(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記溝は、前記固定部の第1面から前記接続部側に延在する方向に形成された第1の溝と、前記第1の溝の所定位置から前記接続端子の側面方向に分岐する第2の溝と、を有する請求項1又は2記載の接続端子構造。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
なお、以下の実施の形態では、一例として、半導体パッケージ及び基板の平面形状が矩形状である場合を示すが、半導体パッケージ及び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。
【0012】
〈第1の実施の形態〉
[第1の実施の形態に係るソケットの構造]
図1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2は、
図1の一部を拡大して例示する断面図である。
図3は、
図1の接続端子の配列を例示する平面図である。なお、
図1〜
図3において、X方向は接続端子30の配列方向、Y方向はX方向と垂直で基板本体11の一方の面に平行な方向、Z方向は基板本体11の一方の面に垂直な方向としている。又、
図1及び
図2は、
図3のXZ平面に平行な断面を図示しており、
図3は基板10と接続端子30Aのみを図示している。
【0013】
なお、
図3に示すように、平面視において(Z方向から視て)接続端子30はX方向に対して傾いているため、XZ平面に平行な断面図では接続端子30の断面形状を示すことができない。そこで、便宜上、
図1及び
図2では、XZ平面に平行な断面図には本来現れない接続端子30の断面形状を模式的に示している。
【0014】
図1〜
図3を参照するに、ソケット1は、インターポーザ2と、保持構造3とを有する。半導体パッケージ4は、ソケット1を用いて、着脱可能な状態で実装基板5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4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。
【0015】
なお、便宜上、
図1における紙面上側(後述の押し込み板53側)の面を一方の面又は上面、
図1における紙面下側(後述の背面固定板51側)の面を他方の面又は下面と称する場合がある。
【0016】
(インターポーザ2)
まず、ソケット1を構成するインターポーザ2について説明する。インターポーザ2は、基板10と、接合部20と、接続端子30A及び30Bと、接合部40とを有する。なお、接続端子30Aと接続端子30Bとは同一構造であるため、特に区別をする必要がない場合には、接続端子30Aと接続端子30Bとを含めて接続端子30と称する場合がある。
【0017】
基板10は、基板本体11と、基板本体11の一方の面に形成されたパッド12と、他方の面に形成されたパッド13と、基板本体11の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔11x内に形成された貫通配線14とを有する。基板本体11の一方の面にパッド12を選択的に露出するソルダーレジスト層を設けても構わない。又、基板本体11の他方の面にパッド13を選択的に露出するソルダーレジスト層を設けても構わない。なお、パッド12は本発明に係るパッドの代表的な一例であり、パッド13は本発明に係る他のパッドの代表的な一例である。
【0018】
パッド12とパッド13とは、貫通配線14を介して電気的に接続されている。貫通配線14は、貫通孔11xを充填して設けられても構わない。パッド12は、接続端子30Aの固定部31と接続されるパッドとして機能する。又、パッド13は、接続端子30Bの固定部31と接続されるパッドとして機能する。なお、パッド12及びパッド13は、所定の平面形状にパターニングされている部分(パッドと接続される配線パターンとして機能する部分)を有していてもよい。
【0019】
基板本体11は、接続端子30を固定するための基体となるものであり、例えば、ポリイミド樹脂や液晶ポリマ等を用いたフレキシブルなフィルム状基板を用いることができる。基板本体11として、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸したリジッドな基板(例えば、FR4材等)を用いても構わない。基板本体11の厚さは、例えば0.3mm〜4mm程度とすることができる。
【0020】
パッド12、パッド13、及び貫通配線14の材料としては、例えば、銅(Cu)等を用いることができる。パッド12、パッド13の厚さは、例えば、10〜40μm程度とすることができる。パッド12、パッド13、及び貫通配線14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。
【0021】
接続端子30は、ばね性を有する導電性の部材である。接続端子30Aの一端である固定部31は、接合部20を介してパッド12と電気的及び機械的に接続されている。接続端子30Aの他端である接続部32は、半導体パッケージ4のパッド63に着脱可能な状態(固定されていない状態)で当接し、パッド63と電気的に接続されている。
【0022】
接続端子30Bの一端である固定部31は、接合部40を介してパッド13と電気的及び機械的に接続されている。接続端子30Bの他端である接続部32は、実装基板5のパッド72に着脱可能な状態(固定されていない状態)で当接し、パッド72と電気的に接続されている。
【0023】
