JPH0817500A - Bgaic用ソケット及びこれに用いるスプリングピン - Google Patents

Bgaic用ソケット及びこれに用いるスプリングピン

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JPH0817500A
JPH0817500A JP6149240A JP14924094A JPH0817500A JP H0817500 A JPH0817500 A JP H0817500A JP 6149240 A JP6149240 A JP 6149240A JP 14924094 A JP14924094 A JP 14924094A JP H0817500 A JPH0817500 A JP H0817500A
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JP
Japan
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ball head
contact portion
socket
spring pin
contact
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JP6149240A
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Masao Watanabe
正夫 渡辺
Shigeru Matsumura
茂 松村
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Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度ボールヘッドに対し、高信頼性、長寿
命、安価なソケット用スプリングピンを提供する。 【構成】 燐青銅パイプにより本体11が構成され、本
体11の先端部は内面がテーパ状に拡げられて接触部1
2とされ、そのテーパ内面の本体軸心に対する角度θ1
は約30度とされる。接触部に先端から軸心に沿う割り
13が4本形成され、その分割された線状部分の弾性で
ボールヘッド15に弾性的に接触する。スプリングピン
を押し込んでも、ボールヘッド15の接触部12との接
触個所21はほぼ一定となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えばICテスタに用
いられ、BGA(Ball Grid Arrey)I
Cの各ボールヘッド(端子乃至電極)と、例えばICテ
スタなどの他機器とを電気的に接続するためのBGAI
C用ソケット及びそのソケットに用いられ、前記ボール
ヘッドと電気的に接触するためのスプリングピンに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ICの高密度化に対応して、ICのリー
ドピンを一次元高密度に配列して設けるには限界に達
し、最近になってICパッケージの底面に、リードピン
として作用させるボールヘッド(通常半田材料で構成さ
れている)が二次元配列、つまり行列(マトリックス)
状に配列し、実装基板に対していわゆる表面実装をする
ものが実用化され始めている。この種のICはBGAI
Cと呼ばれている。このBGAICはボールヘッドが高
密度であるが、実装基板への実装は比較的簡単に行うこ
とが可能である。
【0003】所で従来のICソケットのピンとしては、
ICの底面に対してわずかに傾斜して延長され、先端が
IC底面と垂直に曲げられ、その先端をICリードピン
(バンプ)に弾性的に接触させるCu−Ni材スプリン
グピンと、いわゆるポゴピンと呼ばれ、IC底面とほぼ
垂直方向に接触部が延長し、コイルばねが内蔵され、こ
れがIC底面と垂直方向に伸縮して、ICリードピン
(バンプ)と弾性的に接触部先端を接触されるものとが
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】BGAICの製造過程
や完成品の試験において、そのBGAICと試験装置と
を電気的に接続するなど、他機器と着脱自在に接続する
BGAIC用ソケットは市販するに至っていない。BG
AICのボールヘッドは例えば横が0.75mm、縦が
0.60mmの準球形をしており、配列ピッチは1.3
mm前後である。また簡単に表面酸化被膜が切れて良好
な電気的接触が得られるように、半田材料で構成されて
いる。
