치
121, 131: 프린트 기판
122: LGA 패키지(IC 패키지)
123, 133: 회로 도체
124: LGA 랜드
132: BGA 패키지(IC 패키지)
134: 알루미늄 패드
135: 땜납
136: BGA 단자 땜납 볼
142: 관통 구멍
210, 230: 소켓
211: 엘라스토머
212: 슬릿
213: 설편부
214, 231: 금속 단자
214A, 231A: 주 칼럼부
214B, 231B: 암부
220, 240: 반도체 장치
221, 241: 프린트 기판
222: BGA 패키지(IC 패키지)
223, 243: 패턴 배선
224: 땜납
225: BGA 단자 땜납 볼
232: 볼록부
242: LGA 패키지(IC 패키지)
244: LGA 랜드
310, 320, 330: 소켓
311: 하우징
312: 단자 삽입 구멍
313: 콘택트 단자
314: 엘라스토머 부재
315: 금속 단자
315a: 주 칼럼부
315b: 암부
315c: 볼록부
316: 틈
317, 321: 시트
318: 개구부
331: 접착제
410, 420, 430, 441, 443: 소켓
411, 450: 하우징
412, 451: 단자 삽입 구멍
413: 콘택트 단자
414, 452: 엘라스토머 부재
415: 금속 단자
415a: 주 칼럼부
415b: 암부
415c: 볼록부
416: 틈
417: 시트
418: 개구
421, 432: 계합부
431: 대들보 부분
440: IC 패키지
442: 기판
444: 반도체 장치
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도 1A부터 도 29B를 참조하여 상세히 설명한다.
(제1 실시 형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 소켓용 콘택트 단자(이하, 콘택트 단자라고 함.)의 제1실시형태를 나타내는 도면이고, 도 1A는 콘택트 단자(10)의 측면도, 도 1B는 평면도, 도 1C는 정면도, 도 1D는 배면도이다. 이들 도면 중 부호 10은 콘택트 단자, 11은 금속 단자, 12는 엘라스토머 부재, 13은 주 칼럼부, 14는 암부, 15는 접촉부이다.
본 실시형태의 콘택트 단자(10)는 프린트 기판상의 금속 도체로 이루어지는 접속부와, IC 패키지의 접속 단자 사이를 도통시키는 것이고, 주 칼럼부(13)와 양측의 암부(14)를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자(11)와, 이 금속 단자(11)에 설치된 직육면체 형태의 엘라스토머 부재(12)로 이루어지며, 금속 단자(11)의 암부(14) 외면은 금속면이 노출되고, 또한 엘라스토머 부재(12)는 금속 단자의 암부(14) 사이가 접근하는 방향으로 해당 암부(14)를 압압했을 때, 반발력을 발휘하도록 암부(14) 사이에 협지된 구성으로 되어 있다.
이 금속 단자(11)는 구리나 황동 등의 도전성이 양호한 재료가 적합하며, 접촉 저항의 저감을 위해 그 표면에는 금 도금을 하는 것이 바람직하다. 구리에 금 도금을 하는 경우는 확산에 대한 블록층으로서 밑바탕에 니켈 도금을 하는 것이 일반적이다.
금속 단자(11)에 끼우는 엘라스토머 부재(12)의 높이(A)는 금속 단자(11)의 내측 높이(B)와 동일한 것이 바람직하고, 엘라스토머 부재(12)의 폭(C)은 금속 단 자(11)의 암부(14)의 폭(D)과 동일하거나 약간 큰 것이 바람직하다. 또, 단자 전체 길이(E)는 암부(14)의 길이(F)와 동일하거나 약간 그보다 큰 쪽이 바람직하다. 또, 주 칼럼부 높이(G)는 접촉부의 높이(H)와 동등하다.
본 실시형태의 콘택트 단자(10)는 기본적인 동작으로서 금속 단자(11)에는 반발력을 요구하지 않고 오히려 순동과 같은 어느 정도 부드러운 재료를 이용하며, 암부(14)가 압압되었을 때의 반발력은 엘라스토머 부재(12)에서 발생시키게 되어 있다. 이와 같은 구조로 함으로써 반복되는 하중 동작에 있어서도, 금속 단자(11)가 파단되지 않고, 또 엘라스토머 부재(12)로부터 금속 단자(11)가 어긋나기 어렵게 할 수 있다. 금속 단자(11) 만으로 엘라스토머 부재(12)가 없는 부분에 하중이 가해져 변형하면, 하중을 없애더라도 되돌아 오지 않는 상태로 되므로, 이를 막기 위하여 엘라스토머 부재(12)는 금속 단자(11)의 내면측 거의 전역에서 접촉할 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다.
이어, 본 실시형태의 콘택트 단자(10)에서의 콘택트 동작을 설명한다.
도 2A 및 도 2B는 본 실시형태의 콘택트 단자(10)를 이용한 반도체 장치의 일 예로서 BGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내는 도면이다. 도 2는 프린트 기판―콘택트 단자―BGA 패키지 구조체의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도 및 프린트 기판―콘택트 단자―BGA 패키지의 구조체에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도를 나타낸다.
이들 도면 중 부호 20은 반도체 장치, 21은 프린트 기판, 22는 BGA 패키 지(IC 패키지), 23은 회로 도체, 24는 알루미늄 패드, 25는 땜납, 26은 BGA 단자 땜납 볼이다.
또한, 본래 콘택트 단자(10)를 소켓으로 이용하는 경우, 하우징 등을 이용하여 콘택트 단자를 어떠한 방법으로 정렬시키고, 고정할 필요가 있지만, 이 도면에서는 콘택트 단자(10) 자체의 동작만 설명하기 때문에 그 부분은 생략하고 있다.
본 실시형태의 콘택트 단자(10)는 프린트 기판(21) 상의 회로 도체(23)(단자)에 접속하는 경우, 프린트 기판(21)에 미리 필요한 곳에만 페이스트 땜납을 도포하고, 그 위에 콘택트 단자(10)를 실장하여 리플로우로(reflow furnace)를 통해 납땜함으로써 전기적 접속을 실현할 수 있다. 이 경우, 엘라스토머 부재(12)는 리플로우 처리 온도를 견디는 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 내열성이 뛰어난 엘라스토머 부재인 불소 고무는 리플로우를 견디는 것을 시판품으로 입수할 수 있으므로 이를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 프린트 기판(21) 상에 콘택트 단자(10)를 실장하고, 그 위에 BGA 패키지(22)를 얹은 상태를 도 2의 왼쪽에 나타낸다. 이 때, BGA 패키지(22)의 BGA 단자 땜납 볼(26)의 중심은 하중을 가할 때 금속 단자 부분에서 어긋나 버리지 않도록 금속 단자(11)의 암부(14) 끝의 약간 안쪽으로 되도록 위치를 맞추는 것이 바람직하다. 이 상태에서 하중을 가한 상태를 도 2의 오른쪽에 나타낸다.
이 반도체 장치(20)에 하중을 가하면, 콘택트 단자(10)의 엘라스토머 부재(12)가 압축되고, 그에 따라 반발력을 발생하면서 가라앉고, 이 때의 하중과 발생하는 침강이 하중―스트로크 특성이 된다.
또, 금속 단자(11)의 암부(14)는 주 칼럼부(13)와의 접합부를 지점(支点)으로 하여 가라앉기 때문에, 하중을 가하면 접촉점이 주 칼럼부(13) 측으로 이동하고, 이로써 와이핑 효과를 야기하며, 쌍방의 금속면 상에 생성된 산화막을 제거하고, 프레쉬한 금속면끼리 접촉시킬 수 있기 때문에 저저항으로 접촉을 실현할 수 있다.
또한, 당연히 엘라스토머 부재(12)의 높이나 폭 치수는 필요한 하중―스트로크 특성을 충족하는 반발성을 갖도록 설계해야 하며, 특히 엘라스토머 부재(12)의 높이 치수는 적어도 스트로크분보다 큰 치수로 할 필요가 있다.
(제2 실시형태)
도 3A 내지 도3C는 본 발명의 콘택트 단자의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에서는 본 실시형태의 콘택트 단자(30) 중 금속 단자(31)만 도시하고 있다. 도 3A는 금속 단자(31)의 평면도, 도 3B는 측면도, 도 3C는 배면도이다. 이들 도면 중 부호31은 금속 단자, 32는 주 칼럼부, 33은 암부, 34는 광폭(광(廣幅) 후판부, 35는 돔 형태의 볼록부다.
본 실시형태의 콘택트 단자(30)는 상술한 제1 실시형태의 콘택트 단자(10)와 거의 동일한 구성 요소를 구비하고, 나아가 금속 단자(31)의 암부(33) 외면에 돔 형태의 볼록부(35)를 마련하는 동시에, 주 칼럼부(32)의 중앙 부분에 타부보다도 폭 넓고 두껍게 형성한 광폭 후판부(34)를 마련한 것을 특징으로 하고 있다.
상술한 제1 실시형태는 BGA 패키지와 같이 IC 패키지측 단자부에 땜납 볼과 같은 돌기가 있는 경우의 콘택트 구조에 대해 설명했지만, IC 패키지로서는 BGA 패 키지에 한정되지 않고 LGA 패키지와 같이, IC 패키지측 단자가 랜드인 경우도 생각된다. 또, 서버용 소켓과 같이, 콘택트 부분을 메인테넌스시에 교환하기 위하여 프린트 기판측도 납땜하지 않고 랜드 그대로 접속하고 싶은 경우가 있다. 이러한 경우에는, 단순한 뿔모양의 U자형 금속 단자를 이용한 형상으로는 접촉 부분이 가라앉기 위한 스트로크를 확보할 수 없으며, 적절한 접촉 저항에서의 접속을 위한 하중―스트로크 특성을 충족할 수 없다. 그러나, 접촉부의 형상을 생각하면, 이러한 경우에도 적용이 가능하다. 본 실시형태의 콘택트 단자(30)는 LGA 패키지의 랜드나 프린트 기판의 랜드와의 접속에 응용하는 경우에 적절히 이용할 수 있도록 뿔모양의 U자형 금속 단자(31)의 양측의 암부(33)에서의 접촉부가 되는 외면 부분에 돔 형태의 볼록부(35)를 마련하고, 이 볼록부(35)의 높이에 따라 스트로크를 발생하는 구조로 한다.
도 3의 형상에서는 접촉부를 돔 형태로 프레스 가공하여 볼록부(35)를 형성하고, 필요한 스트로크분의 크기를 벌고 있다. 이로써, 하중이 가해졌을 때 접촉하는 상대측 단자가 평탄하더라도 볼록부(35)의 높이분까지 엘라스토머 부재(12)에 가라앉는 것이 가능해지며, 랜드와의 접촉이 가능해진다. 이 경우도 암부(33)의 기단을 지점으로 하여 암부(33)가 엘라스토머 부재(12)에 가라앉기 때문에, 와이핑에 대해서도 제1 실시형태의 콘택트 단자(10)와 똑같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 일반적으로 LGA 패키지의 단자는 금 도금되어 있는 경우가 많으며, 그런 의미에서 적어도 볼록부(35)의 표면에는 금 도금을 하는 것이 저접촉 저항을 얻기 위해 바람직하다.
