JP2017084560A

JP2017084560A - 電気部品用ソケット

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Publication number: JP2017084560A
Application number: JP2015210718A
Authority: JP
Inventors: 雄生上山; Takeo Kamiyama
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP6604813B2; CN108352666B; US20180323526A1; TW201724673A; CN108352666A; TWI708448B; WO2017073528A1; US10320106B2; MY190797A

Abstract

【課題】枠形のソケットベースにコンタクトモジュールが下方から挿入されて取り付けられる電気部品用ソケットにおいて、配線基板に対してコンタクトピンを安定して接触させる。
【解決手段】コンタクトモジュール１５がソケットベース２０に取り付けられていない状態では、上側プレート２３がコンタクトピン１６の弾性力によって最上位Ｐ２に位置決めされるように構成されている（選択図（ａ））。コンタクトモジュール１５がソケットベース２０の高さ固定部１８に取り付けられて配線基板１３上に配置された状態では、上側プレート２３がコンタクトピン１６の弾性力に抗して下側プレート２１側へ下がって所定の基準位置Ｐ１に位置決めされることにより、コンタクトピン１６の下側接触部２９が配線基板１３に所定の接圧で接触するように構成されている（選択図（ｂ））。
【選択図】図４

Description

この発明は、配線基板上に配設され、半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）等の電気部品のバーンイン試験等を行うため、この電気部品を収容す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、「電気部品」であるＩＣパッケージを着脱自在に収容するＩＣソケットがある。

このＩＣソケットとしては、電気部品が収容されるコンタクトモジュールと、このコンタクトモジュールが下方から挿入されて取り付けられた状態で配線基板上に配置される枠形のソケットベースとを備えたものが知られている。このコンタクトモジュールには、ＩＣパッケージの端子および配線基板のパッド（電極）を電気的に接続する複数のコンタクトピンが上下方向に配設されている。

そして、このコンタクトピンとしては、ＩＣパッケージの端子に接触する上側接触部材としてのバレルと、配線基板のパッドに接触する下側接触部材としてのプランジャーとが、コイルスプリング等の付勢部材を介して上下方向に伸縮自在に連結され、これらのバレルおよびプランジャーがいずれもソケット本体に対して上下動自在に設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−４５７４６号公報

こうした構造のＩＣソケットでは、その使用に際して、配線基板とソケットベースとの間の空間にコンタクトモジュールが収まるように設計する必要がある。そのため、コンタクトモジュールの高さについては、設計どおりか、或いは設計値より少し低くなるように設定せざるを得ない。しかしながら、コンタクトモジュールの高さが設計値より低い場合には、コンタクトピンと配線基板との接触が不安定になる恐れがあった。

すなわち、図５（ａ）に示すように、コンタクトモジュール１５の高さＨ１が設計どおりであれば、コンタクトモジュール１５がソケットベース２０に取り付けられて配線基板１３上に配置された際に、コンタクトピン１６のプランジャー２６がコンタクトモジュール１５の下側プレート２１の段差部２１ｂに引っ掛からないので、配線基板１３のパッド１３ａに対してコンタクトピン１６の下側接触部２９が所定の接圧で安定して接触することができる。ところが、図５（ｂ）に示すように、コンタクトモジュール１５の高さＨ１が設計値より低いと、コンタクトピン１６のプランジャー２６がコンタクトモジュール１５の下側プレート２１の段差部２１ｂに引っ掛かり、配線基板１３のパッド１３ａに対するコンタクトピン１６の接圧が低下する恐れがある。その結果、コンタクトピン１６の下側接触部２９と配線基板１３のパッド１３ａとの接触が不安定になり、ＩＣパッケージのバーンイン試験等の適正な実施に支障を来しかねない。

