JP3171252U

JP3171252U - コンタクトプローブ

Info

Publication number: JP3171252U
Application number: JP2011004696U
Authority: JP
Inventors: 藤原　誠; 誠藤原; 智花岡; 信機久保田
Original assignee: オルガンテクニクス株式会社
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2021-08-10

Abstract

【課題】プランジャの摺動時の摩擦を小さくしてスリーブの摩耗をおさえ、プランジャがスリーブ内で長期にわたって安定した摺動を行える耐久性の向上したコンタクトプローブを提供する。【解決手段】筒状のスリーブ１２と、該スリーブ１２の軸線方向に摺動可能な状態でスリーブ１２内に収容され、先端に接触子１１ａを有するプランジャ１１と、前記スリーブ１２と前記プランジャ１１との間に介在され、前記接触子１１ａが前記スリーブ１２から突出するように前記プランジャ１１を付勢するスプリング１３とを備えたコンタクトプローブ１０において、前記プランジャ１１が挿通されて摺動する前記スリーブ１２の内面の摺動部が樹脂材料で形成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、プリント基板などの検査対象物の電気的検査を行う際に用いられるコンタクトプローブに関するものである。

例えば、プリント基板の導通検査を行う場合、検査個所に接触させてプリント基板との間で電気的接続を得るためのコンタクトプローブが使用される。

図７に、従来のコンタクトプローブの構造例を示す。この種のコンタクトプローブ１０は、図示するように、プランジャ１１と、このプランジャ１１を保持するスリーブ１２と、これらのプランジャ１１とスリーブ１２との間に介装されたコイルスプリング１３とから構成されている。プランジャ１１は炭素鋼などで形成され、銅合金などで筒状に形成されたスリーブ１２内にその軸線方向に摺動可能な状態で収容されている。プランジャ１１の先端側はスリーブ１２内から外方へ向かって所定の長さだけ突出され、その最先端部を検査個所に接触させるための所定形状、例えば先端が平坦な円筒状の接触子１１ａとされている。また、プランジャ１１の後端側はスリーブ１２の後端から外方へ向かって突出され、先端には検査装置へ接続するリード線を取り付けるためのターミナル１１ｂが形成されている。コイルスプリング１３は、一端がスリーブ１２の後端側外周に固定されており、他端がスリーブ１２の後端から突出したプランジャ１１の後端側部分の係止部１１ｃに係止されて固定されている。
なお、プランジャ１１の表面にはロジウムメッキやフッ素樹脂複合無電解ニッケルメッキなどが施され、スリーブ１２の表面にはニッケルメッキなどが施され、プランジャ１１とスリーブ１２の摺動性や耐摩耗性を高めている。

上記コンタクトプローブ１０は、図８に示すように、例えばプリント基板２０の検査時、図示を略した３次元方向移動自在なプローブ保持機構に取り付けられる。また、プランジャ１１の後端側のターミナル１１ｂには図示しないリード線が接続され、検査装置へと接続される。３次元方向移動自在なプローブ保持機構に取り付けられたコンタクトプローブ１０は、プリント基板２０上の所定の検査個所２１にプランジャ１１の接触子１１ａの先端が接触するように位置決めされ、該検査個所へ向けて所定のストロークで押し付けられる。これによって、スリーブ１２はコイルスプリング１３の弾性力に抗して下方へ向かって所定のストロークだけ移動する。

このスリーブ１２の移動によってコイルスプリング１３が伸長され、プランジャ１１には伸長されたコイルスプリング１３による下向きの力が作用する。この結果、プランジャ１１の先端側の接触子１１ａが検査個所２１に所定の接触圧で押し付けられ、コンタクトプローブ１０と検査個所２１との間の電気的な導通が実現されるとともに、この導通状態が安定に維持される。この状態で、リード線を介してつながれた検査装置により、導通テストなどの必要な検査が行われる。
なお、特許文献１には、スリーブ内面の摩耗によって金属粉が発生しても、該金属粉がプランジャとスリーブの間の隙間に溜まってプランジャの摺動を妨げるというようなことがないコンタクトプローブが開示されているが、スリーブ内面の耐摩耗性を向上させることについては言及されていない。

