JP6065725B2 - コンタクト装置及びコンタクト方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンタクト装置及びコンタクト方法に関する。

従来、基板に設けられた端子部に、装置側に設けられたプローブピンやコンタクトといった接点部を接触させて、基板と装置との電気的導通をとることが行われている。ここで、端子部と接点部とを相対的にスライドさせて両者の接触を図ると、擦れにより双方の寿命が短縮したり、接触精度が低下したりすることが懸念される。このような懸念を回避するものとして、上プレートの開閉のためのスイング機構と、弾性支持機構及びクランプ機構を採用した構成が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された構成は、下プレートの上に重ねられた上プレートを弾性支持機構によりスイング機構と共に支持している。そして、特許文献１に開示された構成は、上プレート３０をクランプ機構により下方に押圧して、上プレートの下面側に設けられたプローブピンを端子部に接触させている。また、被検査体の電極部をコンタクトに押さえつける開閉機構を備えた検査用コンタクトプローブユニットも知られている（特許文献２）。さらに、下部クリップと、上部クリップとを備えたクリップ式中継コネクタが知られている（特許文献３参照）。また、プリント板をプローブピンによって表裏両側から接触保持する時に、片方のプローブピンと対向する押え部材で押えた後に、タイミングをずらして他方のプローブピンと対向する押え部材で押える治具が知られている（特許文献４参照）。上記特許文献に開示された技術は、いずれも、端子部と接点部との接触状態を改善することができる。

特開平９−２５７８３４号公報 特開２００２−３６７７０２号公報 特開平１１−１８３５２１号公報 特開平４−３３９２７９号公報

しかしながら、上記のいずれの特許文献にも、その装置を稼動させるための動力については、何ら開示されていない。すなわち、クリップ形状の装置の場合、クリップ部を開閉するための何らかの動力が必要となる。この操作を手動で行うとしても、繰り返しの操作を手動で行うのは煩雑である。何らかの動力により稼動させる場合には、動力源の配置の問題もある。また、例えば、プロービング装置等のコンタクト装置が試験装置に組み込まれる場合、試験対象となる基板の位置合せを行うためのセンシング手段や、コントローラ、通信インターフェース等々、種々の機構も必要となる。この結果、装置が大型化し、コストも上昇する。

そこで、本明細書開示のコンタクト装置及びコンタクト方法は、端子部と接触部との電気的導通及び電気的導通解除の動作を格別の動力を備えることなく行うことを課題とする。なお、前記課題に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の課題の1つとして位置付けることができる。

本明細書開示のコンタクト装置は、回転可能に軸支され、回転することで前記クリップ部の後端部を押圧し、前記クリップ部の前端部を開状態とする中継部と、前記接点部と接触させる基板を保持する基板保持部と、前記クリップ部に向かって移動するときに、前記中継部を押圧し、前記中継部を介して前記クリップ部の前端部を開状態とする押圧部とを備えるハンド部と、を、備え、前記クリップ部の軸支される位置は前記前端部と前記後端部との間であり、前記中継部の軸支される位置は前記クリップ部の軸支される位置と前記後端部との間である。

クリップ部は、基板を搬送するハンド部の動作によって開閉することができる。すなわち、クリップ部を開閉させるための格別の動力は不要であり、ハンド部が基板を搬送するための一連の動作の中で端子部と接触部との電気的導通及び電気的導通解除の動作を実現することができる。すなわち、ハンド部を駆動する動力によってクリップ部を開閉することができるため、クリップ部を開閉するためだけの動力は不要となる。

本明細書開示のコンタクト方法は、前端部に接点部が設けられたクリップ部と、端子部を備えた基板を搭載したハンド部とを、前記接点部と前記端子部とが対向する状態に配置する工程と、前記ハンド部を前記クリップ部側へ移動させて、前記ハンド部が備える押圧部によって中継部を押圧することによって前記中継部が備える押し上げ部を回転させ、前記クリップ部を形成する第１ブロックと第２ブロックのうち、下側に位置する第２ブロックの後端部を前記押し上げ部によって押し上げて前記クリップ部の前端部を開状態とする工程と、開状態となった前記クリップ部の前端部に前記端子部を挿入する工程と、前記ハンド部を下方に退避させて、前記押圧部による前記中継部の押圧を解除し、前記クリップ部の前端部を閉状態として前記端子部に前記接点部を接触させるとともに、前記基板を前記ハンド部から離脱させる工程と、を含む。

