JP5291585B2 - 接触子及び電気的接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板や半導体集積回路等に備えられた電極に接触される接触子及び電気的接続装置に関するものである。

対向して配設された配線基板の電気回路等を互いに電気的に接続する接触子は一般的に知られている。このような接触子の例としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載のものがある。

特許文献１の接触子１は、図２，３に示すように、同じ形状の２つの接触ピン２と、コイルスプリング３とから構成されている。

接触ピン２は主に、係止爪４と、係止穴５と、フランジ部６と、ピン先端部２Ａから構成されている。係止爪４は、対向して２つ設けられ、可撓性のある支持棒部４Ａで支持されている。これにより、２つの係止爪４は、互いに近接離間するようになっている。係止穴５は、係止爪４が嵌合する穴で、係止爪４の幅に合わせて長方形状に形成されている。これにより、２つの接触ピン２が９０度ずらして互いに向き合って嵌合することで、係止穴５の開口に、２つの係止爪４がそれぞれ係止して互いに抜け落ちないようなっている。フランジ部６は、コイルスプリング３が当接される部分である。２つの接触ピン２がそれぞれコイルスプリング３に挿入された状態で９０度ずらして互いに嵌合することで、コイルスプリング３の両端が各フランジ部６に当接して接触子１が組み上げられる。２つの接触ピン２が互いに嵌合した状態で組み上げられた接触子１の両端部は電極等に接触して電気的に接続されるピン先端部２Ａとされる。

また、特許文献２の接触子７は、図４に示すように、プランジャー８と、スプリング９とから構成されている。

プランジャー８は、細長い板状に形成され、その上部にスプリング９を受ける幅広部８Ａが設けられ、この幅広部８Ａの上部に電極と接触する端子部８Ｂが形成されている。幅広部８Ａの下部には、スプリング９内に上下動自在に挿入される心棒部８Ｃが形成されている。スプリング９は、心棒部８Ｃを上下動自在に挿入できる内径に形成されている。スプリング９の下端部は、細く絞られて電極等に接触される。

また、特許文献３のような構造のものもある。特許文献３の電気部品用ソケットでは、電気部品の端子に接触する接触部材と、導電性を有する板材により形成されプリント回路基板に接続される基板導通部材と、該接触部材及び前記基板導通部材の間に配設されて当該両者を導通させるコイルスプリングとを有する。接触部材と基板導通部材とは、互いに接触されず、これらの間はコイルスプリングで接続されている。

米国特許第７０２５６０２号公報 特開２００４−１５２４９５号公報 特開平１１−３１７２７０号公報

ところが、上記特許文献１の接触子１では、一方の接触ピン２の係止爪４が他方の接触ピン２の係止穴５に嵌合した状態で、接触子１の伸縮に伴って係止爪４が係止穴５の周縁に何度も接触すると、係止爪４や支持棒部４Ａが摩耗等で損傷することがあり、耐久性に欠ける。

また、各接触ピン２は、その係止爪４が相手側の係止穴５に嵌合するだけで、互いの接触面積が小さいため、電気的接続を主に担うのはコイルスプリング３となる。しかし、係止爪４や支持棒部４Ａの部分は、コイルスプリング３内に挿入された状態で、広がって相手側の係止穴５に嵌合する必要があるため、コイルスプリング３が接触ピン２を締め付けるほどの内径にすることは難しい。さらに、コイルスプリング３は圧縮スプリングで、接触ピン２との接触点も少ないため、各接触ピン２とコイルスプリング３との間は密着性が弱くなる。このため、各接触ピン２のフランジ部６とコイルスプリング３との接触部分が中心的な電気の流れる通路になるが、接触面積が狭くて摩耗、腐食等を起こしやすく、電気的接触性が悪い。このため、接触不良を起こしやすく、耐久性に欠けるという問題がある。

また、特許文献２の接触子７では、スプリング９の内径が、プランジャー８の心棒部８Ｃを上下動自在に挿入できる寸法に設定されているため、プランジャー８とスプリング９とが互いに接触したりしなかったりして電気的接触性が悪い。このため、プランジャー８とスプリング９とを電気的に接続するのは主に、プランジャー８の幅広部８Ａとスプリング９の上端部との接点になる。このため、接触面積が狭くて摩耗、腐食等によって接触不良を起こしやすく、電気的接触性が悪くて耐久性に欠けるという問題がある。

また、特許文献３の場合、プランジャー同士の接触がなく、スプリングで互いに電気的に接触されているだけなので、電気的接触性が悪いという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、接触不良を解消して耐久性を向上させた接触子及びこの接触子を用いた電気的接続装置を提供することを目的とする。

本発明に係る接触子は前記課題を解決するためになされたもので、一方の部材に接触する第１のプランジャーと、当該第１のプランジャーに電気的に接続した状態で他方の部材に接触して前記第１のプランジャーと協働して前記一方の部材と他方の部材との間を電気的に導通させる第２のプランジャーと、前記第１のプランジャーの結合部と前記第２のプランジャーの結合部とを重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持して抜け落ちを防止する筒状支持部材と、当該筒状支持部材で前記第１のプランジャー及び第２のプランジャーの各結合部が支持された状態でこれらの外周を覆い、かつ各プランジャーのバネ受け部にそれぞれ当接して互いに離間する方向に付勢する圧縮コイルスプリングとを備えて構成され、前記筒状支持部材が、前記各プランジャーの結合部に弾性的に接触してこれらをスライド可能に支持するコイルスプリングで構成されたことを特徴とする。

