JPH10288626A - 管状ばねを持つ弾性コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 螺旋状の切除部がその長さに沿って設けられ
たチューブでできたばねを含む弾性プローブに関する。 【解決手段】 弾性コネクタは、円筒形のチューブから
製作したばねを使用する。チューブの壁には、チューブ
の中央部分に沿って切除部が螺旋状に設けられており、
ばねを形成する。ばね内の一つ又はそれ以上のプランジ
ャーは、チップがばねの第１端を通って延びており、第
２端がばねに取り付けられている。各プランジャーは、
ピン又は絶縁シースによって分離された一対の同軸の導
体である。同軸の導体のうちの一方は、シースに設けた
導電層である。両端型コネクタは、上文中に説明したよ
うに製作したばねを使用し、一対のプランジャーがばね
の各端に各々取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性コネクタに関
し、詳細には、螺旋状の切除部がその長さに沿って設け
られたチューブでできたばねを含む弾性プローブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】試験を行うためにプリント回路基板及び
ハイブリッド基材に電気的に接続するため、弾性プロー
ブが多年に亘って使用されてきた。従来、プリント回路
基板上の電気接点は間隔が比較的大きく隔てられてい
た。例えば、中央から中央までの間隔が１．３mm乃至
５．０mm（５０ミル乃至２００ミル）であった。集積回
路は、小型化が進み、接点の間隔が小さくなり、そのた
め、試験のために接続を確実に行うことがますます困難
になった。例えば、表面に取り付けられた装置の接点間
の間隔は０．２mm乃至０．４mm（８ミル乃至１５ミル）
である。

【０００３】商業的に入手可能な弾性プローブは、構成
要素を四つ又は五つ有し、これらの構成要素には、代表
的には、閉鎖端にばねを備えた細長いプローブ本体即ち
バレル、及びばねに載止し、バレルの開放端から延びる
プランジャーが含まれる。プランジャーの一部がバレル
内にぴったりと嵌まっており、プランジャーとバレルと
の間を電気的に接続する。バレルは、他のプローブとア
レイをなして取付具に直接的に取り付けることができ、
又は他のプローブとアレイをなして取付具に直接的に取
り付けられた導電チューブ又はレセプタクル内に取り付
けることができる。プローブのチップを接点領域に押し
付けるとプランジャーがバレルに押し込まれ、ばねがバ
レルの閉鎖端部に対して圧縮される。例えば、米国特許
第５，００４，９７７号（カザマ）にはこのようなプロ
ーブが開示されている。

【０００４】従来技術の弾性プローブは、プランジャー
とバレルとの間の摺動接点に依存する。摺動接点は、多
数回の作動の後に摩耗し、電気的性能が劣化する。更
に、摩耗した表面には腐蝕が加わり、粒子による汚染が
起こる。従来技術では、ばねの一端をプランジャーにハ
ンダ付けし、ばねの他端をバレルにハンダ付けすること
によってこの問題点を解決しようとした。

【０００５】ばねがハンダ付けされていないプローブ
は、信号をプローブのチップからプランジャーとばねと
の間の摺動接点を通して、バレルに取り付けられたリー
ド線に伝達する。ばねをハンダ付けすることによって、
断続的接触の問題点をなくすことができるが、インダク
ターを回路：コイルばねに導入する。ハンダ付けしたば
ねを使用した場合には、信号はプランジャーのチップか
らばねを通してバレルに伝達される。ばねのインダクタ
ンスは、特に正弦波でなく方形波を発生する回路につい
て、非常に高い周波数で非常に大きい。インダクタンス
は信号を劣化させる。例えば、方形波を変形させ、位相
周波数歪を生じ、又はインピーダンスを変化させる。

【０００６】弾性プローブは、プローブを通過する信号
の波長に関して電気的に長い傾向がある。例えば長さが
７．５cmのプローブは１０００Mhz で四分の一波長であ
る。断続及び反射と関連した問題点を小さくするため、
十分の一波長よりもはるかに小さいプローブを提供する
のが好ましい。従来技術のプローブの幾つかの構成要素
は、断続及び反射を生じることがある。従来技術の同軸
プローブは、多数の接続部を持つ同軸ケーブルと電気的
に同じである。ケーブルの各接続部は断続しており、特
に、ケーブルの隣接したセグメントのインピーダンスが
異なる場合に反射を生じる。このことは、プローブにつ
いてもいえる。

【０００７】最新のプリント回路基板は、ピンの間隔が
小さく、信号の周波数が非常に高いことに加え、多くの
場合、同心の接点領域を有する。例えば、接地されてい
ないけれども接地電位に保持されたリード線を持つ装置
がある。この「被駆動接地（driven ground ）」は、プ
ローブでアクセスすることが困難であるか或いは不可能
である。別の問題点は、抵抗を計測するために電圧端子
及び電流端子を分離することである。抵抗を精密に計測
するためには、装置を通る電流を端子の第１の組から加
え、装置に亘る電圧降下を別の端子対で計測する必要が
ある。そうでない場合には、装置の電圧降下に装置の二
つの接点の間の電圧降下を加えた値を計測してしまう。
電流端子及び電圧端子が非常に接近している場合には、
従来技術のプローブはこれらの端子に別々にアクセスす
ることができなかった。かくして、当該技術分野におい
て、同心の端子又は非常に接近した端子、例えば、信号
端子、被駆動接地端子、電気接地端子、又は電流端子、
電圧端子、及び接地端子と接触できる必要がある代表的
な弾性プローブでは、復元力は、圧縮したコイルばねに
よる。当該産業においてプローブを回路の密度に合わせ
て小型化する場合、ばねを小型化するとばねが提供する
復元力が小さくなるという問題点がある。これは、従来
技術で周知の構造の弾性プローブをどれ程小型化できる
のかを制限する。

