(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の本体ケース内に収容されたプランジャーピンの該本体ケースからの突出端部を対象部位に接触させて電気的接続を得るための接触端子であって、
前記プランジャーピンは前記突出端部を含む小径部及び前記本体ケースの管状内周面に摺動しながらその長手方向に沿って移動自在の大径部を有する段付き丸棒であり、前記プランジャーピンの前記突出端部を前記本体ケースから突出するように前記本体ケースの管状内部に収容したコイルバネで付勢し、
前記プランジャーピンの中心軸とオフセットされた中心軸を有する前記大径部の略円錐面形状を有する傾斜凹部に、押付部材の球状面からなる球状部を前記コイルバネによって押圧し、前記大径部の外側面を前記本体ケースの管状内周面に押し付けることを特徴とする接触端子。
【請求項２】
前記押付部材は絶縁表面を有する絶縁球からなることを特徴とする請求項１記載の接触端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源への接続並びにプリント基板や電子部品などの検査における電気的接続を得る目的で使用される接触端子に関し、特に、比較的大なる電流を流し得る接触端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源への接続、プリント基板や電子部品などの検査に使用される接触端子は、基板上の端子にその一端部を接触させながら電気的接続を得るための部品である。多くの接触端子では、金属製の本体ケースに設けられた長穴にコイルバネを挿入した上でプランジャーピンを挿入し、本体ケースからプランジャーピンの先端部分だけが突出する位置を保持される。この先端部分を電気的接続を得ようとする対象部位、例えばプリント基板等の接点等に本体ケースとともに押しつけると、プランジャーピンは、本体ケースの長穴に沿って摺動しながら相対的に後方移動、すなわち長穴の奥へと向かって移動しつつ、接点とプランジャーピンとの互いの電気的接続が図られる。つまり、接点等からプランジャーピンを介して本体ケースへと電流が流れるのである。
【０００３】
ところで、接点等からプランジャーピンを介して本体ケースへと比較的大なる電流が流れる場合、コイルバネにも電流が流れると、抵抗加熱によりコイルバネが焼き切れてしまうことがある。例えば、電流の一部がコイルバネにも流れているとき、コイルバネが収縮してコイルのターンとターンとが側面で接触している場合に比べ、コイルバネが復元した場合にかかる接触が無くなって電流の流れる電流路の断面積が減少してしまうのである。故に、急激に抵抗が上がって加熱しコイルバネが焼き切れてしまうのである。そこで、コイルバネに電流を流さないような機構を与えた接触端子が開発されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、プランジャーピンの径を減じた小径部をその長手方向に沿った一部分に与え、かかる小径部内に本体部の突起を侵入させ、本体ケースの長穴からプランジャーピンが抜け落ちないようにした上で、プランジャーピンとコイルバネとの間に絶縁球を介在させた接触端子としてのコンタクトプローブを開示している。プランジャーピンとコイルバネとは、絶縁球により絶縁されるからコイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと電流を流すことが出来るのである。また、プランジャーピンの本体ケース内の端部は斜面となっており、絶縁球がプランジャーピンを本体ケースの長穴の内面へと押し付け得るようになっている。これによりプランジャーピンから本体ケースへと電流を確実に流すことが出来るのである。
【０００５】
また、特許文献２では、本体ケースの長穴に先端部の径を減じたプランジャーピンを挿入し、長穴の口の径を絞ってかかる口から該先端部だけが突出するようにして本体ケースの長穴からプランジャーピンが抜け落ちないようにした接触端子であって、特許文献１で開示されたような絶縁球とともに導電球をプランジャーピンとコイルバネとの間に介在させた接触端子としてのコンタクトプローブを開示している。プランジャーピンとコイルバネとは絶縁球で絶縁される一方、導電球はプランジャーピンを本体ケースに押しつけ、またプランジャーピンと本体ケースとの導電経路ともなるのである。かかる構造により、コイルバネに電流を流すことが無い上、プランジャーピンから本体ケースへと電流を確実に流すことが出来るのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−６１３２１号公報
【特許文献２】実開平７−３４３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
接触端子の径（幅）を大きくして電流路の断面積を大きくすれば、単位面積あたりを通過する電流量を小さくできて、結果として、コイルバネを流れる電流量を小さくできる。しかしながら、一般的に、コネクタなどを使わず接触端子を用いようとする電気機器では、小型化を要求され、プリント基板等の上にある端子や接点の設置密度が高い。このような各種の機器に対応して接触端子を使用できるようにするためには、断面積を大きくするよう接触端子の径（幅）を大きくすることは好ましくない。
