JP2006234428A - コンタクトプローブおよび検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンタクトプローブと被測定部とを確実に接触させる、また、簡単な構造の検査装置で基板の両面の電極にコンタクトプローブを接触させる。
【解決手段】 金属板からなるコンタクトプローブ構成要素２，２を相互に重ね合わせてコンタクトプローブ１を構成する。各コンタクトプローブ構成要素２は、一方向に延びる長尺状のアーム部５と、アーム部５の基端側に連続しホルダに固定される基部４と、アーム部５の先端部に連続しアーム部５が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁６ａを有する接触部６とを備えている。
【選択図】 図１０

Description

この発明は、プリント配線基板などの電極に接触して、回路や電子部品の導通検査などを行なうコンタクトプローブおよびそれを用いた検査装置に関する。

従来から、プリント配線基板などに部品を実装した後や、センサなどの電子部品を製造した後の検査において、コンタクトプローブを備えた検査装置が用いられている。

このようなコンタクトプローブとしては、先端部を電極に点接触させるピン状のものが一般的である。図１１にこのようなコンタクトプローブの一例を示す。従来のコンタクトプローブ１０１は、バネ１０２を備え、このバネ１０２により先端部１０３を前方に付勢して、先端部１０３を電極に一定圧力で押圧する。

このようなピン状のコンタクトプローブは、たとえば特許文献１（特開平８−３５９８６号公報）に開示されている。

一方、特許文献２（実公平７−６５３１号公報）では、コンタクトプローブ相互の間隔を小さくするために、板材で構成したコンタクトプローブも提案されている。このコンタクトプローブにおいては、コンタクトプローブの下端に鋭角に形成された刃先状の接触部が設けられ、この先端部が電極に接触する。また、その中間部は横Ｕ字状とされており、そのバネ性により接触部を電極に押圧することができる。
特開平８−３５９８６号公報 実公平７−６５３１号公報

特許文献１に記載されたような、ピン状のコンタクトプローブ１０１を用いた場合には、電極とコンタクトプローブ１０１とが点接触となるため、接触抵抗が大きく、測定精度を確保することが困難である。また、コンタクトプローブ１０１の先端部に、電極に設けられた予備はんだのフラックスなどが付着し、接触が不安定となることがあった。

また、特許文献２に開示されたような、板状のコンタクトプローブにおいても、刃先状の接触部が点接触するので、ピン状のコンタクトプローブを用いたときと同様に、接触抵抗の増大、接触部へのフラックスなどの付着による接触不良などの問題があった。

さらに、基板の両面にそれぞれ設けられている電極や、突出した板状電極などとの導通を図るために、基板や板状電極などの板体の両面の電極に同時にコンタクトプローブを接触させて検査を行なうことがある。板体が基板の場合について説明すると、図１２に示すように、基板５１の表面側および裏面側にそれぞれ配置されたコンタクトプローブ１０１を基板５１に向かって接近させるように駆動させていた。そのため表面側および裏面側それぞれのコンタクトプローブ１０１を上昇または下降させる昇降駆動装置がそれぞれ必要となり、検査装置の大型化やコストアップなどの問題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コンタクトプローブと被測定部とを確実に接触させることができる、コンタクトプローブおよびこれを備えた検査装置を提供することを目的とする。併せて、板体の両面にコンタクトプローブを接触させることが可能な検査装置を、簡単な構造で構成することができる、コンタクトプローブおよびそれを備えた検査装置を提供することを目的とする。

この発明に基づいたコンタクトプローブに従えば、金属板からなるコンタクトプローブ構成要素を相互に重ね合わせて構成され、各コンタクトプローブ構成要素は、一方向に延びる長尺状のアーム部と、前記アーム部の基端側に連続しホルダに固定される基部と、上記アーム部の先端部に連続し上記アーム部が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁を有する接触部とを備えている。上記重ね合わせられたコンタクトプローブ構成要素は、相互に電気的に接続されると共に上記基部でのみ機械的に連結されており、上記アーム部はその弾性力によりその長手方向を半径とする円周方向に上記接触部を付勢して、上記接触縁を被測定部に押圧する。

この構成によると、コンタクトプローブが金属板からなるコンタクトプローブ構成要素を重ねて構成され、その基部でのみ機械的に連結されているので、それぞれのアーム部の付勢力により各コンタクトプローブ構成要素２，２の先端部は独自に動くことができる。これにより、一箇所の被測定部に対して、独自に動く二つの接触部を接触させることができるので、より確実にコンタクトプローブと被測定部とを導通させることができる。また、接触部の接触縁と被測定部とが線接触するので、両者間の接触面積が増大し、接触抵抗を小さくすることができる。

