(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子を有する電子部品と接合する電子部品接合部と、
回路基板と接合し、少なくとも１つの前記端子と前記回路基板を電気的に接合する回路基板接合部と、
前記回路基板以外の外部と少なくとも１つの前記端子と電気的に接合する、貫通孔が設けられた導通部と、
前記導通部の前記貫通孔を、該貫通孔の内壁から離間して貫通して、一端が、少なくとも１つの前記端子に向いたプランジャーと、
前記プランジャーの前記一端とは反対側の他端を向いた先端を有し、該プランジャーの該他端を該先端で押し上げて該プランジャーの該一端を前記端子に押し付けるとともに、該プランジャーを前記貫通孔の内壁に押し付けることにより、前記導通部に、前記外部と該端子とを電気的に接合させる樹脂製の加圧ピンと
を有することを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項２】
前記導通部は、前記電子部品が駆動するための電源を前記電子部品に供給することを特徴とする請求項１記載の電子部品接合装置。
【請求項３】
前記導通部は、前記電子部品が発生させる熱を前記外部へ熱伝導することを特徴とする請求項１および２記載の電子部品接合装置。
【請求項４】
前記導通部は、前記電子部品接合部と前記電子部品との接合に応じて、前記端子と電気的に接合することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の電子部品接合装置。
【請求項５】
複数の端子を有する電子部品と接合する電子部品接合部と、
少なくとも１つの前記端子と電気的に接合する回路基板と、
前記回路基板以外の外部と少なくとも１つの前記端子と電気的に接合する、貫通孔が設けられた導通部と、
前記導通部の前記貫通孔を、該貫通孔の内壁から離間して貫通して、一端が、少なくとも１つの前記端子に向いたプランジャーと、
前記プランジャーの前記一端とは反対側の他端を向いた先端を有し、該プランジャーの該他端を該先端で押し上げて該プランジャーの該一端を前記端子に押し付けるとともに、該プランジャーを前記貫通孔の内壁に押し付けることにより、前記導通部に、前記外部と該端子とを電気的に接合させる樹脂製の加圧ピンと
を有することを特徴とする電子ユニット。
【請求項６】
前記導通部は、前記電子部品が駆動するための電源を前記電子部品に供給することを特徴とする請求項５記載の電子ユニット。
【請求項７】
前記導通部は、前記電子部品が発生させる熱を前記外部へ熱伝導することを特徴とする請求項５および６記載の電子ユニット。
【請求項８】
複数の端子を有する電子部品と、
前記電子部品と接合する電子部品接合部と、
少なくとも１つの前記端子と電気的に接合する回路基板と、
前記電子部品と前記回路基板に電源を供給する電源部と、
電子部品接合部と回路基板間に配置され、前記電源部からの前記電源を前記電子部品に供給する、貫通孔が設けられた導通部と、
前記導通部の前記貫通孔を、該貫通孔の内壁から離間して貫通して、一端が、少なくとも１つの前記端子に向いたプランジャーと、
前記プランジャーの前記一端とは反対側の他端を向いた先端を有し、該プランジャーの該他端を該先端で押し上げて該プランジャーの該一端を前記端子に押し付けるとともに、該プランジャーを前記貫通孔の内壁に押し付けることにより、前記導通部に、前記電源部からの前記電源を前記電子部品に供給させる樹脂製の加圧ピンと
を有する電子装置。
【請求項９】
前記導通部は、前記電子部品が発生させる熱を熱伝導することを特徴とする請求項８記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品と回路基板とを電気的に接合する電子部品接合装置、電子ユニット、および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩやＩＣなどといった半導体部品を出荷する前には、半導体部品に電力を供給して信号を引き出し、半導体部品の動作を確認する半導体試験が行われている。この半導体試験では、電力供給用の基板と信号引き出し用の基板とが重ねられたソケットボードと、樹脂製の筐体内を複数のプローブが貫通するソケットとを備えた試験装置が用いられることが一般的である。半導体部品およびソケットボードには、信号引き出し用の電極パット（以下では、信号用パットと称する）と電力供給用の電極パット（以下では、電力用パットと称する）とが複数並べて配置されており、ソケットボード上にソケットが装着され、さらに、ソケット上に半導体部品が装着されることによって、それら半導体部品およびソケットボードの電極パット同士がソケットのプローブによって電気的に接続される。
【０００３】
