JP2018185302A - コンタクトピン及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電流が流れやすいコンタクトピンを実現することを課題とする。【解決手段】ＩＣ端子等の接触対象に接触する接触部２と基部３とがスプリングを介して相対移動可能に構成されたコンタクトピン１において、前記スプリングとして、ウェーブスプリング４を用いたことを特徴とする。接触部と基部との間を流れる電流がスプリングを通じて流れるとき、そのスプリングがウェーブスプリングであるため、電流は線材間の当接箇所を通過するように最短ルートを流れる結果、コイルスプリングよりも電流経路の経路長を短くでき、電流が流れやすくなる。【選択図】図１

Description

本発明は、接触対象に接触する接触部と基部とがスプリングを介して相対移動可能に構成されたコンタクトピン及びこれを用いた電子機器に関するものである。

この種のコンタクトピンは、電子デバイスの検査機器等のプローブピンとして使用されたり、携帯電話機や映像機器などのコネクタの接触端子として使用されたりするなど、多種多様な用途に使用される。従来のコンタクトピンは、接触部と基部との間に介在するスプリングとして、コイルスプリングを用いている（特許文献１等）。

特開２００４−１５２４９５号公報

一般に、コンタクトピンは、接触部と基部とが相対移動できるように接触部と基部との間が非接触状態になり得るものであり、この状態では、接触部と基部との間を流れる電流はスプリングを通じて流れる。このとき、コイルスプリングを用いる従来のコンタクトピンでは、コイルスプリングを形成する巻線の線材に沿って電流が流れるため、電流経路が長く、電流が流れにくいという課題があった。

上述した課題を達成するために、請求項１の発明は、接触対象に接触する接触部と基部とがスプリングを介して相対移動可能に構成されたコンタクトピンにおいて、前記スプリングとして、ウェーブスプリングを用いたことを特徴とするものである。
ウェーブスプリングは、線材（断面形状は問わない）の長手方向に沿って波形状が少なくとも一部に形成された線材をコイリングしたバネであり、主に、荷重を受けたときに線材における波形状の山部や谷部がこれに隣接する線材部分に当接して押圧されたときに発生する復元力によってばね特性を発揮する。本発明においては、接触部と基部との間を流れる電流がスプリングを通じて流れるとき、そのスプリングがウェーブスプリングであるため、電流は線材間の当接箇所を通過するように最短ルートを流れる。そのため、巻線の線材に沿って電流が流れるコイルスプリングよりも電流経路の経路長を大幅に短くでき、電流が流れやすくなる。

本発明によれば、電流が流れやすいコンタクトピン及びこれを用いた電子機器を提供できるという優れた効果が得られる。

実施形態におけるプローブピンを示す斜視図である。 同プローブピンの分解図である。 実施形態のプローブピンにおける一変形例を示す斜視図である。 実施形態のプローブピンにおける他の変形例を示す分解図である。 実施形態のプローブピンが組み込まれた検査装置を示す模式図である。 同検査装置のソケットにＩＣがセットされた同プローブピンの使用状態を示す断面図である。 （ａ）は、コイルスプリングを用いた従来のプローブピンの構成とその電流経路を示す説明図であり、（ｂ）は、ウェーブスプリングを用いた実施形態のプローブピンの構成とその電流経路を示す説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態のプローブピンを用いたソケットと、コイルスプリングを用いた従来の２種類のプローブピンを用いたソケットとを比較した高周波特性の解析結果を示すグラフである。 バレル付きの従来のプローブピンを示す断面図である。 実施形態のプローブピンを用いたソケットと、コイルスプリングを用いた従来の２種類のプローブピンを用いたソケットとを比較したインダクタンスの周波数特性の計算結果を示すグラフである。 実施形態プローブピンにおける更に他の変形例を示す分解図である。 実施形態プローブピンにおける更に他の変形例を示す分解図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態プローブピンにおける更に他の変形例を示す分解図である。 図１３（ａ）に示すプローブピンをコネクタケースに収容してなるコネクタと、プローブピンを介して互いに電気接続される２つの基板とを示す断面図である。 図１３（ａ）に示すプローブピンをコネクタケースに収容してなる他の例に係るコネクタを部分的に示す断面図である。 実施形態プローブピンにおける更に他の変形例を示す分解図である。 本実施形態のプローブピン（ウェーブスプリング）と従来のプローブピン（コイルスプリング）とを比較した通電時の温度特性の解析結果を示すグラフである。