各接続端子30Aと各接続端子30Bとは、例えば、平面視において重複する位置に配置されており、平面視において重複する位置に配置された接続端子30Aと接続端子30Bとは、接合部20、基板10、及び接合部40を介して電気的に接続されている。なお、接合部20は本発明に係る接合部の代表的な一例であり、接合部40は本発明に係る他の接合部の代表的な一例である。
【0024】
平面視において、接続端子30(接続端子30Aも接続端子30Bも同様)は、接続端子30の配設方向C(X方向)に対して所定の角度θ
1をなして傾くように配列されている。所定の角度θ
1は、例えば、20〜60度程度とすることができる。
【0025】
このように、各接続端子30を、各接続端子30の配設方向Cに対して傾斜させて配列することにより、配設方向Cに対して平行に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30を配列することが可能となる。これにより、例えば0.8mm程度の狭ピッチでパッド(例えば、パッド63等)が配列された被接続物(例えば、半導体パッケージ4等)にも対応可能となる。なお、接続端子30の詳細な構造については、後述する。
【0026】
接合部20は、接続端子30Aの固定部31とパッド12とを電気的及び機械的に接続している。接合部40は、接続端子30Bの固定部31とパッド13とを電気的及び機械的に接続している。接合部20及び40の材料としては、例えば、はんだや導電性樹脂ペースト(例えば、Agペースト)等の導電性材料を用いることができる。しかし、接合部20及び40の材料としては、はんだを用いると好適である。はんだは導電性樹脂ペーストよりも流動性に優れるため、各接続端子をパッドに接合する際に、後述のように均一な余剰はんだ部を形成可能となるからである。
【0027】
接合部20及び40の材料としてはんだを用いる場合は、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。その他の組成として、SnとSbの合金、SnとAgとCuとSbからなる合金、SnとAgとBiとInからなる合金等を用いてもよい。
【0028】
ここで、
図4を参照しながら、接続端子30の詳細な構造について説明する。
図4は、第1の実施の形態に係る接続端子を例示する図であり、(a)は正面図、(b)は左側面図、(c)は右側面図、(d)は底面図である。
【0029】
図4を参照するに、接続端子30は、ばね性を有する導電性の部材であり、固定部31と、接続部32と、ばね部33と、第1支持部34と、第2支持部35とを有する。接続端子30は、例えば、Cu系合金等を主成分とする金属の表面にNiめっき膜が形成された構成とすることができる。固定部31及び当接部38(後述)については、Niめっき膜上に更にAuめっき膜を積層形成すると、はんだの濡れ性や接続信頼性が向上し好適である。
【0030】
固定部31は、接続端子30の一端に形成されている。固定部31は、板状とされている。固定部31の厚さは、例えば0.08mm程度とすることができる。固定部31の横幅(紙面奥行き方向)は、例えば0.3mm程度とすることができる。固定部31の縦幅(紙面左右方向)は、例えば0.4mm程度とすることができる。
【0031】
接続端子30Aの固定部31の第1面31a(パッド12と対向する面)は、接合部20を介して基板10のパッド12の上面と電気的及び機械的に接続されている。接続端子30Bの固定部31の第1面31a(パッド13と対向する面)は、接合部40を介して基板10のパッド13の下面と電気的及び機械的に接続されている。なお、接続端子30Aは本発明に係る接続端子の代表的な一例であり、接続端子30Bは本発明に係る他の接続端子の代表的な一例である。
【0032】
接続部32は、接続端子30の他端に形成され、固定部31と対向するように配置されている。接続部32は、ばね部33、第1支持部34、及び第2支持部35を介して固定部31と電気的に接続されている。接続部32は、当接部38と、突出部39とを有する。接続部32の厚さは、例えば0.08mm程度とすることができる。接続部32の横幅(紙面奥行き方向)は、例えば0.2mm程度とすることができる。なお、ばね部33、第1支持部34、及び第2支持部35を、接続端子30の湾曲部と称する場合がある。つまり、接続端子30は、ばね性を有する湾曲部を介して接続部32と対向配置された固定部31を有する。
【0033】
当接部38は、被接続物のパッド(例えば、半導体パッケージ4のパッド63や実装基板5のパッド72等)と当接する部分である。当接部38はラウンド形状(例えば、半円状に湾曲した形状)とされており、接続端子30が押圧された際、主に
図1等のZ方向に移動する。このように、当接部38をラウンド形状とすることにより、当接部38が押圧され被接続物のパッドと当接する際、当接部38により被接続物のパッドが破損することを防止できる。
【0034】
又、当接部38は、接続端子30が押圧された際、ばね部33の変形により、接続部32が固定部31に近づく方向(
図1等のZ方向)に移動した状態で、被接続物のパッドと当接する。これにより、被接続物のパッドと接続部32とが当接した際、接続部32が、被接続物のパッド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、被接続物のパッドを狭ピッチに配置できる。被接続物のパッドのピッチ(当接部38のピッチ)は、例えば、0.8mm程度とすることができる。
【0035】
