JP6360671B2 - 電子コンポーネントの高電流検査のための検査ソケットのための接触ばね - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提項に記載された、電子コンポーネントの電流検査のため、特に高電流検査のための検査ソケットのための接触ばねに関するものであり、および、請求項４の前提項に記載された検査ソケットに関するものである。

電子コンポーネントは、その電気的な機能をチェックするために、特定の検査にかけられるのが通常である。そのために複数の選択肢が知られている。たとえば電子コンポーネントは、まだ個別化される前に基板の上で検査される。あるいは支持体が設けられ、その上に多数の電子コンポーネントが取り付けられる。

そして、支持体や基板がいわゆるハンドラーに引き渡される。ハンドラーは通常定置のテストヘッドを有しており、同じく定置の検査ソケットがこれと接続される。支持体または基板は、検査ソケットに対して正確に位置決めされる。すべての電子コンポーネントと同時に接触して検査する検査ソケット、または、特定のコンポーネント群だけを同時に検査する検査ソケット、または、各々のコンポーネントを個別に検査する検査ソケットを使用することができる。すべての電子コンポーネントが同時に検査されるのではないとき、検査ステップが終わるたびに、支持体または基板をあらためて位置決めしなくてはならない。

あるいは特定のケースでは、電子コンポーネントが個別にハンドラーへ引き渡され、そこで同じく個別にさらに処理される。個々のコンポーネントはいわゆるネストに挿入され、その中で検査ソケットに対して位置決めされる。

高い電流を切り換えて導通することができる電子コンポーネントが知られるようになっている。そのようなコンポーネントは、たとえば大きい電力消費量と、迅速な切換インターバルと、できる限り少ない損失とを有する設備のための電流供給部で必要とされる。

そのような電子コンポーネントの高電流検査のために、電子コンポーネントの接触されるべきいくつかの接触面について２つの接触ばねを有する検査ソケットがしばしば利用される。このとき一方の接触ばねは、電子コンポーネントに切換信号を送る役目を果たし、他方の接触ばねは、切り換えられるべき電流を供給する役目を果たす。

これら両方の接触ばねはただ１つの接触面と接触するので、比較的密接して相並んで配置されていなくてはならない。その一方で、これらの接触ばねは高い電流容量を必要とする。すなわちこの場合、既存の少ない設計スペースと、高い電流容量のためのできる限り広い表面を有するできる限り大きい直径と、良好な熱放出性とが対立する。

公知の接触ばねはばね鋼板で製作されており、したがって２つの同じ側面を有しているのに対して、その厚みはどこでも一定である。ばね鋼板の厚みは、特に、電子コンポーネントの接触面の間隔とサイズに準じて決められる。したがって、非常に多数の密接して相並んで位置する小さい接触面を有する電子コンポーネントでは、厚みの小さい接触ばねを使用しなくてはならない。そうしないと、相並んで配置された接触ばねが相互に影響を及ぼしたり、接触したりすることになるからである。サイズと電流容量という相反する要求事項に基づき、特に、密接して相並んで位置する多数の接触面を有する電子コンポーネントの高電流検査のための従来式の接触ばねは、ごく短い耐用期間しか有していない。

接触ばねのばね力は、一方ではその材料厚みによって規定され、他方では、ばねレバーの最小厚みによって規定される。ばね力は常にほぼ等しく設計されるのがよいので、このようなばねレバーの最小厚みは、材料厚みが比較的大きい接触ばねの場合には、材料厚みが小さい接触ばねの場合よりも小さく選択される。

本発明の課題は、互いに相反する要求事項にもかかわらず接触ばねの耐用期間を延ばすことができる、電子コンポーネントの電流検査のため、特に高電流検査のための検査ソケットのための接触ばねを構成することにある。さらに、本発明による接触ばねを収容するための検査ソケットを提供することが意図される。

この課題は本発明によると、請求項１の構成要件を有する、電子コンポーネントの電流検査のため、特に高電流検査のための検査ソケットのための接触ばねによって解決され、および、請求項４の構成要件を有する検査ソケットによって解決される。本発明のその他の詳細事項や利点は、従属請求項から明らかとなる。

