JP2000241447A - ばねプローブ、ばねプローブ組立体及びそれらの組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ばねボリュームとばねコンプライアンスを減
少すること無く電気的接続部長さを短縮した製造及び組
立が容易なばねプローブを提供する。 【解決手段】 互いに対して伸縮する第１部分と第２部
分を有する外部ばね配置ばねプローブ(external spring
probe) を提供する。前記第１部分は、一端にある先端
部と、前記先端部の反対側の第１の接触要素を有してい
る。フランジが前記先端部と前記第１の接触要素との間
で半径方向外側へ拡っている。前記第２部分は、一端に
ある先端部と前記先端部の反対側の第２の接触要素を有
している。前記第２の接触要素は前記第１の接触要素に
接触している。フランジが前記第２部分の先端部と前記
第２の接触要素との間で半径方向外側へ拡がっている。
ばねが前記２つのフランジ間に挟まれると同時に前記２
つの接触要素を包囲している。前記第１と第２の接触要
素は、前記２つの部分の伸縮の間、接触を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的接続部を構
成する電気接触プローブに関し、特に、前記プローブに
よって構成される電気的接続部の外側にばねを有するば
ね荷重式の接触プローブに関する。該プローブは、例え
ば診断機器又は試験機器と試験される集積回路のような
電気装置との間に電気的接触を提供する等の用途で電気
的試験に使用される。

【０００２】

【従来の技術】一般に従来のばね荷重式接触プローブ
は、可動プランジャー２と、プランジャーの直径の拡大
された部分又は支持部６を受入れるための開口端４を有
するバレル３と、バレル内でプランジャーを付勢するた
めのばね５とを有している（図１（ａ）、図１
（ｂ））。前記プランジャー支持部６は、バレルの内面
と滑動可能に係合している。前記拡大された支持部は、
バレルの開口端近くのクリンプ７によってバレル内に保
持される。

【０００３】一般にプランジャーは、所定の距離だけば
ねによって外方へ付勢されている。そしてばねに対向す
る力により、所定の距離だけバレルの内方へ付勢又は押
されることが可能である。バレルに対してプランジャー
が軸方向及び側方に付勢されることにより、プランジャ
ーとバレル間が離れたり(false opens) 、断続的に非接
触になることを防止する。一般にプランジャーは、中実
(solid) であり、試験される電気装置に接触するための
頭部又は先端部９を有している。バレルは又、バレルの
開口端の反対側に先端部を有していても良い。

【０００４】バレル、プランジャー及び先端部は、試験
される電気装置と試験機器等との間の電気的接続部を構
成し、導電性の材料で製造されている。一般的にプロー
ブは、試験プレート又はソケットを貫通して形成された
穴に配置される。一般に、例えば集積回路等の試験され
る電気装置の接触側は、試験プレート又は試験ソケット
の一方の側面を通って突出しているプランジャーの先端
部と該電気装置に対するばねの圧力を維持するように圧
接される。試験機器に接続された接触プレートは、試験
プレート又は試験ソケットの他方の側面を通って突出し
ているプランジャーの先端部と接触している。試験信号
は、試験機器から接触プレートへ伝達され、そこから更
に試験プローブ接続部を介して試験される装置へ伝達さ
れる。電気装置の試験後、ばねプローブによる圧力は取
り除かれ、前記装置は各プローブの先端部と接触しなく
なる。従来のシステムでは、前記圧力は電気装置とプロ
ーブを互いに離すことによって取り除かれ、プランジャ
ーは、プランジャーの拡大された直径の支持部がバレル
のクリンプ７に係合するまで、ばね力によりバレルから
離反して外方に変位することが可能になる。

【０００５】従来のばねプローブを製作する方法では、
圧縮ばね、バレル及びプランジャーを別々に製造する。
圧縮ばねは、正確なサイズであると共にばね力が調整さ
れたばねを製造するように巻かれ、熱処理される。一般
にプランジャーは、旋盤で加工され、熱処理される。バ
レルも又、熱処理される場合がある。バレルは、旋盤又
は深絞り成形法によって成形可能である。全ての構成要
素は、導電率を高めるためにメッキをかけられても良
い。ばねプローブの構成要素は、手作業又は自動で組立
てられる。

【０００６】図１（ａ）に示した内部ばね配置ばねプロ
ーブを組立てるには、初めに圧縮ばねがバレルの中に配
設され、次いでプランジャー支持部６が、ばねを圧縮す
るようにバレルの中へ挿入され、それからプランジャー
を保持するように、バレルに開口端の近くでクリンプ７
を形成する。図１（ｂ）に示した外部ばね配置ばねプロ
ーブの組立てにおいては、ばねはプランジャーを覆って
配設され、プランジャー先端部９の底面に形成されたフ
ランジ面８に当接する。次いでプランジャー支持部がバ
レルの中へ挿入され、それから支持部を保持するために
バレルにクリンプ７を形成する。ばねはフランジ面８と
バレルの開口端のリム１１の間に挟まれる。内部ばね配
置プローブには、バレルの両側の開口端に配置される支
持部をそれぞれが有する２つのプランジャーから成って
いるものもある。２つのプランジャーは、バレル内の各
々のプランジャーの支持部間に配置されたばねによって
付勢されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】理解されるように、プ
ローブの組立には複数の工程がある。プローブが大量に
に製造されることを考慮すると、プローブを製造するた
めに必要な機器や工程を減らすことにより、本質的な節
約が図れる。

