JPH07280837A - プローブコンタクト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フラックス残渣があったとしても、削りカス
堆積物が稜線部に集束することなく、フラックス残渣を
突き破って被接触部との接触が取れるプローブコンタク
トを提供する。 【構成】 被接触部と接触する先端部４を少なくともー
端に有するプランジャ１と、このプランジャ１の他端を
摺動自在に保持するバレル２と、このバレル２に設けら
れ、プランジャ１の他端をー方に押しつけるスプリング
３とを備える。さらに、プランジャ１の先端部４は、そ
の最先端を頂点とする少なくとも３本の稜線部８を有す
る多角錐形状であって、プランジャ１が被接触部に押し
当てられると、多角錐形状の頂点がこの被接触部に接触
する。これにより、プランジャ１の押し当て力が作用し
てなるスプリング３の弾性力により所望の押圧力を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板等の回路
内の被接触部との導通を接触により取るプローブコンタ
クトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のプローブコンタクトとして
は、被接触対象部（以下、被接触部と呼ぶ）に直接接触
するための先端部を有するプランジャと、このプランジ
ャに押圧力を作用させるコイルスプリングを備えてい
る。このような構成のプローブコンタクトの先端部の形
状を、その最先端が鋭利となる凸形状として、プランジ
ャの中心軸に対して垂直に切って得られる先端部の切断
面が円となる円錐形状としており、被接触部（例えば、
プリント基板に設けられた略平面状の測定用チェックラ
ンド等）に直接接触させながら押し当てることにより、
押圧力をプランジャに作用させて、先端部を通じて被接
触部とのコンタクトを取っている。

【０００３】このように、プランジャの接触部における
押圧力により、通常、略平面状の被接触部表面に形成さ
れるフラックスや酸化被膜を突き破って被接触部との接
触を得てプリント基板等の回路との導通を取ろうとして
いる。ところで、オゾン層保護の観点から脱フロン化が
必須課題となりつつある近年において、プリント基板等
の洗浄に使用されてきたフロンやトリクロロエタン等の
溶剤が使用できなくなり、特に無洗浄化が進むことにな
る。この場合の被接触部には多くのフラックス残渣が残
ることは避けられず、このフラックス残渣を確実に突き
破って被接触部との良好な接触を得ることが必要不可欠
となる。

【０００４】しかしながら、上記従来構成のプローブコ
ンタクトでは、プランジャの先端部を円錐形状としてい
るために、その先端部では図９に示すような問題が発生
する。即ち、先端部１９に押圧力が作用したとき、先端
部１９の最先端にある先頭部２０ははんだ層２１内に入
り込むが、はんだ層２１の表面のフラックス残渣２２は
フラックス破砕屑２３として、先頭部２０に押し込まれ
るものと破砕して斜面部２４に付着するものに分散移動
する。そのため、先頭部２０で接触を確保することが不
可能となる。

【０００５】また、先端部１９の切断面が円であること
から、斜面部２４に移動した各々のフラックス破砕屑２
３は、円の頂点に介在することとなり、プローブコンタ
クトとはんだ面との接触面厚を低下させるため、斜面部
２４での接触も得ることができない。したがって、上記
従来のプローブコンタクトでは、多くのフラックス残渣
２２を確実に突き破ってはんだ層２１との良好な接触を
確保することは非常に困難であり、無洗浄化に対応でき
ない。

【０００６】そこで、無洗浄化に対応した構成のプロー
ブコンタクトとして、先端部を回転させることにより略
平面状の被接触部との良好な接触を得ようとするものが
開発されて実用化されている。このものは、プランジャ
の先端部に円錐形状とは別のプランジャの中心軸に対し
て垂直に切って得られる先端部の切断面が三角形となる
三角錐形状の先端部を有しており、この先端部を回転さ
せながら被接触部に押し当ててプリント基板等の回路の
導通を取るものである。こうして、稜線部による回転時
の削り取り効果を上げることにより、被接触部表面に形
成されるフラックス残渣や酸化被膜の除去効果を上げ
て、被接触部との接触を得ようとしてる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、三角錐
形状の先端部を備え、回転機構を有するというターンプ
ローブ型のプローブコンタクトにあっては、被接触部表
面のフラックス残渣膜が比較的厚い状態においては、十
分な接触が得られないという問題が生じていた。この点
に関して、本発明者が種々検討を試みたところ、この原
因が次に示す理由にあることを突き止めた。

