JP2011258364A - ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】反りの発生を抑制し、被接続物と実装基板等との接続距離を短縮可能なソケットを提供すること。
【解決手段】本ソケット１０は、第１の中継基板３０と、第２の中継基板４０と、前記第１の中継基板に固定された枠部２０と、を有し、前記第１の中継基板は、実装基板１１０との対向面と反対側の面に形成された第１の導体層と、前記実装基板との対向面に形成された第２の導体層と、を備え、前記第２の中継基板は、貫通孔を有する基板本体と、前記貫通孔に挿入された状態で前記基板本体に固定され、前記基板本体から前記第１の中継基板側に突出する第１の接続部及び前記基板本体から前記被接続物側に突出する第２の接続部を有する接続端子と、を備え、前記第１の接続部が、前記第１の中継基板の前記第１の導体層と接触し、前記第２の接続部が、前記被接続物のパッドと接触し、前記被接続物と前記実装基板とが電気的に接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体パッケージ等の被接続物を実装基板等と電気的に接続するソケットに関する。

従来より、被接続物を実装基板等と電気的に接続するソケットが知られている。図１は、従来のソケットを例示する断面図（その１）である。図１を参照するに、従来のソケット２００は、樹脂を成形したハウジング２０１と、ばね性を有する導電性の接続端子２０２とを有する。

ハウジング２０１には、複数の貫通孔２０１ｘが所定のピッチで配設されている。接続端子２０２は、一体的に構成された接続部２１５及び２１６とばね部２１７とを有し、ハウジング２０１の貫通孔２０１ｘに固定されている。接続部２１５はハウジング２０１の上面から突出しており、接続部２１６はハウジング２０１の下面から露出している。

接続部２１６は、はんだボール２０８を介して、マザーボード等の実装基板２０９と電気的に接続されている。パッド２０６を有する被接続物２０５（例えば、配線基板や半導体パッケージ等）がハウジング２０１の方向に押圧されると、接続部２１５はパッド２０６と接触する。これにより、接続端子２０２と被接続物２０５とは電気的に接続される。すなわち、被接続物２０５は、接続端子２０２を介してマザーボード等の実装基板２０９と電気的に接続される（例えば、特許文献１、２参照）。

図２は、従来のソケットを例示する断面図（その２）である。図２を参照するに、従来のソケット３００は、間隔変換基板３０１と、中継基板３０４と、ボルト３０９とを有する。

間隔変換基板３０１の一方の面には、複数のばね性を有する接続端子３０２が固定されている。間隔変換基板３０１の他方の面には、複数のパッド３０３が設けられている。中継基板３０４の一方の面には複数のばね性を有する接続端子３０５が固定され、他方の面には複数のばね性を有する接続端子３０６が固定されている。接続端子３０５と接続端子３０６とは電気的に接続されている。実装基板３０７の一方の面には、複数のパッド３０８が設けられている。

間隔変換基板３０１、中継基板３０４、及び実装基板３０７が、ボルト３０９により固定されると、間隔変換基板３０１の各パッド３０３は中継基板３０４の接続端子３０５と接触し、実装基板３０７の各パッド３０８は中継基板３０４の接続端子３０６と接触する。これにより、間隔変換基板３０１の各パッド３０３と実装基板３０７の各パッド３０８とは、中継基板３０４を介して電気的に接続される。又、間隔変換基板３０１の接続端子３０２を半導体チップ３１０のパッド３１１にはんだ等により接続することにより、被接続物である半導体チップ３１０は、間隔変換基板３０１及び中継基板３０４を介してマザーボード等の実装基板３０７と電気的に接続される（例えば、特許文献３参照）。

米国特許第７２６４４８６号明細書 米国特許出願公開第２００７／０１５５１９６号明細書 特許第３１１４９９９号

ところで、図１に示すソケット２００において、ハウジング２０１は樹脂を成形して作製するとき加熱され、反りが生じる場合がある。又、接続端子２０２とマザーボード等の実装基板２０９とを、はんだボール２０８を介して接続する際に、例えば２３０℃程度に加熱して、はんだボール２０８を溶融させる。この時、樹脂を成形したハウジング２０１も同程度の温度となるため、ハウジング２０１に反りが発生する場合がある。

このようなハウジング２０１の反りは、ソケット２００において、隣接する接続端子２０２（隣接する貫通孔２０１ｘ）が狭ピッチ化されたり、ハウジング２０１が薄型化されたりすると、より大きくなる。ハウジング２０１の反りは、接続端子２０２とマザーボード等の実装基板２０９との接続信頼性を低下させる一因となっていた。

又、図２に示すソケット３００において、中継基板３０４の両面に接続端子３０５及び３０６が固定されているため、接続端子３０５の先端部から、中継基板３０４を介して接続端子３０６の先端部までの距離が長い。そのため、被接続物である半導体チップ３１０とマザーボード等の実装基板３０７との接続距離（信号の伝送経路）が長くなり、電気特性的に不利である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、反りの発生を抑制し接続端子と実装基板等との接続信頼性を向上すると共に、被接続物と実装基板等との接続距離を短縮可能なソケットを提供することを課題とする。

本ソケットは、実装基板上に搭載された第１の中継基板と、前記第１の中継基板上に着脱可能な状態で搭載された第２の中継基板と、前記第１の中継基板に固定された枠部と、を有し、前記枠部は、前記第１及び前記第２の中継基板を位置決め保持するとともに、被接続物を前記第２の中継基板上に着脱可能な状態で位置決め保持可能に構成され、前記第１の中継基板は、前記実装基板との対向面と反対側の面に形成された第１の導体層と、前記実装基板との対向面に形成された第２の導体層と、を備え、前記第２の中継基板は、貫通孔を有する基板本体と、前記貫通孔に挿入された状態で前記基板本体に固定され、前記基板本体から前記第１の中継基板側に突出する第１の接続部及び前記基板本体から前記被接続物側に突出する第２の接続部を有する接続端子と、を備え、前記第１の接続部が、前記第１の中継基板の前記第１の導体層と接触し、前記第２の接続部が、前記被接続物のパッドと接触し、前記被接続物と前記実装基板とが電気的に接続されることを要件とする。

