JP2008122392A - フィンガー・テスター - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コンポーネント化されていない回路基板を試験するためのフィンガー・テスターに関する。
【解決手段】互いに対向して配列された２個の静磁束部材（３１，３２；４７，４８；５２，５３）を有するリニアモータと、それらの間に移動可能に搭載され、非磁性材料で形成され、しかも規則的な間隔で磁性材料により形成した帯状の電機子部材（４５）を持つ電機子プレート（４３）とで構成された、コンポーネント化されていない回路基板の試験に用いるフィンガー・テスターで試験プローブを駆動する。

Description

本発明は、コンポーネントから構成されていない回路基板を試験するフィンガー・テスターに関する。

基本的に、回路基板を試験するための試験装置は、二つのカテゴリー、すなわち、フィンガー・テスターおよび並列テスターに分類することができる。並列テスターは、アダプタにより試験中の回路基板の全部または少なくとも大部分の接触点に、同時に接触する試験装置である。フィンガー・テスターは、コンポーネント化されていない、またはコンポーネント化されている回路基板を試験するための試験装置で、二つまたはそれ以上の試験フィンガーで個々の接触点を順次走査する。

コンポーネント化されていない回路基板の試験の場合、コンポーネント化された回路基板の試験や回路内試験に比べて、より多く回路基板の接触点に触れなくてはならない。したがって、コンポーネント化されていない回路基板用フィンガー・テスターが市場で成功するための要因は、所定時間の間に回路基板の試験点に接触することができる速度である。

通常、試験フィンガーは、クロスバー上を移動するスライドに固定されていて、上記スライドはガイド・レール上を移動する。それ故、スライドは、通常、長方形をしている試験領域の任意の場所に位置させることができる。試験中の回路基板の接触点に接触するために、スライドはクロスバー上を垂直に移動することができ、よって回路基板の上または下から、試験フィンガーを接触点の上に置くことができる。

フィンガー・テスターはＥＰ０，４６８，１５３Ａ１に開示されており、フィンガー・テスターを用いた回路基板の試験方法はＥＰ０、８５３，２４２Ａ１に開示されている。ＥＰ９９０、９１２Ａには、回路基板の試験点と接触するために、試験プローブ から延出動作ができる試験針を持つフィンガー・テスター用の試験プローブ が開示されている。回路基板の試験点に接触すると、試験針は側方に曲がり、それによって回路基板の接触点上の機械的応力が制限される。上例の場合、試験針は電磁気的力によって駆動される。同様にばね性のある試験針が用いられる試験プローブ も知られている。もしも試験針が試験用回路基板に対して垂直に搭載されていると、ばね性のある試験針が一定のサイズを持つために、隣同士近接している２個の回路基板の試験点に接触することができない。というのは、試験針にあるプローブ素子を望み通りの近さでは配置できないからである。

上記の欠点を避けるために、適切なテスターにおいては、試験針は試験用の回路基板に対してある角度を持って搭載されていた。こうすることによって、プローブ素子を有する二つの試験針を非常に接近して並べることができる。しかしながら、この方法には、ばね性のある試験針を下に押し付けると、プローブ素子が試験される回路基板の表面にそって移動してしまうという欠点がある。高速度の接触動作の場合、回路基板にスクラッチ傷をつけてしまう。さらに、試験針が傾斜しており、一方、プローブ素子は回路基板の表面を平行に移動するので、回路基板に接触する位置が不正確になってしまう。

このような問題を回避するために、先端に試験針があり、比較的長く、水平に搭載されたばね性アームを有するテスト・プローブが開発されてきた。この長いばね性アームの長所は、ほんの少し角度を変えただけで比較的大きなばね動作が行えることである。この手段によって、試験される回路基板の表面に対する平行の動きを、完全に避けることはできないものの小さく保つことができる。また、この種の試験プローブ では、試験される回路基板の表面がスクラッチされる危険がある。さらに、ばね性アームの形状が大きいせいで試験プローブ が比較的重いので、プローブ素子が高速度で回路基板上に置かれると回路基板に損傷を与えてしまう。このような損傷を抑制するために、ばね性アームの領域にばね性アームのどんなゆがみも検知できる光電スイッチが設けられている。ばね性アームのゆがみが検知された場合には、回路基板に損傷をさらに与えるのをできるだけ早く避けられるように、試験プローブ の動きに制動がかけられる。

