JP5480075B2 - 検査治具及び接触子 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板などの電子部品に備えられた検査端子に接触される接触子及び検査治具に関するものである。

プリント配線板の検査ついて、一般的な構成を図１で説明する。検査治具１は被検査プリント配線板と検査装置の間に配置されて、導電を確保し抵抗値などの電気特性が検査される。被検査プリント配線板の検査端子に導電接触する複数の接触子１０を保持する接触子保持体２０、この接触子保持体２０を支持して接触子１０と導電接触する電極を有する電極部４０はコネクタ４６を介して検査装置と接続されている。この接触子保持体２０と電極部４０を分離可能にする構成は製作と保守に有効である。

特許文献１に外周に円筒状のスリーブを使用しない、異形線をコイルばねとして使用した検査用プローブが（文献１図１）にある。絶縁材料からなるブロックの孔にプランジャ（文献１符号３）、コイルばね（文献１符号２）、信号取出し部材（文献１符号５）を同軸に配置している。そして、コイルばね（文献１符号２）の線材の断面形状が矩形状で、コイルばね（文献１符号２）の径方の辺より長手方向の辺が長いことを特徴にして、細径のプローブとして機能している。

しかし、コイルばね（文献１符号２）の両側に導電部材を配置して部品点数を３点として外側のスリーブを無くし製作コストを改善しているが、まだコスト改善の余地はある。

特許文献２において、外周の筒体（文献２符号２００Ａ）の中間部をコイルスプリング状に形成し、接触ピン（文献２符号１００Ａ）と筒体（文献２符号２００Ａ）の２個の導電部材からなる垂直コイルスプリングプローブを形成して、プローブの内部抵抗の直流抵抗と交流インダクタンスの改善をしている。
しかし、検査装置に接続されている電極が小さい場合、筒体（文献２符号２００Ｂ）の端部に円錐形状の接続キャップ（文献２符号２４０Ｂ）を使用しているので、部品点数が３個となる。

特許文献３には、プリント配線板の導通検査治具として、プランジャ（文献３符号３）、スプリング（文献３符号４）、当接部材（文献３符号９）が同軸に配置されて接触子が構成されて、検査装置と接続される接点（文献３符号１０）は、エナメル線を挿通孔に挿通させて接着剤で固定している。そして、その位置ずれに対して円錐形状の当接部材（文献３符号９）を配置して導電接触を確保している。
しかし、上記の特許文献１，２と同様に導電部材は３個で、コスト改善の余地はある。

特許文献４の（文献４図７）には、導電接触子（文献４符号４）として、圧縮コイルばねの密着巻部（文献４符号５ａ）と軸部（文献４符号４ｃ）とが接触してインダクタンス及び抵抗を無くしている。そして、縮径の端部として部品点数を２個としている。
しかし、縮径巻きの最小外径にはコイルばねの特性で線径の４倍の限界があり、コイル中心径の小さい微細コイルばねの制約になっている。電極の面積の小さい又は位置ずれのある場合、接触が困難になる。
上記のように、検査治具１の電極部４０の電極と接触子１０との導電接触と、接触子１０の内部電気特性の改善に各種の工夫がなされている。

実新第３０２７１５９号公報 特許第４０３１００７号公報 特開２００７−３２２１３６号公報 特許第３３２６０９５号公報

近年、電子機器の小型化が進行し、プリント配線板や電子部品などの微細化と高密度化が進み、検査端子の増加と、検査間隔の微細化に反比例し接触子の高単価化することが相乗して、検査治具の価格が騰貴しコスト低減が重要な課題となっている。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、製造容易として安価に製造できるだけでなく保守も容易な、接触子と電極との導電接触を確実にすることと、接触子の電気特性の直流抵抗と交流インダクタンスを改善ができるプリント配線板に通電する検査治具及び接触子を提供することを目的とする。

