JP4589954B2

JP4589954B2 - 過電流保護回路およびプローブ装置

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Publication number: JP4589954B2
Application number: JP2007259307A
Authority: JP
Inventors: 宏昭田島; 恭史瀬上
Original assignee: 株式会社東京カソード研究所
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2027-10-03
Also published as: JP2009085895A

Description

本発明は過電流保護回路およびそれを備えたプローブ装置に係る。

半導体素子や液晶表示装置等の電気的特性の検査を行う装置として、プローブ装置が知られている。プローブ装置はテスターとプローバーとプローブカードとを備えている。プローブカードにはプローブが複数設けられており、プローブの先端を検査対象の電極パッドに接触させることによってプローブを介して検査対象とテスターとが電気的に接続される。このため、各プローブの先端は検査対象の各電極パッドの位置に対応して配置されている。

松下電工株式会社「ＰｈｏｔｏＭＯＳリレーグループカタログ」、２００５年１０月、ｐ．１０２−１０４（"品番ＡＱＹ２１０ＬＳ"）

例えば検査対象の不具合や印加電位の異なるプローブ同士の接触によって、プローブに許容値を超える過電流が流れてプローブが損傷する場合がある。

この場合、損傷したプローブを交換することが考えられるが、例えばプローブの配置密度が高いときには、この交換作業は容易ではない。また、交換後にプローブの先端を検査対象の対応する電極パッドの位置に調整する作業が必要であるが、例えば電極パッドが小さい、密度が高い等のときには、この調整作業も容易ではない。または、プローブカード単位で交換することが考えられるが、例えば検査コストが増加してしまう。

また、例えばプローブに繋がる電流経路中にカレントリミット機能を有する素子を挿入することによって、過電流の発生自体を防止することが考えられる。カレントリミット機能を有する素子として、上記非特許文献１に記載されたフォトＭＯＳリレーが挙げられる。しかし、非特許文献１によれば当該フォトＭＯＳリレーのオン抵抗は２０Ω〜２５Ωであるので、電圧降下、電力損失等が大きくなってしまう。換言すれば、プローブ装置の消費電力が大きくなってしまう。また、オン抵抗が高いとノイズが大きくなるので、高い検査精度が要求される場合には好ましくない。

また、トランジスタ等の素子を組み合せて過電流保護回路を構成することが考えられるが、部品数が多くなり、コストアップを招く場合がある。

なお、プローブ以外にも例えばプローブに電気的に接続される検査対象が過電流によって損傷する場合もある。

上記ではプローブ装置を例に挙げて説明したが、各種の回路、機器等において過電流を防止する必要がある。

本発明の目的は、消費電力やノイズ等を抑制可能で低コストな過電流保護回路およびプローブ装置を提供することである。

本発明に係る過電流保護回路は、過電流が流れるのを防止すべき電流経路中に設けられる第１電流経路と、前記第１電流経路に並列接続された第２電流経路と、前記第１電流経路のうちで前記第２電流経路が並列接続された並列接続部分に挿入され、ノーマリ・オンの構成を有するスイッチ手段と、前記第２電流経路に挿入され、前記第２電流経路を流れる電流に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備え、前記第２電流経路は前記第１電流経路の前記並列接続部分よりも電気抵抗が高く、前記制御手段は前記第２電流経路を流れる前記電流が予め定められた所定値以上である場合に前記スイッチ手段をオフ状態に制御し、前記スイッチ手段と前記制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、第１電流経路を流れる電流が第２電流経路に分流（分割）されるので、第２電流経路の電流（電流量）から第１電流経路に過電流が発生しているか否かを検出可能である。このため、第２電流経路の電流についての上記所定値の設定により、過電流の発生に伴って第１電流経路を開状態にすることができる（電気的に切断することができる）。このとき、第１電流経路の入力側と出力側との間の電流経路は電気抵抗が高い第２電流経路を経由するので、第１電流経路から流出する電流を過電流状態よりも低減することができる、または、ほとんど流れないようにすることができる。したがって、第１電流経路に接続される回路等を過電流から保護することができる。なお、第２電流経路の電流は例えば第２電流経路の電気抵抗値の調整によって制御可能であるので、かかる電気抵抗値の調整によって、第１電流経路を開状態にする際の当該第１電流経路の電流量を設定することが可能である。また、上記構成によれば、スイッチ手段は第１電流経路を開閉可能であればよいので、スイッチ手段としてカレントリミット機能を有する素子を用いる必要がない。このため、オン抵抗を低く抑えることができる。したがって、第１電流経路での電圧降下、電力ロス等が抑制され省電力化を図ることができるし、ノイズを抑制することができる。また、上記構成によれば、トランジスタ等の素子を組み合せて構成した過電流保護回路に比べて、部品数が少なくてすみ、低コストな過電流保護回路を提供することができる。

ここで、前記スイッチ手段と前記制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、スイッチ手段と制御手段を小型で低コストな素子で実現することができる。また、例えばフォトＭＯＳリレー等をピンソケットを用いて実装することによって、素子の交換が容易になる。

あるいは、本発明に係る過電流保護回路は、過電流が流れるのを防止すべき電流経路中に設けられる第１電流経路と、前記第１電流経路に並列接続された第２電流経路と、前記第２電流経路よりも前記第１電流経路の入力側で前記第１電流経路に一端が接続された第３電流経路と、前記第３電流経路に挿入され、ノーマリ・オフの構成を有するスイッチ手段と、前記第２電流経路に挿入され、前記第２電流経路を流れる電流に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は前記第２電流経路を流れる前記電流が予め定められた所定値以上である場合に前記スイッチ手段をオン状態に制御し、前記第３電流経路は他端が前記第１電流経路の入力側の回路の接地電位に接続され、前記スイッチ手段がオン状態に制御されるときには前記第３電流経路に前記接地電位への短絡電流が流れ、その結果前記短絡電流により前記第１電流経路に接続される前記入力側の回路の過電流保護手段が動作して前記第１電流経路を流れる電流を停止させることを特徴とする。