突出部39は、一方の端部が第2支持部35と一体的に形成されており、他方の端部が当接部38と一体的に形成されている。突出部39は、第2支持部35から被接続物のパッドに向かう方向(固定部31から離間する方向)に突出している。
【0036】
このように、当接部38と第2支持部35との間に、当接部38及び第2支持部35と一体的に形成され、第2支持部35から被接続物のパッドに向かう方向(固定部31から離間する方向)に突出する突出部39を設けることにより、以下の効果を奏する。すなわち、当接部38が押圧された際の、ばね部33の変形による被接続物のパッドと第2支持部35との接触を防止することが可能となり、接続端子30及び被接続物のパッドの破損を防止できる。
【0037】
被接続物のパッドと接続部32とが当接していない状態における接続部32の突出量D(第2支持部35と突出部39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。
【0038】
ばね部33は、第1支持部34と第2支持部35との間に配置されており、第1支持部34及び第2支持部35と一体的に形成されている。ばね部33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。
【0039】
ばね部33は、接続部32が押圧された際、接続部32を被接続物のパッドに向かう方向に反発させることで、接続部32と被接続物のパッドとを固定することなく接触させるためのものである。ばね部33の横幅(紙面奥行き方向)及び厚さは、例えば、接続部32の横幅及び厚さと同じにすることができる。
【0040】
なお、本実施の形態の接続端子30では、実際には、第1支持部34、ばね部33、第2支持部35、及び接続部32が一体的にばねとして機能する。第1支持部34、ばね部33、第2支持部35、及び接続部32に対応する部分の接続端子30のばね定数は、例えば、0.6〜0.8N/mmとすることができる。
【0041】
第1支持部34は、ばね部33と固定部31との間に配置されている。第1支持部34の一方の端部は、ばね部33の一方の端部と一体的に形成されており、第1支持部34の他方の端部は、固定部31と一体的に形成されている。第1支持部34は、板状とされている。
【0042】
第1支持部34は、固定部31の第1面31aを含む平面Eと、基板10と対向する側の第1支持部34の面34aとがなす角度θ
2が鋭角となるように形成されている。角度θ
2は、例えば、5〜15度とすることができる。
【0043】
このように、角度θ
2を鋭角にすることで、当接部38が押圧された際のばね部33の変形による基板10と第1支持部34との接触を防止することが可能となるため、接続端子30及び基板10の破損を防止できる。第1支持部34の横幅(紙面奥行き方向)及び厚さは、例えば、接続部32の横幅及び厚さと同じにすることができる。
【0044】
第2支持部35は、ばね部33と接続部32との間に配置されている。第2支持部35の一方の端部は、ばね部33の他方の端部と一体的に形成されており、第2支持部35の他方の端部は、接続部32の突出部39と一体的に形成されている。第2支持部35は、板状とされている。第2支持部35の横幅(紙面奥行き方向)及び厚さは、例えば、接続部32の横幅及び厚さと同じにすることができる。
図4に示す状態(接続部32が押圧されていない状態)における接続端子30の高さHは、例えば、1〜2mm程度とすることができる。
【0045】
接続端子30の固定部31及び湾曲部(ばね部33、第1支持部34、及び第2支持部35)の基板10のパッド(パッド12又は13)と対向する面(接続端子30の固定部31の第1面31aから接続部32側に延在する面)には溝30xが設けられている。
【0046】
つまり、溝30xは、固定部31の第1面31aから接続部32側に延在している。但し、溝30xは固定部31の第1面31aから湾曲部の一部まで連続的に設けられていればよく、固定部31及び湾曲部の全領域にわたって設ける必要はない。なお、以降、固定部31の第1面31a及び湾曲部の基板10のパッド(パッド12又は13)と対向する面を、パッド対向面と称する場合がある。
【0047】
本実施の形態では、溝30xは接続端子30の長手方向(固定部31の第1面31aから接続部32側に延在する方向)に略直線状に形成された1本の溝である。溝30xの断面形状は、例えば、三角形とすることができる。溝30xの断面形状は、矩形や半円形、半楕円形等でも構わない。溝30xの幅は、例えば、0.01〜0.05mm程度とすることができる。溝30xの深さは、例えば、0.01〜0.05mm程度とすることができる。
【0048】
溝30xは、接合部20としてはんだを用いて、接続端子30Aを基板10のパッド12と接合する際に、溶融したはんだを均一に流すための案内溝として機能する。同様に、溝30xは、接合部40としてはんだを用いて、接続端子30Bを基板10のパッド13と接合する際に、溶融したはんだを均一に流すための案内溝として機能する。
【0049】
溶融したはんだは接合部20及び40を形成するが、溶融したはんだの一部である余剰はんだは毛細管現象により溝30xに沿って流れ、湾曲部のパッド対向面の溝30x近傍には
図5に示すように溝30xに沿った形状の余剰はんだ部25が形成される。余剰はんだ部25は、溝30xを充填し、基板10のパッド(パッド12又は13)側に突出している。余剰はんだ部25の厚さT(パッド対向面からの突出量)は、例えば、20〜40μm程度とすることができる。
【0050】