開示の技術によれば、反りの発生を抑制し接続端子と実装基板等との接続信頼性を向上すると共に、被接続物と実装基板等との接続距離を短縮可能なソケットを提供できる。

従来のソケットを例示する断面図（その１）である。 従来のソケットを例示する断面図（その２）である。 第１の実施の形態に係るソケットを例示する断面図である。 図３の一部を拡大して例示する断面図である。 第１の実施の形態に係るソケットの枠部を例示する平面図である。 第１の実施の形態に係るソケットの枠部を例示する底面図である。 第１の実施の形態に係るソケットの枠部を例示する斜視図である。 第１の実施の形態に係る接続端子を例示する断面図である。 第１の実施の形態に係る接続端子を例示する斜視図である。 第１の実施の形態に係るソケットを用いた接続方法を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係るソケットを用いた接続方法を例示する図（その２）である。 第１の実施の形態に係るソケットを用いた接続方法を例示する図（その３）である。 第１の実施の形態に係るソケットを用いた接続方法を例示する図（その４）である。 第１の実施の形態に係るソケットを用いた接続方法を例示する図（その５）である。 第１の実施の形態に係るソケットを用いた接続方法を例示する図（その６）である。 第１の実施の形態の変形例１に係るソケットの枠部を例示する平面図である。 第１の実施の形態の変形例１に係るソケットの枠部を例示する底面図である。 第１の実施の形態の変形例１に係るソケットの枠部を例示する斜視図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る第２の中継基板を例示する平面図である。 第１の実施の形態の変形例２に係るソケットを例示する断面図である。 図１５の一部を拡大して例示する断面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

なお、以下の実施の形態及びその変形例では、一例として、半導体パッケージ、第１の中継基板、及び第２の中継基板の平面形状が矩形状である場合を示すが、半導体パッケージ、第１の中継基板、及び第２の中継基板の平面形状は矩形状には限定されず、任意の形状として構わない。

〈第１の実施の形態〉
図３は、第１の実施の形態に係るソケットを例示する断面図である。図４は、図３の一部を拡大して例示する断面図である。図３及び図４を参照するに、ソケット１０は、枠部２０と、第１の中継基板３０と、第２の中継基板４０とを有する。１００は被接続物である半導体パッケージを、１１０はマザーボード等の実装基板を、１３０は蓋部を示している。半導体パッケージ１００は、ソケット１０を介して、実装基板１１０と電気的に接続されている。なお、第１の実施の形態では、被接続物として半導体パッケージ１００を例示して説明するが、被接続物は半導体チップを有さない配線基板等であっても構わない。

以下、図３及び図４、並びに図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら、ソケット１０、半導体パッケージ１００、及び実装基板１１０について詳説する。

図５Ａ〜図５Ｃは、第１の実施の形態に係るソケットの枠部を例示する図である。図５Ａが平面図、図５Ｂが底面図、図５Ｃが斜視図である。図５Ａ〜図５Ｃを参照するに、枠部２０は、中央に矩形状の開口部２０ｘを有する額縁状の部材に第１の位置決め保持部２１と、第２の位置決め保持部２２と、第３の位置決め保持部２３とを設けたものであり、樹脂や金属等から構成されている。枠部２０は、第１の中継基板３０、第２の中継基板４０、及び半導体パッケージ１００の位置決め及び保持をし、それぞれを位置合わせする機能を有する。又、枠部２０は、第１の中継基板３０と第２の中継基板４０との間隔、及び第２の中継基板４０と半導体パッケージ１００との間隔が所定値以下になることを防止する機能を有する。

第１の位置決め保持部２１は、枠部２０の上面２０Ａよりも内側の、上面２０Ａよりも一段下がった位置に額縁状に設けられた面である。第１の位置決め保持部２１は、半導体パッケージ１００を構成する基板１０１の下面の外縁部と接している。内側面２０Ｂの形成する開口部の形状は、半導体パッケージ１００の平面形状に合わせて矩形状とされている。又、内側面２０Ｂの形成する開口部の形状は、半導体パッケージ１００の着脱を可能とするため、基板１０１の外形形状よりも若干大きくされている。内側面２０Ｂと基板１０１の側面とは、接していても構わないし、第２の中継基板４０と半導体パッケージ１００との間に位置ずれが生じない程度の隙間があっても構わない。

第２の位置決め保持部２２は、第１の位置決め保持部２１よりも内側の、第１の位置決め保持部２１よりも更に一段下がった位置に額縁状に設けられた面である。第２の位置決め保持部２２は、第２の中継基板４０の下面の外縁部と接している。内側面２０Ｃの形成する開口部の形状は、第２の中継基板４０の平面形状に合わせて矩形状とされている。又、内側面２０Ｃの形成する開口部の形状は、第２の中継基板４０の着脱を可能とするため、第２の中継基板４０の外形形状よりも若干大きくされている。内側面２０Ｃと第２の中継基板４０の側面とは、接していても構わないし、第２の中継基板４０と半導体パッケージ１００との間、及び第２の中継基板４０と第１の中継基板３０との間に位置ずれが生じない程度の隙間があっても構わない。

第３の位置決め保持部２３は、枠部２０の下面２０Ｄの外縁部に複数個設けられた、下面２０Ｄから突起する突起部である。複数の第３の位置決め保持部２３には第１の中継基板３０が圧入され、下面２０Ｄ及び複数の第３の位置決め保持部２３の内側面２３Ａは、それぞれ第１の中継基板３０の上面の外縁部及び側面と接している。内側面２３Ａの形成する開口部の形状は、第１の中継基板３０の平面形状に合わせて矩形状とされている。又、内側面２３Ａの形成する開口部の形状は、第１の中継基板３０の圧入を可能とするため、第１の中継基板３０の外形形状と略同一とされている。下面２０Ｄから各第３の位置決め保持部２３の底面２３Ｂまでのそれぞれの高さは、実装基板１１０の上面から第１の中継基板３０の上面までの高さと略同一であり、各第３の位置決め保持部２３の底面２３Ｂは実装基板１１０の上面と接している。