도 5는 본 실시형태의 콘택트 단자(30)를 이용하여 구성한 반도체 장치의 일 예로 LGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내는 도면이다. 도 5는 프린트 기판―콘택트 단자―LGA 패키지 구조체의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도 및 프린트 기판―콘택트 단자―LGA 패키지의 구조체에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도를 나타낸다. 이들 도면 중 부호 50은 반도체 장치, 51은 프린트 기판, 52는 LGA 패키지(IC 패키지), 53은 회로 도체, 54는 LGA 랜드, 55는 엘라스토머 부재의 도망가는 공간이다.
도 5에서 본 실시형태의 콘택트 단자(30)는 최대로 상하에 있는 볼록부(35)의 높이의 합계분의 스트로크를 확보할 수 있음을 알 수 있다.
또, 본 실시형태의 금속 단자(31)에는 더 나은 아이디어가 포함되어 있다. 도 3A 내지 도 3C에 나타내는 바와 같이, 금속 단자(31)의 주 칼럼부(32)의 중앙부가 타부보다도 폭넓고도 판두께가 두꺼운 광폭 후판부(34)로 되어 있다. 이로써, 전기저항을 낮게 할 수 있는 효과를 얻는 동시에, 도 5의 오른쪽에 나타내는 암부 압압시에 엘라스토머 부재(12)가 변형하여 광폭 후판부(34)의 양측으로 도망하게 하기 위한 엘라스토머 부재의 도망가는 공간(36)을 형성할 수 있다.
이로써, 하중을 가했을 때 엘라스토머 부재(12)가 도망가기 위한 공간이 생기며, 엘라스토머 부재(12)와 금속 단자(31) 사이에 발생하는 마찰을 저감하고, 보다 저하중에서 큰 스트로크를 얻을 수 있다. 또, 엘라스토머 부재(12)의 도망 공간을 주면서 양측의 암부(33)에서 엘라스토머 부재(12)를 협지하고 있는 구조로 되기 때문에, 하중을 가했을 때 엘라스토머 부재(12)를 금속 단자(31)로부터 어긋나기 어렵게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 콘택트 단자는 BGA 패키지와 같은 단자부가 볼록한 모양인 경우나 LGA 패키지나 프린트 기판의 랜드와 같은 평탄한 단자인 경우에도 저접촉 저항에서 저하중의 큰 스트로크를 실현할 수 있는 콘택트 단자를 구성할 수 있다.
또, 본 발명의 콘택트 단자의 제조는 기존의 프레스나 금형 성형에 의한 금속 부품 가공 기술을 적용할 수 있다. 도금 처리도 통상의 니켈 도금이나 금도금 기술을 적용할 수 있으며, 이들 기술로 가능한 범위의 미세 피치화에 대응할 수 있다. 한편, 엘라스토머 부재는 액상의 원재료를 판상으로 압출하여 재단하는 방법이나 사출성형에 의해 필요한 형상을 실현하는 방법을 적용할 수 있으며, 이에 대해서도 기존의 제조 기술을 적용할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 4는 본 발명의 콘택트 단자의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4에서는 본 실시형태의 콘택트 단자 중 금속 단자(41)만 도시하고 있다. 도 4A는 금속 단자41의 측면도, 도 4B는 평면도, 도 4C는 배면도이다. 이들 도면 중 부호 41은 금속 단자, 42는 주 칼럼부, 43은 암부, 44는 광폭 후판부, 45는 반원통 모양의 볼록부다.
본 실시형태의 콘택트 단자는 상술한 제2 실시형태의 콘택트 단자(30)와 똑같은 구성 요소를 구비하고 있고, 본 실시형태에서는 금속 단자(41)의 암부(43)에 구부림 가공에 의해 반원통 모양의 볼록부(45)를 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 또, 제2 실시형태의 콘택트 단자(30)과 마찬가지로, 주 칼럼부(42)의 중앙에 광폭 후판부(44)를 마련하고 있는데, 이 광폭 후판부(44)는 반환에 의한 가공으로도 실현할 수 있다. 이와 같은 형상의 경우, 최종적인 판 두께와 똑 같은 판 두께의 출발재를 구부리는 것만으로 제조할 수 있기 때문에 가공이 아주 쉬우며, 제조 설비도 저렴한 것을 적용할 수 있다.
도 3의 금속 단자를 이용하고, 직육면체 형상으로 재단한 경도 50의 엘라스토머 부재를 금속 단자에 장착하고, 1mm 피치의 LGA 소켓용 콘택트 단자를 시작하고 실험했다.
사용한 실험계를 도 6에 나타낸다. 도 6 중 부호 60은 도체로 이루어지는 토대, 61은 하우징, 62는 고정부, 63은 로드 셀, 64는 도체봉이다.
이 실험계를 이용하여 로드 셀(63)을 상하이동시키고, 콘택트 단자(30)에 소정의 하중을 걸고 그 때의 변위(mm)를 측정했다.
실험에서 측정된 하중―변위 특성예를 도 7에 나타낸다. IC 소켓의 분야에서 요구되는 하중 50gf에 있어서, 0.3mm의 변위 특성을 충족하는 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
또, 이 실험계에서 콘택트 단자(30)를 통해 전기적으로 접속된 토대(60)와 도체봉(64) 사이에 전압을 인가하고, 그 전류와 전압을 측정하여 콘택트 단자(30)의 전기적 특성을 조사했다. 이 전기적 특성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
전기적 특성 측정예 비고
인덕턴스(nH) 0.8 at 500MHz
저항(mΩ) 10 at 50gf
이 결과에서 콘택트 단자(30)를 이용함으로써 저저항, 저인덕턴스의 소켓을 실현할 수 있음을 알 수 있다.
(제4 실시형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 소켓의 제4 실시형태를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 실시형태의 소켓(110)의 평면도, 도 9는 도 8 중의 A―A'부 단면도이다. 이들 도면 중 부호 110은 소켓, 111은 엘라스토머, 112는 홈, 113은 단자 설치용 관통 구멍, 114는 금속 단자, 114A는 주 칼럼부, 114B는 암부, 115는 볼록부다.
본 실시형태의 소켓(110)은 금속 단자 배치 영역의 주위에 홈(112)이 마련되고, 또한 금속 단자 배치 영역의 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍(113)이 마련된 엘라스토머 부재(111)와, 단자 설치용 관통 구멍(113)의 내면에 주 칼럼부를 접하고, 상기 주 칼럼부의 양단으로부터 엘라스토머 부재(111)의 앞뒤 양면을 따라 상기 금속 단자 배치 영역으로 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)를 갖고 있다. 도 8의 예시로는 판상의 엘라스토머 부재(111)에 복수의 금속 단자(114)를 배열한 구성으로 되어 있다.
이 기본 구조는 엘라스토머 부재(111)에 금속 단자(114)를 통과시키기 위한 단자 설치용 관통 구멍(113)을 마련하고, 그 구멍에 뿔모양의 U자형 금속 단 자(114)를 마련하고, 엘라스토머 부재(111)를 금속 단자(114)로 끼워넣는 구조이며, 또한 엘라스토머 부재(111) 앞뒷면에서 금속 단자(114)와 접해 있는 엘라스토머 부재(111)의 둘레를 적어도 일부 제거함으로써 하중을 인가한 상태에서 인접 단자간끼리 생기는 엘라스토머의 인장력, 압축에 의한 힘의 전달을 경감한 것을 특징으로 하는 소켓 구조이다.
본 실시형태의 소켓(110)은 상술한 구조를 취함으로써 금속 접촉이면서, 하중―스트로크 특성은 엘라스토머 부재(111)의 특성으로 설계할 수 있으며, 접촉부가 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)의 밑부분을 지점으로 가라앉기 때문에 와이핑 효과도 기대할 수 있다.
또, 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)에 전류가 흐르기 때문에, 전기적인 도통 경로를 단거리로 함으로써 저인덕턴스화를 실현할 수 있으며, 저저항, 대전류화, 고속화에 대응하는 소켓을 제공할 수 있다.
또, 반발력을 얻기 위한 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)에 끼워진 엘라스토머 부분과 단자 사이를 접속하여 위치 결정하기 위한 지지판이 동일한 엘라스토머 부재(111)로 실현할 수 있기 때문에, 소정의 구멍 가공을 한 엘라스토머판에 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)를 끼워넣는 것만으로 제조가 가능하여 저렴하게 소켓을 제공할 수 있다.
도 8 및 도 9에 나타내는 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)는 구리나 황동 등 도전성이 우수한 재료가 적합하며, 접촉 저항 저감을 위해 그 외면에는 금도금을 하는 것이 바람직하다. 또, 구리에 금도금을 하는 경우는, 확산에 대한 블록층으로 서 밑바탕에 니켈 도금을 하는 것이 일반적이다.
상기 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)에 끼워넣는 엘라스토머 부재(111)의 높이는 금속 단자(114)의 내측의 높이 치수와 동일한 것이 바람직하다.
또, 금속 단자(114)에서 끼워넣는 엘라스토머(111)의 주위에 마련하는 홈(112)의 폭은 너무 좁으면 금속 단자(114)에 하중을 걸었을 때, 찌부러진 엘라스토머 부재(111)가 홈(112)의 측벽과 간섭해 버리고, 어느 정도 이상의 변위량에서 필요 하중이 높아지는 동시에, 인접하는 금속 단자(114)에 엘라스토머 부재(111)의 인장, 압축에 의한 힘의 전달을 경감할 수 없게 되어 버린다. 한편, 금속 단자(114)에서 끼워넣는 엘라스토머 부재(111)의 주위에 마련하는 홈(112)의 폭을 금속 단자(114)의 바깥쪽으로 너무 확대하면, 각 금속 단자간의 거리가 길어져서 미세 피치의 소켓을 실현할 수 없게 된다.
또, 금속 단자(114)에서 끼워넣는 엘라스토머 부재(111)의 주위에 마련하는 홈(112)의 폭을 금속 단자(114)의 안쪽으로 너무 확대하면, 다시 말하면, 금속 단자(114)에서 끼워넣는 엘라스토머 부재(111) 부분의 부피를 작게 하면, 엘라스토머 부재(111)의 반발력을 충분히 얻을 수 없게 된다.
상기 이유에 의해 금속 단자(114)에서 끼워넣는 부분(홈(112)의 안쪽)의 엘라스토머 부재(111)의 폭은 금속 단자(114)의 면적과 동일하거나 약간 큰 것이 바람직하다. 또 환언하면, 이 홈(112)의 치수를 조정함으로써 각 단자의 하중―변위 특성을 제어할 수 있게 된다.
