JP2024059188A - プローブおよびプローブ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回路基板に対して簡単に着脱でき、回路基板あるいは電子部品の試験を効率良く行うことが可能なプローブおよびプローブ装置を提供する。【解決手段】第一挟持片20は、回路基板P側に位置する一端部に、回路基板Pの一方の面に接触する第一挟持部25を有し、第二挟持片30は、回路基板P側に位置する一端部に、回路基板の他方の面に接触する第二挟持部31を有し、第一挟持片20および第二挟持片30は、回路基板Pから離間する側に位置する他端部に、付勢部材40の付勢力に反する操作力を受けるための操作部26,32を有している。【選択図】図1

Description

本発明は、回路基板に接続されるプローブおよび該プローブを有するプローブ装置に関する。
一般的に、回路基板あるいは回路基板上に実装される電子部品について電気的特性に関する試験を行う際には、回路基板に試験用の信号を伝送させたときの電気的特性を測定装置により測定する。このとき、測定装置はケーブル等を介して回路基板に接続される。
特許文献1には、回路基板の端部に接続される同軸電気コネクタが開示されている。この同軸電気コネクタは、回路基板の面に対して平行な軸線をもち、軸線方向に延びる中心導体と、絶縁体を介して中心導体を保持する筒状の外部導体とを有している。外部導体には、回路基板への取付けのための一対の固定部が回路基板の面に対して平行に延びて設けられている。各固定部には、ねじ孔である挿通孔が上下方向(回路基板の面に対して直角な方向)に貫通して形成されている。この同軸電気コネクタは、固定部を回路基板の端部にねじ止めすることで該端部に取り付けられる。具体的には、回路基板の端部の上面に固定部を配置し、回路基板に形成された孔部に挿通孔を位置合わせた状態で、挿通孔および孔部にねじを螺着する。
特開2018-081745号
一般的に、数多くの回路基板や電子部品について試験を実施するためには、回路基板と測定装置とを接続する作業を各回路基板に対して順次繰り返して行う必要がある。したがって、仮に特許文献1の同軸電気コネクタを回路基板や電子部品の試験に用いる場合、回路基板に対する同軸電気コネクタの着脱作業、すなわち、ねじを締め付ける作業および緩める作業を順次行わなければならない。その結果、着脱作業が煩雑となり、複数の回路基板や電子部品について試験を短時間で効率良く行うことが困難となる。
本発明は、かかる事情に鑑み、回路基板に対して簡単に着脱でき、回路基板あるいは電子部品の試験を効率良く行うことが可能なプローブおよびプローブ装置を提供することを目的とする。
(1) 本発明に係るプローブは、回路基板の電気的特性あるいは前記回路基板に実装された電子部品の電気的特性を測定する測定装置と前記回路基板とを、ケーブルを介して中継するプローブ装置に設けられ、前記ケーブルの端部に取り付けられて前記回路基板に接続される。
かかるプローブにおいて、本発明では、前記回路基板の一方の側の面に形成された信号回路部に電気的に導通可能な信号伝送体と、前記回路基板をその板厚方向で挟持可能な基板挟持体と、前記基板挟持体を、前記回路基板を挟持した状態に維持する付勢部材とを有しており、前記基板挟持体は、前記回路基板に対して一方の側に位置し前記信号伝送体を保持する第一挟持片と、前記回路基板に対して他方の側に位置する第二挟持片とを有し、前記付勢部材は、前記第一挟持片と前記第二挟持片とに架け渡されて弾性変形可能に設けられ、前記第一挟持片および前記第二挟持片を、前記回路基板を挟持する位置へ向けて付勢しており、前記第一挟持片は、前記回路基板側に位置する一端部に、前記回路基板の一方の面に接触する第一挟持部を有し、前記第二挟持片は、前記回路基板側に位置する一端部に、前記回路基板の他方の面に接触する第二挟持部を有し、前記第一挟持片および前記第二挟持片の少なくとも一方の挟持片は、前記回路基板から離間する側に位置する他端部に、前記付勢部材の付勢力に反する操作力を受けるための操作部を有していることを特徴としている。
本発明では、プローブを回路基板に取り付ける際には、まず、付勢部材の付勢力に反する操作力をプローブの操作部に加えて、第一挟持部と第二挟持部とを大きく離間させ、その状態を維持したまま、第一挟持部と第二挟持部との間に回路基板が位置するようにプローブを配置する。ここで、第一挟持部は回路基板に対して一方の側に位置し、第二挟持部は回路基板に対して他方の側に位置する。次に、上記操作力を解除し、付勢部材の付勢力により第一挟持部と第二挟持部とを近接させて、回路基板を挟持する。このようにして、付勢部材の付勢力を受けた第一挟持部および第二挟持部によって回路基板が挟持される結果、第一挟持片に保持される信号伝送体が回路基板の回路部に接触した状態が維持される。また、プローブを回路基板から取り外す際には、プローブの操作部に上記操作力を加えて、第一挟持部と第二挟持部とを大きく離間させることにより、回路基板を挟持した状態を解除する。
このように、本発明では、プローブの操作部に対して操作力を加えたり解除したりするだけで、回路基板に対してプローブを簡単に着脱できるので、回路基板あるいは回路基板に実装された電子部品の試験を効率良く行うことができる。
(2) (1)の発明において、前記第一挟持部および前記第二挟持部のうち一方の挟持部は、前記回路基板に前記板厚方向に貫通して形成された貫通空間に挿通される突部を有し、他方の挟持部は、前記貫通空間に対して他方の側で前記貫通空間から突出する前記突部の先端部を受け入れる受入部を有していることとしてもよい。
