JP6372997B2

JP6372997B2 - 電気部品用ソケット

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Publication number: JP6372997B2
Application number: JP2013250002A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　悟; 悟鈴木
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: JP2015109138A

Description

この発明は、第１電気部品が収容されると共に、第２電気部品上に配設されるソケット本体を有し、このソケット本体に上下方向に配設されたコンタクトピンを介して第１電気部品と第２電気部品とが互いに電気的に接続される電気部品用ソケットに関するものである。

従来から、この種の電気部品用ソケットとしては、例えば半導体装置（以下「ＩＣパッケージ」という）のバーンイン試験等の性能試験を行うものとして、特許文献１に記載されたようなＩＣソケットがある。

このＩＣソケットにおいて、ソケット本体は、第２電気部品である配線基板上に配設されるユニット本体と、第１電気部品であるＩＣパッケージが収容され、ユニット本体の上方に上下動自在に支持されたフローティングプレートとを備えている。また、コンタクトピンは、ＩＣパッケージに電気的に導通する上側接触部と、配線基板に電気的に導通する下側接触部と、下側接触部と上側接触部との間に位置するばね部とを備えている。

特開２０１２−５４２０７号公報

しかしながら、このような従来のものにあっては、次のような課題があった。

第１に、配線基板に反りがあると、この配線基板上にＩＣソケットが配設されたとき、コンタクトピンの下側接触部を持ち上げる力が局所的にしか発生しないため、コンタクトピンが複数ある場合に、下側接触部が配線基板に接触しないコンタクトピンが生じる恐れがある。これに加えて、配線基板に反りがあると、コンタクトピンの下側接触部と配線基板との間に塵埃が入り込み、ＩＣパッケージの性能試験を行う際に両者間の接触が不完全になる恐れがある。

第２に、コンタクトピンの上側接触部とＩＣパッケージとの間の接圧をコンタクトピンのばね部の弾性力、すなわちコンタクトピンの収縮に頼って発生させているため、この接圧を確保するためには、フローティングプレートの上下方向のストロークをある程度長くしなければならない。したがって、ＩＣソケット全体の低背化の妨げとなる。

そこで、この発明は、これらの課題を解決することが可能な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、第１電気部品が収容されると共に、第２電気部品上に配設されるソケット本体を有し、該ソケット本体に上下方向に配設されたコンタクトピンを介して前記第１電気部品と前記第２電気部品とが互いに電気的に接続される電気部品用ソケットであって、前記コンタクトピンは、前記第１電気部品に接触して電気的に導通する上側接触部と、前記第２電気部品表面に接触して電気的に導通する下側接触部と、前記下側接触部と前記上側接触部との間に位置するばね部と、前記ばね部の上方から突出した上側係止部と、前記ソケット本体に係止して前記下側接触部が前記ソケット本体の下面から下方へ突出する量を規制する下側係止部とが、１枚の板材から一体に形成されて、該ばね部が弾性変形することによって上下方向の弾性力を発生するように構成され、前記下側接触部は、前記板材における下端部を一方の板面側に丸めて幅を狭めるとともに最下端を平らにして形成されるとともに、前記下側係止部は、前記板材における前記下側接触部の直上に水平横断面形状がコの字形状で前記一方の板面側に向けて形成され、前記ソケット本体には、前記コンタクトピンの前記ばね部より下方にベース部材が設けられるとともに上方にプリロード部が設けられ、前記ソケット本体が前記第２電気部品上に配設されていない状態では、前記下側係止部が前記ベース部材の上面に係止して前記下側接触部が前記ベース部材の貫通孔に遊挿されて突出し、前記ソケット本体が前記第２電気部品上に配設されると、前記コンタクトピンの前記下側接触部が前記第２電気部品に押し上げられて、前記上側係止部が前記プリロード部の下面に係止して当該コンタクトピンの前記ばね部が弾性変形することにより、前記コンタクトピンの前記下側接触部から前記第２電気部品に予圧が生じるように構成されていることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記ソケット本体は、前記第２電気部品上に配設されるユニット本体と、前記第１電気部品が収容され、前記ユニット本体の上方に上下動自在に支持されたフローティングプレートとを備え、前記コンタクトピンには、水平方向に突出した上側係止部が設けられ、前記フローティングプレートが下降していない状態では、前記コンタクトピンの前記上側係止部が前記プリロード部に係止することにより、前記コンタクトピンの前記上側接触部の上方への移動が規制されていると共に、前記フローティングプレートが前記第１電気部品と共に下降すると、前記コンタクトピンの前記上側接触部が前記第１電気部品に押し下げられて当該コンタクトピンの前記ばね部が弾性変形するように構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ソケット本体に第１電気部品が収容される前に、コンタクトピンのばね部の弾性力を利用して、コンタクトピンの下側接触部から第２電気部品に予圧（以下「プリロード」という）を付与することができる。

