JP4886422B2

JP4886422B2 - 四端子測定用プローブ

Info

Publication number: JP4886422B2
Application number: JP2006221013A
Authority: JP
Inventors: 忠司友井
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-08-14
Also published as: JP2008045969A

Description

本発明は、ベアボードの導通確認等の回路検査を行うためのプローブ固定具に固定される四端子測定用プローブに関するものである。

電気機器に組み込まれるプリント基板、集積回路、液晶パネル等の電子部品は、電気機器に組み込まれる前に、プリントパターンや回路、素子等の導通確認、絶縁確認、動作確認のような電気的性能検査が行なわれる。この性能検査では、四端子法による抵抗の測定が高精度であることから広く採用されている。

性能検査の際、ベアボードテスタ等の検査機器を電子部品に接続するため、四端子測定用プローブが用いられる。このプローブを、検査ポイントへ接触させてから、導通確認等の所期の性能検査が行なわれる。

四端子測定は次のように行われる。まず、被測定基板の測定位置付近にプローブを近づけ、さらに垂直方向に移動させることによりプローブを接触させる。このとき、二本のプローブの内の一本が、被測定基板に接触し、その後もう一本が接触する。接触後も垂直方向に移動を続け、電気的接触が安定するまで行う。そして、被測定基板を検査機器と導通させ、電気的性能検査を行う。

特許文献１に、探針は同軸プローブであり、互いに絶縁された内側プローブ針と外側プローブ針とを有し、各プローブ針が個別に沈み込むように構成された四端子測定用プローブが記載されている。

しかし、この場合、構造が複雑なため高コストになってしまうことがある。また、プローブ針とその他の部分との摩擦により、打痕がより大きくなったり、電気的接触が不安定になったりすることがある。プローブの接触動作を速めるとその傾向が高くなる。さらに、より小さな検査ポイントに対応したプローブを製造する場合、二本のプローブ間の距離をより小さくしなければならないが、そのために絶縁物の厚さを薄くすると、絶縁性能が悪化したり絶縁できなかったりする。

また、特許文献２に、四端子接続された二股構造のプローブカードの探針を有するプローブカードが記載されている。

しかし、二本のプローブ針の先端の位置調整は難しく、高度な組み立てが要求される。プローブの接触動作を速めると、二本のプローブ針同士が接触してしまい、四端子測定プローブとして使用できない場合がある。また、プローブ針が被検査物に接触してから、さらに電気的接触が安定になるまでプローブの移動を行う際、その動作距離が小さいので調整が困難である。動作距離を大きくとってしまった場合、プローブが破損することがある。

特開平６−６６８３２号公報特開平５−１４４８９５号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、製造及び測定操作が容易で、耐久性に優れ、被検査物との電気的接触が良好な四端子測定用プローブを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載の四端子測定用プローブは、電気測定器の操作アームに弾性変形部を介して取り付けられる、四端子測定プローブの片側二端子を構成する二本のプローブ針であって、該二本のプローブ針を取り付けるためのプローブ固定部が該弾性変形部に連結されており、該プローブ固定部は、該弾性変形部側で片持ち支持されると共に該弾性変形部の変形方向と同一面に変形方向を持つ板ばねを有し、該板ばねの該弾性変形部から離れた側に一本の該プローブ針が取り付けられ、該板ばねの該弾性変形部側に他の一本の該プローブ針が取り付けられていて、その二本の先端は先窄まりで接近していることを特徴とする。

請求項２に記載の四端子測定用プローブは、請求項１に記載されたものであって、該板ばねが二枚構成であることを特徴とする。

請求項３に記載の四端子測定用プローブは、請求項１に記載されたものであって、該二本のプローブ針のうち該弾性変形部の変形支点から離れた側の一本の先端が他の一本の先端よりも突出していることを特徴とする。

請求項４に記載の四端子測定用プローブは、請求項１に記載されたものであって、該プローブ針が、該弾性変形部および該板ばねの変形面に交差する方向に傾斜して該プローブ固定部に取り付けられ、該プローブ針の先端が、該変形面に交差する方向へ該プローブ固定部よりも突出していることを特徴とする。

請求項５に記載の検査方法は、請求項４に記載した四端子測定用プローブの２本を、前記により傾斜してプローブ固定部よりも突出しているプローブ針の先端が向き合う方向に、互いの該プローブ固定部を対向させ、４本のプローブ針の先端が接近して一つのプロービング対象について端子測定を行うことを特徴とする。