上記構成によれば、第１電流経路を流れる電流が第２電流経路に分流（分割）されるので、第２電流経路の電流（電流量）から第１電流経路に過電流が発生しているか否かを検出可能である。このため、第２電流経路の電流についての上記所定値の設定により、過電流の発生に伴って第３電流経路を閉状態にすることができる（導通状態にすることができる）。これにより第３電流経路にも電流が流れ、第１電流経路から流出する電流を過電流状態よりも低減することができる、または、ほとんど流れないようにすることができる。したがって、第１電流経路に接続される回路等を過電流から保護することができる。なお、第２電流経路の電流は例えば第２電流経路の電気抵抗値の調整によって制御可能であるので、かかる電気抵抗値の調整によって、第３電流経路を閉状態にする際の当該第３電流経路の電流量を設定することが可能である。また、上記構成によれば、第１電流経路にカレントリミット機能を有する素子を設ける必要がない。このため、第１電流経路の抵抗を低く抑えることができる。したがって、第１電流経路での電圧降下、電力ロス等が抑制され省電力化を図ることができるし、ノイズを抑制することができる。また、上記構成によれば、トランジスタ等の素子を組み合せて構成した過電流保護回路に比べて、部品数が少なくてすみ、低コストな過電流保護回路を提供することができる。また、上記構成によれば、上記過電流保護手段を動作させることによって、第１電流経路の電流を停止させることができる。したがって、過電流からの保護をより確実にすることができる。

また、本発明に係る過電流保護回路は、過電流が流れるのを防止すべき電流経路中に設けられる第１電流経路と、前記第１電流経路に並列接続された第２電流経路と、前記第２電流経路よりも前記第１電流経路の入力側で前記第１電流経路に一端が接続された第３電流経路と、前記第３電流経路に挿入され、ノーマリ・オフの構成を有するスイッチ手段と、前記第２電流経路に挿入され、前記第２電流経路を流れる電流に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段であって、前記第２電流経路を流れる前記電流が予め定められた所定値以上である場合に前記スイッチ手段をオン状態に制御する制御手段と、前記第１電流経路のうちで前記第２電流経路が並列接続された並列接続部分に挿入され、ノーマリ・オンの構成を有する、前記スイッチ手段とは別のスイッチ手段と、前記第３電流経路に挿入され、前記第３電流経路を流れる電流に基づいて前記別のスイッチ手段を制御する、前記制御手段とは別の制御手段と、を備え、前記第２電流経路は前記第１電流経路の前記並列接続部分よりも電気抵抗が高く、前記別の制御手段は前記第３電流経路を流れる前記電流が前記第３電流経路について予め定められた所定値以上である場合に前記別のスイッチ手段をオフ状態に制御することを特徴とする。

上記構成によれば、第３電流経路の電流についての上記所定値の設定により、過電流の発生に伴って第１電流経路を開状態にすることができる（電気的に切断することができる）。このとき、第１電流経路の入力側と出力側との間の電流経路は電気抵抗が高い第２電流経路を経由するので、第１電流経路から流出する電流を過電流状態よりも低減することができる、または、ほとんど流れないようにすることができる。したがって、第１電流経路に接続される回路等を過電流から保護することができる。なお、第３電流経路の電流は例えば第３電流経路の電気抵抗値の調整によって制御可能であるので、かかる電気抵抗値の調整によって、第１電流経路を開状態にする際の当該第１電流経路の電流量を設定することが可能である。ここで、上記構成によれば、上記別のスイッチ手段は第１電流経路を開閉可能であればよいので、当該別のスイッチ手段としてカレントリミット機能を有する素子を用いる必要がない。このため、オン抵抗を低く抑えることができる。したがって、第１電流経路での電圧降下、電力ロス等が抑制され省電力化を図ることができるし、ノイズを抑制することができる。また、上記構成によれば、トランジスタ等の素子を組み合せて構成した過電流保護回路に比べて、部品数が少なくてすみ、低コストな過電流保護回路を提供することができる。

また、前記別のスイッチ手段と前記別の制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、上記別のスイッチ手段と上記別の制御手段を小型で低コストな素子で実現することができる。また、例えばフォトＭＯＳリレー等をピンソケットを用いて実装することによって、素子の交換が容易になる。

本発明に係るプローブ装置は、前記過電流保護回路のいずれかを備え、前記第１電流経路がプローブとテスターとの間の電流経路中に設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、プローブ等を過電流から保護することができる。また、プローブが過電流から保護され損傷が防止されるので、プローブの煩雑な交換作業等を回避することができる。また、上記の過電流保護回路を備えるので、消費電力やノイズ等が抑制されたプローブ装置を低コストで提供することができる。また、ノイズの抑制により検査精度を高くすることができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１に実施の形態に係るプローブ装置５０の構成の一例を説明する概略図を示す。図１には説明のために検査対象３０も併せて図示している。なお、検査対象３０は例えば半導体素子や液晶表示装置等であり、いわゆる多数個取りの場合には個々に分割される前の状態のものであってもよい。