또, 이 홈(112)은 엘라스토머 부재(111)을 관통시킬 수도 있지만, 관통시킬 수 없는 경우에는, 금속 단자(114)에서 끼워넣는 엘라스토머 부재(111)가 고정되므로, 금속 단자(114)에 하중을 가했을 때, 엘라스토머 부재(111)가 불안정해지고, 엘라스토머 부재(111) 표면에서 금속 단자(114)가 미끄러져서 엘라스토머 부재(111) 표면에서 금속 단자(114)가 탈락하는 것을 억제하는 효과도 얻을 수 있다.
이어, 본 실시형태의 소켓(110)에서의 콘택트 동작을 설명한다.
도 3은 본 실시형태의 소켓(110)을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 IC측 단자가 랜드인 경우나, 서버용 소켓과 같이 콘택트 부분을 메인테넌스시에 교환하기 위하여 프린트 기판측도 납땜하지 않고 랜드 그대로 접속하고 싶은 경우 등에 사용되는 LGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로서 상기 제4 실시형태의 소켓(110)을 이용한 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도 3A는 반도체 장치(120)의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도이고, 도 3B는 반도체 장치(120)에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다. 이들 도면 중 부호 120은 반도체 장치, 121은 프린트 기판, 122는 LGA 패키지(IC 패키지), 123은 회로 도체, 124는 LGA 랜드다.
이 반도체 장치(120)는 프린트 기판(121)의 회로 도체(123) 상에 소켓(110)의 한쪽 암부를 싣고, 소켓(110)의 다른쪽 암부에 LGA 패키지(122)의 LGA 랜드(124)를 당접(當接)시킨 구조로 되어 있다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 소켓(110)은 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)에 볼록부(115)를 마련함으로써 이 볼록부(115)의 높이에 의하여 스트로크를 발생하는 구조로 되고 있다.
이 상태에서 하중을 가한 상태가 도 3B이다. 하중을 가하면, 엘라스토머 부 재(111)가 압축되고, 그에 따라 반발력을 발생하면서 가라앉고, 이 때의 하중과 발생하는 침강이 하중―스트로크 특성이 된다. 또, 금속 단자(114)의 암부는 주 칼럼부를 지점으로 가라앉기 때문에, 하중을 가하면 접촉점이 주 칼럼부측으로 이동하고, 이로써 와이핑 효과를 야기하며, 산화막을 제거하여 프레쉬한 금속면끼리 접촉시킬 수 있기 때문에, 저저항으로 접촉을 실현할 수 있다. 또한, 당연히 엘라스토머 부재(111)의 높이나 폭치수는 필요한 하중―스트로크 특성을 충족하는 반발성을 갖도록 설계해야 하며, 특히 엘라스토머 부재(111)의 높이 치수는 적어도 스트로크분보다 큰 치수로 할 필요가 있다.
(제5 실시형태)
도 10은 본 발명의 소켓의 제5 실시형태 및 해당 소켓을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 BGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 제4 실시형태에 의한 소켓(116)을 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내는 도면이다. 도 10은 반도체 장치(130)의 압압력 부여전의 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도 및 반도체 장치(130)에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다. 이들 도면 중 부호 111은 엘라스토머, 116은 소켓, 117은 금속 단자, 130은 반도체 장치, 131은 프린트 기판, 132는 BGA 패키지(IC 패키지), 133은 회로 도체, 134는 알루미늄 패드, 135는 땜납, 136은 BGA 단자 땜납 볼이다.
이 반도체 장치(130)는 프린트 기판(131)의 회로 도체(133) 상에 소켓(116)의 한쪽 암부를 땜납(135)으로 접합하고, 이 소켓(116)의 다른 쪽 암부에 BGA 패키지(132)의 BGA단자 땜납 볼(136)을 당접시켜 구성되어 있다. 본 실시형태의 소 켓(116)은 상술한 제4 실시형태의 소켓과 거의 동일한 구성 요소를 구비하여 구성되며, 금속 단자 외면에 볼록부가 설치되지 않은 금속 단자(117)를 이용하여 구성된 점에서 다르다.
이들 도면에 나타내는 반도체 장치(130)에 있어서, 소켓(116)을 프린트 기판(131) 상의 회로 도체(133)(단자)에 접속하는 경우, 프린트 기판(131) 측에 미리 필요한 곳에만 페이스트 땜납을 도포하고, 그 위에 소켓(116)의 한쪽 암부 외면을 접하여 실장하고, 리플로우로를 통하여 납땜함으로써 전기적 접속을 실현할 수 있다. 이 경우, 엘라스토머 부재(111)는 리플로우를 견디는 내열성을 가진 물건이 바람직한데, 예를 들면, 불소 엘라스토머는 리플로우를 견디는 것이 시장에 있으므로, 이것을 이용하면 가능하다.
소켓(116)을 프린트 기판(131) 상에 실장한 상태에서 BGA 패키지(132)의 IC를 위에 얹은 상태가 도 4A이다. 나아가, 이 상태에서 하중을 가한 상태가 도 4B이다. 하중을 가하면, 엘라스토머 부재(111)가 압축되고, 그에 따라 반발력을 발생하면서 가라앉고, 이 때의 하중과 발생하는 침강이 하중―스트로크 특성이 된다. 이 경우도 암부는 주 칼럼부를 지점으로 가라앉기 때문에, 하중을 가하면 접촉점이 주 칼럼부측으로 이동하고, 이로써 와이핑 효과를 야기하며, 금속 표면의 산화막을 제거하여 프레쉬한 금속면끼리 접촉시킬 수 있기 때문에, 저저항으로 접촉을 실현할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 소켓(110, 116)은 BGA 패키지와 같이 단자부가 볼록한 경우이든, LGA 패키지나 프린트 기판의 랜드와 같이 평탄한 단자의 경우이든 저 접촉 저항에서 저하중으로 큰 스트로크를 실현할 수 있다.
나아가 본 발명의 소켓(110, 116)은 뿔모양의 U자형 금속 단자(114)를 고정하는 부분과 몰드 부분이 일체적으로 구성되어 있고, 부드러운 엘라스토머 부재(111)로 구성되어 있기 때문에, 소켓(110, 116)을 설치하는 기판에 휨이 발생했다고 해도, 엘라스토머 부재(111)가 그 휨을 따르므로 기판의 휨 영향을 경감할 수 있다는 효과도 겸비한다.
(제6 실시형태)
도 12는 본 발명의 소켓의 제6 실시형태를 나타내는 평면도이다. 도 12 중 부호 140은 소켓, 141은 엘라스토머, 142는 관통 구멍, 143은 단자 설치용 관통 구멍, 144는 금속 단자, 145는 볼록부다.
상술한 제4 실시형태 및 제5 실시형태에서의 소켓(110, 116)은 금속 단자의 주위에 홈(112)을 넣는 것뿐이었지만, 그 금속 단자(114)의 주위에 넣는 홈(112) 대신에, 본 실시형태에서의 소켓(140)과 같이 엘라스토머(141)를 관통하는 관통 구멍(142)이라도 상관없다. 이와 같은 구조를 취함으로써 홈(112)의 깊이 방향의 제어에 주의를 기울일 필요가 없으며, 눈으로 봤을 때 최적의 가공이 이루어지고 있는지 여부를 확인할 수 있다는 이점이 있다. 또, 이와 같은 구조에서도 기본적 특성은 상술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서의 소켓(110, 116)과 동일하다.
본 발명의 소켓은 이하의 제조 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.
(1) 금속 단자 형성 위치 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 천설하는 동시에, 금속 단자 형성 위치의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련한 엘라스토 머와, 뿔모양의 U자형 금속 단자를 준비하는 공정, (2) 이어, 상기 엘라스토머의 단자 설치용 관통 구멍에 금속 단자의 일부를 통과시키고, 금속 단자 형성 위치의 엘라스토머를 금속 단자의 양측의 암부에서 끼우고, 본 발명의 소켓을 얻는 공정.
본 발명의 소켓의 제조 방법에서 이용하는 금속 단자의 재료는 구리나 황동 등의 금속을 기존의 프레스나 금형 성형에 의한 금속 부품 가공 기술을 적용하여 쉽게 제작할 수 있다. 또, 도금 처리도 통상의 니켈 도금이나 금도금 기술을 적용할 수 있으며, 이들 기술로 가능한 범위의 미세 피치화에 대응할 수 있다.
한편, 엘라스토머는 액상의 원재료를 판상으로 압출하여 재단하는 방법이나 사출성형에 의해 필요한 형상을 실현하는 방법을 적용할 수 있고, 이에 대해서도 기존의 제조 방법을 적용할 수 있다. 엘라스토머에 형성하는 홈 또는 관통 구멍, 및 단자 설치용 관통 구멍은 엘라스토머를 판상으로 성형할 때 동시에 형성하는 것의 바람직하지만, 판상으로 성형한 후, 이들 홈이나 관통 구멍을 형성할 수도 있다.
또, 본 발명의 소켓의 제조 방법에 있어서, 금속 단자가 되는 금속 단자는 처음부터 뿔모양의 U자형이 아닐 수도 있고, L자형 또는 직선상의 금속 부재를 엘라스토머 부재로 삽입한 후, 구부림 가공하여 뿔모양의 U자형 금속 단자를 형성할 수도 있다. 이와 같은 금속 부재를 이용하는 경우에는, 이하의 각 공정 (A)∼(C)를 거쳐 소켓 제조를 하는 것이 바람직하다.
(A) 금속 단자 형성 위치 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 천설하는 동시에, 금속 단자 형성 위치의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련한 엘라스토 머 부재와, L자형 또는 직선상의 금속 부재를 준비하고, (B) 이어, 상기 엘라스토머 부재의 단자 설치용 관통 구멍에 상기 금속 부재를 삽입하고, (C) 이어, 상기 금속 부재의 일단측 또는 양단측을 구부려서 뿔모양의 U자형 금속 단자로 하는 동시에, 금속 단자 형성 위치의 엘라스토머 부재를 금속 단자의 양측의 암부에서 끼워 소켓을 얻는 공정.
본 발명의 소켓의 제조 방법에 의하면, 상술한 본 발명에 관한 소켓(110, 116, 140)을 간단히 효율적으로 제조할 수 있으므로, 고성능 소켓을 저렴하게 제조할 수 있다.
도 8에 나타내는 구성의 소켓을 제작하고, 이를 도 10에 나타내는 바와 같이 프린트 기판과 LGA 패키지를 접속하는 소켓으로 하고 실험을 했다.
도 10에 나타내는 반도체 장치에 있어서, LGA 패키지측에서 소정의 하중을 걸어 그 때의 변위(mm)를 측정했다. 실험 결과, IC 소켓 분야에서 요구되는 하중 50gf에 있어서, 0.3mm의 변위 특성을 충족하는 결과를 얻을 수 있었다.
