JP2013061150A

JP2013061150A - スプリングプローブ、スプリングプローブの摩耗検出装置及びスプリングプローブの摩耗検出方法

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Publication number: JP2013061150A
Application number: JP2011187432A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ikeda; 祐一池田; Tadamichi Shiraishi; 忠道白石
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: JP5653324B2

Abstract

【課題】スプリングプローブのプランジャとバレルの間の摩耗による電気抵抗の変化を、スプリングプローブの交換が必要となる時期を検出するに適したスプリングプローブ、スプリングプローブの摩耗検出装置及びスプリングプローブの摩耗検出方法を得るものである。
【解決手段】スプリングプローブ２６のバレル端子２７に接続され、バレル１３とプランジャ１１の摺動接点１４、２３に流れる電流を測定する電流測定器５３と、バレル端子２７とスプリング端子１６に接続され、バレル１３とプランジャ１１の摺動接点１４，２３の電圧降下を測定する電圧測定器５４と、電流測定器５３及び電圧測定器５４からの信号に基づき検出されたバレル１３とプランジャ１１の摺動接点１４，２３の接触抵抗値と、バレル１３とプランジャ１１の摺動接点１４，２３の基準抵抗値とを比較し、その比較差が設定した値に達すれば摩耗検出信号を出力する制御計算機を備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子回路基板や端子台の検査に用いるスプリングプローブの摺動接点の摩耗を検出するに適したスプリングプローブの構造、スプリングプローブの摺動接点の摩耗検出装置及びスプリングプローブの摺動接点の摩耗検出方法に関する。

スプリングプローブは、電子回路基板や端子台の検査のため、被検査体の導電部に接触して、電圧・電流信号の印加及び測定に用いられるものである。スプリングプローブは、プランジャ、バレル、スプリングにより構成しており、バレルを検査機の治具に固定するか、あるいは検査機の治具に固定したソケットにバレルを挿入して設置する。スプリングプローブは、プランジャを被検査体に接し、スプリングによって被検査体へ圧力を加えて接触を保つ機能がある。プランジャの被検査体との接点における摩耗や異物付着、及びプランジャとバレルの間の摺動箇所の接点における摩耗により、各接点の電気抵抗が変動することによって、電圧・電流信号の印加及び測定に誤差を生じて検査の支障となるため、スプリングプローブは消耗品としての交換が必要となる。

スプリングプローブの交換は、実際に検査の支障となる前に、被検査体への接触回数や使用期間によって定期的に行われることが多く、実際に交換が必要となるときに合わせて交換することに比して余分に費用がかかる。また、スプリングプローブの使用時には、被検査体の表面の形状や接触する角度、接触時のストローク、異物付着の有無等によってスプリングプローブに加わる応力が変わり、各接点における摩耗の程度が異なることがあり、そのような場合には同一の検査に使用する複数のスプリングプローブにおいても、交換が必要となる周期の短いものと長いものが存在し、それらを一度に交換することに対して余分な費用がかかる。加えて、交換周期の特に短いものに対しては設置方法や被検査体への接触方法を改善することにより、交換周期をより長くすることができる場合がある。

スプリングプローブの分類として、バレル内にスプリングを内蔵した内ばね式と、バレルの外にスプリングを設置する外ばね式がある。内ばね式は電子回路基板の検査等小さく精密な接触を要する用途、外ばね式は端子台等大型で耐久性が求められる用途に適している。内ばね式のスプリングプローブはバレル、スプリング、プランジャを一体として交換する必要があるが、外ばね式のスプリングプローブでは交換費用を低減するためプランジャのみの交換が可能となっている場合がある。

従来のスプリングプローブの磨耗を監視する方法として、スプリングプローブを用いて被検査体の抵抗を数回繰り返して測定し、その測定値の統計値を求めて判定値と比較する方法がある。（例えば、特許文献１参照）

特開２００９−２０４４９１号公報

従来のスプリングプローブの摩耗監視方法においては、繰り返し測定のために追加の時間を必要とし、タクトタイムに制約のある検査工程に対しての適用は困難である。また、スプリングプローブのプランジャと被検査体との間の接点における摩耗を監視する方法であるため、プランジャとバレルとの摺動接点の摩耗による劣化を検出することはできない。特に、プランジャのみを交換することが可能な外ばね式のスプリングプローブにおいては、バレルを含めた交換が必要となる時期を知るためプランジャとバレルの間の摺動接点における摩耗を検出することが必要となる。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、スプリングプローブのプランジャとバレルの間の摺動接点における摩耗による電気抵抗の変化を、検査工程において追加の時間を必要とすることなく測定し、スプリングプローブの交換が必要となる時期を検出するに適したスプリングプローブ、スプリングプローブの摩耗検出装置及びスプリングプローブの摩耗検出方法を得るものである。

