WO1997024785A1

WO1997024785A1 - Conductive contactor

Info

Publication number: WO1997024785A1
Application number: PCT/JP1996/003791
Authority: WO
Inventors: Toshio Kazama
Original assignee: Nhk Spring Co., Ltd.
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1997-07-10
Also published as: CN1129990C; KR19990076839A; KR100390865B1; JPH09184852A; MY119319A; JP3653131B2; MY112072A; CN1206511A; US6174172B1

Description

明細書

導電性接触子

技術分野

本発明は、半導体素子などの検査用コンタク卜プローブやソケッ卜あるいはコネクタなどに用いられる導電性接触子に関するに関するものである。

背景技術

従来、プリント配線板の導体パターンや電子部品などの電気的検査を行うためのコンタクトプローブや半導体素子用ソケット及びコネクタに用いられる導電性接触子には、例えば絶緑基板の表裏方向に接触子を突出させた両端可動型にしたものがある。その両端可動型の導電性接触子にあっては、ホルダ内に圧縮コイルばねを同軸的に受容すると共に、一対の導電性接触子をホルダの軸線方向両端部にてそれぞれ出没自在に支持し、それら両導電性針状体と圧縮コイルばねの両端部とをそれぞれ半田付けして接続している。そして、一方の導電性針状体から入力した電気信号を導電性の圧縮コイルばねを介して他方の導電性針状体に伝達するようにしている。

しかしながら、上記コンタクトプローブに流れる電気信号が高周波信号（例えば数十 M H z〜数 G H z ) である場合には、コイル状の導電体に電流が流れることになり、悪影響が生じる場合がある。すなわち、コィル状の導電体に高周波信号を流すと、誘導性負荷すなわちィンダクタンスが生じ、また導通経路が長いと検出信号に対する電気的抵抗が増大するという問題がある。

そこで本発明は、インダクタンスを小さくしかつ抵抗を低くすることを実現するための導電性接触子を提供することを課題としたものである, 発明の開示上記課題を達成するため、本発明においては、 1対の互いに対峙する両被接触体の両者間に電流を流すための導電性接触子であって、複数の通孔を備えた支持板と、前記通孔の対応するものに挿通された複数の弾発的であってコイル状をなす導電体と、前記コイル状導電体を互いに電気的に絶縁する絶縁手段とを有し、前記コイル状導電体がそれぞれ、対応する通孔内に固定された中間部分と、前記支持板の両側から突出する 1対の軸線方向突出部分とを有することを特徴とする導電性接触子が提供される。

このようにすることにより、電気信号を流す導電体をコイルばね状部材のみで構成でき、導電体全体の長さを短くすることができるため、ィンダク夕ンス及び抵抗の増大を防止することができる。本導電性接触子を半導体素子などのソケッ卜に用いた場合にそのソケッ卜全体の薄型化を実現し得る。

また、本発明の別の特徴によれば、コイル状導電体の前記各部分をそれぞれ 1巻き以下にすることができる。

導電体のインダク夕ンスは、その巻数に応じて増大する。したがって、導電体の巻数を、そのばね特性が許容する範囲で最小化することにより、極めて好適な高周波特性及び満足できるばね特性の両者を達成することができる。

本発明の更に別の特徴によれば、コイル状導電体をそれぞれ 1巻き以下にしている。このような実施例によれば、特に好適な高周波特性を実現することができる。

本発明の更に別の特徴によれば、コイル状導電体の中間部分が、絶縁支持板中にインサートモールドされている。或いは、通孔が導電性スル一ホールからなり、前記コイル状導電体の前記中間部分が、対応する前記スルーホールに半田付けまたはろう付けされているようにすることもできる。

高い接触圧力が必要な場合には、コイル状導電体の軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、支持板の主面から離反する向きに或る角度をなして傾斜するワイヤ端を有するものとすると良い。接触圧力を最小化したい場合には、コイル状導電体の軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、支持板の主面から近接する向きに或る角度をなして傾斜するワイヤ端を有するものとしたり、或いはコイル状導電体の軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、支持板の主面に対して概ね平行をなすワイヤ端を有するものとすると良い。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に示す。

図面の簡単な説明

図 1 (a) は、本発明が適用された半導体素子用ソケットの要部拡大側断面図であり、図 1 (b) は図 1 (a) の矢印 I aから見た上面図であり、図 1 (c ) は図 1 (a) の半導体素子用ソケットの使用例を示す要部拡大側断面図。

図 2 (a) は、図 1の変形例を示す半導体素子用ソケット 1の要部拡大側断面図であり、図 2 (b) は図 2 (a) の半導体素子用ソケットの使用例を示す要部拡大側断面図。

