(57)【要約】【課題】ファインピッチ化を実現しながらも必要荷重が実現可能、さらに多ピン化可能であり、一定以上のストローク量を実現できるという特徴を有し、かつワイピング機能やストローク幅、導通抵抗やインダクタンスの電気特性をさらに大幅に向上することができる電子部品装着装置を提供する。【解決手段】エラストマー台座１２に可撓性導電部１３をせり上げるように設置した構造である。エラストマー台座１２は、少なくとも一断面が上り傾斜面であり、基材１の表及び／又は裏面に形成される。可撓性導電部１３は可撓性導電部材からなり、絶縁性基材１１の水平表面上に載る水平部と、エラストマー台座の傾斜面に接するように折り曲げられた傾斜部とを有して導電部を形成している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線回路基板に電子部品を装着するための電子部品装着装置において、
絶縁性の基材と、
前記基材の表裏両面を電気接続するために前記基材に挿入される導電性細線と、
少なくとも一断面が上り傾斜面であり、前記基材の表及び／又は裏面に形成されるエラストマー突起部と、
前記エラストマー突起部の前記上り傾斜面に接触する折曲部と前記基材の水平面に接する水平部を有し、かつ前記エラストマー突起部の頂点付近から突出する端部にコンタクト部が形成された可撓性導電部とを備え、
前記可撓性導電部材の前記水平部の一部は前記基材に挿入された前記導電性細線と導電材料にて接合され、
前記可撓性導電部の前記コンタクト部が前記電子部品のコンタクト部に接すると前記エラストマー突起部がその弾性力に抗して収縮されて前記可撓性導電部の前記コンタクト部が前記電子部品の前記コンタクト部との接触を維持することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
前記可撓性導電部は前記エラストマー突起部の前記傾斜面に点接触又は面接触により接することを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項３】
前記可撓性導電部は絶縁フィルム上に形成されており、前記絶縁フィルムを介して前記可撓性導電部が前記エラストマー突起部の前記傾斜面に接することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装着装置。
【請求項４】
前記エラストマー突起部の前記傾斜面の対向面は前記傾斜面よりも傾斜角度が大きいことを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項５】
前記対向面の傾斜角度は、前記基材に対して前記傾斜面よりも垂直に近い角度であることを特徴とする請求項４記載の電子部品装着装置。
【請求項６】
前記基材の両面に前記可撓性導電部と前記エラストマー突起部が形成されることを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項７】
前記基材の一方の面にのみ前記可撓性導電部と前記エラストマー突起部が形成され、前記基材の他方の面には前記導電性細線に取りつけられる半田ボールが形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品装着装置。
【請求項８】
前記可撓性導電部の前記水平部の両面を導電部材とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子部品装着装置。
【請求項９】
前記可撓性導電部の前記水平部の一部にはスルーホールが形成され、当該スルーホールを介して前記可撓性導電部は前記導電性細線と前記導電材料により接合されることを特徴とする請求項１記載の電子部品装着装置。
【請求項１０】
前記導電性細線が前記可撓性導電部の前記スルーホールの上面に対して同位置又は突出していることを特徴とする請求項９記載の電子部品装着装置。
【請求項１１】
前記スルーホールを充填した可撓性導電部材と、当該可撓性導電部材よりも低い位置にある前記導電性細線とを導電材を用いて接合することを特徴とする請求項９記載の電子部品装着装置。
【請求項１２】
前記導電性細線は前記基材に圧入されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電子部品装着装置。
【請求項１３】
