JP7316192B2 - ソケット - Google Patents

Description

本発明は、接触パッドが底面に２次元的に配列された電子部品が装着されるソケットに関する。

大規模な電子部品は、回路基板に搭載する際に、その回路基板に直接に半田付けするのではなく、ソケットを介して実装されることが多い。すなわち、ソケットが回路基板に半田付けされ、そのソケットに電子部品が装着されることが多い。そのソケットには、電子部品の底面に配列された接触パッドの各々に接触する多数のコンタクトが、平板状のハウジングの第１面から突き出るようにして配列されている。また、そのハウジングの第２面には、第１面の多数のコンタクトそれぞれに対応する多数の半田ボールが配置される。特許文献１には、平板状の支持体と、多数のコンタクトと、多数の半田ボール（バンプ）を備えたソケットが開示されている。

このようなソケットのハウジングとして、従来はＬＣＰ樹脂が使用されることが多い。ところが、このＬＣＰ樹脂は、回路基板とは熱膨張率が異なる。近年では、底面に２次元的に、例えば１ｍｍピッチで５０００個もの接触パッドが配列された大規模なＣＰＵ等の電子部品が登場してきている。このような電子部品用のソケットのハウジングをＬＣＰ樹脂で構成すると、ＬＣＰ樹脂と回路基板との熱膨張率の違いに起因して、半田付け部に割れが生じるおそれや、ソケットを回路基板に半田付けして常温に戻ったときにソケットに反りが生じるおそれがある。

そこで、近年では、ソケットのハウジングとして、回路基板と同じ材質の平板状のハウジングが使われてきている。ソケットのハウジングとして回路基板と同じ材質の平板状ハウジングを採用すれば、熱膨張率の差に起因する問題を抑えた大規模な電子部品用のソケットを構成することができる。

特開２０１２－２８４０８号公報

しかし、ハウジングと回路基板とが同じ材質といっても完全同一ではないので、熱膨張率に若干の差異がある。５，０００ピンもの多極のソケットではその際も無視できず、リフロー半田付け後、常温に戻るまでの間に、特に四隅の半田接合部が大きなストレスを受ける。

また、多数の接触パッドを有する電子部品を実装すると、半田接合部は垂直荷重によるストレスを受ける。

この垂直荷重によるストレスの問題を解決するために、平板状ハウジングの、回路基板側を向いた面の複数箇所に、スペーサを配置することが考えられる。このスペーサを配置してそのスペーサを回路基板に当接させれば、平板状ハウジング上の位置によらず一定の間隔とすることができる。これにより、垂直荷重に起因する半田接合部へのストレスを抑えることができる。

しかしながら、スペーサを配置すると、そのスペーサという部品が増え、その組立工数が増えてコストを押し上げる要因となる。

本発明は、新たな部品を追加することなく、半田接合部へのストレスを抑えたソケットを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のソケットは、
平板状ハウジング、
平板状ハウジングに支持された多数のコンタクト、
平板状ハウジングに取り付けられてその平板状ハウジングに沿って延び、多数のコンタクトに接触する多数のパッドが下面に形成された電子部品を搭載する際の平板状ハウジングの面内方向の位置決めとなる枠体、および
平板状ハウジングの、搭載される回路基板側を向いた下面に配置され、多数のコンタクトの各々に電気的に接続されて回路基板と電気的に接続される多数の第１の半田ボール、および
平板状ハウジングの下面に、電気的な接続とは無関係に配置された複数の第２の半田ボールを備えたことを特徴とする。

本発明のソケットは、上記の第２の半田ボールを備えている。このため、全体としての半田付け強度が増し、第１の半田ボールへのストレスを緩和し、半田接合不良を防止する。

ここで、本発明のソケットにおいて、上記第２の半田ボールが、第１の半田ボールよりも平板状ハウジングの縁に寄った位置に配置されていることが好ましい。

上記の第１の半田ボールは、平板状ハウジングの中央部には密に配置される。ただし、平板状ハウジングの縁に寄った位置には、第１の半田ボールが配置された領域と配置されていない領域との境界が存在するなど、第１の半田ボールが密には配置されていない領域が存在する。そこで、この縁に寄った領域の第２の半田ボールを配置すると、半田接合部へのストレスがさらに効果的に抑えられる。