特開２００８−１５７７５８号公報

上述の構造になる従来のコンタクトプローブの場合、プランジャ１１とスリーブ１２の摺動が繰り返されることにより、スリーブ１２の内面の摩耗が進み、プランジャ１１とスリーブ１２との間の摺動隙間が不均一に大きくなり、プランジャ１１の横振れが発生し、接触子１１ａの位置決め精度が悪くなったり、接触子１１ａの接触圧の印加時と除去時、すなわち、プランジャ１１が往復摺動する際のストロークにおける往動時と復動時の荷重変化が異なりプランジャ１１のスムーズな摺動を妨げたりする。

本考案は、上記課題を解決するためになされたもので、プランジャの摺動時の摩擦を小さくしてスリーブの摺動部の摩耗をおさえ、プランジャがスリーブ内で長期にわたって安定した摺動を行える耐久性の向上したコンタクトプローブを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本考案に係るコンタクトプローブは、筒状のスリーブと、該スリーブの軸線方向に摺動可能な状態でスリーブ内に収容され、先端に接触子を有するプランジャと、前記スリーブと前記プランジャとの間に介在され、前記接触子が前記スリーブから突出するように前記プランジャを付勢するスプリングとを備えたコンタクトプローブにおいて、前記プランジャが挿通されて摺動する前記スリーブの内面の摺動部が樹脂材料で形成されていることを特徴とする。

スリーブの内面の摺動部は、スリーブの内面に装着した樹脂材料製の円筒状ブッシュで構成するのがよい。あるいは、摺動部を含むスリーブ全体を樹脂材料で一体的に形成してもよい。

樹脂材料製のブッシュでスリーブ内面の摺動部を構成する場合、ブッシュを少なくともスリーブの接触子側端部の内面に設けるのがよい。さらに、スリーブの接触子側とは反対側の端部の内面にもう１つの樹脂材料製のブッシュを設け、スリーブ内面の摺動部をこれら２つのブッシュにより構成してもよい。また、ブッシュをスリーブ内面の全長にわたって設けてもよい。

樹脂材料としてはポリアセタールが好適に使用できる。また、プランジャの表面にはニッケルメッキを施すのが好ましい。ブッシュは、スリーブの内面に圧入により固定するのがよい。

スプリングは、一端をスリーブの後端側外周に固定し、他端をスリーブの後端から突出したプランジャの後端側部分に固定したコイルスプリングであるのが好ましい。

本考案によれば、スリーブの内面に樹脂材料からなる摺動部が設けられ、プランジャはスリーブの樹脂材料からなる摺動部に摺動可能に挿通されているので、プランジャの摺動時の摩擦を小さくしてスリーブの摺動部の摩耗をおさえられる。このため、従来のようにスリーブの内面の金属摩耗が進み、プランジャとの間の摺動隙間が不均一に大きくなり、プランジャの横振れが発生し、接触子の位置決め精度が悪くなったり、プランジャのストロークにおける往動時と復動時の荷重変化が異なりスムーズな摺動を妨げられたりすることがなく、プランジャがスリーブ内で長期にわたって安定した摺動を行える耐久性の向上したコンタクトプローブを提供することができる。

本考案に係るコンタクトプローブの一実施の形態を示す断面図である。本考案に係るコンタクトプローブの他の実施の形態を示す断面図である。本考案に係るコンタクトプローブのさらに他の実施の形態を示す断面図である。本考案に係るコンタクトプローブのさらに他の実施の形態を示す断面図である。本考案に係るコンタクトプローブと従来のコンタクトプローブの摺動耐久性試験の結果を示すグラフである。本考案及び従来のコンタクトプローブの摺動耐久性試験を行った後、プランジャの荷重変化を測定した結果を示すグラフである。従来のコンタクトプローブの例を、一部を断面で示す正面図である。コンタクトプローブの使用方法の説明図である。

以下、本考案に係るコンタクトプローブの実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本考案に係るコンタクトプローブの一実施の形態の断面図である。図２ないし図４は、本考案の他の実施形態をそれぞれ示す断面図である。なお、各実施形態を示す図において、図７に示す従来のコンタクトプローブと同一構造部分には同一の符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。

