(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるための複数のコンタクトと、各コンタクトを装着する複数の装着孔が設けられたソケット本体とを備え、前記装着孔は、ソケット本体の高さ方向に貫通する貫通孔と、コンタクトの支持孔とを備え、前記各コンタクトは、前記貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片の基端側から延びて前記支持孔に挿入される支持片と、前記起立片の自由端部に形成されて前記半田ボールに接触する接点部とを備え、
前記貫通孔を、その内部で前記起立片が変位できる大きさに設定し、
前記接点部は、前記ソケット本体の表面から突出する高さに配置され、前記ソケット本体の表面には、前記各コンタクトの接点部とそれぞれ対向する位置にガイド突起が設けられ、それら接点部とガイド突起を、その双方に前記半田ボールが接触する間隔に設定して、
一方、前記ガイド突起には、前記貫通孔に向かって下り勾配の傾斜面が形成され、前記接点部の表面を、起立片の自由端に向かうに従って前記傾斜面から離れる方向に延びる湾曲面に形成し、
さらに、前記ソケット本体には、その表面側に一様な深さの凹所を設け、その凹所内に前記各コンタクトの接点部を露出させたことを特徴とする半導体パッケージのソケット。
【請求項２】
前記支持片には、前記支持孔に対する抜け止め突起が設けられている、請求項１記載の半導体パッケージのソケット。
【請求項３】
前記ソケット本体は板状に形成され、その表面側に前記各コンタクトの接点部が配列され、裏面側に前記コンタクトの基端部が配列され、各基端部が裏面から突出している、請求項１記載の半導体パッケージのソケット。
【請求項４】
前記コンタクトの起立片と支持片との間には、Ｕ形状の湾曲部が形成されている、請求項１記載の半導体パッケージのソケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるための複数のコンタクトを備える半導体パッケージのソケット及びコンタクトの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理機器の小型化、高速度化の要請から、集積回路の狭ピッチ化が進んでいる。それに伴い、実装方式はスルーホールから表面実装へ、端子の配列は周辺配列から格子配列へ移行しつつある。更に、格子配列であっても、表面実装できるパッケージとして、その下面に半田ボールを格子状に配列した、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）が主流になりつつある。
【０００３】
ＢＧＡタイプの集積回路と基板との間にソケットを用いる場合としては、テストソケットを用いて集積回路をバーンインテストしたり高周波テストする場合の他、集積回路を交換するために基板に実装することがある。ソケットにおいては、全てのコンタクトが集積回路の端子、及び基板に形成された端子の双方と確実に接触することが、十分な電気的導通を確保するために必要である。
【０００４】
一方、集積回路の集積度や動作速度が上がるにつれて、より高速のクロックに対するインダクタンスを低減させることが要求されている。この要求を満たすためには、集積回路の端子と基板の端子との間に介在されるコンタクト（接点部間）における電流の通過距離を可能な限り短くすることが必要である。
【０００５】
従来、格子状に配置された複数の半田ボールを有する半導体パッケージのソケットとして、たとえば、特開平８−２２２３３５号公報に記載のものが知られている。
【０００６】
同公報に記載のソケット３００は、図１２〜図１４に示すようなコンタクト３０５を装備している。このコンタクト３０５は、金属板から打ち抜き形成され、側壁３０１を両側に有する断面略コ字状の基体３０２と、基体３０２の下部から側壁３０１側へ延出して基体３０２の上方へ延びる略Ｃ字状の弾性を有する接触片３０３と、接触片３０３の先端近傍に設けられＩＣパッケージ４００の半田ボールＳに接触する接触部３０３ａと、基体３０２の下端部から接触片３０３と反対側に突出した接点部３０４とを備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このテストソケットでは、半田ボールＳが接触部３０３ａに加圧接触するために、接触片３０３が弓状の板バネとして形成されている。このため接触部３０３ａから接点部３０４までの電路長を短くすることが困難であり、自己インダクタンスを低くすることができず、高周波領域で半導体パッケージの試験又は評価を高精度に行えない問題がある。また、接触片３０３の片面の大部分がコンタクト圧入口の内壁に圧接しているため、弾性変形し難い構成となっている。