この発明に係わるスプリングプローブにおいては、検査時に被検査体に接触する端部を有する導電性のプランジャが摺動可能に挿入された導電性のバレルに測定機器が接続可能なバレル側電気的接続部を設けるとともに、一端側がプランジャに接続され且つ検査時に前記プランジャを被検査体の方向に付勢するスプリングの他端側に測定機器が接続可能なスプリング側電気的接続部を設けたものである。

この発明に係わるスプリングプローブの摩耗検出装置及び摩耗検出方法においては、プランジャと、プランジャが摺動可能に挿入されたバレルとの摺動接点を流れる電流を測定すると共に、プランジャとバレルの摺動接点の電圧降下を測定し、両測定の結果からスプリングプローブのプランジャとバレルの摺動接点の接触抵抗値を算出し、且つプランジャとバレル間の摺動接点の基準抵抗値と算出された接触抵抗値とを比較してプランジャとバレルとの摺動接点の摩耗を検出するものである。

この発明は、バレルとスプリングに測定機器が接続可能な電気的接続部を夫々設けることにより、被検査体（製品）の検査と同時にスプリングプローブのプランジャとバレル間の摺動接点における摩耗を検出することができ、タクトタイムに制約のある検査工程に対して適用できる。

また、この発明は、バレルとスプリングに設けられた電気的接続部に測定機器を接続して、バレルとプランジャの摺動接点の接触抵抗を検出することで摺動接点における摩耗を検出することができ、スプリングプローブの交換が必要となる時期が明確となることから、スプリングプローブの設置方法を見直し改善して交換周期を長くすることや、適切な交換周期を知り交換費用を低減することが可能となる。

この発明の実施の形態１を示すスプリングプローブの摩耗検出装置のブロック図である。この発明の実施の形態１におけるスプリングプローブを分解して示す断面図である。図２のＡ―Ａ断面におけるスプリングプローブのスプリング端子及び絶縁体の断面図である。この発明の実施の形態１におけるスプリング端子及び絶縁体の他の実施例を示し、図３相当部分を示す断面図である。図２のＢ―Ｂ断面におけるスプリングプローブのバレルの断面図である。図１のＣ―Ｃ断面におけるキャップとバレル支持基板の接合部分の断面図である。図１のＤ―Ｄ面におけるランプ付きキャップの上面図である。この発明の実施の形態２を示すスプリングプローブの摩耗検出装置のブロック図である。この発明の実施の形態２におけるスプリングプローブの断面図である。この発明の実施の形態２におけるスプリングプローブに装着するソケットの断面図である。この発明の実施の形態３におけるスプリングプローブの摩耗検出方法を示すフローチャートである。

実施の形態１.
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における外ばね式のスプリングプローブの摩耗検出装置の構成ブロック図を示すものである。
また、図２は、図１のスプリングプローブの摩耗検出装置におけるスプリングプローブのみを分解して示した断面図である。以下、これらの図に基づき説明する。
図１、図２において、スプリングプローブ２６は被検査体２５と直接接触して検査を行うものであり、導電体であるコンタクトヘッド１０を先端部に有し、例えばベリリウム銅で構成される導電性のプランジャ１１と、このプランジャ１１が摺動可能に挿入され、プランジャ１１に有するプランジャ側摺動接点１４と接触して摺動するバレル側摺動接点２３を有する、例えばベリリウム銅でなる導電性の筒状のバレル１３と、プランジャ１１と電気的に接続され、バレル１３とは電気的に絶縁されており、導電性、例えばピアノ線（炭素鋼）からなるスプリング１２と、このスプリング１２とバレル１３の間に位置しており、スプリング１２とバレル１３を電気的に絶縁する絶縁物からなる絶縁体１５、スプリング１２と電気的に接続され導電性、例えばベリリウム銅であるスプリング端子（スプリング側電気的接続部）１６から構成されている。図３はスプリング端子１６及び絶縁体１５を図の上方向から見た断面図（図２のＡ―Ａ断面）であり、図５は、バレル１３を図の上方向から見た断面図（図２のＢ―Ｂ断面）である。また、２７はバレル１３に設けられ、スプリング端子１６とは電気的に絶縁されているバレル端子（バレル側電気的接続部）である。また、図４における２８はスプリング端子１６及び絶縁体１５の中心部をプランジャ１１が貫通するための貫通孔、２９はスプリング端子１６及び絶縁体１５に設けられた貫通孔２８から外側に向かう切り欠きである。

