JP2004095511A

JP2004095511A - コンタクトピン

Info

Publication number: JP2004095511A
Application number: JP2002258737A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Hasegawa; 長谷川　義栄
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】測定精度の低下を防止すると共に、部品点数を少なくすることにある。
【解決手段】コンタクトピンは、導電性のピン本体を含む。ピン本体は、その長手方向に間隔をおいて形成された複数のスリットであってピン本体の外面に開放すると共に長手方向と交差するスリットとを有する。長手方向に隣り合うスリットは、長手方向へ伸びる仮想的な軸線の周りに角度的に変位されており、また片持ち梁状の板状部をピン本体に共同して形成している。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールを格子状に配列したボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡという。）のように多数の突起電極を備えた半導体デバイスの通電試験において、突起電極に押圧されるコンタクトピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡタイプの半導体デバイスの突起電極に弾性的に押圧されるコンタクトピンとして、特許文献１に記載の技術や、特許文献２に記載の技術等が知られている。
【０００３】
これらのコンタクトピンは、いずれも、被測定物としての半導体デバイスの突起電極に押圧される１以上の第１の接触部を有する第１のピン部材と、配線基板のような基板の接続ランドに押圧される第２の接触部を有する第２のピン部材とをそれらの軸線方向に間隔をおいて同軸的に配置すると共に、第１及び第２のピン部材の間に圧縮コイルばねを配置している。第１及び第２のピン部材並びに圧縮コイルばねは、いずれも、導電性材料で製作されている。
【０００４】
そのようなコンタクトピンを用いる通電試験用のソケットは、コンタクトピンを配置する複数の貫通穴を有しており、各貫通穴にコンタクトピンを、第１及び第２の接触部がそれぞれ上方及び下方に突出するように、貫通させていると共に、少なくとも第２の接触部が第１の接触部に対して軸線方向へ移動可能に支持している。
【０００５】
通電試験時、各コンタクトピンは、第１の接触部を被測定物の突起電極に押圧されると共に、第２の接触部を基板の接続ランドに押圧される。これにより、各コンタクトピンは、圧縮コイルばねが圧縮され、圧縮コイルばねの反発力により第１及び第２の接触部をそれぞれ被測定物の突起電極及び基板の接続ランドに弾性的に付勢される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５５３４０号公報
【特許文献２】
特開２００２―５６９１５号公報
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかし、いずれのコンタクトピンも、圧縮コイルばねを用いて第１及び第２のピン部材を互いに離れる方向に付勢しているから、導電性の第１及び第２のピン部材を導電性の圧縮コイルばねにより電気的に接続していることになる。その結果、接続ランドから突起電極までの導電路（すなわち、通電路）が長くなり、被測定物の測定精度が低下する。
【０００８】
また、いずれのコンタクトピンも、第１及び第２のピン部材並びに圧縮コイルばねが独立した別個の部材によって製作されているから、第１及び第２のピン部材並びに圧縮コイルばねが相対的に揺動することを避けることができず、第１及び第２のピン部材並びに圧縮コイルばねの電気的接続状態が不安定になり、この点からも、被測定物の測定精度が低下する。
【０００９】
さらに、いずれのコンタクトピンも、部品点数が多く、またそれらの部品が特有の形状を有しているから、それらの部品の製造コストが高くなり、コンタクトピンが高価になる。
【００１０】
本発明の目的は、測定精度の低下を防止すると共に、部品点数を少なくすることにある。
【００１１】
【解決手段、作用、効果】
本発明に係るコンタクトピンは、導電性のピン本体を含む。ピン本体は、その長手方向に間隔をおいて形成された複数のスリットであってピン本体の外面に開放すると共に長手方向と交差するスリットとを有する。長手方向に隣り合うスリットは、長手方向へ伸びる仮想的な軸線の周りに角度的に変位されており、また片持ち梁状の板状部をピン本体に共同して形成している。
【００１２】