ところで、近年では、半導体部品の微細化に伴うリーク電流の増加や、半導体部品が搭載されるサーバ装置等の高速化に伴う電源周波数の増加によって、動作時に半導体部品に流れる電流量が増加し、従来は最大でも５０［Ｗ］程度であった消費電力が１００［Ｗ］を超えるまでになってきている。さらに、サーバ装置のデータバス幅拡張などに伴って、電極パット全体に対する信号用パットの割合が増加してきており、その逆に電力用パットの割合が減少することによって、半導体部品およびソケットボードそれぞれの電力用パット同士を接続する電力用プローブ１本当たりに流れる電流量が急激に増加してきている。プローブは、樹脂製の筐体に取り囲まれているために放熱しにくく、電流量の増加に伴って発熱量が増加すると、プローブを電極パットに押し付けている加圧バネなどが破損してしまう恐れがある。
【０００４】
この点に関し、ソケットに送風ファンやヒートシンクを設けて、プローブで発生した熱を効率良く放熱することが広く行われている。また、信号引き出し線が埋め込まれた電力供給用の基板に貫通孔を設けて内壁に金メッキを施し、その貫通孔にコンタクトピンを挿入して弾性材で半導体部品に向けて押し付けることによって、基板とコンタクトピンとを直接的に接触させる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によると、電力供給用の基板とコンタクトピンとの間の電流経路を短縮することができ、抵抗を軽減して発熱量を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した技術では、信号引き出し線が電力供給用の基板に埋め込まれており、信号引き出し線を増設しようとすると回路が複雑化してしまう。このため、半導体部品の高温試験用ソケットとしては適用することができるが、実際にサーバ装置などに搭載され、半導体部品と外部部品とを接続するために使用される通常のソケットとしては利用することが困難であるという問題がある。
【０００７】
上記事情に鑑み、回路の複雑化を抑え、電気抵抗を低減して発熱量を抑えるとともに効率良く放熱することができる電子部品接合装置、電子ユニット、および電子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する電子部品接合装置の基本形態は、複数の端子を有する電子部品と接合する電子部品接合部と、
回路基板と接合し、少なくとも１つの端子と回路基板を電気的に接合する回路基板接合部と、
回路基板以外の外部と少なくとも１つの端子と電気的に接合する導通部とを有することを特徴とする。
【０００９】
この電子部品接合装置の基本形態によると、回路基板接合部が信号用の回路基板などと接合することによって、電子部品と回路基板とが電気的に接続され、導通部が電子部品と接合するとともに電源装置などとも接合することによって、電子部品と外部装置とが電源的に接続される。したがって、電子部品と外部装置との電流経路が短縮化され、発熱量を抑えて装置の破損を防止することができるとともに、回路の複雑化を抑えて信号線を増設することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成する電子ユニットの基本形態は、
複数の端子を有する電子部品と接合する電子部品接合部と、
少なくとも１つの前記端子と電気的に接合する回路基板と、
回路基板以外の外部と少なくとも１つの端子と電気的に接合する導通部とを有することを特徴とする。
【００１１】
この電子ユニットの基本形態によると、発熱量を抑えることができるとともに、回路の複雑化を抑えることができ、電子部品と外部回路などとを接続するためのソケットとして好ましく適用することができる。
【００１２】
また、上記目的を達成する電子装置の基本形態は、
複数の端子を有する電子部品と、
電子部品と接合する電子部品接合部と、
少なくとも１つの端子と電気的に接合する回路基板と、
電子部品と回路基板に電源を供給する電源部と、
電子部品接合部と回路基板間に配置され、電源部からの電源を電子部品に供給する導通部とを有することを特徴とする。
【００１３】
この電子装置の基本形態によると、回路の複雑化を抑え、電気抵抗を低減して発熱量を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、電子部品接合装置、電子ユニット、および電子装置の基本形態によると、回路の複雑化を抑え、電気抵抗を低減して発熱量を抑えるとともに効率良く放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ソケットユニットの概略的な上面図である。
【図２】ソケットユニットを含む電子装置１の側面図である。
【図３】プランジャーとＶＤＤプレートおよびＧＮＤプレートとの接続を説明するための図であ。
【図４】図３に示す位置Ａから位置Ｊそれぞれにおける上面図である。
【図５】電子装置における熱の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、上記説明した基本形態および応用形態に対する具体的な実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、ソケットユニット１０の概略的な上面図である。
