JP4462732B2 - プローブヘッド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板等の電気的試験を行う装置に使用されるプローブヘッドに係り、特に、二個のプローブを適宜に移動して導体間の抵抗測定等を順次行う可動二点プローブ方式の自動試験装置に適したプローブヘッドに関する。
【0002】
この可動二点プローブ方式の自動試験装置は多品種の試験に容易に対応できるが、測定点の増加に伴って試験に要する時間が増加する。近年、プリント配線板の高密度化が進み、測定点が増加しているため、これに使用するプローブヘッドは高速で動作させる必要がある。また、高密度のプリント配線板ではパッドが微小化されているから、プローブの接触によるパッド表面の傷を極力小さくする必要がある。
【0003】
【従来の技術】
可動二点プローブ方式の自動試験装置に使用されるプローブとしては、二本の探針の先端を接近させ易い板ばねプローブが主に採用されている。この板ばねプローブからなるプローブヘッドの従来例を、図4により説明する。図4は従来例を示す模式側面図である。同図において、11は板ばねプローブであり、固定部15と、固定部15に片持ち支持された板ばね部16と、板ばね部16の自由端に形成された先端部18と、先端部18に固着された探針9から成る。この板ばねプローブ11がその固定部15でねじ4によりホルダ12に固定されてプローブヘッドとなっている。
【0004】
このプローブヘッドが試験装置に装着され、ホルダ12を板ばねプローブ11と共に降下させ、探針9が被測定物と接触し、被測定物を押圧して板ばねプローブ11に撓みが生じた状態で測定が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のプローブヘッドでは、板ばねのばね定数が大きいと、探針を被測定物のパッドに高速で接触させた際に探針がパッド表面に大きな傷をつけ易い、という問題があり、一方、この傷を小さくするために板ばねの長さを長くしてそのばね定数を小さくすると、探針をパッドに高速で接触させた際に板ばねが振動して測定に影響を及ぼす、という問題があった。振動の問題を避け、安定した測定を行うためには、探針のスピードをパッドに接触する直前に落とすとか、接触後振動が収まるのを待って(タイマによる)測定を開始する等、試験装置のスループットを落とす方向の対策を必要としていた。
【0006】
本発明は、このような問題を解決して、探針を被測定物のパッドに高速で接触させても振動を起こさず、しかもそのパッドに大きな傷をつけることのないプローブヘッドを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、板ばねプローブと、該板ばねプローブを片持ち支持するホルダと、該ホルダに固着された予圧ピンとを有し、該板ばねプローブは該ホルダに固着される固定部と、該固定部に片持ち支持された第一板ばね部と、該第一板ばね部の自由端に片持ち支持され且つ該第一板ばね部よりばね定数が大きい第二板ばね部と、該第二板ばね部の自由端に形成された先端部と、該先端部の下方に突出する探針とを有し、該探針が接触対象物と非接触の状態で該予圧ピンが該第一板ばね部の自由端近傍に接して該板ばねプローブに予圧を与え、該探針が接触対象物と接触して該板ばねプローブに所定以上の荷重がかかった状態で該第一板ばね部が該予圧ピンから離れるような位置関係で該板ばねプローブが該ホルダに固着されていることを特徴とするプローブユニットとしている。
【0008】
即ち、探針が接触対象物であるパッドに接触すると、先ずばね定数の大きい第二板ばねだけに荷重がかかり、その後、ばね定数の小さい第一板ばねにも荷重がかかるようになるから、探針が高速でパッドに接触しても振動は殆ど起こらず、しかもパッドの傷は大きくならない。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図1〜3を参照しながら説明する。
【0010】
図1は本発明のプローブヘッドを示す斜視図である。同図において、1は板ばねプローブ、2はホルダ、3は予圧ピン、4はねじである。板ばねプローブ1は固定部5、第一板ばね部6、第二板ばね部7、先端部8、探針9からなり、固定部5が第一板ばね部6を片持ち支持し、第一板ばね部6がその自由端6a側で第二板ばね部7を片持ち支持し、第二板ばね部7の自由端7a側に先端部8が形成され、先端部8に探針9が固着されている。
【0011】
固定部5、第一板ばね部6、第二板ばね部7、先端部8は一体であり、材質は燐青銅やベリリウム銅等の金属若しくは軽くしかもばね弾性を有するエンジニアリング・プラスチックである。第一板ばね部6はばね定数を小さく且つストロークを大きく取るために全長を長くし、一方、第二板ばね部7は全長を短くしてばね定数を第一板ばね部6のそれより大幅に大きくしてある(例えば、前者の6g/mmに対して後者は60g/mm)。
【0012】