【０００８】集積回路板を試験することに関して重要な
点は、集積回路板が高周波数で試験されるということで
ある。高周波信号の減衰を防ぐために、試験機器と集積
回路の間でインピーダンスを適合させることが要求され
る。前述したように、プローブは試験ソケットの穴に入
っている。多数のプローブがソケットの比較的小さな領
域で使用されるので、プローブ間の間隔は極めて小さ
く、インピーダンスを適合させることが不可能である。
この様な状況において、高周波信号の減衰を避けるため
には、プローブにより構成される電気的接続部の長さ
は、最小とする必要がある。従来のプローブに関して
は、接続長さ最小の場合にばね長さも最小となり、ばね
ボリュームも最小になる。

【０００９】ばねにより作用する力と同様に、ばね動作
寿命は、ばねボリューム、即ち、ばねのワイヤー長さ、
ばねを形成しているワイヤーの直径及びばね自身の直径
に比例する。従って、所定のばね動作寿命と要求される
ばね力を満たすばねボリュームとすることは、高周波信
号の減衰を防ぐためにばね長さを短くしようとすること
と相反することである。例えば、内部ばね配置プローブ
では、ばねの圧縮長さ（本明細書では又、「ソリッド長
さ」とも称する）は、バレル長さから、プランジャーの
拡大された支持部の長さと、クリンプとバレル開口端間
のバレルの長さと、プランジャーの行程を差引いた長さ
で限定される。ばねの直径はバレルの直径により限定さ
れ、バレルの直径は試験ソケットの穴の直径によって限
定されるので、ばね力と同様に、ばね動作寿命を増加さ
せるためにばねボリュームを増加させるための唯一の方
法は、バレルの全長を延長することである。しかし、上
述のようにすると、プローブの電気的接続部が延長され
ることとなり、高周波信号の減衰を招き好ましくない。

【００１０】一般に所定の用途には、所定のコンプライ
アンスが要求される。プローブばねのコンプライアンス
は、プローブ内で完全に圧縮された状態から完全に延伸
した状態までのばねの伸張量によって定義される。従っ
て、従来のプローブに関しては、ばねボリュームは要求
されたコンプライアンスによって限定される。従来の内
部又は外部ばねプローブに、より長いばねを組み込むこ
とは、プランジャーの行程を短縮し、ばねが完全に圧縮
された状態から延伸できる長さを短縮することになる。
従って、同一のプローブに関しては、ばねコンプライア
ンスが増加するにつれて、ばねボリュームは減少し、ば
ね動作寿命も短縮される。

【００１１】従来のプローブの一つの代替例は、ばねに
より隔てられた２つの接触先端部を有している。各々の
接触先端部はばねの端部へ取付けられている。この種の
プローブは、横方向からの支持部材として、プローブが
挿入される試験プレートの壁又はソケットの穴を利用し
ている。この種のプローブでは、電気的経路は２つの接
触先端部の間を接続するばねのワイヤーを通って螺旋状
に延びることになる。従って、該プローブは電気的接続
部が比較的長くなり、集積回路を試験する際に高周波信
号の減衰を招く可能性がある。

【００１２】従って、ばねボリュームを減少すること無
くプローブの電気的接続部長さを短縮することが望まし
い。更に、ばねコンプライアンスを減少又は電気的接続
部長さを増大すること無くばねボリュームを増加させる
ことが望ましい。その上、容易に製造及び組立てが可能
なプローブが望ましい。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、プロー
ブのばね動作寿命とコンプライアンスを犠牲にすること
無く従来のプローブより短い外部ばねプローブが提供さ
れる。更に、本発明によれば、容易に製造及び組立てが
可能なプローブが提供される。本発明の一つの実施形態
では、プローブはそれぞれが先端部とフランジとを有す
る分割された２つの部分から成る。接触要素、好ましく
は半円筒状(semi-cylindrical)の接触要素は、先端部の
反対側の各々のプローブ部分から延設されている。前記
２つの接触要素は互いに接触している。ばねは前記２つ
のフランジ間に挟まれ、前記２つの接触要素を包囲して
いる。各々のフランジは、ばねを支持することが可能
な、プローブの一部分の任意の面であっても良い。他の
実施形態では、第１の接触要素はバレルであり、第２の
接触要素は支持部表面である。前記支持部表面はバレル
の内面に対し滑動可能に係合されている。前述の両方の
実施形態のプローブは、電気装置の試験の際に使用され
る試験ソケット又は試験プレートに形成された穴に配置
される。一般に試験される回路板は、前記ソケット又は
試験プレートの一つの側面と係合するようにされ、前記
板の接触点が前記プローブの先端部に接触するようにな
っている。前記回路板を試験するために使用される試験
機器へ接続されている接触プレートは、前記ソケット又
は試験プレートの他の側面と係合するようにされ、前記
プローブの他の先端部に接触する。

【００１４】他の実施形態では、プローブはバレル、プ
ランジャー及びばねを具備している。前記バレルは、前
記プランジャーを受入れるための開口端を有している。
先端部が前記開口端の反対側のバレル上に形成される。
フランジがバレル先端部の近傍でバレルから半径方向外
側に拡がっている。前記プランジャーは、接触先端部
と、前記接触先端部の反対側に延設されるステムとから
成る。円筒状の面又は支持部は、先端部の反対側の前記
ステムの端部に形成されている。前記支持部は前記ステ
ムの直径よりも大きな直径を有している。フランジが
又、前記プランジャーの先端部の近傍で前記プランジャ
ーから半径方向外側へ拡がっている。前記フランジと前
記支持部の間にクリンプ面が設けられている。