図 3 (a) は、図 1の第 2の形態を示す要部拡大側断面図であり、図

3 (b) は図 3 (a) の半導体素子用ソケットの使用例を示す要部拡大側断面図。

図 4 (a) は、図 2の第 2の形態を示す要部拡大側断面図であり、図

4 (b) は図 4 (a) の半導体素子用ソケットの使用例を示す要部拡大側断面図。

図 5 (a) は、複数巻きコイル状導電体を用いた図 1 (a) に対応する図であり、図 5 (b) は複数卷きコイル状導電体を用いた図 1 (c ) に対応する図。

図 6 (a) は、複数卷きコイル状導電体を用いた図 2 (a) に対応する図であり、図 6 (b) は複数巻きコイル状導電体を用いた図 2 (b) に対応する図。

図 7 (a) は、複数巻きコイル状導電体を用いた図 3 (a) に対応する図であり、図 7 (b) は複数巻きコイル状導電体を用いた図 3 (b) に対応する図。

図 8 (a) は、複数巻きコイル状導電体を用いた図 4 (a) に対応する図であり、図 8 (b) は複数巻きコイル状導電体を用いた図 4 (b) に対応する図。

図 9は、図 1の別の使用例を示す図 1 (c) に対応する図。

図 1 0は、図 2の別の使用例を示す図 2 (b) に対応する図。

図 1 1は、図 3の別の使用例を示す図 3 (b) に対応する図。

図 1 2は、図 4の別の使用例を示す図 4 (b) に対応する図。

図 1 3は、図 5の別の使用例を示す図 5 (b) に対応する図。

図 1 4は、図 6の別の使用例を示す図 6 (b) に対応する図。

図 1 5は、図 7の別の使用例を示す図 7 (b) に対応する図。

図 1 6は、図 8の別の使用例を示す図 8 (b) に対応する図。

図 1 7 (a) は、図 3の別の形態を示す図 3 (a) に対応する図であり、図 1 7 (b) は図 3 (b) に対応する図。

図 1 8 ( a) は、図 4の別の形態を示す図 4 (a) に対応する図であり、図 1 8 (b) は図 4 (b) に対応する図。

図 1 9 (a) は、図 5の別の形態を示す図 5 (a) に対応する図であり、図 1 9 (b) は図 5 (b) に対応する図。

図 20 (a) は図 6の別の形態を示す図 6 (a) に対応する図であり、図 2 0 (b) は、図 6 (b) に対応する図。図 2 1は、ソケットの使用例を示す部分斜視図。

図 2 2は、図 2 1のソケットの要部側断面図。

図 2 3は、本発明に基づく図 1 ( a ) に対応する図。

図 2 4は、図 2 3の変形実施例であり、図 2 ( a ) に対応する図。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施の態様を添附図面を参照して以下に示す。

図 1 ( a ) は、本発明が適用された半導体素子用ソケット 1の要部拡大側断面図である。本半導体素子用ソケット 1は、絶縁性支持体としての絶縁板 2に複数の弾性コイル状導電体 3を組み込んで構成されている。但し、図示を容易にするために、本図或いは他の多くの図に於いては、複数の弾性コイル状導電体のうちの 1つのみが図示されている。このコィル状導電体 3は、図 1 ( b ) に併せて示されるように軸線方向から見て略 1巻き巻回された弾発的な圧縮コイル部材を軸線方向に伸ばした形状に形成され、そのコイルピッチは絶縁板 2の厚さよりも長くされており、コイルの両端部を絶縁板 2から延出させかつその軸線方向中間部を絶緑板 2にインサートモールドにて固定支持されている。但し、コイル状導電体 3は 1巻よりやや多い巻数であっても、 1巻よりやや少ない巻数であっても良い。

本半導体素子用ソケット 1の使用例を図 1 ( c ) に示す。図に示されるように、互いに対峙する被接触体としての半導体 4と基板 6との両者間に本発明に基づく導電性接触子により構成されたソケッ卜 1が用いられる。半導体 4の端子として導電性ポール 5が半導体 4の下面に半田付けなどにて固着されており、対向して配設された基板 6には導通する相手となる端子パターン 7が設けられている。なお、半導体としては、素子単体の場合と素子を B G Aや C S Pなどのパッケージに搭載した場合などがある。そして、ボール 5と端子パターン 7との両者間に本ソケット 1を介装し、コイル状導電体 3の両端部をそれぞれボール 5と端子パターン 7とに接触させ、コイル状導電体 3の絶縁板 2から延出している部分をある程度弾発的にたわませる位置で半導体 4及び基板 6を図示されないブラケットにより固定する。