図１において、２４はプランジャ１１の抜け落ち防止用であり、バレル１３の内部で最も細い部分であるバレル入口の細径部、３１はスプリングプローブを挿入して固定するバレル支持基板、３２はスプリングプローブ２６のバレル１３をバレル支持基板３１に挿入するためのバレル挿入用スルーホール（リング状の導電体がバレル支持基板３１に埋め込まれている構造）、３３はバレル支持基板３１の表面に設けられ、スプリングプローブ２６のスプリング端子１６と当接して電気的に接続され、スプリング端子１６からの電流が流れるスプリング電圧測定パターン（スプリング用配線接続部）、３４はバレル支持基板３１の表面に設けられ、表示器であるランプを点灯させるために送られてきたランプ点灯信号を出力するランプ制御信号パターン（表示用配線接続部）、３５はバレル支持基板３１の表面に設けられ、ランプを点灯させるための回路の接地側電極であるランプ制御信号GNDパターン（表示用配線接続部）、４１はスプリングプローブ２６のバレル１３をバレル支持基板３１に接続固定するためのナット、４２はスプリングプローブ２６の劣化によって交換が必要なときに点灯する表示器としてのＬＥＤランプ、４３はランプ４２を制御する信号が流れるランプ制御信号配線、４４はランプ４２を制御する信号が流れるランプ制御信号GND配線、４５はバレル支持基板３１にランプ４２を接続固定するためのランプ付きキャップ、４６はナット４１とランプ付きキャップ４５の間の空間であるナット設置口である。ここでのパターンとは、バレル支持基板３１に直接埋め込まれているもので、導電性のものである。ここで、ランプ付きキャップ４５は、ナット４１がスプリングプローブ２６のバレル１３と接続されたと同時に、ナット４１の締め付けによってバレル支持基板３１に固定される（ナット４１とランプ付きキャップ４５は予め固定されている構造）。図６はスプリングプローブをバレル支持基板３１に接続固定したときのランプ付きキャップ４５の下部を図の上方向から見た断面図（図１のＣ―Ｃ断面）であり、図７はスプリングプローブ２６をバレル支持基板３１に接続固定したときのランプ付きキャップ４５の上部を上方向から見た上面図（図１のＤ―Ｄ面）である。本実施の形態においては、上記のようなＬＥＤを備えたランプ付きキャップ４５が接続されているが、このランプ付きキャップ４５が接続されていない場合においても、スプリングプローブの摺動接触部の接触抵抗は求めることができるので、必ずしもランプ付きキャップ４５を取り付ける必要はない。また、ここではランプの素子としてＬＥＤを用いているが、使用するランプの種類としては他のものでもよい。

図１において、５２はスプリングプローブ２６に信号を供給するための信号発生器、５３はスプリングプローブ２６に印加される電流の値を計測するための電流測定器、５４はスプリングプローブ２６の摺動抵抗の電圧降下を測定するための電圧測定器、５５は制御計算機５１から出力された信号により、ランプ４２を点灯させる信号を出力するディジタル信号出力器、５６はディジタル信号出力器５５の負荷抵抗器、５１は測定されたスプリングプローブの摺動抵抗が変化しているかどうかを判断して摩耗を検出し、ランプを点灯させるディジタル信号を制御している制御計算機である。

構成としては、バレル支持基板３１のバレル挿入用スルーホール３２にスプリングプローブ２６のバレル１３を挿入し、バレル１３をナット４１で締め付けて固定させる。さらに、バレル支持基板３１に締結したナット４１の上側を覆うようにランプ付きキャップ４５を接続固定する。バレル挿入用スルーホール３２の下部は、バレル端子２７を電流測定器５３に電気的に接続するためのバレル用配線接続部となっている。

制御計算機５１は電圧測定器５４及び信号発生器５２及びディジタル信号出力器５５と接続されている。電圧測定器５４は、スプリング電圧測定パターン及びバレル挿入用スルーホール３２と接続されており、信号発生器５２は電流測定器５３と接続され、電流測定器５３はバレル挿入用スルーホール３２と接続されており、ディジタル信号出力器５５は負荷抵抗器５６及びランプ制御信号GNDパターンに接続され、負荷抵抗器５６はランプ制御信号パターンと接続されている。

スプリングプローブ２６を用いて被検査体２５の検査を実施する検査を行う場合には、スプリングプローブ側の基板自体が動き、被検査体２５は固定されていることが多い。しかし、スプリングプローブ２６側の基板自体が固定され、被検査体２５が動く場合の検査も可能である。

スプリングプローブ２６を用いた被検査体２５を検査するときは、信号発生器５２から信号が出力され、これがスプリングプローブ２６のバレル１３に入力される。信号によって流れる電流はスプリングプローブ２６のバレル１３を伝わり、内部のプランジャ１１、コンタクトヘッド１０を通過して、被検査体２５へと流れている。被検査体２５に電流が流れることにより、被検査体２５の検査が可能になる。

