JP5053106B2

JP5053106B2 - コンタクトプローブ

Info

Publication number: JP5053106B2
Application number: JP2008009741A
Authority: JP
Inventors: 和信石川
Original assignee: DENZAI MART CO.,LTD.
Current assignee: DENZAI MART CO.,LTD.
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2009168754A

Description

本発明は、回路基板の検査孔に電極端子を挿入し、前記電極端子に軸線上から押圧力を付与した状態で所定の電気的検査を行うコンタクトプローブに関する。

この種のコンタクトプローブとしては、例えば特許文献１や特許文献２に記載するように、パイプの両端に電極端子が設けられ、その電極端子の少なくとも一方がパイプの端部から突出するとともに突出長さが可変であり、かつ、パイプ内部に前記電極端子を適度な付勢力で弾発するばねが設けられているものが知られている。なお、一方の電極端子の突出長さが可変のものを「一端摺動形」、両方の電極端子の突出長さが可変のものを「両端摺動形」と称するものとする。

しかし、近年の回路基板の小型化及び高集積化にともない、検査孔間の距離が近接するとともに、コンタクトプローブについても今まで以上の小径化が求められるに至っている。上記構成のコンタクトプローブでは、パイプ内に挿入したばねにより電極端子を付勢する構成であるため、小径化には限度があり、直径１００μｍ前後が限界である。
また、上記のような構成のコンタクトプローブでは、直径１００μｍ程度のパイプの中に、直径８０μｍ程度のばねを挿入し、さらに、パイプ両端又は一端の開口に電極端子を挿入して、パイプ両端又は一端を加締めている。

しかし、このような微小パイプに微小ばねを挿入し、かつ、微小な電極端子が自在に摺動できるように適度な力でパイプを加締めることは容易ではなく、かつ、部品コストも高くなって、結果としてコンタクトプローブの価格が高額になるという問題がある。
そのため、例えば、特許文献３及び特許文献４のように、電極端子が有する弾性を利用することで別体のばねを不要として、構成を簡素にしたコンタクトプローブも提案されている。しかし、このようなコンタクトプローブは、見掛けの径（幅）が大きくなって、回路基板の小型化及び高集積化には対応し難いという問題が依然として残存する。
特開２０００−３４６８７２号公報（要約書参照）特開２００５−１２７８９１号公報（要約書参照）特開２００７−２７１３４３号公報（要約書参照）特開２００６−３３３８号公報（要約書参照）

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、コンタクトプローブの直径を５０μｍ程度まで小径化しても適度な付勢力で電極端子を弾発することができ、製造容易かつ低価格で、小型・高集積の回路基板の検査に好適なコンタクトプローブの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回路基板の検査孔に電極端子を挿入し、所定の電気的検査を行うコンタクトプローブにおいて、所定長さの電極端子と、この電極端子の少なくとも一端が所定長さ突出した状態で、電極端子に対する前記パイプの取り付け位置が変化しないように、前記電極端子の外周に密着して取り付けられるパイプと、前記電極端子が突出し、かつ、前記回路基板に当接する側の前記パイプの端面に形成され、前記電極端子の軸線に対して直交する基準面とを有し、前記パイプは、前記所定の電気的検査を行う際に、前記基準面が前記回路基板に押し付けられて弾性的に撓むように構成してある。
本発明によれば、電極端子がパイプとともに撓むことによって、両端摺動形のコンタクトプローブと同様のコンタクトプローブを得ることができる。コンタクトプローブの撓み弾性は、パイプの形成条件、すなわち、パイプの肉厚や材質，長さの他、例えば溝や凸条など断面形状を適宜に選択することで容易に適切な撓み弾性を得ることができる。

また、検査精度を高めるために、前記回路基板に当接する前記パイプの少なくとも一方の端面は、電極端子の軸線に対して直交する基準面として仕上げるのがよい。また、このような基準面に仕上げることで、各コンタクトプローブごとの撓み弾性を一定にすることができる。
なお、パイプの材質は、所望の撓み弾性を得られるのであれば特に限定されず、金属製であってもよいし樹脂製であってもよい。微小な肉厚でより大きな弾性を得るには、パイプは金属から形成されるのが好ましく、直径５０μｍ程度の極細の外径を有するパイプは、請求項２に記載するような電鋳法によって形成するとよい。