前記導電性細線はインサート成型技術によりインサート部材として前記基材に一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＰＵやＬＳＩ等のＩＣパッケージをマザーボード等のプリント基板に実装する際に使用するＩＣソケットを含む電子部品装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＣＰＵやＬＳＩ等のＩＣパッケージをソケットによりプリント基板に実装する技術が検討されている。パーソナルコンピュータやマザーボードの多くは、ＬＧＡパッケージやＢＧＡパッケージのＣＰＵを装着するソケットが実装されている。ＣＰＵは、機能、性能の向上に伴う多ピン化や高速化に伴う、パッケージのサイズアップやファインピッチ化が進められている。パッケージのサイズアップに伴い、たわみ量の増大、接触ランドやボールの高さのばらつきが増大することへの対応として、ソケット側には、許容コンタクトストロークを増大させる必要がある。また、ファインピッチ化への対応として、ソケットのコンタクト部分の小型化が予想されるが、接触抵抗安定化に必要なストロークは確保する構造でなければならない。
【０００３】
ＬＧＡパッケージ用ソケットとしては以下のような構造のものが主流である。まず、金属接点を有する板バネ構造がある。下記特許文献１、２及び３に示されているような金属接点を有する板バネ構造は、板バネを複雑に折り曲げ、所定のコンタクト形状を作り、ソケットハウジングにコンタクトを挿入して製造する。ソケットの装着の際、荷重が高まるにつれて接点部分がずれていき、接点部分の酸化膜や異物を除去して接触抵抗を低減するというワイピング効果が期待できる。
【０００４】
次に、導電性エラストマーを接点として用いる構造がある。下記特許文献４に示されている導電性エラストマー方式では要求にあった反発力を有するエラストマーを選択することで所望の反力を実現することが可能である。
【０００５】
また、板バネ方式とエラストマー方式、板バネ方式のワイピング、エラストマーの反力の長所を併せ持つ構造が下記特許文献５、６及び７に示されている。反力はエラストマーで、コンタクト部分はフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）で得るソケット構造であり、２枚のフレキシブルプリント基板の間に平面のエラストマーを挟み込み、エラストマー両面から突き出した導電細線またはスルーホール部分に半田接合によってフレキシブルプリント基板を電気的に接合させ、層間の通電を確保する構造である。
【０００６】
本出願人は、エラストマーの特性を生かしつつ、さらにパッケージや基板の部分的な反りに対応するため、回路毎に独立して動作が可能な立体形状のエラストマーを用いるソケットを特願２００８−２９４６９７にて提案した。立体形状のエラストマー台座を２枚の可撓性部材で挟み込み、半田接合などで両面の可撓性部材を電気的に接合した構造のソケットである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１５８４３０号公報
【特許文献２】特開２００５−０１９２８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２０８９３０号公報
【特許文献４】米国特許第６，６６９，４９０号明細書
【特許文献５】特開２００３−２１７７０７号公報
【特許文献６】特開２００４−０７１３４７号公報
【特許文献７】特開２００４−２２８２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１、２及び３に記載の板バネ構造は、コンタクトのストロークを大きくしようとしてバネを長くすると、隣接するピンに接触してしまい、ファインピッチ化には限界がある。また、細く長い構造はインダクタンスを大きくし、高速信号の伝達に不都合を生じる虞がある。
【０００９】
前記特許文献４に記載の導電性エラストマー構造は、要求にあった反発力を有するエラストマーを選択することで要求の荷重を確保する導電性エラストマーを用いるのであるが、エラストマーを接点として用いるので次のような問題が発生する虞がある。まず、コンタクトが金属でなく、エラストマーであるため、金属接触に比較して接触抵抗が高く、高電流化に対して発熱や電圧降下の増大の虞がある。また、パッケージの挿入の際にコンタクトが金属ランドをワイピングしないため、ランドの酸化膜除去が期待できず、接触抵抗を大きくする。さらに、ストロークが不充分でパッケージや基板、接点の高さばらつきを吸収させることに限界がある。
【００１０】
前記特許文献５、６及び７に記載の構造は、いずれも平面エラストマーとバンプ接点を有するフレキシブルプリント基板を組み合わせ、金属コンタクトによるワイピング機能とエラストマーを選択することによる所望反力を同時に実現するものである。しかし、接点をストロークさせた際の反力を要求特性に合わせて調整するためにはエラストマーの硬度を変える等の変更が必要であり、同一材料で多品種のソケットを実現するのが困難である。
【００１１】
前記特許文献８は、図１に構成を示すように、絶縁性基材１の両面に突起部２ａを設けた立体エラストマー２上にバンプめっきのコンタクト部３ａを有する可撓性部材３を搭載した構造である。この構造により接点３ａを所定の範囲内にてストロークさせる際の反力を突起部２ａの形状変更等により広い範囲で調整可能となり、同一の材料を用いて多品種のソケットを実現できるようになった。
