JP2018107011A

JP2018107011A - 電気接触子及び電気部品用ソケット

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Publication number: JP2018107011A
Application number: JP2016254010A
Authority: JP
Inventors: 羽中田　吏; Tsukasa Hanakada; 吏羽中田
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US20200091644A1; US10797423B2; KR20190102186A; TW201830545A; WO2018123877A1; CN110121652A

Abstract

【課題】電気接触子の部品点数を減らし、かつ、第１の電気部品と第２の電気部品を電気的に接続したときの電気接触子の抵抗値を下げることができる電気接触子及び電気部品用ソケットを提供する。【解決手段】第１の電気部品１に接触する第１部材７０と、第２の電気部品２に接触する第２部材８０とが、互いに伸縮自在となるように設けられ、第1部材７０は、板状部分７０Ｂの一部に波状部分７０Ｃが形成された導電材料７０Ａが筒状に形成され、第1の電気部品１に接触する第1接触部７１と、波状部分７０Ｃで形成されたばね部７５とを有し、第２部材８０は、棒状部材で構成され、第２の電気部品２に接触する第２接触部８１と、ばね部７５の内部に挿入される挿入部８５とを有し、第1部材７０と第２部材８０をばね部７５の付勢力に抗して収縮させることにより、第1接触部７１と第２接触部８１が互いに離間する方向に付勢される電気接触子６０。【選択図】図１

Description

この発明は、半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）等の電気部品に電気的に接続される電気接触子、及び、この電気接触子が配設された電気部品用ソケットに関するものである。

従来、この種の電気接触子としては、電気部品用ソケットとしてのＩＣソケットに設けられたコンタクトピンが知られている。このＩＣソケットは、配線基板上に配置されると共に、検査対象であるＩＣパッケージが収容されるようになっており、このＩＣパッケージの端子と、配線基板の電極とが、そのコンタクトピンを介して電気的に接続されて、導通試験等の試験を行うようになっている。

そのようなコンタクトピンとしては、板状部材を折り曲げて、配線基板に接触させる接触部と、ＩＣパッケージに接触させる接触部と、接触部同士を離間する方向に付勢するばね部とが一体に構成されたものを形成し、これを板状部材を折り曲げて形成した筒状部材の内部に配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１６４８号公報

しかしながら、前記した特許文献１のようなコンタクトピンにおいて、部品点数が少ない状態で、かつ、コンタクトピンの抵抗値を下げることが求められていた。

そこで、この発明は、電気接触子（コンタクトピン）の部品点数を減らし、かつ、第１の電気部品（配線基板）と第２の電気部品（ＩＣパッケージ）を電気的に接続したときの電気接触子の抵抗値を下げることができる電気接触子及び電気部品用ソケット（ＩＣソケット）を提供することを課題としている。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、第1の電気部品と第２の電気部品の間に配設されて、両者を電気的に接続する電気接触子であって、前記第１の電気部品に接触する第１部材と、前記第２の電気部品に接触する第２部材とが、互いに伸縮自在となるように設けられており、前記第1部材は、板状部分の一部に波状部分が形成された導電材料が筒状に形成され、前記第1の電気部品に接触する第1接触部と、前記波状部分で形成されたばね部とを有しており、前記第２部材は、棒状部材で構成され、前記第２の電気部品に接触する第２接触部と、前記ばね部の内部に挿入される挿入部とを有しており、前記第1部材と前記第２部材を前記ばね部の付勢力に抗して収縮させることにより、前記第1接触部と前記第２接触部が互いに離間する方向に付勢されるようになっている電気接触子としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記ばね部の内部に挿入された前記挿入部が、前記第１接触部と接触して、前記第１部材と前記第２部材とが導通している電気接触子としたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、第２の電気部品上に配置され、第１の電気部品が収容される収容部を有するソケット本体と、該ソケット本体に配設されて前記第１の電気部品に設けられた端子及び前記第２の電気部品に設けられた端子に接触する請求項１又は２に記載の電気接触子とを有する電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電気接触子が第１部材と第２部材の２つの部材で構成されているため、電気接触子に使用する部品点数を少ない状態とすることができる。また、第１部材のばね部の内部に第２部材の挿入部が挿入されて、第１部材と第２部材が電気的に接続するようになっているため、第１接触部に接触した第１の電気部品から第２接触部に接触した第２の電気部品までの電気が通過する距離を、電気が第１部材からばね部全体を通って第２部材に到達する従来のものよりも短くすることができる。その結果、電気接触子の抵抗値を下げることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ばね部の内部に挿入された挿入部が、第１接触部と接触するようになっているため、挿入部がばね部のみに接触している場合より、電気の通過距離を短くすることができ、その結果、電気接触子の抵抗値をより下げることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の電気接触子を有しているため、電気接触子に使用する部品点数を少ない状態とした電気部品用ソケットとすることができる。また、請求項１又は２に記載の電気接触子を有しているため、第１接触部に接触した第１の電気部品から第２接触部に接触した第２の電気部品までの電気が通過する距離を従来のものよりも短くして、電気接触子の抵抗値を下げた電気部品用ソケットとすることができる。