【０００８】先ず、先端部を回転させることにより稜線
部によって削り取られたフラックス残渣が、先端部と被
接触部との接触阻害要素となっていることである。この
ことは、三角錐ターンプローブの接触痕跡と稜線部の位
置関係を示した図１０（ａ）（図示紙面上方向から紙面
に向かって先端部を接触、回転させた被接触部の平面
図）と、同図（ａ）のＤ−Ｄ断面である図１０（ｂ）に
より説明される。

【０００９】図１０（ａ）において、稜線部（図示せ
ず）が回転前の位置Ｘ（図の破線位置）から回転後の位
置Ｙ（図の実線位置）まで回転（図の紙面上方向から見
て時計回り）により図示矢印のように移動したとき、稜
線部が被接触部と接触しながら移動してできる接触痕跡
２６分のフラックス残渣等が、削りカス堆積物２７とし
て稜線部のー端に発生する。この現象は、図１０（ｂ）
で分かるように、はんだ層２５表面のフラックス等の膜
２８が先端部の回転に伴って徐々に削られ、必然的には
んだ層２５との接触部位でもある稜線部２９に削りカス
堆積物２７となって集束するため、この削りカス堆積物
２７が接触阻害要素となり、十分な接触が得られなくな
ると判断される。

【００１０】また、回転動作を損なわないようにするた
めには先端形状および内部機構の磨耗を極力低減する必
要があり、そのために、押圧力を高く設定することがで
きない。したがって、先端部と被接触部との十分な接触
が得られるだけの押圧力が得られないという問題もあ
る。そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、フラックス残渣があったとしても、削りカス堆積
物が稜線部に集束することなく、フラックス残渣を突き
破って被接触部との接触が取れるプローブコンタクトを
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、請求項１において、被
接触部と接触する先端部を少なくともー端に有する接触
部材と、該接触部材の他端を摺動自在に保持する保持部
材と、該保持部材に設けられ、前記接触部材の前記他端
をー方に押しつける弾性部材とを備え、前記接触部材の
先端部は、その最先端を頂点とする少なくとも３本の稜
線部を有する多角錐形状であって、前記接触部材が前記
被接触部に押し当てられると、前記多角錐形状の頂点が
該被接触部に接触し、さらに前記接触部材の押し当て力
が作用してなる前記弾性部材の弾性力により所望の押圧
力を得るという技術的手段を採用するものである。

【００１２】さらに、請求項２において前記先端部の多
角錐形状の少なくとも１つの斜面部は前記接触部材の中
心軸方向側に反った凹面であることを特徴とし、請求項
３において、前記接触部材の中心軸に対して垂直に切っ
て得られる前記先端部の多角錐形状の切断面の各辺の長
さは、全て同じ長さ若しくは少なくとも１つの辺の長さ
が他の辺の長さとは異なることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、接触部材の押し当て力が被接
触部に作用すると、多角錐形状の先端部の最先端にある
頂点が被接触部に接触する。折しも、押し当て力により
保持部材に設けられた弾性部材は収縮する。そして、収
縮した弾性部材は自己の弾性力により接触部材の他端を
ー方に押しつけようとするので、この押圧力を利用して
先端部の最先端は接触部材の内部に入り込み、所望の押
圧力による被接触部への接触を得る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明のー実施例を図に従って説明す
る。図１は本発明のプローブコンタクトの使用状態を示
す全体概略図である。図１において、プローブコンタク
トは先端部４を有する接触部材としてのプランジャ１
と、プランジャ１を内部に摺動自在に保持する円筒形状
の保持部材としてのバレル２と、このバレル２内部に設
けられプランジャ１をー方に押しつけている弾性部材と
してのスプリング３とからなる。また、プランジャ１は
導電性の材料からなり、バレル２およびスプリング３の
いずれかー方または両方が導電性の材料からなる。そし
て、後述の図３に示すプリント基板１２に設けられた被
接触部となる略平面状のチェックランド１１と接触する
プランジャ１の接触部には、先端部４が設けてある。な
お、バレル２の断面は円筒形状に固守する必要はない。

【００１５】先端部４は図２に示す拡大斜視図のような
構成としており、その最先端が鋭利形状となる凸形状と
し、この最先端を頂点９とした三角錐形状としている。
ここで本実施例では、先端部４において三角錐形状から
できる最先端から中心軸方向バレル２側に傾斜する辺を
稜線部８とするとともに、同様に、最先端から中心軸方
向バレル２側に傾斜する面を斜面部１０として、稜線部
８と斜面部１０を合わせて先端部４としている。その他
の先端部４における詳細は後述する。