ばね性アームの形状がかなり大きいので、測定に好都合な高周波信号による電気的放射をばね性アームから遮蔽するには非常にコストがかかる。

さらに知られた試験プローブ として固定針があり、平行操舵ユニット手段により台に固定されている。平行操舵ユニットはプラスチックで形成された２個の支えアームからなり、支えアームの一端は台に装着され、他方の一端には固定針が装着される。今、水平操舵ユニットが旋回すると、この針は上方に垂直に移動する。プローブ素子を有する試験針の端部は試験針の残余に対応した曲がりを生じ、プローブ素子が試験プローブ から少し突き出る。この手段により、隣同士近接した２個の回路基板の試験点を２個の試験プローブ で接触させることができる。平行操舵ユニットの支えアームは旋回する平行操舵ユニットが回路基板の表面に最小の平行移動を引き起こすように配置される。

上記試験プローブ の欠点は、試験針に装着された測定信号を供給するケーブルが強度と重量を有するために、試験プローブ が急速に回路基板に突き当たるときに相当な衝撃を生じ、それにより試験される回路基板に損傷が引き起こされてしまうことである。特にこれは、２個の試験針が平行操舵ユニットに装着され、各試験針に4-ワイヤ測定を行なうためのケーブルが装着された実施例にあてはまる。

米国特許第５，８０４，９８２号は、集積回路の接点を試験するための試験プローブ を開示している。この試験プローブ は弾性のある２個の支えアームを有しており、一端がテスターのフレームに固定されている。２個の支えアームは互いに平行して並べられており、またこれらの支えアームは、フレームから離れた支えアームの２個の終端部の間に非磁性部材を搭載している。この部材の下方部に試験針が嵌め込まれている。支えアームの間には電磁コイルが設けられており、下方に垂直にこの支えアームを動かせるように、先にある磁石と協働する。

回路基板の接触点への接触は、試験プローブ に配置された電磁コイルの励磁を用いる試験プローブ 手段により、試験針が接触点に移動されることによって行われる。

ＷＯ９６/２４０６９は、フラットなコンポーネントの回路内試験用の装置に関係している。この装置の試験プローブ では、一つの端部にフラットコンポーネントの試験接点に接触するために旋回できる試験針を持っており、もう一つの端部に試験針を旋回させるための微調整機構を持っている。

本発明の課題は、コンポーネント化されていない回路基板を試験するために、試験用回路基板に損傷を与えずに高速で試験プローブ が接触できるフィンガー・テスターを提供することである。

本発明における上記課題は、請求項１の形態のフィンガー・テスターによって解決される。本発明の長所は従属する請求項に開示されている。

本発明のコンポーネント化されていない回路基板の試験用のフィンガー・テスターは、２個の静磁界素子が一方の端部の反対側に配置され、かつ、これらの中間に非磁性体かならなる移動可能な電機子板が搭載されたリニア・モータと、電機子板に規則的な間隔で搭載された本発明の試験プローブ に磁性体で形成した帯状の電機子板素子で構成されている。

本発明によるフィンガー・テスターを用いて、回路基板の試験点に機械的な衝撃を与えずに、高速度の垂直移動を行うことができる。

発明を解決するための最良の形態

以下において、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

図１、２は本発明の第１実施例の試験プローブ １を示している。本実施例の試験プローブ は０．３〜０．５ｍｍ径の針３で形成された試験針２を持っている。針３は、たとえば鋼鉄やタングステンで形成されている。針３は、たとえばテフロン材からなる絶縁層で被覆されている。この被覆層は、さらに電気伝導層で覆われる。この電気伝導層で覆われた被覆層は、針３が作る電界を遮蔽するシールド４を形成する。針３はシールド４の両端から延出しており、一方の端部はテーパ状のプローブ素子５となっている。プローブ素子に対する他方の端部で、針２または針３が２個の支えアーム６，７に接続されている（以後、支えアーム６，７を「上支えアーム」という）。さらに２個の支えアーム８，９が、上支えアーム６，７と試験針２の間に、少し離れてシールド４に固定されている（以後、支えアーム８，９を「下支えアーム」という）。上支えアーム６，７と下支えアーム８，９の２個の対アームは、中央部で屈曲を持つ線部材でそれぞれ形成されており、この屈曲した箇所において、電気伝導する接続法、たとえば半田によって試験針２に固定されている。このように、支えアーム６，７と８，９のそれぞれの対は二等辺三角形 を作っており、この二等辺三角形 の頂点が試験針２に位置している。

