JP2015178964A - 電気部品搭載基板のプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】プローブにおけるスリーブの傾きを吸収してプローブ先端部を電気部品搭載基板に対して垂直に接触させるプローブを提供する。
【解決手段】円筒状のスリーブ２と、スリーブ内を摺動するプランジャと、プランジャを付勢するスプリング９と、プランジャの先端側のプローブ先端部７と、を備えた電気部品搭載基板１０のプローブ１であって、プランジャは、スプリングに付勢される内部プランジャ３と、プローブ先端部を設けた外部プランジャ４と、からなり、外部プランジャの一端部には、内部プランジャの対向端部６と点接触する球面体８を設け、球面体と内部プランジャの対向端部との隙間の形成により、スリーブの傾きを吸収してプローブ先端部を電気部品搭載基板に垂直に接触させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気信号の伝達手段として用いられるプローブに係わり、特にプローブ先端部の電気部品搭載基板への接触を良好とするプローブに関する。

まず、従来の一般的なプローブの構造について、図６と図７を用いて説明する。図６は従来技術におけるプローブの構造を示す図であり、図７は従来技術におけるプローブの王冠型プローブ先端部が電気部品搭載基板に接触する接触状態を示す説明図である。ここで、１１はプローブ、１２はスリーブ、１３は内部プランジャ、１４は外部プランジャ、１５はスリーブ挿通孔、１７はプローブ先端部、１９はスプリング、２０は電気部品搭載基板、をそれぞれ表す。

図６において、一般的な従来のプローブ１１の構造は、スリーブ１２内に摺動自在に嵌合する内部プランジャ１３と、内部プランジャ１３を弾発するスプリング１９と、内部プランジャ１３と連結された外部プランジャ１４と、外部プランジャ１４の先端部に設けられたプローブ先端部１７と、から構成されている。図６に示すプローブ先端部１７は、図示例で王冠型のプローブ先端部１７が設けられており、その頭部の周辺に複数の突起が形成されている。

図７において、王冠型のプローブ先端部１７が電気部品搭載基板２０へ接触する状態を説明する。王冠型のプローブ先端部１７には複数の突起があり、図７では、操作者が把持するスリーブ１１が、電気部品搭載基板２０に対して鉛直方向ではなくて傾斜して接触している状態を示している。図７に示す傾斜接触においては、一体構造を形成しているプランジャ１３，１４及びプローブ先端部１７も傾いており、電気部品搭載基板２０と垂直に接触できないため、プローブ先端部１７の接触する部分が偏っており、プローブ先端部１７が電気部品搭載基板２０に十分に接触できておらず接触抵抗が大となっている。

ここで、プローブは、その基本的機能として、電気部品搭載基板への接触により当該基板から又は当該基板へ電気信号を伝達するものであり、当該基板に確実に接触することが一般的に求められている。電気部品搭載基板を含めた対象物へのプローブの確実な接触を図るための従来技術として、例えば、特許文献１には、プローブ先端部に形成された王冠型プローブの接触子を複数の板ばねで構成することが提案されている。

この特許文献１によれば、プローブの中心軸と電気部品搭載基板２０等の対象物との接触面が垂直でない場合においても、王冠型プローブの接触子を複数の板ばねで構成することで、接触子と対象物とが複数箇所で接触可能であり、接触抵抗を大きくしないようにしている。

実開平５−５５０７６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に示す技術においては、接触抵抗を小さくするような接触子構造となっているが、王冠型のプローブ先端部が弾性機能をもつ接触子からできているので、プローブを繰り返して何度も使用すると弾性機能が失われたり、接触子が破損する虞が生じる。

本発明は、プローブの傾きを吸収するため、スリーブの内部においてプローブの傾きを吸収する機能を奏させることにより、プローブが電気部品搭載基板に対して傾いて接触する場合においても接触抵抗を小さくできるプローブを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
円筒状のスリーブと、前記スリーブ内を摺動自在に嵌合するプランジャと、前記プランジャに付勢力を与えるスプリングと、前記プランジャの先端側に設けられたプローブ先端部と、を備えた電気部品搭載基板のプローブであって、
前記プランジャは、前記スプリングに付勢される内部プランジャと、前記プローブ先端部を設けた外部プランジャと、を別設した構造体であり、前記内部プランジャに対向する前記外部プランジャの一端部には、前記内部プランジャの対向端部と点接触する点接触体を設け、前記スリーブの先端側には、前記外部プランジャの軸が間隙を以て挿通するスリーブ挿通孔を設け、前記スリーブ挿通孔は前記スリーブ内の前記点接触体が抜け落ちない大きさの孔であり、前記外部プランジャの一端部の点接触体と前記スリーブ挿通孔とにより、前記スリーブの傾きを吸収して前記プローブ先端部を電気部品搭載基板に垂直に接触させる構成とする。

