(57)【要約】【課題】評価用基板を準備する必要性がなく、且つソケット内にＢＧＡを収容する際にリフローを要しない。【解決手段】ＢＧＡ３を収容するソケット本体１と、このソケット本体１の底壁１０に備えた複数のスプリングピン４と、ソケット本体１内のＢＧＡ３を固定するヒートシンクキャップ２とからなるＢＧＡ用ソケットにおいて、ソケット本体１の底壁１０に設けられ、各スプリングピン４を収容するピン用孔１４が、径の異なる上孔部１４ａと下孔部１４ｂとからなり、上孔部１４ａの径が下孔部１４ｂの径より大きく、スプリングピン４をピン用孔１４に収容した際、スプリングピン４に設けたストッパー部４１が、上孔部１４ａと下孔部１４ｂとの段差部分１４ｃに当接して、スプリングピン４の上端が、ソケット本体１の底壁１０上面より下に位置固定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＧＡを収容するソケット本体と、このソケット本体の底壁に備えた複数のスプリングピンと、ソケット本体内のＢＧＡを固定するヒートシンクキャップとからなるＢＧＡ用ソケットにおいて、前記ソケット本体の底壁に設けられ、前記各スプリングピンを収容するピン用孔が、径の異なる上孔部と下孔部とからなり、前記上孔部の径が前記下孔部の径より大きく、前記スプリングピンを前記ピン用孔に収容した際、前記スプリングピンに設けたストッパー部が、前記上孔部と前記下孔部との段差部分に当接して、前記スプリングピンの上端が、前記ソケット本体の底壁上面より下に位置固定することを特徴とするＢＧＡ用ソケット装置。
【請求項２】
前記スプリングピンが、下部に突起部を備えており、前記スプリングピンを前記ピン用孔に収容した際、前記スプリングピンの突起部が、前記ソケット本体の底壁下面より下に突出することを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ用ソケット装置。
【請求項３】
ヒートシンクキャップが、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体の下部に設けた円板状の補強枠体とからなり、前記補強枠体に設けた固定用孔部に、前記ソケット本体に立設する固定用ピンを挿入し、前記ヒートシンクキャップを回転することによって、前記ソケット本体と前記ヒートシンクキャップとが連結固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＢＧＡ用ソケット装置。
【請求項４】
前記ソケット本体が、ポリイミド樹脂含侵ガラスクロス積層品製であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＢＧＡ用ソケット装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）を実装基板に直接装備するＢＧＡ用ソケット構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡとは、その底面に外部端子である半田ボールが二次元的に配置された表面実装型パッケージである。そのため、基板上に配置して、リフロー炉により加熱するだけで半田付けが可能である。そして、従来より、このＢＧＡを評価する際、不良なＢＧＡの取り外しが可能なＢＧＡ用ソケットを利用する。このソケットは、内部にＢＧＡを収容可能であって、ＢＧＡ収容のソケットを評価用基板に設置して評価するものである。このソケットには、代表例として、下記の２つの例がある。
【０００３】
第１従来例に係るソケットは、ソケット内にＢＧＡを収容し、このＢＧＡを上方から留め具で押え込んで、ＢＧＡを着脱可能に固定するものである（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。そのため、このソケットは、留め具を固定するための側壁を有する構造であるため、ＢＧＡよりも大きな面積となっている。従って、ＢＧＡを評価する際には、実装基板よりも大きな評価用の基板に、ＢＧＡ収容のソケットを設置する必要がある。その結果、評価用基板の設計や製作に、多くの費用や時間を必要とするため、経済性及び製作性に問題を有する。
【０００４】
第２従来例に係るソケットは、上記の留め具を要しないものである（例えば、非特許文献１参照）。この例は、アダプタにＢＧＡを半田付けし、このＢＧＡ付アダプタが着脱可能なソケットに設置する。そして、このＢＧＡ付ソケットを基板に半田付けして、ＢＧＡの評価を行うものである。そのため、ソケットの大きさはＢＧＡと略同じ面積であるので、上記の第１従来例のような評価用基板を要しないため、経済性及び製作性の問題は有さない。しかし、ＢＧＡをアダプタに半田付けする際、少なくとも１回、高温熱処理であるリフローを要するため、評価の信頼性が低いと共に、評価後ＢＧＡ側の半田ボールを再度つけ直さなくてはならないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５６９４３号公報
