JP7169989B2 - 電気接続用ソケット - Google Patents

Description

本開示は、電気接続用ソケットに関する。

電気部品（例えば、ＩＣパッケージ）と回路基板（例えば、ＰＣＢ基板）との間における電気信号の授受を中継する電気接続用ソケットが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この種の電気接続用ソケットにおいては、近年のデータ転送速度の高速化の要請から、高周波（例えば、１０ＧＨｚ）の電気信号を中継することが求められている。そのため、当該電気接続用ソケットは、信号劣化を抑制し得るように、信号伝達を行うシグナルピンが、グラウンド接続された金属筐体に設けられた連通孔内に挿通されて構成されている。これによって、シグナルピンは、金属筐体の連通孔の内壁面との間で、いわゆる同軸線路を構成し、電気部品と回路基板との間に、インピーダンス整合された信号路を提供する。

特表２０１５－５０７１９８号公報

ところで、この種の電気接続用ソケットにおいて、シグナルピンは、典型的には、絶縁性の保持部材によって、金属筐体の連通孔内に保持されている。しかしながら、当該保持部材は、一般に、空気と比較して大きな比誘電率を有している。

そのため、シグナルピンと連通孔の内周面とによって構成される同軸構造の信号路においては、当該保持部材に保持された領域と他の領域との間で、特性インピータンスのずれが生じる場合がある。その結果、電気部品と回路基板との間で信号伝達する際に、当該信号路内で反射現象に起因した信号劣化が発生するおそれがある。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、シグナルピンが構成する信号路におけるインピーダンス整合を確保し、信号伝達時の信号劣化を抑制し得る電気接続用ソケットを提供することを課題とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
第１電気部品と第２電気部品との間における電気信号の授受を中継する電気接続用ソケットであって、
自身の上面と下面との間を連通する連通孔を有し、前記下面側に前記第１電気部品が配設され、且つ前記上面側に前記第２電気部品が配設される金属筐体と、
自身と前記連通孔の内壁面との間で同軸線路を構成するように前記連通孔内に挿通され、一端が前記第１電気部品の端子と電気接続し、他端が前記第２電気部品の端子と電気接続するシグナルピンと、
前記連通孔内において、前記シグナルピンの外周面が前記連通孔の内壁面から離間するように、前記シグナルピンを保持する保持部材と、
を備え、
前記シグナルピンが構成する信号路の特性インピーダンスは、前記シグナルピンが前記保持部材に保持される第１領域において、基準となる所定の特性インピーダンスよりも小さく、且つ、前記第１領域に隣接する第２領域において、前記所定の特性インピーダンスよりも大きい
電気接続用ソケットである。

本開示に係る電気接続用ソケットによれば、シグナルピンが構成する信号路におけるインピーダンス整合を確保し、信号伝達時の信号劣化を抑制することができる。

図１は、一実施形態に係る電気接続用ソケットの側面断面図である。 図２は、一実施形態に係る電気接続用ソケットのシグナルピンの側面断面図である。 図３は、一実施形態に係る電気接続用ソケットの金属筐体を上面側から見た斜視図である。 図４は、一実施形態に係る電気接続用ソケットの金属筐体を下面側から見た斜視図である。 図５は、一般的な同軸構造の信号路の特性インピーダンスについて、説明する図である。 図６は、比較例１に係る電気接続用ソケットの構成を示す図である。 図７は、比較例２に係る電気接続用ソケットの構成を示す図である。 図８は、一実施形態に係る電気接続用ソケットの構成を示す図である。 図９Ａ乃至図９Ｄは、一実施形態に係る電気接続用ソケットの製造工程の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［電気接続用ソケットの全体構成］
以下、図１～図４を参照して、一実施形態に係る電気接続用ソケットの構成の一例について説明する。

図１は、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の側面断面図である。

図２は、本実施形態に係る電気接続用ソケット１のシグナルピン１１の側面断面図である。図３は、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の金属筐体１０を上面側から見た斜視図である。図４は、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の金属筐体１０を下面側から見た斜視図である。

本実施形態に係る電気接続用ソケット１は、表面実装式のソケットであり、回路基板Ｐ（本発明の第１電気部品）上に装着される。そして、電気接続用ソケット１の上部には、ＩＣパッケージＢ（本発明の第２電気部品）が装着される。尚、以下では、電気接続用ソケット１から見て回路基板Ｐ側を下方側（図１の下方側に相当）、ＩＣパッケージＢ側を上方側（図１の上方側に相当）として、説明する。