その結果、第２電気部品に反りがあっても、コンタクトピンが複数ある場合に、すべてのコンタクトピンにおいて、その下側接触部を第２電気部品に接触させることができる。これに加えて、第２電気部品に反りがあっても、コンタクトピンの下側接触部と第２電気部品との間に塵埃が入り込んで両者間の接触が不完全になる事態の発生を防ぐことができる。また、フローティングプレートの上下方向のストロークが短くても、コンタクトピンの上側接触部と第１電気部品との間の接圧およびコンタクトピンの下側接触部と第２電気部品との間の接圧を確保できるので、ＩＣソケット全体の低背化が可能となる。

しかも、コンタクトピンが１部品からなるため、コンタクトピンの部品点数の減少により、ＩＣソケットの製造コストを削減することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、コンタクトピンに所定の下側係止部が設けられているため、コンタクトピンの下側接触部がソケット本体の下面から下方へ突出し過ぎるのを防ぐことができる。その結果、ソケット本体が第２電気部品上に装着されたときに、コンタクトピンの下側接触部が損傷を受ける事態の発生を未然に防止することが可能となる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、コンタクトピンに所定の上側係止部が設けられているため、ソケット本体が第２電気部品上に装着されてコンタクトピンの下側接触部が上昇しても、コンタクトピンの上側係止部が上昇するのを防ぐことができる。その結果、コンタクトピンの弾性力を確保することができ、上述したプリロード付与動作を容易に実現することができる。

この発明の実施の形態に係るＩＣソケットを示す斜視図であって、（ａ）は開閉体が開いた状態、（ｂ）は開閉体が閉じた状態を示す。同実施の形態に係るＩＣソケットを示す平面図である。同実施の形態に係るＩＣソケットのコンタクトピンの配設状態を示す縦断面図である。同実施の形態に係るコンタクトピン単体の斜視図である。同実施の形態に係るＩＣソケットの使用方法を示す断面図であって、（ａ）はＩＣソケットが配線基板上に配設されていない状態図、（ｂ）はＩＣソケットが配線基板上に配設された状態図、（ｃ）はさらにフローティングプレートがＩＣパッケージと共に下降した状態図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図５には、この発明の実施の形態を示す。

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、「第１電気部品」としてのＩＣパッケージ１２（図５参照）の性能試験を行うために、このＩＣパッケージ１２の半球状の半田ボール１２ｂと、「第２電気部品」としての測定器（テスター）の配線基板１０（図３参照）との電気的接続を図るものである。

ここでのＩＣパッケージ１２は、図５（ｃ）に示すように、略正方形のパッケージ本体１２ａの底面に多数の半田ボール１２ｂがマトリックス状に配列されたＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのものである。なお、半田ボール１２ｂの代わりに、平面電極パッドを格子状に並べたＬＧＡ（Land Grid Array）タイプのＩＣパッケージ（図示せず）であってもよい。

一方、ＩＣソケット１１は、図１乃至図３に示すように、配線基板１０上に装着される合成樹脂製のソケット本体１３を有している。このソケット本体１３には、ＩＣパッケージ１２を押圧する一対の開閉体１４、１５が配設されていると共に、これらの開閉体１４、１５を開閉させるための四角枠形状の操作部材１６が設けられている。

ソケット本体１３において、四角形の枠形状の外枠１８内には、コンタクトピンユニット１９が配設されている。

このコンタクトピンユニット１９は、図３乃至図５に示すように、複数の板状のコンタクトピン２０が配設されたユニット本体２１と、このユニット本体２１の上側に上下動自在に配設されてＩＣパッケージ１２が収容されるフローティングプレート２２と、フローティングプレート２２を上方に付勢するコイルスプリング（図示せず）とを有している。

