JP4274832B2 - コンタクトユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットに関し、詳しくは、二つの被接続物を接続する接続手段をコイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材で構成することによって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に接続信頼性を向上し且つ接続の抵抗値を下げることができるコンタクトユニットに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のコンタクトユニットにおいては、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段が、ゴム等の絶縁性を有する弾性部材の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等を混入して厚さ方向に電気的に導通する異方導電性弾性体だけで構成されていた（例えば、特許文献１参照）。或いは、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段が、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネだけで構成されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４１４９８号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−２９２４３７号公報（第３頁、図２〜図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のコンタクトユニットにおいて、特許文献１に記載されているように、上記接続手段が、ゴム等の絶縁性を有する弾性部材の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等を混入して厚さ方向に電気的に導通する異方導電性弾性体だけで構成されている場合は、二つの被接続物に接触させる際に十分なバネ性が得られず、被接続物に対する接触を安定させるためには大きく圧縮して接触圧力を高くしなければならなかった。また、その場合でもゴム等の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等が混入されているだけであるので、十分な接続信頼性が得られないことがあった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているように、上記接続手段が、二つの被接続物の間にて外方に付勢されたコイルバネだけで構成されている場合は、このコイルバネを圧縮して二つの被接続物に接触させたときに、両者を接続する電流経路はコイルバネの螺旋状の線材の全長分の長さとなり、電路長が長くなって接続の抵抗値が高くなるものであった。また、コイルバネにより螺旋状の電流経路となることから、高周波特性が低下することがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に接続信頼性を向上し且つ接続の抵抗値を下げることができるコンタクトユニットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の手段によるコンタクトユニットは、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーと、上記ホルダーの内部空間に収納されて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材と、を備え、上記ホルダーの上部材と下部材との間に上記弾性接続部材を収納し該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触するようにしたものである。
【０００８】
このような構成により、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続する。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【０００９】
また、第２の手段によるコンタクトユニットは、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーと、上記ホルダーの内部空間に収納されて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材と、上記弾性接続部材の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子と、を備え、上記ホルダーの上部材と下部材との間に上記弾性接続部材を収納し該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触するようにしたものである。
【００１０】
このような構成により、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続する。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【００１１】
そして、上記導電性弾性部材は、導電性ゴムから成るものとすればよい。
また、上記導電性弾性部材は、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムに金属粒子を混入して形成してもよい。
