JP5611266B2 - プローブピンおよびそれを用いたソケット - Google Patents

Description

本発明は、プローブピンおよびそれを用いたソケットに関し、特に、ＢＧＡ(Ball Grid Array)、ＣＳＰ（Chip Sized Package）、またはＬＧＡ(Land Grid Array)等の半導体装置を実装するソケットに関する。

ソケットは、半導体装置と回路基板等を電気的に接続するためのインターフェースとして広く用いられている。ＢＧＡ等の表面実装用の半導体装置を装着するソケットには、半導体パッケージをベースに配置した後、カバーを半導体パッケージの上方から押し付け、カバーをベースに固定することで、はんだボールとプローブピンを接触させるものがある。特許文献１のソケットは、図１に示すように、ＢＧＡ２１の半田ボール２２と対向する絶縁性の基板１と、ＢＧＡ２１の半田ボール２２の方向に伸縮可能な導電性のコイル状ばね４と、基板１の貫通孔２内に設けられコイル状ばね４と電気的に導通するプローブピン３とを備えている。

特許文献２は、ＢＧＡ等のはんだボールの変形量を一定に調整することが可能なソケットを開示している。このソケット１０は、図２に示すように、ベース部材２０、ベース部材２０に対して接近しまたは離れる方向に往復動可能なカバー部材３０、ベース部材２０に植え込まれる複数のコンタクト４０、コンタクト４０の他端の位置を規制するコンタクト規制部材５０、コンタクト規制部材５０に対して往復動可能なアダプター６０、ＢＧＡの表面を押圧するラッチ部材７０を有している。アダプター６０がコンタクト規制部材５０に向けて移動されたとき、アダプター６０に載置されたＢＧＡデバイスの半田ボール１１がアダプター６０の各貫通孔６５から突出する各コンタクトの他端４２とそれぞれ接続されるようになっている。

特開２００１−０９３６３４号 特許第３５６６６９１号

しかしながら、特許文献２のソケットは、図３（ａ）に示すようなコンタクト４０を用いている。コンタクト４０の一端４１と他端４２の間には、湾曲された弾性変形部４４が形成され、弾性変形部４４により弾性力を生じさせている。このようなコンタクトをＢＧＡの端子ピッチに応じて図３（ｂ）のように整列させる場合には、４本のコンタクトを一括してまとめて組立てなければならない。他方、４本のコンタクトの中の１本のコンタクトに欠陥があれば、４本のコンタクトを一括して取り外して交換をしなければならない。このため、コンタクトの組立作業効率が非常に悪く、結果としてソケットの製造コストが高くなってしまうという課題がある。

また、電気的な導通試験に用いられる従来のプローブピンは、図４（ａ）に示すように、円筒状のスリーブ８０内に、スプリング８２を収容し、スプリング８２の先端にプランジャー８４を取り付けた片側可動タイプのものや、図４（ｂ）に示すように、スリーブ９０のほぼ中央にスプリング９２を収容し、スプリング９２の両端にそれぞれ一対のプランジャー９４、９６を取り付けた両側可動タイプのものがある。これらのプローブピンは、プランジャーを軸方向に移動させることで、被接触物と一定の接圧で接触し、電気的な接続を得ている。

ＢＧＡ等の表面実装用半導体装置を取り付けるソケットでは、半導体装置の端子とコンタクトの間に、ワイピングが要求される。ワイピングは、端子とコンタクトの間に相対的な水平運動または回転運動を与えるものであり、ワイピングによって、はんだボール表面に形成された酸化膜やその他の異物を除去される。しかし、上記した従来のプローブピンは、プランジャーの動きが軸方向の直線運動に限られるため、これをソケットに適用しても、ワイピングを行うことができないため、コンタクトと端子間の良好なまたは確実な電気的な接触を得ることができないという課題がある。さらに、上記したプローブピンのスリーブは、金属の削り出しによって形成されるため、生産性が悪く、プローブピンのコストが高くなってしまうという課題も抱えていた。

本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、低コストでありワイピング可能なプローブピンを提供することである。
さらに本発明の目的は、コンタクトの組立の作業性に優れ、低コストなソケットを提供することである。
さらに本発明の目的は、ＢＧＡやＣＳＰ等の表面実装用半導体装置と確実に電気的接続を得ることができるソケットを提供することである。