ユニット本体２１は、図３に示すように、配線基板１０上に配設される略平板状のベース部材１７と、このベース部材１７に複数の支柱２５および皿ねじ２６を介して固定され、フローティングプレート２２の下方に位置する「プリロード部」としての略平板状のプリロードプレート２３と、これらベース部材１７、プリロードプレート２３間に位置し、コンタクトピン２０の弾性変形に合わせて水平方向に移動自在に支持された略平板状の仕切板２４とを有している。

フローティングプレート２２は、図３に示すように、コンタクトピン２０が挿通される貫通孔２２ａが多数形成されると共に、図１乃至図３に示すように、ＩＣパッケージ１２の各角隅部をガイドするガイド部２２ｂが形成されている。さらに、フローティングプレート２２は、図２，図３に示すように、ＩＣパッケージ１２の周縁部１２ｃが収容される収容部２２ｃを有している。

開閉体１４、１５は、それぞれ、図１、図２に示すように、ソケット本体１３にリンク機構３０を介して開閉自在に設けられた押圧部材３２を有している。また、開閉体１５の上面には、ヒートシンク３３が設けられている。そして、操作部材１６が最下位に位置しているときは、開閉体１４、１５及びヒートシンク３３が開いた状態となっており（図１（ａ）参照）、この状態から操作部材１６を上昇させて最上位に位置決めすると、リンク機構３０が作動して、開閉体１４、１５及びヒートシンク３３が閉じた状態となる（図１（ｂ）参照）。

コンタクトピン２０は、導電性に優れた金属板材（例えば、ベリリウム銅）をプレス加工して形成され、図３に示すように、ベース部材１７、仕切板２４、プリロードプレート２３及びフローティングプレート２２に跨って挿通されて狭ピッチで配設されている。コンタクトピン２０は、図４に単体で示すように、直線状に形成された下側直線部２０ａと、この下側直線部２０ａの下端部の幅を狭めて形成された下側接触部２０ｂと、下側直線部２０ａよりも上方に延設されて、浅い円弧状に湾曲したばね部２０ｃと、このばね部２０ｃの上端から上方に延びる上側直線部２０ｄと、コンタクトピン２０の最上部に位置してＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに接触する上側接触部２０ｅとを有している。

下側直線部２０ａには、図４に示すように、下側接触部２０ｂの上方に、水平横断面形状がコの字形状の下側係止部２０ｆが形成されている。一方、上側直線部２０ｄの下部には、水平方向に突出した上側係止部２０ｇが形成されている。

ばね部２０ｃは、所定の弾性力が得られるように湾曲させたものであり、コンタクトピン２０に軸方向への押圧力が加わった際に、湾曲半径が小さくなる状態に弾性変形し、コンタクトピン２０の全長を短くすると同時に、コンタクトピン２０を上方に伸ばそうとする反力を生じさせる。多数のコンタクトピン２０は、ばね部２０ｃが全て同一方向を向くように仕切板２４の貫通孔２４ａに遊挿されている。

上側接触部２０ｅは、例えば、上側直線部２０ｄの上端部をＴ字状に形成し、その横帯部分を丸めて冠状（略円筒状）に形成することによって得られる。そして、その冠状の上縁部には、複数の接触突起２０ｈが略環状に等間隔で配置・形成されている。

そして、このコンタクトピン２０は、図５（ａ）に示すように、下側係止部２０ｆがベース部材１７の上面１７ａに係止することにより、下側接触部２０ｂがベース部材１７の貫通孔１７ｃに遊挿されてベース部材１７の下面１７ｂから下方へ所定の突出量（配線基板１０に通常発生すると予想される反りによる凹みより大きい突出量）Ｌ１だけ突出していると共に、上側係止部２０ｇがプリロードプレート２３の下面２３ａに係止することにより、上側直線部２０ｄがプリロードプレート２３の貫通孔２３ｂに遊挿されると共に、上側接触部２０ｅがフローティングプレート２２の貫通孔２２ａにほぼ収納された状態となっている。