本発明の四端子測定用プローブは、二本のプローブ針を取付けている板ばねの弾性変形により、検査対象に確実に接触できる。また、接触の際の動作はプローブ固定具の弾性変形のみで、プローブとその他の部分との摩擦を伴わない。そのため、電気的接触が確実に行われ、打痕が小さい。プローブ針が検査対象に接触後、さらに電気的接触が安定になるまでプローブの下動を行う際、固定具が弾性変形するので、動作距離が大きく取れる。そのため動作の自由度が高く、プローブを破損させる心配もない。

プローブを固定具に固定する際に位置調整が必要であるが、剛性が高いため容易である。二本のプローブ針の間に絶縁物を挟む必要がないため、プローブ針同士をより接近させることができ、より微細な検査対象の測定が可能である。また、構造が簡単なため、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
最初に、本発明を適用する四端子測定用プローブの構造について、図１を参照して説明する。

四端子測定用プローブ１は、図１に示すように、二本のプローブ針２，３を備えている。プローブ針２は固定具１０の端に、プローブ針３は弾性変形部側にそれぞれ固定されている。固定具１０は、プローブ針２，弾性変形部側のプローブ針３を固定するためのプローブ固定部１１と、図示外の電気測定器の操作アームに取り付けるための取付部５と、プローブ固定部１１及び取付部５を互いに連結するための連結用アーム６，７とが一体化されて構成されている。

この場合、プローブ針２，弾性変形部側のプローブ針３は、プローブ針の先端２ａ，弾性変形部側のプローブ針の先端３ａが接触方向に先窄まりで接近するようにプローブ固定部１１の側部にその一部が埋め込まれ、固定されている。プローブ固定部１１は上下にそれぞれ上部板ばね９ａ，下部板ばね９ｂを備えている。このとき、プローブ針の先端２ａは、弾性変形部側のプローブ針の先端３ａよりも接触方向に２０μｍ突出している。こうして、プローブ針２，弾性変形部側のプローブ針３及びプローブ固定部１１が一体化する。

一方、取付部５には、図１に示すように、四端子測定用プローブ１を電気測定器の操作アームに固定するための固定用孔４ａ，４ｂが形成されている。また、連結用アーム６は、連結用アーム７よりも短めの角棒状に形成され、取付部５およびプローブ固定部１１との連結箇所には、本発明における円弧切り欠き変形支点に相当し、その一部を円弧状に切り欠いて形成された変形支点８ａ，８ｂを有している。一方、連結用アーム７は、連結用アーム６よりも長めの角棒状に形成され、取付部５およびプローブ固定部１１との連結箇所には、本発明における円弧切り欠き変形支点に相当し、その一部を円弧状に切り欠いて形成された変形支点８ｃ，８ｄを有している。これらのプローブ固定部１１、取付部５、連結用アーム６、連結用アーム７及び変形支点８ａ〜８ｄによって本発明における四節回転機構が形成される。

次に、プロービング時の四端子測定用プローブ１の動作について、図２、３を参照して説明する。
まず、プローブ案内機構によって、プローブ針の先端２ａ及び弾性変形部側のプローブ針の先端３ａをプロービング対象体Ｐの上方に位置させる。次に、プローブ案内機構が取付部５を矢印Ａの方向に下動させると、図２に示すように、プローブ針の先端２ａがプロービング対象体Ｐに接触する。さらに矢印Ａの方向に下動させると、主に、上部板ばね９ａ及び下部板ばね９ｂは、夫々の弾性変形部側の端を中心にして、図面正面から見て反時計回りの方向に弾性変形する。その結果、図３に示すように、弾性変形部側のプローブ針の先端３ａが、矢印Ａの方向でプロービング対象体Ｐ側に付勢され、接触する。その後、さらに下動を続けると、主に、変形支点８ａ〜８ｄが弾性変形する。その際、取付部５の位置を基準とすると、連結用アーム６，７は、変形支点８ｂ，８ｄを中心にして、図面正面から見て反時計回りの方向にそれぞれ相対的に回転する。同時に、変形支点８ａ〜８ｄの元の状態に復帰しようとする復帰力がプローブ針の先端２ａ及び弾性変形部側のプローブ針の先端３ａに作用する。その復帰力は、矢印Ａの方向でプロービング対象体Ｐに付勢される。そして、プローブ針の先端２ａ及び弾性変形部側のプローブ針の先端３ａとプロービング対象体Ｐとの電気的接触が安定したところで下動を止め、電気的性能検査を行う。

