JP2006234428A - コンタクトプローブおよび検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 コンタクトプローブと被測定部とを確実に接触させる、また、簡単な構造の検査装置で基板の両面の電極にコンタクトプローブを接触させる。
【解決手段】 金属板からなるコンタクトプローブ構成要素2,2を相互に重ね合わせてコンタクトプローブ1を構成する。各コンタクトプローブ構成要素2は、一方向に延びる長尺状のアーム部5と、アーム部5の基端側に連続しホルダに固定される基部4と、アーム部5の先端部に連続しアーム部5が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁6aを有する接触部6とを備えている。
【選択図】 図10
【解決手段】 金属板からなるコンタクトプローブ構成要素2,2を相互に重ね合わせてコンタクトプローブ1を構成する。各コンタクトプローブ構成要素2は、一方向に延びる長尺状のアーム部5と、アーム部5の基端側に連続しホルダに固定される基部4と、アーム部5の先端部に連続しアーム部5が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁6aを有する接触部6とを備えている。
【選択図】 図10
Description
この発明は、プリント配線基板などの電極に接触して、回路や電子部品の導通検査などを行なうコンタクトプローブおよびそれを用いた検査装置に関する。
従来から、プリント配線基板などに部品を実装した後や、センサなどの電子部品を製造した後の検査において、コンタクトプローブを備えた検査装置が用いられている。
このようなコンタクトプローブとしては、先端部を電極に点接触させるピン状のものが一般的である。図11にこのようなコンタクトプローブの一例を示す。従来のコンタクトプローブ101は、バネ102を備え、このバネ102により先端部103を前方に付勢して、先端部103を電極に一定圧力で押圧する。
このようなピン状のコンタクトプローブは、たとえば特許文献1(特開平8−35986号公報)に開示されている。
一方、特許文献2(実公平7−6531号公報)では、コンタクトプローブ相互の間隔を小さくするために、板材で構成したコンタクトプローブも提案されている。このコンタクトプローブにおいては、コンタクトプローブの下端に鋭角に形成された刃先状の接触部が設けられ、この先端部が電極に接触する。また、その中間部は横U字状とされており、そのバネ性により接触部を電極に押圧することができる。
特開平8−35986号公報
実公平7−6531号公報
特許文献1に記載されたような、ピン状のコンタクトプローブ101を用いた場合には、電極とコンタクトプローブ101とが点接触となるため、接触抵抗が大きく、測定精度を確保することが困難である。また、コンタクトプローブ101の先端部に、電極に設けられた予備はんだのフラックスなどが付着し、接触が不安定となることがあった。
また、特許文献2に開示されたような、板状のコンタクトプローブにおいても、刃先状の接触部が点接触するので、ピン状のコンタクトプローブを用いたときと同様に、接触抵抗の増大、接触部へのフラックスなどの付着による接触不良などの問題があった。
さらに、基板の両面にそれぞれ設けられている電極や、突出した板状電極などとの導通を図るために、基板や板状電極などの板体の両面の電極に同時にコンタクトプローブを接触させて検査を行なうことがある。板体が基板の場合について説明すると、図12に示すように、基板51の表面側および裏面側にそれぞれ配置されたコンタクトプローブ101を基板51に向かって接近させるように駆動させていた。そのため表面側および裏面側それぞれのコンタクトプローブ101を上昇または下降させる昇降駆動装置がそれぞれ必要となり、検査装置の大型化やコストアップなどの問題があった。
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コンタクトプローブと被測定部とを確実に接触させることができる、コンタクトプローブおよびこれを備えた検査装置を提供することを目的とする。併せて、板体の両面にコンタクトプローブを接触させることが可能な検査装置を、簡単な構造で構成することができる、コンタクトプローブおよびそれを備えた検査装置を提供することを目的とする。
