JP2011040187A - 電気部品用ソケット - Google Patents

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Abstract

【課題】簡素な構成により、電気導通部材の初期プリロードを低減させて、電気部品の性能試験の確実性を高めると共に、電気部品を押圧する力を低減させて、電気部品用ソケットの耐久性を向上させる。
【解決手段】基板10上に設置されて電気部品12を収容するソケット本体13と、該ソケット本体13に保持されて軸方向に伸縮可能な複数の電気導通部材21とを有し、ソケット本体13は、電気導通部材21の下端部を基板10側に出没自在に保持する第1の保持部材18と、電気導通部材21の上端部を電気部品12側に出没自在に保持する第2の保持部材19とを備え、第2の保持部材19は、上方に付勢された状態で上下動自在に配設され、電気部品12の非収容時には第1の保持部材18と第2の保持部材19との間にクリアランスCが設定され、電気部品12の収容時には該クリアランスCが縮小するように構成されている。
【選択図】 図6

Description

この発明は、半導体装置(以下「ICパッケージ」という)等の電気部品を着脱自在に保持する電気部品用ソケットに関するものである。
従来のこの種の電気部品用ソケットとしては、例えば「電気部品」としてのICパッケージのバーンイン試験等の性能試験を行うために、このICパッケージを保持するものがある(特許文献1,2参照)。
特許文献1に記載の電気部品用ソケットでは、上面側に位置する第1保持部材(第1部材)と、下面側に位置する第2保持部材(第2部材)とが積層されて成り、これら第1保持部材と第2保持部材との間に多数の電気導通部材(導電性接触子)が保持されている。各電気導通部材は、上側プランジャと下側プランジャとの間がスプリングで連結された構成であり、スプリングの付勢力によって軸方向に伸びようとしているため、第1保持部材と第2保持部材との間でプリロード荷重を掛けられた状態となっている。
ICパッケージの性能試験時には、基板上の定位置に配置された電気部品用ソケットの第1保持部材の上面にICパッケージが載置され、このICパッケージが押圧部材により下方に押圧される。これにより、ICパッケージの下面に配列されたBGA等の電気接点部が電気導通部材の上側プランジャに接触し、電気導通部材の下側プランジャが基板の電気接点部に接触する。その際、押圧部材の押圧力により電気導通部材のスプリングが更に収縮し、上側プランジャと下側プランジャとがICパッケージ及び基板の電気接点部にそれぞれ所定の圧接力で当接するため、ICパッケージが電気導通部材を介して基板に電気導通される。
特開2007−121247号公報 特許第3157782号公報
しかしながら、このような従来の電気部品用ソケットにあっては、上述したように、第1保持部材と第2保持部材との間で多数の電気導通部材がプリロード荷重を掛けられた状態となっていたため、このプリロード荷重を受けて上側の第1保持部材が上方に凸となるように変形する傾向があった。
このように第1保持部材が変形すると、電気導通部材の摺動抵抗(摩擦抵抗)が増大して、その上下のプランジャーがスムーズに摺動できなくなるため、押圧部材がICパッケージを基板側に押圧しても、ICパッケージを正規の位置まで押し下げることができず、このためICパッケージ下面の電気接点部が電気導通部材を介して基板の電気接点部に十分な接圧を持って接触することができなくなり、ひいては性能試験の確実性が損なわれる懸念があった。
また、上記懸念を排除するためには、押圧部材による押圧力を高める必要があり、こうすると、電気部品用ソケットの各部を構成する部材に負担が掛かり、電気部品用ソケットの耐久性が低下するという問題があった。