또, 도 10의 오른쪽에 나타내는 상태에 있어서, 프린트 기판의 회로 도체와 LGA 랜드 사이에 전압을 인가하고, 그 전류와 전압을 측정하여 소켓의 전기적 특성을 조사했다.이 전기적 특성의 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
전기적 특성 측정예 비고
인덕턴스(nH) 0.8 at 500MHz
저항(mΩ) 10 at 50gf
이 결과로부터 본 발명의 소켓을 이용함으로써 저저항, 저인덕턴스의 소켓을 실현할 수 있음을 알 수 있다.
(제7 실시예)
도 13 및 도 14는 본 발명의 소켓의 제7 실시형태를 나타내는 도면이고, 도 13은 소켓(210)의 평면도, 도 14는 도 13 중 A―A'부 단면도이다. 이들 도면 중 부호 210은 소켓, 211은 엘라스토머 부재, 212는 슬릿, 213은 설편부, 214는 금속 단자, 214A는 주 칼럼부, 214B는 암부다.
본 실시형태의 소켓(210)은 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 슬릿(212)이 마련되고, 해당 슬릿(212)의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부(213)가 형성된 판상의 엘라스토머 부재(211)와, 주 칼럼부(214A)와 그 양단으로부터 연장된 암부(214B)를 갖고, 이들 암부(214B) 사이에 설편부(213)를 협지하고 있는 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)로 구성되며, 상기 금속 단자의 주 칼럼부(214A)가 설편부(213)의 돌기쪽에 마련되는 동시에, 암부(214B) 중 단자 접촉부가 상기 설편부(213)의 기단부 근처에 배치되어 있다. 본 예시에서는 1장의 엘라스토머 부재(211)에 복수의 금속 단자(214)가 3각 격자 모양으로 소정의 단자 피치로 배치되어 있다.
본 실시형태의 소켓(210)은 프린트 기판이나 IC 패키지의 단자와 접촉하는 콘택트 단자로서, 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)를 사용하고, 또 반발력은 금속 단자(214)에서 끼워넣은 엘라스토머 부재(211)의 설편부(213)에 의해 확보하는 소켓 단자 구조로 되어 있다. 기본 구조는 판상의 엘라스토머 부재(211)에 금속 단 자(214)를 부착하기 위한 뿔모양의 U자형 슬릿(212)을 형성하고, 단자 사이를 접속하는 엘라스토머 지지판(엘라스토머 부재(211) 중 설편부(213) 이외의 본체 부분)과 각 단자의 설편부(213)가 일부 연결된 형상으로 함으로써 설편부(213)를 들어올려 변형시킨 상태에서 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)를 설편부(213)에서 끼워넣는 것이 가능해진다.
이와 같은 구조를 취함으로써 본 실시형태의 소켓(210)은 프린트 기판이나 패키지의 단자에 대해 금속 접촉이 가능하고, 또한 엘라스토머의 반발을 주요인으로 한 하중―스트로크 특성을 나타내는 소켓 구조가 조립하기 쉬운 형상으로 실현할 수 있다.
또, 접촉부인 암부(214B)가 주 칼럼부(214A)의 양단을 지점으로 하여 가라앉기 때문에 와이핑 효과도 기대할 수 있다.
또, 뿔모양의 U자형 금속 단자(214) 부분에 전류가 흐르기 때문에, 전기적인 도통 경로를 단거리로 함으로써 저인덕턴스화를 실현할 수 있고, 따라서, 본 실시형태의 소켓(210)은 저저항, 대전류화, 고속화에 대응한 고성능 소켓이 된다.
또, 이와 같은 구조를 취함으로써 반발력을 얻기 위한 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)에 끼워진 설편부(213)와 단자 사이를 접속하여 위치 결정하기 위한 지지판이 동일한 판상 엘라스토머 부재(211)에서 실현할 수 있기 때문에, 엘라스토머 부재(211)에 슬릿(212)을 형성하고, 그 슬릿(212) 안쪽의 설편부(213)에 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)를 끼워넣는 것만으로 제조가 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는 엘라스토머 부재(211)에 형성하는 슬릿(212)의 형 상을 뿔모양의 U자형으로 했지만, 단자 사이를 접속하는 엘라스토머 지지판과 각 단자의 설편부(213)가 일부 연결된 형상으로 되어 있으면, 뿔모양의 U자 형상뿐 아니라, 커브상 U자 형상 등 기타 형상으로 할 수도 있다.
엘라스토머 부재(211)와 설편부(213)의 접속부는 하중을 인가한 경우의 하중―변위 특성에 영향을 주기 때문에, 설편부(213)를 이상적인 직육면체로 생각하여 반발력을 계산하고, 하중―변위 특성을 설계하고 싶은 경우에는 기계 강도나 반복 하중을 견디기만 하면, 접속부는 가늘수록 좋다. 그 때문에, 이 접속부를 의도적으로 작게 한 C자와 같은 슬릿 형상이나 접속부의 일부를 다시 칼자국을 넣는 형상도 생각할 수 있다. 단, 뿔모양의 U자형 금속 단자의 안정성을 생각하면, 금속 단자(214)의 주 칼럼부(214A)는 설편부(213)의 면과 서로 닿음으로써 금속 단자(214)의 어긋남을 억제하고, 정렬성을 유지할 필요가 있고, 적어도 금속 단자(214)와 설편부(213)는 3점 이상의 접하는 면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도 13에서는 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)의 주 칼럼부(214A)와 설편부(213)는 직선적인 면에서 접하는 구조로 하고 있다.
도 13 및 도 14에 나타내는 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)는 구리이나 황동 등 도전성이 좋은 재료로 이루어지는 것이 바람직하고, 또 접촉 저항 저감을 위해 외면에 금 도금을 하는 것이 바람직하다. 또, 구리에 금도금을 하는 경우는, 확산에 대한 블록층으로서 밑바탕에 니켈 도금을 하는 것이 일반적이다.
이 금속 단자(214)에 끼워넣는 설편부(213)를 포함하는 엘라스토머 부재(211)의 높이는 금속 단자(214)의 내측의 높이 치수와 같은 것이 바람직하다. 또, 설편부(213)와 그와 인접하는 엘라스토머 부재(211)의 슬릿 폭은 너무 좁으면 금속 단자(214)에 하중을 걸었을 때, 찌부러진 설편부(213)가 슬릿(212)을 통해 대향하는 엘라스토머 부재(211)의 본체부와 간섭되고, 어느 정도 이상의 변위량으로 필요 하중이 높아져 버리는 동시에, 인접하는 금속 단자(214)에 대한 엘라스토머의 인장, 압축에 의한 힘의 전달 경감 효과를 얻을 수 없게 되어 버린다. 한편, 설편부(213)의 주위에 마련하는 슬릿(212)의 폭을 너무 넓게 하면, 인접 단자 간격을 좁힐 수 없는 문제를 발생시키거나 설편부(213)의 부피를 확보할 수 없게 되며 설편부(213)의 반발력을 충분히 얻을 수 없게 되어 버린다.
상기 이유에 의해 금속 단자(214)에서 끼워넣는 설편부(213)의 크기는 금속 단자(214)의 면적과 동일하거나 약간 큰 것이 바람직하다. 또, 환언하면, 이 설편부(213)의 치수를 조정함으로써 각 단자의 하중―변위 특성을 제어할 수 있게 된다.
이어, 본 실시형태의 소켓(210)의 제조 방법의 일 예를 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다. 도 15는 소켓(210)의 제조에 이용하는 판상의 엘라스토머 부재(211)의 소정 위치에 뿔모양의 U자형 슬릿(212)을 형성한 상태를 나타내는 평면도, 도 16은 본 예에 의한 소켓(210)의 제조 방법을 공정 순서대로 나타내는 측면 단면도이다.
본 예에 의한 소켓(210)의 제조 방법은 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿(212)이 마련되고, 해당 슬릿(212)의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부(213)가 형성된 판상의 엘라스토머 부재(211)와, 뿔 모양의 U자형 금속 단자(214)를 준비하고, 이어, 엘라스토머 부재(211)의 설편부(213)를 밀어 올리거나 끌어 내려서 엘라스토머의 앞면 또는 뒷면으로 돌출시키는 동시에, 이 상태를 유지하고, 이어, 엘라스토머 부재의 앞면 또는 뒷면으로 돌출된 설편부(213)에, 금속 단자(214)를 그 암부 사이에 설편부(213)를 협지하도록 설치하고, 이어, 금속 단자(214)를 부착한 설편부(213)를 슬릿(212) 내에 넣음으로써 상술한 소켓(210)을 얻는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 소켓의 제조 방법에 있어서 이용하는 금속 단자(214)의 재료는 구리나 황동 등의 금속을 기존 프레스나 금형 성형에 의한 금속 부품 가공 기술을 적용하여 쉽게 제작할 수 있다. 또, 도금 처리도 통상의 니켈 도금이나 금도금 기술을 적용할 수 있으며, 이들 기술로 가능한 범위의 미세 피치화에 대응할 수 있다.
한편, 엘라스토머 부재(211)는 액상의 원재료를 판상으로 압출하여 재단하는 방법이나 사출성형에 의해 필요한 형상을 실현하는 방법을 적용할 수 있고, 이에 대해서도 기존의 제조 방법을 적용할 수 있다. 엘라스토머 부재(211)에 형성하는 슬릿(212)은 판상의 엘라스토머 부재(211)에 틀을 대고 구멍을 뚫음으로써 쉽게 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16의 A에 슬릿(212)을 형성한 엘라스토머 부재(211)를 나타낸다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 엘라스토머 부재(211)에 뿔모양의 U자형 슬릿(212)을 형성함으로써 슬릿(212)의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부(213)가 형성된다.
이어, 도 16의 B에 나타내는 바와 같이, 설편부(213)를 밀어 올려서 엘라스 토머 부재(211) 상으로 돌출시킨다.
이어, 도 16의 C에 나타내듯이, 별도로 준비한 금속 단자(214)를 설편부(213)에 삽입하여 양측의 암부에 설편부(213)를 끼워넣는다.
이어, 도 16의 D 및 도 16E에 나타내는 바와 같이, 금속 단자(214)를 부착한 설편부(213)를 슬릿(212) 안에 넣음으로써 상술한 소켓(210)을 얻는다.
또, 본 발명의 소켓의 제조 방법에 있어서, 금속 단자가 되는 금속 단자는 처음부터 뿔모양의 U자형이 아닐 수도 있고, L자형 또는 직선상의 금속 부재를 슬릿(212)에 삽입한 후, 구부림 가공하여 뿔모양의 U자형 금속 단자를 형성할 수도 있다. 이와 같은 금속 부재를 이용하는 경우에는, 이하의 각 공정 (1)∼(3)을 거쳐 소켓 제조를 하는 것이 바람직하다.