本実施形態に係る電気接続用ソケット１は、例えば、ＩＣパッケージＢの性能試験を行う用途に適用される。そして、電気接続用ソケット１は、自身の上面側に配されたＩＣパッケージＢと、自身の下面側に配されたＩＣ試験装置側の回路基板Ｐとの電気的接続を行う。尚、データ転送速度を維持する最も効率がよい手法としては、回路基板Ｐに直接ＩＣパッケージＢを半田付けすることであるが、ここでは、回路基板ＰとＩＣパッケージＢとを着脱可能にするため、電気接続用ソケット１を用いた電気的接続を行っている。

ＩＣパッケージＢは、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのＩＣパッケージである。ＩＣパッケージＢは、例えば、外部接続用の端子として、パッケージ本体の下面から下方に向けて突出する半田ボールＢａを有している。

尚、ＩＣパッケージＢは、電気接続用ソケット１に設けられたラッチ（図示せず）により、電気接続用ソケット１上に装着される。ＩＣパッケージＢは、ラッチが閉じられた状態においては、自身の上面が押圧されるようにして電気接続用ソケット１上に装着され、当該ラッチが開かれることにより、電気接続用ソケット１から取り外されるようになっている。

回路基板Ｐは、例えば、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板である。回路基板Ｐには、例えば、ＩＣパッケージＢの性能試験を行うための信号を生成したり、ＩＣパッケージＢからの信号を受信処理する信号路用の回路パターン、及び、グラウンド電圧を供給するためのグラウンドパターン等が形成されている。又、回路基板Ｐ上には、当該回路基板Ｐの表面から露出した状態で、信号路用の回路パターンに接続されたパッド電極Ｐａが形成されている。

尚、電気接続用ソケット１は、回路基板Ｐに対して、ボルト及びナット等によって装着される。

電気接続用ソケット１は、金属筐体１０、ＩＣパッケージＢと回路基板Ｐとの間における信号伝達を行うシグナルピン１１、並びに、シグナルピン１１を保持するトップスリーブ１２（本発明の第１保持部材に相当）及びボトムスリーブ１３（本発明の第２保持部材に相当）等を備えている。

金属筐体１０は、例えば、アルミニウム又は銅等の金属部材によって形成されている。金属筐体１０は、例えば、当該金属筐体１０の下面の突起部（図示せず）が、回路基板Ｐに形成されたグラウンド用のパッド電極Ｐａと接触するように配設されており、これによって、当該金属筐体１０のグラウンド電圧の安定化が図られている。

尚、ここでは、金属筐体１０は、固定部材（例えば、ボルトとナット）を用いて、上部プレート１０Ｘと下部プレート１０Ｙとを接続して構成されている。

金属筐体１０は、シグナルピン１１が挿通される連通孔１０ａを有している。連通孔１０ａは、金属筐体１０の上面から下面まで連通するように、形成されている。

連通孔１０ａは、例えば、平面視で、円形状を呈している。連通孔１０ａは、シグナルピン１１の延在方向に沿って、中心領域において拡径部１０ａａを有すると共に、当該中心領域の上方側と下方側それぞれに拡径部１０ａａよりも径が縮小した縮径部１０ａｂ、１０ａｃを有している。

シグナルピン１１は、連通孔１０ａ内において、当該連通孔１０ａの内壁面から離間するように配設される。つまり、シグナルピン１１は、金属筐体１０と電気的に絶縁された状態で、連通孔１０ａ内に配設され、連通孔１０ａの内壁面との間で、同軸線路として機能する信号路（以下、「信号路１１Ｘ」とも称する）を構成する。尚、シグナルピン１１は、自身の外周面と連通孔１０ａの内壁面との間の距離の調整等によって、ＩＣパッケージＢと回路基板Ｐとの間に、インピーダンス整合された信号路を提供する（図８を参照して後述）。

シグナルピン１１は、ピンバレル１１ａ、第１プランジャ１１ｂ、第２プランジャ１１ｃ、及び、スプリング１１ｄを含んで構成される（図２を参照）。

ピンバレル１１ａは、筒状部材であり、連通孔１０ａ内において、当該連通孔１０ａに沿って上下方向に延在するように配設されている。ピンバレル１１ａは、トップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３によって、連通孔１０ａの内壁面から離間した状態で、連通孔１０ａ内に固定されている。より詳細には、ピンバレル１１ａは、トップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３を介して、連通孔１０ａ内で上下から挟持されるように固定されている。尚、ピンバレル１１ａの外周面には、ボトムスリーブ１３の位置を規定するための突起状の係止部１１ａａが設けられている。