さらに、比較的剛性の高いアーム部の延びる方向と、接触縁が線接触する方向とが略平行に構成されているので、アーム部が延びる方向に被測定部をスライドさせながら接触縁に接触させることができる。この場合には、接触縁６ａ摺動することにより被測定部の表面に付着したフラックスなどを除去することができる。これにより、被測定部と接触部とを確実に接触させることができる。

また、上記コンタクトプローブにおいて、上記接触部は外側の表面から接触縁に接続するように傾斜したナイフエッジ形状を有し、一方のプローブ構成要素の接触縁と、他方のプローブ構成要素の接触縁とが沿うように構成してもよい。

この場合には、両接触縁が近接するので、被測定部の面積が小さい場合にも対応することができる。また、被測定部に略半球状の予備はんだが設けられている場合に、両接触縁が離間していると、各接触縁は予備はんだの傾斜した面に接触することとなり、予備はんだから脱落しやすいが、両接触縁が沿っているので、比較的平坦な頂点に両接触縁を接触させることができ、脱落を防止することができる。

さらに、上記コンタクトプローブの先端部に、上記接触縁に接続するように傾斜した傾斜面を設けてもよい。この構成によると、上記アーム部の延びる方向から接近する被測定部を傾斜面により上記接触縁に案内することができる。これによりアーム部が案内面により案内されて弾性変形することを前提とした設計が可能となるので、アーム部の弾性力を有効に作用させることで、接触部と被測定部とをより確実に接触させることができる。

この発明に基づいた検査装置に従えば、上記のコンタクトプローブを複数個備え、上記コンタクトプローブは対向可能に配置され、対向する上記コンタクトプローブの間隔は、両面に被測定部を備えた板体が上記コンタクトプローブ間に位置する状態において、上記アーム部の弾性力により板体両面の各被測定部に各接触縁が接触するように設定されている。

この構成によると、対向可能に配置されたコンタクトプローブ間に、板体を位置させるだけで、両面の被測定部に各コンタクトプローブを接触させることができる。これにより、コンタクトプローブを昇降させる機構が不要となり、両面接触の検査装置の構造を簡素化することができる。

また、上記の検査装置において、挿入される板体の側面に当接するガイドを板体挿入部の両側に設けてもよい。コンタクトプローブと被測定部との板体面内方向の位置は正確に位置決めする必要があるが、ガイドを板体の側面に当接するように設けることで、板体を正確に位置決めすることができる。

本発明に係るコンタクトプローブおよび検査装置によると、コンタクトプローブと被測定部とを確実に接触させることができる。また、簡素な構造の検査装置で、板体の両面に設けられた被測定部にコンタクトプローブを接触させることができる。

以下、この発明に基づいた各実施の形態におけるコンタクトプローブおよび検査装置の構造について、図を参照しながら説明する。図１は本実施の形態のコンタクトプローブの構造を示す斜視図である。

本実施の形態に係るコンタクトプローブ１は、金属板からなるコンタクトプローブ構成要素２，２を相互に重ね合わせて構成したものである。各コンタクトプローブ構成要素２は、一方向に延びる長尺状のアーム部５と、アーム部５の基端側に連続しホルダに固定される基部４と、アーム部５の先端部に連続しアーム部５が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁６ａを有する接触部６とを備えている。

以下このコンタクトプローブ１の各構造について詳細に説明する。コンタクトプローブ１を構成するコンタクトプローブ構成要素２は、長尺状に加工された金属板からなり、その表面にはめっきが施されている。金属板を構成する材料としては、たとえば、機械的性質や耐食性に優れる燐青銅を用いることができる。また、表面には、たとえば錫めっきなどを施すことが好ましい。

コンタクトプローブ構成要素２は、図１に示すように、一方向に延びる長尺状に構成されており、アーム部５と、アーム部５の基端側に連続する基部４と、アーム部５の先端に連続する接触部６とで構成されている。アーム部５は、その長手方向に直交する方向の荷重に対して湾曲しやすいように、比較的細く構成されている。基部４は、検査装置のホルダに固定しやすいように、アーム部５に比べて比較的大きな高さを有している。

アーム部５は、比較的細く構成されているので、その先端に下向きの荷重が加わった場合には、図１に二点鎖線で示すように湾曲する。基部４のさらに後ろ側には、コンタクトプローブ構成要素２に導線を接続するための端子８が設けられている。