なお、枠部２０は実装基板１１０には固定されていないが、第１の中継基板３０が、はんだ１２０により実装基板１１０に固定されているため、第１の中継基板３０が圧入されている枠部２０も、間接的に実装基板１１０に固定されていることになる。

実装基板１１０（マザーボード等）は、基板本体１１１と、配線パターンのパッドである導体層１１２とを有する。導体層１１２は、基板本体１１１の一方の面に形成されている。基板本体１１１は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の絶縁樹脂を含浸したもの等である。導体層１１２の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）等である。なお、第１の実施の形態では、導体層１１２の表面には、接続信頼性を向上するための金（Ａｕ）めっき等は施されていない。

ソケット１０を構成する第１の中継基板３０は、基板本体３１と、導体層３２及び３３と、ビア配線３４と、貴金属層３５とを有する。導体層３２及び３３、ビア配線３４、及び貴金属層３５は、配線パターンを構成している。基板本体３１の一方の面には導体層３２及び貴金属層３５が設けられ、他方の面には導体層３３が設けられている。導体層３２と導体層３３とは、基板本体３１の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔内に設けられたビア配線３４を介して電気的に接続されている。なお、ビア配線３４は、貫通孔を充填しても構わない。

基板本体３１は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の絶縁樹脂を含浸したもの等である。基板本体３１の厚さは、例えば、１００〜２００μｍ程度とすることができる。導体層３２及び３３並びにビア配線３４の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。導体層３２及び３３の厚さは、例えば、５〜１０μｍ程度とすることができる。導体層３２及び３３は、例えば、セミアディティブ法やサブトラクティブ法等の各種配線形成方法により形成できる。 貴金属層３５は、導体層３２の上面に積層形成されている。貴金属層３５としては、例えば、金（Ａｕ）層やパラジウム（Ｐｄ）層等の貴金属を含む層を用いることができる。貴金属層３５は、例えば、無電解めっき法等により形成できる。なお、金（Ａｕ）層の下層として、ニッケル（Ｎｉ）層やＮｉ／Ｐｄ層（Ｎｉ層とＰｄ層をこの順番で積層した金属層）等を形成しても構わない。

貴金属層３５は、後述する接続端子４３との接続信頼性を向上するために設けられている。貴金属層３５は、ばね性を有する接続端子４３からの圧力に耐えるため、通常の金めっき層等に比べて大幅に厚く形成されている。はんだボール等との接続信頼性を向上するために通常設けられる金めっき層等の厚さは、０．０５μｍ以下程度である。これに対して、貴金属層３５の厚さは、例えば、０．４μｍ程度であり、通常設けられる金めっき層等の８倍以上の厚さとされている。

第１の中継基板３０の導体層３３と実装基板１１０の導体層１１２とは、はんだ１２０を介して電気的に接続されている。はんだ１２０の材料としては、例えば、Ｐｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。なお、はんだ１２０の代わりに、例えば、導電性樹脂ペースト（例えば、Ａｇペースト）等を用いても構わない。

ソケット１０を構成する第２の中継基板４０は、貫通孔４１ｘが設けられた基板本体４１と、接着剤４２と、ばね性を有する接続端子４３とを有する。接続端子４３は貫通孔４１ｘに挿入され、基板本体４１の両面から突出するように、基板本体４１の一方の面に接着剤４２により接着されている。貫通孔４１ｘの形状は、接続端子４３の形状に合わせて適宜決定できるが、例えば平面形状が矩形状の孔とすることができる。

基板本体４１は、接続端子４３を固定するための基体となるものであり、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の絶縁樹脂を含浸したリジッドな基板（例えば、ＦＲ４材）等を用いることができる。基板本体４１として、ポリイミド樹脂等の絶縁樹脂を用いたフレキシブルなフィルム状基板を用いても構わない。基板本体４１の厚さは、例えば、５０〜１００μｍ程度とすることができる。

基板本体４１には、配線パターンは設けられていない。但し、必要に応じて配線パターンを設けても構わない。例えば、隣接する接続端子４３が共に電源や基準電位（ＧＮＤ）等の同一信号を導通させる場合に、これらを基板本体４１に設けた配線パターンで相互に接続することにより、電源や基準電位（ＧＮＤ）等の安定化を図ることができる。

接着剤４２は、接続端子４３を基板本体４１に固定するためのものであり、熱硬化性の接着剤を用いることが好ましい。半導体パッケージ１００の発熱やソケット１０の使用される環境温度等により高温になっても溶融しないようにするためである。なお、基板本体４１及び接着剤４２として、例えば、ポリイミド樹脂等の絶縁樹脂の表面に熱硬化性の接着層が形成されたフレキシブルなフィルム状基板を用いても構わない。

接続端子４３は、ばね性を有する接続端子である。接続端子４３は、導電性を有する端子であり、例えばリン青銅やベリリウム銅等のＣｕ系合金等から構成されている。

接続端子４３の一端は、第１の中継基板３０の貴金属層３５に着脱可能な状態で接触し、貴金属層３５と電気的に接続されている。接続端子４３の他端は、後述する半導体パッケージ１００の貴金属層１０５に着脱可能な状態で接触し、貴金属層１０５と電気的に接続されている。つまり、枠部２０は、接続端子４３の一端が第１の中継基板３０の貴金属層３５に対応する位置に配置され、接続端子４３の他端が後述する半導体パッケージ１００の貴金属層１０５に対応する位置に配置されるように、第１の中継基板３０、第２の中継基板４０、及び半導体パッケージ１００の位置決め及び保持をしている。接続端子４３の詳細な構造については、後述する。

被接続物である半導体パッケージ１００は、基板１０１と、半導体チップ１０２と、放熱板１０３と、導体層１０４と、貴金属層１０５とを有する。基板１０１は、例えば絶縁樹脂を含む基板本体に絶縁層、配線パターン、ビア配線等（図示せず）が形成されたものである。基板１０１の一方の面にはシリコン等を含む半導体チップ１０２が実装され、他方の面には配線パターンの一部である導体層１０４が形成されている。導体層１０４の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）等である。導体層１０４の厚さは、例えば、５〜１０μｍ程度である。半導体チップ１０２上には、例えば銅（Ｃｕ）等からなる放熱板１０３が配置されている。なお、半導体チップ１０２の発熱量が小さい場合には、放熱板１０３は不要である。

