JP2012058129A - 接触子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数で、その内部の導電接合を確実にすることができるとともに、製作及び保守を容易に行なうことができコスト低減ができる検査治具に使用する接触子とその製造方法を提供する。
【解決手段】プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と検査装置に接続されている電極４１に接触する接触子１０において、接触子１０は導電性の接触針１１とコイルばね１２からなり、接触針１１は先端１１１、突出部１１２、中継部１１３を有し、コイルばね１２は中継端１２２、ばね定数部１２３を有し、中継部１１３には部分半田コート１１７がなされ中継端１２２を中継部１１３に握着し１体となり、加熱されて握着部分は半田接合し、接触子保持体３０に保持されて電極４１と検査端子とに圧接されて導電接触することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線基板や電子部品等に備えられた電極端子に接触される接触子及びその製造方法に関するものである。

接触子が使用されるプリント配線板の検査ついて、一般的な構成を図１で説明する。検査治具１は被検査プリント配線板と検査装置の間に配置されて、導電を確保し抵抗値などの電気特性が検査される。被検査プリント配線板の検査端子に導電接触する複数の接触子１０を保持する接触子保持体３０、この接触子保持体３０を着脱可能に支持して接触子１０と導電接触する電極を有する電極部４０はコネクタ４５を介して検査装置と接続されている。
接触子１０は多数使用されているので、接触不良を起こす起すことがあり良品の接触子１０と交換できる構成は好都合である。

このような検査治具１に使用される接触子の例として、図７は特許文献１の（図４）で針状体１８、１９とコイルばね１４を半田付けした導電性接触子の構成が示されている。しかし、図７のような半田付けには作業者は熟練を要する。外周に半田がはみ出す可能性があり、外形寸法にバラツキが発生することがある。

特許文献２の（図５）にコンタクトピン（文献２符号１）のはんだ付けを示す平面図がある。電極パッドにはんだペーストを塗布し、コンタクトピンの台座を配置し、レーザー光を照射してはんだを溶融しフィレットが形成されてはんだ付け接合されるプローブカードがある。
しかし、この製造装置は、はんだペーストの塗布装置、コンタクトピンの配置装置、レーザー照射装置からなる半自動の装置で初期投資の負担が大きい。

図８は特許文献３の（図３）で、棒状部材２１にコイルばねの縮径した密巻部２３１を溶接等で接合して大径部２２を形成し１体として接触子保持体に保持されて係止の機能もしている。
しかし、溶接に依る接合には専用の溶接機が必要で初期投資の負担がある。

文献４の電気検査用ピンには、はんだ付けによる接続部（文献４符号４）の抵抗特性が良いことが開示されている。しかし、特許文献１と同様にはんだ付けに作業者は熟練と工数を要する。
この様に、接触子の内部接合について、作業性、抵抗特性など工夫がなされている。

特許２５３２３３１号広報 特開２００２−１６４１０４号広報 特開２０１０−０７８４３２号広報 特開２０００−００９７４９号広報

解決しようとする問題点は、近年、プリント配線基板や電子部品の微細化と高密度化が進み、接触子の微細化（高単価化する）と検査点の増加とが相乗して、全体価格が騰貴し検査治具のコストが問題となっている。
このような実情に鑑みてなされたもので少ない部品点数で、その内部の導電接合を確実にすることができるとともに、製作及び保守を容易に行なうことができコスト低減ができる検査治具に使用する接触子とその製造方法を提供する。

請求項１記載の発明は、プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と検査装置に接続されている電極とに接触する接触子において、接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、接触針は先端、突出部、中継部を有し、コイルばねは中継端、ばね定数部を有し、中継部は部分半田コートされ、中継端を中継部に握着し１体となり、加熱されて握着部分は半田接合し、接触子保持体に保持されて電極と検査端子とに圧接されて導電接触することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１の接触子において、部分半田コートは半田ペーストを塗布し加熱することで形成されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２の接触子において、半田ペーストの金属粒子は低融点金属であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかの接触子において、コイルばねは金めっきされていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と検査装置に接続されている電極とを導電接触する接触子の製造において、接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、接触針は先端、突出部、中継部を有し、コイルばねは中継端、ばね定数部を有し、中継部に部分半田コートを行い、中継端を中継部に握着し１体として、加熱し握着部分を半田接合する接触子の製造方法を特徴とする。