図１に示す実施形態に係るコンタクトプローブ１０は、従来のコンタクトプローブ（図７）と同様な構造において、接触子１１ａ側に位置するスリーブ１２の端部の内面に円筒状の凹部１２aが形成されており、この凹部１２aに樹脂材料製の円筒状ブッシュ１４が圧入されている。プランジャ１１がブッシュ１４の内面で案内摺動されるように、圧入されたブッシュ１４の内径はスリーブ１２のプランジャ１１が挿通されている部分の穴の内径よりも小さくなっている。なお、ブッシュ１４を形成する樹脂材料としては、挿通されたプランジャ１１との接触における摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れているとともに、ブッシュ１４のスリーブ１２への圧入作業に支障をきたさない硬さを有した安価な樹脂材料を選択するのがよく、一例としてポリアセタール（ＰＯＭ）が挙げられる。

このようにスリーブ１２の内面に樹脂材料製のブッシュ１４を配設し、プランジャ１１をこのブッシュ１４に挿通して摺動させるようにした本考案の一実施形態に係るコンタクトプローブ１０は、従来のコンタクトプローブのプランジャ１１とスリーブ１２との金属同士の摺動の場合に比べ摩擦抵抗が小さく、スリーブ１２の摺動部の耐摩耗性が向上し、コンタクトプローブ１０の耐久性を向上することができる。特に、接触子１１ａに最も近い位置のスリーブ１２の内面の摩耗量がプランジャ１１の横振れに大きく影響を及ぼすため、樹脂材料製のブッシュ１４をスリ−ブ１２の前端側の内面に設けるのが最も効果的である。

図１に示す実施形態では樹脂材料製のブッシュ１４をスリ−ブ１２の前端側の内面に設けているが、図２に示す実施形態のようにスリーブ１２の前端側及び後端側の内面に凹部１２ａ及び１２ｂをそれぞれ形成し、これらの凹部１２ａ、１２ｂに樹脂材料製のブッシュ１４ａ、１４ｂを圧入により取り付けてもよい。このように樹脂材料製のブッシュ１４ａ、１４ｂをスリーブ１２の前端側と後端側の両方に設けた場合には、摺動するプランジャ１１を支承する摺動部の長さが大きくなるので、プランジャ１１は安定した摺動を行い、プランジャ１１が摺動を重ねその摺動回数が多大なものとなってもプランジャ１１の横振れ量を抑えることができる。

また、図３に示す実施形態のようにスリーブ１２の内面１２ｃの全長にわたって樹脂材料製のブッシュ１４を設けてもよい。このように樹脂材料製のブッシュ１４をスリーブ１２の内面全体に設ける場合には、プランジャ１１を支承する摺動部の長さを大きなものとしながら、樹脂材料製のブッシュ１４のスリーブ１２への挿入作業は片側一方からのみから行えばよく、部品の数を減少することができる。また、スリーブ１２の内径を大きくすることができるので、穴加工が容易になる。

さらに、図４に示す実施形態のように、プランジャ１１を支承する摺動部２２ａを含め、スリーブ２２全体を樹脂材料で一体的に形成して、プランジャ１１を挿通させることもできる。この場合、スリーブ２２の先端側の所定長さをプランジャ１１を支承する摺動部２２ａとし、挿通孔の後端側２２ｂの内径は摺動部２２ａよりもやや大きく形成するのがよい。このようにスリーブ２２全体を樹脂材料で製作した場合、図１〜図３の実施形態のようにスリーブに樹脂材料製ブッシュを取り付ける場合と比較すると、樹脂材料製ブッシュが不要になるため、樹脂材料製ブッシュをスリーブに取り付ける作業がなくなり、部品点数も少なくなる。スリーブを樹脂成形品とした場合、スリーブを成形するための金型が必要になり、金型製作費用が必要となるが、本実施形態のコンタクトプローブは、その製造数量が多い場合には部品コストの低減と作業性の向上により全体的な製造コストを低減することができる。

