JP2009129877A

JP2009129877A - 電子部品用ソケット

Info

Publication number: JP2009129877A
Application number: JP2007306902A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Itoi; 俊之糸井; Takahisa Irie; 隆久入江; Genji Ishii; 源治石井; Toshiaki Endo; 利明遠藤
Original assignee: S II R KK
Current assignee: S II R KK
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】従来の上下部プランジャーとバレルとからなるプローブは絶縁性のベースの貫通穴内に収納されているので、プローブとプリント基板のＧＮＤパターンとの距離が不確定であるため、特性インピーダンスの制御が困難であるといった問題があった。
【解決手段】金属あるいは樹脂に金属膜を形成したベース１に取付けられたプローブ２１の一端を表面実装型電子部品の半田ボールやリードフレーム等の外部端子と、また、他端をプリント基板の導電パターンと接触させて前記表面実装型電子部品の特性を検査するための電子部品用ソケットにおいて、前記プローブの内のＧＮＤ機能用プローブ２２を除くプローブの上下部にあるプランジャー部２１ａ，２１ｃを誘電体で覆い、かつ、プローブの電気長の大半を占めるバレル２１ｂは全周にわたり絶縁物性を持つ誘電体３〜５で覆われた状態でベースの穴内に収容されている電子部品用ソケットである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベースに取付けられたプローブの一端を表面実装型電子部品（以下、パッケージという）のＬＧＡやＢＧＡ等の半田ボールやリードフレーム等の外部端子に、また、他端をプリント基板の導電パターンに接触させて前記パッケージの特性を検査するための電子部品用ソケットであって、該電子部品用ソケットの高周波特性、伝送・アイソレーション特性を改善、改良した電子部品用ソケットに関する。

従来におけるプローブを用いた電子部品用ソケットは、絶縁性の上下２つのベースに貫通穴を形成し、この貫通穴にプローブが抜け出さない状態で収納したものであった。また、前記プローブの構造は、内部にスプリングが収容され、かつ、上端側に上部ピン端子（以下、上部プランジャーという）が形成されたバレルと、このバレルに前記スプリングのバネ力でバネ付勢される一端が収容され、かつ、他端がバレルの下端から突出した下部ピン端子（以下、下部プランジャーという）とで構成されている。

そして、このように構成された電子部品用ソケットは、ベースの上部にパッケージがセットされると、該パッケージの外部端子に上部プランジャーが接触し、該パッケージが押下されると下部プランジャーがスプリングのバネ力によってプリント基板のパターンに機械的に接触され、従って、パッケージの外部端子とプリント基板の導電パターンとがプローブを介して電気的に接続される。
特開平８−２１３０８８号公報

ところで、前記した上下部プランジャーとバレルとからなるプローブは絶縁性のベースの貫通穴内に収納されているので、プローブとプリント基板のＧＮＤパターンとの距離が不確定であるため、特性インピーダンスの制御が困難であると共にプローブ配列が複数配列で電磁遮蔽物が各プローブ間に介在されていない場合には、他のプローブからのノイズを拾いやすく自己ノイズの放出もできず、特に、プローブを流れる信号が高周波の場合には、特性インピーダンスが一定せず、かつ、プローブ配列が高密度の場合はアイソレーション特性などの信号伝達ロスが多くなるといった問題があった。

本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、自己ノイズの漏れが少ないと共に拾い難くアイソレーション特性が向上し、かつ、特性インピーダンスを上部プランジャーから下部プランジャーまで整合することにより、高周波信号の伝達ロスや反射を少なくして前記した従来の不都合を解消した電子部品用ソケットを提供せんとするにある。

本発明の電子部品用ソケットは前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、金属あるいは樹脂に金属膜を形成したベースに取付けられたプローブの一端を表面実装型電子部品の半田ボールやリードフレーム等の外部端子と、また、他端をプリント基板の導電パターンと接触させて前記表面実装型電子部品の特性を検査するための電子部品用ソケットにおいて、前記プローブの内のＧＮＤ機能用プローブを除くプローブの上下端部にあるプランジャー部を誘電体で覆い、かつ、プローブの電気長の大半を占めるバレル部は全周にわたり絶縁物性を持つ誘電体で覆われた状態でベースの穴内に収容されていることを特徴とする。

請求項２の手段は、前記した請求項１において、前記ベースのプリント基板と接する面に、プリント基板のＧＮＤ機能用の導電パターンと電気的に接触させるためのＧＮＤ電位用接触面が形成されていることを特徴とする。

請求項３の手段は、前記した請求項１において、前記誘電体は気体または固体であり、かつ、絶縁物性を兼ね備える材質であると共にプランジャー部およびバレル部の特性インピーダンスマッチングを可能とした素材であることを特徴とする。

請求項４の手段は、前記した請求項１において、前記誘電体は樹脂の材質によって大きさを異ならしめてインピーダンスマッチングを行うことを特徴とする。

本発明は前記したように、プローブの内のＧＮＤ機能用プローブを除くプローブの上下端であるプランジャー部を誘電体で覆い、かつ、プローブの電気長の大半を占めるバレル部は全周にわたり絶縁物性を持つ誘電体で覆われた状態でベースの穴内に収容したので、自己ノイズの漏れが少ないと共に拾い難くアイソレーション特性が向上し、かつ、特性インピーダンスを上部プランジャーから下部プランジャーまで整合することにより、高周波信号の伝達ロスや反射が少ない。