第１プランジャ１１ｂは、上下方向に摺動可能な状態で、ピンバレル１１ａの上端部に連結されている。第１プランジャ１１ｂは、下端部がピンバレル１１ａ内に配設されたスプリング１１ｄの上端部に接続され、上端部がピンバレル１１ａの上端部に形成された開口から上方に突出するように構成されている。又、第１プランジャ１１ｂの上端部は、金属筐体１０の上面よりも上方まで突出する。かかる構成によって、電気接続用ソケット１にＩＣパッケージＢが装着された際には、第１プランジャ１１ｂの上端部が、ＩＣパッケージＢの信号路用の半田ボールＢａと接触する。これにより、シグナルピン１１とＩＣパッケージＢ内の信号路との電気接続が行われる。尚、第１プランジャ１１ｂの上端部は、半田ボールＢａと接触し易いように、当該半田ボールＢａの外形に沿った凹形状を呈している。

第２プランジャ１１ｃは、ピンバレル１１ａの下端部に、上下方向に摺動可能な状態で連結されている。第２プランジャ１１ｃは、上端部がピンバレル１１ａ内に配設されたスプリング１１ｄの下端部に接続され、下端部がピンバレル１１ａの下端部に形成された開口から下方に突出するように構成されている。又、第２プランジャ１１ｃの下端部は、金属筐体１０の下面よりも下方まで突出する。かかる構成によって、電気接続用ソケット１が回路基板Ｐ上に装着された際には、第２プランジャ１１ｃの下端部が、回路基板Ｐに形成された信号路用のパッド電極Ｐａに接触する。これにより、シグナルピン１１と回路基板Ｐ内の信号路との電気接続が行われる。

スプリング１１ｄは、ピンバレル１１ａ内において第１プランジャ１１ｂと第２プランジャ１１ｃとの間に配設され、第１プランジャ１１ｂを上方向に付勢すると共に、第２プランジャ１１ｃを下方向に付勢する。これにより、第１プランジャ１１ｂの上端部とＩＣパッケージＢの半田ボールＢａとの接触圧力、及び、第２プランジャ１１ｃの下端部と回路基板Ｐのパッド電極Ｐａとの接触圧力を確保する。又、スプリング１１ｄは、ピンバレル１１ａの内壁面と接触するように構成されており、第１プランジャ１１ｂ、ピンバレル１１ａ、及び第２プランジャ１１ｃの間を導通する。

ピンバレル１１ａ、第１プランジャ１１ｂ、第２プランジャ１１ｃ、及び、スプリング１１ｄは、それぞれ、金属部材で構成されている。但し、これらの部材は、上記したように、連通孔１０ａの内壁面から電気的に絶縁された状態で配設されている。

シグナルピン１１は、かかる構成において、第１プランジャ１１ｂの上端部がＩＣパッケージＢの半田ボールＢａに接触し、第２プランジャ１１ｃの下端部が回路基板Ｐのパッド電極Ｐａに接触したときに、ＩＣパッケージＢと回路基板Ｐとの間の信号伝達を中継する。

尚、図１には、説明の便宜として、一個のシグナルピン１１のみを示すが、電気接続用ソケット１には、上記と同様のシグナルピン１１が、複数設けられている。図３、図４には、金属筐体１０に形成された複数の連通孔１０ａを示しており、これらの連通孔１０ａそれぞれに、シグナルピン１１が挿通される（図３、図４中では、シグナルピン１１の図示は省略している）。但し、電気接続用ソケット１には、更に、回路基板ＰからＩＣパッケージＢに対してグラウンド電圧を供給するためのグラウンドピン、及び回路基板ＰからＩＣパッケージＢに対して動作電力を供給するためのパワーピン等が設けられてもよい。

トップスリーブ１２は、連通孔１０ａ内の上部領域に配設され、連通孔１０ａ内に圧入固定されている。より詳細には、トップスリーブ１２は、連通孔１０ａの下方側から挿入され、連通孔１０ａの上方側の縮径部１０ａｂの位置で止まるように圧入固定されている。

