JP2015103455A - 電気部品用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】電気部品用ソケットにおいて、異常な作動が発生した場合でもコンタクトピンの上側接触部の塑性変形や破損を防止する。
【解決手段】フローティングプレート２２には、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが上下方向に挿通される貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａの上部には、フローティングプレート２２のみが下降してコンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがフローティングプレート２２の上面２２ｅから上方へ突出した状態でコンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが傾斜した場合に、この上側接触部２０ｅを支持して傾斜を抑制する座繰り部２２ｈが設けられている。この座繰り部２２ｈは、大径部２２ｄと小径部２２ｆとからなる段付き形状を呈している。
【選択図】図１０

Description

この発明は、第１電気部品が収容されると共に、第２電気部品上に配設されるソケット本体を有し、このソケット本体に上下方向に配設されたコンタクトピンを介して第１電気部品と第２電気部品とが互いに電気的に接続される電気部品用ソケットに関するものである。

従来から、この種の電気部品用ソケットとしては、例えば半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）のバーンイン試験等の性能試験を行うものとして、特許文献１に記載されたようなＩＣソケットがある。

このＩＣソケットにおいて、ソケット本体は、第２電気部品である配線基板上に配設されるユニット本体と、第１電気部品であるＩＣパッケージが収容され、ユニット本体の上方に上下動自在に支持されたフローティングプレートとを備えている。また、このＩＣソケットは、上下方向に弾性変形可能な複数の板状のコンタクトピンを備えており、各コンタクトピンはそれぞれ、ＩＣパッケージの半田ボール（端子）に電気的に導通する上側接触部と、配線基板の接点に電気的に導通する下側接触部とを有している。

そして、このＩＣソケットを用いてＩＣパッケージの性能試験を行う際には、配線基板上にＩＣソケットを配設し、コンタクトピンの下側接触部を配線基板に電気的に接続する。次いで、このＩＣソケットのフローティングプレート上にＩＣパッケージを収容し、ＩＣパッケージをフローティングプレートと共に下降させることにより、コンタクトピンの上側接触部をＩＣパッケージに電気的に接続する。その結果、コンタクトピンを介してＩＣパッケージと配線基板とが互いに電気的に接続された状態となり、ＩＣパッケージの性能試験を行うことが可能となる。

特開２０１１−７１０２９号公報

しかしながら、このような従来のものにあっては、ＩＣパッケージがフローティングプレートと共に下降する際に、ＩＣパッケージの半田ボールとコンタクトピンの上側接触部との接圧を確保するため、コンタクトピンの上側接触部がＩＣパッケージの半田ボールによって押し下げられる構造になっている。

したがって、ＩＣソケットに異常な作動（イレギュラーな作動）が発生したことに起因して、図１２に示すように、ＩＣパッケージ１２が下降せずにフローティングプレート２２のみが下降して、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがフローティングプレート２２の上面２２ｅから上方へ突出した状態になる場合がある。この場合、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅにＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂが当たって負荷がかかると、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが横向きに倒れ、その傾斜角θが例えば４５°以上にも達してしまう。これは、このような傾斜状態では、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがフローティングプレート２２の貫通孔２２ａの上端部２２ｉに１点接触で不安定に支持されるに過ぎないことが主因であると考えられる。その結果、コンタクトピン２０は、その上側接触部２０ｅが塑性変形したり破損したりする恐れがあった。