本発明の第１手段は、プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子に先端が接触される接触子、検査装置と接続する電極部を備える検査治具において、電極部は検査装置と接続されるコネクタ、そのコネクタから配線された電極を電極板の表面にコイルばねと直列に配設されてなり、接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、接触針は先端、突出部、大径部、中継部を有し、コイルばねは中継端、ばね定数部、電極端からなり、接触子保持体に保持され電極部に着脱可能に搭載され初期荷重を有し、接触子保持体は先端を検査端子に案内し大径部を係止する案内板とコイルばねを保持するコイルばね保持板からなり、コイルばねは異形線からなり電極端は端末において中心方向に曲げられて中心近傍に端面があることを特徴とする。

本発明の第２手段は、プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と先端が接触され、電極端と検査装置に接続されている電極とを接触する接触子において、接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、接触針は先端、突出部、大径部、中継部からなり、コイルばねは中継端、ばね定数部、電極端からなり、接触子保持体に直列又は同軸に保持されて、電極と検査端子とに圧接されて導電接触し、コイルばねは異形線からなり電極端は端末において中心方向に曲げられて中心近傍に端面があることを特徴とする。

本発明の第３手段は、第２手段の接触子において、接触針は中継部と連続してコイルばねの内側に延設する延設部を有しコイルばねの伸縮を同軸に案内していることを特徴とする。

本発明の第４手段は、第２又は３手段の接触子において、中継部の外周と中継端の内周とで連結されて接触針とコイルばねは一体となったことを特徴とする。

本発明の第５手段は、第４手段の接触子において、接触針の大径部は中継部と中継端とを接合して形成されたことを特徴とする。

本発明の第６手段は、第１乃至５手段のいずれかに記載の接触子において、前記異形線の横幅は縦幅より小さいことを特徴とする。

発明に共通する効果として、コイルばねの電極端の端面がコイルばねの中心近傍にあるので、電極部の電極が小さい、位置ずれがある場合も接触子保持体に保持された接触子の電極端との導電接触が確実に確保されるので検査の信頼性を確保できる。そして、検査間隔の微細な検査治具の製作と保守が容易なので長期的にもコスト低減となる。コイルばねに異形線を使用しているので円形線と比較して、細巻きが容易で荷重特性が良く細径の接触子として好都合である。

第１手段の発明に依れば、接触針を傾斜させることで、微小な間隔の検査端子の検査も容易にでき、検査端子の小変更にも対応できることがある。部品と接触子保持体の構成が単純で設計、部品の製造、及び検査治具の組立と保守において、接触子が一体となり接触子保持体又は案内板が着脱可能で、組立と不良の接触子の交換とが容易でコスト低減に適合する。案内板が着脱可能の場合コイルばねと接触針の挿入が同時に行うことができる。

第２手段の発明に依れば、異形線を使用するので電極端を中心方向に曲げるのが容易で部品を１個減らすことができる。

第３手段の発明に依れば、延設部がコイルばねの伸縮を摺動し案内するので、接触子内部の直流抵抗と交流インダクタンスを改善し、電極にコイルばねの荷重を効率良く伝達し導電接触を確実にする。そして、接触子の両端が同軸の円錐として機能し接触子として好都合である。

第４手段の発明に依れば、接触針とコイルばねとが連結されているので導電接続となり内部抵抗が安定する。

第５手段の発明に依れば、接触針の加工が簡素でコスト低減ができる。中継部と中継端の接触面積が確保でき接合を確実にできる。

第６手段の発明に依れば、細径の接触子として異形線のコイルばねの特性を最大限に活用できる。
上記の各々の請求項の発明の効果は、共通手段をコイルばねの線材は異形線で電極端の中心近傍の端面としているので他の請求項の効果にもなる共通の事項がある。

図１は本発明の実施形態を示す検査治具の全体の構成を示す説明図。 図２は本発明の実施例１における検査治具の断面図。 図３は本発明の実施形態を示す異形線のコイルばねを示す拡大図。 図４は本発明の実施形態のコイルばねの線材断面の類型図。 図５は本発明の実施例７における検査治具の断面図。 図６は本発明の実施例５における検査治具の断面図。

