JP2011258547A - 接続ピン - Google Patents

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Abstract

【目的】 本発明の目的は、部品点数を低減し、低コスト化を図ることができる接続ピンを提供する。
【構成】 接続ピン100は、導電性を有する筒状のバレル110と、導電性を有するコイルスプリング120とを備えている。コイルスプリング120は、バレル110内に収容され且つ固着された密巻き状の接続部121と、密巻き状の接触部122と、接続部121と接触部122との間に設けられており且つバレル110内に収容された疎巻き状の弾性変形部123とを有する。接触部122は、バレル110内に間隙を有して収容された第1端部122aと、バレル110の開放端部111から突出した第2端部122bとを有する。第2端部122bの先端部122b1に外力が加わると、弾性変形部123が弾性変形し、第1端部122aがバレル110の内周面に接触する。
【選択図】 図1

Description

本発明は2枚の基板にそれぞれ設けられた導電部材間を電気的に接続する接続ピンに関する。
従来の接続ピンとしては、有底筒状のバレルと、このバレルに摺動自在に挿入されたプランジャーと、バレルの底部とプランジャーとの間に介在し、プランジャーをバレルから突出させる方向に付勢するコイルスプリングとを備えているものがある(特許文献1参照)。この接続ピンは、バレルの底部とプランジャーの基端部との間でコイルスプリングが圧縮されるように、バレルの底部を第1基板の電極に、プランジャーの先端部を第2基板の電極に接触させることにより、両基板にそれぞれ設けられた電極間を電気的に接続している。
特開平06−43183号公報
上記接続ピンは、一方の電極に接触する部分であるプランジャー、他方の電極に接触する部分であるバレル、プランジャー及びバレルを互いに離反させる方向に付勢するコイルスプリングというように、各部品に必要とする機能を担わせていた。そのため、各部品が必要不可欠であり、部品点数を低減することが困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、部品点数を低減し、低コスト化を図ることができる接続ピンを提供することにある。
上記課題を解決するために、本願の第1発明に係る接続ピンは、導電性を有する筒状のバレルと、導電性を有するコイルスプリングとを備えている。前記コイルスプリングは、前記バレル内に収容され且つ固着された接続部と、密巻き状の接触部と、前記接続部と前記接触部との間に設けられており且つ前記バレル内に収容された疎巻き状の弾性変形部とを有している。前記接触部は、前記バレル内に間隙を有して収容された第1端部と、前記バレルの一端側から突出した第2端部とを有している。前記第2端部の先端部に外力が加わると、前記弾性変形部が弾性変形し、前記第1端部が前記バレルの内面に接触するようになっている。
このような第1発明による場合、バレルの他端部又はバレルから突出した接続部を第1基板の電極に接触させ、コイルスプリングの接触部の第2端部を第2基板の電極に接触させ、この状態で、第2基板の電極から接触部の第2端部の先端部に外力が加えられると、前記弾性変形部が弾性変形し、接触部の第1端部が前記バレルの内面に接触する。このとき、第1基板の電極に弾性接触するバレルの他端部又はバレルから突出した接続部、バレル、バレルの内面と接触部の第1端部とが接触する箇所、接触部及び接触部の第2基板の電極に弾性接触する第2端部が第1、第2基板を接続する最短の電気経路として形成され、第1、第2基板が電気的に接続される。このように前記接続ピンは、必須の構成要件がバレル及びコイルスプリングであることから、部品点数を低減することができ、本接続ピンの低コスト化を図ることができる。また、接触部は密巻きであるので、コイルスプリングの一部である接触部を前記電気経路に用いたとしても、前記接触部の抵抗成分の上昇を抑えることができる。また、前記最短の電気経路に、疎巻き状の弾性変形部が含まれていないので、第1、第2基板接続時に、前記弾性変形部のコイル成分によるインダクタンスの上昇を抑制することができる。
本願の第2発明に係る接続ピンは、前記接続部が、前記接触部と同一形状の密巻きとなっている。この第2発明による場合、コイルスプリングの両端部が同一形状の密巻きとなるので、一方の密巻きを接触部又は接続部として、他方の密巻きを接続部又は接触部として使用することができる。このため、コイルスプリングをバレル内に挿入する際に、コイルスプリングの向きを気にすることなく挿入することが可能になるので、接続ピンの組み立て作業の作業性が向上し、また、接続ピンの自動組み立てがし易くなる。よって、この点でも、本接続ピンの低コスト化を図ることができる。