本発明の１つの実施例では、事前設定された厚みのばね鋼板から製作され、向かい合う２つの特に同一の側面を有するとともに、ばねレバーと、検査先端部を備えた検査レバーとを有する、電子コンポーネントの電流検査のため、特に高電流検査のための検査ソケットのための接触ばねが提供され、検査レバーは、検査ソケットと電子コンポーネントとの間の相対運動によってばねレバーとほぼ平行に延びる電子コンポーネントの接触面に検査先端部を載置することを可能にする角度をばねレバーとともに形成し、側面のジオメトリーは次の条件を満たしている：
・第１の点と第２の点の間隔の寸法は長さの少なくとも２．３倍であり、
・第１の点は電子コンポーネントのほうを向いている側面の境界線上に位置するとともに、長さの３倍から５倍、特に４倍の間隔を検査先端部から有しており、
・第１の点は１２０°から１５０°の範囲内の角度、特に１３５°の角度の頂点を形成し、その一方の辺は検査ソケットと電子コンポーネントの間の相対運動の方向で電子コンポーネントに向かって延びており、他方の辺は電子コンポーネントと反対を向いているほうの側面の境界線と第２の点で交わり、
・長さは検査ソケットと電子コンポーネントの間の相対運動の方向で見てばねレバーの最小厚みに相当している。

このような接触ばねジオメトリーにより、接触ばねの耐用期間を有意に延ばすことができる。

接触は、電子コンポーネントの機能検査で適用することができる（いわゆるバックエンドテスト）。その場合、一時的に比較的大量の電流が流れ、そのために接触ばねが加熱される用途がある。特に、接触ばねの明瞭な加熱（たとえば少なくとも１０℃、特にたとえば少なくとも３０℃）を引き起こす高電流が対象となるそうした用途については、本発明の各実施例が特別に好ましい。

本発明の１つの実施例に基づくばねの側面は、それぞれ同一であってよく（すなわち上面と下面が合同である）、そのようなばねは特別に好都合に製作可能であるが、合同でない側面を有するジオメトリーも可能である。

１つの好ましい実施例では、接触ばねの側面のジオメトリーは次の条件を満たしている：
・点Ｐ_ｏと点Ｐ_ｕの間隔を表す寸法Ｌは長さＬ１の少なくとも２．３倍であり、
・点Ｐ_ｏは電子コンポーネントのほうを向いている側面の境界線上に位置するとともに、Ｌ１の４倍の間隔を検査先端部から有しており、
・点Ｐ_ｏは１３５°の角度の頂点を形成し、その一方の辺は検査ソケットと電子コンポーネントの間の相対運動の方向で電子コンポーネントに向かって延びており、他方の辺は電子コンポーネントと反対を向いているほうの側面の境界線と点Ｐ_ｕで交わり、
・長さＬ１は検査ソケットと電子コンポーネントの間の相対運動の方向で見たばねレバーの最小厚みに相当している。

検査レバーとばねレバーに接触ばねを区分することは、形状面からは、どのような接触ばねの場合にも容易に可能なわけではない。検査レバーとばねレバーはしばしば明確な結合個所なしに、相互に移行し合っているからである。したがって、この区分は機能的なものと理解すべきである：検査レバーは、電子コンポーネントの接触面の上に載置される検査先端部を担持するとともに、事実上、弾性変形を受けることがない；それに対してばねレバーは、どのような接触をしたときでも弾性変形し、検査先端部と電子コンポーネントの接触面との間の接触が再び解消されると、ただちに初期形状に戻る。

接触ばねはばね鋼板から製作され、したがってどこでも同じ厚みを有している。このとき、相応に面取りされていてよい本来の検査先端部だけが例外をなすことができる。ばねレバーと検査レバーを側面図で見ると、点状の先端部と、ばねレバーおよび検査レバーの結合領域の膨出部とを有する面が生じている。

すでに先ほど説明したとおり、ばねレバーの最小厚みの長さＬ１は、接触ばねの材料厚みに依存して決まる。検査先端部が電子コンポーネントの接触面に対して押圧されるばね力は、常にほぼ等しい大きさであるのがよいからである。それが意味するのは、小さい長さＬ１を有する接触ばねの電流容量は、その大きい材料厚みに基づき、大きい長さＬ１を有する接触ばねの電流容量よりも通常大きいということである。大きい長さＬ１を有する接触ばねは、小さい材料厚みを有しているからである。