そこで、この発明は、配線基板のパッドに対してコンタクトピンを安定して接触させること、つまり、コンタクトピンのプリロードの安定化を実現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、モジュール本体に複数のコンタクトピンが上下方向に弾性的に伸縮自在に配設されるとともに、電気部品が収容されるコンタクトモジュールと、このコンタクトモジュールが下方から挿入されて取り付けられた状態で配線基板上に配置される枠形のソケットベースとを備え、前記各コンタクトピンの上側接触部および下側接触部がそれぞれ前記電気部品および前記配線基板に接触することにより、このコンタクトピンを介して前記電気部品と前記配線基板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、前記モジュール本体は、前記ソケットベースの高さ固定部に取り付けられる上側プレートと、この上側プレートの下方に位置する下側プレートとを有し、前記上側プレートは、付勢手段で上向きに付勢された状態で前記下側プレートに対して上下動自在に設けられ、前記コンタクトモジュールが前記ソケットベースに取り付けられていない状態では、前記上側プレートが前記付勢手段の付勢力によって最上位に位置決めされるとともに、前記コンタクトモジュールが前記ソケットベースの前記高さ固定部に取り付けられて前記配線基板上に配置された状態では、当該コンタクトモジュールが前記ソケットベースの前記高さ固定部および前記配線基板によって上下方向に挟み込まれて、前記上側プレートが前記付勢手段の付勢力に抗して前記下側プレート側へ下がって所定の基準位置に位置決めされることにより、前記複数のコンタクトピンの前記下側接触部が前記配線基板に所定の接圧で接触するように構成さ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、前記複数のコンタクトピンによって前記上側プレートを上向きに付勢することにより、当該コンタクトピンが前記付勢手段を兼ね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、前記コンタクトモジュールが前記ソケットベースに取り付けられていない状態において、このコンタクトモジュールの高さは、前記上側プレートが前記基準位置に位置決めされたときの基準高さより高くなるように設定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、コンタクトモジュールがソケットベースの高さ固定部に取り付けられて配線基板上に配置された状態では、このコンタクトモジュールがソケットベースの高さ固定部および配線基板によって上下方向に挟み込まれて、上側プレートが付勢手段の付勢力に抗して下側プレート側へ下がって所定の基準位置に位置決めされることにより、複数のコンタクトピンの下側接触部が配線基板に所定の接圧で接触するように構成されているので、コンタクトピンのプリロードの安定化を実現することができる。その結果、電気部品のバーンイン試験等を適正に実施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、複数のコンタクトピンによって上側プレートを上向きに付勢することにより、コンタクトピンが付勢手段を兼ねているため、コンタクトピンと別に付勢手段を設ける必要がなくなり、電気部品用ソケットの構成を簡素化することが可能となる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、予めコンタクトモジュールの高さが上側プレートが基準位置に位置決めされたときの基準高さより高くなるように設定されているので、上側プレートを円滑に所定の基準位置に位置決めすることができ、ひいては、上述したコンタクトピンのプリロードの安定化を容易に実現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ソケットの分解斜視図である。同実施の形態１に係るＩＣソケットの組立斜視図であって、（ａ）は一対の開閉体が開いた状態図、（ｂ）は一対の開閉体が閉じた状態図である。同実施の形態１に係るＩＣソケットのソケットベースを示す平面図である。同実施の形態１に係るＩＣソケットの使用状態を示す模式図であって、（ａ）はコンタクトモジュールがソケットベースに取り付けられていない状態図、（ｂ）はコンタクトモジュールがソケットベースに取り付けられて配線基板上に配置された状態図である。従来のＩＣソケットの使用状態を示す模式図であって、（ａ）はコンタクトモジュールの高さが設計どおりである場合を示す図、（ｂ）はコンタクトモジュールの高さが設計値より低い場合を示す図である。

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４には、この発明の実施の形態１を示す。

この実施の形態１に係る「電気部品用ソケット」としてのＩＣソケット１１は、図４に示すように、配線基板１３上に配設されるようになっており、「電気部品」であるＩＣパッケージ１２等のバーンイン試験等を行うために、このＩＣパッケージ１２の球状端子１２ａとその配線基板１３のパッド１３ａとの電気的接続を図るものである。

このＩＣパッケージ１２は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）と称されるもので、図４に示すように、平面視で方形状のパッケージ本体１２ｂを有し、このパッケージ本体１２ｂの下面に、複数の球状端子１２ａが格子状に配列されて下向きに突出する形で形成されている。なお、図４においては、複数の球状端子１２ａのうち１個のみを図示している。

また、ＩＣソケット１１は、図１および図２に示すように、ＩＣパッケージ１２が収容されるコンタクトモジュール１５と、このコンタクトモジュール１５が下方から挿入されて取り付けられた状態で配線基板１３上に配置される略四角形枠形のソケットベース２０とを備えている。