本発明のコンタクトプローブでは、前記電極端子に対する前記パイプの取り付け位置が変化しないようにする。そのために、例えば請求項３に記載するように、パイプの端部を加締めて電極端子に固着してもよいし、接着や溶着によって固着してもよい。
さらに、請求項４に記載するように、パイプの外周面には絶縁被膜を形成してもよい。このようにすることで、特に近接して検査孔が配置されている場合に、弾性変形したコンタクトプローブが近接する他のコンタクトプローブに接触しても、誤検出を行うという不都合を回避することができる。
本発明のコンタクトプローブの具体例としては、例えば、請求項５に記載するように、前記電極端子をタングステン又はこれと同等の弾性を有する金属で形成し、前記パイプをニッケル又はこれと同等の弾性を有する金属で電鋳法により形成し、かつ、前記電極端子の直径を３０μｍ〜４０μｍ程度とし、前記パイプの外径を４０〜５０μｍ程度としたものを挙げることができる。

本発明のコンタクトプローブは、電極端子がパイプに対して摺動せず、かつ、ばねも不要であるため、構成をきわめて簡単にすることができ、低コストで製造することができる。また、５０μｍ程度まで小径化しても、適度な付勢力で電極端子を弾発することができるので、小型かつ高集積化した回路基板の検査に特に好適である。

本発明のコンタクトプローブの好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のコンタクトプローブの一実施形態にかかり、（ａ）はその全体構成を説明する縦断面図、（ｂ）は（ａ）のコンタクトプローブを軸線方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のコンタクトプローブが撓んだ状態を示す縦断面図、図２は、図１のコンタクトプローブの使用例を説明する図である。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明のコンタクトプローブ１は、両端が電気的接触点として形成された一本の電極端子２と、この電極端子２の両端が所定長さ突出するように電極端子２の外側に固着されたパイプ３とからなる。パイプ３から突出させる電極端子２の長さは、検査しようとする回路基板に応じて予め設定される。例えば、パイプ３の外径４０μｍ〜５０μｍ，電極端子の直径３０μｍ〜４０μｍ，全長２０ｍｍ〜２５ｍｍのコンタクトプローブ１では、１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度をパイプ３から突出させる。
パイプ３の貫通孔３ｂの内径は、電極端子２の外径と同一に形成されていて、電極端子２の外周面が貫通孔３ｂの内周面に接するようになっている。パイプ３と電極端子２とは、パイプ３を部分的又は全体的に加締めることにより若しくは接着剤や溶着によって固着される。また、パイプ３の両端面３ａ，３ａは、電極端子２の軸線Ｃに対して直交するように、予め平坦状の基準面として形成されている。

上記のコンタクトプローブ１の両端に、軸線Ｃ上から押圧力を付与すると、図１（ｃ）に示すようにコンタクトプローブ１が軸線Ｃと交叉する方向に撓んで弾性変形する。これにより、コンタクトプローブ１の見掛けの全長が短くなるので、本発明のコンタクトプローブ１は、両端摺動形と同様のものとなる。

コンタクトプローブ１の弾性は、電極端子２が有する弾性とパイプ３の弾性とによって決定される。電極端子２は、その材質や寸法（径及び長さ）が検査対象によってほぼ特定されるため、コンタクトプローブ１の弾性の調整は、実質的に、パイプ３の材質や肉厚，長さ等の寸法を種々に変更することで行う。また、前記の寸法の選択とともに又は前記の寸法とは別に、パイプ３の断面形状を種々に変化させることでも、コンタクトプローブ１の弾性の調整を行うことができる。例えば、図３に示すような凹溝３ｃを、貫通孔３ｂの内周面に一つ又は複数形成してもよい。なお、図３に示すようなパイプ３の凹溝３ｃは、電鋳加工の基となる芯材の外周面に、プレス加工等によって予め凸部を形成することによって容易に形成することができる。

