JP2008032743A - 導電性接触子 - Google Patents

Abstract

【課題】 低インダクタンス化及び低抵抗化を向上する。
【解決手段】 一体化した２枚の絶縁板４の中間部にコイルばね支持孔５を設け、各外面に開口する矩形断面の針状体支持孔６を設け、コイルばね支持孔５内に圧縮コイルばね７を受容し、板材をプレス加工した一対のＴ字形の導電性針状体８を各針状体支持孔６により出没自在に支持する。Ｔ字形導電性針状体の段部８ｃ間に圧縮コイルばねを介装し、各没入端部に形成した係合部８ｄ同士を弾発付勢力に抗して互いに係合させる。コイルばね支持孔の軸心から段部８ｃ間での距離ａよりも突出側の針先部８ｅ間での距離ｂを大きくして、針先部８ｅを被接触体に押圧することにより、係合部８ｄを相手に押圧する向きのモーメントが働き、常に摺接可能になり、伝達信号をコイルばねを介さずに通して、低インダクタンス化及び低抵抗化し得るため、高周波数の信号伝達に適用可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製品などの検査やソケットに用いられる導電性接触子に関するものである。

従来、プリント配線板の導体パターンや電子部品などの電気的検査（オープン・ショートテスト、環境テスト、バーインテストなど）を行うため、またはウェハテスト用などのコンタクトプローブや、半導体素子（ＬＧＡ・ＢＧＡ・ＣＳＰ・ベアチップ）用ソケット（製品用も含む）及びコネクタに種々の構造の導電性接触子が用いられている。

例えば上記半導体素子用ソケットに用いるものとして、互いに相反する方向に出没可能な一対の導電性針状体を設けると共に両導電性針状体間に圧縮コイルばねを介装し、両導電性針状体の各突出端をそれぞれ対応する各被接触体（端子など）に弾発的に衝当させて、両被接触体間に電気信号を伝達可能にしたものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開平１０−１９９３０号公報

近年、半導体素子に用いられる信号周波数が高速化され、数百ＭHzのものも使用されるようになっており、そのような高速で動作する半導体素子に使用されるソケットには、その導電部分である導電性接触子に低インダクタンス化及び低抵抗化をより一層促進することが要求されてきている。さらに、上記したような半導体素子用ソケットにあっては、上記低インダクタンス化及び低抵抗化の他に、接触子の比較的大きなストロークや、ソケット全体を薄くすることや、量産性などが要求される。

このような課題を解決して、低インダクタンス化及び低抵抗化を向上すると共に大ストロークを確保しかつホルダ長を短くし得ることなどを実現するために、本発明に於いては、互いに相反する向きに出没運動可能にホルダにより支持された一対の導電性針状体と、前記一対の導電性針状体を前記ホルダから互いに相反する方向に弾発的に突出させるように前記ホルダ内に受容された圧縮コイルばねとを有し、前記両導電性針状体の各没入側部分同士を前記出没運動時に常に互いに摺接させるための針状体摺接保持手段を設けたものとした。また、前記針状体摺接保持手段が、前記両導電性針状体の各没入端部を前記圧縮コイルばね内にて互いに相手に対して半径方向に衝当させるべく、前記両導電性針状体の各中間部を前記圧縮コイルばねにより弾発付勢しかつ当該各弾発付勢位置を前記圧縮コイルばねの軸心に対して略点対称位置にすると共に、前記両導電性針状体の各突出端を対応する前記各弾発付勢位置に対してそれぞれ半径方向外側に位置させてなることや、前記針状体摺接保持手段が、前記両導電性針状体の各中間部を前記圧縮コイルばねにより弾発付勢しかつ当該各弾発付勢位置を前記圧縮コイルばねの軸心に対して略点対称位置にすると共に、前記一対の導電性針状体に加わる没入方向荷重により、前記両導電性針状体の各没入端部を前記圧縮コイルばね内にて互いに相手に対して半径方向に衝当させる向きのモーメントを発生させるようにすると良く、さらに、前記両導電性針状体の前記各没入側端部に前記圧縮コイルばねの弾発付勢力に抗して互いに係合し得る半径方向突部が形成され、該係合により前記両導電性針状体が突出方向に抜け止めされていると良く、また、前記導電性針状体が板材をプレス加工して形成されていると良い。

