JP6266209B2

JP6266209B2 - 電気接触子及び電気部品用ソケット

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Publication number: JP6266209B2
Application number: JP2012280633A
Authority: JP
Inventors: 玲三浦
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: JP2014126363A

Description

この発明は、半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）等の電気部品に電気的に接続される電気接触子、及び、この電気接触子が配設された電気部品用ソケットに関するものである。

従来、この種の電気接触子としては、電気部品用ソケットとしてのＩＣソケットに設けられたプローブピンが知られている。このＩＣソケットは、配線基板上に配置されると共に、検査対象であるＩＣパッケージが収容されるようになっており、このＩＣパッケージの端子と、配線基板の電極とが、そのプローブピンを介して電気的に接続されて、導通試験等の試験を行うようになっている。

そのようなプローブピンにおけるＩＣパッケージの端子と接触する部位は、例えば、先端に向けて円錐形状に形成されており、その先端の尖った箇所で、ＩＣパッケージの端子と接触するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１７８４０４号公報

しかしながら、このようなプローブピンでは、試験を繰り返すうちに円錐形状に形成された接触部位の先端が摩耗していき、ＩＣパッケージの端子との接触面積が大きくなってしまうことで、ＩＣパッケージの端子との接圧が低くなってしまうという問題が生じていた。そして、ＩＣパッケージの端子との接触面積が大きくなって接圧が低くなることで電気抵抗が変化し、正確な試験結果を得ることができなくなるという不具合が生じていた。

そこで、この発明は、接触部位の先端が端子に接触することで電気部品（ＩＣパッケージ）と電気的に接触する構成の電気接触子（プローブピン）及び電気部品用ソケット（ＩＣソケット）において、摩耗しても端子との接触面積の変化が少なく接圧を確保することができ、正確な試験結果を得ることができる電気接触子及び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、電気部品用ソケットのソケット本体から突出して、電気部品の端子に先端が接触する接触部を有し、該接触部は、前記ソケット本体から突出する略柱状の本体部と、該本体部の先端に設けられ、略円錐台形状を呈する先端部と、該先端部と同一材質で一体に形成され、前記先端部の略円錐台形状の略円形の上端面から該上端面と略同径で略柱状に所定量突出した１本の突起部と、を有しており、該突起部が前記端子に接触することで、前記電気部品と電気的に接触する電気接触子としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、配線基板上に配置され、電気部品が収容される収容部を有するソケット本体と、該ソケット本体に配設されて前記電気部品に設けられた端子に接触する請求項１に記載の電気接触子とを有する電気部品用ソケットとしたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電気接触子の接触部が、本体部の先端部から突出する略柱状の突起部を有しているため、試験を繰り返して突起部が摩耗しても、略柱状であることから端子との接触面積の変化が少なく接圧を確保することができ、このことから電気抵抗の変化を少なくすることができ、その結果、試験を繰り返した後も、正確な試験結果を得ることができる。これにより、従来よりも長期間使用できる、耐久性の良い電気接触子とすることができる。

また、突起部が、先端部から１本突出したものからなるため、端子と１点で接触するような電気接触子に対して、試験を繰り返して突起部が摩耗しても、端子との接触面積、接圧及び電気抵抗の変化を少なくすることができ、正確な試験結果を長期間得られる電気接触子とすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電気接触子を有しているため、試験を繰り返して電気接触子の突起部が摩耗しても、端子との接触面積の変化が少なく接圧を確保することができ、このことから電気抵抗の変化を少なくすることができ、その結果、試験を繰り返した後も、正確な試験結果を得ることができ、従来よりも長期間使用できる、耐久性の良い電気部品用ソケットとすることができる。

この発明の実施の形態に係るＩＣソケットの平面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２のプローブピン付近の拡大断面図であり、左半分がＩＣパッケージ配置前の図、右半分がＩＣパッケージ配置後の図である。この発明の実施の形態に係るプローブピンの（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。この発明の実施の形態に係るプローブピンの変形例の（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。この発明の実施の形態に係るプローブピンと従来のプローブピンとで先端摩耗量に対する接触面積の変化を比較したグラフである。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１〜図６には、この発明の実施の形態を示す。