本発明によれば、プローブにおけるスリーブの傾きを吸収して、プローブ先端部と電気部品搭載基板が垂直になることにより、確実で十分な接触ができるようになり、接触抵抗を小さくすることができる。また、プローブにおける内部及び外部のプランジャ構造によって、繰り返す複数回の使用にも耐える耐久性を持たせることができ、さらに、破損の虞を少なくすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る電気部品搭載基板のプローブを示す構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気部品搭載基板のプローブを示す構成図である。 第２の実施形態に係るプローブにおいて、スリーブの電気部品搭載基板に対する傾きの如何に関わらず、外部プランジャが自在に傾斜可能であることを説明する図である。 第２の実施形態に係るプローブにおいて、プローブ先端部が電気部品搭載基板に接触し始めたときのプローブの各構成要素の配置関連構造を示す図である。 第２の実施形態に係るプローブにおいて、プローブ先端部が電気部品搭載基板に接触しスプリングの荷重が電気部品搭載基板に伝達したときのプローブの各構成要素の配置関連構造を示す図である。 従来技術におけるプローブの構造を示す図である。 従来技術におけるプローブの王冠型プローブ先端部が電気部品搭載基板に接触する接触状態を示す説明図である。

本発明の第１と第２の実施形態に係る電気部品搭載基板のプローブについて、図面を参照しながら以下説明する。図１は本発明の第１の実施形態に関するプローブを示す構成図であり、図２は本発明の第２の実施形態に係る電気部品搭載基板のプローブを示す構成図である。図１と図２において、１はプローブ、２はスリーブ、３は内部プランジャ、４は外部プランジャ、５はスリーブ挿通孔、６は内部プランジャ一端部、７はプローブ先端部、８は外部プランジャ一端部（球面体）、９はスプリング、１０は電気部品搭載基板、をそれぞれ表す。

まず、本発明の第１の実施形態に係る電気部品搭載基板のプローブについて図１を用いて説明する。図１において、第１の実施形態に関するプローブ１は、円筒状のスリーブ２と、スリーブ２内を摺動自在に嵌合する内部プランジャ２と、内部プランジャ２とスプリング付勢力で接触している外部プランジャ４と、外部プランジャの４の一端部に設けられた球面体８と、外部プランジャ４の他端部に設けられたプローブ先端部７と、内部プランジャ２の他端部を付勢するスプリング９と、を備えている。

ここで、外部プランジャ４の一端部に設けられた球面体８と内部プランジャ３の一端部６とは、スプリング９の付勢力で緩やかに接触した状態である。外部プランジャ４の一端部は、図示の球面体８に限らず、内部プランジャ３の一端部６に点接触する構造体であれば楕円形状体などであってもよい。また、内部プランジャ３の一端部６は、図１の図示構造で球面体の一部を形成した例が示されているが、これに限らず、外部プランジャ４の球面体８に点接触できるものであれば板状体であってもよい。

また、スリーブ２は、球面体８が当接し且つ外部プランジャ４の軸が充分の間隙を保持するスリーブ挿通孔５を形成している。このスリープ挿通孔５と、球面体８及び内部プランジャ一端部６の点接触とによって、外部プランジャ４は、電気部品搭載基板１０などの検査対象物に対してスリーブ２が傾斜して接触させた場合であっても、電気部品搭載基板１０に対して外部プランジャ４の軸が垂直の状態で接触可能となるように、自在に傾きを変更することが可能となっている（後述する図４、図５の詳細説明を参照のこと）。

次に、本発明の第２の実施形態に関するプローブについて、動作態様を含めてさらに詳しく、図２〜図５を参照しながら以下説明する。

図２は本発明の第２の実施形態に係る電気部品搭載基板のプローブを示す構成図であり、図３は第２の実施形態に係るプローブにおいて、外部プランジャがスリーブの電気部品搭載基板に対する傾きの如何に関わらず自在に傾斜可能であることを説明する図であり、図４は第２の実施形態に係るプローブにおいて、プローブ先端部が電気部品搭載基板に接触し始めたときのプローブの各構成要素の配置関連構造を示す図であり、図５は第２の実施形態に係るプローブにおいて、プローブ先端部が電気部品搭載基板に接触しスプリングの荷重が電気部品搭載基板に伝達したときのプローブの各構成要素の配置関連構造を示す図である。

第２の実施形態に関するプローブ１は、第１の実施形態のそれと比較して、スリーブ２が傾いて操作された場合であってもプローブ１の先端部７と電気部品搭載基板１０との接触抵抗を小さくし、さらにプローブ１の耐久性を確保することにおいて共通しており、さらに、プローブ１を構成する各構成要素も共通している。

第２の実施形態に係るプローブ１が、第１の実施形態のそれと異なる点は、内部プランジャ２の一端部６と外部プランジャ４の一端部にある球面体８との間に、プローブ１への無負荷時において、隙間を形成させたことにある。当該隙間の形成によって、外部プランジャ４が、スリーブ１の傾斜の如何に関わらず、拘束されることなく自在に動けるようになっている。