溝30xが形成されていない場合にも余剰はんだ部は形成されるが、余剰はんだを流す案内溝として機能する部分が存在しないため、余剰はんだが広範囲に流れ難い。よって、余剰はんだ部の形状や余剰はんだ部を構成するはんだの量が接続端子毎に異なる(ばらつく)。溝30xが形成されていない場合の余剰はんだ部の厚さのばらつきは、例えば、20〜80μm程度となる。
【0051】
一方、溝30xが形成されている場合、溝30xが余剰はんだを均一に流すための案内溝として機能するため、余剰はんだが溝30xに沿って広範囲に流れ、均一な形状の(厚さや幅が均一な)余剰はんだ部25が形成される。その結果、溝30xが形成されている場合の余剰はんだ部25の厚さTのばらつきは、溝30xが形成されていない場合の余剰はんだ部の厚さのばらつきよりも小さく抑えられ、例えば、20〜40μm程度となる。このように、固定部31の第1面31aから湾曲部の一部まで連続的に溝30xを設けることにより、溝30xに沿った均一な形状の余剰はんだ部25を形成可能となる。
【0052】
なお、接続端子30のパッド対向面の溝30xが形成されている領域に、金めっき膜を形成すると、はんだの濡れ性が向上し、余剰はんだの流れが一段と良好となり好適である。
【0053】
接続端子30は、例えば、以下のようにして作製できる。図示していない金属板(例えば、Cu系合金)を準備し、準備した金属板を所定の形状に打ち抜き加工する。この際、例えば、長尺状に打ち抜く。打ち抜き加工と同時に、固定部31及び湾曲部(ばね部33、第1支持部34、及び第2支持部35)に対応する部分に溝30xを形成できる。
【0054】
その後、打ち抜き加工された金属板の表面全体にNiめっき膜(例えば、厚さ1〜3μm)を形成する。そして、更に、固定部31及び当接部38に対応する部分や溝30xが形成された部分のNiめっき膜に、Auめっき膜(例えば、厚さ0.3〜0.5μm)を積層形成(Auめっき膜を部分的に形成)する。その後、Niめっき膜及びAuめっき膜が形成された金属板を曲げ加工することで接続端子30が作製できる。
【0055】
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、コルソン系の銅合金等を用いることができる。なお、接続端子30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。溝30xは、エッチング加工時に固定部31及び湾曲部(ばね部33、第1支持部34、及び第2支持部35)にハーフエッチングを行うことにより形成できる。
【0056】
(保持構造3、半導体パッケージ4、実装基板5)
まず、保持構造3に保持される半導体パッケージ4、実装基板5について説明する。被接続物である半導体パッケージ4は、基板61と、半導体チップ62と、パッド63と、放熱板64とを有する。但し、放熱板64は、必要に応じて設ければよい。基板61は、例えば絶縁性樹脂を含む基板本体に絶縁層、配線パターン、貫通配線等(図示せず)が形成されたものである。基板61の上面にはシリコン等を含む半導体チップ62が実装され、下面には配線パターンの一部であるパッド63が形成されている。
【0057】
パッド63は、基板61の下面に、例えば、格子状に配置されている。すなわち、半導体パッケージ4は所謂LGA(Land grid array)であり、ソケット1は所謂LGA用のソケットである。パッド63の材料は、例えば、銅(Cu)等である。パッド63の厚さは、例えば、5〜10μm程度である。半導体チップ62は、例えばフリップチップ接続により基板61に搭載されている。半導体チップ62上には、銅等の金属からなる放熱板64が配置されている。なお、半導体チップ62の周囲等に封止樹脂を設けても構わない。
【0058】
実装基板5(マザーボード等)は、基板本体71と、配線パターンの一部であるパッド72とを有する。基板本体71は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を含浸したもの等である。パッド72は、基板本体71の上面の、例えば、半導体パッケージ4のパッド63に対応する位置に格子状に配置されている。パッド72の材料は、例えば、銅(Cu)等である。
【0059】
平面視において、実装基板5の四隅近傍にはボルト51aが挿入される貫通孔71xが形成されている。又、平面視において、実装基板5のパッド72の形成領域の外側かつ貫通孔71xの形成領域の内側には、複数の貫通孔71yが所定間隔で形成されている。貫通孔71yは、後述の位置決め部52の突起部84が挿入されるガイド孔である。
【0060】
次に、保持構造3について説明する。保持構造3は、背面固定板51と、位置決め部52と、押し込み板53と、スペーサ54と、ナット55とを有し、インターポーザ2や半導体パッケージ4を実装基板5に対して一定の状態に保持する機能を備える。
【0061】
背面固定板51は、例えば、平面形状が略矩形状であり表面が絶縁処理された金属板の四隅近傍にボルト51aが立設された構造を有する。ボルト51aは、半導体パッケージ4上に押し込み板53が配された際に、押し込み板53の上面から突出する長さとされている。金属板としては、例えば、スチールやSUS、アルミニウム等を用いることができる。背面固定板51の各ボルト51aは実装基板5の貫通孔71xに挿入され、背面固定板51上に実装基板5が位置決めされている。
【0062】
実装基板5上には、位置決め部52により、インターポーザ2及び半導体パッケージ4が位置決めされている。より詳しくは、接続端子30Aの接続部32が半導体パッケージ4のパッド63に着脱可能な状態で当接し、かつ、接続端子30Bの接続部32が実装基板5のパッド72に着脱可能な状態で当接するように、位置決め部52により位置決めされている。