【００１８】
ソケットユニット１０は、半導体パッケージなどといった電子デバイスと周辺機器や外部回路とを接続し、半導体パッケージに電源電圧、高周波信号を印加して動作を確認する半導体試験を実行するためのものである。図１に示すように、ソケットユニット１０は、円形のソケット筐体２０の上面から複数のピン２１が貫通しており、ソケット筐体２０の側方から、電子デバイスに電力を供給するための電圧側（ＶＤＤ）プレート１１および接地側（ＧＮＤ）プレート１２が突出している。
【００１９】
図２は、ソケットユニット１０を含む電子装置１の側面図である。
【００２０】
図２に示す電子装置１には、信号引き出し用の信号基板３０と、信号基板３０上に装着されたソケットユニット１０と、ソケットユニット１０に装着された半導体パッケージ４０と、ＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２に接続された電源回路５０と、信号基板３０に接続された制御回路６０と、半導体パッケージ４０の上方、およびＶＤＤプレート１１とＧＮＤプレート１２の側方に取り付けられた送風ファン７１，７２，７３と、電子装置１内の熱を放熱するヒートシンク８０などが備えられている。半導体パッケージ４０は、上述した電子部品の一例にあたり、信号基板３０は、上述した回路基板の一例にあたり、電圧側（ＶＤＤ）プレート１１および接地側（ＧＮＤ）プレート１２を合わせたものは、上述した導通部の一例に相当する。
【００２１】
半導体パッケージ４０は、多層基板４１０の上面に半導体素子などを含むＬＳＩ４２０が搭載されており、多層基板４１０の下面には、ソケットユニット１０のピン２１が接続される複数の電極パット４３０が取り付けられている。これら複数の電極パット４３０には、ＶＤＤプレート１１と接続されるＶＤＤ用パット４４１と、ＧＮＤプレート１２と接続されるＧＮＤ用パット４４２と、信号基板３０と接続される信号用パット４４３とが含まれている。半導体パッケージ４０の電極パット４３０は、上述した複数の端子の一例に相当する。
【００２２】
信号基板３０は、ソケットユニット１０を間に挟んで半導体パッケージ４０の信号用パット４４３と対応する位置に、その信号用パット４４３と電気的に接続される電極パット３１が備えられている。
【００２３】
ソケットユニット１０のＶＤＤプレート１１には、半導体パッケージ４０のＶＤＤ用パット４４１、ＧＮＤ用パット４４２、および信号用パット４４３それぞれに対応する位置に貫通孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが設けられており、ＧＮＤプレート１２には、ＶＤＤ用パット４４１、ＧＮＤ用パット４４２、および信号用パット４４３それぞれに対応する位置に貫通孔１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが設けられている。また、ソケット筐体２０の上面には、ＶＤＤ用パット４４１、ＧＮＤ用パット４４２、および信号用パット４４３それぞれに対応する位置に貫通孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが設けられており、ソケット筐体２０の下面には、信号用パット４４３に対応する位置に貫通孔２０Ｄが設けられている。さらに、ソケット筐体２０の下面には、ＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２それぞれが設置されている高さまで突出する加圧ピン９１，９２が固定されており、それら加圧ピン９１，９２を上方に付勢する加圧用バネ９３，９４が取り付けられている。加圧ピン９１，９２は、樹脂などといった非金属で構成されており、上端側が丸形加工されている。
【００２４】
半導体パッケージ４０の信号用パット４４３と、信号基板３０の電極パット３１は、ＶＤＤプレート１１、ＧＮＤプレート１２、およびソケット筐体２０それぞれに設けられた貫通孔１１Ｃ，１２Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄを貫通するポコピン９５によって接続されている。ポコピン９５は、内部にバネが搭載されており、先端および後端が半導体パッケージ４０の信号用パット４４３と信号基板３０の電極パット３１それぞれに押圧されている。また、ポコピン９５が貫通するＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２の貫通孔１１Ｃ，１２Ｃは、ポコピン９５の外形よりも大きく形成されており、ポコピン９５とＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２は接触せずに絶縁されている。ポコピン９５は、上述した回路基板接合部の一例に相当する。
【００２５】
半導体パッケージ４０のＶＤＤ用パット４４１およびＧＮＤ用パット４４２には、下方から加圧ピン９１，９２によって支持されたプランジャー９６，９７が接続されている。
