JP2002090386A - プリント基板検査用コンタクトピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査箇所に確実に導通されるプリント基板検
査用コンタクトピンを得る。 【解決手段】 コンタクトピン１０は、スリーブ１２の
大筒部１６に収納されたニードル２０が軸方向に沿って
摺動可能とされ、このニードル２０を先端突出方向に付
勢しているスプリング２６とスプリング４６との間に、
支持コマ２８、傾倒姿勢を保つ傾斜コマ３０、スプリン
グ３５、及び受けコマ３８が配置されている。ニードル
２０の先端２５がプリント基板の検査箇所に押し当てら
れると、傾斜コマ３０はニードル２０の摺動動作に伴っ
て移動し小筒部１４の内壁面１４Ａにガイドされて直立
姿勢となる。ここで、主にスプリング４６の付勢力によ
って受けコマ３８の孔４２が傾斜コマ３０の頂面３２に
突設されたピン３４に挿入され、密着したスプリング３
５を介してコマ同士が衝突し、その衝撃力がニードル２
０に付加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の電
気的検査に用いるプリント基板検査用コンタクトピンに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品が実装されたプリント基板の電
気的検査には、接触式のコンタクトピン（プローブとも
言う）を備えたチェッカー等を用いることが多い。この
コンタクトピンは、真鍮やＳＫ材等の導電材料で形成さ
れており、先端形状が針型や円錐型等のように鋭利とさ
れたニードル（接触子）がスリーブに収納され、スプリ
ングで付勢されて可動する構成である。

【０００３】チェッカーには、上記のコンタクトピンが
プリント基板の検査箇所、例えば電極ランドや電子部品
のリード半田付け部等、に対応して多数配列されてお
り、検査では、各コンタクトピンのニードル先端をプリ
ント基板に押し当てることで、ＤＩＰやリフロー等の実
装過程で基板表面に形成されるフラックス膜（絶縁膜）
を突き破り、検査箇所に接触させて電気的導通を得る。
そしてこのコンタクトピンを介して得られる電気信号を
チェッカー内の電気回路で処理することにより、半田付
け部でのブリッジやクラック、あるいは電子部品の破損
や欠品（未マウント）等を確認している。

【０００４】ところで、従来のコンタクトピンでは、検
査を繰り返すうちにフラックス滓がニードル先端部に付
着・堆積したり、フラックス膜厚のばらつき等によっ
て、フラックス膜を完全に破ることができず検査箇所と
の導通不良を招いてしまう問題が起きている。

【０００５】これに対し、特開平６−１４８２３７号公
報の技術では、コンタクトピンのニードルを検査箇所へ
の接触動作に伴い回転させることでフラックス膜を破る
ようにしている（従来例１）。また、特開平８−２０１
４２６号公報の技術では、磁性体やコイル等から構成さ
れる電磁的な振動手段にコンタクトピンを取り付け、ニ
ードル先端を振動させることでフラックス膜を破るよう
にしている（従来例２）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１では、ニードルを回転させているためフラックス膜を
破った先端部で検査箇所を傷付ける恐れがある。特に、
先端が針型とされる場合では穴を開けてしまう危険性が
高い。また、ニードル先端の磨耗を早めることにもなる
ため、コンタクトピンの交換頻度が高くなる欠点もあ
る。

【０００７】一方、従来例２では、装置が大掛かり且つ
複雑で高価となる。また、この構成では、振動手段に取
り付けられたコンタクトピンを移動させ検査箇所毎に検
査するため、基板１枚当たりの検査時間が検査箇所数に
応じて増加し、検査箇所が多数ある大型基板等に導入す
る際は、生産性が低下する問題もある。これがチェッカ
ーであれば、安価で小型なコンタクトピンを検査箇所に
対応させ狭ピッチで多数配列することが可能であり、チ
ェッカーへの１回のセッティングで各検査箇所を同時に
短時間で検査できる利点がある。