【非特許文献１】
著者不明、”ＢＧＡＳｏｃｋｅｔ〜ＢＧＡデバイス用ＩＣＳｏｃｋｅｔ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、株式会社  キャズテック、［平成１４年１１月１３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋａｚｔｅｃｈ．ｃｏ．ｊｐ＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、評価用基板を準備する必要性がなく、且つソケット内にＢＧＡを収容する際にリフローを要しないＢＧＡ用ソケット装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のＢＧＡ用ソケット装置は、ＢＧＡを収容するソケット本体と、このソケット本体の底壁に備えた複数のスプリングピンと、ソケット本体内のＢＧＡを固定するヒートシンクキャップとからなるＢＧＡ用ソケットにおいて、ソケット本体の底壁に設けられ、各スプリングピンを収容するピン用孔が、径の異なる上孔部と下孔部とからなり、上孔部の径が下孔部の径より大きく、スプリングピンをピン用孔に収容した際、スプリングピンに設けたストッパー部が、上孔部と下孔部との段差部分に当接して、スプリングピンの上端が、ソケット本体の底壁上面より下に位置固定することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、スプリングピンが、下部に突起部を備えており、スプリングピンをピン用孔に収容した際、スプリングピンの突起部が、ソケット本体の底壁下面より下に突出することを特徴とする。
【０００９】
また、ヒートシンクキャップが、ヒートシンク本体と、このヒートシンク本体の下部に設けた円板状の補強枠体とからなり、補強枠体に設けた固定用孔部に、ソケット本体に立設する固定用ピンを挿入し、ヒートシンクキャップを回転することによって、ソケット本体とヒートシンクキャップとが連結固定することを特徴とする。
【００１０】
また、ソケット本体が、ポリイミド樹脂含侵ガラスクロス積層品製であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、ＢＧＡ用ソケット装置を説明するための斜視図を示す。図２は、図１の一部側面図を示す。各図に示す通り、このＢＧＡ用ソケット装置は、ソケット本体１、スプリングピン４、ＢＧＡ３、ヒートシンクキャップ２、スペーサー８により構成されている。図２に示す通り、ソケット本体１の底壁１０には複数のスプリングピン４が嵌め込まれており、側壁１１には固定用ピン１３が設けられている。
【００１３】
図３は、上記の各構成要素を一体化した一部側面図を示す。図２及び３に示す通り、先ず、ソケット本体１から突出したスプリングピン４の突起部４２を、基板７に設けた半田ペースト６に当接し、リフローすることにより、ソケット本体１と基板７とを一体化する。そして、底面に半田ボール５を備えたＢＧＡ３を、ソケット本体１の収容部１２に収納した後、ＢＧＡ３の上にスペーサー８を載せて高さを調節する。更に上方からヒートシンクキャップ２でＢＧＡ３を押え込む。その際、ヒートシンクキャップ２の補強枠体２１に設けた固定用孔部２２に、ソケット本体１の固定用ピン１３を挿入して、ヒートシンクキャップ２とソケット本体１とを連結固定する。
【００１４】
そして、ヒートシンクキャップ２下面は、高さｔ３が０．２ｍｍ突出しており、この突出により、ＢＧＡ３が押し下げられ、全ての半田ボール５がＢＡＧ３の下面に接触可能である。又、下端に半田ボールを搭載したスプリングピン４を、ソケット本体１に嵌め込むこともでき、その場合には、基板７に設ける半田ペースト７は不要である。
【００１５】
図４は、ソケット本体１の説明図を示し、Ａは平面図を、Ｂは一部側面図を示す。ソケット本体１の平面図を示す。ソケット本体１は、ＢＧＡ３を収納可能な形状となっている。即ち、このソケット本体１は、底壁１０と、この底壁１０の四辺に設けた側壁１１とで構成されており、この四側壁１１によって、ソケット本体１にＢＧＡ３を収容する収容部１２が形成され、収納するＢＧＡ３の位置が固定される。この実施例において、ＢＧＡ３の寸法構成は、縦横の幅が４５ｍｍ、厚みが２．５ｍｍであるため、ソケット本体１の寸法構成は、底壁１０では、縦横の幅Ｗ１が５０ｍｍ、厚みｔ１が３．０ｍｍであり、側壁１１では、幅Ｗ２が２．５ｍｍ、高さｔ２が２．５ｍｍである。