本発明に係るプローブピンは、導電性金属からなるスリーブと、スリーブ内の軸方向に収容されるスプリングと、スリーブの一端から突出可能であり、かつスプリングの一端に接続される導電性金属からなる第１のプランジャーとを有し、スリーブには、第１のプランジャーの軸方向の移動を規制する少なくとも１つの第１の細長のガイド穴が形成され、第１のガイド穴は、スリーブの軸方向と一定の傾斜角で延在し、第１のプランジャーには、第１のガイド穴内に挿入される第１の突起が形成されている。

好ましくはプローブピンはさらに、スリーブの他端から突出可能であり、かつスプリングの他端に接続される導電性金属からなる第２のプランジャーを有し、スリーブには、第２のプランジャーの軸方向の移動を規制する少なくとも１つの第２の細長のガイド穴が形成され、第２のガイド穴は、スリーブの軸方向と一定の傾斜角で延在し、第２のプランジャーには、第２のガイド穴に挿入される第２の突起が形成されている。

また、スリーブの他端には、導電性パッド領域に接触可能な１つまたは複数の爪が形成されるようにしてもよいし、貫通孔内に挿入可能なリードが形成されるようにしてもよい。

さらに本発明のプローブピンは、導電性金属からなるスリーブと、スリーブ内の軸方向に収容されるスプリングと、スリーブの一端から突出可能であり、かつスプリングの一端に接続される導電性金属からなる第１のプランジャーとを有し、スリーブには、第１のプランジャーの軸方向の移動を規制する少なくとも１つの第１の細長のガイド穴が形成され、第１のプランジャーには、第１のガイド穴内に挿入される第１の突起が形成され、第１のプランジャーは、スリーブの軸中心からオフセットされた第１の接点部を含むものである。

好ましくはプローブピンはさらに、スリーブの他端から突出可能であり、かつスプリングの他端に接続される導電性金属からなる第２のプランジャーを有し、スリーブには、第２のプランジャーの軸方向の移動を規制する少なくとも１つの第２の細長のガイド穴が形成され、第２のプランジャーには、第２のガイド穴内に挿入される第２の突起が形成され、第２のプランジャーは、スリーブの軸中心からオフセットされた第２の接点部を含む。

好ましくは少なくとも１つの第１および第２のガイド穴は、それぞれスリーブの軸方向と平行に延在する。また、少なくとも１つの第１および第２のガイド穴は、それぞれスリーブの軸方向と一定の傾斜角で延在するようにしてもよい。スリーブの外形は、４角形状または多角形状であってもよいし、円筒状であってもよい。後者の場合には、外周に少なくとも１つの回り止め用突起が形成されていることが望ましい。好ましくはスリーブは、スタンピング加工された板材を折り曲げて形成され、軸方向に継ぎ目を有する。

さらに本発明のプローブピンは、導電性金属をスタンピングして得られた第１のプランジャーと、導電性金属をスタンピングして得られ、第１のプランジャーに直交するように組み合わされる第２のプランジャーと、第１および第２のプランジャーの軸方向の弾性力を提供するコイルスプリングとを有し、第１のプランジャーは、コイルスプリングの一端を受け止める第１のバネ受け部と、第１のバネ受け部から軸方向に延在する第１の延在部とを有し、当該第１の延在部には、軸方向に延在する溝によって形成された弾性を有する１対の脚部と、第２のプランジャーの軸方向の移動を規制するガイド穴とが形成され、第２のプランジャーは、コイルスプリングの他端を受け止める第２のバネ受け部と、第２のバネ受け部から軸方向に延在する第２の延在部とを有し、当該第２の延在部には、軸方向に延在する溝によって形成された弾性を有する１対の脚部と、第１のプランジャーのガイド穴と係合する突起が形成され、第１および第２のプランジャーは、相互に第１および第２の延在部の溝に挿入され、かつ第１および第２のバネ受け部間にコイルスプリングが配置されている。

好ましくは、第１のプランジャーは、第１のバネ受け部から延在する第１の接点部を含み、第１の接点部の軸方向の中心は、第１の延在部の軸方向の中心からオフセットされている。

さらに本発明に係るソケットは、上記した複数のプローブピンと、複数のプローブピンを固定したベース部材とを含んでいる。ソケットに表面実装用の半導体装置が取り付けられたとき、前記複数のプローブピンが半導体装置の一面に形成された複数の端子にそれぞれ電気的に接続される。

本発明のプローブピンは、スリーブが軸方向にストレートな形状であり、かつプローブピンの軸方向と直交する外形は、実質的にスリーブの外形であるため、プローブピンをソケットのコンタクトに適用したとき、プローブピンの組立、交換が非常に容易となり、その作業効率が大幅に改善される。また、プローブピンのプランジャーが軸方向に移動するとき、プランジャーに回転運動や水平運動のワイピング動作を与えることができるため、ＢＧＡ等の半導体装置の端子との電気的な接続が確実となる。さらに、プローブピンのスリーブをスタンピングされた金属板を加工して形成することで、スリーブの生産性がよくなり、プローブピンのコストを低減することができる。