この発明に基づいたコンタクトプローブに従えば、金属板からなるコンタクトプローブ構成要素を相互に重ね合わせて構成され、各コンタクトプローブ構成要素は、一方向に延びる長尺状のアーム部と、前記アーム部の基端側に連続しホルダに固定される基部と、上記アーム部の先端部に連続し上記アーム部が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁を有する接触部とを備えている。上記重ね合わせられたコンタクトプローブ構成要素は、相互に電気的に接続されると共に上記基部でのみ機械的に連結されており、上記アーム部はその弾性力によりその長手方向を半径とする円周方向に上記接触部を付勢して、上記接触縁を被測定部に押圧する。
この構成によると、コンタクトプローブが金属板からなるコンタクトプローブ構成要素を重ねて構成され、その基部でのみ機械的に連結されているので、それぞれのアーム部の付勢力により各コンタクトプローブ構成要素2,2の先端部は独自に動くことができる。これにより、一箇所の被測定部に対して、独自に動く二つの接触部を接触させることができるので、より確実にコンタクトプローブと被測定部とを導通させることができる。また、接触部の接触縁と被測定部とが線接触するので、両者間の接触面積が増大し、接触抵抗を小さくすることができる。
さらに、比較的剛性の高いアーム部の延びる方向と、接触縁が線接触する方向とが略平行に構成されているので、アーム部が延びる方向に被測定部をスライドさせながら接触縁に接触させることができる。この場合には、接触縁6a摺動することにより被測定部の表面に付着したフラックスなどを除去することができる。これにより、被測定部と接触部とを確実に接触させることができる。
また、上記コンタクトプローブにおいて、上記接触部は外側の表面から接触縁に接続するように傾斜したナイフエッジ形状を有し、一方のプローブ構成要素の接触縁と、他方のプローブ構成要素の接触縁とが沿うように構成してもよい。
この場合には、両接触縁が近接するので、被測定部の面積が小さい場合にも対応することができる。また、被測定部に略半球状の予備はんだが設けられている場合に、両接触縁が離間していると、各接触縁は予備はんだの傾斜した面に接触することとなり、予備はんだから脱落しやすいが、両接触縁が沿っているので、比較的平坦な頂点に両接触縁を接触させることができ、脱落を防止することができる。
さらに、上記コンタクトプローブの先端部に、上記接触縁に接続するように傾斜した傾斜面を設けてもよい。この構成によると、上記アーム部の延びる方向から接近する被測定部を傾斜面により上記接触縁に案内することができる。これによりアーム部が案内面により案内されて弾性変形することを前提とした設計が可能となるので、アーム部の弾性力を有効に作用させることで、接触部と被測定部とをより確実に接触させることができる。
この発明に基づいた検査装置に従えば、上記のコンタクトプローブを複数個備え、上記コンタクトプローブは対向可能に配置され、対向する上記コンタクトプローブの間隔は、両面に被測定部を備えた板体が上記コンタクトプローブ間に位置する状態において、上記アーム部の弾性力により板体両面の各被測定部に各接触縁が接触するように設定されている。
この構成によると、対向可能に配置されたコンタクトプローブ間に、板体を位置させるだけで、両面の被測定部に各コンタクトプローブを接触させることができる。これにより、コンタクトプローブを昇降させる機構が不要となり、両面接触の検査装置の構造を簡素化することができる。
また、上記の検査装置において、挿入される板体の側面に当接するガイドを板体挿入部の両側に設けてもよい。コンタクトプローブと被測定部との板体面内方向の位置は正確に位置決めする必要があるが、ガイドを板体の側面に当接するように設けることで、板体を正確に位置決めすることができる。
本発明に係るコンタクトプローブおよび検査装置によると、コンタクトプローブと被測定部とを確実に接触させることができる。また、簡素な構造の検査装置で、板体の両面に設けられた被測定部にコンタクトプローブを接触させることができる。
以下、この発明に基づいた各実施の形態におけるコンタクトプローブおよび検査装置の構造について、図を参照しながら説明する。図1は本実施の形態のコンタクトプローブの構造を示す斜視図である。
本実施の形態に係るコンタクトプローブ1は、金属板からなるコンタクトプローブ構成要素2,2を相互に重ね合わせて構成したものである。各コンタクトプローブ構成要素2は、一方向に延びる長尺状のアーム部5と、アーム部5の基端側に連続しホルダに固定される基部4と、アーム部5の先端部に連続しアーム部5が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁6aを有する接触部6とを備えている。