【０００８】コイルばねは、圧縮時に直径が大きくなる
ため、ばねに対して適当な隙間を提供し且つ固着を回避
するため、バレルの内径をばねの公称外径よりも大きく
する必要がある。固着は、プランジャーが過度に移動し
た場合に起こり易く、別のコイルとばねとの間で一つの
コイルのジャミングが起こる。ばねの直径が変化するた
め、特に同軸プローブにおいて、高周波特性に悪影響が
及ぼされる。

【０００９】多くの用途、例えばコンピューター及び光
ディスクプレイヤー用のハード駆動装置において、デー
タの読み取り又は書き込みを行うために直線的に移動す
るヘッドに対し、接続が弾性的に行われる。代表的に
は、ヘッドと回路の残りの部分との間の弾性的な電気的
接続は、微細なワイヤのレジリエンスによって行われ
る。多くの用途について、しっかりとしているが弾性が
損なわれていない接続部を得るのが望ましい。特にデー
タ走査の用途について、機械的安定性及び繰り返し作動
が最も重要である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上に鑑み、本発明の
目的は、容易に小型化できる弾性コネクタを提供するこ
とである。

【００１１】本発明の別の目的は、周波数が非常に高い
信号に適した弾性プローブを提供することである。

【００１２】本発明の更に別の目的は、中央と中央との
間の間隔が０．２５４mm（１０ミル）以下の所定のアレ
イをなして同様のプローブとともに配置できる弾性プロ
ーブを提供することである。

【００１３】本発明の他の目的は、従来技術のプローブ
よりも断続箇所の数が少ない弾性プローブを提供するこ
とである。

【００１４】本発明の更に他の目的は、オーバードライ
ブ特性が大きい弾性コネクタを提供することである。

【００１５】本発明のこの他の目的は、安定性及び繰り
返し作動性が改善された弾性コネクタを提供することで
ある。

【００１６】更に、本発明の目的は、多プランジャー同
軸コネクタを提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以上の目的は、円筒形の
チューブから製作したばねを弾性プローブが使用する、
本発明によって達成される。本発明の第１の特徴によれ
ば、チューブの中央部分に沿ってチューブの壁に切除部
が螺旋状に設けられ、ばねを形成する。ばねがマンドレ
ルに巻き付けられていないため、応力がなく、ばねは、
特に、チューブがクォーツで形成されている場合、寸法
が非常に安定している。クォーツ製のばねは、数千サイ
クルの後でも「癖」が付かない。更に、このばねは、ば
ねのコイルが矩形断面を持っているため、制限を自動的
に行う。ばねを圧縮すると、コイルが接触するが、これ
らのコイルは互いを越えて移動できず、円形断面を持つ
コイルを有するばねの場合のようにジャミングを引き起
こすことがない。かくして、コイルは底に当たり、ばね
はこれを製作したチューブと同様に長手方向で剛性であ
る。

【００１８】本発明の第２の特徴によれば、管状ばねに
プランジャーを長手方向に挿入する。プランジャーのチ
ップは管状ばねの第１端を越えて延び、管状ばねの第２
端がプランジャーに取り付けられている。管状ばね及び
プランジャーをレセプタクルに挿入し、管状ばねの第１
端をレセプタクルに取り付ける。

【００１９】レセプタクルを電気的に接続する。プラン
ジャーのチップを接点に押し付けたとき、管状ばねがレ
セプタクル内で伸長する。

【００２０】本発明の第３の特徴によれば、プランジャ
ーは、絶縁シースによって内部導体及び外部導体に分け
られる同軸の導体を含む。チューブから上述のように製
作されたばねの内径は、外部導体の外径よりも僅かに大
きい。プランジャーをばねに挿入し、プランジャーのチ
ップはばねの第１端を越えて延びる。レセプタクルはば
ねの周りに嵌着し、第１端がばねの第１端に取り付けら
れる。ばねの第２端は外部導体に取り付けられる。プラ
ンジャーのチップに圧力を加えるとばねが伸長する。本
発明の一実施例では、絶縁シース及びばねがクォーツチ
ューブであり、同軸の外部導体が絶縁シースの外面に付
けられた金属製コーティングである。本発明の別の実施
例では、第２ばねから製作した弾性チップは、同軸の外
部導体に電気的に接続されており、試験が行われる装置
の接地箇所と接触するための一つ又はそれ以上のプロン
グで終端する。この変形例では、外部導体の両端が接地
され、これによって、同軸の中央導体をその全長に沿っ
てシールドする。これらの実施例のいずれにおいても、
ばねは金属製であってもよいし絶縁体でできていてもよ
く、金属製である場合には、同軸の外部導体の外側にあ
るため、インダクタンスに影響を及ぼさず、プローブは
非常に高い周波数の信号を劣化させずに搬送することが
できる。