【０００８】本発明は上記事実を考慮して、小型且つ低
コストでありながらも、検査箇所を多大に傷付けること
なく確実に接触させて電気的導通を得るプリント基板検
査用コンタクトピンを提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、プリント基板の検査箇所に接触され電気的導通を得
ることで前記プリント基板の検査を行うプリント基板検
査用コンタクトピンであって、筒状の本体と、前記本体
内に収納され、前記検査箇所に接触される先端部が本体
から突出されるとともにこの突出方向に沿って摺動自在
とされた接触子と、前記接触子の後端部側に配置され、
接触子を前記突出方向へ付勢する第１スプリングと、前
記接触子と前記第１スプリングとの間に配置され、接触
子が前記突出方向へ付勢された付勢位置では全長が第１
の長さに保たれ且つ接触子が前記突出方向とは反対方向
へ所定距離摺動された摺動位置では全長が前記第１の長
さよりも短い第２の長さに変えられる短縮手段と、を有
することを特徴としている。

【００１０】請求項１に記載の発明では、筒状の本体内
に収納された接触子の先端部をプリント基板の検査箇所
に接触させるため押し当てると、第１スプリングにより
先端部突出方向に付勢された状態にある接触子はその付
勢位置から付勢力に抗して突出方向とは反対方向へ摺動
する。接触子が所定距離摺動した摺動位置に達すると、
接触子と第１スプリングとの間に配置された短縮手段の
全長は、付勢位置での第１の長さから第２の長さへと短
くされる。このため、接触子に押されて撓んだ第１スプ
リングは短縮手段の全長が短くされた分だけ伸長し、そ
れにより生じる付勢力が接触子を突出方向へ押し出す力
となって接触子に付加される。

【００１１】このように、検査箇所に押し当てられる接
触子には、第１スプリングの撓み量（接触子の摺動距
離）に応じて大きくなる付勢力（検査箇所との接触力）
に加え、所定距離摺動すると突出方向へ押し出される力
が働くため、フラックス膜を確実に突き破ることがで
き、検査箇所との電気的導通が得られる。

【００１２】また、従来例１のような接触子を回転させ
る方法に比べて検査箇所を傷付ける恐れは少なく、さら
に、接触子と第１スプリングとの間に短縮手段を配置す
るだけの簡単な構成であるため、従来例２のように大掛
かりな装置を別途必要とすることもなく、安価に作製で
きる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
プリント基板検査用コンタクトピンにおいて、前記接触
子と前記短縮手段との間に、さらに第２スプリングが設
けられていることを特徴としている。

【００１４】請求項２に記載の発明では、接触子と短縮
手段との間に配置された第２スプリングが第１スプリン
グによる上記の押し出し力を吸収して緩衝機能を果たす
ため、検査箇所の破損防止により効果的である。また、
両スプリングのばね定数の組み合わせを変更すること
で、検査箇所への接触力、押し出し力、及びその吸収作
用の微調整が可能となり、設計自由度が大きくなる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
プリント基板検査用コンタクトピンにおいて、前記第１
スプリングは、ばね定数が前記第２スプリングより大き
くされていることを特徴としている。

【００１６】請求項３に記載の発明では、第１スプリン
グのばね定数を第２スプリングより大きくすることで、
短縮手段の短縮動作による第１スプリングの押し出し力
に対し第２スプリングの吸収作用が小さくされて、フラ
ックス膜を突き破るための力を確実に付加できる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求
項３の何れか１項記載のプリント基板検査用コンタクト
ピンにおいて、前記短縮手段は、前記付勢位置では前記
突出方向との直交平面に対して傾倒姿勢に保たれるとと
もに頂面に凸部又は凹部が設けられた傾倒部材と、前記
本体内に設けられ、前記接触子の摺動により移動する前
記傾倒部材をガイドするとともに前記摺動位置では前記
直交平面に対して直立姿勢とするガイド部と、前記頂面
側に配置され、前記直立姿勢とされた前記傾倒部材の凸
部又は凹部が係入可能な凹部又は凸部が設けられた係入
部材と、で構成されていることを特徴としている。

