(57)【要約】【課題】ＩＣパッケージ側のランドに対してコンタクトが金属接触でき、生産性が高く、多ピン化、ファインピッチ化、大電流化、高速化に対応できるＩＣソケットを提供する。【解決手段】ソケット基体１０のスルーホール形成部１２にコンタクト片１４の一端部が一体的に樹脂成形され、コンタクト片１４一端部以外の部分は、貫通孔２１に臨んだ状態となっている。スルーホール形成部１２を表裏方向に貫通するスルーホール１３の内壁と、スルーホール形成部１２の表裏面と、コンタクト片１４の表面とに亘ってめっき層２０が形成されて三次元回路形成が行われている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏方向に貫通する複数のコンタクト収納穴が形成され、前記コンタクト収納穴の周縁部に、表裏方向に貫通するスルーホールが形成されたスルーホール形成部を有し、板状のコンタクト片が前記コンタクト収納穴に臨んだ状態で、該コンタクト片の基部が前記スルーホール形成部の表面側の側壁部に一体的に設けられた、板状のソケット基体と、
前記スルーホール内壁および前記スルーホール形成部の表裏面および前記コンタクト片の表面に連続するように形成されためっき層と、
を備えることを特徴とするＩＣソケット。
【請求項２】
前記ソケット基体は、電気絶縁性を有する合成樹脂で一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたＩＣソケット。
【請求項３】
前記コンタクト片の自由端部の表面には、膨出するコンタクト突起が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたＩＣソケット。
【請求項４】
前記コンタクト収納穴には、反発性を有する部材が収容されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたＩＣソケット。
【請求項５】
前記反発性を有する部材は、リフローに対して耐久性を有する材料でなることを特徴とする請求項４に記載されたＩＣソケット。
【請求項６】
前記スルーホール形成部の裏面側に露出するように形成されためっき層には、はんだボールが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載されたＩＣソケット。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載された、一対のＩＣソケットが裏面同士を合わせた状態で当接され、且つ前記スルーホール形成部の裏面側の前記めっき層同士がはんだづけされていることを特徴とするＩＣソケット複合体。
【請求項８】
表裏方向に貫通する複数のコンタクト収納穴が形成され、前記コンタクト収納穴の周縁部に、表裏方向に貫通するスルーホールが形成されたスルーホール形成部を有し、板状のコンタクト片が前記コンタクト収納穴に臨んだ状態で、該コンタクト片の基部が前記スルーホール形成部の表面側の側壁部に一体的に設けられた、板状のソケット基体を、合成樹脂で一体的に成形する工程と、
前記スルーホール内壁および前記スルーホール形成部の表裏面および前記コンタクト片の表面に連続するようにめっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とするＩＣソケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＣＰＵやＬＳＩなどのＩＣパッケージを例えばプリント基板に実装する際に使用するＩＣソケットに関し、さらに詳しくは、例えば三次元回路形成技術を用いて立体回路が形成されたＩＣソケットおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＰＵやＬＳＩなどのＩＣパッケージを、ＩＣソケットを介して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サーバのマザーボードの多くには、ＬＧＡ（Land Grid array）パッケージや、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージのＣＰＵを装着するためのソケットが実装されている。
【０００３】
ＣＰＵは、その機能、性能の向上のため、年々多ピン化、高速化が進んでおり、パッケージの大型化やファインピッチ化によって対応がなされている。これに伴い、ＩＣソケットも多ピン化への対応が必要になるとともに、パッケージのサイズアップに伴う撓み量増大への対応や、パッケージの接触ランドやボールの高さばらつきへの対応が必要になる。
【０００４】
したがって、ＩＣソケットでは、ＩＣパッケージの電極部との接触において撓み方向へのストロークを確保できる構造が求められる。
【０００５】
また、ファインピッチ化に対する対応としては、極力簡単な構造で実現すべきであり、パッケージからプリント基板への接続を短い距離で行う構造が望ましい。