【００１５】前記プローブを組立てるために、まず、ば
ねが前記バレルを覆って配設され、前記バレルフランジ
上に配置される。あるいは、前記ばねが前記支持部とス
テムを覆って配設され、前記プランジャーフランジ上に
配置される。次いで前記支持部が、前記クリンプ面が前
記バレルの開口端に接触するまでバレルの中へ滑り入れ
られる。前記プランジャーとバレルが、更に移動させら
れる又は互いの方向に圧縮されると、前記クリンプ面が
前記バレルの開口端に力を作用させ、前記開口端を内方
へ曲げるか、さもなければクリンプし、前記バレルの開
口端の直径を減少させる。従って、曲げられた、又はク
リンプされたバレルの開口端は、バレル内に支持部を保
持しておくための障壁を提供する。前記バレルの開口端
を曲げること又は該開口端をクリンプすることを促進す
るために、スリットをバレル上長手方向にバレル開口端
に向かって延設しても良い。

【００１６】他の実施形態では、バレル及び／又はプラ
ンジャーはそれぞれ２つの部分から成っている。好まし
くは、前記バレルのフランジと先端部がバレルの第１部
分を構成し、バレルの中空部分がバレルの第２部分を構
成する。同様に、前記プランジャーのフランジと先端部
がプランジャーの第１部分を構成し、ステムと支持部が
プランジャーの第２部分を構成する。この実施形態で
は、まず、前記支持部はバレルの開口端を通って前記バ
レルの中空部分の中に入れられる。次いで前記バレルの
開口端にクリンプが設けられる。ばねはバレルを覆って
配設される。２つの部分から成るバレルが使用されるな
らば、次いで前記フランジと先端部から成るバレルの第
１部分が前記バレルの第２部分へ取付けられる。２つの
部分から成るプランジャーが使用されるならば、次いで
前記フランジと先端部から成るプランジャーの第１部分
が前記プランジャーの第２部分へ取付けられる。

【００１７】又、他の実施形態では、スリットがバレル
に沿って、バレルの開口端へ向かって延設され、バレル
の開口端を複数の部分に分割する。そして、少なくとも
一つの部分は内方へ曲げられる。この実施形態のプロー
ブを構成するためには、まず、ばねがバレル又はプラン
ジャー支持部を覆って配設される。次いで前記プランジ
ャー支持部がバレルの開口端を通って前記バレル内へ押
入れられ、予め曲げられた部分を外方へ撓ませる。前記
支持部は前記予め曲げられた部分を越えて更に深く前記
バレルの中に滑り入れられるので、前記部分はその元の
予め曲げられた位置まで内方へ戻って撓み、前記バレル
内に前記支持部を保持する。

【００１８】

【発明の実施の形態】図２を参照すると、本発明の一つ
の実施形態においてプローブ１０は、プランジャー１
２、バレル１８、及びばね１６を有している。前記バレ
ルは開口端２０を有している。接触先端部２２が、前記
バレルの開口端の反対側のバレルの端部から延設されて
いる。フランジ２４が一般に、前記先端部２２の近傍の
位置でバレルから半径方向外側へ拡がっている。前記バ
レルは真鍮製で金メッキされることが好ましいが、他の
導電性の材料を使用しても良い。

【００１９】前記プランジャーは又、接触先端部２６を
有している。フランジ２８が又、一般に、前記接触先端
部の底部から半径方向外側へ拡がっている。前記プラン
ジャー上に形成されたフランジの外面直径３０は、前記
バレル上に形成されたフランジの外面直径３２と同じ又
は同程度の大きさである。前記フランジは好ましくは環
状である。

【００２０】前記プランジャーには、前記プランジャー
接触先端部と反対向きの軸方向にステム３４が延設され
ている。拡大された円筒状の表面３６が前記ステムの端
部に形成され、支持部を形成している。前記支持部３６
は、前記バレルの内面直径より僅かに小さい直径を有し
ている。前記支持部は中実であることが好ましいが、中
空であっても良い。前記プランジャーは好ましくは、ベ
リリウム銅(BeCu)製であり、金メッキされる。

【００２１】クリンプ面３８が、前記プランジャーフラ
ンジと支持部の間に形成される。前記クリンプ面は前記
バレルの開口端２０をクリンプし、又は前記開口端２０
を内方に曲げ、それにより前記開口端の直径を縮小する
ために使用される。前記クリンプ面は、前記プランジャ
ーフランジの周囲(perimeter) へは延設されていない。
前記クリンプ面の外側の縁部４０と前記プランジャーの
中心軸４２の間の距離は、少なくとも前記バレルの内半
径４３に等しく、好ましくは前記バレルの内半径４３よ
り大きくすべきである。好ましくは、前記距離は少なく
とも前記バレルの外半径４４と同じ長さとすべきであ
る。

【００２２】前記クリンプ面は環状であっても良い。つ
まり、前記プランジャーの全周に渡って設けられても良
い。あるいは、前記クリンプ面が前記プランジャーの周
囲の一部にだけ設けられても良い。このような場合に
は、複数のクリンプ面がプランジャーの周りに形成され
ても良い。図２に示されている一つの実施形態では、ク
リンプ面は前記ステムを包囲する円錐形の面である。他
の実施形態では、クリンプ面は円錐形の面の一部分であ
る（図示なし）。又、他の実施形態では、クリンプ面３
８は、図３に示すように、前記面上でバレルの開口端が
自然に丸くなるようにバレルの開口端をクリンプするＵ
型の断面であっても良い。