【００１６】
上記の寸法構成は、収容するＢＧＡ３の寸法構成により変動することは当然であるが、ソケット本体１の寸法構成において、底壁１０の厚みｔ１は、１．０〜２．７ｍｍであることが好ましく、側壁１１の幅Ｗ２は、１．０〜２．７ｍｍであって、高さｔ２は、２．５〜３．５ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
更に、このソケット本体１は、リフローの高温処理に耐える有機系樹脂により形成されている。その材質は、ガラスクロスに熱硬化型ポリイミド樹脂を含侵し、そのプリプレグを積層して熱圧縮成形した、ポリイミド樹脂含侵ガラスクロス積層品製であることが好ましい。このポリイミド樹脂含侵ガラスクロス積層品製の特性は、連続耐熱温度が約３６０度であるため、リフローの高温処理に耐え得る。
【００１８】
そして、ソケット本体１の底壁１０には、複数のピン用孔１４が配列している。このピン用孔１４は、内部にスプリングピン４を固定可能であり、ソケット本体１に収納するＢＧＡ３端子に対応して配置されている。ピン用孔１４の形状は、その上孔部１４ａと下孔部１４ｂとが異なる２つの径で形成されており、上孔部１４ａの径の寸法構成は１．０ｍｍ、下孔部１４ｂの径の寸法構成は０．９ｍｍである。これは、ソケット本体１にスプリングピン４が固定可能な構造となっている。
【００１９】
即ち、スプリングピン４の本体部４０は、その径寸法が０．８ｍｍであり、その中央には、厚みが０．１ｍｍのストッパー部４１が突出している。そのため、スプリングピン４をピン用孔１４に挿入した際、ピン用孔１４の上孔部１４ａと下孔部１４ｂとの段差部分１４ｃに、スプリングピン４のストッパー部４１が当接することにより、スプリングピン４がピン用孔１４に位置固定される。そして、スプリングピン４の突起部４２が、ソケット本体１の下面より突出し、前記したように、この突起部４２が基板７に設けた半田ペースト６に当接する構造となっている。更に、スプリングピン４の上端が、ソケット本体１の底壁１０の上面よりも下に位置する。
【００２０】
図５は、スプリングピン４の説明図を示し、Ａは正面図、ＢはＡの断面図、Ｃは可動部４３が最下位置の状態における正面断面図を示す。このスプリングピン４は、本体部４０が円筒形状であって、内部にスプリング４５を収納する構造となっている。そして、スプリング４５の上部には、可動部４３が取り付けられ、可動部４３が上下動可能になっている。更に、この可動部４３の先端は、半田ボール５を位置固定可能なように、周囲が山形状のボール受部４４を有している。また、前記したように、本体部４０の中央にはストッパー部４１を有し、本体部４０の下端には突起部４２が設けられている。
【００２１】
このスプリングピン４は、前記した通り、本体部４０の径寸法φ１が約０．８ｍｍであり、ストッパー部４１の径寸法φ２が約０．１ｍｍである。更に、スプリングピン４の全高は、可動部４３が最上位置にある状態（図５Ｂ参照）Ｌ１では、１．８〜２．５ｍｍであり、可動部４３が最下位置にある状態（図５Ｃ参照）Ｌ２では、１．５〜２．１ｍｍである。これは、従来のピンに比して、極めて短い寸法構成であるため、基板７からの高周波の高速信号処理時に発生する電気抵抗を最小限に抑えることができ、評価の信頼性も極めて高いものである。
【００２２】
更に、このスプリングピン４の可動部４３が、スプリング４５によって上下に移動可能であって、上方に付勢する構成になっているのは、半田ボール５の径がまちまちであるため、ＢＧＡ３をソケット本体１に収容した際、ＢＧＡ３底面が全半田ボール５に接触するためである。
【００２３】
次に、図１及び２に従って、ヒートシンクキャップ２の説明をする。各図に示す通り、このヒートシンクキャップ２は、ヒートシンク本体２０と補強枠体２１とにより構成されている。ヒートシンク本体２０は、四角柱状をなしており、複数の縦溝部２３を有した形状になっている。その材質は、アルミニウムであることが好ましい。これは、リフロー時や実装時に、ＢＧＡ３内に蓄積される熱を好適に放熱することができるためである。更に、深い縦溝部２３を複数設けることによって、外面積の総和が大きくなり放熱効果が向上する。
【００２４】
補強枠体２１は、ヒートシンク本体２０の周囲に設けられ、全体形状が円板形状をなしている。そして、補強枠体２１には４つの固定用孔部２２を有しており、この固定用孔部２２に、ソケット本体１の固定用ピン１３を挿入することによって、ソケット本体１とヒートシンクキャップ２とを連結する。
【００２５】