【００２１】本発明の第４の特徴によれば、別々の区分
を持つ管状のばね内に一つ以上のプランジャーが設けら
れている。各プランジャーは、異なる区分に取り付けら
れており、ばねによって別々に押圧される。ばね内に一
つ以上のプランジャーが設けられているため、検出を行
うことができる最小接触間隔は、プローブの直径でなく
プランジャーの直径によって決定される。

【００２２】本発明の第５の特徴によれば、上文中に説
明した方法で製作したばねを両端型コネクタが使用す
る。このばねは、使用中、伸長されるのでなく圧縮され
る。ばねの各端には接触ピンが取り付けられており、ば
ねが寸法的に安定しているため、接触ピンが整合状態に
維持され、確実な連結を保証する。

【００２３】本発明の第３の特徴によれば、ばね及びバ
レルを組み合わせ、プローブの直径を更に小さくする。
チューブは、一方の端部に螺旋状の切除部を備え、プラ
ンジャーがこの端部に取り付けられている。チューブ
は、切除部が設けられていない部分がレセプタクルに取
り付けられる。

【００２４】本発明の全ての特徴において、プランジャ
ーの信号に対して接続部がない。即ち、回路基板からプ
ランジャーを通る経路が切れていない。

【００２５】本発明は、以下の詳細な説明を添付図面と
関連して考慮することによって、更に完全に理解でき
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、伸長性のばねを備えた弾
性プローブを示す。このプローブは、アルファテスト社
から商業的に入手可能であり、「ヘリプロープ（Ｈｅｌ
ｉｐｒｏｂｅ）」の商標で販売されている。プローブ１
０は、ジャケット１２内で長手方向に移動自在の導体１
１を含む。導体１１の自由端１４は、取付具１３に保持
されたジャケット１２の端部を通って延びている。導体
１１の基端は、ジャケット１２の端部１６に巻き付けて
あり、コイルばね１７を形成する。ばね１７の端部は、
クリップ１８でジャケット１２に取り付けられている。

【００２７】使用に当たっては、端部１４をプリント回
路基板の接点に押し付け、導体１１をジャケット１２内
で長手方向に移動し、ばね１７を伸長させる。

【００２８】図２は、インターコネクトデバイス社等の
他の製造者から商業的に入手可能な別の種類の弾性プロ
ーブを示す。プローブ２０は、閉鎖端２２及び開放端２
３を持つ細長いバレル２１を含む。ばね２４はバレル２
１内に収容されており、閉鎖端２２に載止している。プ
ランジャー２５がばね２４に載止しており、開放端２３
を通って延びている。プランジャー２５の部分２９がバ
レル２１内にぴったりと嵌まっており、プランジャーと
バレルとの間に摺動自在の電気接点を形成する。プラン
ジャー２５の縮径部分２８は、プランジャーとバレルと
の間の摩擦を低減し、バレルの戻り止め２６用の隙間を
提供する。プランジャー２５がバレル２１から抜けない
ようにするため、プランジャーテイル２７が戻り止め２
６の後側に捕捉されている。プランジャーヘッド即ちチ
ップ３１は、凹状即ちソケット形状を持つように示して
あるが、これは、プランジャーのチップについて使用さ
れる多くの形状のうちの一つに過ぎない。チップ３１を
接点領域に押し付けると、プランジャー２５がバレル２
１に押し込まれ、ばね２４を閉鎖端２２に押し付ける。

【００２９】バレル２１は、他のプローブとアレイをな
して取付具に直接的に取り付けることができ、又は取付
具に取り付けられた導電性チューブ又はレセプタクルに
他のプローブとアレイをなして取り付けることができ
る。レセプタクル３１は、内径がバレル２１の外径より
も僅かに大きく、バレルをクリンプ又は戻り止め３２に
よって保持する。締まりリング即ちプレスリング３４
は、取付具と摩擦係合してレセプタクル３１を所定位置
に固定的に保持するため、直径が僅かに大きい。

【００３０】図３は、プリント回路基板又はハイブリッ
ド回路上の接点パターンと同じパターンを持つアレイを
なして複数のプローブを保持するための取付具を示す。
取付具３０は、間隔が隔てられた保持プレート３５、３
６、３７、３８、及び３９を有し、各保持プレートは、
弾性プローブ４１、４２、及び４３を受け入れるための
複数の整合した穴を有する。プレート３７、３８、及び
３９は、サンドウィッチを形成する。剪断プレート３９
は、側部から側部まで移動自在であり、これによって剪
断力をプローブ４１、４２、及び４３に加え、プローブ
を所定位置に保持する。保持プレート３５、３６、及び
３７、３８、及び３９は、スペーサ５１及び５２等の適
当なスペーサで離間されており、保持プレート及びスペ
ーサを貫通し、これらをフレーム５６に取り付けるねじ
５４及び５５によって互いに保持されている。プローブ
４１、４２、及び４３のチップ４６、４７、及び４８
は、ほぼ同一平面内にあり、高さの差はプローブの弾性
によって補償されている。