次に、摺動接点抵抗の摩耗検出の動作について説明する。まず、信号発生器５２から信号がスプリングプローブ２６のバレル１３と接続するバレル挿入用スルーホール３２に印加される。被検査体２５の検査時には、制御計算機５１の制御により信号発生器５２から信号によって流れる電流Ｉｍを発生し、被検査体２５に印加する。スプリングプローブ２６のバレル１３に印加された電流Ｉｍは、プランジャ側摺動接点１４とバレル側摺動接点２３間の摺動接点、プランジャ１１、コンタクトヘッド１０と被検査体２５間の接触接点を通過する。

プランジャ側摺動接点１４とバレル側摺動接点２３間の摺動接点において、摺動部の摩耗により電気抵抗Ｒｓが大きくなった場合は、摺動部抵抗の電圧降下はＶｓ＝Ｒｓ×Ｉｍであるので、プランジャ１１とバレル１３の間の電位差Ｖｓが大きくなる。この電位差Ｖｓは、バレル１３及びプランジャ１１からスプリング１２と電気的に接続されているスプリング端子１６を介して電圧測定器５４に入力しており、制御計算機５１の制御によって電圧測定器５４で測定することができる。

スプリング１２に流れこむ電流によってスプリング１２の電気抵抗による電圧降下が生じ、測定誤差が発生するため、電圧測定器５４は入力インピーダンスが十分大きい（例えば１０ＭΩ）ものを使用し、スプリング１２に流れる電流を微小に抑えることで、その影響を防ぐ。

印加信号経路に信号発生器５２から出力された信号によって流れる電流Ｉｍ（検査のためスプリング端子に流れる電流）は電流測定器５３により測定することができる。電圧測定器５４及び電流測定器５３での測定結果Ｖｓ及びＩｍを制御計算機５１に入力した後、プランジャ側摺動接点０４−バレル側摺動接点１２間の摺動接点抵抗ＲｓはＲｓ＝Ｖｓ／Ｉｍを計算することで求められる。摺動接点抵抗Ｒｓの計算結果を予め計算機５２の不揮発メモリに記録した判定値と比較することで、プランジャ側摺動接点０４及びバレル側摺動接点１２の摩耗の有無を判定することができる。判定値としては検査をする上でスプリングプローブの摺動接点に許される最大限の抵抗値よりも小さい値を設定する。

以上説明したように、本発明のスプリングプローブの摩耗検出装置は、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブ２６のプランジャ１１とバレル１３間の摺動接点における摩耗を検出することができるので、タクトタイムに制約のある検査工程に対しても適用できる。また、スプリングプローブ２６の交換が必要となる時期が明確となることから、スプリングプローブ２６の設置方法を見直し改善して交換周期を長くすることや、適切な交換周期を知り交換費用を低減することが可能となる。

なお、上記では外ばね式のスプリングプローブの摺動接点の摩耗検出装置について説明したが、次にこのスプリングプローブの摩耗検出装置おけるスプリングプローブの実施の形態について説明する。図２はそのような実施の形態を示す断面図である。なお、相当部分には図１と同一符号を付してその説明を省略する。図２において、スプリング１２はバレル１３の外側でコンタクトヘッド１０とスプリング端子１６の間に位置しており、コンタクトヘッド１０、スプリング端子１６、プランジャ１１と電気的に接続されている。このような構成のスプリングプローブを、外ばね式スプリングプローブとする。

バレル１３内側においてプランジャ側摺動接点１４とバレル側摺動接点２３で摺動接点部を形成する。被検査体２５がコンタクトヘッド１０に接したときに、被検査体２５とバレル１３間はプランジャ１１と摺動接点部を通して電気的に接続される。また、被検査体２５とスプリング端子１６はプランジャ１１とスプリング１２を通して電気的に接続される。

以上説明したように、このスプリングプローブは、測定するための端子部分を設けることにより、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブの摺動抵抗を測定することができる。外ばね式スプリングプローブは、端子台等の大型で耐久性が求められる用途に適している。また、外ばね式スプリングプローブはバレル１３、スプリング１２、プランジャ１１、スプリング端子１６、コンタクトヘッド１０を一体として交換する必要はなく、交換費用を低減するためにプランジャ１１のみの交換が可能となっている。

なお、上記ではスプリング端子１６の形状について特定していないが、スプリング端子１６の形状を特定する場合の実施の形態を説明する。図３はそのような実施の形態を示す断面図（図２のＡ―Ａ断面）である。図３においてスプリング端子１６はプランジャ１１が貫通する貫通孔２８が形成された円盤状の構成になっている。また、絶縁体１５においても、スプリング端子１６と同様にプランジャ１１が貫通する貫通孔２８が形成されていた円盤状の構成になっている。

プランジャ１１は、被検査体２５に接触するとスプリング端子１６の中央部の貫通孔２８を通って上下に移動する。そのとき、スプリング１２はコンタクトヘッド１０が被検査体２５によって押し上げられ、スプリング端子１６と接触し、電流が流れる。また、絶縁体１５がスプリング端子とバレル１３の間に位置しているので、電気的に絶縁されるため、バレル１３にはスプリングからの電流は流れない。

