JP2015099080A - 電気部品用ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】プローブピンの配置を狭ピッチ化し、枠体に組み込まれる隣接プローブピンを絶縁すると共に該プローブピンの抜け止めをする。【解決手段】配線基板Ｐに接続される電気部品３の収容部を有する枠体と、この枠体にて、収容部の下方に設けられた支持プレート６の複数の挿入孔６ｈに挿入され、電気部品の端子１１に上端部１２が圧接され、配線基板の接続パッドに下端部８が圧接されて端子１１及び接続パッドを接続する複数のプローブピン２とを有し、複数のプローブピンには、互いに隣接するもの（２ａ，２ｂ）の軸方向にて上下に所定距離Ｄずれた位置に突起部９ａ，９ｂを形成し、支持プレートの隣接する挿入孔６ｈ，６ｈ’には、支持プレートの厚み内にてプローブピンの突起部と係合する段部１０を上下に所定距離Ｄずれた位置に形成し、支持プレートの挿入孔により隣接するプローブピンの突起部を絶縁し、プローブピンの突起部により抜け止めをする。【選択図】図６

Description

本発明は、ＩＣパッケージ等の電気部品の性能試験等に使用される電気部品用ソケットに関し、詳しくは、プローブピンの配置を狭ピッチ化することができ、ソケットの枠体に組み込まれる隣接プローブピンを絶縁すると共に該プローブピンの抜け止めを可能とする電気部品用ソケットに係るものである。

近年、試験対象のＩＣパッケージ等の高集積化に伴い、電気部品用ソケットにおいて電気部品の端子と配線基板の接続パッドとを電気的に接続する複数のプローブピンの狭ピッチ化が求められており、例えば0.4mm以下のピッチでプローブピンを配置し、かつ、高荷重及び高寿命を出すために限られたスペースの中で出来る限り太径のプローブピンにしたいという要求がある。

従来のこの種の電気部品用ソケットとしては、配線基板に電気的に接続される電気部品の収容部を有する枠体と、前記枠体にて、収容部の下方に設けられた支持プレートの複数の挿入孔にそれぞれ挿入され、前記電気部品の端子に上端部が圧接されると共に、前記配線基板の接続パッドに下端部が圧接されて前記端子及び接続パッドを電気的に接続する複数のプローブピンとを有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の従来技術の電気部品用ソケットでは、絶縁支持体で支持されたプローブピンのフランジ部が隣のプローブピンのフランジ部側に出っ張るため、隣り合うプローブピンの先端側円柱部同士を近づけて配置することができない。このことから、プローブピンを或るピッチ以下に近づけることができなかった。

これに対して、前記特許文献１で提案された電気部品用ソケットでは、プローブピンのフランジ部は、プローブピンの軸方向から見て、先端側円柱部の側面の一部から外側に延びる一方、当該一部を除く部分からは外側に延びないため、二つのプローブピンを、先端側円柱部の側面のうち軸方向から見てフランジ部が外側に延びない部分同士が対面するように配置している。

特開２０１２−１４９９２７号公報

しかし、特許文献１で提案された電気部品用ソケットにおいては、従来技術と比較してプローブピンの配置を狭ピッチ化することはできるが、前記プローブピンのフランジ部は、プローブピンの軸方向から見て、先端側円柱部の側面の一部から外側に延びる一方、当該一部を除く部分からは外側に延びないような特別の形状に形成する必要があった。このような特別の形状では、製造が容易ではないし、フランジ部を特定の方向に向けて組み合わせることから、組立作業性も良いとは言えないものであった。

そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、プローブピンの配置を狭ピッチ化することができ、ソケットの枠体に組み込まれる隣接プローブピンを絶縁すると共に該プローブピンの抜け止めを可能とし、製造、組立作業性も改善する電気部品用ソケットを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明による電気部品用ソケットは、配線基板に電気的に接続される電気部品の収容部を有する枠体と、前記枠体にて、収容部の下方に設けられた支持プレートの複数の挿入孔にそれぞれ挿入され、前記電気部品の端子に上端部が圧接されると共に、前記配線基板の接続パッドに下端部が圧接されて前記端子及び接続パッドを電気的に接続する複数のプローブピンとを有する電気部品用ソケットであって、前記複数のプローブピンには、互いに隣接するものの軸方向にて上下に所定距離ずれた位置に突起部を形成し、前記支持プレートの隣接する挿入孔には、該支持プレートの厚み内にて前記プローブピンの突起部と係合する段部を上下に所定距離ずれた位置に形成し、前記支持プレートの挿入孔により隣接するプローブピンの突起部を絶縁し、前記プローブピンの突起部により抜け止めをするものである。