支えアーム６から９は、試験針２からずっと離れた台１０に固定されている。台１０は電気的に絶縁性のプラスチック部であり、その上方に接面端子１１ａ〜１１ｈの列が設けられている。各上支えアーム６，７は、それぞれ対応する接面端子１１ａと１１ｈに電気通路で接続されている。下支えアーム８，９は、電気的に伝導する金属ピン１２（図４参照）により接続されており、金属ピン１２は台１０を垂直に貫通して延出し、電気通路を経由して接面端子１１ｂと１１ｇに接続している。

これらの接面端子１１ａ〜１１ｈは、先方にある図示しない電気配線により、台１０に形成された図示しない電気プラグコネクタに接続されている。台１０はフィンガー・テスターの試験ヘッドに差し込めるようにプラグインの形状になっている。本実施例では、台１０はスロット１３を有しており、このスロット１３は試験針２から離れた態様で台１０の側面に導かれる。また、台１０は、スロット１３に対して適性角度になるように配置された貫通孔１４を有している。このようにして、スロット１３を用いて台１０を試験ヘッド壁１５に押し付けることができ、また、台にある貫通孔１４と対応する壁１５の貫通孔にピンを通す方法で固定することができる。台１０が試験ヘッド壁１５に押付けられるか、または差し込まれると、接面端子１１ａ〜１１ｈに接続された電気配線が試験ヘッドの対応する電気通路に電気的に接続される。

試験針２に隣接した台１０の側面には光電スイッチが付けられている。平面で見ると、光電スイッチ部材１６は、台１６ａと２個のリム１６ｂからなり、Ｕ字形をしている。端部の２個のリム１６ｂの一方の内側には光源が、他方のリム１６ｂには光信号を受ける光センサが配置されている。このように、前記光源と光センサは光学測定部を形成する。平面図では、光源と光センサは、たとえば１ｍｍに達する縦長の大きさを有している。試験針２には、薄い金属シートかならなる測定用羽板１７が固定されている。試験プローブ １の縦方向中心部に置かれた測定用羽板１７は、垂直に配置されており、支えアーム６，７と８，９に対してそれぞれミラー面となっている。測定用の羽板１７の上端は測定用エッジ１８として設計されており、図１の最初の位置で作動する。そこでは支えアーム６〜９はまっすぐなラインで、水平面にある角度を持って、しかも光学測定部の真下に配置された状態で作動する。

試験用回路基板上に試験プローブ を置くに際して、試験針２は力を受け、この力が支えアームを最初の位置から旋回位置（図１と２において上方へ）旋回させる。この方法により、測定用エッジ１８は光学測定部に導かれる。傾斜した測定用エッジ１８を設けることによって、光電スイッチで測定する信号が試験針の移動した距離に比例して検出されるように、試験針が台１０に対して移動する距離に比例して光学測定部が妨害される。

光電スイッチ部材１６は、他の接面端子と同じく、電気プラグコネクタによって試験ヘッドに接続された接面端子１１ｃ〜１１ｆのいずれかに、４個の電気通路のそれぞれの通路を経由して接続されている。

図７は、台１０の上部と下部に支えアーム６，７と８，９を、また試験針２をそれぞれ設けた本発明の試験プローブ １の側面概念図である。試験プローブ １が試験用回路基板に接触させられる場合、プローブ素子５を有する試験プローブ １は回路基板上に置かれることになる（方向１９）。これにより、台１０に対して方向２０に試験針２が動かされる（図５において上方へ）。以下において、この方向２０を試験針２の移動方向２０という。側面から見ると、上支えアームと支えアームの間に配置され、対応した台１０の境界端部と試験針２が一緒になったことで、上下の支えアーム６，７と８，９は台形を形成する。図７にミリメータ単位で示したように、各部の長さは、試験針２の移動において、最初に上支えアームと下支えアームで橋架けされた面に対して適正な角度に位置する直線２１に沿って、所定の距離、たとえば５ｍｍ以上プローブ素子５が移動できるように設計されている。

回路基板方向に移動する試験プローブ １の方向１９は、台１０に対して試験針の移動方向２０とちょうど反対方向であり、プローブ素子はこの移動方向２０に平行な直線にそって移動することから、試験用回路基板の表面に平行する移動要素はなく、そのためプローブ素子５が回路基板の表面をスクラッチしないことを保証する。このようにして、試験プローブ が試験片上に置かれたときにプローブ素子が動くことはない。