(1) 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿(212)이 마련되고, 해당 슬릿(212)의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부(213)가 형성된 판상의 엘라스토머 부재(211)와, L자형 또는 직선상의 금속 부재를 준비하는 공정, (2) 이어, 슬릿(212)을 통하여 엘라스토머 부재(211)에 금속 부재를 삽입하는 공정, (3) 이어, 금속 부재의 일단측 또는 양단측을 구부려서 뿔모양의 U자형 금속 단자(214)로 만드는 동시에, 설편부(213)를 금속 단자(214)의 양측의 암부에서 끼워 상술한 본 발명에 관한 소켓을 얻는 공정.
도 17은 본 실시형태의 소켓(210)을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 이 소켓(210)을 BGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 콘택트 동작을 나타내는 도면이다. 도 17A는 반도체 장치(220)의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여 후의 복원 상태)를 나타내는 측면 단면도, 도 17B는 반도체 장치(220)에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면 단면도이다. 이들 도면 중 부호 220은 반도체 장치, 221은 프린트 기판, 222는 BGA 패키지(IC 패키지), 223은 패턴 배선, 224는 땜납, 225는 BGA 단자 땜납 볼이다.
소켓(210)을 프린트 기판(221) 상의 패턴 배선(223)에 접속하는 경우, 프린트 기판(221) 측에 미리 필요한 곳에만 페이스트 땜납(224)을 도포하고, 그 위에 소켓(210)의 한쪽 암부 외면을 접하여 실장하고, 리플로우로를 통해 납땜함으로써 전기적 접속을 실현할 수 있다.
이 반도체 장치에 있어서, 소켓(210)을 프린트 기판(221) 상에 실장한 상태에서 BGA 패키지(222)의 IC를 위에 얹은 상태가 도 17A이다. 나아가, 이 상태에서 하중을 가한 상태가 도 17B이다. 하중을 가하면, 엘라스토머 부재(211)가 압축되고, 그에 따라 반발력을 발생하면서 가라앉고, 이 때의 하중과 발생하는 침강이 하중―스트로크 특성이 된다. 이 경우도 암부는 주 칼럼부를 지점으로 가라앉기 때문에, 하중을 가하면 접촉점이 주 칼럼부측으로 이동하고, 이로써 와이핑 효과를 야기하고 금속 표면의 산화막을 제거하여 프레쉬한 금속면끼리 접촉시킬 수 있기 때문에, 저저항에서 접촉을 실현할 수 있다.
또, 본 발명의 소켓에 있어서, 하중―변위 특성을 주로 결정하는 것은 당연히 설편부(213)에 있는 엘라스토머의 특성이다. 따라서, 소켓으로 요구되는 하중―변위 사양에 따라 적절한 엘라스토머 재료를 선택해야 하는데, 이와 더불어 도 17A 및 17B와 같이 엘라스토머 부재(211)에 내(耐)납땜성이 요구되는 경우가 있다. 이 경우, 내열성이 중요해진다. 시장에 존재하는 엘라스토머에는 내열성이 뛰어나고, 소켓의 하중―변위 특성을 실현할 수 있는 것으로 불소계 엘라스토머, 프로필렌계 엘라스토머, 에틸렌계 엘라스토머, 폴리에스테르 엘라스토머 등이 있다. 이들 중에서도 특히 불소계 엘라스토머가 바람직하다.
(제8 실시예)
도 18 및 도 19는 본 발명의 소켓의 제8 실시형태를 나타내는 도면이고, 도 18은 본 실시예의 소켓(230)의 평면도, 도 19는 도 18 중의 A―A'부 단면도이다. 이들 도면 중 부호 211은 엘라스토머 부재, 212는 슬릿, 213은 설편부, 230은 소켓, 231은 금속 단자, 231A는 주 칼럼부, 231B는 암부, 232는 볼록부다.
본 실시형태의 소켓(230)은 상술한 제7 실시형태의 소켓(210)과 거의 같은 구성 요소를 구비하여 구성되고, 엘라스토머 부재(211)에 금속 단자를 설치하기 위한 뿔모양의 U자형 슬릿(212)를 형성하고, 단자 사이를 접속하는 엘라스토머 지지판과 각 단자의 설편부(213)가 일부 연결된 형상으로 만드는 것으로, 설편부(213)를 들어올려 변형시킨 상태에서 금속 단자를 설편부(213)에 끼워넣는 것이 가능해지는 점은 마찬가지지만, 본 실시형태에서는 금속 단자로서 LGA 패키지를 장착할 수 있게 하기 위해 암부(231B)의 바깥 쪽에 돔 형태나 반구상의 볼록부(232)가 마련된 금속 단자(231)를 이용한 점에서 서로 다르다.
또, 이 소켓(230)을 이용하는 반도체 장치(도 20A 및 도 20B 참조)는 프린트 기판측도 볼록부를 마련하고, 프린트 기판상에 형성한 접속 랜드와 접촉하는 것을 상정한 구조로 하고 있다. 소켓 시장에 있어서, 실제 기기의 프린트 기판에 장착하 여 사용하는 소켓은 퍼스널 컴퓨터용 등과 같이, 한 번 실장하면 교환하지 않는 경우와 서버 용도 등과 같이 정기적으로 소켓 콘택트를 교환하는 것이 있고, 도 18 및 도 19에 예시한 소켓(230)은 그 서버 용도를 고려하여 양면 모두 금속 접촉하는 구조로 하고 있다. 이와 같이 본 발명의 소켓은 IC 패키지에 볼록부가 없는 LGA 패키지나 메인테넌스시에 교환하는 서버 용도로도 적용 가능하다.
도 20A 및 도 20B는 본 실시형태의 소켓(230)을 이용한 반도체 장치의 일 예로서 이 소켓(230)을 LGA 패키지의 IC를 위한 소켓으로 이용한 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 20A는 반도체 장치(240)의 압압력 부여전 상태(또는 압압력 부여후의 복원 상태)를 나타내는 측면도이고, 도 20B는 반도체 장치(240)에 압압력을 부여했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다. 이들 도면 중 부호 240은 반도체 장치, 241은 프린트 기판, 242는 LGA 패키지(IC 패키지), 243은 패턴 배선, 244는 LGA 랜드다.
이 반도체 장치(240)는 프린트 기판(241)의 패턴 배선(243) 위에 소켓(230)의 한쪽 암부를 얹고, 소켓(230)의 다른 쪽 암부에 LGA 패키지(242)의 LGA 랜드(244)를 당접시킨 구조로 되어 있다. 본 실시형태의 소켓(230)은 뿔모양의 U자형 금속 단자(231)에 볼록부(232)를 마련함으로써 이 볼록부(232)의 높이에 의해 스트로크를 발생하는 구조로 되고 있다.
이 상태에서 하중을 가한 상태가 도 20B이다. 하중을 가하면, 엘라스토머 부재(211)가 압축되고, 그에 따라 반발력을 발생하면서 가라앉고, 이 때의 하중과 발생하는 침강이 하중―스트로크 특성이 된다. 또, 금속 단자(231)의 암부는 주 칼럼 부를 지점으로 하여 가라앉기 때문에, 하중을 가하면 접촉점이 주 칼럼부측으로 이동하고, 이로써 와이핑 효과를 야기하고, 산화막을 제거하여 프레쉬한 금속면끼리 접촉시킬 수 있기 때문에, 저저항에서 접촉을 실현할 수 있다. 또한, 당연히 엘라스토머 부재(211)의 높이나 폭 치수는 필요한 하중―스트로크 특성을 충족하는 반발성을 갖도록 설계해야 하며, 특히 엘라스토머 부재(211)의 높이 치수는 적어도 스트로크분보다 큰 치수로 할 필요가 있다.
이 경우, 도 17A 및 도 17B와 비교하여 상하 모두에 엘라스토머 부재(211)가 압축되는 점이 다르다. 또, 접속하는 대상의 랜드의 두께를 고려하지 않으면, 도 20A 및 도 20B의 소켓 구조에서는 변위 가능한 범위(스트로크)는 볼록부(232)의 높이로 결정하는 것을 알 수 있다. 따라서, 압축시 변형되지 않는 볼록부(232)를 형성할 수 있으면, 볼록부(232)의 높이가 높을수록 변위를 크게 할 수 있다. 일반적으로, 소켓에서는 10∼50gf 정도의 하중에서 O.1∼1.Omm 정도의 하중이 요구되는 일이 많지만, 본 실시형태의 소켓(230)은 그와 같은 용도에도 대응할 수 있다.
도 20A 및 도 20B를 모의한 실험에서는 약 25g에 있어서 0.15mm의 변위를 얻을 수 있고, 0.3mm정도의 변위까지 동작 가능하며, 500MHz에 1nH 이하의 저인덕턴스가 실현 가능함을 알 수 있었다.
(제9 실시예)
도 21A 및 도 21B는 본 발명의 소켓의 제9 실시형태를 나타낸다. 도 21A는 소켓(310)의 조립 상태를 나타내는 측면 단면도이고, 도 21B는 소켓(310)의 요부 평면도이다. 이들 도면 중 부호 310은 소켓, 311은 하우징, 312는 단자 삽입 구멍, 313은 콘택트 단자, 314는 엘라스토머 부재, 315는 금속 단자, 315a는 주 칼럼부, 315b는 암부, 315c는 볼록부, 316은 틈, 317은 시트, 318은 개구부이다.
본 실시형태의 소켓(310)은 주 칼럼부(315a)와 그 양단으로부터 연장된 암부(315b)를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자(315)와 양측의 암부(315b) 사이에 협지된 엘라스토머 부재(314)를 가진 콘택트 단자(313)와, 이 콘택트 단자(313)가 삽입된 단자 삽입 구멍(312)이 마련된 하우징(311)으로 이루어지며, 이 단자 삽입 구멍(312)은 콘택트 단자(313)보다도 큰 구멍 치수를 갖고, 해당 단자 삽입 구멍(312)에 콘택트 단자(313)를 삽입한 상태에서 콘택트 단자(313)에 접하며, 암부(315b)의 일부를 노출시키는 개구(318)가 마련된 시트(317)가 상기 하우징(311)의 앞뒤 양면에 고착된 구성으로 되어 있다. 금속 단자(315)의 암부(315b) 외면에는 기판이나 IC 패키지의 단자부와 접촉하는 볼록부(315c)가 마련되어 있다.
본 실시형태의 소켓(310)이 이용하는 뿔모양의 U자형 금속 단자(315)는 구리나 황동 등의 도전성이 좋은 재료가 적합하며, 접촉 저항 저감을 위해 그 외면에는 금도금을 하는 것이 바람직하다. 또, 구리에 금도금을 하는 경우는, 확산에 대한 블록층으로서 밑바탕에 니켈 도금을 하는 것이 일반적이다.
