特許 6963970 スプリングコネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963970

(24)【登録日】2021年10月20日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】スプリングコネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 13/24 20060101AFI20211028BHJP

   H01R 13/15 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   H01R13/24

   H01R13/15 Z

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-213007(P2017-213007)

(22)【出願日】2017年11月2日

(65)【公開番号】特開2019-87344(P2019-87344A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2020年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006758

【氏名又は名称】株式会社ヨコオ

(74)【代理人】

【識別番号】100079290

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100136375

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 弘実

(72)【発明者】

【氏名】山本 次男

【審査官】 山下 寿信

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５０−０７２８４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−０４０９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１２４３３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０４−２９０６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５１９００８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ １３／２４

Ｈ０１Ｒ １３／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スプリングと、
前記スプリングにより付勢される接点部材と、
前記接点部材を保持する保持部材と、を備え、
前記スプリングは、線材が隙間を有して螺旋状に周回する構造であり、かつ少なくとも一巻きの狭ピッチ部を少なくとも１つ有し、
狭ピッチ部の１つあたりの巻数をｔ、前記線材の外径をφｄ、前記狭ピッチ部以外における線材間の隙間長をＡ、前記狭ピッチ部における線材間の隙間長をＣとした場合に、
Ｃ＞０ かつ φｄ×（１＋ｔ）＋Ｃ×ｔ＞Ａ かつ Ａ＞φｄ×（１＋ｔ）
である、スプリングコネクタ。

【請求項2】

Ｃ＜φｄ
である、請求項１に記載のスプリングコネクタ。

【請求項3】

前記スプリングは、前記狭ピッチ部を、自身の両端に１つずつ有する、請求項１又は２に記載のスプリングコネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気的接続に用いるスプリングコネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

スプリングコネクタの構成部品は、プランジャと接点部材（例えばピンとチューブ）及びスプリングからなるのが一般的である。スプリングコネクタの用途は、例えばウェハ上に形成されたＩＣの電気的検査である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−４０９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図７は、従来例におけるスプリング９３０同士の絡みを示す説明図である。スプリングコネクタの組立工程において、スプリング同士の絡みが発生すると、スプリングの変形やメッキ不良、あるいは１つのスプリングコネクタに対して複数のスプリングを組み込む誤組みの要因となる。

【0005】

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、絡みを抑制した構造のスプリングを備えるスプリングコネクタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、スプリングコネクタである。このスプリングコネクタは、
スプリングと、
前記スプリングにより付勢される接点部材と、
前記接点部材を保持する保持部材と、を備え、
前記スプリングは、線材が隙間を有して螺旋状に周回する構造であり、かつ少なくとも一巻きの狭ピッチ部を少なくとも１つ有し、
狭ピッチ部の１つあたりの巻数をｔ、前記線材の外径をφｄ、前記狭ピッチ部以外における線材間の隙間長をＡ、前記狭ピッチ部における線材間の隙間長をＣとした場合に、
Ｃ＞０ かつ φｄ×（１＋ｔ）＋Ｃ×ｔ＞Ａ
である。

【0007】

Ｃ＜φｄであってもよい。

【0008】

Ａ＞φｄ×（１＋ｔ）であってもよい。

【0009】

前記スプリングは、前記狭ピッチ部を、自身の両端に１つずつ有してもよい。

【0010】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、絡みを抑制した構造のスプリングを備えるスプリングコネクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るスプリングコネクタ１の断面図。

【図2】図１のスプリング３０の拡大図。

【図3】スプリング３０同士が絡まないことを示す説明図。

【図4】比較例におけるスプリング８３０の拡大図。

【図5】実施の形態のスプリングコネクタ１と比較例のスプリングコネクタ８０１との第１比較図であり、スプリング３０とスプリング８３０のバネ圧、線材外径（φｄ）、及びストローク長を同じとした場合の比較図。

【図6】実施の形態のスプリングコネクタ１と比較例のスプリングコネクタ８０１との第２比較図であり、スプリング３０とスプリング８３０の全長及びストローク長を同じとし、スプリング３０の線材外径をスプリング８３０の線材外径よりも大きくした場合の比較図。

【図7】従来例におけるスプリング９３０同士の絡みを示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0014】