図１２は、試験プローブ が台形状に配置された側面を模式的に示したものである。ここでは、側面から見た上支えアーム６，７の長さは変数ａで、下支えアーム８，９の長さは変数ｂで、試験針２の長さは変数Ｌで、そして上と下の支えアームの間の試験針２の切断面の長さは変数Ｌ０で指定されている。図１２に示した配置では、もしこれらの長さが、たとえば次の式に一致する場合には、プローブ素子は動くことがない。

この式は、角度が零以上、かつπ／２未満の場合に当てはまる。

またこの式は以下の展開式でも表すことができる。

試験プローブ の小さな動きに対しては、上式は次のように単純化できる。

このように、上記述べたこれらの式はプローブが実質的に垂直方向に動く実施形態を記述している。このことは図１２の台形状の配置に当てはまる。

図２と図７を参照して、プローブ１を置くときに、支えアーム６〜９が弾性的ばね部材として働きながら、試験針２は、図１の最初の位置から台１０に対して移動方向２０の方に弾性的に偏移される。この結果、試験用回路基板に試験プローブ １が置かれるとき、試験針２の衝撃と支えアーム６〜９によるばね力だけが試験用回路基板に生じる。試験針の重さは０．１ｇ以下であり、好ましくは７０ｍｇ以下であるので、その衝撃は非常に小さく、しかも回路基板への上記力は実質的に支えアームのばね剛性のみで決定される。

伝播する衝撃が非常に小さく、しかもばね力が精密に規定されているので、上記試験プローブ を回路基板に損傷を与えずに高速度で試験用回路基板へ導くことができる。

好ましくは、試験プローブ １の動きは光電スイッチにより検出された信号によって制御される。仮に試験針２が移動方向２０に動いた場合には、測定用羽板１７が光学測定部に入るとともに、対応する電気信号で検出される。この信号は試験針２の通過量に比例しているので、信号を測定することで、試験針が最初の位置からどれくらい遠くに移動したか決定することができる。所定の偏移距離、たとえば１ｍｍ以上では試験プローブ １の移動が阻止される。

上記方法によって、台１０に対する試験針２の最大偏移が制限され、これにより、試験針２を経由した支えアームによる回路基板へのばね力の行使が制限される。このようにして、回路基板に生じる力を非常に小さくすることができるとともに、もし試験用回路基板の上に試験プローブ １が高速で移動されてきても、試験用回路基板の表面は、この小さな移動衝撃と制限されたばね力のせいで損傷を受けることがない。

図８は、試験用回路基板２１の伝導通路２１ａの電気抵抗を測定するための模式的に単純化した測定配置を示す。伝導通路２１ａは両端部に回路基板用試験接点２２を有している。試験針２の試験プローブ １は２個の回路基板試験接点２２のそれぞれの上に置かれる。２個の試験針２のそれぞれの針は伝導路２３を経由して電流源２４に接続されている。また試験針２は伝導路２５を経由して高インピーダンスの電圧計２６に接続されている。この電流源と電圧計の２個の電気回路を有する回路は、４-ワイヤ回路と呼ばれている。この方法は、電圧計２６に流れる電流が極めて小さいような、小さな抵抗を非常に正確に測定するときに使用される。本発明による試験プローブ １の実施形態の場合、２個の上支えアーム６，７のひとつは導体２３に、他方は導体２５に接続されている。このように、回路基板２１の抵抗は、試験針２の抵抗と試験針２と回路基板間の抵抗のみに影響を受ける。

図３と図４は第２の実施形態を示す。電気的に伝導性があることから、電磁放射による電気供給ラインとして支えアームが作動することを防止するための溝２７の中に、支えアーム６〜９が置かれている。この溝２７はベース２７と２個の側壁２９を有している。

溝２７は、下支えアーム８，９と同様、電気的に接地されたピン１２に接続されている。試験針２の近くには下支えアーム８，９があまり下方向に移動しないように制限するため、横断ウェブ２９ａが張られており、このウェブ２９ａは下支えアーム８，９の固定点より高いところで台１０に搭載されている。この手段により、試験針２と支えアーム６〜９で構成されたユニットは図１に示された最初の位置の少し上側に持ち上げられ、支えアーム６〜９は初期張力（pre-tension）の状態にある。

この初期張力があるので、試験プローブ １の急激な加速が起こったとき、試験針は、上記測定羽板の光電スイッチをトリガできるので、加速中に生じる力により台１０に対して望ましくない移動をすることがない。