또, 엘라스토머 부재(314)의 재료로는 암부(315b)에 하중이 인가되었을 때 적당한 탄성 반발력을 발휘할 수 있는 절연성의 각종 엘라스토머 재료 중에서 적당히 선택하여 이용할 수 있으며, 내열성이 요구되는 경우에는, 불소계 엘라스토머를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 뿔모양의 U자형 금속 단자(315)에 끼워넣는 엘라스토머 부재(314)의 높이는 금속 단자(315)의 내측의 높이 치수와 동일한 것이 바 람직하다.
본 실시형태의 소켓(310)에 이용하는 하우징(311)으로는 합성 수지 등을 이용할 수 있다. 하우징(311)에 마련된 단자 삽입 구멍(312)은 하우징(311)의 성형 가공시에 동시에 형성할 수도 있고, 구멍이 없는 하우징을 성형한 후, 드릴 가공 등에 의해 원하는 치수의 단자 삽입 구멍(312)을 소정의 피치로 펀칭 가공에 의해 형성할 수도 있다.
본 실시형태의 소켓(310)에 이용하는 시트(317)로는 폴리이미드 등의 수지 시트를 적용할 수 있다. 이 시트(317)에 마련하는 개구(318)는 금속 단자(315)의 암부(315b)의 일부, 특히 볼록부(315c)와 그 주변이 노출하는 정도의 개구 지름으로 하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 소켓(310)은 콘택트 단자(313)로서 뿔모양의 U자형 금속 단자(315)를 사용하고, 그 반발력은 금속 단자(315)로 끼워넣는 엘라스토머 부재(314)에 의해 확보하는 소켓 단자 구조를 갖고, 나아가 이 콘택트 단자(313)를 하우징(311)의 단자 삽입 구멍(312)에 틈(316)이 생기도록 삽입하고, 그 상하를 개구(318)부착 시트(317)로 협지함으로써 적당한 하중―스트로크 특성을 가진 콘택트 단자를 하우징에 다수 배열할 수 있고, 게다가 소켓(310)의 조립성을 향상시킨 것을 특징으로 하고 있다.
종래의 기술, 예를 들면, 특개 2004-158430호 및 특개 2005-19284호에 개시되어 있는 판스프링 방식의 경우는, 판스프링 기능을 가진 금속 단자를 절연 수지로 성형된 하우징에 압압하여 조립되어 있는데, 단자에는 압입용 대들보 부분이 마 련되어 있고, 이 대들보가 하우징의 삽입 부분보다 약간 큰 치수로 되어 있음으로써, 소정의 유지력을 확보하고, 소켓을 구성하고 있다. 그러나, 미세 피치화에 따라 금속 콘택트는 더욱 작고 미세해지기 때문에, 하우징에 대한 삽입은 어려워지며, 압입에 의한 조립은 콘택트 부분을 변형시켜 구성을 어렵게 한다.
한편, 본 실시형태의 소켓(310)은 하우징(311)의 단자 삽입 구멍(312)의 구멍 치수를 콘택트 단자(313)보다도 충분히 크게 하고, 그 저면과 표면에 주로 접촉 부분을 개구한 시트(317)를 마련하고, 앞뒤 양면의 시트(317)에 의해 콘택트 단자(313)를 끼워넣는 구조로 함으로써 조립성을 향상하고 있다.
본 실시형태의 소켓(310)의 경우, 콘택트 단자(313)를 하우징(311)에 부착하기 쉽게 하기 위하여, 하우징(311) 자체의 구멍은 단자보다도 크게 뚫려 있고, 어느 정도 위치를 맞춰서 떨어뜨리면 삽입할 수 있으며, 콘택트 단자(313)가 쉽게 쓰러지지 않을 정도의 치수로 설계되어 있다.
본 실시형태의 소켓(310)을 제조하는 경우, 우선 단자 삽입 구멍(312)이 마련된 하우징(311)과 콘택트 단자(313)를 준비한다. 이어, 각각의 단자 삽입 구멍(312)에 콘택트 단자(313)를 삽입한다. 이 때, 하우징(311)의 하면측에는 미리 단자 부분을 개구시킨 시트(317)을 고착해 두고, 콘택트 단자(313) 삽입시에 빠지는 것을 막는다.
모든 콘택트 단자(313)를 하우징(311)의 단자 삽입 구멍(312)에 삽입한 후, 상측의 시트(317)을 씌워서 하우징(311)에 고착하고 소켓(310)을 완성한다.
여기서, 하우징(311)의 단자 삽입 구멍(312)의 크기가 엘라스토머 부재(314) 를 포함하는 콘택트 단자(313)의 치수보다 크고, 단자 삽입 구멍(312)의 내벽과 콘택트 단자(313) 사이에 틈(316)이 있음으로써 콘택트 단자(313)의 하중―스트로크 특성에 대해 하우징(311)과 엘라스토머 부재(314) 사이에 생기는 마찰을 저감할 수 있으므로, 본래 엘라스토머 부재(314)가 가진 하중―스트로크 특성을 그대로 발휘시킬 수 있다.
또, 마찰이 적은 점에서 하중 증가시와 하중 감소시 하중―스트로크 특성의 차가 생기기 어려운 이점도 있다. 단, 본 실시형태의 경우, 시트(317)는 얇고 필요한 강도를 충족하는 것을 이용할 필요가 있다. 왜냐하면, 본 실시형태에서의 시트(317)의 두께는 가동 가능한 스트로크 범위를 좁히는 요인이 되기 때문이다. 가동 가능한 스트로크는 콘택트 단자(313)의 볼록부(315c)의 높이에서 시트(317)의 두께를 뺀 값이 된다.
본 실시형태의 소켓(310)은 프린트 기판 등의 기판과 LGA 패키지 등의 IC 패키지를 이 소켓(210)을 통해 접속하는 반도체 장치(도시하지 않음)를 구축하는 용도 등에 있어서 특히 적당하다. IC 패키지로는 상기 LGA 패키지 외에 BGA 패키지를 이용할 수 있고, 이 경우에는 콘택트 단자(313)에 볼록부(315c)를 형성하지 않은 소켓을 이용하는 것이 바람직하다.
(제10 실시예)
도 22A 및 도 22B는 본 발명 소켓의 제10 실시형태를 나타낸다. 도 22A는 본 실시형태의 소켓(320)의 측면 단면도, 도 22B는 소켓(320)의 요부 평면도이다.
본 실시형태의 소켓(320)은 상술한 제9 실시형태의 소켓(310)과 거의 동일한 구성 요소를 구비하여 구성되고, 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 첨부하고 있다. 본 실시형태의 소켓(320)은 금속제 시트(321)를 이용하고 있는 점에서 제9 실시형태의 소켓(310)과 다르다.
상술한 바와 같이, 콘택트 단자(313)의 스트로크를 크게 하기 위해서는, 시트(321)로서 얇은 재료를 이용할 필요가 있고, 탈락을 방지하기 위해서는 시트(321)에 강도가 필요하다. 또, 소켓(320)을 기판에 실장할 때는 열이 가해지기 때문에, 열에 의한 변형이 적은 것도 바람직하다. 여기서, 시트(321)로서 SUS 등의 금속 재료를 이용하면, 얇음, 탈락 방지, 열에 의한 변형이 작지만, 도전성이기 때문에 1장의 시트를 가공한 것에서는 단자 사이가 쇼트해 버려 소켓으로서 기능하지 않는다.
따라서, 시트(321)의 재료로서 도전성 금속을 이용하는 경우는 콘택트 단자(313)마다 독립된 시트(321)를 이용함으로써 각 콘택트 단자(313)를 전기적으로 합선시키지 않고 유지할 수 있다.
(제11 실시예)
도 23은 본 발명의 소켓의 제11 실시형태를 나타내는 측면 단면도이다.
본 실시형태의 소켓(330)은 상술한 제9 실시형태의 소켓(310)과 거의 동일한 구성 요소를 구비하여 구성되고, 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 있다. 본 실시형태의 소켓(330)은 하우징(311)의 하면측에 접착층(331)을 마련한 시트(317)를 이용하고, 콘택트 단자(313)를 접착층(331)에 접착시켜 단자 삽입 구멍(312) 내에 유지시키고 있는 점에서 제1 실시형태의 소켓(310)과 다르다.
본 실시형태의 소켓(330)는 시트(317)가 한쪽 면에서 끝나는 점에서 소켓을 구성하는 부품 수가 적어지고, 저렴하게 소켓(330)을 제조할 수 있는 동시에, 제조 공정이 보다 간략화할 수 있으며 제조 비용의 저감화를 꾀할 수 있다.
(제12 실시예)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제12 실시형태를 설명한다. 본 발명의 제12 실시예의 기본적인 구조는 전술한 제9 실시예와 동일하다. 참조 부호의 체계를 제9 실시예와, 이를 개변한 실시예 10 및 제11 실시예로와 구별하기 위하여 제12 실시예에서는, 다른 참조 번호 체계를 이용한다..
도 24A 및 도 24B는 본 발명의 소켓의 제12 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 24A는 소켓(410)의 측면 단면도, 도 24B는 요부 평면도이다. 이들 도면 중 부호 410은 소켓, 411은 하우징, 412는 단자 삽입 구멍, 413은 콘택트 단자, 414는, 415는 금속 단자, 415a는 주 칼럼부, 415b는 암부, 415c는 볼록부, 416은 틈, 417은 시트, 418은 개구이다.
본 실시형태의 소켓(410)은 주 칼럼부(415a)와 그 양단으로부터 연장된 암부(415b)를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자(415)와, 양측의 암부(415b) 사이에 협지된 엘라스토머 부재(414)를 가진 콘택트 단자(413)와, 이 콘택트 단자(413)가 삽입된 단자 삽입 구멍(412)이 마련된 하우징(411)을 갖고, 단자 삽입 구멍(412)은 콘택트 단자(413) 삽입시에 엘라스토머 부재(414)의 측면 중 금속 단자(415)가 덮이지 않은 2개의 측면을 협지하고, 다른 측면과 구멍의 내벽 사이에는 틈(416)이 형성되는 구멍 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 실시형태에서는 해당 단자 삽입 구멍(412)에 콘택트 단자(413)를 삽입한 상태에서 콘택트 단자(413)에 접하고, 암부(415b)의 일부를 노출시키는 개구(418)가 마련된 시트(417)가 상기 하우징(411)의 앞뒤 양면에 고착된 구성으로 되어 있다. 나아가, 금속 단자(415)의 암부(415b) 외면에는 기판이나 IC 패키지의 단자부와 접촉하는 볼록부(415c)가 마련되어 있다.