接触子１０と電極部４０の電極４１とを確実に導電接触させる目的を、最小の部品点数で、製作と保守が容易に実現した。

本発明の実施形態の検査治具１は、図１に示すように、複数の接触子１０は接触子保持体２０に保持されて、電極板４２に着脱可能に装着されている。電極板４２には図２に示す電極４１が接触子１０のコイルばね１２と直列に配設されて支持体４３に固着している。支持体４３はコネクタ４６と共に治具ベース板４５に固着されている。電極４１とコネクタ４６はリード線４４で配線されて電極部４０を形成している。検査治具１が検査装置に搭載されて、コネクタ４６を介して電気的に接続される。接触子１０の先端１１１が被検査プリント配線板の検査端子に圧接して電気特性を測定することができることになる。

図２及び図３において、内部の構成を説明する。接触子１０は接触針１１とコイルばね１２を同軸に重合して配置されている。導電性金属の接触針１１は先端１１１、突出部１１２、大径部１１３、中継部１１４、延設部１１６からなる。先端１１１は導電接触を確実にするために６０度の円錐となっている。突出部１１２は接触子保持体２０の第１案内板２１の第１案内孔２１１から伸縮可能に突出して被検査プリント配線板の検査端子との圧接を確保している。大径部１１３は接触針１１の係止をするために第２案内孔２２１の径より大きい径になっている。

中継部１１４の径はコイルばね１２の内径より少し大きく２ｍｍ程度加工されている。コイルばね１２の中継端１２２を大径部１１３まで圧入して握着されて連結し一体となる。連結を強固にするために、溶接などの接合をしても良い。
延設部１１６はコイルばね１２の内径より少し小さく中継部１１４と連続して突出部１１２の反対側に圧接時コイルばね１２の電極端１２１と干渉しない長さで切断され面取りされている。伸縮するコイルばね１２の内側と摺動し伸縮を同軸に案内して導電接触する。材質はＳＫ４、表面処理は金めっきとしているが、先端形状と合わせて使用条件により各々を変更しても良い。

第１案内板２１には先端１１１を被検査プリント配線板の検査端子に案内する第１案内孔２１１と、第２案内板２２には大径部１１３を係止し、コイルばね１２を電極４１に案内する第２案内孔２２１とが同軸に外側に形成され、内側は少し大きな径の第１貫通孔２１２と第２貫通孔２２２を形成している。コイルばね保持板２３にはコイルばね１２と干渉しないことが好ましいコイルばね保持孔２３１が第２案内孔２２１と同軸に形成されて、第１案内板２１と第２案内板２２を重ねて整合して螺子止めされて絶縁性の接触子保持体２０を形成している。

コイルばね１２はばね鋼鋼材やりん青銅などの導電性の金属で、接触針１１と一体に付勢してコイルばね保持板２３に保持されている。コイルばね１２の表面処理は導電接触を確実にするために金めっきが望ましい。

電極４１は絶縁性の電極板４２にコイルばね保持孔２３１と同軸の電極孔４１１にエナメル線などのリード線４４が挿入されて接着剤４１１ａで固定されて平面加工されている。図において、コイルばね１２と電極４１とが同軸の中心近傍で導電接触している。電極４１の端面の表面処理も導電接触を確実にするために金めっきが望ましい。

電極４１の固定において、細径のリード線４４と電極孔４１１のクリアランスを大きくすると挿入と接着は容易になるが電極４１の位置ずれは大きくなる。この製作法は製作に適正なクリアランスに相当する位置ずれが発生するが、電極４１として個別部品は要らず間隔を小さくできる。

接触子保持体２０に保持されて接触子１０は電極部４０に搭載されているので、コイルばね１２に付勢が掛けられて圧接の前に初期荷重を有する。これは、接触子１０の中継部１１４と中継端１２２は握着し導電接続しており、内部接触の電極端１２１と電極４１が導電接触している状態にあり、多数の接触子１０の確実な導電接触を確保することができる。

本発明のコイルばね１２について、図３において説明する。コイルばね１２は線材として横幅がａ、縦幅がｂの異形線を使用してコイル中心径がＤとなっている。接触針１１の中継部１１４の外周に握着する中継端１２２、コイルばね１２の伸縮特性を有するばね定数部１２３、電極４１と導電接触する電極端１２１からなる。中継端１２２の端末処理は係止と連結を確実するためにオープンエンドの研磨としている。