従来のプローブピンタイプのソケットを示す図である。 従来のソケットの平面図およびそのＸ−Ｘ線断面を示す図である。 従来のソケットのコンタクトを示す平面図である。 従来のプローブピンを示す図であり、同図（ａ）は片側可動タイプのプローブピン、同図（ｂ）は両側可動タイプのプローブピンである。 本発明の第１の実施例に係るプローブピンを示す図であり、図５（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るプローブピンの構成を示す平面図、図５（ｂ）および（ｃ）はスリーブに形成されたガイド穴を説明する図、図５（ｄ）は、スリーブを縦方向に切断したときのスリーブの内部を示す図、図５（ｅ）は、図５（ｄ）のＸ−Ｘ線断面図、図５（ｆ）は、スリーブのガイド穴とプランジャーとの関係を示す模式図である。 スリーブに加工する前のスタンピングされた金属板を示す図である。 プランジャーの接点部の他の形状を示す図である。 第１の実施例のプローブピンの変形例を示す図である。 図５に示すプローブピンの他の変形例を示す図である。 図５に示すプローブピンの他の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施例に係るプローブピンの構成を示す図である。 第２の実施例に係るプローブピンの変形例を示す図である。 本発明の第３の実施例に係るプローブピンを示す図であり、図１３（ａ）、（ｂ）は、第１および第２のプランジャーを示す平面図、図１３（ｃ）はコイルスプリングを示す図、図１３（ｄ）は、組立図である。 第３の実施例に係るプローブピンの適用例を示す図であり、図１４（ａ）はプローブピンの組立図、図１４（ｂ）はプランジャーを示す平面図、図１４（ｃ）ないし図１４（ｅ）はプランジャーの動作を説明する断面図である。 本発明の第１の実施例のプローブピンを適用したソケットの概略断面図である。

以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図５（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るプローブピンの構成を示す平面図、図５（ｂ）および（ｃ）はスリーブに形成されたガイド穴を説明する図、図５（ｄ）は、スリーブを縦方向に切断したときのスリーブの内部を示す図、図５（ｅ）は、図５（ｄ）のＸ−Ｘ線断面図、図５（ｆ）は、スリーブのガイド穴とプランジャーとの関係を示す模式図である。プローブピン１００は、銅合金等の導電性金属からなる４角形状の外形のスリーブ１１０と、スリーブ１１０内に収容される導電性金属からなるコイルスプリング１２０と、スリーブ１１０の両端から突出可能な導電性金属からなるプランジャー１３０、１４０とを含んでいる。

スリーブ１１０は、好ましくは、スタンピングされた金属板を加工した形成される。外形は、必ずしも４角形状に限らず、円筒状または多角形状であってもよい。スリーブ１１０の一方の端部に、細長いガイド穴１１２が形成されている。ガイド穴１１２は、一定の幅で距離Ｐ１の長さを有し、距離Ｐ１は、プランジャー１３０の軸方向の移動量を規制する。ガイド穴１１２は、スリーブ１１０の軸方向と傾斜角θ１で傾斜しており、この傾斜角θ１は、プランジャー１３０が軸方向に移動するとき、プランジャー１３０の回転量を規定する。

同様に、スリーブ１１０の他方の端部付近に、細長いガイド穴１１４が形成されている。ガイド穴１１４は、一定の幅で距離Ｐ２の長さを有し、距離Ｐ２は、プランジャー１４０の軸方向の移動量を規制する。ガイド穴１１４は、スリーブ１１０の軸方向と傾斜角θ２で傾斜しており、この傾斜角θ２は、プランジャー１４０が軸方向に移動するとき、プランジャー１４０の回転量を規定する。

図６は、スリーブが加工される前のスタンピングされた金属板を示す図である。金属板１５０の対向する辺１５２、１５４には、それぞれガイド穴１１２、１１４を形成するための切欠き１５６、１５８が形成されている。金属片１５０を四角形状のスリーブに曲げ加工したとき、切欠き１５６と対応する切欠き１５８が合わさり、ガイド穴１１２、１１４が形成される。また、辺１５２と辺１５４の継ぎ目１６０が、スリーブ１１０の軸方向に沿って形成される。