この発明の実施の形態に係るＩＣソケットのソケット本体を示す斜視図である。同実施の形態に係るＩＣソケットのソケット本体の分解斜視図である。同実施の形態に係るＩＣソケットのソケット本体における図２と別角度の分解斜視図である。同実施の形態に係るＩＣソケットのソケット本体におけるコンタクトモジュールを示す正面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットのソケット本体におけるコンタクトモジュールの縦断面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットにおけるコンタクトピンを示す正面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットにおけるコンタクトピンを示す背面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットにおけるコンタクトピンの縦断面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットにおけるコンタクトピンの図８の一部拡大縦断面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットにおけるコンタクトピンの図６の一部拡大正面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットにおけるコンタクトピンの展開図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１〜図１１には、この発明の実施の形態を示す。

この実施の形態の「電気部品用ソケット」としてのＩＣソケット１０は、図１，図４，図５に示すように、「第１の電気部品」としての配線基板１上に配置され、上面に「第２の電気部品」としてのＩＣパッケージ２が収容されて、配線基板１の「端子」としての電極（図示省略）とＩＣパッケージ２の「端子」としての半田ボール（図示省略）に接触して両者を電気的に接続させるように構成されている。そして、このＩＣソケット１０は、例えばＩＣパッケージ２に対するバーンイン試験等の導通試験の試験装置などに用いられる。

この実施の形態のＩＣパッケージ２（図５参照）は、略方形状のパッケージ本体３の下面の略方形の所定の範囲に、複数の球状の半田ボールがマトリックス状に設けられている。

また、ＩＣソケット１０は、図１に示すように、配線基板１上に配置されてＩＣパッケージ２を収容するように構成されたソケット本体２０と、ソケット本体２０に対して回動して開閉可能に配設された一対のカバー部材（図示省略）と、カバー部材の回動を操作するための枠状の操作部材（図示省略）とを備えている。なお、カバー部材及び操作部材については、詳細な説明を省略する。

ソケット本体２０は、図２，図３に示すように、四角形の枠状に形成されてカバー部材や操作部材を支持するように構成された支持部材２１内に、四角形の枠状に形成された枠部材２２が配設され、さらに当該枠部材２２内にコンタクトモジュール３０が配設されている。このコンタクトモジュール３０には、複数の「電気接触子」としてのコンタクトピン６０（図５等参照）がマトリックス状に配設されており、その上面側にＩＣパッケージ２が収容される「収容部」としてのフローティングプレート４０を有する構成となっている。

このコンタクトモジュール３０は、図４，図５に示すように、上側保持部材３１，中央保持部材３２，下側保持部材３３，フローティングプレート４０等を備えている。この上側保持部材３１と中央保持部材３２と下側保持部材３３とは所定の間隔で保持され、この上側保持部材３１の上側には、フローティングプレート４０が、スプリング（図示省略）によりソケット本体２０の上方に付勢されて、所定間隔で保持された上側保持部材３１，中央保持部材３２，下側保持部材３３に対して、上下動可能となっている。

そして、これら上側保持部材３１，中央保持部材３２，下側保持部材３３，フローティングプレート４０の上下方向に貫通するように設けられた貫通孔（図示省略）に、コンタクトピン６０が挿通されて配設されており、上下方向に伸縮自在に構成されている。なお、本実施の形態では、前記したように、コンタクトモジュール３０に対して複数のコンタクトピン６０がマトリックス状に配設されているが、図５上では、便宜的にコンタクトピン６０を３本だけ記載している。