電極端１２１の端末処理は、コイルばね中心線１２５を横切るように曲げられて、コイルばね中心線１２５の近傍で切断されている。製作仕様上は電極端１２１と電極４１とが接触する端面をコイルばね中心線１２５としている。そして、製作上の誤差（バラツキ）とコイル巻線機の制約等は使用可能な範囲で認められる容易な形状で、図３の（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図で、電極端１２１の端面の様子を示している。

電極端１２１の端面がコイルばね中心線１２５の近傍にあるので、電極４１とコイルばね１２との相対的な位置ずれの許容度を大きくすることができる。これは、位置ずれの可能性のあるリード線４４を接着して形成する電極４１や面積の小さな電極４１なども対応することができ、検査間隔の微細な検査治具１の製作を容易にすることになる。

図４はコイルばね１２に使用される線材の断面の類型図である。（ａ）は本発明に使用している異形線である。縦幅のｂが横幅ａより大きくなっている。これはａが小さいのでコイル中心径のＤを小さくできることになる。Ｄ／ａのコイル指数ｃは４以上が良いとされている。図４の各々の断面積は同じに作図している。（ｂ）は等辺の角線、（ｃ）は円形線を両側平面に圧延した圧延線、（ｄ）は一般に使用される円形線である。最小曲げ径は（ｄ）の円形線より（ａ）の異形線の方が良いことが図から判る。そして、中心方向への曲げも容易である。

接触子１０の荷重特性に重要なコイルばね定数を比較すると、（ａ）、（ｃ）、（ｂ）、（ｄ）の順になり（ａ）の形状が良く細径の接触子１０に好都合である。中継端１２２においてクローズドエンドなくオープンエンドになっているのは、本実施例のコイルばね１２のコイルピッチを変えるのは好ましくないことに依るが特に支障はない。異形線はひねりを入れると外径が凸凹するので好ましくないが図３の電極端１２１で少し内側に入るのは問題ない。

圧接時、接触針１１の延設部１１６はコイルばね１２が圧縮する場合、ばね定数部１２３と摺動して圧縮を同軸に案内し導電接触する。コイルばね１２の電極端１２１の部分は通電時の直流抵抗と交流のインダクタンス成分として残ることになるが、ばね定数部１２３の部分が加算されないので改善の比率が大きい。

接触子１０の接触針１１とコイルばね１２が同軸に伸縮動作するので電極端１２１の電極４１と接触する端点は接触針１１の中心軸の近傍にあることになる。コイルばね保持孔２３１との干渉を避けて、コイルばね１２の荷重を電極４１と検査端子に効率良く伝え導電接触を確実にすることができる。

組立と保守について図１，２を参照して説明する。接触針１１の延設部１１６、中継部１１４をコイルばね１２の中継端１２２、ばね定数部１２３に大径部１１３の位置まで圧入し一体の接触子１０を準備する。次に第１案内板２１、第２案内板２２、コイルばね保持板２３を重ねて整合し螺子止めし、接触子保持体２０とする。コイルばね保持板２３を上側にして、接触子１０の先端１１１を前方にして全てのコイルばね保持孔２３１に挿入する。組立済みの電極部４０を９０度に設置する。接触子１０が装着された接触子保持体２０を電極板４２に整合して螺子で固着する。これで検査治具１の組立は完了する。

不良の接触子１０の交換は、検査治具１を９０度に設置して、接触子保持体２０を取り外し不良の接触子１０を取り出して、良品の接触子１０を挿入する。接触子１０の挿入された接触子保持体２０を単体で取り扱う場合、コイルばね１２を下側にすると、全ての接触子１０が落下するので注意が必要であるが、手順は単純で容易である。
各板を整合する場合、図には示していないが、位置合わせピンと位置合わせ孔を整合すると機械的な位置が決まる構成になっているので作業は容易である。