【0005】このようにボールヘッドが2次元に高密度
に配列されているため、従来のICソケットのピンでI
C底面とわずかに傾斜させて接触弾性圧を得るものは使
用することはできない。また縦のポゴピンは現在の所、
最も小さいものでも太さが1.5mm、長さが12mm
もあり、BGAICのソケット用ピンとしては使用でき
ない。
【0006】更に何れのピンも長さが長いため、例えば
100MHz程度の高い周波数ではインダクタンス値が
大きくなり、この点からも従来のピンは使用できない。
またBGAICのボールヘッドは前述したように半田材
料からなるため接触離間を繰り返してる間に、ソケット
ピンへ半田の転移が生じ、ソケットピンの表面が転移し
たSn,Pb酸化物によりボールヘッドとの良好な接触
が得難くなるおそれがあり、つまり寿命が短かいものと
なるおそれがある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のスプリ
ングピンによれば、金属のばね材により筒状本体が構成
され、その本体の先端部はテーパ状に外側に広がって接
触部とされ、筒状本体の軸心に沿った割りが接触部の先
端から3本以上ほぼ等角間隔で形成されている。
【0008】接触部の内面のテーパの軸心に対する角度
はほぼ30度とされる。更にはCボールヘッドの同一円
周でソケットピンと接触させる為に接触部の外周面に、
その先端から離れた位置において周方向に沿った切り込
みが各割り間にわたって形成されている。請求項4の発
明のBGAIC用ソケットによれば、絶縁材のハウジン
グに複数の貫通穴が行列に配列形成され、これら各貫通
穴に請求項1乃至3の何れかの発明のスプリングピンが
挿通保持され、これら各スプリングピンはその先端が同
一平面上にほぼ位置するようにそれぞれハウジングに位
置決めされている。
【0009】
【実施例】図1Aにこの発明によるスプリングピンの実
施例を示す。筒状、この例では円筒状に本体11が構成
され、この本体11は金属ばね材、例えば燐青銅、ベリ
リウムカッパー、ステンレスなどにより構成される。筒
状本体11の先端部はテーパ状に外側に広げられて接触
部12とされ、筒状本体11の軸心に沿う割り(スリッ
ト)13が接触部12の先端から、3本以上、この例で
は4本がほぼ等角間隔で形成されている。接触部12の
内面が、本体11の軸心に対する角度θ1 はほぼ30度
とされる。
【0010】BGAICのボールヘッド15はIC本体
16の底面より突出して取付けられ、その横サイズ(I
C底面と平行な最長サイズ)W1 は例えば0.75mm
であり、縦サイズ(IC底面と垂直な最長サイズ)L1
は例えば0.60mmの球状をしている。従って接触部
12の先端の内径R1 はボールヘッド15の横サイズW
1 より大、例えば0.80mmとし、ボールヘッド15
の中心の位置のバラツキにかかわらず、接触部12をそ
の内部にボールヘッド15を容易に内接させることがで
きるようにされる。接触部12の内面のテーパ状体にあ
る部分の本体11の軸心と平行な長さL2 は、所要スト
ローク長L3 、つまり接触部12がボールヘッド15に
接触してから、接触部12の先端がIC本体16の底面
に達するまでの長さL3 よりも大とされ、例えば0.5
mmとされる。また割り13の長さL4 は接触部12で
ボールヘッド15を十分な弾性力で把持する程度に、例
えば2.9mmとされる。この弾性力は本体11の厚さ
dによっても影響され、dは例えば0.015mm、本
体11の外径R2 、内径R3 は例えばそれぞれ0.7m
m、0.4mmとされる。
【0011】本体11の割り13が形成されていない部
分の外周に位置決め用つば17が形成され、更に外部導
出部材18の1半部が本体11の接触部12と反対側に
挿入され、その挿入された本体11の部分がその内部の
外部導出部材18にかしめ付けられて、外部導出部材1
8が本体11に取付けられる。外部導出部材18は例え
ば真鍮で構成される。このような本体11、接触部12
をもつスプリングピン19には例えばばね材のパイプの
切り出しにより前記目的とする形状とされ、その後、割
り13を接触部12の先端から切り込む。
【0012】このような構成のスプリングピン19によ
れば、図1Bに示すようにボールヘッド15に接触させ
て、IC本体16へ押すと、接触部12が割り13の存
在によりその弾性力に抗して押し拡げられ、しかもボー
ルヘッド15が接触部12の内面と接触する個所21は
スプリングピン19の移動に拘わらず、ほぼ一定してい
