JP2006269366A - 電気接触子及び電気部品用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】 プランジャの上下動作及びばね部材の伸縮動作の安定性、プランジャとばね部材との接触安定性を図る電気接触子を提供する。
【解決手段】 ＩＣパッケージ１２に接触されるプランジャ側接触部２２ａ及びこのプランジャ側接触部２２ａに連続する筒部２２ｂを有する導電性材料から成るプランジャ２２と、このプランジャ２２の筒部２２ｂ内に挿入された導電性材料から成るばね部材２３とを備えたコンタクトピン１５において、ばね部材２３は、筒部２２ｂ内に挿入される伸縮自在な通常巻部２３ａと、筒部２２ｂから外部に突出して配線基板１３に接触されるばね側接触部２３ｃが設けられた密着巻部２３ｂとを有するコンタクトピン１５。
【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）等の第１の電気部品と配線基板等の第２の電気部品とを電気的に接続する電気接触子及び、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。

従来から、この種の電気接触子としては、例えば図５に示すようなものがある（特許文献１参照）。すなわち、この電気接触子１は、プランジャ２とばね部材３とから構成され、この電気接触子１が、ソケット本体４の上側保持部材５及び下側保持部材６に保持されている。この電気接触子１により、配線基板７とこの上側に配設される図示省略の電気部品（ＩＣパッケージ）とが電気的に接続されるように構成されている。

より詳しくは、そのプランジャ２は、上端部にその電気部品に接触される接触部２ａが形成されると共に、中間部に抜け止めとなるフランジ部２ｂが形成され、更に、このフランジ部２ｂの下側に軸部２ｃが形成されている。

また、ばね部材３は、線材が伸縮自在に巻かれた通常巻部３ａと、線材が密着して巻かれた密着巻部３ｂとが上下に連続して形成され、その通常巻部３ａ内に、プランジャ２の軸部２ｃが挿入されている。そして、そのばね部材３とプランジャ２とが互いに接触されることにより電気的に接続され、そのばね部材３の密着巻部３ｂが配線基板７の電極部７ａに電気的に接続されるようになっている。

このようなものにあっては、プランジャ２の上側に電気部品が収容され、この電気部品により、プランジャ２が下方に押されると、ばね部材３の通常巻部３ａが圧縮されてプランジャ２が下降する。この圧縮力がプランジャ２の接触部２ａ及びばね部材３の密着巻部３ｂに作用することにより、その接触部２ａが電気部品の端子に、又、密着巻部３ｂが配線基板７の電極部７ａに所定の接圧で、接触することとなる。

これにより、電気部品の端子と配線基板７の電極部７ａとが電気的に接続され、この状態で、電気部品（ＩＣパッケージ）のバーンイン試験等が行われることとなる。
特開平１０−２３９３４９号公報。

しかしながら、このような従来のものにあっては、プランジャ２の軸部２ｃの周囲にばね部材３の通常巻部３ａが位置し、この軸部２ｃと両保持部材５，６の保持孔５ａ，６ａの内壁５ｂ，６ｂとの間に、そのばね部材３の伸縮自在な通常巻部３ａが介在しているため、この内壁５ｂ，６ｂと軸部２ｃとの間に、通常巻部３ａが伸縮可能なように比較的余裕を持った隙間が必要となることから、プランジャ２の上下動時に軸部２ｃ等が傾き、安定した上下動作が得られないと共に、軸部２ｃとばね部材３との接触安定性も良好とは言い難い。

また、この軸部２ｃと両保持部材５，６の保持孔５ａ，６ａの内壁５ｂ，６ｂとの間を極力狭くして軸部２ｃが傾くのを防止しようとすると、ばね部材３の通常巻部３ａの伸縮時に、軸部２ｃと保持孔５ａ，６ａの内壁５ｂ，６ｂとの間に、通常巻部３ａが挟まれて、ばね部材３の伸縮動作に支障を来す虞がある。

