WO2015041099A1

WO2015041099A1 - コンタクトピン及び電気部品用ソケット

Info

Publication number: WO2015041099A1
Application number: PCT/JP2014/073787
Authority: WO
Inventors: 鈴木　悟
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-17
Also published as: CN105556765A; TW201517425A; CN105556765B; US9653833B2; JP2015060622A; TWI621312B; MY176218A; JP6211861B2; US20160240952A1

Abstract

【課題】繰り返し使用しても電気抵抗値の安定性を維持することが可能な電気部品用ソケットを提供する。【解決手段】電気部品用ソケットのコンタクトピンは、基板の接点と電気的に導通する下側接触部と、下側接触部から上方に延設されて、押圧時に弾性変形するばね部と、ばね部の上端から上方に延設された直線部と、直線部の上端側に形成され、押圧時にばね部の弾力により電気部品の端子に圧接される上側接触部とを備え、この上側接触部は、直線部の延長線上に配置されて、押圧時に、先端部で電気部品の端子に圧接される第１の接触突起と、直線部の延長線からずれた位置に配置されて、押圧時に、先端部で電気部品の端子に圧接される複数の第２の接触突起とを備える。

Description

コンタクトピン及び電気部品用ソケット

　この発明は、第１の電気部品と第２の電気部品とを電気的に接続するコンタクトピン及び、これらコンタクトピンを備え、配線基板上に配設され、半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）等の電気部品の試験等を行うために該電気部品を収容する、電気部品用ソケットに関するものである。

　従来から、この種の電気部品用ソケットとしては、例えばＩＣパッケージのバーンイン試験等の性能試験を行うための、特許文献１に記載されたようなＩＣソケットがある。

　このＩＣソケットは、複数のコンタクトピンを備えており、これらのコンタクトピンを、ＩＣパッケージ等の電気部品の球形状をした端子に接触させる。これらのコンタクトピンは、その中間部に湾曲ばね部を有しており、更に、このコンタクトピンの上端には上側接触部が設けられている。そして、この上側接触部の上縁部には、一対の接触突起が、横向きに対向して設けられている。

　電気部品の試験時には、コンタクトピンの上側接触部に電気部品の端子が上方から押し当てられる。これにより、コンタクトピンの湾曲ばね部が圧縮されて、弾性力が発生する。そして、この弾性力により、上側接触部の一対の接触突起が、電気部品の端子に圧接される。このように、上側接触部と電気部品の端子とを、複数の接触点で圧接することにより、ＩＣソケットの電気導通性を向上させることができる。

特開２０１１－７１０２９号公報

　しかしながら、特許文献１の電気部品用ソケットでは、コンタクトピンの狭ピッチ化に伴って板状のコンタクトピンがより細くなり、ばね力を大きくできないことから、電気部品の端子とコンタクトピンの上側接触部との接圧が低くなってしまうという問題点があった。このため、使用を繰り返すに従って、電気抵抗値が不安定になる場合（すなわち、性能試験等毎の電気抵抗値のバラツキが非常に大きくなる場合）があった。性能試験等を行う度に電気抵抗値が大きく異なると、その性能試験等の信頼性が損なわれることになる。

　本発明は、上記問題点を解消するべくなされたもので、繰り返し使用しても電気抵抗値の安定性を維持することが可能な電気部品用ソケットを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明に係るコンタクトピンは、第１の電気部品と第２の電気部品とを電気的に接続するコンタクトピンにおいて、前記第１の電気部品の接点に電気的に導通される下側接触部と、該下側接触部よりも上方に延設されて、押圧時に弾性変形するばね部と、該ばね部の上端から上方に延設された直線部と、該直線部の上端側に形成され、前記押圧時に前記ばね部の弾力により前記第２の電気部品の端子に圧接される上側接触部とを備え、該上側接触部は、前記直線部の延長線上に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記第２の電気部品の端子に圧接される第１の接触突起と、前記直線部の延長線からずれた位置に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記第２の電気部品の端子に圧接される複数の第２の接触突起とを備えることを特徴とする。

　本発明のコンタクトピンにおいて、前記上側接触部は、１個の前記第１の接触突起及び複数個の前記第２接触突起が略環状に配置されることが望ましい。

　本発明のコンタクトピンにおいて、前記ばね部は湾曲形状を呈し、前記第２の接触突起は前記直線部の延長線に対して前記ばね部の湾曲膨出方向とは逆側にオフセット配置されることが望ましい。