トップスリーブ１２は、環形状を呈し、シグナルピン１１の延在方向に沿って形成された貫通孔１２ａを有している。当該貫通孔１２ａは、上方側が、下方側よりも縮径する形状を呈している。トップスリーブ１２は、当該貫通孔１２ａ内において、シグナルピン１１の外周面を囲繞するように配設されている。より詳細には、第１プランジャ１１ｂは、トップスリーブ１２の貫通孔１２ａの内壁面から離間した状態で配設され、ピンバレル１１ａは、上端部がトップスリーブ１２の貫通孔１２ａの内壁面と当接するように配設されている。

ボトムスリーブ１３は、連通孔１０ａ内の下部領域に配設され、シグナルピン１１の外周面に圧入固定されている。より詳細には、ボトムスリーブ１３は、環形状を呈している。そして、ボトムスリーブ１３は、ピンバレル１１ａの外周面に圧入固定された状態で、ピンバレル１１ａと共に連通孔１０ａ内に挿通されている。尚、ボトムスリーブ１３の位置は、ピンバレル１１ａの外周面に設けられた係止部１１ａａによって規定される。

ボトムスリーブ１３は、例えば、下端部が連通孔１０ａの下方側の縮径部１０ａｃと当接するように配設され、当該縮径部１０ａｃに係止されている。

ピンバレル１１ａは、金属筐体１０の上部プレート１０Ｘと下部プレート１０Ｙが接続されることにより、トップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３を介して、連通孔１０ａ内で上下から挟持されるように固定される（図９を参照して後述）。

トップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３は、いずれも、絶縁性の弾性部材が用いられている。トップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３としては、典型的には、シグナルピン１１が構成する信号路１１Ｘの特性インピーダンスの低下を抑制する観点から、低誘電率材料（例えば、液晶ポリマー）が用いられる。

［シグナルピンが構成する信号路の設計］
次に、本実施形態に係る電気接続用ソケット１におけるシグナルピン１１が構成する信号路１１Ｘの設計について、説明する。

本実施形態に係る電気接続用ソケット１においては、回路基板Ｐに形成された信号路とＩＣパッケージＢに形成された信号路との間でインピーダンス整合がとれた信号路を提供するため、信号路１１Ｘの同軸構造（シグナルピン１１の径、連通孔１０ａの径、及び、シグナルピン１１の外周面と連通孔１０ａの内壁面の間の距離等）は、所定の基準値の特性インピーダンス（例えば、５０Ω）に則して設定されている。

図５は、一般的な同軸構造の信号路の特性インピーダンスについて、説明する図である。

同軸構造の信号路の特性インピーダンスは、一般に、次式（１）のように、定義付けられる。
Ｚ_Ｏ＝（１３８／√ｋ）ｌｏｇ（ｄ_１／ｄ_２） …式（１）
（但し、ｄ_２：内部導体の外径、ｄ_１：内部導体の周囲を囲繞する外部導体の内径、及び、ｋ：内部導体と外部導体の間に介在する誘電体の比誘電率）

ここで、例えば、内部導体と外部導体の間に介在する物質が、空気（比誘電率１）である場合、内部導体の径ｄ_２及び外部導体の径ｄ_１を調整することによって、同軸線路の特性インピーダンスが所定の特性インピーダンスとなるように調整することが可能である。

又、仮に、内部導体と外部導体の間に介在する物質が空気や真空でない場合には、誘電体の比誘電率ｋが空気の比誘電率（略１．０）よりも大きくなるため、同軸線路の特性インピーダンスＺ_Ｏは、低下する。尚、同軸線路における信号の伝搬速度も、同様に、内部導体と外部導体の間に介在する誘電体の比誘電率が大きくなるにつれて、低下する。

電気接続用ソケット１においては、内部導体がシグナルピン１１に相当し、外部導体が連通孔１０ａの内壁面に相当する。又、電気接続用ソケット１においては、シグナルピン１１の外周面と連通孔１０ａの内壁面の間に介在する誘電体は、大部分が空気である。

ここで、図６～図８を参照して、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の信号路１１Ｘの同軸構造について説明する。

図６は、比較例１に係る電気接続用ソケットの構成を示す図である。図７は、比較例２に係る電気接続用ソケットの構成を示す図である。図８は、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の構成を示す図である。

各図には、同軸線路の各領域における特性インピーダンスを、基準値（例えば、５０Ω）と比較して示している。各図において、Ｚ_０＝Ｍａｔｃｈは特性インピーダンスが基準値と一致する領域を示し、Ｚ_０＝Ｈｉｇｈは特性インピーダンスが基準値よりも大きい領域を示し、Ｚ_０＝Ｌｏｗは特性インピーダンスが基準値よりも小さい領域を示している。