或いは、上記導電性弾性部材は、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムに導電ペーストを混入して形成してもよい。
また、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムは、シリコーンゴムとすればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるコンタクトユニットの実施の形態を示す中央縦断面図であり、図２はこのコンタクトユニットを適用した電気部品用ソケットを示す断面図である。ここでは、まず、電気部品用ソケットについて説明する。この電気部品用ソケットは、電気部品を着脱可能に保持して電気部品の接続端子と回路基板とを電気的に接続し、電気部品の初期不良を取り除くバーンインテスト等に使用されるもので、図２に示すように、ソケット本体部１と、ソケットカバー２と、コンタクトユニット３とを備えている。
【００１３】
ソケット本体部１は、ＩＣパッケージ等の電気部品４を位置決めして保持するもので、載置部５と、押圧部材６とを備えている。載置部５は、電気部品４を位置決めして載置するもので、ソケット本体部１の上面中央部に形成されている。具体的には、ソケット本体部１の上面内側に形成された凹陥部７に図示省略の弦巻ばねで常時上向きに付勢されて上下動可能に設けられたフローティングプレート８の上面を載置部５としている。このフローティングプレート８の面内には、電気部品４の接続端子部に対応する各位置に、後述のコンタクトユニット３の弾性接続部材２１の先端部を受け入れるピン導入孔が穿設されている。なお、載置部５の構造としては、上述のフローティング方式に限られず、固定式のものであってもよい。
【００１４】
載置部５の上方にて両側方には、押圧部材６が設けられている。この押圧部材６は、電気部品４を上方から押圧するもので、枢軸ピン９でソケット本体部１に回動自在に軸支されており、その外側端部１０は、後述のソケットカバー２に設けられた軸１１に当接して、その軸１１の上下動に伴って、押圧部材６が枢軸ピン９を中心に回動できる形状に形成されている。そして、押圧部材６の起立状態において、電気部品４の上面に当接する内側端部には、押圧端部１２を備えている。
【００１５】
また、ソケット本体部１の上面側には、ソケットカバー２が設けられている。このソケットカバー２は、押圧部材６を起立状態に付勢して電気部品４を保持するもので、その隅部には貫通孔１３を備え、この貫通孔１３には頭部に抜け防止部１４を形成し他端部をソケット本体部１に固定した支持部材１５が挿通されている。また、ソケットカバー２の内側には、軸１１が設けられている。この軸１１は、押圧部材６の外側端部１０に当接して、ソケットカバー２の上下動を押圧部材６の回動動作に変換する作用をなすものである。さらに、支持部材１５には、弦巻ばね１６が装着されている。この弦巻ばね１６は、ソケットカバー２を常時上方に付勢するものであり、これによって押圧部材６を常時起立状態に維持して電気部品４を保持している。
【００１６】
このような構成の電気部品用ソケット１７において、ソケット本体部１の載置部５の下方には、コンタクトユニット３が設けられている。このコンタクトユニット３は、対向する二つの被接続物としての回路基板１８と電気部品４とを電気的に接続するもので、上記電気部品用ソケット１７の内部に一つ又は複数個並べて設けられており、図１に示すように、ホルダー２０と、弾性接続部材２１とで構成されている。なお、符号２２は電気部品４の接続端子（例えば半球状のＢＧＡ端子）を示し、符号２３は回路基板１８の接続端子（例えば平板状のＬＧＡ端子）を示している。
【００１７】
ホルダー２０は、後述の弾性接続部材２１を内部空間に収納する保持部材となるもので、例えばガラス又はセラミック等の絶縁材料から成り、全体として内部に空間が形成された筒状に構成され、その中心軸部の上下には弾性接続部材２１の外径よりも大きい内径を有する通し孔２４があけられている。なお、ホルダー２０の長手方向の略中央部には、このホルダー２０を上下に２分割する切断線２５が入っており、２分割されたホルダー２０の内部に弾性接続部材２１を収納して上下のホルダー部材を結合することによって、ホルダー２０の内部に弾性接続部材２１を保持するようになっている。
【００１８】
弾性接続部材２１は、二つの被接続物（例えば回路基板１８と電気部品４）を電気的に接続する接続手段となるもので、上記ホルダー２０の内部空間に収納されており、コイルバネ２６と、導電性弾性部材２７とを一体化させて成る。コイルバネ２６は、ホルダー２０内にて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するもので、例えば金属でできており、その上下両端部がホルダー２０の通し孔２４，２４から適宜の長さだけ突出している。
【００１９】
導電性弾性部材２７は、上記コイルバネ２６と共に二つの被接続物を電気的に接続する手段となるもので、その内側にコイルバネ２６を包み込むと共にコイルバネ２６の弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質２８を混入して成る。ここで、導電性弾性部材２７は、コイルバネ２６の弾性を著しく害さない程度において弾性変形可能とするため、ヤング率の低いゴム、例えばシリコーンゴムから成るのが望ましい。また、導電性弾性部材２７に混入する導電性物質２８は、導電性弾性部材２７が弾性変形した際に相互に接触したり、コイルバネ２６と接触して導通を図るもので、あらゆる種類の導電性粒子や、金、銀、銅、鉄、ニッケルなどの金属粒子、或いは導電ペーストから成る。
【００２０】