また、ベースのプリント基板と接する面に、プリント基板のＧＮＤ機能用の導電パターンと電気的に接触させるためのＧＮＤ電位用接触面を形成したので、ベースは安定したＧＮＤ電位に維持され、ベースは確実にアースされて外部からのノイズによる影響を防止できる。

さらに、誘電体は気体または固体であり、かつ、絶縁物性を兼ね備える材質であると共にプランジャー部およびバレル部の特性インピーダンスマッチングを可能とした素材としたことにより、より特性インピーダンスを上部プランジャーから下部プランジャーまで整合して高周波信号の伝達ロスや反射を少なくでき、また、誘電体は樹脂の材質によって大きさを異ならしめてインピーダンスマッチングを行うことで、各種の樹脂を使用できるので、設計の自由度を増すことができる等の効果を有するものである。

本発明は、プローブの内のＧＮＤ機能用プローブを除くプローブ上下端であるプランジャー部を誘電体で覆い、かつ、プローブの電気長の大半を占めるバレル部は全周にわたり絶縁物性を持つ誘電体で覆われた状態でベースの穴内に収容されている。

以下、本発明に係る電子部品用ソケットの一実施例を図１、図２と共に説明する。
１は金属あるいは樹脂に金属膜を形成した第１のベース１１と第２のベース１２からなるベースにして、第２のベース１２の図示しないプリント基板に形成されているＧＮＤ機能用の導電パターンと対抗する面には段状に形成されたＧＮＤ電位用接触面１２ａが一体的に形成されている。また、第１のベース１１と第２のベース１２には第１、第２のベース１１，１２に貫通して形成された大径の挿入穴１３と小径の挿入穴１４が形成されている。

２１，２２は信号用プローブとＧＮＤ電位用プローブであり、従来と同様に内部にスプリング（図示せず）が収容され、かつ、上端側に上部プランジャー２１ａ，２２ａが形成されたバレル２１ｂ，２２ｂと、このバレル２１ｂ，２２ｂに前記スプリングのバネ力でバネ付勢される一端が収容され、かつ、他端がバレルの下端から突出した下部プランジャー２１ｃ，２２ｃとで構成されている。

そして、信号用プローブ２１を大径の挿入穴１３内に挿入した状態ではバレル２１ｂの外周面と挿入穴１３の内壁面との隙間が大きく空気層が形成され、一方、小径の挿入穴１４の内径はＧＮＤ電位用プローブ２２が挿入可能な程度の穴であるためＧＮＤ電位用プローブ２２の外周面と挿入穴１４の内周面との隙間は殆どなくＧＮＤ用プローブ２２の外周面は挿入穴１４の内周面と接触状態となっている。

なお、前記挿入穴１４の上下には、該挿入穴１４よりも小径の穴１５が連通して形成されており、該穴１５内に上部プランジャー２２ａ、下部プランジャー２２ｃが挿入される。そして、挿入穴１４の内径と穴１５の内径との差からバレル２２ｂの上下動が阻止されている。

３は円柱部３１と鍔部３２とからなる前記バレル２１ｂ部との特性インピーダンスマッチングが可能な材質からなる絶縁性樹脂、例えば、フッ素樹脂で構成された誘電体にして、前記円柱部３１の中心には前記信号用プローブ２１における上部プランジャー２１ａまたは下部プランジャー２１ｃが上下動可能な大きさの支持穴３１ａが形成され、また、前記鍔部３２は前記大径の挿入穴１３の内径より僅かに大きく形成され、第１のベース１１または第２のベース１２の開口部の縁で係止される大きさに形成されている。

このように信号用プローブ２１は上部プランジャー２１ａと下部プランジャー２１ｃに取付けられている誘電体３によってベース１との絶縁が確保されると共に上部プランジャー２１ａと下部プランジャー２１ｃ部の特性インピーダンスマッチングが図られている。一方、ＧＮＤ電位用プローブ２２部はベース１と電気的に同電位となっている。

また、信号用プローブ２１のバレル２１ｂは電気長の観点から電気信号の主要伝達部であり周辺には空気層以外の干渉物が存在しない構造となっている。さらに、本発明の電子部品用ソケットには方向性があり、上部プランジャー２１ａを被測定物であるパッケージ側に設置し、上部プランジャー２１ａとパッケージのＬＧＡやＢＧＡ等の外部端子とを電気的に接触させ、また、下部プランジャー２１ｃをプリント基板（図示せず）側の導電パターンと電気的に接触させて電気的な導通を確保するものである。

次に、前記した構成の電子部品用ソケットによりパッケージ（図示せず）の検査を行う作用について説明する。
前記したように、上部プランジャー２１ａをパッケージの外部電極と接触させ下部プランジャー２１ｃをプランジャーの導電パターンと接触させた状態にあっては、バレル２１ｂ内に収容されているスプリングのバネ力によってパッケージの１つの外部電極とプリント基板の１つの導電パターンは確実に接触状態が確保された状態となる。