プローブ装置５０は、図１に示すように、プローブカード６０と、テスター８０と、過電流保護回路（以下、単に保護回路と呼ぶ）９０とを含んでいる。

プローブカード６０は、基板本体６２と、プローブ６６と、配線６８とを含んでいる。基板本体６２は、例えばエポキシ樹脂等の絶縁材料で構成され、開口部６４を有している。プローブ６６は、例えばタングステン等の導電材料で構成され、その一端は基板本体６２に固定されている。また、プローブ６６の他端は、基板本体６２の開口部６４に対向する位置に設けられており、検査対象３０の不図示の電極パッドの位置に対応して配置されている。なお、図１では図面を分かりやすくするためにプローブ６６と検査対象３０とを離して図示している。なお、プローブ６６の本数は図示の例に限られるものではない。配線６８はプローブ６６に電気的に接続されている。配線６８は基板本体６２の表面に配設されていてもよいし、基板本体６２の内部に配設されていてもよい。図１では図面を分かりやすくするために１本のプローブ６６に対してのみ配線６８を図示している。なお、開口部６４を有さない基板本体６２を用いることも可能であり、この場合、プローブ６６は例えば基板本体６２の周縁部から突出させて配置される。

テスター８０は、検査対象３０を検査するための信号等を生成し出力するとともに、検査対象３０が出力する信号等を受信し解析することによって、検査対象３０を検査する。テスター８０として例えば公知の各種の回路等を利用することが可能である。

保護回路９０は、許容値を超える過電流からプローブ６６等を保護する回路である。保護回路９０はテスター８０とプローブカード６０の配線６８とに電気的に接続されており、これによりテスター８０と検査対象３０との間での信号等の送受信は保護回路９０と配線６８とプローブ６６を介して行われる。なお、図１では図面を分かりやすくするために保護回路９０を基板本体６２から離して図示しているが、保護回路９０は基板本体６２上に形成してもよいし、または基板本体６２とは別個のユニットとして構成してもよい。保護回路９０の構成例は後に詳述する。

プローブ装置５０は上記要素６０，８０，９０以外の要素を含めて構成することも可能である。例えば、プローブ装置５０はプローブ６６と検査対象３０との相対的位置を調整するための移動機構を含んでいてもよい。

なお、一般に、プローブ装置はテスト装置等とも呼ばれ、プローブカードは測定用端子基板等とも呼ばれ、プローブはプローブピン、測定針、探針等とも呼ばれる。

図２に保護回路９０の第１例である保護回路９０Ａを説明する回路図を示す。

保護回路９０Ａは、第１電流経路１１０と、第２電流経路１２０とを含んでいる。第１電流経路１１０は、入力端１０２がテスター８０（図１参照）と電気的に接続され、出力端１０４がプローブ６６（図１参照）と電気的に接続されている。すなわち、第１電流経路１１０はテスター８０とプローブ６６との間の電流経路中に設けられている。なお、入力端１０２にはテスター８０から検査用電位Ｖｉｎ（例えば直流７Ｖ）が供給される。第２電流経路１２０は、第１電流経路１１０に並列接続されている。なお、電流経路１１０，１２０のそれぞれは例えば基板本体６２に設けられた配線、他の回路基板に設けられた配線、各種の電気ケーブル等の１つ以上によって構成可能である。

保護回路９０Ａは、さらに、抵抗１１４，１２２を含んでいる。抵抗１１４は第１電流経路１１０のうちで第２電流経路１２０が並列接続された並列接続部分１１２中に挿入されており、その抵抗値は例えば２Ωである。抵抗１２２は第２電流経路１２０中に挿入されており、その抵抗値は例えば２５０Ωである。

保護回路９０Ａは、さらに、スイッチ手段１１６と、スイッチ手段１１６のスイッチ動作を制御する制御手段１２４を含んでいる。ここでは、スイッチ手段１１６と制御手段１２４がフォトＭＯＳリレー１４２のスイッチ部（または出力部）と発光部（または入力部）でそれぞれ構成される場合を例示する。

一般に、フォトＭＯＳリレーでは、発光部は例えばＬＥＤで構成され、スイッチ部は例えばＭＯＳトランジスタで構成されており、太陽電池等の受光素子が上記ＬＥＤの発光を受光して上記ＭＯＳトランジスタのゲート容量を充電することによってスイッチ動作が制御される。

なお、スイッチ手段１１６と制御手段１２４を例えばフォトカプラや電磁式（機械式）リレーで構成することも可能である。このとき、電磁式リレーを用いた場合に比べて、フォトＭＯＳリレーやフォトカプラ等の半導体式スイッチ素子を用いた方がスイッチ手段１１６と制御手段１２４の小型化、低コスト化等を図ることができる。また、フォトＭＯＳリレー１４２をピンソケットを用いて実装することにより当該フォトＭＯＳリレー１４２の交換が容易になり、フォトカプラを用いた場合も同様である。

以下では説明を分かりやすくするために、スイッチ手段１１６を単にスイッチ１１６と呼び、制御手段１２４をＬＥＤで例示してＬＥＤ１２４と呼ぶことにする。

スイッチ１１６は、第１電流経路１１０の上記並列接続部分１１２中に挿入されており、抵抗１１４と直列接続されている。図２の例示では抵抗１１４よりもスイッチ１１６の方が出力端１０４の側に設けられている。スイッチ１１６を制御するＬＥＤ１２４は、第２電流経路１２０中に挿入されている。図２の例示では抵抗１２２よりもＬＥＤ１２４の方が出力端２０４の側に設けられている。なお、抵抗１２２とＬＥＤ１２４との位置を図２の例示とは逆にしてもよい。

スイッチ１１６は、ノーマリ・オン（Normally ON）の構成を有しており、第２電流経路１２０を流れる電流（または電流量）Ｉ１２０が所定値以上、例えば１．４ｍＡ以上になってＬＥＤ１２４が点灯すると、オフ状態に切り替わる。すなわち、ＬＥＤ１２４の点灯・消灯によってスイッチ１１６の状態が制御される。ここで、第２電流経路１２０についての上記所定値は、ＬＥＤ１２４の仕様によって予め定められ、また、各種の仕様から予め選定することができる。