したがって、導電性弾性部材２７は、ヤング率の低いゴムに金属粒子を混入して形成したもの、ヤング率の低いゴムに導電ペーストを混入して形成したもの、又はヤング率の低いゴムに導電性粒子を混入して形成したもの等である。或いは、ネオプレーンやシリコーンゴム等にカーボンブラックを充填剤として加えた導電性ゴムで構成してもよい。この導電性ゴムの場合も、コイルバネ２６の弾性を著しく害さない程度において弾性変形可能なものが望ましい。
【００２１】
そして、上記コイルバネ２６を内側に包み込んだ状態で導電性弾性部材２７を所定形状の金型又は治具等に入れ、一体化させて例えば円柱状に形成して、弾性接続部材２１が構成される。このとき、図１においては、導電性弾性部材２７の中間部に太径部２９が円周方向に形成されており、弾性接続部材２１がホルダー２０の通し孔２４から抜け出ないようにされている。
【００２２】
この状態で、切断線２５で上下に２分割されたホルダー２０の上部材と下部材との間に上記のように構成された弾性接続部材２１を収納し、上下のホルダー部材を切断線２５の部位で適宜の手段で結合することによってホルダー２０の内部に弾性接続部材２１を保持して、コンタクトユニット３が構成される。そして、このコンタクトユニット３の弾性接続部材２１の上端面２１ａの全体が例えば電気部品４のＢＧＡ型の接続端子２２に接触し、下端面２１ｂの全体が回路基板１８の接続端子２３に接触するようになっている。
【００２３】
図３は、コンタクトユニット３の変形例を示す中央縦断面図である。この変形例は、上記弾性接続部材２１の上端部にコイルバネ２６だけを延長して密に巻き回した巻線接続部２６ａを形成すると共に、下端部にも同じくコイルバネ２６だけを延長して密に巻き回した巻線接続部２６ｂを形成し、これらの巻線接続部２６ａ，２６ｂでそれぞれ電気部品４の接続端子２２、回路基板１８の接続端子２３に接触するようにされている。この場合は、特に弾性接続部材２１とＢＧＡ型の接続端子２２との接触において、リング状の接触部を有する巻線接続部２６ａの内部にＢＧＡ型の接続端子２２が容易に嵌って食い込み状態で接触し、接続を確実にすることができる。
【００２４】
次に、このように構成された電気部品用ソケット１７及びコンタクトユニット３の動作について、図４及び図５を参照して説明する。まず、図２に示すように、電気部品用ソケット１７は、コンタクトユニット３の弾性接続部材２１の下端面２１ｂ（図１参照）を回路基板１８の接続端子２３に位置決めして、回路基板１８上に押圧して固定される。次に、図４に示すように、電気部品用ソケット１７のソケットカバー２が、外力によって弦巻ばね１６の付勢力に抗して下方に押し下げられる。このとき、ソケットカバー２の内側面に備えられた軸１１が下がるに伴って、押圧部材６がその外側端部１０で軸１１上に摺接し、枢軸ピン９を中心に回動して外方に倒れ、載置部５の上方を電気部品４が挿入できる状態に開放する。
【００２５】
このような状態で、載置部５に電気部品４が載置される。このとき、電気部品４は、その外周縁部が載置部５の四隅部に設けられた位置決め部で規制されて、その下面に複数配列された接続端子２２がフローティングプレート８のピン導入孔３０に対して位置決めされる。その後、ソケットカバー２への押圧が除かれる。すると、弦巻ばね１６の圧縮反力によってソケットカバー２が上方に押し上げられ、それに伴って軸１１が上昇し、押圧部材６の外側端部１０が上方に押し上げられて、押圧部材６が枢軸ピン９を中心に回動して起立状態になる。このとき、図２に示すように、押圧部材６の押圧端部１２が電気部品４の上面に当接して、電気部品４を下方に押圧することになる。
【００２６】
この場合、図１に示す電気部品４の下方への押圧に伴って、図５（ａ）に示すように、コンタクトユニット３（図５ではホルダー２０は省略している。）の弾性接続部材２１の上下両端面２１ａ，２１ｂに押圧力Ｐ，Ｑがかかる。すると、この押圧力Ｐ，Ｑにより、図５（ｂ）に示すように、弾性接続部材２１が圧縮されてその長さがコイルバネ２６の弾性変形により短縮される。この状態では、導電性弾性部材２７に混入された導電性物質２８がコイルバネ２６と接触したり、導電性物質２８同士が相互に接触したりして導通を図り、図５（ｂ）において例えば符号ａ，ｂ，ｃで示すような複数の電流経路が形成される。
【００２７】
ここで、図５（ｂ）に示す電流経路ａ，ｂ，ｃは、コイルバネ２６と導電性物質２８とが接触した状態で、その部分で最短距離の電路長を形成することとなる。したがって、二つの被接続物をコイルバネ２６だけで接続する場合における螺旋状の線材の全長分の長さとなる電路長に比べ、格段に短くなる。したがって、弾性接続部材２１全体の接続の抵抗値が低くなる。また、図５（ｂ）に示すように、弾性接続部材２１の上下両端面２１ａ，２１ｂには、コイルバネ２６の端部が存在すると共に、導電性物質２８が散点状に含まれて露出しているので、上端面２１ａ及び下端面２１ｂの被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性が向上する。また、弾性接続部材２１の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上する。
【００２８】
図６は、本発明によるコンタクトユニット３の第２の実施形態を示す中央縦断面図である。この実施形態は、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段を、図１又は図２に示す弾性接続部材２１と、この弾性接続部材２１の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子３１ａ，３１ｂとで構成したものである。
【００２９】