本発明の実施の形態では、円弧切り欠き変形支点を用いる例について説明したが、本発明は、これに限定されず、双曲線切り欠き変形支点や楕円切り欠き変形支点などを用いることもできるし、その形状については適宜変更することができる。

また、図４に示すように、四端子測定用プローブ１は、二本のプローブ針２，３が、該弾性変形部および該板ばねの変形面に交差する方向に傾斜してプローブ固定部１１に取り付けられ、プローブ針の先端２ａ，３ａが、プローブ固定部１１よりも突出している。

図５及び図６は、二つの四端子測定用プローブを近接させたときの正面図及び平面図をそれぞれ示している。二つの四端子測定用プローブは、プローブ固定部１１よりも突出しているプローブ針の先端２_１ａ，３_１ａ，２_２ａ及び３_２ａが向き合う方向に重ね合わされている。これら四本のプローブ針の先端２_１ａ，３_１ａ，２_２ａ及び３_２ａは先窄まりに接近している。
そのため、四本のプローブ針を用いて一つのプロービング対象について測定することができ、より精度の高い性能検査が可能である。

本発明の四端子測定用プローブは、プリント基板、集積回路（ＩＣ）ソケット、液晶パネル、半導体のような各種電子部品について、導通確認、絶縁確認、動作確認、抵抗値測定のような性能検査をするのに、用いられる。

本発明を適用する四端子測定用プローブの外観斜視図である。本発明を適用する四端子測定用プローブの側面図であって、プローブ針の先端２ａがプロービング対象体Ｐに接触させられた状態の側面図である。本発明を適用する四端子測定用プローブの側面図であって、プローブ針の先端２ａ及び弾性変形部側のプローブ針の先端３ａがプロービング対象体Ｐに接触させられた状態の側面図である。本発明を適用する四端子測定用プローブの正面図である。本発明を適用する二つの四端子測定用プローブを近接させたときの正面図である。本発明を適用する二つの四端子測定用プローブを近接させたときの平面図である。

符号の説明

１は四端子測定用プローブ、２はプローブ針、２ａはプローブ針の先端、３は弾性変形部側のプローブ針、３ａは弾性変形部側のプローブ針の先端、４ａは固定用孔、４ｂは固定用孔、５は取付部、６は連結用アーム、７は連結用アーム、８ａ〜８ｄは変形支点、９ａは上部板ばね、９ｂは下部板ばね、１０は固定具、１１はプローブ固定部、Ｐはプロービング対象体である。

Claims

電気測定器の操作アームに弾性変形部を介して取り付けられる、四端子測定プローブの片側二端子を構成する二本のプローブ針であって、該二本のプローブ針を取り付けるためのプローブ固定部が該弾性変形部に連結されており、
該プローブ固定部は、該弾性変形部側で片持ち支持されると共に該弾性変形部の変形方向と同一面に変形方向を持つ板ばねを有し、該板ばねの該弾性変形部から離れた側に一本の該プローブ針が取り付けられ、該板ばねの該弾性変形部側に他の一本の該プローブ針が取り付けられていて、その二本の先端は先窄まりで接近していることを特徴とする四端子測定用プローブ。
該板ばねが二枚構成であることを特徴とする請求項１に記載の四端子測定用プローブ。
該二本のプローブ針のうち該弾性変形部の変形支点から離れた側の一本の先端が他の一本の先端よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の四端子測定用プローブ。
該プローブ針が、該弾性変形部および該板ばねの変形面に交差する方向に傾斜して該プローブ固定部に取り付けられ、該プローブ針の先端が、該変形面に交差する方向へ該プローブ固定部よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の四端子測定用プローブ。
請求項４に記載した四端子測定用プローブの２本を、前記により傾斜してプローブ固定部よりも突出しているプローブ針の先端が向き合う方向に、互いの該プローブ固定部を対向させ、４本のプローブ針の先端が接近して一つのプロービング対象について端子測定を行うことを特徴とする検査方法。