TW201703353A - 接觸端子 - Google Patents

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Shuhi MORI
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Abstract

提供一種可流過比較大的電流之接觸端子。 一種接觸端子，用以使收容於管狀的本體外殼內的跳針之由該本體外殼突出的突出端部接觸對象部位並得到電連接，其特徵在於： 該跳針為具有包含其前方端部的該突出端部的小徑部，及一邊滑動於該本體外殼的管狀內周面，一邊沿著其縱向移動自如的大徑部之分段圓棒，使球狀構件位於該跳針的該大徑部的後方端部的略圓錐面形狀的傾斜面的中心軸上，同時以收容於該本體外殼的管狀內部的螺旋彈簧推迫球狀構件，使該跳針的該突出端部由該本體外殼突出， 藉由使該傾斜面的中心軸由該跳針的中心軸偏位，以藉由該螺旋彈簧推迫跳針的方向當作對該跳針的中心軸具有角度的方向。

Description

接觸端子
本發明是關於以連接於電源以及得到印刷電路板或電子零件等的檢查中的電連接的目的而被使用的接觸端子，特別是關於可流過比較大的電流之接觸端子。
連接於電源、使用於印刷電路板或電子零件等的檢查的接觸端子是用以一邊使其一端部接觸基板上的端子，一邊得到電連接的零件。在大多數的接觸端子中，於在將螺旋彈簧(coil spring)插入設於金屬製的本體外殼的長孔後插入跳針(plunger pin)，僅使跳針的頂端部分由本體外殼突出的位置被保持。若與本體外殼同時將該頂端部分按壓於想得到電連接的對象部位，例如印刷電路板等的接點(contact)等，則跳針會一邊沿著本體外殼的長孔滑動，一邊相對地移動到後方，亦即一邊朝長孔的裏頭移動，一邊謀求接點與跳針的彼此的電連接。也就是說，電流由接點等經由跳針流到本體外殼。
但是，當比較大的電流由接點等經由跳針流到本體外殼時，若電流也流到螺旋彈簧，則往往會因電阻加熱(resistance heating)而使螺旋彈簧燒斷。例如與電流的一部分也流到螺旋彈簧時，螺旋彈簧收縮且線圈(coil)的圈(turn)與圈在側面接觸的情形比較，在螺旋彈簧恢復了的情形下所施加的接觸消失且電流流過的電流路徑(current path)的剖面積減少。於是，電阻急遽地上升且加熱而使螺旋彈簧燒斷。因此，形成不使電流流到螺旋彈簧的機構之接觸端子被開發。
例如在專利文獻1中揭示一種當作接觸端子的接觸探針(c​o​n​t​a​c​t​ p​r​o​b​e​)，將具有更小的直徑的小徑部形成於沿著跳針的縱向的一部分，使本體部的突起侵入相關的小徑部內，在不使跳針由本體外殼的長孔脫落後，使絕緣球介於跳針與螺旋彈簧之間。跳針與螺旋彈簧因透過絕緣球絕緣，故不會使電流流到螺旋彈簧，而能使電流由跳針流到本體外殼。而且，跳針之在本體外殼內的端部成斜面，絕緣球可將跳針朝本體外殼的長孔的內表面按壓。據此，可確實使電流由跳針流到本體外殼。
而且，在專利文獻2中揭示一種當作接觸端子的接觸探針，將具有更小的直徑的頂端部的跳針插入本體外殼的長孔，縮小長孔的口的直徑且僅使該頂端部由相關的口突出，且不使跳針由本體外殼的長孔脫落，並使導電球與如在專利文獻1中揭示的絕緣球一起介於跳針與螺旋彈簧之間。跳針與螺旋彈簧透過絕緣球絕緣，另一方面導電球將跳針按壓至本體外殼，而且也成為跳針與本體外殼的導電路徑。透過相關的構造，不會使電流流到螺旋彈簧，且可確實使電流由跳針流到本體外殼。
[專利文獻1]日本國特開平6-61321號公報 [專利文獻2] 日本國實開平7-34375號公報
