JP2014146504A - 同軸ピンおよびこれを用いたソケット - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱特性および電気的接続特性の優れたインターフェース機能をもつ同軸ピンを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る同軸ピン１０は、導電性材料から構成され、軸方向の少なくとも一部に中空部分が形成された下部端子部材２０と、導電性材料から構成され、少なくとも一部が前記中空部分内で軸方向に摺動可能に収容された上部端子部材３０とを有する。上部端子部材３０は、第１および第２の接触端子３２、３４を含み、第１および第２の接触端子３２、３４は、同軸であり、第１および第２の接触端子３２、３４は、それぞれ独立して第１および第２の弾性部材によって前記軸方向に弾性的に支持され、前記第１の接触端子３２の表面には少なくとも１つの突起部３２Ｄが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放熱および電気的接触を考慮したインターフェース機能をもつ同軸ピンに関し、特に、電子部品等の導電性領域と熱的および電気的に結合される同軸ピンに関する。

ソケットは、半導体装置と回路基板等を電気的に接続するためのインターフェースとして広く用いられている。ソケットは、搭載する半導体装置のタイプに応じて、コンタクトの形状や配列等が適宜選択される。ＢＧＡ等の表面実装用の半導体装置を装着するソケットは、ベース部材に複数のコンタクトが組み込まれ、各コンタクトが半導体装置の裏面のボール端子と弾性的に接触し、他方、半導体装置の表面がプレシャパッドのような押圧部材によって押圧され、半導体装置のボール端子とコンタクトとの確実な電気的接触を得ている（特許文献１）。

特開２００４−３２５３９３号公報

近年、デバイスの発熱を制御する需要が増えてきているとともに、電気的接続を必要とする要求がある。放熱を必要とするピンに関しては、熱源への接触範囲および熱伝導通路の断面積の確保が必要となる。また、電気的接続を必要とするピンには、接触端子の先端を鋭角にして、電気的な接触性を向上させる必要がある。従って、両方を網羅するためには、接触面積を持ちつつ、接触端子の先端を鋭角にしなければならないという矛盾が生じる。しかし、現状では、そのような要求に応えることができる、個々に放熱用に対応するピン、電気的接続用に対応するピンをそれぞれ用意している。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、放熱特性および電気的接続特性の優れたインターフェース機能をもつ同軸ピンを提供することを目的とする。
さらに本発明は、小型化、低コスト化を図ることができる同軸ピンを提供することを目的とする。

本発明に係る同軸ピンは、電気的接続機能を有するものであって、導電性材料から構成され、軸方向の少なくとも一部に中空部分が形成された第１の端子部材と、導電性材料から構成され、前記中空部分内を前記軸方向に摺動可能な第２の端子部材とを有し、前記第２の端子部材は、第１および第２の接触端子を含み、第１および第２の接触端子は、同軸上にありかつ独立して前記軸方向に移動可能であり、第１および第２の接触端子は、第１および第２の弾性部材によってそれぞれ前記軸方向に弾性的に支持され、前記第１の接触端子の表面には少なくとも１つの突起部が形成される。

好ましくは前記第１の接触端子は、前記第２の接触端子の内側に位置し、前記第１の接触端子の少なくとも１つの突起部は、前記第２の接触端子の表面から突出している。好ましくは前記第２の接触端子の表面は、前記第１の接触端子の少なくとも１つの突起部よりも突出している。好ましくは前記第１の接触端子は、前記第２の接触端子の中心部分に位置する。好ましくは前記第１の接触端子が接触対象によって軸方向に移動した後、第２の接触端子が接触対象に接触する。好ましくは前記第２の接触端子が接触対象によって軸方向に移動した後、第１の接触端子が接触対象に接触する。好ましくは前記第１の接触端子は、前記中空部分の第１の領域で前記第１の端子部材に摺動可能に接続され、前記第２の接触端子は、前記中空部分の第２の領域で前記第１の端子部材に摺動可能に接続される。好ましくは同軸ピンはさらに、前記第１の接触端子が前記軸方向に移動されるとき、前記第１の接触端子を回転させる回転手段を含む。好ましくは前記回転手段はさらに、前記第２の端子部材が軸方向に移動されるとき、前記第２の端子部材を回転させる。好ましくは前記回転手段は、前記第１の端子部材の内面に形成された螺旋状の溝または突起と、前記第１の接触端子および第２の接触端子に形成された前記螺旋状の溝または突起と係合する突起または溝とを含む。好ましくは前記第１および第２の弾性部材は、それぞれ異なる弾性力を発生するコイルスプリングである。