【００２６】
ここで、一旦、図２の説明を中断し、プランジャー９６，９７とＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２との接続について詳しく説明する。
【００２７】
図３は、プランジャー９６，９７とＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２との接続を説明するための図であり、図４は、図３に示す位置Ａから位置Ｊそれぞれにおける上面図である。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、半導体パッケージ４０のＶＤＤ用パット４４１と対応する位置に固定された加圧ピン９１は、ＶＤＤプレート１１の高さまで突出しており、プランジャー９６と接触していない状態では、加圧用バネ９３が伸びている。
【００２９】
また、ソケットユニット１０は、信号基板３０上に装着されており、ソケット筐体２０の内部には、プランジャー９６，９７および加圧ピン９１，９２を支持する樹脂製のガイドプレート２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄと、それらガイドプレート２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄに挟まれたＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２が配置されている。図４（Ａ）に示すように、ソケット筐体２０の上面には、ＶＤＤ用パット４４１、ＧＮＤ用パット４４２、および信号用パット４４３それぞれに対応する位置に貫通孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（図４ではまとめて貫通孔１０１として示している）が設けられており、図４（Ｂ）に示すように、ソケット筐体２０は中空の筒形状を有している。また、図４（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ），（Ｈ），（Ｉ）に示すように、ソケット筐体２０内に収容されたガイドプレート２３Ａ，３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅには、ソケット筐体２０の上面の貫通孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃそれぞれに対応した位置に貫通孔１０２が設けられており、図４（Ｄ），（Ｆ）に示すように、ＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２にも、ソケット筐体２０の上面の貫通孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃそれぞれに対応した位置に貫通孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ（図４ではまとめて貫通孔１０３，１０４として示している）が設けられている。後述するが、ＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２に設けられた貫通孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、位置によって大きさが異なっている。さらに、ソケット筐体２０の下面には、信号用パット４４３に対応する位置にのみ貫通孔２０Ｄが設けられている。
【００３０】
また、図３（Ｂ）に示すように、ソケット筐体２０の内部にプランジャー９６が挿入されると、加圧用バネ９３が縮んで加圧ピン９１を上方向に付勢し、プランジャー９６が半導体パッケージ４０のＶＤＤ用パット４４１に押し付けられる。ＶＤＤ用パット４４１と対応する位置では、ＧＮＤプレート１２に設けられた貫通孔１２ＡよりもＶＤＤプレート１１の貫通孔１１Ａの方が孔径が小さく、プランジャー９６はＶＤＤプレート１１の貫通孔１１Ａの内壁に接触することによって、ＶＤＤプレート１１と直接的に接続されている。また、加圧ピン９１の上端は丸形状に形成されており、プランジャー９６の下端は斜めに形成されているため、プランジャー９６が加圧ピン９１によって斜め方向に滑り、ＶＤＤプレート１１と広い面で接触させて確実に接続させることができる。
【００３１】
また、図３（Ｃ）に示すように、半導体パッケージ４０のＧＮＤ用パット４４２と対応する位置に固定された加圧ピン９２は、ＧＮＤプレート１２の高さまで突出しており、プランジャー９７が挿入されると、加圧用バネ９４が縮んで加圧ピン９２を上方向に付勢し、プランジャー９７が半導体パッケージ４０のＧＮＤ用パット４４２に押し付けられる。また、ＧＮＤ用パット４４２と対応する位置では、ＶＤＤプレート１１の貫通孔１１ＢよりもＧＮＤプレート１２に設けられた貫通孔１２Ｂの方が孔径が小さく、プランジャー９７はＶＤＤプレート１１の貫通孔１１Ｂには接触せずにＧＮＤプレート１２の貫通孔１１Ｂの内壁に接触している。すなわち、プランジャー９７は、ＶＤＤプレート１１とは絶縁されているとともに、ＧＮＤプレート１２とは直接的に接続されている。