このように、ボール 5と端子パターン 7とにコイル状導電体 3の軸線方向端部の端縁が弾発的に当接し得るため、ボール 5が半田ボールの場合にはその酸化被膜を破り、安定した導通を得ることができる。本実施例の場合、コイル状導電体の軸線方向突出部分が、支持板の主面から離反する向きに或る角度をなして傾斜するワイヤ端を有する。この実施例によれば、接触時の弾発力は、コイル状導電体の延出端部が円弧状に曲成されていることから、曲げだけではなくねじり変形も作用するため、弾発付勢力及び耐久性を向上し得る。さらに、コイル状導電体の延出長を長くしても、軸線方向への突出量が小さいため、ソケット全体として薄型化が容易である。

次に、図 2に図 1の変形例を示す。なお、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この図 2では、図 1 と同様に絶縁板 2により支持されたコイル状導電体 1 3が、図 2 ( a ) に示されるように、絶緣板 2から延出する部分が図 1のものより長くされ、各延出端部 1 3 aが軸線に直交する面に対して若干傾けられた平面上で円弧を描くように曲成されている。即ち、コイル状導電体の軸線方向突出部分が、支持板の主面から近接する向きに或る角度をなして傾斜するワイヤ端を有する。所望に応じて、コイル状導電体の軸線方向突出部分が、支持板の主面に対して概ね平行をなすワイヤ端を有するものとすることもできる。

このようにすることにより、図 1と同搽にボール 5と端子パターン 7 とにそれぞれ接触させた際には、図 2 ( b ) に示されるようにそれぞれ面（線）で当接するようになり、接触相手の表面に酸化被膜が形成されていないかまたは薄いため表面を傷付けたくない場合に有効である。また、軸線方向最突出端 1 3 aが、絶縁板 2の主面に対して傾斜した面内で円弧状をなしているいる場合には、当接時にコイル素線の端部のエツジが当たる前に曲線部が当たるため、接触時の傷付きを好適に防止している。

上記図 1及び図 2ではソケッ卜を接触相手間に挟んで使用する例を示した力図 3 ( a ) ·図 4 ( a ) に示されるようにソケット 1を予め一方（図示例では基板 6 ) に半田付けなどにより固着して使用しても良い。図示例において、それぞれ半導体 4のリードビンとしてのボール 5を図 1 · 図 2と同様に接触させて使用する（図 3 ( b ) · 図 4 ( b ) ) 。

図 1乃至図 4に示した各コイル状導電体 3 · 1 3にあっては、そのコィル長に渡って略 1巻きに形成されていることから、電流がコイル状に複数回転して流れることがなく、直線に近い状態で流れるようになり、従来のように複数巻きのコイル状導電体を用いた場合のようにインダク夕ンスの増大を好適に防止することができると共に、全長も短く、低抵抗化が可能である。

図 5 ·図 6では複数巻きのコイル状導電体 2 3 · 3 3を用いた例が示されている。また、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。これらの場合には、コイル状導電体 2 3 · 3 3の絶縁板 2から延出する各延出部分を前記図 1及び図 2の各図示例と同様にそれぞれ略 1巻きになるようにしておく。また、絶縁板 2に貫通孔 2 aを設け、その貫通孔 2 aに導電部材としてめつきによりスルーホール 8を形成する。そして、コイル状導電体 2 3 · 3 3の軸線方向中間部分をスルーホール 8内に受容し、かつ半田付け或いはろう付け等で固着する。上記したコイル状導電体 2 3 · 3 3の絶縁板 2から延出する各延出部分とは、より正確には、変形可能な部分を指すものとして解釈することができる。

なお、図 5のコイル状導電体 2 3の絶縁板 2から延出する部分の形状は前記図 1 と同様であり、図 6のコイル状導電体 3 3の絶縁板 2から延出する部分の形状は前記図 2と同様である。また、図 5 ·図 6のものにおける使用状態も前記図 1 ( c ) ·図 2 ( b ) と同様であり、それぞれ図 5 ( b ) ·図 6 ( b ) に示す。これらのボール 5に対する効果は前記と同様であり、図 6のコイル状導電体 3 3の各延出端部 3 3 aの形状も図 2の各延出端部 1 3 aと同じであり、その効果も図 2と同様である。そして、図 5 · 図 6では複数巻きのコイル状導電体 2 3 · 3 3を用いているが、絶縁板 2に対応する部分の導電経路は、上記したようにコィル状導電体 2 3 · 3 3の複数巻き部分とスルーホール 8とが半田付けされているため、スルーホール 8を直線状に通ることになる。従って、複数巻きのコイル状導電体を用いても、電流の流れは前記図示例と同様に直線的に流れ、さらにスルーホール 8では絶緣板 2の厚み方向である最短距離を流れ得るため、より一層インダク夕ンスを抑制し得る。