【００１６】このような構成のプローブコンタクトの使
用状態および作動を以下に説明する。先ず、プローブコ
ンタクトをプリント基板検査機（図示しない）の取付板
５に嵌合または接着により取り付けられているソケット
６内に装着する。ソケット６は導電性材料により形成さ
れ、かつ端子７を有しており、端子７にははんだ付け等
によりリード線（図示せず）が接続されている。そし
て、プランジャ１の先端部４を回転させることなくプリ
ント基板に設けられた被接触部に接触させながら押し付
けてプリント基板の回路との導通を取り、リード線を介
してプリント基板検査機によりプリント基板の検査を行
うのである。

【００１７】次に、このようにプローブコンタクトを被
接触部へ押し当てると、プランジャ１は摺動してバレル
２内部にあるスプリング３を収縮させ、この収縮に応じ
たスプリング３の弾性力により先端部４はプランジャ１
中心軸方向に被接触部を所定荷重で押さえることとな
り、頂点９側より先端部４の最先端は被接触部に入り込
む。

【００１８】このときの接触状態を、例えば被接触部が
プリント基板に設けられた被接触部となる略平面状のチ
ェックランド１１である場合に、図３に要部側面として
示す。チェックランド１１はプリント基板１２の検査用
の電極となるものであり、プリント基板１２上に設けら
れたランド銅箔１１ａと表面を濡らしたはんだ１１ｂに
よって形成されたものである。このようなチェックラン
ド１１にプローブコンタクトを所定荷重で押し当てる
と、先端部４は、頂点９側よりはんだ１１ｂに適度に接
触しつつはんだ１１ｂ内に入り込むことになる。

【００１９】このときの押圧状態で側面から見た場合の
拡大断面図を図４（ａ）に示す。図４（ａ）では、プロ
ーブコンタクトを所定荷重で押さえることにより、先端
部４が最先端の頂点にあたる先頭部１３からフラックス
残渣１４等の膜を突き破ってはんだ層１５内に食い込む
ように入り込んだ恰好となっている。このとき、先端部
４は回転せずにはんだ層１５へ入り込むため、プリント
基板１２表面に残留するフラックス残渣１４は、破砕さ
れて先頭部１３によってプリント基板１２内部側へ押し
込まれるものと、斜面部１０（図２における斜面部１０
に相当）に移動して付着する部分とに分離される。この
ため、先端部４の先頭部１３および斜面部１０における
はんだ層１５との良好な接触を確保することは殆ど不可
能である。

【００２０】ところが、本実施例における稜線部８にお
いては、先端部４がはんだ層１５内部へすべりながら浸
入するときに、稜線部８がフラックス残渣１４等の接触
阻害膜を切り裂く効果、所謂ナイフ効果が作用する。こ
のナイフ効果によって、先端部４は先頭部１３以外のフ
ラックス残渣１４等を斜面部１０に逃がしながら浸入す
ることとなる。このように、チェックランド１１に所定
の押圧力にてプランジャ１の先端部４が押し当てられた
とき、押し当て力を受けた先端部４のうちフラックス残
渣１４等が除去される稜線部８において、稜線部８とは
んだ層１５との間で金属同志の接触面積と圧力を得るこ
とが可能となり、この稜線部８においては、はんだ層１
５との間でフラックス残渣１４等を除去した状態での良
好な接触を確保することが可能となる。

【００２１】このときの被接触部位を図４（ｂ）（図示
紙面上方から紙面に向かった本実施例の先端部を接触さ
せた被接触部の平面図）に示すと、破線で囲まれる領域
が稜線部接触部位８ａとなり、この稜線部接触部位８ａ
においてははんだ面が露出しており、金属同志の接触が
得られていることを示す。これに対して、斜面部１０が
はんだ層１５と接触する部位である斜面接触部位１０ａ
と、先頭部１３がはんだ層１５と接触する部位である先
頭部接触部位１３ａは、破砕されたフラックス破砕屑２
３が付着しており良好な接触を確保することが困難であ
ることを示している。しかしながら、本実施例では、稜
線部接触部位８ａにおいてフラックス破砕屑２３等の削
りカス堆積物が集束することなく金属同志の良好な接触
が得られるので、例え、フラックス残渣があったとして
も、フラックス残渣を突き破って被接触部との接触が取
れることとなる。