コイルスプリング１２０は、その外径がスリーブ１１０の内径よりも幾分だけ小さく、かつ、負荷のない自由な状態のときコイルスプリング１２０の軸方向の長さは、スリーブ１１０の軸方向の長さよりも幾分だけ短い。

プランジャー１３０は、コイルスプリング１２０の一端を受けるバネ受け部１３２と、バネ受け部１３２の軸中心から軸方向に延在し先端が円錐状の接点部１３４とを有する。バネ受け部１３２には、軸方向と直交する方向に突出した円筒状の突起１３６が形成されている。本実施例では、バネ受け部１３２と接点部１３４の外径は、ほぼ等しくなっているが、接点部１３４の外径をバネ受け部１３２よりも小さくしてもよいし、その反対に大きくしても良い。バネ受け部１３２の外径は、スリーブ１１０の内径よりも僅かに小さく、バネ受け部１３２がスリーブ１１０内に収容されたとき、バネ受け部１３２の突起１３６がガイド穴１１２内に挿入される。

プランジャー１４０は、上記したプランジャー１３０と同一形状のものを用いることができ、すなわち、コイルスプリング１２０の他端を受けるバネ受け部１４２と、バネ受け部１４２から軸方向に延在する先端が尖った先端をもつ接点部１４４と、バネ受け部１４２に形成された円筒状の突起１４６とを有する。

プランジャー１３０と１４０がスリーブ１１０内に収容されたとき、コイルスプリング１２０によってプランジャー１３０と１４０が離間する方向に付勢される。このとき、図５（ａ）に示すように、プランジャー１３０の突起１３６がガイド穴１１２の一方の閉じた端部１１２ａに当接し、プランジャー１４０の突起１４６がガイド穴１１４の一方の閉じた端部１１４ａに当接し、プランジャー１３０と１４０には一定のプリロードが与えられている。

プリロードが与えられた状態から、例えば、プランジャー１３０に対して軸方向の荷重が印加されると、プランジャー１３０は、スプリング１２０に逆らってスリーブ１１０の軸方向に移動する。このとき、バネ受け部１３２の突起１３６がガイド穴１１２内を倣うようにガイド穴１１２内を摺動するため、プランジャー１３０には、ガイド穴１１２の傾斜角θ１に応じた回転が与えられる。突起１３６がガイド穴１１２の他方の閉じた端部１１２ｂに当接したとき、プランジャー１３０の軸方向の移動が停止される。

プランジャー１４０に軸方向の荷重が与えられたときにも同様に、プランジャー１４０は、突起１４６がガイド穴１１４の他方の端部１１４ｂに当接するまで軸方向に移動され、そのとき、プランジャー１４０は、ガイド穴１１４の傾斜角θ２に応じた回転量で回転される。勿論、プランジャー１３０と１４０の双方に同時に軸方向の荷重が印加されたとき、プランジャー１３０と１４０は、軸方向に移動しながら回転される。プランジャー１３０と１４０間の電流経路は、専らスリーブ１１０である。

このように本実施例によれば、プランジャーを軸方向へ移動させるとき、その移動と同時にプランジャーを回転させるようにしたので、被接触物とプランジャーとの間にワイピング動作を与えることができる。これにより、被接触物の表面に酸化膜や異物等が形成されていても、プランジャーの回転により酸化膜や異物等を除去することができ、被接触物との良好な電気的な接続を確実に行うことができる。また、スリーブの上下のプランジャーにより、それぞれのプランジャーと被接触物との間にワイピングを与えることができる。

上記実施例では、１つのガイド穴１１２、１１４によりプランジャー１３０、１４０の移動および回転を規制するようにしたが、スリーブ１１０のガイド穴１１２、１１４と対向する位置にもう一つのガイド穴を形成し、２つのガイド穴によってプランジャー１３０、１４０の移動および回転をそれぞれ規制するようにしてもよい。また、ガイド穴１１２、１１４の長さＬ１、Ｌ２および傾斜角θ１、θ２は、プランジャー１３０、１４０に求められる軸方向の移動量および回転量に応じて適宜変更することができる。さらに、上下のプランジャー１３０と１４０の軸方向の移動量および回転量は、それぞれ異なるものであってもよいし、同じであっても良い。さらに、プランジャー１３０と１４０の回転する方向は同一方向であってもよいし、異なる方向であってもよい。

また、上記実施例では、プランジャー１３０、１４０の接点部１３４、１４４を円錐状としたが、これに限らず、接点部の形状は、被接触物の形状や材質等に応じて適宜選択することができる。例えば、接点部は、図７（ａ）に示すような平坦な面をもつ円板状１７０、図７（ｂ）に示すようなリング形状１７２、または図７（ｃ）に示すようなすり鉢形状１７４等にすることができる。