本願の第3発明に係る接続ピンは、前記第2端部の先端部が、該先端部を平面に押し付けた場合に前記接触部を傾斜させる力を該接触部に作用させる形状となっている。この第3発明による場合、第2端部の先端部を平面に押し付けると、接触部が傾斜するので、該接触部の第1端部をバレルの内面に確実に接触させることができる。よって、接続ピンの接続信頼性の向上を図ることができる。
本願の第4発明に係る接続ピンは、前記バレルの一端部の端面に、内径が当該バレルの他端側に漸次縮径するテーパー面が設けられている。この第4発明による場合、前記テーパー面により、コイルスプリングを一端部側からバレル内に挿入し易くなる。また、前記テーパー面により、コイルスプリングの接触部の第2端部の先端部に外力が加えられ、接触部の第1端部が前記バレルの一端部の内面に接触する際に、当該接触部が前記バレルの一端部の端面の内縁に引っ掛かり難くすることができ、その結果、コイルスプリングの圧縮動作をスムーズにすることができる。
(a)は本発明の実施例1に係る接続ピンの概略的断面図、(b)は本発明の実施例1に係るプローブカードの概略的部分断面図であって、前記接続ピンにより前記プローブカードの配線基板とメイン基板とが接続された状態を示す図である。 (a)は本発明の実施例2に係る接続ピンの概略的断面図、(b)は本発明の実施例2に係るプローブカードの概略的部分断面図であって、前記接続ピンにより前記プローブカードの配線基板とメイン基板とが接続された状態を示す図である 実施例1の接続ピンの設計変更例を示す概略的断面図である。 (a)は実施例1及び2の接続ピンの接触部の第2端部の設計変更例を示す概略的断面図、(b)は実施例2の接続ピンの接続部の突出部の設計変更例を示す概略的断面図である。
以下、本発明の実施例1及び2について詳しく説明する。
まず、本発明の実施例1に係る接続ピンについて図1を参照しつつ説明する。図1(a)に示す接続ピン100は、バレル110と、コイルスプリング120とを備えている。以下、各部について詳しく説明する。
バレル110は導電性を有する有底円筒状の金属管である。このバレル110の長さ方向の一端側には開放端部111(バレル110の一端部)が設けられている。この開放端部111の端面には、内径が当該バレル110の長さ方向の他端側に漸次縮径するテーパー面111aが設けられている。バレル110の他端側には底部112が設けられている。また、バレル110の底部112の一端側には、内側に凸のリング状のカシメ部113が設けられている。
コイルスプリング120は導電性を有する断面円形の線材が円筒状に巻き回された構成となっている。コイルスプリング120は、密巻き状の接続部121と、密巻き状の接触部122と、接続部121と接触部122との間に設けられた疎巻き状の弾性変形部123とを有している。接続部121、接触部122及び弾性変形部123の外径は同じであって、バレル110の内径よりも若干小さくなっている。接続部121はバレル110内に収容され、該バレル110のカシメ部113により固着されている。弾性変形部123はバレル110内に間隙を有して収容されている。接触部122は、バレル110内に間隙を有して収容された第1端部122aと、バレル110の開放端部111から突出した第2端部122bとを有している。第2端部122bの先端部122b1は、該先端部122b1を平面に押し付けた場合に接触部122を傾斜させる力を該接触部122に作用させる形状となっている。具体的には、第2端部122bを構成する線材部分の先端部122b1がコイルスプリング120の軸線から偏心しており且つ後述するメイン基板200の電極210(平面)に線接触可能となっている。第2端部122bの先端部122b1が電極210(平面)に線接触すると、弾性変形部123が圧縮され、反径方向に弾性変形すると共に、接触部122が先端部122b1を支点として傾斜し、第1端部122aがバレル110の内周面に接触する。このようにして接触部122の第1端部122aとバレル110とが電気的に接続されるようになっている。