本発明は、上記問題点を解消すべくなされたもので、簡素な構成により、電気導通部材の初期プリロードを低減させて、電気部品の性能試験の確実性を高めると共に、電気部品を押圧する力を低減させて、耐久性を向上させることのできる電気部品用ソケットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、基板上に設置されて電気部品を収容するソケット本体と、該ソケット本体に保持されて軸方向に伸縮可能であり、前記基板と前記電気部品との間を電気導通させる複数の電気導通部材と、を有し、前記電気導通部材は、前記電気部品の収容時に前記電気部品側に接触する電気部品側接触端部と、前記電気部品の収容時に前記基板側に接触する基板側接触端部と、これら両接触端部の間を電気的に導通させ、且つこれら両接触端部の間を離間させる方向に付勢する付勢部と、を備え、前記ソケット本体は、前記電気導通部材の前記基板側接触端部を前記基板側に出没自在に保持する第1の保持部材と、前記電気導通部材の前記電気部品側接触端部を前記電気部品側に出没自在に保持する第2の保持部材と、を備え、前記第2の保持部材は、上方に付勢された状態で上下動自在に配設され、前記電気部品の非収容時には前記第1の保持部材と前記第2の保持部材との間にクリアランスが設定され、前記電気部品の収容時には該クリアランスが縮小するように構成された電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の構成に加え、前記クリアランスの大きさが、前記電気部品の非収容時において、前記電気導通部材の初期プリロードが必要最低限に保たれる大きさに設定された電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の構成に加え、前記第1の保持部材と前記第2の保持部材とを相互に連結してユニット化し、且つ前記第2の保持部材を前記第1の保持部材に対して上下動自在に保つ連結部材を備えた電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れか一つに記載の構成に加え、前記第2の保持部材の上部に、前記電気部品を収容して位置決めする収容部を備えた電気部品収容部材が上方に付勢された状態で上下動自在に配設され、前記電気部品の収容時には、前記第2の保持部材と前記電気部品収容部材とが下降して、前記電気部品が前記電気導通部材の前記電気部品側接触端部に接触するように構成された電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の構成に加え、前記ソケット本体に配設されて前記電気部品を上方から上記基板側に押圧する押圧部材を有し、前記電気部品の収容時には、前記押圧部材によって前記電気部品と前記電気部品収容部材と前記第2の保持部材とが前記基板側に押圧され、前記第1の保持部材と前記第2の保持部材との間のクリアランスが縮小されるように構成された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、電気部品の非収容時には第1の保持部材と第2の保持部材との間にクリアランスが設定され、電気部品の収容時には該クリアランスが縮小されるため、電気導通部材の初期プリロードを低減させて、電気部品の性能試験の確実性を高めると共に、電気部品を押圧する力を低減させて電気部品用ソケットの耐久性を向上させることができる。
請求項2に記載の発明によれば、電気部品の非収容時における電気導通部材の初期プリロードが必要最低限に保たれるため、電気部品の性能試験の確実性及び電気部品用ソケットの耐久性を一層高めることができる。
請求項3に記載の発明によれば、簡素な構成により、電気部品の非収容時に第1の保持部材と第2の保持部材との間にクリアランスを発生させて、電気導通部材の初期プリロードを低減させ、電気部品の性能試験の確実性及び耐久性を高めることができる。また、第1の保持部材と第2の保持部材とがユニット化されるため、電気部品用ソケットへの着脱や交換作業を容易にすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、電気部品の位置決めを正確に行って、電気部品の性能試験の確実性を高めることができる。
請求項5に記載の発明によれば、押圧部材の動きのみによって、電気部品と電気部品収容部材と第2の保持部材とを基板側に押圧できるため、簡素な構成で電気部品の性能試験の確実性を高めることができる。
この発明の実施の形態に係るICソケットを示す斜視図である。 同実施の形態に係るICソケットを示す平面図である。 同実施の形態に係る図1のIII矢視図である。 同実施の形態に係る図1のIV矢視図である。 同実施の形態に係る図2のV-V線に沿う縦断面図である。 同実施の形態に係る図5のVI部を拡大した縦断面図であり、押圧部材による押圧力が加えられていない状態を示す図である。 同じく押圧部材による押圧力が加えられた状態を示す図である。 同実施の形態に係る図6のVIII矢視による平面図である。 同実施の形態に係る図6のIX部拡大図である。 この発明の概念を示す図であり、ベース部材がプリント配線板上に配設されていない状態を示す縦断面図である。 同じくベース部材がプリント配線板上に配設された状態を示す縦断面図である。 同じくICパッケージが収容部に収容されて上方から押圧力が加えられた状態を示す縦断面図である。 ICパッケージの側面図である。 ICパッケージの底面図である。
