JP2003526874A - 電気接触装置 - Google Patents

電気接触装置

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JP2003526874A
JP2003526874A JP2000584556A JP2000584556A JP2003526874A JP 2003526874 A JP2003526874 A JP 2003526874A JP 2000584556 A JP2000584556 A JP 2000584556A JP 2000584556 A JP2000584556 A JP 2000584556A JP 2003526874 A JP2003526874 A JP 2003526874A
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ボイル、スチーブン、エイ
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リカ エレクトロニクス インターナショナル インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 例えば、試験対象である回路基板またはその類似物と試験装置の間のインターフェースとして使用するための電気接触装置１０は、第１および第２の接触プランジャ１４，１６を有し、これらは外側筒体１２内に滑動可能に配設され、それぞれの接触突起１４ｃ、１６ｃが筒体の両端から外側へ延在している。第１接触プランジャ１４は中空であり、第２接触プランジャ１６の細長くなった長さ方向に延在する部分１６ａを滑動可能に支承し、これらの接触プランジャは該接触プランジャのそれぞれのばね座１４ｅ、１６ｇの間に取りつけられたコイルばね１８によって引き離されている。他の例１０´、１０″は前記プランジャの１つに形成された長さ方向に延在する複数の指状体１４ｈ、１６ｈを有し、これが他のプランジャと締まりばめされている。別の例１０(では、第１および第２の接触プランジャ１４″、１６″が、第１の接触プランジャの内腔内の直径の減少した部分１４ｋと、細長くなった部分１６ａの遠端における協働的な直径拡大部分１６ｍとにおいてインターロックされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、広義の概念で言えば、電気接触装置に係わり、特に、例えば、試験
装置、分析装置、および同種の装置を、試験対象である回路基板等と相互接続す
るために用いられる、ばね付勢式接触装置に関するものである。
【０００２】 （背景技術） ばね負荷された可動接点を有する電気接触装置は、回路基板や電気回路の試験
装置、およびその類似物において採用され、回路またはデバイスと１以上のテス
トポイント（試験点）との間において電気接続が行われる。前記電気接触装置は
、一般に、その内部で滑動可能な入れこ式の接触プランジャを有する金属製筒体
と、接触プランジャを、通常時は外側位置へ付勢するために金属製筒体内に配置
されたばねとから成っている。前記接触プランジャは、回路基板またはその他の
デバイスの試験パッドまたは類似物と係合するような、選択された形状の先端プ
ローブを備えた外端を有する。試験装置が試験手順の中でより高い無線周波数を
採用している場合には、整合されたインピーダンス系統の中で最短の可能な、い
わゆる電路を提供する必要性が増大する。前記電気接触組立体は可動部分を有し
、製造公差や採用する材料に或る程度の不整合を属性として有する。発生するす
べての不整合は直接的には接触組立体の長さに関係しており、従って、組立体が
長ければ長いほど、不整合も大きくなる。本発明の譲渡人に譲渡された共同出願
の米国特許出願第０９／１４５，９１４（その記載内容を本明細書に援用する）
においては、改良された短い長さの電気接触組立体が、中でも接地プランジャを
同軸ケーブルに取り付けることによって達成されることが記載されている。前記
装置は同軸ケーブルの信号導体上に支承される導電性内部プランジャ筒を備えた
内部接触組立体を有しており、前記内部プランジャ筒は接地プランジャと同軸関
係を保ちながら該接地プランジャから離隔されている。前記接触組立体の内部プ
ランジャの内部接触部分はプランジャ筒内に支承され、休止位置においては、第
１ばねによって所定方向へ選択された長さだけ接地プランジャより先へ延在する
ように付勢され、また該第１ばねよりも力の強いばね力を有する第２のばねによ
って、該接地プランジャと同軸ケーブルを該所定方向へ付勢される。操作する場
合には、接地プランジャより先へ外側に延在している前記内部接触部分と外部接
触部分とは試験状態において係合し、接地プランジャの外部接触部分と共平面状
態になるまで内側へ押し込まれる。次に両方の接触部分と、同軸ケーブルとが一