尚、比較例１に係る電気接続用ソケットの本実施形態に係る電気接続用ソケット１の各構成に対応する構成については、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の各構成の参照符号の最初にＲの符号を付している。又、比較例２に係る電気接続用ソケットの本実施形態に係る電気接続用ソケット１の各構成に対応する構成については、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の各構成の参照符号の最初にＱの符号を付している。

比較例１に係る電気接続用ソケットＲ１は、金属筐体Ｒ１０とシグナルピンＲ１１のみによって構成されている（図６を参照）。比較例１に係る電気接続用ソケットＲ１においては、シグナルピンＲ１１の径、連通孔Ｒ１０ａの径、及び、シグナルピンＲ１１の外周面と連通孔Ｒ１０ａの内壁面の間の距離のみの調整によって、信号路Ｒ１１Ｘの特性インピーダンスを比較的容易に調整することが可能である。但し、比較例１に係る電気接続用ソケットＲ１においては、シグナルピンＲ１１は、金属筐体Ｒ１０の連通孔Ｒ１０ａ内に保持されておらず、当該金属筐体Ｒ１０の連通孔Ｒ１０ａから脱落したり、連通孔Ｑ１０ａ内で機械的に不安定な状態になったりするおそれがある。

比較例２に係る電気接続用ソケットＱ１においては、シグナルピンＱ１１は、保持部材Ｑ１２、１３によって、金属筐体Ｑ１０の連通孔Ｑ１０ａ内に保持されている（図７を参照）。従って、シグナルピンＱ１１が、金属筐体Ｑ１０から脱落したり、連通孔Ｑ１０ａ内で機械的に不安定な状態になったりすることを抑制することができる。

しかしながら、シグナルピンＱ１１が保持部材Ｑ１２、Ｑ１３によって保持される領域（以下、「保持部」と称する）の特性インピーダンスは、当該保持部材Ｑ１２、Ｑ１３の比誘電率に依拠するため、特性インピーダンスが基準値よりも低下した状態となる（Ｚ_０＝Ｌｏｗ）。その結果、信号路Ｑ１１Ｘの特性インピーダンスに不整合な位置が発生し、これに起因して、信号伝達時に信号劣化が発生する。

尚、保持部材Ｑ１２、Ｑ１３として低誘電率材料を用いることで、特性インピーダンスのミスマッチを低減することができるものの、保持部における特性インピーダンスの低下が、全体の特性インピーダンスのミスマッチに影響を与えることは避けられない。

本実施形態に係る電気接続用ソケット１においても、比較例２に係る電気接続用ソケットＱ１と同様に、保持部（シグナルピン１１がボトムスリーブ１３及びトップスリーブ１２に保持される領域）における信号路１１Ｘの特性インピーダンスは、基準値よりも低くなっている（Ｚ_０＝Ｌｏｗ）（図８を参照）。しかしながら、本実施形態に係る電気接続用ソケット１においては、比較例２に係る電気接続用ソケットＱ１とは異なり、信号路１１Ｘの保持部に隣接する領域に、意図的に、特性インピーダンスが基準値よりも高い領域（Ｚ_０＝Ｈｉｇｈ）を設けている。

このように、保持部に隣接する領域の信号路１１Ｘの特性インピーダンスを基準値（例えば、５０Ω）よりも大きくすることによって、保持部の特性インピーダンスの低下を補償することができる。つまり、これによって、信号路１１Ｘ全体としては、回路基板Ｐに形成された信号路とＩＣパッケージＢに形成された信号路との間でインピーダンス整合がとれた状態とすることができる。

より詳細には、シグナルピン１１（ピンバレル１１ａ）の中心領域は、ピンバレル１１ａの外周面と連通孔１０ａの内壁面との間の距離の調整によって、信号路１１Ｘの特性インピーダンスが基準値と一致するように構成されている（Ｚ_０＝Ｍａｔｃｈ）。一方、シグナルピン１１（ピンバレル１１ａ）のボトムスリーブ１３及びトップスリーブ１２に保持される領域は、信号路１１Ｘの特性インピーダンスが、基準値よりも小さくなる（Ｚ_０＝Ｌｏｗ）。

そこで、シグナルピン１１のボトムスリーブ１３の下方側に隣接する領域において、信号路１１Ｘの特性インピーダンスが基準値よりも大きくなるように、ピンバレル１１ａの外周面と連通孔１０ａの内壁面との間の距離が調整されている（Ｚ_０＝Ｈｉｇｈ）。具体的には、当該領域においては、シグナルピン１１（第２プランジャ１１ｃ）の外周面と連通孔１０ａの内壁面との間の距離が、シグナルピン１１（ピンバレル１１ａ）の中心領域における外周面と連通孔１０ａの内壁面との間の距離よりも大きくなるように構成されている。