固定用ピン１３は、軸部１３ａと、この軸部１３ａの上部に設けたヘッド部１３ｂとで構成されており、ヘッド部１３ｂの径は、軸部１３ａの径よりも大きくなっている。そして、固定用孔部２２は、ピン挿通部２２ａとピンスライド溝部２２ｂとで構成されており、ピン挿通部２２ａの径は固定用ピン１３のヘッド部１３ｂの径と同じ大きさとなっている。ピンスライド溝部２２ｂの幅は、固定用ピン１３の軸部１３ａの径と同じである。更に、固定用ピン１３の軸部１３ａの長さが、補強枠体２１の厚みと略同じ寸法に構成されている。
【００２６】
そのため、ソケット本体１にヒートシンクキャップ２を取り付ける際、先ず、固定用ピン１３をピン挿通部２２ａに挿通することにより、ヘッド部１３ｂを補強枠体２１から突出させる。その後、ピンスライド溝部２２ｂに沿って固定用ピン１３をスライドすることにより、ソケット本体１とヒートシンクキャップ２とが連結する構成となっている。そして、ヒートシンクキャップ２下面が、ＢＧＡ３上面を押え込み、それによってＢＧＡ３下面が半田ボール５に接触する。
【００２７】
更に、ヒートシンクキャップ２の固定用孔部２２について、図６に従って詳細に説明する。図６において、Ａはヒートシンクキャップ２の平面図、ＢはＡにおけるＢ−Ｂ断面図、ＣはＡにおけるＣ−Ｃ断面図を示す。図６Ａに示す通り、固定用孔部２２は２種類からなっており、一方は深穴ぐり部２２１を有し、他方は浅穴ぐり部２２０を有している。この固定用孔部２２におけるピン挿通部２２ａの断面形状は上方部が傾斜面２２２を有しており、図６Ｂ及びＣに示す通り、ピン挿通部２２ａの断面形状が、補強枠体２１の上面２１ａからピン挿通部２２ａの側面２２３に向かって傾斜している。
【００２８】
従って、ヒートシンクキャップ２をソケット本体１に固定する場合、先ず、ソケット本体１の固定用ピン１３をヒートシンクキャップ２の固定用孔部２２に挿通する。その後、ヒートシンクキャップ２を、図６Ａに示す時計回りに回転する。それによって、先ず、固定用ピン１３のヘッド部１３ｂが、浅穴ぐり部２２０の傾斜面２２２に当接する。その後、深穴ぐり部２２１の傾斜面２２２に当接しながら補強枠体２１の上面２１ａに達し、軸部１３ａをピンスライド溝部２２ｂの先端に当接することによって固定する。即ち、固定用ピン１３のヘッド部１３ｂが段階的に各傾斜面２２２に当接するため、滑らで且つ強固に、ヒートシンクキャップ２とソケット本体１とを固定することができる。
【００２９】
尚、前記において、基板７上に設置する半田ペースト６は、半田パッド或いは半田ボール５でも良く、又スプリングピン４の突起部４２に予め半田ボール５を取り付けていても良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、ソケット本体の大きさが、ＢＧＡと略同じ大きさであるため、実装基板に直接装備することができるので、評価用基板の設計及び製造が不要であるという利点がある。ソケット本体と基板とをリフローにより一体化し、ソケット本体にＢＧＡを着脱可能なように収容するため、ＢＧＡにはリフローの高温負荷による不良がない。
【００３１】
そして、スプリングピンの高さが、従来に比して極めて小さいため、基板からＢＧＡまでの電気抵抗が小さく、高速信号の解析及び分析の信頼性が向上した。更に、スプリングピンの上端が、ソケット本体の底壁の上面よりも下に位置するため、ＢＧＡの半田ボールが、スプリングピンのヘッド部に入り込み易い構造になる。
【００３２】
そして、ヒートシンクキャップは、ヒートシンクと固定手段が一体化したものであるため、必要な体積が小さくて済む。又、ヒートシンクキャップの固定用孔部は、ソケット本体を滑らか且つ強固に固定可能な構造になっているため、ヒートシンクキャップとソケット本体との連結作業が容易である。ヒートシンクキャップの外周が円板形状であるため、キャップとソケット本体との連結の際にキャップを回転しても、ソケット本体の外周から飛び出ないので、基板の面積を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＢＧＡ用ソケット装置の斜視図を示す。
【図２】図１の一部断面図を示す。
【図３】ＢＧＡ用ソケット装置を一体化した一部断面図を示す。
【図４】ソケット本体の説明図を示す。
【図５】スプリングピンの説明図を示す。
【図６】ヒートシンクキャップの固定用孔部の説明図を示す。
【符号の説明】
１  ソケット本体
２  ヒートシンクキャップ
３  ＢＧＡ
４  スプリングピン
５  半田ボール
６  半田ペースト
７  基板
【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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