したがって、ばねレバーの最小厚みの長さＬ１は接触ばねの電流容量と直接的に関連しているので、この値が本発明による思想の基本値として援用される。

点Ｐ_ｏと点Ｐ_ｕの間の間隔を表す寸法Ｌは、検査先端部に対する特定の間隔での接触ばねの側面の大きさを表す寸法となる。点Ｐ_ｏと点Ｐ_ｕの間の間隔について指定される寸法Ｌにより、特に、増大した熱容量を定義することが意図される。増大した電流容量のために必要である熱容量の引き上げは、接触ばねの先端部で直接行うことはできない。スペース状況がそれを許さないからである。

あるいは増大した熱容量を、検査先端部から広すぎる間隔のところに配置してはならない。そこでは、少ない作用しか発揮できないことになるからである。ばねレバーの最小厚みＬ１の４倍の長さに相当する、検査先端部から増大した熱容量部までの間隔が、これらの要求事項の優れた妥協であることが判明している。

検査先端部が電子コンポーネントの接触面に押圧されたとき、ばねレバーの弾性変形を許容するために、接触ばねのばねレバーは自由でなければならない。それにもかかわらず、検査ソケットと接触ばねとの正確な位置での安定した電気接続を確保するために、接触ばねのばねレバーは、検査レバーと反対を向いている側に支持領域を有しており、この支持領域によって、接触ばねが検査ソケットで固定される。

接触ばねは、通常、プラスチックで製作される。プラスチックは金属よりも低い耐熱性を有しているので、接触ばねの温度が支持領域でクリティカルな温度を超えないように配慮されなくてはならない。したがって接触ばねの支持領域では、その表面積が拡大されているのが好ましい。そのために、接触ばねのばねレバーの側面は、接触ばねの支持領域に拡張部を有している。

電子コンポーネントを接触ばねと導電接続させる、電子コンポーネントの高電流検査のための検査ソケットが意図される。そのために検査ソケットは、本発明に基づく多数の接触ばねを有している。

検査されるべき電子コンポーネントには、切換信号だけでなく、切り換えられるべき電流も供給されなくてはならず、その結果として生じる電流が測定されなければならない。この目的のために、電子コンポーネントの接触のために、それぞれの側面が１つの平面に位置するように配置された第１および第２の接触ばねが設けられている。

ばねレバーの支持領域の肉厚部は、それぞれ他方の接触ばねと向かい合う方向にそれぞれ延びている。このようにして、組をなして配置される第１および第２の接触ばねを非常に密接して取り付けることができ、それにもかかわらず支持領域では、検査ソケットへの良好な熱放出を可能にする表面積を実現する。それにより支持領域における接触ばねの温度は、組をなす密接な配置にもかかわらず、支持材料が損傷することがない範囲内に保たれる。

組をなす接触ばねの相上下する配置によって、および、非常に近くに相並んで位置する検査先端部によって、上側の第１の接触ばねの側面は、下側の第２の接触ばねの側面と同程度まで大きく拡大することができない。したがって、点Ｐ_ｏとＰ_ｕの間の間隔についての寸法Ｌは、第１の上側の接触ばねにおいては長さＬ１の少なくとも２．３５倍、第２の下側の接触ばねにおいては長さＬ１の少なくとも２．７５倍であるのが特別に好ましい。

本発明のその他の詳細事項や利点は、図面を参照して詳しく説明する実施例の記述から明らかとなる。

図面は次のものを示している：

本発明による検査ソケットを示す斜視図である。 検査ソケットを示す断面図である。 上側の第１の接触ばねと、下側の第２の接触ばねとで構成される本発明の１組の接触ばねを、検査先端部から支持領域まで示す側面図である。 図３の検査レバーを補助線なしで示す側面図である。

図１に示す検査ソケット１は、その側面の一方の側に１２の接触面を有するとともに他方の側に３つの接触面を有する電子コンポーネントの検査のために意図されている。電子コンポーネントの側面の一方の側における３つの接触面は、各組の接触ばね３，４を介して接触されるのに対して、電子コンポーネントの側面の他方の側における１２の接触面については、各組の接触ばね５，６が設けられている。取付部２を介して、ここには図示しないテストヘッドに、検査ソケットが正確な位置で固定される。