【０００６】
さらに、高速化に対する対応としては、ＩＣソケットとパッケージとのコンタクトが低インダクタンスであることが重要であり、高速化による消費電流増大に対応して許容電流も高いことが求められる。
【０００７】
現在のＬＧＡパッケージ用ソケットの主流は、約１ｍｍピッチの４００〜８００ピンのものであり、金属板を複雑に折り曲げて所定のコンタクト片を作り、これをソケットハウジングにコンタクトを挿入した構造のＩＣソケットが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、これらのＩＣソケットでは、ソケットハウジングに１ピンずつコンタクトを挿入して組み立てるため、ピン数が多くなると製造に必要なコンタクト挿入時間が増大し、生産性が悪化する。
【０００８】
このような問題の対策案として、コンタクトとして導電性エラストマーによるコラムを用いた構造のものが知られている（例えば、特許文献３参照）。しかし、このようにコンタクトとしてエラストマーを用いると、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恐れがある。また、エラストマーを用いたＩＣソケットでは、ＩＣパッケージを装着するときに、エラストマーでなるコンタクト部が、ＩＣパッケージ側のランド（電極部）の金属面をワイピング（擦過）しないため、ランドの酸化膜除去が期待できないという問題点がある。さらに、このＩＣソケットは、ＩＣパッケージ側の金属でなるランドに対してエラストマーの圧接で接触するため、経時的に接触抵抗が変化するなどの問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−１５８４３０号公報
【特許文献２】特開２００５−１９２８４号公報
【特許文献３】米国特許第６，６６９，４９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ＩＣパッケージ側のランドに対してコンタクトが金属接触でき、生産性が高く、多ピン化、ファインピッチ化、大電流化、高速化に対応できるＩＣソケットおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴は、ＩＣソケットであって、表裏方向に貫通する複数のコンタクト収納穴が形成され、前記コンタクト収納穴の周縁部に、表裏方向に貫通するスルーホールが形成されたスルーホール形成部を有し、板状のコンタクト片が前記コンタクト収納穴に臨んだ状態で、該コンタクト片の基部が前記スルーホール形成部の表面側の側壁部に一体的に設けられた、板状のソケット基体と、前記スルーホール内壁および前記スルーホール形成部の表裏面および前記コンタクト片の表面に連続するように形成されためっき層と、を備えることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、ＩＣソケット複合体であって、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された、一対のＩＣソケットが裏面同士を合わせた状態で当接され、且つ前記スルーホール形成部の裏面側の前記めっき層同士がはんだづけされていることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、ＩＣソケットの製造方法であって、表裏方向に貫通する複数のコンタクト収納穴が形成され、前記コンタクト収納穴の周縁部に、表裏方向に貫通するスルーホールが形成されたスルーホール形成部を有し、板状のコンタクト片が前記コンタクト収納穴に臨んだ状態で、該コンタクト片の基部が前記スルーホール形成部の表面側の側壁部に一体的に設けられた、板状のソケット基体を、合成樹脂で一体的に成形する工程と、前記スルーホール内壁および前記スルーホール形成部の表裏面および前記コンタクト片の表面に連続するようにめっき層を形成する工程と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＩＣパッケージ側のランドに対してコンタクトが金属接触でき、生産性が高く、多ピン化、ファインピッチ化、大電流化、高速化に対応できるＩＣソケットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るＩＣソケット、ＩＣソケット複合体、およびＩＣソケットの製造方法を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１および図２は、本実施の形態に係るＩＣソケットを示している。なお、図１はＩＣソケットの要部平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