以下、この発明の実施の形態について説明する。
図1乃至図14には、この発明の実施の形態を示す。
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は、「電気部品」であるICパッケージ12(図13、図14参照)の性能試験を行うために、このICパッケージ12の端子12bと、測定器(テスター)のプリント配線板10(基板;図7参照)との電気的接続を図るものである。
ここでのICパッケージ12は、正方形のパッケージ本体12aの底面に、略半球状の多数の端子12bが設けられたBGA(Ball Grid Array)タイプのものである。
一方、ICソケット11は、大略すると、プリント配線板10上に装着されるソケット本体13を有し、このソケット本体13上にICパッケージ12が収容されると共に、このソケット本体13に操作部材14が上下動自在に配設され、この操作部材14を上下動、ここでは下降させることにより、ICパッケージ12を押さえる一対の押圧部材15(図5参照)が上方に観音開き状に開かれ、又、操作部材14を上昇させることにより、押圧部材15が下方に閉じられるようになっている。
具体的には、ソケット本体13は、図5に示すように、外枠部材17の内側にベース部材18(第1の保持部材)が配設され、図6、図7に示すように、このベース部材18の上側に重なるようにユニット部材19(第2の保持部材)が配設され、さらにユニット部材19の上側に重なるようにフローティングプレート20(電気部品収容部材)が配設され、これらベース部材18とユニット部材19とフローティングプレート20とに、上下方向に沿う多数のコンタクトピン21(電気導通部材)が鉛直方向に挿通されて保持されている。
ベース部材18は、略正方形状を呈する平板状の部材であり、外枠部材17の内周に密に、且つ着脱自在に嵌合されて周縁部を押さえられ、図9〜図12に拡大して示すように、コンタクトピン21が挿通される多数の挿通孔18aが形成されている。また、図6〜図8に示すように、ベース部材18の下面18bには対角線方向に2本の位置決めピン18cが突設され、この位置決めピン18cがプリント配線板10に穿設された位置決め孔10a(図7参照)に嵌合することによりベース部材18の位置決めが正確になされる。
ユニット部材19は、図6〜図8に示すように、ベース部材18よりも一回り小型な略正方形且つ平板状の部材であり、図9〜図12に拡大して示すように、コンタクトピン21が挿通される多数の挿通孔19aが形成されている。図6〜図8及び図10〜図12に示すように、ベース部材18とユニット部材19は、周囲に複数設けられた摺動ポスト23(連結部材)によって相互に連結されている。
摺動ポスト23は、その上端がユニット部材19に固定されて下方に突出し、その突出部の根元にスペーサーフランジ23aが一体に形成され、このスペーサーフランジ23aよりも下方に延びた部分が、ベース部材18に穿設された摺動孔18dに上方から摺動自在に挿通されて下方から固定ネジ23bで抜け止めがなされている。摺動孔18dには内周フランジ18eが形成され、この内周フランジ18eの内径よりも固定ネジ23bの頭部の外径の方が大きいため、摺動ポスト23がベース部材18(摺動孔18d)から上方に抜けることはない。
そして、ユニット部材19は、ベース部材18との間に弾装されたコンタクトピン21の初期プリロード(後に詳述)により、上方に軽く付勢された状態で上下動自在にされ、このユニット部材19とベース部材18との間にクリアランスCが設定されている。
図10に示すように、ユニット部材19は、摺動ポスト23のスペーサーフランジ23aの下面からベース部材18の上面18fまでの寸法Sだけ上下に摺動することができ、ユニット部材19の最上位置では、固定ネジ23bの頭部が内周フランジ18eに当接してベース部材18とユニット部材19との間に前述のクリアランスCが設定され、ユニット部材19の最下位置では、スペーサーフランジ23aの下面がベース部材18の上面18fに当接してクリアランスCがスペーサーフランジ23aの厚さにまで縮小される(図7、図12参照)。