貴金属層１０５は、導体層１０４の上面に積層形成されている。貴金属層１０５の材料や厚さ、形成する目的は貴金属層３５と同様であるため、その説明は省略する。なお、導体層１０４及び貴金属層１０５は、基板１０１の他方の面に、例えば格子状に配置されたパッドである。すなわち、半導体パッケージ１００は所謂ＬＧＡ（Land grid array）であり、ソケット１０は所謂ＬＧＡ用のソケットである。

半導体パッケージ１００上には、蓋部１３０が配置されている。蓋部１３０は、例えば金属で構成される略矩形状や略額縁状の部材であり、例えば枠部２０の上面２０Ａの一端側に回動可能に取り付けられており、他端側にロック機構を有する。図３に示すように、蓋部１３０の外縁部を枠部２０の上面２０Ａと接するように固定する（ロックする）ことにより、接続端子４３は押圧されＺ方向に縮んで所定のばね圧が生じ、半導体パッケージ１００は第２の中継基板４０を介して第１の中継基板３０と確実に電気的に接続される。すなわち、被接続物である半導体パッケージ１００は、ソケット１０を介して、実装基板１１０と電気的に接続される。但し、蓋部１３０のロックを解除することにより、半導体パッケージ１００及び第２の中継基板４０は、枠部２０から着脱可能である。

なお、蓋部１３０は、枠部２０とは別体でも構わない。この場合には、例えば、半導体パッケージ１００を蓋部１３０により上側から押圧した状態で、蓋部１３０が枠部２０に固定可能な構造であれば良い。

ソケット１０は、第２の中継基板４０の基板本体４１に、ばね性を有する接続端子４３を直接固定し、反りの原因となるハウジングが存在しない構造としているため、反りの発生し難いソケットを実現できる。反りの発生を抑制することにより、半導体パッケージ１００と実装基板１１０との接続信頼性を向上可能となる。又、第２の中継基板４０は、隣接する第１の中継基板３０及び半導体パッケージ１００と、はんだ等により固定されていなく、枠部２０から着脱可能である。そのため、接続端子４３が破損したような場合であっても、容易に第２の中継基板４０を良品と交換できる。

又、第２の中継基板４０は、従来の中継基板３０４（図２参照）のように、両面に接続端子３０５及び３０６が固定された構造ではなく、両面から突出するように貫通孔４１ｘに１つの接続端子４３を挿入し固定した構造であるから、接続端子４３の一端から他端までの距離を短くできる。そのため、被接続物である半導体パッケージ１００とマザーボード等の実装基板１１０との接続距離（信号の伝送経路）を短くすることが可能となり、電気特性を改善できる。又、この構造により、ソケット１０の低背化が可能である。

又、第１の中継基板３０を設けず、ばね性を有する接続端子４３を、マザーボード等の実装基板１１０の、表面に貴金属層が設けられていない導体層１１２と直接接触させると、十分な接続信頼性を得ることができない。しかし、第１の実施の形態では、マザーボード等の実装基板１１０上に第１の中継基板３０をはんだ１２０で接続しており、ばね性を有する接続端子４３は第１の中継基板３０の貴金属層３５と接するため、高い接続信頼性が得られる。

ここで、図６を参照しながら、接続端子４３の詳細な構造について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、第１の実施の形態に係る接続端子を例示する図である。図６Ａが断面図、図６Ｂが斜視図である。図６Ａ及び図６Ｂを参照するに、接続端子４３は、第１の接続部５１と、第２の接続部５２と、ばね部５３と、第１の支持部５４と、第２の支持部５５と、第３の支持部５６と、曲げ部５７と、接着部５８とを有する。

接続端子４３は、ばね性を有する接続端子であり、例えばリン青銅やベリリウム銅等のＣｕ系合金等を用いた導電性材料から構成することができる。接続端子４３の表面に、ニッケル（Ｎｉ）めっきやニッケル（Ｎｉ）合金めっき等を施しても構わない。

第１の接続部５１は、断面がＲ形状とされている。第１の接続部５１の厚さは、例えば、０．０８ｍｍとすることができる。第１の接続部５１は、例えば第１の中継基板３０の貴金属層３５と接触する部分である。第１の接続部５１の表面（貴金属層３５等と接触する部分）に、例えばＡｕめっき膜（例えば、厚さ０．３〜０．５μｍ）等を形成すると、接触抵抗を下げることができ好適である。

第２の接続部５２は、第１の接続部５１の上方に、第１の接続部５１と対向するように配置されている。第２の接続部５２は、ばね部５３、第１の支持部５４、及び第２の支持部５５を介して、第１の接続部５１と電気的に接続されている。第２の接続部５２は、接触部５２ａと、突出部５２ｂとを有する。

接触部５２ａは、例えば半導体パッケージ１００の貴金属層１０５と接触する部分である。接触部５２ａの表面（貴金属層１０５等と接触する部分）に、例えばＡｕめっき膜（例えば、厚さ０．３〜０．５μｍ）等を形成すると、接触抵抗を下げることができ好適である。接触部５２ａは、接続端子４３が押圧された際、主に半導体パッケージ１００の厚さ方向（図３のＺ方向）に移動する。接触部５２ａは、ラウンド形状とされている。このように、接触部５２ａをラウンド形状とすることにより、接触部５２ａが押圧され貴金属層１０５等と接触する際、接触部５２ａにより貴金属層１０５等が破損することを防止できる。

又、接触部５２ａは、例えば半導体パッケージ１００が第２の接続部５２を押圧した際、ばね部５３の変形により、第２の接続部５２が第１の接続部５１に近づく方向（図３のＺ方向）に移動した状態で、貴金属層１０５等と接触する。これにより、貴金属層１０５等と第２の接続部５２とが接触した際、第２の接続部５２が、貴金属層１０５等が形成された面と平行な方向に大きく移動することがなくなるため、貴金属層１０５等を狭ピッチに配置できる。

突出部５２ｂは、一方の端部が第２の支持部５５と一体的に構成されており、他方の端部が接触部５２ａと一体的に構成されている。突出部５２ｂは、第２の支持部５５から貴金属層１０５等に向かう方向（第１の接続部５１から離間する方向）に突出している。