そこで、この発明は、プランジャの上下動作及びばね部材の伸縮動作の安定性、プランジャとばね部材との接触安定性を図る電気接触子及び電気部品用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の電気部品に接触されるプランジャ側接触部及び該プランジャ側接触部に連続する筒部を有する導電性材料から成るプランジャと、該プランジャの筒部内に挿入される導電性材料から成るばね部材とを備えた電気接触子において、前記ばね部材は、前記筒部内に挿入される伸縮自在な通常巻部と、前記筒部から外部に突出して第２の電気部品に接触されるばね側接触部が設けられた密着巻部とを有する電気接触子としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記プランジャは、導電性を有する板材が筒状に折曲げられることにより、筒状の前記プランジャ側接触部及び、該プランジャ側接触部より径の大きい前記筒部が形成されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記密着巻部は、上下方向の中間部に他の部分より径の大きいストッパ部が形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記筒部は、開口部側の端縁部又は近傍に、内側に径を狭くした縮径部が形成される一方、前記密着巻部は、前記通常巻部より径が細く形成され、前記縮径部により、前記通常巻部の前記筒部からの抜け止めを行ったことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の電気接触子。

請求項５に記載の発明は、前記第２の電気部品が配線基板であり、該配線基板上に配設され、上側に前記第１の電気部品が収容されるソケット本体と、該ソケット本体に配設され、請求項１乃至４の何れか一つに記載の複数の電気接触子とを有してい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、第１の電気部品に接触されるプランジャ側接触部及びこのプランジャ側接触部に連続する筒部を有する導電性材料から成るプランジャと、プランジャの筒部内に挿入される導電性材料から成るばね部材とを備えた電気接触子において、ばね部材は、筒部内に挿入される伸縮自在な通常巻部と、筒部から外部に突出して第２の電気部品に接触されるばね側接触部が設けられた密着巻部とを有する電気接触子としたため、その通常巻部が筒部とソケット本体の保持孔の内壁との間に介在することがなく、上下動するプランジャの筒部の外周面が、保持孔の内周面を摺動することから、プランジャは従来と異なり、その保持孔の内周面に案内されることから、このプランジャが従来のように傾くことがなく、安定した上下動作を得ることができ、又、プランジャの筒部とばね部材の密着巻部との接触安定性を確保することができる。

また、その通常巻部が、プランジャの筒部とソケット本体の保持孔の内壁との間に介在されていないため、ばね部材の通常巻部の伸縮時に、プランジャの筒部と保持孔の内壁との間に、通常巻部が挟まれることなく、ばね部材の伸縮動作に支障を来すことがない。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の構成に加え、プランジャは、導電性を有する板材が筒状に折曲げられることにより、筒状のプランジャ側接触部及び、このプランジャ側接触部より径の大きい筒部が形成されたため、切削等にて成形する場合より容易に成形できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の構成に加え、密着巻部は、上下方向の中間部に他の部分より径の大きいストッパ部が形成されているため、ソケット本体からのばね部材の抜け止めを行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、筒部は、開口部側の端縁部又は近傍に、内側に径を狭くした縮径部が形成される一方、密着巻部は、通常巻部より径が細く形成され、縮径部により、通常巻部の筒部からの抜け止めを行ったため、プランジャとばね部材とが組み付けられて一体となっていることから、電気接触子をソケット本体に配設する前の状態等において取り扱いが便利である。

請求項５に記載の発明によれば、第２の電気部品が配線基板であり、配線基板上に配設され、上側に第１の電気部品が収容されるソケット本体と、ソケット本体に配設され、請求項１乃至４の何れか一つに記載の複数の電気接触子とを有している電気部品用ソケットとしたため、上記各効果を有する電気部品用ソケットを提供できる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１及び図２には、この発明の実施の形態１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に「第１の電気部品」であるＩＣパッケージ１２を保持することにより、このＩＣパッケージ１２と「第２の電気部品」である配線基板１３とをＩＣソケット１１を介して電気的に接続するようにしている。

