JP3755715B2

JP3755715B2 - 電気部品用ソケット

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Publication number: JP3755715B2
Application number: JP37314398A
Authority: JP
Inventors: 英雄島田
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000195631A; US6293809B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）等の電気部品を着脱自在に保持する電気部品用ソケット、特に、その電気部品の位置決め構造に改良が施された電気部品用ソケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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保持するＩＣソケットがある。
【０００３】
そのＩＣパッケージとしては、ＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプと称されるものがあり、これは例えば方形状のパッケージ本体の下面に多数の略球形状の半田ボール（端子）が突出してマトリックス状に配列されている。
【０００４】
一方、そのＩＣソケットは、ソケット本体の載置部上に、前記ＩＣパッケージが所定の位置に位置決めされて載置され、このＩＣパッケージの半田ボールが、コンタクトピンの一対の弾性片に狭持されて電気的に接続されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、ソケット本体の載置部に対するＩＣパッケージの位置決めを行うのが難しく、半田ボールの位置がずれてしまい、コンタクトピンとの接触不良が生じたり、又、半田ボールの傷付き等が生じる虞があった。
【０００６】
そこで、この発明は、比較的成形が容易で、電気部品の位置決めを簡単に行うことができ、接触不良や端子の傷付き等を防止できる電気部品用ソケットを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気部品を載置する載置部がソケット本体に設けられ、該電気部品には、複数の下方に突出する端子が所定ピッチで配置され、前記ソケット本体に前記電気部品の端子に離接可能な複数のコンタクトピンが配設された電気部品用ソケットにおいて、前記電気部品の複数ピッチ離間した少なくとも２つの端子に対して前記ソケット本体の載置部上での位置決めを行う位置決め部を、前記ソケット本体載置部に形成し、前記位置決め部により位置決めされる前記端子に前記コンタクトピンが離接可能に設けられ、前記位置決め部により、前記電気部品の端子の一方向への移動を制限し、又、前記コンタクトピンにより、前記端子に対して前記一方向とは異なる他方向への移動を制限するようにした電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、前記位置決め部は、前記電気部品の対角線上の最外郭部に配置された少なくとも２つの端子に対応した位置に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記位置決め部は、前記ソケット本体の前記電気部品を載置する載置面より上方に突出された突起であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記コンタクトピンは、前記ソケット本体の前記電気部品を載置する載置面より上方に突出していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記コンタクトピンは、一対の弾性片を有し、これら両先端部にて前記端子が狭持され、該狭持方向を前記他方向としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記一方向と前記他方向とは、互いに略直角な方向であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図９には、この発明の実施の形態１を示す。
【００１６】
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、「電気部品」であるＩＣパッケージ１２の性能試験を行うために、このＩＣパッケージ１２の「端子」としての半田ボール１２ｂと、測定器（テスター）のプリント配線板（図示省略）との電気的接続を図るものである。
【００１７】
このＩＣパッケージ１２は、例えば図７に示すように、いわゆるＢＧＡ（BallGrid Array）タイプと称されるもので、例えば方形状のパッケージ本体１２ａの下面に略球形状の下側２／３程度の半田ボール１２ｂが多数、所定ピッチで下方に突出してマトリックス状に配列されている。