このようにスルーホール 8にコイル状導電体 2 3 · 3 3を固着して支持する構造にすることにより、コイル状導電体の絶緣板への固定をィンサ一トモ一ルドなどにより固定する実施例に比較して、コイル状導電体

2 3 - 3 3の絶縁板 2への固定を容易に行い得る。なお、スルーホール 8のめつき材黄を半田材にすれば、コイル状導電体 2 3 · 3 3の半田付けをより一層容易に行い得る。

図 7 ■図 8に、図 5 · 図 6で示した複数巻きのコイル状導電体 2 3 ·

3 3を用いて、図 3 ·図 4に示したようにソケット 1を予め一方（図示例では基板 6 ) に半田付けなどにより固着した使用例を示すが、各図の ( a ) 同士及び（b ) 同士がそれぞれ対応している。また、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

この図 7 ，図 8の場合も、前記した各図と同様の効果を奏し得る。なお、コイル状導電体 2 3 · 3 3の基板 6側のコイル外径をスルーホール 8の内径よりも若干大きくすることにより、図における上方への抜け止めにもなり、コイル状導電体 2 3 · 3 3の軸線方向に対する位置決めも容易に行い得る。

また、図 1乃至図 8ではソケット 1の接触相手をボール 5と端子パ夕ーン 7との場合について示したが、接触相手の形状を限定するものではない。例えば、図 9乃至図 1 6には、前記各実施例のボール 5の代わりに半導体 4のリードピンとしてランド（端子パターン） 9を設けた場合の各使用例が示されている。なお、図 9〜図 1 6は、この順に図 1 ( b ) 〜図 8 ( b ) がそれぞれ順に対応しており、それぞれソケット 1単体の状態は、図 1 ( a ) 〜図 8 ( a ) と同一であるため図示省略すると共に、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。これらの場合も、接触相手の形状が異なるだけで、その効果は前記各図示例と同様である。

図 1 7乃至図 2 0には、図 3乃至図 6のソケッ卜 1におけるコイル状導電体 3の一方の端部を半田付けして基板 6へ固定したのに対して、接着剤などの封止剤 1 0を用いて絶縁板 2を基板 6に固定して、コイル状導電体 3の一方の端部を端子パターン 7に弹発的に押し当てた例が示されている。また、各図（a ) 同士、各図（b ) 同士がそれぞれ対応している。

このようにすることにより、半田付けした場合に対して半田或いは鉛の使用量を好適に減らすことができる。また、各接触状態による効果は図 1 · 図 2の図示例と同様である。なお、コイル状導電体の材質には、電気特性と耐久性の用途とによる重要度から銅または金系の材料か、ピァノ線類を選択すると良い。

上述した各図示例はコイル状導電体の個々の状態を示したものであるが、前記したように L S I用ソケットに用いる場合には、リードピンの数に対応するように複数のコイル状導電体を格子状に配設して使用される。その一例を図 2 1及び図 2 2に示す。

図 2 1は上記ソケッ卜の一部を示す部分斜視図であり、図 2 2はその要部側断面図である。この図示例では、ソケット本体 1 1を金属製導電材により形成し、そのソケット本体 1 1にパンチングメタルのように所定の複数の孔を形成して、各孔の内周面に円筒状の絶緑部材 1 2を同軸的にそれぞれ固着している。その円筒状絶縁部材 1 2の内周面に前記図 2 0のようにスルーホール 8を形成し、スルーホール 8にコイル状導電体 3 3を挿通して半田付けすると共に、基板 6に形成した端子パターン 7にコイル状導電体 3 3の延出端部 3 3 aの一方を弾性変形させて当接させるように、ソケット本体 1 1を封止剤 1 0を用いて基板 6に固定している。そして、ソケット本体 1 1の一部を、基板 6に設けたアース端子パターン 1 4にアース線 1 5を介して電気的に接続して、ソケット本体 1 1を接地する。

このようにしてソケットを構成することにより、コイル状導電体 3 3 に髙周波電流が流れた場合に各コイル状導電体 3 3同士が互いに干渉し合うことを防止することができる。