図１は、本発明の実施の形態に係るスプリングコネクタ１の断面図である。スプリングコネクタ１は、接点部材としてのプランジャー（導電性ピン）１０と、保持部材としての導電性チューブ２０と、スプリング３０と、を備える。プランジャー１０及び導電性チューブ２０は、共に銅又は銅合金等の金属である。プランジャー１０は、先端側から順に、小径部１１及び大径部１２を有する。大径部１２は、導電性チューブ２０の内側に収容される。導電性チューブ２０は、基端部が絞り部２３となっていて、大径部１２の外寸（外径）が絞り部２３の内寸（内径）よりも大きいことにより、導電性チューブ２０からのプランジャー１０の抜けが防止される。導電性チューブ２０は、先端に接触部２１を有すると共に、外周面に図示しない支持体からの抜けを防止するための凸部２２を一周に渡って有する。図示は省略したが、１つの支持体に対して多数のスプリングコネクタ１が挿入保持される。スプリング３０は、導電性チューブ２０の内側に収容され、一端が導電性チューブ２０内の端面に接触し、他端がプランジャー１０の基端面に接触し、プランジャー１０及び導電性チューブ２０を互いに離れる方向に付勢して、プランジャー１０及び導電性チューブ２０の先端にそれぞれ図示しない接続対象端子（例えば検査基板の電極と検査対象物の電極）に対する接触力を付与する。

【0015】

図２は、図１のスプリング３０の拡大図である。スプリング３０は、例えばピアノ線やステンレス線等の一般的な金属の線材が隙間を有して螺旋状（コイル状）に周回する構造のコイルスプリングであり、両端にそれぞれ狭ピッチ部３１を有する。狭ピッチ部３１の１つあたりの巻数をｔとし、図２に示すように、スプリング３０を構成する線材の外径をφｄ、狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間長をＡ、狭ピッチ部３１における線材間の隙間長をＣとする。なお、図示の例ではｔ＝１である。狭ピッチ部３１の全長Ｂは、
Ｂ＝φｄ×（１＋ｔ）＋Ｃ×ｔ
である。本実施の形態のスプリング３０は、下記の４条件、
Ｃ＞０、
Ｂ＞Ａ、
Ｃ＜φｄ、
Ａ＞φｄ×（１＋ｔ）
を全て満たす。

【0016】

上記条件のうち、Ｃ＞０は、狭ピッチ部３１が密着巻きではなく線材間に隙間があることを示し、これにより、狭ピッチ部３１もバネとして機能することになり、Ｃ＝０の場合と比較して、同じバネ圧及び同じストローク長を確保するための巻数を削減でき（図５も参照）、巻数が同じならバネ圧及びストローク長を大きくすることができる。すなわち、スプリング３０の設計の自由度が高められる。

【0017】

Ｂ＞Ａは、１つの狭ピッチ部３１の全長が狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間長よりも長いことを示し、これにより図３に示すように、一方のスプリング３０の狭ピッチ部３１が他方のスプリング３０の狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間から入り込んでスプリング３０同士が絡むことを防止できる。

【0018】

Ｃ＜φｄは、狭ピッチ部３１における線材間の隙間長が線材の外径よりも短いことを示し、これにより一方のスプリング３０の線材が他方のスプリング３０の狭ピッチ部３１における線材間の隙間から入り込んでスプリング３０同士が絡むことを防止できる。

【0019】

Ａ＞φｄ×（１＋ｔ）は、本実施の形態では狭ピッチ部３１の線材間に隙間があること（Ｃ＞０）によって隙間が無い場合（Ｃ＝０）よりも狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間長Ａを長くできることを踏まえ、狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間長Ａを、狭ピッチ部３１の線材間に隙間が無い場合（Ｃ＝０）の許容最大長（＜φｄ×（１＋ｔ））よりも長くしたことを示し、これにより、Ｃ＝０かつＡ＜φｄ×（１＋ｔ）の場合と比較して、同じバネ圧及び同じストローク長を確保するための巻数を削減でき（図５も参照）、巻数が同じならバネ圧及びストローク長を大きくすることができる。すなわち、スプリング３０の設計の自由度が高められる。

【0020】

図４は、比較例におけるスプリング８３０の拡大図である。スプリング８３０は、図２に示すスプリング３０と異なり、両端にそれぞれ存在する狭ピッチ部８３１が密着巻きであって線材間に隙間が無い（図２においてＣ＝０とした場合に対応する）。この場合、１つの狭ピッチ部８３１の全長（Ｂ＝φｄ×（１＋ｔ））が狭ピッチ部８３１以外における線材間の隙間長Ａよりも長ければ（Ｂ＞Ａであれば）、スプリング８３０同士の絡みを防止できる。しかし、狭ピッチ部８３１がバネとして機能しないこと、及び絡み防止のためにＢ＝φｄ×（１＋ｔ）＞Ａを満たす必要がある（Ａをφｄ×（１＋ｔ）よりも長くできない）点で、図２に示す実施の形態のスプリング３０と比較して、同じバネ圧及び同じストローク長を確保するための巻数が多く必要となる（図５も参照）。