【００１８】請求項４に記載の発明では、付勢位置にお
いて、接触子先端部の突出方向と直交する平面に対し傾
倒姿勢に保たれている傾倒部材が、検査箇所に押し当て
られる接触子の摺動動作に伴い移動する。この移動時
に、傾倒部材は本体内に設けられたガイド部にガイドさ
れながら上記の摺動位置まで達すると、直立姿勢へと変
えられる。この姿勢変化により、傾倒部材の頂面に設け
られた凸部又は凹部が、傾倒部材の頂面側に配置された
係入部材の凹部又は凸部に係入し、傾倒部材の底面から
係入部材の頂面までの距離、すなわち全長が短縮され
る。このときの短縮動作は瞬時に行われるため、第１ス
プリングの伸長による押し出し力が強い衝撃力となって
接触子に付加され、接触子先端部でフラックス膜を確実
に突き破ることができる。

【００１９】またこの衝撃力も、緩衝機能を持つ上記の
第２スプリングとの組み合わせにより適度に設定可能で
ある。さらに、短縮手段を複雑な機構等を用いずに、上
述の傾倒部材と係入部材、及び本体内に設けたガイド部
で構成しているため、コンタクトピンの小型化が容易と
なりチェッカー等にも利用できる。

【００２０】請求項５に記載の発明では、請求項４記載
のプリント基板検査用コンタクトピンにおいて、前記傾
倒部材と前記係入部材との間に第３スプリングが配置さ
れていることを特徴としている。

【００２１】請求項５に記載の発明では、検査箇所に押
し当てられている接触子への押し当て力が取り除かれる
と、接触子は第１スプリング及び第２スプリングの付勢
力によって上記の摺動位置から付勢位置へと戻される。
このとき、傾倒部材と係入部材は、両部材の間に配置さ
れた第３スプリングの付勢力で離間し、凸部と凹部の係
入状態が解除される。同時に、傾倒部材はガイド部から
離脱し、元の傾倒した姿勢に戻される。

【００２２】これにより、接触子には検査箇所に押し当
てる度に衝撃力を付加することができ、検査を繰り返し
行う量産等にも対応できる。また、第３スプリングを傾
倒部材と係入部材の間に配置するだけであるため、上述
したコンタクトピンの小型化を阻害することもない。

【００２３】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、図面を
参照して本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２
には、本発明の第１の実施形態に係るコンタクトピンの
縦断面図が示されている。

【００２４】コンタクトピン１０は、内部を中空とした
円筒状のスリーブ１２を備えている。スリーブ１２は、
図中上方を後端側としてチェッカー等に取付けられたソ
ケットに嵌入される小筒部１４が形成され、図中下方の
先端側が小筒部１４よりも内径及び外径寸法が大きい大
筒部１６とされている。大筒部１６の先端部は徐々に縮
径しその端縁には断面円形の孔１８が穿設されており、
この孔１８には略円柱形状のニードル２０が挿通されて
いる。

【００２５】ニードル２０は、先端側が孔１８の径寸法
よりも僅かに小さい小径部２２とされ、小径部２２が孔
１８から外方へと突出している。また後端側が、小径部
２２よりも径寸法が大きく且つ大筒部１６の内径寸法よ
りも僅かに小さい大径部２４とされて大筒部１６内に収
納され、スリーブ１２から突出方向へ抜け出さないよう
にされるとともに、軸方向に沿って（図中矢印Ａ方向）
摺動自在とされている。なおここでは、プリント基板の
検査箇所に接触されるニードル２０の先端２５が図示の
ようなクラウン形状とされているが、円錐型等の他の形
状であっても構わない。

【００２６】ニードル２０の大径部２４後方（図中上方
を指し、以下の説明でも同様である）には、スリーブ１
２の大筒部１６に収納された圧縮コイルスプリング２６
（以下、単にスプリング２６と呼ぶ）が配置されてい
る。スプリング２６の後方には、外径寸法が大筒部１６
の内径寸法よりも僅かに小さくされた円盤状の支持コマ
２８が配置され大筒部１６内に位置し、支持コマ２８は
大筒部１６内を軸方向に沿って摺動可能とされている。