スイッチ１１６は第１電流経路１１０の開閉が可能であればよく、スイッチ１１６を構成するフォトＭＯＳリレー１４２として、カレントリミット機能を有する素子を用いる必要がない。このため、スイッチ１１６のオン抵抗を低く抑えることができ、その抵抗値は例えば１Ωにすることができる。したがって、第１電流経路１１０での電圧降下、電力ロス等を抑制し省電力化を図ることができるし、ノイズを抑制することができる。

ここで、スイッチ１１６のオン抵抗値の例示および抵抗１１４，１２２の抵抗値の上記例示から分かるように、第１電流経路１１０の並列接続部分１１２よりも第２電流経路１２０の方が電気抵抗が高く設定されている。

保護回路９０Ａは、さらに、キャパシタ１９２，１９４を含んでいる。キャパシタ１９２，１９４はそれぞれ、第１電流経路１１０のうちで並列接続部分１１２よりも出力端１０４の側の部分と、テスター８０および保護回路９０Ａの接地電位ＧＮＤとの間に接続されている。なお、キャパシタ１９２，１９４は省略することも可能である。

保護回路９０Ａの上記構成によれば、トランジスタ等の素子を組み合せて構成した過電流保護回路に比べて、部品数が少なくてすみ、低コスト化を図ることができる。

次に、保護回路９０Ａの動作を説明する。

過電流が発生していない通常状態では、スイッチ１１６はオン状態であり、第１電流経路１１０の並列接続部分１１２に電流Ｉ１１２が流れる。また、通常状態では、第２電流経路１２０の電流Ｉ１２０がほとんど流れないように（流れたとしても上記所定値未満になるように）抵抗１１４，１２２の抵抗値が調整されており、ＬＥＤ１２４は消灯した状態（オフ状態）である。

入力端１０２へ流入する電流Ｉｉｎが過電流（例えば３００ｍＡ〜５００ｍＡ以上）になった状態では、第２電流経路１２０の電流Ｉ１２０が上記所定値以上になり、ＬＥＤ１２４が点灯する（オン状態になる）。すると、スイッチ１１６がオフ状態になり、第１電流経路１１０の並列接続部分１１２には電流Ｉ１１２が流れなくなる。

過電流状態が解除されて第２電流経路１２０の電流Ｉ１２０が上記所定値未満になると、ＬＥＤ１２４は消灯し、スイッチ１１６が再びオン状態になる。すなわち、上記の通常状態に復帰する。

なお、入力電流Ｉｉｎが過電流状態であるとする判定基準、換言すればＬＥＤ１２４およびスイッチ１１６の状態が切り替わる際の電流Ｉ１２０の電流量は、ＬＥＤ１２４の仕様、抵抗１１４，１２２等によって予め設定することが可能である。

このように保護回路９０Ａでは、フォトＭＯＳリレー１４２のＬＥＤ１２４を用いることにより、第１電流経路１１０から第２電流経路１２０へ分流（分割）される電流Ｉ１２０に基づいて、第１電流経路１１０での過電流発生が検出される。そして、過電流発生の検出に伴って第１電流経路１１０が開状態にされ（電気的に切断され）、テスター８０とプローブ６６との間の電流経路は第２電流経路１２０を経由する。上記のように第２電流経路１２０の方が第１電流経路１１０の並列接続部分１１２よりも電気抵抗が高いので、プローブ６６に流れる電流が過電流状態よりも減少する、または、ほとんど流れなくなる。したがって、プローブ６６やプローブ６６に接続される検査対象３０等を過電流から保護することができる。

また、保護回路９０Ａを備えたプローブ装置５０によれば、プローブ６６が過電流から保護され損傷が防止されるので、プローブ６６の煩雑な交換作業等を回避することができる。また、保護回路９０Ａを備えることによって、消費電力を抑制することができるし、ノイズの抑制によって高い検査精度が得られるし、コストを低減することができる。

図３に保護回路９０の第２例である保護回路９０Ｂを説明する回路図を示す。

保護回路９０Ｂは、第１電流経路２１０と、第２電流経路２２０と、第３電流経路２３０とを含んでいる。第１電流経路２１０は、入力端２０２がテスター８０（図１参照）と電気的に接続され、出力端２０４がプローブ６６（図１参照）と電気的に接続されている。すなわち、第１電流経路２１０はテスター８０とプローブ６６との間の電流経路中に設けられている。なお、入力端２０２にはテスター８０から検査用電位Ｖｉｎ（例えば直流７Ｖ）が供給される。第２電流経路２２０は、第１電流経路２１０に並列接続されている。第３電流経路２３０は、一端が第１電流経路２１０に第２電流経路２２０よりも入力端２０２側（すなわちテスター８０側）で接続され、他端がテスター８０および保護回路９０Ｂの接地電位ＧＮＤに接続されている。なお、電流経路２１０，２２０，２３０のそれぞれは例えば基板本体６２に設けられた配線、他の回路基板に設けられた配線、各種の電気ケーブル等の１つ以上によって構成可能である。

保護回路９０Ｂは、さらに、抵抗２１４，２２２を含んでいる。抵抗２１４は第１電流経路２１０のうちで第２電流経路２２０が並列接続された並列接続部分２１２中に挿入されており、その抵抗値は例えば２Ωである。抵抗２２２は第２電流経路２２０中に挿入されており、その抵抗値は例えば２５０Ωである。