【００３２】
図２に戻って説明する。
【００３３】
半導体試験が実施される際には、電源装置５０から電力が供給されると、電流がＶＤＤプレート１１からプランジャー９６を通って半導体パッケージ４０に流れ、さらにプランジャー９７からＧＮＤプレート１２へ流れる。また、半導体パッケージ４０から引き出された信号は、ポコピン９５を通って信号基板３０に与えられ、制御回路６０に伝達される。ここで、図２に示す電子装置１では、電流が樹脂製の加圧ピン９１，９２まで伝わらずにプランジャー９６，９７にのみ流れるため、ＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２と半導体パッケージ４０との間の電流経路が短縮化され、抵抗を軽減して発熱量を抑えることができ、加圧バネ９３，９４の破損などを防止することができる。
【００３４】
また、ソケットユニット１０に半導体パッケージ４０が装着されることによって、プランジャー９６，９７が加圧ピン９１，９２に向けて下方向に押し付けられるとともに、加圧ピン９１，９２が加圧用バネ９３，９４によって上方向に付勢され、プランジャー９６，９７の下端が加圧ピン９１，９２の丸形状に沿って斜め方向に滑り、プランジャー９６，９７がＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２の貫通孔１１Ａ，１２Ｂの内壁に広い面で接触される。このため、プランジャー９６，９７とＶＤＤプレート１１およびＧＮＤプレート１２との間の抵抗が軽減され、発熱量を抑えることができる。
【００３５】
さらに、電子装置１では、ＶＤＤプレート１１、ＧＮＤプレート１２、および信号基板３０が高さ方向に並べて配置されており、それらＶＤＤプレート１１、ＧＮＤプレート１２、および信号基板３０のうちのいずれに接続されるのかに応じて、プランジャー９６，９７、ポコピン９５、およびプランジャー９６，９７を支持する加圧ピン９１，９２の長さが調整されているため、回路の複雑化を抑えて信号線を増加させることができ、高周波試験用のソケットとしてだけではなく、半導体パッケージ４０と外部回路とを接続するための通常のソケットとしても適用することができる。
【００３６】
図５は、電子装置１における熱の流れを示す図である。
【００３７】
ＶＤＤプレート１１、ＧＮＤプレート１２は、電力を供給するためのプレートであるため、導電性を有する金属などで構成されている。また、図２にも示すように、ＶＤＤプレート１１、およびＧＮＤプレート１２は発熱源であるプランジャー９６，９７と直接的に接続されている。プランジャー９６，９７で発生した熱は、熱伝導率が良好なＶＤＤプレート１１、ＧＮＤプレート１２によって伝達され、ＶＤＤプレート１１、およびＧＮＤプレート１２の側方に設けられた送風ファン１１，１２によってヒートシンク８０から放熱される。また、プランジャー９６，９７はＶＤＤプレート１１、およびＧＮＤプレート１２のうちの一方と接触しているが、他方との間には隙間が設けられているため、空気層が形成されることとなる。この空気層によっても、プランジャー９６，９７の熱が放熱される。
【００３８】
さらに、図５に示すように、ソケット筐体２０は円形を有しているため、送風ファン７３から送られた風がソケット筐体２０の縁に沿って両脇に流れ、ＶＤＤプレート１１、およびＧＮＤプレート１２の上面に伝えられる。このように、電子装置１によると、発熱量を抑えることができるとともに、放熱効率を向上させることもできる。実際に、従来のソケットでは、２０［Ｗ］〜５０［Ｗ］程度の発熱量で加圧バネなどが破損してしまっていたが、本実施形態のソケットユニット１０によると、１本のプランジャー９６，９７に流れる電流４［Ａ］×電圧１．００［Ｖ］×１００本＝４００［Ｗ］程度の発熱量でも破損を防止することができた。
【００３９】
ここで、上記では、電子部品接合装置の具体的な実施形態であるソケットユニットを半導体試験用のソケットとして利用する例について説明したが、上述したソケットユニットは、半導体部品と外部回路などとを接続するための通常のソケットとして適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０    ソケットユニット
１１    ＶＤＤプレート
１２    ＧＮＤプレート
２０    ソケット筐体
３０    信号基板
４０    半導体パッケージ
５０    電源回路
６０    制御回路
７１，７２，７３    送風ファン
８０    ヒートシンク
【図１】
0005387731.tif 000002
【図２】
0005387731.tif 000003
【図３】
0005387731.tif 000004
【図４】
0005387731.tif 000005
【図５】
0005387731.tif 000006