【0063】
ここで、
図6を参照しながら、位置決め部52の構造について説明する。
図6は、第1の実施の形態に係る位置決め部を例示する図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図、(c)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
【0064】
図6を参照するに、位置決め部52は、中央に略矩形状の開口部を有する枠状部材81に位置決め保持部82と、位置決め保持部83と、突起部84とを設けたものであり、樹脂や金属等から形成されている。位置決め部52は、インターポーザ2及び半導体パッケージ4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。
【0065】
又、位置決め部52は、インターポーザ2の基板10と実装基板5の基板本体71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。又、位置決め部52は、半導体パッケージ4の基板61と実装基板5の基板本体71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。
【0066】
位置決め保持部82は、平面形状が略半円形状の台座部82aと、平面形状が略円形状の柱状部82bとを有する。位置決め保持部82は、枠状部材81の対向する側壁に所定間隔で2個ずつ設けられている。台座部82a及び柱状部82bは、平面視において、枠状部材81の側壁から内方に一部が突出するように設けられている。
【0067】
台座部82aの下面は枠状部材81の下面81aと略面一とされており、台座部82aの上面は枠状部材81の上面81bよりも低い位置に配されている。柱状部82bは台座部82aの上面に設けられ、柱状部82bの上面は枠状部材81の上面81bよりも高い位置に配されている。つまり、柱状部82bの一部は枠状部材81の上面81bから突出している。
【0068】
位置決め保持部83は、平面形状が略半円形状の台座部83aと、平面形状が略円形状の柱状部83bとを有する。位置決め保持部83は、枠状部材81の対向する側壁(位置決め保持部82が設けられていない対向する側壁)に所定間隔で2個ずつ設けられている。台座部83a及び柱状部83bは、平面視において、枠状部材81の側壁から内方に一部が突出するように設けられている。
【0069】
台座部83aの下面は枠状部材81の下面81aと略面一とされており、台座部83aの上面は枠状部材81の上面81bよりも低く台座部82aの上面より高い位置に配されている。つまり、台座部83aの上面は台座部82aの上面よりも一段上がった位置に配されている。
【0070】
柱状部83bは台座部83aの上面に設けられ、柱状部83bの上面は枠状部材81の上面81bよりも高い位置に配されている。つまり、柱状部83bの一部は枠状部材81の上面81bから突出している。柱状部83bの上面は柱状部82bの上面と略面一とされている。
【0071】
突起部84は、枠状部材81の下面81aの外縁部に所定間隔で複数個設けられている。突起部84の平面形状は、実装基板5の貫通孔71yの平面形状よりも小さく形成されている。突起部84は、実装基板5の貫通孔71yに挿入されており、これにより、位置決め部52は実装基板5に位置決めされている。
【0072】
図3に示すように、インターポーザ2の基板10には、略半円状の切り欠き部10xが対向する側縁部に所定間隔で2個ずつ設けられている。又、切り欠き部10xが設けられていない対向する側縁部には、略半円状の切り欠き部10yが所定間隔で2個ずつ設けられている。なお、切り欠き部10yの平面形状は、切り欠き部10xの平面形状よりも大きくされている。
【0073】
切り欠き部10xの平面形状は、枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の柱状部82bの平面形状よりも大きく、枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の台座部82aの平面形状よりも小さく形成されている。又、切り欠き部10yの平面形状は、枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の台座部83aの平面形状よりも大きく形成されている。
【0074】
インターポーザ2の基板10は、切り欠き部10xが枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の柱状部82bに、切り欠き部10yが枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の台座部83aに対応する位置にくるように、枠状部材81内に配されている。
【0075】
前述のように、切り欠き部10xの平面形状は枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の台座部82aの平面形状よりも小さく形成されている。そのため、台座部82aがストッパとなり、インターポーザ2の基板10が台座部82aの上面よりも実装基板5側に押し込まれることはない。
【0076】
つまり、インターポーザ2は、基板10の下面の外縁部が台座部82aの上面と接しているか、又は、接続端子30Bのばね性により台座部82aの上面から少し浮いた位置に保持されている。その結果、インターポーザ2の基板10が必要以上に実装基板5側に押し込まれ、接続端子30Bが必要以上に変形して破損することを防止できる。