請求項１発明に依れば、中継端が中継部の部分半田コートを握着しているので半田が溶融時に握着が進行し、加熱後に握着部分の接合面積が確保できるので接合の抵抗特性と物理特性が良い。半田接合の区間が明確でコイルばねの外周には拡散せず寸法精度が良い。接合金属を半田として、簡易なオーブン等で加熱することで熱接合することができ、接合装置の初期投資を低減できる。接触針の部分半田コートの位置を変えることで、目的に合った最適な接触子を製作することが容易にできる。

請求項２の発明に依れば、部分半田コートに半田ペーストを使用することで、塗布と加熱の工程が異なるので容易に製造できる。

請求項３の発明に依れば、半田ペーストの金属粒子は低融点金属であるので、鉛フリー金属を使用できる。金属接合に電力と時間の設定があるオーブントースター等の簡易オーブンが使用でき、量産も容易である。

請求項４の発明に依れば、コイルばねが金めっきされているので、表面に不純物が少なく半田の濡れ性も良く握着部分は半田接合を容易にする。金属接合が簡単に実現しコストと品質に顧客の要求に適応する。

請求項５の発明に依れば、製造の接合工程を分けているので個々の工程においての作業は容易である。そして、導電接合の品質は高い。
各々の請求項の効果は共通の手段として部分半田コートと握着部分の熱接合としているので他の請求項の効果になることがある。

図１は本発明の実施形態を示す検査治具の全体の構成を示す説明図。 図２は本発明の実施例１における検査治具の断面図。 図３は本発明の接触針の部分半田コートの例。 図４は本発明の半田接合部分を拡大した断面図。 図５は本発明の半田接合のフローチャート。 図６は本発明の実施例２における検査治具の断面図。 図７は従来の検査治具を示す断面図。 図８は従来の接触子を示す断面図。

接触子１０の接触針１１とコイルばね１２とを確実に導電接続させる目的を、部分半田層を設けて製作容易に実現した。
以下、本発明の実施形態に係る接触子１０及びその製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。

本発明の接触子１０を使用する検査治具１は、図１に示すように、複数の接触子１０は接触子保持体３０に保持されて、電極板４２に着脱可能に装着されている。電極板４２には図２に示す電極４１が接触子１０のコイルばね１２と直列に配設されて支持体４３に固着している。支持体４３はコネクタ４５と共に治具ベース板４６に固着されている。電極４１とコネクタ４５はリード線４４で配線されて電極部４０を形成している。検査治具１が検査装置に搭載されて、コネクタ４５を介して電気的に接続される。接触子１０の先端１１１が被検査プリント配線板の検査端子に圧接して電気特性を測定することができることになる。

図２において、内部の構成を説明する。接触子１０は接触針１１とコイルばね１２を同軸に半田接合して配置されている。導電性金属の接触針１１の外径はコイルばね１２の内径より少し大きく、先端１１１、突出部１１２、中継部１１３からなる。先端１１１は導電接触を確実にするために６０度の円錐となっている。突出部１１２は接触子保持体３０の案内板３１の案内孔３１１から伸縮可能に突出して被検査プリント配線板の検査端子との圧接を確保している。

接触針１１の中継部１１３は９０度の円錐の端末で部分半田コート１１７がされて、コイルばね１２の中継端１２２と半田接合されて一体の接触子１０となっている。材質はＳＫ４、表面処理は金めっきとしているが、先端形状と合わせて使用条件により各々を変更しても良い。

案内板３１には先端１１１を被検査プリント配線板の検査端子に案内する案内孔３１１と、中間板３２には中継端１２２を係止する中間孔３２１とが同軸に外側に形成され、内側は少し大きな径の案内貫通孔３１２と中間貫通孔３２２を形成している。コイルばね保持板３３にはコイルばね１２を伸縮自在に保持するコイルばね保持孔３３１が中間孔３２１と同軸に形成されて、案内板３１と中間板３２を重ねて整合して螺子止めされて絶縁性の接触子保持体３０を形成している。

コイルばね１２はピアノ線などの導電性の金属で、内径は中継部１１３より少し小さく、中継部１１３と半田接合する中継端１２２、圧縮コイルばね１２のばね特性を有するばね定数部１２３、電極４１と導電接触する電極端１２１からなる。両端の端末処理はクローズドエンドの無研磨としている。
接触針１１と一体に付勢してコイルばね保持板３３に保持されている。コイルばね１２の表面処理は電極４１との導電接触と中継部１１３と半田接合を確実にするために金めっきが望ましい。