若加大接觸端子的直徑(寬度)而加大電流路徑的剖面積，則可減小通過每一單位面積的電流量，其結果可減小流過螺旋彈簧的電流量。但是一般而言，在不使用連接器(connector)等而想使用接觸端子的電氣機器中小型化被要求，位於印刷電路板等之上的端子或接點的設置密度高。為了可對應像這樣各種的機器而使用接觸端子，加大接觸端子的直徑(寬度)而加大電流路徑的剖面積對小型化不佳。
本發明是鑑於如以上的狀況所進行的創作，其目的為提供一種可流過比較大的電流之接觸端子。
依照本發明的接觸端子，用以使收容於管狀的本體外殼內的跳針之由前述本體外殼突出的突出端部接觸對象部位並得到電連接，其特徵在於： 前述跳針為具有包含其前方端部的前述突出端部的小徑部，及一邊滑動於前述本體外殼的管狀內周面，一邊沿著其縱向移動自如的大徑部之分段圓棒，使球狀構件位於前述跳針的前述大徑部的後方端部的略圓錐面形狀的傾斜面的中心軸上，同時以收容於前述本體外殼的管狀內部的螺旋彈簧推迫球狀構件，使前述跳針的前述突出端部由前述本體外殼突出， 藉由使前述傾斜面的中心軸由前述跳針的中心軸偏位，以藉由前述螺旋彈簧推迫跳針的方向當作對前述跳針的中心軸具有角度的方向。
依照相關的發明，不會使電流流到推迫以便使跳針的突出端部由本體外殼突出之螺旋彈簧，可確實使電流由跳針流到本體外殼，可使比較大的電流流到接觸端子。而且，可將絕緣球收容於袋孔的內部，可使絕緣球的位置穩定，不會使電流流到螺旋彈簧，可確實使電流由跳針流到本體外殼，可使比較大的電流流到接觸端子。
在上述的發明中，也能以如下的特徵:前述螺旋彈簧不挪開與前述球狀構件的接觸位置而進行推迫。
在上述的發明中，也能以如下的特徵:前述螺旋彈簧在表面形成絕緣塗膜。
在上述的發明中，也能以如下的特徵:前述球狀構件為具有絕緣表面的絕緣球。
[實施例一] 使用圖1至圖4針對當作依照本發明的一個實施例的接觸端子說明其詳細。
如圖1所示，接觸端子10由在由樹脂等的絕緣體構成的板狀塊體設置貫通孔的插座(socket)1的兩主面(principal plane)使銷部12及跳針20突出，且接觸端子10被收容於插座1。銷部12被插通於例如設置於插座1的一方的主面上的印刷電路板2的貫通孔，藉由銲接於印刷電路板2上的電路端子3而被電連接。而且，使跳針20其頂端部接觸想得到電連接的對象部位，例如配置於電極塊(electrode block)4上的電極5。據此，接觸端子10是用以得到連接於電源而被使用。而且，接觸端子10在未圖示的其他插座排列複數個成規定的配置且電連接於印刷電路板及/或半導體零件等的電子零件，也可當作接觸探針使用於其檢查。
若將圖3合併參照於圖2，接觸端子10具有由黃銅等的導體金屬構成的略圓柱形狀的本體外殼11及被收容於沿著其中心軸鑽出的長孔13的跳針20。本體外殼11在與長孔13的開口端部16相反側的端部具有突出於軸向的略圓柱形狀的銷部12。長孔13在其底部具有略圓柱形狀且袋狀的凹孔之彈簧收容孔14，在彈簧收容孔14的底部具有略圓錐面形狀的傾斜面15。
被收容於長孔13的跳針20成分段圓棒形狀，具有構成其小徑部側的銷部21與大徑部22與成為其邊界部的段部22a。銷部21不被限定於該形狀，惟其一例為具有略半球狀的頂端部21a。大徑部22可一邊與本體外殼11的長孔13的內表面接觸，一邊移動，亦即對長孔13滑動自如，可使跳針20沿著本體外殼11的中心軸移動自如。大徑部22具有由其端部沿著中心軸被鑽出的略圓柱形狀且袋狀的凹孔23，亦即配設留下劃定凹孔23的大徑部22的一部分的側周部25之切削部，在凹孔23的底部具有略圓錐面形狀的傾斜面24(特別是參照圖3(b))。