又、シグナルピン１１のトップスリーブ１２の上方側に隣接する領域（即ち、第１プランジャ１１ｂの領域）は、連通孔１０ａから上方に突出し、連通孔１０ａの内壁面と対向しない状態となるため、信号路１１Ｘの特性インピーダンスが基準値よりも大きくなっている（Ｚ_０＝Ｈｉｇｈ）。換言すると、本実施形態においては、シグナルピン１１の連通孔１０ａから上方に突出した領域における特性インピーダンスの上昇を利用して、トップスリーブ１２に保持された領域における特性インピーダンスの低下分を補償している。

尚、比較例２に係る電気接続用ソケットＱ１においても、シグナルピン１１の連通孔１０ａから上方に突出する領域、及びシグナルピン１１の連通孔１０ａから下方に突出する領域は、特性インピーダンスが基準値よりも高い領域（Ｚ_０＝Ｈｉｇｈ）となっている。しかしながら、比較例２に係る電気接続用ソケットＱ１においては、特性インピーダンスが基準値よりも高い領域（Ｚ_０＝Ｈｉｇｈ）が、特性インピーダンスが基準値よりも低い領域（Ｚ_０＝Ｌｏｗ）と隣接しているわけではないため、特性インピーダンスが基準値よりも高い領域（Ｚ_０＝Ｈｉｇｈ）は、特性インピーダンスが基準値よりも低い領域（Ｚ_０＝Ｌｏｗ）の特性インピーダンスの低下分を補償することはできない。

［電気接続用ソケットの製造工程］
図９は、本実施形態に係る電気接続用ソケット１の製造工程の一例を示す図である。

図９において、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄは、金属筐体１０の連通孔１０ａ内に対して、シグナルピン１１、トップスリーブ１２、及びボトムスリーブ１３を取り付ける際の各工程を時系列順に示したものである。尚、これらの一連の工程は、例えば、部品搬送装置、及び圧入装置等を含む自動組立装置（図示せず）によって実行される。

まず、自動組立装置は、金属筐体１０の上部プレート１０Ｘを準備し、当該上部プレート１０Ｘの連通孔１０ａに対して、トップスリーブ１２を圧入固定する（図９Ａ）。この際、自動組立装置は、金属筐体１０の上面に連通孔１０ａを塞ぐように平板状の第２治具Ｔ２を配した状態で、棒状の第１治具Ｔ１を用いて、トップスリーブ１２を連通孔１０ａの下方から押し込むようにしてトップスリーブ１２を上方に移動させる。これにより、トップスリーブ１２は、連通孔１０ａの上部の縮径部１０ａｂに到達した際に、縮径するように弾性変形し、連通孔１０ａの内壁面との摩擦力によって、圧入固定される。尚、トップスリーブ１２は、第２治具Ｔ２がストッパとなって、連通孔１０ａ内において、当該トップスリーブ１２の上面と金属筐体１０の上面とが面一となるように配設される。

次に、自動組立装置は、連通孔１０ａ内に対して、シグナルピン１１を下方から挿入する（図９Ｂ）。この工程は、予め、ピンバレル１１ａの下部領域に、環状のボトムスリーブ１３が圧入固定された状態で行われる。この工程により、シグナルピン１１は、第１プランジャ１１ａが、トップスリーブ１２に形成された貫通孔１２ａ内を挿通し、ピンバレル１１ａの上端部が、トップスリーブ１２の下部と当接した状態となるように配設される。

次に、自動組立装置は、連通孔１０ａ同士を位置あわせするように、上部プレート１０Ｘに対して、下部プレート１０Ｙを接続する（図９Ｃ、図９Ｄ）。この工程により、ボトムスリーブ１３の下端部が、連通孔１０ａの下方側の縮径部１０ａｃと当接した状態となる。そして、この工程により、シグナルピン１１は、第１プランジャ１１ｂが連通孔１０ａから上方側に向かって突出し、第２プランジャ１１ｃが連通孔１０ａから下方側に向かって突出した状態となる。又、シグナルピン１１のピンバレル１１ａは、連通孔１０ａ内においてトップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３を介して、連通孔１０ａ内で上下から挟持されるように固定される。

