JP2002286750A - コンタクトプローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロービングの際にプロービング対象体に加
わる衝撃力を可能な限り小さくでき、しかも、耐久性を
向上させる。 【解決手段】 プローブ案内機構ＰＭに一端が取り付け
られて他端にプローブ本体２が固定されると共にプロー
ブ案内機構ＰＭによる案内に従ってプローブ本体２をプ
ロービング対象体Ｐに接触させ、かつその接触時に弾性
変形するコンタクトプローブ用固定具１０と、プローブ
案内機構ＰＭに固定された保持部材４によって保持され
ると共にプローブ本体２をプロービング対象体Ｐに接触
させたときにコンタクトプローブ用固定具１０の弾性変
形の方向とは逆方向にコンタクトプローブ用固定具１０
を付勢する付勢手段３とを備えたコンタクトプローブ装
置１であって、付勢手段３は、コンタクトプローブ用固
定具１０の弾性変形に応じて弾性変形するリング状弾性
体で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロービング対象
体にプローブ本体を接触させて電気的検査を行うための
コンタクトプローブ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のコンタクトプローブ装置（以
下、「プローブ」ともいう）として、図６に示すプロー
ブ３１が既に開発されている。このプローブ３１は、プ
ローブ本体２、コンタクトプローブ用固定具１０および
板バネ３２を備えて構成されている。

【０００３】この場合、プローブ本体２は金属材料を用
いて形成され、その先端２ａがプロービング対象体に接
触させられる。

【０００４】コンタクトプローブ用固定具（以下、「固
定具」ともいう）１０は、樹脂成形によって、または金
属材料を加工することによって製造され、プローブ本体
２を固定するためのプローブ固定部１１と、プローブ案
内機構ＰＭに取り付けるための横Ｌ字状の取付部１２
と、プローブ固定部１１および取付部１２を互いに連結
するための連結用アーム１３，１４とが一体化されて構
成されている。プローブ固定部１１の左側面には、嵌合
溝１１ａが形成されており、同図に示すように、プロー
ブ本体２を嵌合溝１１ａに嵌め込むことにより、プロー
ブ本体２およびプローブ固定部１１が一体化する。一
方、取付部１２は、固定具１０の一端に配置され、この
取付部１２には、同図に示すように、プローブ３１をプ
ローブ案内機構ＰＭに固定するための固定用孔１５ａ，
１５ｂが形成されている。また、連結用アーム１３は、
連結用アーム１４よりも短めの角棒状に形成され、取付
部１２およびプローブ固定部１１との連結箇所には、そ
の一部を円弧状に切り欠いて肉薄に形成された支点１６
ａ，１６ｂが形成されている。一方、連結用アーム１４
は、長尺の角棒状に形成され、取付部１２およびプロー
ブ固定部１１との連結箇所には、その一部を円弧状に切
り欠いて肉薄に形成された支点１６ｃ，１６ｄが形成さ
れている。これらのプローブ固定部１１、取付部１２、
連結用アーム１３，１４および支点１６ａ〜１６ｄによ
ってリンク機構ＲＭである四節回転機構が形成される。

【０００５】板バネ３２は、金属または合成樹脂によっ
て形成されている。この板バネ３２は、一端側の端部３
２ａが約９０度に折曲されて全体形状がＬ字状に形成さ
れている。また、板バネ３２は、連結用アーム１３の上
方に配置されると共に、その他端側が取付部１２の上面
に固定されている。さらに、板バネ３２は、その一端側
の端部３２ａがプローブ固定部１１の上部に当接するこ
とにより、プローブ固定部１１を図６において下方側に
常時付勢する。

【０００６】以上の構成を備えたプローブ３１は、取付
部１２に形成された固定用孔１５ａ，１５ｂを利用して
プローブ案内機構ＰＭにねじ止めによって固定される。
また、プローブ本体２と図外の検査装置とが電気的に接
続され、その検査装置によって生成された測定用信号が
プローブ本体２に供給される。