一方、フローティングプレート20は、図8に示すように、略正方形状を呈し、各角部にICパッケージ12の各角部を案内するガイド部20aが上方に向けて突設されると共に、コンタクトピン21が挿通される多数の挿通孔20bが形成され、上面にICパッケージ12を収容して位置決めする収容部20cが形成されている。
図6〜図8に示すように、フローティングプレート20は、周囲に複数設けられた摺動ポスト27によってユニット部材19に連結されると共に、ベース部材18とフローティングプレート20との間に弾装されたテンションスプリング25によって上方に軽く付勢された状態で配設され、ユニット部材19との間に間隙Tを有する位置(図6、図10、図11参照)と、ユニット部材19に密着した位置(図7、図12参照)との間で上下動自在である。
このように、ベース部材18とユニット部材19とフローティングプレート20は、摺動ポスト23,27によって互いに連結されており、これら3部材18,19,20は、一体となってソケット本体13(外枠部材17)に対してユニット状に着脱することが可能であるため、ICパッケージ12の機種変更に伴う着脱や交換作業が容易である。
他方、コンタクトピン21は、図9〜図12に示すように、導電性を有する金属材料により形成された上側プランジャ21a(電気部品側接触端部)と、下側プランジャ21b(基板側接触端部)と、コイルスプリング21c(付勢部)とを備えて構成され、その上側プランジャ21aと下側プランジャ21bとの間にコイルスプリング21cが弾装されて軸方向に伸縮可能に構成されている。コイルスプリング21cは上側プランジャ21aと下側プランジャ21bとの間を離間させる方向に付勢する。
図9、図10に示すように、コンタクトピン21の下側プランジャ21bは、ベース部材18の挿通孔18aに上方から挿入されて下方(プリント配線板10側)に出没自在に保持され、ベース部材18がプリント配線板10に接していない時には下側プランジャ21bの下端がベース部材18の下面18bよりも下方に突出する。この突出量は、下側プランジャ21bの上端に形成されたフランジ状のストッパー21dが挿通孔18a下端の段差18gに当接することにより決定される。
一方、上側プランジャ21aは、ユニット部材19の挿通孔19aに下方から挿入されてその上端がユニット部材19の上面19bよりも上方に突出し、さらにフローティングプレート20の挿通孔20bに下方から挿入されてICパッケージ12側(フローティングプレート20側)に出没自在に保持されている。この上側プランジャ21aの、ユニット部材19の上面19bからの突出量は、その下端に形成されたフランジ状のストッパー21eが挿通孔19a上端の段差19cに当接することにより決定される。
そして、図10、図11に示すように、ベース部材18の下面18bから下方に突出した下側プランジャ21bが、プリント配線板10の電極部に圧接されると共に、図12に示すように、フローティングプレート20の挿通孔20bに下方から挿入された上側プランジャ21aに、後述の如く押圧部材15により押し下げられるICパッケージ12の端子12bが当接されるようになっている。
操作部材14は、四角形の枠状を呈し、図1、図2に示すように、ICパッケージ12が挿入可能な大きさの開口14aを有し、この開口14aから挿入されたICパッケージ12が、フローティングプレート20の収容部20c上に収容されるようになっている。
さらにまた、この操作部材14には、図5に示すように、ソケット本体13の外枠部材17に形成された複数のガイドポスト17aが挿入されるガイド穴14bが複数形成されることにより、操作部材14が上下動自在に案内されている。そして、それら各ガイド穴14b内には、ガイドポスト17aの周囲にスプリング29が収容され、このスプリング29により、操作部材14が上方に付勢されている。
ところで、ベース部材18とユニット部材19との間に形成されるクリアランスCの大きさは、コンタクトピン21の初期プリロードが必要最低限に保たれる大きさに設定されている。具体的には、図6及び図9、図10に示すように、フローティングプレート20の収容部20c上にICパッケージ12が収容されておらず、且つベース部材18がプリント配線板10に接していない時において、コンタクトピン21の初期プリロードのみにより、上側プランジャ21aと下側プランジャ21bとが、それぞれユニット部材19(段差19c)とベース部材18(段差18g)とに軽く当接し、上側プランジャ21aと下側プランジャ21bとに軸方向への遊びが発生しない程度に設定される。