以下、本発明に係るコンタクトピンを、半導体パッケージモジュール（以下「ＩＣ」という。）を検査するための電子機器である検査装置のソケットに組み込まれるプローブピンとして適用した一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態におけるコンタクトピンとしてのプローブピン１を示す斜視図であり、図２は、プローブピン１の分解図である。
本実施形態のプローブピン１は、接触部としての第一プランジャ２と、基部としての第二プランジャ３と、ウェーブスプリング４とを備えている。第一プランジャ２、第二プランジャ３及びウェーブスプリング４は、いずれも導電性を有する。

プランジャ２，３の形状は、任意であるが、ＩＣの端子（接触対象）に接触する第一プランジャ２の頭部（接触部分）は、ＩＣのパッケージに応じた形状とするのが望ましい。例えば、ＩＣパッケージがＢＧＡ（Ball Grid Array）であれば、図１に示すように、第一プランジャ２の頭部をクラウン形状とする。なお、図３に示すように、第一プランジャ２'と第二プランジャ３に同一部品を使用し、部品コストを下げる構成を採用してもよい。

本実施形態のプランジャ２，３は、図２に示すように、頭部２ａ，３ａと、フランジ部２ｂ，３ｂと、取付部としてのスプリング連結部２ｃ，３ｃとから構成されている。各プランジャ２，３のスプリング連結部２ｃ，３ｃを、それぞれ、ウェーブスプリング４の各スプリング端部からスプリング内部へ、各スプリング端部がフランジ部２ｂ，３ｂに突き当たるまで挿入することで、プローブピン１が組み立てられる。組み立てられたプローブピン１は、ウェーブスプリング４の伸縮によって、プランジャ２，３がウェーブスプリング４の伸縮方向に沿って相対移動可能である。

ここで、各プランジャ２，３がウェーブスプリング４から容易に離脱してしまう構成であると、組み立てたプローブピン１のプランジャ２，３及びウェーブスプリング４のいずれかを把持したときにプローブピン１が分解してしまい、プローブピン１の取り扱いが難しくなる。そのため、例えばウェーブスプリング４のスプリング内部にスプリング連結部２ｃ，３ｃが嵌り合うようにして、ウェーブスプリング４がスプリング連結部２ｃ，３ｃに引っ掛かって取り付けられる構成とし、各プランジャ２，３がウェーブスプリング４から容易に離脱しないようにするのが好ましい。

特に、図４に示すように、プランジャ２，３のスプリング連結部２ｃ，３ｃに螺旋状の溝を形成して雄ねじ構造とし、そのスプリング連結部２ｃ，３ｃをウェーブスプリング４のスプリング内部へねじ嵌めする構成とするのが好ましい。この構成であれば、プランジャ２，３とウェーブスプリング４との取り付け作業（必要に応じて取り外し作業も）が容易となり、かつ、ウェーブスプリング４がスプリング連結部２ｃ，３ｃに安定して引っ掛かって安定した離脱防止を実現できる。

ウェーブスプリング４は、例えばステンレス鋼や炭素鋼からなり、平板状の線材を長手方向に沿って凹凸が連続するように波形状としたものをコイリングしたバネである。なお、ウェーブスプリング４は、このような波形状の部分がコイル全体のうちの少なくとも一部を構成していればよい。また、線材の形状も、平板状（断面矩形状）のものに限らず、断面円形状、断面多角形状など、どのような形状であってもよい。ウェーブスプリング４における一巻きあたりの波数、波の高さ、巻数などは、必要な荷重範囲や作動範囲（伸縮幅）などの荷重条件に応じて適宜設定される。