本発明のソケットは、上記構成の同軸ピンと、前記同軸ピンを収容したベース部材とを含み、前記ベース部材上に半導体装置が搭載されたとき、前記半導体装置の端子領域が前記同軸ピンに電気的および熱的に結合する。好ましくは前記端子領域は、前記半導体装置の裏面に形成される。

本発明の同軸ピンは、第１の接触端子および第２の接触端子を同軸状に配置し、かつこれらを独立に移動できるようにしたので、第１の接触端子および第２の接触端子に熱伝導特性および電気的接続特性を分担させることが可能になり、１つの同軸ピンでありながら、熱伝導性特性および電気的接続性に要求される条件を同時に満足させることが可能になる。さらに、このような同軸ピンの構成により、低コスト化、小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施例に係る同軸ピンを示す図であり、図１（Ａ）は、平面図、図１（Ｂ）は、Ａ−Ａ線断面図である。 第１の実施例に係る同軸ピンの下部端子部材、第１の接触端子、および第２の接触端子の断面図である。 図３（Ａ）は、本発明の第１の実施例に係る同軸ピンの斜視図、図３（Ｂ）は、その分解斜視図である。 図４（Ａ）は、本発明の第１の実施例に係る同軸ピン上の接触対象の平面図、図４（Ｂ）ないし（Ｄ）は、接触対象に同軸ピンが接触するときの動作遷移を示すＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２の実施例に係る同軸ピンを示す図であり、図５（Ａ）は、平面図、図５（Ｂ）は、Ｂ−Ｂ線断面図である。 図６（Ａ）は、第２の実施例に係る同軸ピンの第１の接触端子のＢ−Ｂ線断面図、図６（Ｂ）は、第２の接触端子のＢ−Ｂ線断面図である。 図７（Ａ）は、本発明の第２の実施例に係る同軸ピンの斜視図、図７（Ｂ）は、その分解斜視図である。 図８（Ａ）は、第２の実施例に係る同軸ピン上の接触対象の平面図、図８（Ｂ）ないし（Ｄ）は、接触対象に同軸ピンが接触するときの動作遷移を示すＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第３の実施例に係る同軸ピンの下部端子部材、第１の接触端子、および第２の接触端子の断面図である。 本発明の実施例に係る同軸ピンを適用したソケットの斜視図、および上面図である。 カバー部材が下降（押圧）されたときのソケットの平面図とそのＡ−Ａ線断面図である。 カバー部材が上方（押圧解除）されたときのソケットの平面図とそのＡ−Ａ線断面図である。

本発明の好ましい態様では、同軸ピンは、接触対象に対し熱的および電気的なインターフェースを提供する。同軸ピンは、少なくともその一部を構成する一方の接触端子と他方の接触端子が同軸上に配置され、一方の接触端子は、接触対象の熱を効率良く放熱する熱伝導特性を備え、他方の接触端子は、接触対象と良好な電気的接続をする電気的特性を備えるように構成される。好ましくは、一方の接触端子は、接触対象と比較的大きな面積で接触することができる表面領域を含み、他方の接触端子は、接触対象の表面に形成された酸化膜等の絶縁膜を突き破るように鋭角な突起を先端に備える。

さらに好ましい態様では、一方の接触端子と他方の接触端子は、接触対象に異なるタイミングで接触することができ、例えば、他方の接触端子を一方の接触端子よりも先に接触対象に接触させることで、他方の接触端子と接触対象間の電気的接続を確実にする。

さらに好ましい態様では、一方の接触端子と他方の接触端子は、それぞれ異なる弾性力で支持され、弾性力に抗して軸方向に独立して移動することができる。適切な弾性力をそれぞれ選択することで、一方の接触端子および他方の接触端子の接圧の最適化を図ることができる。

以下に説明する本発明の第１の実施例では、１つのシリンダの中に、同軸の放熱用と電気的接続用の２つのピンを挿入し、２つのピンをそれぞれ独立して熱源部に接触させ、放熱および電気的接続を可能にする。さらに放熱用のピンと電気的接続用のピンを同軸の中で独立して動作させることで、電気的接続用のピンが鋭角で、かつ熱源の着座性が不安定であっても、放熱用のピンで熱源周りを支えることができる。