【００１８】
一方、ＩＣソケット１１は、大略すると、プリント配線板上に装着されるソケット本体１３を有し、このソケット本体１３のベース部１３ｂには、前記各半田ボール１２ｂに離接されるコンタクトピン１５が配設されると共に、このコンタクトピン１５を変位させる移動板１７が配設され、更に、この移動板１７の上側に、上プレート１９がベース部１３ｂに固定されて配設されている。さらにまた、その移動板１７を上下動させる上部操作部材２１が配設されている。
【００１９】
そのコンタクトピン１５は、バネ性を有し、導電性に優れた板材がプレス加工により図８等に示すような形状に形成されている。
【００２０】
詳しくは、そのコンタクトピン１５は、上側の略半分に、一対の弾性片１５ａが形成され、下側の略半分に、１本のソルダーテール部１５ｂが形成されている。それら一対の弾性片１５ａは、下端部側の基部１５ｃが略Ｕ字状に折曲されることにより、互いに対向するように形成されている。また、それら弾性片１５ａの上端部（先端部）には、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂの側面部に離接する一対の接触部１５ｄが形成され、これら両接触部１５ｄで半田ボール１２ｂが挟持されるようになっている。
【００２１】
また、このコンタクトピン１５の一対の弾性片１５ａには、互いに相手側に向けて凸となるように略くの字状に折曲された折曲部１５ｅが形成されることにより、互いに交差され、これら折曲部１５ｅが後述するカム部１７ａにて押圧されて前記両接触部１５ｄが開くように構成されている。
【００２２】
そして、このコンタクトピン１５のソルダーテール部１５ｂ及び基部１５ｃが、ソケット本体１３に形成された図示省略の圧入孔に圧入されて、この基部１５ｃに形成された食込み部１５ｆがソケット本体１３に食い込むことにより、コンタクトピン１５の上方への抜けを防止するようにしている。そして、ソケット本体１３から下方に突出したソルダーテール部１５ｂは、ロケートボード２６を介して更に下方に突出され、図示省略のプリント配線板の各貫通孔に挿通されて半田付けされることにより接続されるようになっている。
【００２３】
一方、移動板１７は、図５及び図６等に示すように、ソケット本体１３に上下動自在に配設され、スプリング２２により上方に付勢されている。そして、移動板１７を上下動させるアーム２３が一対（図面上一方は省略）配設されている。このアーム２３は、軸２４によりソケット本体１３に、又、軸２５により移動板１７にそれぞれ回動自在に取り付けられると共に、上端部２３ａが前記上部操作部材２１のカム面２１ａに摺接している。これにより、上部操作部材２１を下降させると、カム面２１ａに押されてアーム２３が軸２４を中心に図６中反時計回りに回動させることにより、移動板１７が下降されるようになっている。
【００２４】
そして、図９に示すように、この移動板１７には、各コンタクトピン１５間に位置するカム部１７ａが形成され、このカム部１７ａの両側に形成された摺動面１７ｂが、両側に隣接するコンタクトピン１５の弾性片１５ａの折曲部１５ｅを押圧するようになっている。すなわち、この一つのカム部１７ａで、両側のコンタクトピン１５の弾性片１５ａの折曲部１５ｅを押圧することができるようになっており、コンタクトピン１５の一対の弾性片１５ａの両折曲部１５ｅは、このコンタクトピン１５の両側に配置された一対のカム部１７ａにより互いに接近する方向に押圧されることにより、両接触部１５ｄが互いに開くように構成されている。
【００２５】
これら各コンタクトピン１５は、マトリックス状に配列されているが、図２に示すように、一対の接触部１５ｄの開閉方向Ｎ１は、その配列方向Ｎ２に対して、所定の角度、ここでは４５°の角度を持つように設定されている。
【００２６】
また、前記上プレート１９は、ＩＣパッケージ１２が上側に載置される載置部１９ａを有し、この載置部１９ａの周縁部には、前記パッケージ本体１２ａ周縁部の下面が当接される周縁載置面１９ｂが内側面１９ｃより一段高く形成されている。また、この載置部１９ａの周縁部の各隅角部には、ＩＣパッケージ１２を所定の位置に位置決めするガイド部１９ｄが図１及び図５に示すようにパッケージ本体１２ａの各角部に対応して設けられている。さらに、この上プレート１９には、図３及び図４に示すように、各コンタクトピン１５の一対の接触部１５ｄの間に挿入される位置決めリブ１９ｅが形成され、コンタクトピン１５の両弾性片１５ａに外力が作用していない状態（両接触部１５ｄが閉じた状態）では、その位置決めリブ１９ｅは、両弾性片１５ａにて挟持された状態となっている。
【００２７】
そして、その上プレート１９の載置部１９ａの前記周縁載置面１９ｂに囲まれた内側面１９ｃには、「位置決め部」としての複数対の突起１９ｆが上方に突出して設けられている。これら各対の突起１９ｆは、前記ＩＣパッケージ１２の対角線上の最外郭部に配置された４つの各半田ボール１２ｂに対応した位置に設けられている。これにより、各対の突起１９ｆは、複数ピッチ離間した各半田ボール１２ｂに対応して配置されている。図３の（ｂ）に示すように、その突起１９ｆの上端面１９ｇの高さ及びコンタクトピン１５の接触部１５ｄの上端面の高さは、周縁載置面１９ｂの高さとほぼ同じである。