また、前記支持プレートは、前記段部を上下に所定距離ずれた位置に形成した隣接する挿入孔を、平面方向にて左右又は前後に交互に配列したものとしてもよい。

さらに、前記支持プレートは、前記段部を上下に所定距離ずれた位置に形成した隣接する挿入孔を、平面方向にて千鳥格子状に配列したものとしてもよい。

さらにまた、前記複数のプローブピンは、前記電気部品の端子に接続される端部、又は前記配線基板の接続パッドに接続される端部のうち、少なくとも一方の端部が伸縮可能に構成されたものとしてもよい。

本発明による電気部品用ソケットによれば、複数のプローブピンに、互いに隣接するものの軸方向にて上下に所定距離ずれた位置に突起部を形成し、支持プレートの隣接する挿入孔には、該支持プレートの厚み内にて前記プローブピンの突起部と係合する段部を上下に所定距離ずれた位置に形成することで、前記支持プレートの挿入孔により隣接するプローブピンの突起部を絶縁し、前記プローブピンの突起部により抜け止めをすることができる。したがって、プローブピンの配置を狭ピッチ化することができ、ソケットの枠体に組み込まれる隣接プローブピンを絶縁すると共に該プローブピンの抜け止めを可能とすることができる。また、プローブピンの突起部や、支持プレートの挿入孔の段部は、特別の形状や特定の方向性を有しないので、製造、組立作業性も改善することができる。

本発明による電気部品用ソケットの実施形態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 前記電気部品用ソケットの枠体にて支持プレートの複数の挿入孔に挿入された複数のプローブピンの組み込み構造を示す要部拡大断面図である。 前記支持プレートに形成される複数の挿入孔の配置例を示す底面から見た説明図である。 前記支持プレートに形成される複数の挿入孔の他の配置例を示す底面から見た説明図である。 前記電気部品用ソケットを配線基板に実装し、その収容部に電気部品を収容する際の支持プレートの挿入孔とプローブピンの突起部との関係を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による電気部品用ソケットの実施形態を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。この電気部品用ソケットは、ＩＣパッケージ等の電気部品の性能試験等に使用されるもので、枠体１と、プローブピン２とを有している。

枠体１は、試験対象の電気部品としての、例えばＩＣパッケージ３を収容する部材となるもので、図２に示すように、配線基板Ｐ上に配設されるようになっている。この枠体１は、図１及び図２に示すように、絶縁材料で矩形ブロック状に形成され、その例えば上面中央部にＩＣパッケージ３の収容部４が形成されている。収容部４は、図２に示す配線基板Ｐに電気的に接続されるＩＣパッケージ３を固定して収容するもので、ＩＣパッケージ３の四隅部をコーナーガイド等で位置決めするようになっている。

枠体１にて、収容部４の下方には、図２に示すように、フローティングプレート５と、支持プレート６と、底部プレート７とが設けられている。フローティングプレート５は、その上面にＩＣパッケージ３を収容すると共に後述のプローブピン２の上端部を支持するもので、絶縁材料で平板状に形成された板材から成り、図示省略のコイルスプリング等で上向きに付勢されて上下動自在とされている。支持プレート６は、プローブピン２の中間部を上下動可能に支持するもので、同じく絶縁材料で平板状に形成された板材から成り、フローティングプレート５の下方にて少し離れた位置に固定されている。底部プレート７は、プローブピン２の下端部を支持するもので、同じく絶縁材料で平板状に形成された板材から成り、支持プレート６の下方にて少し離れた位置に固定されている。