図２は、接触部の構造を示す斜視図である。図１および図２に示すように、接触部６は、アーム部５の先端に連続するように設けられており、その一部が、アーム部５の長手方向に直交する方向（図１および図２では上方向）に突出している。接触部６の突出方向の先端部は、接触部６の外側の表面（他方のコンタクトプローブ構成要素２と対向しない側の面）６ｂから接触縁６ａに接続するように傾斜したナイフエッジ形状に加工されている。

図３は、コンタクトプローブの構造を示す分解斜視図である。他方のコンタクトプローブ構成要素２の接触部６も、同様に外側の表面から接触縁６ａに接続するように傾斜したナイフエッジ形状とされており、図３に示すように、これらを重ね合わせると、両方の接触縁６ａ，６ａは相互に沿う状態となる。

コンタクトプローブ１の先端部は、基部の方向に進むにしたがって接触縁６ａに接近するように傾斜した傾斜面６ｃが設けられている。これによりコンタクトプローブ１の延びる方向から接近する基板などの先端が傾斜面６ｃに接触すると、傾斜面６ｃに案内されて、コンタクトプローブ１のアーム部５が弾性変形して接触部６の位置がずれ、接触部６の接触縁６ａは基板の表面に当接する。

一対のコンタクトプローブ構成要素２，２は、重ね合わせられた状態で基部４，４がホルダに固定される。したがって、コンタクトプローブ構成要素２，２は、その基部４，４においては連結される。また、コンタクトプローブ構成要素２，２の後端部の端子８，８には、同一の導線が接続され、また、相互に接触しているので、これにより相互に電気的にも接続される。

一方、一対のコンタクトプローブ構成要素２，２が機械的に連結されるのは、基部４のみであるので、コンタクトプローブ構成要素２，２のアーム部５，５および接触部６，６は、独自に弾性変形して変位することができる。このように一対のコンタクトプローブ構成要素２，２を重ね合わせることにより、独自に動くことができる二つの接触縁２ａ，２ａを持つコンタクトプローブ１を構成することができる。

本実施の形態のコンタクトプローブ１に基板上に設けられた、電極５２を接触させる工程について説明する。コンタクトプローブ１と基板５１の電極５２とを接触させる場合には、図１に示すように、コンタクトプローブ１の延びる方向から基板５１を接近させる。基板５１の先端と傾斜面６ｃとが当接した後、傾斜面６ｃに案内されてコンタクトプローブ１のアーム部５が徐々に変形する。さらに、基板５１を前進させると、基板５１の電極５２と接触部６の接触縁６ａとが接触する。このとき、接触部６はアーム部５の弾性力により付勢されて、電極５２の方向に押圧されているので、接触部６と電極５２とを確実に接触させることができる。

図４は、基板の両面に設けられた電極にコンタクトプローブを接触させる状態を示す側面図である。基板５１の両面に電極５２が設けられている場合には、図４（ａ）に示すように、コンタクトプローブ１を対向配置する。このとき対向配置された、コンタクトプローブ１，１の間隔は、両者の間にこの基板５１が挿入された状態において、アーム部５が若干変形して、その弾性力により基板５１の両面の電極５２に各接触縁６ａが接触するような間隔に設定されている。

図４（ａ）においては、対向配置されたコンタクトプローブ１，１の接触縁６ａ，６ａの間に上下に一定の間隔がある場合を示しているが、上側の接触部６の下端と、下側の接触部の上端とが水平方向に重なるようにしてもよい。この場合には、対向配置したコンタクトプローブ１，１を互い違いに設けることで両者の接触を回避することができる。

図４（ａ）に示すように、コンタクトプローブ１の前方から基板５１を接近させると、上下に対向配置されたコンタクトプローブ１，１が変形し図４（ｂ）に示す状態となる。このとき、接触部６は、アーム部５の付勢力により電極５２に押圧されるので、両者を確実に接触させることができる。

また、接触部６の接触縁６ａが電極５２に線接触するので、点接触の場合に比べて接触面積が拡大し、接触抵抗を小さくすることができる。さらに、基板５１が、接触縁６ａの延びる方向から接近するので、接触縁６ａが電極５２の表面を摺動する。これにより、電極５２の表面に予備はんだなどが設けられ、その表面にフラックスなどが付着しているような場合でも、接触縁６ａによりこれが除去され、両者を確実に導通させることができる。

本実施の形態のコンタクトプローブ１を対向配置し、両者の間隔を適切に設定することで、コンタクトプローブ１を上下方向に全く駆動することなく両面５２の電極に接触させることが可能な検査装置を構成することができる。