図２と図３に示すように、第２の実施形態に関するプローブ１は、円筒状のスリーブ２と、スリーブ２内を摺動自在に嵌合する内部プランジャ３と、内部プランジャ３に固定されていない外部プランジャ４と、内部プランジャ３と、内部プランジャ３を付勢するスプリング９と、を備えている。

そして、第２の実施形態においては、内部プランジャ２の一端部６と外部プランジャ４の一端部にある球面体８との間に、プローブ１への無負荷時において隙間が存在する構造であり、さらに、スリーブ２の先端側に設けたスリーブ挿通孔５には、外部プランジャ４の軸との間に間隙を形成し、図３に示すように外部プランジャ４が前後左右に傾くことができる構造になっていて、スリーブ２引いてはプローブ１の傾きを吸収する機能を奏している。換言すると、第２の実施形態に係るプローブは、内部プランジャ一端部６と球面体８の隙間と、外部プランジャ４の軸と挿通孔５の間隙と、によって、すなわちスリーブ２の内部においてスリーブ（引いてはプローブ）の傾きを吸収する機能を果たす構造である。

図４は、プローブ１が操作者によってストロークされ、プローブ先端部７が最初に電気部品搭載基板１０と接触したときの状況を示しており、このとき、スリーブ２が電気部品搭載基板１０に鉛直軸から傾いていても、プローブ先端部７が、球面体８の上方の隙間と挿通孔５の間隙によって、傾きを吸収する方向に自在に動作し、電気部品搭載基板１０と垂直に接触する。図４に示す状況のときは、内部プランジャ３のー端部６と外部プランジャ４の球面体８とは非接触状態であり、これにより電気的にも接続されていない状態であり、スプリング９にも荷重が加わっていない状態である。

図５は図４の状態から更に操作者によるストロークが加わり、内部プランジャ３のー端部６と外部プランジャ４の球面体８が接触して電気的に接続され、さらに、プローブ先端部７にスプリング９の弾発荷重が伝わった状態で、プローブ１と電気部品搭載基板１０とが十分に接触した状態になる。

プローブ先端部７の形状として、図示するように頭部の円形周辺に複数の突起を形成した王冠型構造を例示したが、本実施形態ではこれに限らず、検査対象物と接触する頭部が平面であるフラット型構造でもよく、この頭部が円錐形状のカップ型構造に対しても適用可能である。

以上説明したように、本発明の主たる特徴は、プローブにおけるスリーブの傾きの把持操作に対して、スリーブ内におけるプランジャの内部構造とスリーブ挿通孔の工夫によってスリーブの傾きを吸収し、プローブ先端部と電気部品搭載基板などの検査対象物とが垂直に接触、当接することにより、確実で十分な接触を得られるものである。

１ プローブ
２ スリーブ
３ 内部プランジャ
４ 外部プランジャ
５ スリーブ挿通孔
６ 内部プランジャ一端部
７ プローブ先端部
８ 外部プランジャ一端部（球面体）
９ スプリング
１０ 電気部品搭載基板
１１ プローブ
１２ スリーブ
１３ 内部プランジャ
１４ 外部プランジャ
１５ スリーブ挿通孔
１７ プローブ先端部
１９ スプリング
２０ 電気部品搭載基板

Claims (4)

1. 円筒状のスリーブと、前記スリーブ内を摺動自在に嵌合するプランジャと、前記プランジャに付勢力を与えるスプリングと、前記プランジャの先端側に設けられたプローブ先端部と、を備えた電気部品搭載基板のプローブであって、
   前記プランジャは、前記スプリングに付勢される内部プランジャと、前記プローブ先端部を設けた外部プランジャと、を別設した構造体であり、
   前記内部プランジャに対向する前記外部プランジャの一端部には、前記内部プランジャの対向端部と点接触する点接触体を設け、
   前記スリーブの先端側には、前記外部プランジャの軸が間隙を以て挿通するスリーブ挿通孔を設け、
   前記スリーブ挿通孔は前記スリーブ内の前記点接触体が抜け落ちない大きさの孔であり、
   前記外部プランジャの一端部の点接触体と前記スリーブ挿通孔とにより、前記スリーブの傾きを吸収して前記プローブ先端部を電気部品搭載基板に垂直に接触させる
   ことを特徴とする電気部品搭載基板のプローブ。
2. 請求項１において、
   前記外部プランジャの一端部に設けれた点接触体は球面体であることを特徴とする電気部品搭載基板のプローブ。
3. 請求項２において、
   前記外部プランジャの球面体と、前記内部プランジャの対向端部とは、前記プローブへの無負荷時に、隙間が形成されていることを特徴とする電気部品搭載基板のプローブ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項において、
   前記プローブ先端部は、王冠型形状、フラット型形状又はカップ型形状を有していることを特徴とする電気部品搭載基板のプローブ。