接触ばね３，４および５，６は摩耗部品であるため、検査ソケット１は、比較的容易な方法で開くことができ、接触ばね３，４および５，６を問題なく交換できるように構成されている。

すでに上で説明した接触ばねの電流容量と耐熱性という問題が特に当てはまるのは、非常に限られたスペースに集中する各組の接触ばね５，６についてである。それに対して各組の接触ばね３，４は、相応に成形できる程度に広い相互間隔を有しているので、各組の接触ばね３，４では特別な解決策は必要ではない。

したがって、図２に示すような検査ソケット１の断面は、各組の接触ばね５，６を含んでいる領域だけに限定される。接触ばね５ないし６は、基本的に、検査レバー５ａ，６ａとばねレバー５ｂ，６ｂとを有している。接触ばね５，６の寸法設定、ないし検査レバー５ａ，６ａとばねレバー５ｂ，６ｂとの間の結合は、接触ばね５を接触ばね６の上方に取り付けることができ、それにもかかわらず、検査先端部５ｆ，６ｆを１つの高さに位置させることができ、電子コンポーネントの同じ接触面に接触させることができるように構成されている。

すでに上で述べたとおり、検査レバー５ａないし６ａとばねレバー５ｂないし６ｂとの間の区別は、機能的な側面からのみ可能である。ばねレバー５ｂないし６ｂの役割は、検査先端部５ｆないし６ｆを電子コンポーネントの接触面に変わらない力で圧着し、接触面から取り外された後に再び当初の位置へと動かすことにある。したがって、ばねレバー５ｂないし６ｂは弾性変形を受ける。検査レバー５ａないし６ａは弾性変形すべきではない。検査レバーは検査先端部５ｆないし６ｆを有しており、電子コンポーネントの接触面でこれを正確に位置決めするためのものである。

ばねレバー５ｂないし６ｂは、検査レバー５ａないし６ａと向かい合う側で、支持領域５ｃないし６ｃへと移行している。支持領域５ｃないし６ｃは、ここには詳しくは図示しないプラスチック製の部品の間に挟み込まれている。プラスチックへの熱放出は周囲空気への熱放出よりも少ないので、この支持領域では接触ばねの表面積が拡大されている。それにもかかわらず、両方の接触ばね５および６の相互間隔を小さく抑えることができるようにするために、支持領域５ｃ，６ｃにおける肉厚部は、常にそれぞれ他方の接触ばねと反対を向く方向に延びている。

支持部５ｃないし６ｃの後には、検査ソケット１の下面にある接点５ｅないし６ｅへの導電接続を成立させる結合部分５ｄないし６ｄが、直角をなして後続している。これらの接点５ｅ，６ｅは、ここには図示しないテストヘッドの相応に成形された接触片と接続される。接触ばね５，６を介して、少ない損失しか生じない導電接続が、電子コンポーネントの接触面とテストヘッドとの間で具体化される。

ばねレバー５ｂ，６ｂと検査レバー５ａ，６ａとを備える接触ばね５，６の厳密な構成は、図３および４から見て取ることができる。

断面積や表面積を拡大すれば、接触ばね５，６の耐用期間を延ばすことができることが判明している。ばねの材料厚みは、電子コンポーネントの接触面がそれぞれ密接に相並んで位置しているために可変ではないので、接触ばねは、向かい合う側面のジオメトリーの構成を通じて、このような要求事項に合わせて適合化されなければならない。

接触ばねの耐用期間にとって決定的に重要なのは、検査レバー５ａ，６ａの領域である。ここでは高い熱負荷が発生するので、この領域には高い熱容量部が創出されるべきである。しかしこのことは、検査先端部そのものの拡大によっては可能でない。そこでは利用できるスペースが非常に限られているからである。したがって熱容量の増大は、できる限り検査先端部の近傍に位置しているが、検査先端部の設計スペースを拡大することがなく、接触ばねの運動性を制約するのでもない、接触ばねの領域で創出されなければならない。また、熱容量の増大から、互いに密接に並ぶ接触ばねの電気特性に相互の影響が生じるべきでない。