【０００８】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、比較的大なる電流を流し得る接触端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による接触端子は、本体ケースに設けられた非貫通長穴に挿入したプランジャーピンの該本体ケースからの突出端部を対象部位に接触させて電気的接続を得るための接触端子であって、前記プランジャーピンは前記突出端部を含む小径部及び前記非貫通長穴の内面に摺動しながらその長手方向に沿って移動自在の大径部を有する段付き丸棒であり、前記大径部の端部からその長手方向に沿って前記大径部の少なくとも側面部の一部を残すように切削部を与えて前記切削部内に少なくとも絶縁表面を有する絶縁球を収容し、前記非貫通長穴と前記絶縁球との間にコイルバネを介在させて前記プランジャーピンの前記突出端部を前記本体ケースから突出するように付勢していることを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、プランジャーピンの突出端部を本体ケースから突出するように付勢するコイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１１】
上記した発明において、前記本体ケースの前記非貫通長穴の底部には前記絶縁球の径よりも小さい径の第２の袋孔を削孔してその内部に前記コイルバネの端部近傍を収容していることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、コイルバネが縮んでもその中心軸を大きく変化させることはなく、絶縁球とコイルバネの接触位置を変化させない。故に、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１２】
上記した発明において、前記第２の袋孔の底面は円錐面であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、コイルバネの端部位置を安定させつつ絶縁球をコイルバネで付勢でき、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１３】
上記した発明において、前記切削部は袋孔であることを特徴としても良い。かかる発明によれば、絶縁球の位置を袋孔の内部に収容して安定させ得て、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１４】
上記した発明において、前記切削部としての前記袋孔の底面は円錐面であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、絶縁球を円錐面の中心軸上に安定して位置させ得るので、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１５】
上記した発明において、前記切削部としての前記袋穴の前記円錐面の中心軸は前記プランジャーピンの中心軸とオフセットされていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、プランジャーピンの大径部の外側面を本体ケースの内周面により強く押しつけて、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１６】
上記した発明において、前記切削部は、前記大径部の前記外側面から前記プランジャーピンの中心軸をよぎる方向に向けて平面切削された底平面部と、前記プランジャーピンの前記中心軸とオフセットした位置で且つこれに平行に前記大径部の前記端部から前記底平面部に向けて平面切削した側平面部と、前記側平面部に与えられ前記プランジャーピンの前記中心軸と平行に溝加工した溝部と、からなり、前記底平面部及び前記側平面部の法線は、前記プランジャーピンの前記中心軸と同一平面上にあって、前記底平面部は前記側平面部から離間する方向に向けて前記大径部の端部から離間する方向に傾斜していることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、プランジャーピンの大径部の外側面を本体ケースの内周面に押し付けるように絶縁球の位置を移動せしめ、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１７】
上記した発明において、前記溝部は、樋状の内面形状を有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、プランジャーピンに対する絶縁球の位置を安定させて、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【００１８】