在凹孔23的內部收容有由陶瓷(ceramics)等的絕緣體構成的絕緣球30。絕緣球30在具有導電性的金屬等的球體形成絕緣塗膜也可以。絕緣球30的直徑比凹孔23的內徑小，並且比本體外殼11的彈簧收容孔14的直徑大，以便被收容於凹孔23。亦即本體外殼11的彈簧收容孔14以比絕緣球30的直徑小的內徑被鑽孔，不會將絕緣球30收容於其內部。
使由壓縮彈簧(compression spring)構成的螺旋彈簧31其一端部抵接絕緣球30。螺旋彈簧31更使他端部抵接彈簧收容孔14的傾斜面15並使其近旁收容於彈簧收容孔14。螺旋彈簧31被彈簧收容孔14的傾斜面15支撐，隔著絕緣球30將跳針20推迫於由本體外殼11突出的方向。此處，本體外殼11的開口端部16為其內徑比跳針20的大徑部22小而被縮小，藉由抵接跳針20的段部22a而將大徑部22止於長孔13內。此外，在螺旋彈簧31形成絕緣體塗膜也可以。
亦即如圖4所示，在接觸端子10的組裝中，首先使絕緣球30收容於跳針20的凹孔23，使螺旋彈簧31的一方的端部近旁收容於本體外殼11的彈簧收容孔14。接著，將絕緣球30按壓於螺旋彈簧31的另一方的端部並一邊壓縮螺旋彈簧31，一邊使跳針20的大徑部22側收容於本體外殼11的長孔13。進而進行加工，以便縮小本體外殼11的開口端部16a的直徑而形成開口端部16。此處，開口端部16的內徑比大徑部22的外徑小，比銷部21的外徑大。據此，跳針20不會由本體外殼11脫落。其結果跳針20可得到由使其段部22a抵接開口端部16的位置到使絕緣球30抵接彈簧收容孔14的開口部的位置，或者到使螺旋彈簧31成壓實長的位置的衝程(stroke)。
依照本實施例由螺旋彈簧31被收容於彈簧收容孔14得知，其外徑比彈簧收容孔14的內徑小。亦即絕緣球30其外徑比螺旋彈簧31的內徑大，不會進入螺旋彈簧31的內部。因此，螺旋彈簧31即使形成有絕緣塗膜且該絕緣塗膜剝落了，也能確實被夾著的絕緣球30阻擋而不會接觸跳針20，對跳針20被確實絕緣。亦即即使比較大的電流流過跳針20，也能確實防止螺旋彈簧31的燒斷。
而且，雖然螺旋彈簧31為壓縮彈簧，透過絕緣球30使一方的端部的位置穩定，但若由兩端部被壓縮的話，則會使其中心軸稍微歪斜。因此，跳針20隔著絕緣球30透過螺旋彈簧31被推迫於對本體外殼11的中心軸具有微小的角度的方向。據此，儘管確實地使跳針20的大徑部22接觸長孔13的內表面，卻不會過度提高其接觸壓力。而且，跳針20因將絕緣球30收容於凹孔23，故在凹孔23的外周側中具有使大徑部22延長於軸向的側周部25，可更加大其表面積。因此，可更確實地使大徑部22接觸長孔13的內表面。亦即即使使比較大的電流流過跳針20，也可確實使電流由跳針20流到本體外殼11。
除此之外，因將絕緣球30收容於凹孔23，故絕緣球30不與本體外殼11的長孔13接觸，不會對長孔13滑動。而且，雖然絕緣球30接觸凹孔23，但在其內部中只不過是能進行微小的滑動或微小的旋轉。例如即使是絕緣球30其硬度比跳針20高的材質的情形等，也能抑制產生因其滑動或滾動造成之來自凹孔23的磨耗粉(abrasion powder)等。據此，可防止磨耗粉等造成的跳針20的滑動不良。
再者，因螺旋彈簧31其一方的端部近旁被收容於本體外殼11的彈簧收容孔14，故若其壓縮力變高而收縮的話，則被依次收容於彈簧收容孔14。亦即，螺旋彈簧31即使處在收縮且加大緊壓跳針20的力時，也不會使其中心軸的歪斜過大。因此，螺旋彈簧31不會大大地挪開與絕緣球30的接觸位置，不會與跳針20接觸。
而且，因在彈簧收容孔14的底部具有略圓錐面形狀的傾斜面15，故螺旋彈簧31在其壓縮力高時容易使其端部的中心位置與傾斜面15的中心位置一致，在壓縮力低時容易使其端部的中心位置對傾斜面15的中心偏心。亦即，容易成為緊壓跳針20的方向在壓縮力高時對本體外殼11的中心軸具有稍小一些的角度，在壓縮力低時具有稍大一些的角度。據此，可更容易地不會過度提高接觸壓力，可確實地使跳針20接觸本體外殼11。