【００２２】ところで、稜線部８において信頼性の高い
接触機能を得るプランジャ１の先端部４形状として求め
られる要素は、稜線部８のナイフ効果を上げること、ス
プリング３の弾性力を上げることなく必要とする接触圧
力を確保すること、の２要素である。これらを両立させ
る形状パラメータについて、本発明者は鋭意検討を試み
たところ、次に示す最適なパラメータを得ることができ
た。

【００２３】形状的にナイフ効果を得るためには、稜線
部８断面の鋭利度を０．０１Ｒ以下にすることが好適で
ある。この稜線部８断面の鋭利度とは、図５（ａ）に示
すプランジャ１の先端部４におけるＡ−Ａ断面を示す同
図（ｂ）に示す１６に相当する部分である。また、稜線
部８間の角度ωについては、小さいほどナイフ効果は大
きくなることを考慮すれば、図６（ａ）の先端部および
このＢ−Ｂ断面である同図（ｂ）に示すように、各斜面
部１７がプランジャ中心軸方向側に反った恰好の凹面と
して、稜線部１８間の角度ωを極力小さくして性能を向
上させることも有効である。

【００２４】形状的に必要とする接触圧力を得るために
は、稜線角度θを説明した図７に示すように、スプリン
グ弾性力ｇを、ナイフ効果を上げてはんだ層１５に入り
込む分力ｇ₂ と、はんだ層１５との間の接触圧力となる
分力ｇ₁ という相反する要素への配分比を決定する形状
パラメータとして、稜線角度θをθ＝２５°〜３０°と
することが有効であることを種々の実験で得ている。

【００２５】以上のように略平面状の被接触部に対して
接触部の回転しない本実施例の構成のプローブコンタク
トにあっては、従来の回転機構を伴いプランジャの先端
部の形状が三角錐形状のプローブコンタクトに比して、
稜線部８を回転させて削り取られたフラックス残渣１４
等が削りカス堆積物となることはありえない。このた
め、プリント基板１２上に形成されている被接触部１１
に対して、回転時に生じていた削り取りに起因して起こ
る先端部４と被接触部１１との接触阻害要素をなくすこ
とができる。さらには回転機構を必要としないため、そ
れにかかる部材はいらなくなり、よって廉価なプローブ
コンタクトを提供することができる。

【００２６】また、従来のプローブコンタクトでは、回
転動作を損なわないようにするために弾性力の強いスプ
リングを配設することができなかったのに対し、本実施
例のようなプローブコンタクトでは回転機構を備える必
要がなくなるので、種々の弾性力を有するスプリング３
が選択可能となる。よって、プランジャ１と被接触部１
１とを確実に接触可能な所望のスプリング荷重でもって
良好な接触が得られる。

【００２７】さて、本実施例では、被接触部１１に所定
の押圧力にてプランジャ１の先端部４が押し当てられた
とき、押し当て力を受けた先端部４のうちフラックス残
渣１４等が除去される稜線部８において、稜線部８とは
んだ層１１ｂとの間で金属同志の接触面積と圧力を得る
ことが必要であることを考慮すれば、稜線部８は少なく
とも３本あればよい。このような少なくとも３本の稜線
部８を有する多角錐形状の先端部のー例として、図８
（ａ）および同図のＣ−Ｃ断面図（ｂ）のように、プラ
ンジャ１の中心軸に対して垂直に切って得られる先端部
の切断面の形状が正四角形となるものであってもよい。

【００２８】以上説明したように、本発明のプローブコ
ンタクトの先端部４形状は、３本以上の複数本の稜線部
８を有する多角錐形状として、図５（ａ）、（ｂ）のよ
うな三角錐形状であって、プランジャ１の中心軸に対し
て垂直に切って得られる先端部４の切断面が正三角形で
ある場合や、図６（ａ）、（ｂ）のような三角錐形状で
あってその切断面の三角形の各辺が凹形状である場合
や、図８（ａ）、（ｂ）のような四角錐形状であってそ
の切断面が正四角形である場合や、さらに、それぞれの
組合せであって、例えば切断面が正三角形若しくは正四
角形であり少なくともー辺が凹形状であっても良い。ま
た、断面形状は三角形や四角形に固守する必要はなく、
五角形、六角形、・・・等となる多角錐形状であっても
良く、それぞれの各辺の長さは任意に選択可能であり、
いづれかの辺が凹形状であっても良い。ただし、稜線部
断面の鋭利度を０．０１Ｒ以下にしたり、稜線部間の角
度ωを極力小さくしたりすれば大きなナイフ効果が得ら
れることを考慮して、先端部の多角錐形状を選択する必
要があることは言うまでもない。