そこで、この発明は、異常な作動が発生した場合でもコンタクトピンの上側接触部の塑性変形や破損を防止することが可能な電気部品用ソケットを提供することを課題としている。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１電気部品が収容されると共に、第２電気部品上に配設されるソケット本体を有し、該ソケット本体に上下方向に配設されたコンタクトピンを介して前記第１電気部品と前記第２電気部品とが互いに電気的に接続される電気部品用ソケットであって、前記ソケット本体は、前記第２電気部品上に配設されるユニット本体と、前記第１電気部品が収容され、前記ユニット本体の上方に上下動自在に支持されたフローティングプレートとを備え、前記コンタクトピンは、前記第１電気部品に電気的に導通する上側接触部と、前記第２電気部品に電気的に導通する下側接触部とを有し、前記フローティングプレートには、前記コンタクトピンの前記上側接触部が上下方向に挿通される貫通孔が形成され、前記貫通孔の上部には、前記フローティングプレートのみが下降して前記コンタクトピンの前記上側接触部が前記フローティングプレートの上面から上方へ突出した状態で前記コンタクトピンの前記上側接触部が傾斜した場合に、当該上側接触部を支持して傾斜を抑制する座繰り部が設けられている電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記座繰り部は、大径部と小径部とからなる段付き形状を呈していることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記コンタクトピンは、前記下側接触部と前記上側接触部との間にばね部を有し、該ばね部が弾性変形することによって上下方向の付勢力を発生するように構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、貫通孔の上部に所定の座繰り部が設けられているので、コンタクトピンの上側接触部がフローティングプレートの上面から上方へ突出した状態で、このコンタクトピンの上側接触部に負荷がかかった場合には、コンタクトピンの上側接触部の傾斜を抑制することができる。その結果、電気部品用ソケットに異常な作動が発生した場合でも、コンタクトピンの上側接触部の塑性変形や破損を防止することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、大径部と小径部とからなる段付き形状を呈しているので、コンタクトピンの上側接触部が傾斜した場合に、この上側接触部を２点接触でしっかり支持することができる。そのため、コンタクトピンの上側接触部が大きく傾いて塑性変形等を引き起こすことを確実に抑制することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係るＩＣソケットを示す斜視図であって、（ａ）は開閉体が開いた状態、（ｂ）は開閉体が閉じた状態を示す。 同実施の形態１に係るＩＣソケットを示す平面図である。 同実施の形態１に係る図２のＡ−Ａ線に沿うＩＣソケットの断面図である。 同実施の形態１に係る図２のＢ−Ｂ線に沿うＩＣソケットの断面図である。 同実施の形態１に係る図４のＸ部拡大図である。 同実施の形態１に係るコンタクトピン単体の斜視図である。 同実施の形態１に係るＩＣソケットの通常時の使用方法を示す断面図である。 同実施の形態１に係るＩＣソケットの断面図であって、（ａ）は非押圧時、（ｂ）は押圧時を示す。 ＩＣパッケージを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。 同実施の形態１に係るＩＣソケットに異常な作動が発生した場合にコンタクトピンの上側接触部がどのような挙動を示すかを表す断面図である。 この発明の実施の形態２に係るＩＣソケットの座繰り部を示す断面図である。 従来のＩＣソケットに異常な作動が発生した場合にコンタクトピンの上側接触部がどのような挙動を示すかを表す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
図１乃至図１０には、この発明の実施の形態１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、「第１電気部品」としてのＩＣパッケージ１２（図９（ａ）、（ｂ）参照）の性能試験を行うために、このＩＣパッケージ１２の半球状の半田ボール１２ｂと、「第２電気部品」としての測定器（テスター）の配線基板１０（図３参照）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、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、略正方形のパッケージ本体１２ａの底面に多数の半田ボール１２ｂがマトリックス状に配列されたＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのものである。なお、半田ボール１２ｂの代わりに、平面電極パッドを格子状に並べたＬＧＡ（Land Grid Array）タイプのＩＣパッケージ（図示せず）であってもよい。

一方、ＩＣソケット１１は、図１乃至図５に示すように、配線基板１０上に装着される合成樹脂製のソケット本体１３を有している。このソケット本体１３には、ＩＣパッケージ１２を押圧する一対の開閉体１４、１５が配設されていると共に、これらの開閉体１４、１５を開閉させるための四角枠形状の操作部材１６が設けられている。

ソケット本体１３において、四角形の枠形状の外枠１８内には、コンタクトピンユニット１９が配設されている。

このコンタクトピンユニット１９は、図３乃至図５に示すように、複数の板状のコンタクトピン２０が配設されたユニット本体２１と、このユニット本体２１の上側に上下動自在に配設されてＩＣパッケージ１２が収容されるフローティングプレート２２と、フローティングプレート２２を上方に付勢するコイルスプリング（図示せず）とを有している。

フローティングプレート２２は、図５に示すように、コンタクトピン２０が挿通される貫通孔２２ａが多数形成されると共に、図１乃至図３に示すように、ＩＣパッケージ１２の各角隅部をガイドするガイド部２２ｂが形成されている。さらに、フローティングプレート２２は、図２に示すように、ＩＣパッケージ１２の周縁部１２ｃが収容される収容部２２ｃを有している。

開閉体１４、１５は、それぞれ、図１、図２に示すように、ソケット本体１３にリンク機構３０を介して開閉自在に設けられた押圧部材３２を有している。また、開閉体１５の上面には、ヒートシンク３３が設けられている。そして、操作部材１６が最下位に位置しているときは、開閉体１４、１５及びヒートシンク３３が開いた状態となっており（図１（ａ）参照）、この状態から操作部材１６を上昇させて最上位に位置決めすると、リンク機構３０が作動して、開閉体１４、１５及びヒートシンク３３が閉じた状態となる（図１（ｂ）参照）。