保護回路９０Ｂは、さらに、スイッチ手段２３２と、スイッチ手段２３２のスイッチ動作を制御する制御手段２２４とを含んでいる。ここでは、スイッチ手段２３２と制御手段２２４がフォトＭＯＳリレー２４２のスイッチ部（または出力部）と発光部（または入力部）でそれぞれ構成される場合を例示する。

上記のように、一般に、フォトＭＯＳリレーでは、発光部は例えばＬＥＤで構成され、スイッチ部は例えばＭＯＳトランジスタで構成されており、太陽電池等の受光素子が上記ＬＥＤの発光を受光して上記ＭＯＳトランジスタのゲート容量を充電することによってスイッチ動作が制御される。

なお、スイッチ手段２３２と制御手段２２４を例えばフォトカプラや電磁式（機械式）リレーで構成することも可能である。このとき、電磁式リレーを用いた場合に比べて、フォトＭＯＳリレーやフォトカプラ等の半導体式スイッチ素子を用いた方がスイッチ手段２３２と制御手段２２４の小型化、低コスト化等を図ることができる。また、フォトＭＯＳリレー２４２をピンソケットを用いて実装することにより当該フォトＭＯＳリレー２４２の交換が容易になり、フォトカプラを用いた場合も同様である。

以下では説明を分かりやすくするために、スイッチ手段２３２を単にスイッチ２３２と呼び、制御手段２２４をＬＥＤで例示してＬＥＤ２２４と呼ぶことにする。

スイッチ２３２は、第３電流経路２３０中に挿入されている。スイッチ２３２を制御するＬＥＤ２２４は第２電流経路２２０中に挿入されており、抵抗２２２と直列接続されている。図３の例示では抵抗２２２よりもＬＥＤ２２４の方が出力端２０４の側に設けられている。なお、抵抗２２２とＬＥＤ２２４との位置を図３の例示とは逆にしてもよい。

スイッチ２３２は、ノーマリ・オフ（Normally OFF）の構成を有しており、第２電流経路２２０を流れる電流（または電流量）Ｉ２２０が所定値以上、例えば１．４ｍＡ以上になってＬＥＤ２２４が点灯すると、オン状態に切り替わる。すなわち、ＬＥＤ２２４の点灯・消灯によってスイッチ２３２の状態が制御される。ここで、第２電流経路２２０についての上記所定値は、ＬＥＤ２２４の仕様によって予め定められ、また、各種の仕様から予め選定することができる。

ここで、抵抗２１４，２２２の抵抗値の上記例示から分かるように、第１電流経路２１０の並列接続部分２１２よりも第２電流経路２２０の方が電気抵抗が高く設定されている。

保護回路９０Ｂは、さらに、キャパシタ２９２，２９４を含んでいる。キャパシタ２９２，２９４はそれぞれ、第１電流経路２１０のうちで並列接続部分２１２よりも出力端２０４の側の部分と接地電位ＧＮＤとの間に接続されている。なお、キャパシタ２９２，２９４は省略することも可能である。

保護回路９０Ｂの上記構成によれば、第１電流経路２１０にカレントリミット機能を有する素子が設けられていないので、第１電流経路２１０の抵抗を低く抑えることができる。したがって、第１電流経路２１０での電圧降下、電力ロス等が抑制され省電力化を図ることができるし、ノイズを抑制することができる。また、保護回路９０Ｂの上記構成によれば、トランジスタ等の素子を組み合せて構成した過電流保護回路に比べて、部品数が少なくてすみ、低コスト化を図ることができる。

次に、保護回路９０Ｂの動作を説明する。

過電流が発生していない通常状態では、第１電流経路２１０の並列接続部分２１２に電流Ｉ２１２が流れる。他方、スイッチ２３２はオフ状態であり、このため第３電流経路２３０の電流Ｉ２３０は流れない。通常状態では、第２電流経路２２０の電流Ｉ２２０がほとんど流れないように（流れたとしても上記所定値未満になるように）抵抗２１４，２２２の抵抗値が調整されており、ＬＥＤ２２４は消灯した状態（オフ状態）である。

入力端２０２へ流入する電流Ｉｉｎが過電流（例えば３００ｍＡ〜５００ｍＡ以上）になった状態では、第２電流経路２２０の電流Ｉ２２０が上記所定値以上になり、ＬＥＤ２２４が点灯する（オン状態になる）。すると、スイッチ２３２がオン状態になり、第１電流経路２１０が接地電位ＧＮＤに短絡（ショート）され、第３電流経路２３０に電流が流れる。その結果、テスター８０（図１参照）に設けられた過電流保護手段が動作して入力電流Ｉｉｎ、すなわち第１電流経路２１０を流れる電流が停止する。テスター８０の上記過電流保護手段として、例えば公知の各種の素子や回路を適用可能である。入力電流Ｉｉｎが停止すると、電流Ｉ２２０，Ｉ２３０も流れなくなり、ＬＥＤ２２４は消灯し、スイッチ２３２はオフ状態に戻る。過電流状態が解除されると、上記の通常状態に復帰する。

なお、入力電流Ｉｉｎが過電流状態であるとする判定基準、換言すればＬＥＤ２２４およびスイッチ２３２の状態が切り替わる際の電流Ｉ２２０の電流量は、ＬＥＤ２２４の仕様、抵抗２１４，２２２等によって予め設定することが可能である。

