JP2010216859A - コンタクトプローブ、回路基板検査方法及び回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適なストロークを認識可能なコンタクトプローブ及びこのコンタクトプローブを用いた回路基板検査装置を提供する。
【解決手段】 導電性の筒状体からなるバレル３と、被検査対象と接触するとともに上記バレルと接触するプランジャー２と、上記バレル３内部にあり、上記プランジャー２を軸方向に付勢する弾性部材４と、を有してなり、前記プランジャー２は、最適なストローク位置をあらわすように塗装されている。塗装は、マーキング、色分けなどによる。プランジャー２の平坦面を色分け面とするとよい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、最適なストロークを認識可能なコンタクトプローブ、およびこのコンタクトプローブを用いた回路基板検査方法、回路基板検査装置に関する。

電子回路基板は、電子部品が電子回路基板に正しく実装されることにより正確な動作が可能となる。回路基板検査装置は、この電子部品が電子回路基板上に実装された状態で被検査基板を検査する。一般的に回路基板検査装置は、被検査基板に実装された電子部品の導通部と、回路基板検査装置に備えられたコンタクトプローブを接触させ、上記電子部品に電流や電圧をコンタクトプローブから印加し、その電圧や電流などを測定することによって上記基板を検査する構成になっている。

回路基板検査装置の方式としては、主に治具方式と、フライングプローブ方式がある。治具方式は、コンタクトプローブを立てた検査治具を使用し、被検査基板を一括でプレスまたは真空吸着などにより、すべてのプローブを同時に被検査基板上の各配線パターンに接触させる。フライングプローブ方式は、コンタクトプローブを保持した複数のアームが被検査基板上の任意のポイントを移動してプロービングを行う。

一般的なコンタクトプローブは、上記被検査基板上のテストパッドやコネクタのソケットなどによる被検査基板との接触位置のばらつきなどに対応するため、上記接触個所が被検査基板に接触した際に伸縮する構造となっている。すなわち上記コンタクトプローブは、被検査基板上のテストパッドやコネクタと接触するためのプランジャーと本体部であるバレルとで構成され、プランジャーが伸縮できるような構造となっている。

上記のような伸縮構造を持つコンタクトプローブは、バレルとプラシジャーの接触面が電気的に導通されるように構成されている。具体的には、プランジャーの接触面積を確保するために、プランジャーを有底円筒状の形状を有するバレル内孔に入り込ませ、プランジャー外周と、バレル内孔の外壁が接触する構造になっている（以下、プランジャーがバレル内に入り込む寸法を「ストローク」とする。）。一般的にプランジャーのフルストロークにたいして、２／３のストローク程度まで縮小しないと、プランジャーとバレルとの接触面積が小さく接触抵抗が安定しない。そのため、コンタクトプローブを用いた回路基板検査装置では、ストロークが不十分であると正確に所望の検出信号を測定できない問題点があった。また、コンタクトプローブは、経時的変化によって劣化する。それにより、特に治具方式の電子回路の検査装置において、プランジャーのストロークが収縮不良になり、被検査基板の検査の際に、ストロークがばらつくなど検査に不具合が生ずることがあった。

ところで、特許文献１に記載の発明では、ソケットに調整子を設ける技術が開示されている。具体的には、コンタクトプローブの突き出し量を上記調節子によって調整して、被測定物の測定ランドに対するコンタクトプローブの最適接触加重が一様に得られるようにしている。また、特許文献２に記載の発明では、プランジャーのバレル内蔵部分の形状を変え、さらにバレルに内蔵されるバネとの間にバイアスピンを設けることで、プランジャーとバレルの接触抵抗軽減および安定化を図る技術が開示されている。しかしながら、上記各特許文献に記載の発明では、プランジャーが最適なストロークで接触対象と接しているかどうかをコンタクトプローブの外観をもって判定されるという技術事項は、記載もなければ示唆もなかった。

本発明は、最適なストロークが認識されるように色分けされ、ストローク不足の発見が容易になされるコンタクトプローブの提供および、このコンタクトプローブを用いた回路基板検査方法、回路基板検査装置の提供を目的とする。