図５は、プローブピン１が組み込まれた検査装置５０を示す模式図である。
図６は、プローブピン１が組み込まれた検査装置５０のソケット２１に検査対象であるＩＣ１０がセットされたプローブピン１の使用状態を示す断面図である。
本実施形態の検査装置５０は、パーソナルコンピュータ６０に接続されて使用される。検査装置５０のソケット２１は、本実施形態のプローブピン１が組み込まれた状態で、検査装置５０の基板２０上に実装されている。プローブピン１は、ウェーブスプリング４が所定量だけ圧縮された状態でソケット２１内のプローブ収容室２１ａ内に収容され、第一プランジャ２のフランジ部２ｂ及び第二プランジャ３のフランジ部３ｂがプローブ収容室２１ａの内壁に当接した状態で、第一プランジャ２の頭部２ａ及び第二プランジャ３の頭部３ａがそれぞれソケット２１の外部に突出する。

このようにソケット２１に組み込まれたプローブピン１は、その第二プランジャ３の頭部３ａが基板２０の配線上に接触している。そして、ソケット２１にＩＣ１０がセットされると、プローブピン１の第一プランジャ２の頭部２ａが、ウェーブスプリング４の付勢力に抗して、ＩＣ１０の端子１１によって下方へ押し込まれる。これにより、ソケット２１にセットされたＩＣ１０の端子１１には、ウェーブスプリング４の付勢力によって第一プランジャ２の頭部２ａが押し当てられた状態が維持される。

本実施形態では、ＩＣ１０がソケット２１にセットされた状態において、プローブピン１の第一プランジャ２と第二プランジャ３とは互いに非接触の状態であり、ＩＣ１０に接続された第一プランジャ２と基板２０に接続された第二プランジャ３との間を流れる電流はウェーブスプリング４を通じて流れることになる。

図７（ａ）は、スプリングとしてコイルスプリング４’を用いた従来のプローブピン１’の構成とその電流経路を示す説明図であり、図７（ｂ）は、スプリングとしてウェーブスプリング４を用いた本実施形態のプローブピン１の構成とその電流経路を示す説明図である。
例えば第一プランジャ２から第二プランジャ３へ電流が流れるとき、従来のプローブピン１’では、図７（ａ）に示すように、第一プランジャ２とコイルスプリング４’との接点Ａからコイル巻線の線材に沿って（線材長手方向に沿って）電流が流れ、第二プランジャ３とコイルスプリング４’との接点Ｂから第二プランジャ３へと流れる。したがって、コイルスプリング４’を流れる電流の経路長（すなわち、接点Ａから接点Ｂまでの電流経路長）は、コイルスプリング４’を構成する巻線の線材の長さ分に相当する。

一方、本実施形態のプローブピン１では、ウェーブスプリング４を採用しており、少なくとも使用状態のとき（荷重を受けているとき）は、その線材の波形状の山部や谷部がこれに隣接する線材部分に当接して押圧されることで復元力が発揮され、主にこの復元力によって所望の付勢力を生み出す。本実施形態のウェーブスプリング４は、奇数巻き目の谷部と偶数巻き目の山部とが当接するように構成され、主に、その山部や谷部が押圧されて変形したときの復元力により所望の付勢力が生み出される。

ウェーブスプリング４では、第一プランジャ２とウェーブスプリング４との接点Ａからウェーブスプリング４に流れ込んだ電流は、その線材に沿って電流が１巻き分流れる前に、最も近い谷部から、これに当接する次の巻き目の線材の山部へと流れる。また、このようにして山部へ流れた電流は、その巻き目の最も近い谷部から、これに当接する次の巻き目の線材の山部へと流れる。ウェーブスプリング４では、このようにして電流が流れるため、ウェーブスプリング４を流れる電流の経路は、図７（ｂ）に示すように、接点Ａから、谷部と山部との当接箇所ａ〜ｅの最短経路をとって、接点Ｂから第二プランジャ３へと流れる。

このウェーブスプリング４の電流経路長は、コイルスプリング４’の電流経路長よりも短くなるので、第一プランジャ２と第二プランジャ３との間におけるウェーブスプリング４の電気抵抗値が低く、第一プランジャ２と第二プランジャ３との間を電流が流れやすくなる。特に、流れる電流が高周波になるほど、表皮効果により線材の表面に沿って電流が流れやすくなるので、線材の表面同士の当接箇所ａ〜ｅを通じて電流が流れるウェーブスプリング４は、コイルスプリング４’と比べて、高周波の電流がより流れやすくなるというメリットがある。