また本発明の範囲内で、溝の代わりに、上方から支えアームを遮蔽する管状の遮蔽部材を用いることもできる。

第３の実施形態（図５，６）は、前述した二つの実施例と実質的に同じであり、一致する部分については同じ番号をつけてある。２個の上支えアームと２個の下支えアーム８，９は、薄い銅／ベリリウム薄膜または鉄ばねをエッチングして、それぞれ略５０μｍ〜２００μｍの壁厚になるように形成されている。よい電気伝導性と弾性力があればどんな金属薄膜でもかまわない。したがって、支えアーム対は狭い帯状の金属薄膜であり、上から見てＶ字形に配置されている。上支えアーム６，７の間の縦方向の中心には、横断ウェブ５５が粗雑に設けられており、これに測定羽板５６が接着され、下方に曲げられている。横断ウェブは、支えアームの曲がり方向が偏移するところ（変曲点）（図７参照）に配置される。

一方、測定羽板５６は、光電スイッチ部材１６にはめ込まれた図示しない測定用エッジを有している。しかしながら、この測定用エッジは、水平方向に並べられ、また光源と光センサは垂直方向に伸びている。よって、光電スイッチ部材１６は測定羽板５６の挿入深度に比例する信号を射出することができる。支えアーム６，７と８，９はそれぞれ台１０に固定されたプレート５９のところまでであり、たとえば接着され、あるいはネジやリベットで接続されている。

下支えアーム８，９は、電気伝導性のない材料で形成されたベースプレート５７の上にある。ベースプレート５７を上から見ると、試験針２に対面する台１０側の領域でＶ字形になっており、つまり、台１０から試験針２まで傾斜している。このベースプレート５７が支えアームの下方への移動を制限している。

前述した二つの実施例と同様に、試験針２は針３とシールド４で構成および配置がなされている。下支えアームと上支えアーム８，９と６，７の間の領域には、電気的に絶縁性の材料で形成され、支えアーム８，９と６，７の間の領域にあるシールド４を囲んでいる空隙スリーブ５８がある。空隙スリーブ５８は支えアーム６，７と８，９に物理的に接続されており、支えアームは、一定の距離をもって、台１０からずっと離れたそれらの端部により保持されている。上支えアーム６，７は電気的に針３に接続され、下支えアーム８，９は電気的にシールド４に接続されている。

この実施例では、台１０は粗雑に形成された四角形の形をしており、下支えアーム８，９が台１０とベースプレート５７の間に配置された態様でこのベースプレートに接続されている。台１０の試験針２に対面した壁６０の底部端は面取りされており、そのため、下支えアーム８，９は少し露出した格好で、壁６０の後方部から上方に自由に移動することができる。

試験針２から離れて対する側面において、台１０からやや外側にベースプレート５７が延出している。この領域で、接触点がベースプレート５７上に配列されており、そこから接触ピン６１が上方に伸び、接触プレート６２のところが端部となる。後者には、接触ピン６２に電気的に接続され、これにより試験プローブ １が電気的にテスターに接続された伝導路６３が固定されている。またこの領域で、ベースプレート５７が試験ヘッドの壁１５に物理的に接続されている。

ベースプレート５７上の伝導路を経由して、光電スイッチ部材１６と上支えアーム６，７が接触ピン６１に電気的に接続され、一方、接続ウェブ６７が上支えアームのプレート５９からベースプレート５７へ下方に延びており、対応する伝導路と接触している。

上記態様の動作においては、第３の実施形態の試験プローブ は前述した二つの実施例に対応している。

さらなる実施形態として、試験プローブ ごとに1個の試験針とする代わりに、２個の試験針を互いに隣同士に配置し、支えアームで支持することもできる。そうすることで、電流源と電圧源を持つこの回路が回路基板の試験点２２でのみ一緒になる態様で、４−ワイヤ測定を行うことができる。

本発明による試験プローブ のさらなる利点として、フィンガー・テスターのプログラミングを誤ったときに起こることであるが、もし試験プローブ が衝突する場合、支えアームがあらかじめ決められた阻止点として働くので、試験テスター上にある本発明による試験プローブ １は比較的小さなモジュールだけが損傷を受け、また新しい試験針と支えアームを組み込んで修理できる。