被検査体の電極に接触して試験を行う電気的接続装置であって、前記被検査体の各電極に対応する位置に配設され当該各電極に接触して通電する接触子を備え、当該接触子として上述した接触子を用いた。

本発明に係る接触子及び電気的接続装置においては、前記筒状支持部材によって、前記第１のプランジャーの結合部と前記第２のプランジャーの結合部とを重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持する構造としたので、接触子の使用に伴って、各プランジャー間の電気的接触性が改善して、耐久性が向上する。

本発明の第１実施形態に係る接触子を示す一部破断正面図である。 第１従来例を示す斜視図である。 第１従来例を示す分解斜視図である。 第２従来例を示す分解斜視図（ａ）、（ｂ）、および組立斜視図（ｃ）である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 本発明の第１実施形態に係る接触子を示す正面図である。 図６の接触子の第１のプランジャーを示す正面図である。 図７の第１のプランジャーを示す側面図である。 圧縮コイルスプリングを示す正面図である。 筒状支持部材を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る接触子を示す一部破断正面図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係る接触子を示す一部破断側面図である。 本発明の第２実施形態に係る接触子を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る第１のプランジャーを示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る第１のプランジャーを示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る接触子を示す一部破断正面図である。 本発明の第３施形態に係る接触子を示す一部破断側面図である。 図１８の底面図である。 本発明の第３施形態に係る接触子の第１のプランジャーの結合部と第２のプランジャーの結合部とが重ね合わされた部分の断面図である。 本発明の第４施形態に係る接触子を示す一部破断正面図である。 本発明の第４実施形態に係る接触子を示す一部破断側面図である。 本発明の第５施形態に係る接触子を示す一部破断側面図である。 本発明の第５実施形態に係る接触子を示す平面断面図である。 本発明の第６実施形態に係る電気的接続装置を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る電気的接続装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る接触子及び電気的接続装置について、添付図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る接触子について説明する。図１は本実施形態に係る接触子を示す一部破断正面図、図５は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図６は本実施形態に係る接触子を示す正面図、図７は第１のプランジャーを示す正面図、図８は第１及び第２のプランジャーを示す側面図、図９は圧縮コイルスプリングを示す正面図、図１０は筒状支持部材を示す正面図である。なお、図７では第１のプランジャーを示すが、第２のプランジャーは図７の第１のプランジャーと同じ構造である。本実施形態の接触子は、従来の接触子と同様に、一方の電極等の部材と他方の電極等の部材の間を電気的に導通させて、対向した配線基板の電気回路等を互いに電気的に接続するためのものである。この接触子は、例えば、スプリングプローブやポゴピンとして使用できるものである。この接触子以外の部分は、従来又は公知技術と同様であるため、以下では図１，５〜１０に基づいて接触子のみについて説明する。

本実施形態の接触子１０は、第１のプランジャー１１と、第２のプランジャー１２と、筒状支持部材１３と、圧縮コイルスプリング１４とから構成されている。

第１のプランジャー１１は、一方のバンプ電極等の部材Ｂ１に接触するためのプランジャーである。第２のプランジャー１２は、第１のプランジャー１１に電気的に接続した状態で他方の配線基板の電極パッド等の部材Ｂ２に接触して前記一方の部材Ｂ１と他方の部材Ｂ２の間を電気的に導通させるためのプランジャーである。これら第１のプランジャー１１と第２のプランジャー１２とは、同じ形状のプランジャーで構成されている。同じ形状のプランジャーを、逆向きにして後述する結合部１６を重ね合わせることで、第１のプランジャー１１及び第２のプランジャー１２としている。各プランジャー１１，１２は、平板材を型で打ち抜き加工することにより形成されている。このとき、後述する結合棒部１６Ａの両側にテーパを付けている。このテーパは、２つの結合棒部１６Ａを重ね合わせたときに断面が六角形になるようにするためのものである。

各プランジャー１１，１２は、結合部１６と、バネ受け部１７と、接触片１８とから構成されている。

結合部１６は、結合棒部１６Ａと、フランジ部１６Ｂとから構成されている。結合部１６は、第１のプランジャー１１と第２のプランジャー１２とが互いに結合される際に重ね合わされる部分である。結合棒部１６Ａは、板材の打ち抜き加工の際にその両側にテーパが付けられることにより、図５に示すように、その断面形状が台形に形成されている。そして、各プランジャー１１，１２の結合部１６が互いに重ね合わされた状態で、その断面形状が六角形になって６つの頂点がそれらの外接円となる筒状支持部材１３の内側にそれぞれ接するように形成されている。

フランジ部１６Ｂは、各プランジャー１１，１２の筒状支持部材１３からの抜け落ち（互いの離脱）を防止するための部分である。即ち、フランジ部１６Ｂは、各プランジャー１１，１２の結合部１６を拡大して形成され、筒状支持部材１３の両端部にそれぞれ引っ掛かけて各プランジャー１１，１２が筒状支持部材１３から抜け落ちないように防止するための部分である。各フランジ部１６Ｂは、筒状支持部材１３の内径よりも大きい寸法に形成されている。

バネ受け部１７は、圧縮コイルスプリング１４を受けるための部分である。バネ受け部１７は、各プランジャー１１，１２の先端側を圧縮コイルスプリング１４の外径よりも少し大きい寸法に形成され、圧縮コイルスプリング１４の両端部にそれぞれ当接する。これにより、各バネ受け部１７に当接した圧縮コイルスプリング１４によって、各プランジャー１１，１２を、その結合部１６が筒状支持部材１３で抜け落ちないように支持された状態で、互いに離間する方向へ付勢している。