(2)の発明では、プローブの第一挟持部と第二挟持部で回路基板を挟持した状態において、上記突部が回路基板の貫通空間に挿通され、さらに、貫通空間から突出する先端部が上記受入部に進入する。したがって、上記突部が貫通空間内および受入部内に位置することとなる。そして、回路基板に対して平行な方向での上記突部の移動が貫通空間の縁部よって規制されることにより、プローブが回路基板に対して位置決めされ、信号伝送体と回路基板の信号回路部との接触状態が良好に維持される。
(3) (2)の発明において、前記突部は、前記回路基板の端縁を切り欠いて形成された前記貫通空間へ挿通可能となっていてもよい。このようにすることにより、プローブを回路基板に対して着脱する際、回路基板の端縁に形成された貫通空間の開口を経てプローブの突部を挿抜できる。したがって、回路基板の板厚方向に対して傾斜した斜め方向にプローブを移動させてもプローブを着脱することができ、着脱作業がより簡単となる。
(4) (1)ないし(3)のいずれかの発明において、前記信号伝送体は、前記第一挟持片に保持される誘電体と、前記誘電体によって保持され前記回路基板の信号回路部に接触可能な中心導体とを有していてもよい。
(5) (4)の発明において、前記第一挟持片は、金属製であり、前記ケーブルの外部導体に電気的に導通可能となっているとともに、前記回路基板の一方の側の面に形成されたグランド回路部に接触可能となっていてもよい。このようにすることにより、信号伝送体の中心導体および回路基板の信号回路部を伝送経路とする信号の電流を流したとき、グランド回路部、第一挟持片および外部導体を伝送経路としてリターン電流を流すことができる。
(6) (4)および(5)の発明において、前記第一挟持片は、前記ケーブルの端部に設けられた取付部材が取り付けられることにより、前記ケーブルの端部に接続可能となっていてもよい。
(7) (4)および(5)の発明において、前記第一挟持片は、前記ケーブルの端部に設けられたプローブ接続用コネクタが嵌合されることにより、前記ケーブルの端部に接続可能となっていてもよい。
(8) (1)ないし(3)のいずれかの発明において、前記信号伝送体は、電気絶縁材製の板状の基材と、前記基材の板面に沿って前記基材に設けられ回路基板の信号回路部に接触可能な金属製の信号伝送路とを有していてもよい。
(9) (8)の発明において、前記信号伝送体は、前記基材の板面に沿って前記基材に設けられた金属製のグランド伝送路を有し、前記グランド伝送路は、前記回路基板の一方の側の面に形成されたグランド回路部に接触可能となっていてもよい。信号伝送体のグランド伝送路を、回路基板の一方の側の面のグランド回路部に接触可能とすることにより、信号伝送体の信号伝送路および回路基板の信号回路部を伝送経路とする信号の電流を流したとき、グランド回路部およびグランド伝送路を伝送経路としてリターン電流を流すことができる。
(10) 本発明に係るプローブ装置は、(1)ないし(9)のいずれかのプローブと、前記測定装置側に設けられた相手コネクタに接続される測定装置接続用コネクタと、前記プローブと前記測定装置接続用コネクタとを中継するケーブルとを有していることを特徴としている。
本発明では、回路基板に対して簡単に着脱でき、回路基板あるいは電子部品の試験を効率良く行うことが可能なプローブおよびプローブ装置を提供できる。
本発明の第一実施形態のプローブ装置を回路基板とともに示した斜視図であり、回路基板への取付前の状態を示している。 図1のプローブ装置のプローブを斜め下方から示した斜視図である。 図2のプローブの第一挟持片を斜め下方から示した斜視図である。 回路基板に取り付けられた図2のプローブの断面図であり、プローブ幅方向の中央位置での縦断面を示している。 図1のプローブ装置を回路基板とともに示した斜視図であり、回路基板への取付直前の状態を示している。 図1のプローブ装置を回路基板とともに示した斜視図であり、回路基板への取付後の状態を示している。 本発明の第二実施形態のプローブ装置の一部を拡大して示した断面図であり、プローブ幅方向の中央位置での縦断面を示している。 本発明の第三実施形態のプローブ装置の一部を拡大して示した断面図であり、プローブとケーブルとが接続される直前の状態におけるプローブ幅方向の中央位置での縦断面を示している。 本発明の第三実施形態のプローブ装置の一部を拡大して示した断面図であり、プローブとケーブルとが接続された状態におけるプローブ幅方向の中央位置での縦断面を示している。 本発明の変形例に係る回路基板を示す斜視図である。
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態のプローブ装置1を回路基板Pとともに示した斜視図である。回路基板Pは、その一部のみが図示されており、実際には、X軸方向およびY軸方向の両方向でさらに広がって形成されている。本実施形態では、X軸方向を「前後方向」とし、X1方向を「前方」、X2方向を「後方」とする。また、Y軸方向を「プローブ幅方向」とする。回路基板Pは、ICチップ等の電子部品(図示せず)の性能試験に使用される、いわゆるテストボードである。
回路基板Pの実装面(図1での上面)には、図1に示されているように、実装面上で前後方向(X軸方向)に延びる信号回路部としての信号パターンP1と、信号パターンP1を囲むようにして広がるグランド回路部としてのグランドパターンP2が形成されている。信号パターンP1の前端部(X1側の端部)近傍には、性能試験の対象である電子部品(図示せず)が実装され、信号パターンP1の後端部(X2側の端部)近傍(テストポート)には、プローブ装置1が接続される(図6参照)。また、回路基板Pのプローブ幅方向(Y軸方向)に延びる後端縁には、プローブ幅方向での信号パターンP1の両側に、貫通空間としての切欠部P3が、上記後端縁を切り欠いて形成されている。切欠部P3は、回路基板Pを板厚方向、すなわち上下方向(Z軸方向)に貫通するとともに、後方(X2方向)へ開口しており、後述のプローブ2の位置決めのための位置決め部として機能する。