本発明の他の実施例では、シリンダの内壁にらせん状に切り込みまたは突起を形成することで、各ピンが軸方向にストロークするときに、ピンが軸方向にして回転する構造を与える。これにより、接触対象に接触した際に、接触面に付着した不純物や絶縁膜などを取り除くことができるワイピング機能を得ることができる。

２つのピンを同軸に形成することにより、同軸でない複数のピンを使用するよりも、ピンの断面積を大きくとることができ、熱伝導性及び導電性が有利となる。また、同軸であれば、各ピンの間に電気及び熱が相互に通過または伝導するため、別々のピンが非同軸に形成されるよりも有利である。

次に、本発明の第１の実施例について説明する。図１（Ａ）は、第１の実施例に係る同軸ピンの平面図、図１（Ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図、図２は、下部端子部材、第１の接触端子および第２の接触端子の断面図、図３（Ａ）は、同軸ピンの斜視図、図３（Ｂ）は、同軸ピンの分解斜視図である。

本実施例の同軸ピン１０は、下部端子部材２０と、下部端子部材２０に対して摺動可能な上部端子部材３０と、２つのコイルスプリング４０、５０とを含んで構成される。下部端子部材２０は、導電性の金属材料から構成され、例えば、銅、鉄、ニッケルなどの適切な金属材料から構成される。下部端子部材２０は、図２（Ａ）に示すように、一方の端部２２と、当該一方の端部に対向する他方の端部２４とを有し、両端部２２、２４間には、比較的大きな径の第１のボディ部２６と、当該第１のボディ部２６よりも径が小さい第２のボディ部２８とが形成される。第１のボディ部２６には、一方の端部２２から軸方向Ｚに向けて形成された円筒状の空間２６Ａが形成され、第２のボディ部２８には、空間２６Ａよりも径の小さな円筒状の空間２８Ａが形成され、空間２８Ａは、空間２８Ｂを介して空間２６Ａに接続される。空間２８Ａは、他方の端部２４によって閉じられている。下部端子部材２０は、こうして概して円筒形状を有している。

上部端子部材３０は、下部端子部材２０の空間２８Ａ、２８Ｂ、２６Ａ内に軸方向Ｚに摺動可能に収容され、かつ下部端子部材２０に電気的に接続される。上部端子部材３０は、第１の接触端子３２と、これと同軸上の第２の接触端子３４とを有する。第１および第２の接触端子３２、３４は、導電性の金属材料から構成され、例えば、銅、鉄、ニッケルなどの適切な金属材料から構成される。

第１の接触端子３２は、概して円柱形状を有し、軸方向Ｚに延在する。第１の接触端子３２は、第２の接触端子３４のほぼ中心部に位置し、第２の接触端子３４とは独立に軸方向Ｚに移動可能である。第１の接触端子３２は、その頂部に複数の鋭角状の突起３２Ｄが形成された接点部３２Ａと、接点部３２Ａに接続され、当該接点部３２Ａよりも幾分だけ径が大きい係合部３２Ｂと、係合部３２Ｂに接続され、当該係合部３２Ｂよりも幾分だけ径が小さくかつ軸方向Ｚに延在する延在部３２Ｃとを有する。

延在部３２Ｃの外径は、下部端子部材２０の空間２８Ａとほぼ等しいかそれより若干小さく、延在部３２Ｃの一部は、空間２８Ａ内を軸方向Ｚに摺動することができる。これにより、延在部３２Ｃは、下部端子部材２０との間に接触領域Ｓ２を形成し、両者が電気的に接続される。また、延在部３２Ｃの周囲にコイルスプリング４０が巻回され、コイルスプリング４０の一方の端部４２が係合部３２Ｂに当接し、他方の端部４４が空間２８Ａと空間２８Ｂの境界である段差部に当接する。こうして、コイルスプリング４０は、第１の接触端子３２を軸方向Ｚに弾性的に支持する。コイルスプリング４０は、所望の弾性力を発生するように、所望のバネ定数が選択される。