【0077】
半導体パッケージ4の基板61にも切り欠き部10x及び10yに対応する切り欠き部が設けられている(図示はしないが、便宜上、各々切り欠き部61x及び61yとする)。切り欠き部61xの平面形状は、枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の柱状部82bの平面形状よりも大きく形成されている。又、切り欠き部61yの平面形状は、枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の柱状部83bの平面形状よりも大きく、枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の台座部83aの平面形状よりも小さく形成されている。
【0078】
半導体パッケージ4の基板61は、切り欠き部61xが枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の柱状部82bに、切り欠き部61yが枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の柱状部83bに対応する位置にくるように、枠状部材81内に配されている。
【0079】
前述のように、切り欠き部61yの平面形状は枠状部材81の側壁から内方に突出する部分の台座部83aの平面形状よりも小さく形成されている。そのため、台座部83aがストッパとなり、半導体パッケージ4の基板61が台座部83aの上面よりもインターポーザ2側に押し込まれることはない。
【0080】
つまり、半導体パッケージ4は、基板61の下面の外縁部が台座部83aの上面と接しているか、又は、接続端子30Aのばね性により台座部83aの上面から少し浮いた位置に保持されている。その結果、半導体パッケージ4の基板61が必要以上にインターポーザ2側に押し込まれ、接続端子30Aが必要以上に変形して破損することを防止できる。
【0081】
押し込み板53は、インターポーザ2及び半導体パッケージ4を実装基板5側に押圧するための部材である。押し込み板53は、ボルト51aに挿入された状態で実装基板5上に配されたスペーサ54上に配され、ボルト51aの上端側に螺号されたナット55により背面固定板51に固定されている。なお、押し込み板53の下面の所定領域が半導体パッケージ4の基板61の上面及びスペーサ54の上面と接するように、押し込み板53には半導体チップ62や放熱板64、ボルト51a等を避けるための貫通孔が設けられている。
【0082】
押し込み板53の下面の所定領域が半導体パッケージ4の基板61の上面に接した状態で押し込み板53が背面固定板51に固定されると、押し込み板53が半導体パッケージ4を実装基板5側に押し込み、半導体パッケージ4は実装基板5側に移動する。
【0083】
これにより、ソケット1の接続端子30A及び30B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4のパッド63は接続端子30Aの接続部32と当接し、実装基板5のパッド72は接続端子30Bの接続部32と当接する。つまり、半導体パッケージ4はソケット1を介して実装基板5と電気的に接続される。但し、ナット55をはずすことにより、インターポーザ2及び半導体パッケージ4は、ソケット1から着脱可能である。
【0084】
このように、第1の実施の形態では、接続端子30に固定部31の第1面31aから湾曲部の一部まで連続的に溝30xを設ける。これにより、溝30xが余剰はんだを均一に流すための案内溝として機能するため、余剰はんだが溝30xに沿って広範囲に流れ、接続端子30に均一な形状の(厚さや幅が均一な)余剰はんだ部25が形成可能となる。その結果、接続端子30毎にばね定数が変わったり、基板10の表面から接続端子30の先端までの高さがばらついたりする問題が生じ難くなり、接続端子30と被接続物との接続信頼性を向上できる。
【0085】
又、接続端子30に余剰はんだ部25が形成されると、接続端子30の高周波(例えば、10GHz以上)での導電率が高くなり、S21(挿入損失)が向上する。この際、各接続端子30に形成される余剰はんだ部25の形状が均一であるため、接続端子30毎に電気特性がばらつくことを抑制できる。なお、電気特性の向上に関しては、〈シミュレーション〉の項で後述する。
【0086】
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、インターポーザ2に代えて、接続端子構造8を設けたソケットの例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【0087】
図7は、第2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8は、
図7の一部を拡大して例示する断面図である。
図7及び
図8を参照するに、ソケット7において、インターポーザ2が接続端子構造8に置換された点、及び、保持構造3が保持構造9に置換された点がソケット1(
図1等参照)と相違する。
【0088】
接続端子構造8において、接続端子30の一端である固定部31は、接合部20を介してパッド12と電気的及び機械的に接続されている。接続端子30の他端である接続部32は、半導体パッケージ4のパッド63に着脱可能な状態(固定されていない状態)で当接し、パッド63と電気的に接続されている。
【0089】