この例では、第一板ばね部6と第二板ばね部7は共に平行ばねである。これらは一枚の板ばねであってもよいが、一枚板ばねの場合、撓む際に湾曲して先端部8に固着した探針9の先端が横方向にも変位するから、少なくとも、ばね定数の小さい第一板ばね部6は平行ばねであることが望ましい。尚、平行ばねでも僅かな湾曲を生じるが、この例では、四隅をくびらせて所望のばね定数を得るようにすることで、この湾曲を防止している。
【0013】
探針9は硬質の材料(例えば、超硬合金)が使用されており、先端は尖っている。探針9はその先端が板ばねプローブ1の長手方向の最先端となるように、先端部8の下方に斜めに突出している。従って、二組の板ばねプローブを対向させて近接した二つのパッド間の測定を行う際に、双方の探針9を十分に近付けることができる。
【0014】
予圧ピン3はホルダ2の表面から突出するように固着されている。板ばねプローブ1は、その第一板ばね部6の自由端6a近傍で予圧ピン3に接し、第一板ばね部6が若干撓んで所望の予圧を生じるような位置関係で、ホルダ2にねじ4により固定されている。
【0015】
このプローブヘッドは試験装置に装着され、ホルダ2を板ばねプローブ1と共に降下させ、探針9が被測定物と接触し、板ばねプローブ1に撓みが生じた状態で測定が行われる。図2は本発明のプローブヘッドの動作状態を示す模式側面図である。同図において、図1と同じものには同一の符号を付与した。同図(A)はホルダ2を下げて探針9が被測定物10のパッド10aに接触した直後の状態を示しており、第一板ばね部6はまだ予圧ピン3に接している。同図(B)はホルダ2を更に下げてパッド10aと探針9との接触圧が所定の値に達した状態を示しており、第一板ばね部6は予圧ピン3から離れている。
【0016】
図3は本発明の板ばねプローブの荷重−変位線図である。
同図において、直線bは第一板ばね部6の特性、直線aは第二板ばね部7の特性、直線cはaとbを合成したものである。
前出の図2においてホルダ2を降下させて探針9がパッド10aに接触すると両者の間に接触圧を生じ、これが板ばねプローブ1の荷重となる。
接触後、更にホルダ2が降下するに従って荷重が増え、先ず第二板ばね部7だけが撓み、直線aに沿ってO点からD点に至る。
D点で荷重と第一板ばね部6に作用する予圧が釣り合い、その後は第一板ばね部6も撓んで、直線cに沿うことになる。
【0017】
以上のようなプローブヘッドを試験装置に装着し、プリント配線板のパッドに高速で探針を接触させた結果、衝撃による板ばねプローブの振動は殆ど発生せず、しかもパッドに着く傷は大きくならなかった。
【0018】
本発明は以上の例に限定されることなく、更に種々変形して実施することができる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、探針を被測定物のパッドに高速で接触させても振動を起こさず、しかもそのパッドに大きな傷をつけることのないプローブヘッドを提供することができ、高密度プリント配線板の高速試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のプローブヘッドを示す斜視図である。
【図2】 本発明のプローブヘッドの動作状態を示す模式側面図である。
【図3】 本発明の板ばねプローブの荷重−変位線図である。
【図4】 従来例を示す模式側面図である。
【符号の説明】
1,11 板ばねプローブ
2,12 ホルダ
3 予圧ピン
4 ねじ
5,15 固定部
6 第一板ばね部
6a 自由端
7 第二板ばね部
7a 自由端
8,18 先端部
9 探針
10 被測定物
10a パッド(接触対象物)
16 板ばね部
Claims (3)
- 板ばねプローブと、該板ばねプローブを片持ち支持するホルダと、該ホルダに固着された予圧ピンとを有し、
該板ばねプローブは該ホルダに固着される固定部と、該固定部に片持ち支持された第一板ばね部と、該第一板ばね部の自由端に片持ち支持され且つ該第一板ばね部よりばね定数が大きい第二板ばね部と、該第二板ばね部の自由端に形成された先端部と、該先端部の下方に突出する探針とを有し、
該探針が接触対象物と非接触の状態で該予圧ピンが該第一板ばね部の自由端近傍に接して該板ばねプローブに予圧を与え、該探針が接触対象物と接触して該板ばねプローブに所定以上の荷重がかかった状態で該第一板ばね部が該予圧ピンから離れるような位置関係で該板ばねプローブが該ホルダに固着されていることを特徴とするプローブヘッド。 - 前記第一板ばね部は平行ばねであることを特徴とする請求項1記載のプローブヘッド。
- 前記探針は先端が尖っており、且つ該先端が該板ばねプローブの長手方向最先端に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項1記載のプローブヘッド。
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