【０００８】
このような問題に対処した技術として、図１５に示すソケットが知られている。これは、略Ｕ形状に加工したコンタクト３１０をソケット本体３１１に圧入して固定したもので、固定領域３１２を除く起立片３１３の部分を弾性変形可能に構成している。これにより、接点部３１４が半田ボール３１５と接触する際に起立片３１３を弾性変形させて、半田ボール３１５に損傷を与えないように配慮している。さらに、ソケットの低背化（薄型化）も図っている。
【０００９】
しかし、このソケット技術においても、以下の点でさらに解決すべき課題がある。即ち、ソケットの更なる低背化の要求に対する問題である。図１５に示すソケットでは、固定領域３１２の存在が弾性変形可能な起立片３１３部分の長さを短くしている。そのため、それ以上の低背化を図り難い問題がある。さらに、コンタクト３１０の最大寸法αも長くなるために、インダクタンスをそれ以上に低くすることができない問題もある。
【００１０】
特に、ソケットの低背化に関しては、それ以上の低背化により、弾性変形可能な起立片３１３部分が短くなると、弾性が低下し半田ボール３１５への負荷が大きくなり、損傷を与える問題が生じる。
【００１１】
ソケットの低背化に配慮した技術として、特開２００１−１６７８５７号公報に記載のコンタクトシートの技術がある。これは、球状端子保持部分を有する複数の片持ち梁によってコンタクトバネを構成したものである。
【００１２】
同公報に記載のコンタクトシートは、片持ち梁の全てをシートに対して平面的に配置して構成するため、より薄型化できる利点が得られる反面、高密度に配置できない問題がある。即ち、複数の片持ち梁を平面的に寝かせて配置するため、一つのコンタクトバネの専有面積が大きくなり、その分、高密度に配置できなくなる。
【００１３】
また、従来においては、コンタクト自体の形状が複雑であったり、一つの球状端子に対して複数の片持ち梁を用いたりするため、組立に手間がかかり、コストアップになる問題もあった。
【００１４】
本発明の課題は、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ると共に、高密度化も図ることができ、また、接点部の接触信頼性並びに低コスト化にも配慮した半導体パッケージのソケット及びコンタクトの技術を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次の構成を採用した。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体用パッケージのソケットは、半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるための複数のコンタクトと、各コンタクトを装着する複数の装着孔が設けられたソケット本体とを備え、前記装着孔は、ソケット本体の高さ方向に貫通する貫通孔と、コンタクトの支持孔とを備え、前記各コンタクトは、前記貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片の基端側から延びて前記支持孔に挿入される支持片と、前記起立片の自由端部に形成されて前記半田ボールに接触する接点部とを備え、
前記貫通孔を、その内部で前記起立片が変位できる大きさに設定し、
前記接点部は、前記ソケット本体の表面から突出する高さに配置され、前記ソケット本体の表面には、前記各コンタクトの接点部とそれぞれ対向する位置にガイド突起が設けられ、それら接点部とガイド突起を、その双方に前記半田ボールが接触する間隔に設定して、
一方、前記ガイド突起には、前記貫通孔に向かって下り勾配の傾斜面が形成され、前記接点部の表面を、起立片の自由端に向かうに従って前記傾斜面から離れる方向に延びる湾曲面に形成し、