バネ受け部１７は、フランジ部１７Ａと、拡大部１７Ｂとから構成されている。フランジ部１７Ａは、圧縮コイルスプリング１４が当接されて圧縮コイルスプリング１４を受ける部分である。圧縮コイルスプリング１４の外径とほぼ同じか少し大きく形成され、圧縮コイルスプリング１４に確実に当接して支持するようになっている。各プランジャー１１，１２のフランジ部１７Ａに、圧縮コイルスプリング１４の両端部が当接されることで、圧縮コイルスプリング１４を介して各プランジャー１１，１２間が導通されるようになっている。拡大部１７Ｂは、圧縮コイルスプリング１４を案内するための部材である。拡大部１７Ｂは、フランジ部１７Ａから圧縮コイルスプリング１４内に延出するように形成されている。拡大部１７Ｂは、圧縮コイルスプリング１４の内径とほぼ同じか少し小さく形成され、圧縮コイルスプリング１４を支えて、そのずれ防止するようになっている。

接触片１８は、各部材Ｂ１，Ｂ２に接触してこれら部材を電気的に接続するための部材である。接触片１８は、その先端が複数の突起で構成され、各部材Ｂ１，Ｂ２に食い込んで接触して、電気的に接続されるようになっている。

筒状支持部材１３は、第１のプランジャー１１の結合部１６と第２のプランジャー１２の結合部１６とを重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持するための部材である。この筒状支持部材１３は具体的には、その径を弾性的に変化させて前記各プランジャー１１，１２の結合部１６に弾性的に接触してこれらをスライド可能に支持する導電性のコイルスプリングで構成されている。このコイルスプリングは、複数回巻いた線材が互いに密着して筒状にした密着バネで構成されている。筒状支持部材１３の内径は、各結合棒部１６Ａが重ね合わされた六角形の外接円の直径よりも少し小さく設定されている。これにより、筒状支持部材１３は、各結合部１６の結合棒部１６Ａをある程度の締め付け力で弾性的に支持することで、各結合棒部１６Ａが互いに密着した状態で互いのスライドを許容して抜け落ちを防止し、電気的接続を確実に保つようになっている。即ち、接触子１０の伸縮により、各プランジャー１１，１２が互いにずれても、それを許容して各プランジャー１１，１２を支持して、各プランジャー１１，１２間の電気的接続を確実に保つことができるようになっている。この電気的接続の経路は、各結合棒部１６Ａが広い面積で互いに密着し接触する部分と、各結合棒部１６Ａと筒状支持部材１３とが圧接する部分と、各フランジ部１７Ａが圧縮コイルスプリング１４の両端部で接触する部分である。各プランジャー１１，１２が互いにずれて、各結合棒部１６Ａの互いの接触面積が小さくなっても、各結合棒部１６Ａと筒状支持部材１３との圧接は確実に保たれて、電気的接続の経路が確実に保たれるようになっている。

圧縮コイルスプリング１４は、各プランジャー１１，１２を互いに離間する方向に付勢するためのスプリングである。圧縮コイルスプリング１４は、筒状支持部材１３で第１のプランジャー１１及び第２のプランジャー１２の結合部１６が支持された状態で、これら各プランジャー１１，１２及び筒状支持部材１３の外周を覆って、各プランジャー１１，１２の先端側のバネ受け部１７のフランジ部１７Ａにそれぞれ当接して、互いに離間する方向に付勢している。

以上のように構成された接触子１０は、次のようにして使用される。

接触子１０は、スプリングプローブやポゴピンとして、検査装置等に装着される。そして、第２のプランジャー１２の接触片１８が検査装置側の電極部材Ｂ２に接触した状態で、第１のプランジャー１１の接触片１８が、検査対象回路のバンプ電極等の部材Ｂ１に接触すると、接触子１０は次のように作動する。

第１のプランジャー１１の接触片１８が部材Ｂ１に接触して押し付けられると、その作用で第１のプランジャー１１が第２のプランジャー１２側へ押される。これにより、第１のプランジャー１１の結合棒部１６Ａが、筒状支持部材１３に支持された状態で、第２のプランジャー１２の結合棒部１６Ａからずれると共にバネ受け部１７に受けられた圧縮コイルスプリング１４が押し縮められる。そして、圧縮コイルスプリング１４の反発力で、各接触片１８が各部材Ｂ１，Ｂ２に押し付けられて食い込む。

このとき、各プランジャー１１，１２の各結合棒部１６Ａは、筒状支持部材１３で支持された状態でずれるため、各結合棒部１６Ａが互いに接触して電気的に接続された状態が確実に保持される。さらに、各結合棒部１６Ａが互いにずれても、図５に示したように、筒状支持部材１３と各結合棒部１６Ａとが六角形の各頂点と筒状支持部材１３の内側との位置で多数の点接触によって確実に接触して、各結合棒部１６Ａと筒状支持部材１３が電気的に接続された状態が確実に保持される。また、各結合棒部１６Ａの軸芯がずれる方向、例えば図５中の左右方向に、上側の結合棒部１６Ａと下側の結合棒部１６Ａとが互いにずれても、また各結合棒部１６Ａが互いの接触面から離れる方向にずれても、各結合棒部１６Ａと筒状支持部材１３が多数の点接触によって接触して、電気的接続状態が確実に保持される。