電極端子２は、コンタクトプローブの電極端子として一般的に用いられている材料で形成することができるが、それ自体が比較的高い弾性を有するものを用いる。例えば、ステンレスやタングステン（レニウムタングステン含む），銅（リン青銅及びベリリウム銅を含む），チタン及びこれらの合金類等を用いるのがよい。なお、電極端子の先端は、酸化等を防ぐために、非酸化性金属被膜を形成する等してもよい。
パイプ３は、撓み方向の弾性を有するものであれば、金属に限らず樹脂でも形成することが可能である。しかし、コンタクトプローブ１の径を可能な限り小さくするには、パイプ３は薄肉で高弾性であるのが好ましく、樹脂よりも金属を用いるのが好ましい。例えば、ニッケル，白金，金，銅及びこれら各々の合金類等を挙げることができる。
パイプ３は、公知の電鋳法により形成することができる。電鋳法で形成したパイプ３は、その両端を垂直にカットして、予め設定された長さに形成するとともに、少なくとも一方の端面３ａを、回路基板に当接する平坦な基準面として仕上げる。電鋳法により、パイプ３の外径を４０μｍ〜５０μｍ程度まで小さくすることができる。このような寸法のパイプ３が固定される電極端子２の外径は、おおよそ３０μｍ〜４０μｍ程度である。また、パイプ３の外周面には、１μｍ〜３μｍ程度の膜厚の絶縁被膜を形成してもよい。

上記のようなコンタクトプローブ１の具体例としては、以下のものを挙げることができる。
電極端子２の材質：タングステン又はこれと同等の弾性を有する金属
電極端子２の直径：３０μｍ〜４０μｍ程度
パイプ：ニッケル又はこれと同等の弾性を有する金属
パイプの形成方法：電鋳法
パイプの肉厚：５μｍ程度（外径にして４０μｍ〜５０μｍ程度）

上記構成のコンタクトプローブ１の使用方法は、従来のコンタクトプローブと同様である。例えば図２に示す例では、回路基板５と上板６との間にコンタクトプローブ１を配置し、電極端子２の一端（図の下端）を回路基板５に形成された検査孔５ａに挿入する。また、他端は上板６に形成された嵌合孔６ａに嵌入する。この状態で、上板６を押し下げて、コンタクトプローブ１を軸線上から押圧する。これにより、コンタクトプローブ１が弾性的に撓んで、検査可能な状態になる。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記のコンタクトプローブ１は、パイプ３の両端から電極端子２の先端が所定長さ突出するものであるが、パイプ３の一端のみから電極端子２が突出するものであってもよい。

本発明のコンタクトプローブは、適度な押圧力で適度な撓みを生じさせる範囲内であれば１００μｍ以下のものに限らず、１００μｍを越えるものにも適用が可能である。また、本発明のコンタクトプローブは、特に小型・高集積の回路基板に好適に適用が可能であるが、他の一般的な回路基板にも広範に適用が可能である。

本発明のコンタクトプローブの一実施形態にかかり、（ａ）はその全体構成を説明する縦断面図、（ｂ）は（ａ）のコンタクトプローブを軸線方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のコンタクトプローブが撓んだ状態を示す縦断面図である。図１のコンタクトプローブの使用例を説明する図である。パイプの断面形状を変化させることでパイプの弾性を調整する一例にかかり、貫通孔の内周面に凹溝を複数形成したものを示す正面図である。

符号の説明

１：コンタクトプローブ
２：電極端子
３：パイプ
３ａ：端面
３ｂ：貫通孔
３ｃ：凹溝
５：回路基板
５ａ：検査孔
６：上板
６ａ：嵌合孔

Claims

回路基板の検査孔に電極端子を挿入し、所定の電気的検査を行うコンタクトプローブにおいて、
所定長さの電極端子と、
この電極端子の少なくとも一端が所定長さ突出した状態で、電極端子に対する前記パイプの取り付け位置が変化しないように、前記電極端子の外周に密着して取り付けられるパイプと、
前記電極端子が突出し、かつ、前記回路基板に当接する側の前記パイプの端面に形成され、前記電極端子の軸線に対して直交する基準面とを有し、
前記パイプは、前記所定の電気的検査を行う際に、前記基準面が前記回路基板に押し付けられて弾性的に撓むことを特徴とするコンタクトプローブ。
前記パイプが電鋳法によって形成され、前記パイプの貫通孔に前記電極端子を挿入したことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
前記パイプを加締め，接着又は溶着することによって、前記パイプを前記電極端子に固着したことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンタクトプローブ。
前記パイプの外周面に絶縁被膜を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記電極端子をタングステン又はこれと同等の弾性を有する金属で形成し、前記パイプをニッケル又はこれと同等の弾性を有する金属で電鋳法により形成し、かつ、前記電極端子の直径を３０μｍ〜４０μｍとし、前記パイプの外径を４０〜５０μｍとしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のコンタクトプローブ。