好ましくは、本発明による試験プローブ １は、図９〜１１に示すようなリニアモータで動く。

図９に示すリニアモータ３０は、側方から見てＵ字形になっている２個の磁束部材３１，３２を有しており、それぞれ、ベース３３およびベース３３の端部に配置されたリム３４を持っている。どちらも、そのベースは軟磁性材料で形成されている。おのおののリム３４はベース３３に近接した永久磁石３５を有している。磁束部材３１，３２のそれぞれの永久磁石３５は、ベース３３に隣接してＳ極とＮ極が交代に配置されている。ベース３３から離れて対する永久磁石３５の側面には、側面から見てＵ字形に形成されたポールピース３６がそれぞれ設けられている。おのおののポールピース３６はベース３７と２個のポール壁３８を有しており、一方、それらは永久磁石３５に近接したベース３７とともに配置されている。どの場合も、ポール壁は駆動コイル３９を備えている。おのおのの駆動コイル３９はポールピース３６の２個のポール壁３８の上部に延びている。

ポール壁３８の上部に延びている駆動コイルの区域は互いに反対に巻きつけられている。駆動コイル３９の一つが励磁されると、永久磁石で生じた磁束が一箇所のポール壁の領域で強められ、同じポールピースの他方のポール壁で弱められる。好ましくは、ポール壁３８の一箇所の領域で弱めることで、磁束が完全にオフセットされ、他方のポール壁の領域では倍増されるように、励磁電流をセットする。図９に示した実施例では、上側ポールピース３６の駆動コイル３９が励磁され、それにより、２個の対向したポールピース３６の上側ポール壁を貫いて磁束が集中する（磁束線４２を参照）。下側ポールピース３６の駆動コイルは励磁されないので、ポールピース３６の２個のポール壁３８には磁束が等分して分配される。

２個の磁束部材３１，３２のポールピース３６のポール壁３８のそれぞれの自由端には、ガイドプレート４０が設けられており、その中に規則的な間隔でエアーノズル４１が設けられている。これらのエアーノズル４１は、エアーガイドプレート４０にあてがったポールピース３６の一方の側面からエアーを吹き入れ、ガイドプレート４０の他方の側面で吐き出せるように設計されている。

ガイドプレート４０を有する２個の磁束部材３１，３２は、永久磁石３５が極性を交代して配置されるように互いに反対に配置され、これにより、磁束線４２は磁束部材３１、３２の両方を貫通して流れることができる。

２個の磁束部材３１，３２のガイドプレート４０は、あらかじめ決められた距離Ｄでもって互いに平行して搭載される。

２個のガイドプレート４０の間には、非磁性材料、たとえばセラミック材料、プラスチックあるいは非磁性金属（たとえばアルミニウムや銅）で形成された電機子プレート４３がある。鉄のような磁性材料で形成された帯状の電機子部材４５が、この電機子プレート４３に規則的な間隔ｄで挿入されている。隣接する電機子部材４５間の距離は以下のことが当てはまるように選ばれる。

・ もし電機子部材４５が、２個の対向したポールピース３６の２個のポール壁３８の間の領域にある場合は、非磁性材料４４でできた電機子プレート４３の区域は同じポールピース３６の他の２個のポール壁３８の間の領域に配置される。

・ また、どの場合も、電機子部材４５と、リニアモータ３０の他方のポールピース３６のポール壁３８の対の間にある非磁性材料の区域の間に境界ゾーンがある。

本発明による試験プローブ １は電機子プレート４３の一方の端部に固定されている。

リニアモータ３０の動作態様を以下において詳細に説明する。

動作においては、電機子プレート４３がガイドプレート４０から距離をもって保持されるように、エアーノズル４１のエアーが電機子プレート４３の上に吹きつけられ、これにより、電機子プレート４３とガイドプレート４０の間にはなんら機械的な摩擦が生じない。今、エアーを略２〜６ｂａｒの圧力で吹きつけると、略５〜１０μｍの厚さのエアークッションが生じる。これらのエアークッションは自動センタリングの性質があり、もし、２個のガイドプレートのどれかひとつに対して外部の影響が生じ、電機子プレート４３が押されたときには、距離が減少した分だけ力が増加し、その力が最初の距離に連れ戻す。

磁束部材３１，３２の駆動コイル３９は交互に励起される。この方法によって、永久磁石３５の磁束はポールピース３６の一方のポール壁３８に集中し、ポールピースの他方のポール壁３８で減少する。図９において、上側のポールピースの駆動コイル３９が励起されると、上側のポールピースを貫通して磁束が集中する。下側のポールピース３６の駆動コイルは励起されないので、磁束線はどちらのポール壁３８にも均等に分配される。

磁束が集中して貫通する反対側のポール壁３８の領域では、どの場合も、もっとも近い電機子部材４５が引き付けられ、電機子プレート４３が方向４６に向かって動く（下方または上方）。正弦カーブに対応する励起電流パターンで駆動コイル３９を駆動することによって、電機子プレート４３は、９０度の位相差で磁束部材３１，３２のどれかひとつを用いて両駆動コイルを駆動することで、下方または上方に均等に動かすことができる。対向して配置された駆動コイルは同期して駆動される。このような駆動態様は公知のリニアモータのそれと同じである。