このコンタクトピンにおいては、ピン本体の一端部が被測定物の電極に押圧され、ピン本体の他端部が配線基板の配線のような接続ランドに押圧される。その状態において、コンタクトピンは、板状部及びスリットの奥底を形成している奥壁部の少なくとも一方において弾性変形する。このため、ピン本体自体がその長手方向に弾性変形するいわゆる導電性ばねとしても作用するから、ピン本体の一端部から他端部までの導電路の実質的な長さが、コイルばねを用いるコンタクトピンに比べ、著しく短縮される。
【００１３】
また、本発明のコンタクトピンは、コンタクトピン全体をその長手方向における一端から他端まで単一部品で構成することができるから、コイルばねを用いるコンタクトピンに比べ、部品点数が少ない。
【００１４】
上記の結果、本発明によれば、ピン本体が弾性変形可能であると共に、コンタクトピンを単一の部材で構成することができるから、被測定物の電極への接触部及び基板の接続ランドへの接触部の相対的変位に起因する電気的な断線状態が発生せず、その結果コイルばねを含む複数の部品で構成されたコンタクトピンに比べ、被測定物の電極と基板の接続ランドとを安定した電気的接続状態に維持することができる。
【００１５】
前記複数のスリットの開放する領域及び前記板状部は前記軸線の周りに所定角度ずつ変位されていてもよい。また、前記隣り合うスリットの開放する領域及び前記長手方向に隣り合う前記板状部は前記軸線の周りに１８０度変位されていてもよい。そのようにすれば、ピン本体は、複数の板状部が前記軸線の周りに螺旋状に又はジグザグ状に存在することになるから、ピン本体の長手方向におけるピン本体のばね性が向上する。
【００１６】
前記板状部は、前記軸線に対し前記スリットの開放する領域の側の箇所からその反対側の箇所にまで達していてもよい。そのようにすれば、各スリットの深さ寸法が大きくなって、同方向における板状部の寸法が大きくなるから、板状部のばね性がより向上する。
【００１７】
前記ピン本体は、さらに、前記軸線の周りに間隔をおいた複数の第１の接触部を前記長手方向の一端部に有しており、各第１の接触部は、角錐形の形状を有していると共に、前記角錐形の１つの稜線を前記軸線の側に向けていてもよい。そのようにすれば、被測定物の電極が突起電極であれば、各第１の接触部は前記軸線の側に向けられた１つの稜線をその突起電極の側面に押圧されるが、突起電極の頂部に押圧されず、その結果ピン本体と突起電極とを電気的に確実に接続することができるにもかかわらず、突起電極の頂部が潰されるおそれがない。
【００１８】
前記ピン本体は、さらに、平坦面、球状凸面、球状凹面、及び、球状凹面を一部に有する凸面のいずれか１つの面とされた第２の接触部を前記長手方向の他端部に有していてもよい。そのようにすれば、第２接触部と基板の接続ランドとを電気的に確実に接触させることができる。
【００１９】
前記ピン本体は、さらに、前記外面から外方に突出するフランジ部を有していてもよい。そのようにすれば、フランジ部を利用してピン本体を適宜な部材に取り付けることができるから、適宜な部材へのピン本体の取付作業が容易になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照するに、コンタクトピン１０は、導電性のピン本体１２で構成されて、後に図３から図６を参照して説明するソケット１４に配置される。コンタクトピン１０は、単一部品で構成されている。
【００２１】
図１に示すように、ピン本体１２は、概略、円柱形状を有しており、また、ピン本体１２の上部領域１６と、その上部領域１６の下方に一体的に続く下部領域１８とを有している。
【００２２】
ピン本体１２は、また、その軸線Ｃの方向Ｙに対して略直交しかつ軸線Ｃの方向Ｙに間隔をおいた４つのスリット２０とを下部領域１８に有している。スリットの数は、４つに限定されず、１以上、好ましくは２、３又は５以上等の複数であってもよい。
【００２３】
各スリットは、ピン本体１２の外周面側から軸線Ｃを超えて形成されたコ字状の切り込みであり、ピン本体１２の外周面に開放されている。ピン本体１２の長手方向（軸線Ｃの方向Ｙ）に隣り合うスリット２０，２０は、軸線Ｃの周りに１８０度の角度的間隔をおいている。
【００２４】
このため、各スリット２０は軸線Ｃの周りの１８０度以上の角度範囲にわたって開放されており、隣り合うスリット２０の開放領域は軸線Ｃの周りに１８０度の角度的間隔をおいている。また、各スリット２０は、その奥底を形成している奥壁部２４をピン本体１２に形成していると共に、２つの奥壁部２４と一体の板状部２６を隣りのスリット２０と共同して形成している。
【００２５】
各板状部２６は、スリット２０の深さ方向Ｘに伸びており、またコンタクトピン１０を平面的に見たとき、互いに重なり合う領域Ａとして作用する。
【００２６】