このような工程によって、金属筐体１０の連通孔１０ａ内に対して、シグナルピン１１、トップスリーブ１２、及びボトムスリーブ１３が取り付けられる。

［電気接続用ソケットの使用態様］
本実施形態に係る電気接続用ソケット１は、例えば、以下のように、使用される。

まず、電気接続用ソケット１が、回路基板Ｐ上に装着される。この際、例えば、金属筐体１０の下面に設けられた突起部（図示せず）が、回路基板Ｐのグラウンド用のパッド電極（図示せず）と接触することにより、金属筐体１０のアースが行われる。

次に、ＩＣパッケージＢが、電気接続用ソケット１上に装着される。その後、電気接続用ソケット１に設けられたラッチを用いて、ＩＣパッケージＢの上面を下方向に押圧すると、ＩＣパッケージＢの半田ボールＢａが、シグナルピン１１の第１プランジャ１１ａに当接する。これにより、半田ボールＢａとシグナルピン１１の第１プランジャ部１１ｂとの電気的接触との電気的接触が確保されることとなる。

そして、ＩＣパッケージＢが下降するに伴って、シグナルピン１１の第２プランジャ１１ｃが、回路基板Ｐ上のパッド電極Ｐａと当接する。これにより、パッド電極Ｐａとシグナルピン１１の第２プランジャ部１１ｃとの電気的接触が確保されることとなる。

この際、シグナルピン１１の第１プランジャ部１１ｂ及び第２プランジャ部１１ｃそれぞれには、上下方向に沿って、互いに離れる方向に、スプリング１１ｄの付勢力が作用する。これにより、ＩＣパッケージＢの半田ボールＢａとシグナルピン１１の第１プランジャ部１１ｂとの接触圧力、及び、回路基板Ｐのパッド電極Ｐａとシグナルピン１１の第２プランジャ部１１ｃとの接触圧力が適度に確保された状態で維持される。

このようにして電気接続用ソケット１を介してＩＣパッケージＢと回路基板Ｐとが電気的に接続されることでＩＣパッケージＢの性能試験等が行われることとなる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る電気接続用ソケット１は、自身の上面と下面との間を連通する連通孔１０ａを有し、上面側に第２電気部品（例えば、ＩＣパッケージＢ）が装着され、且つ下面側に第１電気部品（例えば、回路基板Ｐ）が装着される金属筐体１０と、自身の外周面と連通孔１０ａの内壁面との間で同軸構造の信号路１１Ｘを構成するように連通孔１０ａ内に挿通され、一端が第１電気部品Ｂの端子（例えば、パッド電極Ｐａ）と電気接続し、他端が第２電気部品Ｂの端子（例えば、半田ボール端子Ｂａ）と電気接続するシグナルピン１１と、連通孔１０ａ内において、シグナルピン１１の外周面が連通孔１０ａの内壁面から離間するように、シグナルピン１１を保持する保持部材（例えば、トップスリーブ１２及びボトムスリーブ１３）と、を備え、信号路１１Ｘの特性インピーダンスが、シグナルピン１１が保持部材１２、１３に保持される第１領域において、基準となる所定の特性インピーダンスよりも小さく、且つ、第１領域に隣接する第２領域において、所定の特性インピーダンスよりも大きくなるように構成されている。

従って、本実施形態に係る電気接続用ソケット１によれば、保持部材１２、１３に保持される領域における特性インピーダンスの低下を補償するように、回路基板ＰとＩＣパッケージＢとの間でインピーダンス整合がとれた信号路１１Ｘを提供することができる。これによって、シグナルピン１１の機械的安定性を確保しつつ、インピーダンス整合がとれた信号路１１Ｘを構成することが可能である。これにより、信号伝達時の信号劣化を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、電気接続用ソケット１が信号伝達を中継する電気部品の一例として、ＩＣパッケージＢと回路基板Ｐを示した。しかしながら、電気接続用ソケット１に接続する電気部品は、任意であって、例えば、同軸ケーブル等であってもよい。

又、上記実施形態では、電気接続用ソケット１の一例として、ＩＣパッケージＢの試験用に用いる態様を示した。しかしながら、電気接続用ソケット１の用途としては、ＩＣパッケージＢの試験用以外の任意の電気接続用の用途に適用し得る。