さらに、各プランジャー１１，１２のバネ受け部１７が圧縮コイルスプリング１４の両端部に圧接するため、この圧縮コイルスプリング１４によっても各プランジャー１１，１２が電気的に接続された状態が確実に保持される。

これにより、各部材Ｂ１，Ｂ２間は、筒状支持部材１３で電気的接続状態が確実に保持された各結合棒部１６Ａを介して電気的に接続される経路と、各バネ受け部１７のフランジ部１７Ａに当接する圧縮コイルスプリング１４を介して電気的に接続される経路とで、確実に接続される。即ち、各部材Ｂ１，Ｂ２間が接触子１０で電気的に確実に接続される。この状態で、接触子１０を介して各部材Ｂ１，Ｂ２間に電気信号等が伝送される。

検査等の終了によって、第１のプランジャー１１の接触片１８が部材Ｂ１から離されると、第１のプランジャー１１と第２のプランジャー１２とが圧縮コイルスプリング１４によって互いに離間する方向に付勢される。このとき、各プランジャー１１，１２は、その結合棒部１６Ａのフランジ部１６Ｂが、筒状支持部材１３の両端部にそれぞれ引っ掛かって抜け落ちが防止される。

次に使用される場合も、上記同様にして、第１のプランジャー１１の接触片１８が部材Ｂ１に接触され、筒状支持部材１３が各結合棒部１６Ａのずれを許容して電気的に接続して、検査信号等が伝送される。

以上のように、筒状支持部材１３によって、第１のプランジャー１１及び第２のプランジャー１２の各結合棒部１６Ａを、互いに重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持しているため、各プランジャー１１，１２間の電気的接触性が向上する。さらに、各バネ受け部１７に接触する圧縮コイルスプリング１４と相まって、各プランジャー１１，１２間の電気的接触性を大幅に向上させることができる。

また、筒状支持部材１３によって、第１のプランジャー１１及び第２のプランジャー１２の各結合棒部１６Ａを、互いに重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持しているため、各結合棒部１６Ａが互いに何度もずれるような使用によって接触部分の自助洗浄作用が働いて各プランジャー１１，１２間の電気的接触性を良好な状態に維持することができ、接触子１０の耐久性が向上する。即ち、各プランジャー１１，１２が何度もスライドしたり、各プランジャー１１，１２の軸芯がずれた状態でスライドしたりしても、筒状支持部材１３が各プランジャー１１，１２を弾性的に支持してずれを許容し、各プランジャー１１，１２間の電気的接触を良好な状態に保つ。これにより、電気的接触性が向上して、接触子１０の耐久性が向上する。

また、筒状支持部材１３を密着バネで構成して、その径を弾性的に変化させて各プランジャー１１，１２の結合棒部１６Ａに弾性的に接触してこれらをスライド可能に支持するため、結合棒部１６Ａのずれに対しても柔軟に追従して、各結合棒部１６Ａ間及び筒状支持部材１３と各結合棒部１６Ａ間の電気的接続状態を確実に維持することができる。

各プランジャー１１，１２の各結合部のフランジ部１６Ｂが、筒状支持部材１３の両端部にそれぞれ引っ掛かるため、各プランジャー１１，１２の抜け落ちを確実に防止することができる。

各結合棒部１６Ａが、互いに重ね合わされた状態でその断面形状が六角形になるように形成されたため、六角形の各頂点と筒状支持部材１３とが接触することになる。そして、筒状支持部材１３は密着バネからなるため、各結合棒部１６Ａと筒状支持部材１３とは多数の点で接触することになり、各結合部１６同士の接触と相まって、電気的接触性が大幅に向上する。

簡単な構造のプランジャー１１，１２等によって構成されているため、部品点数が少なく、コスト低減を図ることができる。

また、各プランジャー１１，１２は、平板材を型で打ち抜いて形成されるため、その製造が容易で、接触子の製造コストを低減することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る接触子の全体構成は、前述した第１実施形態の接触子とほぼ同様である。このため、同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。図１１は本実施形態に係る接触子を示す一部破断正面図、図１２は図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、図１３は本実施形態に係る接触子を示す一部破断側面図、図１４は本実施形態に係る接触子を示す正面図、図１５は第１のプランジャーを示す正面図、図１６は第１のプランジャーを示す側面図である。

本実施形態の接触子の特徴は結合部１９にある。前記第１実施形態の結合部１６は、断面を台形状にし、２つ重ね合わせて六角形になるようにしたが、本実施形態では、結合部１９の断面を長方形状にし、２つ重ね合わせて正方形に近い四角形になるようにした。即ち、図１２に示すように、結合部１９の結合棒部１９Ａは、その断面が長方形状に形成されている。そして、２つの結合棒部１９Ａが重ね合わせられることで、その断面形状が正方形に近い四角形状になるように形成されている。そして、この２つの結合棒部１９Ａを重ね合わせることで、四角形状になって、筒状支持部材１３の内側が、外接するようになっている。即ち、２つの結合棒部１９Ａを重ね合わせた、四角形の断面形状に対して、筒状支持部材１３の内側が外接円となるように、結合棒部１９Ａの断面形状が設定されている。ここでは、２つの結合棒部１９Ａを重ね合わせた断面形状は、図１２に示すように、ほぼ正方形になっている。なお、２つの結合棒部１９Ａを重ね合わせた断面形状としては、長方形状でもよい。この場合、長方形の各頂点が筒状支持部材１３の内側に接するように各寸法を調整する。