このコンタクトモジュール１５は、図４に示すように、複数のコンタクトピン１６が上下方向に弾性的に伸縮自在に配設されたモジュール本体１７を有している。なお、図４においては、複数のコンタクトピン１６のうち１個のみを図示している。各コンタクトピン１６はそれぞれ、段付き円筒状のバレル２５と、このバレル２５に挿通自在に取り付けられた段付き円柱状のプランジャー２６と、これらのバレル２５およびプランジャー２６を互いに離れる方向（上下方向）に付勢するようにバレル２５内に収納されたコイルスプリング２７とから構成されている。バレル２５の上端部には王冠状の上側接触部２８が一体に形成されているとともに、プランジャー２６の下端部には円錐状の下側接触部２９が一体に形成されている。

また、モジュール本体１７は、図１および図４に示すように、下側プレート２１と、中央プレート２２と、上側プレート２３と、フローティングプレート２４とを備えている。ここで、中央プレート２２は、下側プレート２１の上方に所定の間隔を置いて固定されている。また、上側プレート２３は、中央プレート２２の上方で上下動自在に配設されている。さらに、フローティングプレート２４は、そのパッケージ収容部２４ｃにＩＣパッケージ１２が収容されるようになっており、上側プレート２３の上方で、図示省略のコイルスプリングによって上方に付勢された状態で下側プレート２１に対して上下動自在に支持されている。なお、フローティングプレート２４の周縁部には、図１に示すように、後述するベース本体１９の複数の高さ固定部１８に対応して複数の切り欠き部２４ｂが形成されている。

また、下側プレート２１には、図４に示すように、段付き円形のピン挿通孔２１ａが上下方向に貫通して形成されており、下側プレート２１の段差部２１ｂにコンタクトピン１６のプランジャー２６の段差部２６ａが引っ掛かることにより、このプランジャー２６の下降動作を規制するように構成されている。中央プレート２２には、コンタクトピン１６のバレル２５が上下動自在に挿通される円形のピン挿通孔２２ａが上下方向に貫通して形成されている。上側プレート２３には、段付き円形のピン挿通孔２３ａが上下方向に貫通して形成されており、上側プレート２３の段差部２３ｂにコンタクトピン１６のバレル２５の段差部２５ａが引っ掛かることにより、このバレル２５の上昇動作を規制するように構成されている。フローティングプレート２４には、コンタクトピン１６のバレル２５が上下動自在に挿通される段付き円形のピン挿通孔２４ａが上下方向に貫通して形成されている。

そして、コンタクトピン１６は、図４（ａ）に示すように、上側プレート２３の段差部２３ｂにバレル２５の段差部２５ａが引っ掛かった状態では、コイルスプリング２７の弾性力により、上側プレート２３を上向きに付勢する付勢手段を兼ねるように構成されている。

一方、ソケットベース２０は、図１および図３に示すように、略四角形枠形のベース本体１９を有している。ベース本体１９の内周面には、コンタクトモジュール１５が下方から挿入されて取り付けられたときに、このコンタクトモジュール１５の上側プレート２３の上面が接触して位置決めされる複数（この実施の形態１では、１０個）の高さ固定部１８が内側に突出するように形成されている。また、ベース本体１９には、図２に示すように、ＩＣパッケージ１２を押圧するための一対の開閉体３０（３０Ａ、３０Ｂ）が開閉自在に取り付けられているとともに、これらの開閉体３０をリンク機構３２を介して開閉させるための四角枠形状の操作部材３１が昇降自在に取り付けられている。一対の開閉体３０のうち、一方（図３左側）の開閉体３０Ａは押圧部材３３を有しており、他方（図３右側）の開閉体３０Ｂは押圧部材３３およびヒートシンク３４を有している。そして、操作部材３１が最下位に位置しているときには、図２（ａ）に示すように、一対の開閉体３０が開いた状態となっており、この状態から操作部材３１を上昇させて最上位に位置決めすると、図２（ｂ）に示すように、一対の開閉体３０が閉じた状態になるように構成されている。