また、ウェーブスプリング４は、一般に、コイルスプリング４’に対し、より短い作動範囲（より短い変形幅）で同等の荷重範囲をカバーできるというメリットがある。したがって、本実施形態のプローブピン１は、従来のプローブピン１’と比べて、スプリング長を短くできるので、全長の短い小型のプローブピンを実現できるというメリットも得られる。

また、より高い周波数の電流に対応するプローブピンを実現するうえでも、プローブピンの全長を短くすることのメリットが生かされるので、本実施形態のプローブピン１は、より高い周波数の電流に対応したコンタクトピンを実現できるというメリットも得られる。

次に、本実施形態のプローブピン１における高周波特性の解析結果について説明する。
図８（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態のプローブピン１を用いたソケットと、コイルスプリングを用いた従来の２種類のプローブピンを用いたソケットとを比較した高周波特性の解析結果を示すグラフである。
なお、コイルスプリングを用いた従来の２種類のプローブピンのうちの一方は、図９に示すように、プランジャ２，３の各頭部２ａ，３ａを除いた部分が導電性のバレル５内に収容され、プランジャ２，３間の電流がバレル５を通じて流れる構成のプローブピンである。他方は、バレル５を備えておらず、図７（ａ）に示したように、プランジャ２，３間の電流がコイルスプリングを通じて流れる構成のプローブピンである。

本解析において、本実施形態のプローブピン１とコイルスプリングを用いた従来の２種類のプローブピンは、いずれも、全長が２．１ｍｍで、プローブピンの外径が０．３５ｍｍである。プランジャ２，３の材質はいずれも黄銅であり、スプリングの材質はいずれも硬鋼線であり、バレル５の材質は黄銅である。また、プローブピンを収容するソケットのハウジング材質は、液晶ポリマー（ＬＣＰ：Liquid Crystal Polymer）である。ソケットの信号配置は、プローブピンの列において、信号ラインとなるプローブピンの両側にそれぞれ０．５ｍｍ離れて位置するプローブピンをグランドラインとした。本解析では、以上の条件で、０．０１ＧＨｚ〜５ＧＨｚの周波数範囲で、Ｓパラメータを用いた高周波特性（反射特性Ｓ１１と透過特性Ｓ２１）の解析を行った。

反射特性Ｓ１１の解析結果を示す図８（ａ）のグラフによると、１．７ＧＨｚ未満の周波数帯域では、バレル付きである従来のプローブピン（正方形プロット）を用いたソケットの特性が最も良好であるが、１．７ＧＨｚ以上の周波数帯域では、ウェーブスプリング４を用いた本実施形態のプローブピン（菱形プロット）のソケットの特性が最も良好であった。また、全周波数帯域にわたって、バレル無しである従来のプローブピン（丸形プロット）を用いたソケットの特性が最も良くない状態であった。

また、透過特性Ｓ２１の解析結果を示す図８（ｂ）のグラフによると、全周波数帯域にわたって、バレル付きである従来のプローブピン（正方形プロット）を用いたソケットの特性が最も良好であり、次いで、ウェーブスプリング４を用いた本実施形態のプローブピン（菱形プロット）のソケットの特性が良好であった。ただし、本実施形態のプローブピンを用いたソケットでも、透過特性Ｓ２１が−０．２５ｄＢよりも小さく、実用上求められる特性の許容範囲内（例えば−３ｄＢ以下）であり、バレル付きである従来のプローブピンを用いたソケットの特性と実質的に同等レベルである。また、全周波数帯域にわたって、バレル無しである従来のプローブピン（丸形プロット）を用いたソケットの特性が最も良くない状態であり、許容範囲を超えていた。

次に、本実施形態のプローブピン１における高周波特性を確認するためにインダクタンスの計算結果について説明する。
インダクタンスは、プローブピン１の高周波特性を知るための重要なパラメータであり、一般に小さな値だと特性が良いと言える。この計算では、上述した解析で用いた各プローブピンを用いたソケットのＳパラメータからＲＬ直列等価回路を計算し、そのインダクタンスの周波数特性を計算した。この計算結果を図１０に示す。

