(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、
上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、
上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、
上記各収容孔内の複数の導電性ボールは上記収容孔の上記一面と反対の外面側に形成された小径部によって抜け止めされて、その小径部よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされていることを特徴とするＩＣソケット。
【請求項２】
請求項１記載のＩＣソケットにおいて、
上記小径部は上記外面側に向って拡径されていることを特徴とするＩＣソケット。
【請求項３】
一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、
上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、
その絶縁弾性体上に積層され、上記収容孔と対向する位置に上記収容孔より小径の小径孔がそれぞれ貫通形成されてなる絶縁体と、
上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、
上記各収容孔内の複数の導電性ボールは上記絶縁体によって抜け止めされて、上記小径孔よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされていることを特徴とするＩＣソケット。
【請求項４】
請求項３記載のＩＣソケットにおいて、
上記小径孔は上記収容孔と反対側に向って拡径されていることを特徴とするＩＣソケット。
【請求項５】
請求項３乃至４記載のいずれかのＩＣソケットにおいて、
上記絶縁体が、上記絶縁弾性体を上記基板に固定するホルダに一体形成されていることを特徴とするＩＣソケット。
【請求項６】
請求項１乃至５記載のいずれかのＩＣソケットにおいて、
上記各収容孔に上記導電性ボールが３個ずつ配されていることを特徴とするＩＣソケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は外部端子としてボールバンプを具備するＢＧＡ／ＣＳＰデバイスに使用されるソケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＩＣソケットの従来構造の一例を図６に示す。この図６に示したソケットは金属バネ方式のもので、ハウジング１１にはデバイス１２の半田ボールよりなるバンプ１３の配列と対応して凹部１４が配列形成されており、各凹部１４に一対のバネ片１５ａよりなるコンタクト１５が収容されている。バネ片１５ａの基端側連結部からは端子１５ｂが一体形成されて突出されており、端子１５ｂはハウジング１１の底面部を挿通してハウジング１１の外部に導出されている。
【０００３】
ハウジング１１は基板１６上に搭載され、各端子１５ｂは基板１６に形成されているスルーホール１７を挿通して基板１６の裏面側に形成されている電極（図示せず）に半田付けされている。図中、１８は半田を示す。
このソケット１９ではデバイス１２のボール状をなすバンプ１３は一対のバネ片１５ａに挟まれてそれらと圧接し、バネ片１５ａ及び端子１５ｂを介して基板１６の電極と導通される。なお、図には示していないが、ハウジング１１の外周面には例えばフランジ状をなす固定部が設けられ、その固定部が例えばネジ止めにより基板１６に固定される。
【０００４】
一方、図７はこの種のＩＣソケットの従来構造の他の例としてポゴピン方式のものを示したものである。このソケット２１では上ハウジング２２ａと下ハウジング２２ｂとよりなるハウジング２２によってポゴピン２３が図に示したように保持されて各バンプ１３と対応する位置に位置決めされており、一方のプランジャ２３ａがバンプ１３と接触し、他方のプランジャ２３ｂが基板２４に形成されている電極（図示せず）と接触して、それらが導通されるものとなっている。なお、ポゴピン２３のチューブ２３ｃ内にはコイルバネ（図示せず）が収容されており、このコイルバネによってプランジャ２３ａ，２３ｂはそれぞれチューブ２３ｃから突出する方向に付勢されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デバイスの高速化の進展に伴い、ＩＣソケットにおいてもそのような高速化に対応する電気的性能が要求され、即ち低インダクタンス化が求められている。
しかるに、図６に示した金属バネ方式のソケット１９では、コンタクト１５はバネ片１５ａ及びそのバネ片１５ａの伸長方向と同じ方向に伸長する端子１５ｂを具備するものとなっているため、全体の長さを短くすることは難しく、よって低インダクタンス化は構造上、困難なものとなっている。
【０００６】
同様に、図７に示したポゴピン方式のソケット２１においても、プランジャ２３ａ，２３ｂ及びチューブ２３ｃ内に収容されているコイルバネが同軸上に配列されており、かつ所要の弾性力を得るべく、コイルバネはある程度の長さを必要とするため、ポゴピン２３の長さを短くすることは難しく、インダクタンスの低減は困難なものとなっている。