この接触子３１ａ，３１ｂは、それぞれ電気部品４の接続端子（例えば平板状のＬＧＡ端子）２２及び回路基板１８の接続端子２３に電気的に接触するものであり、例えば金属でできており、ホルダー２０内に位置する太径部３２と、上記ホルダー２０の上下端部に形成された通し孔２４から外方に突出する円錐凸型の針状部３３と、弾性接続部材２１内のコイルバネ２６の内側に挿入されて接続する細径の基部３４とで構成されている。そして、弾性接続部材２１とその上下両端面に介装された接触子３１ａ，３１ｂとが一つの接続手段となって、二つの被接続物間を接続する。このとき、接触子３１ａ，３１ｂの円錐凸型の針状部３３が接続端子２２及び２３に食い込み状に接続して、接続信頼性が向上する。
【００３０】
図７は、図６に示す第２の実施形態によるコンタクトユニット３の変形例を示す中央縦断面図である。この変形例は、例えば電気部品４の接続端子２２が例えば半球状のＢＧＡ端子から成る場合に、それに対応する接触子３１ａ′の針状部３５の先端面を円錐凹型に形成したものである。この場合は、上記接触子３１ａ′の円錐凹型の針状部３５の内部にＢＧＡ型の接続端子２２が入り込む形で接続して、接続信頼性が向上する。
【００３１】
なお、図示はしないが、図１、図３、図６及び図７の実施形態又は変形例において、弾性接続部材２１の導電性弾性部材２７は、その長手方向の中心軸部が中空状に形成されたものであってもよい。この場合でも、前述のものと同様に二つの被接続物間を接続することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１，３〜６に係る発明によれば、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続することができる。したがって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。また、弾性接続部材の上下両端面の被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性を更に向上することができる。さらに、弾性接続部材の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上することとなる。
【００３３】
また、請求項２，３〜６に係る発明によれば、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続することができる。したがって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。また、弾性接続部材の上下両端面の被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性を更に向上することができる。さらに、弾性接続部材の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるコンタクトユニットの実施の形態を示す中央縦断面図である。
【図２】 上記コンタクトユニットを適用した電気部品用ソケットを示す断面図である。
【図３】 上記コンタクトユニットの変形例を示す中央縦断面図である。
【図４】 電気部品用ソケット及びコンタクトユニットの動作を説明するための断面図である。
【図５】 本発明のコンタクトユニットで二つの被接続物を電気的に接続する動作状態を説明する断面図である。
【図６】 本発明によるコンタクトユニットの第２の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図７】 図６に示す第２の実施形態によるコンタクトユニットの変形例を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
３…コンタクトユニット
４…電気部品
１７…電気部品用ソケット
１８…回路基板
２０…ホルダー
２１…弾性接続部材
２１ａ…上端面
２１ｂ…下端面
２２，２３…接続端子
２４…通し孔
２６…コイルバネ
２７…導電性弾性部材
２８…導電性物質
３１ａ，３１ｂ，３１ａ′…接触子
３３…円錐凸型の針状部
３５…円錐凹型の針状部
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットに関し、詳しくは、二つの被接続物を接続する接続手段をコイルバネと導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材で構成することによって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に接続信頼性を向上し且つ接続の抵抗値を下げることができるコンタクトユニットに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のコンタクトユニットにおいては、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段が、ゴム等の絶縁性を有する弾性部材の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等を混入して厚さ方向に電気的に導通する異方導電性弾性体だけで構成されていた（例えば、特許文献１参照）。