フローティングプレート５、支持プレート６及び底部プレート７のそれぞれには、図３に示すように、円形断面の挿入孔５ｈ，６ｈ，７ｈが上下方向に貫通して複数個形成されている。そして、これらの挿入孔５ｈ，６ｈ，７ｈには、それぞれプローブピン２が上下方向に挿入されている。なお、図３では、平板状の板材から成るフローティングプレート５、支持プレート６及び底部プレート７において、挿入孔５ｈ，６ｈ，７ｈが隣接したところに１本ずつのプローブピン２が挿入された部分だけを取り出して拡大断面図で示しているが、実際は横方向に平面的な拡がりをもったフローティングプレート５、支持プレート６及び底部プレート７に多数のプローブピン２が挿入されている。

フローティングプレート５、支持プレート６及び底部プレート７の複数の挿入孔５ｈ，６ｈ，７ｈにそれぞれ挿入されたプローブピン２は、ＩＣパッケージ３の端子に上端部が圧接されると共に、配線基板Ｐの接続パッドに下端部が圧接されて、ＩＣパッケージ３の端子及び配線基板Ｐの接続パッドを電気的に接続するもので、いわゆる表面圧接型に形成されている。そして、図３において、プローブピン２の少なくとも下端部のプランジャ８が、内蔵の導電性スプリングにより伸縮可能に構成されている。なお、プローブピン２は、下端部だけが伸縮するものに限られず、上下両端部が伸縮するものとしてもよい。

ここで、本発明においては、複数のプローブピン２には、互いに隣接するものの軸方向にて上下に所定距離ずれた位置に突起部を形成し、支持プレート６の隣接する挿入孔６ｈには、支持プレート６の厚み内にてプローブピン２の突起部と係合する段部を上下に所定距離ずれた位置に形成している。

すなわち、図３に示す隣接する２本のプローブピン２，２において、左側の第１のプローブピン２ａの軸方向の中間部には、支持プレート６から上方への抜け止めをするリング状の突起部９ａが形成されている。この突起部９ａは、支持プレート６の挿入孔６ｈの下端縁部に当たって第１のプローブピン２ａの抜け止めの役目をする。そして、右側の第２のプローブピン２ｂの軸方向の中間部には、第１のプローブピン２ａの突起部９ａから上方へ所定距離Ｄだけずれた位置にリング状の突起部９ｂが形成されている。この突起部９ｂは、第２のプローブピン２ｂが同じく支持プレート６から上方へ抜けるのを止める役目をするものである。

図３に示す支持プレート６において、隣接する挿入孔６ｈ，６ｈのうち第２のプローブピン２ｂが挿入される右側の挿入孔６ｈ’には、支持プレート６の厚み内にてその挿入孔６ｈ’の下端から上方へ所定距離Ｄだけずれた位置に段部１０が形成されている。この段部１０は、第２のプローブピン２ｂの突起部９ｂと係合して第２のプローブピン２ｂの抜け止めをするものである。その段部１０の形成は、隣接する挿入孔６ｈ，６ｈ’の間の支持プレート６の部材にて、その肉厚部に下面側から突起部９ｂが入り得る大きい内径の孔（大径の孔）を所定距離Ｄの深さで形成し、挿入孔６ｈ’と大径の孔との境の部分を段部１０としている。この場合、第２のプローブピン２ｂが挿入される挿入孔６ｈ’の下半部に形成された大径の孔の深さは、第１のプローブピン２ａの突起部９ａと第２のプローブピン２ｂの突起部９ｂとが上下にずれた所定距離Ｄと等しくなる。

これにより、図２において枠体１の収容部４の下方に支持された多数のプローブピン２は、図３に示すように、隣接する第１のプローブピン２ａと、第２のプローブピン２ｂとが、その下端部を底部プレート７で支持されると共に、その上端部をフローティングプレート５で支持され、かつ、中間部を支持プレート６で支持されて、全体として上下動可能に保持されている。そして、プローブピン２の中立状態で、第１のプローブピン２ａの突起部９ａが支持プレート６の左側の挿入孔６ｈの下端縁部に当たって第１のプローブピン２ａが抜け止めされ、第２のプローブピン２ｂの突起部９ｂが右側の挿入孔６ｈ’の段部１０に係合して第２のプローブピン２ｂが抜け止めされる。この場合、左側の挿入孔６ｈの下端縁部が、第１のプローブピン２ａの突起部９ａと係合する段部になる。こうすることにより、挿入孔６ｈには段部１０を設けることなく、挿入孔６ｈ’のみに段部１０を設けることで、第１のプローブピン２ａと第２のプローブピン２ｂを一枚の支持プレート６で位置決めすることができる。

