JP2004296301A - コンタクトユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁材料から成るホルダー20の内部空間に収納された接続手段により、二つの被接続物(4,18)を電気的に接続するコンタクトユニット3であって、上記接続手段は、外方に付勢され上記二つの被接続物(4,18)に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネ26と、このコイルバネ26を内側に包み込むと共にこのコイルバネ26の弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質28を混入した導電性弾性部材27とを一体化させた弾性接続部材21から成るものである。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットに関し、詳しくは、二つの被接続物を接続する接続手段をコイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材で構成することによって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に接続信頼性を向上し且つ接続の抵抗値を下げることができるコンタクトユニットに係るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のコンタクトユニットにおいては、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段が、ゴム等の絶縁性を有する弾性部材の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等を混入して厚さ方向に電気的に導通する異方導電性弾性体だけで構成されていた(例えば、特許文献1参照)。或いは、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段が、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネだけで構成されていた(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−241498号公報(第4頁、図1)
【特許文献2】
特開2000−292437号公報(第3頁、図2〜図5)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のコンタクトユニットにおいて、特許文献1に記載されているように、上記接続手段が、ゴム等の絶縁性を有する弾性部材の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等を混入して厚さ方向に電気的に導通する異方導電性弾性体だけで構成されている場合は、二つの被接続物に接触させる際に十分なバネ性が得られず、被接続物に対する接触を安定させるためには大きく圧縮して接触圧力を高くしなければならなかった。また、その場合でもゴム等の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等が混入されているだけであるので、十分な接続信頼性が得られないことがあった。
【0005】
また、特許文献2に記載されているように、上記接続手段が、二つの被接続物の間にて外方に付勢されたコイルバネだけで構成されている場合は、このコイルバネを圧縮して二つの被接続物に接触させたときに、両者を接続する電流経路はコイルバネの螺旋状の線材の全長分の長さとなり、電路長が長くなって接続の抵抗値が高くなるものであった。また、コイルバネにより螺旋状の電流経路となることから、高周波特性が低下することがあった。
【0006】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に接続信頼性を向上し且つ接続の抵抗値を下げることができるコンタクトユニットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の手段によるコンタクトユニットは、絶縁材料から成る保持部材の内部空間に収納された接続手段により、二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、上記接続手段は、外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材から成るものである。
【0008】
このような構成により、コイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材から成る接続手段によって、外方に付勢されたコイルバネがその弾性力により二つの被接続物に弾性的に圧接して導通すると共に、コイルバネの弾性変形に追従して変形する導電性弾性部材内の導電性物質がコイルバネの線材と随所において接触したり、相互に接触することにより、螺旋状よりも短い複数の電流経路が形成される。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【0009】
また、第2の手段によるコンタクトユニットは、絶縁材料から成る保持部材の内部空間に収納された接続手段により、二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、上記接続手段は、外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共にコイルバネの弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材、及びこの弾性接続部材の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子、を備えたものである。
【0010】
