JP2013096699A - 電気的接触子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド部材にズレが生じてもプローブがスムーズに摺動可能なガイド部材によるプローブの保持構造を提供する。
【解決手段】電気的接触子がガイド部材によって保持された電気的接触子構造であり、電気的接触子は、先端にプランジャ、後端に支持部、さらにプランジャと支持部を接続するスプリングコイル、およびプランジャからスプリングコイル内へと延びる制動軸部を有し、スプリングコイルはプランジャに接続される可動部および支持部に接続され可動部よりも密に巻回されている固定部からなり、ガイド部材は、電気的接触子の先端側が挿入される第1のガイド穴が設けられた第１のガイド部材１１と、電気的接触子の後端側が挿入される第２のガイド穴が設けられた第２のガイド部材１２とが所定の間隔で配置されており、第１のガイド部材と第２のガイド部材との間で、スプリングコイルが湾曲するように、第１のガイド穴と第２のガイド穴が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブ等の電気的接触子がガイド部材によって保持される電気的接触子構造に関するものである。

電気的接触子、例えばプローブを保持する構造としては、プローブカードにおいてプローブをガイド部材で保持する構造が用いられている。このようなプローブをガイド部材で保持する構造の例として、特許文献１に記載されているような外筒を用いた垂直型のプローブをガイド部材で保持する構造がある。このような構造を用いることによって、プローブはプローブカードに配置されている。

しかしながら、外筒を用いたプローブの場合、外筒の材料が高価なためにコストが高く、また外筒の分だけ外径が大きくなるので狭ピッチに対応する際に問題が生じる。このような問題を解決するために、外筒を用いないでスプリングが露出した状態の垂直型プローブ（特許文献２参照）が用いられている。

特開２００２−２２７６８号公報 特開平１０−２３９３４９号公報

上述のような外筒を用いないでスプリングが露出したプローブの場合、プローブを保持するガイド部材が外筒の役割を果たす構造である。スプリングが露出しているプローブの場合、プローブを保持するガイド部材は１枚構造とすることが好ましいとされている。しかしながら、前記プローブを挿入するガイド穴をガイド部材に形成する際に、プローブの形状および狭ピッチに対応するためには、細く長い穴を加工しなければならず、アスペクト比の関係上、穴の加工には限界があるので少なくとも２枚のガイド部材を重ねた構造を用いなければならない。

複数のガイド部材を重ねて用いると、重なり合ったガイド部材には多少なりともズレ（段差）が生じる。また温度変化、時間の経過、あるいは外部からの影響によって重なり合ったガイド部材が異なる変形を行うとズレが生じる。このようなズレが大きくなった場合、ガイド部材のズレによってガイド穴に段差が生じ、前記段差にプローブの露出したスプリングが引っ掛かるためにプローブがスムーズに摺動できなくなり、プローブの動作に不具合が生じると言う問題があった。

そこで、本発明はこのような従来の問題を解決し、ガイド部材にズレが生じてもプローブがスムーズに摺動可能なガイド部材によるプローブの保持構造を提供することを目的とする。

本発明の電気的接触子構造は、電気的接触子がガイド部材によって保持された電気的接触子構造であって、前記電気的接触子は、先端に検査対象物と接触する接触部を有するプランジャ、後端に位置決めに用いられる支持部を有し、さらに、前記プランジャと前記支持部を接続するスプリングコイル、および前記プランジャから前記スプリングコイル内へと延びる制動軸部を有し、前記スプリングコイルは前記プランジャに接続される可動部および前記支持部に接続され前記可動部よりも密に巻回されている固定部からなり、前記制動軸部は前記スプリングコイル内を前記可動部から前記固定部まで延びており、前記ガイド部材は、前記電気的接触子の先端側が挿入され、前記プランジャが保持される第1のガイド穴が設けられた第１のガイド部材と、前記電気的接触子の後端側が挿入され前記支持部が位置決めされる第２のガイド穴が設けられた第２のガイド部材とが、所定の間隔で配置されており、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材との間で、前記電気的接触子の前記スプリングコイルが湾曲するように、前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴が配置されていることを特徴とする。