以下このコンタクトプローブ1の各構造について詳細に説明する。コンタクトプローブ1を構成するコンタクトプローブ構成要素2は、長尺状に加工された金属板からなり、その表面にはめっきが施されている。金属板を構成する材料としては、たとえば、機械的性質や耐食性に優れる燐青銅を用いることができる。また、表面には、たとえば錫めっきなどを施すことが好ましい。
コンタクトプローブ構成要素2は、図1に示すように、一方向に延びる長尺状に構成されており、アーム部5と、アーム部5の基端側に連続する基部4と、アーム部5の先端に連続する接触部6とで構成されている。アーム部5は、その長手方向に直交する方向の荷重に対して湾曲しやすいように、比較的細く構成されている。基部4は、検査装置のホルダに固定しやすいように、アーム部5に比べて比較的大きな高さを有している。
アーム部5は、比較的細く構成されているので、その先端に下向きの荷重が加わった場合には、図1に二点鎖線で示すように湾曲する。基部4のさらに後ろ側には、コンタクトプローブ構成要素2に導線を接続するための端子8が設けられている。
図2は、接触部の構造を示す斜視図である。図1および図2に示すように、接触部6は、アーム部5の先端に連続するように設けられており、その一部が、アーム部5の長手方向に直交する方向(図1および図2では上方向)に突出している。接触部6の突出方向の先端部は、接触部6の外側の表面(他方のコンタクトプローブ構成要素2と対向しない側の面)6bから接触縁6aに接続するように傾斜したナイフエッジ形状に加工されている。
図3は、コンタクトプローブの構造を示す分解斜視図である。他方のコンタクトプローブ構成要素2の接触部6も、同様に外側の表面から接触縁6aに接続するように傾斜したナイフエッジ形状とされており、図3に示すように、これらを重ね合わせると、両方の接触縁6a,6aは相互に沿う状態となる。
コンタクトプローブ1の先端部は、基部の方向に進むにしたがって接触縁6aに接近するように傾斜した傾斜面6cが設けられている。これによりコンタクトプローブ1の延びる方向から接近する基板などの先端が傾斜面6cに接触すると、傾斜面6cに案内されて、コンタクトプローブ1のアーム部5が弾性変形して接触部6の位置がずれ、接触部6の接触縁6aは基板の表面に当接する。
一対のコンタクトプローブ構成要素2,2は、重ね合わせられた状態で基部4,4がホルダに固定される。したがって、コンタクトプローブ構成要素2,2は、その基部4,4においては連結される。また、コンタクトプローブ構成要素2,2の後端部の端子8,8には、同一の導線が接続され、また、相互に接触しているので、これにより相互に電気的にも接続される。
一方、一対のコンタクトプローブ構成要素2,2が機械的に連結されるのは、基部4のみであるので、コンタクトプローブ構成要素2,2のアーム部5,5および接触部6,6は、独自に弾性変形して変位することができる。このように一対のコンタクトプローブ構成要素2,2を重ね合わせることにより、独自に動くことができる二つの接触縁2a,2aを持つコンタクトプローブ1を構成することができる。
本実施の形態のコンタクトプローブ1に基板上に設けられた、電極52を接触させる工程について説明する。コンタクトプローブ1と基板51の電極52とを接触させる場合には、図1に示すように、コンタクトプローブ1の延びる方向から基板51を接近させる。基板51の先端と傾斜面6cとが当接した後、傾斜面6cに案内されてコンタクトプローブ1のアーム部5が徐々に変形する。さらに、基板51を前進させると、基板51の電極52と接触部6の接触縁6aとが接触する。このとき、接触部6はアーム部5の弾性力により付勢されて、電極52の方向に押圧されているので、接触部6と電極52とを確実に接触させることができる。
図4は、基板の両面に設けられた電極にコンタクトプローブを接触させる状態を示す側面図である。基板51の両面に電極52が設けられている場合には、図4(a)に示すように、コンタクトプローブ1を対向配置する。このとき対向配置された、コンタクトプローブ1,1の間隔は、両者の間にこの基板51が挿入された状態において、アーム部5が若干変形して、その弾性力により基板51の両面の電極52に各接触縁6aが接触するような間隔に設定されている。
図4(a)においては、対向配置されたコンタクトプローブ1,1の接触縁6a,6aの間に上下に一定の間隔がある場合を示しているが、上側の接触部6の下端と、下側の接触部の上端とが水平方向に重なるようにしてもよい。この場合には、対向配置したコンタクトプローブ1,1を互い違いに設けることで両者の接触を回避することができる。