プローブ装置1は、図1に示されるように、回路基板Pに接続されるプローブ2と、電子部品の電気的特性を測定するための測定装置(図示せず)側に設けられた相手コネクタ(図示せず)に接続される測定装置接続用コネクタ3と、前後方向(X軸方向)に延びプローブ2と測定装置接続用コネクタ3とを中継する同軸ケーブル4(以下「ケーブル4」という)とを有している。なお、相手コネクタは、測定装置自体に設けられていてもよく、また、測定装置に接続された他の装置に設けられていてもよい。
プローブ2は、ケーブル4の前端部に設けられたクリップ型のプローブである。プローブ2は、回路基板Pをその板厚方向である上下方向(Z軸方向)で挟持可能な金属製の基板挟持体10と、基板挟持体10を、回路基板Pを挟持した状態に維持する金属製の付勢部材40と、基板挟持体10に保持され回路基板Pの信号パターンP1に電気的に導通可能な信号伝送体50(図4参照)とを有している。基板挟持体10は、閉状態(図1、図4参照)と開状態(図5参照)との間で可動となっている。
図2は、図1のプローブ装置1のプローブ2を斜め下方から示した斜視図である。図1および図2に示されるように、基板挟持体10は、回路基板Pに対して上側(Z1側)に位置し信号伝送体50を保持する第一挟持片20と、回路基板Pに対して下側(Z2側)に位置する第二挟持片30とを有している。
図3は、第一挟持片20を斜め下方から示した斜視図である。図1ないし図3に示されるように、第一挟持片20は、前後方向に沿った方向を長手方向として延びて設けられている。第一挟持片20は、前部に設けられた基部21と、基部21から前方へ突出する第一挟持部25と、後部に設けられた第一操作部26と、基部21と第一操作部26とを連結する第一連結部27と、第一連結部27の下面から突出する被支持部28とを有している。
図4は、回路基板Pに取り付けられたプローブ2の断面図であり、プローブ幅方向(Y軸方向)の中央位置での縦断面を示している。図4に示されるように、基部21は、信号伝送体50およびケーブル4の前端部を保持するための保持部22と、保持部22の上部の後端から後方へ延びる板状の第一板部24とを有している。
保持部22の下部には、プローブ幅方向での中央域に、信号伝送体50およびケーブル4の前端部を収容する円形孔状の収容孔部23が前後方向に貫通して形成されている。図4に示されるように、収容孔部23は、前方から順次連通する前方孔部23A、中間孔部23B、後方孔部23Cを有している。前方孔部23Aは、前後方向での複数位置で内周面に段部が形成されており、それらの段部により内径寸法の異なる複数の空間が形成されている。これらの複数の空間のうち、最も前方に位置する前端孔部23A-1は、後述の第二誘電体53を収容して保持するようになっている。図4に示されるように、前端孔部23A-1とこれに隣接する空間、すなわち前端孔部23A-1の後方で該前端孔部23A-1より小径の空間との境界位置には、前端段部23Eが形成されている。
中間孔部23Bは前方孔部23Aよりも大径をなしており、中間孔部23Bと前方孔部23Aとの境界位置には前方段部23Dが形成されている。後方孔部23Cは中間孔部23Bよりも大径をなしており、後方孔部23Cと中間孔部23Bとの境界位置には後方段部23Eが形成されている。後方孔部23Cの内周面には、ケーブル4の前端部に設けられた後述の締め金具65を取り付けるためのねじ溝(図示せず)が形成されている。保持部22の上部は、付勢部材40からの付勢力を上方から受ける第一被圧部22Fをなしている。第一被圧部22Fは、上記付勢力を受ける上面が上下方向に対して直角な平坦面をなしている。
第一板部24は、図4に示されるように、第一被圧部22Fに対して若干上方にずれた位置に設けられている。また、基部21の上面は、前後方向で第一被圧部22Fと第一板部24とを跨ぐ範囲にて、後方へ向かうにつれて上方へ傾斜する傾斜面をなしている。
第一挟持部25は、保持部22の下部のプローブ幅方向での両端位置で保持部22の前面から突出して設けられている。つまり、プローブ2を前方から見たとき、2つの第一挟持部25が、上下方向で収容孔部23とほぼ同じ高さに位置し、プローブ幅方向で収容孔部23を挟むように位置している。第一挟持部25は、保持部22の前面から前方へ突出する略四角柱状の前片部25Aと、前片部25Aの下面から下方へ突出する略円柱状の突部25B(図3参照)とを有している。突部25Bの外径は回路基板Pの切欠部P3の幅寸法(プローブ幅方向での寸法)よりも若干大きくなっている。図3に示されるように、突部25Bは、プローブ幅方向での中央位置に形成されたスリットによって2つの突片として分割されている。これらの突片はプローブ幅方向で若干弾性変形することが可能となっている。
第一操作部26は、図1に示されるように、2つの第一連結部27の後端に連結された略四角板状に形成されており、基板挟持体10の操作時に上方からの押圧力(操作力)を受けるようになっている。第一連結部27は、プローブ幅方向(Y軸方向)での基部21のそれぞれの側面に連結され、後方へ向かうにつれて上方へ傾斜して延びている。第一操作部26および2つの第一連結部27によって囲まれた空間は、付勢部材40の後述の第一付勢片41を収容する第一収容部29として形成されている。第一収容部29の略前半部は、2つの第一連結部27の間に位置する第一被圧部22Fおよび第一板部24により下方から閉塞されている。被支持部28は、第一連結部27の前後方向での中間部の下面から下方へ突出して設けられている。被支持部28は、図3に示されるように、プローブ幅方向に見て略半円状をなしており、下方へ突湾曲する外周面が、第二挟持片30の後述の支持部34によって、プローブ幅方向に延びる軸線まわりで回動可能に支持されている。