このように、接触部５２ａと第２の支持部５５との間に、接触部５２ａ及び第２の支持部５５と一体的に構成され、第２の支持部５５から貴金属層１０５等に向かう方向（第１の接続部５１から離間する方向）に突出する突出部５２ｂを設けることで、半導体パッケージ１００等が接触部５２ａを押圧した際のばね部５３の変形による、貴金属層１０５等と第２の支持部５５との接触を防止することが可能となるため、接続端子４３及び貴金属層１０５等の破損を防止できる。

貴金属層１０５等と第２の接続部５２とが接触していない状態における第２の接続部５２の突出量Ａ（第２の支持部５５と突出部５２ｂとの接続部分を基準としたときの突出量）は、例えば、０．３ｍｍとすることができる。又、第２の接続部５２の厚さは、例えば、０．０８ｍｍとすることができる。

ばね部５３は、第１の支持部５４と第２の支持部５５との間に配置されており、第１の支持部５４及び第２の支持部５５と一体的に構成されている。ばね部５３は、湾曲した形状（例えば、Ｃ字型）とされており、ばね性を有する。

ばね部５３は、半導体パッケージ１００等により第２の接続部５２が押圧された際、第２の接続部５２を貴金属層１０５等に向かう方向に反発させることで、第２の接続部５２と貴金属層１０５等とを固定することなく、第２の接続部５２と貴金属層１０５等とを接触させるためのものである。

ばね部５３の幅及び厚さは、例えば、第２の接続部５２の幅及び厚さと同じにできる。なお、第１の実施の形態の接続端子４３では、実際には、第２の接続部５２、ばね部５３、第１の支持部５４、及び第２の支持部５５が一体的にばねとして機能する。第２の接続部５２、ばね部５３、第１の支持部５４、及び第２の支持部５５に対応する部分の接続端子４３のばね定数は、例えば、０．６〜０．８Ｎ／ｍｍとすることができる。

第１の支持部５４は、ばね部５３と第１の接続部５１との間に配置されている。第１の支持部５４の一方の端部は、ばね部５３の一方の端部と一体的に構成されており、第１の支持部５４の他方の端部は、第１の接続部５１と一体的に構成されている。第１の支持部５４は、板状とされている。

第１の中継基板３０と対向する側の接着部５８の面５８Ａ（ＸＹ平面と平行な平面）と平行な平面を平面Ｂとしたときに、第１の支持部５４は、第１の中継基板３０と対向する側の面５４Ａと平面Ｂとが成す角度θ_１が鋭角となるように構成されている。角度θ_１は、例えば、５〜１５度とすることができる。

このように、角度θ_１を鋭角にすることで、半導体パッケージ１００等が接触部５２ａを押圧した際のばね部５３の変形による第１の中継基板３０等と第１の支持部５４との接触を防止することが可能となるため、接続端子４３及び第１の中継基板３０等の破損を防止できる。第１の支持部５４の幅及び厚さは、例えば、第２の接続部５２の幅及び厚さと同じにできる。

第２の支持部５５は、ばね部５３と第２の接続部５２との間に配置されている。第２の支持部５５の一方の端部は、ばね部５３の他方の端部と一体的に構成されており、第２の支持部５５の他方の端部は、第２の接続部５２の突出部５２ｂと一体的に構成されている。第２の支持部５５は、板状とされている。第２の支持部５５の幅及び厚さは、例えば、第２の接続部５２の幅及び厚さと同じにすることができる。

第３の支持部５６は、曲げ部５７及び接着部５８を支持するために設けられている。第３の支持部５６は、一方の端部が第１の接続部５１と一体的に構成されており、他方の端部が曲げ部５７と一体的に構成されている。第３の支持部５６は、板状とされており、第１の接続部５１から第２の接続部５２に向かう方向（第１の接続部５１から離間する方向）に突出している。第３の支持部５６の幅及び厚さは、例えば、第２の接続部５２の幅及び厚さと同じにすることができる。

曲げ部５７は、第３の支持部５６と接着部５８とに所定の角度を持たせるために設けられており、断面がＲ形状とされている。曲げ部５７は、一方の端部が第３の支持部５６と一体的に構成されており、他方の端部が接着部５８と一体的に構成されている。曲げ部５７の幅及び厚さは、例えば、第２の接続部５２の幅及び厚さと同じにすることができる。

接着部５８は、接続端子４３を第２の中継基板４０に接着するために設けられている。接着部５８は、板状とされており、一方の端部が曲げ部５７と一体的に構成されている。接着部５８の面５８Ａは、第２の中継基板４０の一方の面に接着される。接着部５８の厚さは、例えば、第２の接続部５２の厚さと同じにすることができる。接着部５８の幅は、第２の中継基板４０との接着強度を確保するために、他の部分よりも（Ｙ方向に）広くすることが好ましい。

接続端子４３は、例えば、図示していない金属板（例えば、Ｃｕ系合金）を所定の形状に打ち抜き加工した後、打ち抜かれた金属板の表面全体にＮｉめっき膜（例えば、厚さ１〜３μｍ）を形成し、次いで、第１の接続部５１及び接触部５２ａに対応する部分に形成されたＮｉめっき膜に、Ａｕめっき膜（例えば、厚さ０．３〜０．５μｍ）を形成（Ａｕめっき膜を部分的に形成）し、その後、Ｎｉめっき膜及びＡｕめっき膜が形成され、打ち抜かれた金属板を曲げ加工することで製造できる。上記金属板の材料となるＣｕ系合金としては、例えば、リン青銅やベリリウム銅等を用いることができる。

なお、上記接続端子本体（図示せず）は、図示していない金属板（例えば、Ｃｕ系合金）を所定の形状にエッチング加工した後、エッチング加工された金属板を曲げ加工することで形成してもよい。図６Ａに示す状態（接続端子４３の第２の接続部５２が押圧されていない状態）における接続端子４３の高さＨ_１は、例えば、１．５ｍｍ程度とすることができる。又、接続端子４３の高さＨ_２（平面Ｂから接着部５８の面５８Ａまでの高さ）は、例えば、０．６ｍｍ程度とすることができる。接続端子４３の可動範囲は、例えば、０．４ｍｍ程度とすることができる。