上記した発明において、前記樋状の内面形状は、前記絶縁球の半径よりも小なる仮想半径を有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、プランジャーピンに対する絶縁球の位置をより安定させて、コイルバネに電流を流すことなく、プランジャーピンから本体ケースへと確実に電流を流すことが出来て、接触端子に比較的大なる電流を流し得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による接触端子をソケットに収容した状態の断面図である。
【図２】本発明による接触端子の断面図である。
【図３】本発明による接触端子の要部の部品図である。
【図４】本発明による接触端子の組立図である。
【図５】本発明による他の接触端子の要部の部品図である。
【図６】本発明による他の接触端子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施例１］
図１乃至図４を用いて本発明による１つの実施例としての接触端子について詳細を説明する。
【００２１】
図１に示すように、接触端子１０は、樹脂などの絶縁体からなる板状ブロック体に貫通穴を設けたソケット１の両主面からピン部１２及びプランジャーピン２０を突出させてこれに収容されている。ピン部１２は、例えば、ソケット１の一方の主面上に設置されたプリント基板２の貫通穴に挿通されて、プリント基板２上の回路端子３に半田付けにより電気的に接続される。また、プランジャーピン２０はその先端部を、電気的に接続を得ようとする対象部位、例えば、電極ブロック４上に配置された電極５に接触させられる。このようにして、接触端子１０は、電源への接続を得るために使用される。また、接触端子１０は、図示しない他のソケットに所定の配置に複数並べられて、プリント基板や半導体部品等の電子部品に電気的に接続され、コンタクトプローブとしてその検査に使用することもできる。
【００２２】
図２に図３を併せて参照すると、接触端子１０は、真鍮などの導電体金属からなる略円柱形状の本体ケース１１及びこの中心軸に沿って削孔された長穴１３に収容されたプランジャーピン２０を有している。本体ケース１１は長穴１３の開口端部１６とは反対側の端部に、軸方向に突出した略円柱形状のピン部１２を有している。長穴１３は、その底部に略円柱形状で袋状の凹穴であるバネ収容穴１４を有し、バネ収容穴１４の底部に略円錐面形状の傾斜面１５を有している。
【００２３】
長穴１３に収容されたプランジャーピン２０は、段付き丸棒形状となっており、その小径部側を構成するピン部２１と大径部２２とその境界部となる段部２２ａとを有している。ピン部２１はこの形状に限定されないが、１つの例として、略半球状の先端部２１ａを有している。大径部２２は本体ケース１１の長穴１３の内面と接触しながら移動でき、すなわち長穴１３に対して摺動自在であり、プランジャーピン２０を本体ケース１１の中心軸に沿って移動自在とさせる。大径部２２は、その端部から中心軸に沿って削孔された略円柱形状で袋状の凹穴２３を有し、すなわち凹穴２３を画定する大径部２２の一部である側周部２５を残存させた切削部を設けており、凹穴２３の底部に略円錐面形状の傾斜面２４を有している（特に、図３（ｂ）参照）。
【００２４】
凹穴２３の内部には、セラミックスなどの絶縁体からなる絶縁球３０が収容されている。絶縁球３０は導電性を有する金属などの球体に絶縁被膜を与えたものであってもよい。絶縁球３０の直径は、凹穴２３に収容されるよう、凹穴２３の内径よりも小であるとともに、本体ケース１１のバネ収容穴１４の直径よりも大である。すなわち、本体ケース１１のバネ収容穴１４は絶縁球３０の直径よりも小となる内径で削孔されており、絶縁球３０をその内部に収容することがない。
【００２５】
絶縁球３０には、圧縮バネからなるコイルバネ３１がその一端部を当接させている。コイルバネ３１は、さらに他端部をバネ収容穴１４の傾斜面１５に当接させてその近傍をバネ収容穴１４に収容させている。コイルバネ３１はバネ収容穴１４の傾斜面１５に支えられて、絶縁球３０を介してプランジャーピン２０を本体ケース１１から突出させる方向に付勢している。ここで、本体ケース１１の開口端部１６は、その内径をプランジャーピン２０の大径部２２より小さくするように絞られており、プランジャーピン２０の段部２２ａに当接することで大径部２２を長穴１３内にとどめている。なお、コイルバネ３１には絶縁体被膜を与えられていても良い。
【００２６】
すなわち、図４に示すように、接触端子１０の組み立てにおいては、まず、プランジャーピン２０の凹穴２３に絶縁球３０を収容させて、本体ケース１１のバネ収容穴１４にはコイルバネ３１の一方の端部近傍を収容させる。次いで、コイルバネ３１のもう一方の端部に絶縁球３０を押しつけてコイルバネ３１を圧縮させつつプランジャーピン２０の大径部２２側を本体ケース１１の長穴１３に収容させる。さらに、本体ケース１１の開口端部１６ａの径を絞るように加工を与えて、開口端部１６を形成するのである。ここで、開口端部１６の内径は、大径部２２の外径より小であり、小径部２１の外径より大である。これにより、プランジャーピン２０は本体ケース１１から脱落することがない。その結果、プランジャーピン２０は、その段部２２ａを開口端部１６に当接させる位置から、絶縁球３０をバネ収容穴１４の開口部に当接させる位置まで、もしくは、コイルバネ３１を全縮長とさせる位置までのストロークを得ることが可能となる。