【００２３】前記バレルの外直径４５より大きく、前記
フランジの外直径３０、３２より大きくない内直径４６
を有するばね１６は、前記フランジ間のバレル及びプラ
ンジャーを覆って装着される。前記ばねの外直径５０は
又、前記フランジの外直径３０、３２より大きくないこ
とが好ましい。前記ばねは好ましくは、３０２ステンレ
ス鋼製であるが、他の材料で製造することも可能であ
る。

【００２４】ばねの内半径は、前記プランジャーの中心
軸４２と前記クリンプ面の前記縁部４０の間の距離５２
より大きくするべきである。プローブを組立てるため
に、前記ばねは前記バレルを覆って装着され、前記バレ
ルフランジ２４上に配置される。あるいは、前記ばねが
前記プランジャー支持部とステムを覆って装着され、前
記プランジャーフランジ２８上に配置されても良い。

【００２５】次いで、前記プランジャー支持部はバレル
の中へ滑り入れられ、前記ばね１６が前記バレルフラン
ジ２４と前記プランジャーフランジ２８の間に挟まれる
ようにする。前記バレルとプランジャーは互いの方向へ
移動され、前記バレルの開口端２０にクリンプ面３８が
係合するようにする（図４）。最初の行程の間に前記バ
レルとプランジャーが更に互いの方向へ押されると、前
記バレルの開口端の縁部５６は、前記クリンプ面３８に
よって半径方向内側へ曲げられ、又はクリンプされる
（図５）。一旦、バレルの開口端がクリンプされると、
該開口端は、前記プランジャーが前記ばねによって前記
バレルから離れる方向に付勢された時、前記バレル１８
内に前記支持部３６を保持するための障壁を提供する。

【００２６】クリンプ面が円錐形表面である実施形態で
は（図２、４、５参照）、円錐形クリンプ面は、前記バ
レルとプランジャーが互いの方向へ圧縮される時、前記
バレルの開口端に半径方向内側への力を作用させる。前
記バレルの方への前記プランジャーの動きは、前記支持
部が前記バレルの底面５１に接触した時に止まる。従っ
て、前記ステムとクリンプ面の交差部分において始まる
ステムのベース部から測定したステムと支持部とを結合
した長さ５８は、前記バレルの開口端において形成する
クリンプの大きさを制御するのに使用出来る。例えば、
前記結合長さが短ければ短いほど、クリンプは大きくな
る。即ち、バレルの開口端のより長い部分が内側に曲げ
られる。適当なステムと支持部の結合長さを選択するこ
とによって、バレルの開口端の曲げられる部分の長さが
制御され、ステムに突き当たらないようにされる。本発
明の自己クリンピングプローブ(self-crimping probe)
に関しては、新たな工具がばねの圧縮やバレルの開口端
をクリンプするために必要無いので、プローブの組立て
は単純化され、組立て時間が短縮される。

【００２７】クリンプ面がプランジャーの全周に渡って
は設けられていない実施形態では、クリンプ面はバレル
の開口端の一部分だけをクリンプする。支持部を保持す
るために、好ましくはバレルの開口端周上の反対側の部
分がそれぞれクリンプされるべきである。この事は、プ
ランジャーに互いに向合うように延設されたクリンプ面
を設けることによって達成される。

【００２８】クリンプの形成を補助するために、図７に
示すように長手方向のスリット６０をバレルに沿ってバ
レルの開口端２０へ向かって延設しても良い。２つ以上
のスリットが等間隔で設けられるのが好ましい。前記ス
リットは、図８（ａ）に示すように、バレルの開口端を
部分６２に分割し、筒状のバレルの開口端の面を半径方
向内側へクリンプすることを促進する。更に、バレルに
スリットが入れられている場合、スリット間の前記バレ
ルの開口端の部分６２は、互いの方向に曲げることが可
能で、前記バレルの開口端２０の直径を前記支持部の直
径より小さくすることができ、前記バレル内に前記支持
部を保持するための障壁となる。これらの部分は又、図
８（ａ）、８（ｂ）に示したようにクリンプされても良
い。

【００２９】他の実施形態では、前記支持部と係合する
前に、前記バレルの部分６２は内方へ予め曲げられる、
更に／又は、前記部分の端部は内方へ予め曲げられる
（即ち、予めクリンプされる）。図８（ａ）、８（ｂ）
に示したように、スリット間に形成される前記バレルの
開口端の部分６２の少なくとも一つ、そして好ましくは
全てが内方へ予め曲げられる、更に／又は予めクリンプ
される。スリット間のバレルの開口端の部分は撓むこと
が可能である。プローブを組立てるために、前記支持部
は、予め曲げられた、更に／又は予めクリンプされた部
分を外方へ撓ませながら開口端を通して押し入れられ
る。前記支持部が予め曲げられた、更に／又は予めクリ
ンプされた部分を越えてバレルの内部に移動する時、予
め曲げられた、更に／又は予めクリンプされた部分は、
前記部分の元の予め曲げられた、更に／又は予めクリン
プされた位置へ内側に撓んで戻り、予め曲げられた、更
に／又は予めクリンプされた部分が、バレル内に支持部
を保持するための障壁となる。この実施形態に関して
は、前記プランジャー支持部は、バレルの内部にスナッ
プ的に入れられる。全ての部分が予め曲げられ、予めク
リンプされていることが望ましいが、本発明は一つの部
分だけが、内側へ予め曲げられている、更に／又は予め
クリンプされている場合にも実行可能である。