第２の接触端子３４は、図２（Ｃ）に示すように、概して円筒形状を有し、相対的に径の小さい第１の径部分３４Ａと、第１の径部分３４Ａに接続され、相対的に径の大きい第２の径部分３４Ｂとを有する。第１の径部分３４Ａには、相対的に内径が小さい第１の貫通孔部分３４Ｄが形成され、第２の径部分３４Ｂには、相対的に内径が大きい第２の貫通孔部分３４Ｅが形成される。第１の径部分３４Ａと第２の径部分３４Ｂとの境界には、肩部（段差部）３４Ｃが形成され、それに対応して、第１の貫通孔部分３４Ｄと第２の貫通孔部分３４Ｅとの境界には、段差のある肩部３４Ｇが形成される。第１の貫通孔部分３４Ｄの内径は、第１の接触端子３２の接点部３２Ａの外径とほぼ等しいかそれよりも若干大きく、第２の貫通孔部分３４Ｅの内径は、係合部３２Ｂの外径とほぼ等しいかそれよりも若干大きい関係にある。第１の接触端子３２は、第２の接触端子３４の貫通孔内に挿入され、第１の接触端子３２が第２の接触端子３４に同軸上に配置される。第１の接触端子３２は、第２の接触端子３４と相対的な移動または摺動が可能になり、係合部３２Ｂの外周が第２の径部分３４Ａの内周と接触し、これにより図１（Ｂ）に示すように、両者の間に接触領域Ｓ３が形成される。

また、第１の接触端子３２はコイルスプリング４０によって支持され、係合部３２Ｂが肩部３４Ｇに当接されたとき、第１の接触端子３２は、第２の接触端子３４に対しその相対的な移動が制限される。このとき、第１の接触端子３２の接点部３２Ａは、第２の接触端子３４の表面領域３４Ｆから一定の高さだけ突出する。

第２の接触端子３４の第２の径部分３４Ｂは、下部端子部材２０の第１のボディ部２６の空間２６Ａを軸方向Ｚに摺動可能である。第２の径部分３４Ｂの径は、空間２６Ａの内径にほぼ等しいかそれよりも若干小さい。これにより、第２の径部分３４Ｂは、図１（Ｂ）に示すように、下部端子部材２０との間に接触領域Ｓ１が形成される。

第２の径部分３４Ｂの底面と、段差部２９との間にコイルスプリング５０が配置され、コイルスプリング５０は、第２の接触端子３４を軸方向Ｚに弾性的に支持する。好ましくは、第１の径部分３４Ａが下部端子部材２０から突出するようにコイルスプリング５０の長さ、または第２の径部分３４Ｂの長さが選択される。好ましい一つの態様として、第１の径部分３４Ａと第２の径部分３４Ｂの間の肩部３４Ｃは、図示しない部材と接触することで、第２の接触端子３４の上方へのストロークが制限されるようにしてもよい。この場合、第２の接触端子３４には、コイルスプリング５０によって一定のプリロードが印加される。さらに他の態様として、下部端子部材２０の一方の端部２２には、第２の径部分３４Ｂと係合するような係止部を設け、第２の径部分３４Ｂを一方の端部２２から突出させないように構成してもよい。この場合にも、第２の接触端子３４には、コイルスプリング５０によって一定のプリロードが印加されることが望ましい。

第２の接触端子３４の第１の径部分３４Ａの表面は、環状の平坦な表面領域３４Ｆが形成される。この平坦な表面領域３４Ｆは、接触対象と接触されたとき、熱源に対し大きな接触面積を提供する。さらに表面領域３４Ｆは、接触対象と接触することで、第１の接触端子３２の突起３２Ｄが安定的に接触対象に接触することを保証する。

このように構成された第１および第２の接触端子３２、３４が下部端子部材２０内に摺動自在に収容される。第１の接触端子３２は、延在部３２Ｃが下部端子部材２０の空間２８Ａを形成する内周との間に接触領域Ｓ２を形成し、第１の接触端子３２と下部端子部材２０とが電気的に接続される。また、第１の接触端子３２は、接点部３２Ａおよび係合部３２Ｂの外周面が第２の接触端子３４の第１および第２の径部分３４Ａ、３４Ｂとの間に接触領域Ｓ３を形成し、第１の接触端子３２が第２の接触端子３４に電気的に接続される。さらに第２の接触端子３４は、第２の径部分３４Ｂの外周面が下部端子部材２０の第１のボディ部２６の内壁との間で接触領域Ｓ１を形成し、第２の接触端子３４が下部端子部材２０に電気的に接続される。

次に、本実施例の同軸ピンが接触対象に接触するときの動作例について、図４を参照して説明する。先ず、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、同軸ピン１０が接触対象７０に対し離間された状態にあるとする。接触対象７０は、導電性の材料から構成されたものであり、かつ熱源となり得るものである。例えば、接触対象７０は、半導体パッケージに形成された一定の面積を有する端子領域等である。