図4(a)に示すように、コンタクトプローブ1の前方から基板51を接近させると、上下に対向配置されたコンタクトプローブ1,1が変形し図4(b)に示す状態となる。このとき、接触部6は、アーム部5の付勢力により電極52に押圧されるので、両者を確実に接触させることができる。
また、接触部6の接触縁6aが電極52に線接触するので、点接触の場合に比べて接触面積が拡大し、接触抵抗を小さくすることができる。さらに、基板51が、接触縁6aの延びる方向から接近するので、接触縁6aが電極52の表面を摺動する。これにより、電極52の表面に予備はんだなどが設けられ、その表面にフラックスなどが付着しているような場合でも、接触縁6aによりこれが除去され、両者を確実に導通させることができる。
本実施の形態のコンタクトプローブ1を対向配置し、両者の間隔を適切に設定することで、コンタクトプローブ1を上下方向に全く駆動することなく両面52の電極に接触させることが可能な検査装置を構成することができる。
ここでは、両面に電極が設けられた基板51について説明したが、対向配置されたコンタクトプローブ1,1の間に金属板からなる板状電極を挿入することで、その両面に同時にコンタクトプローブを接触させることも可能である。この場合には、板状電極の表裏面にそれぞれコンタクトプローブ1,1が接触するので、板状電極との導通がより確実となる。
続いて、このコンタクトプローブ1を用いた検査装置について説明する。図5は、検査装置および検査対象の電子部品を示す斜視図である。図5は、複数のコンタクトプローブ1を有する検査装置11を示している。
検査装置11の先端には、検査対象である電子部品から突出した基板51が挿入される挿入口12が設けられている。挿入口12の内部に接触部6が突出するように、複数のコンタクトプローブ1が設けられている。このコンタクトプローブ1を保持する構造については後述する。
ここでは、一例として検査対象が近接センサの場合を示している。近接センサは、円筒状の近接センサ本体55を有しており、その一方の面から、基板51が突出している。近接センサは、図示しない搬送装置により近接センサ本体55が保持されて検査装置11まで搬送され、基板51が検査装置の挿入口12に挿入される。
図6は、検査装置の先端部の構造を示す斜視図、図7は、同正面図である。これらの図に示した検査装置においては、下側に4個のコンタクトプローブ1が横方向に配列されており、上側には1個のコンタクトプローブ1が対向して設けられている。これらにより基板51の両面に設けられた電極52に同時にコンタクトプローブ1を接触させることができる。
挿入口12の両側には、円柱状のガイド13,13が設けられている。挿入口12に挿入される基板51の両側面は、このガイド13,13に当接する。これにより挿入される基板51の水平方向の位置決めを行なうことができる。
挿入口12の上下には、基板51を案内する案内面14、15が設けられている。下側の案内面14は、コンタクトプローブ1の先端の傾斜面6cの一部と略一致するように設けられている。
図8は、検査装置の先端部の構造を示す、図6におけるVIII−VIII矢視断面図であり、図9は、同IX−IX矢視断面図である。図8に示すように、コンタクトプローブ1を保持する検査装置11のハウジングは、上下に重ねられた板材21,22により構成された上側ハウジング23と、同様に上下に重ねられた板材24,25により構成された下側ハウジング26により構成されている。上側ハウジング23を構成する板材21,22はボルト31により固定されており、下側ハウジング26を構成する板材24,25はボルト32により連結されている。上側ハウジング23と下側ハウジング26との間には、後ろ側から板状の連結部材27が挿入されている。上側ハウジング23、下側ハウジング26および連結部材27は、これらを貫通するボルト33により固定されている。
図9に示すように、下側のコンタクトプローブ1は下側ハウジング26の板材24に設けられたスリット24a内に位置している。コンタクトプローブ1の基部4には下方向に突出した突出部4aが設けられているが、この突出部4aが板材25に設けられた溝25aに嵌合されることでコンタクトプローブ1の基部4は下側ハウジング26に固定されている。本実施の形態では、下側ハウジング26が、下側に配列されたコンタクトプローブ1のホルダの機能を果たす。
コンタクトプローブ1の接触部6およびアーム部5の下側には、これらの下方向へのスライドを可能とする隙間が設けられている。一方、コンタクトプローブ1の横方向は、板材24に接触しており、横方向への動きが規制されている。これらの構造により、挿入口12に基板51が挿入されると、コンタクトプローブ1の接触部6は捩れることなく下方向に移動する。上側のコンタクトプローブ1も下側と同様の構造により固定されている。