或いは、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段が、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネだけで構成されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４１４９８号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−２９２４３７号公報（第３頁、図２〜図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のコンタクトユニットにおいて、特許文献１に記載されているように、上記接続手段が、ゴム等の絶縁性を有する弾性部材の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等を混入して厚さ方向に電気的に導通する異方導電性弾性体だけで構成されている場合は、二つの被接続物に接触させる際に十分なバネ性が得られず、被接続物に対する接触を安定させるためには大きく圧縮して接触圧力を高くしなければならなかった。また、その場合でもゴム等の内部に導電性粒子や金属ワイヤー等が混入されているだけであるので、十分な接続信頼性が得られないことがあった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているように、上記接続手段が、二つの被接続物の間にて外方に付勢されたコイルバネだけで構成されている場合は、このコイルバネを圧縮して二つの被接続物に接触させたときに、両者を接続する電流経路はコイルバネの螺旋状の線材の全長分の長さとなり、電路長が長くなって接続の抵抗値が高くなるものであった。また、コイルバネにより螺旋状の電流経路となることから、高周波特性が低下することがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に接続信頼性を向上し且つ接続の抵抗値を下げることができるコンタクトユニットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の手段によるコンタクトユニットは、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーと、上記ホルダーの内部空間に収納されて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材と、を備え、上記ホルダーの上部材と下部材との間に上記弾性接続部材を収納し該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触するようにしたものである。
【０００８】
このような構成により、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続する。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【０００９】
また、第２の手段によるコンタクトユニットは、対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーと、上記ホルダーの内部空間に収納されて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材と、上記弾性接続部材の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子と、を備え、上記ホルダーの上部材と下部材との間に上記弾性接続部材を収納し該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触するようにしたものである。
【００１０】
このような構成により、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続する。これにより、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。
【００１１】
そして、上記導電性弾性部材は、導電性ゴムから成るものとすればよい。
また、上記導電性弾性部材は、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムに金属粒子を混入して形成してもよい。
或いは、上記導電性弾性部材は、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムに導電ペーストを混入して形成してもよい。
また、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムは、シリコーンゴムとすればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるコンタクトユニットの実施の形態を示す中央縦断面図であり、図２はこのコンタクトユニットを適用した電気部品用ソケットを示す断面図である。ここでは、まず、電気部品用ソケットについて説明する。この電気部品用ソケットは、電気部品を着脱可能に保持して電気部品の接続端子と回路基板とを電気的に接続し、電気部品の初期不良を取り除くバーンインテスト等に使用されるもので、図２に示すように、ソケット本体部１と、ソケットカバー２と、コンタクトユニット３とを備えている。
【００１３】
ソケット本体部１は、ＩＣパッケージ等の電気部品４を位置決めして保持するもので、載置部５と、押圧部材６とを備えている。載置部５は、電気部品４を位置決めして載置するもので、ソケット本体部１の上面中央部に形成されている。具体的には、ソケット本体部１の上面内側に形成された凹陥部７に図示省略の弦巻ばねで常時上向きに付勢されて上下動可能に設けられたフローティングプレート８の上面を載置部５としている。このフローティングプレート８の面内には、電気部品４の接続端子部に対応する各位置に、後述のコンタクトユニット３の弾性接続部材２１の先端部を受け入れるピン導入孔が穿設されている。なお、載置部５の構造としては、上述のフローティング方式に限られず、固定式のものであってもよい。