この実施の形態の「電気部品用ソケット」としてのＩＣソケット１０は、図３に示すように、配線基板１上に配置され、上部に「電気部品」としてのＩＣパッケージ２が収容されて、配線基板１の電極１ａとＩＣパッケージ２の「端子」としての板状端子２ａとを電気的に接続させるように構成されており、例えばＩＣパッケージ２に対するバーンイン試験等の導通試験の試験装置などに用いられるものである。

この実施の形態のＩＣパッケージ２は、略方形状のパッケージ本体２ｂの下面に複数の板状端子２ａが設けられており、この板状端子２ａは、例えばニッケル・パラジウム合金からなっている。

また、ＩＣソケット１０は、図１〜図３に示すように、ソケット本体１１を備えており、当該ソケット本体１１には上側プレート１２と下側プレート１３とその周りを囲む枠体１４を有しており、上側プレート１２の上部にＩＣパッケージ２を収容する収容部１５が形成されている。

また、上側プレート１２に形成された複数の上側貫通孔１２ａと下側プレート１３に形成された複数の下側貫通孔１３ａに、複数の「電気接触子」としてのプローブピン１６が縦方向に貫通して配設されており、これにより、収容部１５にプローブピン１６を保持している。また、収容部１５は上側プレート１２と下側プレート１３とが固定螺子（図示省略）により固定された状態で、位置決めピン（図示省略）により配線基板１上に位置決めされている。

この実施の形態では、ＩＣパッケージ２の板状端子２ａの配置ピッチと、板状端子２ａに電気的に接続される配線基板１の電極１ａの配置ピッチとは同一となっており、プローブピン１６の配置ピッチはこれらの配置ピッチと同一となっている。

各プローブピン１６は、図３及び図４に示すように、長手方向の軸線Ｌに沿って、先端が配線基板１の電極１ａと電気的に接触する第１プランジャ２０と、先端がＩＣパッケージ２の板状端子２ａと電気的に接触する「接触部」としての第２プランジャ３０と、この第１プランジャ２０と第２プランジャ３０との間に連続する筒状部材４０を有しており、この筒状部材４０の内部に第１プランジャ２０と第２プランジャ３０とを軸線Ｌに沿って互いに離間する方向に付勢するコイルスプリング５０が収容されている。

第１プランジャ２０は、所謂ＳＫ材（炭素工具鋼鋼材）で構成されており、筒状又は円柱状の第１本体部２１を有しており、この第１本体部２１の先端側には、テーパ状かつ先端が略王冠形状に形成された第１先端部２２が設けられている。このうち、第１本体部２１は、筒状部材４０内に摺動可能に接触した状態で収容されている。また、第１本体部２１及び第１先端部２２は、下側プレート１３の下側貫通孔１３ａの小径部分１３ｂに摺動可能に挿通されている。そして、図３に示すように、第１先端部２２が、配線基板１の電極１ａと接触するようになっている。

第２プランジャ３０は、第１プランジャ２０と同じ所謂ＳＫ材（炭素工具鋼鋼材）で構成されており、筒状又は円柱状の「本体部」としての第２本体部３１を有しており、この第２本体部３１の先端側には、テーパ状に形成された「先端部」としての第２先端部３２が設けられている。また、第２先端部３２からは、突起部３３が所定量突出している。このうち、第２本体部３１は、筒状部材４０内に摺動可能に接触した状態で収容されている。また、第２本体部３１、第２先端部３２及び突起部３３は、上側プレート１２の上側貫通孔１２ａの小径部分１２ｂに摺動可能に挿通されている。

以下、第２プランジャ３０の突起部３３について詳述する。この突起部３３は、図３及び図４に示すように、板状端子２ａに対向する部位であり、第２本体部３１の板状端子２ａと対向するテーパ状の第２先端部３２の先端に形成されている。また、この実施の形態では、突起部３３は、第２先端部３２の略中心から１本突出したものとして形成されている。さらに、突起部３３は、第２先端部３２から所定量突出する略柱状（この実施の形態では、円柱状）に形成されており、その先端が僅かに丸みを帯びた形状となっている。そして、この突起部３３が、図３の右半分に示すように、板状端子２ａと接触して、ＩＣパッケージ２とＩＣソケット１０を電気的に接続するようになっている。