ピン本体１２は、さらに、下部領域１８の外周から外方へ突出する外向きのフランジ部２２を下端部に一体的に有している。図示の例において、フランジ部２２の厚さ寸法は、長手方向Ｙにおけるスリット２０の幅寸法と略同一とされている。しかし、フランジ部２２の厚さ寸法は、スリット２０の幅寸法より、大きくしてもよいし、小さくしてもよい。
【００２７】
ピン本体１２の上端部は、略４５°の頂角を有する略角錐形の複数（図示の例では、４つ）の第１の接触部２８により王冠形状に形成されている。各第１の接触部２８は、ピン本体１２の半径と同じ曲率を有すると共に角錐形底面と直角の弧面と、２つの斜面とを有する変形な角錐形を有している。各第１の接触部２８は、弧面を外周側に向けていると共に、２つの弧面により形成される１つの稜線３０を軸線Ｃに向けている。
【００２８】
ピン本体１２の下端部は、下に突出する球面状の第２の接触部３２とされている。第２の接触部３２は、コンタクトピン１０がソケットに組み立てられた状態において、配線基板のような基板の接続ランドに押圧される。
【００２９】
コンタクトピン１０は、後に説明するソケット１４に配置された状態において、ピン本体１２の第１の接触部２８により形成される空間に被測定物３４の半球状の突起電極３６に押圧され、ピン本体１２の第２の接触部３２を配線基板ような接続用基板３８の接続ランド４０に押圧される。
【００３０】
上記の状態において、コンタクトピン１０は、奥壁部２４又は板状部２６において弾性変形する。このため、ピン本体１２がその長手方向に弾性変形するいわゆる導電性ばねとしても機能するから、ピン本体１２の一端部から他端部まで（突起電極３６から接続ランド４０まで）の導電路の実質的な長さが、コイルばねを用いるコンタクトピンに比べ、著しく短縮される。
【００３１】
第１及び第２の接触部２８及び３２がそれぞれ突起電極３６及び接続ランド４０に押圧されたときに弾性変形するピン本体１２の弾性変形可能箇所は、奥壁部２４及び板状部２６のいずれであってもよい。しかし、ピン本体１２の弾性変形可能箇所は、安定した弾性変形を生じさせる上からは、少なくとも板状部２６とすることが好ましい。
【００３２】
コンタクトピン１０は、さらに、以下のような技術的効果を有する。
【００３３】
ピン本体１２が弾性変形可能であると共に、コンタクトピン１０を単一の部材で構成することができるから、突起電極３６に押圧される第１の接触部２８と接続ランド４０に押圧される第２の接触部３２とが相対的変位するおそれがなく、したがって第１及び第２の接触部２８及び３２が相対的に変位することに起因する電気的な断線状態が発生せず、その結果コイルばねを含む複数の部品で構成されたコンタクトピンに比べ、突起電極３６と接続ランド４０とを安定した電気的接続状態に維持することができる。
【００３４】
コンタクトピン１０自体をピン本体１２の長手方向における一端から他端までの単一の部品で構成することができるから、コイルばねを用いるコンタクトピンに比べ、コンタクトピン１０の部品点数が少ない。
【００３５】
第１の接触部２８が突起電極３６に押圧されたとき、各第１の接触部２８は、軸線Ｃに向けられた稜線３０を突起電極３６の側面に押圧されるが、突起電極３６の頂部に押圧されない。その結果、図２に示すように、第１の接触部２８の稜線３０による接触痕すなわち押圧痕４２が突起電極３６に形成されるが、突起電極３６の頂部が潰されず、ピン本体１２と突起電極３６とが電気的に確実に接続される。
【００３６】
隣り合うスリット２０，２０の開放する領域及び隣り合う板状部２６が軸線Ｃの周りに１８０度変位されているから、ピン本体１２は、複数の板状部２６が軸線Ｃの周りにジグザグ状に存在することになる。その結果、方向Ｙにおけるピン本体１２のばね性が向上し、突起電極３６と接続ランド４０とに電気的接続状態がより安定する。
【００３７】
板状部２６が軸線Ｃに対しスリット２０の開放する領域の側の箇所からその反対側の箇所にまで達しているから、各スリット２０の深さ寸法が大きくなって、同方向における板状部２６の寸法が大きくなる。その結果、板状部２６のばね性がより向上し、突起電極３６と接続ランド４０とに電気的接続状態がより安定する。
【００３８】
図３から図６を参照するに、コンタクトピン１０は、ソケット１４に組み込まれる。ソケット１４は、複数のコンタクトピン１０を、ハウジング４４及びアンダーカバー４６に収容している。ハウジング４４とアンダーカバー４６とは、アンダーカバー４６がハウジング４４の下側に組み合わされて、全体的に厚板状の形状を有するソケット１４を構成している。
【００３９】
ソケット１４は、配線基板のような接続用基板３８にねじ部材で取り外し可能に組み付ける複数の貫通穴４８が、ハウジング４４及びアンダーカバー４６を貫通するように設けられている。
【００４０】