各コンタクトピン６０は、図６〜図１０に示すように、導電性の円筒状に形成されて配線基板１の電極と接触する第１部材７０と、導電性の棒状（ここでは中空の棒状）に形成されてＩＣパッケージ２の半田ボールと接触する第２部材８０の、２つの部材で構成されている。

このうち、第１部材７０は、軸Ｌに沿って筒状に形成された部材であり、第１接触部７１と、これに繋がって第１部材７０の第１接触部７１と第２部材８０の後述する第２接触部８１を軸Ｌに沿って離間する方向に付勢するばね部７５とを有している。第１接触部７１は、下方の配線基板１に接触する細径の第１先端部７２と、第１先端部７２の上部側に繋がる太径の被挿入部７３とを有している。この被挿入部７３の内部は、後述する第２部材８０の挿入部８５が摺動しつつ挿入される大きさ及び形状となっている。

また、ばね部７５は、第１接触部７１からばね部７５に向かう長手方向の軸Ｌを中心として、軸Ｌの両側に軸Ｌに直交する方向に同じ距離だけ突出する波形状部７６が連続しており、これが筒状に湾曲又は折り曲げられた構成となっている。これにより、波形状部７６の凸部７７が軸Ｌの一側と他側に交互に連続するようになっている。また、軸Ｌから一側に突出して半筒状に形成された波形状部７６の凸部７７が、軸Ｌから他側に突出して半筒状に形成された波形状部７６の凸部７７同士の間の凹部７８に対向するようになっている。

また、図１０に示すように、各波形状部７６の凸部７７の頂点部分には、さらに軸Ｌと直交する方向に突出した突起部７９が形成されている。そして、この突起部７９は、対向する凹部７８の間に入り込むように構成されている。このように、突起部７９が凹部７８に入り込むようになっていることで、ばね部７５を、その付勢力に抗して軸Ｌに沿って収縮させる方向に力が働いたときに、所定の収縮量で突起部７９が入り込んだ凹部７８の両脇の凸部７７の側壁７７ａと突起部７９とが当接する。これによって、ストッパが掛かり、それ以上ばね部７５が収縮しないようになる。その結果、所定量以上にばね部７５が収縮することがなくなり、ばね部７５が弾性変形可能な範囲を超えて塑性変形してしまう不具合を防止することができる。

また、ばね部７５の略中間位置には、非ばね状の中間部７４を有しており、この中間部７４によってばね部７５が２つに分割されている。

また、この第１部材７０は、図１１に示す第１部材導電材料７０Ａから形成されている。この第１部材導電材料７０Ａは、板状の部材で構成されており、板状部分７０Ｂの一部に波状部分７０Ｃが形成されている。ここでは、一端側に板状部分７０Ｂが形成されており、板状部分７０Ｂと繋がる他端側に波状部分７０Ｃが形成されている。また、波状部分７０Ｃの略中間位置に、他の板状部分７０Ｄが形成されている。

そして、板状部分７０Ｂが板状部分７０Ｂから波状部分７０Ｃに向かう長手方向の軸Ｌに沿って筒状に湾曲又は折り曲げられることで、筒状の第１接触部７１が形成されており、波状部分７０Ｃが軸Ｌに沿って筒状に湾曲又は折り曲げられることで、当該第１接触部７１に連続する筒状のばね部７５が形成されており、他の板状部分７０Ｄが軸Ｌに沿って筒状に湾曲又は折り曲げられることで、当該ばね部７５の略中間位置に筒状の中間部７４が形成されており、これらによって第１接触部７１と中間部７４と２つに分割されたばね部７５を有する第１部材７０が構成されている。

また、第２部材８０は、軸Ｌに沿って棒状に形成された部材であり、ここでは、中空の棒状に形成されている。なお、中実の棒状に形成されていても良い。この第２部材８０は、第２接触部８１と、これに繋がる挿入部８５とを有している。第２接触部８１は、上方のＩＣパッケージ２に接触する部位であり、細径の第２先端部８２と、第２先端部８２の下部側に繋がる太径の係止部８３とを有している。この係止部８３は、第１部材７０のばね部７５の径より大きな径に形成されており、ばね部７５の端部が当接するようになっている。

また、挿入部８５は、第２接触部８１の係止部８３より細径で、第１部材７０のばね部７５の内部に挿入され、第１部材７０の第１接触部７１の被挿入部７３の内部に摺動しつつ挿入される大きさ及び形状となっている。また、挿入部８５の長さは、ばね部７５の内部に挿入させて収縮方向に力を掛けない状態で、第１接触部７１の被挿入部７３の内部に挿入されており、かつ、ばね部７５を収縮方向に収縮させて突起部７９でストッパが掛かったときに挿入部８５の先端が被挿入部７３と第１先端部７２の境界部分に達しない程度に形成されている。