本発明によるリニアモータの原理によれば、あらかじめ決められた方向に直線に並べられた電機子部材４５の電機子プレートは、数個の電機子部材で構成される領域にわたって巧みな磁気駆動によって動かされ、また、通常、２個の隣接する電機子部材の間の距離の半分に当たる間隙でもって、この領域の数箇の保持箇所で保持される。

本発明によるリニアモータの大きな利点は電機子プレート４３が非常に軽いことである。本発明の試作リニアモータの場合、電機子プレートの重さは１０ｇである。この電機子プレートは、軟鉄材の電機子部材が挿入されたセラミックプレートである。

電機子プレートの小さな重量と本発明による試験プローブ １によって、小さな力で加速および制動を行うことが可能である。また電機子プレートが移動する間、なんらの機械的摩擦がないので、移動させる力は非常に小さい。これにより、試験用回路基板へ非常に高速に接触することが可能になり、他方では、小さな移動力なので回路基板を損傷するおそれは非常に低い。本発明の試作では、８００ｍ／ｓ２の加速度と減速度が得られている。

図１０は、図９に示したリニアモータを簡略化した実施例で、２個の磁束部材４７、４８を再度設けている。ここで、磁束部材４７は図９の磁束部材３１と同一であり、同一の部分には同じ番号がつけてある。

磁束部材４８はベース４９と２個のリム５０のみによって構成されている。ベース４９とリム５０は磁性材料で形成されている。磁束部材４８は、側面から見てU字形になっている。個々のリム５０は、同様に側面絡見てU字形になっており、どの場合にも、磁束部材４８のポール壁３８に対向した対として配置されている。一方、磁束部材４８は、ポール壁５１の自由端にエアーノズル４１が装着されたガイドプレート４０を有している。

このように、磁束部材４８は、能動磁束部材４７に対して受動磁束部材を形成している。

図１０に示されたリニアモータの実施例は、図９に示した実施例より実質的に簡単であり、またより費用効率に優れる。

図１１にリニアモータの第３の実施例を示す。この場合も、磁束部材５２、５３を有している。磁束５３は図１０の受動磁束部材４８と同一である。よって、同一な部分に対しては同じ番号をつけてある。磁束部材５２は、ベース４９にある磁束部材５３とポールピースの形をとる２個のリム５０と実質的に同じ形である。ただ、電機子プレート４３を駆動するための駆動コイル３９が設けられているので、ポール壁５１は少しだけ長い。前述した実施例の永久磁石の代わりに、コイル５４が磁束部材５２のベース４９のまわりに配列されており、これにより、静磁界が磁束部材５２、５３に掛けられる。電機子プレート４３が保持される力は静磁界を変化させて変更することができる。したがって静磁界は変化させられる。しかしながら、静磁界に与える変化の割合は、高い周波数でオン・オフの切り替えを行う駆動コイル３９により生じる磁界の変化の割合よりずっと少ない。

駆動コイルの励磁により、図９の実施例を参考に上述した方法で静磁界はポール壁３８に集中され、またこの磁界を変化させることで、電機子プレートを動かすための力を制御することができる。このようにして、非常に穏やかな接触が実現できるので、さらにこのリニアモータを用いて、原理的にばね性のない試験針を有する試験プローブ を使用することができる。

図１３に、コンポーネント化されていない回路基板２１を試験するためのテスター、つまりフィンガー・テスターの模式図を示す。フィンガー・テスターは数個の試験ヘッド６８を持っており、それぞれ本発明による試験プローブ １と上述したリニアモータ３０のどれかとで形成されている
フィンガー・テスターは試験用回路基板２１を保持する領域を有しており、支え部材６４がこれを保持している。この保持領域の上方には、保持領域の上方に延びたクロスバー６５が少なくとも１つ配置されている。好ましくは、フィンガー・テスターに固定された、あるいは移動可能な数個のクロスバー６５からなる。もしクロスバー６５をフィンガー・テスターから動けないように固定するときは、試験ヘッドを旋回ユニットで構成する。そうすれば、少なくとも関係する試験プローブ １は垂直軸のまわりを旋回することができる。