ハンド部が基板を搬送するための一連の動作の中でクリップ部の開閉を行い、端子部と接触部との電気的導通及び電気的導通解除の動作を実現することができる。

本明細書開示のコンタクト装置及びコンタクト方法によれば、端子部と接触部との電気的導通及び電気的導通解除の動作を格別の動力を備えることなく行うことができる。

図１は実施形態のコンタクト装置の斜視図である。 図２は実施形態のコンタクト装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態のコンタクト装置を側面から観た状態を、クリップ部を断面として示した説明図である。 図４は実施形態のコンタクト装置に含まれるクリップ部及び中継部の分解斜視図である。 図５（Ａ）は閉状態のクリップ部及び中継部を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は開状態のクリップ部及び中継部を示す斜視図である。 図６はクリップ部及び中継部の図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図７は中継部の回転による第２ブロックの動作を示す説明図であり、（Ａ）は閉状態を示し、（Ｂ）は開状態を示す説明図である。 図８は中継部の他の例を示す説明図である。 図９（Ａ）〜（Ｄ）は実施形態のコンタクト装置に基板をセットする一連の動作を示す説明図である。 図１０（Ｅ）〜（Ｈ）は実施形態のコンタクト装置から基板を回収する一連の動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されている場合がある。なお、本明細書において、上下方向、前後方向は、図３に示す方向と定めて説明することとする。

（実施形態）
図１は実施形態のコンタクト装置１の斜視図である。図２は実施形態のコンタクト装置１の概略構成を示すブロック図である。図３は、実施形態のコンタクト装置１を側面から観た状態を、クリップ部１０を断面として示した説明図である。図４は実施形態のコンタクト装置１に含まれるクリップ部１０及び中継部２０の分解斜視図である。図５（Ａ）は閉状態のクリップ部１０及び中継部２０を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は開状態のクリップ部１０及び中継部２０を示す斜視図である。図６はクリップ部１０及び中継部２０の図１におけるＡ−Ａ線断面図である。コンタクト装置１は、基板２に対する種々の試験を実施する試験機の一部に組み込まれる。

図１及び図２を参照すると、コンタクト装置１は、クリップ部１０、中継部２０及びハンド部３０を備える。クリップ部１０は、後に詳述するように第１軸部材１４によって開閉可能に組み合わされた第１ブロック１１及び第２ブロック１３を備える。そして、クリップ部１０は、その前端部１０ａに複数の接点部１７を備えている。接点部１７はスプリングプローブであり、第２ブロック１３に整列して配置されている。中継部２０は、クリップ部１０の後端部１０ｂ、より具体的に第２ブロック１３を押圧し、クリップ部１０の前端部１０ａを開状態とする。なお、第１ブロック１１は、試験機への取り付け部を備える。第１ブロック１１及び第２ブロック１３は、いずれも絶縁性のエンプラ材で形成されることが望ましく、本実施形態では、アクリル製である。

ハンド部３０は、ハンドベース部３１を備え、基板２を保持する基板保持部３２を備える。本実施形態における基板保持部３２は、基板２に設けられた取付穴２ａに挿入されるピン状の部分であり、基板２の位置決めをしつつ、基板２をハンドベース部３１上に保持することができる。なお、基板保持部３２の形態は、ピン状のものに限定されるものでなく、例えば、枠状や、土手状のものであってもよい。要は、基板２をハンドベース部３１上に位置決めしつつ保持することができるものであれば採用することができる。なお、基板２は、先端部にエッジコネクタ２ｂを備える。このエッジコネクタ２ｂは、端子部に相当する。