加えて、ソケット１９では多数の端子１５ｂが基板１６に半田付けされて実装されるため、例えばソケット不良が発生しても、その交換は基本的に不可能であり、また基板１６にスルーホール１７を形成する必要があることから、基板１６はコスト高となり、よってこれらの点で全体としてコストがかかるものとなっていた。
【０００７】
一方、ソケット２１においては、複数の部品よりなるポゴピン２３は精密な加工及び組立を必要とするものであることから安価に構成することはできず、よってこのようなポゴピン２３を多数使用するソケット２１は極めて高価なものとなっていた。
この発明の目的は上述した問題に鑑み、高速デバイスに対応可能な低インダクタンスを実現でき、かつ安価に構成することができるＩＣソケットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、上記各収容孔内の複数の導電性ボールは収容孔の上記一面と反対の外面側に形成された小径部によって抜け止めされて、その小径部よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされる。
【０００９】
請求項２の発明では請求項１の発明において、上記小径部が上記外面側に向って拡径されているものとされる。
請求項３の発明によれば、一面にデバイスのバンプ配列と対応して複数の電極パッドが配列形成された基板と、上記一面上に配置され、上記電極パッドとそれぞれ対向する位置に収容孔が貫通形成された絶縁弾性体と、その絶縁弾性体上に積層され、上記収容孔と対向する位置に収容孔より小径の小径孔がそれぞれ貫通形成されてなる絶縁体と、上記各収容孔にそれぞれ複数配されて、それぞれ上記電極パッドと接し、かつその電極パッド上において可動自在とされた導電性ボールとよりなり、上記各収容孔内の複数の導電性ボールは上記絶縁体によって抜け止めされて、上記小径孔よりそれぞれ一部が外部に臨み、それら複数の導電性ボールを介して上記バンプと上記電極パッドとが導通される構造とされる。
【００１０】
請求項４の発明では請求項３の発明において、上記小径孔は上記収容孔と反対側に向って拡径されているものとされる。
請求項５の発明では請求項３乃至４のいずれかの発明において、上記絶縁体が、上記絶縁弾性体を上記基板に固定するホルダに一体形成される。
請求項６の発明では請求項１乃至５のいずれかの発明において、上記各収容孔に上記導電性ボールが３個ずつ配される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１は請求項１の発明の一実施例の要部を示したものである。この例では基板３１の一面３１ａにデバイス１２のバンプ１３の配列と対応して複数の電極パッド３２が配列形成され、その基板３１の一面３１ａ上に絶縁弾性体３３が配置される。
絶縁弾性体３３には基板３１の例えばＡｕパッドよりなる電極パッド３２と対向する位置に、それぞれ収容孔３４が貫通形成されており、各収容孔３４には図１Ａに示したように、基板３１の一面３１ａと反対の外面側に小径部３４ａが形成されている。なお、この例では小径部３４ａは外面側に向って拡径され、さら穴状をなすものとされている。
【００１２】
各収容孔３４にはそれぞれ導電性ボール３５が複数個配され、これら導電性ボール３５は図１Ａに示したようにそれぞれ電極パッド３２上に位置されて電極パッド３２と接するものとされる。なお、この例では図１Ｂに示したように導電性ボール３５はそれぞれ３個ずつ各収容孔３４に収容されている。
各導電性ボール３５は小径部３４ａによって抜け止めされて電極パッド３２上において可動自在とされ、それぞれ一部が小径部３４ａより外部に臨むものとされている。
【００１３】
導電性ボール３５は例えばＣｕやＣｕ合金よりなる球体に、良好な導電性を得るべく、Ａｕメッキ等が施されたものとされる。なお、中心球体の構成材には金属材ではなく、ガラス材や樹脂材を用いることも可能である。また絶縁弾性体３３は例えばシリコンゴム等によって構成される。
図２は上述した接点構造を有するソケット３６の全体構成の概略を示したものであり、図２Ａは基板３１上に導電性ボール３５を収容保持した絶縁弾性体３３が配置された状態を示し、図２Ｂはその絶縁弾性体３３が枠状をなすホルダ３７によって基板３１に固定された完成状態を示す。なお、図中、３８は固定用のネジを示す。
【００１４】
基板３１は多層プリント配線板よりなり、絶縁弾性体３３の各収容孔３４下に位置する電極パッド３２からそれぞれ配線パターン（図示せず）を介して導出された端子電極３９が図に示したように方形状をなす基板３１の各辺に沿って配列形成されている。
次に、このような構造を有するソケット３６に対し、デバイス１２が装着され、バンプ１３が電気的に接続される様子を図３を参照して説明する。
ソケット３６上に位置決めされたデバイス１２が降下されると、各バンプ１３は図３Ａに示したように収容孔３４に入り込み、収容孔３４内の３個の導電性ボール３５とそれぞれ接触する。
【００１５】
そして、デバイス１２が上から押圧され、バンプ１３が矢印４１方向に押し込まれると、バンプ１３と接触している各導電性ボール３５は矢印４２で示す方向の回転力を受け、これにより各導電性ボール３５は回転しながら電極パッド３２上を矢印４３方向にすべって収容孔３４の周縁側に移動し、バンプ１３の押圧力によって図３Ｂに示したように絶縁弾性体３３に押し付けられた状態となる。