第二挟持片30は、図1、図2および図4に示されるように、前後方向を長手方向として延びる略四角板状をなしており、前部に設けられた第二挟持部31と、後部に設けられた第二操作部32と、第二挟持部31と第二操作部32とを連結する第二連結部33と、第二連結部33の上面から突出する支持部34と、第二挟持部31から後方へ延びる板状の第二板部35とを有している。
第二挟持部31は、第一挟持片20の基部21よりも前方、かつ、第一挟持片20の第一挟持部25よりも下方に位置している。第二挟持部31は、プローブ幅方向で基部21よりも大きく、また、前後方向で第一挟持部25よりも大きく形成されており、第二挟持部31の前端が第一挟持部25の前端よりも前方に位置している。第二挟持部31の後部には、第二挟持部31を上下方向に貫通する受入部31Aが形成されている。受入部31Aは、上下方向に見て、プローブ幅方向を長手方向とする四角形をなす四角孔状に形成されており、後述するように、基板挟持体10が閉位置にあるときに、2つの第一挟持部25の突部25Bを上方から受入可能となっている(図4参照)。
第二操作部32は、2つの第二連結部33の後端に連結された略四角板状に形成され、第一挟持片20の第一操作部26を上下反転させたような形状をなしている。第二操作部32は、基板挟持体10の操作時に下方からの押圧力(操作力)を受けるようになっている。第二連結部33は、前後方向に延びており、第二挟持部31の後端と第二操作部32の前端とを連結している。図2に示されるように、第二挟持部31、第二操作部32および2つの第二連結部33によって囲まれた空間は、付勢部材40の後述の第二付勢片42を収容する第二収容部36として形成されている。
支持部34は、第二連結部33の前後方向での中間部の上面から上方へ突出して設けられている。支持部34は、第一挟持片20の被支持部28を収容する支持凹部34A(図1参照)が上面から没して形成されている。支持凹部34Aの内壁面は、被支持部28の外周面に合わせた凹湾曲面をなし、被支持部28を回動可能に支持している。第二板部35は、2つの第二連結部33の間に設けられており、第二収容部36の略前半部を上方から閉塞している。図4に示されるように、第二板部35の前部は、付勢部材40からの付勢力を下方から受ける第二被圧部35Aをなしている。第二板部35の下面は、後方に向かうにつれて下方へ傾斜する傾斜面をなしている。
付勢部材40は、金属帯状片を板厚方向に屈曲して作られ、図4に示されるように前方へ開口した略横U字状をなしており、第一挟持片20と第二挟持片30とに架け渡されて弾性変形可能に設けられている。付勢部材40は、上方に位置する第一付勢片41と、下方に位置する第二付勢片42と、第一付勢片41および第二付勢片42の前端同士を連結する2つの弾性部43とを有している。
第一付勢片41は、図4に示されるように、第一挟持片20の上面に沿って、前方へ向かうにつれて下方へ傾斜して延びているとともに、前端部が前方かつ上方へ向けた斜め方向に屈曲されている。第一付勢片41における屈曲位置で下方へ向けて突出する部分は、第一被圧部22Fの上面を上方から付勢する第一付勢部41Aとして形成されている。第二付勢片42は、図4に示されるように、第二挟持片30の下面に沿って、前方へ向かうにつれて上方へ傾斜して延びているとともに、前端部が前方かつ下方へ向けた斜め方向に屈曲されている。第二付勢片42における屈曲位置で上方へ向けて突出する部分は、第二被圧部35Aの下面を下方から付勢する第二付勢部42Aとして形成されている。
弾性部43は、プローブ幅方向での付勢部材40の両端位置に設けられており、前方へ向けて開口する略横C字状に屈曲され、第一付勢部41Aと第二付勢部42Aの後端同士を連結している。本実施形態では、2つの弾性部43がプローブ幅方向で互いに間隔をもって位置しているので、ケーブル4を2つの弾性部43の間に挿通させて配置し、第一挟持片20に取り付けることが可能となっている。
付勢部材40は、弾性部43の板厚方向での弾性変形により、第一付勢片41および第二付勢片42が上下方向、すなわち互いに近づいたり離れたりするように変位可能となっている。付勢部材40が基板挟持体10に取り付けられた状態において、弾性部43が弾性変形しており、第一付勢片41と第二付勢片42とが互いの間隔を広げるように変位している。その結果、第一付勢片41および第二付勢片42は、弾性部43の弾性力(復元力)によって、第一付勢部41Aおよび第二付勢部42Aで基板挟持体10の第一被圧部22Fおよび第二被圧部35Aを付勢することで基板挟持体10を挟持し、基板挟持体10を閉状態に維持する。
信号伝送体50は、図4に示されるように、第一挟持片20の収容孔部23に収容されて、保持部22に保持されている。信号伝送体50は、中間孔部23B内に収容されて保持される第一誘電体51と、前方孔部23A内に収容されて保持される第二誘電体53と、前方孔部23Aおよび中間孔部23Bに収容されて第一誘電体51および第二誘電体53によって保持される中心導体52とを有している。第一誘電体51および第二誘電体53は、樹脂等の電気絶縁材で作られた円環状部材であり、前後方向を軸線方向とした姿勢で設けられている。第一誘電体51は中間孔部23Bの後端位置に配置されている。また、第二誘電体53は、第一誘電体51よりも小径をなしており、前端孔部23A-1内に配置されている。本実施形態では、第一誘電体51、第二誘電体53および中心導体52を収容する収容孔部23が形成されている第一挟持片20は金属製である。したがって、第一誘電体51、第二誘電体53、中心導体52および第一挟持片20によって同軸電気コネクタとしての機能が実現される。このとき、第一挟持片20は外部導体として機能する。
中心導体52は、前後方向に延びる金属製の端子であり、前後方向での中間部で第一誘電体51に圧入保持されているとともに、前端側部分で第二誘電体53に圧入保持されている。中心導体52の前端部は、前端孔部23A-1の前端開口から外部に突出しており、回路基板Pの信号パターンP1(図1参照)に上方から接触可能なピン状の前方接触部52Aとして形成されている。また、中心導体の後端部には、中間孔部23Bの径方向に弾性変形可能な複数の弾性片が、ケーブル4の後述の中心導体61と接触可能な後方接触部52Bとして形成されている。