　本発明のコンタクトピンにおいて、前記第１の接触突起は、先端部で前記第２の電気部品の端子に食い込むように形成されることが望ましい。

　本発明に係る電気部品用ソケットは、前記第２の電気部品を収容する収容部を備え、前記第１の電気部品上に設置されるソケット本体と、該ソケット本体に配設され、前記第２の電気部品が押圧された時に、該第２の電気部品を前記第１の電気部品に電気的に導通させる複数のコンタクトピンとを備え、該コンタクトピンは、前記第１の電気部品の接点に電気的に導通される下側接触部と、該下側接触部よりも上方に延設されて、押圧時に弾性変形するばね部と、前記ばね部の上端から上方に延設された直線部と、該直線部の上端側に形成され、前記押圧時に前記ばね部の弾力により前記電気部品の端子に圧接される上側接触部とを備え、該上側接触部は、前記直線部の延長線上に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記電気部品の端子に圧接される第１の接触突起と、前記直線部の延長線からずれた位置に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記電気部品の端子に圧接される複数の第２の接触突起とを備えることを特徴とする。

　本発明のコンタクトピンによれば、第１の接触突起を直線部の延長線上に形成し、押圧時に、先端部で第２の電気部品の端子に圧接させることとしたので、この圧接力を直線部を介して有効にばね部に伝えることができ、従って、電気部品の端子とコンタクトピンの上側接触部との接圧を十分に高くすることができる。

　加えて、本発明のコンタクトピンによれば、複数の第２の接触突起を第２の電気部品の端子に当接させて、この端子を支持することができるので、接触の安定性を向上させることができる。

　本発明のコンタクトピンによれば、上側接触部に、第１の接触突起及び第２接触突起を略環状に配置することにより、第２の電気部品の端子が略球状である場合でも、接触の安定性を十分に高くすることができる。

　本発明のコンタクトピンによれば、第２の接触突起をばね部の湾曲膨出方向と逆側にオフセット配置することにより、ばね部の弾力方向が湾曲膨出方向に傾斜している場合でも、接触の安定性を十分に高くすることができる。

　本発明のコンタクトピンによれば、第１の接触突起の先端部を第２の電気部品の端子に食い込ませることにより、電気部品の端子とコンタクトピンの上側接触部との接圧を更に高くすることができる。

　本発明の電気部品用ソケットによれば、第１の接触突起を直線部の延長線上に配置して、押圧時に、先端部で電気部品の端子に圧接させることとしたので、電気部品の端子とコンタクトピンの上側接触部との接圧を十分に高くすることができる。

　加えて、本発明の電気部品用ソケットによれば、複数の第２の接触突起を第２の電気部品の端子に当接させて、この端子を支持することができるので、接触の安定性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係るＩＣソケットを示す斜視図であり、（ａ）は開閉体が開いた状態、（ｂ）は開閉体が閉じた状態を示す。同実施の形態１に係るＩＣソケットを示す平面図である。同実施の形態１に係る図２のＡ－Ａ線に沿うＩＣソケットの断面図である。同実施の形態１に係る図２のＢ－Ｂ線に沿うＩＣソケットの断面図である。同実施の形態１に係る図４のＸ部拡大図である。同実施の形態１に係るコンタクトピン単体の側面図である。同実施の形態１に係るコンタクトピン単体の正面図である。同実施の形態１に係るコンタクトピン単体の斜視図である。（ａ）は同実施の形態１に係るコンタクトピンの上側接触部を拡大して示す斜視図、（ｂ）は他の実施の形態に係るコンタクトピンの上側接触部を拡大して示す斜視図である。同実施の形態１に係るＩＣソケットの断面図であり、（ａ）は非押圧時、（ｂ）は押圧時を示す。ＩＣパッケージの図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。

　以下、この発明の実施の形態について説明する。

　図１乃至図１１に、この発明の実施の形態を示す。

　まず構成を説明すると、図中符号１１は、「電気部品用ソケット」としてのＩＣソケットで、このＩＣソケット１１は、「第２の電気部品」としてのＩＣパッケージ１２（図１１（ａ）、（ｂ）参照）の性能試験を行うために、このＩＣパッケージ１２の「端子」としての半田ボール１２ｂと、「第１の電気部品」としての測定器（テスター）の配線基板１０（図３参照）との電気的接続を図るものである。