さらに、前記ソケット本体には、その表面側に一様な深さの凹所を設け、その凹所内に前記各コンタクトの接点部を露出させたことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、コンタクトの装着孔は貫通孔と支持孔とを備え、コンタクトは貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片から延びて支持孔に挿入される支持片とを備える。従って、起立片は支持片に支持されて弾性変形可能になる。その結果、起立片の全長を弾性変形可能な部分として有効利用することができる。これにより、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ることができる。また、起立片は貫通孔に沿って延びる形態となるので、コンタクトを平面的に配置する場合に比べて高密度化も図ることができる。また、ソケット本体の表面には、各コンタクトの接点部とそれぞれ対向する位置にガイド突起が設けられ、それら接点部とガイド突起は、その双方に半田ボールが接触する間隔に設定されている。従って、一つの半田ボールに対してコンタクトの接点部とソケット本体のガイド突起とが接触する。ガイド突起はソケット本体に形成されているので、コンタクト自体は一つの単純な形状で済み、その分、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
前記貫通孔は、その内部で起立片が変位できる大きさに設定されていることが望ましい。このように、貫通孔の内部で起立片が変位できるように設定することで、起立片全体を拘束しない自由な形態とし、起立片の独立性を高めることができるからである。これにより、有効ばね部分の長さを起立片の全長として、耐久性のあるコンタクトを構成することができる。
【００１９】
前記ガイド突起には、貫通孔に向かって下り勾配の傾斜面が形成され、コンタクトの接点部の表面は、起立片の自由端に向かうに従って傾斜面から離れる方向に延びる湾曲面に形成されていることが望ましい。このように傾斜面と湾曲面を設けた場合、それらがガイド面となって半田ボールを目的とする相対位置へ円滑に案内する作用を発揮する。特に、コンタクトの接点部の湾曲面は、球面である半田ボールに対して滑りやすいので、低摩擦力で接触可能になる。これにより、接触の信頼性向上、及び半田ボールへの低負荷を実現することができる。
【００２０】
前記支持片には、支持孔に対する抜け止め突起が設けられていることが望ましい。抜け止め突起によって支持片を支持孔に確実に固定することができる。
【００２１】
前記ソケット本体は板状に形成され、その表面側に各コンタクトの接点部が配列され、裏面側に各コンタクトの基端部が配列され、各基端部が裏面から突出していることが望ましい。このように構成すれば、各コンタクトの基端部がソケット本体の裏面から突出しているため、その基端部を端子として直接利用することができる。例えば、回路基板上にソケットを配置して、回路基板の表面に設けた端子に各コンタクトの基端部を接触させる構成とすることができる。これにより、起立片の全長を有効利用することができ、この点からも低背化に寄与することができる。
【００２２】
前記ソケット本体には、その表面側に一様な深さの凹所が設けられ、その凹所内に各コンタクトの接点部が露出している構成とすることもできる。ソケット本体の表面側に凹所を設けることによって、各コンタクトの接点部を露出させ、各接点部により大きな自由度を与えることができる。その結果、貫通孔の大きさを小さ目に設計することが可能になる。
【００２３】
前記コンタクトの起立片と支持片との間には、Ｕ形状の湾曲部が形成されていることが望ましい。このＵ形状の湾曲部は起立片を弾性変形可能にする作用を発揮すると共に、支持片を起立片と略平行にする作用を発揮する。これにより、支持片を支持孔に挿入により装着しやすい構成とすることができる。
【００２４】
一方、本発明に係るコンタクトは、半導体パッケージの片面に配列された複数の半田ボールにそれぞれ接触させるために、ソケット本体に装着されるものであって、導電性金属板の加工により形成され、自由端部に半田ボールに対する接点部が形成された起立片と、その起立片の基端側から延びて起立片をソケット本体に支持させる支持片と、その支持片と起立片との間に設けられたＵ形状の湾曲部とを備えている。
【００２５】
本発明のコンタクトによれば、起立片と支持片を備え、支持片は起立片の基端側から延びている。従って、起立片は支持片に支持されて弾性変形可能になる。その結果、起立片の自由端から基端までの全長を弾性変形可能な部分として有効利用することができる。これにより、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ることができる。支持片と起立片との間にはＵ形状の湾曲部が形成されているので、起立片は支持片によって弾性変形可能に支持されると共に、支持片と起立片の間隔が保持される。