信号伝送体50を保持部22に取り付ける際には、まず、第一誘電体51の中心の孔部に中心導体52を後方から挿通させ、第一誘電体51で中心導体52を保持する。次に、第一誘電体51を収容孔部23へ前方から圧入する。このとき、第一誘電体51は、前方段部23Dに当接するまで圧入される。さらに、第二誘電体53を前端孔部23A-1に前方から圧入するとともに、中心導体52の前端側部分を第二誘電体53の中心の孔部へ後方から挿通させて、第二誘電体53で中心導体52を保持する。このとき、第二誘電体53は、前端段部23Eに当接するまで圧入される。この結果、信号伝送体50は、前方孔部23Aおよび中間孔部23B内に収容された状態で保持部22に保持される。
ケーブル4は、金属製の中心導体61と、中心導体61の外周面を覆って保持する樹脂等の電気絶縁材製の誘電体62と、誘電体62の外周面を覆って保持する金属製の編組シールドである外部導体63と、外部導体63の外周面を覆って保持する樹脂等の電気絶縁材製の外被64とを有する同軸ケーブルであり、その前端部が第一挟持片20の後方孔部23Cへ前方から挿入されている。図4に示されるように、ケーブル4の前端部では、誘電体62、外部導体63および外被64が一部切除されており、外被64の前端から外部導体63が露出し、外部導体63の前端から誘電体62が露出し、誘電体62の前端から中心導体61が露出した状態となっている。ここで、中心導体61の露出部分は、信号伝送体50の中心導体52と接触するための接触部61Aをなしている。
ケーブル4の前端部には、取付部材としての金属製の締め金具65、樹脂(例えば、電子線架橋軟質難燃性ポリオレフィン樹脂)製の熱収縮チューブ66と、金属製のコード管67が外挿されて設けられている。締め金具65は、前後方向に延びた管状部材であり、前後方向で外部導体63の露出部分と外被64の前端との境界位置を跨ぐように設けられている。締め金具65の前端は、外部導体63の前端より若干後方に位置している。締め金具65の前端部には、その外周面にねじ山(図示せず)が形成されており、このねじ山が第一挟持片20の後方孔部23Cのねじ溝と螺合してすることで、締め金具65ひいてはケーブル4が第一挟持片20に取り付けられるようになっている。熱収縮チューブ66は、前後方向に延びた管状部材であり、前後方向で締め金具65の後端と外被64との境界位置を跨ぐように設けられ、締め金具65および外被64の両方の外周面に密着することで、締め金具65および外被64を保持している。
コード管67は、前後方向に延びた管状部材であり、外部導体63の露出部分に外挿されつつ、締め金具65の前部に内挿されて設けられている。コード管67は、外部導体63の外周面に半田接続されており、外部導体63と電気的に導通可能となっている。コード管67の前端部には径方向外方へ突出する張出部67Aが形成されている。張出部67Aは、締め金具65を第一挟持片20の後方孔部23Cに螺合することで、該締め金具65によって第一挟持片20の後方段部23Eへ前方から押し付けられている。この結果、ケーブル4の外部導体63がコード管67を介して第一挟持片20と電気的導通可能な状態となっている。
図4に示されるように、第一挟持片20への締め金具65ひいてはケーブル4の取付けが完了した状態において、ケーブル4の中心導体61の接触部61Aは、第一挟持片20の中間孔部23B内へ前方から進入し、中心導体52の複数の後方接触部52Bと接圧をもって接触して電気的に導通可能な状態となる。
図1に示されるように、ケーブル4の後端部には測定装置接続用コネクタ3が取り付けられている。測定装置接続用コネクタ3は、外部導体と、外部導体に収容されて保持される誘電体と、誘電体に保持される中心導体とを有する同軸電気コネクタである。測定装置接続用コネクタ3は、一般的な同軸電気コネクタと同様の構成を有しているので、ここでは構成の詳細についての説明を省略する。
次に、プローブ装置1の使用要領を説明する。まず、ケーブル4の後端部に取り付けられた測定装置接続用コネクタ3を、測定装置(図示せず)側に設けられた相手コネクタ(図示せず)に接続する。次に、ケーブル4の前端部に取り付けられているプローブ2の操作部、すなわち第一挟持片20の第一操作部26および第二挟持片30の第二操作部32(以下、必要に応じて「操作部26,32」と総称する)に、付勢部材40の付勢力に反する操作力を加えて基板挟持体10を開状態とする。具体的には、操作部26,32を指で摘んで、付勢部材40の付勢力に抗うようにして押圧する。その結果、第一操作部26が第二操作部32に近付くように変位し、第一挟持片20が被支持部28を支点として梃子状に変位する。このように第一挟持片20が変位すると、図5に示されるように、第一挟持片20の第一挟持部25が第二挟持片30の第二挟持部31から離間するように上方へ変位し、基板挟持体10は開状態となる。この開状態において、上下方向での第一挟持部25の突部25Bの下端と第二挟持部31の受入部31Aとの間には、回路基板Pの板厚寸法より大きい間隔が形成されている。
次に、基板挟持体10を開状態に維持したまま、第一挟持部25と第二挟持部31との間に回路基板Pの後端部(X2側の端部)が位置するようにプローブ2を配置する。ここで、第一挟持部25は回路基板Pに対して上側に位置し、第二挟持部31は回路基板Pに対して下側に位置する。また、このとき、第一挟持部25の突部25Bは回路基板Pの切欠部P3の直上に位置する。