【００３０】他の実施形態では、プローブのバレル又は
プランジャーはそれぞれ、複数の部分を含んでいても良
い。例えばバレルの先端部及びフランジが第１部分２０
０を構成しても良く、同時にバレルの中空部分が第２部
分２０２を構成しても良い（図１２）。前記バレルの中
空部分は、その開口端２１０の反対側の端部２０８から
延設されているスタッド２０４を有していても良い。前
記先端部及びフランジ部分は、フランジで始まり先端部
へ続いている、前記フランジ及び先端部の中央軸に沿っ
て形成される軸状の開口部２０６を有していても良い。
前記バレルを構成するために、前記スタッド２０４は前
記開口部２０６へはめ込まれる。前記スタッドは前記開
口部へねじ込まれても、圧入されても良い。又、前記ス
タッドが前記開口部へ装入された後で、前記先端部及び
フランジ部分をかしめ、前記開口部２０６の内表面をス
タッドに固定する(lock)ようにしても良い。バレルの中
空部分を通して突出しているスタッド又はフランジ及び
先端部の開口部を使用しない複数の部分を接続するため
の他の方法が使用されても良い。

【００３１】複数の部分から成るバレル又はプランジャ
ーの使用は、バレルの開口端がクリンプされた後で、ば
ねをバレルとプランジャーを覆って装着することを可能
にする。例えば、この場合には、まずプランジャーの支
持部が、バレルの中空部分に中空部分の開口端を通して
装着される。次いで、前記中空部分の開口端がクリンプ
される。そして、ばねが前記バレルの中空部分を覆って
配置され、前記プランジャーのフランジに押圧される。
次いで、バレルの先端部とフランジ部分がバレルの中空
部分に取り付けられる。あるいは、２つの部分からなる
プランジャーが使用されても良く、プランジャー先端部
とフランジが第１部分を形成し、ステムと支持部が第２
部分を形成するようにしても良い。このような場合で
は、プランジャー支持部を保持するようにバレルの開口
端がクリンプされた後で、ばねがプランジャーとバレル
を覆って装着され、バレルフランジに押圧される。次い
で、前記プランジャー先端部とフランジ部分が、前記支
持部とステム部分に取り付けられる。従って、このよう
な実施形態に関しては、クリンプするために、ばねを圧
縮してバレル開口端を露出する必要はない。

【００３２】本発明に関しては、圧縮された時のばね長
さ６７（即ち、ばねソリッド高さthe spring solid he
ight）は、前記ばねをバレル開口端の方へ支持するバレ
ルフランジの表面６４から測定した場合のバレルの長さ
より長くてもよい。更に、バレルのクリンプの形成され
ていない部分の長さ６６は、圧縮された時のばね長さ６
７より短くても良い（図５）。又、バレルの開口端がク
リンプされると、該開口端は、前記プランジャーが前記
ばねによって前記バレルから離れる方向に付勢された
時、前記バレル内に前記支持部を保持するので、前記支
持部の行程の間の移動距離は前記バレルの長さによって
制限される。上述のように圧縮された時のばね長さ６７
は、バレルの長さより長くても良いので、前記圧縮され
た時のばね長さ６７は、前記支持部が行程の間に移動す
る最大距離より長くても良い。一方、従来の内部ばねプ
ローブに関しては、完全に圧縮されたばねの長さは、プ
ランジャー支持部を収容するようにバレルの長さより短
くなければならない。従って本発明よれば、所定のばね
長さに対してより短いバレルを使用することが出来る。
このように、ばね長さを短縮することなく、より短い電
気的接続部を有するより短いプローブを使用することが
できる。その上、ばねが接続部に対し外部にあるため、
内部ばねの場合より、大きなばね直径、長いワイヤー長
さを有しているので、所定のばね高さに関し、内部ばね
の場合に比べ、ばねボリュームが大きい。更に、フラン
ジをその各々の先端部へ接近するように移動することに
よって、つまり、例えば図５に点線で示したように、フ
ランジ２４をバレルの先端部２２に接近するように移動
することによって、より長いばねを使用しても良く、ば
ねボリュームが更に増加し、ばねのコンプライアンスを
減ずることなくばね動作寿命(spring operating life)
が増加する。同様に、フランジを各々のプローブ先端部
へ近付けて配置することにより、ばね長さとコンプライ
アンスを減ずることなくプローブの長さを短縮すること
を可能にする。

【００３３】支持部をバレルの内壁に確実に接触させ、
前記接続部（即ち、プランジャー及びバレル）を介して
電気的接続(electrical conduit)が行われるように、プ
ローブが横方向に付勢されていることが望ましい。即
ち、プローブをその長さに沿って曲げようとする曲げ力
がプローブに作用していることが望ましい。本発明で
は、この事はばね端面を斜め形状にすることによって達
成される。つまり、バレルの片側に沿ったばねの長さ６
７をバレルの反対側に沿ったばねの長さ６９より長くす
る（図５）。これはバレルの同じ側に始点と終点がある
ばねを使用することによってなされる。ばねによってプ
ランジャーに作用する力は、バレルの片側（即ち、ばね
がより長い側）でより大きく、プランジャーをバレルの
中心から曲がった軸に沿って伸ばし、支持部のバレルの
内面への接触を維持する。