本発明は、上記課題を達成するため以下の構成とした。すなわち、導電性の筒状体からなるバレルと、被検査対象と接触するとともに上記バレルと接触するプランジャーと、上記バレル内部にあり、上記プランジャーを軸方向に付勢する弾性部材からなり、上記プランジャーは、最適なストローク位置を表すように塗装されていることを特徴とするコンタクトプローブを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、最適なストロークが認識され、ストローク不足の発見が容易になされるコンタクトプローブを提供をすることができる。また、このコンタクトプローブを用いることで例えば接触不良の原因の切り分けが容易となりメンテナンスを簡易に行うことができる回路基板検査方法および回路基板検査装置を提供することができる。

本発明に係るコンタクトプローブを用いた回路検査装置の概略を示す正断面図である。 図１におけるコンタクトプローブを使用した回路基板検査装置の操作手順を示す概念図である。 本発明に係るコンタクトプローブの実施例を示すもので、（ａ）は自然状態の断面図、（ｂ）は、プランジャーが押された状態の断面図である。 本発明に係るコンタクトプローブの各種実施例を示す透視図である。 本発明に係る回路基板検査装置の実施例において、照射手段を用いた状態を示す正断面図である。 本発明に係る色分け面を設けたプランジャーを有するコンタクトプローブの別の実施例を示す（ａ）は正面図、（ｂ）はプランジャーのみの平面図、（ｃ）はプランジャーのみの左側面図、（ｄ）はソケットの平面図、（ｅ）はソケットの正面図である。 本発明に係るプランジャーの色分けの各種態様を示す上面図である。 本発明に係るコンタクトプローブを使用した実施例におけるストローク確認方法の例を示す説明図である。 本発明に係るコンタクトプローブを使用した実施例におけるストローク確認方法の別の例を示す説明図である。

以下に本発明に係るコンタクトプローブ及び上記コンタクトプローブを用いた回路基板検査装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に基づいて、本発明に係るコンタクトプローブを用いた回路基板検査装置の構成の概要を説明する。図１において、回路基板検査装置は、上蓋８と、セットベース１２と、ピンボード１１、ピンボードの駆動部１６を有した上箱９と、電源１３と治具基板１４を有した下箱１０とで構成されている。上蓋８は、天井板を有しており、被検査基盤１５をセットベース１２に押圧するための構造を有してなる。

上箱９は、長方形の箱型をしており、被検査基板１５を支持するためのセットベース１２を上面部に有し、コンタクトプローブ１を嵌合する複数のソケット７を備えるピンボード１１を上箱９内部に有してなる。セットベース１２は、ピンボード１１が有するコンタクトプローブ１と被検査基板１５とを接触させるため、コンタクトプローブ１を貫通させるための穴を図１における垂直方向に有している。セットベース１２の穴から貫通されたコンタクトプローブ１は、上箱９内部から外部へ先端部分を飛び出させ、上箱９の外部上面にセットされた被検査基板１５と接触することができる。ピンボード１１にはソケット７が、図１において垂直方向に貫通されて挿入されており、ソケット７と、コンタクトプローブ１は電気的に導通されている。コンタクトプローブ１がソケット７の図示しない嵌合部に図１において垂直方向に嵌合されて固定される。ピンボード１１は、底面に駆動部１６を有し、上記駆動部１６は、上箱９の外部に貫通する連結棒によって、操作レバー１７に連結している。従って、操作レバー１７の操縦でピンボード１１を上下運動させることができる。このようにして、コンタクトプローブ１は、被検査基板１５に接離可能となっている。上記駆動部１６としては、ピンボード１１を上下運動させる上に限っては、適宜の構成が選択できる。特許文献３に記載の発明のように、フラックスを除去できるように、操作レバー１７に連結する駆動部１６として、従動歯車と、駆動回転軸からなる歯車構造、および該歯車構造に連結するカム部材を設けてもよく、エアプレス式でもよい。ソケット７は図示しない下箱１０の天井面から上箱９の底面より貫通され、接続される導線１８によって、下箱１０の内部にある電源１３と、治具基板１４に電気的に接続される。