基板10のパッド13は、接合部40を介して、実装基板5のパッド72と電気的及び機械的に接続されている。つまり、接続端子構造8では、基板10の一方の面のみに接続端子30が設けられ、基板10の他方の面は実装基板5に固定されている。すなわち、ソケット7において、半導体パッケージ4のみが着脱可能である。
【0090】
保持構造9は、位置決め部52が位置決め部59に置換された点が、保持構造3(
図1等参照)と相違する。実装基板5上には、位置決め部59により、半導体パッケージ4が位置決めされている。より詳しくは、接続端子30の接続部32が半導体パッケージ4のパッド63に着脱可能な状態で当接するように、位置決め部59により位置決めされている。
【0091】
ここで、
図9を参照しながら、位置決め部59の構造について説明する。
図9は、第2の実施の形態に係る位置決め部を例示する図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う断面図、(c)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
【0092】
図9を参照するに、位置決め部59は、中央に略矩形状の開口部を有する枠状部材91に位置決め保持部92と、突起部94とを設けたものであり、樹脂や金属等から形成されている。位置決め部59は、接続端子構造8及び半導体パッケージ4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、位置決め部59は、半導体パッケージ4の基板61と接続端子構造8の基板10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。
【0093】
位置決め保持部92は、平面形状が略矩形状の台座部92aと、平面形状が略円形状の柱状部92bとを有する。位置決め保持部92は、枠状部材91の各側壁に所定間隔で2個ずつ設けられている。又、枠状部材91の各側壁において、2つの位置決め保持部92間には、柱状部92bが形成されていない台座部91aが1つずつ設けられている。台座部92a及び柱状部92bは、平面視において、枠状部材91の側壁から内方に一部が突出するように設けられている。
【0094】
台座部92aの下面は枠状部材91の下面91aと略面一とされており、台座部92aの上面は枠状部材91の上面91bよりも低い位置に配されている。柱状部92bは台座部92aの上面に設けられ、柱状部92bの上面は枠状部材91の上面91bよりも高い位置に配されている。つまり、柱状部92bの一部は枠状部材91の上面91bから突出している。
【0095】
突起部94は、枠状部材91の下面91aに所定間隔で複数個設けられている。位置決め部59は、突起部94の下面が実装基板5の基板本体71の上面に接するように配置されている。位置決め部59において、突起部94の内側面は接続端子構造8の基板10の側面と接し、枠状部材91の下面91a及び台座部92aの下面は接続端子構造8の基板10の上面外縁部と接している。
【0096】
突起部94の高さ(下面91aからの突起量)は、基板10の厚さと接合部40の厚さを考慮して決定されているため、実装基板5に位置決め部59を配置しても、接合部40に負荷がかかることはない。なお、本実施の形態では、位置決め部59は実装基板5上に配されるため、実装基板5に貫通孔71yを設ける必要はない。
【0097】
半導体パッケージ4の基板61には、略半円状の切り欠き部が各側縁部に所定間隔で2個ずつ設けられている(図示はしないが、便宜上、切り欠き部61zとする)。切り欠き部61zの平面形状は、枠状部材91の側壁から内方に突出する部分の柱状部92bの平面形状よりも大きく、枠状部材91の側壁から内方に突出する部分の台座部92aの平面形状よりも小さく形成されている。
【0098】
半導体パッケージ4の基板61は、切り欠き部61zが枠状部材91の側壁から内方に突出する部分の柱状部92bに対応する位置にくるように、枠状部材91内に配されている。前述のように、切り欠き部61zの平面形状は枠状部材91の側壁から内方に突出する部分の台座部92aの平面形状よりも小さく形成されている。そのため、台座部92aがストッパとなり、半導体パッケージ4の基板61が台座部92aの上面よりもインターポーザ2側に押し込まれることはない。又、台座部91aも、台座部92aと同様にストッパとなる。
【0099】
つまり、半導体パッケージ4は、基板61の下面の外縁部が台座部92aの上面と接しているか、又は、接続端子30のばね性により台座部92aの上面から少し浮いた位置に保持されている。その結果、半導体パッケージ4の基板61が必要以上にインターポーザ2側に押し込まれ、接続端子30が必要以上に変形して破損することを防止できる。
【0100】
押し込み板53の下面の所定領域が半導体パッケージ4の基板61の上面に接した状態で押し込み板53が背面固定板51に固定されると、押し込み板53が半導体パッケージ4を実装基板5側に押し込み、半導体パッケージ4は実装基板5側に移動する。
【0101】
これにより、ソケット7の接続端子30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4のパッド63は接続端子30の接続部32と当接する。つまり、半導体パッケージ4はソケット7を介して実装基板5と電気的に接続される。但し、ナット55をはずすことにより、半導体パッケージ4は、ソケット7から着脱可能である。
【0102】