ハンド部３０は、制御部３５の指令によって動作する前後進・昇降アクチュエータ３４と接続されている。これにより、ハンド部３０は、前後進動作、昇降動作が可能となり、基板保持部３２に保持した基板２をクリップ部１０に供給したり、クリップ部１０に供給されている基板２を回収したりすることができる。ハンド部３０は、クリップ部１０と対向する側の端部に中継部２０を押圧する押圧部３３を備える。押圧部３３は、バー状の部分であり、基板保持部３２に保持された基板２の端部、より具体的にエッジコネクタ２ｂよりもクリップ部１０側へ突出した状態に設けられている。押圧部３３は、中継部２０を押圧することによって第２ブロック１３の後端部に作用し、クリップ部１０の前端部は開状態とする。なお、押圧部３３の形状はバー状に限定されるものではなく、ハンド部３０の移動に伴って中継部２０を押圧することができるものであればどのような形状であってもよい。

ここで、クリップ部１０及び中継部２０について、より詳細に説明する。クリップ部１０は、第１ブロック１１と第２ブロック１３を備える。第１ブロック１１は、上側に位置し、第２ブロック１３は、下側に位置している。第２ブロック１３は、第１軸部材１４を備えている。第１軸部材１４の両端部は、第１ブロック１１に設けられた第１軸穴１１ａに挿通され、第２ブロック１３が第１軸部材１４によって開閉可能に第１ブロック１１と組み合わされている。クリップ部１０は、この第１軸部材１４を境として前端部１０ａと後端部１０ｂとに区分けされる。クリップ部１０は、前端部１０ａに接点部１７を備える。本実施形態において、接点部１７は、第２ブロック１３に設けられているが、接点部１７は、試験対象となる基板の種類に応じて第１ブロック１１側に設けることもできるし、第２ブロック１３と第１ブロック１１の双方に設けることもできる。また、クリップ部１０は、後端部１０ｂの第１ブロック１１と第２ブロック１３との間に弾性部材、より具体的にバネ１８が組み込まれている。これにより、クリップ部１０の前端部１０ａは、通常時において閉状態となる。なお、本実施形態では、バネ１８は、コイルスプリングを用いているが、クリップ部１０を閉状態とすることができるものであれば、他の弾性部材を用いることもできる。

なお、図４を参照すると、第２ブロック１３の下側には、試験機側中継基板１６が配置されている。試験機側中継基板１６は接着により第２ブロック１３の下側に取り付けられている。この試験機側中継基板１６は、接点部１７と接続されている。すなわち、試験機側中継基板１６は、接点部１７と試験機との信号のやり取りを中継するものである。コンタクト装置１は、接点部１７と試験機との信号のやり取りを実現することができればよい。このため、他の手段により、接点部１７と試験機との信号のやり取りが実現されていれば、試験機側中継基板１６を取り去った形態としてもよい。

中継部２０は、第２ブロック１３の下側に配置されている。図４を参照すると、中継部２０は、側面から観たときに五角形状を有するブロック状の部材であり、その材質には、押圧部３３とのすべり性が要求される。このため、本実施形態における中継部２０は、エンプラ材、より具体的に、ポリアセタール製とされている。中継部２０は、第２ブロック１３と対向する二面、本実施形態においては、試験機側中継基板１６と対向する二面となる第１面２０ａと第２面２０ｂを備える。第２面２０ｂは、第１面２０ａよりも前側に位置している。第１面２０aと第２面２０ｂとを隔てる辺縁は、中継部２０が第２軸部材１５を支点として回転し、第２ブロック１３の後端部に作用して第２ブロック１３の後端部を押し上げる押し上げ部２０ｃとなる。なお、第１面２０a及び第２面２０ｂの反対側の面となる第３面２０ｄがブロック状の中継部２０の下面となり、この第３面２０ｄに押圧部３３が接して中継部２０が押される。中継部２０は、押圧部３０によって押されることによって第２軸部材１５を支点として回転する。