そして、この状態においてプリント基板より電源から信号用プローブ２１の１つを介してパッケージに電流を流すと、該パッケージから各信号用プローブ２１から高周波電流がプリント基板に流れる。この時、パッケージから信号用プローブ２１を介するプリント基板までの伝送線路内には、少なくともパッケージの外部端子と上部プランジャー２１ａとの接触部からなる異物質界面および下部プランジャー２１ｃとプリント基板の導電パターンとの接触部からなる異物質界面が存在し、電気的に特性不連続となる伝送特性悪化の原因となるが、本発明では上部プランジャー２１ａ、下部プランジャー２１ｃを絶縁体を兼ねた誘電体３によって特性インピーダンスマッチングを行っているために、伝送の時間特性の悪化を最小限に抑えることができる。

また、プローブ２１は上部プランジャー２１ａ、スプリングをバレル２１ｂおよび下部プランジャー２１ｃで構成されているが、プローブの構造状、バレル２１ｂが信号伝送距離（電気長）が最も長いため、バレル２１ｂ部に干渉する物質が空気のみで形成されていることで、高周波信号のみならず、あらゆる電気信号を伝送する手段として特性悪化を最小限に抑えることが可能である。

なお、主伝送線路であるバレル２１ｂ部周辺が空気層で構成されていることにより、誘電率は実使用可能な材質としては最小（εｒ＝１）となり、ソケット内伝送路線であるプローブ２１部の大半を占めるバレル部の信号伝達の最適化を図ることができる。

また、プローブ２１が複数配列されているソケットではバレル２１ｂ内に収容されているスプリングが隣接または遠接するスプリングとの相互作用により相互インダクタンスが励起されアイソレーション特性が悪化するが、ＧＮＤ電位用接触面１２ａとＧＮＤ機能用プローブ２２を有する本発明のソケットにあっては、安定したＧＮＤ電位が複数経路でソケットに供給されるため、安定したシールド効果が得られアイソレーション特性の向上が可能となる。そこで、アイソレーション特性の向上により、高周波信号のみならず信号用プローブ２１の配列間隔を狭くすることも可能となるものである。

図３に示す誘電体４，５は前記した図１、図２の誘電体３に対して大きさを変えた実施例である。これは、誘電体として使用する樹脂の材質が異なる場合には誘電率εｒが異なる。そこで誘電体３の大きさを変えることにより、インピーダンスマッチングを行っているものである。すなわち、同一導体径に対して図３の誘電体４は誘電率が低い樹脂を使用した場合には小さな形状とし、また、誘電体５は誘電率が高い樹脂を使用した場合には大きな形状とすることでインピーダンスマッチングを行っている。

なお、前記した全ての実施例にあっては、形状として鍔部３１と円柱部３２とから構成した場合について説明したが、この形状としては、例えば、円錐台形状となしベース１に形成した大径の挿入穴１３に確実に固定され、かつ、プローブ２１の上部プランジャー２２ａおよび下部プランジャー２２ｃを支持し得る形状であればどのような構造のものであってもよい。

また、前記した実施例にあっては、信号用プローブ２１のバレル２１ｂとベース１の大径の挿入穴１３との間を空気層とした場合について説明したが、樹脂等の誘電体を空気層内に充填したものであってもよい。

本発明に係る電子部品用ソケットの一実施例を示すベースに対してプローブを誘電体で支持した状態の断面斜視図である。同上の断面図である。他の誘電体でベースに対してプローブを支持した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ベース
１１第１のペース
１２第２のベース
１２ａＧＮＤ電位接触面
１３大径の挿入穴
１４小径の挿入穴
１５穴
２１信号・電源用プローブ
２１ａ上部プランジャー
２１ｂバレル
２１ｃ下部プランジャー
３，４，５誘電体
３１鍔部
３２円柱部
３２ａ支持穴

Claims

ベースに取付けられたプローブの一端を表面実装型電子部品の半田ボールやリードフレーム等の外部端子と、また、他端をプリント基板の導電パターンと接触させて前記表面実装型電子部品の特性を検査するための電子部品用ソケットにおいて、前記プローブの内のＧＮＤ機能用プローブを除くプローブの上下部にあるプランジャー部を誘電体で覆い、かつ、プローブの電気長の大半を占めるバレル部は全周にわたり絶縁物性を持つ誘電体で覆われた状態でベースの穴内に収容されていることを特徴とする電子部品用ソケット。
前記ベースのプリント基板と接する面に、プリント基板のＧＮＤ機能用の導電パターンと電気的に接触させるためのＧＮＤ電位用接触面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品用ソケット。
前記誘電体は気体または固体であり、かつ、絶縁物性を兼ね備える材質であると共にプランジャー部およびバレル部の特性インピーダンスマッチングを可能とした素材であることを特徴とする請求項１記載の電子部品用ソケット。
前記誘電体は樹脂の材質によって大きさを異ならしめてインピーダンスマッチングを行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品用ソケット。