【００１２】
なお、図２に示すように、前記所定のストロークＳＴを越えるようなより大きなストロークが必要であるときには、バンプめっきのコンタクト部３ａの高さを高くする必要がある。具体的には、図２（ａ）に示すように、コンタクト部３ａがＩＣ側コンタクト部４に接するが、所定のストロークＳＴは、可撓性部材３を基板１に水平としたときのコンタクト部３ａの高さと半田接合部５の高さとの差である。半田接合部５は絶縁フィルム７上に形成された可撓性部材３を導電細線６に接合している。いま、図２（ｂ）のように、ソケットを装着すると、所定のストロークＳＴ以下の範囲内にあっては、エラストマーの突起部２ａが収縮し、コンタクト部３ａがＩＣ側コンタクト部４と接する。しかし、所定のストロークＳＴよりも大きなストロークが必要であるときには、前述のように半田接合部５との間の高さの差を作り出すために、コンタクト部３ａの高さを大きくする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、前記特許文献８のようにファインピッチ化を実現しながらも必要荷重が実現可能、さらに多ピン化可能であり、一定以上のストローク量を実現できるという特徴を有し、かつワイピング機能やストローク幅、導通抵抗やインダクタンスの電気特性をさらに大幅に向上することができる電子部品装着装置の提供を目的とする。
【００１４】
上記課題を解決するため本発明は、突起物を持つ立体エラストマー台座表面と金属接点を有する可撓性導電部材を電気的に接合した構造を有する電子部品装着装置である。また、本発明は、立体形状のエラストマー台座と可撓性部材を用いる方式にワイピング機能、パッケージや基板の撓みの吸収機能、導通抵抗、高周波特性を向上させる構造を有する。
【００１５】
つまり、本発明は、前記課題を解決するために、配線回路基板に電子部品を装着するための電子部品装着装置において、絶縁性の基材と、前記基材の表裏両面を電気接続するために前記基材に挿入される導電性細線と、少なくとも一断面が上り傾斜面であり、前記基材の表及び／又は裏面に形成されるエラストマー突起部と、前記エラストマー突起部の前記上り傾斜面に接触する折曲部と前記基材の水平面に接する水平部を有し、かつ前記エラストマー突起部の頂点付近から斜めに突出する端部にコンタクト部が形成された可撓性導電部とを備え、前記可撓性導電部材の前記水平部の一部は前記基材に挿入された前記導電性細線と導電材料にて接合され、前記可撓性導電部の前記コンタクト部が前記電子部品のコンタクト部に接すると前記エラストマー突起部がその弾性力に抗して収縮されて前記可撓性導電部の前記コンタクト部が前記電子部品の前記コンタクト部との接触を維持する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、立体エラストマーに折曲をつけた可撓性導電部材を電気的に接合させることで、ワイピングを可能とし、ストロークを大きくでき、導通抵抗を小さくでき、さらにインダクタンスが小さくなるので高周波特性を向上することができる。
【００１７】
また、可撓性部材との接触面積が大きくなることにより、横ずれを防止でき、安定したコンタクトを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】特許文献８に記載のソケット構成を示す図である。
【図２】特許文献８に記載のソケット構成のストロークに関する動作を示す図である。
【図３】本発明に係るＩＣソケットの実施形態の要部断面図である。
【図４】前記ＩＣソケットの実施形態の接点移動を説明する図である
【図５】実施例１の要部断面図である。
【図６】実施例２の要部断面図である。
【図７】実施例３の要部断面図である。
【図８】実施例４の要部断面図である。
【図９】実施例５の要部断面図である。
【図１０】実施例６の要部断面図である。
【図１１】実施例７の要部断面図である。
【図１２】実施例７の他の要部断面図である。
【図１３】実施例７の実装状態を説明するための要部断面図である。
【図１４】実施例８の要部断面図である。
【図１５】実施例８の実装状態を説明するための要部断面図である。
【図１６】実施例９の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図３には、本発明に係る電子部品装着装置の実施の形態となる、エラストマー突起を有する構造のＩＣソケットの要部の概略を示す。ＩＣソケットは、配線回路基板に電子部品の１種であるＩＣを装着するための電子部品装着装置の一例である。
【００２０】