このような構成により、コイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材及びこの弾性接続部材の両端面に介装された導電性の接触子を備えた接続手段によって、外方に付勢されたコイルバネがその弾性力により二つの被接続物に弾性的に圧接して導通すると共に、このコイルバネの弾性変形に追従して変形する導電性弾性部材内の導電性物質がコイルバネの線材と随所において接触したり、相互に接触し、また導電性の接触子で上記二つの被接続物に確実に接触することにより、螺旋状よりも短い複数の電流経路が形成される。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【0011】
そして、上記導電性弾性部材は、導電性ゴムから成るものとすればよい。
また、上記導電性弾性部材は、ヤング率の低いゴムに金属粒子を混入して形成してもよい。
或いは、上記導電性弾性部材は、ヤング率の低いゴムに導電ペーストを混入して形成してもよい。
また、上記ヤング率の低いゴムは、シリコーンゴムとすればよい。
さらに、上記導電性弾性部材は、その長手方向の中心軸部が中空状に形成されたものでもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明によるコンタクトユニットの実施の形態を示す中央縦断面図であり、図2はこのコンタクトユニットを適用した電気部品用ソケットを示す断面図である。ここでは、まず、電気部品用ソケットについて説明する。この電気部品用ソケットは、電気部品を着脱可能に保持して電気部品の接続端子と回路基板とを電気的に接続し、電気部品の初期不良を取り除くバーンインテスト等に使用されるもので、図2に示すように、ソケット本体部1と、ソケットカバー2と、コンタクトユニット3とを備えている。
【0013】
ソケット本体部1は、ICパッケージ等の電気部品4を位置決めして保持するもので、載置部5と、押圧部材6とを備えている。載置部5は、電気部品4を位置決めして載置するもので、ソケット本体部1の上面中央部に形成されている。具体的には、ソケット本体部1の上面内側に形成された凹陥部7に図示省略の弦巻ばねで常時上向きに付勢されて上下動可能に設けられたフローティングプレート8の上面を載置部5としている。このフローティングプレート8の面内には、電気部品4の接続端子部に対応する各位置に、後述のコンタクトユニット3の弾性接続部材21の先端部を受け入れるピン導入孔が穿設されている。なお、載置部5の構造としては、上述のフローティング方式に限られず、固定式のものであってもよい。
【0014】
載置部5の上方にて両側方には、押圧部材6が設けられている。この押圧部材6は、電気部品4を上方から押圧するもので、枢軸ピン9でソケット本体部1に回動自在に軸支されており、その外側端部10は、後述のソケットカバー2に設けられた軸11に当接して、その軸11の上下動に伴って、押圧部材6が枢軸ピン9を中心に回動できる形状に形成されている。そして、押圧部材6の起立状態において、電気部品4の上面に当接する内側端部には、押圧端部12を備えている。
【0015】
また、ソケット本体部1の上面側には、ソケットカバー2が設けられている。このソケットカバー2は、押圧部材6を起立状態に付勢して電気部品4を保持するもので、その隅部には貫通孔13を備え、この貫通孔13には頭部に抜け防止部14を形成し他端部をソケット本体部1に固定した支持部材15が挿通されている。また、ソケットカバー2の内側には、軸11が設けられている。この軸11は、押圧部材6の外側端部10に当接して、ソケットカバー2の上下動を押圧部材6の回動動作に変換する作用をなすものである。さらに、支持部材15には、弦巻ばね16が装着されている。この弦巻ばね16は、ソケットカバー2を常時上方に付勢するものであり、これによって押圧部材6を常時起立状態に維持して電気部品4を保持している。
【0016】
このような構成の電気部品用ソケット17において、ソケット本体部1の載置部5の下方には、コンタクトユニット3が設けられている。このコンタクトユニット3は、対向する二つの被接続物としての回路基板18と電気部品4とを電気的に接続するもので、上記電気部品用ソケット17の内部に一つ又は複数個並べて設けられており、図1に示すように、ホルダー20と、弾性接続部材21とで構成されている。なお、符号22は電気部品4の接続端子(例えば半球状のBGA端子)を示し、符号23は回路基板18の接続端子(例えば平板状のLGA端子)を示している。
【0017】
ホルダー20は、後述の弾性接続部材21を内部空間に収納する保持部材となるもので、例えばガラス又はセラミック等の絶縁材料から成り、全体として内部に空間が形成された筒状に構成され、その中心軸部の上下には弾性接続部材21の外径よりも大きい内径を有する通し孔24があけられている。なお、ホルダー20の長手方向の略中央部には、このホルダー20を上下に2分割する切断線25が入っており、2分割されたホルダー20の内部に弾性接続部材21を収納して上下のホルダー部材を結合することによって、ホルダー20の内部に弾性接続部材21を保持するようになっている。
【0018】
弾性接続部材21は、二つの被接続物(例えば回路基板18と電気部品4)を電気的に接続する接続手段となるもので、上記ホルダー20の内部空間に収納されており、コイルバネ26と、導電性弾性部材27とを一体化させて成る。コイルバネ26は、ホルダー20内にて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するもので、例えば金属でできており、その上下両端部がホルダー20の通し孔24,24から適宜の長さだけ突出している。
【0019】
導電性弾性部材27は、上記コイルバネ26と共に二つの被接続物を電気的に接続する手段となるもので、その内側にコイルバネ26を包み込むと共にコイルバネ26の弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質28を混入して成る。ここで、導電性弾性部材27は、コイルバネ26の弾性を著しく害さない程度において弾性変形可能とするため、ヤング率の低いゴム、例えばシリコーンゴムから成るのが望ましい。また、導電性弾性部材27に混入する導電性物質28は、導電性弾性部材27が弾性変形した際に相互に接触したり、コイルバネ26と接触して導通を図るもので、あらゆる種類の導電性粒子や、金、銀、銅、鉄、ニッケルなどの金属粒子、或いは導電ペーストから成る。
【0020】