下箱１０は、上述のとおり、電源１３と、治具基板１４からなり、電源１３と、治具基板１４が電気的にソケット７と導通することで、被検査基板１５の検査を行うことができる。上記検査方法としては、目的に応じて適宜の方法が選択でき、例えば、コンタクトプローブに測定信号を印加したときの電圧と電流の値から電子部品Ａの規定となる定数からの誤差を測定し、上記誤差が許容範囲内の値であるかどうかを判断する。

図２は、本発明に係るコンタクトプローブ１を用いた回路基板検査装置において、被検査基板１５を検査する際の動作を示す模式図である。図２（ｂ）のように、被検査基板１５は、セットベース１２上にセットされる。次に、図２（ｃ）のように上蓋８を閉めることにより、被検査基板１５が押圧される。そして、ピンボード１１に接続された操作レバー１７などの上下移動機構によりピンボード１１のソケット７に嵌合されたコンタクトプローブ１の先端部分が被検査基板１５上の電子部品Ａの導通部分と接触される。

図３に基づいてのコンタクトプローブ１の構成の概要を説明する。
コンタクトプローブ１は、被検査基板１５の電子部品の導通部分と接触するプランジャー２と、プランジャー２が挿入されるバレル３によって構成される。バレル３は、図２のように有底円筒状に構成され、プラシジャー２との接触面（太線部分）が電気的に導通される。バレル３内部には、バネなどによって構成される弾性部材４が備えられており、被検査基板１５にバレル３の先端が接触することにより、ブランジャー２が伸縮する仕組みとなっている。図２において、太線で描かれているプランジャー２とバレル３の接触面が増えることで導通がよくなる。上述のように、プランジャー２のフルストロークに対して、２／３のストローク移動することでバレル３とプランジャー３の接触が安定するように設計されている。バレル３には、接触抵抗の低減と、腐食防止などのため、金メッキが施されている。

ソケット７は、図３のように有底円筒状に構成され、コンタクトプローブ１は、バレル３側からソケット７に嵌合され、ソケット７内に固定される。上記嵌合により、ソケット７とコンタクトプローブ１が接触し、両者が電気的に導通する。ソケット７には、バレル３と同様に接触抵抗の低減と、腐食防止などのため、金メッキが施されている。ソケット７は、一部に側面円周上に突起部Ｂがあり、上記突起部Ｂが上記ピンボード１１に圧入されることで回路基板検査装置に固定される。なお、回路基板の接触個所により、図１における上蓋８側にもコンタクトプローブ１を設置することがある。コンタクトプローブ１の被検査回路基板１５との接触部分の形状は、目的に応じて適宜選択できる。例えば、三角錐、円錐、王冠型、ポイント、フラットなどが挙げられる。

図４において、コンタクトプローブ１に外観で適切なストロークが判別されるよう、プランジャー１に対して油性ペンなどでプランジャー２の軸方向に対して水平方向に線状に塗装されたマーキング５または各種塗料などで面状に塗装された色分け６がなされている。例えば、図４（ａ）は、プランジャー２の軸方向に対して水平方向に線状に塗装されたマーキング５が見えなくなるところまでブラシジャー２がバレル３に沈み込むと、上記ストロークがフルストロークの２／３となる部分にマーキングをしている。また、図４（ｂ）のように、ストロークの２／３の位置まで面状に色分けをしたり、図４（ｃ）のように図４（ｂ）における面状の色分け６部分の面積を小さくしたり、図４（ｄ）のように上記マーキング５と上記色分け６を双方使うこともできる。プランジャー２の塗装の態様としては、上記実施例に限らず上記２／３のストロークを確認できる態様であればよく、上記実施例の態様に限られるものではない。

コンタクトプローブ１の被検査基板１５の接触確認は、上蓋８を閉じるので、暗くなって見え辛くなるため、コンタクトプローブ１に塗装をする場合には蛍光塗料を用いると好ましい。また、図５のように、回路基板検査装置に照明手段１９を備えることもできる。この場合単に明るくして見やすくするだけでなく、例えばプランジャー２の塗装にブラックライトに反応する塗料を用い、ストローク確認時にブラックライトを当て、特殊な塗料が反応しないことによって、すべてのプランジャー２が所定のストローク移動したことを確認することができる。上記特殊な塗料としては、ブラックライトに反応するものであれば適宜選択でき、例えばグローペイントなどが挙げられる。このような蓄光体の塗料を使用した場合、回路基板検査装置をカバーで覆って外光を遮断した状態にすると発光が見え易くなるため好ましい。また、照射手段１９を配置する位置は、すべてのコンタクトプローブ１が照射できる位置に設置すると好ましく、例えば、回路基板検査装置の外部に配置してもよい。