以上の本発明のソケットによれば、スペーサ等の別部品を追加することなく、半田接合部へのストレスを抑えることができる。

本発明の一実施形態としてのソケットの斜視図である。 図１のソケットの、平板状ハウジングの一部を示した図である。 平板状ハウジングの第２面を上に向けた姿勢のソケットの斜視図である。 図３に示す円Ｒの部分の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのソケットの斜視図である。

このソケット１０は、平板状ハウジング２０と、例えば５０００個もの多数のコンタクト３０（図２参照）と、各々がコ字状を成す２個の枠体４０とを備えている。図１では、コンタクト３０は図示が省略されている。また、このソケット１０は、ばね部材５０および着座部材６０を備えている。以下、ソケット１０の各構成要素について順に説明する。

図２は、図１のソケットの、平板状ハウジングの一部を示した図である。図２（Ａ）～（Ｅ）は、その一部の、それぞれ斜視図（Ａ）、平面図（Ｂ）、正面図（Ｃ）、図２（Ｂ）に示す矢印Ｘ－Ｘに沿う断面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。

平板状ハウジング２０には、図２（Ｄ）に示すような、多数のスルーホール２１が形成されている。それらのスルーホール２１の内壁面は、導電性金属のめっきで形成された導電層である。

その平板状ハウジング２０には、その第１面２０Ａから突き出るように多数のコンタクト３０が配列されている。それらのコンタクト３０は、図２（Ｄ）に示すように、圧入部３１がスルーホール２１内に挿し込まれて、スルーホール２１の内壁面の導電層と電気的に導通している。これらのコンタクト３０は、平板状ハウジング２０の第１面（上面）２０Ａに対面するように搭載される電子部品（不図示）の底面に配列された接触パッドに接触して電気的に導通する。

また、平板状ハウジング２０の第２面２０Ｂには、コンタクト３０の各々に対応する半田ボール８０が配列されている。それらの半田ボール８０は、対応するスルーホール２１の内壁面の導電層と電気的に導通している。これにより、各スルーホール２１内の導電層を介して各コンタクト３０と各半田ボール８０が電気的に導通している。このソケット１０は、回路基板（不図示）上に搭載され、半田ボール８０による半田付けにより、回路基板と電気的に導通した状態となる。

また、平板状ハウジング２０には、その各縁に沿う位置に、位置決め孔２２（図４参照）が形成されている。一方、枠体４０に下面には、その位置決め孔２２に対応した位置に位置決め用のボス４１（図４参照）が設けられている。これらのボス４１が位置決め孔２２に圧入されることで、枠体４０が平板状ハウジング２０に位置決めされるとともに固定される。

図１に示すように、枠体４０は、平板状ハウジング２０に立設して平板状ハウジング２０の縁に沿って延びている。そして、この枠体４０は、電子部品を搭載する際の電子部品の側面を案内して平板状ハウジング２０の面内方向の位置決めをしている。ただし、この枠体４０による位置決めのみでは位置決め精度が十分であるとは言えず、このソケット１０では、以下のようにして位置決めの高精度化が行われている。

このソケット１０には、３個の弾性金属製のばね部材５０が備えられている。それらのうち２個のばね部材５０は、枠体４０の第１辺４２に支持されている。また、残りの１個のばね部材５０は、枠体４０の、第１辺４２とは対面しない第２辺４３に支持されている。これらのばね部材５０は、搭載されてきた電子部品を、ばね部材５０が支持された辺とは対面する辺（基準辺）４４，４５に押し当てる役割を有する。すなわち、第１辺４２に支持されたばね部材５０は、電子部品をその第１辺４２と対面する第３辺４４に押し当てている。また、第２辺４３に支持されたばね部材５０は、電子部品をその第２辺４３と対面する第４辺４５に押し当てている。第４辺４５には、第２辺４３に支持されたばね部材５０に押された電子部品が押し当てられる、内向きに膨出した受け部４５１が形成されている。また、図示されていないが、第３辺４４にも同様に、第１辺４２に支持されたばね部材５０に押された電子部品が押し当てられる、内向きに膨出した受け部が形成されている。なお、辺４３，には、電子部品の取付方法を決定する半円柱状のキー部材が電子部品の切欠き（不図示）に対応して設けられている。