　ここでのＩＣパッケージ１２は、図１１（ａ）、（ｂ）に示したように、略正方形のパッケージ本体１２ａの底面に、「端子」としての多数の半田ボール１２ｂがマトリックス状に配列されたＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのものである。なお、半田ボールの代わりに、平面電極パッドを格子状に並べたＬＧＡ（Land Grid Array）タイプのＩＣパッケージであってもよい。

　一方、ＩＣソケット１１は、図１乃至図５に示すように、配線基板１０上に装着される合成樹脂製のソケット本体１３を有している。このソケット本体１３には、ＩＣパッケージ１２を押圧する一対の開閉体１４、１５が配設されていると共に、これらの開閉体１４、１５を開閉させるための四角枠形状の操作部材１６が設けられている。

　ソケット本体１３において、四角形の枠形状の外枠１８内には、コンタクトピンユニット１９が配設されている。

　このコンタクトピンユニット１９は、図３乃至図５に示すように、複数のコンタクトピン２０が配設されたユニット本体２１と、このユニット本体２１の上側に上下動自在に配設されてＩＣパッケージ１２が収容されるフローティングプレート２２と、フローティングプレート２２を上方に付勢するコイルスプリング（図示せず）とを有している。

　フローティングプレート２２は、図５に示すように、コンタクトピン２０が挿通される円錐状の貫通孔２２ａが多数形成されると共に、図１乃至図３に示すように、ＩＣパッケージ１２の各角隅部をガイドするガイド部２２ｂが形成されている。さらに、フローティングプレート２２は、図２に示すように、ＩＣパッケージ１２の周縁部１２ｃが収容される収容部２２ｃを有している。

　開閉体１４、１５は、それぞれ、図１に示すように、ソケット本体１３にリンク機構３０を介して開閉自在に設けられた押圧部材３２を有している。また、開閉体１５の上面には、ヒートシンク３３が設けられている。そして、操作部材１６が最下位に位置しているときは、開閉体１４、１５及びヒートシンク３３が開いた状態となっており（図１（ａ）参照）、この状態から操作部材１６を上昇させて最上位に位置決めすると、リンク機構３０が作動して、開閉体１４、１５及びヒートシンク３３が閉じた状態となる（図１（ｂ）参照）。

　コンタクトピン２０は、導電性に優れた金属板材（例えばベリリウム銅）をプレス加工して形成され、ベース部材１７とフローティングプレート２２とに跨って挿通されて狭ピッチで配設されている。コンタクトピン２０は、図６乃至図８に単体で示すように、直線状に形成された圧入部２０ａと、この圧入部２０ａの下端部の幅を狭めて形成された下側接触部２０ｂと、下側接触部２０ｂよりも上方に延設されて、浅い円弧状に湾曲したばね部２０ｃと、このばね部２０ｃの上端から上方に延びる直線部２０ｄと、コンタクトピン２０の最上部に位置してＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに接触する上側接触部２０ｅとを有している。

　圧入部２０ａの直上部には、水平横断面形状が浅いコの字形状の、やや幅広なストッパ片２０ｆが形成されている。圧入部２０ａは、ベース部材１７の圧入孔１７ａ（図３、図４参照）に上方から圧入される。すると、図３に示すように、下側接触部２０ｂがベース部材１７の底面よりも下方に突出し、この下側接触部２０ｂが配線基板１０上に設けられた接点の貫通孔（非図示）に挿通されて、配線基板１０の下面側から半田付けされ、配線基板１０の接点に電気的導通される。

　ばね部２０ｃは、コンタクトピン２０の上部寄りの区間を、所定の弾性力が得られるように湾曲させたものであり、コンタクトピン２０に軸方向への押圧力が加わった際に、湾曲半径が小さくなる状態に弾性変形し、コンタクトピン２０の全長を短くすると同時に、コンタクトピン２０を上方に伸ばそうとする反力を生じさせる。本実施形態において、多数のコンタクトピン２０は、ばね部２０ｃが全て同一方向を向くようにベース部材１７に圧入されている。なお、この実施の形態１では、ばね部２０ｃを湾曲形状としたが、他の形状であってもよい。

　上側接触部２０ｅは、例えば直線部２０ｄの上端部をＴ字状に形成し、その横帯部分を丸めて冠状（略円筒状）に形成することによって得られる。そして、その円筒形状の上縁部には、図９(a)に拡大して示すように、１個の第１の接触突起２０ｇ及び複数個（ここでは、２個とした）の第２の接触突起２０ｈが略環状に配置・形成されている。この実施の形態１では、第１、第２の接触突起２０ｇ、２０ｈは、互いに等間隔に配置されている。

　ここで、第１の接触突起２０ｇは、直線部２０ｄの延長線上に、形成されている。このため、第１の接触突起２０ｇは、半田ボール１２ｂから作用した力を、直線部２０ｄを介して、有効にばね部２０ｃに伝えることができ、従って、そのときに生じる反力で、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂを、非常に強く圧接することができる。第１の接触突起２０ｇと半田ボール１２ｂとの接圧を十分に高くすることにより、これら第１の接触突起２０ｇと半田ボール１２ｂの間の電気抵抗を安定させる（バーンインテスト等を行う度に電気抵抗値が大きく異なってしまうことを防止する）ことができる。第１の接触突起２０ｇの先端形状は任意であるが、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに食い込ませることができるように、鋭利に形成することが望ましい。

　一方、第２の接触突起２０ｈは、直線部２０ｄの延長線からずれた位置に、配置されている。このため、第２の接触突起２０ｈは、ばね部２０ｃが弾性変形したときに生じる反力で、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに、第１の接触突起２０ｇよりも弱く圧接される。このようにして、複数の第２の接触突起２０ｈで半田ボール１２ｂを支持することにより、上述の第１の接触突起２０ｇを半田ボール１２ｂから外れ難くすることができる。ここで、第２の接触突起２０ｈの配置位置は、直線部２０ｄの延長線に対してばね部２０ｃの湾曲膨出方向とは逆側にオフセットされた位置とすることが望ましい。これにより、ばね部２０ｃが弾性変形して直線部２０ｄに回転方向の反力が加わった場合に、第２の接触突起２０ｈで半田ボール１２ｂを圧接することにより、この半田ボール１２ｂを安定して保持することができる。

　なお、この実施の形態１では、第２の接触突起２０ｈを２個としたが、３個以上であっても良い。図９(b)は、第２の接触突起２０ｈを４個設けた場合の例である。

　また、第１、第２の接触突起２０ｇ、２０ｈを互いに等間隔に配置したが、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂを安定的に支持することができれば、等間隔で無くても良い。

　上側接触部２０ｅの形状は、冠状以外の形状でも構わないが、第１及び第２の接触突起２０ｇ，２０ｈが、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂの先端（中心部）を避けた位置に当接するように形成することが望ましい。そして、各上側接触部２０ｅは、フローティングプレート２２の貫通孔２２ａ（図５参照）に挿通される。

　次に、かかるＩＣソケット１１の使用方法について説明する。

　予め、配線基板１０上にＩＣソケット１１を配設し、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂを配線基板１０に挿通する。そして、下側接触部２０ｂを、配線基板１０に形成された電極部に半田付けしておく。

　ＩＣパッケージ１２をＩＣソケット１１に収容するには、まず、操作部材１６を図示省略のスプリングの付勢力に抗して最下位まで下降させて、開閉体１４、１５を開く。この状態では、コイルスプリングの付勢力により、フローティングプレート２２が最上位に位置決めされている。

　続いて、図示省略の自動機でＩＣパッケージ１２を搬送してＩＣソケット１１上に着座させると、フローティングプレート２２の収容部２２ｃにＩＣパッケージ１２の周縁部が収容される。この収容時には、ＩＣパッケージ１２は、フローティングプレート２２のガイド部２２ｂにより所定の位置に案内される。

　次いで、操作部材１６を上昇させて最上位に位置決めすることにより、開閉体１４、１５を閉じる。これにより、押圧部材３２によって、ＩＣパッケージ１２が下方に押圧され、その結果、フローティングプレート２２がコイルスプリングの付勢力に抗して下方に押し下げられる。

　これにより、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに当接する（図１０（ａ）参照）。そして、フローティングプレート２２が更に押し下げられると、ばね部２０ｃが弾性変形されて、付勢力が発生するようになる。この結果、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに所定の接圧で押圧されるようになる（図１０（ｂ）参照）。

　この状態で、ＩＣパッケージ１２に電流を流してバーンイン試験等を行う。この際、ＩＣパッケージ１２で発生する熱は、このＩＣパッケージ１２に接触しているヒートシンク３３から放熱される。

　上述したように、この実施の形態１では、第１の接触突起２０ｇを直線部２０ｄの延長線上に形成し、押圧時に、第１の接触突起２０ｇの先端部でＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに圧接させることとしたので、この圧接力を直線部２０ｄを介して有効にばね部２０ｃに伝えることができ（図１０(b)参照）、これにより、安定した電気抵抗を得ることができる。また、複数の第２の接触突起２０ｈを直線部２０ｄの延長線に対してばね部２０ｃの湾曲膨出方向とは逆側にオフセットされた位置に配置したので、この第２の接触突起２０ｈで半田ボール１２ｂを支持して、第１の接触突起２０ｇが半田ボール１２ｂから外れ難くすることができる。このような理由から、この実施の形態１によれば、バーンインテスト等の信頼性を高めることができる。

　なお、非押圧時、押圧時に拘わらず、上側接触部２０ｅや直線部２０ｄが、フローティングプレート２２の貫通孔２２ａに干渉しないように設定することが望ましい。

　更に、第１の接触突起２０ｇの先端部をＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに食い込ませるので、半田ボール１２ｂとコンタクトピン２０の上側接触部２０ｅとの導通性を向上させることができる。

　加えて、上側接触部２０ｅに、第１、第２の接触突起２０ｇ、２０ｈを略環状に配置したので、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂが略球状である場合でも、接触の安定性を十分に高くすることができる。

　10 配線基板（第１の電気部品）
　11 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
　12 ＩＣパッケージ（第２の電気部品）
　12b 半田ボール（第２の電気部品の端子）
　13 ソケット本体
　14,15 開閉体
　16 操作部材
　17 ベース部材
　18 外枠
　20 コンタクトピン
　20a 圧入部
　20b 下側接触部
　20c ばね部
　20d 直線部
　20e 上側接触部
　20f ストッパ片
　20g 第１の接触突起
　20h 第２の接触突起
　22 フローティングプレート
　33 ヒートシンク

Claims

　第１の電気部品と第２の電気部品とを電気的に接続するコンタクトピンにおいて、
　前記第１の電気部品の接点に電気的に導通される下側接触部と、
　該下側接触部よりも上方に延設されて、押圧時に弾性変形するばね部と、
　該ばね部の上端から上方に延設された直線部と、
　該直線部の上端側に形成され、前記押圧時に前記ばね部の弾力により前記第２の電気部品の端子に圧接される上側接触部とを備え、
　該上側接触部は、
　前記直線部の延長線上に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記第２の電気部品の端子に圧接される第１の接触突起と、
　前記直線部の延長線からずれた位置に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記第２の電気部品の端子に圧接される複数の第２の接触突起と、
　を備えることを特徴とするコンタクトピン。
　前記上側接触部は、１個の前記第１の接触突起及び複数個の前記第２接触突起が略環状に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトピン。
　前記ばね部は湾曲形状を呈し、前記第２の接触突起は前記直線部の延長線に対して前記ばね部の湾曲膨出方向とは逆側にオフセット配置されたことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトピン。
　前記第１の接触突起は、先端部で前記第２の電気部品の端子に食い込むように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトピン。
　前記第２の電気部品を収容する収容部を備え、前記第１の電気部品上に設置されるソケット本体と、
　該ソケット本体に配設され、前記第２の電気部品が押圧された時に、該第２の電気部品を前記第１の電気部品に電気的に導通させる複数のコンタクトピンとを備え、
　該コンタクトピンは、
　前記第１の電気部品の接点に電気的に導通される下側接触部と、
　該下側接触部よりも上方に延設されて、押圧時に弾性変形するばね部と、
　前記ばね部の上端から上方に延設された直線部と、
　該直線部の上端側に形成され、前記押圧時に前記ばね部の弾力により前記電気部品の端子に圧接される上側接触部とを備え、
　該上側接触部は、
　前記直線部の延長線上に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記第２の電気部品の端子に圧接される第１の接触突起と、
　前記直線部の延長線からずれた位置に配置されて、前記押圧時に、先端部で前記電気部品の端子に圧接される複数の第２の接触突起と、
　を備えることを特徴とする電気部品用ソケット。