【００１４】
載置部５の上方にて両側方には、押圧部材６が設けられている。この押圧部材６は、電気部品４を上方から押圧するもので、枢軸ピン９でソケット本体部１に回動自在に軸支されており、その外側端部１０は、後述のソケットカバー２に設けられた軸１１に当接して、その軸１１の上下動に伴って、押圧部材６が枢軸ピン９を中心に回動できる形状に形成されている。そして、押圧部材６の起立状態において、電気部品４の上面に当接する内側端部には、押圧端部１２を備えている。
【００１５】
また、ソケット本体部１の上面側には、ソケットカバー２が設けられている。このソケットカバー２は、押圧部材６を起立状態に付勢して電気部品４を保持するもので、その隅部には貫通孔１３を備え、この貫通孔１３には頭部に抜け防止部１４を形成し他端部をソケット本体部１に固定した支持部材１５が挿通されている。また、ソケットカバー２の内側には、軸１１が設けられている。この軸１１は、押圧部材６の外側端部１０に当接して、ソケットカバー２の上下動を押圧部材６の回動動作に変換する作用をなすものである。さらに、支持部材１５には、弦巻ばね１６が装着されている。この弦巻ばね１６は、ソケットカバー２を常時上方に付勢するものであり、これによって押圧部材６を常時起立状態に維持して電気部品４を保持している。
【００１６】
このような構成の電気部品用ソケット１７において、ソケット本体部１の載置部５の下方には、コンタクトユニット３が設けられている。このコンタクトユニット３は、対向する二つの被接続物としての回路基板１８と電気部品４とを電気的に接続するもので、上記電気部品用ソケット１７の内部に一つ又は複数個並べて設けられており、図１に示すように、ホルダー２０と、弾性接続部材２１とで構成されている。なお、符号２２は電気部品４の接続端子（例えば半球状のＢＧＡ端子）を示し、符号２３は回路基板１８の接続端子（例えば平板状のＬＧＡ端子）を示している。
【００１７】
ホルダー２０は、後述の弾性接続部材２１を内部空間に収納する保持部材となるもので、例えばガラス又はセラミック等の絶縁材料から成り、全体として内部に空間が形成された筒状に構成され、その中心軸部の上下には弾性接続部材２１の外径よりも大きい内径を有する通し孔２４があけられている。なお、ホルダー２０の長手方向の略中央部には、このホルダー２０を上下に２分割する切断線２５が入っており、２分割されたホルダー２０の内部に弾性接続部材２１を収納して上下のホルダー部材を結合することによって、ホルダー２０の内部に弾性接続部材２１を保持するようになっている。
【００１８】
弾性接続部材２１は、二つの被接続物（例えば回路基板１８と電気部品４）を電気的に接続する接続手段となるもので、上記ホルダー２０の内部空間に収納されており、コイルバネ２６と、導電性弾性部材２７とを一体化させて成る。コイルバネ２６は、ホルダー２０内にて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するもので、例えば金属でできており、その上下両端部がホルダー２０の通し孔２４，２４から適宜の長さだけ突出している。
【００１９】
導電性弾性部材２７は、上記コイルバネ２６と共に二つの被接続物を電気的に接続する手段となるもので、その内側にコイルバネ２６を包み込むと共にコイルバネ２６の弾性変形に追従して変形する弾性を有し且つ内部に導電性物質２８を混入して成る。ここで、導電性弾性部材２７は、コイルバネ２６の弾性を著しく害さない程度において弾性変形可能とするため、ヤング率の低いゴム、例えばシリコーンゴムから成るのが望ましい。また、導電性弾性部材２７に混入する導電性物質２８は、導電性弾性部材２７が弾性変形した際に相互に接触したり、コイルバネ２６と接触して導通を図るもので、あらゆる種類の導電性粒子や、金、銀、銅、鉄、ニッケルなどの金属粒子、或いは導電ペーストから成る。
【００２０】
したがって、導電性弾性部材２７は、ヤング率の低いゴムに金属粒子を混入して形成したもの、ヤング率の低いゴムに導電ペーストを混入して形成したもの、又はヤング率の低いゴムに導電性粒子を混入して形成したもの等である。或いは、ネオプレーンやシリコーンゴム等にカーボンブラックを充填剤として加えた導電性ゴムで構成してもよい。この導電性ゴムの場合も、コイルバネ２６の弾性を著しく害さない程度において弾性変形可能なものが望ましい。
【００２１】
そして、上記コイルバネ２６を内側に包み込んだ状態で導電性弾性部材２７を所定形状の金型又は治具等に入れ、一体化させて例えば円柱状に形成して、弾性接続部材２１が構成される。このとき、図１においては、導電性弾性部材２７の中間部に太径部２９が円周方向に形成されており、弾性接続部材２１がホルダー２０の通し孔２４から抜け出ないようにされている。
【００２２】
この状態で、切断線２５で上下に２分割されたホルダー２０の上部材と下部材との間に上記のように構成された弾性接続部材２１を収納し、上下のホルダー部材を切断線２５の部位で適宜の手段で結合することによってホルダー２０の内部に弾性接続部材２１を保持して、コンタクトユニット３が構成される。そして、このコンタクトユニット３の弾性接続部材２１の上端面２１ａの全体が例えば電気部品４のＢＧＡ型の接続端子２２に接触し、下端面２１ｂの全体が回路基板１８の接続端子２３に接触するようになっている。
【００２３】