前記制動軸部の先端部分が前記第２のガイド穴に位置し、また、前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴はそれぞれの軸心が互いに異なる角度で配置されている、あるいは、前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴は、それぞれの軸心が同じ角度で配置され、かつ互いにずれた状態で配置されている。

本発明の電気的接触子構造は、電気的接触子がガイド部材によって保持された電気的接触子構造であって、前記電気的接触子は、先端に検査対象物と接触する接触部を有するプランジャ、後端に位置決めに用いられる支持部を有し、さらに、前記プランジャと前記支持部を接続するスプリングコイル、および前記プランジャから前記スプリングコイル内へと延びる制動軸部を有し、前記スプリングコイルは前記プランジャに接続される可動部および前記支持部に接続され前記可動部よりも密に巻回されている固定部からなり、前記制動軸部は前記スプリングコイル内を前記可動部から前記固定部まで延びており、前記ガイド部材は、前記電気的接触子の先端側が挿入され、前記プランジャが保持される第1のガイド穴が設けられた第１のガイド部材と、前記電気的接触子の後端側が挿入され前記支持部が位置決めされる第２のガイド穴が設けられた第２のガイド部材とが、所定の間隔で配置されており、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材との間で、前記電気的接触子の前記スプリングコイルが湾曲するように、前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴が配置されていることにより、電気的接触子の製造コストが安価でかつ狭ピッチに対応可能となり、さらに、電気的接触子の摺動時の摩耗を防止することにより、電気的接触子の動作が安定し、さらに電気的接触子のライフを長くすることが可能となる。

電気的接触子構造の概略側面図である。 電気的接触子であるプローブの側面図である。 電気的接触子構造の拡大概略断面図である。 検査状態の電気的接触子構造の拡大概略断面図である。 別の形態の電気的接触子構造の概略断面図である。 別の形態のプローブの側面図である。 別の形態の電気的接触子構造の概略断面図である。

本発明の電気的接触子構造を図面を用いて説明する。ここでは、電気的接触子としてプローブ１を用いて説明するが、プローブ以外の電気的接触子を用いることも可能である。まず初めに、電気的接触子であるプローブ１の構造について説明する。本発明では図２に示すような外筒の無い垂直型のプローブ１を用いている。

図１に示すように、前記プローブ１は、検査対象と接触する先端がクラウン形状となっている接触部３を有する円筒形のプランジャ２、支持部４、および、前記プランジャ２と前記支持部４を接続するスプリングコイル５を有する垂直型のプローブである。前記プローブ１は検査時に通電するために導電性材料によって形成されている。

前記スプリングコイル５は、前記プランジャ２と接続される側を可動部７、前記支持部４と接続される側を固定部６としており、前記固定部６は前記可動部７よりも密に巻回されてスプリングが密着した状態となっているために、前記固定部６は縦方向および横方向にはほとんど変位しない。検査時に前記接触部３に力が加えられると粗に巻回された前記可動部７が主に変形してスプリングの働きをし、検査時に前記スプリングコイル５が伸縮して前記接触部３を上下動させることでプローブ１が摺動する。さらに、前記プランジャ２と前記支持部４とを前記スプリングコイル５によって電気的に接続することで、前記接触部３から前記支持部４、さらにプローブカードの基板へと電気を流す働きをする。

前記プランジャ２は、前記接触部３に向かって径が小さくなる段差部１６が設けられ、さらに前記スプリングコイル５内を前記固定部６まで延伸された円筒形の制動軸部８が設けられている。前記支持部４は、先端部９がプローブカードの基板の電極と接触し、前記プローブ１に通電する構造である。