これにより、２つの結合棒部１９Ａを重ね合わせた断面形状が、筒状支持部材１３の内側と４つの頂点で接すること以外は、上述した第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

本実施形態の接触子は、第１のプランジャー又は第２のプランジャーのうちの一方が、他方を両側から挟むように２つ設けられたものである。本実施形態では、第１のプランジャーを２つ設けて、この第１のプランジャーで第２のプランジャーを両側から挟むように構成されている。

本実施形態の接触子２０は、図１７〜２０に示すように、第１のプランジャー２１と、第２のプランジャー２２と、筒状支持部材２３と、圧縮コイルスプリング２４とから構成されている。

第１のプランジャー２１は、第２のプランジャー２２をその両側から挟むように、２つ設けられている。２つの第１のプランジャー２１は同じ形状に形成されている。この第１のプランジャーも前記第１実施形態と同様に、打ち抜き加工により形成されている。各第１のプランジャー２１は、筒状支持部材２３によって独立して支持されている。圧縮コイルスプリング２４は、第１のプランジャー２１のバネ受け部２７と接触した状態で、その接触部分が自在に傾くことで、２つの第１のプランジャー２１が独立してスライドするのを許容している。これにより、各第１のプランジャー２１が、部材Ｂ１の形状に合わせて個別に独立してずれて、確実に接触するようになっている。各第１のプランジャー２１は、結合部２６と、バネ受け部２７と、接触片２８とから構成されている。

結合部２６は、結合棒部２６Ａと、フランジ部２６Ｂとから構成されている。結合棒部２６Ａは、第１のプランジャー２１と第２のプランジャー２２とが互いに結合される際に重ね合わされる部分である。結合棒部２６Ａは、後述する第２のプランジャー２２の結合部３１よりも細い板状に形成されている。これにより、２つの第１のプランジャー２１と１つの第２のプランジャー２２とが互いに重ね合わされた状態で、各第１のプランジャー２１の結合部２６の外側に位置する２つの角部（合計で４つの角部）と、第２のプランジャー２２の結合部３１の４つの角部とが、八角形の頂点に位置するように（図２０参照）、結合棒部２６Ａの幅及び厚さが設定されている。この八角形を形成する８つの頂点位置は、筒状支持部材２３の内径が前記８つの頂点の外接円となるように設定されている。なお、８つの頂点位置で形成される八角形としては、正八角形でも、それ以外の八角形でもよい。

フランジ部２６Ｂは、第１のプランジャー２１の抜け落ちを防止するための部分である。ここでは、後述する第２のプランジャー２２のフランジ部３１Ｂと同時に説明した方が分かりやすいため、第２のプランジャー２２のフランジ部３１Ｂを適宜用いる。フランジ部３１Ｂは、第２のプランジャー２２が抜け落ちてしまうのを防止するための部分である。各フランジ部２６Ｂ，３１Ｂは、各プランジャー２１，２２の結合部２６，３１が重ね合わされた状態で、これらを包む筒状支持部材２３の内径よりも大きい寸法になるように形成されている。

バネ受け部２７は、圧縮コイルスプリング２４が当接してこの圧縮コイルスプリング２４の圧力を受ける部分である。バネ受け部２７は、第１のプランジャー２１の先端側を圧縮コイルスプリング２４の外径よりも少し大きい寸法に形成されている。この第１のプランジャー２１のバネ受け部２７と、後述する第２のプランジャー２２のバネ受け部３２とに、圧縮コイルスプリング２４がそれぞれ当接して、互いに離間する方向に付勢している。このとき、各プランジャー２１，２２の結合部２６，３１は、筒状支持部材２３で抜け落ちないように支持されている。

接触片２８は、部材Ｂ１に接触して電気的に接続するための部材である。接触片２８は、その先端が複数（本実施形態では２つ）の突起で構成されている。接触片２８は、２つの第１のプランジャー２１のそれぞれに設けられて、接触子２０の一方の先端部に多数（本実施形態では４つ）の接点を構成している。さらに、２つの第１のプランジャー２１が独立してスライドできることと相まって、第１のプランジャー２１と部材Ｂ１との電気的接触性を向上させている。

第２のプランジャー２２は、２つの第１のプランジャー２１で挟まれて互いに筒状支持部材２３により連結されているプランジャーである。第２のプランジャー２２は、第１のプランジャー２１と同様に、平板材を打ち抜き加工することにより形成されている。第２のプランジャー２２は、結合部３１と、バネ受け部３２と、接触片３３とから構成されている。

結合部３１は、結合棒部３１Ａと、フランジ部３１Ｂとから構成されている。結合棒部３１Ａは、第１のプランジャー２１と第２のプランジャー２２とが互いに結合される際に重ね合わされる部分である。結合棒部３１Ａは、第１のプランジャー２１の結合棒部２６Ａよりも幅の広い板状に形成されている。この結合棒部３１Ａの断面寸法は、上述した結合部２６の結合棒部２６Ａと重ね合わされた状態で外側に位置する８つの角部が、八角形の頂点に位置するように設定されている。即ち、前記第１のプランジャー２１の結合棒部２６Ａと第２のプランジャー２２の結合棒部３１Ａとが重ね合わされた状態で、その断面形状において外接円に接する８つの角部の位置が、八角形の頂点位置にくるように、結合棒部３１Ａの断面寸法が設定されている。結合棒部３１Ａは、その先端が第１のプランジャー２１のバネ受け部２７近傍まで延ばして形成されている。これにより、第１のプランジャー２１の結合部２６の結合棒部２６Ａが短くて幅の狭い点を補って、接触面積を拡大している。