コンタクトピン２０は、導電性に優れた金属板材（例えば、ベリリウム銅）をプレス加工して形成され、ベース部材１７とフローティングプレート２２とに跨って挿通されて狭ピッチで配設されている。コンタクトピン２０は、図６に単体で示すように、直線状に形成された圧入部２０ａと、この圧入部２０ａの下端部の幅を狭めて形成された下側接触部２０ｂと、圧入部２０ａよりも上方に延設されて、浅い円弧状に湾曲したばね部２０ｃと、このばね部２０ｃの上端から上方に延びる直線部２０ｄと、コンタクトピン２０の最上部に位置してＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに接触する上側接触部２０ｅとを有している。

圧入部２０ａの直上部には、水平横断面形状が浅いコの字形状の、やや幅広なストッパ片２０ｆが形成されている。圧入部２０ａは、ベース部材１７の圧入孔１７ａ（図３、図４参照）に上方から圧入されている。すると、図３に示すように、下側接触部２０ｂがベース部材１７の底面よりも下方に突出し、この下側接触部２０ｂが配線基板１０上に設けられた接点（電極部）の貫通孔（図示せず）に挿通されて、配線基板１０の下面側から半田付けされ、配線基板１０の接点に電気的に導通されている。

ばね部２０ｃは、コンタクトピン２０の上部寄りの区間を所定の弾性力が得られるように湾曲させたものであり、コンタクトピン２０に軸方向への押圧力が加わった際に、湾曲半径が小さくなる状態に弾性変形し、コンタクトピン２０の全長を短くすると同時に、コンタクトピン２０を上方に伸ばそうとする反力を生じさせる。本実施形態において、多数のコンタクトピン２０は、ばね部２０ｃが全て同一方向を向くようにベース部材１７に圧入されている。なお、この実施の形態１では、ばね部２０ｃを湾曲形状としたが、他の形状であってもよい。

上側接触部２０ｅは、例えば、直線部２０ｄの上端部をＴ字状に形成し、その横帯部分を丸めて冠状（略円筒状）に形成することによって得られる。そして、その円筒形状の上縁部には、１個の第１の接触突起２０ｇ及び複数個（ここでは、２個）の第２の接触突起２０ｈが略環状に配置・形成されている。この実施の形態１では、第１、第２の接触突起２０ｇ、２０ｈは、互いに等間隔に配置されている。

そして、各上側接触部２０ｅは、図５に示すように、フローティングプレート２２の貫通孔２２ａに挿通されている。この貫通孔２２ａの上部には、所定の深さの座繰り部２２ｈが形成されており、この座繰り部２２ｈは、直径Ｒ１の大径部２２ｄと、この大径部２２ｄの直径Ｒ１より小さい直径Ｒ２の小径部２２ｆとからなる段付き形状を呈している。

次に、かかるＩＣソケット１１の使用方法について説明する。

予め、配線基板１０上にＩＣソケット１１を配設し、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂを配線基板１０に挿通する。そして、下側接触部２０ｂを配線基板１０の接点に半田付けしておく。

ＩＣパッケージ１２をＩＣソケット１１に収容するには、まず、操作部材１６を図示省略のスプリングの付勢力に抗して最下位まで下降させて、開閉体１４、１５を開く。この状態では、図５に示すように、コイルスプリングの付勢力により、フローティングプレート２２が最上位に位置決めされている。

続いて、図示省略の自動機でＩＣパッケージ１２を搬送してＩＣソケット１１上に着座させると、フローティングプレート２２の収容部２２ｃにＩＣパッケージ１２の周縁部が収容される。この収容時には、ＩＣパッケージ１２は、フローティングプレート２２のガイド部２２ｂにより所定の位置に案内される。その結果、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂは、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅの真上に位置する。

次いで、操作部材１６を上昇させて最上位に位置決めすることにより、開閉体１４、１５を閉じる。これにより、押圧部材３２によって、ＩＣパッケージ１２が下方に押圧され、その結果、フローティングプレート２２がコイルスプリングの付勢力に抗して下方に押し下げられる。

これにより、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに当接する（図７及び図８（ａ）参照）。そして、フローティングプレート２２がさらに押し下げられると、ばね部２０ｃが弾性変形されて、付勢力が発生するようになる。この結果、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに所定の接圧で押圧されるようになる（図８（ｂ）参照）。

この状態で、ＩＣパッケージ１２に電流を流してバーンイン試験等を行う。この際、ＩＣパッケージ１２で発生する熱は、このＩＣパッケージ１２に接触しているヒートシンク３３から放熱される。

ところで、このＩＣソケット１１においては、異常な作動が発生したことに起因して、ＩＣパッケージ１２が下降せずにフローティングプレート２２のみが下降して、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがフローティングプレート２２の上面２２ｅから上方へ突出した状態になる場合がある。この場合、図１０に示すように、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅにＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂが当たって負荷がかかると、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが横向きに倒れてしまう。