本実施の形態のＩＣソケット１は、合成樹脂で一体的に形成された略板状のソケット基体１０と、このソケット基体１０の要所に設けられためっき層２０と、から大略構成されている。
【００１７】
ソケット基体１０は、コンタクト収納穴としての複数の貫通孔１１が所定の配置で形成されている。本実施の形態では、貫通孔１１の平面形状が長方形である。
【００１８】
また、ソケット基体１０における貫通孔１１の長手方向の一方の周縁部近傍には、図示しないＩＣパッケージ側に突出する支柱状のスルーホール形成部１２が形成されている。図１および図２に示すように、このスルーホール形成部１２は、貫通孔１１の長手方向に沿って、貫通孔１１同士の間に支柱状に形成されたものである。このスルーホール形成部１２には、ソケット基体１０の表裏方向に貫通するスルーホール１３が形成されている。
【００１９】
そして、このスルーホール形成部１２の上部側壁には、貫通孔１１の表面側の開口部に臨むように板状のコンタクト片１４が片持ち梁状に形成されている。すなわち、コンタクト片１４は、貫通孔１１の長手方向の一方の周縁部から他方の周縁部側へ向けて板面と平行に突出するように形成されている。このコンタクト片１４は、所定の厚みに設定され、板状の表裏方向がソケット基体１０の表裏方向と一致するようになっている。このコンタクト片１４の自由端部側の表面の中央には、半球形状のコンタクト突起１４Ａが一体に形成されている。
【００２０】
スルーホール形成部１２の表裏面およびスルーホール１３の内側面およびコンタクト片１４の表面側には、触媒層２１が形成されている。そして、この触媒層２１の表面には、めっき層２０が形成されている。
【００２１】
本実施の形態に係るＩＣソケット１では、全てのコンタクト片１４を樹脂成形により一括して形成できるため、ＩＣソケット１の多ピン化によって製造時間が長くなるという問題点を解決できる。
【００２２】
本実施の形態では、ＩＣパッケージ側のランドに対してコンタクト片１０が金属接触できるため、接触抵抗を小さく設定でき、電圧降下の問題や、接触部の発熱の問題がない。さらに、金属同士が擦れるワイピング機能があるため、金属表面の酸化膜を除去してフレッシュな金属接触を実現できる。
【００２３】
（ＩＣパッケージの装着）
次に、図３〜図５を用いて、本実施の形態に係るＩＣソケット１に、ＩＣパッケージ４０を装着する場合について説明する。
【００２４】
図３は、ＩＣパッケージ３０をＩＣソケット１に位置合わせした装着直前の状態を示す。このＩＣパッケージ３０はＬＧＡパッケージであり、下面に複数のランド部３１が配置されている。ＩＣソケット１側のコンタクト片１４の他端部に突設されたコンタクト突起１４Ａは、ＩＣパッケージ３０のランド部３１の配列と同様に設けられている。図３に示すように、コンタクト突起１４Ａと最初に当接するランド部３１における位置は、図中一点鎖線Ｌ１で示す位置である。
【００２５】
図４は、ＩＣパッケージ３０のランド部３１をＩＣソケット１のコンタクト突起１４Ａに当接させた後、さらに押し付けた状態を示す。このとき、図４に示すように、コンタクト突起１４Ａとランド部３１とは、図中一点鎖線Ｌ２で示す位置で当接する。したがって、コンタクト突起１４Ａの表面のめっき層２０とランド部３１とは一点鎖線Ｌ１からＬ２の位置に互いにズレながら擦られる。
【００２６】
図５は、ＩＣパッケージ３０のランド部３１をＩＣソケット１のコンタクト突起１４Ａへさらに押し付けた状態を示す。このとき、図５に示すように、コンタクト突起１４Ａとランド部３１とは、図中一点鎖線Ｌ３で示す位置で当接する。したがって、コンタクト突起１４Ａ上のめっき層２０とランド部３１とは最初に当接した位置から当接点が距離ｄだけ互いにズレながら擦られて移動する。最終的には、ＩＣパッケージ３０が外れないように、図示しないリテンションロック機構で保持すればよい。
【００２７】
このように接点が擦られながらずれることで、接点の酸化膜を除去するワイピング作用がある。したがって、めっき層２０とランド部３１とは、接触抵抗の小さい接続を確保することができる。
【００２８】
コンタクト片１４が下方に撓んだときに、めっき層２０とランド部３１との接触点が移動しつつ接触が確保できる理由は、コンタクト突起１４Ａが半球形状であり、このコンタクト突起１４Ａが斜めに姿勢を傾けても半球形状の曲面は常にランド部３１と当接するからである。
【００２９】
（ＩＣソケットの実装）
本実施の形態に係るＩＣソケット１の実装方法としては、はんだボールを用いることができる。以下、はんだボールの形成方法について図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００３０】
この実装方法は、例えばパーソナルコンピュータのマザーボード（メインプリント基板）においてＩＣソケット１を実装する場合に用いることができる。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＩＣソケット１のスルーホール１３に形成した裏面側のランド２０Ａに、はんだペースト４０をスクリーン印刷する。