電極４１は絶縁性の電極板４２にコイルばね保持孔３３１と同軸の電極孔４２１に電極４１を固着しリード線４４でコネクタ４５に配線されている。コイルばね１２と電極４１とが同軸に導電接触している。電極４１の表面処理も導電接触を確実にするために金めっきが望ましい。

接触子保持体３０に保持されて接触子１０は電極部４０に搭載されているので、コイルばね１２に付勢が掛けられて圧接の前に初期荷重を有する。これは、接触子１０の中継部１１３と中継端１２２は半田接合し導電接続しており、内部接触の電極端１２１と電極４１が導電接触している状態にあり、多数の接触子１０の確実な導電接触を確保することができる。

本発明の半田接合について、部分半田コート１１７を図３において説明する。（ａ）は接触針１１で先端１１１、突出部１１２、中継部１１３からなる。先端１１１は６０度、中継部１１３の端末は９０度の円錐としている。（ｂ）は中継部１１３の位置に部分半田コート１１７を施している。（ｃ）、（ｄ）は外周の所定の位置に半田コート１１７を形成している。

図３の（ｂ）の部分半田コート１１７の形成手順を図５のフローチャートを参照して工程（１０）を説明する。工程（１２）所定濃度の液状の半田ペーストを浅い皿に入れて部分半田コート１１７の深さとする。そして、接触針１１の中継部１１３を半田ペースト液に垂直に入れ、引き上げて乾燥皿に寝かせる。

工程（１３）一定数量になると乾燥皿を加熱オーブンに入れて加熱し半田ペーストの半田粒子を溶融させる。これで、部分半田コート１１７が形成される。半田接合の区間が決まる。加熱条件は一般の電子部品の表面実装と変わらない。加熱条件は電力と時間で行い家庭内のオーブントースターでも可能で、量産も容易である。

次に、接触針１１とコイルばね１２との半田接合の工程（２０）に入る。工程（２２）コイルばね１２の中継端１２２を中継部１１３の係止の位置まで圧入し握着して１体として、乾燥皿に寝かせる。

工程（２３）一定数量になると乾燥皿を加熱オーブンに入れて再加熱し、接触針１１とコイルばね１２とを半田接合させる。これで１体となった接触子１０となる。

この再加熱の工程（２３）においての半田接合部分の状態を図４に示している。部分半田コート１１７を中継端１２２は握着しているので半田が溶融すると中継部１１３に接して握着する。中継端１２２は金めっきされているので半田濡れ性が良く、溶融半田は中継端１２２の握着部分に沿って浸透する。温度が下がり凝固すると中継端１２２と中継部１１３の接した線に沿って半田が浸透した接合が完了する。

（ａ）は加熱前、（ｂ）は加熱後でコイルばね１２の内周と半田との接合面積が増加している。接触子１０の外周は金めっきで外径の寸法は設計値の中継部１１３とコイルばね１２の線径の２本となり接触子保持体３０に保持されて安定に伸縮し導電接触をする。

接触子１０の表面処理として、金めっきは半田の溶融時の濡れ性が良く、部品単体で保存時にも空気中の酸素や不純ガス等の付着と反応が少なく半田接合に適合する。部分半田コート１１７が再加熱時、中継部１１３を握着した中継端１２２との握着部分に濡れ性良く浸透すると接合面の増大となり、接合の物理的、電気的特性が確保される。

接合の半田は、中継端１２２の内接面と中継部１１３の間に半田層の入った、ピアノ線、ニッケル、金、半田、金、ニッケル、ＳＫ４の金属層となり導電特性が良い。ニッケルは金めっきの下地金属として通常に使用されている。そして、本実施例の細径の接触子１０においては強度的な物理的不具合は特にない。

図３の（ｃ）、（ｄ）の部分半田コート１１７の形成は、工程（１２）接触針１１を回転が可能ソケットなどに挿入してディスペンサー等で半田ペーストを所定位置に直接塗布する。後は上述した同じ工程（１３）となる。半田めっき法もあるがコスト的には好ましくない。

組立、保守の手順を図１、２で説明する。案内板３１、中間板３２、コイルばね保持板３３を整合して重ね螺子止めし接触子保持体３０とする。コイルばね保持板３３を上側にし、接触子１０の先端１１１を前方にして全てのコイルばね保持孔３３１に挿入する。組立済みの電極部４０を９０度に設置し、接触子保持体３０を電極板４２に整合して螺子で固定する。これで組立は完了する。