次に前記プローブ１を保持するガイド部材について説明する。前記ガイド部材は、図１に示すように、第１のガイド部材１１と第２のガイド部材１２から構成され、前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２はスペーサ１３によって所定の間隔で平行に配置されている。本実施形態では前記スペーサ１３は２枚のガイド部材１１，１２とは別構造であるが、いずれかのガイド部材１１，１２と一体構造とすることも可能である。また、２枚のガイド部材１１，１２を平行としないことも可能である。

図３，４に示すように、前記第１のガイド部材１１には第１のガイド穴１４を設け、前記第２のガイド部材１２には第２のガイド穴１５を設ける。前記１のガイド穴１４および前記第２のガイド穴１５は、各ガイド部材１１，１２に対して垂直に形成されているが、第１のガイド穴１４の軸心と第２のガイド穴１５の軸心が水平方向にずれた状態で配置されている。図３，４に示す形態では、前記第１のガイド穴１４の軸心が前記第２のガイド穴の軸心に対して左側にずれた状態で配置されている。

前記第１のガイド部材１１に設けられた第１のガイド穴１４は、前記プランジャ２の段差部１６に対応した段差が設けられて、下方が狭くなっていることにより、前記プランジャ２が前記第１のガイド部材１１の第１のガイド穴１４から下方に抜け落ちない構造となっている。また、前記プローブ１の接触部３の先端が前記第１のガイド部材１１から突出した状態が保たれている。段差部１６を用いないでプローブ１をガイド部材１１，１２から抜け落ちないように保持することも可能である。

上述のようなプローブ１およびガイド部材１１，１２を用いて、本発明の電気的接触子構造について説明する。図１，３，４に示すのが前記プローブ１を前記ガイド部材１１，２によって保持した電気的接触子構造である。

図１，３，４に示すように、前記プローブ１のプランジャ２が前記第１のガイド部材１１の第１のガイド穴１４に挿入され、前記プローブ１のスプリングコイル５の固定部６の一部および前記支持部４の一部が前記第２のガイド部材１２の第２のガイド穴１５に挿入されている。これにより、前記プローブ１は前記接触部３が上下動可能な状態で前記第１のガイド部材１１および前記第２のガイド部材１２に保持されている。

この時、前記固定部６は前記第２のガイド穴１５から下方に突出して、一部が前記第２のガイド部材１２から露出した状態となっている。これは、前記スプリングコイル５が前記第２のガイド穴１５付近で変形するのを防ぐためである。一方、前記支持部４の前記先端部９は前記第２のガイド穴１５から上方に突出してプローブカードの基板の電極と接触してプローブ１へと通電している。そして、前記制動軸部８の先端は、前記固定部６内に位置するが、前記第２のガイド穴１５内には入っていない状態となっている。このようにして前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２によって保持されたプローブ１は、前記第１のガイド穴１４の軸心と前記第２のガイド穴１５の軸心が水平方向にずれていることにより、前記第１のガイド板１１と前記第ン２のガイド板１２との間で、前記スプリングコイル５が変形することにより、前記プローブ１の下方が左側に湾曲した状態で保持されている。

図４に示すように、このような電気的接触子構造を用いたプローブカードによって検査を行う時に、前記接触部３が検査対象物と接触して前記プローブ１のスプリングコイル５が伸縮すると、前記スプリングコイル５は前記可動部７が伸縮することとなる。前記可動部７は、前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２との間の空間に位置し、外表面に接触するものが周囲に存在しないことからスムーズに変位することが可能となり、プローブカードによる検査時のプローブ１の摺動がスムーズに行われる。さらに、前記スプリングコイル５の前記可動部７は、接触するものが周囲に存在しないことによって摩耗することが無くなるので、プローブ１の寿命を延ばすことが可能となる。