【００３１】
次に、図６（ｃ）に示すように、リフローなどの方法により加熱して、印刷したはんだペースト４０をはんだボール４１に変化させればよい。
【００３２】
このようにして製造されたＩＣソケット１をマザーボードに実装するには、ＩＣソケット１をマザーボード上に位置合わせして載置し、他の部品を実装する際に同時にリフローによるはんだ付けを行えばよい。
【００３３】
（ＩＣソケット複合体）
ＩＣソケットのメンテナンス性が要求されるサーバ用ソケットでは、図７に示すような、ＩＣソケット複合体１Ａを用いることが便利である。
【００３４】
このＩＣソケット複合体１Ａの製造方法は、図７に示すように、スルーホール形成部１２の裏面側のランド２０Ａが上下に対称となるように設けられた、一対のＩＣソケット１を用意する。これらＩＣソケット１の一方のランド２０Ａには、図示しないはんだペーストを印刷しておく。そして、図７に示すように、一対のＩＣソケット１を互いにランド２０Ａ同士が対応するように位置合わせして接合させる。このとき、互いに対応するランド２０Ａ同士の間には、はんだペーストが介在された状態となる。
【００３５】
次に、この状態を保ちながら、リフローなどの加熱を行って上下一対のＩＣソケット１のランド２０Ａ同士をはんだ４２ではんだ付けすることにより、ＩＣソケット複合体１Ａが完成する。
【００３６】
このＩＣソケット複合体１Ａは、表裏面にそれぞれコンタクトを有するため、表裏面において交換可能なソケット構造体を実現できる。
【００３７】
（ＩＣソケットの製造方法）
次に、本実施の形態に係るＩＣソケット１の製造方法についてＭＩＤ（Molded Interconection Device）技術を適用して説明する。
【００３８】
先ず、図８（ａ）に示すようなソケット基体１０を形成する一次射出成型を行う。このように形成されたソケット基体１０の表面をエッチングして表面処理を行う。
【００３９】
次に、めっきする部分を残して二次射出成型を行う。図８（ｂ）に示すように、この二次射出成型用の型５０は、回路形成を行うための単なるマスクである。そして、図８（ｃ）に示すように、二次射出成型用の型５０から露出した部分に触媒層２１を付着させる。
【００４０】
その後、図９（ａ）に示すように、二次射出成型用の型５０を除去した後、めっき処理を行えば、図９（ｂ）に示すようにめっき層２０で三次元回路形成を行うことができる。このめっき工程では、触媒層２１の上にめっき層２０が形成される。なお、めっき処理としては、無電解めっき、電解めっきのどちらを行ってもよい。
【００４１】
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示したように、スルーホール形成部１２裏面のめっき層２０のランド２０Ａにはんだボール４１を形成してもよいし、その後リテンションロック機構部品を設けてもよい。
【００４２】
ここで、具体的なＩＣソケット１の仕様の一例について説明する。
【００４３】
回路幅              ０．２ｍｍ〜
回路間隔            ０．２ｍｍ〜
コンタクト片の板厚  ０．３ｍｍ〜
スルーホール径    φ０．２ｍｍ
めっきの下地        Ｃｕ：４〜１０μｍ
めっきの中間層      Ｎｉ：６〜２０μｍ
めっきの仕上層      Ａｕ：０．１〜０．３μｍ
適用樹脂            ＬＣＰ、ＳＰＳ、ＰＡ、ＰＰＡ、ＰＰＳ、                                  ＰＣ−ＡＢＳ、ＰＥＩ
なお、上記仕様例においては、めっきとして、下地（Ｃｕ）、中間（Ｎｉ）、仕上げ（Ａｕ）の例を示したが、仕様環境に応じて、中間を無くし、Ｃｕに直にＡｕめっきをしてもよい。
【００４４】
また、適用樹脂は必要な特性によって選択すればよいが、電気的特性を重視する場合、低誘電率である液晶ポリマー（ＬＣＰ）は有効な材料である。ＬＣＰを用いる場合は、耐熱性を高くし易く、リフロー耐性も十分なものを実現しやすい上、強度も高いという利点がある。その反面、機械的強度に異方性があり、ウエルド強度が低いという欠点もある。しかし、近年はエンジニアリングプラスチックの技術は飛躍的に進歩しており、スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる、これまで相反した特徴であったものを両立する材料が次々に開発されてており、ＭＤＩ技術では一般的に射出成型に使用できる材料であれば適用が可能であるため、今後目的にあった樹脂が選択できる可能性は益々高くなると考えられる。
【００４５】
本実施の形態に係るＩＣソケット１では、ＭＩＤ技術を用いることにより、従来のＩＣソケットよりも生産性が飛躍的に高く、多ピン化、ファインピッチ化、大電流化、高速化にも対応できる。
【００４６】