図１０のグラフで示されるように、バレル無しである従来のプローブピン（丸形プロット）を用いたソケットは、全周波数帯域にわたってインダクタンスが大きかった。一方、バレル付きである従来のプローブピン（正方形プロット）を用いたソケットは、全周波数帯域にわたってインダクタンスが小さい。他方、ウェーブスプリング４を用いた本実施形態のプローブピン（菱形プロット）のソケットも、インダクタンスは、バレル付きである従来のプローブピン（正方形プロット）を用いたソケットとほぼ同等レベルまで小さいものであった。なお、３．５ＧＨｚでのインダクタンスを比較すると、バレル無しである従来のプローブピンを用いたソケットが１０．６ｎＨであり、バレル付きである従来のプローブピンを用いたソケットが０．６ｎＨであり、ウェーブスプリング４を用いた本実施形態のプローブピンのソケットが０．８ｎＨであった。

以上より、本実施形態のプローブピン１によれば、バレル付きである従来のプローブピンと同等以上の高周波特性が得られるだけでなく、バレル５を必要しない分だけ、部品点数が減って低コスト化に有利であるだけでなく、耐久性などの機械的特性において有利である。

なお、本実施形態は、バレル付きのプローブピンにおけるスプリングとしてウェーブスプリングを用いた態様を排除するものではない。バレル付きのプローブピンであっても、プランジャ２，３が相対移動するためにはプランジャ２，３とバレル５との間に遊び（空隙）を必要とするため、プランジャ２，３とバレル５との間が接触した状態を常に維持できるわけではない。すなわち、バレル付きのプローブピンであっても、プランジャ２，３とバレル５との間が非接触の状態になると、スプリングを通じて電流が流れることになり、そのスプリングがコイルスプリングであると、上述したようにバレル無しのプローブピンと同様に特性が良くない状態となる。しかしながら、スプリングがウェーブスプリング４であれば、プランジャ２，３とバレル５との間が非接触の状態になっても、上述したようにバレル付きのプローブピンと同等レベル以上の特性が維持できる。

また、本実施形態におけるプローブピン１は、プランジャ２，３間が常に非接触の状態となる構成であったが、プランジャ２，３間が直接接触し得る状態を取り得る構成としてもよい。

例えば、図１１に示すプローブピン１０１のように、第一プランジャ１０２を、頭部１０２ａとフランジ部１０２ｂと凸部としての挿入部１０２ｃとから構成するとともに、第二プランジャ１０３を、頭部１０３ａとフランジ部１０３ｂと凹部としての被挿入部１０３ｃとから構成する。このプローブピン１０１は、第一プランジャ１０２の挿入部１０２ｃを、ウェーブスプリング１０４の内部に挿入した後に第二プランジャ１０３の被挿入部１０３ｃに挿入されて組み立てられる。このように組み立てられたプローブピン１０１は、ウェーブスプリング１０４の伸縮によって、プランジャ１０２，１０３がウェーブスプリング４の伸縮方向に沿って相対移動可能である。

このプローブピン１０１は、第一プランジャ１０２の挿入部１０２ｃの外面が第二プランジャ１０３の被挿入部１０３ｃの内壁面に接触した通常の状態であれば、ウェーブスプリング１０４を介さずにプランジャ１０２，１０３間を電流が直接流れ、上述したバレル付きの従来のプローブピンと同様の特性が得られる。そして、プランジャ１０２，１０３間が非接触の状態になっても、ウェーブスプリング１０４を通じて電流が流れるため、上述したように接触状態の場合と同等レベル以上の特性が維持される。

また、例えば、図１２に示すプローブピン２０１のように、第一プランジャ２０２を、頭部２０２ａとフランジ部２０２ｂと凸部としての挿入部２０２ｃ−１，２０２ｃ−２とから構成するとともに、第二プランジャ２０３を、頭部２０３ａと被挿入部２０３ｃ−１，２０３ｃ−２とから構成する。このプローブピン２０１は、第一プランジャ２０２の挿入部に、胴部２０２ｃ−１と、その胴部２０２ｃ−１よりも先端側に形成された雄ねじ部２０２ｃ−２とが形成され、第二プランジャ２０３の被挿入部に、雄ねじ部２０２ｃ−２を前記相対移動の方向に移動可能に収容する収容部２０３ｃ−１と、雄ねじ部２０２ｃ−２がねじ込み可能で、かつ、胴部２０２ｃ−１を前記相対移動の方向に移動可能に保持する雌ねじ部２０３ｃ−２とが形成されている。