フランジ部３１Ｂは、前記第１のプランジャー２１のフランジ部２６Ｂと共に、各プランジャー２１，２２の抜け落ちを防止するための部分である。フランジ部３１Ｂの幅寸法は、筒状支持部材２３の外径とほぼ同じか少し大きい寸法になるように形成されている。

バネ受け部３２は、圧縮コイルスプリング２４の外径よりも大きい寸法に形成され、圧縮コイルスプリング２４の端部に当接する。これにより、圧縮コイルスプリング２４は、第１のプランジャー２１のバネ受け部２７と、第２のプランジャー２２のバネ受け部３２とにそれぞれ当接して、第１のプランジャー２１と第２のプランジャー２２とを互いに離間する方向に付勢している。これと同時に、各プランジャー２１，２２の結合部２６，３１が筒状支持部材２３で支持されて、互いに抜け落ちないようになっている。これにより、筒状支持部材２３で各プランジャー２１，２２が支持されて、圧縮コイルスプリング２４で付勢されているため、外部からの圧力で、接触子２０が押し縮められると共に、外部からの圧力がなくなれば、接触子２０はもとの長さに戻るようになっている。

接触片３３は、部材Ｂ２に接触して電気的に接続するための部材である。接触片３３は、その先端が複数（本実施形態では２つ）の突起で構成されている。

接触片３３とバネ受け部３２との間には、開口部３５が設けられている。この開口部３５は、支持棒３６が通されて位置決め支持されるためのものである。開口部３５は、２つの接触片３３の間に円形状に切り欠いて形成されている。この開口部３５に支持棒３６が通されて、複数の接触子２０が一体的に保持される。支持棒３６は、複数の接触子２０の各開口部３５にそれぞれ通されることで、複数の接触子２０を一体的に保持するための部材である。支持棒３６は、円形棒状に形成されている。支持棒３６は、シリコンゴム等の絶縁性弾性部材で形成され、ハウジング３８の底部に取り付けられる。これにより、ハウジング３８内にそれぞれ挿入された複数の接触子２０を、互いに絶縁した状態で支持している。

筒状支持部材２３は、第２のプランジャー２２の結合部３１と、この第２のプランジャー２２の結合部３１の両面に位置する２つの第１のプランジャー２１の結合部２６とを重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持するための部材である。この筒状支持部材２３は具体的には前記第１実施形態と同様に、その径を弾性的に変化させて前記各プランジャー２１，２２の結合部２６，３１に弾性的に接触してこれらをスライド可能に支持するコイルスプリングで構成されている。このコイルスプリングは密着バネで構成されている。筒状支持部材２３の内径は、前記第１実施形態と同様に、前記各結合棒部２６Ａ，３１Ａが重ね合わされた状態で、横断面積が八角形の頂点位置となる各角に外接する外接円の直径よりも少し小さく設定されている。これにより、筒状支持部材２３は、各結合棒部２６Ａ，３１Ａをある程度の締め付け力で弾性的に支持することで、各結合棒部２６Ａ，３１Ａが互いに密着した状態で互いのスライドを許容して抜け落ちを防止し、電気的接続を確実に保つようになっている。

圧縮コイルスプリング２４は、前記第１実施形態と同様に、各プランジャー２１，２２を互いに離間する方向に付勢するためのスプリングである。

以上のように構成された接触子２０は、次のようにして使用される。

本実施形態の接触子２０の全体的な動作は、前記第１実施形態の接触子１０と同様であるため、ここでは第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、接触子２０は、支持棒３６で支持される。具体的には、接触子２０の開口部３５に支持棒３６が通されることで、複数の接触子２０が一体的に支持されて、ハウジング３８内に収納される。この状態で、接触子２０の上側に検査対象物３９のバンプ電極等の部材Ｂ１が位置し、接触子２０の下側にテスタ側の配線基板の電極パッド等の部材Ｂ２が位置する。

各接触子２０に各部材Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ接触して押圧されると、接触子２０は次のように動作する。

第１のプランジャー２１の接触片２８が部材Ｂ１に接触して押し付けられると、その作用で第１のプランジャー２１が第２のプランジャー２２側へ押される。これにより、第１のプランジャー２１の結合棒部２６Ａが、筒状支持部材２３に支持された状態で、第２のプランジャー２２の結合棒部３１Ａからずれると共にバネ受け部２７に受けられた圧縮コイルスプリング２４が押し縮められる。そして、圧縮コイルスプリング２４の反発力で、各接触片２８，３３が各部材Ｂ１，Ｂ２に押し付けられて食い込む。

これにより、前記第１実施形態と同様に、各結合棒部２６Ａ，３１Ａ及び圧縮コイルスプリング２４の電気的接続状態が確実に保持される。

さらに、本実施形態では、２つの第１のプランジャー２１が独立してスライドするようになっているため、部材Ｂ１が変形している場合等、２つの第１のプランジャー２１の接触部分の高さが違う場合でも、２つの第１のプランジャー２１がその形状に追随してずれながらそれぞれの接触片２８が接触する。ここでは、部材Ｂ１は半球状になっているが、部材Ｂ１が歪んだ球状や、他の形状になっていて、２つの第１のプランジャー２１の接触位置がずれも、その形状に追随してずれながらそれぞれの接触片２８が接触する。