さらに、このＩＣソケット１１は、コンタクトモジュール１５がソケットベース２０に取り付けられずに配線基板１３上に配置されている状態では、図４（ａ）に示すように、上側プレート２３がコンタクトピン１６の弾性力によって最上位Ｐ２に位置決めされる。また、コンタクトモジュール１５がソケットベース２０の高さ固定部１８に取り付けられて配線基板１３上に配置された状態では、図４（ｂ）に示すように、このコンタクトモジュール１５がソケットベース２０の高さ固定部１８および配線基板１３によって上下方向に挟み込まれて、上側プレート２３がコンタクトピン１６の弾性力に抗して下側プレート２１側へ下がって所定の基準位置Ｐ１に位置決めされることにより、複数のコンタクトピン１６の下側接触部２９が配線基板１３に所定の接圧で接触するように構成されている。

なお、図４に示すように、コンタクトモジュール１５がソケットベース２０に取り付けられていない状態（図４（ａ）参照）においては、このコンタクトモジュール１５の高さ（コンタクトモジュール１５の下側プレート２１の下面から上側プレート２３の上面までの上下方向の距離）Ｈ１は、上側プレート２３が基準位置Ｐ１に位置決めされたとき（図４（ｂ）参照）の基準高さＨ２より高くなる（Ｈ１＞Ｈ２）ように設定されている。

次に、かかるＩＣソケット１１の使用方法について説明する。

まず、図１に示すように、コンタクトモジュール１５とソケットベース２０とが分離した状態から、ソケットベース２０に対して、その下方からコンタクトモジュール１５を挿入して取り付けることにより、図２（ａ）に示すように、ＩＣソケット１１を組み立てる。

このとき、コンタクトモジュール１５の最上部に位置するフローティングプレート２４には、上述したとおり、ベース本体１９の高さ固定部１８に対応した切り欠き部２４ｂが形成されているので、ベース本体１９の高さ固定部１８には、図４（ｂ）に示すように、フローティングプレート２４の下方の上側プレート２３が接触することになる。

次いで、このＩＣソケット１１を配線基板１３上に配置する。すると、コンタクトピン１６は、プランジャー２６が配線基板１３のパッド１３ａに接触して押し上げられる。

その後、ソケットベース２０の一対の開閉体３０が開いた状態で、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。すると、ＩＣパッケージ１２は、図４（ｂ）に示すように、ＩＣソケット１１のフローティングプレート２４上の所定位置に配設され、球状端子１２ａがフローティングプレート２４のピン挿通孔２４ａに嵌合する。

次いで、ソケットベース２０の操作部材３１を上昇させて最上位に位置決めすることにより、一対の開閉体３０を閉じる。すると、ＩＣパッケージ１２が下方に押圧され、ＩＣソケット１１のフローティングプレート２４が上側プレート２３側に押し下げられる。その結果、ＩＣパッケージ１２の球状端子１２ａがコンタクトピン１６のバレル２５に接触して押し下げるため、コンタクトピン１６は、下側接触部２９が配線基板１３のパッド１３ａに所定の接圧で接触するとともに、上側接触部２８がＩＣパッケージ１２の球状端子１２ａに所定の接圧で接触する。

このとき、コンタクトモジュール１５がソケットベース２０の高さ固定部１８に取り付けられて配線基板１３上に配置されるが、この状態では、図４（ｂ）に示すように、このコンタクトモジュール１５がソケットベース２０の高さ固定部１８および配線基板１３によって上下方向に挟み込まれて、上側プレート２３がコンタクトピン１６の弾性力に抗して下側プレート２１側へ下がって所定の基準位置Ｐ１に位置決めされる。したがって、コンタクトピン１６のプランジャー２６が下側プレート２１の段差部２１ｂに引っ掛かって配線基板１３のパッド１３ａに対するプランジャー２６の接圧が低下する事態を未然に防止し、コンタクトピン１６の下側接触部２９を配線基板１３のパッド１３ａに所定の接圧で接触させることができる。その結果、コンタクトピン１６のプリロードの安定化を実現することが可能となる。

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。このとき、上述したとおり、コンタクトピン１６のプリロードの安定化が実現されているので、ＩＣパッケージ１２のバーンイン試験等を適正に実施することが可能となる。また、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３４から放熱されるため、ＩＣパッケージ１２の発熱による誤動作を防止することができる。

また、このＩＣソケット１１では、コンタクトピン１６のコイルスプリング２７の弾性力を利用してコンタクトモジュール１５の上側プレート２３を上向きに付勢する構成が採用されている。そのため、コンタクトピン１６と別に付勢手段を設ける必要がなくなり、ＩＣソケット１１の構成を簡素化することが可能となる。