図４（Ｂ）に示す状態は、下部端子部材２０に対し上部端子部材３０が静止した状態にある。第１の接触端子３２は、コイルスプリング４０よって弾性的に支持され、その係合部３２Ｂが第２の接触端子３４の内壁の肩部３４Ｇに当接する。これにより、第２の接触端子３４は、第１の径部分３４Ａが下部端子部材２０の端部２２から突出している。このとき、第２の接触端子の第２の径部分３４Ｂは、下部端子部材２０の第１のボディ部２６の内周と摩擦接触した状態で静止しているか、図示しないストッパー等によって停止されている。

次に、接触対象７０および／または同軸ピン１０が軸方向Ｚに移動する。例えば、同軸ピン１０がソケットに組み込まれた場合には、接触対象７０が降下する。図４（Ｃ）に示すように、接触対象７０の裏面は、最初に第１の接触端子３２に接触する。つまり、第１の接触端子３２の表面に形成された複数の鋭角の突起３２Ｄが接触対象７０に当接する。さらに接触対象７０が降下するに伴い、第１の接触端子３２が、コイルスプリング４０の弾性力に抗するように降下する。こうして、第１の接触端子３２と接触対象７０との電気的接続が開始される。接触対象７０の裏面に、例えば、ゴミ、異物、あるいは自然酸化膜やその他の絶縁膜等が形成されているとき、接触対象７０と突起３２Ｄとの間には、コイルスプリング４０によって一定の接圧が与えられるため、突起３２Ｄは、不所望の異物や絶縁膜等を突き破り、接触対象７０と確実に電気的に接続することができる。

接触対象７０がさらに降下するに伴い、第１の接触端子３２は、コイルスプリング４０の付勢に抗して、第２の接触端子３４の貫通孔内を軸方向Ｚに降下する。第１の接触端子３２の突起３２Ｄの高さが、図４（Ｄ）に示すように、第２の接触端子３４の表面３４Ｆと一致すると、そこからは、第１の接触端子３２および第２の接触端子３４の双方が、コイルスプリング４０、５０の付勢に抗して、下部端子部材２０内を軸方向Ｚに降下する。このとき、接触対象７０と第２の接触端子３４間の接圧は、コイルスプリング５０によって与えられ、接触端子７０と第１の接触端子３２間の接圧は、コイルスプリング４０によって与えられる。また、仮に不安定な状態にある接触対象７０が第１の接触端子３２の突起３２Ｄによって接触された状態にあったとしても、突起３２Ｄの周辺を取り囲む第２の接触端子３４の表面領域３４Ｆが接触対象７０と接触するため、接触対象７０との接触が安定する。

第２の接触端子３４の表面３４Ｆは、第１の接触端子３２の突起３２Ｄと比較して大きな面積を有しているため、接触対象７０の熱は、表面３４Ｆを通じて効果的に第２の接触端子３４へ放熱され、さらに熱は、接触領域Ｓ１を介して下部端子部材２０へ逃がされる。

このように本実施例の同軸ピン１０は、下部端子部材２０と、第１および第２の接触端子３２、３４を含む上部端子部材３０とを含んで構成され、第１および第２の接触端子３２、３４は、コイルスプリング４０、５０によりそれぞれ独立の弾性力で支持される。また、第１の接触端子３２は、第２の接触端子３４の内部に同軸になるように設置され、第１および第２の接触端子３２、３４がそれぞれ下部端子部材２０に対して接触する部分を有し、電流経路を提供する。さらに、第１の接触端子３２の突起３２Ｄの軸方向の位置を、第２の接触端子３４の表面３４Ｆよりも高くすることで、上方に位置する接触対象７０と第１および第２の接触端子３２、３４との接触のタイミングをずらすことで、第１および第２の接触端子３２、３４がそれぞれ独立して接触対象７０に接触する。

次に、本発明の第２の実施例について図５ないし図８を参照して説明する。但し、第１の実施例と同一構成については、同一参照番号を附し、その説明を省略する。図５は、第２の実施例に係る同軸ピン１２の平面図と、そのＢ−Ｂ線断面図である。第２の実施例に係る同軸ピン１２は、第１の実施例と異なる形状の上部端子部材１００（第１および第２の接触端子１１０、１２０）を有し、それ以外の構成は、第１の実施例と同様である。