본 실시형태의 소켓(410)에 이용하는 뿔모양의 U자형 금속 단자(415)는 구리나 황동 등의 도전성이 좋은 재료가 적합하며, 접촉 저항 저감을 위해 그 외면에는 금도금을 하는 것이 바람직하다.
또, 엘라스토머 부재(414)의 재료로는 암부(415b)에 하중이 인가되었을 때 적당한 탄성 반발력을 발휘할 수 있는 절연성의 각종 엘라스토머 재료 중에서 적당히 선택하여 이용할 수 있고, 내열성이 요구되는 경우에는, 불소계 엘라스토머를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 뿔모양의 U자형 금속 단자(415)에 끼워넣는 엘라스토머 부재(414)의 높이는 금속 단자(415)의 안쪽의 높이 치수와 동일한 것이 바람직하다.
본 실시형태의 소켓(410)에 이용하는 하우징(411)으로는 합성 수지 등을 사용할 수 있다. 하우징(411)에 마련된 단자 삽입 구멍(412)은 하우징(411)의 성형 가공시에 동시에 형성할 수도 있고, 구멍이 없는 하우징을 성형한 후, 드릴 가공 등에 의해 원하는 치수의 단자 삽입 구멍(412)을 소정 피치로 펀칭 가공에 의해 형성할 수도 있다.
본 실시형태의 소켓(410)에 이용하는 시트(417)로는 폴리이미드 등의 수지 시트를 적용할 수 있다. 이 시트(417)에 마련하는 개구(418)는 금속 단자(415)의 암부(415b)의 일부, 특히 볼록부(415c)와 그 주변이 노출될 정도의 개구 지름으로 하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 소켓(410)은 콘택트 단자(413)로서 뿔모양의 U자형 금속 단자(415)를 사용하고, 그 반발력은 금속 단자(415)로 끼워넣는 엘라스토머 부재(414)에 의해 확보하며, 엘라스토머에 의한 반발에 의해 원하는 하중―변위 특성을 얻을 수 있는 콘택트 단자 구조를 갖고 있다. 본 발명은 이 콘택트 단자 단체를 소켓으로 이용하기 위한 고정 구조를 특징으로 하고 있다.
이하, 이 고정 구조에 대해 설명한다.
종래의 기술, 예를 들면, 특개 2004-158430호 및 특개 2005-19284호에 개시되어 있는 판스프링 방식의 경우는, 판스프링 기능을 가진 금속 단자를 절연 수지로 성형된 하우징에 압입하여 조립되어 있는데, 단자에는 압입용 대들보 부분이 마련되어 있고, 이 대들보가 하우징의 삽입 부분보다 약간 큰 치수로 되어 있음으로써 소정의 유지력을 확보하여, 소켓을 구성하고 있다.
한편, 본 실시형태의 소켓(410)은 콘택트 단자(413)에 반발력을 부여하기 위해 엘라스토머 부재(414)를 이용하고 있기 때문에, 최적의 압입 조건은 금속 단자(415)를 수지제 하우징(411)에 삽입하는 경우와 다르다. 엘라스토머 부재(414)를 이용하는 경우, 금속단자(415)에 걸리는 하중과 스트로크의 관계는 엘라스토머 부재(414)의 주위에 존재하는 물질과의 마찰이 관계한다. 이 마찰이 크면, 저하중에서의 동작이 어려워질 뿐만 아니라, 하중 증가시와 하중 저감시 거동에 차이가 나 오기 쉬워진다.
그 때문에, 본 실시형태에서는 하우징(411)의 단자 삽입 구멍(412)의 구조로서 암부(415b)의 연장 방향을 따르는 쪽은 콘택트 단자(413)보다 큰 치수로, 해당 연장 방향과 직교하는 방향을 따르는 쪽은 콘택트 단자(413)보다 약간 작은 치수의 구멍 형상으로 하고, 단자 삽입시에 엘라스토머 부재(414)를 압축하면서 단자 삽입 구멍(412) 내에 삽입함으로써 소정의 유지력을 확보하고 있다. 예를 들면, 하우징(411)으로는 폴리이미드판 등의 재료를 이용하고, 금형 가공, 레이저 가공 등에 의해 단자 삽입 구멍(412)을 형성할 때 콘택트 단자(413)의 일부를 협지하는 고정 방향은 콘택트 단자(413)보다 약간 치수를 작게 한다. 또, 콘택트 단자(413)을 고정하지 않는 방향을 마련하고, 콘택트 단자(413)을 고정하지 않는 방향은 콘택트 단자(413)와 하우징(411)이 접하지 않도록 콘택트 단자(413)보다 치수를 크게 한 단자 삽입 구멍(412)을 가공한다. 이 단자 삽입 구멍(412)에 콘택트 단자(413)를 압입함으로써 압입된 엘라스토머 부재(414)의 탄성 반발력에 의해 콘택트 단자(413)가 삽입 구멍(412) 내에 고정된다.
이 콘택트 단자(413)에 하중이 가해진 경우, 콘택트 단자(413) 내의 엘라스토머 부재(414)는 하우징(411)과 접하지 않은 틈(416)을 향해 변형하기 때문에 쉽게 변형할 수 있다. 한편, 콘택트 단자(413)와 하우징(411) 사이에 틈이 없는 구조에서는, 엘라스토머 부재(414)를 변형할 수 없고, 큰 하중을 걸지 않으면 변형하지 않게 되어 소켓(410)의 특성으로서 바람직하지 않다.
(제13 실시예)
도 25A 및 도 25B는 본 발명의 소켓의 제13 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 25A는 소켓(420)의 평면도, 도 25B는 측면 단면도이다.
본 실시형태의 소켓(420)은 하우징(411)에 마련한 단자 삽입 구멍(412)의 구멍 형상을 변경한 것 이외에는 상술한 제12 실시형태의 소켓(410)과 거의 같은 구성 요소를 구비하여 구성되고, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
본 실시형태의 소켓(420)은 하우징(411)에 마련한 단자 삽입 구멍(412)의 구멍 형상을 평면에서 봤을 때 볼록한 모양으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 그리고, 볼록한 모양의 꼭대기부에 해당하는 부분에는 콘택트 단자(413)의 주 칼럼부(415a)가 함입되는 계합부(421)로 되어 있다. 이 계합부(421)와 단자 삽입 구멍(412)이 대향하는 쪽 사이의 치수는 콘택트 단자(413)의 길이보다도 약간 작게 형성되어 있고, 계합부(421)에 주 칼럼부(415a)를 끼워맞춘 콘택트 단자(413)을 삽입했을 때, 엘라스토머 부재(414)가 압축되어 주 칼럼부(415a)가 계합부(421)를 향해 압압된 상태가 되고, 그 결과, 단자 삽입 구멍(412)에서 콘택트 단자(413)가 탈락하기 어려워진다. 한편, 콘택트 단자(413)의 다른 측면과 하우징(411)의 단자 삽입 구멍(412)의 내벽 사이에는 틈이 마련되어 있다.
본 실시형태의 소켓(420)은 하우징(411)의 단자 삽입 구멍(412)을 볼록한 모양의 형상으로 하고, 볼록한 모양의 끝 부분을 금속 단자(415)보다 약간 치수를 작게 한 계합부(421)로 만들고, 이 계합부(421)에 금속 단자(415)의 주 칼럼부(415a)를 함입함으로써 단자 고정 방향과 수직 방향에도 고정력이 작용하기 때문에, 콘택트 단자(413)의 탈락을 더욱 확실히 방지할 수 있다. 또, 금속 단자(415)의 위치가 계합부(421)에서 정해지기 때문에, 제조시 금속 단자(415)의 위치 어긋남이 작아지는 효과도 있다.
(제14 실시예)
도 26A 내지 도 26C는 본 발명의 소켓의 제14 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 26A는 하우징(411)의 단자 삽입 구멍(412)에 콘택트 단자(413)를 삽입하는 상태를 나타내는 평면도, 도 26B는 소켓(430)의 평면도, 도 26C는 소켓(430)의 측면 단면도이다.
본 실시형태의 소켓(430)은 바깥쪽을 향해 돌출되는 대들보 부분(431)이 마련된 금속 단자(415)를 이용하여 이루어진 콘택트 단자(413)와, 이 대들보 부분(431)이 함입되는 계합부(432)를 가진 단자 삽입 구멍(412)이 마련된 하우징(411)으로 구성되어 있다.
본 실시형태의 소켓(430)은 단자 삽입 구멍(412)에 콘택트 단자(413)를 장착한 상태에 있어서, 대들보 부분(431)이 계합부(432)에 함입하여 탈락하지 않고 콘택트 단자(413)가 하우징(411)의 단자 삽입 구멍(412)에 단단히 장착된다. 이와 같이 콘택트 단자(413)의 대들보 부분(431)을 하우징(411)에 계합함으로써 콘택트 단자(413)의 엘라스토머 부재(414) 부분은 하우징(411)에 접하지 않고, 콘택트 단자(413) 단체에서의 하중―변위 특성을 유지할 수 있게 된다.
(제15 실시예)
도 28은 본 발명의 소켓의 제15 실시형태 및 이 소켓을 이용하여 구성된 반도체 장치의 일 예를 나타내는 도면이다. 또, 도 27은 소켓에 가요성이 없는 참고 예를 나타내는 도면이다. 이들 도면 중 부호 440은 LGA 패키지 등의 IC 패키지, 441은 가요성이 없는 참고예의 소켓, 442는 휨이 있는 기판, 443은 가요성이 있는 본 실시형태의 소켓, 444는 소켓(443)을 이용하여 구성된 반도체 장치를 나타내고 있다.
본 실시형태의 소켓(443)은 기본적인 구조로는 상술한 제12 및 제13 실시형태 중 어느하나의 소켓(410, 420, 430)으로 할 수 있으며, 단, 가요성이 있는 엘라스토머제 하우징을 이용하고 있고, 소켓(443) 전체가 어느 정도 구부러지고, 휨이 생긴 기판(442)의 형상에 대응할 수 있음을 특징으로 하고 있다.
기판(442)에 휨이 발생한 경우, 가요성이 없는 소켓(441)을 이용하여 반도체 장치를 제작하려고 해도 도 27의 파선 부분에 나타내는 바와 같이, 기판(442)과 소켓(441)의 접합면에 틈이 생기기 쉬워지며, 기판(442)과 소켓(441)의 전기적인 접속이 불량해질 가능성이 있다.
한편, 본 실시형태의 소켓(443)은 하우징의 재료로 엘라스토머 재료 등의 가요성이 있는 부드러운 재료를 이용함으로써 소켓(443)을 기판(442)에 실장할 때, 기판(442)의 휨에 따르며, 실장 불량을 방지할 수 있다. 이 때, 소켓(443) 자체도 기판(442)과 함께 휘지만, IC 패키지와의 콘택트에 있어서는, 각 콘택트 단자의 스트로크에 의해 휨에 의한 높이의 차이를 흡수하기 때문에 문제가 되지 않다.