緒になって別の選択された長さだけ内側へ移動され、内部接触部分と外部接触部
分の両方に対して予想可能な接触圧力が得られる。内部と外部の接触部分の動き
を組み合わせることにより、組立体の全長を短くすることができ、従ってインピ
ーダンス不整合を最少にすることができる。しかしながら、ある種の使用目的に
おいては、試験装置に対して不動状態になった同軸ケーブルを取付けることも好
ましい。 ばね負荷された可動接点を有する電気接触装置は、回路基板や電気回路の試験
装置、およびその類似物において採用され、回路またはデバイスと１以上のテス
トポイント（試験点）との間において電気接続が行われる。前記電気接触装置は
、一般に、その内部で滑動可能な入れこ式の接触プランジャを有する金属製筒体
と、接触プランジャを、通常時は外側位置へ付勢するために金属製筒体内に配置
されたばねとから成っている。筒体前記接触プランジャは、回路基板またはその
他のデバイスの試験パッドまたは類似物と係合するような、選択された形状の先
端プローブを備えた外端を有する。試験装置が試験手順の中でより高い無線周波
数を採用している場合には、整合されたインピーダンス系統の中で最短の可能な
、いわゆる電路を提供する必要性が増大する。従来型のプローブ装置は前記プラ
ンジャを取囲み、かつ筒体内に配置された螺旋コイルばねを有しており、結果的
に望ましい電路より長くなる。米国特許第４６３６０２６に開示された他の装置
は、角度のついた傾斜面を備えた内端を有する金属スリーブ内に配置されたプラ
ンジャを採用しており、該傾斜面が横方向に変形可能な指状ばねと協働し、通常
時はプランジャを外側位置へ付勢している。この装置は結果として比較的短い電
路を提供することができるが、前記傾斜部分によって可動範囲が制限され、広範
囲に作動することができないという点で限度がある。また該装置を作る場合に用
いることのできるスリーブの直径に関しても限度がある。可動範囲が大きくなる
と、装置の直径も増大し、従って隣接する装置の間のピッチにも悪影響を与える
。さらに他の欠点は、前記傾斜部分における電気接触の直径を変化させることの
結果として可変的な幾何学的寸法を採用することは、整合したインピーダンス系
が不安定になるということにある。
【０００３】 （発明の開示） 本発明の目的は、試験装置およびその類似物を、試験しようとする回路基板の
接続パッドあるいは他の電気デバイスに対して、改良された短くて直接的な電路
を提供する正の接触圧力を有する装置を用いて、相互接続するための電気接触装
置を提供することにある。本発明の他の目的は、広範囲な条件の下で作動する装
置を提供することにある。さらに他の目的は、複数の装置を用いるために改良さ
れた微細なピッチを許容する電気接触装置を提供することにある。本発明の他の
目的は、信頼性のある、低価格の装置を提供することにある。
【０００４】 簡単にいうと、本発明の第１具体例による電気的な接続装置は、第１および第
２の概ね円筒形状の電気接触プランジャを具備し、該第１プランジャは第２の電
気接触プランジャの細長くなった部分を滑動可能に支承する内腔を有する管状に
なっている。前記第２の電気接触プランジャ上には、１つのばね座と第１接続プ
ランジャの内端によって形成された他のばね座との間において、螺旋コイルばね
が受けとめられており、従って、両方の接続プランジャが通常時は外側の位置へ
付勢される。主電路は第１接続プランジャと係合する第２接続プランジャの遠端
の細長い部分を斜めにさせるばねによって得られ、第２の過剰電路が、電気接触
プランジャの対応する反対側の部分において、管状の外側筒体を介して得られる
。変形例においては、第１電気接触プランジャの一部分がその内端において長さ
方向に延在する指状体として形成されており、これが半径方向内側へ少しだけ曲
げられ、第２電気接触プランジャと実質的に圧嵌状態になし、それによって該接
続プランジャの間で正の電気的な係合を提供する。他の変形例においては、第２
の電気接触プランジャの内端が２つに割れており、第１の電気接触プランジャの
内腔よりもわずかに大きな実際的な外直径になるまで広げられており、それによ
ってプランジャの間に正の電気的な係合を提供することができる。別の変形例に
おいては、２つの電気接触プランジャにはインターロック的なカラーと凹所部分
が設けられており、従ってこの電気接触装置は部品を保持するための金属製の筒
体なしで用いることができ、多量生産技術を用いてより簡単に組み立てることが
できる。
【０００５】 本発明による新規でかつ改良された接続装置の他の目的、利点、およびその詳
細は、本発明の好適例を、添付図面を参照しながら以下詳細に説明することによ
って明らかになるであろう。
【０００６】 （発明を実施するための最良の形態） 図１〜図３を見ると、本発明の第１具体例によって製作された電気接触装置１