また、図 2 3に本発明に基づく別の実施例を示すが、図 1 ( a ) と同搽であり、接触相手の形状を図示省略すると共に、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

コイル状導電体 4 3は、絶縁板 2に固定された部分と絶緣板 2から互いに相反する向きに延出する両コイル端側部分とをそれぞれ数巻きにして形成されている。この程度の、例えば 10巻程度の巻き数であれば、コィル状に電流が流れることによる悪影響も大きくなく、被接触体に対する弾発力を十分に確保することができるという効果が大である。取り扱うべき周波数が比較的低い場合には、複数の卷数を伴うコイルに電流を流しても、それ程悪影響は現れない。導電体のコイルの巻数が多い場合には、被接触体に対する弾発力を十分に確保することができる。即ち、導電体のコイルの巻数は、必要となる高周波特性及びばね特性の相対的な重要度に応じて選択するべきである。

また、図 2 4には図 2 3の変形実施例であり、図 2 ( a ) と同様の実施例を示す。この図においても、接触相手の形状を図示省略すると共に, 前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図 2 4のコイル状導電体 5 3は、図 2 3のコイル状導電体 4 3と同様の巻き数で形成され、かつ絶緑板 2への支持状態も同様であることから. 上記と同様の効果を奏し得る。さらに、各コイル端である各延出端部 5 3 aが図 2と同様に形成されており、図 2のものと同様の効果を奏するものである。

なお、各図示例では半導体素子用ソケットについて示したが、それに限られるものではなく、電子部品特に半導体素子の電気的接続部に使用することができ、例えば半導体素子用コネクタに用いるとことができる,

Claims

請求の範囲

1 . 1対の互いに対峙する両被接触体の両者間に電流を流すための導電性接触子であって、

複数の通孔を備えた支持板と、

前記通孔の対応するものに挿通された複数の弾発的であってコイル状をなす導電体と、

前記コイル状導電体を互いに電気的に絶縁する絶縁手段とを有し、前記コイル状導電体がそれぞれ、対応する通孔内に固定された中間部分と、前記支持板の両側から突出する 1対の軸線方向突出部分とを有することを特徴とする導電性接触子。

2 . 前記コイル状導電体の前記各部分をそれぞれ 1巻き以下にしたことを特徴とする請求項 1に記載に導電性接触子。

3 . 前記コイル状導電体をそれぞれ 1巻き以下にしたことを特徴とする請求項 1に記載に導電性接触子。

4 . 前記支持板が絶縁支持板からなり、前記コイル状導電体の前記中間部分が、対応する前記通孔内に固着されていることを特徴とする請求項 1に記載の導電性接触子。

5 . 前記コイル伏導電体の前記中間部分が、前記支持板中にインサートモールドされていることを特徴とする請求項 4に記載の導電性接触子。

6 . 前記通孔が導電性スルーホールからなり、前記コイル状導電体の前記中間部分が、対応する前記スルーホールに半田付けまたはろう付けされていることを特徴とする請求項 4に記載の導電性接触子。

7 . 前記支持板が導電金属製支持板からなり、前記コイル状導電体を受容するための筒状の絶縁部材が前記通孔のそれぞれに嵌入されていることを特徴とする請求項 4に記載の導電性接触子。

8 . 前記コイル状導電体の前記軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、前記支持板の主面から離反する向きに或る角度をなして傾斜するワイヤ端を有することを特徴とする請求項 1に記載の導電性接触子。

9 . 前記コイル状導電体の前記軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、前記支持板の主面から近接する向きに或る角度をなして傾斜するワイヤ端を有することを特徴とする請求項 1に記載の導電性接触子。

1 0 . 前記コイル状導電体の前記軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、前記支持板の主面に対して概ね平行をなすワイヤ端を有することを特徴とする請求項 1 に記載の導電性接触子。

1 1 . 前記コイル状導電体の前記軸線方向突出部分の少なくとも 1つが、該導電体の軸線を中心とする円弧状ワイヤ端を有し、同部分が、対応する通孔の内径よりもやや大きな外径を有することを特徴とする請求項 1 に記載の導電性接触子。

1 2 . 前記支持板を、配線基板に対して所定の間隔をおいて固定するための手段を有することを特徴とする請求項 1に記載の導電性接触子。

1 3. 当該導電性接触子が、半導体素子を配線基板上に取り付けるためのソケッ卜として適合されていることを特徴とする請求項 1に記載の導電性接触子。

1 4. 当該導電性接触子が、 1対の接触部分のグループ同士を電気的に接続するためのコネクタとして適合されていることを特徴とする請求項 1 に記載の導電性接触子。