【００２８】
これら各対の突起１９ｆの間に半田ボール１２ｂが挿入されることにより、ＩＣパッケージ１２の対角線方向（一方向）の移動が制限されて位置決めがなされるようになっている。また、コンタクトピン１５の一対の接触部１５ｄが開かれた状態で、これらの間に半田ボール１２ｂが挿入されることにより、前記一方向と異なる他方向（直角な方向）への移動が制限されるようになっている。
【００２９】
さらに、前記上部操作部材２１は、図１に示すように、ＩＣパッケージ１２が挿入可能な大きさの開口２１ｂを有し、この開口２１ｂを介してＩＣパッケージ１２が挿入されて、上プレート１９の載置部１９ａ上の所定位置に載置されるようになっている。また、この上部操作部材２１は、図５及び図６に示すように、ソケット本体１３に対して上下動自在に配設され、スプリング２７により上方に付勢されると共に、最上昇位置で、係止爪２１ｄがソケット本体１３の被係止部に係止され、上部操作部材２１の外れが防止されるようになっている。
【００３０】
さらに、この上部操作部材２１には、前記アーム２３を回動させるカム面２１ａの他に図５に示すように、ラッチ２８を回動させる作動部２１ｃが形成されている。
【００３１】
このラッチ２８は、図５に示すように、ソケット本体１３に軸２８ａを中心に回動自在に取り付けられ、スプリング２９により反時計回りに付勢され、先端部に設けられた押え部２８ｂによりＩＣパッケージ１２の周縁部を押さえるように設定されている。
【００３２】
また、このラッチ２８には、上部操作部材２１の作動部２１ｃが摺動する被押圧部２８ｃが形成され、上部操作部材２１が下降されると、作動部２１ｃを被押圧部２８ｃが摺動して、ラッチ２８が図５中時計回りに回動されて、押え部２８ｂがＩＣパッケージ１２配設位置より退避されるようになっている。
【００３３】
次に、作用について説明する。
【００３４】
ＩＣパッケージ１２をＩＣソケット１１にセットするには、上部操作部材２１を下方に押し下げる。すると、この上部操作部材２１のカム面２１ａにより、アーム２３が図６中反時計回りに回動されて移動板１７が下降される。この移動板１７の下降により、図９の（ａ）から（ｂ）に示すように、カム部１７ａも下降し、このカム部１７ａの摺動面１７ｂにより、コンタクトピン１５の折曲部１５ｅが押されて、一対の接触部１５ｄが図９の（ｂ）に示すように開かれる。
【００３５】
また、これと同時に、上部操作部材２１の作動部２１ｃにより、ラッチ２８の被押圧部２８ｃが押されて、スプリング２９の付勢力に抗して図２中時計回りに回動され、押え部２８ｂが退避位置まで変位する。
【００３６】
この状態で、ＩＣパッケージ１２が上プレート１９の載置部１９ａ上に、ガイド部１９ｂにて誘い込まれて、上プレート１９の四隅に形成された各対の突起１９ｆにより、それらに対応した４つの複数ピッチ離間した半田ボール１２ｂが位置決めされると共に、ＩＣパッケージ１２の各半田ボール１２ｂが、各コンタクトピン１５の開かれた一対の接触部１５ｄの間に、非接触状態で挿入されて位置決めされる。
【００３７】
これにより、それら４つの半田ボール１２ｂは、一方向が突起１９ｆにより移動が制限され、一方向と直角をなす他方向がコンタクトピン１５の一対の弾性片１５ａにより移動が制限される。
【００３８】
このようにすれば、複数ピッチ離間する半田ボール１２ｂが位置決めされることから、ＩＣパッケージ１２のソケット本体１３に対する位置決め精度を向上させることができると共に、すべての半田ボール１２ｂを位置決めするものと比較すると、突起１９ｆを４対形成すれば良いため、金型の製作性や突起１９ｆ成形性が向上する。
【００３９】
また、ここでは、一つの半田ボール１２ｂに対して突起１９ｆとコンタクトピン１５とで４方向を位置規制できることから、位置決め精度が一層向上することとなる。
【００４０】
さらに、各対の突起１９ｆは、ＩＣパッケージ１２の各半田ボール１２ｂの内の対角線上の最外郭部のものに対応した位置に配置されているため、各対の突起１９ｆの間隔を最大限に長くすることができ、位置決め精度が一層向上することとなる。
【００４１】
その後、上部操作部材２１の下方への押圧力を解除すると、この上部操作部材２１がスプリング２７等の付勢力で、上昇されることにより、移動板１７がスプリング２２により上昇されると共に、ラッチ２８がスプリング２９の付勢力により図２中反時計回りに回動される。
【００４２】
移動板１７が上昇されると、カム部１７ａによるコンタクトピン１５の折曲部１５ｅへの押圧力が解除され、一対の接触部１５ｄが互いに閉じる（狭まる）方向に移動し、両接触部１５ｄにて半田ボール１２ｂが挟持される（図９の（ｃ）参照）。この際には、一対の弾性片１５ａが弾性変形することにより、半田ボール１２ｂに多少の位置精度のばら付きがあったとしても、そのばら付きを吸収することができる。