このようにすることにより、信号伝達経路に圧縮コイルばねが介在することがなく、両導電性針状体間を直線的に進み得るため、低インダクタンス化及び低抵抗化を達成し得る。また、両導電性針状体の各没入側端部同士がホルダ内にて互いに摺接するように設けられていることから、それぞれのストロークが互いに相手と干渉することがないため、両導電性接触子の全ストロークが大きくなると共にそのストロークに対してソケット全体の厚さを薄くすることができる。また、両導電性針状体を同軸上に配置せずに、互いに点対称となるようにかつ互いに重ね合わされるように配設し、また導電性針状体に加わる没入方向荷重により、導電性針状体の没入端部を圧縮コイルばね内にて相手に対して半径方向に衝当させる向きのモーメントを発生させるようにすることにより、導電性針状体同士を好適に摺接させることができると共に、導電性針状体を板状に形成することができ、板材をプレス加工して形成することにより、量産化を向上し得る。

このように本発明によれば、圧縮コイルばねを介すことなく両導電性針状体間に直線的に信号を伝達させることができるため、低インダクタンス化及び低抵抗化を達成し得るため、より一層の高周波数信号の伝達に適用できると共に、両導電性針状体の各没入側部分同士がホルダ内にて互いに摺接するように設けられていることから、それぞれのストロークが互いに相手と干渉することがないため、両導電性接触子による全ストロークが大きくなるため、ソケット全体の厚さを薄くすることができる。また、両導電性針状体を同軸上に配置せずに、互いに点対称となるようにかつ互いに重ね合わされるように配設することから、導電性針状体を板材からプレス加工して形成することにより、量産化を向上し得るため、導電性接触子の低コスト化を向上し得る。

以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された半導体素子用ソケットの要部拡大側断面図であり、図２は図１の矢印II線から見た要部矢視図である。本ソケット１は、半導体素子としての例えばＢＧＡ２を基板３に結合する際に両者（２・３）間に介装されるものであり、図に示されるように、絶縁性支持部材として２枚の絶縁板４を互いに貼り合わせて一体化し、その一体化された両絶縁板４においてその厚さ方向に貫通する貫通孔を設けて本発明におけるホルダを形成している。

本実施の形態におけるホルダは、両絶縁板４の厚さ方向中間部に設けられた円形断面のコイルばね支持孔５と、そのコイルばね支持孔５に対してその軸心を中心とする点対称位置にそれぞれ開口しかつ両絶縁板４の相反する各外面にそれぞれ開口する矩形断面の一対の針状体支持孔６とからなる。コイルばね支持孔５には、その内径よりも若干小径の圧縮コイルばね７が同軸的に受容されている。

図における上下の各針状体支持孔６には、同一形状の両導電性針状体８の各中間部が軸線方向に往復動自在に支持されている。本導電性針状体８は、板材からプレス・ヘッダ加工により略Ｔ字形に打ち抜いて形成されるものであって良く、Ｔ字の縦棒に相当し没入側部分としての脚部８ａと、Ｔ字の横棒に相当し縦長に形成された頭部８ｂとからなる。上記加工によれば、たとえば図３に示されるように複数の導電性針状体８を並列に連結された状態で製造し、それから個々に分断するようにして良い。

両導電性針状体８は、コイルばね支持孔５の軸線方向に延在しかつコイルばね支持孔５の中心に対して互いに点対称となるように配設される。導電性針状体８の上記頭部８ｂが、針状体支持孔６により若干傾動自在にかつ出没方向（図における上下方向）に往復動自在に支持され、両導電性針状体８の各脚部８ａと各頭部８ｂとの境界になる各段部８ｃ間に、圧縮コイルばね７が組み付け時の自然状態で所定量圧縮された状態で介装されている。その圧縮コイルばね７内に各脚部８ａが互いに対峙するように受容されていると共に、上記脚部８ａの没入方向端部には相対する脚部８ａに向けて凸状をなす没入側端部としての係合部８ｄが形成されている。