【００３１】図４では、集積回路６１、６２、及び６３
がプリント回路基板６４に取り付けられており、所定パ
ターンの接点領域を形成している。弾性ピン４１、４
２、及び４３、及び幾つかのこの他のピンが、領域６５
及び６６等の接点領域のパターンと対応する所定のパタ
ーンのアレイをなして保持されている。回路の試験を行
うため、適当な整合装置（図示せず）によってピン４
１、４２、及び４３を接点領域の上に下げ、集積回路と
電気的に接触させる。領域の高さの或る程度の相違（例
えばハンダ付け部の厚さの相違による）は、プローブの
弾性によって補償される。

【００３２】図５は、本発明の好ましい実施例に従って
形成したプローブを示す。プローブ７０は、プランジャ
ー７２と同心の管状のばね７１を含む。管状ばね７１の
壁は、ばね７１の中央部分を中心として完全な数巻回分
に亘って延びる螺旋状の切除部７３を含む。本発明の好
ましい実施例では、参照番号７４を附した巻回部間の間
隔は、切除部の幅の１．１倍乃至５倍であり、これには
参照番号７５が附してある。

【００３３】本発明に従って製作したばねの特定の例と
して、０．０２５mm（１ミル）幅の切除部を有し、離間
距離が０．０７６mm（３ミル）のコイルを形成した外径
が０．１５２mm（６ミル）のクォーツチューブがある。
クォーツチューブの切除部は、半導体産業においてウェ
ーハを切断してダイにするために使用されているような
ダイヤモンドソウを使用してねじ山を形成できる旋盤で
形成した。チューブに切り込んだ切除部の数は、プラン
ジャーの移動量及びチューブを形成する材料で決まる。
外径が０．１５２mm（６ミル）のクォーツチューブの場
合には、３０個の巻回部が使用され、これによって、プ
ランジャー７２は長手方向に０．３８１mm（１５ミル）
移動できる。

【００３４】ばね７１は、好ましくは、ばねの先端をバ
レル７６に取り付けるためのプレスリング７７を含む。
バレル７６の内径には、プレスリング７７を受け入れる
のに適当なソケット即ち溝が設けられている。ばね７１
の基端は、クリンプ７８によってプランジャー７２に取
り付けられている。プランジャー７２をばね７１に機械
的に連結するための任意の適当な手段、例えばクリン
プ、ハンダ付け、又は接着剤を使用できる。ばね７１の
基端がプランジャー７２に取り付けられているため、プ
ローブ７０を接点に押し付けると、ばね７１が伸長す
る。ばね７１が伸長すると、ばね７１の内径が縮径す
る。この縮径が起こった場合、ばね７１は、プランジャ
ー７２の周りに収縮するだけであって、プランジャーに
固着しない。プランジャー７２が接点領域に押し付けら
れているときにプランジャーが横方向に移動した場合に
ばね７１がプランジャー７２を削ることがないようにす
るため、ばね７１の先端には、好ましくは、フレア７９
が設けられている。

【００３５】プランジャー７２の基端を電気的に接続す
る。プランジャー７２に対して電気的接続が直接的にな
されているため、ばね７１は、任意の適当な弾性材料で
製作でき、導電性であってもよいし非導電性であっても
よい。ばね７１は、好ましくは、クォーツ又はベリリウ
ム−銅合金から形成されており、特定の用途に応じて、
この他の金属又はプラスチックから形成できる。プラン
ジャー及びバレルを形成するための種々の材料が当該技
術分野で周知である。例えば、プランジャー７２は、タ
ングステン、ベリリウム−銅合金、又はステンレス鋼で
あるのがよく、バレル７６は銅又は黄銅であるのがよ
い。

【００３６】図６は、本発明に従って製作した同軸プロ
ーブ９０を示す。プローブ９０のプランジャーは、絶縁
シース９２によって取り囲まれた中央導体９１を含む。
プランジャーの同軸の外部導体は、層９３である。層９
３は、適当な導体、好ましくはクロム−プラチナででき
た被着層である。しかしながら、アルミニウム、銅、又
は金の合金等の他の金属もまた適している。純金ででき
た層は使用されない。これは、金が柔らか過ぎるためで
あり、プローブ内でプランジャーが移動する際にすり減
ってしまうためである。銅と金でできた合金、銅、金及
びベリリウムでできた合金を使用できる。

【００３７】プランジャーの端部がばね９５に挿入して
あり、ばね９５の先端９６を越えて延びている。ばね９
５の基端は、参照番号９８及び９９で示すように、ソル
ダーガラス又は接着剤等の任意の適当な手段で層９３に
取り付けられている。ばね９５は、好ましくはクォーツ
チューブであり、多数の巻回部を有し、螺旋状の切除部
１０１がその中央部に形成されている。巻回部の数は重
要でなく、ばねを形成するチューブの性質で決まる。ば
ね９５は、ばね９５の先端９６の近くにばね９５の圧力
リング１０８及び１０９によって取り付けられたバレル
１０５によって包囲されている。圧力リングは、バレル
１０５と締まり嵌めを形成し、ばねを固定的に保持す
る。