【0021】

図５は、実施の形態のスプリングコネクタ１と比較例のスプリングコネクタ８０１との第１比較図であり、スプリング３０とスプリング８３０のバネ圧、線材外径（φｄ）、及びストローク長を同じとした場合の比較図である。ストローク長を等しくした結果として、スプリング８３０の全長は、スプリング３０の全長よりも、φｄ×２だけ長くなっている（巻数が二巻き多くなっている）。これに伴い、導電性チューブ８２０は、導電性チューブ２０よりも長くなっている。換言すれば、本実施の形態のスプリングコネクタ１は、スプリング３０を、スプリング８３０と同じバネ圧、同じ線材外径、及び同じストローク長としながらスプリング８３０よりも全長をφｄ×２だけ短くできることから、比較例のスプリングコネクタ８０１と同じ接触力及び同じストローク長としながら、比較例のスプリングコネクタ８０１よりも全長をφｄ×２だけ短尺化することができ、高周波特性を向上させることができる。例えばスプリング線材外径が０．１ｍｍの場合、スプリングコネクタ全長を０．２ｍｍ短縮できる。

【0022】

図６は、実施の形態のスプリングコネクタ１と比較例のスプリングコネクタ８０１との第２比較図であり、スプリング３０とスプリング８３０の全長及びストローク長を同じとし、スプリング３０の線材外径をスプリング８３０の線材外径よりも大きくした場合の比較図である。スプリング３０のほうがスプリング８３０よりも線材外径が大きいことにより、バネ圧はスプリング３０のほうが大きい。本実施の形態のスプリングコネクタ１は、スプリング３０を、スプリング８３０と同じ全長及び同じストローク長としながらスプリング８３０よりも線材外径を大きくしてバネ圧を高めることができるため、比較例のスプリングコネクタ８０１と同じ全長及び同じストローク長としながら、比較例のスプリングコネクタ８０１よりも接触力を高くすることができ、接触抵抗の安定度を向上させることができる。例えば使用長１．５ｍｍのスプリングコネクタとした場合において、スプリング８３０の線材外径を０．０４５ｍｍ、スプリング３０の線材外径を０．０５ｍｍとした場合、スプリングコネクタ８０１の接触力が２０ｇｆであるのに対し、スプリングコネクタ１の接触力は２７ｇｆまで高められる。

【0023】

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

【0024】

(1) スプリング３０において、図２に示すように、線材間に隙間を有する狭ピッチ部３１の全長Ｂを、狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間長Ａよりも長くしているため、図３に示すように、一方のスプリング３０の狭ピッチ部３１が他方のスプリング３０の狭ピッチ部３１以外における線材間の隙間から入り込んでスプリング３０同士が絡むことを防止でき、スプリングコネクタ１の組立工程におけるスプリング３０同士の絡みを抑制することができる。

【0025】

(2) スプリング３０において、図２に示すように、狭ピッチ部３１における線材間の隙間長Ｃを、線材の外径φｄよりも短くしているため、一方のスプリング３０の線材が他方のスプリング３０の狭ピッチ部３１における線材間の隙間から入り込んでスプリング３０同士が絡むことを防止でき、スプリングコネクタ１の組立工程におけるスプリング３０同士の絡みを抑制することができる。

【0026】

(3) スプリング３０において、図２に示すように、Ｃ＞０かつＡ＞φｄ×（１＋ｔ）としているため、図４に示す比較例のスプリング８３０（Ｃ＝０かつＡ＜φｄ×（１＋ｔ））と比較して、同じバネ圧及び同じストローク長を確保するための巻数を削減できる。ここで、巻数削減を利用して、図５に示すようにスプリングコネクタ１の全長を短くすれば高周波特性を向上させることができ、図６に示すようにスプリング３０の線材外径を大きくすればバネ圧を高めて接触抵抗の安定度を向上させることができる。

【0027】

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

【0028】

狭ピッチ部３１の個数は、１つであってもよい。狭ピッチ部３１の位置は、スプリング３０の中間部であってもよい。狭ピッチ部３１をスプリング３０の両端にそれぞれ設けることで絡み抑制効果が顕著となるが、狭ピッチ部３１が１つのみであったり中間部に設けられたりする場合でも、一定の絡み抑制効果は得られる。狭ピッチ部３１の巻数は、一巻きに限定されず、二巻き以上であってもよい。スプリングコネクタ１は、導電性チューブ２０の両側にそれぞれプランジャーを有し、スプリング３０により両プランジャーを互いに離れる方向に付勢する構成であってもよいし、スプリング３０を用いる他の様々な構成とすることができる。

【符号の説明】

【0029】

１ スプリングコネクタ、１０ プランジャー（導電性ピン）、１１ 小径部、１２ 大径部、２０ 導電性チューブ、２１ 接触部、２２ 凸部、２３ 絞り部、３０ スプリング、３１ 狭ピッチ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】