不良の接触子１０の交換は、検査治具１を９０度に設置する。接触子保持体３０を取り外してコイルばね保持板３３を上側にして、不良の接触子１０を良品の接触子１０に交換する。接触子１０の挿入された接触子保持体３０を単体で取り扱う場合、コイルばね１２を下側にすると、全ての接触子１０が落下するので注意が必要であるが、手順は単純で容易である。
各板を整合する場合、図には示していないが、複数の位置合わせピンと位置合わせ孔を整合すると機械的な位置が決まる構成になっているので作業は容易である。

図６は図３の（ｄ）をコイルばね１２と半田接合した接触子１０ａを使用した検査治具１の断面図である。ここで使用しているコイルばね１２ａの両端は縮径しクローズドエンドとし握着を確実にしている。ばね定数部１２３の内径は中継部１１３ａの外径より少し大きく中継部１１３ａに伸縮を案内されている。

検査時、中継部１１３ａの端部がばね定数部１２３と導電接触するのでばね定数部１２３の直流抵抗とインダクタンスが相殺されて接触子１０ａの電気特性が改善される。

接触子保持体３０は案内板３１とコイルばね保持板３３からなり簡素になっている。組立と保守も案内板３１を着脱することで行うことができる。

半田の融点は摂氏１８３度で、接触針１１とコイルばね１２に使用している金属の融点は摂氏１０００度以上と温度差が大きいので半田の特性に集中して接合の作業をすることができる。融点の低い金属として錫は摂氏２３２度もある。半田も錫と鉛の合金から近年は鉛フリーの錫と各種の金属の合金からなっている。接触針１１とコイルばねの表面処理金属（金めっき）と溶融時に濡れ性が良ければ使用できる。融点が２５０度以下あれば加熱が容易で、短時間であればコイルばね１２の特性への影響も少ない。

その他の実施例として、コイルばね１２の線材として矩形の異形線を使用しても良い。半田接合の面積が増大して好都合である。

電極端１２１と電極４１と導電接触しているが、接触針１１を両端に半田接合しても良い。電極４１の面積が小さい場合などに有効である。

接触針１１の中継部１１３の部分半田コート１１７の部分の径を少し小さくすると、部分半田コート１１７の形成と係止の位置が確実になり作業が容易になり、品質も向上する。

接触針１１に棒状部材を使用して外径を素材とし、切削加工を最小にするとコスト低減はするが、目的に合った凸凹のある接触針１１であっても良い。

工程（２３）において、半田の濡れ性が不十分な場合、工程（２２）において半田接合を促進するフラックスを塗布すると良い。そして工程（２３）を再度行う修正も可能である。

本発明の接触子は、プリント配線基板、ＩＣパッケージ、ＩＣ等の電子部品に備えられた電極端子に導電接触させる通電治具と通電装置全般に用いることができる。

１・・・・検査治具
１０，１０ａ・・接触子
１１・・・接触針
１１１・・先端
１１２・・突出部
１１３，１１３ａ・・中継部
１２，１２ａ・・コイルばね
１２２・・中継端
１２３・・ばね定数部
１１７・・部分半田コート
３０・・・接触子保持体
３１・・・案内板
３２・・・中間板
３３・・・コイルばね保持板
４０・・・電極部
４１・・・電極

Claims (5)

1. プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と検査装置に接続されている電極とに接触する接触子において、
   前記接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、前記接触針は先端、突出部、中継部を有し、前記コイルばねは中継端、ばね定数部を有し、
   前記中継部は部分半田コートされ、前記中継端を前記中継部に握着し１体となり、加熱されて握着部分は半田接合し、接触子保持体に保持されて前記電極と前記検査端子とに圧接されて導電接触することを特徴とする接触子。
2. 請求項１の接触子において、前記部分半田コートは半田ペーストを塗布し加熱することで形成されたことを特徴とする。
3. 請求項２の接触子において、前記半田ペーストの金属粒子は低融点金属であることを特徴とする。
4. 請求項１乃至３のいずれかの接触子において、前記コイルばねは金めっきされていることを特徴とする。
5. プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と検査装置に接続されている電極とを導電接触する接触子の製造において、
   前記接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、前記接触針は先端、突出部、中継部を有し、前記コイルばねは中継端、ばね定数部を有し、
   前記中継部に部分半田コートを行い、前記中継端を前記中継部に握着し１体として、加熱し握着部分を半田接合することを特徴とする接触子の製造方法。

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