熱容量の増大は、検査レバー５ａ，５ｂとばねレバー５ｂ，６ｂとの間の結合領域で行うのが最善であることが判明している。ここで接触ばねの向かい合う側面を変わらない材料厚みのままで拡大することができ、それにより検査先端部から十分に熱を放出することができ、接触ばねの温度が許容範囲内に保たれるようにすることができる。このとき、一方では相応の熱容量が実現されるが、他方では両方の接触ばね５および６がその運動に関して相互に妨げることがないように、検査レバーとばねレバーの間の結合領域が肉厚にされる。

接触ばねが電子コンポーネントの接触面に対して押圧される力は、特定の範囲内にあるのがよいので、ばねレバー５ｂ，６ｂの最小厚み５ｇ，６ｇは、接触ばねの材料厚みに準じて決められる。しかし、接触ばねの材料厚みはその熱容量に影響を及ぼすので、ばねレバーの最小厚みの寸法が、検査レバーとばねレバーの間の結合領域を構成するために援用される。

ばねレバー５ｂないし６ｂの最小厚み５ｇないし６ｇの長さは、ここでは符号Ｌ１で表されている。この長さを前提とした上で、接触ばねの側面の上側の境界線５ｌないし６ｌの上で、それぞれの検査先端部５ｆないし６ｆに対して各接触ばねの長さＬ１の４倍のオーダーの間隔を有する点Ｐｏが規定される。つまり接触ばね５の点Ｐｏは、接触ばね５の側面の上側の境界線（上面）５ｌと、接触ばね５のＬ１の４倍の半径を有する、検査先端部５ｆを中心とする円弧５ｈとの交点５ｏとして定義され、それに対して接触ばね６の点Ｐｏは、接触ばね６の側面の上側の境界線（上面）６ｌと、検査先端部６ｆを中心とする円弧６ｈとの交点６ｏとして規定され、円弧６ｈは接触ばね６のＬ１の４倍の半径を有している。それぞれの円弧５ｈないし６ｈの中心点をより良く図示するために、図３の検査先端部５ｆないし６ｆはそれぞれ小円として図示されている。

このように規定される交点５ｏおよび６ｏは、電子コンポーネントと検査ソケット１との間の相対運動の方向に第１の辺５ｉないし６ｉが延びる角度の頂点である。第２の辺５ｋないし６ｋは、第１の辺５ｉ，６ｉとともに１３５°の角度をそれぞれ形成する。

第２の辺５ｋおよび６ｋと、接触ばね５および６の側面のそれぞれ下側の境界線（下面）５ｍないし６ｍとの交点５ｕおよび６ｕにより、両方の接触ばねの点Ｐｕが定義される。

図４には、より良く認識できるように小円で囲まれている両方の接触ばね５および６の点Ｐ_ｏおよびＰ_ｕが、図面を見やすくする理由から設計線なしで再度示されている。点Ｐ_ｏとＰ_ｕの間には、材料厚みに加えて、特に各接触ばねの耐熱性および電流容量について固有の寸法Ｌを有する間隔５ｎないし６ｎが生じている。寸法Ｌを有する間隔は、検査先端部からさほど遠く離れてはいないが、それにもかかわらず、非常に密接な検査先端部を可能にするとともに接触ばねの運動性を妨げることがない、側面の領域における膨出を表す目安となる。

本発明によると、間隔５ｎ，６ｎの寸法Ｌは、ばねレバーの最小厚みの長さＬ１の少なくとも２．３倍であることが意図される。ここに図示した２つの接触ばね５および６を備える実施例では、上側の第１の接触ばね５における間隔５ｎの寸法Ｌは、最小厚み５ｇの長さＬ１の少なくとも２．３５倍であり、下側の第２の接触ばね６における間隔６ｎの寸法Ｌは、最小厚み６ｇの長さＬ１の少なくとも２．７５倍である。最小厚み５ｇ，６ｇはここでは常に、ここには図示しない電子コンポーネントと検査ソケットの間の相対運動の方向を意味しており、この方向は、図３では第１の辺５ｉおよび６ｉによっても図示されている。