【００３８】中央導体９１をプリント回路基板の接点に
押し付けると、ばね９５が延びる。層９３が中央導体９
１をその全長に沿って包囲しているため、中央導体は完
全にシールドされており、プローブ９０の高周波特性を
大きく改善し、迷走信号が中央導体９１に誤って接続さ
れる機会を少なくする。ばね９５は、外側層９３、即ち
同軸のプランジャーの外部導体である。かくして、電気
信号はばね９５を通して接続されず、ばねは、絶縁材料
又は導電性材料のいずれからでも形成できる。導電性材
料で形成されている場合には、ばね９５はプローブのイ
ンダクタンスに全く関与しない。

【００３９】図７は、プリント回路基板又はハイブリッ
ド基材の接地端子に接続するため、弾性チップがプロー
ブに加えられた本発明の変形例を示す。ばね１２０は、
外層９３に例えばハンダ１２３で取り付けられた管状ば
ねである。ばね１２０は、中央導体９１の先端を僅かに
越えて延びる尖端即ちプロング１２５、１２６を有す
る。ばね１２０の下端の幾何学的形状は特定の用途で決
まり、一つ又はそれ以上の尖端又は中央導体９１と同心
のリングを含むのがよい。プローブ１３０をプリント回
路基板と接触させるとき、先ず最初にばね１２０が接地
パッド即ち接点領域と接触し、ばね１２０が僅かに圧縮
し、中央導体９１を試験中の装置の信号端子と接触させ
る。ばね１２０は伸長されるのでなく圧縮される。この
実施例では、層９３はその各端が接地されており、接地
ループ又は回路を試験する上での他の問題点をなくす。

【００４０】図８Ａは、本発明の別の特徴に従って形成
した両端型弾性コネクタを示す。この実施例では、コネ
クタ１４０はバレル１４３内にばね１４１を含む。ばね
１４１は、多数の巻回部を形成する螺旋状の切除部を有
するチューブであり、ばねの長さに沿って弾性を提供す
る。ばね１４１の端部１４４はプランジャー１４５に取
り付けられており、ばね１４１の端部１４６はプランジ
ャー１４７に取り付けられている。これらのプランジャ
ーは、適当なソケットに弾性的に接触するため、バレル
１４３の端部を通って延びている。この実施例では、ば
ね１４１は、接続が行われるとき、伸長されるのでなく
圧縮される。プランジャー１４５及び１４７の移動量
は、切除部１４９の幅及び巻回部の数で決まる。

【００４１】図８Ｂは、チューブ及びプランジャーを含
み、バレルを持たない圧縮可能なコネクタを示す。特定
的には、コネクタ８０は、その一端の近くに螺旋状切除
部８３を持つチューブ８１を含む。プランジャー８５
は、チューブ８１の端部から延びており、プランジャー
はクリンプ８９によって所定位置に保持される。プラン
ジャー８５を所定位置に取り付けるため、特定の用途に
応じて、接着剤又はハンダをクリンプの代わりに使用で
きる。チューブの剛性及びばねの寸法上の安定性によ
り、チューブの切除部でない部分即ちアンカット部分に
沿ってチューブ８１の取り付けを行うことによって、プ
ローブ８０をバレルなしで使用できる。更に、バレルが
設けられていないため、プローブの直径が小さくなり、
アレイ内でのプローブの間隔を更に狭めることができ
る。

【００４２】好ましくは、プランジャー８５は十分に長
く、外側チューブ８１からアンカット部分まで延びる。
この構造により、プランジャーの機械的安定性を確保
し、ばねのインダクタンスの電気的短絡を提供する。プ
ランジャー８５の内端とアンカット部分８８との間の接
触は摺動接触であるけれども、これは、チューブの唯一
の即ち主要な電路ではない。主電路は、チップ８７から
クリンプ８９を通る電路である。かくして、抵抗を低く
保ちながら、チップ８９からの信号に対して低インダク
タンスの電路を提供する。

【００４３】両端型プローブは、チューブの端部に図８
Ｂに示すようにばねを形成することによって、単一のチ
ューブから製造できる。チューブの中央部分は、プロー
ブをアレイに取り付けるために使用される。他の実施例
と同様に、チューブは、金属、プラスチック、ガラス、
又はクォーツから製造できる。チューブは、必ずしも円
筒形でなくてもよく、特定の用途に対し、必要に応じ
て、例えば図１にジャケット１２で示すように、曲げる
ことができ、アレイの両側の間のプローブの間隔を変え
ることができる。