【００４３】
また、このＩＣパッケージ１２の装着状態では、ソケット本体１３の内側面１９ｃからＩＣパッケージ１２が浮いた状態となるため、そのＩＣパッケージ１２の全面がソケット本体１３の上プレート１９に面接触するようなものと比較すると、ＩＣパッケージ１２下面に隙間が得られるため、バーン・イン試験におけるＩＣパッケージ１２の発熱に対しての放熱効果を向上させることができる。また、ソケット本体１３側のパッケージ着座面の平坦度ばらつきや異物付着などにより、ＩＣパッケージ１２が傾いて挿入されることが少なくなると同時に、ＩＣパッケージ１２のそり等を多少許容することができる。
【００４４】
これにより、ＩＣパッケージ１２の各半田ボール１２ｂとプリント配線板とがコンタクトピン１５を介して電気的に接続されることとなる。
【００４５】
一方、ＩＣパッケージ１２を装着状態から取り外すには、同様に上部操作部材２１を下降させることにより、コンタクトピン１５の一対の接触部１５ｄが半田ボール１２ｂから離間されることにより、半田ボール１２ｂが一対の接触部１５ｄにて挟まれた状態から引き抜く場合よりも弱い力で簡単にＩＣパッケージ１２を外すことが出来る。
【００４６】
このようなものにあっては、コンタクトピン１５の一対の接触部１５ｄを開閉させる移動板１７のカム部１７ａが両接触部１５ｄの間に挿入されておらず、各コンタクトピン１５の間に配置されているため、移動板１７の配設時に、閉じている両接触部１５ｄの間にカム部１７ａを挿入する必要がないことから、組立作業性を向上させることができる。
【００４７】
［発明の実施の形態２］
図１０には、この発明の実施の形態２を示す。
【００４８】
この発明の実施の形態２は、上プレート１９の周縁載置面１９ｂより、突起１９ｆ及びコンタクトピン１５が上方に突出するように設定され、これら４対の突起１９ｆ及びコンタクトピン１５でＩＣパッケージ１２を支持するようにしているため、バーン・イン試験におけるＩＣパッケージ１２の発熱に対しての放熱効果を一層向上させることができる。また、ソケット本体１３側の周縁載置面１９ｂの平坦度ばらつきや異物付着などにより、ＩＣパッケージ１２が傾いて挿入されることが少なくなると同時に、ＩＣパッケージ１２のそり等を多少許容することができる。
【００４９】
他の構成及び作用は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
なお、上記実施の形態では、「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。
【００５１】
また、ＢＧＡタイプのＩＣパッケージ用のＩＣソケットに、この発明を適用したが、端子を位置決めできるものであれば、その端子の形状は、特に限定されることなく、四角等でも良い。
【００５２】
さらに、コンタクトピンは、一対の接触部を有し、電気部品の端子を狭持するようにしているが、これに限らず、端子の片側に接触部を押し付けて端子の移動を制限するようにすることもできる。
【００５３】
さらにまた、位置決め部は、ＩＣパッケージの対角線上の最外郭部の半田ボールに対応して４箇所形成されているが、これに限らず、２ヶ所以上であれば、３ヶ所等でも良い。さらに、形成箇所は、最外郭部や周縁部に限定されるものでなく、各位置決め部が複数ピッチ離間して形成されていれば良い。
【００５４】
また、位置決め部は、上記実施の形態の突起１９ｆに限定されるものでなく、端子を位置決めすべく所定の寸法，形状に形成された凹部等でも良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、電気部品の複数ピッチ離間した少なくとも２つの端子に対して、ソケット本体の載置部上での位置決めを行う位置決め部を、ソケット本体載置部に形成したため、複数ピッチ離間する少なくとも２つの端子が位置決めされることから、電気部品のソケット本体に対する位置決め精度を向上させることができ、接触不良や端子の傷付き等を防止できると共に、すべての端子を位置決めするものと比較すると、位置決め部を少なくとも２ヶ所形成すれば良いため、金型の製作性や位置決め部の成形性が向上する。
【００５６】
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、位置決め部により、電気部品の端子の一方向への移動を制限し、又、コンタクトピンにより、端子に対して一方向とは異なる方向への移動を制限するようにしたため、一つの端子に対して位置決め部とコンタクトピンとで複数の方向から位置規制できることから、位置決め精度を一層向上させることができる。
【００５７】
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、位置決め部は、電気部品の対角線上の最外郭部に配置された少なくとも２つの端子に対応した位置に設けられたため、各位置決め部の間隔を最大限に長くすることができ、位置決め精度を一層向上させることができる。