ハウジング４４は、電気絶縁性材料から板状に制作されており、矩形の外形を有している。ハウジング４４は、被測定物３４を上方から受け入れるべく上方に開放する矩形の凹所５０を中央部に有している。凹所５０を形成している各内側面は、被測定物３４を所定の位置に案内する傾斜面５２とされている。
【００４１】
凹所５０の長手方向における一対の内側面には、測定済み（検査済み）の被測定物３４をソケット１４から取り出すための隙間（逃げ）５４が形成されている。
【００４２】
凹所５０の底を形成するハウジング底部５６には、複数のコンタクトピン１０をマトリクス状に配置するために、ハウジング底部５６を厚さ方向に貫通する複数の貫通穴５８がマトリクス状に形成されている。各貫通穴５８は、コンタクトピン１０のフランジ部２２より上方側（一端部側）の部分を収容する大きさを有している。
【００４３】
アンダーカバー４６は、電気絶縁性材料の板状部材で形成されており、また、コンタクトピン１０の残りの部分を受け入れる複数の貫通穴６０を、平面的に見て貫通穴５８と同じ箇所にかつ同じ状態に有している。
【００４４】
各貫通穴６０のうち、上方の箇所６０ａは、コンタクトピン１０のフランジ部２２を受け入れる大きさを有しており、下方の箇所６０ｂはコンタクトピン１０のフランジ部２２より下方の箇所を受け入れる大きさを有している。貫通穴６０の上方の箇所６０ａは、座ぐりであってもよい。
【００４５】
ソケット１４は、フランジ部２２及びフランジ部２２より下方の箇所がそれぞれ貫通穴６０の箇所６０ａ及び６０ｂに受け入れられた状態に、各コンタクトピン１０をアンダーカバー４６に配置した後、各コンタクトピン１０のフランジ部２２より上方の部分が貫通穴５８に受け入れられるように、ハウジング４４をアンダーカバー４６の上に配置することにより組み合せることができる。
【００４６】
コンタクトピン１０のフランジ部２２を受け入れる箇所を、貫通穴６０に設ける代わりに、貫通穴５８に設けてもよい。
【００４７】
その後、ソケット１４は、各コンタクトピン１０の第２の接触部３２が接続用基板３８の接続ランド４０に電気的に接触するように、接続用基板３８に組み付けられる。
【００４８】
コンタクトピン１０は、上記のようにソケット１４に配置された状態において、第２の接触部３２を除いて、ハウジング４４の貫通穴５８及びアンダーカバー４６の貫通穴６０に完全に収容される。この状態において、フランジ部２２においてハウジング４４及びアンダーカバー４６により脱落を防止される。
【００４９】
上記のようにソケット１４に配置された状態において、第１の接触部２８はハウジング４４の貫通穴５８の中央よりやや上方に位置され、各スリット２０の一部は、すべて、ピン本体１２の軸線Ｃを超えており、しかもスリット２０の深さ寸法Ｄが同じであるから、板状部２６のＹ方向の両端は軸線Ｃから等距離の位置にある。
【００５０】
ピン本体１２の第２の接触部３２は、アンダーカバー４６の厚さ方向において、アンダーカバー４６の下面と略同位置に配置されている。
【００５１】
ソケット１４に接続用基板３８に組み付けられた状態において、ソケット１４に、半導体デバイスのように複数の突起電極３６をコンタクトピン１０の配置と同じ状態に配置している被測定物３４がソケット１４の凹所５０に搭載される。
【００５２】
搭載された被測定物３４の側面は、凹所５０の内側面に設けられた傾斜面５２に沿って下降することにより、所定の位置に強制的に位置決めされる（図３参照）。したがって、被測定物３４の各突起電極３６はハウジング４４の貫通穴５８に規則正しく配置される。
【００５３】
被測定物３４と接続用基板３８とが相寄る方向へ移動されると、突起電極３６が第１の接触部２８に押圧されると共に、接続ランド４０が第２の接触部３２に押圧される。これにより、コンタクトピン１０が圧縮されて弾性変形するから、各コンタクトピン１０は突起電極３６と接続ランド４０とに電気的に接触されて、それらを確実に接続する。
【００５４】
以上のコンタクトピン１０は、種々の変形することができる。
【００５５】
図７に示すコンタクトピン１０ａのように、図１に示すコンタクトピン１０におけるフランジ部２２を省略してもよい。
【００５６】
ピン本体１２を円柱形とする代わりに、図８及び図９にそれぞれ示すコンタクトピン１０ｂ及び１０ｃのように、ピン本体１２を四角柱状や三角柱状としてもよいし、その他の多角形（例えば、五角柱、六角柱等）の形状としてもよい。
【００５７】
図１に示すコンタクトピン１０のフランジ部２２と同種のフランジ部を、図８及び図９等他の形状を有するピン本体に示すコンタクトピン１０ｂ，１０ｃに設けてもよい。
【００５８】
図１に示すコンタクトピン１０の各スリット２０の奥底を、図８に示すコンタクトピン１０ｂのように、スリット２０の幅寸法より大きい直径寸法を有する円柱状としてもよい。そのような円柱状の奥底を、図７及び図９に示すコンタクトピン１０ａ及び１０ｃに設けてもよい。また、スリット２０の奥底の形状を、他の形状（三角形状や隅部を丸めた矩形状など）としてもよい。