【００４４】図９Ａ及び図９Ｂは、単一のばね内に二本
の導電ピンを含むプローブを示す。プランジャー１５０
では、ばね１５１は、管状区分１５５によって離間され
た二つのコイル状区分１５３及び１５４を含む。ばね１
５１内には、導電ピン１５８及び１５９が設けられてい
る。導電ピン１５８は、接着剤１６１で管状区分１５５
に取り付けられている。導電ピン１５９は、接着剤１６
３でばね１５１の上端に取り付けられている。ばね１５
１の下端はプローブの先端であり、上述の実施例におけ
るのと同様にバレル（図示せず）に取り付けられてい
る。

【００４５】プローブ１５０の作動は、導電ピン１５８
及び１５９をプリント回路基板上の極めて近接した二つ
のパッドと別々に接触させることができるという点を除
けば、上述の実施例と同じである。接点領域の最小離間
距離は、本質的には、導電ピン１５８及び１５９の直径
に絶縁体１６４（図９Ｂ参照）の厚さを加えた値によっ
て決定される。導電ピン１５８が接点領域と接触すると
き、コイル状区分１５４が延びる。導電ピン１５９が接
触領域と接触するとき、コイル状区分１５３が延びる。
ピン１５８がばね１５１内で僅かに上方に移動すると
き、管状区分１５５が、この区分の上方に配置されたば
ね１５１の部分を持ち上げる。これによって、導電ピン
１５９並びに導電ピン１５８が持ち上げられる。従っ
て、不均等な接点領域に適合するため、導電ピン１５９
を導電ピン１５８よりも僅かに長くするのが好ましい。
導電ピン１５９がプリント回路基板上のパッドと接触し
たとき、コイル区分１５３及び１５４が延び、コイル区
分１５３及び１５４のレジリエンスを同じだとすると、
導電ピン１５８を導電ピン１５９の移動距離の約半分だ
け持ち上げる。コイル区分１５３の弾性をコイル区分１
５４よりも大きくすることによって導電ピン１５８の持
ち上げ量を小さくするのが好ましい。

【００４６】ばね１５１を区分１５５を通る線１５６で
二分すると、ピン１５８及び１５９を別々に制御するた
めの同一直線上に並んだ二つのばねが形成される。上ば
ねは、下ばねを上方に伸長させることができるように、
下ばねから離間される。接着剤１６１は下ばねの上端に
設けられ、上ばねの下端はバレル（図示せず）に取り付
けられる。

【００４７】図１０Ａ及び図１０Ｂは、三つのコイル区
分を持ち且つ三つの導電ピンを取り囲む単一のばねを示
す。ばね１７１は、管状区分１７５によって分離された
コイル区分１７３及び１７４、及び管状区分１７７によ
ってコイル区分１７４から分離されたコイル区分１７６
を有する。ばね１７１内には導電ピン１７８、１７９、
及び１８０が設けられている。ピン１７８は、接着剤１
８２で区分１７７に取り付けられている。ピン１７９
は、接着剤１８１によって区分１７５に取り付けられて
いる。ピン１８０（図１０Ｂ参照）は、接着剤１８５に
よってばね１７１の上部分に取り付けられている。これ
らのピンは、絶縁体１８６によって分離されている。

【００４８】プローブでは、ピン１７８、１７９、及び
１８０がプリント回路基板に設けられたパッドと、主に
区分１７６で決まる力で接触している。接点領域が不均
等である場合には、区分１７３及び１７４が導電ピンの
高さを調節する。本発明の好ましい実施例では、区分１
７４のレジリエンスは区分１７６よりも大きく、区分１
７３のレジリエンスは区分１７４よりも大きい。変形例
では、ばね１７１を管状区分１７５及び１７７のところ
で切断し、ピン１７８、１７９、及び１８０を別々に制
御するための同一直線上に並んだ三つのばねを形成する
ことができる。同一直線上に並んだ別々のばねは、好ま
しくは、レジリエンスが同じである。

【００４９】図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｃは、同
軸プローブのプローブチップに片持ちアームが設けられ
た本発明の変形例を示す。プローブ１９０は、プローブ
チップを除き、プローブ１３０（図７参照）と同じ方法
で製作された同軸プローブである。プローブ１９０で
は、チップは、絶縁シース９２の先端に取り付けられた
接地接点１９１を含む。接地接点１９１は、導電層９３
にハンダ付けされたフェルール１９２を含む。フェルー
ル１９２は、アーム１９４及び１９５に取り付けられて
いるか或いはこれと一体である。アーム１９４及び１９
５は、フェルール１９２から遠ざかる方向に半径方向外
方及び下方に延びており、チップ１９６及び１９７の夫
々で終端する。チップ１９６及び１９７は、導電ピン９
１の下端の下に延びており、導電ピン９１よりも前にチ
ップ１９６及び１９７が接触するようになっている。ア
ーム９４及び１９５は弾性であり、ばね９５よりも弾性
であり、これによって、導電ピン９１が確実に接触する
ようにする。