また、挿入部８５における第２接触部８１の係止部８３付近の壁面には、突出部８６が所定量突出した状態で形成されている。ここでは挿入部８５の軸Ｌ方向の同位置の壁面の対向する２箇所に、半球形状の突出部８６が設けられている。これにより、ばね部７５を係止部８３に当接させた状態で外れないように保持することができるものである。

また、この第２部材８０は、図１１に示す第２部材導電材料８０Ａから形成されている。この第２部材導電材料８０Ａは、長細形状の板状の部材で構成されている。そして、第２部材導電材料８０Ａが長手方向の軸Ｌに沿って筒状に湾曲又は折り曲げられ、かつ、途中の一部分（第２接触部８１の係止部８３となる部分）だけ径を大きくするようにして筒状に湾曲又は折り曲げることで、第２先端部８２と係止部８３が形成された筒状の第２接触部８１が形成されると共に、当該第２接触部８１に連続する筒状の挿入部８５が形成されるようになっている。これらによって第２接触部８１と挿入部８５を有する第２部材８０が構成されている。

このように形成されたコンタクトピン６０は、コンタクトモジュール３０の下側保持部材３３の貫通孔に、第１部材７０の第１接触部７１における細径の第１先端部７２が挿通されて下側保持部材３３の下方に突出させる。また、フローティングプレート４０の貫通孔に、第２部材８０の第２接触部８１における細径の第２先端部８２が挿通される。また、コンタクトモジュール３０の中央保持部材３２の貫通孔に、第１部材７０のばね部７５の略中間位置の中間部７４が挿通される。これにより、コンタクトピン６０がコンタクトモジュール３０に保持されるようになっている。

次に、このような第１部材７０と第２部材８０を有するコンタクトピン６０を備えたＩＣソケット１０の作用について説明する。

このＩＣソケット１０を使用する際には、複数のコンタクトピン６０をそれぞれソケット本体２０のコンタクトモジュール３０に装着し、第１部材７０の第１接触部７１の第１先端部７２を下側保持部材３３の下方に突出させると共に、第２部材８０の第２接触部８１の第２先端部８２をフローティングプレート４０に挿通させ、第１部材７０の中間部７４を中央保持部材３２に挿通させた状態で配置する。

そして、このＩＣソケット１０を配線基板１に位置決め固定し、第１接触部７１の第１先端部７２を配線基板１の電極に接触させる。このとき、第１先端部７２が配線基板１によって上方に押し上げられることで、第１部材７０全体が上方に押し上げられ、ばね部７５の端部が当接した第２部材８０の第２接触部８１の係止部８３を介して第２部材８０も上方に押し上げられた状態となる。

その後、ＩＣパッケージ２をフローティングプレート４０上に収容して、半田ボールを第２接触部８１の第２先端部８２に接触させる。その状態で操作部材を操作してカバー部材でＩＣパッケージ２を下方に押圧することで、ＩＣパッケージ２と共にフローティングプレート４０を上方への付勢力に抗して下降させて、半田ボールにより第２先端部８２が押圧され、第２部材８０がばね部７５の付勢力に抗して下方に押し込まれる。そして、このようにばね部７５を圧縮することで、当該ばね部７５で第１部材７０の第１接触部７１と第２部材８０の第２接触部８１とを互いに離間する方向に付勢して配線基板１の電極とＩＣパッケージ２の半田ボールに適切な接圧を持って接触させて電気的に接続させた状態で、ＩＣパッケージ２のバーンイン試験等の導通試験を実施する。

このとき、第１部材７０の第１接触部７１の被挿入部７３の内部に第２部材８０の挿入部８５が摺動しつつ挿入されるようになっていることで、第２部材８０の第２接触部８１と挿入部８５と第１部材７０の被挿入部７３と第１接触部７１を介して、電気的に配線基板１の電極とＩＣパッケージ２の半田ボールが短い距離で繋がることができるため、低い抵抗値で両者を電気的に接続することができる。