なお、接続端子30には、第1の実施の形態と同様に溝30xが設けられているため、第2の実施の形態のソケット7は、第1の実施の形態のソケット1と同様に、接続端子30と被接続物との接続信頼性の向上や電気特性の向上という効果を奏する。
【0103】
〈溝形状の変形例〉
溝形状の変形例では、接続端子30の固定部31及び湾曲部のパッド対向面に形成される溝形状の第1の実施の形態及び第2の実施の形態とは異なる例を示す。なお、溝形状の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【0104】
図10は、溝形状の変形例を示す図(その1)である。
図4に示す接続端子30では、接続端子30の長手方向(固定部31の第1面31aから接続部32側に延在する方向)に1本の溝30xが形成されていた。
図10に示す接続端子100では、接続端子100の長手方向に2本の溝100x及び100yが並設されている。このように、接続端子の固定部及び湾曲部の各々の被接続物のパッドと対向する面に、複数の溝を形成しても第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
【0105】
図11は、溝形状の変形例を示す図(その2)である。
図11に示す接続端子110では、接続端子110の長手方向に溝110xが形成されている。溝110xは、接続端子110の長手方向に形成された第1の溝110x
1と、第1の溝110x
1の所定位置から両側(接続端子30の側面方向)に分岐する複数の第2の溝110x
2とを有する。
【0106】
図11の例では、第1の溝110x
1の所定間隔の4カ所の位置に第2の溝110x
2が設けられているが、第2の溝110x
2は、1カ所〜3カ所、5カ所以上に設けてもよい。又、
図11の例では、各第2の溝110x
2は、固定部31側から接続部32側に向かって開くV字型に形成されているが、この形状には限定されない。例えば、V字を形成する部分は直線状でなくてもよく、湾曲していてもよい。
【0107】
又、V字を構成する一方の第2の溝110x
2と、V字を構成する他方の第2の溝110x
2とを、第1の溝110x
1の同一位置に設けず、第1の溝110x
1の所定位置に交互に設けてもよい。又、溝110xと相似形の溝を複数個設けてもよい。
【0108】
このように、接続端子の固定部及び湾曲部の各々の被接続物のパッドと対向する面に、第1の溝と第1の溝の所定位置から両側に分岐する複数の第2の溝とを有する溝を形成しても第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
【0109】
〈シミュレーション〉
余剰はんだ部の厚さが電気特性に与える影響をシミュレーションした。具体的には、Cu系合金の表面全体にNiめっき膜を形成した接続端子30の余剰はんだ部25の厚さT(
図5参照)を0μm(余剰はんだ部が形成されていない状態)、20μm、40μmとした場合についてシミュレーションした。シミュレーションでは、接続端子30の接続部32を入力(ポート1)、接続端子30、接合部20(はんだ)、パッド12、貫通配線14、パッド13、及び接合部40(はんだ)を信号経路、実装基板5のパッド72を出力(ポート2)としたときのSパラメータ(S11及びS21)を求めた。
【0110】
図12は、シミュレーション結果を示す図である。
図12(a)に示すように、S11(反射損失)は余剰はんだ部25の厚さTによらず略一定であることがわかった。又、
図12(b)に示すように、S21(挿入損失)は余剰はんだ部25の厚さTが厚いほど向上することがわかった。
【0111】
はんだの導電率は低周波ではNiより低いが、Niは透磁率が高いため、高周波(例えば、10GHz以上)になると、はんだの導電率はNiより高くなる(表皮効果の影響で電流の伝導断面積が減るため、高周波ではNiの導電率が下がる)。そのため、余剰はんだ部25の厚さTが厚くなるほど、接続端子30の高周波での導電率が高くなり、S21(挿入損失)が向上すると考えられる。
【0112】
このように、電気特性上は、余剰はんだ部25の厚さTが厚い方が好適であることがわかった。そこで、接続端子30に溝30xを形成し、均一な形状の余剰はんだ部25を形成してやれば、接続端子30の高周波における電気特性を向上でき、かつ、接続端子30毎に電気特性がばらつくことを抑制できる。
【0113】
但し、余剰はんだ部25の厚さTが厚過ぎると、余剰はんだ部25が基板10と接触する等の機械特性上の問題が生じるおそれがある。そのため、余剰はんだ部25の厚さTは、ソケットに要求される電気特性や機械特性を考慮し、好適な値を適宜決定する必要がある。
【0114】
以上、好ましい実施の形態及びその変形例等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等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等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0115】
例えば、第1の実施の形態や第2の実施の形態において、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、第1の実施の形態や第2の実施の形態に係るソケットは半導体パッケージテスト用の実装基板にも適用可能である。例えば、第1の実施の形態や第2の実施の形態に係るソケットを半導体パッケージテスト用の実装基板に適用すれば、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。