第１の接触端子１１０は、第１の実施例のときと異なり、薄板状の金属から構成される。例えば、スタンピングなどによって形成される。第１の接触端子１１０は、複数の鋭角状の突起１１２Ａが先端部に形成された接点部１１２と、接点部１１２から軸方向に延在する延在部１１４とを有する。第１の実施例のときと同様に、延在部１１４の周囲には、コイルスプリング４０が巻回され、第１の接触端子１１０が軸方向Ｚに降下するときコイルスプリング４０によって反発される。第１の接触端子１１０は、第２の接触端子１２０の中心を通る径方向に形成されたスロット（溝）１２２を介して第２の接触端子１２０内に挿入される。第１の実施例のときと異なるのは、接触対象と接触されない状態にあるとき、第１の接触端子１１０の突起１１２Ａが、第２の接触端子１２０の表面から突出することなく、スロット１２２内に位置している。

第２の接触端子１２０は、スロット１２２が形成された第１の径部分１２４と、第１の径部分１２４よりも幾分だけ径が大きい第２の径部分１２６とを含む円筒形状を有する。第１の径部分１２２は、円形状の表面１２４Ａを有し、表面１２４Ａの中心を通る領域にスロット１２２が形成される。スロット１２２は、第２の径部分１２６の一部にまで到達する深さを有する。

第２の径部分１２６の内部には、円形状の貫通孔１２６Ａが形成され、貫通孔１２６Ａは、スロット１２２に連通する。図７に示すように、第１の接触端子１１０は、その延在部１１４から第２の接触端子１２０のスロット１２２内に挿入される。そして、図５（Ｂ）に示すように、第１の接触端子１１０の延在部１１４は、下部端子部材２０の第２のボディ部２８の空間２８Ａ内に進入し、その内壁との間に接触領域Ｓ２を形成する。さらに、第１の接触端子１１０の接点部１１２の側壁１１２Ｂが、第２の接触端子１２０の第２の径部分１２４のスロット１２２内に収容され、下部端子部材２０の第１のボディ部２６との間に接触領域Ｓ１を形成する。同様に第２の接触端子１２０の第２の径部分１２６の外周が第１のボディ部２６の内壁との間で接触領域Ｓ１を形成する。

次に、第２の実施例に係る同軸ピン１２の動作について図８を参照して説明する。図８（Ｂ）に示すように、接触対象７０が同軸ピン１２から離れている状態では、第２の接触端子１２０の表面領域１２４Ａが先端に位置し、第１の接触端子１１０は、スロット１２２内でその表面領域１２４Ａから窪んだ位置にある。このとき、第１および第２の接触端子は、コイルスプリング４０、５０によって一定のプリロードが印加されるように、下部端子部材２０と係合することで、それ以上、上方へ移動できないように規制されてもよいし、あるいは、コイルスプリング４０、５０によって全く付勢されていない状態であってもよい。

次に、例えば接触対象７０が降下すると、接触対象７０の裏面は、最初に第２の接触端子１２０の表面領域１２４Ａに接触し、第１の接触端子１１０とは非接触である。表面領域１２４Ａは、第１の接触端子１１０と比べて大きな面積を有しているため、接触対象７０と良好な熱結合をすることができる。このとき、第２の接触端子１２０と接触対象７０間の接圧は、コイルスプリング５０の弾性力によってもたらされる。

次に、接触対象７０がさらに降下すると、それとともに第２の接触端子１２０が軸方向Ｚに降下し、相対的に第１の接触端子１１０の突起１１２Ａが第２の接触端子１２０の表面領域１２４Ａに近づき、最終的に、突起１１２Ａは、表面領域１２４Ａと同一面において、接触対象７０の裏面に接触される。このとき、第１の接触端子１１０と接触対象７０との接圧は、コイルスプリング４０の弾性力によってもたらされる。

第１の接触端子１１０が接触対象７０に接触する前に、第２の接触端子１２０が接触対象７０に接触することで接触対象７０の姿勢を矯正しているため、第１の接触端子１１０の鋭角な突起１１２Ａを接触対象７０に容易にかつ効果的に接触させることができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。図９は、第３の実施例に係る同軸ピンの各部の断面図であり、図２のときと同様に、Ａ−Ａ線で切り取られた断面である。下部端子部材２０の第１のボディ部２６の内面であって、第２の接触端子３４と接触する接触領域Ｓ１には、螺旋状の溝２００が形成される。図の例では、１条の溝２００が形成されている。さらに、下部端子部材２０の第２のボディ部２８の内面であって、第１の接触端子３２と接触する接触領域Ｓ２には、螺旋状の溝２１０が形成される。図の例では、１条の溝２１０が形成されている。