このような接続ピン100は次のように組み立てられる。まず、導電性を有する線材を巻き回して作成された上記コイルスプリング120及びカシメ部113が形成される前のバレル110を用意する。その後、コイルスプリング120の接続部121、弾性変形部123及び接触部122の第1端部122aを開放端部111からバレル110内に挿入する。開放端部111の端面には、内径がバレル110の他端側に漸次低減するテーパー面111aが設けられているので、挿入時にコイルスプリング120がテーパー面111aによりバレル110内に案内される。その後、バレル110の底部112からコイルスプリング120の接触部122の第2端部122bまでの長さが所定の長さとなるように、コイルスプリング120をバレル110で位置決めし、この状態で、バレル110の底部112の一端側の部分を内側にカシメてコイルスプリング120の接続部121をバレル110に固着する。なお、バレル110の底部112の一端側の部分を内側にカシメた凸部分がカシメ部113となる。
このように組み立てられた接続ピン100は、図1(b)に示すように、プローブカードのメイン基板200(上記第2基板)と配線基板300(上記第1基板)との間を接続するのに用いられる。以下、前記プローブカードについて説明する。このプローブカードは、複数の接続ピン100と、メイン基板200と、配線基板300と、ガイド板400と、図示しない複数のプローブとを備えている。
メイン基板200は周知のプリント基板であって、面上に複数の電極210(図示一つ)がマトリックス状に形成されている。配線基板300はメイン基板200に該メイン基板200に対して略平行且つ所定距離をあけた状態で配置されている。前記所定距離は、接続ピン100の長さ寸法(すなわち、バレル110の底部112からコイルスプリング120の第2端部122bの先端部122b1までの距離)よりも若干小さい距離に設定されている。配線基板300には、複数のスルーホール電極310(図示一つ)が設けられている。スルーホール電極310は中心が電極210の中心の鉛直線上に位置するように配置されている。この配線基板300のガイド板非対向面には、前記プローブが配設されている。ガイド板400は、メイン基板200と配線基板300との間に配置されている。このガイド板400には、該ガイド板400を貫通する複数のガイド孔410が設けられている。ガイド孔410の軸芯が電極210及びスルーホール電極310の中心の鉛直線上に位置している。このガイド孔410に接続ピン100が収容され、メイン基板200の電極210と配線基板300のスルーホール電極310との間に圧縮状態で介在し、両者を電気的に接続している。
以下、上述したプローブカードの組み立て手順について説明すると共に、メイン基板200と配線基板300との間を接続ピン100を用いて接続する手順について説明する。まず、複数のプローブ及びスルーホール電極310が設けられた配線基板300及び複数のガイド孔410が設けられたガイド板400を用意する。その後、ガイド孔410の軸芯がスルーホール電極310の中心の鉛直線上に位置するように、配線基板300をガイド板400に図示しない支持手段を用いて取り付ける。その後、ガイド板400のガイド孔410に接続ピン100を各々挿入する。すると、接続ピン100のバレル110の底
部112が配線基板300のスルーホール電極310に当接する。その後、面上に複数の電極210が形成されたメイン基板200を用意する。その後、ガイド孔410の軸芯が電極210の中心の鉛直線上に位置するように、ガイド板400及び配線基板300を図示しない固定手段によりメイン基板200に取り付け、メイン基板200と配線基板300との間の距離を上記所定距離とする。このとき、接続ピン100の接触部122の第2端部122bの先端部122b1がメイン基板200の電極210に対して線接触し、該第2端部122bの先端部122b1がメイン基板200の電極210に押圧される(すなわち、外力が加えられる)。これにより、弾性変形部123が接触部122と接続部121との間で圧縮されて半径方向に弾性変形すると共に、接触部122が先端部122b1を支点として傾斜して該接触部122の第1端部122aがバレル110の内周面に接触する。このようにして接続ピン100が、メイン基板200の電極210と配線基板300のスルーホール電極310との間を電気的に接続する。このとき、メイン基板200の電極210と配線基板300のスルーホール電極310とを導通させる接続ピン100の最短の電気経路として、接触部122の第2端部122bが電極210に弾性接触する箇所、接触部122、接触部122の第1端部122aがバレル110の内周面に接触する箇所、バレル110、バレル110の底部112がスルーホール電極310に弾性接触する箇所の経路が形成される。