さらに、頭部８ｂの幅方向中央部が頭部８ｂの厚さ方向に所定量偏倚する（図１参照）ように形成されていると共に、その偏倚した中央部の突出端部に、被接触体に衝当させるための先細り形状の針先部８ｅが形成されている。上記針先部８ｅの上記偏倚方向は段部８ｃに対してコイルばね支持孔５の半径方向外側であり、上記係合部８ｄの突出方向は段部８ｃに対してコイルばね支持孔５の軸心寄りである。

本導電性針状体８の組み付け状態にあっては、図１及び図４に示されるように、コイルばね支持孔５の軸心に係合部８ｄが位置し、コイルばね支持孔５の軸心から段部８ｃまでの距離ａよりも、コイルばね支持孔５の軸心から針先部８ｅまでの距離ｂの方が大きい。したがって、両導電性針状体８を圧縮コイルばね７内に互いに対向させて挿入し、両係合部８ｄ同士を互いに係合させることにより、各段部８ｃを支点として各係合部８ｄを相対する係合部８ｄ側に向かわせる向きのモーメントが働く。そのため、両係合部８ｄ同士の係合状態が圧縮コイルばね７の弾発付勢力により保持される。

なお、基板３内に組み付ける前に、両導電性針状体８を圧縮コイルばね７に組み付けても良く、その状態で両係合部８ｄ同士を互いに係合させることにより、上記と同様に圧縮コイルばね７の弾発付勢力により係合状態が保持される。その状態では、図５に示されるように、両導電性針状体８と圧縮コイルばね７とを一体化することができる。その一体化された状態の両導電性針状体８を間にして軸線方向に挟むように両絶縁板４をはり合わせることにより、図１の組み付け状態にすることができ、組立時の取扱い性が向上する。

たとえば図６に示されるように、針先部８ｅを被接触体に荷重Ｆで当接させた場合には、両導電性針状体８には、圧縮コイルばね７の弾発付勢力を受ける各段部８ｃを支点Ｓとするモーメントが生じ、それにより各係合部８ｄを互いに相対する脚部８ａに接触圧Ｒをもって当接する。その各係合部８ｄの互いの接触点を介して、両導電性針状体８は電気的導通状態になる。

さらに、上記した針先部８ｅと段部８ｃとの位置関係（針先部８ｅの方が段部８ｃよりも圧縮コイルばね７の半径方向外側に位置している）により、図７に示されるように、両針先部８ｅを絶縁板４内に埋没させるように被接触体であるＢＧＡ２の端子２ａや基板３の配線パターン３ａに当接させた場合には、圧縮コイルばね７が大きく圧縮されるため、このときモーメントはより一層大きく働くことになり、両係合部８ｄ同士の接触圧がより高まる。

したがって、組み付け時の自然状態から被接触体に対する弾発的接触状態に至る導電性針状体８の全ストロークにおいて、両係合部８ｄが、常に互いに接触圧をもって摺接することになる。このようにして、導電性針状体８に対する支点Ｓと荷重Ｆ及び接触圧Ｒの各位置関係で針状体摺接保持手段が構成されている。

そして、両導電性針状体８間を通る電気信号の経路は、図７の矢印Ａに示されるように両導電性針状体８のみを通るため、圧縮コイルばねの一部を導通経路とするものにおける経路の無駄がなく、ほぼ直線的になる。これにより、両係合部８ｄ同士を互いに摺接させるための何らかの規制手段や付勢手段を必要とせず、部品点数が増えることなく、簡単な構成で、低インダクタンス化及び低抵抗化を大きく向上でき、伝達信号のより一層の高周波数化を可能にする。

さらに、圧縮コイルばね７を信号伝達のために用いる必要がないことから、圧縮コイルばね７には、最も高速かつ大量に生産するのに適した切断長の短い単純な等ピッチコイルばねの仕様を適用することができる。したがって、量産化かつ低コスト化を向上し得る。

本発明による針状体摺接保持手段にあっては、両係合部８ｄ同士を常に互いに摺接させるべく両導電性針状体８に互いの係合部８ｄを相手に衝当させる向きのモーメントを発生させるようにするものであれば良く、例えば図８に示されるようにしても良い。この図８にあっては、前記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略するが、針先部８ｅの先端が出没方向に対して斜め方向に端子２ａに当接するようになっている。すなわち、針先部８ｅの先端に対して端子２ａの中心が側方にずれた状態で互いに当接するように両者が配設されていると共に、針先部８ｅの斜面８ｆが端子２ａの中心に斜めに臨むようになっている。