前記プローブ１は下方が左側に湾曲した状態で保持されていることにより、前記制動軸部８と前記スプリングコイル５の内表面との接触状態が確実なものとなり、通電性能を確保することができる。さらに、前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２にずれが生じた場合でも、前記スプリングコイル５が横方向に変位することでずれを吸収することが可能である。

このように本発明の電気的接触子構造を用いることにより、従来の垂直型の電気的接触子の問題を解決することができ、さらに優れた効果を奏することができる。

ここまでの説明では、２つのガイド部材１１，１２のガイド穴１４，１５の軸心を角度は同じであるが水平方向にずらすことにより、プローブ１を湾曲した状態で保持する実施形態について説明してきたが、別の方法でプローブ１を湾曲させる実施形態について次に説明する。

図５に示す電気的接触子構造は、第１のガイド部材１１の第１のガイド穴１４は上述の実施形態と同様に垂直に形成している一方で、第２のガイド部材１２の第２のガイド穴１５を垂直ではなく、垂直方向に対し少し傾いた状態としたものである。

前記第２のガイド部材１２の第２のガイド穴１５の軸心は、図５に示すように、前記第１のガイド部材１１の第１のガイド穴１４の軸心に対して右側に傾いた状態としている。前記第２のガイド穴１５の軸心を傾ける方法としては、前記第２のガイド部材１２に対して垂直ではなく傾いた状態で前記第２のガイド穴１５を形成する方法と、前記第２のガイド部材１２に対して垂直に前記第２のガイド穴１５を形成し、前記第２のガイド部材１２を前記第１のガイド部材１１に対して平行ではなく、右下がりとなるように配置する方法が考えられる。

ここでは、前記第２のガイド部材１２に対して垂直ではなく所定の角度で傾斜させて前記第２のガイド穴１５を形成している。このようにして前記第１のガイド穴１４と前記第２のガイド穴１５を配置したガイド部材によって、上述の実施形態と同じプローブ１を保持すると、図５に示すように、前記プローブ１の固定部６の一部が前記第２のガイド穴１５から露出し、かつ、前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２の間で、前記プローブ１は左側に湾曲した状態となる。

本実施形態ではプローブ１は、上述の実施形態とは異なる湾曲状態ではあるが、前記プローブ１が前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２との間で湾曲することにより、前記制動軸部８と前記スプリングコイル５の内表面との接触状態が確実なものとなり、通電性能を確保することができる。

このように、前記プローブ１を湾曲させるために、前記第１のガイド穴１４と前記第２のガイド穴１５の配置については様々な方法を用いることができる。いずれの場合も、湾曲状態はごくわずかな変位であるが、十分な効果をも取らすことができる。

次に、電気的接触子として別の形態のプローブ１’を用いた場合の電気的接触子構造について説明する。図６に示すように、前記プローブ１’は、前記支持部４として制動軸部１０を有する基板側プランジャを用いたものである。前記制動軸部１０は、前記支持部４から前記スプリングコイル５の固定部６内へと延伸されたものであり、検査時にプローブ１’が伸縮したと場合に、前記プランジャ２の制動軸部８と衝突しない長さとする。プローブ１’のその他の構造については、前記プローブ１と同じものを用いている。

電気的接触子としてこのような構造のプローブ１’を用いた場合の電気的接触子構造について説明する。前記プローブ１’を第１のガイド部材１１と第２のガイド部材１２とを用いて保持するが、ここでは、前記第１のガイド部材１１のガイド穴１４の軸心と、前記第２のガイド部材１２のガイド穴１５の軸心とが、共に垂直で、かつ水平方向に互いにずれて配置されているガイド部材１１，１２を用いる。

前記プローブ１’のプランジャ２が前記第１のガイド部材１１の第１のガイド穴１４に挿入され、前記プローブ１のスプリングコイル５の固定部６の一部および前記支持部４の一部が前記第２のガイド部材１２の第２のガイド穴１５に挿入されている。これにより、前記プローブ１’は前記接触部３が上下動可能な状態で前記第１のガイド部材１１および前記第２のガイド部材１２に保持されている。