このように保護回路９０Ｂでは、フォトＭＯＳリレー２４２のＬＥＤ２２４を用いることにより、第１電流経路２１０から第２電流経路２２０へ分流（分割）される電流Ｉ２２０に基づいて、第１電流経路２１０での過電流発生が検出される。そして、過電流状態の検出に伴って第３電流経路２１０が閉状態（導通状態）になり、電流Ｉｉｎが第３電流経路２３０に分流される。これにより、出力端２０４から流出する電流、すなわちプローブ６６（図１参照）に流れる電流を過電流状態よりも減少させる、または、ほとんど流れなくすることができる。したがって、プローブ６６やプローブ６６に接続される検査対象３０等を過電流から保護することができる。さらに上記のようにテスター８０の過電流保護手段を動作させて第１電流経路２１０を流れる電流自体、すなわちプローブ６６へ流出する電流自体を停止させることができるので、より確実である。

また、保護回路９０Ｂを備えたプローブ装置５０によれば、プローブ６６が過電流から保護され損傷が防止されるので、プローブ６６の煩雑な交換作業等を回避することができる。また、保護回路９０Ｂを備えることによって、消費電力を抑制することができるし、ノイズの抑制によって高い検査精度が得られるし、コストを低減することができる。

図４に保護回路９０の第３例である保護回路９０Ｃを説明する回路図を示す。

保護回路９０Ｃは、第１電流経路３１０と、第２電流経路３２０と、第３電流経路３３０とを含んでいる。第１電流経路３１０は、入力端３０２がテスター８０（図１参照）と電気的に接続され、出力端３０４がプローブ６６（図１参照）と電気的に接続されている。すなわち、第１電流経路３１０はテスター８０とプローブ６６との間の電流経路中に設けられている。なお、入力端３０２にはテスター８０から検査用電位Ｖｉｎ（例えば直流７Ｖ）が供給される。第２電流経路３２０は、第１電流経路３１０に並列接続されている。第３電流経路３３０は、一端が第１電流経路３１０に第２電流経路３２０よりも入力端３０２側（すなわちテスター８０側）で接続され、他端がテスター８０および保護回路９０Ｃの接地電位ＧＮＤに接続されている。なお、電流経路３１０，３２０，３３０のそれぞれは例えば基板本体６２に設けられた配線、他の回路基板に設けられた配線、各種の電気ケーブル等の１つ以上によって構成可能である。

保護回路９０Ｃは、さらに、抵抗３１４，３２２，３３６を含んでいる。抵抗３１４は第１電流経路３１０のうちで第２電流経路３２０が並列接続された並列接続部分３１２中に挿入されており、その抵抗値は例えば２Ωである。抵抗３２２は第２電流経路３２０中に挿入されており、その抵抗値は例えば２５０Ωである。抵抗３３６は第３電流経路３２０中に挿入されており、その抵抗値は例えば１ｋΩである。

保護回路９０Ｃは、さらに、スイッチ手段３１６と、スイッチ手段３１６のスイッチ動作を制御する制御手段３３４と、スイッチ手段３３２と、スイッチ手段３３２のスイッチ動作を制御する制御手段３２４とを含んでいる。ここでは、スイッチ手段３１６と制御手段３３４がフォトＭＯＳリレー３４２のスイッチ部（または出力部）と発光部（または入力部）でそれぞれ構成され、スイッチ手段３３２と制御手段３２４がフォトカプラ３４４のスイッチ部（または出力部）と発光部（または入力部）でそれぞれ構成される場合を例示する。

上記のように、一般に、フォトＭＯＳリレーでは、発光部は例えばＬＥＤで構成され、スイッチ部は例えばＭＯＳトランジスタで構成されており、太陽電池等の受光素子が上記ＬＥＤの発光を受光して上記ＭＯＳトランジスタのゲート容量を充電することによってスイッチ動作が制御される。また、一般に、フォトカプラでは、発光部は例えばＬＥＤで構成され、スイッチ部は例えばフォトトランジスタで構成されており、フォトトランジスタが上記ＬＥＤの発光を受光して動作することによってスイッチ動作が制御される。

なお、スイッチ手段３１６と制御手段３３４を例えば電磁式（機械式）リレーで構成することも可能であり、スイッチ手段３３２と制御手段３２４についても同様である。このとき、電磁式リレーを用いた場合に比べて、フォトＭＯＳリレーやフォトカプラ等の半導体式スイッチ素子を用いた方がスイッチ手段３１６と制御手段３３４の小型化、低コスト化等を図ることができ、スイッチ手段３３２と制御手段３２４についても同様である。また、フォトＭＯＳリレー３４２をピンソケットを用いて実装することにより当該フォトＭＯＳリレー３４２の交換が容易になり、フォトカプラ３４４についても同様である。

また、スイッチ手段３１６と制御手段３３４をフォトカプラで構成することも可能である。この場合、複数個のフォトカプラが集積された素子で手段３１６，３３４，３３２，３２４を構成してもよく、小型化、低コスト化等をさらに図ることができる。また、スイッチ手段３３２と制御手段３２４をフォトＭＯＳリレーで構成することも可能である。この場合、複数個のフォトＭＯＳリレーが集積された素子で手段３１６，３３４，３３２，３２４を構成してもよく、小型化、低コスト化等をさらに図ることができる。

以下では説明を分かりやすくするために、スイッチ手段３１６，３３２を単にスイッチ３１６，３３２と呼び、制御手段３３４，３２４をＬＥＤで例示してＬＥＤ３３４，３２４と呼ぶことにする。

スイッチ３１６は、第１電流経路３１０の上記並列接続部分３１２中に挿入されており、抵抗３１４と直列接続されている。図４の例示では抵抗３１４よりもスイッチ３１６の方が出力端３０４の側に設けられている。スイッチ３１６を制御するＬＥＤ３３４は、第３電流経路３３０中に挿入されている。