これにより、各部材Ｂ１，Ｂ２間が接触子２０で電気的に確実に接続される。この状態で、接触子２０を介して各部材Ｂ１，Ｂ２間に電気信号等が伝送される。

検査等の終了によって、第１のプランジャー２１の接触片２８が部材Ｂ１から離されると、各プランジャー２１，２２は、そのフランジ部２６Ｂ，３１Ｂが、筒状支持部材２３の両端部にそれぞれ支持されて、抜け落ちが防止される。次に使用される場合も、上記同様にして、２つの第１のプランジャー２１の接触片２８が部材Ｂ１に接触され、筒状支持部材２３が各結合棒部２６Ａ，３１Ａのずれを許容して電気的に接続して、検査信号等が伝送される。

以上により、前記第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、本実施形態では、第１のプランジャー２１及び第２のプランジャー２２が平板材を単純に打ち抜くだけで形成されているため、その製造が容易で且つ安価であることから、接触子の製造コストの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、２つの第１のプランジャー２１が独立してスライドするのを許容しているため、各第１のプランジャー２１が、部材Ｂ１の形状に合わせて個別に独立してずれて、確実に接触する。

このように、２つの第１のプランジャー２１で部材Ｂ１に接触することと、各第１のプランジャー２１が部材Ｂ１の形状に合わせて個別に独立してずれて確実に接触することとによって、部材Ｂ１の変形、損傷等の状況に係わらず、複数の点で確実に接触することができ、電気的接触性が大幅に向上する。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態に係る接触子について説明する。本実施形態の接触子は、前記第３実施形態の接触子２０に対して、第２のプランジャーを２つ設けて、ケルビンコンタクトを構成したものである。本実施形態の接触子の全体構成は、前記第３実施形態の接触子２０とほぼ同様である。即ち、本実施形態の接触子４１は、図２１，２２に示すように、第２のプランジャー４２と筒状支持部材４３が異なっている。他の部材は同様である。このため、同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の接触子４１では、第２のプランジャー４２が、第１のプランジャー２１と同様に２つ設けられている。２つの第２のプランジャー４２は同一の形状を有し、各第２のプランジャー４２の間には絶縁体４４が設けられている。２つの第２のプランジャー４２は、絶縁体４４を挟んで一体的に結合されている。絶縁体４４は、２つの第２のプランジャー４２の間を絶縁できる板状の部材であればよい。この絶縁体４４によって、２つの第２のプランジャー４２及び、各第２のプランジャー４２にそれぞれ接触した２つの第１のプランジャー２１を、それぞれ絶縁する。

筒状支持部材４３は、２つの第１のプランジャー２１と、２つの第２のプランジャー４２と、絶縁体４４とを重ね合わせた状態でこれらを一体的に囲繞して支持する密着コイルスプリングである。筒状支持部材４３の全体構成は、前記第３実施形態の筒状支持部材２３と同様であるが、本実施形態では、筒状支持部材４３が絶縁性の材料で構成されている。即ち、前記第３実施形態の筒状支持部材２３が導電性の材料で構成されているのに対して、本実施形態の筒状支持部材４３は、絶縁性の材料で構成されている。なお、筒状支持部材４３は、絶縁性を有すればよいため、金属製のバネ材に絶縁性のコーティングを施してもよい。圧縮コイルスプリング２４も同様に、絶縁性の材料で構成されたり、絶縁性のコーティングが施されたりしている。

これにより、一方の第１のプランジャー２１と一方の第２のプランジャー４２とが電気的に接続され、他方の第１のプランジャー２１と他方の第２のプランジャー４２とが電気的に接続されて、２系統で信号を伝える。

以上のように構成された接触子は、前記第３実施形態と同様に作用する。２つの第２のプランジャー４２は、絶縁体４４を挟んで一体的に接合されているため、第３実施形態の第２のプランジャー２２とは厚みが少し違う程度で、ほぼ同様の部材と言え、第３実施形態と同様に作用する。

これにより、第３実施形態と同様に、部材Ｂ１の変形、損傷等の状況に係わらず、複数の点で確実に接触することができ、電気的接触性が大幅に向上する。そして、この状態で、確実にケルビンコンタクトを行うことができる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係る接触子について説明する。図２３は本実施形態に係る接触子を示す一部破断側面図、図２４は図２３の平面断面図である。

本実施形態の接触子は、前記第１実施形態の結合部１６の結合棒部１６Ａの断面形状を改良したものである。本実施形態の接触子は、結合部４６の結合棒部４６Ａ以外は前記第１実施形態と同様であるため、同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態は、結合部４６の結合棒部４６Ａを、筒状支持部材１３の内径に沿って円弧状に形成した。

結合部４６の結合棒部４６Ａは、平板状に形成され、その両側が、筒状支持部材１３の内径に沿って円弧状に形成されている。前記第１実施形態の結合棒部１６Ａの両側はテーパに形成したが、本実施形態ではこのテーパの代わりに、円弧状にした。

これにより、２つ重ね合わせた結合部４６の結合棒部４６Ａが、筒状支持部材１３の内径に、長い線で接触するようになる。

前記第１実施形態のように、２つの結合棒部１６Ａが重ね合わさった状態で断面六角形状にした場合は、筒状支持部材１３の内径に６つの点で接触するが、本実施形態では長い線で接触するようになる。

これにより、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏すると共に、結合棒部１６Ａと筒状支持部材１３との間の導電性をさらに向上させることができる。

［第６実施形態］
次に、前記各実施形態の接触子を用いる電気的接続装置の一例を説明する。図２５は電気的接続装置を示す平面図、図２６は電気的接続装置を示す断面図である。