このＩＣパッケージ１２は、いわゆるＢＧＡ(Ball Grid Array)タイプと称されるもので、方形状のパッケージ本体１２ｂの下面に「端子」としての多数の略球形状の半田ボール１２ａが縦列と横列にマトリックス状に配列されている。

そのＩＣソケット１１は、配線基板１３上に取り付けられるソケット本体１４を有し、このソケット本体１４に、「電気接触子」である複数のコンタクトピン１５が配設されている。

そのソケット本体１４は、図１及び図２に示すように、互いに図示省略のボルトにより取り付けられた上側保持部材１８及び下側保持部材１９の保持孔１８ａ，１９ａにそれらコンタクトピン１５が挿入されて保持されている。

さらにまた、その上側保持部材１８の上側に、フローティングプレート２０が図示省略の構造により上下動自在で、所定の高さで停止するように配設され、又、図示省略のスプリングにより上方に付勢されている。

そして、このフローティングプレート２０の挿通孔２０ａに、コンタクトピン１５の上部側が挿入され、更に、このフローティングプレート２０上には、図示は省略するが、ＩＣパッケージ１２の収容時に案内するガイド部が設けられている。

一方、そのコンタクトピン１５は、ＩＣパッケージ１２に電気的に接続されるプランジャ２２と、配線基板１３に電気的に接続されるばね部材２３とから構成されている。

そのプランジャ２２は、導電性を有する板材が筒状に折曲げられることにより、形成され、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ａに接触されるプランジャ側接触部２２ａ及びこのプランジャ側接触部２２ａの下側に設けられた筒部２２ｂが形成されている。

そのプランジャ側接触部２２ａは、筒状を呈し、上端部が冠形状に形成され、この冠形状の上側に半田ボール１２ａが載せられて接触され、電気的に接続されるようになっている。

また、筒部２２ｂは、そのプランジャ側接触部２２ａより径が大きく、両保持部材１８，１９の保持孔１８ａ，１９ａの内壁に上下に摺動するように構成されている。

この筒部２２ｂが保持孔１８ａ，１９ａの大径部１８ｂ，１９ｂ内に収容され、保持孔１８ａの小径部１８ｃからプランジャ側接触部２２ａが上方に突出している。その筒部２２ｂは保持孔１８ａの小径部１８ｃより大きく形成されているため、プランジャ２２が上方に抜けないように構成されている。

さらに、ばね部材２３は、導電性を有する材料で形成され、筒部２２ｂ内に挿入される伸縮自在な通常巻部２３ａと、この通常巻部２３ａの下方に連続して形成され、その筒部２２ｂから外部（下方）に突出する密着巻部２３ｂとを有している。

その通常巻部２３ａの外径と、筒部２２ｂの内壁とが略等しい径に形成されている。

また、密着巻部２３ｂは、下部側に配線基板１３の電極部１３ａに接触されるばね側接触部２３ｃが設けられると共に、プランジャ２２が最も上昇した図１に示す状態で、上端部２３ｄがプランジャ２２の下端部に僅かに挿入されている。これにより、密着巻部２３ｂがプランジャ２２の筒部２２ｂ内に摺接して電気的に接続されている。また、ばね部材２３が押し縮められたときに、プランジャ２２の筒部２２ｂの中にばね部材２３の密着巻部２３ｂがさらに挿入されるときの案内性を良くしている。そして、この密着巻部２３ｂには、上下方向の中間部に他の部分より径の大きいストッパ部２３ｅが形成されている。

このストッパ部２３ｅは、下側保持部材１９の保持孔１９ａの大径部１９ｂと略同じ径に形成され、この保持孔１９ａの小径部１９ｃより大きい径に形成されており、下方に抜けないように構成されている。