中継部２０は、上述のように第２軸部材１５によって回転可能に軸支されている。第２軸部材１５は、第１ブロック１１の両側に下方に向かって延設された軸支部１２に設けられた第２軸穴１２ａに支持されている。ここで、第１軸部材１４と第２軸部材１５との位置関係をはじめ、各部の位置関係について説明する。

図７は中継部２０の回転による第２ブロック１３の動作を示す説明図であり、（Ａ）は閉状態を示し、（Ｂ）は開状態を示す説明図である。図７において、押圧部３３は、説明の都合上省略されている。また、クリップ部１０の断面を示すハッチング処理も省略されている。図７（Ａ）を参照し、第１軸部材１４と第２軸部材１５の前後方向の配置に着目すると、第２軸部材１５は、第１軸部材１４よりも距離Ｘ分だけ後側に配置されている。また、図７（Ａ）に示す閉状態の中継部２０において、押し上げ部２０ｃは、第２軸部材１５よりも後側に位置している。閉状態の中継部２０は、第２面２０ｂが第２ブロック１３の下面と平行となる姿勢をとる。ここで、図７（Ａ）、（Ｂ）中の符号Ｌ１は、第２面２０ｂから第２軸部材１５までの距離を示している。また、符号Ｌ２は、押し上げ部２０ｃから第２軸部材１５までの距離を示している。距離Ｌ１と距離Ｌ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２である。このような寸法関係を有する中継部２０の第３面２０ｄが押圧部３３によって押され、第２軸部材１５を支点として矢示２２のように回転すると、押し上げ部２０ｃの上下方向位置、すなわち、垂直方向位置が距離Ｓ分だけ高くなる。このとき、第１軸部材１４、第２軸部材１５の垂直方向位置は変化せず、第１ブロック１１の姿勢も変化しない。押し上げ部２０ｃの垂直方向位置が距離Ｓ分だけ上方に変化することとにより第２ブロック１３の後端部がバネ１８の付勢力に抗して押し上げられ、第２ブロック１３の先端部が矢示２３のように下方に移動する。これにより、クリップ部１０の前端部１０ａが開状態となる。

図７（Ａ）に示す符号ＧＣは、中継部２０の重心位置を示している。重心位置ＧＣは、第２軸部材１５よりも後側に位置している。これにより、図７（Ａ）に示すように押圧部３３による押圧がない状態で後端部が下がった状態となる。この結果、押圧部３３による中継部２０の押圧が解除されると押し上げ部２０ｃの垂直方向位置が下がり、押し上げ部２０ｃによる第２ブロック１３の後端部の押し上げ状態が解除される。すなわち、クリップ部１０は、閉状態に復帰する。

なお、本実施形態における中継部２０は、ブロック状の部材であるが、必ずしもブロック状であることは要しない。例えば、図８に示すように、回転軸部２１ｃを介して連設された押し上げ部２１ａと押圧部３３の当接部２１ｂを備えた中継部２１としてもよい。押し上げ部２１ａ及び当接部２１ｂは、その形状は問わず、いずれも板状とすることもできるし、棒状とすることもできる。要は、中継部は、押圧部３３のクリップ部１０側への移動、又は、上方向への移動によって回転し、押し上げ部先端部の垂直方向位置を変化させてクリップ部１０の開動作を行えるものであればよい。なお、図８に示す形状の中継部２１を採用した場合、その重心位置ＧＣは、回転軸部２１ｃよりも後側となるので、中継部２０と同様に押圧部３３による押圧が解除された状態でクリップ部１０を閉状態とすることができる。

つぎに、以上のようなコンタクト装置の動作につき、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９（Ａ）〜（Ｄ）では、コンタクト装置１に基板２をセットする一連の動作を示す。図１０（Ｅ）〜（Ｈ）では、コンタクト装置１から基板２を回収する一連の動作を示す。

まず、図９（Ａ）を参照すると、クリップ部１０と基板２を基板保持部３２に搭載したハンド部とを、クリップ部１０が備える接点部１７と端子部に相当するエッジコネクタ２ｂとが対向する状態で配置する。この段階で、中継部２０は、その重心位置ＧＣにより後端部が下がった状態となっており、クリップ部１０は、前端部１０ａを閉状態としている。基板２は、機械を用いて基板保持部３２に保持させてもよいし、作業者によって保持させてもよい。いずれにしても、基板２は、基板保持部３２に載置すれば位置合せされるため、基板２は、容易に基板保持部３２にセットされる。