この実施の形態は、エラストマー突起であるエラストマー台座１２に可撓性導電部１３をせり上げるように設置した構造である。エラストマー台座１２は、少なくとも一断面が上り傾斜面であり、基材１の表及び／又は裏面に形成される。図３には基材１の表面にのみ形成されたエラストマー台座１２を示すが、後述の実施例８では表裏両面に形成されたエラストマー突起部を示す。可撓性導電部１３は可撓性導電部材からなり、絶縁性基材１１の水平表面上に載る水平部と、エラストマー台座の傾斜面に接するように折り曲げられた傾斜部とを有して導電部を形成している。なお、可撓性導電部１３は絶縁フィルム１９上に形成されており、実質的には絶縁フィルム１９がエラストマー台座１２に接する。可撓性導電部１３の前記エラストマー台座１２の頂上側にはコンタクト部１３ａが設けられる。可撓性導電部１３の前記水平部には、基材１１中に圧入された極細導線１４が通るほどのスルーホールが形成されている。このスルーホールの周辺の可撓性導電部１３と極細導線１４は導電接合材料によって接合される（符号１５は接合部を示す）。したがって、可撓性導電部１３の上に位置するＩＣのコンタクト部（例えばＩＣコンタクト部）は、コンタクト部１３ａと接触することで、極細導線１４と電気的に導通する。
【００２１】
つまり、この図３に示したＩＣソケットのエラストマー台座１２を有する要部は、コンタクト部１３ａに荷重を印加した際に発生する、荷重による抵抗力がエラストマーの弾性によって実現するので、可撓性導電部１３の上に位置するＩＣのＩＣコンタクト部がコンタクト部１３ａと接触し、よって極細導線１４とＩＣが電気的に接続される。
【００２２】
図４はソケット装着時の接点移動動作を説明するための図である。この実施の形態によれば、図４（ａ）に示すように可撓性導電部１３がエラストマー台座１２に対してせり上がっている構造で接している。つまり、可撓性導電部１３は、エラストマー台座１２に面接触している。そして、右矢印で示すソケット装着に伴って図４（ｂ）に示すように、エラストマー台座１２の変形に追従する形で可撓性導電部１３が動いて行くため、荷重が高まるにつれて接点１８部分が配線回路１６のＩＣコンタクト部１７上で図示するように左側にずれていく。つまり、コンタクト部１３ａとＩＣコンタクト部１７の摺導により接点１８が紙面に対して左側に移動していく。これにより、酸化物被膜や汚れ等を除去するワイピング効果が達成される。このように、可撓性導電部１３のコンタクト部１３ａがＩＣ１６のコンタクト部１７ａに接するとエラストマー突起部１２がその弾性力に抗して収縮されて可撓性導電部１３のコンタクト部１３ａがＩＣ１６のコンタクト部１７との接触を維持する。また、導電細線１４を短くできるため、導通抵抗が低く、インダクタンスも小さくすることができる。このため、電圧の小さな高速信号を伝達するのに有利である。なお、前記可撓性導電部１３は、エラストマー台座１２の前記傾斜面に点接触してもよい。
【実施例１】
【００２３】
図５は実施例１の構成を示す図である。この実施例１は、エラストマー突起（台座）１２の形状を円柱状または円錐台形状とし、基材１１に圧入した導電細線１４と可撓性導電部材１３を半田（導電接合材料の一例）で接合するところに特徴がある。符号１５は半田接合部を示す。つまり、絶縁フィルム１９の片面上に可撓性導電部１３（絶縁フィルム１９の片面に形成されている）をエラストマー突起１２の頂点の一部に接するように配置し、基材１１に圧入した導電細線１４と可撓性導電部１３を半田接合した構造を有している。特にエラストマー突起１２の形状は円柱状または円錐台形状である。前記図４を参照して説明したのと同様の作用および効果が得られる。
【実施例２】
【００２４】
図６は実施例２の構造を示す図である。この実施例２は、エラストマー突起２２の側面の少なくとも１箇所を垂直ではない略平面（斜面）とするところに特徴がある。つまり、エラストマー突起部２２の傾斜面の対向面は傾斜面よりも傾斜角度が大きい。さらに詳しくいえば、前記対向面の傾斜角度は、前記基材１１に対して前記傾斜面よりも垂直に近い角度である。他の部材については図５に示したのと同じであるので同符号を付している。この実施例２は、可撓性導電部１３の可動範囲を大きくしたい場合に有効である。例えば、可撓性導電部１３の可動範囲を大きくしたいにもかかわらず、エラストマー突起２２を円柱形状または円鐘台形状としたままでは、可撓性導電部が大きくストロークした時にストローク方向とは異なる方向にずれてしまう虞がある。この場合、ソケットの特性（電気特性、機械特性）が不安定になる。このような場合、エラストマー突起２２の側面の少なくとも１箇所を垂直ではない略平面（斜面）とすることで、可撓性導電部１３とエラストマーの接触面積を大きくして、安定に保持が可能な形状のエラストマー台座２２とするのが望ましい。但し、エラストマー突起２２形状は必要な反力が確保できれば上記の形状に限定しない。
【実施例３】
【００２５】