おのおのの試験ヘッド６８はコンベヤベルト６６に接続されており、これにより、それぞれのクロスバー６５に沿って自動的に横断することができる。好ましくは、２個の試験ヘッド６８がクロスバーの上に乗っており、これにより２個のコンベヤベルト６６がクロスバー６５に接続される。

動作においては、試験用回路基板の試験点２２の上で、回路基板２１に平行な面を移動することによって、プローブ素子５を有する試験プローブ １の位置決めがなされる。そして、プローブ素子５が回路基板の試験点に接触するまで、リニアモータ３０によって回路基板の試験点２２に接触素子が降ろされる。そこで電気測定が行われ、その後試験プローブ はまた持ち上げられ、さらに次の回路基板の試験点に移っていく。

本発明のリニアモータで８０ｇに達する加速度を得ることができた。

本発明によるフィンガー・テスターを用いて、回路基板の試験点に機械的な衝撃を与えずに、高速度（たとえば１．５ｍ／ｓ）の垂直移動を行うことができる。ためしに、回路基板の代わりに、たとえばFA４、エポキシ薄膜、その他の柔軟なプラスチック材料をフィンガー・テスターに挿入して試験してみたところ、薄膜上に最大速度で試験プローブ を移動しても、プローブ素子はそれらの薄膜なんら接触痕を残さないことを確認できた。

図１３に示すフィンガー・テスターは試験用回路基板２１の一方の側面にのみ試験ヘッドを有している。当然ながら、本発明の範囲内で、試験用回路基板の両側面に試験ヘッド、クロスバー、その他を有するフィンガー・テスターを設計することができる。

図１は本発明の第１実施例の試験プローブ １を示している。 図２は本発明の第１実施例の試験プローブ １を示している。 図３は第２の実施形態を示す図である。 図４は第２の実施形態を示す図である。 図５は第３の実施形態を示す図である。 図６は第３の実施形態を示す図である。 図７は本発明の試験プローブ １の側面概念図である。 図８は測定配置の模式図である。 図９はリニアモータの概念図である。 図１０は図９のリニアモータの簡略図である。 図１１はリニアモータの第３の実施例を説明するための図である。 図１２は試験プローブ が台形状に配置された側面を模式的に示した図である。 図１３はコンポーネント化されていない回路基板を試験するためのフィンガー・テスターの模式図である。

Claims (4)

1. 互いに対向して配列された２個の静磁束部材（３１，３２；４７，４８；５２，５３）を有するリニアモータと、それらの間に移動可能に搭載され、非磁性材料で形成され、しかも規則的な間隔で磁性材料により形成した帯状の電機子部材（４５）を持つ電機子プレート（４３）とで構成された、コンポーネント化されていない回路基板の試験に用いるフィンガー・テスターにおいて、
   独立した駆動源を持たず、回路基板の試験点に接触するまで移動可能なプローブ素子を備えた試験針を有し、少なくとも２個の柔軟なばね性のある線部材で形成された支えアーム対手段により台に旋回可能に取り付けられた回路基板の試験に用いるフィンガー・テスター用試験プローブ（１）であって、
   前記支えアームの少なくとも１個が電気的に伝導性のある材料で形成され、かつ前記試験針に電気的に接続されており、
   前記それぞれの支えアーム対は、一方の端部が前記試験針に、他方の端部が前記台の所定距離離間した２カ所に固定され、上から見て三角形に橋掛けする態様で、ひとつの平面に搭載されていることを特徴とするフィンガー・テスター用試験プローブ （１）が前記電機子プレート（４３）に搭載されていること
   を特徴とするフィンガー・テスター。
2. 少なくとも前記磁束部材（３１、３２；４７）のひとつが、1個またはそれ以上の永久磁石を有し、かつ前記電機子プレート（４３）に面した前記端部区域上に、駆動コイル（３９）が搭載された複数のポール壁（３８）を有することを特徴とする請求項１に記載のフィンガー・テスター。
3. 1個またはそれ以上の磁束部材（５２）が、少なくとも1個の静磁界を生成するコイル（５４）を有し、かつ前記電機子プレート（４３）に面した前記端部区域上に、駆動コイル（３９）が搭載された複数のポール壁（３８）を有することを特徴とする請求項１に記載のフィンガー・テスター。
4. 両磁束部材（３１、３２；４７、４８；５２、５３）の上に、複数のエアーノズルが備えられ、おのおの前記電機子プレート（４３）と前記磁束部材（３１、３２；４７、４８；５２、５３）の間にエアークッションを形成するために前記電機子プレートに導かれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィンガー・テスター。

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