以上説明したように、このスプリングプローブは、測定するための端子部分を２つにすることにより、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブの摺動抵抗を測定することができる。

なお、上記ではスプリング端子の形状が円盤状になっていたが、スプリング端子の一部が切り欠き状になっている場合の実施の形態を説明する。図４はそのような実施の形態を示す断面図である。図４において、スプリング端子２２はプランジャ１１が貫通する貫通孔２８が形成された円盤状のであり、その一部分に切り欠きがある構成になっている。また、絶縁体１５の構成も、スプリング端子２２と同様にプランジャ１１が貫通する貫通孔２８が形成された円盤状のであり、その一部分に切り欠きがある構成になっている。

プランジャ１１は、被検査体２５に接触するとスプリング端子１６の中央部を通って上下に移動する。そのとき、スプリング１２はコンタクトヘッド１０が被検査体２５によって押し上げられ、スプリング端子２２の残っている部分と接触し、電流が流れる。また、絶縁体１５がスプリング端子２２とバレル１３の間に位置しているので、電気的に絶縁されるため、バレル１３にはスプリング１２からの電流は流れない。

以上説明したように、本実施の形態によるスプリングプローブは、測定するための端子部分を２つにすることにより、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブの摺動抵抗を測定することができる。

また、スプリング端子１６及び絶縁体１５の構成で切り欠きをつけた場合には、被検査体のみを検査し、摺動接点の摩擦抵抗を測定できないような既存のスプリングプローブ（本発明のスプリングプローブ２６において、スプリング端子１６及び絶縁体１５がない場合の構造）の設備にも、後付けでスプリング端子を設置することができる。このことにより、新規のスプリングプローブのみならず、既存のスプリングプローブにも本発明の効果を適用することができ、また、既存の設備をそのまま利用するので、初期投資を削減することができる。

実施の形態２.
上記実施の形態１では外ばね式のスプリングプローブの摺動接点の摩耗検出装置について説明したが、次に、内ばね式のスプリングプローブの摺動接点の摩耗検出装置の場合の実施の形態を説明する。図８は、内ばね式のスプリングプローブの摺動接点の摩耗検出装置の実施の形態を示す構成ブロック図である。また、図９は、図８のスプリングプローブの摩耗検査装置におけるスプリングプローブのみを示した断面図である。図８において、相当部分には図１、図２と同一符号を付してその説明を省略する。

構成としては、バレル支持基板３１にスプリングプローブ２６のバレル１３を挿入し、バレル１３をナット４１で締め付けて固定させる。さらに、バレル支持基板３１に締結したナット４１の上側を覆うようにランプ付きキャップ４５を装着する。

制御計算機５１は電圧測定器５４及び信号発生器５２及びディジタル信号出力器５５と接続されている。電圧測定器５４は、スプリング電圧測定パターン３３及びバレル挿入用スルーホール３２と接続されており、信号発生器５２は電流測定器５３と接続され、電流測定器５３はバレル挿入用スルーホール３２と接続されており、ディジタル信号出力器５５は負荷抵抗器５６及びランプ制御信号GNDパターン３５に接続され、負荷抵抗器５６はランプ制御信号パターンと接続されている。バレル挿入用スルーホール３２の下部は、バレル１３を電流測定器５３に電気的に接続するためのバレル用配線接続部となっている。

次に、動作について説明する。まず、信号発生器５２から信号がスプリングプローブ２６のバレル１３と接続するバレル挿入用スルーホール３２に印加される。被検査体２５の検査時には、制御計算機５１の制御により信号発生器５２から信号によって流れる電流Ｉｍを発生し、被検査体２５に印加する。スプリングプローブ２６のバレル１３に印加された電流Ｉｍは、プランジャ側摺動接点１４とバレル側摺動接点２３間の摺動接点、プランジャ１１、コンタクトヘッド１０と被検査体２５間の接触接点を通過する。

プランジャ側摺動接点１４とバレル側摺動接点２３間の摺動接点において、摺動部の摩耗により電気抵抗Ｒｓが大きくなった場合は、摺動部抵抗の電圧降下はＶｓ＝Ｒｓ×Ｉｍであるので、プランジャ１１とバレル１３の間の電位差Ｖｓが大きくなる。この電位差Ｖｓは、バレル１３及びプランジャ１１からスプリング１２と電気的に接続されているスプリング端子１６を介して電圧測定器５４に入力しており、制御計算機５１の制御によって電圧測定器５４から測定することができる。