このプローブピン２０１においては、第一プランジャ２０２の挿入部２０２ｃ−１，２０２ｃ−２をウェーブスプリング２０４の内部に挿入した後、第一プランジャ２０２の雄ねじ部２０２ｃ−２を、第二プランジャ２０３の雌ねじ部２０３ｃ−２を通過するまでねじ込む。これにより、第一プランジャ２０２の雄ねじ部２０２ｃ−２が第二プランジャ２０３の収容部２０３ｃ−１内に前記相対移動の方向に移動可能な状態で収容される。このとき、第二プランジャ２０３の雌ねじ部２０３ｃ−２内に位置する第一プランジャ２０２の胴部２０２ｃ−１も、前記相対移動の方向に移動可能な状態で、雌ねじ部２０３ｃ−２内に保持される。この状態において、ウェーブスプリング２０４は圧縮状態になっており、第一プランジャ２０２は、その雄ねじ部２０２ｃ−２が第二プランジャ２０３の収容部２０３ｃ−１から出る向きへ付勢されるが、第二プランジャ２０３の雌ねじ部２０３ｃ−２のねじ山に規制されて、第一プランジャ２０２の雄ねじ部２０２ｃ−２が第二プランジャ２０３の収容部２０３ｃ−１から出ることはない。

このようにして組み立てられたプローブピン２０１は、第一プランジャ２０２、第二プランジャ２０３及びウェーブスプリング２０４が一体になった状態が維持され、その取り扱いが容易である。しかも、図１１に示したプローブピン１０１と同様、第一プランジャ２０２の挿入部が第二プランジャ２０３の被挿入部に接触した通常の状態であれば、上述したバレル付きの従来のプローブピンと同様の特性が得られ、プランジャ２０２，２０３間が非接触の状態になっても、ウェーブスプリング１０４を通じて電流が流れて、上述したように接触状態の場合と同等レベル以上の特性が維持される。

また、例えば、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すプローブピン３０１，３０１’，３０１’’のように、ＩＣの端子（接触対象）に接触する接触部３０２，３０２’，３０２’’をウェーブスプリング３０４の一端部で構成し、かつ、基部３０３，３０３’，３０３’’をウェーブスプリング３０４の他端部で構成して、接触部及び基部をウェーブスプリング３０４と一体の単一部品で構成してもよい。単一部品とすることで、別部品である場合よりも接点数が減り、より安定した電流経路を確保できる。また、組立性（特に自動組立装置でのコンタクトピンの取扱性）が向上したり、部品点数削減による低コスト化を図ったりすることができる。

なお、接触部及び基部のいずれか一方のみをウェーブスプリングと一体の単一部品で構成してもよい。また、ウェーブスプリングと一体の単一部品となる接触部や基部の形状は、例えば、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、適宜決定することができる。

図１４は、図１３（ａ）に示すプローブピン３０１をコネクタケース３０５に収容してなるコネクタ３１０と、プローブピン３０１を介して互いに電気接続される２つの基板１０−１，１０−２とを示す断面図である。
図示のように、プローブピン３０１は、接触部３０２と基部３０３の各頭部がそれぞれコネクタ３１０の外部に突出するように、コネクタケース３０５のプローブ収容室３０５ａ内に収容されている。コネクタケース３０５には、例えば縦５列横５列に配列されるようにプローブピン３０１が収容される。このようにコネクタ３１０に組み込まれたプローブピン３０１は、その接触部３０２の頭部が上部基板１０−１の端子１１−１に接触し、基部３０３の頭部が下部基板１０−２の端子１１−１に接触する。そして、上部基板１０−１及び下部基板１０−２をウェーブスプリング３０４の付勢力に抗して近付けることで、各基板の端子１１−１，１１−２にプローブピン３０１の接触部３０２及び基部３０３がそれぞれ押し当てられた状態となり、この状態で固定される。

図１５は、図１３（ａ）に示すプローブピン３０１をコネクタケース３０５に収容してなる他の例に係るコネクタ３１０’を部分的に示す断面図である。
図１４に示した例では、コネクタケース３０５のプローブ収容室３０５ａ内に収容されたプローブピン３０１が自重によってプローブ収容室３０５ａから容易に脱落し、組立性の低下を招くおそれがある。図１５に示す例では、コネクタケース３０５に絶縁性部材からなるストッパ３０６を設け、プローブピン３０１の脱落を防止するものである。