したがって、導電性弾性部材27は、ヤング率の低いゴムに金属粒子を混入して形成したもの、ヤング率の低いゴムに導電ペーストを混入して形成したもの、又はヤング率の低いゴムに導電性粒子を混入して形成したもの等である。或いは、ネオプレーンやシリコーンゴム等にカーボンブラックを充填剤として加えた導電性ゴムで構成してもよい。この導電性ゴムの場合も、コイルバネ26の弾性を著しく害さない程度において弾性変形可能なものが望ましい。
【0021】
そして、上記コイルバネ26を内側に包み込んだ状態で導電性弾性部材27を所定形状の金型又は治具等に入れ、一体化させて例えば円柱状に形成して、弾性接続部材21が構成される。このとき、図1においては、導電性弾性部材27の中間部に太径部29が円周方向に形成されており、弾性接続部材21がホルダー20の通し孔24から抜け出ないようにされている。
【0022】
この状態で、切断線25で上下に2分割されたホルダー20の上部材と下部材との間に上記のように構成された弾性接続部材21を収納し、上下のホルダー部材を切断線25の部位で適宜の手段で結合することによってホルダー20の内部に弾性接続部材21を保持して、コンタクトユニット3が構成される。そして、このコンタクトユニット3の弾性接続部材21の上端面21aの全体が例えば電気部品4のBGA型の接続端子22に接触し、下端面21bの全体が回路基板18の接続端子23に接触するようになっている。
【0023】
図3は、コンタクトユニット3の変形例を示す中央縦断面図である。この変形例は、上記弾性接続部材21の上端部にコイルバネ26だけを延長して蜜に巻き回した巻線接続部26aを形成すると共に、下端部にも同じくコイルバネ26だけを延長して蜜に巻き回した巻線接続部26bを形成し、これらの巻線接続部26a,26bでそれぞれ電気部品4の接続端子22、回路基板18の接続端子23に接触するようにされている。この場合は、特に弾性接続部材21とBGA型の接続端子22との接触において、リング状の接触部を有する巻線接続部26aの内部にBGA型の接続端子22が容易に嵌って食い込み状態で接触し、接続を確実にすることができる。
【0024】
次に、このように構成された電気部品用ソケット17及びコンタクトユニット3の動作について、図4及び図5を参照して説明する。まず、図2に示すように、電気部品用ソケット17は、コンタクトユニット3の弾性接続部材21の下端面21b(図1参照)を回路基板18の接続端子23に位置決めして、回路基板18上に押圧して固定される。次に、図4に示すように、電気部品用ソケット17のソケットカバー2が、外力によって弦巻ばね16の付勢力に抗して下方に押し下げられる。このとき、ソケットカバー2の内側面に備えられた軸11が下がるに伴って、押圧部材6がその外側端部10で軸11上に摺接し、枢軸ピン9を中心に回動して外方に倒れ、載置部5の上方を電気部品4が挿入できる状態に開放する。
【0025】
このような状態で、載置部5に電気部品4が載置される。このとき、電気部品4は、その外周縁部が載置部5の四隅部に設けられた位置決め部で規制されて、その下面に複数配列された接続端子22がフローティングプレート8のピン導入孔30に対して位置決めされる。その後、ソケットカバー2への押圧が除かれる。すると、弦巻ばね16の圧縮反力によってソケットカバー2が上方に押し上げられ、それに伴って軸11が上昇し、押圧部材6の外側端部10が上方に押し上げられて、押圧部材6が枢軸ピン9を中心に回動して起立状態になる。このとき、図2に示すように、押圧部材6の押圧端部12が電気部品4の上面に当接して、電気部品4を下方に押圧することになる。
【0026】
この場合、図1に示す電気部品4の下方への押圧に伴って、図5(a)に示すように、コンタクトユニット3(図5ではホルダー20は省略している。)の弾性接続部材21の上下両端面21a,21bに押圧力P,Qがかかる。すると、この押圧力P,Qにより、図5(b)に示すように、弾性接続部材21が圧縮されてその長さがコイルバネ26の弾性変形により短縮される。この状態では、導電性弾性部材27に混入された導電性物質28がコイルバネ26と接触したり、導電性物質28同士が相互に接触したりして導通を図り、図5(b)において例えば符号a,b,cで示すような複数の電流経路が形成される。
【0027】
ここで、図5(b)に示す電流経路a,b,cは、コイルバネ26と導電性物質28とが接触した状態で、その部分で最短距離の電路長を形成することとなる。したがって、二つの被接続物をコイルバネ26だけで接続する場合における螺旋状の線材の全長分の長さとなる電路長に比べ、格段に短くなる。したがって、弾性接続部材21全体の接続の抵抗値が低くなる。また、図5(b)に示すように、弾性接続部材21の上下両端面21a,21bには、コイルバネ26の端部が存在すると共に、導電性物質28が散点状に含まれて露出しているので、上端面21a及び下端面21bの被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性が向上する。また、弾性接続部材21の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上する。
【0028】
図6は、本発明によるコンタクトユニット3の第2の実施形態を示す中央縦断面図である。この実施形態は、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段を、図1又は図2に示す弾性接続部材21と、この弾性接続部材21の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子31a,31bとで構成したものである。
【0029】
この接触子31a,31bは、それぞれ電気部品4の接続端子(例えば平板状のLGA端子)22及び回路基板18の接続端子23に電気的に接触するものであり、例えば金属でできており、ホルダー20内に位置する太径部32と、上記ホルダー20の上下端部に形成された通し孔24から外方に突出する円錐凸型の針状部33と、弾性接続部材21内のコイルバネ26の内側に挿入されて接続する細径の基部34とで構成されている。そして、弾性接続部材21とその上下両端面に介装された接触子31a,31bとが一つの接続手段となって、二つの被接続物間を接続する。このとき、接触子31a,31bの円錐凸型の針状部33が接続端子22及び23に食い込み状に接続して、接続信頼性が向上する。