る。従ってそのボールヘッド15の接触個所21は接触
部12の摺動により、その酸化被膜が剥れ、接触部12
と電気的良好に接触する。しかも接触部12の内面は比
較的広い範囲にわたってボールヘッド15と接触し、ボ
ールヘッド15の半田が転移しても広い範囲に散らば
り、一個所に集中しないため、接触不良となり難い。な
おこの時の接触個所21のボールヘッド15の中心を結
ぶ線がIC本体16の底面と平行な面となす角度θ2
約30度である。接触部12の内面テーパのIC本体1
6の底面と平行な長さaと垂直な長さbとは例えば1:
2.5とする。また接触部12のボールヘッド15に対
する長さaと平行な弾性圧縮力f0 はテーパのなす角度
θ1 、割り13の長さ、スプリングピン19のストロー
ク長、材料のヤング率、断面2次モーメントなどにより
計算され、この力f0からスプリングピン19のボール
ヘッド15に対するIC本体側への弾性押圧力Fが求ま
り、このFが所要の値になるようにすればよい。
【0013】図2Aに図1Aと対応する部分に同一符号
を付けて示すように、接触部12の外周面に、接触部1
2の先端から離れた位置において、周方向の切込み23
を、各割り13の間にわたってそれぞれ形成してもよ
い。この例では接触部12の内面のテーパ面の長さL2
より、つば17側において内径を大として段24を形成
し、更にテーパ面25を形成し、その段24の近くにお
いて切込み23が形成され、その深さは約0.1mm、
切込み23の残りの切られていない部分は、本体11の
厚さdとほぼ同一とされる。
【0014】この場合、スプリングピン19をボールヘ
ッド15に押圧して接触部12を押し拡げてIC本体1
6に近ずけると、切込み23の存在により、切込み23
が少し開き、広がった接触部12の先端が互いに近ずく
ように作用し、接触部12の内面テーパ面の角度θ1
大となり、ボールヘッド15の接触個所21が本体11
側に移動するが、切込み23が開き、前記接触部12の
先端が互いに近ずき、つまり先端が閉り、前の内面テー
パ面の角度θ1 が小となり、ボールヘッド15の接触個
所21が、最初の接触個所に戻るように作用し、結局ボ
ールヘッド15の接触個所21はほぼ一定個所に保持さ
れる。しかも接触部12の先端外周の拡がりが制限さ
れ、それだけスプリングピンの間隔を狭くすることがで
きる。
【0015】上述したスプリングピン19を用いたBG
AIC用ソケットの例を図3に示す。合成樹脂材のよう
な絶縁材のハウジング31に多数の貫通穴32が行列
(マトリクス)状に形成され、各貫通穴32にスプリン
グピン19が挿通保持される。貫通穴32はハウジング
31の一面31a側において内径が大とされ、外部導出
部材18側をその大径部側から貫通穴32内に挿入し、
小径部に圧入保持させる。この時つば17が貫通穴32
の大径部と小径部との境の段部33に対接されて位置決
めされ、各スプリングピン19の接触部先端はほぼ同一
面上に位置する。外部導出部はハウジング31の反対面
31bから突出し、面31bと対向して設けられた配線
基板34に植立されたピンソケット35内の弾性接片3
6に外部導出部材18が弾性的に接触する。
【0016】図3中にスプリングピン19′として示す
ように外部導出部材18を本体11と一体にパイプ状に
形成してもよい。更に図4に示すようにハウジング31
内に保持されたスプリングピン19の割り13が形成さ
れている部分は共通の凹部37とし、スプリングピン1
9をほぼ保持する部分のみが各スプリングピン19ごと
の貫通穴32とされる。スプリングピン19は通常良好
な電気的接続のため、Auメッキが施される。上述では
接触部12を4本の割り13で分割したが、3本以上の
割り13で分割すればよい。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、この発明のスプリン
グピン、及びこれを用いたソケットによれば、接触部1
2を含み、筒状本体11に割り13が形成され、接触部
12のテーパ面でボールヘッド15と接触するため、ス
プリングピン19の各分割された部分が、その軸心に対
してわずか偏位するだけでボールヘッド15に対し、弾
性に圧接し、良好な接触が得られ、しかもスプリングピ
ン19と垂直な面内での所要面積が小さくて済み、高密
度ボールヘッドに対しても使用できる。
【0018】また接触部12の内面がテーパ面となって
いるため、スプリングピン19に対し押し込むと、ボー