ストッパ３０６の構成は、プローブピン３０１の脱落を防止できるものであれば、特に制限はないが、図示のように、１つのストッパ３０６で複数のプローブピン３０１を保持して脱落を防止する構成としてもよい。

また、例えば、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すプローブピン４０１のように、第一プランジャ４０２として平板状の金属板を加工した簡易な構成としてもよい。図示の第一プランジャ４０２は、取付部としての基板部４０２ａをウェーブスプリング４０４の端部の巻き線部に対し、ウェーブスプリング４０４の軸方向回りに回転させながら嵌め込む（引っ掛ける）ことで、第一プランジャ４０２及びウェーブスプリング４０４が一体になった状態に維持され、その取り扱いが容易である。第二プランジャ４０３についても同様に構成することができる。このような簡易な構成であれば、板金加工等によって容易に製造することができ、製造コストの削減を図ることができる。

次に、本実施形態のプローブピン１における通電時の温度特性の解析結果について説明する。
本解析において、本実施形態のプローブピン１とコイルスプリングを用いた従来のプローブピンは、いずれも、高周波特性の解析で用いたものと同様である。なお、本実施形態のプローブピン１に用いられたウェーブスプリングは、線材断面が一辺０．０５ｍｍの正方形であり、従来のプローブピンに用いられたコイルスプリングは、線材断面が直径０．０５ｍｍの円形である。本解析では、これらのプローブピンに対し、０．１Ａ（従来のプローブピンのみ）、０．３Ａ、０．５Ａ、１Ａ（本実施形態のプローブピンのみ）の直流電流を０〜６０秒間流し、その最高温度（各スプリングの伸縮方向中央部）を測定した。

図１７は、ウェーブスプリングを用いた本実施形態のプローブピン１と、コイルスプリングを用いた従来のプローブピン（バレル無し）とを比較した通電時の温度特性の解析結果を示すグラフである。
また、下記の表１は、通電開始から６０秒間経過時点の温度と、電流を流し続けて温度が定常値になったときの定常温度とを示す表である。

スプリングに用いられる一般的な硬鋼線の耐熱温度は１５０℃であるところ、コイルスプリングを用いた従来のプローブピンの場合、通電電流が０．１Ａのときには、図１７のグラフＡ１で示すように、１００℃以下に維持できているが、０．３Ａと０．５Ａのときには、図１７のグラフＡ２，Ａ３で示すように、通電開始直後から１５０℃を超えている。また、定常温度を見ると、前記表１に示すように、通電電流が０．１Ａのときには１００℃以下に維持できているが、０．５Ａのときには１０００℃を超えている。

一方、ウェーブスプリングを用いた本実施形態のプローブピン１の場合、通電電流が１Ａのときには、図１７のグラフＢ３で示すように、通電開始から約４０秒経過後に１５０℃に達しているが、０．３Ａと０．５Ａのときには、図１７のグラフＢ１，Ｂ２で示すように、１００℃以下に維持できている。また、定常温度を見ても、前記表１に示すように、通電電流が０．３Ａ及び０．５Ａのときには１００℃以下に維持できている。

以上の温度特性から、ウェーブスプリングを用いた本実施形態のプローブピン１によれば、コイルスプリングを用いた従来のプローブピンの場合よりも、より大きな電流を安定して通電させることが可能であることがわかる。特に、定常温度を比較すると、本実施形態のプローブピン１で０．５Ａの電流を通電させたときと、従来のプローブピンで０．１Ａの電流を通電させたときとがほぼ同じ値であることから、同じ温度条件下では約5倍も大きな電流を流すことが可能である。

なお、本実施形態では、本発明に係るコンタクトピンを、ＩＣの検査装置５０のプローブピンとして適用した例であるが、このような回路検査用あるいは回路試験用の電子機器に限らず、他の検査装置、試験装置のプローブピンとして適用可能である。特に、本実施形態では全長が２ｍｍ程度である小型のプローブピンの例であるが、更に小型のプローブピンにも適用可能であるし、より大型のプローブピンにも適用可能である。大型のプローブピンとしては、例えば、自動車用バッテリーの検査装置のプローブピンなどが挙げられる。