上述したように接続ピン100は、バレル110及びコイルスプリング120だけで構成されていることから、部品点数を低減することができ、接続ピン100の低コスト化を図ることができる。また、接触部122のコイルスプリング120の軸線から偏心した先端部122b1がメイン基板200の電極210(平面)に線接触することにより、接触部122を先端部122b1を支点として傾斜させ、接触部122の第1端部122aをバレル110の内周面に確実に接触させることができるようになっているので、接続ピン100の接続信頼性を向上させることができる。また、接触部122は密巻きであるので、コイルスプリング120の一部である接触部122を前記電気経路に用いたとしても、接触部122の抵抗成分の上昇を抑えることができる。また、前記最短の電気経路に、疎巻き状の弾性変形部123が含まれていないので、メイン基板200と配線基板300との接続時において、弾性変形部123のコイル成分によるインダクタンスの上昇を抑制することができる。
また、接続ピン100は、バレル110の開放端部111の端面に、内径がバレル110の他端側に漸次縮径するテーパー面111aが設けられている。このテーパー面111aにより、挿入時にコイルスプリング120がバレル110内に案内されるので、コイルスプリング120をバレル110内に容易に挿入することができる。また、コイルスプリング120の接触部122の先端部122b1がメイン基板200の電極210に押圧され、接触部122の第1端部122aがバレル110の開放端部111の内周面に接触する際に、テーパー面111により当該接触部122がバレル110の開放端部111の端面の内縁に引っ掛かり難くすることができ、その結果、コイルスプリング120の圧縮動作をスムーズにすることができる。
更に、コイルスプリング120の接続部121をバレル110に固着する手段として、バレル110を内側にカシメて接続部121に固着するカシメ部113を用いているので、各接続ピン100のバレル110の底部112からコイルスプリング120の接触部122の第2端部122bの先端部までの長さ寸法が所定の長さとなるように接続部121をバレル110に位置決め固定し易く、且つ、その作業が簡単である。また、接続ピン100は、コイルスプリング120の両端部が密巻きとなっているので、両密巻きを同一形状とすることにより、コイルスプリング120をバレル110内に挿入する際に、コイルスプリング120の向きを気にすることなく挿入し、バレル110の底部112側の密巻きを接続部121、開放端部111側の密巻きを接触部122とすることが可能になる。この場合、接続ピン100の組み立て作業の作業性を向上させ、また、接続ピン100の自動組み立てをし易くすることが可能である。
次に、本発明の実施例2に係る接続ピンについて図2を参照しつつ説明する。図2(a)に示す接続ピン100’は、バレル110’の形状及びコイルスプリング120’の接続部121’の構成が相違している以外、実施例1の接続ピン100と同じ構成となっている。よって、その相違点についてのみ詳しく説明し、重複する部分については説明を省略する。なお、接続ピンについては、’を付して実施例1の接続ピン100と区別する。
バレル110’は導電性を有する円筒状の金属管である。すなわち、バレル110’の他端側には、底部112の代わりに、開放端部112’が設けられている。カシメ部113’は、開放端部112’の一端側に位置している。バレル110’の開放端部111’の内周面には、開放端部111と同様にテーパー面111a’が設けられている。
コイルスプリング120’の接続部121’は、接続部121’よりも長い密巻き部であって、バレル110’の開放端部112’から外部に突出する突出部121a’を有している。この突出部121a’が、図2(b)に示すように、底部112の代わりに、プローブカードの配線基板300のスルーホール電極310’に接触する。なお、前記プローブカードの構成は、接続ピン100が接続ピン100’となっている以外、実施例1のプローブカードと同じ構成となっている。
このような接続ピン100’は次のように組み立てられる。まず、導電性を有する線材を巻き回して作成されたコイルスプリング120’及びカシメ部113’が形成される前のバレル110’を用意する。その後、コイルスプリング120’の接続部121’、弾性変形部123’及び接触部122’の第1端部122a’を開放端部111’又は開放端部112’からバレル110’内に挿入する。その後、コイルスプリング120’をバレル110’内の所定位置で位置決めし、この状態で、バレル110’の開放端部112’の一端側の部分を内側にカシメてコイルスプリング120’の接続部121’をバレル110’に固着する。なお、バレル110’の開放端部112’の一端側の部分を内側にカシメた凸部分がカシメ部113’となる。