【００２７】
本実施例によれば、コイルバネ３１は、バネ収容穴１４に収容されていることからわかるように、その外径をバネ収容穴１４の内径より小としている。すなわち、絶縁球３０はその外径をコイルバネ３１の内径よりも大としており、コイルバネ３１の内部に入り込むことはない。よって、コイルバネ３１は、絶縁被膜を与えられてこれが剥がれ落ちたとしても、介在する絶縁球３０に確実に阻まれてプランジャーピン２０に接触し得ず、プランジャーピン２０に対して確実に絶縁される。つまり、プランジャーピン２０に比較的大なる電流を流しても、コイルバネ３１の焼き切れを確実に防止できる。
【００２８】
また、コイルバネ３１は圧縮バネであり、絶縁球３０により一方の端部の位置を安定させられるものの、両端部から圧縮されるとその中心軸をわずかにゆがませる。そのため、プランジャーピン２０は、絶縁球３０を介して、コイルバネ３１により本体ケース１１の中心軸に対して微小な角度を有する方向に付勢される。これによってプランジャーピン２０の大径部２２を確実に長穴１３の内面に接触させながらも、その接触圧力を過度に高めることもない。また、プランジャーピン２０は、絶縁球３０を凹穴２３に収容したので、凹穴２３の外周側において大径部２２を軸方向に延長させた側周部２５を有し、その表面積をより大きくさせている。よって、大径部２２をより確実に長穴１３の内面に接触させ得る。つまり、プランジャーピン２０に比較的大なる電流を流しても、プランジャーピン２０から本体ケース１１に確実に電流を流すことができる。
【００２９】
加えて、絶縁球３０を凹穴２３に収容したので、絶縁球３０が本体ケース１１の長穴１３と接触せず、長穴１３に対して摺動することがない。また、絶縁球３０は、凹穴２３に接触するが、その内部において微小な摺動や微小な回転をし得るに過ぎない。例えば、絶縁球３０がプランジャーピン２０に比べて硬度の高い材質であった場合などでも、その摺動や転動による凹穴２３からの摩耗粉等の発生を抑制できる。これにより、摩耗粉等によるプランジャーピン２０の摺動不良を防ぐことができる。
【００３０】
さらに、コイルバネ３１は、一方の端部近傍を本体ケース１１のバネ収容穴１４に収容されているため、その圧縮力が高くなって縮むとバネ収容穴１４に順次収容されてゆく。つまり、コイルバネ３１は、縮んでプランジャーピン２０を押圧する力を大きくしたときにあっても、その中心軸のゆがみを過度に大きくしない。よって、コイルバネ３１は、絶縁球３０との接触位置を大きくずらすことはなく、プランジャーピン２０と接触することはない。
【００３１】
また、バネ収容穴１４の底部には略円錐面形状の傾斜面１５を有するので、コイルバネ３１は、その圧縮力の高いときにその端部の中心位置を傾斜面１５の中心位置に一致させやすく、圧縮力の低いときにその端部の中心位置を傾斜面１５の中心に対して偏心させやすい。つまり、プランジャーピン２０を押圧する方向は、圧縮力の高いときには本体ケース１１の中心軸に対して小さめの角度を有し、圧縮力の低いときには大きめの角度を有することとなりやすい。これにより、より容易に、接触圧力を過度に高めることなく、プランジャーピン２０を本体ケース１１に確実に接触させることができる。
【００３２】
さらに、プランジャーピン２０の凹穴２３の底部には略円錐面形状の傾斜面２４を有するので、絶縁球３０は傾斜面２４の中心軸上にその中心を安定して位置させ得る。これにより、コイルバネ３１の絶縁球３０に対する接触位置を安定させ得て、コイルバネ３１の絶縁をより確実にできる。また、凹穴２３に対する絶縁球３０の位置を安定させることで、上記したような絶縁球３０の微小な摺動や回転をより減じて、摩耗粉等の発生をより抑制する。
【００３３】
また、傾斜面２４の中心軸は、プランジャーピン２０の中心軸からオフセットされていると好ましい。本実施例においては、図３（ｂ）に示すように傾斜面２４の中心軸Ｍ２は凹穴２３の中心軸とともにプランジャーピン２０の中心軸Ｍ１からオフセットされている。これによれば、コイルバネ３１によってプランジャーピン２０を付勢する方向を、プランジャーピン２０の中心軸に対して微小な角度を有する方向とすることをより確実にする。よって、プランジャーピン２０と本体ケース１１との摺動を妨げない程度に大径部２２を長穴１３の内面に押しつけることができる。つまり、より確実にプランジャーピン２０から本体ケース１１へ電流を流すことができる。
【００３４】
なお、ピン部１２について、本実施例においては本体ケース１１と一体で成形されているが、プランジャーピン２０と同様のプランジャーピンにより与えられていてもよい。また、ピン部１２の先端部及びピン部２１の先端部２１ａの形状は、接触させる対象部位に合わせて上記以外の形状としてもよい。
【００３５】
［参考例］
図５及び図６を用いて、本発明の参考例としての接触端子について詳細を説明する。
【００３６】