０が示されており、これは概ね円筒形状の、端部開放型の、金めっきされたニッ
ケル銀のような適当な導電材料製管状筒体１２から成っており、第１および第２
の軸線方向に可動な電気接触プランジャ１４，１６が前記筒体１２内に配置され
、該筒体の両端１２ａ、１２ｂから外側へ延在している。該端部１２ａ、１２ｂ
において形成された開口は前記筒体の端部を半径方向内側へ圧延加工することに
より、減少した直径を有しており、以下に説明するように、筒体内で前記電気接
触プランジャを保持している。前記電気接触プランジャ１４，１６は金めっきさ
れたベリリウム銅のような適当な導電性材料から成る。接触プランジャ１４は概
ね円筒形状の、管状の、端部開放型の形状になっており、筒体内で滑動を受けと
めるために筒体１２の内直径よりわずかに小さい外直径を有する軸線方向に延在
する部分１４ａと、筒体１２の開放端１２ａより小さくなるように選択された小
さくなった外直径を有する第２の軸線方向に延在する部分１４ｂとを有している
。前記接触プランジャ１４の外端には、図示したように軸線方向に延在する突起
１４ｃのような、選択された接触係合の形状が形成されている。前記第１部分１
４ａには傾斜した移行表面１４ｄが形成され、これが圧延加工された筒体端部１
２ａと協働して、接触プランジャの外側への動きを制限することによって、接触
プランジャ１４の第１部分１４ａを筒体内に保持している。前記接触プランジャ
１４の内端には傾斜表面１４ｅが形成され、説明しようとしているコイルばね１
８のためのばね座として作用する。
【０００７】 第２の接触プランジャ１６は概ね円筒形状の、中実の形状に形成されており、
前記第１の接触プランジャ１４の内腔１４ｆ内で滑動可能に支承するように選択
された直径を有する、第１の細長い、軸線方向に延在する部分１６ａと、前記筒
体１２の圧延加工端部１２ｂを介して受けとめられるように選択された、前記部
分１４ｂの直径と同じ直径を有する第２の軸線方向に延在する部分１６ｂとを有
しており、軸線方向に延在する突起１６ｃのような適当な接触係合の形状を有し
ている。前記接触プランジャ１６にもまた中間部の軸線方向に延在する部分１６
ｄ、１６ｅが形成されており、該部分１６ｄは筒体１２の内腔内に滑動可能に支
承するように選択された外直径を有し、好ましくは前記接触プランジャ１４の部
分１４ａの外直径と同じである。前記軸線方向に延在する部分１６ｂと１６ｄの
間には傾斜のついた表面１６ｆが形成されており、これは前記接触プランジャ１
４の傾斜面１４ｄと同じ機能を有し、筒体１２の圧延加工された端部１２ｂと協
働して、第２の接触プランジャ１６の外側への動きを制限している。該軸線方向
に延在する部分１６ｄの内部対向端部には該円筒形状の接触プランジャ１６の長
さ方向軸線に対して直角になったばね座１６ｇが形成されているが、もし望みな
らば、前記ばね座１４ｅと同じような傾斜がついていてもよい。軸線方向に延在
する部分１６ｅはコイルばね１８の内直径より小さな望みの直径になっており、
前記軸線方向部分１６ａの直径より大きくなっている。ステンレス鋼のような適
当なばねワイヤでできたコイルばね１８はそれぞれの接触プランジャ１４と１６
の表面１４ｅと１６ｇとの間で延在し、プランジャを図２に示したような休止位
置へ向かって引き離している。接触境界として用いる間は、前記プランジャはば
ね１８の力に抗して内側へ押しつけられ、選択されたレベルの正の接触圧力を提
供する。コイルばねを接触プランジャの間に配置し、１つの接触プランジャを他
の接触プランジャ内で受けとめることによって、与えられた直径のプローブに関
して最大直径のばねコイルを用いることができ、ばねのコイルの数と、プローブ
と電路との全体的な長さを最小にしながら、ばね設計の自由度を最大にしている
。
【０００８】 ばね１８が圧縮されると、それは曲がり、接触プランジャ１４と１６の間で斜
めになり、接触突起１４ｃから図３の点Ａにおいて示したように、内面を画定す
る内腔１４ｆと接触プランジャ１６の細長い部分１６ａとの間の点へ、またそこ
から接触突起１６ｃへと、第１の電路が確立される。電流は接触プランジャの外
表面を高速で流れる（表皮効果）。図の点Ｂは、筒体１２の内面における金めっ
きと、接触プランジャ１４，１６の外面における金めっきとを介して第２の過剰
接触システムを形成する、対応的でかつ反対の電路パターンを示している。必要
に応じて、信号速度よりもバルク抵抗対策の方が主目的である場合には、第３の
接触システムを設けてもよい。３種類の接触システムの場合には、その導電性を
強化するために、ばねを金めっきされたベリリウム銅あるいはその類似物で作っ
てもよい。２種類の接触システムの場合には、特に高特性仕様に適するために、
コイルばね１８は余り導電性が高くならないように選択され、例えば不動態被覆
を有するステンレス鋼を用いて、ばねによる信号伝達を最小にし、従ってノイズ
の発生と誘導を最小にする。
【０００９】 例をあげると、図１から図３によって作られた接触装置の物理的な長さは約０
．２００インチ（５．０８mm）で、筒体１２の外直径は約０．０３０インチ（０
．７６２mm）である。
【００１０】 図４〜図６を見ると、他の例１０′が示されており、変形した接触プランジャ
１４′からなっており、軸線方向に延在する部分１４ａ′には軸線方向に延在す
る複数の溝１４ｇが形成され、軸線方向に延在する複数の指状体１４ｈが形成さ
れている。該指状体１４ｈは半径方向内側へ少し曲げて形成されており、細長い
部分１６ａが該指状体によって形成された開口内へ押しこまれて、実際的に締ま
りばめされた時に、伸長した休止位置にある時でさえも正の電気的な接触圧力が
得られるようになっている。図示したように、４つの指状体が設けられているが
、指状体の特定の数は選択の問題である。このような半径方向内側へ延在する指
状体を設けることによって、最適で、直接的、かつ過剰信号路が確保される。
【００１１】 図４〜図６に示したように、必要に応じて、接触プランジャの間の電気的係合
に悪影響を与えるような汚染物の侵入を防止するために、接触プランジャ１４´
の内腔内に密封用ボール２０を配置してもよい。該密封用ボール２０の直径は圧
嵌できる程度に選択され、接触係合突起１４ｃに近く内腔内に押しこまれる。
【００１２】 図７は、図４〜図６の変形例１０″を示しており、接触プランジャ１６´には
、図１から図３において以前に示したような溝なしの接触プランジャ１４ととも
に用いるために、軸線方向に延在する溝１６ｋによって、２つあるいはそれ以上
の軸線方向に延在する指状体１６ｈが形成されている。図７の例においては、前
記指状体１６ｈは半径方向外側へ少し曲げられており、接触プランジャ１４の内
腔内に挿入された時に望みの接触圧力が得られる。図７の例は中実部材から幾分
簡単な機械加工で得られ、指状体が長ければ長いほど指状体と接触プランジャ１
４との間の接触圧力を調整する自由度も大きくなる。もし望みならば、図７の例
だけでなく、図１から図３の例にも同様に、図には示していないが、前記密封用
ボール２０を用いてもよい。
【００１３】 図８は、変形例である接触装置１０¹が示されており、２つの接触プラン
ジャが外側の筒体１２を使用しないで相互にロックされており、これは特に部品
を振動させることによって組立てることによって、特に大量生産が可能となる。
図示したように、接触プランジャ１４″は図１から図４及び図７の接触プランジ
ャ１４と類似しているが、プランジャの内端には直径の小さくなった内腔１４ｋ
が設けられており、接触係合突起１４ｃとは反対側の端部には環状フランジ１４
ｎが設けられている。接触プランジャ１６″の軸線方向に延在する部分１６ａ″
には割れカラーを形成する直径の増した部分１６ｍが設けられており、これは前
記環状フランジ１４ｎと相互係合するようになっており、接触プランジャをロッ
クするばかりでなく、主電路を提供する。前記例においては、ばね１８を金のよ
うな貴金属をめっきすることによって、他の電路を提供してもよい。図８の例は
無線周波数の高特性を余り重要としないで、高密度で配置された複数の接触装置
を有するシステムにおいて、接触装置間のピッチを最小にすることが望まれる場
合に、低価格の装置として用いることができる。
【００１４】 図１〜図８に示し、説明してきたようにして作られた電気接触装置は、広範囲
な条件の下で有益な正のバイアス力と接触圧力を有し、従来型のデバイスよりも
微細なピッチを有する、改良された、短くなった電路を提供する。図１から図７
の接触装置は、外側の筒体１２が均一な電気抵抗特性を作り出す役割を果たして
、整合インピーダンスを有する無線周波数設計を提供するのに特に有用である。
【００１５】 本発明は、特許請求の範囲の定義内において、説明した実例に対する全ての変
形例および均等物を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１具体例である電気接触システムの側面図である。
【図２】 通常の、休止位置にある時の図１の構造物の長さ方向断面図である。
【図３】 図２と同様な図であるが、電気的な接触プランジャが内側へ押しこまれた位置
にあるところが示されている。
【図４】 本発明の変形例の、図２と同様な図である。
【図５】 図４の例において用いられる電気接触プランジャの長さ方向断面図である。
【図６】 図５の電気接触プランジャの左端図である。
【図７】 本発明の変形例の、図４と同様な図である。
【図８】 本発明の変形例の、図４と同様な図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月７日（２００１．１１．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項６】 前記第２電気接触プランジャには前記コイルばねのためのば
ね座として作用する、半径方向外側へ延在するフランジが形成されており、前記
第１電気接触プランジャの内端がコイルばねのための他のばね座を形成する表面
を有している請求項２に記載された電気接触装置。
【請求項７】 前記第１電気接触プランジャには前記内腔がその内端から外
端へ延在しており、汚染物の進入を防ぐために、該外端内に密封用ボールが押し
込まれている請求項１に記載された電気接触装置。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年３月２８日（２００２．３．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項７】 前記第２電気接触プランジャには前記コイルばねのためのば
ね座として作用する、半径方向外側へ延在するフランジが形成されており、前記
第１電気接触プランジャの内端がコイルばねのための他のばね座を形成する表面
を有している請求項２に記載された電気接触装置。
【請求項８】 前記第１電気接触プランジャには前記内腔がその内端から外
端へ延在しており、汚染物の進入を防ぐために、該外端内に密封用ボールが押し
込まれている請求項１に記載された電気接触装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ， ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々が内端と外端を有し、その外端において選択された電気
    接触形状を有する、概ね円筒形状の第１および第２の電気接触プランジャであっ
    て、該第１電気接触プランジャが少なくともその内端において形成された長さ方
    向に延在する内腔を有し、該第２電気接触プランジャが該第１電気接触プランジ
    ャの前記内腔内で滑動可能に支承される細長い円筒状部分を有す前記第１および
    第２の電気接触プランジャと、 該第１および第２の電気接触プランジャの間で延在し、該電気的プランジャを引
    き離すためのコイルばねと、該第１および第２の電気接触プランジャの外側への
    動きを制限するための装置とを具備する電気接触装置。
  2. 【請求項２】 導電性材料から成る端部開放型の管状筒体を更に具備し、該
    管状筒体内には、前記管状筒体の各開放端を貫通して延在する各電気接触プラン
    ジャの外端部で前記第１および第２の電気接触プランジャが支承されている請求
    項１に記載された電気接触装置。
  3. 【請求項３】 前記電気接触プランジャの間の動きを制限するための前記装
    置が、前記管状筒体の開放端において、各電気接触プランジャの各部分と相互作
    用をするように、内側へ延在する部分を含む請求項２に記載された電気接触装置
    。
  4. 【請求項４】 前記電気接触プランジャの間の動きを制限するための前記装
    置が、前記筒体の開放端において、細長くなった円筒形状部分の先端における半
    径方向外側へ延在するカラーと、第１の電気接触プランジャの内腔径が減少した
    部分とを含み、一方の電気接触プランジャには長さ方向に延在する指状体が形成
    され、他方の電気接触プランジャと滑動係合するようになっている請求項１に記
    載された電気接触装置。
  5. 【請求項５】 前記第１電気接触プランジャの内端には、長さ方向に延在す
    る複数の指状体が形成されており、該指状体が第１の電気接触プランジャと滑動
    係合するために付勢されている請求項２に記載された電気接触装置。
  6. 【請求項６】 前記第１電気接触プランジャの１つの内端には長さ方向に延
    在する少なくとも２つの指状体が形成されており、それが別の電気接触プランジ
    ャと滑動係合するために付勢されている請求項１に記載された電気接触装置。
  7. 【請求項７】 前記第２電気接触プランジャには前記コイルばねのためのば
    ね座として作用する、半径方向外側へ延在するフランジが形成されており、前記
    第１電気接触プランジャの内端がコイルばねのための他のばね座を形成する表面
    を有している請求項２に記載された電気接触装置。
  8. 【請求項８】 前記第１電気接触プランジャには前記内腔がその内端から外
    端へ延在しており、汚染物の進入を防ぐために、該外端内に密封用ボールが押し
    込まれている請求項１に記載された電気接触装置。
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