次に、作用について説明する。

まず、ＩＣパッケージ１２を収容する場合について説明する。図示省略のカバー部材を開いた状態で、ＩＣパッケージ１２を自動機等により搬送してフローティングプレート２０上に収容する（図１参照）。この際には、このＩＣパッケージ１２は、ガイド部材により案内されて所定位置に収容され、図１に示すように、半田ボール１２ａがフローティングプレート２０の挿通孔２０ａに挿入された状態となる。

この状態から、カバー部材を閉じて行き、このカバー部材で、ＩＣパッケージ１２を下方に押圧する。すると、フローティングプレート２０がスプリングの付勢力に抗して下降され、半田ボール１２ａがコンタクトピン１５のプランジャ側接触部２２ａに当接し、このプランジャ２２が下方に向けて、ばね部材２３の通常巻部２３ａの付勢力に抗して変位される。

そして、このフローティングプレート２０が更に下降されると、上側保持部材１８の上面に当接し、ソケット本体１４の全体が下降されて、下側保持部材１９の底面が、配線基板１３の電極部１３ａに当接するまで下降させられる（図２参照）。

これにより、コンタクトピン１５は、ばね部材２３の通常巻部２３ａの付勢力に抗して圧縮されるため、この反力により、プランジャ側接触部２２ａがＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ａに、又、ばね部材２３のばね側接触部２３ｃが配線基板１３の電極部１３ａにそれぞれ同じ所定の接圧で接触されることとなる。

これで、コンタクトピン１５を介してＩＣパッケージ１２と配線基板１３とが電気的に接続され、バーンイン試験等が行われることとなる。

この際には、コンタクトピン１５のプランジャ２２の筒部２２ｂと、ばね部材２３の密着巻部２３ｂとが接触しているため、通常巻部２３ａと筒部２２ｂとの間で電流が流れる場合より、電流が流れ易くなり、高周波特性を向上させることができる。

また、そのコンタクトピン１５は、プランジャ２２の筒部２２ｂ内に、ばね部材２３の通常巻部２３ａが挿入されているため、その通常巻部２３ａが筒部２２ｂと保持孔１８ａ，１９ａの内壁との間に介在することがなく、上下動するプランジャ２２の筒部２２ｂの外周面が、両保持孔１８ａ，１９ａの内周面を摺動する。このように摺動することにより、プランジャ２２は従来と異なり、その両保持孔１８ａ，１９ａの内周面に案内されることから、このプランジャ２２が従来のように傾くことがなく、安定した上下動作を得ることができ、又、プランジャ２２の筒部２２ｂとばね部材２３の密着巻部２３ｂとの接触安定性を確保することができる。

さらに、その通常巻部２３ａが、プランジャ２２の筒部２２ｂと保持孔１８ａ，１９ａの内壁との間に介在されていないため、ばね部材２３の通常巻部２３ａの伸縮時に、プランジャ２２の筒部２２ｂと保持孔１８ａ，１９ａの内壁との間に、通常巻部２３ａが挟まれることなく、ばね部材２３の伸縮動作に支障を来すことがない。

さらにまた、ばね部材２３の中間部に径の大きいストッパ部２３ｅを形成したため、ばね部材２３の抜け止めを行うことができる。

また、そのプランジャ２２は、導電性の板材を折曲げて筒状に形成することにより、切削等にて成形する場合より容易に成形できる。
[発明の実施の形態２]

図３及び図４には、この発明の実施の形態２を示す。

この実施の形態２は、プランジャ２２の筒部２２ｂの、開口部側の端縁部に、内側に折曲げられて径を狭くした縮径部２２ｄが形成されている。また、ばね部材２３の密着巻部２３ｂは、筒部２２ｂ内に位置する大径ばね部２３ｆと、この下側に連続して設けられた小径ばね部２３ｇとから構成されている。

そして、この大径ばね部２３ｆの下側に、プランジャ２２の縮径部２２ｄが係止し、小径ばね部２３ｇがその筒部２２ｂから下方に突出し、この小径ばね部２３ｇが配線基板１３の電極部１３ａに接触するように構成されている。