図６は、本発明に係る色分け面２０を設けたプランジャー２を有するコンタクトプローブ１の他の実施例を示す。
図６において、プランジャー２の色分け面２０は、円柱状のプランジャー２の円周の一部を中心軸線に平行な平坦面とし、この平坦面が色分け６を有する色分け面２０となっている。上記色分け面２０には、プランジャー２のストロークがそのフルストロークに対して２／３となる位置まで、図６（ａ）の垂直方向に色分け６がなされている。図６（ｃ）から見たように、周面には塗装がなされておらず、色分け面２０に限られて塗装される。また、円柱状のプランジャー２の周面全体を色分けすると、プランジャー２の塗料とバレル３内部が接触する面積が大きくなり、接触抵抗が大きくなり接触不良を起こす可能性が発生するため、上記のように周面の一部を塗装することが好ましい。

有底円筒状のバレル３の内周面にもプランジャー２の上記平坦な色分け面２０に合わせた図示しない平坦面が形成されている。バレル３にプランジャー２が嵌合されると双方の平地面同士が対向して嵌り合う。そうすることにより、上記プランジャー２が外力により回転しなくなり、色分け面２０の観察位置が固定化され、上記ストローク確認を簡略化することができる。また同様にして、バレル３の形状２１とソケット７の内径形状２２が同じであることで、双方の平地面同士が対向して嵌り合い、色分け面２０の観察位置が固定化される。

上記図６における実施例に限らず、プランジャー２の形状や塗装の態様としては、目的に応じて適宜のものが選択できる。図７において、太線は上記塗装を示す。図７（ａ）の太線部分ようにプランジャー２の周面全体に塗装するよりも、図７（ｂ）の太線部分ように上記塗装をプランジャー２の周面の一部にすると上述のように電気導通面から好ましい。しかしながら、図７（ｂ）のプランジャー２の形状では、上述のようにプランジャー２が回転してしまう可能性があり、ストローク確認をしづらくなる問題がある。上述のように図７（ｃ）の太線部分ように色分け面２０を持たせ、上述のようにバレル３の内周面にもプランジャー２の上記平坦面に合わせた図示しない平坦面が形成されていれば、コンタクトプローブ１の色分け面２０が固定され、さらに好ましい。上述のように色分け面２０の回転を防げるプランジャー２の形状としては、他にも図７（ｅ）に示すように四角柱状、図７（ｆ）に示すように三角柱状、図７（ｇ）に示すように六角柱状などの多角柱状に色分け面２０を形成することが挙げられる。ブラシジャー２が回転しない条件としては、プラシジャー２の形状とバレル３の内径形状が同じであること、バレル３の形状とソケット７の内径形状が同じであること、形状が多角形または非対象形状であることが挙げられる。また、円柱状のプランジャー２を用いた他の実施形態としては、図７（ｄ）のように、円周の一部に切り込みを入れ、塗料（三角状の黒色の部分）を固形化させることが挙げられる。

図８は、本発明に係るコンタクトプローブ１をピンボード１１に嵌合し、コンタクトプローブ２のストローク部分における色分け面２０を観察して最適なストロークが判断される模式図である。図８のように、コンタクトプローブ１の色分け面２０の色分け６の存在が、矢印の方向に目視され、色分け６の存在がないことが確認されることで、最適なストロークが判断される。以上によって、コンタクトプローブ１が回路基板検査装置に設置され、上記プランジャー２の塗装によって最適なストロークが判断され、簡素化された方法によって回路基板を検査できる検査方法及び回路基板検査装置を構成することができる。上記実施例に限らずコンタクトプローブ１のプランジャー２の塗装は、適宜のものが選択でき、例えば上述のマーキング５であってもよく、ブラックライトに反応する塗料でもよい。上述のプランジャー２の色分け面２０は、あらかじめ外部から確認しやすいところに向けてピンボード１１にセットすると、上記ストローク確認が容易になされ、好ましい。