次に、上記操作力を解除し、付勢部材40の付勢力により第一挟持部25と第二挟持部31とを近接させて、図4および図6に示されるように回路基板Pの後端部を挟持する。その結果、中心導体52の前方接触部52Aが回路基板Pの信号パターンP1に上方から接触して、電気的に導通可能な状態となる。また、第一挟持部25の前片部25Aが回路基板PのグランドパターンP2に上方から接触(接面)して、電気的に導通可能な状態となる。
また、回路基板Pの後端部が第一挟持部25および第二挟持部31に挟持される際、第一挟持部25の突部25Bが回路基板Pの切欠部P3に上方から挿通され、さらに、切欠部P3から下方に突出する突部25Bの下端部が第二挟持部31の受入部31Aに上方から進入する(図4参照)。したがって、突部25Bが切欠部P3内および受入部31A内に位置することとなる。そして、回路基板Pに対して平行な方向、具体的には、前方(X1方向)およびプローブ幅方向(Y1方向およびY2方向)での突部25Bの移動が切欠部P3の縁部よって規制されることにより、プローブ2が回路基板Pに対して位置決めされ、前方接触部52Aと信号パターンP1との接触状態および前片部25AとグランドパターンP2との接触状態が良好に維持される。
既述したように、突部25Bの外径は切欠部P3の幅寸法よりも若干大きくなっている。また、本実施形態では、突部25Bを形成する2つの突片がプローブ幅方向で若干弾性変形できるようになっている。したがって、突部25Bの2つの突片は、切欠部P3の前後方向に延びる内縁に押されて、プローブ幅方向で互いに近づくように弾性変形した状態で、切欠部P3に進入する。このとき、2つの突片と切欠部P3の上記内縁は接圧をもって接触した状態となるので、回路基板Pに対して突部25Bひいてはプローブ2が良好に位置決めされる。なお、本実施形態では、突部25Bは2つの突片として分割されていることとしたが、3つ以上の突片として分割されていてもよい。また、突部25Bを、分割されていない柱状(例えば円柱状)として形成してもよく、その場合には、突部のプローブ幅方向での寸法は、回路基板Pの切欠部P3の幅寸法よりも小さく設定される。
上述の使用要領では、第一挟持部25の突部25Bを回路基板Pの切欠部P3の直上に位置させてから該切欠部P3へ上方から挿通させることとしたが、突部25Bを切欠部P3に上方から真っ直ぐ挿通させることは必須ではない。本実施形態では、回路基板Pに貫通空間としての切欠部P3は後方へ向けて開口している。したがって、プローブ2を回路基板Pに対して着脱する際、回路基板Pの切欠部P3の後端開口を経て突部25Bを挿抜できる。したがって、上下方向に対して傾斜した斜め方向にプローブ2を移動させても突部25Bを回路基板Pに干渉させることなく、プローブ2を着脱することができ、着脱作業がより簡単となる。
本実施形態では、第一挟持片20は、金属製であり、外部導体63に接続されたコード管67に後方段部23Eで接触するとともに、回路基板PのグランドパターンP2に前片部25Aで接触する。したがって、中心導体61、中心導体52および信号パターンP1を伝送経路とする信号の電流を流したとき、グランドパターンP2、第一挟持片20、コード管67、外部導体63を伝送経路としてリターン電流を流すことができる。
本実施形態では、第一挟持片20全体が金属製であることとしたが、上述のリターン電流を流すことができるのであれば、一部のみを金属製としてもよい。その場合、例えば、第一挟持片20における保持部22および第一挟持部25のみを金属製とし、その他の部分を金属以外の材料(例えば、樹脂等の電気絶縁材)によって形成してもよい。また、本実施形態では、第一挟持片20の他に、第二挟持片30および付勢部材40も金属製であることとしたが、第二挟持片30および付勢部材40については金属製であることは必須ではない。例えば、第二挟持片30および付勢部材40は、樹脂等の電気絶縁材で作られていてもよい。
また、プローブ2を回路基板Pから取り外す際には、プローブ2の操作部26,32に上記操作力を加えて、第一挟持部25と第二挟持部31とを大きく離間させることにより、回路基板Pの後端部を挟持した状態を解除すればよい。このように、本実施形態では、プローブ2の操作部26,32に対して操作力を加えたり解除したりするだけで、回路基板Pに対してプローブ2を簡単に着脱できるので、回路基板Pに実装された電子部品の試験を効率良く行うことができる。
<第二実施形態>
第一実施形態では、第一挟持片20で保持される信号伝送体50は、金属製の第一挟持片20と協働して同軸電気コネクタの機能を実現するような構成するようになっていたが、第二実施形態では、回路基板および該回路基板に実装される同軸電気コネクタにより信号伝送体が構成されており、この点で、第一実施形態と異なっている。本実施形態に係るプローブ装置においては、信号伝送体の形態、信号伝送体の保持形態および該信号伝送体とケーブルとの接続形態を除き、第一実施形態と同様である。ここでは、第一実施形態と異なる点を中心に説明し、第一実施形態と同様の部分については説明を省略する。
図7は、第二実施形態のプローブ装置の一部を拡大して示した断面図であり、プローブ幅方向の中央位置での縦断面を示している。本実施形態のプローブ102では、信号伝送体70は、第一挟持片120の保持部122の下面に保持された回路基板80と、回路基板80の下面に実装された同軸電気コネクタ90(以下、「基板側同軸コネクタ90」という)とを有している。回路基板80は、樹脂等の電気絶縁材製の板状の基材81と、基材81の下面に沿って設けられた金属製の信号伝送路(図示せず)および金属製のグランド伝送路(図示せず)とを有している。本実施形態では、信号伝送路は前後方向に延びる信号パターンとして形成され、グランド伝送路はプローブ幅方向での信号伝送路の両側で信号伝送路に沿って延びるグランドパターンとして形成されている。図7に示されるように、回路基板80の前端部は、保持部122よりも前方へ突出している。