他方、第１の接触端子３２の延在部３２Ｃの外周には、螺旋状の溝２１０と噛み合う螺旋状の突起２２０が形成される。また、第２の接触端子３４の第２の径部分３４Ｂの外周には、螺旋状の溝２００と噛み合う螺旋状の突起２３０が形成される。第１の接触端子３２が軸方向Ｚに移動するとき、第１の接触端子３２の突起２２０が溝２１０内を摺動することで、第１の接触端子３２には、軸方向の直線運動に加えて回転運動（すなわち、ワイピング機能）が付加される。このため、接点部３２Ａの突起３２Ｄが接触対象７０に接触するとき、突起３２Ｄが回転することで、接触対象７０に形成された不要な異物や酸化膜等を効果的に引き剥がすことができる。同様に、第２の接触端子３４が軸方向に移動するとき、突起２３０が溝２００内を摺動することで、第２の接触端子３４に回転運動が与えられる。これにより、第２の接触端子３４の表面領域３４Ｆを、接触対象に密着させ、熱伝導性の劣化を抑制することができる。このように第３の実施例では、第１および第２の接触端子３２、３４を軸方向に移動させるときに独立して回転させることができる。

なお、上記実施例では、下部端子部材２０側に溝２００、２１０を形成し、第１および第２の接触端子３２、３４側に突起２２０、２３０を形成したが、これとは反対に、下部端子部材２０側に突起を形成し、第１および第２の接触端子側に、当該突起と係合する溝を形成するようにしてもよい。なお、溝または突起が傾斜する角度は、第１および第２の接触端子が軸方向に移動するときに、大きな摩擦抵抗とならないようにすることが望ましい。また、第３の実施例は、第２の実施例の同軸ピンにも適用可能であることは言うまでもない。

次に、本実施例の同軸ピンを適用したソケットについて説明する。図１０は、ＱＦＰパッケージ用のソケットの斜視図と、その平面図を示している。ソケット３００は、公知のように、ベース部材３１０と、ベース部材３１０に組み込まれた複数のコンタクト３２０と、ベース部材３１０に対して接近もしくは離間するように取付けられたカバー部材とを含んで構成される。カバー部材３３０の中央には、ＱＦＰパッケージを出し入れするための矩形状の開口３３２が形成されている。開口３３２によって露出されたベース部材３１０の所定の位置に、ＱＦＰパッケージを載置する載置部材が取付けられる。この載置部材は、コイルスプリング等によって上下方向に移動することが可能である。また、載置部材のほぼ中央には、本実施例の同軸ピン１０が取付けられる。

図１１は、カバー部材が下降（押圧）したときの平面図と、そのＡ−Ａ線断面図であり、図１２は、カバー部材が上昇（押圧解除）したときの平面図と、そのＡ−Ａ線断面図である。ソケット３００にＱＦＰパッケージ３５０を装着するとき、カバー部材３３０が図示しないコイルスプリングの弾性力に抗してベース部材３１０に向けて移動される。カバー部材３３０の移動に連動して、コンタクト３２０の接点部分が退避位置へ退避され、ベース部材３１０の載置部材上に、ＱＦＰパッケージ３５０が搭載可能になる。

ＱＦＰパッケージ３５０は、矩形状の本体と、その４つの側面からガルウィング状に延びる外部リード端子３５２とを含み、外部リード端子３５２の各々は、コンタクト３２０にそれぞれ接触される。さらにＱＦＰパッケージ３５０の裏面には、放熱用およびグランド端子用の金属製のランド領域（図示しない）が形成されている。ＱＦＰパッケージ３５０が載置部材上に載置されたとき、そのランド領域は、同軸ピン１０の第１の接触端子３２の突起３２Ｄに接触する。このとき、同軸ピン１０には、ＱＦＰパッケージ３５０の重力しか印加されないので、第１の接触端子３２は、コイルスプリング４０に抗して軸方向に降下せず、ほぼ静止したままである。

次に、図１２に示すように、カバー部材３３０への操作力が解除されると、カバー部材３３０は、図示しないコイルスプリングの復帰力に従い上昇を開始する。カバー部材３３０の移動に連動してコンタクト３２０が退避位置から接触位置へ移動され、コンタクト３２０は、外部リート端子３５２をその上方から押圧する。この押圧力によって、載置部材が下降され、その結果、同軸ピン１０が相対的に上方に移動することにある。これにより、同軸ピン１０は、ＱＦＰパッケージ３５０の裏面に形成されたランド領域によって押圧され、同軸ピン１０の第１および第２の接触端子３２、３４は、最終的、押圧力と釣り合う位置まで軸方向に降下する。