さらに、プローブピンの組立方法は、図６に示した金属板を加工するとき、プランジャー１３０、１４０およびコイルスプリング１２０を適当な位置に位置決めした状態から、金属板１５０を曲げ加工することができる。これ以外にも、金属板１５０を加工した後に、スリーブ１１０の継ぎ目１６０を幾分だけ弾性変形する範囲で拡張し、そのスリーブ１１０内にプランジャー１３０、１４０およびコイルスプリング１２０を挿入するようにしてもよい。

図８（ａ）は、第１の実施例のスリーブの変形例を示す平面図、図８（ｂ）は、Ｘ−Ｘ線断面図である。図５に示すスリーブは、外形が４角形状であるのに対して、図８に示すスリーブ１１０Ａは、円筒状の外形を有している。スリーブが四角形状の場合には、それ自身が回転されることが抑制されるが、円筒状の外形は、それ自身が回転されてしまうことがある。このため、スリーブ１１０Ａ自身の回転を規制するための回り止め突起１１６を形成し、当該回り止め突起１１６を他の部材に係止させることが好ましい。

図９は、第１の実施例のプローブピンの更なる変形例を示す図である。図５に示すプローブピンは、スリーブの両端にプランジャーを備えるものであるが、図９に示すプローブピンは、スリーブ１１０Ｂの下端にのみプランジャー１４０を取り付け、スリーブ１１０Ｂの上端を１つまたは複数の尖った爪状の突起１８０を形成している。スリーブ１１０Ｂの上端には、スリーブの内部空間を閉じるように、バネ受け部１８２が一体に形成され、コイルスプリング１２０の一端がバネ受け部１８２によって支持される。プランジャー１４０は、図５のときと同様に、軸方向に移動し、かつ移動中に回転される。好ましくは、プランジャー１４０は、回路基板上に形成された導電性パッドまたは導電性ランドに接触され、爪状の突起１８０は、ＢＧＡ等のはんだボールに接触される。爪状の突起１８０とはんだボール間の接圧は、プランジャー１４０の軸方向の移動によって与えられる。図９に示すプローブピンは、１つのプランジャーを用いる構成であるため、図５に示すプローブピンよりもコストを抑えることができる。

図１０のプローブピンは、プローブピンのさらなる変形例である。すなわち、スリーブ１１０Ｃの上端には、プランジャー１３０が取り付けられているが、スリーブ１１０の下端は、リード形状１９０を形成している。プランジャー１３０は、図５のときと同様に、軸方向に移動可能であり、かつ移動中に回転される。リード形状１９０は、好ましくは、回路基板に形成された貫通孔内に挿入され、そこにはんだ付けされる。プランジャー１３０は、好ましくはＢＧＡ等のはんだボールに接触される。図１０に示すプローブは、１つのプランジャーを用いる構成であるため、図５に示すプローブピンよりも低コストにすることができる。

次に、本発明の第２の実施例に係るプローブピンについて説明する。図１１（ａ）は、第２の実施例に係るプローブピンのスリーブを切断したときの内部を示す図、図１１（ｂ）および（ｃ）はガイド穴を示す図、図１１（ｄ）は、スプリングによってプランジャーがプリロードされた状態を示す図、図１１（ｅ）は、プランジャーに軸方向の荷重が印加された状態を示す図である。

第２の実施例において、スリーブ２００には、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すようにプランジャー２１０の軸方向の移動を規制するための１対のガイド穴２０２と、プランジャー２２０の軸方向の移動を規制するための１対のガイド穴２０４が形成されている。これらのガイド穴２０２および２０４は、スリーブ２００の軸方向と平行である。スリーブ２００の内部には、コイルスプリング１２０が収容され、コイルスプリング１２０の一端にプランジャー２１０が接続され、その他端にプランジャー２２０が接続される。

プランジャー２１０は、コイルスプリング１２０に当接するバネ受け部２１２と、バネ受け部２１２の軸中心から距離Ｃだけオフセットされた軸中心をもつ接点部２１４と、バネ受け部２１２に形成された１対の突起２１６とを含んでいる。１対の突起２１６は、対応する１対のガイド穴２０２内に挿入され、ガイド穴２０２内を摺動することでプランジャー２１０の移動を規制する。プランジャー２２０は、プランジャー２１０と同一の形状とすることができ、バネ受け部２２２、接点部２２４および１対の突起２２６を含んでいる。