【0030】
図7は、図6に示す第2の実施形態によるコンタクトユニット3の変形例を示す中央縦断面図である。この変形例は、例えば電気部品4の接続端子22が例えば半球状のBGA端子から成る場合に、それに対応する接触子31a′の針状部35の先端面を円錐凹型に形成したものである。この場合は、上記接触子31a′の円錐凹型の針状部35の内部にBGA型の接続端子22が入り込む形で接続して、接続信頼性が向上する。
【0031】
なお、図示はしないが、図1、図3、図6及び図7の実施形態又は変形例において、弾性接続部材21の導電性弾性部材27は、その長手方向の中心軸部が中空状に形成されたものであってもよい。この場合でも、前述のものと同様に二つの被接続物間を接続することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項1,3〜7に係る発明によれば、コイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材から成る接続手段によって、外方に付勢されたコイルバネがその弾性力により二つの被接続物に弾性的に圧接して導通すると共に、このコイルバネの弾性変形に追従して変形する導電性弾性部材内の導電性物質がコイルバネの線材と随所において接触したり、相互に接触することにより、螺旋状よりも短い複数の電流経路を形成することができる。したがって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。また、弾性接続部材の上下両端面の被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性を更に向上することができる。さらに、弾性接続部材の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上することとなる。
【0033】
また、請求項2,3〜7に係る発明によれば、コイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材及びこの弾性接続部材の両端面に介装された導電性の接触子を備えた接続手段によって、外方に付勢されたコイルバネがその弾性力により二つの被接続物に弾性的に圧接して導通すると共に、このコイルバネの弾性変形に追従して変形する導電性弾性部材内の導電性物質がコイルバネの線材と随所において接触したり、相互に接触し、また導電性の接触子で上記二つの被接続物に確実に接触することにより、螺旋状よりも短い複数の電流経路を形成することができる。したがって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。また、弾性接続部材の上下両端面の被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性を更に向上することができる。さらに、弾性接続部材の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるコンタクトユニットの実施の形態を示す中央縦断面図である。
【図2】上記コンタクトユニットを適用した電気部品用ソケットを示す断面図である。
【図3】上記コンタクトユニットの変形例を示す中央縦断面図である。
【図4】電気部品用ソケット及びコンタクトユニットの動作を説明するための断面図である。
【図5】本発明のコンタクトユニットで二つの被接続物を電気的に接続する動作状態を説明する断面図である。
【図6】本発明によるコンタクトユニットの第2の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図7】図6に示す第2の実施形態によるコンタクトユニットの変形例を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
3…コンタクトユニット
4…電気部品
17…電気部品用ソケット
18…回路基板
20…ホルダー
21…弾性接続部材
22,23…接続端子
24…通し孔
26…コイルバネ
27…導電性弾性部材
28…導電性物質
31a,31b,31a′…接触子
33…円錐凸型の針状部
35…円錐凹型の針状部
Claims (7)
- 絶縁材料から成る保持部材の内部空間に収納された接続手段により、二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、
上記接続手段は、外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材から成ることを特徴とするコンタクトユニット。 - 絶縁材料から成る保持部材の内部空間に収納された接続手段により、二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、
上記接続手段は、外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材、及びこの弾性接続部材の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子、を備えたことを特徴とするコンタクトユニット。 - 上記導電性弾性部材は、導電性ゴムから成ることを特徴とする請求項1又は2記載のコンタクトユニット。
- 上記導電性弾性部材は、ヤング率の低いゴムに金属粒子を混入して形成したものであることを特徴とする請求項1又は2記載のコンタクトユニット。
- 上記導電性弾性部材は、ヤング率の低いゴムに導電ペーストを混入して形成したものであることを特徴とする請求項1又は2記載のコンタクトユニット。
- 上記ヤング率の低いゴムは、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項4又は5記載のコンタクトユニット。
- 上記導電性弾性部材は、その長手方向の中心軸部が中空状に形成されたものであることを特徴とする請求項1又は2記載のコンタクトユニット。
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