【００５９】
コンタクトピン１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃの第２の接触部３２を、下に凸の球面とする代わりに、例えば、図１０に示すように球状凹面を中央に有する球状の凸面形状、図１１に示すように球凹面、図１２に示すように平坦面等としてもよい。
【００６０】
各第１の接触部２８の１つの稜線３０を軸線Ｃに向ける代わりに、角錐形の１つの斜面を軸線Ｃに向けてもよい。また、各第１の接触部２８を、角錐形とする代わりに、円錐形としてもよいし、截頭錐形としてもよい。さらに、複数の第１の接触部をコンタクトピンに形成する代わりに、単一の第１の接触部２８をコンタクトピンに設けてもよい。さらには、そのような形状の第１の接触部を設ける代わりに、コンタクトピンの一端を平坦な第１の接触部としてもよい。
【００６１】
本発明は、突起電極３６を有する被測定物３４のみならず、平坦な電極を有する被測定物の通電試験にも用いることができる。
【００６２】
したがって、本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンタクトピンの第１の実施例を示す図であって、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図２】図１に示すコンタクトピンを使用したときに形成される押圧痕を説明するための図である。
【図３】図１に示すコンタクトピンを備えたソケットの上から下に視た外観斜視図である。
【図４】図３に示すソケットを下から上に視た外観斜視図である。
【図５】図３に示すソケットの５−５線に沿って得た断面図である。
【図６】図５における主要部の拡大図である。
【図７】本発明に係るコンタクトピンの第２の実施例を示す外観斜視図である。
【図８】本発明に係るコンタクトピンの第３の実施例を示す外観斜視図である。
【図９】本発明に係るコンタクトピンの第４の実施例を示す外観斜視図である。
【図１０】図１に示すコンタクトピンの第２の接触部の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１に示すコンタクトピンの第２の接触部の別の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１に示すコンタクトピンの第２の接触部のさらに別の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ　コンタクトピン
１２　ピン本体
２０　スリット
２２　フランジ部
２４　奥壁部
２６　板状部
２８　第１の接触部
３０　稜線
３２　第２の接触部
Ｃ　コンタクトピンの軸線

Claims

導電性のピン本体を含み、
該ピン本体は、その長手方向に間隔をおいて形成された複数のスリットであって前記ピン本体の外面に開放すると共に前記長手方向と交差するスリットとを有し、
前記長手方向に隣り合うスリットは、前記長手方向へ伸びる仮想的な軸線の周りに角度的に変位されており、また片持ち梁状の板状部を前記ピン本体に共同して形成している、コンタクトピン。
前記複数のスリットの開放する領域及び前記板状部は前記軸線の周りに所定角度ずつ変位されている、請求項１に記載のコンタクトピン。
前記隣り合うスリットの開放する領域及び前記長手方向に隣り合う前記板状部は前記軸線の周りに１８０度変位されている、請求項１に記載のコンタクトピン。
前記板状部は、前記軸線に対し前記スリットの開放する領域の側の箇所からその反対側の箇所にまで達している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンタクトピン。
前記ピン本体は、さらに、前記軸線の周りに間隔をおいた複数の第１の接触部を前記長手方向の一端部に有しており、各第１の接触部は、角錐形の形状を有していると共に、前記角錐形の１つの稜線を前記軸線の側に向けている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンタクトピン。
前記ピン本体は、さらに、平坦面、球状凸面、球状凹面、及び、球状凹面を一部に有する凸面のいずれか１つの面とされた第２の接触部を前記長手方向の他端部に有している、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンタクトピン。
前記ピン本体は、さらに、前記外面から外方に突出するフランジ部を有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンタクトピン。