JP2006090941A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】 コンタクトプローブの接触抵抗を低減させ、また、安定化させることを目的とする。
【解決手段】 導電性の筒状体からなるバレル３と、バレル３内に移動自在に配設され、バレル３から突出させたコンタクト端２Ｃ及びバレル３の断面に対し傾斜させたバイアス端２Ｂを有する導電性のプランジャー２と、バレル３内に配設され、プランジャー３を軸方向に付勢するスプリング４と、プランジャー２及びスプリング４に挟まれ、バレル３の内面に接触可能に配設され、バレル３の内径よりも長く、プランジャー２側の端部がテーパー状に小径化された導電性のバイアスピン５とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コンタクトプローブに係り、更に詳しくは、バイアス構造を有するコンタクトプローブの改良に関する。

コンタクトプローブは、種々の電子部品や回路基板上の電極端子に接触させ、当該電極端子を外部装置と一時的に導通させるためのプローブ装置である。例えば、回路基板の検査を行う際、当該回路基板上に狭ピッチで設けられた電極端子に対し、細い針状のプランジャーを弾性的に押圧接触させることにより、当該電極端子の電気的測定や、当該電極端子へ電源供給などを行うことができる。

図３は、一般的なコンタクトプローブの一例を示した外観図である。このコンタクトプローブは、棒状体からなるプランジャー２を、コンタクト端２Ｃを突出させた状態で、筒状体からなるバレル３内に挿入して構成される。このプランジャー２は、脱落することなく、かつ、挿抜方向に移動自在となるようにバレル３により保持されている。

また、プランジャー２は、バレル３内において軸方向に付勢されているため、コンタクト端２Ｃを図示しない電極端子に当接させれば、当該電極端子からの反力に応じて、プランジャー２の上記突出部の一部がバレル３内に弾性的に収容される。従って、適度な押圧力を保ちながら、コンタクト端２Ｃを電極端子に接触させることができる。

図４は、従来のコンタクトプローブの一構成例を示した断面図である。この図は、従来のコンタクトプローブ１１をバレル３の中心軸を含む切断面により切断した断面図であり、プランジャー２及びバレル３の接続部（図３の領域Ａ）が示されている。このコンタクトプローブ１１は、バレル３内にスプリング４が収容され、当該スプリング４の一端をプランジャー２のバイアス端２Ｂに当接させることによって、プランジャー２を付勢している。

上記コンタクトプローブ１１を構成するプランジャー２、バレル３及びスプリング４は、いずれも導電性部材からなり、電極端子に当接させるプランジャー２を外部装置に導通させる２つの導通経路を有している。すなわち、プランジャー２及びスプリング４の接点を経由させる第１の導通経路と、プランジャー２及びバレル３の接点を経由させる第２の導通経路とがある。

プランジャー２とバレル３内面との間には所定のクリアランス（隙間）が設けられているが、プランジャー２は、このクリアランス方向にも移動可能である。このため、バイアス端２Ｂがバレル３に対し偏心し、プランジャー２の側面がバレル３の内面に接触すれば、上記第２の導通経路が形成される。

従って、上記第１の導通経路が常時形成されているのに対し、上記第２の導通経路は、プランジャー２がバレル３内面に接触している場合にのみ形成される。つまり、第２の導通経路は常に形成されているとは限らず、コンタクトプローブの抵抗値（以下、接触抵抗と呼ぶ）が不安定になるという問題があった。このような問題点を考慮したコンタクトプローブが、従来から知られている（例えば、特許文献１及び２）。

図５は、特許文献１に開示された従来のコンタクトプローブの構成を示した断面図である。このコンタクトプローブ１２は、プランジャー２のバイアス端２Ｂが、バレル３の断面に対して角度を有して形成されている。このため、スプリング４の付勢力により、プランジャー２には、バレル３の中心軸に直交する押圧力が加えられ、プランジャー２をバレル３の内面に確実に接触させることができ、コンタクトプローブの接触抵抗を低下させるとともに、安定化させている。

また、図６は、特許文献２に開示された従来のコンタクトプローブの構成を示した断面図である。このコンタクトプローブ１３は、バレル３内にバイアスボール６が収容されている。このバイアスボール６は、導電性の球体からなり、プランジャー２とスプリング４との間に挟まれた状態でバレル３内に保持されている。

バイアス端２Ｂは、図５の場合と同様、バレル３の断面に対して角度を有して形成されている。このため、スプリング４の付勢力により、バイアスボール６に対し、プランジャー２の中心軸に直交する方向に押圧力が加えられ、バイアスボール６がバレル３の内面に押し当てられる。その結果、プランジャー２及びバレル３は、バイアスボール６を介して常時導通された状態となり、第２の導通経路が常時確保される。つまり、コンタクトプローブ１３は、バイアスボール６を利用して、プランジャー２をバレル３に確実に導通させるバイアス構造を有している。
特開２００４−６９５０８号公報（図６） 実開平５−４３０７６号公報（図５）

図５及び図６のコンタクトプローブは、図４のコンタクトプローブに比べれば、接触抵抗を低減させるとともに、安定化させることができる。しかしながら、コンタクトプローブの接触抵抗は、より一層低減され、また、安定化されることが望ましい。また、図６のコンタクトプローブでは、バイアスボール６が用いられており、当該バイアスボール６を精度よく製造するのが容易ではないという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、コンタクトプローブの接触抵抗を更に低減させ、あるいは、安定化させることを目的とする。また、このようなコンタクトプローブを安価に提供することを目的とする。

本発明によるコンタクトプローブは、導電性の筒状体からなるバレルと、上記バレル内に移動自在に配設され、上記バレルから突出させたコンタクト端及び上記バレルの断面に対し傾斜させたバイアス端を有する導電性のプランジャーと、上記バレル内に配設され、上記プランジャーを軸方向に付勢するスプリングと、上記スプリング及びプランジャーに挟まれ、上記バレルの内面に接触可能に上記バレル内に配設され、上記バレルの内径よりも長く、プランジャー側の端部がテーパー状に小径化された導電性のバイアスピンとを備えて構成される。

この様な構成により、バイアスピンの尖鋭部とプランジャーのバイアス端に対し、スプリングの付勢力をバレルの中心軸に直交する力として作用させることができる。このため、プランジャーのバイアス端側をバレルに対し偏心させ、プランジャーをバレル内面に確実に接触させることができる。また、バイアスピンが、バレルの中心軸に対して傾くことにより、バイアスピンとバレル内面とを２カ所において接触させることが可能になる。従って、これらの３つの導電経路を介して、プランジャーをバレルに導通させることができる。

また、本発明によるコンタクトプローブは、上記スプリングがコイルバネからなり、上記バイアスピンは、スプリング側の端部がテーパー状に小径化され、その先端が上記コイルバネ内に挿入されるように構成される。この様な構成により、バイアスピンを傾き易くし、バイアスピンとバレルとを２カ所においてより確実に接触させることができる。

本発明によるコンタクトプローブは、プランジャーのバイアス端をバレルの断面に対し傾斜させ、当該バイアス端及びスプリングに挟まれたバレルの内径よりも長いバイアスピンをバレル内に配設し、このバイアスピンのプランジャー側の端部をテーパー状に小径化している。このため、スプリングの付勢力を利用して、バイアスピンをバレルの中心軸に対して傾かせ、プランジャー及びバレル間の導通経路を増大させることができる。

従って、コンタクトプローブの接触抵抗を低減させることができ、安定化させることができる。また、バイアスピンは、プランジャーと同様にして製造することができ、バイアスボールに比べて製作が容易であるため、バイアス構造を有するコンタクトプローブを安価に提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ１０の要部について一構成例を示した断面図である。このコンタクトプローブ１０は、プランジャー２、バレル３、スプリング４及びバイアスピン５により構成され、いずれも導電性材料からなる。

プランジャー２は、断面が円形の概ね棒状体からなる。バレル３は、プランジャー２の直径よりも大きな内径を有する円筒体からなり、その中空部に挿入されたプランジャー２との間に所定のクリアランスを確保している。このプランジャー２は、コンタクト端２Ｃ側がバレル３から突出し、バイアス端２Ｂ側がバレル３内に挿入された状態で、回転自在、かつ、軸方向に移動自在に保持されている。また、バレル３の内面には周方向に延びる凸部からなるリブ３Ｒが設けられており、当該リブ３Ｒによって、プランジャー２の移動範囲が制限され、プランジャー２がバレル３から脱落するのを防止している。

バイアスピン５は、棒状体の両端を尖鋭化させた形状からなり、バレル３内においてプランジャー２及びスプリング４に挟まれ、回転自在に保持されている。また、バレル３内面との間に所定のクリアランスが設けられ、当該クリアランス方向にも移動することができる。

尖鋭部５Ｂ，５Ｓは、テーパー状に小径化させたバイアスピン５の両端部であり、先端に近づくほど外径が小さくなっている。これらの尖鋭部５Ｂ，５Ｓは、テーパー状の側面が滑らかな面であればよく、その先端部が鋭利である必要は必ずしもない。

ここでは、バイアスピン５が、プランジャー２と概ね同じ外径を有する円柱体であって、その両端が円錐体となるように加工され、各円錐体は、その頂点が概ね円柱体の中心軸上に位置しているものとする。バイアスピン５の本体部分は、プランジャー２と同様の加工精度を満たしていれば足り、また、両端の尖鋭部５Ｂ，５Ｓに高い加工精度は要求されない。このため、バイアスピン５は、プランジャー２と同様の製造プロセス、例えば旋盤加工によって製造することができ、バイアスボールを採用する従来のバイアス構造を採用する場合に比べ、コスト上昇を抑制することができる。