図示した実施例では、上側の接触ばね５のばねレバーは、Ｌ１＝０．３０ｍｍの最小厚み５ｇを有している（縮尺に忠実には図示していない）。点Ｐ_ｏとＰ_ｕの間隔５ｎの寸法Ｌは０．７２ｍｍであり、すなわち、長さＬ１の２．４０倍である。下側の接触ばね６はＬ１＝０．３３ｍｍの最小厚み６ｇを有しており、点Ｐ_ｏとＰ_ｕの間隔６ｎの寸法Ｌは０．９２ｍｍであり、すなわち、長さＬ１の２．７９倍である。

１ 検査ソケット
２ 取付部
３ 第１の外側の接触ばね
４ 第２の外側の接触ばね
５ 上側の接触ばね
６ 下側の接触ばね
５ａ、６ａ 検査レバー
５ｂ、６ｂ ばねレバー
５ｃ、６ｃ 支持領域
５ｄ、６ｄ 結合部分
５ｅ、６ｅ 接点
５ｆ、６ｆ 検査先端部
５ｇ、６ｇ ばねレバーの最小厚み
５ｈ、６ｈ 検査先端部を中心とする円弧
５ｉ、６ｉ １３５°の角度の第１の辺
５ｋ、６ｋ １３５°の角度の第２の辺
５ｌ、６ｌ 側面の上側の境界線
５ｍ、６ｍ 側面の下側の境界線
５ｎ、６ｎ 点Ｐ_ｏとＰ_ｕの間隔
５ｏ、６ｏ 点Ｐ_ｏ
５ｕ、６ｕ 点Ｐ_ｕ

Claims (2)

1. 電子コンポーネントの電流検査のための検査ソケットであって、
   前記電子コンポーネントの接触面について第１の接触ばね及び第２の接触ばねが設けられており、前記第１の接触ばね及び前記第２の接触ばねはその側面が１つの平面にそれぞれ位置するように配置され、
   前記第１の接触ばね及び前記第２の接触ばねはそれぞれ、
   事前設定された厚みのばね鋼板から製作され、向かい合う上面及び下面を有するとともに、ばねレバーと、検査先端部を備えた検査レバーとを有し、前記検査レバーは、前記検査ソケットと前記電子コンポーネントとの間の相対運動によって前記ばねレバーとほぼ平行に延びる前記電子コンポーネントの前記接触面に前記検査先端部を載置することを可能にする角度を前記ばねレバーとともに形成する、そのような接触ばねにおいて、前記側面のジオメトリーは次の条件を満たしており、すなわち、
   ・点Ｐｏと点Ｐｕの間隔の寸法Ｌは長さＬ１の少なくとも２．３倍であり、
   ・前記点Ｐｏは、前記上面上に位置するとともに、前記長さＬ１の３倍から５倍の間隔を前記検査先端部から有し、前記上面は前記電子コンポーネントのほうを向いており、
   ・前記点Ｐｏは１２０°から１５０°の範囲内の角度の頂点を形成し、その一方の辺は前記検査ソケットと前記電子コンポーネントの間の相対運動の方向で前記電子コンポーネントに向かって延びており、他方の辺は前記下面と前記点Ｐｕで交わり、前記下面は前記電子コンポーネントと反対を向いており、
   ・前記長さＬ１は前記検査ソケットと前記電子コンポーネントの間の相対運動の方向で見て前記ばねレバーの最小厚みに相当し、
   前記第１の接触ばね及び前記第２の接触ばねのそれぞれの前記ばねレバーは前記検査レバーと反対を向いている側に支持領域を有しており、該支持領域によって前記検査ソケットに固定され、
   前記第１の接触ばねの前記ばねレバーの前記上面は前記第１の接触ばねの前記支持領域に第１の接触ばねの拡張部を有し、前記第２の接触ばねの前記ばねレバーの前記下面は前記第２の接触ばねの前記支持領域に、前記第１の接触ばねの拡張部が拡張する方向と反対の方向に拡張する第２の接触ばねの拡張部を有する、検査ソケット。
2. 前記点Ｐｏと前記点Ｐｕの間の間隔についての寸法は、前記第１の接触ばねでは前記長さＬ１の少なくとも２．３５倍であり、前記第２の接触ばねでは前記長さＬ１の少なくとも２．７５倍であることを特徴とする、請求項１に記載の検査ソケット。

Images