プランジャー２１０のバネ受け部２１０の外形ｄ１は、好ましくは、スリーブ２００の内径ｄ２よりも小さく、両者の間に一定のクリアランスｄ（ｄ＝ｄ２−ｄ１）を生じせる。これにより、図１１（ｄ）に示すようなスプリングによりプリロードされた状態から図１１（ｅ）に示すように軸方向の荷重を印加された状態に遷移するとき、プランジャー２１０は、軸方向の移動中に、クリアランスｄによって傾斜し、被接触物との間にワイピング動作する。このときのプランジャー２１０のワイピング量Ａは、次式（１）によって表すことができる。

ここで、ｄは、クリアランス、Ｌｏは、スリーブ端部からプランジャーの先端までの距離、Ｌ１は、ガイド穴の一方の閉じた端部からスリーブの端部までの距離、Ｌ２は、プリロード状態からプランジャーがスリーブ内に押し込まれた量、Ｓｔは、プランジャーが軸方向に変位した量である。式（１）から明らかなように、クリアランスｄを大きくすれば、ワイピング量Ａを大きくすることができる。但し、クリアランスｄが大きすぎると、プランジャーへの座屈荷重が大きくなるので、好ましくは、（ｄ２／２）＜ｄとする。プランジャー２２０に軸方向に荷重が印加されたときにも、プランジャー２２０は、上記と同様にワイピング動作をする。

このように、第２の実施例によれば、プランジャーをスリーブの軸中心から偏心させることで、プランジャーが軸方向に移動するときにプランジャーにワイピングを生じさせることができ、被接触物の表面に形成された酸化膜や異物等を除去し、確実な電気的接続を得ることができる。

図１２は、第２の実施例のプローブピンの変形例を示す図である。図１１に示すプローブピンは、スリーブ２００に一対のガイド穴２０２、２０４を形成したが、図１２に示すプローブピンは、スリーブ２００に単一のガイド穴２０２、２０４を形成している。また、プランジャーの接点部は、バネ受け部から偏心していない。これら以外の他の構成は、図１１のプローブピンと実質的に同様である。

図１２（ａ）に示すように、プランジャー２１０Ａがコイルスプリング１２０によってプリロードされた状態にあるとき、プランジャー２１０Ａは、突起２１６をガイド穴２０２の一方の閉じた端部２０２に係止させることで、突起２１６を支点にして傾斜している。次に、図１２（ｂ）に示すように、プランジャー２１０Ａが軸方向に移動をするとき、プランジャー２１０Ａには、ワイピング量Ａが発生する。ワイピング量Ａは、上記した式（１）で求まる値と同様である。

図１１および図１２において、スリーブに形成されるガイド穴は、スリーブの軸方向と平行（傾斜角がゼロ）の例を示したが、第１の実施例のように、ガイド穴を軸方向に傾斜させ、プランジャーに強制的な回転を与えるようにしてもよい。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。図１３は、第３の実施例に係るプローブピンの構成を示す図であり、図１３（ａ）、（ｂ）は、第１および第２のプランジャーを示す平面図、図１３（ｃ）はコイルスプリングを示す図、図１３（ｄ）は、組立図である。第３の実施例に係るプローブピンは、スリーブを用いない代わりに、スタンピングされた１対の同形状のプランジャー３００Ａ、３００Ｂと、コイルスプリング１２０とを用いて構成される。

プランジャー３００Ａは、幅広のバネ受け部３０２Ａと、バネ受け部３０２Ａの中心と同軸上に細長の尖った先端をもつ接点部３０４Ａと、接点部３０４Ａとは反対方向に延在する延在部３０６Ａとを有している。延在部３０６Ａには、その軸中心方向に延在するスリット状の溝３０８Ａが形成されている。溝３０８Ａの一方の端部は閉じているが、他方の端部は、延在部の先端まで延びている。これにより、延在部３０６Ａには、溝３０８Ａによって弾性のある１対の脚部３１０Ａが形成される。１対の脚部３１０Ａの端部には、他方のプランジャー３００Ｂに組み合わされたときに抜けを防止するための抜け止め用突起３１２Ａがそれぞれ形成されている。それぞれの抜け止め用突起３１２Ａは、溝３０８Ａにおいて対向し、両者には僅かの間隙が形成される。延在部３０６Ａにはさらに、ガイド穴３１４Ａが形成されている。ガイド穴３１４Ａは、延在部３０６Ａの軸中心方向に延在するが、一定の長さで閉じている。なお、プランジャー３００Ｂは、プランジャー３００Ａと同一形状であり、それぞれの構成要素の参照番号には、末尾にＢを付してある。但し、両プランジャー３００Ａ、３００Ｂは、必ずしも同一形状であることを要せず、例えば、一方のプランジャーにのみガイド穴が形成され、他方のプランジャーにのみガイド穴に係合する抜け止め用突起が形成されるようにしてもよいし、両プランジャーの接点部の形状を異ならせても良い。