また、基板側同軸コネクタ90は、回路基板80の下面に半田接続されて実装され、後述のケーブル側同軸コネクタ200が下方から接続される雄型の同軸電気コネクタである。基板側同軸コネクタ90は、中心導体91および外部導体92を有しており、中心導体91が回路基板80の信号伝送路に接続され、外部導体92が回路基板80のグランド伝送路に接続されている。
ケーブル4の前端部には、基板側同軸コネクタ90に嵌合接続可能な雌型の同軸電気コネクタ200(以下、「ケーブル側同軸コネクタ200」という)が設けられている。ケーブル側同軸コネクタ200は、ケーブル4の長手方向である前後方向に対して直角な上下方向をコネクタ接続方向とする、いわゆるライトアングルタイプの同軸電気コネクタである。ケーブル側同軸コネクタ200は、中心導体201および外部導体202を有しており、中心導体201がケーブル4の中心導体61に接続され、外部導体202がケーブル4の外部導体63に接続されている。
ケーブル側同軸コネクタ200は、図7に示されるように、基板側同軸コネクタ90に下方から嵌合接続されている。このとき、ケーブル側同軸コネクタ200は、中心導体201が基板側同軸コネクタ90の中心導体91に接続され、外部導体202が基板側同軸コネクタ90の外部導体92に接続されている。
基板側同軸コネクタ90およびケーブル側同軸コネクタ200は、一般的な同軸電気コネクタと同様の構成を有しているので、ここでは構成の詳細についての説明を省略する。なお、本実施形態では、基板側同軸コネクタ90が雄型のコネクタ、ケーブル側同軸コネクタ200が雌型のコネクタであることとしたが、これに替えて、基板側同軸コネクタ90が雌型のコネクタ、ケーブル側同軸コネクタ200が雄型のコネクタとなっていてもよい。
本実施形態では、図7に示されるように、プローブ2が回路基板Pに取り付けられた状態において、回路基板80の前端部が回路基板Pに対して上方から接触するようになっている。このとき、回路基板80の信号伝送路の前端部が回路基板Pの信号パターンP1(図1参照)に上方から接触し、信号伝送体70のグランド伝送路の前端部が回路基板PのグランドパターンP2(図1参照)に上方から接触する。したがって、中心導体61、中心導体201、中心導体91、信号伝送路および信号パターンP1を伝送経路とする信号の電流を流したとき、グランドパターンP2、グランド伝送路、外部導体92、外部導体202、外部導体63を伝送経路としてリターン電流を流すことができる。
<第三実施形態>
第一実施形態では、ケーブル4の前端部に設けられた締め金具65が第一挟持片20の後方孔部23Cに螺合されることによりケーブル4が信号伝送体50に接続されるようになっていたが、第三実施形態では、ケーブルの前端部に設けられた同軸コネクタが第一挟持片の後方孔部に嵌合されることによりケーブルが信号伝送体に接続されるようになっており、この点で、第一実施形態と異なっている。本実施形態に係るプローブ装置においては、第一挟持片の収容孔部の形態、信号伝送体の形態、および該信号伝送体とケーブルとの接続形態を除き、第一実施形態と同様である。ここでは、第一実施形態と異なる点を中心に説明し、第一実施形態と同様の部分については、第一実施形態における各部と同一の符号を付して説明を省略する。
図8および図9は、第三実施形態のプローブ装置の一部を拡大して示した断面図であり、プローブ幅方向の中央位置での縦断面を示している。ここで、図8は、プローブ302とケーブル4とが接続される直前の状態を示し、図9は、プローブ302とケーブル4とが接続された状態を示している。
本実施形態では、図8に示されるように、第一挟持片320の保持部322の収容孔部323には、前方孔部323A、中間孔部323B、後方孔部323Cが前方から順次連通して形成されており、後方孔部323C、前方孔部323A、中間孔部323Bの順に内径が大きくなっている。前方孔部323Aには、信号伝送体350の円筒状の誘電体351が圧入されて保持されている。後方孔部323Cの後部は、他部よりも若干内径が大きくなっている。該後部は、後端側の内周面が径方向内方へ若干突出しており、この突出部分は、後述のケーブル側同軸コネクタ400のリング部材403に係止可能な係止部323C-1をなしている。信号伝送体350の中心導体352は、誘電体351に圧入されて保持されている。
ケーブル4の前端部には、プローブ接続用コネクタとしてのケーブル側同軸コネクタ400が設けられている。ケーブル側同軸コネクタ400は、中心導体401および外部導体402を有しており、中心導体401がケーブル4の中心導体61に接続され、外部導体402がケーブル4の外部導体63に接続されている。図8に示されるように、中心導体401には、前端部にピン状の雄接触部401Aが形成されており、後端部に複数の弾性片を有する雌接触部401Bが形成されている。雌接触部401Bはケーブル4の中心導体61の接触部61Aと接触している。また、外部導体402の前部の外周面には、樹脂等の電気絶縁材製のリング部材403が取り付けられている。
第一挟持片320にケーブル4を接続する際には、ケーブル側同軸コネクタ400を第一挟持片320の後方孔部323Cに後方から挿入して嵌合接続させる。このとき、図9に示されるように、ケーブル側同軸コネクタ400のリング部材403が後方孔部323Cの係止部323C-1に対して前後方向に係止し、これによって、ケーブル側同軸コネクタ400の後方への不用意な抜けが防止される。ケーブル側同軸コネクタ400が嵌合接続された状態において、中心導体401は、信号伝送体350の中心導体352と接触しており、外部導体402は後方孔部323Cの内面に接触している。
第一挟持片320からケーブル4を外す際には、ケーブル側同軸コネクタ400を指で撮んで、リング部材403と係止部323C-1との係止力よりも大きい抜出力でケーブル側同軸コネクタ400を後方へ引けばよい。その結果、ケーブル側同軸コネクタ400が後方孔部323Cから簡単に抜出される。このように、本実施形態では、後方孔部323Cに対してケーブル側同軸コネクタ400を挿抜するだけで、第一挟持片320に対するケーブル4の着脱を簡単に行うことができる。