【００３４】本発明のプローブの一例では、ばねによっ
て完全に伸ばされた状態で、プランジャー先端部からバ
レル先端部へ測定すると約３．３ｍｍ（約０．１３イン
チ）を有する（図６、長さ６８）。この例のプローブの
長さは、完全に圧縮された場合には２．５ｍｍ（０．１
インチ）である。このプローブの例では、ばね力は約
０．５１ｍｍ（約０．０２０インチ）の変位で約２８．
３５ｇ（約１オンス）であり、バレルとプランジャー間
に約０．８ｍｍ（約０．０３インチ）の移動距離又はコ
ンプライアンスを有する。

【００３５】プローブは、一般的にはソケット（又は試
験プレート）１０２に設けられた穴１００に配置される
（図９）。これらの穴は外部ばねを有するプローブを収
容するように直径１０４を有している。ソケットの端面
１０６において、各々の穴は狭められて開口部１０８を
形成しており、プローブ先端部が貫通するようになって
いる。穴の狭められた部分は穴の内部で肩部１１０を形
成する。一旦、プローブが穴の中に挿入されると、該プ
ローブのプランジャーフランジ２８は、穴の肩部１１０
に係合し、同時に該プローブのプランジャー先端部２６
が、前記開口部１０８を通して前記ソケットから突出す
る。試験ソケットの開口部１０８と同じパターンの開口
部１１４を有するカバープレート１１２が、試験ソケッ
トと係合し、前記プローブのバレル先端部２２が前記カ
バープレートの開口部１１４を通して突出する。前記カ
バープレートに構成された開口部は、前記先端部の直径
より大きいがフランジの外径より小さい直径を有してい
る。従って、プローブが伸ばされた時、前記カバープレ
ートはバレルフランジ２４に係合する。このため、カバ
ープレートを有するソケットはプローブの伸展を制限す
るのに使用されても良い。プローブは又、前記ソケット
開口部１０８を前記プローブのバレル先端部２２が貫通
し、カバープレート開口部１１４を前記プローブのプラ
ンジャー先端部２６が貫通して取り付けられても良い。

【００３６】図１０を参照すると、本発明の他の実施形
態のプローブでは、バレルの開口端２０がクリンプされ
ていない。この実施形態に関しては、まず各々のプラン
ジャーが、ソケット穴１００に配設される。次いでばね
１６が、プランジャーを覆って挿入され、続いてバレル
が前記穴へ入れられてプランジャーの外側に係合する。
次いで、カバープレート１１２が、ソケットに係合され
る。前記穴内に構成された肩１１０及びカバープレート
１１２により、プローブ全体が一体に保持される。この
実施形態のプローブは、別途の支持部表面は必要とせ
ず、ステム３４がバレルの内壁に対する支持部表面とし
て作用する（図１０）。この実施形態では、前記ステム
の直径はバレルの内径より僅かに小さい。

【００３７】又、他の実施形態では、プローブは、ばね
と、各々が先端部１２４とフランジ１２６を有する２つ
の別々の部分１２０、１２２とを含んでいる（図１
１）。好ましくは半円筒状の部分１２９を有する接触要
素１２８は、前記先端部１２４の反対側に各々のプロー
ブ部分から延設されている。各々の半円筒状の接触部分
は、半円筒表面１３０と平面１３２を有する。各々のプ
ローブを構成するために、まず、第１部分１２０をソケ
ット穴に配設し、前記第１部分の先端部１２４が前記穴
の開口部１０８を通って突出するようにする。次いで、
ばね１６を、接触要素を覆って挿入し、フランジ１２６
上に配置する。それから、第２部分１２２が、その接触
要素を先にして前記穴へ挿入されて、第２部分の接触要
素の半円筒状の部分の平面１３２が、第１部分の接触要
素の半円筒状の部分の平面１３２と合わさるようにさ
れ、前記ばねが２つのフランジ間に挟まれる。一旦、全
てのプローブが穴の中で組立てられると、カバープレー
ト１１２が、試験ソケットに係合され、前記第２部分の
先端部が、前記プレートの開口部を通して突出するよう
にする。前記穴内に構成された肩部１１０及び前記カバ
ープレートにより、各々のプローブ全体が一体に保持さ
れる。プローブが伸縮する時、第１部分の接触要素の平
面は、第２部分の接触要素の平面との接触を保ってお
り、２つの接触要素間の電気的経路が確保される。別の
形状の接触要素が使用されても良い。例えば、各々の部
分の接触要素が筒状であっても良いし、又、第１部分の
接触要素が筒状で、第２部分の接触要素が平坦であって
も良い。プローブを構成する２つの部分の接触要素は、
互いの接触を維持して、前記２つの部分の間の電気的経
路を提供し、前記２つの部分の間の電気的接続部を構成
する。同一形状のプローブの部分を使用して各々のプロ
ーブを構成し、単純化して、プローブの製造コストを低
減することが有利である。接触要素を合わせることを容
易にするために、２つの接触要素の接触面は、平坦であ
る必要はないが、相補的形状とされるべきである。

【００３８】カバープレート１１２の代わりに、試験機
器１１７へ連結される接触プレート（即ち、回路板）１
１３が、穴１００を覆うために用いられても良い。前記
接触プレートは、例えば図１３に示す先端部２２４のよ
うなプローブ部分、つまりプランジャー先端部又はバレ
ル先端部と接触するようなパターンに配置された接触点
１１５を有する。前記接触プレート又はカバープレート
の代わりに、試験される回路板が、前記穴１００を閉じ
るようにして使用されても良く、試験される回路板上の
接触点がプローブの先端部と接触するようにする。