特に、本実施の形態では、ソケット基体１０に形成する複数のコンタクト収納穴が貫通孔１１であるため、ソケット基体１０を樹脂成型する際に、金型の構造が単純な構造となり、成型が容易且つ低コストで行えるという利点がある。
【００４７】
［第２の実施の形態］
図１０および図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るＩＣソケット２を示している。図１０はＩＣソケットの要部平面図、図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【００４８】
本実施の形態のＩＣソケット２は、第１の実施の形態に係るＩＣソケット１に後述するエラストマー６０を備えた構成であり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。したがって、ＩＣソケット２において、第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１０および図１１に示すように、本実施の形態に係るＩＣソケット２の貫通孔１１内に、コンタクト片１４の接圧調整ならびにコンタクト片１４の変形に伴う接圧の減少を抑えるための弾力性（反発性）を有する材料としてのエラストマー６０が配置されている。なお、反発性を有する材料としては、フッ素系のエラストマーのように耐熱性、耐薬品性、クリープ耐性が良好であり、例えば２３０℃以上の耐熱性を有するものであれば、リフローに耐えることができるからである。
【００５０】
本実施の形態に係るＩＣソケット２においても、上記した第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏することができる。また、本実施の形態に係るＩＣソケット２の製造方法は、上記した第１の実施の形態に係るＩＣソケット１の製造方法と同様であり、ソケット基体（ソケットハウジング）１０を成形した後に、貫通孔１１内にエラストマー６０を成形する工程が組み込まれている。
【００５１】
［その他の実施の形態］
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００５２】
例えば、上記した各実施の形態では、めっき層の下に触媒層を形成した例であるが、触媒層を形成せずにめっき層を形成しても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＩＣソケットの要部平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るＩＣソケットへＩＣパッケージを装着する前の状態を示す要部断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係るＩＣソケットへＩＣパッケージを装着している途中の状態を示す要部断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るＩＣソケットへＩＣパッケージを装着した状態を示す要部断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、ＩＣソケットの裏面のランドへはんだボールを形成する工程を示す要部断面図である。
【図７】第１の実施の形態に係る一対のＩＣソケットを互いに裏面側のランド同士をはんだペーストを介して当接させリフローを行って製造したＩＣソケット複合体の要部断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態に係るＩＣソケットの製造工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、第１の実施の形態に係るＩＣソケットの製造工程を示す断面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係るＩＣソケットの示す要部平面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，２
１Ａ  ＩＣソケット複合体
１０  ソケット基体
１１  貫通孔
１２  スルーホール形成部
１３  スルーホール
１４  コンタクト片
１４Ａ  コンタクト突起
２０  めっき層
２０Ａ  ランド
２１  触媒層
３０  ＩＣパッケージ
３１  ランド部
４０  はんだペースト
４１  はんだボール
４２  はんだ
６０  エラストマー
【図１】
2008027773.tif 000003
【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】
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【図１１】
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