スイッチ３１６は、ノーマリ・オン（Normally ON）の構成を有しており、第３電流経路３３０を流れる電流（または電流量）Ｉ３３０が所定値以上、例えば１．４ｍＡ以上になってＬＥＤ３３４が点灯すると、オフ状態に切り替わる。すなわち、ＬＥＤ３３４の点灯・消灯によってスイッチ３１６の状態が制御される。ここで、第３電流経路３３０についての上記所定値は、ＬＥＤ３３４の仕様によって予め定められ、また、各種の仕様から予め選定することができる。

スイッチ３３２は、第３電流経路３３０中に挿入されている。図４の例示では、スイッチ３３２と、ＬＥＤ３３４と、抵抗３３６とがこの順序で入力端３０２の側から並んでおり直列接続されているが、この例示の接続順序に限られるものではない。スイッチ３３２を制御するＬＥＤ３２４は第２電流経路３２０中に挿入されており、抵抗３２２と直列接続されている。図４の例示では抵抗３２２よりもＬＥＤ３２４の方が出力端３０４の側に設けられている。なお、抵抗３２２とＬＥＤ３２４との位置を図４の例示とは逆にしてもよい。

スイッチ３３２は、ノーマリ・オフ（Normally OFF）の構成を有しており、第２電流経路３２０を流れる電流（または電流量）Ｉ３２０が所定値以上、例えば１．４ｍＡ以上になってＬＥＤ３２４が点灯すると、オン状態に切り替わる。すなわち、ＬＥＤ３２４の点灯・消灯によってスイッチ３３２の状態が制御される。ここで、第２電流経路３２０についての上記所定値は、ＬＥＤ３２４の仕様によって予め定められ、また、各種の仕様から予め選定することができる。

スイッチ３１６は第１電流経路３１０の開閉が可能であればよく、スイッチ３１６を構成するフォトＭＯＳリレー３４２として、カレントリミット機能を有する素子を用いる必要がない。このため、スイッチ３１６のオン抵抗を低く抑えることができ、その抵抗値は例えば１Ωにすることができる。したがって、第１電流経路３１０での電圧降下、電力ロス等を抑制し省電力化を図ることができるし、ノイズを抑制することができる。スイッチ３３２についても同様である。

ここで、スイッチ３１６，３３２のオン抵抗値の例示および抵抗３１４，３２２，３３６の抵抗値の上記例示から分かるように、第１電流経路３１０の並列接続部分３１２よりも第２電流経路３２０の方が電気抵抗が高く設定され、並列接続部分３１２および第２電流経路３２０よりも第３電流経路３３０の方が電気抵抗が高く設定されている。

保護回路９０Ｃは、さらに、キャパシタ３９２，３９４を含んでいる。キャパシタ３９２，３９４はそれぞれ、第１電流経路３１０のうちで並列接続部分３１２よりも出力端３０４の側の部分と接地電位ＧＮＤとの間に接続されている。なお、キャパシタ２９２，２９４は省略することも可能である。

保護回路９０Ｃの上記構成によれば、トランジスタ等の素子を組み合せて構成した過電流保護回路に比べて、部品数が少なくてすみ、低コスト化を図ることができる。

次に、保護回路９０Ｃの動作を図４に加えて図５および図６の回路図を参照して説明する。

過電流が発生していない通常状態では、スイッチ３１６はオン状態であり、第１電流経路３１０の並列接続部分３１２に電流Ｉ３１２が流れる。他方、スイッチ３３２はオフ状態であり、このため第３電流経路３３０の電流Ｉ３３０は流れず、ＬＥＤ３３４は消灯した状態（オフ状態）である。通常状態では、第２電流経路３２０の電流Ｉ３２０がほとんど流れないように（流れたとしても上記所定値未満になるように）抵抗３１４，３２２の抵抗値が調整されており、ＬＥＤ３２４は消灯した状態である。

入力端３０２へ流入する電流Ｉｉｎが過電流（例えば３００ｍＡ〜５００ｍＡ以上）になった状態では、第２電流経路３２０の電流Ｉ３２０が上記所定値以上になり、ＬＥＤ３２４が点灯する（オン状態になる）。すると、第３電流経路３３０のスイッチ３３２がオン状態になり、電流Ｉ３３０が流れる（図５参照）。第３電流経路３３０の電流Ｉ３３０が上記所定値以上になると、ＬＥＤ３３４が点灯し、スイッチ３１６がオフ状態になり、第１電流経路３１０の並列接続部分３１２には電流Ｉ３１２が流れなくなる（図６参照）。

過電流状態が解除されて電流Ｉ３２０が上記所定値未満になると、ＬＥＤ３２４は消灯し、スイッチ３３２およびＬＥＤ３３４がオフ状態になる。その結果、スイッチ３１６が再びオン状態になる。すなわち、上記の通常状態に復帰する。

なお、入力電流Ｉｉｎが過電流状態であるとする判定基準、換言すればＬＥＤ３２４，３３４およびスイッチ３３２，３１６の状態が切り替わる際の電流Ｉ３２０，Ｉ３３０の電流量は、ＬＥＤ３２４，３３４の仕様、抵抗３１４，３２２，３３６等によって予め設定することが可能である。

このように保護回路９０Ｃでは、フォトカプラ３４４のＬＥＤ３２４を用いることにより、第１電流経路３１０から第２電流経路３２０へ分流（分割）される電流Ｉ３２０に基づいて、第１電流経路３１０での過電流発生が検出される。そして、過電流状態の検出に伴って第３電流経路３１０が閉状態（導通状態）になり、電流Ｉｉｎが第３電流経路３３０に分流される。これにより、出力端３０４から流出する電流、すなわちプローブ６６（図１参照）に流れる電流を過電流状態よりも減少させる、または、ほとんど流れなくすることができる。