図３は、コンタクトユニット３の変形例を示す中央縦断面図である。この変形例は、上記弾性接続部材２１の上端部にコイルバネ２６だけを延長して密に巻き回した巻線接続部２６ａを形成すると共に、下端部にも同じくコイルバネ２６だけを延長して密に巻き回した巻線接続部２６ｂを形成し、これらの巻線接続部２６ａ，２６ｂでそれぞれ電気部品４の接続端子２２、回路基板１８の接続端子２３に接触するようにされている。この場合は、特に弾性接続部材２１とＢＧＡ型の接続端子２２との接触において、リング状の接触部を有する巻線接続部２６ａの内部にＢＧＡ型の接続端子２２が容易に嵌って食い込み状態で接触し、接続を確実にすることができる。
【００２４】
次に、このように構成された電気部品用ソケット１７及びコンタクトユニット３の動作について、図４及び図５を参照して説明する。まず、図２に示すように、電気部品用ソケット１７は、コンタクトユニット３の弾性接続部材２１の下端面２１ｂ（図１参照）を回路基板１８の接続端子２３に位置決めして、回路基板１８上に押圧して固定される。次に、図４に示すように、電気部品用ソケット１７のソケットカバー２が、外力によって弦巻ばね１６の付勢力に抗して下方に押し下げられる。このとき、ソケットカバー２の内側面に備えられた軸１１が下がるに伴って、押圧部材６がその外側端部１０で軸１１上に摺接し、枢軸ピン９を中心に回動して外方に倒れ、載置部５の上方を電気部品４が挿入できる状態に開放する。
【００２５】
このような状態で、載置部５に電気部品４が載置される。このとき、電気部品４は、その外周縁部が載置部５の四隅部に設けられた位置決め部で規制されて、その下面に複数配列された接続端子２２がフローティングプレート８のピン導入孔３０に対して位置決めされる。その後、ソケットカバー２への押圧が除かれる。すると、弦巻ばね１６の圧縮反力によってソケットカバー２が上方に押し上げられ、それに伴って軸１１が上昇し、押圧部材６の外側端部１０が上方に押し上げられて、押圧部材６が枢軸ピン９を中心に回動して起立状態になる。このとき、図２に示すように、押圧部材６の押圧端部１２が電気部品４の上面に当接して、電気部品４を下方に押圧することになる。
【００２６】
この場合、図１に示す電気部品４の下方への押圧に伴って、図５（ａ）に示すように、コンタクトユニット３（図５ではホルダー２０は省略している。）の弾性接続部材２１の上下両端面２１ａ，２１ｂに押圧力Ｐ，Ｑがかかる。すると、この押圧力Ｐ，Ｑにより、図５（ｂ）に示すように、弾性接続部材２１が圧縮されてその長さがコイルバネ２６の弾性変形により短縮される。この状態では、導電性弾性部材２７に混入された導電性物質２８がコイルバネ２６と接触したり、導電性物質２８同士が相互に接触したりして導通を図り、図５（ｂ）において例えば符号ａ，ｂ，ｃで示すような複数の電流経路が形成される。
【００２７】
ここで、図５（ｂ）に示す電流経路ａ，ｂ，ｃは、コイルバネ２６と導電性物質２８とが接触した状態で、その部分で最短距離の電路長を形成することとなる。したがって、二つの被接続物をコイルバネ２６だけで接続する場合における螺旋状の線材の全長分の長さとなる電路長に比べ、格段に短くなる。したがって、弾性接続部材２１全体の接続の抵抗値が低くなる。また、図５（ｂ）に示すように、弾性接続部材２１の上下両端面２１ａ，２１ｂには、コイルバネ２６の端部が存在すると共に、導電性物質２８が散点状に含まれて露出しているので、上端面２１ａ及び下端面２１ｂの被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性が向上する。また、弾性接続部材２１の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上する。
【００２８】
図６は、本発明によるコンタクトユニット３の第２の実施形態を示す中央縦断面図である。この実施形態は、二つの被接続物を電気的に接続する接続手段を、図１又は図２に示す弾性接続部材２１と、この弾性接続部材２１の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子３１ａ，３１ｂとで構成したものである。
【００２９】
この接触子３１ａ，３１ｂは、それぞれ電気部品４の接続端子（例えば平板状のＬＧＡ端子）２２及び回路基板１８の接続端子２３に電気的に接触するものであり、例えば金属でできており、ホルダー２０内に位置する太径部３２と、上記ホルダー２０の上下端部に形成された通し孔２４から外方に突出する円錐凸型の針状部３３と、弾性接続部材２１内のコイルバネ２６の内側に挿入されて接続する細径の基部３４とで構成されている。そして、弾性接続部材２１とその上下両端面に介装された接触子３１ａ，３１ｂとが一つの接続手段となって、二つの被接続物間を接続する。このとき、接触子３１ａ，３１ｂの円錐凸型の針状部３３が接続端子２２及び２３に食い込み状に接続して、接続信頼性が向上する。
【００３０】
図７は、図６に示す第２の実施形態によるコンタクトユニット３の変形例を示す中央縦断面図である。この変形例は、例えば電気部品４の接続端子２２が例えば半球状のＢＧＡ端子から成る場合に、それに対応する接触子３１ａ′の針状部３５の先端面を円錐凹型に形成したものである。この場合は、上記接触子３１ａ′の円錐凹型の針状部３５の内部にＢＧＡ型の接続端子２２が入り込む形で接続して、接続信頼性が向上する。
【００３１】
なお、図示はしないが、図１、図３、図６及び図７の実施形態又は変形例において、弾性接続部材２１の導電性弾性部材２７は、その長手方向の中心軸部が中空状に形成されたものであってもよい。この場合でも、前述のものと同様に二つの被接続物間を接続することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１，３〜６に係る発明によれば、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続することができる。したがって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。また、弾性接続部材の上下両端面の被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性を更に向上することができる。さらに、弾性接続部材の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上することとなる。