このとき、支持プレート６の挿入孔６ｈ，６ｈ’間の部材により、隣接する第１のプローブピン２ａと第２のプローブピン２ｂの突起部９ａと突起部９ｂとが絶縁される。ここで、突起部９ａと突起部９ｂとは、上下に所定距離Ｄだけずれた位置に形成されていることと、第２のプローブピン２ｂの突起部９ｂと係合する段部１０が、挿入孔６ｈ，６ｈ’間の部材の幅内で第１のプローブピン２ａ側に接近して形成されていることから、従来の電気部品用ソケットに比べて、隣接する第１のプローブピン２ａと第２のプローブピン２ｂとのピッチが狭くなる。このことから、全体としてプローブピン２の配置を狭ピッチ化することができる。

図４は、支持プレート６に形成される複数の挿入孔６ｈ，６ｈ’の配置例を示す底面から見た説明図である。この実施形態では、図３に示す左側の挿入孔６ｈと、右側の挿入孔６ｈ’とが平面方向にて左右に交互に配置されている。そして、右側の挿入孔６ｈ’の外側縁部に段部１０が形成されている。この挿入孔６ｈ，６ｈ’が左右に交互に配置された状態で、その左右方向に並んだ行が前後に複数列配列されている。

支持プレート６に形成される複数の挿入孔６ｈ，６ｈ’の配置は、図４に示すものに限られず、図５に示すように配置してもよい。この実施形態では、図３に示す左側の挿入孔６ｈと、右側の挿入孔６ｈ’とが平面方向にて千鳥格子状に配列されている。すなわち、一行目においては、左側の挿入孔６ｈと右側の挿入孔６ｈ’とが左右に交互に配置され、二行目においては、左側の挿入孔６ｈと右側の挿入孔６ｈ’の位置が１ピッチだけ左右方向にずれて、一行目の挿入孔６ｈの列に挿入孔６ｈ’が位置し、一行目の挿入孔６ｈ’の列に挿入孔６ｈが位置して左右に交互に配置され、さらに三行目においては、一行目と同じ並びで左側の挿入孔６ｈと右側の挿入孔６ｈ’とが左右に交互に配置されている。この場合は、外側縁部に段部１０が形成された挿入孔６ｈ’が隣接する行と行との間において同じ列に位置することがないので、図４の場合に比べて行と行との間をつめて配列することができる。したがって、プローブピン２の配置をさらに狭ピッチ化することができる。

次に、このように構成された電気部品用ソケットの使用及び動作について、図２及び図６を参照して説明する。まず、図２に示すように、電気部品用ソケットが配線基板Ｐ上に配設されている。このとき、図６（ａ）に示すように、枠体１の収容部４の下方に設けられた底部プレート７の下面が配線基板Ｐの上面に載せられ、図３に示すプローブピン２の下端部のプランジャ８が配線基板Ｐの接続パッド（図示省略）に圧接されて収縮する。

この状態で、図２に示すように、枠体１の収容部４に試験対象のＩＣパッケージ３を矢印Ｂのように収容する。このとき、ロボットアーム等の機械装置でＩＣパッケージ３を吸着等により保持して電気部品用ソケットまで搬送し、収容部４に収容する。すると、図６（ａ）に示すように、収容部４に設けられたフローティングプレート５の上面にＩＣパッケージ３が収容され、フローティングプレート５に形成されたプローブピン２の挿入孔内にＩＣパッケージ３の端子１１が入り込む。なお、端子１１は、バンプと呼ばれる球状端子であり、ＩＣパッケージ３の下面に格子状（グリッド状）に配列されて下向きに突出している。そして、図６（ａ）において、第１のプローブピン２ａの突起部９ａが支持プレート６の左側の挿入孔６ｈの下端縁部に当たって第１のプローブピン２ａが停止、抜け止めされ、第２のプローブピン２ｂの突起部９ｂが右側の挿入孔６ｈ’の段部１０に係合して第２のプローブピン２ｂが停止、抜け止めされている。