また、この実施の形態では、筒状の第２本体部３１が直径０．２８ｍｍ、この第２本体部３１の第２先端部３２から突出する円柱状の突起部３３が直径０．１ｍｍに形成されており、この突起部３３の突出量が０．１ｍｍに形成されている。

次に、このような第２プランジャ３０を有するプローブピン１６を備えたＩＣソケット１０の作用について説明する。

このＩＣソケット１０を使用する際には、まず、上側プレート１２と下側プレート１３間に複数のプローブピン１６が配設され、コイルスプリング５０の付勢力で、図２に示すように、第１プランジャ２０の第１先端部２２が下側プレート１３の下方に突出すると共に、第２プランジャ３０の第２先端部３２及び突起部３３が上側プレート１２の上方に突出した状態のＩＣソケット１０を、図３の左半分に示すように、第１プランジャ２０の第１先端部２２を配線基板１の電極１ａに接触させるように位置決めして、配線基板１に配置する。このとき、配線基板１の電極１ａによって第１プランジャ２０が上方に押され、当該第１プランジャ２０により筒状部材４０内でコイルスプリング５０が圧縮される。

次に、図３の右半分に示すように、第２プランジャ３０の突起部３３がＩＣパッケージ２の板状端子２ａに接触するように配置して、ＩＣパッケージ２を収容部１５に収容する。すると、ＩＣパッケージ２の板状端子２ａによって第２プランジャ３０が下方に押され、当該第２プランジャ３０により筒状部材４０内でコイルスプリング５０がさらに圧縮される。

そして、このように第１プランジャ２０及び第２プランジャ３０によってコイルスプリング５０を圧縮することで、当該コイルスプリング５０で第１プランジャ２０の第１先端部２２と第２プランジャ３０の突起部３３とを互いに離間する方向に付勢して、配線基板１の電極１ａとＩＣパッケージ２の板状端子２ａに適度な接圧で接触させた状態とし、ＩＣパッケージ２のバーンイン試験等の導通試験を実施する。

この際、ＩＣパッケージ２の板状端子２ａと第２プランジャ３０の突起部３３との間の接圧は、０．００１９７３ｇ／μｍ^２以上０．００３９４７ｇ／μｍ^２以下となるようにするのが好ましい。これは、接圧が低過ぎると、正確な試験結果を得ることが困難になり、また、接圧が高過ぎると、ＩＣパッケージ２の板状端子２ａや、第２プランジャ３０の突起部３３自体が破損し易くなるためである。また、当該接圧は、０．００２６３１ｇ／μｍ^２以上０．００３９４７ｇ／μｍ^２以下となるようにするのがさらに好ましい。

また、第２プランジャ３０の突起部３３のＩＣパッケージ２の板状端子２ａと接触する面積が、３８００μｍ^２以上１５０００μｍ^２以下となるように、突起部３３を形成するのが好ましい。これは、接触面積が小さ過ぎると、突起部３３の摩耗速度が上がってしまい、プローブピン１６の耐久性が低下してしまい、また、接触面積が大き過ぎると、板状端子２ａと突起部３３との適正な接圧が確保できなくなるためである。また、当該面積が、７６００μｍ^２以上１１０００μｍ^２以下となるように、突起部３３を形成するのがさらに好ましい。

ここで、第２プランジャ３０の先端に円柱状の突起部３３を有するプローブピン１６を備えたこの実施の形態のＩＣソケット１０と、第２プランジャの先端部が円錐形状に形成されたプローブピンを備えた従来のＩＣソケットとで、同条件でバーンイン試験を繰り返し行ったところ、図６のグラフに示すように、従来のＩＣソケットは、先端摩耗量（ｍｍ）が増えるに従って端子との接触面積が増加し、途中（約０．０４０ｍｍ摩耗した状態）で適正な接圧が確保できる限度（正確な試験結果が得られる限度）となる１５０００μｍ^２を超えてしまい、ＩＣソケットとして使用できない状態になってしまった（約２０万回使用後）。