【０００７】このプローブ３１を用いてプロービング対
象体に対するプロービングを行う際には、まず、プロー
ブ案内機構ＰＭを駆動して、プローブ本体２の先端２ａ
をプロービング対象体の上方に位置させる。次に、プロ
ーブ案内機構ＰＭの案内に従ってプローブ３１を下動さ
せて、先端２ａをプロービング対象体Ｐに接触させる。
次いで、プローブ３１をさらに下動させると、各連結用
アーム１３，１４が取付部１２に対して各支点１６ａ，
１６ｃを中心として回転し、かつプローブ固定部１１が
各連結用アーム１３，１４に対して各支点１６ｂ，１６
ｄを中心として回転することにより、固定具１０が板バ
ネ３２の付勢力に抗して弾性変形する。この際には、固
定具１０自体の弾性力も加わるが、板バネ３２の付勢力
に比較すると小さいため、プローブ本体２は、主として
板バネ３２の付勢力によってプロービング対象体側に付
勢される。これにより、プローブ本体２の先端２ａとプ
ロービング対象体とが電気的に接続される。この後、検
査装置が、測定用信号をプローブ本体２の先端２ａを介
してプロービング対象体に印加した状態で所定の電気的
検査を実行する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このプロー
ブ３１には、以下の問題点がある。第１に、このプロー
ブ３１では、板バネ３２は、その他端側のみが取付部１
２に固定される片持ち構造となっている。このため、板
バネ３２の付勢力と共に板バネ３２における一端側（取
付部１２から延出する部位）の質量が固定具１０に加わ
っている。したがって、板バネ３２の等価質量（移動速
度と質量との作用を、接している点の移動速度と質量と
に置き換えた場合の実質的な質量をいう）が大きくなる
ため、プロービングの際にプロービング対象体に大きな
衝撃力が加わる結果、プロービング対象体の表面に大き
な接触痕を残すという問題がある。

【０００９】第２に、このプローブ３１では、固定具１
０が弾性変形する際に、板バネ３２が、取付部１２から
延出する部位の根元部分Ｇが常に基点となって弾性変形
する。したがって、このプローブ３１には、板バネ３２
の根元部分Ｇに疲労が集中して板バネ３２の耐久性が低
くなる結果、プローブ３１自体の耐久性も低下するとい
う問題がある。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、プロービングの際にプロービング対象
体に加わる衝撃力を可能な限り小さくでき、しかも、耐
久性を向上し得るコンタクトプローブ装置を提供するこ
とを主目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のコンタクトプローブ装置は、プローブ案内
機構に一端が取り付けられて他端にプローブ本体が固定
されると共に当該プローブ案内機構による案内に従って
当該プローブ本体をプロービング対象体に接触させ、か
つその接触時に弾性変形するコンタクトプローブ用固定
具と、前記プローブ案内機構に固定された保持部材によ
って保持されると共に前記プローブ本体をプロービング
対象体に接触させたときに前記コンタクトプローブ用固
定具の前記前記弾性変形の方向とは逆方向に当該コンタ
クトプローブ用固定具を付勢する付勢手段とを備えたコ
ンタクトプローブ装置であって、前記付勢手段は、前記
コンタクトプローブ用固定具の弾性変形に応じて弾性変
形するリング状弾性体で構成されていることを特徴とす
る。

【００１２】請求項２記載のコンタクトプローブ装置
は、請求項１記載のコンタクトプローブ装置において、
前記保持部材は、前記リング状弾性体の被保持部を円弧
状の状態で変形不能に保持することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るコンタクトプローブ装置の好適な実施の形態に
ついて説明する。なお、プローブ３１と同一の構成につ
いては同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１４】最初に、本発明におけるコンタクトプロー
ブ装置１（以下、「プローブ１」ともいう）の構成につ
いて、図１，２を参照して説明する。

【００１５】プローブ１は、プローブ本体２、コンタク
トプローブ用固定具（以下、「固定具１０」ともいう）
および、付勢手段としてのリング状弾性体３を備えてい
る。この場合、プローブ本体２および固定具１０はプロ
ーブ３１と同一に構成されている。なお、連結用アーム
１３は、リング状弾性体３と接触する上面が平坦面に形
成されている。