次に、かかるＩＣソケット１１の使用方法について、図５を用いて説明する。

まず、配線基板１０上にＩＣソケット１１を配設する。すると、コンタクトピン２０は、図５（ｂ）に示すように、下側接触部２０ｂが配線基板１０に押し上げられる形で、ばね部２０ｃの弾性力に抗して上昇する。このとき、コンタクトピン２０のばね部２０ｃより上方にプリロードプレート２３が設けられているため、コンタクトピン２０のばね部２０ｃが縮むように弾性変形する。その結果、コンタクトピン２０ごとに独立して、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂから配線基板１０にプリロードが生じる。

次に、このＩＣソケット１１にＩＣパッケージ１２を収容する。それには、まず、操作部材１６を図示省略のスプリングの付勢力に抗して最下位まで下降させて、開閉体１４、１５を開く。この状態では、図５（ｂ）に示すように、コイルスプリングの付勢力により、フローティングプレート２２が最上位に位置決めされている。

続いて、図示省略の自動機でＩＣパッケージ１２を搬送してＩＣソケット１１上に着座させる。すると、フローティングプレート２２の収容部２２ｃにＩＣパッケージ１２の周縁部が収容される。この収容時には、ＩＣパッケージ１２は、フローティングプレート２２のガイド部２２ｂにより所定の位置に案内される。その結果、ＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂは、図５（ｂ）に想像線で示すように、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅの真上に位置する。

次いで、操作部材１６を上昇させて最上位に位置決めすることにより、開閉体１４、１５を閉じる。すると、押圧部材３２によって、ＩＣパッケージ１２が下方に押圧され、その結果、フローティングプレート２２がコイルスプリングの付勢力に抗して下方に押し下げられる。

これにより、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅがＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに当接する。そして、フローティングプレート２２がさらに押し下げられると、図５（ｃ）に示すように、ばね部２０ｃが弾性変形して弾性力が発生するようになる。その結果、コンタクトピン２０は、上側接触部２０ｅがＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂに所定の接圧で接触すると共に、下側接触部２０ｂが配線基板１０に同じ接圧で接触するようになる。

この状態で、ＩＣパッケージ１２に電流を流してバーンイン試験等を行う。この際、ＩＣパッケージ１２で発生する熱は、このＩＣパッケージ１２に接触しているヒートシンク３３から放熱される。また、複数のコンタクトピン２０のばね部２０ｃは、仕切板２４の貫通孔２４ａに遊挿されることにより、弾性変形に応じて水平方向に移動しつつ、互いの短絡を防ぐことができる。これらの結果、バーンイン試験等を短時間で正確に実行することが可能となる。

このように、上記実施の形態では、コンタクトピン２０のばね部２０ｃより上方にプリロードプレート２３が設けられているため、ＩＣソケット１１にＩＣパッケージ１２が収容される前に、コンタクトピン２０ごとに独立して、コンタクトピン２０のばね部２０ｃの弾性力を利用して、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂから配線基板１０にプリロードを付与することができる。

その結果、配線基板１０に反りがあっても、その反りによる凹みが下側接触部２０ｂの突出量Ｌ１（図５（ａ）参照）を超えるという異常事態が起きない限り、すべてのコンタクトピン２０において、その下側接触部２０ｂを配線基板１０に接触させることができる。これに加えて、配線基板１０に反りがあっても、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂと配線基板１０との間に塵埃が入り込んで両者間の接触が不完全になる事態の発生を防ぐことができる。また、フローティングプレート２２の上下方向のストロークが短くても、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅとＩＣパッケージ１２の半田ボール１２ｂとの間の接圧およびコンタクトピン２０の下側接触部２０ｂと配線基板１０との間の接圧を確保できるので、ＩＣソケット１１全体の低背化が可能となる。

しかも、コンタクトピン２０は、上述したとおり、上側接触部２０ｅ、下側接触部２０ｂ、ばね部２０ｃ等が一体に形成されたもの（つまり、１部品からなるコンタクトピン）であるため、上下一対のプランジャーがスプリングを介して上下動自在に保持されたコンタクトピン（つまり、３部品からなる、いわゆるプローブピン）等に比べて、コンタクトピン２０の部品点数を減らすことができ、ひいてはＩＣソケット１１の製造コストを削減することが可能となる。

また、このＩＣソケット１１は、コンタクトピン２０に所定の下側係止部２０ｆが設けられているため、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂがベース部材１７の下面１７ｂ（ソケット本体１３の下面）から下方へ突出し過ぎるのを防ぐことができる。その結果、ソケット本体１３が配線基板１０上に装着されたときに、コンタクトピン２０の下側接触部２０ｂが損傷を受ける事態の発生を未然に防止することが可能となる。