【００５８】
請求項４又は５に記載の発明によれば、上記効果に加え、位置決め部としての突起、又はコンタクトピンを、ソケット本体の載置面より上方に突出させたため、その電気部品がソケット本体の載置面に面接触するようなものと比較すると、電気部品下面に隙間が得られるため、バーン・イン試験における電気部品の発熱に対しての放熱効果を向上させることができる。また、ソケット本体側の電気部品載置面の平坦度ばらつきや異物付着などにより、電気部品が傾いて挿入されることが少なくなると同時に、電気部品のそり等を多少許容することができる。
【００５９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２乃至５の何れか一つに記載の効果に加え、コンタクトピンは、一対の弾性片を有し、これら両先端部にて端子が狭持され、この狭持方向を前記他方向としたため、一対の弾性片が弾性変形することにより、電気部品の製造時に生じる端子の精度ばらつきをある程度許容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＩＣソケットの平面図である。
【図２】同実施の形態１に係る図１のＸ部拡大図である。
【図３】同実施の形態１に係る要部を示す図で、（ａ）は拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＣーＣ線に沿う断面図である。
【図４】同実施の形態１に係る半田ボール配置状態の要部を示す図で、（ａ）は拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＤーＤ線に沿う断面図である。
【図５】同実施の形態１に係る図１のＡーＡ線に沿う断面図である。
【図６】同実施の形態１に係る図１のＢーＢ線に沿う断面図である。
【図７】同実施の形態１に係るＩＣパッケージを示す図で、（ａ）はＩＣパッケージの底面図、（ｂ）はＩＣパッケージの正面図である。
【図８】同実施の形態１に係るコンタクトピンを示す斜視図である。
【図９】同実施の形態１に係る作用を示す断面図で、（ａ）はコンタクトピンの一対の接触部を閉じた状態、（ｂ）はコンタクトピンの一対の接触部を開いた状態、（ｃ）はコンタクトピンの一対の接触部で半田ボールを挟持した状態の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る要部を示す断面図で、（ａ）はコンタクトピンを閉じた状態、（ｂ）は開いた状態を示す。
【符号の説明】
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）
12a パッケージ本体
12b 半田ボール（端子）
13 ソケット本体
15 コンタクトピン
15a 弾性片
15d 接触部
17 移動板
17a カム部
19 上プレート
19a 載置部
19b 周縁載置面（載置面）
19f 突起（位置決め部）
21 上部操作部材

Claims

電気部品を載置する載置部がソケット本体に設けられ、該電気部品には、複数の下方に突出する端子が所定ピッチで配置され、前記ソケット本体に前記電気部品の端子に離接可能な複数のコンタクトピンが配設された電気部品用ソケットにおいて、
前記電気部品の複数ピッチ離間した少なくとも２つの端子に対して前記ソケット本体の載置部上での位置決めを行う位置決め部を、前記ソケット本体載置部に形成し、前記位置決め部により位置決めされる前記端子に前記コンタクトピンが離接可能に設けられ、
前記位置決め部により、前記電気部品の端子の一方向への移動を制限し、又、前記コンタクトピンにより、前記端子に対して前記一方向とは異なる他方向への移動を制限するようにしたことを特徴とする電気部品用ソケット。
前記位置決め部は、前記電気部品の対角線上の最外郭部に配置された少なくとも２つの端子に対応した位置に設けられたことを特徴とする請求項１記載の電気部品用ソケット。
前記位置決め部は、前記ソケット本体の前記電気部品を載置する載置面より上方に突出された突起であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気部品用ソケット。
前記コンタクトピンは、前記ソケット本体の前記電気部品を載置する載置面より上方に突出していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の電気部品用ソケット。
前記コンタクトピンは、一対の弾性片を有し、これら両先端部にて前記端子が狭持され、該狭持方向を前記他方向としたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の電気部品用ソケット。
前記一方向と前記他方向とは、互いに略直角な方向であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の電気部品用ソケット。