【００１６】リング状弾性体３は、金属、ゴムまたは合
成樹脂を用いてリング状に構成されている。具体的に
は、リング状弾性体３は、一例として肉厚が一定の短寸
円筒体で構成され、プローブ案内機構ＰＭに固定された
保持部材４に取り付けられて保持される。この場合、保
持部材４は、全体として直方体状に形成され、その一端
がプローブ案内機構ＰＭに固定されると共に、連結用ア
ーム１３の上方において、連結用アーム１３と平行な状
態に配置される。また、保持部材４の他端寄りの下面
（連結用アーム１３に対向する面）には、リング状弾性
体３を嵌め入れて固定するための半円状の凹溝４ａが形
成されている。ここで、凹溝４ａの内径は、リング状弾
性体３の外径と同一に設定されている。また、保持部材
４は、プローブ本体２の先端２ａがプロービング対象体
Ｐに非接触の状態においてリング状弾性体３と連結用ア
ーム１３とが軽く当接してリング状弾性体３の下側半分
が若干楕円状に変形するように、連結用アーム１３に離
間してプローブ案内機構ＰＭに取り付けられている。な
お、リング状弾性体３は、凹溝４ａの内周面全体に接着
剤が塗布された後に凹溝４ａ内に嵌め入れられることに
より、図２に示すように、その軸線Ｌが連結用アーム１
３の長手方向と直交するように保持部材４によって保持
されている。以上の構成により、保持部材４は、リング
状弾性体３の被保持部（上側半分）を円弧状の状態で変
形不能に、つまり、円弧状の状態を維持したままリング
状弾性体３を保持する。

【００１７】次に、プロービング時のプローブ１の動作
について、図２，３を参照して説明する。

【００１８】まず、プローブ案内機構ＰＭが、図２に示
すように、プローブ本体２の先端２ａをプロービング対
象体Ｐの上方に位置させる。次に、プローブ案内機構Ｐ
Ｍが、取付部１２を矢印Ａの方向に下動させる。これに
より、プローブ本体２が下動し、その先端２ａがプロー
ビング対象体Ｐに接触させられる。この場合、リング状
弾性体３がプローブ案内機構ＰＭと共に移動する保持部
材４によって保持され、かつリング状弾性体３における
連結用アーム１３との当接部位と、保持部材４によって
保持される被保持部位の頂点とが、矢印Ａ方向と平行な
仮想直線上に並んで配置される。このため、プローブ本
体２がプロービング対象体Ｐに当接したときに連結用ア
ーム１３に印加されるリング状弾性体３の等価質量が極
めて小さくなる。したがって、プロービング対象体Ｐに
加わる衝撃力がプローブ３１と比較して十分に小さくな
る。

【００１９】次いで、プローブ案内機構ＰＭが図３の矢
印Ａの方向に取付部１２をさらに下動させると、支点１
６ａ〜１６ｄが同図に示すように弾性変形する。その際
に、取付部１２の位置を基準として、連結用アーム１
３，１４が、支点１６ａ，１６ｃを中心として、矢印
Ｅ，Ｆの方向にそれぞれ相対的に回転させられる。ま
た、リング状弾性体３が、回転する連結用アーム１３に
よって偏平に弾性変形させられ、これにより、連結用ア
ーム１３との接触面積が徐々に拡大する。具体的には、
取付部１２の下動に応じて、リング状弾性体３では、円
弧状形状の下側半分の部位が、その下側から徐々に連結
用アーム１３の上面と当接して折曲（弾性変形）して偏
平に潰れた状態に移行する。したがって、リング状弾性
体３では、折曲する部位Ｈが同一の位置ではなく常に変
化する。また、連結用アーム１３に当接した部位から徐
々に偏平に潰れていくため、リング状弾性体３と連結用
アーム１３との間には摩擦力が発生しない。さらに、リ
ング状弾性体３は、その上側半分（被保持部）が保持部
材４によって円弧状の状態で変形不能に保持されている
ため、保持部材４の下面から突出するその下側半分が、
リング状弾性体３の側面視円弧状の被保持部を含む平面
内で弾性変形する。つまり、リング状弾性体３は、連結
用アーム１３の長手方向に対して垂直の方向から常に付
勢する。