【００２６】
前記接点部は、起立片の自由端に向かうに従って半田ボールから離れる方向に延びる湾曲面に形成されていることが望ましい。この接点部の湾曲面は、球面である半田ボールに対して滑りやすいので、低摩擦力で接触可能になる。これにより、接触の信頼性向上、及び半田ボールへの低負荷を実現することができる。
【００２７】
前記起立片は反力片を備え、その反力片は、逆Ｕ形状に湾曲した接点部と起立片の自由端との間に形成され、自由端がソケット本体に接触して支持されることで、反力片に反発力が生じる構成とすることもできる。このように構成した場合、半田ボールに対する接点部の接触力を高めることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図１〜図１１を参照し、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体パッケージのソケット（テストソケット）の平面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。図３は図１のＹ−Ｙ断面図である。図４はコンタクトの拡大斜視図である。
【００２９】
これらの図に示すテストソケットＴＳは、格子状に配置された複数の半田ボールＳを片面（底面）に有する半導体パッケージ１のＢＧＡ（Ball Grid Array）試験評価用ソケットである。
【００３０】
このテストソケットＴＳは、半導体パッケージ１の半田ボールＳの配列に対応して格子状に配列された複数のコンタクト１０と、各コンタクト１０を装着する複数の装着孔１１が設けられたソケット本体（ハウジング）１５とを備える。装着孔１１は、ソケット本体１５の高さ方向に貫通する貫通孔１２と、コンタクト１０の支持孔１３とを備える。支持孔１３は、貫通孔１２の隣に独立する形態で設けられ、ソケット本体１５の裏面１５ｂに開口している。
【００３１】
そして、各コンタクト１０は、貫通孔１２に沿って延びる起立片１０１と、その起立片１０１から延びて支持孔１３に挿入される支持片１０２とを備える。起立片１０１の自由端部（上端部）には、半田ボールＳに接触する接点部１０３が形成され、起立片１０１の基端部（下端部）１０４から支持片１０２が延びている。
【００３２】
各接点部１０３は、ソケット本体１５の表面１５ａから突出する高さに配置されている。ソケット本体１５の表面１５ａには、各コンタクト１０の接点部１０３とそれぞれ対向する位置にガイド突起１４が設けられている。それら接点部１０３とガイド突起１４は、その双方に半田ボールＳが接触する間隔に設定されている。
【００３３】
ガイド突起１４には、貫通孔１２に向かって下り勾配の傾斜面１４１が形成されている。この傾斜面１４１と対向する位置に配置される接点部１０３の表面は、起立片１０１の自由端（上端）に向かうに従って傾斜面１４１から離れる方向に延びる湾曲面に形成されている。具体的には傾斜面１４１側へ膨らむ円弧状の曲面に形成されている。
【００３４】
このように表面を湾曲面にした接点部１０３と傾斜面１４１とを設けることによって、それらがガイド面となって半田ボールＳを目的とする相対位置へ円滑に案内する作用を発揮できるように配慮している。特に、接点部１０３の湾曲面は、球面である半田ボールＳに対して滑りやすいので、低摩擦力で接触可能になる。これにより、接触の信頼性向上、及び半田ボールＳへの低負荷接触を図れるようにしている。
【００３５】
装着孔１１の貫通孔１２については、その内部で起立片１０１が変位できる大きさに設定している。即ち、図６〜図８に示すように、貫通孔１２自体の孔の形状は、起立片１２の断面形状よりも十分に大きく形成している。ここでは平面長方形に形成している。貫通孔１２の内部で起立片１０１が容易に変位できるように設定することで、起立片１０１全体を拘束しない自由な形態とし、各起立片１０１の独立性を高めることができるように配慮したものである。
【００３６】
これにより、有効ばね部分の長さを起立片１０１の全長として、耐久性のあるコンタクトを構成することができる。また、このようにばねの弾性力を大きくすることによって、半田ボールＳとの接触時に、半田ボールＳへの負荷を減らすと共に、ソケット本体１５の厚さ方向（高さ方向）になる半田ボールＳのバラツキにも対応可能となる。
【００３７】