また、このとき、突起部７９が凹部７８に入り込むようになっていることで、ばね部７５を、その付勢力に抗して軸Ｌに沿って収縮させる方向に力が働いたときに、所定の収縮量で突起部７９が入り込んだ凹部７８の両脇の凸部７７の側壁７７ａと突起部７９とが当接する。これによって、ストッパが掛かり、それ以上ばね部７５が収縮しないようになる。その結果、所定量以上にばね部７５が収縮することがなくなり、ばね部７５が弾性変形可能な範囲を超えて塑性変形してしまう不具合を防止することができる。

また、このとき、第１接触部７１と一体のばね部７５が、その上端部で第２接触部８１と繋がっており、ばね部７５が圧縮されることで当該ばね部７５の各波形状部７６同士が当接することで、電気的に短い距離で第１接触部７１から第２接触部８１までが繋がるようになり、前記した挿入部８５を介する接続と同様に、低い抵抗値で配線基板１とＩＣパッケージ２を電気的に接続することができる。

このように、この実施の形態のコンタクトピン６０は、第１部材７０と第２部材８０の２つの部材で構成されているため、コンタクトピン６０に使用する部品点数を従来より減らすことができる。また、第１部材７０のばね部７５の内部に第２部材８０の挿入部８５が挿入されて、第１部材７０と第２部材８０が電気的に接続するようになっているため、第１接触部７１に接触した配線基板１から第２接触部８１に接触したＩＣパッケージ２までの電気が通過する距離を、電気が第１部材からばね部全体を通って第２部材に到達する従来のものよりも短くすることができる。その結果、コンタクトピン６０の抵抗値を下げることができる。

また、この実施の形態のコンタクトピン６０は、ばね部７５の内部に挿入された挿入部８５が、第１接触部７１と接触するようになっているため、挿入部８５がばね部７５のみに接触している場合より、電気の通過距離を短くすることができ、その結果、コンタクトピン６０の抵抗値をより下げることができる。

また、この実施の形態のＩＣソケット１０は、前記したようなコンタクトピン６０を有しているため、コンタクトピン６０に使用する部品点数を従来より減らしたＩＣソケット１０とすることができる。また、前記したようなコンタクトピン６０を有しているため、第１接触部７１に接触した配線基板１から第２接触部８１に接触したＩＣパッケージ２までの電気が通過する距離を従来のものよりも短くして、コンタクトピン６０の抵抗値を下げたＩＣソケット１０とすることができる。

なお、本発明の「電気接触子」は、前記した実施の形態のような構造のコンタクトピン６０に限るものではなく、他の構造のものにも適用できる。また、前記した実施の形態では、本発明の「電気部品用ソケット」をカバー部材や操作部材を有するタイプのＩＣソケット１０に適用したが、これに限るものではなく、カバー等を有しないＩＣソケットや、ＩＣソケット以外の他の装置にも適用できる。

1 配線基板（第1の電気部品）
2 ＩＣパッケージ（第２の電気部品）
10 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
20 ソケット本体
40 フローティングプレート（収容部）
60 コンタクトピン（電気接触子）
70 第1部材
70A 導電材料
70B 板状部分
70C 波状部分
71 第1接触部
75 ばね部
80 第２部材
81 第２接触部
85 挿入部
L 軸

Claims

第1の電気部品と第２の電気部品の間に配設されて、両者を電気的に接続する電気接触子であって、
前記第１の電気部品に接触する第１部材と、前記第２の電気部品に接触する第２部材とが、互いに伸縮自在となるように設けられており、
前記第1部材は、板状部分の一部に波状部分が形成された導電材料が筒状に形成され、前記第1の電気部品に接触する第1接触部と、前記波状部分で形成されたばね部とを有しており、
前記第２部材は、棒状部材で構成され、前記第２の電気部品に接触する第２接触部と、前記ばね部の内部に挿入される挿入部とを有しており、
前記第1部材と前記第２部材を前記ばね部の付勢力に抗して収縮させることにより、前記第1接触部と前記第２接触部が互いに離間する方向に付勢されるようになっていることを特徴とする電気接触子。
前記ばね部の内部に挿入された前記挿入部が、前記第１接触部と接触して、前記第１部材と前記第２部材とが導通していることを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
第２の電気部品上に配置され、第１の電気部品が収容される収容部を有するソケット本体と、
該ソケット本体に配設されて前記第１の電気部品に設けられた端子及び前記第２の電気部品に設けられた端子に接触する請求項１又は２に記載の電気接触子とを有することを特徴とする電気部品用ソケット。