上記のようにスタンピングにより形成された１対のプランジャー３００Ａ、３００Ｂとが互いに直交するように組み合わされる。好ましい組立方法によれば、プランジャー３００Ａの延在部３０６Ａがコイルスプリング１２０内に挿入され、コイルスプリングの一端がバネ受け部３０２Ａに当接される。次に、プランジャー３００Ｂが、延在部３０６Ｂの溝３０８Ｂが延在部３０６Ａの溝３０８Ａに一致するようにコイルスプリング１２０の他端側から挿入され、延在部３０６Ｂの先端の抜け止め用突起３１２Ｂが、延在部３０６Ａのガイド穴３１４Ａ内に挿入され、他方、延在部３０６Ａの先端の抜け止め用突起３１２Ａが、延在部３０６Ｂのガイド穴３１４Ｂ内に挿入される。最終的に、コイルスプリング１２０の他端がプランジャー３００Ｂのバネ受け部３０２Ｂに当接する。

抜け止め用突起３１２Ａがガイド穴３１４Ｂの一方の閉じた端部に当接し、抜け止め用突起３１２Ｂがガイド穴３１４Ａの一方の閉じた端部に当接し、コイルスプリング１２０が僅かに撓むことで、プランジャー３００Ａと３００Ｂの間にプリロードが与えられる。プランジャー３００Ａと３００Ｂは、コイルスプリング１２０のバネ力に抗して軸方向に移動することが可能であり、その移動距離は、ガイド穴３１４Ａ、３１４Ｂの長さによって規制される。すなわち、抜け止め用突起３１２Ａがガイド穴３１４Ｂの他方の閉じた端部に当接し、抜け止め用突起３１２Ｂがガイド穴３１４Ａの他方の閉じた端部に当接するまで、移動可能である。

第３の実施例によれば、スタンピングされた１対の金属板とコイルスプリングにより低コストのプローブピンを提供することができる。

次に、第３の実施例のプローブピンの好ましい適用例について図１４を参照して説明する。図１４（ａ）、（ｂ）に示すプランジャーは、図１３に示したプランジャーと異なり、接点部を偏心させることで、プランジャーにワイピング動作を与えるものである。すなわち、プランジャー３００Ａ、３００Ｂの接点部３２０Ａ、３２０Ｂは、図１４(ａ)、（ｂ）に示すように、バネ受け部３０２Ａ、３０２Ｂの軸中心から一定の距離だけオフセットしている。それ以外の構成は、図１３のものと同様である。

図１４（ｃ）ないし（ｅ）は、このような偏心したプランジャーをもつプローブピンの好ましい適用例を示している。図１４（ｃ）に示すように、プローブピンは、上支持部３３０と下支持部３４０とを結合して形成された空間内に収容される。上支持部３３０には、プランジャー３００Ａを突出させるための孔３３２が形成され、孔３３２は軸方向から傾斜している。同様に、下支持部３４０には、プランジャー３００Ｂを突出させるための孔３４２が形成され、孔３４２は、孔３３２と直交する方向に軸方向から傾斜している。

図１４（ｄ）に示す状態から図１４（ｅ）に示すように、プランジャー３００Ａに軸方向の荷重が印加されると、プランジャー３００Ａが孔３３２の傾斜に倣うようにスプリング１２０に抗して移動する。このとき、プランジャー３００Ａの接点部の偏心により接点部は水平運動を兼ねるため、プランジャー３００Ａにワイピング動作が与えられる。プランジャー３００Ｂを軸方向に移動させたときにも同様にワイピング動作が生じる。プランジャー３００Ａのワイピング量Ａは、次の式（２）によって近似される。ここで、αは、孔３３２、３４２の傾斜角であり、Ｓｔは、プランジャーの押し込み量である。

図１５は、本発明の第１の実施例に係るプローブピンをソケットに適用したときの概略断面図である。ソケットは、図２に示す構成と同様であるが、ベース部材２０は、コンタクトとして図５に示すプローブピン１００を取り付けている。プローブピン１００は、装着すべきＢＧＡは、はんだボールのピッチに対応するように配列される。この際、プローブピンの外形寸法は、実質的にスリーブのストレートな外形によって規定されるため、プローブピンの取付作業が容易となり、かつ１本ずつのプローブピンの取り外しも容易となる。