実際に上記ストロークが確認される際には、図９のように被検査基板１５とセットベース１２の間が矢印の方向に覗き込こまれることになる。上記ストロークが確認される際は、暗い条件下でプランジャー２のストロークの判別がされなければならず、誤った判断がなされることが考えられる。そのため、上述のように照明手段１９を取り付けると好ましい。図５の実施例では照明手段１９は一つであるが、複数設置することもできる。上記プランジャー２は、目的に応じて適宜のものが選択でき、複数設置された照明手段１９に対し、上記プランジャー２の塗装部分が、同一方向に正面を向くように設置されると、ストロークが確認しやすくなり好ましい。上記照明手段１９は、上記プランジャー２の色分け面２０に対して正面方向から照明するように設置されると外部から色分け面２０を確認しやすく、上述のように色分け面２０は回転しづらく設計されていることからさらに好ましい。また、単に明るさを上げるための照明手段１９を取り付けるだけでなく、上述のようにコンタクトプローブ１への塗装をブラックライトに反応する特別な塗料にし、ブラックライトを照射することで、コンタクトプローブ１のストローク長を判断しやすくすることができる。上述のような確認方法は、照明手段１９が回路基板検査装置に設置されていなくても、回路基板検査装置の本体外に照明手段１９があれば可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施例においては治具方式の回路基板検査装置を用いたが、フライングプローブ方式の回路基板検査装置の調整時において、最適なストロークを調節する際に、本発明に係るコンタクトプローブを用いてもよい。

１ コンタクトプローブ
２ プランジャー
３ バレル
４ ハウジング
５ マーキング
６ 色分け
７ ソケット
８ 上蓋
９ 上箱
１０ 下箱
１１ ピンボード
１２ セットベース
１３ 電源
１４ 治具基板
１５ 被検査基板
１６ 駆動部
１７ レバー
１８ 導線
１９ 照明手段
２０ 色分け面
２１ バレルの形状
２２ ソケットの内面形状

特開平０６−０９４７５０号公報 特開２００６−０９０９４１号公報 特開２００８−３０９６０８号公報

Claims (13)

1. 導電性の筒状体からなるバレルと、
   被検査対象と接触するとともに上記バレルと接触するプランジャーと、上記バレル内部にあり、上記プランジャーを軸方向に付勢する弾性部材と、を有してなり、
   上記プランジャーは、最適なストローク位置をあらわすように塗装されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 上記プランジャーの塗装は、上記プランジャーの軸方向に対して水平方向に線状であるマーキングでなされている請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 上記プランジャーの塗装は色分けでなされている請求項１に記載のコンタクトプローブ。
4. 上記プランジャーの色分けは蛍光塗料で塗装されている請求項３に記載のコンタクトプローブ。
5. 上記プランジャーの色分けは、ブラックライトに反応する塗料を塗装されている請求項３に記載のコンタクトプローブ。
6. 上記プランジャーに平坦な色分け面が形成されている請求項１乃至５のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
7. コンタクトプローブを用いた回路基板の検査方法において、
   請求項１から６のいずれかに記載のコンタクトプローブが回路基板検査装置に設置される工程と、プランジャーの塗装によって最適なストロークが判断される工程とを含む回路基板の検査方法。
8. 上記回路基板検査装置の検査方式が、治具方式である請求項７に記載の回路基板検査方法。
9. コンタクトプローブを用いた回路基板検査装置において、
   請求項１から６のいずれかに記載のコンタクトプローブが設置される手段と、プランジャーの塗装によって最適なストロークが判断される手段とを含む回路基板検査装置。
10. 上記回路基板検査装置の検査方式が、治具方式である請求項９に記載の回路基板検査装置。
11. 上記プランジャーのストローク部分を照明するための照明手段を有する請求項９または１０に記載の回路基板検査装置。
12. 上記照明手段はブラックライトを照射する請求項１１に記載の回路基板検査装置。
13. 上記プランジャーは、平坦な色分け面を有することにより、同一方向に向くように設置され、上記照明手段は、上記プランジャーの上記色分け面に対して正面方向から照明する請求項１１または１２に記載の回路基板検査装置。

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