【００２０】また、連結用アーム１３，１４が矢印Ｅ，
Ｆの方向にそれぞれ相対的に回転させられた場合、支点
１６ａ〜１６ｄの弾性力に基づく元の状態に復帰しよう
とする復帰力と共に、リング状弾性体３の弾性力に基づ
く元の状態に復帰しようとする復帰力（付勢力）がプロ
ーブ本体２の先端２ａに作用する。この際には、支点１
６ａ〜１６ｄの復帰力が相対的に小さいため、主として
リング状弾性体３の付勢力が先端２ａに作用する。この
場合、リング状弾性体３の付勢力に基づいてプローブ本
体２の先端２ａを介してプロービング対象体Ｐに印加さ
れる静圧と、プローブ本体２のストローク量（プローブ
本体２がプロービング対象体Ｐと当接した後のプローブ
案内機構ＰＭの移動量）とは、図４に示す関係を有す
る。なお、この関係を求めた際のリング状弾性体３は、
ゴムを用いて側面視形状が円形（直径：約５ｍｍ）で、
かつ断面形状も円形（直径：約０．５〜０．６ｍｍ）の
リング体に形成されている。この場合、図４における領
域Ｗは、連結用アーム１３とリング状弾性体３との当接
関係が浅い状態に対応し、リング状弾性体３の下半分が
偏平に潰れる以前の状態（図４中の形状参照）のときの
関係を示す。この領域Ｗでは、同図に示すように、スト
ローク量に対する静圧の変化量が小さくなっている。ま
た、領域Ｘは、リング状弾性体３における連結用アーム
１３との当接部位が偏平に潰れた状態（図４中の形状参
照）のときの関係を示す。この領域Ｘでは、同図に示す
ように、ストローク量に対する静圧の変化量が大きくな
っている。また、領域Ｙは、リング状弾性体３における
連結用アーム１３との当接部位の面積が増え、連結用ア
ーム１３に当接していない部位がハ字状に広がった状態
（図４中の形状参照）のときの関係を示す。この領域Ｙ
では、同図に示すように、ストローク量に対する静圧の
変化量が小さくなっている。なお、実際には、プロービ
ング対象体Ｐに接触した後におけるプローブ本体２のス
トローク量は、通常、０．５ｍｍ未満のため、保持部材
４と連結用アーム１３との離間距離を調節することによ
り、プロービング対象体Ｐの特性に応じて領域Ｗ、Ｘ、
Ｙの内のいずれの領域でリング状弾性体３を弾性変形さ
せるかを決定する。

【００２１】このように、このプローブ１によれば、プ
ロービングの際にプローブ本体２によってプロービング
対象体Ｐに加わる衝撃力をプローブ３１と比較して十分
に小さくすることができるため、プロービング対象体Ｐ
の表面に残る接触痕を十分に小さくすることができる。
また、連結用アーム１３との当接によって折曲されるリ
ング状弾性体３の部位Ｈが同一の位置ではなく常に変動
するため、折曲に伴う疲労をリング状弾性体３の表面全
域に亘って分散させることができる。したがって、リン
グ状弾性体３を長期に亘って使用できるため、プローブ
１の耐久性を十分に向上させることができる。また、連
結用アーム１３が回転してリング状弾性体３を弾性変形
させる際に、リング状弾性体３と連結用アーム１３との
間に摩擦力が生じないため、摩擦によるリング状弾性体
３の劣化も防止することができる。さらに、リング状弾
性体３は、その上側半分（被保持部）が保持部材４によ
って円弧状の状態で変形不能に保持され、その下側半分
が常に連結用アーム１３に対して直角となる状態を維持
しつつ弾性変形する。このため、リング状弾性体３が連
結用アーム１３を常に垂直の方向から付勢する結果、効
率良く付勢することができる。また、リング状弾性体３
によって連結用アーム１３に印加される付勢力が、その
弾性変形量（ストローク量）に応じて図４に示すように
変化する。したがって、保持部材４と連結用アーム１３
との離間距離を調節することにより、プロービング対象
体Ｐの特性に最も適した静圧でプロービングを行うこと
ができる。