また、着座部材６０は、平板状ハウジング２０の第１面２０Ａと搭載される電子部品の底面との間の間隔を、平板状ハウジング２０の場所によらず一定の間隔となるように規制する部材である。きわめて多数の接触パッドを有する大寸法の電子部品を搭載するソケットの場合、そのソケットを構成する平板状ハウジングも大面積のハウジングとなる。このため、面積が大きい分、わずかな反りであっても平板状ハウジングの中央部分と縁に近い部分とでは第１面２０Ａ（図２参照）の高さが無視できない程度に異なるおそれがある。これは、すなわち、搭載された電子部品の底面の接触パッドとコンタクト３０との間の接触圧が、無視できない程度に異なることを意味している。そこで、このソケット１０は、その接触圧が平板状ハウジング２０上の位置によらず一定となるように、着座部材６０を備えている。この着座部材６０は、不図示の圧入部を備え、その圧入部が平板状ハウジング２０に形成された挿し込み孔２３（図３参照）に圧入されることにより、平板状ハウジングに固定されている。

図３は、平板状ハウジングの第２面を上に向けた姿勢のソケットの斜視図である。

また、図４は、図３に示す円Ｒの部分の拡大図である。

図３には、多数の半田ボール８０が示されている。これらの半田ボール８０は、実際には、平板状ハウジング２０の第２面（下面）２０Ｂの、一周に亘る縁部２０Ｄと、着座部材６０（図１参照）の圧入部が圧入される挿し込み孔２３の周囲とを除く中央部２０Ｃの全域に配置されている。ただし、この配置された半田ボール８０を全て描いても煩雑なだけであり、ここでは、一部のみの図示に留めている。この中央部２０Ｃに配置された半田ボールは、コンタクト３０（図２参照）を介して、電子部品と回路基板との間の電気的な接続を担っている半田ボール８１である。また、半田ボール８０は、平板状ハウジング２０の第２面２０Ｂの縁部２０Ｄと第２面２０Ｂの中心付近２０Ｅにも形成されている。この縁部２０Ｄに形成された半田ボール８２および中心付近２０Ｅに形成された半田ボール８３は、電気的な接続には関係しておらず、平板状ハウジング２０の、回路基板への固定や垂直荷重を受ける半田ボールである。ここで、中央部２０Ｃに配置された半田ボール８１および中心付近２０Ｅに形成された半田ボール８３は、本発明にいう第１の半田ボールの一例に相当する。また、縁部２０Ｄに配置された半田ボール８２は、本発明にいう第２の半田ボールの一例に相当する。

このソケット１０には、平板状ハウジング２０の第２面２０Ｂの縁部２０Ｄにも半田ボール８２が配置されている。そして、これら縁部２０Ｄの半田ボール８２が、中央部２０Ｃに配置された半田ボール８１とともに、平板状ハウジング２０の、回路基板への固定を担当している。

また、第２面２０Ｂの中心付近２０Ｅに配置された半田ボール８３は、平板状ハウジング２０の回路基板への固定を担当するとともに、電子部品からの垂直荷重を受ける。

このように、本実施形態のソケット１０によれば、半田接合部へのストレスが低減する。

１０ ソケット
２０ 平板状ハウジング
２０Ａ 第１面（上面）
２０Ｂ 第２面（下面）
２１ スルーホール
３０ コンタクト
４０ 枠体
８１ 半田ボール（第１の半田ボール）
８２ 半田ボール（第２の半田ボール）

Claims (2)

1. 平板状ハウジング、
   前記平板状ハウジングに支持された多数のコンタクト、
   前記平板状ハウジングに取り付けられて該平板状ハウジングに沿って延び、前記多数のコンタクトに接触する多数のパッドが下面に形成された電子部品を搭載する際の該平板状ハウジングの面内方向の位置決めとなる枠体、および
   前記平板状ハウジングの、搭載される回路基板側を向いた下面に配置され、前記多数のコンタクトの各々に電気的に接続されて該回路基板と電気的に接続される多数の第１の半田ボール、および
   前記平板状ハウジングの前記下面に、電気的な接続とは無関係に配置された複数の第２の半田ボールを備えたことを特徴とするソケット。
2. 前記第２の半田ボールが、前記第１の半田ボールよりも前記平板状ハウジングの縁に寄った位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のソケット。

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