印加信号経路に流れる電流Ｉｍは電流測定器５３により測定することができる。電圧測定器５４及び電流測定器５３での測定結果Ｖｓ及びＩｍが制御計算機５１に入力された後、プランジャ側摺動接点１４−バレル側摺動接点２３間の摺動接点抵抗ＲｓはＲｓ＝Ｖｓ／Ｉｍを計算することで求められる。摺動接点抵抗Ｒｓの計算結果を予め制御計算機５１の不揮発メモリに記録した判定値と比較することで、プランジャ側摺動接点１４及びバレル側摺動接点２３の摩耗の有無を判定することができる。判定値としては検査をする上でスプリングプローブの摺動接点に許される最大限の抵抗値よりも小さい値を設定する。

以上説明したように、本発明のスプリングプローブの摩耗検出装置は、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブ２６のプランジャ１１とバレル１３間の摺動接点における摩耗を検出することができるので、タクトタイムに制約のある検査工程に対しても適用できる。また、同方法によりスプリングプローブ２６の交換が必要となる時期が明確となることから、スプリングプローブ２６の設置方法を見直し改善して交換周期を長くすることや、適切な交換周期を知り交換費用を低減することが可能となる。

なお、上記は内ばね式スプリングプローブの摩耗検出装置について説明したが、次に、このスプリングプローブの摩耗検出装置に使用されるスプリングプローブについて説明する。図９はそのような実施の形態を示す断面図である。図９に示すように、絶縁体１５は筒状のものであって、バレル１３に螺合にて結合されており、上端部にはスプリング端子１６が貫通して設けられている。スプリング１２は、絶縁体１５内に配置され、プランジャ１１には巻かれておらず、その一端がプランジャ１１の一端と接続されている。また、スプリング端子１６の一端とスプリング１２の他端が接続されている。スプリング１２は絶縁体１５及びバレル１３の内部に位置している。このような構成のスプリングプローブを、例えば内ばね式スプリングプローブとする。

バレル１３内側においてプランジャ側摺動接点１４とバレル側摺動接点２３で摺動接点部を形成する。被検査体２５がコンタクトヘッド１０に接したときに、被検査体とバレル１３間はプランジャ１１と摺動接点部を通して電気的に接続される。また、被検査体とスプリング端子１６はプランジャ１１とスプリング１２を通して電気的に接続される。

以上説明したように、このスプリングプローブは、測定するための端子部分を２つにすることにより、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブの摺動抵抗を測定することができる。また、内ばね式スプリングプローブは、電子回路基板の検査等の小さく精密な接触を要する用途に適している。

なお、上記では、スプリングプローブ２６をバレル支持基板３１に挿入し使用する構造について述べたが、バレル支持基板３１を使用しないでスプリングプローブ２６を使用する場合について下記に述べる。そこで、スプリングプローブ２６にソケットを接続する場合の実施の形態を説明する。図１０はそのような実施の形態を示すソケットの断面図である。図１０において、１８は図９に示されるスプリングプローブを挿入して使用するためのソケット、１９はソケットに設けられスプリングプローブのバレル１３を他と電気的接続することができるソケットバレル端子、２０はスプリングプローブの絶縁体１５と螺合にて結合し、バレル１３とスプリング１２を電気的に絶縁するためのソケット絶縁体、２１はスプリングプローブのスプリング１２とスプリング端子１６を通して電気的に接続されるソケットスプリング端子である。スプリングプローブ２６をソケット１８に挿入装着した状態では、スプリング１２はソケット内に位置している。

被検査体２５がコンタクトヘッド１０に接したときに、被検査体２５とソケットバレル端子１９はプランジャ１１、摺動接点部１４、２３、バレル１３、ソケット１８を通して電気的に接続される。また、被検査体２５とソケットスプリング端子２１はプランジャ１１、スプリング１２、スプリング端子１６を通して電気的に接続される。また、このソケット１８はスプリングプローブを単体で使用するときに主に用いるものであり、前述のスプリングプローブの摩耗検出装置において、スプリングプローブのバレルと接続する基板を使用する場合においては、このソケット１８を使用する必要はない。

ソケットバレル端子１９は、図８に示すスプリングプローブの摩耗検出装置において、電流測定器５３及び電圧測定器５４に接続され、ソケットスプリング端子２１は電圧測定器５４に接続される。

以上説明したように、本実施の形態によるスプリングプローブは、測定するための端子部分を設けることにより、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブの摺動抵抗を測定することができる。また、ソケットを使用するため、スプリングプローブの交換はソケットから抜き差しするのみであり、容易にスプリングプローブの交換をすることができる。

実施の形態３.
次に、この発明の実施の形態３について説明する。図１１はこの発明の実施の形態３におけるスプリングプローブの摩耗検出方法の手順を示すフローチャートであり、スプリングプローブ２６を用いて被検査体２５の検査を行うと同時に、スプリングプローブ２６の摺動接点抵抗の摩耗を検出する方法を示している。図１、図８に示す実施の形態１、実施の形態２を参照して説明する。