また、本実施形態において、ウェーブスプリングの一部（ウェーブスプリングの互いに隣接する線材間や他の導電性部材に接触する部分）又は全体に、導通しやすいめっき（例えば金めっき等）を施してもよい。これにより、ウェーブスプリングに求められるばね性を保持しつつ、接触抵抗を下げて電流を流れやすくすることができる。特に、接触部又は基部をウェーブスプリングと一体の単一部品で構成する場合、接触部又は基部として他の導電性部材（ＩＣなどの接触対象）と接触するウェーブスプリングの部分を、部分めっき（Ａｕ、Ｒｈ、Ｐｄなど）するのが好ましい。

また、ウェーブスプリングの材料として、導電性の良い材料（金などの貴金属）とばね性の良い材料（ステンレス鋼や炭素鋼など）とのクラッド材を採用してもよい。この場合も、ウェーブスプリングに求められるばね性を保持しつつ、接触抵抗を下げて電流を流れやすくすることができる。また、ウェーブスプリングの互いに隣接する線材間の間隔が狭い場合、当該線材間でめっき不良が発生しやすく歩留まりを悪化させるおそれがあるが、クラッド材によれば、このような歩留まりの悪化を回避できる。更に、クラッド材の場合、ウェーブスプリングの互いに隣接する線材間や他の導電性部材に接触する部分でめっき剥離が発生するようなことがなく、耐久性能、安定的な接触の観点で有利である。

また、本発明に係るコンタクトピンは、回路検査用あるいは回路試験用の電子機器に限らず、あらゆる電子機器のコンタクトピンとして適用可能である。例えば、携帯電話器、スマートフォン、タブレット端末、カメラやビデオカメラなどの外部接続端子（ＵＳＢなどの信号端子や電源端子等）のコンタクトピンとして適用することができる。本発明に係るコンタクトピンを適用すれば、電流の流れやすいコンタクトピンを備えた電子機器を実現できる。

１，１０１，２０１，３０１，４０１ プローブピン ２，１０２，２０２，４０２ 第一プランジャ ３，１０３，２０３，４０３ 第二プランジャ ４，１０４，２０４，３０４，４０４ ウェーブスプリング ４’ コイルスプリング ５ バレル ２ａ，３ａ，１０２ａ，１０３ａ，２０２ａ，２０３ａ 頭部 ２ｂ，３ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，２０２ｂ フランジ部 ２ｃ，３ｃ スプリング連結部 １０２ｃ 挿入部 １０３ｃ 被挿入部 ２０２ｃ−１ 胴部 ２０２ｃ−２ 雄ねじ部 ２０３ｃ−１ 収容部 ２０３ｃ−２ 雌ねじ部 ３０２ 接触部 ３０３ 基部 ３０５ コネクタケース ３０６ ストッパ ３１０ コネクタ

Claims (6)

1. 接触対象に接触する接触部と基部とがスプリングを介して相対移動可能に構成されたコンタクトピンにおいて、
   前記スプリングとして、ウェーブスプリングを用いたことを特徴とするコンタクトピン。
2. 請求項１に記載のコンタクトピンにおいて、
   前記接触部及び前記基部の少なくとも一方に、前記ウェーブスプリングを引っ掛けて取り付ける取付部が設けられていることを特徴とするコンタクトピン。
3. 請求項１又は２に記載のコンタクトピンにおいて、
   前記接触部と前記基部は、その一方に設けた凸部が他方に設けた凹部内に挿入された状態で相対移動することを特徴とするコンタクトピン。
4. 請求項３に記載のコンタクトピンにおいて、
   前記凸部には、胴部と、該胴部よりも先端側に形成された雄ねじ部とが形成され、
   前記凹部には、前記雄ねじ部を前記相対移動の方向に移動可能に収容する収容部と、前記雄ねじ部がねじ込み可能で、かつ、前記胴部を前記相対移動の方向に移動可能に保持する雌ねじ部とが形成されていることを特徴とするコンタクトピン。
5. 請求項１に記載のコンタクトピンにおいて、
   前記接触部及び前記基部の少なくとも一方は、前記ウェーブスプリングと一体の単一部品で構成されていることを特徴とするコンタクトピン。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンタクトピンを備えた電子機器。