【００２９】また、本実施例では被接触部を略平面状の
チェックランドとしたが、電気的導通が取れるものでお
およそ平面形状を有するものである限り、本実施例のよ
うな先端形状を有するプローブコンタクトを以てすれ
ば、いかなる形状の被接触部でも良好な接触が可能とな
る。以上種々形状の先端部を適宜使用したプローブコン
タクトについて説明してきたが、先端部以外の構成は図
１のプローブコンタクトと全く同様の構成であるため、
その詳細説明は省略する。なお、バレル２の内部にスプ
リング３を収納したプローブコンタクトをー例に説明し
たが、スプリング３がプランジャ１の他端をー方に押し
つけられるようにバレル２に保持されていれば、例えバ
レル２の外部に設けてあっても全く問題ない。

【００３０】以上詳述した本発明の構成のプローブコン
タクトを利用すれば、今後オゾン層保護の観点から脱フ
ロン化に対する無洗浄化が進み、被接触部に多くのフラ
ックス残渣があったとしても、なんら問題なく被接触部
との良好な接触を得ることが可能となる。また、それぞ
れの構成は、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々
の変更が可能であることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では請求項１
乃至４において、ー端に先端部を有する接触部材と弾性
部材とを保持部材に設け、種々形状の斜面部および稜線
部を有する多角錐形状の先端部の最先端にある頂点を被
接触部に接触させて接触部材を押し当てたので、先端部
の最先端は接触部材の内部に入り込むことになる。した
がって、フラックス残渣があったとしても、削りカス堆
積物が接触部であるところの稜線部に集束することな
く、フラックス残渣を突き破って被接触部との接触が取
れるという優れた効果を奏する。

【００３２】また、弾性部材は接触部材をー方に押しつ
けるように作用するので、被接触部に対して接触部が回
転することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブコンタクトの使用状態を示す
全体概略図である。

【図２】本発明のプランジャの先端部の拡大斜視図であ
る。

【図３】本発明の接触状態を示す要部側面図である。

【図４】（ａ）は、本発明の先端部の最先端が被接触部
に接触する押圧状態原理図である。（ｂ）は、本発明の
図４（ａ）の状態での金属同志の接触部位を表す説明図
である。

【図５】（ａ）は、本発明の面のプランジャの先端部の
拡大斜視図である。（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ−
Ａ断面図であり稜線部断面の鋭利度を示す概略図であ
る。

【図６】（ａ）は、本発明の他の先端形状を有する先端
部の概略図である。（ｂ）は、図６（ａ）におけるＢ−
Ｂ断面図である。

【図７】本発明の稜線角度θの説明図である。

【図８】（ａ）は、本発明のさらに他の先端形状を有す
る先端部の概略図である。（ｂ）は、図８（ａ）におけ
るＣ−Ｃ断面図である。

【図９】従来の先端部の最先端が被接触部に接触する押
圧状態原理図である。

【図１０】（ａ）は、従来の三角錐ターンプローブの接
触痕跡と稜線部の位置関係を示した説明図である。
（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。

【符号の説明】

１ プランジャ（接触部材） ２ バレル（保持部材） ３ スプリング（弾性部材） ４ 先端部 ８ 稜線部 ９ 頂点 １０ 斜面部 １１ チェックランド（被接触部） １３ 先頭部 １４ フラックス残渣

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被接触部と接触する先端部を少なくとも
   ー端に有する接触部材と、 該接触部材の他端を摺動自在に保持する保持部材と、 該保持部材に設けられ、前記接触部材の前記他端をー方
   に押しつける弾性部材とを備え、 前記接触部材の先端部は、その最先端を頂点とする少な
   くとも３本の稜線部を有する多角錐形状であって、前記
   接触部材が前記被接触部に押し当てられると、前記多角
   錐形状の頂点が該被接触部に接触し、さらに前記接触部
   材の押し当て力が作用してなる前記弾性部材の弾性力に
   より所望の押圧力を得ることを特徴とするプローブコン
   タクト。
2. 【請求項２】 前記先端部の多角錐形状の少なくとも１
   つの斜面部は前記接触部材の中心軸方向側に反った凹面
   であることを特徴とする前記請求項１記載のプローブコ
   ンタクト。
3. 【請求項３】 前記接触部材の中心軸に対して垂直に切
   って得られる前記先端部の多角錐形状の切断面の各辺の
   長さは、全て同じ長さ若しくは少なくとも１つの辺の長
   さが他の辺の長さとは異なることを特徴とする請求項１
   または２に記載のプローブコンタクト。