支持片１０２には、支持孔１３に対する抜け止め突起１０５が設けられている。抜け止め突起１０５によって支持片１０２を支持孔１３に確実に固定することができると共に、支持片１０２を支持孔１３に容易に装着でき、これにより、製作性にも寄与できるように配慮している。
【００３８】
ソケット本体１５は、図６〜図８に示すように絶縁性の合成樹脂によって板状に形成され、その表面１５ａ側に各コンタクト１０の接点部１０３が配列され（図９参照）、裏面１５ｂ側にコンタクト１０の基端部１０４が配列され（図１０参照）、各基端部１０４が裏面１５ｂから突出している。
【００３９】
即ち、コンタクト１０の基端部１０４をソケット本体１５の裏面１５ｂから突出させることで、その基端部１０４を端子として直接利用することができるように配慮している。ここでは、回路基板上２０にテストソケットＴＳを配置して、回路基板２０の表面に設けた端子２１に各コンタクト１０の基端部１０４を接触させる構成としている。これにより、起立片１０１の全長を有効利用することができ、この点からも低背化に寄与することができる。
【００４０】
ソケット本体１５には、その表面１５ａ側に一様な深さの凹所１６が設けられ、その凹所１６内に各コンタクト１０の少なくとも接点部１０３が露出した構成としている。ソケット本体１５の表面１５ａ側に凹所１６を設けることによって、各コンタクト１０の接点部１０３を露出させ、各接点部１０３に対してより大きな自由度を与えることができる。その結果、貫通孔１２の大きさを小さ目に設計することが可能になる。
【００４１】
コンタクト１０の起立片１０１と支持片１０２との間には、図４及び図５に示すようにＵ形状に湾曲する湾曲部１０６が形成されている。この湾曲部１０６は起立片１０１を弾性変形可能にする作用を発揮すると共に、支持片１０２を起立片１０１と略平行にする作用を発揮できるように配慮している。ここで、起立片１０１が弾性変形する形態は、例えば起立片１０１自体が湾曲する場合、接点部１０３が水平方向や上下方向に変位する場合等を含む。
【００４２】
ソケット本体１５の裏面１５ｂにおける支持孔１３と貫通孔１２との間隔は、起立片１０１と支持片１０２との間隔よりも小さく設定している。このように設定したのは、起立片１０１が貫通孔１２の内壁に接触しないようにして、起立片１０１の自由度を高めるためである。
【００４３】
半田ボールＳが球形である点を考慮すると、傾斜面１４１と向き合う配置の接点部１０３は、半田ボールＳに接触したときに、起立片１０１の弾性によって傾斜面１４１から離間する作用を受ける。この状態において、接点部１０３には傾斜面１４１へ向けて接近する作用が生じる。これにより、半田ボールＳにコンタクトの弾性を利用し確実に接触させて接触の信頼性を高めることができるようにしている。
【００４４】
各装着孔１１内に各コンタクト１０を装着した状態では、図１０に示すように、各コンタクト１０の基端部１０４がソケット本体１５の裏面１５ｂから若干突出して、回路基板２０の端子２１に対する接点部を構成する。
【００４５】
この実施の形態では、コンタクト１０をソケット本体（ハウジング）１５の装着孔１１に対して装着する際に支持片１０２のみを支持孔１３に圧入する構成としているので、起立片１０１は上下に若干移動可能となる。これにより、回路基板２０への接点部を構成する基端部（テール）１０４のバラツキを吸収することができる。
【００４６】
なお、図９及び図１０は、ソケット本体１５の全ての装着孔１１に対してコンタクト１０を装着した状態のテストソケットＴＳの斜視図を示している。そのうち、図１０は、理解の便宜のために裏面側を示す斜視図である。
【００４７】
図１１は、本発明の他の実施の形態を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態では、コンタクト１０Ａの形状を若干異ならせたものである。その他の構成については、先の実施の形態と基本的に同様であるため、同一構成要素には同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００４８】
コンタクト１０Ａは、先のコンタクト１０と同様に、起立片１０１と、支持片１０２と、接点部１０３と、基端部１０４と、抜け止め突起１０５と、Ｕ形状湾曲部１０６と備える他に、反力片１０８を備えている。反力片１０８は、接点部１０３を逆Ｕ形状に曲げて、起立片１０１の自由端１０９を貫通孔１２の内壁まで延ばした形状としている。自由端１０９は貫通孔１２の内壁に接触して反発力が得られるように設定してある。
【００４９】