ソケットのコンタクトとして、本発明の他の実施例や変形例に示したプローブピンを提供することが可能である。また、ソケットは、図１５に示すような種々のポップアップタイプや、カバーをベース部材に回動可能に取り付けたクラムシェルタイプにも、本発明のプローブピンを適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例では、半田ボールが形成されたＢＧＡパッケージを対象としたが、これ以外の表面実装用の半導体パッケージ（半導体装置）であってよい。また、端子の形状は、球状に限らず、半円状、円錐状、矩形状等のバンプであってもよい。

本発明に係るソケットは、表面実装用半導体装置のインターフェースとして利用される。

１００：プローブピン
１１０：スリーブ
１１２：ガイド穴
１１２ａ、１１２ｂ：閉じた端部
１１４：ガイド穴
１１４ａ、１１４ｂ：閉じた端部
１２０：コイルスプリング
１３０：プランジャー
１３２：バネ受け部
１３４：接点部
１３６：突起
１４０：プランジャー
１４２：バネ受け部
１４４：接点部
１４６：突起
１５０：金属板

Claims (8)

1. 導電性金属から構成された第１のプランジャーと、
   導電性金属から構成され、第１のプランジャーに直交するように組み合わされる第２のプランジャーと、
   第１および第２のプランジャーの軸方向の弾性力を提供するコイルスプリングと、
   少なくとも第１のプランジャーを収容するための空間を提供する第１の支持部とを有し、
   第１のプランジャーは、コイルスプリングの一端を受け止める第１のバネ受け部と、第１のバネ受け部から軸方向に延在する第１の延在部とを有し、当該第１の延在部には、軸方向に延在する溝によって形成された弾性を有する１対の脚部と、第２のプランジャーの軸方向の移動を規制するガイド穴とが形成され、
   第２のプランジャーは、コイルスプリングの他端を受け止める第２のバネ受け部と、第２のバネ受け部から軸方向に延在する第２の延在部とを有し、当該第２の延在部には、軸方向に延在する溝によって形成された弾性を有する１対の脚部と、第１のプランジャーのガイド穴と係合する突起が形成され、
   第１および第２のプランジャーは、相互に第１および第２の延在部の溝に挿入され、かつ第１および第２のバネ受け部間にコイルスプリングが配置され、
   第１のプランジャーは、第１のバネ受け部から延在する第１の接点部を含み、第１の接点部の軸方向の中心は、第１の延在部の軸方向の中心からオフセットされ、
   第１の支持部には第１の接点部を突出させるための第１の孔が形成され、第１の孔は、第１の延在部の軸方向から傾斜され、第１のプランジャーに軸方向の荷重が印加されると、第１の接点部が第１の孔の傾斜に倣うように移動する、プローブピン。
2. プローブピンはさらに、第２のプランジャーを収容するための空間を提供する第２の支持部を有し、第２のプランジャーは、第２のバネ受け部から延在する第２の接点部を含み、第２の接点部の軸方向の中心は、第２の延在部の軸方向の中心からオフセットされ、
   第２の支持部には第２の接点部を突出させるための第２の孔が形成され、第２の孔は、第２の延在部の軸方向から傾斜され、第２のプランジャーに軸方向の荷重が印加されると、第２の接点部が第２の孔の傾斜に倣うように移動する、請求項１に記載のプローブピン。
3. 前記第１および第２の接点部は、前記第１および第２の孔の傾斜に倣うように移動するとき、水平運動を兼ねる、請求項１または２に記載のプローブピン。
4. 前記第１および第２のプランジャーは、同一形状を有する、請求項１ないし３いずれか１つに記載のプローブピン。
5. 前記第１および第２のプランジャーは、それぞれスタンピングにより形成される、請求項１ないし４いずれか１つに記載のプローブピン。
6. 第１および第２の接点部の少なくとも一方がオフセットされているときのワイピング量Ａは、Ａ≒プランジャーの押し込み量／ｔａｎαで近似され、αは、第１および第２の接点部の少なくとも一方を突出させるための孔の傾斜角である、請求項２または３に記載のプローブピン。
7. 請求項１ないし６いずれか１つに記載のプローブピンと、
   複数のプローブピンを固定したベース部材とを含むソケット。
8. ソケットに表面実装用の半導体装置が取り付けられたとき、前記複数のプローブピンが半導体装置の一面に形成された複数の端子にそれぞれ電気的に接続される、請求項７に記載のソケット。

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