さらに保護回路９０Ｃでは、過電流発生の検出に伴って第１電流経路３１０が開状態にされ（電気的に切断され）、テスター８０とプローブ６６との間の電流経路は第２電流経路３２０を経由する。上記のように第２電流経路３２０の方が第１電流経路３１０の並列接続部分よりも電気抵抗が高いので、プローブ６６に流れる電流が過電流状態よりも減少する、または、ほとんど流れなくなる。

したがって、保護回路９０Ｃによって、プローブ６６やプローブ６６に接続される検査対象３０等を過電流から保護することができる。

また、保護回路９０Ｃを備えたプローブ装置５０によれば、プローブ６６が過電流から保護され損傷が防止されるので、プローブ６６の煩雑な交換作業等を回避することができる。また、保護回路９０Ｃを備えることによって、消費電力を抑制することができるし、ノイズの抑制によって高い検査精度が得られるし、コストを低減することができる。

上記では保護回路９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃをプローブ装置５０の保護回路９０の一例として説明したが、保護回路９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは各種の回路、機器等に適用可能であり過電流を防止することができる。

実施の形態に係るプローブ装置の構成の一例を説明する概略図である。実施の形態に係る保護回路の第１例を説明する回路図である。実施の形態に係る保護回路の第２例を説明する回路図である。実施の形態に係る保護回路の第３例を説明する回路図である。実施の形態に係る保護回路の第３例の動作を説明する回路図である。実施の形態に係る保護回路の第３例の動作を説明する回路図である。

符号の説明

５０プローブ装置、６６プローブ、８０テスター、９０，９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ過電流保護回路、１１０，２１０，３１０第１電流経路、１１２，２１２，３１２並列接続部分、１１６，２３２，３１６，３３２スイッチ手段、１２０，２２０，３２０第２電流経路、１２４，２２４，３２４，３３４制御手段、１４２，２４２，３４２フォトＭＯＳリレー、２３０，３３０第３電流経路、３４４フォトカプラ、ＧＮＤ接地電位、Ｉｉｎ，Ｉ１１２，Ｉ１２０，Ｉ２１２，Ｉ２２０，Ｉ２３０，Ｉ３１２，Ｉ３２０，Ｉ３３０電流、Ｖｉｎ検査用電位。

Claims

過電流が流れるのを防止すべき電流経路中に設けられる第１電流経路と、
前記第１電流経路に並列接続された第２電流経路と、
前記第１電流経路のうちで前記第２電流経路が並列接続された並列接続部分に挿入され、ノーマリ・オンの構成を有するスイッチ手段と、
前記第２電流経路に挿入され、前記第２電流経路を流れる電流に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記第２電流経路は前記第１電流経路の前記並列接続部分よりも電気抵抗が高く、前記制御手段は前記第２電流経路を流れる前記電流が予め定められた所定値以上である場合に前記スイッチ手段をオフ状態に制御し、
前記スイッチ手段と前記制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成されていることを特徴とする過電流保護回路。
過電流が流れるのを防止すべき電流経路中に設けられる第１電流経路と、
前記第１電流経路に並列接続された第２電流経路と、
前記第２電流経路よりも前記第１電流経路の入力側で前記第１電流経路に一端が接続された第３電流経路と、
前記第３電流経路に挿入され、ノーマリ・オフの構成を有するスイッチ手段と、
前記第２電流経路に挿入され、前記第２電流経路を流れる電流に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は前記第２電流経路を流れる前記電流が予め定められた所定値以上である場合に前記スイッチ手段をオン状態に制御し、
前記第３電流経路は他端が前記第１電流経路の入力側の回路の接地電位に接続され、前記スイッチ手段がオン状態に制御されるときには前記第３電流経路に前記接地電位への短絡電流が流れ、その結果前記短絡電流により前記第１電流経路に接続される前記入力側の回路の過電流保護手段が動作して前記第１電流経路を流れる電流を停止させることを特徴とする過電流保護回路。
請求項２に記載の過電流保護回路であって、
前記スイッチ手段と前記制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成されていることを特徴とする過電流保護回路。
過電流が流れるのを防止すべき電流経路中に設けられる第１電流経路と、
前記第１電流経路に並列接続された第２電流経路と、
前記第２電流経路よりも前記第１電流経路の入力側で前記第１電流経路に一端が接続された第３電流経路と、
前記第３電流経路に挿入され、ノーマリ・オフの構成を有するスイッチ手段と、
前記第２電流経路に挿入され、前記第２電流経路を流れる電流に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段であって、前記第２電流経路を流れる前記電流が予め定められた所定値以上である場合に前記スイッチ手段をオン状態に制御する制御手段と、
前記第１電流経路のうちで前記第２電流経路が並列接続された並列接続部分に挿入され、ノーマリ・オンの構成を有する、前記スイッチ手段とは別のスイッチ手段と、
前記第３電流経路に挿入され、前記第３電流経路を流れる電流に基づいて前記別のスイッチ手段を制御する、前記制御手段とは別の制御手段と、
を備え、
前記第２電流経路は前記第１電流経路の前記並列接続部分よりも電気抵抗が高く、前記別の制御手段は前記第３電流経路を流れる前記電流が前記第３電流経路について予め定められた所定値以上である場合に前記別のスイッチ手段をオフ状態に制御することを特徴とする過電流保護回路。
請求項４に記載の過電流保護回路であって、
前記スイッチ手段と前記制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成され、
前記別のスイッチ手段と前記別の制御手段は、フォトＭＯＳリレーまたはフォトカプラのスイッチ部と発光部でそれぞれ構成されていることを特徴とする過電流保護回路。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の過電流保護回路を備え、前記第１電流経路がプローブとテスターとの間の電流経路中に設けられていることを特徴とするプローブ装置。