次に、図７〜図１２を参照しながら、ソケット１０を用いた半導体パッケージ１００と実装基板１１０との接続方法について説明する。

始めに、図７に示すように、実装基板１１０及び第１の中継基板３０を準備する。そして、実装基板１１０と第１の中継基板３０とを、はんだ１２０を介して電気的に接続する。具体的には、実装基板１１０の導体層１１２と第１の中継基板３０の導体層３３に、それぞれはんだペーストを塗布し、導体層１１２と導体層３３とを対向させて、それぞれに塗布されたはんだペースト同士を接触させる。そして、例えば２３０℃に加熱してはんだペーストを溶融し、はんだ１２０を形成する。

次いで、図８に示すように、枠部２０を準備する。そして、枠部２０を第１の中継基板３０を囲むように実装基板１１０側に押しこみ、枠部２０の複数の第３の位置決め保持部２３を、第１の中継基板３０に圧入する。これにより、枠部２０の下面２０Ｄ及び複数の第３の位置決め保持部２３の内側面２３Ａは、それぞれ第１の中継基板３０の上面の外縁部及び側面と接して固定される。この際、各第３の位置決め保持部２３の底面２３Ｂが実装基板１１０の上面と接するため、第３の位置決め保持部２３がストッパーとして機能し、枠部２０を実装基板１１０側に押しこみ過ぎて、はんだ１２０等にダメージを与えることを防止できる。なお、枠部２０は、例えば、樹脂を用いた周知のトランスファーモールド法や、金属を用いたプレス加工や切削加工等により作製できる。

なお、図７と図８とは、順番が反対になっても構わない。すなわち、枠部２０の複数の第３の位置決め保持部２３を第１の中継基板３０に圧入し、その後、第１の中継基板３０を枠部２０とともにリフロー等し、はんだ１２０を介して実装基板１１０と電気的に接続しても構わない。

次いで、図９（断面図）及び図１０（平面図）に示すように、第２の中継基板４０を準備する。そして、蓋部１３０を回動させて、第２の中継基板４０を配置可能な状態とし、第２の中継基板４０を第２の中継基板４０の下面の外縁部が第２の位置決め保持部２２と対向し、第２の中継基板４０の側面が内側面２０Ｃに支持されるように配置する。但し、この時点では、接続端子４３は押圧されていないため、第２の中継基板４０の下面の外縁部は第２の位置決め保持部２２と接していない。第１の中継基板３０と第２の中継基板４０とは、枠部２０により位置合わせされ、各接続端子４３の第１の接続部５１は第１の中継基板３０の各貴金属層３５と接する。

第１の実施の形態では、第２の中継基板４０において、複数の接続端子４３は、接続端子４３の配設方向Ｃに対して所定の角度θ_２をなすように配列されている（図１０参照）。言い換えれば、複数の接続端子４３は、接続端子４３の配設方向Ｃに対して傾斜するように配置されている。所定の角度θ_２は、例えば、２５〜３５度程度とすることができる。なお、接着部５８の幅Ｗ_１及びＷ_２は、例えば、０．４ｍｍ程度とすることができる。又、第２の接続部５２の幅Ｗ_３は、例えば、０．２ｍｍ程度とすることができる。

このように、接続端子４３の配設方向Ｃに対して傾斜するように、複数の接続端子４３を配列させることにより、配設方向Ｃに対して平行となるように複数の接続端子４３を配列した場合と比較して、単位面積当たりに多くの接続端子４３を配置することが可能となる。これにより、接続端子４３と接触する貴金属層３５及び１０５を狭ピッチに配置できる。貴金属層３５及び１０５のピッチは、例えば０．８〜１ｍｍ程度とすることができる。但し、複数の接続端子４３の配列は図１０には限定されず、例えば配設方向Ｃに対して平行となるように配列しても構わない。

なお、第２の中継基板４０は、例えば、以下のようにして作製できる。すなわち、基板本体４１にプレス加工等により貫通孔４１ｘを形成する。そして、基板本体４１の一方の面の、接続端子４３の接着部５８に対応する位置に、例えば熱硬化性のエポキシ系の接着剤４２を塗布し、貫通孔４１ｘに接続端子４３を挿入する。貫通孔４１ｘに接続端子４３を挿入することにより、第２の接続部５２、第２の支持部５５、及びばね部５３の一部（第２の支持部５５に接続する側）が基板本体４１の一方の面側に突出し、第３の支持部５６、第１の接続部５１、第１の支持部５４、及びばね部５３の一部（第１の支持部５４に接続する側）が基板本体４１の他方の面側に突出する。

貫通孔４１ｘに接続端子４３を挿入する際、所定の治具を用いて接続端子４３が基板本体４１の両面から所定量突出するように位置決めする。そして、接着剤４２を硬化温度以上の温度にして硬化させる。これにより、接続端子４３が貫通孔４１ｘに挿入され、基板本体４１の両面から突出するように、基板本体４１の一方の面に接着剤４２により接着された第２の中継基板４０が作製される。

次いで、図１１に示すように、半導体パッケージ１００を準備する。そして、半導体パッケージ１００を構成する基板１０１の下面の外縁部が第１の位置決め保持部２１と対向し、基板１０１の側面が内側面２０Ｂに支持されるように配置する。但し、この時点では、接続端子４３は押圧されていないため、基板１０１の下面の外縁部は第１の位置決め保持部２１と接していない。半導体パッケージ１００と第２の中継基板４０とは、枠部２０により位置合わせされ、各接続端子４３の第２の接続部５２は半導体パッケージ１００の各貴金属層１０５と接する。

次いで、図１２に示すように、蓋部１３０を矢印方向に回動させて、半導体パッケージ１００を実装基板１１０側に押し込み、蓋部１３０の外縁部が枠部２０の上面２０Ａと接するように固定（ロック）する。これにより、接続端子４３は押圧されＺ方向に縮んで所定のばね圧が生じ、半導体パッケージ１００は第２の中継基板４０を介して第１の中継基板３０と確実に電気的に接続される（図３参照）。すなわち、半導体パッケージ１００は、ソケット１０を介して、実装基板１１０と電気的に接続される。