したがって、図８に示されるように端子２ａと針先部８ｅとを当接させた場合に、導電性針状体８に対する没入方向荷重Ｆが針先部８ｅに対して図に示されるように斜めに加わる。それにより、段部８ｃの支点（Ｓ）に対して針先部８ｅが積極的に外方に変位させられるため、段部８ｃの支点（Ｓ）回りの図に示されるモーメントＭが働き、係合部８ｄが常に互いにより確実な接触圧をもって相手に摺接することになる。

ところで、本実施の形態における導電性針状体８は、板材から打ち抜いて形成でき、量産性が高い。また、頭部８ｂの中央部を偏倚させる加工や針先部８ｅの先細り加工も、上記打ち抜き時のプレス加工により同時に行うことができ、量産性をより一層高め得ると共に、製造コストを低廉化し得る。

また、両導電性針状体８の各脚部８ａを圧縮コイルばね７内で互いに干渉しないように設けているため、両者を同軸上に配置するものに対して、両者の変位量を大きくすることができる。したがって、ホルダからの各突出量を設定すると、同軸上に配置したものにあってはコイルばね支持孔の長さを両導電性針状体の各突出量の和の分を最低必要とするのに対して、本発明のものでは、コイルばね支持孔５の長さを導電性針状体８の一方の突出量を吸収し得る程度にすることができ、導電性接触子全体の長さを極力短くすることができる。

本実施の形態のようにソケットに用いる場合には、その薄型化を向上し得るため、本ソケットが適用される装置におけるスペース効率を向上し得ると共に、圧縮コイルばね７が両導電性針状体８の両係合部８ｄ同士の係合により両段部８ｃ間に圧縮状態に保持されるため、その状態における圧縮コイルばね７のコイル長がコイルばね支持孔５の深さよりも若干短くなるように設定することにより、圧縮コイルばね７の弾発付勢力が絶縁板４に伝達することが無いため、絶縁板４の板厚を極力薄くしても絶縁板４にそりが生じることがない。したがって、絶縁板４を装置へ固定する場合に例えばねじ止めするような場合にはその本数を減らすことができる。

本発明が適用された半導体素子用ソケットの要部拡大側断面図。 図１の矢印II線から見た要部矢視図。 導電性接触子の加工要領を示す図。 図１の矢印IV−IV線から見た上面図。 導電性接触子の組み付け要領の一例を示す斜視図。 本発明に基づく両導電性針状体の接触状態を示す説明図。 電気信号の導通経路を示す説明図。 本発明に基づく別の実施の形態を示す図７に対応する図。

符号の説明

１ ソケット
２ ＢＧＡ
３ 基板
４ 絶縁板
５ コイルばね支持孔
６ 針状体支持孔
７ 圧縮コイルばね
８ 導電性針状体
８ａ 脚部
８ｂ 頭部
８ｃ 段部
８ｄ 係合部
８ｅ 針先部
８ｆ 斜面

Claims (3)

1. 互いに相反する向きに延在する一対の導電性針状体と、
   前記一対の導電性針状体の間に介装され、前記一対の導電性針状体の各中間部を弾発付勢する圧縮コイルばねと、
   を備え、
   前記一対の導電性針状体の端部同士であって前記圧縮コイルばね内に受容される端部同士は、前記圧縮コイルばねの弾発付勢力に抗して互いに係合可能であり、かつ前記圧縮コイルばねの軸線方向に往復動するとき常に互いに摺接することを特徴とする導電性接触子。
2. 前記導電性針状体は、
   被接触体に衝当させるべき突出端が、前記圧縮コイルばねの弾発付勢力を受ける位置よりも前記圧縮コイルばねの半径方向の外側に位置し、
   前記圧縮コイルばね内に受容される端部が、前記圧縮コイルばねの弾発付勢力を受ける位置よりも前記圧縮コイルばねの半径方向の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の導電性接触子。
3. 前記導電性針状体が板材をプレス加工して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性接触子。

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