しかも、このＩＣソケット１１では、上述したとおり、コンタクトモジュール１５がソケットベース２０に取り付けられていない状態においては、このコンタクトモジュール１５の高さＨ１は、上側プレート２３が基準位置Ｐ１に位置決めされたときの基準高さＨ２より高くなるように設定されているので、上側プレート２３を円滑に所定の基準位置Ｐ１に位置決めすることができ、ひいては、上述したコンタクトピン１６のプリロードの安定化を容易に実現することが可能となる。

なお、上述した実施の形態１では、コンタクトピン１６のコイルスプリング２７の弾性力を利用してコンタクトモジュール１５の上側プレート２３を上向きに付勢するＩＣソケット１１について説明したが、この上側プレート２３の付勢手段としては、コンタクトピン１６以外のものを代用または併用することもできる。

また、ソケットベース２０の高さ固定部１８の形状や個数等は、上述したものに限らないことは言及するまでもない。

また、上述した実施の形態１では、下側プレート２１、中央プレート２２、上側プレート２３およびフローティングプレート２４を備えたモジュール本体１７について説明したが、中央プレート２２やフローティングプレート２４が存在しないものにも、この発明を同様に適用することができる。

また、上述した実施の形態１では、バレル２５にプランジャー２６が挿通自在に取り付けられたコンタクトピン１６について説明したが、コンタクトピンの種類はこれに限るわけではない。例えば、筒体の上下両側に下側接触部材および上側接触部材がいずれも摺動自在に保持された両端摺動型のコンタクトピンや、バレルの上下両側に下側接触部材および上側接触部材の一方が摺動自在に保持されるとともに他方が固定された片端摺動型のコンタクトピン、さらに、弓形に湾曲したばね部を介して下側接触部材と上側接触部材とが連結されたコンタクトピンに、この発明を同様に適用することも可能である。

さらに、上述した実施の形態１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。

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……配線基板
１５……コンタクトモジュール
１６……コンタクトピン
１７……モジュール本体
１８……高さ固定部
２０……ソケットベース
２１……下側プレート
２３……上側プレート
２８……上側接触部
２９……下側接触部
Ｈ１……コンタクトモジュールの高さ
Ｈ２……基準高さ
Ｐ１……基準位置
Ｐ２……最上位

Claims

モジュール本体に複数のコンタクトピンが上下方向に弾性的に伸縮自在に配設されるとともに、電気部品が収容されるコンタクトモジュールと、このコンタクトモジュールが下方から挿入されて取り付けられた状態で配線基板上に配置される枠形のソケットベースとを備え、前記各コンタクトピンの上側接触部および下側接触部がそれぞれ前記電気部品および前記配線基板に接触することにより、このコンタクトピンを介して前記電気部品と前記配線基板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、
前記モジュール本体は、前記ソケットベースの高さ固定部に取り付けられる上側プレートと、この上側プレートの下方に位置する下側プレートとを有し、
前記上側プレートは、付勢手段で上向きに付勢された状態で前記下側プレートに対して上下動自在に設けられ、
前記コンタクトモジュールが前記ソケットベースに取り付けられていない状態では、前記上側プレートが前記付勢手段の付勢力によって最上位に位置決めされるとともに、
前記コンタクトモジュールが前記ソケットベースの前記高さ固定部に取り付けられて前記配線基板上に配置された状態では、当該コンタクトモジュールが前記ソケットベースの前記高さ固定部および前記配線基板によって上下方向に挟み込まれて、前記上側プレートが前記付勢手段の付勢力に抗して前記下側プレート側へ下がって所定の基準位置に位置決めされることにより、前記複数のコンタクトピンの前記下側接触部が前記配線基板に所定の接圧で接触するように構成されていることを特徴とする電気部品用ソケット。
前記複数のコンタクトピンによって前記上側プレートを上向きに付勢することにより、当該コンタクトピンが前記付勢手段を兼ね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。
前記コンタクトモジュールが前記ソケットベースに取り付けられていない状態において、このコンタクトモジュールの高さは、前記上側プレートが前記基準位置に位置決めされたときの基準高さより高くなるように設定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。