【００２７】支持コマ２８の後方には、略円柱形状の傾
斜コマ３０が配置されている。傾斜コマ３０は、径寸法
が小筒部１４の内径寸法にほぼ合わせられており、頂面
３２が傾斜コマ３０の軸心を通った軸線Ｌ２に対しての
直交平面である。この頂面３２の中央には、円柱状のピ
ン３４が頂面３２から垂直に突設されており、圧縮コイ
ルスプリング３５（以下、単にスプリング３５と呼ぶ）
が挿通されている（図２参照）。

【００２８】また、傾斜コマ３０の底面３６は軸線Ｌ２
と直交する平面に対して所定角度傾いており、図示のよ
うに底面３６が支持コマ２８に当接した状態では、傾斜
コマ３０がコンタクトピン１０の軸線Ｌ１との直交平面
に対し傾斜姿勢を保って大筒部１６の後方側に位置して
いる。

【００２９】傾斜コマ３０の後方には、外径寸法が小筒
部１４の内径寸法よりも僅かに小さくされた円盤状の受
けコマ３８が配置され小筒部１４内に位置し、この受け
コマ３８は軸方向に沿って摺動可能とされている。受け
コマ３８の底面４０中央には、断面円形で傾斜コマ３０
のピン３４よりも径寸法が少し大きくされた有底の孔４
２が形成されている。また、図示のように傾斜コマ３０
が傾倒した状態では、傾斜コマ３０のピン３４先端縁が
受けコマ３８の底面４０に当接し、傾斜コマ３０の底面
３６から受けコマ３８の頂面４４までの距離（全長）：
Ｈ１が確保されている。

【００３０】受けコマ３８の後方には、スリーブ１２の
小筒部１４に収納された圧縮コイルスプリング４６（以
下、単にスプリング４６と呼ぶ）が配置されている。こ
のスプリング４６は、前述のスプリング２６よりもばね
定数が大きくされており、後端部をスリーブ１２の後端
壁に当接させて受けコマ３８を先端側へと付勢してい
る。したがってその付勢力は、受けコマ３８から、傾斜
コマ３０、支持コマ２８を介し、スプリング２６の付勢
力とともにニードル２０に作用して、ニードル２０を突
出方向へ付勢するとともに図中矢印Ａ方向への摺動動作
を可能としている。

【００３１】図３には、このコンタクトピン１０をチェ
ッカーに取付けた状態が示されている。チェッカーに装
備されているコンタクトピン支持板５０は、図中下方に
セットされるプリント基板５６と対向しており、プリン
ト基板５６の検査箇所となる電極ランド５８との対応位
置にコンタクトピン取付孔５２が形成されている。この
コンタクトピン取付孔５２には、導電材料で作製された
ソケット５４が嵌入されており、ソケット５４はチェッ
カー内に設けられた電気回路と図示しない配線により電
気的に接続されている。

【００３２】そしてコンタクトピン１０は、スリーブ１
２の小筒部１４がソケット５４に嵌入されてコンタクト
ピン支持板５０に取付けられており、図示のようにニー
ドル２０の先端２５を電極ランド５８上に配置させてい
る。

【００３３】次に、本実施形態の作用を説明する。コン
タクトピン支持板５０を図３の位置からプリント基板５
６に近づけ（図中矢印Ｂ方向）、コンタクトピン１０の
ニードル先端２５を電極ランド５８に当接させる。そこ
からさらにコンタクトピン支持板５０を近接方向へ移動
させると、図４に示されるように、ニードル２０はスリ
ーブ１２内へ押し込まれるようにして後方へ摺動し、ス
プリング２６及びスプリング４６が撓み変形する。これ
らスプリング２６、４６の変形量が増すにつれ、ニード
ル先端２５の電極ランド５８への接触力も大きくされ
る。

【００３４】同時に、支持コマ２８、傾斜コマ３０、ス
プリング３５、及び受けコマ３８も後方へと移動し、傾
斜コマ３０の後端部側（頂面３２側）がスリーブ１２の
小筒部１４内へと挿入されていく。これにより、傾斜コ
マ３０は小筒部１４の内壁面１４Ａに摺接しガイドされ
て徐々に起立してくる。そしてニードル２０が所定距離
摺動すると、図５及び図６に示されるように、傾斜コマ
３０は、外周面が小筒部１４の内壁面１４Ａに嵌め合わ
せられて直立した状態となり、頂面３２に突設されたピ
ン３４が受けコマ３８の孔４２に位置合わせされる。