してみれば、プランジャ２２とばね部材２３とが組み付けられて一体となっているため、コンタクトピン１５がソケット本体１４に配設される前の状態等において取り扱いが便利である。

ここで、縮径部２２ｄは、プランジャ２２の筒部２２ｂの板材を内側に折曲げて形成したが、これに限られるものではなく、数点のかしめや、環状にかしめることでも形成することができる。また、縮径部２２ｄの形成位置は、プランジャ２２の筒部２２ｂの、開口部側の端縁部近傍でも良い。

なお、上記実施の形態では、「電気接触子」であるコンタクトピン１５をＩＣソケット１１に適用したが、これに限らず、他のものにも適用できる。また、ＢＧＡタイプのＩＣパッケージ１２用のＩＣソケット１１に、この発明を適用したが、これに限らず、ＬＧＡ（Land Grid Array）タイプ及びＰＧＡ（Pin Grid Array）タイプ等のＩＣパッケージ下面に端子が設けられているＩＣパッケージ並びに、ＱＦＰ（Quad Flat Package）タイプ等、ＩＣパッケージ側面から端子が延長されているＩＣパッケージ用のＩＣソケット等にも、この発明を適用することができる。

また、この発明の電気部品用ソケットは、いわゆるオープントップタイプのＩＣソケット、あるいは電気部品を押圧するプッシャーが自動機側に設けられたもの等にも適用できる。

この発明の実施の形態１に係るＩＣソケットのコンタクトピン配設部分を示す拡大断面図である。 同実施の形態１に係る図１に示す状態からＩＣパッケージを押圧した状態のコンタクトピン配設部分を示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態２に係るＩＣソケットのコンタクトピン配設部分を示す拡大断面図である。 同実施の形態２に係る図３に示す状態からＩＣパッケージを押圧した状態のコンタクトピン配設部分を示す拡大断面図である。 従来例を示す拡大断面図である。

符号の説明

11 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
12 ＩＣパッケージ（電気部品）
12a 半田ボール（端子）
12b パッケージ本体
13 配線基板
13a 電極部
14 ソケット本体
15 コンタクトピン（電気接触子）
18 上側保持部材
19 下側保持部材
20 フローティングプレート
22 プランジャ
22a プランジャ側接触部
22b 筒部
22d 縮径部
23 ばね部材
23a 通常巻部
23b 密着巻部
23c ばね側接触部
23e ストッパ部

Claims (5)

1. 第１の電気部品に接触されるプランジャ側接触部及び該プランジャ側接触部に連続する筒部を有する導電性材料から成るプランジャと、該プランジャの筒部内に挿入される導電性材料から成るばね部材とを備えた電気接触子において、
   前記ばね部材は、前記筒部内に挿入される伸縮自在な通常巻部と、前記筒部から外部に突出して第２の電気部品に接触されるばね側接触部が設けられた密着巻部とを有することを特徴とする電気接触子。
2. 前記プランジャは、導電性を有する板材が筒状に折曲げられることにより、筒状の前記プランジャ側接触部及び、該プランジャ側接触部より径の大きい前記筒部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気接触子。
3. 前記密着巻部は、上下方向の中間部に他の部分より径の大きいストッパ部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気接触子。
4. 前記筒部は、開口部側の端縁部又は近傍に、内側に径を狭くした縮径部が形成される一方、前記密着巻部は、前記通常巻部より径が細く形成され、前記縮径部により、前記通常巻部の前記筒部からの抜け止めを行ったことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の電気接触子。
5. 前記第２の電気部品が配線基板であり、
   該配線基板上に配設され、上側に前記第１の電気部品が収容されるソケット本体と、
   該ソケット本体に配設され、請求項１乃至４の何れか一つに記載の複数の電気接触子とを有していることを特徴とする電気部品用ソケット。

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