図１１において、スプリングプローブを用いた被検査体の検査を開始とする。（ステップ１１１）

図１１において、まず、被検査体２５はスプリングプローブのコンタクトヘッド１０に接触する。（ステップ１１２）

制御計算機５１はコンタクトヘッド１０に被検査体２５が接触したことを感知してから、信号発生器５２に対して、印加信号を出力するように制御指令を出力する。（ステップ１１３）

その状態で摺動接点１４、２３の電気抵抗の判定を、検査のため設置している各スプリングプローブに対して行う。（ステップ１１４）

ここからスプリングプローブの摺動接点抵抗の判定を開始する。（ステップ１１９）

信号発生器５２から発生した印加信号の電流Ｉｍについて、制御計算機５１は電流測定器５３から印加信号の電流Ｉｍの測定値を取得し制御計算機５１のメモリ上の変数Ａに格納する。（ステップ１２０）

また、制御計算機５１は電圧測定器５４からスプリングプローブの摺動部抵抗の電圧降下Ｖｓの測定値を取得し制御計算機５１のメモリ上の変数Ｂに格納する。（ステップ１２１）

制御計算機５１は、メモリ上の変数ＡおよびＢに格納した電流及び電圧の各測定値から、摺動接点の抵抗値ＲをＲ＝Ｂ／Ａとして計算する。（ステップ１２２）

その後、制御計算機５１に内蔵されている不揮発性メモリから摺動接点の抵抗値の判定値Ｔを読み込み（ステップ１２３）、Ｒ＜Ｔであるか判定する。（ステップ１２４）

判定値Ｔは、スプリングプローブを用いた検査に影響がなく許容でき得る範囲の摺動接点の電気抵抗値を予め設定しておくものである。例えば、被検査体２５のスプリングプローブ２６と接する点からＧＮＤまでの間の抵抗値をＲｗとして、被検査体２５の検査のため定電圧Ｖａを信号発生器５２からバレル１３に印加した場合において、披検査体２５へ印加される電圧Ｖｉにおいて、Ｖｉ＝Ｖａ＊（１−Ｐｖ）と定義する誤差Ｐｖが許容できる場合、信号発生器５２からスプリングプローブ２６の間の配線抵抗をＲ１、披検査体２５とスプリングプローブ２６の接触抵抗をＲｃとして、判定値ＴはＴ < (１／（１−Ｐｖ）−１) ＊Ｒｗ − Ｒ１ - Ｒｃの範囲で設定する。

摺動接点抵抗の判定時に制御計算機５１よりディジタル信号出力器５５を制御して、Ｒ＜Ｔとならないスプリングプローブのランプ４２を点灯（ステップ１２６）、Ｒ＜Ｔとなるスプリングプローブのランプ４２を消灯し（ステップ１２５）、摺動接点抵抗に異常があり、交換が必要と想定されるスプリングプローブの設置箇所を、各スプリングプローブのランプ４２の点灯状態によって表示する。

ここで、摺動接点抵抗の判定を終了する。（ステップ１２７）

判定値Ｔによる判定の結果、全てのスプリングプローブについてＲ＜Ｔとなれば、（ステップ１１５）、被検査体２５の検査を実施する。（ステップ１１７）

また、判定値Ｔによる判定の結果、一つでもＲ＜Ｔとならないスプリングプローブがあれば、全てのスプリングプローブについて判定を終えた後にスプリングプローブを用いた被検査体２５の検査を中断する。（ステップ１１６）

これで、スプリングプローブ２６を用いた被検査体２５の検査を終了とする。（ステップ１１８）

以上説明したように、本発明のスプリングプローブの摩耗検出方法は、被検査体２５の検査と同時にスプリングプローブ２６のプランジャ１１とバレル１３間の摺動接点における摩耗を検出することができるので、タクトタイムに制約のある検査工程に対しても適用できる。また、同方法によりスプリングプローブ２６の交換が必要となる時期が明確となることから、スプリングプローブ２６の設置方法を見直し改善して交換周期を長くすることや、適切な交換周期を知り交換費用を低減することが可能となる。

１０コンタクトヘッド
１１プランジャ
１２スプリング
１３バレル
１４プランジャ側摺動接点
１５絶縁体
１６スプリング端子
１８ソケット
１９ソケットバレル端子
２０ソケット絶縁体
２１ソケットスプリング端子
２３バレル側摺動接点
２５被検査体
２６スプリングプローブ
２７バレル端子
２８貫通孔
２９切り欠き
３１バレル支持基板
３２バレル挿入用スルーホール
３３スプリング電圧測定パターン
３４ランプ制御信号パターン
３５ランプ制御信号ＧＮＤパターン
４１ナット
４２ランプ
４３ランプ制御信号配線
４４ランプ制御信号ＧＮＤ配線
４５ランプ付きキャップ
５１制御計算機
５２信号発生器
５３電流測定器
５４電圧測定器
５５ディジタル信号出力器
５６負荷抵抗器