又、上記実施形態では、金属筐体１０をグラウンド接続するための構成の一例として、金属筐体１０の下面に設けられた突起部と回路基板Ｐの上面に形成されたグラウンド用のパッド電極とを直接接続する態様を示した。しかしながら、金属筐体１０のグラウンド電位を確保するための構成は、任意である。例えば、金属筐体１０に連通孔にグラウンドピンを挿通させ、当該グラウンドピンと連通孔の内壁面とを接触させることによって、金属筐体１０のグラウンド電位を確保してもよい。

又、上記実施形態では、シグナルピン１１を連通孔１０ａ内に保持する保持部材の一例として、トップスリーブ１２とボトムスリーブ１３を示した。しかしながら、シグナルピン１１の保持態様は、種々に変更されてよく、一個の保持部材によってシグナルピン１１を連通孔１０ａ内に保持する態様であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

２０１７年１１月３０日出願の６２／５９２，６６８の米国仮出願の開示内容、及び２０１７年１１月３０日出願の６２／５９２，６７０の米国仮出願の開示内容は、すべて本願に援用される。

本開示に係る電気接続用ソケットによれば、シグナルピンが構成する信号路におけるインピーダンス整合を確保し、信号伝達時の信号劣化を抑制することができる。

１ 電気接続用ソケット
１０ 金属筐体
１０ａ 連通孔
１１ シグナルピン
１１Ｘ 信号路
１１ａ ピンバレル
１１ｂ 第１プランジャ
１１ｃ 第２プランジャ
１１ｄ スプリング
１２ トップスリーブ
１３ ボトムスリーブ
Ｂ ＩＣパッケージ
Ｂａ 半田ボール
Ｐ 回路基板
Ｐａ パッド電極

Claims (7)

1. 第１電気部品と第２電気部品との間における電気信号の授受を中継する電気接続用ソケットであって、
   自身の上面と下面との間を連通する連通孔を有し、前記下面側に前記第１電気部品が配設され、且つ前記上面側に前記第２電気部品が配設される金属筐体と、
   前記連通孔の内壁面との間で同軸線路を構成するように前記連通孔内に挿通され、一端が前記第１電気部品の端子と電気接続し、他端が前記第２電気部品の端子と電気接続するシグナルピンと、
   前記連通孔内において、前記シグナルピンの外周面が前記連通孔の内壁面から離間するように、前記シグナルピンを保持する保持部材と、
   を備え、
   前記シグナルピンが構成する信号路の特性インピーダンスは、前記シグナルピンが前記保持部材に保持される第１領域において、基準となる所定の特性インピーダンスよりも小さく、且つ、前記第１領域に隣接する第２領域において、前記所定の特性インピーダンスよりも大きく、
   前記第２領域は、前記シグナルピンが前記連通孔の内壁面との間で前記同軸線路を構成する領域に設定され、
   前記信号路の特性インピーダンスは、前記連通孔内の前記第１領域及び前記第２領域以外の中心領域である第３領域において、前記所定の特性インピーダンスと一致する、
   電気接続用ソケット。
2. 前記第２領域における前記シグナルピンの外周面と前記連通孔の内壁面との間の距離は、前記第３領域における前記シグナルピンの外周面と前記連通孔の内壁面との間の距離よりも大きい
   請求項１に記載の電気接続用ソケット。
3. 前記保持部材は、自身の端面が、前記金属筐体の上面又は下端と面一となるように配設され、
   前記第２領域は、前記シグナルピンが前記連通孔内から上方又は下方に突出する領域に設定される
   請求項１に記載の電気接続用ソケット。
4. 前記シグナルピンは、前記保持部材により前記連通孔内に固定されたピンバレルと、当該ピンバレルの上端部及び下端部それぞれにおいて当該ピンバレルに対して上下方向に摺動可能に、当該ピンバレルに連結された第１及び第２プランジャと、を含んで構成される
   請求項１に記載の電気接続用ソケット。
5. 前記保持部材は、前記連通孔内の上方側において、前記ピンバレルを前記連通孔内に保持する第１保持部材と、前記連通孔内の下方側において、前記ピンバレルを前記連通孔内に保持する第２保持部材と、を有する
   請求項４に記載の電気接続用ソケット。
6. 前記第１保持部材は、前記連通孔内に圧入固定され、
   前記第２保持部材は、前記シグナルピンの外周面に圧入固定され、
   前記ピンバレルは、前記第１保持部材及び前記第２保持部材を介して、前記連通孔内で上下から挟持されるように固定されている
   請求項５に記載の電気接続用ソケット。
7. 前記第１電気部品は、回路基板であり、
   前記第２電気部品は、ＩＣパッケージである
   請求項１に記載の電気接続用ソケット。

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