ルヘッド15の接触個所21はほぼ一定し、接触部12
の内面が広い範囲にわたってボールヘッド15と接触摺
動するため、ボールヘッド15の酸化被膜が確実に剥
げ、かつ接触部12への半田転移が広い範囲に散らば
り、接触部12の寿命が長い。
【0019】更に接触部12は3つ以上に分割されてい
るため、ボールヘッド15とスプリングピン19との間
におけるIC本体底面と平行な面内での位置ずれは何れ
の方向にあっても、良好に接触させることできる。また
ボールヘッド15の縦サイズL1 のばらつきは30%も
あるが、接触部12のテーパ面により、何れのボールヘ
ッド15にも良好に接触する。
【0020】ボールヘッド15とスプリングピン19と
の関係の平面図は例えば図2Bに示すように、ボールヘ
ッド15のピッチが1.27mmであり、スプリングピ
ン19がボールヘッド15と非接触状態で隣接スプリン
グピン19の間隔が0.12mmしかない。このため、
ボールヘッド15やスプリングピン19の取付け位置誤
差のため、隣接するスプリングピン19の接触部12が
開いた時に接触する事故が生じるおそれがあるが、図2
Aに示すように切込み23を形成することにより、接触
部12の先端の開きを30%程度減少でき、隣接スプリ
ングピン間の接触事故を防止できる。
【0021】また割り13を設けることにより接触弾性
力を得ているため、割り13の形成長を例えば3mm程
度にすれば所要の弾性特性を得ることができ、ハウジン
グ31に対する保持部の長さを1mm程度にすれば、全
長は4mm程度となり、例えば100MHzの高周波信
号に対しても信号特性を劣化することなく使用可能であ
る。
【0022】なお前記寸法例で燐青銅を用いた場合に、
ボールヘッド/スプリングピン間の接触に要求される機
械的特性、ピン圧縮力約60g、ピン歪み率0.3〜
0.4%、IC圧縮力5〜10kg、ピン開きスプリン
グ力20〜25g、IC降下深さ0.25mm、ピン開
きストローク0.12mmを十分満足したものが得られ
た。またハンダボールへの接触、引き離しを約1万回繰
返しても、半田転移による問題は生じなかった。
【0023】構成から明らかなように高信頼性、長寿命
のBGAIC用ソケットを低価格で作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは請求項1の発明の実施例を示す断面図、B
はその一部を拡大し、挿入前後の状態を示す断面図であ
る。
【図2】Aは請求項3の発明の実施例を示す断面図、B
はボールヘッドとスプリングピンとの相対関係を示す平
面図である。
【図3】請求項4の発明の実施例の一部を示す断面図。
【図4】請求項4の発明の他の実施例の一部を示す断面
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01R 31/26 J H01L 23/12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属のばね材により筒状本体が構成さ
    れ、 その筒状本体の先端部はテーパ状に外側に広がって接触
    部とされ、 上記筒状本体の軸心に沿った割りが上記接触部の先端か
    ら3本以上ほぼ等角間隔で形成されているBGAIC用
    ソケットのスプリングピン。
  2. 【請求項2】 上記接触部の内面テーパの上記軸心とな
    す角度はほぼ30度とされていることを特徴とする請求
    項1記載のBGAIC用ソケットのスプリングピン。
  3. 【請求項3】 上記接触部の外周面に、その先端から離
    れた位置においてその周方向に沿った切込みが各上記割
    り間にわたって形成されていることを特徴とする請求項
    1又は2記載のBGAIC用ソケットのスプリングピ
    ン。
  4. 【請求項4】 絶縁材のハウジングに複数の貫通穴が行
    列に配列形成され、 これら各貫通穴に請求項1乃至3の何れかに記載のスプ
    リングピンが挿通保持され、 これら各スプリングピンはその先端が同一平面上にほぼ
    位置するように、それぞれ上記ハウジングに位置決めさ
    れていることを特徴とするBGAIC用ソケット。
JP6149240A 1994-06-30 1994-06-30 Bgaic用ソケット及びこれに用いるスプリングピン Withdrawn JPH0817500A (ja)

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