【００３５】すると、撓んでいたスプリング２６、４６
は弾性力で伸長し、ピン３４が孔４２に挿入されるとと
もにスプリング３５は撓み変形して密着する。これによ
り、傾斜コマ３０と受けコマ３８の全長が図１に示した
Ｈ１よりも短いＨ２へと短縮される。ここで、スプリン
グ２６よりもばね定数の大きいスプリング４６によって
付勢された受けコマ３８が密着したスプリング３５を介
して傾斜コマ３０に衝突し、瞬間的に大きな衝撃力が生
じる。そしてこの衝撃力は、スプリング２６により緩衝
されてニードル２０に付加される。

【００３６】このようにして生起されるニードル２０へ
の押し出し力により、電極ランド５８の表面に形成され
たフラックス膜がニードル２０の先端２５で確実に突き
破られ、電気的に導通される。また、ニードル２０に付
加される押し出し力は瞬間的であり、しかもスプリング
２６により緩和されて伝わるため、電極ランド５８の破
損等も回避される。

【００３７】このようにしてプリント基板５６の電気的
な検査が行われ、検査終了後にコンタクトピン支持板５
０が元の位置まで戻されると、ニードル２０は先端２５
が電極ランド５８から離間してスプリング２６及びスプ
リング４６の付勢力により突出方向へと付勢される。同
時に、スプリング３５の付勢力で傾斜コマ３０と受けコ
マ３８は離間し、ピン３４が孔４２から抜き出される。
また傾斜コマ３０は小筒部１４の内壁面１４Ａから離脱
し、底面３６が支持コマ２８に当接して図１及び図２に
示す元の傾倒した姿勢に戻される。

【００３８】以上説明したように、本実施形態に係るコ
ンタクトピン１０では、プリント基板５６の電極ランド
５８に押し当てられるニードル２０には、スプリング２
６、４６の撓み量に応じて大きくなる付勢力に加え、所
定距離摺動すると突出方向へ押し出される力が働くた
め、フラックス膜を確実に突き破り、電極ランド５８と
の電気的導通を得ることができる。さらに電極ランド５
８を傷付ける恐れも少ない。また、簡単な構成であるた
め小型で安価に作製でき、チェッカーにも利用できる。

【００３９】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。この第２の実施形態では、
上記第１の実施形態で説明した構成と同一構成部品もし
くは同じ機能を果たす構成部品について同一符合を付
し、その説明を省略する。

【００４０】図７には、本発明の第２の実施形態に係る
コンタクトピン６０の縦断面図が示されている。このコ
ンタクトピン６０は、第１実施形態の構成を簡素化した
ものであり、スプリング２６及び支持コマ２８が取り除
かれて、その分、ニードル６２の大径部６４が長くされ
ている。よって傾斜コマ３０は、この大径部６４の頂面
に底面３６を当接させて前述した傾倒姿勢を保ってい
る。

【００４１】このように、ニードル６２を付勢するスプ
リングが１個であっても、ニードル６２が所定距離摺動
されると傾斜コマ３０が小筒部１４の内壁面１４Ａにガ
イドされて直立し、スプリング４６に付勢された受けコ
マ３８が孔４２をピン３４に挿入させ、その衝撃力がニ
ードル６２に付加されるため、プリント基板の検査箇所
に存在するフラックス膜を確実に破ることができる。ま
た本実施形態は第１の実施形態に比べて構成が簡単であ
り、コストを抑えられる利点がある。

【００４２】なお、第１、第２の実施形態においては、
傾斜コマ３０にピン３４を突設し受けコマ３８に孔４２
を形成しているが、これらピンと孔は配置を入れ替えて
も構わない。またピンと孔の組み合わせに限らず、種々
の凹凸形状が適用できる。また、傾斜コマ３０と受けコ
マ３８の衝突においては、スプリング３５が密着して間
接的に行われる構造としたが、例えば、受けコマ３８の
底面側を筒状に形成し、その筒内にスプリング３５を配
置するなどにより、両コマを直接衝突させることもでき
る。