再者，因在跳針20的凹孔23的底部具有略圓錐面形狀的傾斜面24，故絕緣球30可使其中心穩定地位於傾斜面24的中心軸上。據此，可使螺旋彈簧31之對絕緣球30的接觸位置穩定，可使螺旋彈簧31的絕緣更確實。而且，藉由使絕緣球30對凹孔23的位置穩定，可更減少如上述的絕緣球30的微小的滑動或旋轉，可更抑制磨耗粉等的產生。
而且，傾斜面24的中心軸由跳針20的中心軸偏位較佳。在本實施例中如圖3(b)所示，傾斜面24的中心軸M2與凹孔23的中心軸一起由跳針20的中心軸M1偏位。據此，可更確實地以透過螺旋彈簧31推迫跳針20的方向當作對跳針20的中心軸具有微小的角度的方向。因此，可將大徑部22按壓至長孔13的內表面不妨礙跳針20與本體外殼11的滑動的程度。亦即，可更確實使電流由跳針20流到本體外殼11。
此外針對銷部12，在本實施例中雖然是與本體外殼11一體成形，但與本體外殼11不同體成形也可以。而且，銷部12的頂端部及銷部21的頂端部21a的形狀配合接觸的對象部位以上述以外的形狀也可以。
[實施例二] 使用圖5及圖6針對當作依照本發明的其他的一個實施例的接觸端子說明其詳細。
如圖5所示，在接觸端子10’中跳針40的形狀與實施例一的接觸端子10不同。另一方面，因其他的零件亦即本體外殼11、絕緣球30及螺旋彈簧31與實施例一一樣，故省略其說明。
若合併參照圖5及圖6，被收容於長孔13的跳針40為具有小徑部與大徑部的分段圓棒形狀，由當作其小徑部的銷部41，與當作主體的大徑部42，與其間的段部42a構成。銷部41不被限定於該形狀，惟其一例為具有略半球狀的頂端部41a。大徑部42可一邊與本體外殼11的長孔13的內表面接觸，一邊移動，亦即對長孔13滑動自如，可使跳針40沿著本體外殼11的中心軸移動自如。而且，本體外殼11的開口端部16為使其內徑比跳針40的大徑部42小而被縮小，藉由抵接跳針40的段部42a，使大徑部42留置於長孔13內。
特別是若參照圖5的話，大徑部42由其端部沿著中心軸M3鑽出略圓柱形狀的袋狀的孔，在使相關的孔的一部分留下一部分成槽溝狀而由中心軸M3偏位的位置進行平面切削加工。與此同時，對與被切削加工的平面交叉並穿過中心軸M3的底平面46進行切削加工。據此，在大徑部42於由中心軸M3偏位的位置中形成與中心軸M3略平行的側平面47，在該側平面47形成有溝部43。此外，只要大徑部42的加工會形成同樣的形狀，則其他的方法也可以。
更詳細為，使大徑部42的外周部僅留下未滿半周的側周部45與側平面47成對。底平面46朝離開側周部45的方向傾斜於離開大徑部42的端部的方向，其法線被包含於包含側平面47的法線及中心軸M3的平面。亦即使中心軸M3朝鉛直方向的情形的底平面46的最大傾斜線46a略正交於與側平面47的交線49。而且，使跳針40的頂端部41a朝下側並使中心軸M3朝鉛直方向時，使側周部45的高度比接觸側周部45及底平面46的兩者的絕緣球30的中心位置高較佳。
絕緣球30被收容於夾在跳針40的側周部45及底平面46的切削部分。若使跳針40沿著本體外殼11的長孔13移動，則隨著螺旋彈簧31的壓縮力的變化，給予絕緣球30的緊壓力也變化。與此同時，絕緣球30可移動於本體外殼11的長孔13的半徑方向。其移動範圍由接觸在圖6(a)所示的側周部45的位置到接觸在圖6(b)所示的本體外殼11的長孔13的內表面的位置之間被限制。