Claims

検査時に被検査体に接触する端部を有する導電性のプランジャと、
前記プランジャが摺動可能に挿入された導電性のバレル、
一端側が前記プランジャに接続され且つ検査時に前記プランジャを被検査体の方向に付勢するスプリング、
前記バレルに設けられ測定機器に接続可能なバレル側電気的接続部、
前記スプリングの他端側に設けられ測定機器に接続可能なスプリング側電気的接続部、
前記バレルと前記スプリング側電気的接続部との間を電気絶縁する絶縁体
を備えたスプリングプローブ。
スプリングの一端は前記プランジャの反コンタクトヘッド側に接続され、前記絶縁体は前記スプリングを覆うように前記バレルの一端に配置され、前記スプリング側電気的接続部は前記絶縁体を貫通して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスプリングプローブ。
スプリングは前記スプリング側電気的接続部と前記プランジャのコンタクトヘッドの間に位置しており、前記プランジャが貫通するよう配置され、前記スプリング側電気的接続部は前記絶縁体と前記スプリングの間に位置し、前記絶縁体は前記バレルと前記スプリング側電気的接続部の間に位置していることを特徴とする請求項１に記載のスプリングプローブ。
絶縁体及び前記バレルが挿入されるソケットを更に備え、前記ソケットは前記バレルと電気的に接続されるソケットバレル端子と、前記スプリング側電気的接続部と電気的に接続されるソケットスプリング側電気的接続部と、前記ソケットバレル端子と前記ソケットスプリング側電気的接続部を電気的に絶縁させるソケット絶縁体とを備えたことを特徴とする請求項２に記載のスプリングプローブ。
スプリング側電気的接続部及び前記絶縁体は、前記プランジャが貫通する貫通孔が形成された円盤形状であることを特徴とする請求項３に記載のスプリングプローブ。
スプリング側電気的接続部は、貫通孔に対して切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のスプリングプローブ。
検査時に被検査体に当接するプランジャが摺動可能に挿入されたバレルを測定機器に接続可能なバレル側電気的接続部及び検査時に前記プランジャを被検査体の方向に付勢するスプリングを測定機器に接続可能なスプリング側電気的接続部を有するスプリングプローブの前記バレル側電気的接続部に接続され、前記バレルと前記プランジャの摺動接点に流れる電流を測定する電流測定器、
前記スプリングプローブのバレル側電気的接続部と前記スプリング側電気的接続部に接続され、前記バレルと前記プランジャの摺動接点の電圧降下を測定する電圧測定器、
前記電流測定器及び前記電圧測定器からの信号に基づき検出された前記バレルと前記プランジャの摺動接点の接触抵抗値と、前記バレルと前記プランジャの摺動接点の基準抵抗値とを比較し、その比較差が設定した値に達すれば摩耗検出信号を出力する制御計算機を備えたスプリングプローブの摩耗検出装置。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のスプリングプローブを用いたことを特徴とする請求項７に記載のスプリングプローブの摩耗検出装置。
スプリングプローブのバレルがスルーホールに挿入されて実装される基板と、前記スプリングプローブを前記基板に固定するナットを更に備え、前記基板には、前記スプリング側電気的接続部と前記電圧測定器とを電気的に接続するスプリング用配線接続部と、前記バレル側電気的接続部と前記電流測定器とを電気的に接続するバレル用配線接続部が設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載のスプリングプローブの摩耗検出装置。
表示器が内蔵され、前記ナットを覆うように前記基板に固定されたキャップと、前記計算制御装置からの制御により前記表示器を点灯するための信号を発信する信号出力器を更に備え、前記基板には、前記表示器と前記信号出力器とを電気的に接続する表示用配線接続部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のスプリングプローブの摩耗検出装置。
表示器はＬＥＤであることを特徴とする請求項１０に記載のスプリングプローブの摩耗検出装置。
プランジャと、前記プランジャが摺動可能に挿入されたバレルとの摺動接点を流れる電流を測定し、
前記プランジャと前記バレルの摺動接点の電圧降下を測定し、
前記両測定の結果からスプリングプローブのプランジャとバレルの摺動接点の接触抵抗値を算出し、
前記プランジャと前記バレル間の摺動接点の基準抵抗値と算出された前記接触抵抗値とを比較して前記プランジャと前記バレルとの摺動接点の摩耗を検出することを特徴とするスプリングプローブの摩耗検出方法。
検出された前記プランジャと前記バレルの摺動接点の摩耗が所定値になれば、表示器を表示させることを特徴とする請求項１２に記載のスプリングプローブの摩耗検出方法。