【００５０】図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、三
軸プローブが単一のプランジャー及び三つの導体を有す
る、本発明の変形例を示す。プローブ２００は、導電ピ
ン２０１、アーム２０２、及びアーム２０３を含む。導
電ピン２０１は、導電性コーティング２０５を備えた絶
縁シース２０４によって取り囲まれている。アーム２０
２は、導電性コーティング２０５にハンダ付けされてい
る。絶縁シース２０４を取り囲んでいるのは、導電性コ
ーティング２０８を備えた第２絶縁シース２０７であ
る。アーム２０３は、導電性コーティング２０８にハン
ダ付けされている。絶縁シース２０７を取り囲んでいる
のはばね２１０である。このばねは、好ましくは、クォ
ーツからなり、上文中に説明したように製作される。ば
ね２１０はバレル２１１内に収容されており、圧力リン
グ２１３によってバレル２１１に取り付けられている。
プローブ２００は、プローブのチップからテスターへの
信号用の三つの同軸の導体を有する。これらの同軸の導
体は、外部信号を除外し、プリント回路基板に設けられ
た信号パッド、接地パッド、及び被駆動接地パッドに接
続できる。

【００５１】三軸プローブ２００は、極めて小さな半径
内に三つの導電路を提供する幾分複雑な構造である。図
１３Ａ及び図１３Ｂの実施例では、プローブ２５０は、
同軸であるが簡単な構造を持つ三つの導体を含む。プロ
ーブ２５０は、導電層が絶縁シースを完全には包囲して
いないという点を除き、プローブ１９０（図１１Ａ参
照）及び１３０（図７参照）と同様の方法で製作されて
いる。

【００５２】プローブ２５０では、導電ピン２５１は、
絶縁シース２５３によって包囲されている。絶縁シース
２５３はばね９５に挿入されており、ばね９５の基端に
取り付けられている。絶縁シース２５３（図１３Ｂ参
照）は、シース２５３の両側から部分的に除去した導電
性コーティングを含み、これによって、一方の部分が導
体２５４であり且つ他方の部分が導体２５５である長手
方向に割れた層を提供する。アーム２６１は、ハンダ２
６２で導体２５４に取り付けられている。アーム２６４
は、ハンダ２６５で導体２５５に取り付けられている。
アーム２６１及び２６４の下端は、導電ピン２５１の先
端の僅かに下に配置されている。アーム２６１及び２６
４は、ピン２５１から遠ざかる方向に延びており且つ図
示のように曲げ戻されてピン２５１からのチップの半径
方向間隔を狭幅にする。かくして本発明を説明したが、
本発明の範囲内で種々の変更を行うことができるという
ことは当業者には明らかであろう。例えば、本発明に従
って製作されたばねを使用することによって、図１に示
すプローブを改善できる。図８Ａに示す実施例では、プ
ランジャー１４５が移動すると、プランジャー１４７の
有効移動量が減少する。図８Ａには単一のばねが示して
あるけれども、一つ以上のばねを使用できるということ
は理解されよう。特定的には、一つのばねがプランジャ
ー１４５に取り付けられており且つ一つのばねがプラン
ジャー１４７に取り付けられた同心のばねを使用でき
る。これらのばねは同心であるが、螺旋の方向が逆にな
っている。即ち、一方の螺旋が右巻きであり、他方の螺
旋が左巻きである。この相補的配向により、ばねが互い
に干渉しないようにし、ばねのバイファイラー捲線を提
供する。絶縁体１６４（図９Ｂ）の代わりに各導電ピン
を絶縁層でコーティングし、ばねにハンダ付けするため
に層の一部を除去することができる。絶縁体１６４は、
任意の適当な絶縁材料、好ましくは、テフロンプラスチ
ックのような低摩擦係数材料でできているのがよい。

【００５３】以上説明した弾性プローブは、電気的試験
におけるその使用に加え、機械的試験、例えば、プラン
ジャーとアンビルとの間に配置された、試験が行われる
装置にプランジャーを軽く接触させる必要がある寸法分
析について使用できる。更に、ばねをクォーツから製造
できるため、例えば、ばねの導電性コーティングに電圧
を加えてこれを伸ばしたり圧縮したりすることによっ
て、ばねを圧電歪ゲージとしても使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プランジャーの基端にある伸長性のばねとして
導体を使用した従来のプローブを示す図である。

【図２】従来技術に従って製作したプローブ及びレセプ
タクルを示す図である。

【図３】複数のプローブを保持するための取付具を示す
図である。

【図４】試験されるべき回路基板の一部を示す図であ
る。

【図５】本発明に従って製作されたプローブの図であ
る。

【図６】本発明に従って製作された同軸プローブの断面
図である。

【図７】本発明の変形例に従って製作された同軸プロー
ブの断面図である。

【図８】図８Ａは本発明に従って製作された両端型コネ
クタの部分断面図であり、図８Ｂは、本発明の変形例に
従って製作された圧縮自在のばねの斜視図である。

【図９】図９Ａは本発明に従って製作された、二つのプ
ランジャーが一つのばねの中に設けられたプローブの部
分断面斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線
に沿った断面図である。

【図１０】図１０Ａは本発明の変形例に従って製作され
た、三つのプランジャーが一つのばねの中に設けられた
プローブの部分断面斜視図であり、図１０Ｂは、図１０
Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線に沿った断面図である。