次に、かかる構成のICソケット11の作動について説明する。
まず、予め、ICソケット11をプリント配線板10上に配設する。その際には、ベース部材18の位置決めピン18cをプリント配線板10の位置決め孔10aに嵌合させて位置決めをし(図7参照)、コンタクトピン21の下側プランジャ21bを、プリント配線板10上の電極部に圧接させる。
そして、かかるICソケット11にICパッケージ12を例えば自動機により以下のようにセットして電気的に接続する。
すなわち、自動機により、ICパッケージ12を保持した状態で、図5の右半分に示すように操作部材14がスプリング29の付勢力により上限位置にある状態から、操作部材14を下方に押圧して図5の左半分に示す状態まで下降させる。
このように操作部材14が下方に押し下げられた時には、図示しないリンク機構が連動して押圧部材15を上方に回動させて観音開き状に開かせ、フローティングプレート20の収容部20c上にICパッケージ12を収容可能になる。
この状態で、自動機からICパッケージ12を供給し、フローティングプレート20の収容部20c上に収容する。かかる場合には、フローティングプレート20のガイド部20aにより、ICパッケージ12が所定の位置に案内され、ICパッケージ12の端子12bが、コンタクトピン21の上側プランジャ21aに的確に当接可能になる。
その後、自動機による操作部材14の押圧力を解除すると、再び図5の右半分に示すようにスプリング29の付勢力により操作部材14が上方に押し上げられ、これに連動して押圧部材15が下方に回動して閉じられ、図7及び図12に示すように、押圧部材15の押圧力により、フローティングプレート20(収容部20c)に収容されたICパッケージ12が下方(プリント配線板10側)に押圧される。
これに伴い、フローティングプレート20とユニット部材19もプリント配線板10側に押圧されて下降し、先述のようにベース部材18とユニット部材19との間のクリアランスCが縮小されると同時に、ICパッケージ12の端子12bがコンタクトピン21の上側プランジャ21aに接触する。
さらに、コンタクトピン21のコイルスプリング21cが収縮し、上側プランジャ21aと下側プランジャ21bとが、それぞれICパッケージ12の端子12bとプリント配線板10の電極部とに所定の圧接力を持って接触し、その結果、ICパッケージ12がコンタクトピン21を介してプリント配線板10に電気導通される。この状態で、ICパッケージ12のバーンイン試験等が行われる。
試験が完了したら、自動機により再度操作部材14を下方に押し下げて押圧部材15を開かせ、この自動機によりICパッケージ12を回収し、次のICパッケージ12を収容部20c上に搭載して同様な動作で試験が繰り返される。
以上のように構成されたICソケット11によれば、ICパッケージ12の非収容時(非押圧時)にはベース部材18とユニット部材19との間にクリアランスCが設定され、ICパッケージ12の収容時(押圧時)には該クリアランスCが縮小されるため、コンタクトピン21の初期プリロードを必要最低限のレベルまで低減させることができ、これにより、従来の問題点であったベース部材18が上方に凸となるように変形する懸念がなくなり、ICパッケージ12の性能試験の確実性を高めると共に、ICパッケージ12を押圧する押圧部材15の押圧力を低減させてICソケット11の耐久性を高めることができる。
また、ベース部材18とユニット部材19とを相互に連結してユニット化し、且つユニット部材19をベース部材18に対して上下動自在に保持する連結部材としての摺動ポスト23を設けたため、簡素な構成により、ICパッケージ12の非収容時にベース部材18とユニット部材19との間にクリアランスCを発生させて、コンタクトピン21の初期プリロードを低減させ、ICパッケージ12の性能試験の確実性及び耐久性を高めることができる。しかも、ベース部材18とユニット部材19とがユニット化されることにより、電気部品用ソケットへの着脱や交換作業を容易にすることができる。