またコンタクトプローブ1は金属板により構成されているので、薄く構成することができ、各コンタクトプローブ1,1間の間隔を狭くすることができる。これにより、小さいピッチで電極が配列された基板にも対応可能である。
下側ハウジング26を構成する板材24、25は、いずれも絶縁材料で構成されている。これにより各コンタクトプローブ1相互間を絶縁した状態で保持することができる。板材24,25はたとえば、POM(polyoxymethylene、アセタール樹脂)などにより構成することができる。
図10は、検査装置内における検査中のコンタクトプローブを示す斜視図である。基板51が挿入口に挿入されると、コンタクトプローブ1のアーム部5の弾性力により、接触部6が電極52に圧接される。このとき、コンタクトプローブ1は、コンタクトプローブ構成要素2を二枚重ねにして構成しているので、それぞれが独自に動くことができる。これにより一方のコンタクトプローブ構成要素2の接触縁6aにフラックスなどが付着した場合でも、他方のコンタクトプローブ構成要素2の接触縁6aが電極52に接触することで導通を確保することができる。
また、前方から基板51を挿入するだけで、基板51の両面に設けられた電極52に同時にコンタクトプローブ1を接触させることができる。これにより、コンタクトプローブ1を昇降させる機構が不要となり、簡単な構造で両面接触可能な検査装置を構成することができる。
上記実施の形態では、静止したコンタクトプローブ1,1間に基板51を挿入する場合について説明しているが、基板51を静止させ、ハウジングを駆動させて基板51を挿入するようにしてもよい。
また、基板51の上下面の電極52と対応する全てのコンタクトプローブ1とを必ずしも同時に接触させる必要はない。検査の手順上、時間差を持たせて接触するような必要がある場合には、たとえば、下側に配列されたコンタクトプローブ1を所定位置に静止さておき、それに下面側の電極52が接触するように基板51をスライドさせ、その後、上側のコンタクトプローブ1を基板51に向けてスライドさせて接触部6と上面側の電極52とが接触するようにしてもよい。この場合には、基板51が挿入されていない待機状態においては、下側のコンタクトプローブ1と上側のコンタクトプローブ1とは対向しないが、基板51の上下両面の電極52にコンタクトプローブ1を接触させた検査状態において、上側のコンタクトプローブ1と下側のコンタクトプローブ1とは基板51を挟んで対向する。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
1 コンタクトプローブ、2 コンタクトプローブ構成要素、4 基部、5 アーム部、6 接触部、6a 接触縁、6b 外側の表面、6c 傾斜面、11 検査装置、12 挿入口、13 ガイド、51 基板、52 電極。
Claims (5)
- 金属板からなるコンタクトプローブ構成要素を相互に重ね合わせて構成され、
各コンタクトプローブ構成要素は、一方向に延びる長尺状のアーム部と、前記アーム部の基端側に連続しホルダに固定される基部と、前記アーム部の先端部に連続し前記アーム部が延びる方向と略平行な方向に被測定部に線接触する接触縁を有する接触部とを備え、
前記重ね合わせられたコンタクトプローブ構成要素は、相互に電気的に接続されると共に前記基部でのみ機械的に連結され、
前記アーム部はその弾性力によりその長手方向を半径とする円周方向に前記接触部を付勢して、前記接触縁を被測定部に押圧する、コンタクトプローブ。 - 前記接触部は外側の表面から接触縁に接続するように傾斜したナイフエッジ形状を有し、一方のプローブ構成要素の接触縁と、他方のプローブ構成要素の接触縁とが沿うように構成されている、請求項1に記載のコンタクトプローブ。
- 前記接触縁に接続するように傾斜した傾斜面がその先端部に設けられている、請求項1または2に記載のコンタクトプローブ。
- 請求項3に記載のコンタクトプローブを複数個備えた検査装置であって、
前記コンタクトプローブは対向可能に配置され、
前記対向配置されたコンタクトプローブの間隔は、両面に被測定部を備えた板体が前記コンタクトプローブ間に位置する状態において、前記アーム部の弾性力により板体両面の各被測定部に各接触縁が接触するように設定されている、検査装置。 - 挿入される板体の側面に当接するガイドが、板体挿入部の両側に設けられている、請求項4に記載の検査装置。
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