【００３９】更に、ソケットは、図１４に示すように筒
状の穴３００だけを有していても良い。このようなケー
スでは、試験される回路板３０２の接触点３０４が前記
プローブの先端部３２４に接触するように、前記試験さ
れる回路板３０２を前記ソケットの片側へ係合する。そ
して試験機器１１７へ接続される接触プレート１１３
が、前記ソケットの反対側へ係合され、前記回路板と前
記接触プレートが前記穴内にプローブを保持する。

【００４０】理解されるように、前述のプローブの実施
形態の全ては、ばねコンプライアンスを減少すること無
くばねボリュームの増加を可能にし、又、プローブばね
ボリュームを減少すること無く、電気的接続部長さを短
縮することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のプローブの側面図（図１（ａ）及び
図１（ｂ））である。

【図２】本発明のプローブの断面図である。

【図３】本発明の一つの実施形態のプローブのプランジ
ャーの断面図である。

【図４】クリンプされる前にクリンプ面に接触している
バレルの開口端を示した本発明のプローブの断面図であ
る。

【図５】バレルの開口端をクリンプするためにバレルに
対して押圧されたプランジャーを示した本発明のプロー
ブの断面図である。

【図６】ばねによってバレルから最も離れて付勢されて
いるプランジャーを示した本発明のプローブの断面図で
ある。

【図７】クリンプされる前のバレル開口端に形成された
長手方向のスリットを有する本発明のバレルの断面図で
ある。

【図８】クリンプされたスリットを有する本発明のバレ
ルの断面図（図８（ａ））と底面図（図８（ｂ））であ
る。

【図９】本発明の実施形態のプローブを収容している試
験ソケットの断面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態のプローブを収容して
いる試験ソケットの断面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態のプローブを収容して
いる試験ソケットの断面図である。

【図１２】中空部分と先端部とフランジ部分から成るバ
レルの分解断面図である。

【図１３】本発明の他の実施形態のプローブを収容して
いる試験ソケットの断面図である。

【図１４】本発明の他の実施形態のプローブを収容して
いる試験ソケットの断面図である。

【符号の説明】

１０…プローブ １２…プランジャー １６…ばね １８…バレル ２０…バレル開口端 ２２…バレルの接触先端部 ２４…バレルのフランジ ２６…プランジャーの接触先端部 ２８…プランジャーのフランジ ３４…ステム ３６…支持部 ３８…クリンプ面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１０月６日（１９９９．１０．
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ ジェイ．ジョンストン アメリカ合衆国，カリフォルニア 91789, ウォールナット，ロス ガトス 411 (72)発明者 スコット ディー．シャビノー アメリカ合衆国，カリフォルニア 91767, ポモナ，ガーフィールド アベニュ 270 Ｆターム(参考） 2G011 AA08 AB01 AB03 AB04 AC14 AC32 4M106 AA01 AA02 AA20 BA14 CA70 DD03 DD04