絶縁弾性体３３に押し付けられた導電性ボール３５は絶縁弾性体３３から、その反力による弾性力を受け、よってこの弾性力により各導電性ボール３５はバンプ１３と良好な接触圧をもって弾接するものとなる。つまり、このソケット３６では３個の導電性ボール３５を介してバンプ１３と電極パッド３２とが導通される。
【００１６】
このように、この例では３個の導電性ボール３５により、バンプ１３と電極パッド３２とが多点接触する構造となっているため、良好な接触状態が得られ、また導電性ボール３５が電極パッド３２上をすべることにより、電極パッド３２の表面をこするため、導電性ボール３５と電極パッド３２間の安定した接触状態も確保できるものとなっている。
ここで、デバイス１２のバンプ配列ピッチＰが例えば０．８ｍｍ、バンプ径φが０．５ｍｍの時の、ソケット寸法の一例を示せば下記のようになる（図３Ａ参照）。
・収容孔３４のボール収容部の径φ1 ：０．６５ｍｍ
・小径部３４ａの外面側の径φ2     ：０．７ｍｍ
・小径部３４ａの最小径φ3         ：０．４ｍｍ
・絶縁弾性体３３の厚さｔ1         ：０．６ｍｍ
・絶縁弾性体３３のボール収容部の厚さｔ2 ：０．３ｍｍ
・導電性ボール３５の径φ4         ：０．３ｍｍ
このように、バンプ１３と電極パッド３２とを電気的に接続する導電性ボール３５は極めて小さいものであり、また寸法的に極小径にすることができるため、このソケット３６によれば、インダクタンスを非常に小さくすることができ、さらに構成部品が単純なため、低コスト化が可能となる。なお、電極パッド３２は導電性ボール３５とすべり接触を行うため、受けるダメージも極めて小さい。
【００１７】
図４は請求項３の発明の実施例を示したものであり、この例では導電性ボール３５を収容する収容孔３４が形成された絶縁弾性体３３に対し、絶縁体４４が積層され、その絶縁体４４の収容孔３４と対向する位置に収容孔３４より小径の小径孔４５が形成されたものとされる。
即ち、この例では絶縁体４４によって収容孔３４に配された導電性ボール３５が抜け止めされるものとされる。なお、小径孔４５は図１に示した収容孔３４の小径部３４ａと同様に、この例では外面側に向って拡径されている。
【００１８】
図４Ｂは全体構成の概略を示したものであり、図に示したように絶縁弾性体３３と絶縁体４４とは同一外形形状とされて積層されている。なお、ホルダ３７の図示は省略している。
この図４に示したソケット４６によれば、ソケット３６に比し、部品点数は増えるものの、抜け止めを必要とする導電性ボール３５を収容するための孔の形成を簡易に行えるものとなる。なお、絶縁体４４は絶縁弾性体３３と同様の弾性を有するものとしてもよく、また剛体であってもよい。
【００１９】
図５は図４における絶縁体４４をホルダ３７に一体に形成した例を示したものであり、このように絶縁体４４をホルダ３７と一体化すれば、その分、部品点数の削減を図ることができる。
なお、上述した例では各収容孔３４に導電性ボール３５を３個ずつ収容するものとなっており、つまり３点接触構造によりバンプ１３と極めて安定した接触状態が得られるものとなっているが、収容孔３４に収容する導電性ボール３５の数はこれに限るものではなく、例えば４個以上としてもよく、また２個であってもよい。
【００２０】
また、収容孔３４の小径部３４ａ及び小径孔４５はいずれも外面側に向って拡径されて、さら穴形状とされているが、例えばバンプ１３の配列ピッチあるいは径によっては、このような形状を採用することなく、一定径としてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば高速デバイスに対応可能な極めて低インダクタンスなＩＣソケットを得ることができ、かつ簡易な構造であることから、そのようなＩＣソケットを安価に構成することができる。
また、請求項３の発明によれば、導電性ボールを収容し、かつ抜け止めするための段付き孔形状を比較的簡単に形成することができ、さらに請求項５の発明によれば抜け止め用の小径孔を有する絶縁体がホルダと一体形成されるため、その分、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の一実施例の要部を示す図、Ａは断面図、Ｂは平面図。
【図２】請求項１の発明の一実施例の全体構成の概略を示す斜視図、Ａはホルダのない状態、Ｂはホルダが取り付けられた完成状態。
【図３】導電性ボールを介してバンプと電極パッドとが導通される構造を説明するための図。
【図４】請求項３の発明の一実施例を説明するための図、Ａは要部断面図、Ｂは全体構成の概略を示す斜視図。
【図５】請求項５の発明の実施例を説明するための図。
【図６】ＩＣソケットの従来構成の一例を示す断面図。
【図７】ＩＣソケットの従来構成の他の例を示す断面図。
【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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