図７は実施例３の構造を示す図である。実施例３は、実施例１及び２の可撓性導電部を、基材１１の水平表面上に対する水平部についてのみ両面に導電性の部材を持つ可撓性両面導電部材（例えば両面フレキシブル基板）２３とした例である。なお、図７は実施例２の可撓性導電部１３を可撓性両面導電部２３とした例であるが、実施例１についても同様の可撓性両面導電部２３を用いることができるのはあきらかである。この実施例３によれば、半田接合部１５に関わる導電部材を可撓性導電部２３の両面に持っているため、半田と可撓性両面導電部２３の前記水平部のスルーホールの断面に位置する導電部材との接合面積が広くなり、半田接合部１５の機械的強度を向上させることができる。
【実施例４】
【００２６】
図８は実施例４の構造を示す図である。実施例４は、可撓性導電部材の裏面に略接触する位置に導電細線１４の上部端面が位置するように、実施例１乃至３の半田接合部１５を形成した構造としたものである。可撓性両面導電部２３の上下面の導通は例えばスルーホールとスルーホール内のめっきにより実現し、可撓性両面導電部２３の裏面の導電細線１４の上部端面が接する部位の近傍を金属電極とすることにより、可撓性両面導電部２３は導電細線１４と半田接合部１５で接合される。つまり、この実施例４は、両面可撓性導電部２３と導電細線１４とを部材表面よりも低い位置で接着した構造である。なお、図８に示した実施例４は実施例３の構造に適用したものであるが、実施例１及び２についても同様の構造を適用できるのはあきからである。
【実施例５】
【００２７】
図９は実施例５の構造を示す図である。実施例５は、スルーホール内を充填（フィルドビア）した可撓性両面導電部３３と可撓性部材よりも低い位置にある導電細線１４の上部端部を半田接合１５した構造である。この実施例５の構造により可撓性両面導電部３３に荷重をかけた際のスルーホール部の強度を向上させることができる。
【実施例６】
【００２８】
図１０は実施例６の構造を示す図である。実施例６は、可撓性両面導電部４３と同じもしくはより高い位置で導電細線１４と可撓性両面導電部４３を半田接合１５した構造であり、実施例１乃至３の構造に適用可能である。この実施例６の構造により、半田接合部１５を目視または画像認識装置などにより確認することが容易となる。
【実施例７】
【００２９】
図１１乃至図１３は実施例７の構造を示す図である。実施例７は、基材１１から突き出した導電細線１４の一方の面（図１１乃至１３では下部端面）に半田ボール２５等を形成し、この半田ボール２５を溶融することで、配線回路に固定される構造である。実施例１乃至６に適用できる。特に、図１２は片面の前記半田ボール２５を溶融し、配線回路４１の実装部４２に固定した実装例を示している。図１３は実施例７をソケット装着した状態を示す。可撓性導電部１３がエラストマー台座２２の変形に追従する形で配線回路１６のＩＣコンタクト部１７に安定して接合する状態を示す。
【実施例８】
【００３０】
図１４及び１５は実施例８の構造を示す図である。基材１１の両面に対称なエラストマー突起２２があり、可撓性導電部材１３と導電細線１４を両面から接合（半田接合１５）させた構造である。実施例１乃至７に適用できる。本構造は、ＩＣ及びＩＣソケットの着脱が容易なＩＣソケット構造である。
【実施例９】
【００３１】
図１６は実施例９の構造を示す図である。導電細線１４は、可撓性導電部１３と接合可能ならば圧入などのように基材１１に固定されていなくてもよい。たとえば、導電細線１４をジグで押さえ込み半田接合１５した構造である。実施例７及び８に適用できる。
【００３２】
前記導電性細線はインサート成型技術によりインサート部材として前記基材に一体に形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
基材に挿入される導電細線を短くできるため、導通抵抗を低く、インダクタンスも小さくでき、よって電圧の小さな高速信号を伝達するのにも有利である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  基材
１２、２２  エラストマー台座（突起）
１３、２３、３３、４３  可撓性導電部
１４  極細導線
１５  半田接合部
１６  配線回路
１７  ＩＣコンタクト部
１８  接点
１９  絶縁フィルム
２５  半田ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010212634.tif 000012
【図１１】
2010212634.tif 000013
【図１２】
2010212634.tif 000014
【図１３】
2010212634.tif 000015
【図１４】
2010212634.tif 000016
【図１５】
2010212634.tif 000017
【図１６】
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