この時、前記固定部６は前記第２のガイド穴１５から下方に突出して、一部が前記第２のガイド部材１２から露出した状態となっており、さらに、前記プランジャ２の制動軸部８の先端は、前記固定部６内に位置し、かつ、前記第２のガイド穴１５内に位置する。このような状態で前記第１のガイド部材１１と前記第２のガイド部材１２によって保持されたプローブ１は、前記第１のガイド穴１４の軸心と前記第２のガイド穴１５の軸心がずれていることにより、下方が左側に変位した湾曲状態で保持されている。

このように、前記プランジャ２の軸部８の先端が、前記第２のガイド部材１２の第２のガイド穴１５に挿入されていることで、プローブ１’の座屈を防止することができる。

プローブを用いて電気的接触子構造について説明してきたが、プローブに限定することなく、他の電気的接触子ついても本発明を適用することが可能であり、ガイド部材についても様々な形態を用いることが可能である。

本発明の電気的接触子構造において、スプリングコイル５の密に巻回された固定部６と粗に巻回された可動部７の境界が、上述のような第２のガイド穴１５の外に位置する場合だけでなく、前記第２のガイド穴１５の中に位置する場合もある。前記固定部６と前記可動部７の境界が前記第２のガイド穴１５の外に位置する場合には、前記スプリングコイル５の湾曲が前記境界から発生する。これに対し、前記固定部と前記可動部７の境界が前記第２のガイド穴１５の中に位置する場合には、前記スプリングコイル５の湾曲は前記第２のガイド穴１５の表面から発生することになる。

前記スプリングコイル５の湾曲が開始された箇所で、前記制動軸部８が前記スプリングコイル５の内側と接するが、前記スプリングコイル５における境界が前記第２のガイド穴１５の中に位置する場合は、前記スプリングコイル５の湾曲が開始される箇所が前記第２のガイド穴１５の表面で統一されることから、複数の電気的接触子の特性を揃えるのに適したものとなる。

１，１’ プローブ
２ プランジャ
３ 接触部
４ 支持部
５ スプリングコイル
６ 固定部
７ 可動部
８ 制動軸部
９ 先端部
１０ 制動軸部
１１ 第１のガイド部材
１２ 第２のガイド部材
１３ スペーサ
１４ 第１のガイド穴
１５ 第２のガイド穴
１６ 段差部

Claims (4)

1. 電気的接触子がガイド部材によって保持された電気的接触子構造であって、
   前記電気的接触子は、先端に検査対象物と接触する接触部を有するプランジャ、後端に位置決めに用いられる支持部を有し、さらに、前記プランジャと前記支持部を接続するスプリングコイル、および前記プランジャから前記スプリングコイル内へと延びる制動軸部を有し、前記スプリングコイルは前記プランジャに接続される可動部および前記支持部に接続され前記可動部よりも密に巻回されている固定部からなり、前記制動軸部は前記スプリングコイル内を前記可動部から前記固定部まで延びており、
   前記ガイド部材は、前記電気的接触子の先端側が挿入され、前記プランジャが保持される第1のガイド穴が設けられた第１のガイド部材と、前記電気的接触子の後端側が挿入され前記支持部が位置決めされる第２のガイド穴が設けられた第２のガイド部材とが、所定の間隔で配置されており、
   前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材との間で、前記電気的接触子の前記スプリングコイルが湾曲するように、前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴が配置されていることを特徴とする電気的接触子構造。
2. 前記制動軸部の先端部分が前記第２のガイド穴に位置することを特徴とする請求項１に記載の電気的接触子構造。
3. 前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴は、それぞれの軸心が互いに異なる角度で配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気的接触子構造。
4. 前記第１のガイド穴と前記第２のガイド穴は、それぞれの軸心が同じ角度で配置され、かつ互いにずれた状態で配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気的接触子構造。