JP2008157793A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャーとの電気的な接続を得るために、プランジャーと軟導電体で直結すること、或はプランジャーに直結してある導電棒を導電性液体に接触させる構成にしたことにより、コイルばねによるプランジャーへのばね圧は、プランジャー先端での接触圧のみに作用するため、電気的接続に必要な最小限のコンタクト圧で済むコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】コンタクトプローブは、一端が開口した筒状に形成された導電チューブ内に、プランジャーを軸方向に摺動自在で且つ当接部を突出させて抜け出ないように配設し、前記導電チューブ内に、コイルばねを前記プランジャーを突出方向に弾性付勢するように配設してなるコンタクトプローブであって、前記プランジャーと電気的な接続を得るために、前記プランジャーの他端部と前記導電チューブの底部との接続に変形伸縮可能な性質を有する軟導電体で形成したことである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンタクトプローブに関し、詳しくは、ばねの駆動によるプローブ抵抗への影響を排除し、安定して低い抵抗値とコンタクト圧を実現するコンタクトプローブに関する。

従来の技術としてのコンタクトプローブは、ボールにより側壁と接触する方式のコンタクトプローブであり、それは、図３に示すように、先端に４点接触クラウン形状に形成した当接部１１２を備えたプランジャー１１１と、該プランジャー１１１を摺動自在に支持する筒形状に形成された導電チューブ１１３、導電チューブ１１３内においてプランジャー１１１と直接接するように配置され、導電チューブ１１３の内壁に接するように配置されている球状の支持体１１４、支持体１１４に常時付勢するためのコイルばね１１５が収容されており、導電チューブ１１３はソケット１１６に係合され、ソケット１１６の端部に外ケーブル１１７が取り付けられている。
球状の支持体１１４に接するプランジャー１１３の後端部１１８は一定のバイアス角を持って傾斜されており、この傾斜した後端部１１８に支持体１１４が接することで、支持体１１４が導電チューブ１１３の内側側壁に接することで電気的な接続を得る構成になっている。
又、プランジャー１１１を摺動自在に収容支持する導電チューブ１１３にはプランジャー１１１が抜けないように、導電チューブ１１３の一部を内側方向にカシメたストッパー１１９を備えた構成になっている。

このような構成のコンタクトプローブにおいて、支持体１１４により導電チューブ１１３の内面側壁と接触するように構成され、且つプランジャー１１１の押し下げ力に抗してコイルばね１１５が反発するが、この抗力は、プランジャー１１１下部のバイアス角に形成した後端部１１８と支持体１１４とにより、導電チューブ１１３の側壁に、分圧、接触する。この分圧により導電チューブ１１３とプランジャー１１１、導電チューブ１１３と支持体１１４の接点を介して、電気導通経路が形成される。

他の例として、図５に示すように、プランジャーにケーブルを直結することで電気的な接続を得る方式のコンタクトプローブがある。
このコンタクトプローブは、先端に４点接触クラウン形状に形成した当接部１１２を備えたプランジャー１１１と、該プランジャー１１１を摺動自在に支持する筒形状に形成された導電チューブ１１３、導電チューブ１１３内においてプランジャー１１１の下端部１２１と直接接するように配置して常時付勢するためのコイルばね１１５が収容され、プランジャー１１１の下端部１２１にはコネクタ１２３を介してケーブル１２２を外ケーブル１１７に直結した構成となっている。
プランジャー１１１を摺動自在に収容支持する導電チューブ１１３にはプランジャー１１１が抜けないように、導電チューブ１１３の一部を内側方向にカシメたストッパー１１９を備えた構成になっている。

このようにプランジャー１１１にケーブル１１５を直結する方式のコンタクトプローブにおいては、直接的に電気導通経路が形成されているため、プランジャー１１１の動きに左右されることなく電気的な接続を得ることができる。

特開２００３−３４４４５０号公報（第２頁 第７図）

しかしながら、従来技術で説明したボール（支持体）により導電チューブの内周側壁と接触して電気的導通経路を形成する方式においては、プランジャーの上下動に対して導電チューブの内周側壁への押し付け圧が摺動抵抗となり、次のような問題或は問題発生の懸念がある。
（１）プランジャーの電気的導通経路は、分圧による接触などで、プランジャー先端のコンタクト圧を低く抑えたい場合には接触力を大きくできず、接触抵抗が不安定となる。
（２）接点の押し付け圧を大きくしようとした場合、バイアス角を大きくするか或はばね圧を大きくする必要があり摺動抵抗が増大する。このためプローブの磨耗が早まる。
（３）バイアス角による摺動抵抗により、図４に示すように、プランジャーの「ストロークばね圧」特性が直線とはならず、圧縮、開放方向で特性が異なり、圧力制御が難しい。
（４）以上のように構造的にばね圧は下げられず、低抵抗化は困難である。