電極４１の間隔より小さな微小な間隔の検査端子を検査する場合など、図２において、第１案内孔２１１、第２案内孔２２１、コイルばね保持孔２３１を同軸でなくシフトして接触子１０を少し傾斜させて、先端１１１の位置と電極４１の位置を少しシフトすることができる。

被検査プリント配線板に一部設計変更があり、検査端子の位置が少しシフトした場合にも、第１案内板２１、第２案内板２２、コイルばね保持板２３を交換することで対応することができる場合がある。これは、接触子１０の接触針１１とコイルばね１２が同軸に動作し両端を円錐として使用できる事例である。接触子１０の全長を傾斜しているので位置の変換効率が良い。そして、接触針１１の長さ、径などを変更することで適用の範囲を広げることもできる。

実施例１の図２の接触針１１の変形例である。接触針１１ａ（図示はない。）の相違点は延設部１１６がなくコイルばね１２の伸縮を案内はしていない。中継部１１４は中継端１２２に握着されて連結し一体の接触子１０ａとなる。
コイルばね１２の伸縮はコイルばね保持孔２３１とコイルばね１２のばね定数部１２３の外周との摺動で行われる。

実施例２と同様に、電極４１と先端１１１の位置を少しシフトすることができる。実施例２との相違点は、接触針１１ａのみを少し傾斜する。コイルばね１２は電極４１と同軸に垂直に配置し、第１案内孔２１１と第２案内孔２２１をシフトして接触針１１ａを傾斜する。検査端子の小変更に対応する場合、第１案内板２１と第２案内板２２の交換で良く、コイルばね保持板２３の交換の必要はない。

大径部１１３を中継部１１４と中継端１２２とを溶接などで接合することで形成し代用することができる。図６において説明する。
接触針１１ｃは棒状部材の両端を加工されて、先端１１１、突出部１１２、中継部１１４、延設部１１６からなり、中継部１１４とコイルばね１２の中継端１２２とを係止の位置で接合して一体の接触子１０ｃとする。実施例１の接触子１０と同等の接触子１０ｃとなり、接触針の形状と加工が簡素でコスト低減に好都合である。中継端１２２は縮径されて中継部１１４を握着し係止の位置を確実にすることが望ましい。

実施例５で延設部１１６無くしても良い。製作はより容易になる。図６において、案内板２５は第１案内板２１の１枚としている。又コイルばね保持板２３を１枚で構成しているが複数枚でも良い。
組立はコイルばね保持板２３を電極板４２に螺子止めし、接触子１０ｃをコイル保持孔２３１に挿入し、第１案内板２１を整合して重ね固定する。保守も第１案内板２１を外して接触子１０ｃを交換すれば良い。

図５において説明する。接触子１０ｂは導電性の接触針１１ｂとコイルばね１２を直列に配置してなる。接触針１１ｂは先端１１１、突出部１１２、大径部１１３、中継部１１４ｂからなる。大径部１１３は接触針１１ｂの係止をするために突出部１１２、第１案内孔２１１、第２案内板２２１の径より大きい径になっている。中継部１１４ｂは突出部１１２と通常は同じ径で反対の方向に延設して９０度の円錐の端面として、コイルばね１２の中継端１２２の内側を案内する径の段付き加工が周辺にある。コイルばね１２自体は前の実施例と変わりはないが、中継端１２２は中継部１１４ｂの端面と当接して導電接触している。

第１案内板２１には先端１１１を検査端子に案内する第１案内孔２１１と第１貫通孔２１２、第２案内板２２には同軸に第２貫通孔２２２と中継部１１４ｂを中継端１２２に案内する第２案内孔２２１が形成されている。第１案内板２１と第２案内板２２は螺子止めされて接触針１１ｂを保持する案内板２５を形成する。コイルばね保持板２３にはコイルばね１２が伸縮可能なコイルばね保持孔２３１が第２案内孔２２１、電極穴４１１と同軸に形成されて、電極板４２に着脱可能に螺子で固定されている。そして、案内板２５はコイルばね保持板２３に着脱可能に螺子で固定されて、接触子保持体２０を形成している。

電極部４０は前の実施例と同じで特に説明はしない。接触子１０ｂを装着した場合、接触針１１ｂを係止する位置が第２案内孔２２１から第１案内孔２１１に変わり、組立と保守の手順が変わる。