【００２２】なお、本発明は、上記本発明の実施の形態
に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の
形態では、固定具１０は、リンク機構ＲＭを備えた構成
の固定具１０を例に挙げて説明したが、図５に示すよう
に、リンク機構ＲＭを備えていない固定具２２で構成さ
れたプローブ２１にも本発明を適用することができる。
また、リング状弾性体３としては、断面形状が、四角形
に限らず、円形のタイプを使用することもできる。さら
に、リング状弾性体３の側面視形状も、円形に限らず、
楕円形、多角形に形成することもできる。また、リング
状弾性体３に代えて、円板状（つまり円柱状）の弾性体
を用いることもできる。加えて、リング状弾性体３の質
量が小さく、その等価質量による衝撃力のプロービング
対象体Ｐに対する影響が無視できる場合、リング状弾性
体３を固定具１０側に固定し、リング状弾性体３の上部
を保持部材４の下面に当接させ、その上部を弾性変形さ
せる構成を採用することができる。また、リング状弾性
体３に当接する固定具１０の部位の表面形状は、上述し
た平坦面にみならず、凹状面若しくは凸状面に構成する
こともできる。また、リング状弾性体３の固定具１０に
対する向きも、リング状弾性体３の軸線Ｌが連結用アー
ム１３の長手方向（固定具１０の長手方向）と平行にな
るように設定することもできる。また、本発明における
保持部材は、プローブ案内機構ＰＭと一体的に構成する
こともできる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、請求項１のコンタクトプ
ローブ装置によれば、プローブ本体がプロービング対象
体に当接した際に、プローブ本体によってプロービング
対象体に加えられる衝撃力をプローブ３１と比較して十
分に小さくすることができるため、プロービング対象体
の表面に残る接触痕を十分に小さくすることができる。
また、固定具との当接によって折曲されるリング状弾性
体の部位が同じ位置ではなく常に変動するため、折曲に
伴う疲労をリング状弾性体の表面全域に亘って分散させ
ることができ、これにより、リング状弾性体を長期に亘
って使用できる結果、コンタクトプローブ装置の耐久性
を十分に向上させることができる。加えて、付勢手段と
固定具との間に摩擦力を生じさせることなく固定具によ
ってリング状弾性体が弾性変形させられるため、摩擦に
よるリング状弾性体の劣化も防止することができる。

【００２４】また、請求項２記載のコンタクトプローブ
装置によれば、リング状弾性体の被保持部を保持部材に
よって円弧状の状態で変形不能に保持したことにより、
リング状弾性体の当接部分を固定具に対して直角となる
状態を維持しつつ弾性変形させることができるため、リ
ング状弾性体が固定具を常に垂直の方向から付勢する結
果、効率良く付勢することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプローブ１の外観斜
視図である。

【図２】プローブ本体２の先端２ａがプロービング対象
体Ｐに接触する直前のプローブ１の側面図である。

【図３】プローブ本体２の先端２ａがプロービング対象
体Ｐ側に付勢されているときのプローブ１の側面図であ
る。

【図４】プローブ本体２のストローク量とプロービング
対象体Ｐに加わる静圧との関係を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係るプローブ２１の
外観斜視図である。

【図６】既に開発されているプローブ３１の外観斜視図
である。

【符号の説明】

１，２１ コンタクトプローブ装置 ２ プローブ本体 ２ａ 先端 ３ リング状弾性体 ４ 保持部材 １０ 固定具 １１ プローブ固定部 １１ａ 嵌合溝 １２ 取付部 Ｐ プロービング対象体 ＰＭ プローブ案内機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブ案内機構に一端が取り付けられ
   て他端にプローブ本体が固定されると共に当該プローブ
   案内機構による案内に従って当該プローブ本体をプロー
   ビング対象体に接触させ、かつその接触時に弾性変形す
   るコンタクトプローブ用固定具と、前記プローブ案内機
   構に固定された保持部材によって保持されると共に前記
   プローブ本体をプロービング対象体に接触させたときに
   前記コンタクトプローブ用固定具の前記前記弾性変形の
   方向とは逆方向に当該コンタクトプローブ用固定具を付
   勢する付勢手段とを備えたコンタクトプローブ装置であ
   って、 前記付勢手段は、前記コンタクトプローブ用固定具の弾
   性変形に応じて弾性変形するリング状弾性体で構成され
   ていることを特徴とするコンタクトプローブ装置。
2. 【請求項２】 前記保持部材は、前記リング状弾性体の
   被保持部を円弧状の状態で変形不能に保持することを特
   徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ装置。