(제16 실시예)
도 29A 및 도 29B는 본 발명의 소켓의 제16 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 29A는 단자 삽입 구멍(451)을 형성한 하우징(450)의 평면도, 도 29B는 단자 삽 입 구멍(451)을 형성할 때 잘려진 엘라스토머 조각에서 콘택트 단자용 엘라스토머(452)를 제작한 상태를 나타내는 평면도이다.
본 실시형태에서는 소켓의 기본적인 구조는 상술한 제14 실시형태와 마찬가지이며, 또, 하우징(450)의 재료로 엘라스토머를 사용하고 있는 점은 상기 제15 실시형태와 마찬가지다. 본 실시형태의 소켓은 하우징(450)에 단자 삽입 구멍(451)을 뚫었을 때 잘려진 엘라스토머 조각을 콘택트 단자의 엘라스토머(452)로 이용하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이로써 재료비를 절약할 수 있고, 또 펀칭 가공시 단자용 엘라스토머(452)도 함께 가공할 수 있으므로, 가공 공정수도 줄일 수 있어 비용 절감 효과가 있다.
본 발명은 CPU나 LSI 등의 IC 패키지를 프린트 기판에 실장할 때 사용하는 IC 소켓용 콘택트 단자에 적용할 수 있다.

Claims (53)

  1. 프린트 기판상의 금속 도체로 이루어지는 접속부와, IC 패키지의 접속 단자 사이를 도통시키는 소켓용 콘택트 단자로서,
    주 칼럼(column, 柱)부와 양측의 암(arm)부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 해당 금속 단자에 설치된 엘라스토머 부재를 구비하여 이루어지고, 상기 금속 단자의 암부 외면은 금속면이 노출되고, 또한 상기 엘라스토머 부재는 해당 금속 단자의 암부 사이가 접근하는 방향으로 해당 암부를 압압(押壓)했을 때 반발력을 발휘하도록 암부 사이에 협지(挾持)된 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IC 패키지가 LGA 패키지 또는 BGA 패키지인 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 단자의 암부 외면쪽에 볼록부를 마련한 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 단자는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 금도 금이 형성된 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 단자는 주 칼럼부의 적어도 일부가 타부보다도 폭 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 단자는 주 칼럼부의 적어도 일부가 타부보다도 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 볼록부를 돔 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 볼록부를 반원통 형상으로 한 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 단자는 주 칼럼부의 적어도 일부가 포개져서 타부보다도 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머 부재가 불소 고무임을 특징으로 하는 소켓용 콘택트 단자.
  11. 제1항 내지 제10항에 기재된 소켓용 콘택트 단자와, 해당 소켓용 콘택트 단자를 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  12. 금속 단자 배치 영역의 주위에 홈 또는 관통 구멍이 마련되고, 또한 금속 단자 배치 영역의 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍이 마련된 엘라스토머와, 상기 단자 설치용 관통 구멍의 내면에 주 칼럼부를 접하고, 상기 주 칼럼부의 양단으로부터 엘라스토머의 앞뒤 양면을 따라 상기 금속 단자 배치 영역으로 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 소켓.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 엘라스토머가 불소계 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 소켓.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 그 앞뒤 어느 한쪽 면의 금속 단자 배치 영역의 주위에 상기 엘라스토머를 관통하지 않는 깊이의 홈이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 금속 단자 배치 영역의 주위에 앞뒤를 관통하는 관통 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 금속 단자의 암부의 외면에 볼록부를 마련한 것을 특징으로 하는 소켓.
  17. 제12항에 있어서,
    판상의 엘라스토머에 복수의 금속 단자를 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는 소켓.
  18. 금속 단자 형성 위치 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 뚫는 동시에, 금속 단자형성 위치의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련한 엘라스토머와, 뿔모양의 U자형 금속 단자를 준비하고, 이어, 상기 엘라스토머의 단자 설치용 관통 구멍에 금속 단자의 일부를 통하고, 금속 단자 형성 위치의 엘라스토머를 금속 단자의 양측의 암부에서 끼워 제12항에 기재된 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  19. 금속 단자 형성 위치 가장자리의 일부에 단자 설치용 관통 구멍을 뚫는 동시에, 금속 단자형성 위치의 주위에 홈 또는 관통 구멍을 마련한 엘라스토머와, L자 모양 또는 직선상의 금속 부재를 준비하고, 상기 엘라스토머의 단자 설치용 관통 구멍에 상기 금속 부재를 삽입하고, 상기 금속 부재의 일단측 또는 양단측을 구부려서 뿔모양의 U자형 금속 단자로 하는 동시에 금속 단자 형성 위치의 엘라스토머를 금속 단자의 양측의 암부에 끼워 제12항에 기재된 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 엘라스토머가 불소계 엘라스토머임을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 그 앞뒤 어느 한쪽 면의 금속 단자 배치 영역의 주위에 상기 엘라스토머를 관통하지 않는 깊이의 홈이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 금속 단자 배치 영역의 주위에 앞뒤를 관통하는 관통 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 금속 단자의 암부의 외면에 볼록부를 마련한 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    판상의 엘라스토머에 복수의 금속 단자를 마련하여 이루어진 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  25. 제12항에 기재된 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  26. 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되고, 해당 슬릿의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와, 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 갖고, 이들 암부 사이에 해당 설편부를 협지하고 있는 뿔모양의 U자형 금속 단자를 구비하여 이루어지며, 상기 금속 단자의 주 칼럼부가 상기 설편부의 돌기쪽에 마련되는 동시에, 상기 암부 중 단자 접촉부가 상기 설편부의 기단부 근처에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 엘라스토머 부재가 불소계 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 소켓.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 금속 단자의 암부 외면에 볼록부가 마련된 것을 특징으로 하는 소켓.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 금속 단자와 상기 설편부는 3점 이상의 점접촉 또는 면접촉 또는 직선적 일면에서 접해 있는 구조를 가진 것을 특징으로 하는 소켓.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 엘라스토머 부재에 복수의 금속 단자가 마련되어 이루어진 것을 특징으로 하는 소켓.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 금속 단자의 한쪽 암부가 납땜을 위한 랜드로 되고, 다른 쪽의 암부가 IC 패키지의 접속용 단자로 된 것을 특징으로 하는 소켓.
  32. 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되고, 해당 슬릿의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와, 뿔모양의 U자형 금속 단자를 준비하고,
    엘라스토머 부재의 설편부를 밀어올리거나 끌어내려서 엘라스토머 부재의 표면 또는 이면에서 돌출시키는 동시에, 이 상태를 유지하고,
    이어, 엘라스토머 부재의 표면 또는 이면에서 돌출된 설편부에 금속 단자를 그 암부 사이에서 설편부를 협지하도록 설치하고,
    이어, 금속 단자를 설치한 설편부를 슬릿 내에 넣음으로써 제26항에 기재된 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  33. 금속 단자 배치 영역의 가장자리에 뿔모양의 U자형 또는 U자형 슬릿이 마련되고, 해당 슬릿의 내측에 금속 단자 배치 영역이 되는 설편부가 형성된 판상의 엘라스토머 부재와, L자형 또는 직선상의 금속 부재를 준비하고,
    슬릿을 통해 엘라스토머 부재에 금속 부재를 삽입하고,
    금속 부재의 일단측 또는 양단측을 구부려서 뿔모양의 U자형 금속 단자로 만드는 동시에, 설편부를 금속 단자의 양측의 암부에서 끼우고,
    제26항에 기재된 소켓을 얻는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 엘라스토머 부재가 불소계 엘라스토머임을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 금속 단자의 암부 외면에 볼록부가 마련된 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 금속 단자와 상기 설편부는 3점 이상의 점접촉 또는 면접촉 또는 직선적 일면에에서 접해 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 엘라스토머 부재에 복수의 금속 단자가 마련되어 이루어진 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  38. 제32항에 있어서,
    상기 금속 단자의 한쪽 암부가 납땜을 위한 랜드로 되고, 다른 쪽의 암부가 IC 패키지의 접속용 단자로 된 것을 특징으로 하는 소켓의 제조 방법.
  39. 제26항에 기재된 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 프린트 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  40. 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 양측의 암부 사이에 협지된 엘라스토머 부재를 가진 콘택트 단자와, 상기 콘택 트 단자가 삽입된 단자 삽입 구멍이 마련된 하우징을 가진 소켓으로서,
    상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자보다도 큰 구멍 치수를 갖고, 해당 단자 삽입 구멍에 상기 콘택트 단자를 삽입한 상태에서 해당 콘택트 단자에 접하고, 암부의 일부를 노출시키는 개구가 마련된 시트가 상기 하우징의 앞뒤 양면의 적어도 한쪽에 고착된 것을 특징으로 하는 소켓.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 시트가 절연체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소켓.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 시트가 금속으로 이루어지고, 해당 시트가 콘택트 단자마다 독립된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  43. 제40항에 있어서,
    상기 시트가 상기 하우징의 앞뒤 어느 한쪽에 마련되고, 또한 시트의 콘택트 단자와 접하는 부분에 접착층이 마련된 것을 특징으로 하는 소켓.
  44. 제40항에 있어서,
    상기 단자 삽입 구멍이 상기 콘택트 단자에 하중을 인가했을 때 엘라스토머 부재와 단자 삽입 구멍의 내벽 사이의 적어도 일부에 틈이 생기는 구멍 치수로 된 것을 특징으로 하는 소켓.
  45. 제40항에 있어서,
    상기 암부의 외면에 볼록부가 마련된 것을 특징으로 하는 소켓.
  46. 제40항에 기재된 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  47. 주 칼럼부와 그 양단으로부터 연장된 암부를 가진 뿔모양의 U자형 금속 단자와, 양측의 암부 사이에 협지된 엘라스토머 부재를 가진 콘택트 단자와, 상기 콘택트 단자가 삽입된 단자 삽입 구멍이 마련된 하우징을 가진 소켓으로서,
    상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자 삽입시에 적어도 일부를 협지하거나 적어도 그 일부와 계합(係合)하는 구멍 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자의 금속 단자가 압입되는 계합부를 가진 볼록자형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 단자 삽입 구멍은 상기 콘택트 단자를 삽입한 상태에서 단자 삽입 구멍의 내벽과 콘택트 단자 사이의 어느 하나에 틈이 마련되는 구멍 치수임을 특징으로 하는 소켓.
  50. 제47항에 있어서,
    상기 하우징이 엘라스토머 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 하우징이 상기 콘택트 단자에 이용된 엘라스토머 부재와 동일한 재질의 엘라스토머 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소켓.
  52. 제47항에 있어서,
    상기 암부의 외면에 볼록부가 마련된 것을 특징으로 하는 소켓.
  53. 제47항에 기재된 소켓과, 해당 소켓을 통해 전기적으로 접속된 기판 및 IC 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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