ここでは、両面に電極が設けられた基板５１について説明したが、対向配置されたコンタクトプローブ１，１の間に金属板からなる板状電極を挿入することで、その両面に同時にコンタクトプローブを接触させることも可能である。この場合には、板状電極の表裏面にそれぞれコンタクトプローブ１，１が接触するので、板状電極との導通がより確実となる。

続いて、このコンタクトプローブ１を用いた検査装置について説明する。図５は、検査装置および検査対象の電子部品を示す斜視図である。図５は、複数のコンタクトプローブ１を有する検査装置１１を示している。

検査装置１１の先端には、検査対象である電子部品から突出した基板５１が挿入される挿入口１２が設けられている。挿入口１２の内部に接触部６が突出するように、複数のコンタクトプローブ１が設けられている。このコンタクトプローブ１を保持する構造については後述する。

ここでは、一例として検査対象が近接センサの場合を示している。近接センサは、円筒状の近接センサ本体５５を有しており、その一方の面から、基板５１が突出している。近接センサは、図示しない搬送装置により近接センサ本体５５が保持されて検査装置１１まで搬送され、基板５１が検査装置の挿入口１２に挿入される。

図６は、検査装置の先端部の構造を示す斜視図、図７は、同正面図である。これらの図に示した検査装置においては、下側に４個のコンタクトプローブ１が横方向に配列されており、上側には１個のコンタクトプローブ１が対向して設けられている。これらにより基板５１の両面に設けられた電極５２に同時にコンタクトプローブ１を接触させることができる。

挿入口１２の両側には、円柱状のガイド１３，１３が設けられている。挿入口１２に挿入される基板５１の両側面は、このガイド１３，１３に当接する。これにより挿入される基板５１の水平方向の位置決めを行なうことができる。

挿入口１２の上下には、基板５１を案内する案内面１４、１５が設けられている。下側の案内面１４は、コンタクトプローブ１の先端の傾斜面６ｃの一部と略一致するように設けられている。

図８は、検査装置の先端部の構造を示す、図６におけるVIII−VIII矢視断面図であり、図９は、同IX−IX矢視断面図である。図８に示すように、コンタクトプローブ１を保持する検査装置１１のハウジングは、上下に重ねられた板材２１，２２により構成された上側ハウジング２３と、同様に上下に重ねられた板材２４，２５により構成された下側ハウジング２６により構成されている。上側ハウジング２３を構成する板材２１，２２はボルト３１により固定されており、下側ハウジング２６を構成する板材２４，２５はボルト３２により連結されている。上側ハウジング２３と下側ハウジング２６との間には、後ろ側から板状の連結部材２７が挿入されている。上側ハウジング２３、下側ハウジング２６および連結部材２７は、これらを貫通するボルト３３により固定されている。

図９に示すように、下側のコンタクトプローブ１は下側ハウジング２６の板材２４に設けられたスリット２４ａ内に位置している。コンタクトプローブ１の基部４には下方向に突出した突出部４ａが設けられているが、この突出部４ａが板材２５に設けられた溝２５ａに嵌合されることでコンタクトプローブ１の基部４は下側ハウジング２６に固定されている。本実施の形態では、下側ハウジング２６が、下側に配列されたコンタクトプローブ１のホルダの機能を果たす。

コンタクトプローブ１の接触部６およびアーム部５の下側には、これらの下方向へのスライドを可能とする隙間が設けられている。一方、コンタクトプローブ１の横方向は、板材２４に接触しており、横方向への動きが規制されている。これらの構造により、挿入口１２に基板５１が挿入されると、コンタクトプローブ１の接触部６は捩れることなく下方向に移動する。上側のコンタクトプローブ１も下側と同様の構造により固定されている。

またコンタクトプローブ１は金属板により構成されているので、薄く構成することができ、各コンタクトプローブ１，１間の間隔を狭くすることができる。これにより、小さいピッチで電極が配列された基板にも対応可能である。

下側ハウジング２６を構成する板材２４、２５は、いずれも絶縁材料で構成されている。これにより各コンタクトプローブ１相互間を絶縁した状態で保持することができる。板材２４，２５はたとえば、ＰＯＭ（polyoxymethylene、アセタール樹脂）などにより構成することができる。