第一実施形態ないし第三実施形態では、回路基板Pの貫通空間は切欠部P3で形成されていることとしたが、貫通空間の形状はこれに限られず、例えば、図10に変形例として示されるように、回路基板Pを上下方向に貫通する円形状の孔部P4で貫通空間が形成されていてもよい。この孔部P4の内径は第一挟持部の突部の外径よりも大きく設定される。このように貫通空間を孔部とする場合には、プローブを回路基板Pへ取り付ける際、開状態とされた基板挟持体の第一挟持部の突部を回路基板Pの孔部P4の直上に位置させてから、該孔部P4へ上方から挿通させることとなる。なお、孔部の形状は円形状であることは必須ではなく、例えば、四角形状であってもよい。
第一実施形態ないし第三実施形態では、プローブ装置を回路基板に実装されたICチップ等の電子部品の性能試験に使用することとしが、これに替えて、例えば、電子部品を実装されていない回路基板自体の性能試験に使用することも可能である。
1 プローブ装置
2 プローブ
3 測定装置接続用コネクタ
4 ケーブル
10 基板挟持体
20 第一挟持片
25 第一挟持部
25B 突部
26 第一操作部
30 第二挟持片
31 第二挟持部
31A 受入部
32 第二操作部
40 付勢部材
50 信号伝送体
51 誘電体
52 中心導体
65 締め金具(取付部材)
70 信号伝送体
80 回路基板
81 基材
102 プローブ
120 第一挟持片
302 プローブ
320 第一挟持片
350 信号伝送体
351 誘電体
352 中心導体
P 回路基板
P1 信号パターン(信号回路部)
P2 グランドパターン(グランド回路部)
P3 切欠部(貫通空間)
P4 孔部(貫通空間)

Claims (10)

  1. 回路基板の電気的特性あるいは前記回路基板に実装された電子部品の電気的特性を測定する測定装置と前記回路基板とを、ケーブルを介して中継するプローブ装置に設けられ、前記ケーブルの端部に取り付けられて前記回路基板に接続されるプローブにおいて、
    前記回路基板の一方の側の面に形成された信号回路部に電気的に導通可能な信号伝送体と、
    前記回路基板をその板厚方向で挟持可能な基板挟持体と、
    前記基板挟持体を、前記回路基板を挟持した状態に維持する付勢部材とを有しており、
    前記基板挟持体は、前記回路基板に対して一方の側に位置し前記信号伝送体を保持する第一挟持片と、前記回路基板に対して他方の側に位置する第二挟持片とを有し、
    前記付勢部材は、前記第一挟持片と前記第二挟持片とに架け渡されて弾性変形可能に設けられ、前記第一挟持片および前記第二挟持片を、前記回路基板を挟持する位置へ向けて付勢しており、
    前記第一挟持片は、前記回路基板側に位置する一端部に、前記回路基板の一方の面に接触する第一挟持部を有し、
    前記第二挟持片は、前記回路基板側に位置する一端部に、前記回路基板の他方の面に接触する第二挟持部を有し、
    前記第一挟持片および前記第二挟持片の少なくとも一方の挟持片は、前記回路基板から離間する側に位置する他端部に、前記付勢部材の付勢力に反する操作力を受けるための操作部を有していることを特徴とするプローブ。
  2. 前記第一挟持部および前記第二挟持部のうち一方の挟持部は、前記回路基板に前記板厚方向に貫通して形成された貫通空間に挿通される突部を有し、
    他方の挟持部は、前記貫通空間に対して他方の側で前記貫通空間から突出する前記突部の先端部を受け入れる受入部を有していることとする請求項1に記載のプローブ。
  3. 前記突部は、前記回路基板の端縁を切り欠いて形成された前記貫通空間へ挿通可能となっていることとする請求項2に記載のプローブ。
  4. 前記信号伝送体は、前記第一挟持片に保持される誘電体と、前記誘電体によって保持され前記回路基板の信号回路部に接触可能な中心導体とを有していることとする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のプローブ。
  5. 前記第一挟持片は、金属製であり、前記ケーブルの外部導体に電気的に導通可能となっているとともに、前記回路基板の一方の側の面に形成されたグランド回路部に接触可能となっていることとする請求項4に記載のプローブ。
  6. 前記第一挟持片は、前記ケーブルの端部に設けられた取付部材が取り付けられることにより、前記ケーブルの端部に接続可能となっていることとする請求項4に記載のプローブ。
  7. 前記第一挟持片は、前記ケーブルの端部に設けられたプローブ接続用コネクタが嵌合されることにより、前記ケーブルの端部に接続可能となっていることとする請求項4に記載のプローブ。
  8. 前記信号伝送体は、電気絶縁材製の板状の基材と、前記基材の板面に沿って前記基材に設けられ回路基板の信号回路部に接触可能な金属製の信号伝送路とを有している請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のプローブ。
  9. 前記信号伝送体は、前記基材の板面に沿って前記基材に設けられた金属製のグランド伝送路を有し、
    前記グランド伝送路は、前記回路基板の一方の側の面に形成されたグランド回路部に接触可能となっていることとする請求項8に記載のプローブ。
  10. 請求項1に記載のプローブと、
    前記測定装置側に設けられた相手コネクタに接続される測定装置接続用コネクタと、
    前記プローブと前記測定装置接続用コネクタとを中継するケーブルとを有していることを特徴とするプローブ装置。

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