【００４３】また、ニードルに押し出し力を付加させる
構成は、上記実施形態で説明した傾斜コマ３０や受けコ
マ３８等に限らず、他の機構手段によっても実現可能で
ある。

【００４４】

【発明の効果】本発明のプリント基板検査用コンタクト
ピンは上記構成としたので、小型且つ低コストでありな
がらも、検査箇所を多大に傷付けることなくフラックス
膜を破り、検査箇所に確実に接触させて電気的導通を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るコンタクトピン
を示す縦断面図である。

【図２】図１のコンタクトピンの要部を拡大した縦断面
図である。

【図３】図１のコンタクトピンがチェッカーに取付けら
れた状態を示す正面図である。

【図４】コンタクトピンの動作を説明する説明図で、コ
ンタクトピンの縦断面を示し、ニードル先端がプリント
基板の電極ランドに押し当てられた状態である。

【図５】コンタクトピンの動作を説明する説明図で、コ
ンタクトピンの縦断面を示し、先端を電極ランドに押さ
れたニードルが所定距離摺動した状態である。

【図６】図５のコンタクトピンの要部を拡大した縦断面
図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係るコンタクトピン
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０、６０ コンタクトピン（プリント基板検査用コン
タクトピン） １２ スリーブ（本体） １４Ａ 内壁面（短縮手段／ガイド部） ２０、６２ ニードル（接触子） ２５ 先端（先端部） ２６ 圧縮コイルスプリング（第２スプリング） ３０ 傾斜コマ（短縮手段／傾倒部材） ３２ 頂面 ３４ ピン（凸部） ３５ 圧縮コイルスプリング（第３スプリング） ３８ 受けコマ（短縮手段／係入部材） ４２ 孔（凹部） ４６ 圧縮コイルスプリング（第１スプリング） ５６ プリント基板 ５８ 電極ランド（検査箇所） Ｈ１ 全長（第１の長さ） Ｈ２ 全長（第２の長さ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板の検査箇所に接触され電気
   的導通を得ることで前記プリント基板の検査を行うプリ
   ント基板検査用コンタクトピンであって、 筒状の本体と、 前記本体内に収納され、前記検査箇所に接触される先端
   部が本体から突出されるとともにこの突出方向に沿って
   摺動自在とされた接触子と、 前記接触子の後端部側に配置され、接触子を前記突出方
   向へ付勢する第１スプリングと、 前記接触子と前記第１スプリングとの間に配置され、接
   触子が前記突出方向へ付勢された付勢位置では全長が第
   １の長さに保たれ且つ接触子が前記突出方向とは反対方
   向へ所定距離摺動された摺動位置では全長が前記第１の
   長さよりも短い第２の長さに変えられる短縮手段と、 を有することを特徴とするプリント基板検査用コンタク
   トピン。
2. 【請求項２】 前記接触子と前記短縮手段との間に、さ
   らに第２スプリングが設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のプリント基板検査用コンタクトピン。
3. 【請求項３】 前記第１スプリングは、ばね定数が前記
   第２スプリングより大きくされていることを特徴とする
   請求項２記載のプリント基板検査用コンタクトピン。
4. 【請求項４】 前記短縮手段は、 前記付勢位置では前記突出方向との直交平面に対して傾
   倒姿勢に保たれるとともに頂面に凸部又は凹部が設けら
   れた傾倒部材と、 前記本体内に設けられ、前記接触子の摺動により移動す
   る前記傾倒部材をガイドするとともに前記摺動位置では
   前記直交平面に対して直立姿勢とするガイド部と、 前記頂面側に配置され、前記直立姿勢とされた前記傾倒
   部材の凸部又は凹部が係入可能な凹部又は凸部が設けら
   れた係入部材と、 で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３
   の何れか１項記載のプリント基板検査用コンタクトピ
   ン。
5. 【請求項５】 前記傾倒部材と前記係入部材との間に第
   ３スプリングが配置されていることを特徴とする請求項
   ４記載のプリント基板検査用コンタクトピン。