上述したように接続ピン100’はバレル110’及びコイルスプリング120’だけで構成されていることから、部品点数を低減することができ、接続ピン100’の低コスト化を図ることができる。また、接触部122’のコイルスプリング120’の軸線から偏心した先端部122b1’がメイン基板200の電極210(平面)に線接触することにより、接触部122’を先端部122b1’を支点として傾斜させ、第1端部122a’をバレル110’の内周面に確実に接触させることができるようになっているので、接続ピン100’の接続信頼性を向上させることができる。また、接触部122’が密巻きであるので、コイルスプリング120’の一部である接触部122’を前記電気経路に用いたとしても、接触部122’の抵抗成分の上昇を抑えることができる。また、前記最短の電気経路に、疎巻き状の弾性変形部123’が含まれていないので、メイン基板200と配線基板300との接続時において、弾性変形部123’のコイル成分によるインダクタンスの上昇を抑制することができる。
また、接続ピン100’は、バレル110’の開放端部111’の端面に、内径がバレル110の他端側に漸次縮径するテーパー面111a’が設けられている。よって、コイルスプリング120’を開放端部111’からバレル110’内に挿入すれば、テーパー面111a’により、コイルスプリング120’がバレル110’内に案内されるので、コイルスプリング120’をバレル110’内に容易に挿入することができる。また、コイルスプリング120’の接触部122’の先端部122b1’がメイン基板200の電極210に押圧され、接触部122’の第1端部122a’がバレル110’の開放端部111’の内周面に接触する際に、テーパー面111’により当該接触部122’がバレル110’の開放端部111’の端面の内縁に引っ掛かり難くすることができ、その結果、コイルスプリング120’の圧縮動作をスムーズにすることができる。
更に、コイルスプリング120’の接続部121’をバレル110’に固着する手段として、バレル110’を内側にカシメて接続部121’に固着するカシメ部113’を用いているので、コイルスプリング120’をバレル110’の所定位置で位置決め固定し易く、且つ、その作業が簡単である。また、接続ピン100’は、コイルスプリング120’の両端部が密巻きとなっているので、両密巻きを同一形状とすることにより、コイルスプリング120’をバレル110’内に挿入する際に、コイルスプリング120’の向きを気にすることなく挿入し、バレル110’の開放端部112’側の密巻きを接続部121、開放端部111’側の密巻きを接触部122’とすることが可能になる。また、バレル110’の両側が開放端部111’、112’となっているので、開放端部111’、112’の何れからもコイルスプリング120’を挿入することができる。この場合、接続ピン100’の組み立て作業の作業性を向上させ、また、接続ピン100’の自動組み立てをし易くすることが可能である。
なお、上記プローブカードのプローブは、特許請求の範囲の記載の範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、図3及び図4を参照しつつ詳しく説明する。
上述したバレルは、導電性を有する筒体であれば良い。例えば、図3に示す接触ピン1
00’’のバレル110’’のように、バレル110’’の他端側に開放端部112’’を設け、該開放端部112’’を配線基板300のスルーホール電極310に接触させることも可能である。図3中のバレル110’’の開放端部111’’の内周面にも、開放端部111と同様にテーパー面111a’’が設けられている。但し、バレルの一端側の開放端部の端面は、上述したテーパー面が設けられていない態様とすることが可能である。
また、上記実施例1及び2では、コイルスプリングは円筒状であるとしたが、バレルに挿入可能な筒状である限りどのような形状のものであっても良い。また、上記実施例1及び2では、コイルスプリングの接触部は円筒状であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、図4(a)に示すように、接触部122’’’の第2端部122b’’’の先端部が突出方向に暫時縮径する円錐筒状とすることが可能である。この場合、第2端部122b’’’の先端部の外径が小さくなっているので、第2端部122b’’’の先端部のメイン基板200の電極210に対する接続信頼性を向上させることができる。また、第2端部122b’’’の先端部が接触するメイン基板200の電極210の外形も小さくすることができる。