又、第２の例のプランジャーにおけるケーブルを直結する方式では、接点が無いのでプローブ抵抗を低くすることができる。しかしながら、ケーブルの重量や引っ張りにより、プローブのばね圧が変化し、圧力制御が困難であるという問題がある。

従って、ばねの駆動によるプローブ抵抗への影響を排除し、安定して低い抵抗値とコンタクト圧を実現することができるコンタクトプローブに解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明のコンタクトプローブは、次に示す構成にしたことである。

（１）コンタクトプローブは、一端が開口した筒状に形成された導電チューブ内に、プランジャーを軸方向に摺動自在で且つ当接部を突出させて抜け出ないように配設し、前記導電チューブ内に、コイルばねを前記プランジャーを突出方向に弾性付勢するように配設してなるコンタクトプローブであって、前記プランジャーと電気的な接続を得るために、前記プランジャーの他端部と前記導電チューブの底部との接続に変形伸縮可能な性質を有する軟導電体で形成したことである。

（２）コンタクトプローブは、一端が開口した筒状に形成された導電チューブ内に、プランジャーを軸方向に摺動自在で且つ当接部を突出させて抜け出ないように配設し、前記導電チューブ内に、コイルばねを前記プランジャーを突出方向に弾性付勢するように配設してなるコンタクトプローブであって、前記プランジャーと電気的な接続を得るために、前記プランジャーの他端部に設けた導電棒が前記導電チューブの他端側に設けた導電性液体に接触するようにしたことである。

本発明においては、プランジャーとの電気的な接続を得るために、プランジャーと軟導電体で直結すること、或はプランジャーに直結してある導電棒を導電性液体に接触させる構成にしたことにより、コイルばねによるプランジャーへのばね圧は、プランジャー先端での接触圧のみに作用するため、電気的接続に必要な最小限のコンタクト圧で済む。

次に、本願発明に係るコンタクトプローブの実施例について図面を参照して説明する。

本願発明の第１の例のコンタクトプローブは、図１に示すように、先端に４点接触クラウン形状に形成した当接部１２を備えたプランジャー１１と、該プランジャー１１を摺動自在に支持する筒形状に形成された導電チューブ１３、導電チューブ１３内に、プランジャー１１を突出方向に弾性付勢するように配設してなるコイルばね１５が収容されており、導電チューブ１３はソケット１６に係合され、ソケット１６の端部に外ケーブル１７が取り付けられている。プランジャー１１と電気的な接続を得るために、プランジャー１１の下端部２１と導電チューブ１３の底部２５との接続に容易に変形・伸縮するフレキシブルな性質を有する軟導電体２４で形成した構成になっている。
このような構成の電気的導電経路は、電気を通電する外ケーブル１７を接続するソケット１６、ソケット１６と接触する導電チューブ１３、導電チューブ１３の底部２５とプランジャー１１の下端部２１に接合された軟導電体２４、を経由し、プランジャー１１の先端に至る。

プランジャー１１の先端の当接部１２に加わる荷重により、プランジャー１１はコイルばね１５の圧に抗して押され、これに付随して軟導電体２４も変形する。
軟導電体２４は、ばね性は持たず低抵抗であり、容易に変形・収縮するフレキシブルな性質を有する。この軟導電体２４の、プランジャー１１の下端部２１及び導電チューブ１３の底部２５への接合は、圧接、半田付け、或いは超音波接合等による成形が可能である。
プランジャー１１のストローク量は、例えば３〜４ｍｍであり、導電チューブ１３に施されたストッパー１９で制限される。

このようにプランジャー１１の接触圧をなくした構造のコンタクトプローブにおいて、試算によれば、金メッキを施したプランジャー先端４点接触クラウン形状の当接部１２と、これも金メッキを施した銅パッドに、荷重４０ｇｆで押し当てたときの接触抵抗は、１〜２ｍΩ程度である。
又、例えば、外ケーブル１７を除く、径０．６長さ１５ｍｍの材質ＢｅＣｕのプランジャー１１と、軟導電体２４、ソケット１６の導体抵抗の合成は、おおよそ数ｍΩと推定でき、接触抵抗を含む本プローブの電気抵抗は約１０ｍΩ以下で実現可能と推察される。
本プローブのばね圧は、プランジャー１１先端での接触圧のみに作用するため、電気的接続に必要な最小限のコンタクト圧で済む。使用材質にもよるが、コンタクト圧は一般に接触抵抗が安定する１０〜２０ｇｆ程度まで低下させることが可能となる。
因みに、ボールとバイアス角による従来技術のプローブにおいては、抵抗値が２５〜３５ｍオーム、コンタクト圧は４０ｇｆ以上の事例が多い。