さらに、このＩＣソケット１１は、コンタクトピン２０に所定の上側係止部２０ｆが設けられているため、ソケット本体１３が配線基板１０上に装着されてコンタクトピン２０の下側接触部２０ｂが上昇しても、コンタクトピン２０の上側接触部２０ｅが上昇するのを防ぐことができる。その結果、コンタクトピン２０の弾性力を確保することができ、上述したプリロード付与動作を容易に実現することができる。

なお、上記実施の形態では、フローティングプレート２２を備えたＩＣソケット１１について説明したが、フローティングプレート２２を備えていないＩＣソケット１１にもこの発明を同様に適用することができる。

また、上記実施の形態では、プリロード部として略平板状のプリロードプレート２３を備えたＩＣソケット１１について説明したが、プリロードプレート２３以外のプリロード部を代用することもできる。

また、上記実施の形態では、コンタクトピン２０のばね部２０ｃを湾曲形状としたが、このばね部２０ｃは、弾性変形することによって上下方向の弾性力を発生するものである限り、どのような形状であっても構わない。

さらに、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。

10 配線基板（第２電気部品）
11 ＩＣソケット（電気部品用ソケット）
12 ＩＣパッケージ（第１電気部品）
12b 半田ボール
13 ソケット本体
17 ベース部材
17b 下面
20 コンタクトピン
20b 下側接触部
20c ばね部
20e 上側接触部
20f 下側係止部
20g 上側係止部
21 ユニット本体
22 フローティングプレート
23 プリロードプレート（プリロード部）
24 仕切板

Claims

第１電気部品が収容されると共に、第２電気部品上に配設されるソケット本体を有し、該ソケット本体に上下方向に配設されたコンタクトピンを介して前記第１電気部品と前記第２電気部品とが互いに電気的に接続される電気部品用ソケットであって、
前記コンタクトピンは、前記第１電気部品に接触して電気的に導通する上側接触部と、前記第２電気部品表面に接触して電気的に導通する下側接触部と、前記下側接触部と前記上側接触部との間に位置するばね部と、前記ばね部の上方から突出した上側係止部と、前記ソケット本体に係止して前記下側接触部が前記ソケット本体の下面から下方へ突出する量を規制する下側係止部とが、１枚の板材から一体に形成されて、該ばね部が弾性変形することによって上下方向の弾性力を発生するように構成され、
前記下側接触部は、前記板材における下端部を一方の板面側に丸めて幅を狭めるとともに最下端を平らにして形成されるとともに、
前記下側係止部は、前記板材における前記下側接触部の直上に水平横断面形状がコの字形状で前記一方の板面側に向けて形成され、
前記ソケット本体には、前記コンタクトピンの前記ばね部より下方にベース部材が設けられるとともに上方にプリロード部が設けられ、
前記ソケット本体が前記第２電気部品上に配設されていない状態では、前記下側係止部が前記ベース部材の上面に係止して前記下側接触部が前記ベース部材の貫通孔に遊挿されて突出し、
前記ソケット本体が前記第２電気部品上に配設されると、前記コンタクトピンの前記下側接触部が前記第２電気部品に押し上げられて、前記上側係止部が前記プリロード部の下面に係止して当該コンタクトピンの前記ばね部が弾性変形することにより、前記コンタクトピンの前記下側接触部から前記第２電気部品に予圧が生じるように構成されていることを特徴とする電気部品用ソケット。
前記ソケット本体は、前記第２電気部品上に配設されるユニット本体と、前記第１電気部品が収容され、前記ユニット本体の上方に上下動自在に支持されたフローティングプレートとを備え、
前記コンタクトピンには、水平方向に突出した上側係止部が設けられ、
前記フローティングプレートが下降していない状態では、前記コンタクトピンの前記上側係止部が前記プリロード部に係止することにより、前記コンタクトピンの前記上側接触部の上方への移動が規制されていると共に、前記フローティングプレートが前記第１電気部品と共に下降すると、前記コンタクトピンの前記上側接触部が前記第１電気部品に押し下げられて当該コンタクトピンの前記ばね部が弾性変形するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気部品用ソケット。