次に、本考案に係るコンタクトプローブと従来のコンタクトプローブの摺動耐久性を比較するために行った摺動耐久性試験結果を示す。
プランジャの摺動ストローク回数に対するプランジャの先端における横振れの増加量を測定する摺動耐久性試験（横振れ測定試験と称す）を行った。この横振れ測定試験は、図１の構造を有する本考案のコンタクトプローブ（本考案品）を３本（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）、また比較例として図７の構造を有する従来のコンタクトプローブでプランジャ及びスリーブの表面処理が異なる２種のものをそれぞれ３本（Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６［従来品Ａ］とＮｏ．７〜Ｎｏ．９［従来品Ｂ］）用意し、これらのコンタクトプローブについて行った。なお、本考案品と従来品とは、スリーブ１２に樹脂材料製ブッシュ１４が圧入されている点と、プランジャ及びスリーブの表面処理の点で相違するが、その他の各部品の材質、寸法は同じである。すなわち、本考案品のプランジャ及びスリーブの表面にはニッケルメッキが施されているのに対して、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の従来品Ａは、プランジャの表面にロジウムメッキが、スリーブの表面にニッケルメッキが施されており、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．９の従来品Ｂは、プランジャ及びスリーブの双方の表面にフッ素樹脂複合無電解ニッケルメッキが施されている。また試験は、プランジャのストローク量が１．０ｍｍで、スプリング荷重が０．４９Ｎ（５０ｇｆ）で、単位時間当たりのストローク回数が毎秒１０回で、プランジャの軸線を鉛直方向に対して３度傾斜させて行い、所定のストローク回数後のプランジャの先端における最大振れ量を測定した。その結果を図５に示す。

図５の試験結果からわかるように、本考案のコンタクトプローブは従来品に比較して、ストローク回数の増加に伴うプランジャの横振れ量の増加割合が低い傾向にあり、４００万回ストロークの後のプランジャ先端の最大横振れ量は約１５〜２０％小さいものとなっており、耐久性が向上していることがわかる。

また、上述の４００万回のストロークによる摺動耐久性試験を行った各コンタクトプローブについて、１往復ストローク時におけるプランジャの荷重変化を測定した結果を図６に示す。なお、荷重変化の測定に際してはスプリングを荷重が０．９８Ｎ（１００ｇｆ）のものに変更し、プランジャの軸線を鉛直方向に対して３度傾斜させて摺動したときのストローク毎に０．０２ｍｍ間隔で荷重を取得した。図６からわかるように、本考案に係るコンタクトプローブではプランジャの往動時と復動時の荷重の変化が直線的であり、しかも変化経路にほとんど差がなく、摺動性が良好であることを示している。

１０コンタクトプローブ
１１プランジャ
１１ａ接触子
１１ｂターミナル
１１ｃ係止部
１２スリーブ
１２ａ凹部
１２ｂ凹部
１２ｃ内面
１３コイルスプリング
１４ブッシュ
１４ａブッシュ
１４ｂブッシュ
２２スリーブ
２２ａ摺動部
２２ｂ挿通穴の後端側

Claims

筒状のスリーブと、該スリーブの軸線方向に摺動可能な状態でスリーブ内に収容され、先端に接触子を有するプランジャと、前記スリーブと前記プランジャとの間に介在され、前記接触子が前記スリーブから突出するように前記プランジャを付勢するスプリングとを備えたコンタクトプローブにおいて、前記プランジャが挿通されて摺動する前記スリーブの内面の摺動部が樹脂材料で形成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
前記摺動部は、前記スリーブの内面に装着され、前記樹脂材料で形成された円筒状ブッシュにより構成されている請求項１記載のコンタクトプローブ。
前記スリーブが、前記摺動部を含んで前記樹脂材料で一体的に形成されている請求項１記載のコンタクトプローブ。
前記ブッシュは、前記スリーブの前記接触子側端部の内面に設けられている請求項２記載のコンタクトプローブ。
さらに、前記スリーブの接触子側とは反対側の端部の内面に前記樹脂材料で形成されたもう１つの円筒状ブッシュが設けられ、前記摺動部はこれら２つのブッシュにより構成されている請求項４記載のコンタクトプローブ。
前記ブッシュは、前記スリーブの内面の全長にわたって設けられている請求項２記載のコンタクトプローブ。
前記樹脂材料はポリアセタールである請求項１〜６のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記ブッシュは、前記スリーブの内面に圧入により固定されている請求項２、４〜６のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記プランジャの表面にはニッケルメッキが施されている請求項１〜８のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記スプリングは、一端が前記スリーブの後端側外周に固定され、他端が該スリーブの後端から突出した前記プランジャの後端側部分に固定されているコイルスプリングである請求項１〜９のいずれかに記載のコンタクトプローブ。