つぎに、図９（Ｂ）を参照すると、ハンド部３０を矢示４１のようにクリップ部１０側へ移動させる。そして、ハンド部３０が備える押圧部３３によって中継部２０の第３面２０ｄを押圧する。これにより、中継部２０が備える押し上げ部２０ｃを、第２軸部材１５を支点として回転させる。押し上げ部２０ｃが回転することにより、クリップ部１０を形成する第１ブロック１１と第２ブロック１３のうち、下側に位置する第２ブロック１３の後端部を押し上げる。これにより、クリップ部１０の前端部が開状態となる。この状態でハンド部３０がさらに矢示４１のように移動することにより開状態となったクリップ部１０の前端部１０ａにエッジコネクタ２ｂが挿入される。

そして、図９（Ｃ）に示すように、ハンド部３０を下方に退避させる。これにより、押圧部３３による中継部２０の押圧を解除する。押圧部３３によって押圧されなくなった中継部２０は、その重心位置ＢＣが第２軸部材１５よりも後側に位置していることから第２軸部材１５を支点として時計回りに回転し、元の状態に復帰する。中継部２０が元の状態に復帰し、押し上げ部２０ｃが第２ブロック１３の後端部の押し上げを解除したことにより、クリップ部１０の前端部１０ａは閉状態となり、エッジコネクタ２ｂに接点部１７が接触する。すなわち、エッジコネクタ２ｂと接点部１７との電気的導通が図られる。ハンド部３０の下方への退避動作により、基板２は、ハンド部３０、より具体的に基板保持部３２から離脱する。

図９（Ｄ）を参照すると、その後、ハンド部３０は、矢示４３のように、クリップ部１０から遠ざかるように移動する。これにより、コンタクト装置１に基板２をセットする一連の動作が完了する。この状態で、基板２の各種試験が実施される。

以上説明したように、実際に動力によって直接的に稼動しているのはハンド部３０のみであり、クリップ部１０を開閉するための格別の動力は不要である。また、ハンド部３０の一連の動作は、従来、ハンド部３０が実行しているものである。そのため、従来の装置を利用して容易に本実施形態の動作を実施することができる。

つぎに、図１０（Ｅ）を参照すると、ハンド部３０は、基板保持部３２が基板２に接触することがなく、押圧部３３が中継部２０に接触することがない高さを保つ。そして、図１０（Ｆ）に示すように、矢示４４に示す向きにハンド部３０を移動させ、基板保持部３２を基板２に設けられた取付穴２ａと一致する位置に配置すると共に、押圧部３３を中継部２０の下側に位置させる。

そして、図１０（Ｇ）を参照すると、ハンド部３０は、矢示４５で示すように上昇する。これにより、基板保持部３２に基板２が保持される。また、押圧部３３によって中継部２０が押し上げられ、第２軸部材１５を支点として回転する。これにより、押し上げ部２０が回転して第２ブロック１３の後端部を押し上げる。これにより、クリップ部１０の前端部が開状態となる。

そして、図１０（Ｈ）を参照すると、ハンド部３０が矢示４６のように退避移動すれば、エッジコネクタ２ｂと接点部１７との電気的導通を解除して、基板２を回収することができる。また、ハンド部３０の退避移動に伴って、押圧部３３による中継部２０の押圧が解除されるため、クリップ部１０も閉状態に復帰する。

以上説明したように、基板２を回収する際も、クリップ部１０を開閉するための格別の動力は不要である。また、ハンド部３０の一連の動作は、従来、ハンド部３０が実行しているものである。そのため、従来の装置を利用して容易に本実施形態の動作を実現することができる。