【００３３】
また、請求項２，３〜６に係る発明によれば、絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーを用い、外方に付勢され二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材を一体化させた弾性接続部材を、上記ホルダーの上部材と下部材との間に収納して該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触することにより、二つの被接続物を電気的に接続することができる。したがって、被接続物に対し安定した接触圧力を与えると共に、接続信頼性を向上し、且つ接続の抵抗値を下げることができる。また、弾性接続部材の上下両端面の被接続物との接続に寄与する導通面積が大きくなって、接続信頼性を更に向上することができる。さらに、弾性接続部材の全体として、略直線状の電流経路となることから、高周波特性が向上することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるコンタクトユニットの実施の形態を示す中央縦断面図である。
【図２】 上記コンタクトユニットを適用した電気部品用ソケットを示す断面図である。
【図３】 上記コンタクトユニットの変形例を示す中央縦断面図である。
【図４】 電気部品用ソケット及びコンタクトユニットの動作を説明するための断面図である。
【図５】 本発明のコンタクトユニットで二つの被接続物を電気的に接続する動作状態を説明する断面図である。
【図６】 本発明によるコンタクトユニットの第２の実施形態を示す中央縦断面図である。
【図７】 図６に示す第２の実施形態によるコンタクトユニットの変形例を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
３…コンタクトユニット
４…電気部品
１７…電気部品用ソケット
１８…回路基板
２０…ホルダー
２１…弾性接続部材
２１ａ…上端面
２１ｂ…下端面
２２，２３…接続端子
２４…通し孔
２６…コイルバネ
２７…導電性弾性部材
２８…導電性物質
３１ａ，３１ｂ，３１ａ′…接触子
３３…円錐凸型の針状部
３５…円錐凹型の針状部
Claims (6)
- 対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、
絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーと、
上記ホルダーの内部空間に収納されて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材と、を備え、
上記ホルダーの上部材と下部材との間に上記弾性接続部材を収納し該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の上端面及び下端面が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触するようにしたことを特徴とするコンタクトユニット。 - 対向する二つの被接続物を電気的に接続するコンタクトユニットであって、
絶縁材料から成り、内部に空間を有する筒状に形成されると共にその中心軸部の上下には通し孔があけられ、且つ長手方向の略中央部で上部材と下部材とに２分割されて結合可能とされたホルダーと、
上記ホルダーの内部空間に収納されて外方に付勢され上記二つの被接続物に弾性的に圧接して電気的に接続するコイルバネと、このコイルバネを内側に包み込むと共に該コイルバネの弾性変形に追従して変形し且つ内部に導電性物質を混入した導電性弾性部材とを一体化させた弾性接続部材と、
上記弾性接続部材の両端面に介装され上記二つの被接続物に接触する導電性の接触子と、を備え、
上記ホルダーの上部材と下部材との間に上記弾性接続部材を収納し該上部材と下部材とを結合して上記ホルダーの内部空間に弾性接続部材を保持し、該弾性接続部材の両端面に介装された接触子が上記ホルダーの通し孔を介して上記二つの被接続物に接触するようにしたことを特徴とするコンタクトユニット。 - 上記導電性弾性部材は、導電性ゴムから成ることを特徴とする請求項１又は２記載のコンタクトユニット。
- 上記導電性弾性部材は、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムに金属粒子を混入して形成したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のコンタクトユニット。
- 上記導電性弾性部材は、上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムに導電ペーストを混入して形成したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のコンタクトユニット。
- 上記コイルバネの弾性を害さない程度に弾性変形可能なゴムは、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項４又は５記載のコンタクトユニット。
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