なお、半導体パッケージ１００は、第１の位置決め保持部２１により保持されるため、第１の位置決め保持部２１よりも実装基板１１０側に押し込まれることはない。このように、第１の位置決め保持部２１は、半導体パッケージ１００が必要以上に押し込まれ、接続端子４３が必要以上に変形して破損することを防止するストッパーとしても機能している。又、第２の中継基板４０は、第２の位置決め保持部２２により保持されるため、第２の位置決め保持部２２よりも実装基板１１０側に押し込まれることはない。このように、第２の位置決め保持部２２は、第２の中継基板４０が必要以上に押し込まれ、接続端子４３が必要以上に変形して破損することを防止するストッパーとしても機能している。

このように、第１の実施の形態によれば、半導体パッケージ等の被接続物を実装基板等と電気的に接続するための、枠部と第１の中継基板と第２の中継基板とを有するソケットにおいて、第２の中継基板の基板本体に、ばね性を有する接続端子を固定し、反りの原因となるハウジングが存在しない構造としているため、反りの発生し難いソケットを実現できる。反りの発生を抑制することにより、半導体パッケージと実装基板との接続信頼性を向上可能となる。

又、第２の中継基板は、隣接する第１の中継基板及び半導体パッケージと、はんだ等により固定されていなく、枠部から着脱可能である。そのため、接続端子が破損したような場合であっても、容易に第２の中継基板を良品と交換できる。

又、第２の中継基板は、従来の中継基板（図２参照）のように、両面に接続端子が固定された構造ではなく、両面から突出するように貫通孔に１つの接続端子を挿入し固定した構造であるから、接続端子の一端から他端までの距離を短くできる。そのため、被接続物である半導体パッケージとマザーボード等の実装基板との接続距離（信号の伝送経路）を短くすることが可能となり、電気特性を改善できる。又、この構造により、ソケットの低背化が可能である。

又、マザーボード等の実装基板上に第１の中継基板を接続しており、ばね性を有する接続端子は第１の中継基板の貴金属層と接するため、高い接続信頼性が得られる（第１の中継基板を設けず、ばね性を有する接続端子を、マザーボード等の実装基板の、表面に貴金属層が設けられていない導体層（パッド）と直接接触させると、十分な接続信頼性を得ることができない）。

又、第１の中継基板をマザーボード等の実装基板の材料と同一の材料で作製することにより、両基板は同様の熱膨張係数を有するため、マザーボード等の実装基板が反っても第１の中継基板も同じ方向に反り、第１の中継基板とマザーボード等の実装基板との接続信頼性を向上できる。なお、第１の中継基板が反っても、第２の中継基板がリジッドであれば、ばね性のある接続端子が第１の中継基板の反りを吸収し、第２の中継基板がフレキシブルであれば第１の中継基板の反りに追従するため、第１の中継基板と第２の中継基板との接続信頼性は維持される。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、枠部２０に代えて枠部６０を用いる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１に係るソケットの断面図は、図３及び図４と同様であるため、図示は省略する。以下、第１の実施の形態と同様の部分についての説明は省略し、枠部６０を中心に説明する。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、第１の実施の形態の変形例１に係るソケットの枠部を例示する図である。図１３Ａが平面図、図１３Ｂが底面図、図１３Ｃが斜視図である。図１３Ａ〜図１３Ｃを参照するに、枠部６０は、第１の位置決め保持部２１に代えて第１の位置決め保持部６１が設けられている点を除いて、枠部２０と同様の構成である。

第１の実施の形態では、第１の位置決め保持部２１は、枠部２０の上面２０Ａよりも内側の、上面２０Ａよりも一段下がった位置に額縁状に設けられた面であった。一方、第１の実施の形態の変形例１では、第１の位置決め保持部６１は、枠部６０の上面２０Ａよりも内側の、上面２０Ａよりも一段下がった位置に部分的に設けられた面である。

第１の位置決め保持部６１は、半導体パッケージ１００を構成する基板１０１の下面の外縁部と接している。内側面２０Ｂの形成する開口部の形状は、半導体パッケージ１００の平面形状に合わせて矩形状とされている。又、内側面２０Ｂの形成する開口部の形状は、半導体パッケージ１００の着脱を可能とするため、基板１０１の外形形状よりも若干大きくされている。内側面２０Ｂと基板１０１の側面とは、接していても構わないし、第２の中継基板４０と半導体パッケージ１００との間に位置ずれが生じない程度の隙間があっても構わない。

なお、第２の中継基板４０の外形形状は第１の実施の形態と同様でも良いし、図１４に示すように、外縁部に第１の位置決め保持部６１に対応する形状の切り欠き部６１ｘを設けた第２の中継基板４０Ａを用いてもよい。第２の中継基板４０Ａのような形状とすることにより、第２の中継基板４０よりも最大外形を大きくできるため、より外縁部に近い部分に接続端子４３を配置することが可能となる。これにより、半導体パッケージ１００の導体層１０４及び貴金属層１０５が、より基板１０１の外縁部に近い部分に配置されている場合にも対応可能となる。

このように、第１の実施の形態の変形例１によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、パッド（導体層１０４及び貴金属層１０５）が、より基板の外縁部に近い部分に配置された半導体パッケージとも好適に接続できる。

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、第１の実施の形態とは異なる方法で、第２の中継基板の基板本体に接続端子を固定する例を示す。以下、第１の実施の形態と同様の部分についての説明は省略し、第２の中継基板７０を中心に説明する。

図１５は、第１の実施の形態の変形例２に係るソケットを例示する断面図である。図１６は、図１５の一部を拡大して例示する断面図である。図１５及び図１６を参照するに、ソケット１０Ａは、第２の中継基板４０が第２の中継基板７０に置換されている点が、ソケット１０（図３及び図４参照）と相違する。