本実施形態の電気的接続装置５０は、被検査体としての集積回路のような半導体デバイスの通電試験に用いるものである。被検査体５１は、平板状に形成され、その一方の面に複数のバンプ電極５１Ａがマトリクス状に備えられている。バンプ電極５１Ａが一列又は複数列又は他の配列で備えられている場合もある。

電気的接続装置５０は、基板５２と、基板５２の上に重ねられたハウジング５３と、ハウジング５３に重ねられたフレーム５４と、ハウジング５３に配置された複数の接触子５５とを備えている。そして、この接触子５５として、前記各実施形態の接触子を用いる。

これにより、被検査体５１のバンプ電極５１Ａが、接触子５５に接触して、前記各実施形態と同様に作用し、同様の効果を奏する。

また、他の構成の電気的接続装置でも、前記各実施形態の接触子を本実施形態の接触子５５と同様の態様で使用することができる電気的接続装置であれば用いることができる。

[変形例]
前記第１実施形態では、各プランジャー１１，１２の基端側が互いに重ね合わされた状態で、その断面形状が六角形になるように設定したが、八角形等の他の多角形又は正多角形でも良い。また、円形状に形成しても良い。特に、前記断面形状を円形状にすると、筒状支持部材１３と多数の線で線接触するため、筒状支持部材１３とプランジャー１１，１２の基端側との電気的接触子がさらに向上する。

前記第２実施形態では、第１のプランジャー２１を２つ設けて、この第１のプランジャー２１で第２のプランジャー２２を両側から挟むように構成したが、逆の構成にしても良い。第２のプランジャー２２側の電気的接触をよくする必要がある場合等、使用態様に応じて、第２のプランジャー２２を２つ設けて、この第２のプランジャー２２で第１のプランジャー２１を両側から挟むように構成してもよい。

本発明の接触子は、配線基板や半導体集積回路等に備えられた電極に接触される装置全般に用いることができる。

電気的接続装置は、本発明の接触子を用いることができるすべての装置に適用することができる。

１０：接触子、１１：第１のプランジャー、１２：第２のプランジャー、１３：筒状支持部材、１４：圧縮コイルスプリング、１６：結合部、１６Ａ：結合棒部、１６Ｂ：フランジ部、１７：バネ受け部、１８：接触片、１９：結合部、１９Ａ：結合棒部、２０：接触子、２１：第１のプランジャー、２２：第２のプランジャー、２３：筒状支持部材、２４：圧縮コイルスプリング、２６：結合部、２６Ａ：結合棒部、２６Ｂ：フランジ部、２７：バネ受け部、２８：接触片、３１：結合部、３１Ａ：結合棒部、３１Ｂ：フランジ部、３２：バネ受け部、３３：接触片、３５：開口部、３６：支持棒、４１：接触子、４２：第２のプランジャー、４３：筒状支持部材、４４：絶縁体、４６：結合部、４６Ａ：結合棒部、５０：電気的接続装置、５１：被検査体、５１Ａ：バンプ電極、５２：基板、５３：ハウジング、５４：フレーム、５５：接触子、Ｂ１，Ｂ２：電極等の部材。

Claims (7)

1. 一方の部材に接触する第１のプランジャーと、
   当該第１のプランジャーに電気的に接続した状態で他方の部材に接触して前記第１のプランジャーと協働して前記一方の部材と他方の部材との間を電気的に導通させる第２のプランジャーと、
   前記第１のプランジャーの結合部と前記第２のプランジャーの結合部とを重ね合わせて電気的に接続した状態でスライド可能に且つ弾性的に支持して抜け落ちを防止する筒状支持部材と、
   当該筒状支持部材で前記第１のプランジャー及び第２のプランジャーの各結合部が支持された状態でこれらの外周を覆い、かつ各プランジャーのバネ受け部にそれぞれ当接して互いに離間する方向に付勢する圧縮コイルスプリングとを備えて構成され、
   前記筒状支持部材が、前記各プランジャーの結合部に弾性的に接触してこれらをスライド可能に支持するコイルスプリングで構成されたことを特徴とする接触子。
2. 請求項１に記載の接触子において、
   前記コイルスプリングが、複数回巻いた線材が互いに密着した密着バネで構成され、
   前記各プランジャーが、その結合部に各プランジャーの抜け落ちを防止する係止部を備えたことを特徴とする接触子。
3. 請求項１に記載の接触子において、
   前記第１のプランジャー及び第２のプランジャーの各結合部が、互いに重ね合わされた状態でその断面形状が、多角形又は円形に形成されたことを特徴とする接触子。
4. 請求項１に記載の接触子において、
   前記第１のプランジャー又は第２のプランジャーのうちの一方が、他方を両側から挟むように２つ設けられたことを特徴とする接触子。
5. 請求項４に記載の接触子において、
   ２つ設けられた前記第１のプランジャー又は第２のプランジャーが、前記筒状支持部材及び圧縮コイルスプリングによって独立してスライド可能に支持されたことを特徴とする接触子。
6. 請求項１に記載の接触子において、
   前記第１のプランジャー又は第２のプランジャーの一方が他方を両側から挟んで２つ設けられると共に、他方が絶縁体を挟んで２つ設けられて、ケルビンコンタクトを構成することを特徴とする接触子。
7. 被検査体の電極に接触して試験を行う電気的接続装置において、
   前記被検査体の各電極に対応する位置に配設され当該各電極に接触して通電する接触子を備え、
   当該接触子として前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の接触子を用いたことを特徴とする電気的接続装置。

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