以上説明したように本実施形態のコンタクト装置１によれば、端子部と接触部との電気的導通及び電気的導通解除の動作を格別の動力を備えることなく行うことができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、上記実施形態におけるコンタクト装置は、基板の試験を行う試験機に組み込まれることを想定しているが、基板が備える端子部と接点部との電気的導通が求められる他の種々の用途に用いることができる。また、上記実施形態では、押圧部３３のクリップ部側への移動によって下側に配置された第２ブロックの後端部を押し上げる例を示しているが、上側に配置された第１ブロックの後端部を押し下げるようにしてもよい。

１ コンタクト装置
２ 基板
２ａ 取付穴
２ｂ エッジコネクタ
１０ クリップ部
１０ａ 前端側
１０ｂ 後端側
１１ 第１ブロック
１１ａ 第１軸穴
１２ 軸支部
１２ａ 第２軸穴
１３ 第２ブロック
１４ 第１軸部材
１５ 第２軸部材
１６ 試験機側中継基板
１７ 接点部
１８ バネ
２０ 中継部
２０ａ 第１面
２０ｂ 第２面
２０ｃ 押し上げ部
３０ ハンド部
３２ 基板保持部
３３ 押圧部
３４ 前後進・昇降アクチュエータ

Claims (5)

1. 前端部に接点部が設けられ、開閉可能に軸支されたクリップ部と、
   回転可能に軸支され、回転することで前記クリップ部の後端部を押圧し、前記クリップ部の前端部を開状態とする中継部と、
   前記接点部と接触させる基板を保持する基板保持部と、前記クリップ部に向かって移動するときに、前記中継部を押圧し、前記中継部を介して前記クリップ部の前端部を開状態とする押圧部とを備えるハンド部と、
   を、備え、
   前記クリップ部の軸支される位置は前記前端部と前記後端部との間であり、
   前記中継部の軸支される位置は前記クリップ部の軸支される位置と前記後端部との間であるコンタクト装置。
2. 前記クリップ部は、第１軸部材によって開閉可能に組み合わされた第１ブロックと第２ブロックとを備え、
   前記中継部は、前記第１軸部材よりも後側に配置された第２軸部材によって回転可能に軸支され、前記押圧部によって押圧されることによって前記第２軸部材を支点として回転し、前記第１ブロックと前記第２ブロックのいずれかの後端部を押圧して前記クリップ部の前端部を開状態とする請求項１に記載のコンタクト装置。
3. 前記クリップ部は、上側に位置する第１ブロックと、下側に位置すると共に第１軸部材によって開閉可能に前記第１ブロックと組み合わされた第２ブロックとを備え、
   前記中継部は、前記第１軸部材よりも後側に配置された第２軸部材によって前記回転可能に軸支された状態で前記第２ブロックの下側に配置され、前記押圧部によって押圧されて回転することによって前記第２ブロックの後端部を押し上げる押し上げ部を備えた請求項１又は２に記載のコンタクト装置。
4. 前記中継部は、前記第２軸部材よりも後側に重心位置を有し、前記押圧部による押圧がない状態で後端部が下がった状態となり、前記押し上げ部による前記第２ブロックの後端部の押し上げ状態を解除する請求項３に記載のコンタクト装置。
5. 前端部に接点部が設けられたクリップ部と、端子部を備えた基板を搭載したハンド部とを、前記接点部と前記端子部とが対向する状態に配置する工程と、
   前記ハンド部を前記クリップ部側へ移動させて、前記ハンド部が備える押圧部によって中継部を押圧することによって前記中継部が備える押し上げ部を回転させ、前記クリップ部を形成する第１ブロックと第２ブロックのうち、下側に位置する第２ブロックの後端部を前記押し上げ部によって押し上げて前記クリップ部の前端部を開状態とする工程と、
   開状態となった前記クリップ部の前端部に前記端子部を挿入する工程と、
   前記ハンド部を下方に退避させて、前記押圧部による前記中継部の押圧を解除し、前記クリップ部の前端部を閉状態として前記端子部に前記接点部を接触させるとともに、前記基板を前記ハンド部から離脱させる工程と、
   を含むコンタクト方法。
   

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