【図１１】図１１Ａは接地接点用の片持ちアームを持つ
プローブチップの変形例の部分断面図であり、図１１Ｂ
は、図１１Ａに示すプローブチップの斜視図であり、図
１１Ｃは、図１１Ａに示すプローブチップを下から見た
図である。

【図１２】図１２Ａは本発明に従って製作された、三軸
プローブの先端の部分断面図であり、図１２Ｂは、図１
２Ａの１２Ｂ−１２Ｂ線に沿った断面図であり、図１２
Ｃは、図１２Ａの１２Ｃ−１２Ｃ線に沿った断面図であ
る。

【図１３】図１３Ａは本発明に従って製作された、三導
体同軸プローブの変形例の部分断面図であり、図１３Ｂ
は、図１３Ａの１３Ｂ−１３Ｂ線に沿った断面図であ
る。

【符号の説明】

３０ 取付具 ３５、３６、３７、
３８ 保持プレート ３９ 剪断プレート ４１、４２、４３
弾性プローブ ４６、４７、４８ チップ ５１、５２ スペー
サ ５４、５５ ねじ ５６ フレーム ６１、６２、６３ 集積回路 ６４ プリント回路
基板 ６５、６６ 領域 ７０ プローブ ７１ ばね ７２ プランジャー ７３ 切除部 ７４ 巻回部 ７５ プレスリング ７６ バレル ７７ プレスリング ７８ クリンプ ７９ フレア

フロントページの続き (71)出願人 597052994 557 Ｅａｓｔ Ｊｕａｎｉｔａ Ａｖ ｅ．， Ｍｅｓａ，Ａｒｉｚｏｎａ 85224，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の長さを持つバレルと、 前記バレル内に長手方向に移動自在に配置されており、
   前記所定の長さよりも大きい長さを有し、前記バレルか
   らチップまで延びる、導電性プランジャーと、 前記バレルに連結された第１端と前記プランジャーに連
   結された第２端との間に所定の長さを持つ、前記バレル
   と前記プランジャーとの間にこれらと同心に配置された
   コイルばねとを有し、 前記ばねは、前記長さの所定の部分に沿って螺旋状切除
   部を持つチューブであり、前記ばねの前記第１端は前記
   チップと隣接しており、前記ばねは前記チップが接触し
   たときに伸長する、弾性電気コネクタ。
2. 【請求項２】 前記第１のプランジャーと隣接して前記
   ばね内に配置された第２プランジャーを更に有する、請
   求項１に記載のコネクタ。
3. 【請求項３】 前記プランジャーは、導電性のピンであ
   る、請求項１に記載のコネクタ。
4. 【請求項４】 前記プランジャーは、内部導体、絶縁シ
   ース、及び外部導体を含み、前記外部導体は、前記内部
   導体と同軸であり、前記絶縁シースによって前記内部導
   体から分離されている、請求項１に記載のコネクタ。
5. 【請求項５】 前記外部導体は、前記絶縁シースに施し
   た導電性コーティングである、請求項４に記載のコネク
   タ。
6. 【請求項６】 弾性コネクタ用の０．２５４mm（０．０
   １インチ）以下の外径を持つばねにおいて、 第１端と第２端との間に所定の長さを有し、前記長さの
   所定部分に沿って螺旋状切除部を備えたチューブを有
   し、 前記螺旋状切除部は所定の幅を有し、所定数の巻回部を
   有し、前記巻回部の間隔及び前記幅は所定の比にある、
   弾性コネクタ用ばね。
7. 【請求項７】 対象物と接触するための弾性プローブに
   おいて、 第１端と第２端との間に所定の長さを有し、前記長さの
   一部に沿って螺旋状切除部を有するチューブ、 前記チューブ内に嵌まっており、チップが前記チューブ
   の前記第１端を通って延びている第１プランジャーを有
   し、 前記チューブは前記第１端が前記第１プランジャーに取
   り付けられており、これによって、前記チップを前記対
   象物に押し付けたとき、前記チューブが圧縮する、弾性
   プローブ。
8. 【請求項８】 前記チューブ内に嵌まっており、チップ
   が前記チューブの前記第２端を通って延びている第２プ
   ランジャーを更に有し、 前記チューブは前記第２端が前記第２プランジャーに取
   り付けられており、これによって、前記第２プランジャ
   ーの前記チップを前記対象物に押し付けたとき、前記チ
   ューブが圧縮する、請求項７に記載の弾性プローブ。
9. 【請求項９】 前記螺旋状切除部は、前記チューブの前
   記第１端の近くに配置されている、請求項８に記載の弾
   性プローブ。
10. 【請求項１０】 前記チューブは、前記チューブの夫々
    の端と隣接して一対の螺旋状切除部を有し、前記チュー
    ブの中央部分には切除部が設けられていない、請求項９
    に記載の弾性プローブ。
11. 【請求項１１】 前記第１プランジャー及び前記第２プ
    ランジャーは、前記チューブの外側から前記チューブの
    前記中央部分まで延びている、請求項１０に記載の弾性
    プローブ。
12. 【請求項１２】 前記チューブを取り囲むバレルを更に
    有し、このバレルから前記プランジャーが延びている、
    請求項８に記載の弾性プローブ。