これに対し、この実施の形態のＩＣソケット１０は、突起部３３が全長に渡って略同径となる円柱状（略柱状）となっているため、先端摩耗量（ｍｍ）が増えても端子との接触面積が一定の面積以上にならず、適正な接圧が確保できる限度（正確な試験結果が得られる限度）となる１５０００μｍ^２を超えることがないため、従来のＩＣソケットが使用できない状態となった後も、ＩＣソケットとして使用できる状態が続いた。

このように、プローブピン１６の第２プランジャ３０が、第２本体部３１の第２先端部３２から突出する円柱状の突起部３３を有しているため、バーンイン試験等の導通試験を繰り返して突起部３３が摩耗しても、円柱状であることから板状端子２ａとの接触面積の変化が少なく接圧を確保することができ、このことから電気抵抗の変化を少なくすることができ、その結果、試験を繰り返した後も、正確な試験結果を得ることができる。これにより、従来よりも長期間使用できる、耐久性の良いプローブピン１６とすることができる。

また、この実施の形態のＩＣソケット１０によれば、このようなプローブピン１６を有しているため、バーンイン試験等の導通試験を繰り返してプローブピン１６の突起部３３が摩耗しても、板状端子２ａとの接触面積の変化が少なく接圧を確保することができ、このことから電気抵抗の変化を少なくすることができ、その結果、試験を繰り返した後も、正確な試験結果を得ることができ、従来よりも長期間使用できる、耐久性の良いＩＣソケット１０とすることができる。

なお、突起部の形状は、前記した実施の形態のものに限らず、他の形状に形成されていても良い。例えば、前記した実施の形態では、突起部３３が円柱状に形成されていたが、三角柱状や四角柱状等、他の柱状に形成されていても良い。

また、この実施の形態では、突起部３３が第２本体部３１の第２先端部３２の略中心に１つ設けられていたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図５に示す変形例のように、第２プランジャ１３０の第２本体部１３１の平面状の第２先端部１３２の中心からずれた位置から、略王冠形状となるように複数（ここでは４つ）の突起部１３３が突出するように設けられていても良い。この変形例の各突起部１３３は、前記した実施の形態と同様に、直径０．１ｍｍ、突出量０．１ｍｍに形成されている。

なお、この変形例では、第２本体部１３１の第２先端部１３２から突出する第２突起部１３３以外の構成については、前記した実施の形態と同様であるので、前記した実施の形態と異なる事項以外は、同じ符号を付して説明を省略する。また、この変形例では、第２先端部１３２から突起部１３３が４つ等間隔に突出するように設けられていたが、これに限るものではなく、突起部の数が３つや５つ以上であっても良いし、複数の突起部が等間隔でなく設けられる場合もある。

また、本発明の「電気接触子」は、前記した実施の形態及び変形例のような構造のプローブピンに限るものではなく、他の構造のものにも適用できる。また、前記した実施の形態及び変形例では、本発明の「電気部品用ソケット」をＩＣソケットに適用したが、これに限るものではなく、他のソケットにも適用できる。

1 配線基板
1a 電極
2 ＩＣパッケージ（電気部品）
2a 板状端子（端子）
10 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
11 ソケット本体
12 上側プレート
12a 上側貫通孔
12b 小径部分
13 下側プレート
13a 下側貫通孔
13b 小径部分
14 枠体
15 収容部
16 プローブピン（電気接触子）
20 第１プランジャ
21 第１本体部
22 第１先端部
30,130 第２プランジャ（接触部）
31,131 第２本体部（本体部）
32,132 第２先端部（先端部）
33,133 突起部
40 筒状部材
50 コイルスプリング

Claims

電気部品用ソケットのソケット本体から突出して、電気部品の端子に先端が接触する接触部を有し、
該接触部は、
前記ソケット本体から突出する略柱状の本体部と、
該本体部の先端に設けられ、略円錐台形状を呈する先端部と、
該先端部と同一材質で一体に形成され、前記先端部の略円錐台形状の略円形の上端面から該上端面と略同径で略柱状に所定量突出した１本の突起部と、
を有しており、
該突起部が前記端子に接触することで、前記電気部品と電気的に接触することを特徴とする電気接触子。
配線基板上に配置され、電気部品が収容される収容部を有するソケット本体と、
該ソケット本体に配設されて前記電気部品に設けられた端子に接触する請求項１に記載の電気接触子とを有することを特徴とする電気部品用ソケット。