次に、本願発明の第２の例のコンタクトプローブについて、図を参照して説明する。

本願発明の第２の例のコンタクトプローブは、図２に示すように、先端に４点接触クラウン形状に形成した当接部１２を備えたプランジャー１１と、該プランジャー１１を摺動自在に支持する筒形状に形成された導電チューブ１３、導電チューブ１３内に、プランジャー１１を突出方向に弾性付勢するように配設してなるコイルばね１５が収容されており、導電チューブ１３はソケット１６に係合され、ソケット１６の端部に外ケーブル１７が取り付けられている。
プランジャー１１と電気的な接続を得るために、プランジャー１１の下端部に設けた導電棒２６が導電チューブ１３の下部側であってソケット１６に貯留してある導電性液体２７に接触する構成になっており、導電性液体２７はソケット下部において液封止シール２８にて液止めされている。
このように導電棒２６を導電性液体２７に接触させるようにしたことで、外ケーブル１７からの通電電流の通電経路が確立し、プランジャー１１の先端接点である当接部１２での電気的導通が得られる。
プランジャー１１のストローク量は、例えば３〜４ｍｍであり、導電チューブ１３に施されたストッパー１９で制限され、導電性液体２７の液量は、このプランジャー１１のストロークにより調整される。

このようにプランジャー１１の接触圧をなくした構造のコンタクトプローブにおいて、試算によれば、金メッキを施したプランジャー先端４点接触クラウン形状の当接部１２と、これも金メッキを施した銅パッドに、荷重４０ｇｆで押し当てたときの接触抵抗は、１〜２ｍΩ程度である。
又、例えば、外ケーブル１７を除く、径０．６長さ１５ｍｍの材質ＢｅＣｕのプランジャー１１と、Ｈｇの導電性液体２７、ソケット部の導体抵抗の合成は、おおよそ数ｍΩとなり、接触抵抗を含む本プローブの電気抵抗は約１０ｍΩ以下で実現可能である。
本プローブのばね圧は、プランジャー先端での接触圧のみに作用するため、電気的接続に必要な最小限のコンタクト圧で済む。使用材質にもよるが、コンタクト圧は一般に接触抵抗が安定する１０〜２０ｇｆ程度まで低下させることが可能となる。

プランジャーとの電気的な接続を得るために、プランジャーとフレキシブルな軟導電体で直結すること、或はプランジャーに直結してある導電棒を導電性液体に接触させる構成にしたことにより、コイルばねによるプランジャーへのばね圧は、プランジャー先端での接触圧のみに作用するため、電気的接続に必要な最小限のコンタクト圧ですむコンタクトプローブを提供する。

本願発明の第１の例のコンタクトプローブを示した説明図である。 本願発明の第２の例のコンタクトプローブを示した説明図である。 従来技術におけるボールにより側壁と接触をとる方式のコンタクトプローブを示した説明図である。 従来技術におけるボールにより側壁と接触をとる方式のコンタクトプローブにおけるストロークとばね圧の関係を示したグラフである。 従来技術におけるプランジャーにケーブルを直結する方式のコンタクトプローブを示した説明図である。

符号の説明

１１ プランジャー
１２ 当接部
１３ 導電チューブ
１５ コイルばね
１６ ソケット
１７ 外ケーブル
１９ ストッパー
２４ 軟導電体
２５ 底部
２６ 導電棒
２７ 導電性液体
２８ 液封止シール。

Claims (2)

1. 一端が開口した筒状に形成された導電チューブ内に、プランジャーを軸方向に摺動自在で且つ当接部を突出させて抜け出ないように配設し、前記導電チューブ内に、コイルばねを前記プランジャーを突出方向に弾性付勢するように配設してなるコンタクトプローブであって、
   前記プランジャーと電気的な接続を得るために、前記プランジャーの他端部と前記導電チューブの底部との接続に変形伸縮可能な性質を有する軟導電体で形成したことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 一端が開口した筒状に形成された導電チューブ内に、プランジャーを軸方向に摺動自在で且つ当接部を突出させて抜け出ないように配設し、前記導電チューブ内に、コイルばねを前記プランジャーを突出方向に弾性付勢するように配設してなるコンタクトプローブであって、
   前記プランジャーと電気的な接続を得るために、前記プランジャーの他端部に設けた導電棒が前記導電チューブの他端側に設けた導電性液体に接触するようにしたことを特徴とするコンタクトプローブ。

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