このとき、フローティングプレート２２の貫通孔２２ａには、上述したとおり、座繰り部２２ｈが設けられているので、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅの傾斜を抑制し、その傾斜角θを例えば３０°以内に抑えることができる。その結果、ＩＣソケット１１に異常な作動が発生した場合でも、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅの塑性変形や破損を防止することが可能となる。言い換えれば、この座繰り部２２ｈは、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅに負荷がかかっても、この上側接触部２０ｅに塑性変形や破損が生じない傾斜角θでとどまるように設計されている。

しかも、この座繰り部２２ｈは、上述したとおり、大径部２２ｄと小径部２２ｆとからなる段付き形状を呈しているので、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが傾斜した場合に、図１０に示すように、この上側接触部２０ｅを各角部２２ｇの２点でしっかり支持することができる。そのため、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが大きく傾いて塑性変形等を引き起こすことを確実に抑制することが可能となる。
［発明の実施の形態２］
図１１には、本発明の実施の形態２を示す。

実施の形態２に係るＩＣソケット１１は、図１１に示すように、フローティングプレート２２の座繰り部２２ｈが段付き形状ではなくテーパ形状（すり鉢状）を呈している点を除き、上述した実施の形態１と同様の構成を有している。

したがって、この実施の形態２では、上述した実施の形態１と同じ作用効果を奏する。

なお、上記実施の形態１では、段付き形状の座繰り部２２ｈを有するフローティングプレート２２について説明し、上記実施の形態２では、テーパ形状の座繰り部２２ｈを有するフローティングプレート２２について説明した。しかし、この座繰り部２２ｈの形状については、フローティングプレート２２のみが下降してコンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがフローティングプレート２２の上面２２ｅから上方へ突出した状態でコンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが傾斜した場合に、この上側接触部２０ｅを支持して傾斜を抑制することができる限り、段付き形状やテーパ形状以外の形状であっても構わない。

また、上記実施の形態１、２では、浅い円弧状に湾曲したばね部２０ｃを有するコンタクトピン２０について説明したが、ばね部２０ｃは他の形状であってもよい。

また、上記実施の形態１、２では、１個の第１の接触突起２０ｇ及び複数個の第２の接触突起２０ｈが略環状に配置・形成されたコンタクトピン２０について説明したが、これ以外のタイプのコンタクトピン２０にもこの発明を同様に適用することができる。

また、上記実施の形態１、２では、ＩＣパッケージ１２を押圧する開閉体１４、１５を有するＩＣソケット１１について説明したが、この開閉体１４、１５が自動機側に設けられたもの等にもこの発明を同様に適用することができる。

さらに、上記実施の形態１、２では、「電気部品用ソケット」としてＩＣソケット１１にこの発明を適用したが、これに限らず、他の装置にも適用できることは勿論である。

10 配線基板（第２電気部品）
11 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
12 ＩＣパッケージ（第１電気部品）
12b 半田ボール
13 ソケット本体
20 コンタクトピン
20b 下側接触部
20c ばね部
20e 上側接触部
21 ユニット本体
22 フローティングプレート
22a 貫通孔
22d 大径部
22e 上面
22f 小径部
22h 座繰り部

Claims (3)

1. 第１電気部品が収容されると共に、第２電気部品上に配設されるソケット本体を有し、該ソケット本体に上下方向に配設されたコンタクトピンを介して前記第１電気部品と前記第２電気部品とが互いに電気的に接続される電気部品用ソケットであって、
   前記ソケット本体は、前記第２電気部品上に配設されるユニット本体と、前記第１電気部品が収容され、前記ユニット本体の上方に上下動自在に支持されたフローティングプレートとを備え、
   前記コンタクトピンは、前記第１電気部品に電気的に導通する上側接触部と、前記第２電気部品に電気的に導通する下側接触部とを有し、
   前記フローティングプレートには、前記コンタクトピンの前記上側接触部が上下方向に挿通される貫通孔が形成され、
   前記貫通孔の上部には、前記フローティングプレートのみが下降して前記コンタクトピンの前記上側接触部が前記フローティングプレートの上面から上方へ突出した状態で前記コンタクトピンの前記上側接触部が傾斜した場合に、当該上側接触部を支持して傾斜を抑制する座繰り部が設けられていることを特徴とする電気部品用ソケット。
2. 前記座繰り部は、大径部と小径部とからなる段付き形状を呈している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. 前記コンタクトピンは、前記下側接触部と前記上側接触部との間にばね部を有し、該ばね部が弾性変形することによって上下方向の付勢力を発生するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気部品用ソケット。

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