同軸ピン１０の下部端子部材２０の端部は、ベース部材３１０の裏面から突出しており、ソケットが搭載されたプリント回路基板等の導電領域に接続されている。こうして、ＱＧＰパッケージ３５０と接続された同軸ピン１０は、ＱＦＰパッケージ３５０のランド領域と確実に電気的接続し、かつＱＦＰパッケージ３５０の発熱を効果的に逃がすことができる。

なお、本例では、ＱＦＰパッケージをソケットに装着する例を示したが、本発明の同軸ピンは、ＢＧＡ(Ball Grid Array)、ＣＳＰ（Chip Sized Package）、ＬＧＡ(Land Grid Array)、ＰＬＣＣやＬＣＣ等の表面実装用のソケットにも適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１２：同軸ピン
２０：下部端子部材
２２、２４：端部
２６：第１のボディ部
２８：第２のボディ部
３０：上部端子部材
３２：第１の接触端子
３２Ａ：接触部
３２Ｂ：係合部
３２Ｃ：延在部
３２Ｄ：突起
３４：第２の接触端子
４０、５０：コイルスプリング
７０：接触対象
１１０：第１の接触端子
１２０：第２の接触端子
２００、２１０：溝
２２０、２３０：突起
３００：ソケット
３１０：ベース部材
３２０：コンタクト
３３０：カバー部材
３５０：ＱＦＰパッケージ
３５２：外部リード端子

Claims (13)

1. 電気的接続機能を有する同軸ピンであって、
   導電性材料から構成され、軸方向の少なくとも一部に中空部分が形成された第１の端子部材と、
   導電性材料から構成され、前記中空部分内を前記軸方向に摺動可能な第２の端子部材とを有し、
   前記第２の端子部材は、第１および第２の接触端子を含み、第１および第２の接触端子は、同軸上にありかつ独立して前記軸方向に移動可能であり、第１および第２の接触端子は、第１および第２の弾性部材によってそれぞれ前記軸方向に弾性的に支持され、前記第１の接触端子の表面には少なくとも１つの突起部が形成される、同軸ピン。
2. 前記第１の接触端子は、前記第２の接触端子の内側に位置し、前記第１の接触端子の少なくとも１つの突起部は、前記第２の接触端子の表面から突出している、請求項１に記載の同軸ピン。
3. 前記第２の接触端子の表面は、前記第１の接触端子の少なくとも１つの突起部よりも突出している、請求項１に記載の同軸ピン。
4. 前記第１の接触端子は、前記第２の接触端子の中心部分に位置する、請求項２または３に記載の同軸ピン。
5. 前記第１の接触端子が接触対象によって軸方向に移動した後、第２の接触端子が接触対象に接触する、請求項２に記載の同軸ピン。
6. 前記第２の接触端子が接触対象によって軸方向に移動した後、第１の接触端子が接触対象に接触する、請求項３に記載の同軸ピン。
7. 前記第１の接触端子は、前記中空部分の第１の領域で前記第１の端子部材に摺動可能に接続され、前記第２の接触端子は、前記中空部分の第２の領域で前記第１の端子部材に摺動可能に接続される、請求項１ないし６いずれか１つに記載の同軸ピン。
8. 同軸ピンはさらに、前記第１の接触端子が前記軸方向に移動されるとき、前記第１の接触端子を回転させる回転手段を含む、請求項１ないし７いずれか１つに記載の同軸ピン。
9. 前記回転手段はさらに、前記第２の端子部材が軸方向に移動されるとき、前記第２の端子部材を回転させる、請求項８に記載の同軸ピン。
10. 前記回転手段は、前記第１の端子部材の内面に形成された螺旋状の溝または突起と、前記第１の接触端子および第２の接触端子に形成された前記螺旋状の溝または突起と係合する突起または溝とを含む、請求項８または９に記載の同軸ピン。
11. 前記第１および第２の弾性部材は、それぞれ異なる弾性力を発生するコイルスプリングである、請求項１に記載の同軸ピン。
12. 請求項１ないし１１いずれか１つに記載の同軸ピンと、
    前記同軸ピンを収容したベース部材とを含み、
    前記ベース部材上に半導体装置が搭載されたとき、前記半導体装置の端子領域が前記同軸ピンに電気的および熱的に結合する、ソケット。
13. 前記端子領域は、前記半導体装置の裏面に形成される、請求項１２に記載のソケット。

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