次に、図６（ａ）において、ロボットアーム等でＩＣパッケージ３を矢印Ｃのように押し込む。すると、ＩＣパッケージ３を収容したフローティングプレート５がコイルスプリング等の付勢力に抗して下降し、図６（ｂ）に示すように、支持プレート６の上面に当接して停止する。このとき、ＩＣパッケージ３の下面の端子１１が、第１のプローブピン２ａ及び第２のプローブピン２ｂの上端に形成された食付き部１２に押し付けられ、端子１１と食付き部１２とが食い付いた状態で接続される。この場合、ＩＣパッケージ３の下面の端子１１の押し付けにより、第１のプローブピン２ａ及び第２のプローブピン２ｂは下降するが、その下降量と、図３に示す挿入孔６ｈ’側の大径の孔の深さＤとが同等とされており、第２のプローブピン２ｂの突起部９ｂは支持プレート６の挿入孔６ｈ’側から抜け出ることはない。これにより、ＩＣパッケージ３の端子１１にプローブピン２の上端部が圧接されると共に、配線基板Ｐの接続パッドにプローブピン２の下端部が圧接されて、ＩＣパッケージ３の端子１１及び配線基板Ｐの接続パッドを電気的に接続することができる。

この状態で、ロボットアーム等でＩＣパッケージ３を、例えば20〜30秒間、電気部品用ソケットに押し込んで所定の試験を行い、その試験が終了したらロボットアーム等でＩＣパッケージ３を抜き取って格納位置へ搬送して、一連の試験動作を終了する。これにより、電気部品用ソケットの枠体１に組み込まれた隣接プローブピン２，２を絶縁すると共に、該プローブピン２，２の抜け止めを可能として、電気部品について所定の試験を行うことができる。

なお、図３及び図６の説明では、プローブピン２は、中空棒状の軸部材からリング状の突起部を削り出しにより形成する切削型で製造したものとしたが、本発明はこれに限られず、平板状の板材に散点状の突起部を打ち出しにより形成して中空状に巻くプレス型で製造したものとしてもよい。

１…枠体
２…プローブピン
２ａ…第１のプローブピン
２ｂ…第２のプローブピン
３…ＩＣパッケージ（電気部品）
４…収容部
５…フローティングプレート
６…支持プレート
６ｈ，６ｈ’…支持プレートの挿入孔
７…底部プレート
８…プランジャ（プローブピンの下端部）
９ａ…第１のプローブピンの突起部
９ｂ…第２のプローブピンの突起部
１０…段部
１１…ＩＣパッケージの端子
１２…食付き部（プローブピンの上端部）
Ｐ…配線基板
Ｄ…所定距離

Claims (4)

1. 配線基板に電気的に接続される電気部品の収容部を有する枠体と、
   前記枠体にて、収容部の下方に設けられた支持プレートの複数の挿入孔にそれぞれ挿入され、前記電気部品の端子に上端部が圧接されると共に、前記配線基板の接続パッドに下端部が圧接されて前記端子及び接続パッドを電気的に接続する複数のプローブピンと、
   を有する電気部品用ソケットであって、
   前記複数のプローブピンには、互いに隣接するものの軸方向にて上下に所定距離ずれた位置に突起部を形成し、前記支持プレートの隣接する挿入孔には、該支持プレートの厚み内にて前記プローブピンの突起部と係合する段部を上下に所定距離ずれた位置に形成し、
   前記支持プレートの挿入孔により隣接するプローブピンの突起部を絶縁し、前記プローブピンの突起部により抜け止めをすることを特徴とする電気部品用ソケット。
2. 前記支持プレートは、前記段部を上下に所定距離ずれた位置に形成した隣接する挿入孔を、平面方向にて左右又は前後に交互に配列した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。
3. 前記支持プレートは、前記段部を上下に所定距離ずれた位置に形成した隣接する挿入孔を、平面方向にて千鳥格子状に配列した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。
4. 前記複数のプローブピンは、前記電気部品の端子に接続される端部、又は前記配線基板の接続パッドに接続される端部のうち、少なくとも一方の端部が伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気部品用ソケット。