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口端と閉止端を有するバレルであっ
   て、 前記閉止端から延設される先端部と、 前記バレルから半径方向外側へ拡がり、ばねを支持する
   面と、 を有するバレルと、 プランジャーであって、 一端にある先端部と、 前記プランジャーから半径方向外側へ拡がり、ばねを支
   持する面と、 前記先端部の反対方向に延設されるステムと、 前記先端部の反対方向のステムから延設されると共に前
   記バレルの内部に滑動可能に係合される支持部であっ
   て、前記ステムより太くなっている支持部と、 前記プランジャーから半径方向外側へ延設されると共に
   前記バレルの開口端と係合するために前記支持部の方へ
   延設され、前記支持部を前記バレル内に保持するために
   前記開口端を半径方向内側に曲げる面と、 を有するプランジャーと、 ２つのばねを支持する面の間に挟まれると共に前記バレ
   ルとプランジャーを付勢する前記バレルを包囲するばね
   と、 を有するばねプローブ。
2. 【請求項２】 前記バレルに更に、前記開口端の内側へ
   の曲げを促進するために前記バレルの開口端に向けて長
   手方向に延設された少なくとも一つのスリットを備えた
   請求項１に記載のばねプローブ。
3. 【請求項３】 ばねを支持する面を有するバレルと、 部分的に前記バレル内に延設されるプランジャーであっ
   て、ばねを支持する面を有するプランジャーと、 前記２つの面の間に挟まれると共に前記プランジャーを
   前記バレルから離れる方向に付勢するばねと、 を有するばねプローブ。
4. 【請求項４】 前記ばねが、完全に圧縮された場合に、
   前記バレルを越えて前記プランジャーのばねを支持する
   面へ向かって延設される請求項１又は３に記載のばねプ
   ローブ。
5. 【請求項５】 ばねの伸縮及びプランジャーの行程の間
   に前記支持部がバレルに対して所定の距離を移動し、完
   全に圧縮された場合のばねの長さが、任意の行程の間に
   前記支持部が移動する最大距離より長い請求項１、３又
   は４の何れか一項に記載のばねプローブ。
6. 【請求項６】 一端にある先端部と、 該先端部の反対側に延設される第１の接触要素と、 前記先端部と前記第１の接触要素の間で半径方向外側に
   拡がるフランジと、 を有する第１部分と、 一端にある先端部と、 該先端部の反対側に延設されると共に前記第１部分の接
   触要素と接触している第２の接触要素と、 該先端部と前記第２の接触要素の間で半径方向外側に拡
   がるフランジと、 を有する第２部分と、 前記２つのフランジの間に挟まれると共に前記２つの接
   触要素を包囲するばねとを備え、前記２つの部分が互い
   に対して伸縮し、前記第１と第２の接触要素が前記伸縮
   の間に互いの接触を維持するようにしたばねプローブ。
7. 【請求項７】 前記第１と第２の接触要素が、各々平面
   を有する半円筒状(semi-cylindrical)部分を有し、前記
   第１の接触要素の半円筒状部分の平面が、前記第２の接
   触要素の半円筒状部分の平面に接触する請求項６に記載
   のばねプローブ。
8. 【請求項８】 前記２つの部分が同一形状とされた請求
   項６に記載のばねプローブ。
9. 【請求項９】 第１の接触要素が開口端を有するバレル
   であって、第２の接触要素が、前記バレルの開口端を通
   って前記バレルの内面に滑動可能に係合する面である請
   求項６に記載のばねプローブ。
10. 【請求項１０】 前記第２部分が、前記第２部分のフラ
    ンジと前記バレルの内面に滑動可能に係合する面の間に
    半径方向外側に拡がる第２の面を有し、前記第２の面が
    前記２つの部分の最初の圧縮の間に前記バレルの開口端
    に係合してクリンプする請求項９に記載のばねプロー
    ブ。
11. 【請求項１１】 回路板を試験するばねプローブ組立体
    であって、 第１側面、第２側面、及びこれらの間の厚み部分と、前
    記厚み部分を貫通し、前記各々の側面に開口部を形成し
    ている複数の穴とを有するソケットと、 各々の穴に配置されるプローブであって、 一端にある先端部と、 該先端部の反対側に延設される第１の接触要素と、 前記先端部と前記第１の接触要素の間で半径方向外側に
    拡がるフランジと、 を有する第１部分と、 一端にある先端部と、 該先端部の反対側に延設されると共に前記第１部分の接
    触要素と接触している第２の接触要素と、 該先端部と前記第２の接触要素の間で半径方向外側に拡
    がるフランジと、 を有する第２部分と、 前記２つのフランジの間に挟まれると共に前記２つの接
    触要素を包囲するばねとを備え、前記２つの部分が互い
    に対して伸縮し、前記第１と第２の接触要素が前記伸縮
    の間に互いの接触を維持するようにした各々のプローブ
    と、 前記第１側面において前記開口部を塞ぐようにするため
    のソケットの第１側面の第１手段と、 前記ソケットの前記第２側面において前記開口部を塞ぐ
    ようにするためのソケットの第２側面の第２手段と、 を有するばねプローブ組立体。
12. 【請求項１２】 開口端を有する中空部分を有するバレ
    ルと、 前記開口端を通して前記中空部分に滑動可能に係合する
    第１部分を有するプランジャーであって、前記バレルの
    外部に第２部分を有するプランジャーと、 前記プランジャーとバレルを付勢するばねと、 プランジャーの前記第１部分を前記バレルの内部に保持
    するために、前記プランジャーが前記バレルの方へ移動
    した時に、前記バレルの開口端の少なくとも一部を曲げ
    るプランジャー上の手段とを有するばねプローブ。
13. 【請求項１３】 バレルと、少なくとも部分的に前記バ
    レル内に延設されているプランジャーを有し、前記プラ
    ンジャーが該プランジャーの最初の圧縮行程の間に前記
    バレルの開口端をクリンプするためのクリンプ面を有し
    ている自己閉止ばねプローブ(self closing spring pro
    be) 。
14. 【請求項１４】 開口端と、 前記開口端から離れた位置にある半径方向外側へ延設さ
    れている面とを有するバレルと、 支持部と、 前記支持部の反対側の先端部と、 前記先端部と支持部の間で外方へ延設される第１の面と
    第２の面とを有するプランジャーと、 を有するばねプローブの組立方法であって、 前記バレルの面と前記プランジャーの第２の面との間に
    ばねを配置し、 前記バレルに前記支持部を係合させ、 次いで、前記バレル内へプランジャーを押入れることに
    より、前記第１の面が前記バレルの開口端の少なくとも
    一部を内方に曲げるようにするばねプローブの組立方
    法。
15. 【請求項１５】 開口端と、 バレル上に前記開口端に向けて延設され、少なくとも２
    つのバレルの部分を形成する少なくとも２つのスリット
    と、 前記開口端の反対側の先端部と、 ばねを支持するための第１の面と、 を有するバレルを形成し、 次いで、少なくとも一つの部分を内方に曲げ、前記バレ
    ルの開口端の直径を縮小し、 ステムから延設されている支持部と、 前記支持部の反対側の先端部と、 ばねを支持するための第２の面と、 を有するプランジャーを形成し、 前記バレルの面と前記プランジャーの面の間にばねを配
    置し、 次いで、前記曲げられた部分が、前記開口端を通して前
    記バレル内に前記支持部を押入れることにより外方に撓
    み、次いで前記支持部が更に押されて前記曲げられた部
    分を通過した時に内方へ撓んで、前記曲げられた部分が
    前記バレル内に前記支持部を保持するようにするばねプ
    ローブの組立方法。