さらに、ユニット部材19の上部に、ICパッケージ12を収容して位置決めする収容部20cを備えたフローティングプレート20を配設し、このフローティングプレート20を、上方に付勢した状態で上下動自在に保ち、ICパッケージ12が収容部20cに収容されて押圧された時には、ユニット部材19とフローティングプレート20とが下降して、ICパッケージ12がコンタクトピン21の上側プランジャ21aに接触するように構成したため、ICパッケージ12の位置決めを正確に行って、ICパッケージ12の性能試験の確実性をより一層高めることができる。
また、ソケット本体13に配設されてICパッケージ12を上方からプリント配線板10側に押圧する押圧部材15を設け、ICパッケージ12の収容時(押圧時)には、押圧部材15によってICパッケージ12とフローティングプレート20とユニット部材19とがプリント配線板10側に押圧され、ベース部材18とユニット部材19との間のクリアランスCが縮小されるように構成したため、押圧部材15によって、ICパッケージ12とフローティングプレート20とユニット部材19とをプリント配線板10側に押圧できる。従って、簡素な構成によりICパッケージ12の性能試験の確実性を高めることができる。
10 プリント配線板(基板)
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)
13 ソケット本体
14 操作部材
15 押圧部材
18 ベース部材(第1の保持部材)
19 ユニット部材(第2の保持部材)
20 フローティングプレート(電気部品収容部材)
20c 収容部
21 コンタクトピン(電気導通部材)
21a 上側プランジャ(電気部品側接触端部)
21b 下側プランジャ(基板側接触端部)
21c コイルスプリング(付勢部)
23 摺動ポスト(連結部材)
C クリアランス

Claims (5)

  1. 基板上に設置されて電気部品を収容するソケット本体と、該ソケット本体に保持されて軸方向に伸縮可能であり、前記基板と前記電気部品との間を電気導通させる複数の電気導通部材と、を有し、
    前記電気導通部材は、
    前記電気部品の収容時に前記電気部品側に接触する電気部品側接触端部と、
    前記電気部品の収容時に前記基板側に接触する基板側接触端部と、
    これら両接触端部の間を電気的に導通させ、且つこれら両接触端部の間を離間させる方向に付勢する付勢部と、
    を備え、
    前記ソケット本体は、
    前記電気導通部材の前記基板側接触端部を前記基板側に出没自在に保持する第1の保持部材と、
    前記電気導通部材の前記電気部品側接触端部を前記電気部品側に出没自在に保持する第2の保持部材と、
    を備え、
    前記第2の保持部材は、上方に付勢された状態で上下動自在に配設され、前記電気部品の非収容時には前記第1の保持部材と前記第2の保持部材との間にクリアランスが設定され、前記電気部品の収容時には該クリアランスが縮小するように構成されたことを特徴とする電気部品用ソケット。
  2. 前記クリアランスの大きさは、前記電気部品の非収容時において、前記電気導通部材の初期プリロードが必要最低限に保たれる大きさに設定されたことを特徴とする請求項1に記載の電気部品用ソケット。
  3. 前記第1の保持部材と前記第2の保持部材とを相互に連結してユニット化し、且つ前記第2の保持部材を前記第1の保持部材に対して上下動自在に保つ連結部材を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の電気部品用ソケット。
  4. 前記第2の保持部材の上部に、前記電気部品を収容して位置決めする収容部を備えた電気部品収容部材が上方に付勢された状態で上下動自在に配設され、前記電気部品の収容時には、前記第2の保持部材と前記電気部品収容部材とが下降して、前記電気部品が前記電気導通部材の前記電気部品側接触端部に接触するように構成され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部品用ソケット。
  5. 前記ソケット本体に配設されて前記電気部品を上方から上記基板側に押圧する押圧部材を有し、前記電気部品の収容時には、前記押圧部材によって前記電気部品と前記電気部品収容部材と前記第2の保持部材とが前記基板側に押圧され、前記第1の保持部材と前記第2の保持部材との間のクリアランスが縮小されるように構成されたことを特徴とする請求項4に記載の電気部品用ソケット。
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