組立と保守について図１、５を参照して説明する。組立完了した電極部４０の電極板４２にコイルばね保持板２３を整合して装着する。そしてコイルばね１２を全てのコイルばね保持孔２３１に電極端１２１を前方にして挿入する。この作業と並行して、第２案内板２２を少し浮かして置き、接触針１１ｂを全ての第２貫通孔２２２に中継部１１４ｂを前方に挿入する。そして第１案内板２１を整合して重ね螺子止めする。この案内板２５をコイルばね保持板２３に整合して重ね螺子で装着する。これで検査治具１の組立は完了する。

接触子１０ｂの交換作業は、案内板２５を取り外して不良のコイルばね１２を交換する。そして、案内板２５を少し浮かして置き、第１案内板２１を取り外して不良の接触針１１ｂを交換する。

実施例６の構成において、実施例４と同様に電極４１と先端１１１の位置を少しシフトすることもできる。

図６の接触子保持体２０において、大径部１１３のある接触針１１ｂとコイルばね１２を同軸に重合して配置して大径部１１３でコイルばね１２の中継端１２２を係止しても良い。握着や接合の必要がなく製作が容易である。

本発明の接触子は、プリント配線板、ＩＣ、ＩＣパッケージ等の電子部品に備えられた電極端子に接触される検査装置全般に用いることができる。

検査治具は、本発明の接触子を用いることができる通電治具に適用することができる。

１・・・・検査治具
１０・１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・接触子
１１・１１ａ，１１ｂ，１０ｃ・・接触針
１１１・・先端
１１２・・突出部
１１３，１１３ｃ・・大径部
１１４，１１４ｂ・・中継部
１１６・・延設部
１２・・・コイルばね
１２１・・電極端
１２２・・中継端
１２５・・コイルばね中心線
２０・・・接触子保持体
２３・・・コイルばね保持板
２５・・・案内板
４０・・・電極部
４１・・・電極
４２・・・電極板
４４・・・リード線
４６・・・コネクタ

Claims (5)

1. プリンド配線板などの電子部品に備えられた検査端子と先端が接触され、電極端と検査装置に接続されている電極とを接触する接触子において、
   前記接触子は導電性の接触針とコイルばねからなり、前記接触針は前記先端、当該先端に続く軸状の突出部、当該突出部に続いて径の大きい大径部、当該大径部に続いて径の小さい中継部を有しており、前記コイルばねは前記中継部と同軸又は直列に配置される中継端、ばね特性を有するばね定数部、前記電極と当接する前記電極端を有し、
   前記コイルばねは横幅が縦幅より小さい異形線からなり、前記電極端は端末において直截的に中心方向に曲げられて中心近傍に端面の電極側辺があって、ひねりを含む、ことを特徴とする接触子。
2. 請求項1に記載の接触子において、前記接触針は前記中継部と連続して前記コイルばねの内側に延設し前記コイルばねの伸縮を同軸に案内する延設部がある。
3. 請求項１又は２に記載の接触子において、前記中継部の外周と前記中継端の内周とが連結されて前記接触針と前記コイルばねは一体となっている。
4. 請求項３に記載の接触子において、前記接触針の前記大径部は、前記中継部と前記中継端とを接合して形成されている。
5. 電子部品の検査に用いられる検査治具であって、請求項１乃至４のいずれかに記載の接触子と、当該接触子を保持する接触子保持体と、当該接触子保持体に連結された電極部とを備え、
   前記接触子保持体は、電気絶縁体であり、前記先端と前記突出部が露出するように前記接触針を軸方向に摺動可能に案内し、前記大径部又は前記中継端を係止する案内孔と、前記接触子を伸縮可能に保持する接触子保持孔を有し、
   前記電極部は、前記接触子保持体に連結された電気絶縁性の電極板と、当該電極板を貫通するように当該電極板に固定され、一端面が前記端面に当接し、前記コイルばねを付勢することにより、電気的に接続される軸状の導電性の前記電極を備えていることを特徴とする検査治具。

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