第２の中継基板７０において、接続端子４３は、第１の中継基板３０側の基板本体４１の貫通孔４１ｘに挿入され、基板本体４１の両面から突出するように、基板本体４１の一方の面に接着剤４２により接着されている。そして、更に接続端子４３は、半導体パッケージ１００側の基板本体４１の貫通孔４１ｘに挿入され、基板本体４１の両面から突出するように、基板本体４１の一方の面に接着剤４２により接着されている。つまり、接続端子４３は、接着部５８の両面が接着剤４２を介して２枚の基板本体４１に挟持されて固定されており、２枚の基板本体４１から突出している。

このように、第１の実施の形態の変形例２によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、接続端子を２枚の基板本体で挟持して固定することにより、接続端子の基板本体に対する接着強度を高めることができる。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、各実施の形態及びその変形例において、本発明に係るソケットをマザーボード等の実装基板に適用する例を示した。しかしながら、本発明に係るソケットは半導体パッケージテスト用基板等にも適用可能である。例えば、半導体パッケージテスト用基板に本発明に係るソケットを適用すれば、半導体パッケージの電気特性等のテストを繰り返し実施することが可能となる。

１０、１０Ａ ソケット
２０、６０ 枠部
２０Ａ 上面
２０Ｂ、２０Ｃ、２３Ａ 内側面
２０Ｄ 下面
２０ｘ 開口部
２１、６１ 第１の位置決め保持部
２２ 第２の位置決め保持部
２３ 第３の位置決め保持部
２３Ｂ 底面
３０ 第１の中継基板
３１、４１、１１１ 基板本体
３２、３３、１０４、１１２ 導体層
３４ ビア配線
３５、１０５ 貴金属層
４０、４０Ａ、７０ 第２の中継基板
４１ｘ 貫通孔
４２ 接着剤
４３ 接続端子
５１ 第１の接続部
５２ 第２の接続部
５２ａ 接触部
５２ｂ 突出部
５３ ばね部
５４ 第１の支持部
５５ 第２の支持部
５６ 第３の支持部
５７ 曲げ部
５８ 接着部
５４Ａ、５８Ａ 面
６１ｘ 切り欠き部
１００ 半導体パッケージ
１０１ 基板
１０２ 半導体チップ
１０３ 放熱板
１１０ 実装基板
１２０ はんだ
１３０ 蓋部
Ａ 突出量
Ｂ 平面
Ｃ 配設方向
Ｈ_１、Ｈ_２ 高さ
Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３ 幅
θ_１、θ_２ 角度

Claims (11)

1. 実装基板上に搭載された第１の中継基板と、前記第１の中継基板上に着脱可能な状態で搭載された第２の中継基板と、前記第１の中継基板に固定された枠部と、を有し、
   前記枠部は、前記第１及び前記第２の中継基板を位置決め保持するとともに、被接続物を前記第２の中継基板上に着脱可能な状態で位置決め保持可能に構成され、
   前記第１の中継基板は、前記実装基板との対向面と反対側の面に形成された第１の導体層と、前記実装基板との対向面に形成された第２の導体層と、を備え、
   前記第２の中継基板は、貫通孔を有する基板本体と、前記貫通孔に挿入された状態で前記基板本体に固定され、前記基板本体から前記第１の中継基板側に突出する第１の接続部及び前記基板本体から前記被接続物側に突出する第２の接続部を有する接続端子と、を備え、
   前記第１の接続部が、前記第１の中継基板の前記第１の導体層と接触し、
   前記第２の接続部が、前記被接続物のパッドと接触し、
   前記被接続物と前記実装基板とが電気的に接続されるソケット。
2. 前記枠部が前記被接続物を前記第２の中継基板上に搭載した状態で、前記被接続物が前記実装基板側に押圧されると、
   前記第１の接続部が、前記第１の中継基板の前記第１の導体層と接触し、
   前記第２の接続部が、前記被接続物の前記パッドと接触し、
   前記被接続物と前記実装基板とが電気的に接続される請求項１記載のソケット。
3. 前記枠部は、前記第１の中継基板と前記第２の中継基板との間隔、及び前記第２の中継基板と前記被接続物との間隔が所定値以下とならないように、前記第１の中継基板、前記第２の中継基板、及び前記被接続物を位置決め保持する請求項１又は２記載のソケット。
4. 前記接続端子において、前記第１の接続部と前記第２の接続部とは対向配置され、前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に湾曲した形状の部分を含む請求項１乃至３の何れか一項記載のソケット。
5. 前記被接続物は、前記第２の中継基板に対向する面に、格子状に配列された多数のパッドを有し、
   前記接続端子は、前記多数のパッドに対応して配列されている請求項１乃至４の何れか一項記載のソケット。
6. 前記接続端子は、格子状に配列された前記多数のパッドに対して、平面視で傾斜するように配置されている請求項５記載のソケット。
7. 前記実装基板と前記第１の中継基板とは、熱膨張係数が等しい材料を主成分とする請求項１乃至６の何れか一項記載のソケット。
8. 前記枠部は、内側面に複数の突起部を有し、
   前記第２の中継基板は、外縁部に複数の切り欠き部を有し、
   前記第２の中継基板は、前記複数の切り欠き部が、前記複数の突起部と嵌合して位置決めされている請求項１乃至７の何れか一項記載のソケット。
9. 前記第１の導電層上に貴金属層が積層形成されており、
   前記枠部が前記被接続物を前記第２の中継基板上に搭載した状態で、前記被接続物が前記実装基板側に押圧されると、
   前記第２の中継基板の前記接続端子の前記第１の接続部が、前記第１の中継基板の前記貴金属層と接触し、
   前記第２の中継基板の前記接続端子の前記第２の接続部が、前記被接続物の前記パッドと接触し、
   前記被接続物と前記実装基板とが電気的に接続される請求項１乃至８の何れか一項記載のソケット。
10. 前記第１の接続部及び前記第２の接続部の表面に貴金属層が形成されている請求項１乃至９の何れか一項記載のソケット。
11. 前記第２の中継基板は、貫通孔を有する基板本体を２枚有し、
    前記接続端子は、前記第１の接続部から前記第２の接続部側に延設された接着部を有し、
    前記接続端子は、２枚の前記基板本体の前記貫通孔に挿入され、前記接着部を接着剤を介して２枚の前記基板本体で挟持されて固定されている請求項１乃至１０の何れか一項記載のソケット。