図１０は、検査装置内における検査中のコンタクトプローブを示す斜視図である。基板５１が挿入口に挿入されると、コンタクトプローブ１のアーム部５の弾性力により、接触部６が電極５２に圧接される。このとき、コンタクトプローブ１は、コンタクトプローブ構成要素２を二枚重ねにして構成しているので、それぞれが独自に動くことができる。これにより一方のコンタクトプローブ構成要素２の接触縁６ａにフラックスなどが付着した場合でも、他方のコンタクトプローブ構成要素２の接触縁６ａが電極５２に接触することで導通を確保することができる。

また、前方から基板５１を挿入するだけで、基板５１の両面に設けられた電極５２に同時にコンタクトプローブ１を接触させることができる。これにより、コンタクトプローブ１を昇降させる機構が不要となり、簡単な構造で両面接触可能な検査装置を構成することができる。

上記実施の形態では、静止したコンタクトプローブ１，１間に基板５１を挿入する場合について説明しているが、基板５１を静止させ、ハウジングを駆動させて基板５１を挿入するようにしてもよい。

また、基板５１の上下面の電極５２と対応する全てのコンタクトプローブ１とを必ずしも同時に接触させる必要はない。検査の手順上、時間差を持たせて接触するような必要がある場合には、たとえば、下側に配列されたコンタクトプローブ１を所定位置に静止さておき、それに下面側の電極５２が接触するように基板５１をスライドさせ、その後、上側のコンタクトプローブ１を基板５１に向けてスライドさせて接触部６と上面側の電極５２とが接触するようにしてもよい。この場合には、基板５１が挿入されていない待機状態においては、下側のコンタクトプローブ１と上側のコンタクトプローブ１とは対向しないが、基板５１の上下両面の電極５２にコンタクトプローブ１を接触させた検査状態において、上側のコンタクトプローブ１と下側のコンタクトプローブ１とは基板５１を挟んで対向する。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態におけるコンタクトプローブの構造を示す斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態におけるコンタクトプローブの接触部の構造を示す斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態におけるコンタクトプローブの構造を示す分解斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態における基板の両面に設けられた電極にコンタクトプローブを接触させる状態を示す側面図である。 この発明に基づいた実施の形態における検査装置および検査対象の電子部品を示す斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態における検査装置の先端部の構造を示す斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態における検査装置の先端部の構造を示す正面図である。 この発明に基づいた実施の形態における検査装置の先端部の構造を示す、図６におけるVIII−VIII矢視断面図である。 この発明に基づいた実施の形態における検査装置の先端部の構造を示す、図６におけるIX−IX矢視断面図である。 この発明に基づいた実施の形態における検査装置内における検査中のコンタクトプローブを示す斜視図である。 従来のコンタクトプローブを示す正面図である。 従来のコンタクトプローブを示す斜視図である。

符号の説明

１ コンタクトプローブ、２ コンタクトプローブ構成要素、４ 基部、５ アーム部、６ 接触部、６ａ 接触縁、６ｂ 外側の表面、６ｃ 傾斜面、１１ 検査装置、１２ 挿入口、１３ ガイド、５１ 基板、５２ 電極。

Claims (5)

1. 金属板からなるコンタクトプローブ構成要素を相互に重ね合わせて構成され、
   各コンタクトプローブ構成要素は、一方向に延びる長尺状のアーム部と、前記アーム部の基端側に連続しホルダに固定される基部と、前記アーム部の先端部に連続し前記アーム部が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁を有する接触部とを備え、
   前記重ね合わせられたコンタクトプローブ構成要素は、相互に電気的に接続されると共に前記基部でのみ機械的に連結され、
   前記アーム部はその弾性力によりその長手方向を半径とする円周方向に前記接触部を付勢して、前記接触縁を被測定部に押圧する、コンタクトプローブ。
2. 前記接触部は外側の表面から接触縁に接続するように傾斜したナイフエッジ形状を有し、一方のプローブ構成要素の接触縁と、他方のプローブ構成要素の接触縁とが沿うように構成されている、請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記接触縁に接続するように傾斜した傾斜面がその先端部に設けられている、請求項１または２に記載のコンタクトプローブ。
4. 請求項３に記載のコンタクトプローブを複数個備えた検査装置であって、
   前記コンタクトプローブは対向可能に配置され、
   前記対向配置されたコンタクトプローブの間隔は、両面に被測定部を備えた板体が前記コンタクトプローブ間に位置する状態において、前記アーム部の弾性力により板体両面の各被測定部に各接触縁が接触するように設定されている、検査装置。
5. 挿入される板体の側面に当接するガイドが、板体挿入部の両側に設けられている、請求項４に記載の検査装置。

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