接点部１０３と傾斜面１４１との間に半田ボールＳが配置されると、コンタクト１０Ａは、図１１において破線で示すように弾性変形する。その際、Ｕ形状の湾曲部１０６を含む起立片１０１の弾性変形による反発力に加えて、反力片１０８の反発力も加わる構成となる。従って、半田ボールＳに対するコンタクトの接触力が目的とする接触力よりも弱い場合にこの構成を採用することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態のように、ＢＧＡタイプのテストソケットに限らず、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐｕ  Ｓｉｚｕ  Ｐａｃｋａｇｅ）のソケット等、全ての半導体パッケージのソケットに適用することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、コンタクトの装着孔は貫通孔と支持孔とを備え、コンタクトは貫通孔に沿って延びる起立片と、その起立片から延びて支持孔に挿入される支持片とを備える。従って、起立片は支持片に支持されて弾性変形可能になる。その結果、起立片の全長を弾性変形可能な部分として有効利用することができる。これにより、ソケットの更なる低背化により自己インダクタンスの低減を図ることができる。
【００５２】
また、起立片は貫通孔に沿って延びる形態となるので、コンタクトを平面的に配置する場合に比べて高密度化も図ることができる。また、コンタクトの有効ばね部分を長くしたこと、コンタクト全体をソケット本体に圧入せずに、支持片のみを圧入する構成としたこと、などにより、起立片全体に自由度が得られ、接点部の接触信頼性を向上させることができる。
【００５３】
さらに、一つの半田ボールに対して接点部とガイド突起とを接触させ、ガイド突起をソケット本体に形成しているので、コンタクト自体は一つの単純な形状で済み、その分、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るテストソケットの平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】本発明に係るコンタクトの拡大斜視図である。
【図５】本発明に係るコンタクトを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図６】本発明に係るソケット本体の平面図である。
【図７】図６のＸ１−Ｘ１線に沿った断面図である。
【図８】図６のＹ１−Ｙ１線に沿った断面図である。
【図９】本発明に係るテストソケットの部分斜視図である。
【図１０】本発明に係るテストソケットの裏面側の斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係るテストソケットの部分拡大断面図である。
【図１２】従来のテストソケットを説明するための断面図である。
【図１３】従来のテストソケットに装備されるコンタクトの正面図である。
【図１４】従来のテストソケットに装備されるコンタクトの側面図である。
【図１５】従来のテストソケットの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
ＴＳ  テストソケット
１  半導体パッケージ
１０、１０Ａ  コンタクト
１０１  起立片
１０２  支持片
１０３  接点部
１０４  基端部
１０５  抜け止め突起
１０６  湾曲部
１０８  反力片
１０９  自由端
１１  装着孔
１２  貫通孔
１３  支持孔
１４  ガイド突起
１４１  傾斜面
１５  ソケット本体（ハウジング）
１５ａ  表面
１５ｂ  裏面
１６  凹所
２０  回路基板
２１  端子
Ｓ  半田ボール
【図１】
0003977621.tif 000002
【図２】
0003977621.tif 000003
【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】
0003977621.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003977621.tif 000013
【図１３】
0003977621.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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