図５に示すように、接触端子１０’においては、プランジャーピン４０の形状が実施例１の接触端子１０と異なる。一方、他の部品、すなわち、本体ケース１１、絶縁球３０及びコイルバネ３１は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。
【００３７】
図５及び図６を併せて参照すると、長穴１３に収容されたプランジャーピン４０は、小径部と大径部を有する段付き丸棒形状であり、その小径部としてのピン部４１と、主体としての大径部４２と、その間の段部４２ａと、からなる。ピン部４１はこの形状に限定されないが、１つの例として、略半球状の先端部４１ａを有している。大径部４２は本体ケース１１の長穴１３の内面と接触しながら移動でき、すなわち長穴１３に対して摺動自在であり、プランジャーピン４０を本体ケース１１の中心軸に沿って移動自在となっている。また、本体ケース１１の開口端部１６は、その内径をプランジャーピン４０の大径部４２よりも小さくするように絞られており、プランジャーピン４０の段部４２ａに当接することで大径部４２を長穴１３内に留置させている。
【００３８】
特に、図５を参照すると、大径部４２は、その端部から中心軸Ｍ３に沿って略円柱形状の袋状の孔を削孔し、かかる孔の一部を樋状に一部残存させるように中心軸Ｍ３からオフセットした位置で平面切削加工する。これとともに、切削加工された平面と交差し中心軸Ｍ３をよぎる底平面４６を切削加工する。これにより、大径部４２には、中心軸Ｍ３からオフセットされた位置において中心軸Ｍ３と略平行な側平面４７を与えられ、この側平面４７には溝部４３が与えられる。なお、大径部４２の加工は同様の形状を与える限り、適宜他の方法であっても良い。
【００３９】
更に詳細には、大径部４２の外周部を半周未満だけ残存させた側周部４５は側平面４７と対をなす。底平面４６は側周部４５から離間する方向に向けて大径部４２の端部から離間する方向に傾斜しており、その法線は側平面４７の法線及び中心軸Ｍ３を含む平面に含まれる。つまり、中心軸Ｍ３を鉛直方向に向けた場合の底平面４６の最大傾斜線４６ａは側平面４７との交線４９に略直交する。また、プランジャーピン４０の先端部４１ａを下側にして中心軸Ｍ３を鉛直方向に向けたとき、側周部４５の高さを側周部４５及び底平面４６の両者に接した絶縁球３０の中心位置よりも高くすることが好ましい。
【００４０】
絶縁球３０は、プランジャーピン４０の側周部４５及び底平面４６に挟まれた切削部分に収容されている。プランジャーピン４０を本体ケース１１の長穴１３に沿って移動させると、コイルバネ３１の圧縮力の変化に従って絶縁球３０への押圧力が変化する。これとともに絶縁球３０は本体ケース１１の長穴１３の半径方向に移動し得る。その移動範囲は、図６（ａ）に示す側周部４５に接触する位置から、図６（ｂ）に示す本体ケース１１の長穴１３の内面に接触する位置までの間で制限される。
【００４１】
絶縁球３０は、コイルバネ３１からの押圧力と底平面４６の傾斜により、側周部４５から離間する方向、つまり長穴１３の内面に近づく位置に安定的に位置し得る。かかる絶縁球３０の移動により、フランジャーピン４０を側周部４５の側に付勢させて、大径部４２の側面を長穴１３の内面に確実に当接させる。当接部位は、大径部４２の側面のうち、中心軸Ｍ３に沿った方向に延長された側周部４５を含む側面であり、長穴１３の内面との接触面積をより大とできる。つまり、プランジャーピン４０に比較的大なる電流を流しても、プランジャーピン４０から本体ケース１１に確実に電流を流すことができるのである。なお、本実施例では、プランジャーピン４０の長穴１３の内面への接触圧力を実施例１に比較してより高くし得る。
【００４２】
また、樋状の溝部４３は、中心軸Ｍ３に略垂直且つ側平面４７に沿った方向への絶縁球３０の移動を抑制する。絶縁球３０のプランジャーピン４０に対する位置がより安定し、プランジャーピン４０の長穴１３の内面への当接を安定させ得る。なお、溝部４３の長手方向と垂直方向の断面形状は仮想円の一部となるが、かかる仮想円の直径よりも絶縁球３０の直径を大とすることで、側周部４５に当接した絶縁球３０を溝部４３の縁の２点で挟み込むよう支持し、絶縁球３０の位置をさらに安定させ得る。
【００４３】
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００４４】
１            ソケット
１０、１０’  接触端子
１１          本体ケース
１４          バネ収容穴
１０、４０    プランジャーピン
２１、４１    小径部
２２、４２    大径部
２５、４５    側周部
２３          凹穴
３０          絶縁球
３１          コイルバネ
４３          溝部
【図１】
0005449597.tif 000002
【図２】
0005449597.tif 000003
【図３】
0005449597.tif 000004
【図４】
0005449597.tif 000005
【図５】
0005449597.tif 000006
【図６】
0005449597.tif 000007