バイアスピン５の一方の尖鋭部５Ｂは、プランジャー２のバイアス端２Ｂに当接させている。このバイアス端２Ｂは、バレル３の断面（バレル３の中心軸に垂直な面）に対し、所定の角度を有する滑らかな面、例えば、段差を有しない平面や曲面からなる。つまり、
バイアスピン５の尖鋭部５Ｂがバイアス端２Ｂの端面上を滑りやすくし、また、プランジャー２及びバイアスピン５に対し、スプリング４の付勢力をクリアランス方向（バレル３の中心軸に垂直な方向）の力として作用させている。この結果、プランジャー２のバイアス端２Ｂ側の一部をバレル３の内面に安定的に接触させるとともに、バイアスピン５の尖鋭部５Ｂ側の一部をバレル３の反対側の内面に安定的に接触させることができる。

バイアスピン５の他方の尖鋭部５Ｓは、クリアランス方向に移動可能な状態で、スプリング４の端部と係合されている。ここでは、スプリング４が、金属線を螺旋状に巻回させたコイルバネからなり、尖鋭部５Ｓの先端を当該スプリング４の端部から上記コイル内へ挿入し、バネの付勢力を利用して、バイアスピン５及びスプリング４を係合している。

バイアスピン５のプランジャー２側の尖鋭部５Ｂが、バレル３内でクリアランス方向に偏位し、バレル３内面に接触した状態で、スプリング４の付勢力が加えられると、スプリング４側の尖鋭部５Ｓは、尖鋭部５Ｂとは反対向きのクリアランス方向に偏位し、バレル３内面に接触する。つまり、バイアスピン５がバレル３内で傾き、バイアスピン５の両端部付近がいずれもバレル３内面に当接し、少なくとも２点でバレル３と安定的に導通させることができる。

なお、バレル３の内面に対しバイアスピン５を２点で接触させるためには、バイアスピン５の軸方向の長さがバレル３の内径よりも長くなっている必要がある。また、プランジャー２を滑らかに移動可能にするには、バイアスピン５が、バレル３の内径よりも十分に長くなっていることが望ましい。

図２は、図１のバイアスピン５が傾いている様子を示した拡大図である。バレル３内で傾いたバイアスピン５は、接点７１においてプランジャー２と接触し、接点７２及び７３においてバレル内面と接触している。また、プランジャー２のバイアス端２Ｂ側は、比較的広い領域にわたって、バレル３の内面に接触している。これらの接触は、いずれもスプリング４の付勢力を利用しており、常時、安定的に確保される。

従って、プランジャー２は、３つの導通経路８１〜８３を介して外部装置と電気的に接続される。導通経路８１は、プランジャー２からバレル３へ直接導通する経路である。導通経路８２は、接点７１及び７２を経由する経路、導通経路８３は、接点７１及び７３を経由する経路であり、ともにバイアスピン５を介してバレル３に導通させている。

本実施の形態によれば、両端部を尖鋭化させたバイアスピン５をプランジャー２及びスプリング４間に配置することにより、スプリング４の付勢力により、バレル３内でバイアスピン５を傾かせ、バレル３内面に対し、バイアスピン５を少なくとも２点で接触させている。このため、簡単な構成により、プランジャー２の導通経路を安定的に増大させ、コンタクトプローブ１０の接触抵抗を低減させるとともに、安定化させることができる。また、バイアスピン５は、プランジャー２と同様の製造プロセスにより製造することができるので、安価に製造することができる。

本発明の実施の形態によるコンタクトプローブ１０の要部について一構成例を示した断面図である。 図１のバイアスピン５が傾いている様子を示した拡大図である。 一般的なコンタクトプローブの一例を示した外観図である。 従来のコンタクトプローブの一構成例を示した断面図である。 従来のコンタクトプローブについて他の構成例を示した断面図である（特許文献１）。 従来のコンタクトプローブについて他の構成例を示した断面図である（特許文献２）。

符号の説明

２ プランジャー
２Ｃ コンタクト端
２Ｂ バイアス端
３ バレル
４ スプリング
５ バイアスピン
５Ｂ，５Ｓ 尖鋭部
１０〜１２ コンタクトプローブ
７１〜７３ 接点
８１〜８３ 導通経路

Claims (2)

1. 導電性の筒状体からなるバレルと、
   上記バレル内に移動自在に配設され、上記バレルから突出させたコンタクト端及び上記バレルの断面に対し傾斜させたバイアス端を有する導電性のプランジャーと、
   上記バレル内に配設され、上記プランジャーを軸方向に付勢するスプリングと、
   上記スプリング及びプランジャーに挟まれ、上記バレルの内面に接触可能に上記バレル内に配設され、上記バレルの内径よりも長く、プランジャー側の端部がテーパー状に小径化された導電性のバイアスピンとを備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 上記スプリングは、コイルバネからなり、
   上記バイアスピンは、スプリング側の端部がテーパー状に小径化され、その先端が上記コイルバネ内に挿入されることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
   

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