絕緣球30可藉由來自螺旋彈簧31的緊壓力與底平面46的傾斜而穩定地位於離開側周部45，亦即接近長孔13的內表面的位置。透過相關的絕緣球30的移動，將跳針40推迫於側周部45的側，可確實使大徑部42的側面抵接長孔13的內表面。抵接部位是大徑部42的側面之中包含延長於沿著中心軸M3的方向的側周部45的側面，可更加大與長孔13的內表面的接觸面積。亦即即使使比較大的電流流過跳針40，也可確實使電流由跳針40流到本體外殼11。此外，在本實施例中與實施例一比較，可更提高跳針40之給予長孔13的內表面的接觸壓力。
而且，槽溝狀的溝部43是抑制絕緣球30朝沿著略垂直於中心軸M3且沿著側平面47的方向的移動。絕緣球30之對跳針40的位置更穩定，可使跳針40之抵接長孔13的內表面穩定。此外，與溝部43的縱向垂直的方向的剖面形狀成為假想圓的一部分，可藉由使絕緣球30的直徑比相關的假想圓的直徑大，藉由溝部43的邊緣的兩點夾入而支撐抵接側周部45的絕緣球30，而使絕緣球30的位置更穩定。
以上是說明了依照本發明的實施例及根據該實施例的變形例，但本發明未必被限定於此，若為其所屬技術領域中具有通常知識者的話，則在不脫離本發明的主旨或添附的申請專利範圍下，可找到各式各樣的代替實施例及改變例。
1‧‧‧插座
2‧‧‧印刷電路板
3‧‧‧電路端子
4‧‧‧電極塊
5‧‧‧電極
10、10’‧‧‧接觸端子
11‧‧‧本體外殼
12‧‧‧銷部
13‧‧‧長孔
14‧‧‧彈簧收容孔
15‧‧‧傾斜面
16、16a‧‧‧開口端部
20、40‧‧‧跳針
21、41‧‧‧銷部
21a、41a‧‧‧頂端部
22、42‧‧‧大徑部
22a、42a‧‧‧段部
23‧‧‧凹孔
24‧‧‧傾斜面
25、45‧‧‧側周部
30‧‧‧絕緣球
31‧‧‧螺旋彈簧
43‧‧‧溝部
46‧‧‧底平面
46a‧‧‧底平面的最大傾斜線
47‧‧‧側平面
49‧‧‧與側平面的交線
M1‧‧‧跳針的中心軸
M2‧‧‧傾斜面的中心軸
M3‧‧‧大徑部的中心軸
圖1是將依照本發明的接觸端子收容於插座的狀態之剖面圖。 圖2是依照本發明的接觸端子之剖面圖。 圖3是依照本發明的接觸端子的主要部分之零件圖。 圖4是依照本發明的接觸端子之組裝圖。 圖5是依照本發明的其他的接觸端子的主要部分之零件圖。 圖6是依照本發明的其他的接觸端子之剖面圖。
10‧‧‧接觸端子
11‧‧‧本體外殼
12‧‧‧銷部
13‧‧‧長孔
14‧‧‧彈簧收容孔
15‧‧‧傾斜面
16‧‧‧開口端部
20‧‧‧跳針
21‧‧‧銷部
21a‧‧‧頂端部
22‧‧‧大徑部
23‧‧‧凹孔
25‧‧‧側周部
30‧‧‧絕緣球
31‧‧‧螺旋彈簧

Claims (4)

  1. 一種接觸端子，用以使收容於管狀的本體外殼內的跳針之由該本體外殼突出的突出端部接觸對象部位並得到電連接，其特徵在於： 該跳針為具有包含其前方端部的該突出端部的小徑部，及一邊滑動於該本體外殼的管狀內周面，一邊沿著其縱向移動自如的大徑部之分段圓棒，使球狀構件位於該跳針的該大徑部的後方端部的略圓錐面形狀的傾斜面的中心軸上，同時以收容於該本體外殼的管狀內部的螺旋彈簧推迫球狀構件，使該跳針的該突出端部由該本體外殼突出， 藉由使該傾斜面的中心軸由該跳針的中心軸偏位，以藉由該螺旋彈簧推迫跳針的方向當作對該跳針的中心軸具有角度的方向。
  2. 如申請專利範圍第1項之接觸端子，其中該螺旋彈簧不挪開與該球狀構件的接觸位置而進行推迫。
  3. 如申請專利範圍第1項之接觸端子，其中該螺旋彈簧在表面形成絕緣塗膜。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項之接觸端子，其中該球狀構件為具有絕緣表面的絕緣球。
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