また、上述した接触部の第2端部の先端部はコイルスプリングの軸線から偏心しており且つ基板の電極に対して線接触可能となっているとしたが、接触部の第2端部の先端部に外力が加えられると、弾性変形部が弾性変形し、接触部の第1端部が前記バレルの内面に接触するようになっている限り任意に設計変更することが可能である。例えば、第2端部の先端部がコイルスプリングの軸線から偏心しており且つ基板の電極に対して点接触可能な形状とすることができる。この場合、第2端部の先端部が基板の電極に対して点接触し、該点接触部分を支点として接触部が傾斜し、接触部の第1端部が前記バレルの内面に接触する。
また、上記実施例1及び2では、コイルスプリングの接続部は円筒状であるとしたが、バレル内に収容され且つ固着され得る限りどのような形状のものであっても良い。すなわち、接続部は密巻き状である必要はない。例えば、図4(b)に示すように接続部121’’’の突出部121a’’’を突出方向に暫時縮径する円錐筒状とすることが可能である。この場合、突出部121a’’’の先端部の外径を小さくなっているので、突出部121a’’’の先端部の配線基板300のスルーホール電極310に対する接続信頼性を向上させることができる。また、突出部121a’’’の先端部が接触する配線基板300のスルーホール電極310の外形も小さくすることができる。また、上記実施例1及び2では、接続部をバレルに固着する手段として、バレルの一部を内側にカシメる手段を用いるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、接続部をバレルの内周面に半田付けや溶接等により固着させることができる。
なお、上述した接続ピンの各部を構成する素材、形状、寸法及び配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。上記実施例1及び2では、上記接続ピンは、配線基板300とメイン基板200との間を接続するのに用いられるとしたが、任意の2枚の基板の電極間を接続するのに用いることができる。配線基板300には、スルーホール電極310が形成されているとしたが、スルーホール電極310に代えて、その他の電極を形成することができる。
上述した接続ピンは、半導体デバイスの電気的諸特性を測定するために使用されるプローブに適応可能である。
100、100’、100’’・・・・接続ピン
110、110’、110’’・・・バレル
111、111’、111’’・・開放端部(バレルの一端部)
111a、111a’、111a’’・テーパー面
120、120’、120’’・・・コイルスプリング
121、121’、121’’・・接続部
121a’・・・・・・・・・・・突出部
122、122’、122’’・・接触部
122a、122a’、122a’’・第1端部
122b、122b’、122b’’・第2端部
122b1、122b1’、122b1’’・先端面
200・・・・メイン基板(第2基板)
210・・・電極
300・・・・配線基板(第1基板)
310・・・スルーホール電極

Claims (4)

  1. 導電性を有する筒状のバレルと、
    導電性を有するコイルスプリングとを具備しており、
    前記コイルスプリングは、前記バレル内に収容され且つ固着された接続部と、
    密巻き状の接触部と、
    前記接続部と前記接触部との間に設けられており且つ前記バレル内に収容された疎巻き状の弾性変形部とを有しており、
    前記接触部は、前記バレル内に間隙を有して収容された第1端部と、前記バレルの一端側から突出した第2端部とを有しており、
    前記第2端部の先端部に外力が加わると、前記弾性変形部が弾性変形し、前記第1端部が前記バレルの内面に接触する接続ピン。
  2. 請求項1記載の接続ピンにおいて、
    前記接続部が、前記接触部と同一形状の密巻きとなっている接続ピン。
  3. 請求項1記載の接続ピンにおいて、
    前記第2端部の先端部が、該先端部を平面に押し付けた場合に前記接触部を傾斜させる力を該接触部に作用させる形状となっている接続ピン。
  4. 請求項1乃至3の何れかに記載の接続ピンにおいて、
    前記バレルの一端部の端面には、内径が当該バレルの他端側に漸次縮径するテーパー面が設けられている接続ピン。

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