(57)【要約】【課題】この発明は、クリーンな環境を維持でき、安定した接触状態を得ることができる導電接触子、およびこの導電接触子を備えた検査装置を提供することを課題とする。【解決手段】検査装置１０は、ワーク２に押圧接触して導通検査をするための接触子１を有する。接触子１は、導電性を有する矩形の板バネを環状にして両端を接合した形状を有し、ワーク２に押圧接触せしめた際に弾性変形することにより接触圧を生じるとともに接触面積を拡大する。また、横方向の応力が生じた場合には、接触子１の弾性変形によりこの応力を吸収し、ワーク２との間で横ズレを生じることがない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するバネ部材を環状にした弾性変形可能な接触部と、
この接触部を弾性変形させつつ被接触部へ押圧する押圧機構に対して該接触部を取り付ける弾性変形可能な取り付け部と、
を備えていることを特徴とする導電接触子。
【請求項２】
上記取り付け部は、上記接触部を被接触部へ押圧する方向に延びた導電性を有するバネ部材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導電接触子。
【請求項３】
導電性を有する細長い板状のバネ部材を長手方向に沿って湾曲させて環状にした弾性変形可能な接触部と、
上記バネ部材の長手方向両端を貼り合わせて形成され、上記接触部を弾性変形させつつ被接触部へ押圧する押圧機構に対して該接触部を取り付ける弾性変形可能な取り付け部と、
を備えていることを特徴とする導電接触子。
【請求項４】
上記バネ部材は、細長い帯状の矩形の板バネであることを特徴とする請求項３に記載の導電接触子。
【請求項５】
上記取り付け部は、上記板バネの同一面を両端で貼り合わせることにより形成されることを特徴とする請求項４に記載の導電接触子。
【請求項６】
導電性を有する細長い板状のバネ部材を長手方向に沿って湾曲させて接触部を形成し、該バネ部材の長手方向両端を接続して取り付け部を形成したことを特徴とする導電接触子。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の導電接触子を上記取り付け部を介して先端部に取り付けたアームと、
このアームの基端部近くに設けられ、上記接触部が上記被接触部に接触する接触面と略同じ面に位置決め配置された回転軸と、を有し、
上記アームを上記回転軸を中心に回転させて上記接触部を上記被接触部に押圧接触させ、該接触部と被接触部を通電して検査することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検査対象物の被接触部に接触する導電接触子、およびこの導電接触子を備えた検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電接触子として、回路基板検査装置のピンボードなどに嵌合保持されるスリーブと、このスリーブ内に摺動自在に保持されるピン本体と、このピン本体と上記スリーブとの間に介装された圧縮スプリングとを備えてなる導電接触ピンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この導電接触ピンは、ピン本体に環装された圧縮スプリングのバネ力を利用してピン本体をスリーブに沿って摺動させ、ピン本体の接点部を被接触部品に押圧接触させる。
【０００３】
しかし、この導電接触ピンによると、スリーブに対するピン本体の摺動によりゴミが発生する問題がある。発生したゴミは、被接触部品に付着して不具合を生じる。特に、導電接触ピンを被接触部品に対して上方から接触させる場合には、発生したゴミがそのまま被接触部品上に落下して付着してしまう。例えば、極めてクリーンな環境が要求されるフラットパネルディスプレイ等の製造工程においてこの種の摺動式の導電接触ピンを用いると、ピン本体の摺動により発生したゴミが被接触部に付着して不良発生率が高くなり製品歩留まりが悪くなる。
【０００４】
また、ピン本体を被接触部に押し当てる際に、ピン本体の押圧方向が被接触部に対して傾斜した方向から当接すると、ピン本体の接点部と被接触部との間でズレを生じ、被接触部を傷付けるとともにゴミの発生の原因となる。また、この場合、被接触部に対するピン本体の接触面積が小さくなり、安定した接触状態を得ることができなくなる。さらに、この種の導電接触ピンによると、圧縮スプリングとピン本体との間の摺動によってもゴミが発生する。
【０００５】
また、この他の導電接触子として、導電性の板バネの先端を被接触部に接触させるタイプの接触子が知られている。この種の接触子は、板バネを弾性変形させてそのバネ力によって先端を被接触部に押圧接触させる。尚、板バネの先端は、被接触部を傷付けることのないようにラウンド加工されている。
【０００６】
この種の板バネ状の接触子は、被接触部の上方に摺動機構を持たないため、部材同士の摺動によってゴミが発生する心配がない。しかし、この種の接触子では、適当な接触圧を確保するため板バネの弾性変形を利用するため、先端が被接触部に接触した後、板バネが弾性変形し、板バネの先端と被接触部との間にズレを生じてしまう。両者の間にズレを生じると、上述したように、被接触部を傷付けるとともにゴミの発生原因にもなる。
【特許文献１】実開平２−１２９６８１号公報（請求項１、図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、クリーンな環境を維持でき、安定した接触状態を得ることができる導電接触子、およびこの導電接触子を備えた検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の導電接触子は、導電性を有するバネ部材を環状にした弾性変形可能な接触部と、この接触部を弾性変形させつつ被接触部へ押圧する押圧機構に対して該接触部を取り付ける弾性変形可能な取り付け部と、を備えている。
【０００９】
また、本発明の導電接触子は、導電性を有する細長い板状のバネ部材を長手方向に沿って湾曲させて環状にした弾性変形可能な接触部と、上記バネ部材の長手方向両端を貼り合わせて形成され、上記接触部を弾性変形させつつ被接触部へ押圧する押圧機構に対して該接触部を取り付ける弾性変形可能な取り付け部と、を備えている。
【００１０】
また、本発明の導電接触子は、導電性を有する細長い板状のバネ部材を長手方向に沿って湾曲させて接触部を形成し、該バネ部材の長手方向両端を接続して取り付け部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
上記発明の導電接触子は、弾性変形可能な取り付け部を介して環状の接触部を押圧機構に取り付け、押圧機構の動作により被接触部に押圧接触される。このとき、環状の接触部が弾性変形し、押圧力を生じるとともに、接触面積が大きくなる。また、このとき、取り付け部が弾性変形して押圧方向と異なる方向の応力を吸収する。
【００１２】
更に、本発明の検査装置は、上記導電接触子を上記取り付け部を介して先端部に取り付けたアームと、このアームの基端部近くに設けられ、上記接触部が上記被接触部に接触する接触面と略同じ面に位置決め配置された回転軸と、を有し、上記アームを上記回転軸を中心に回転させて上記接触部を上記被接触部に押圧接触させ、該接触部と被接触部を通電して検査することを特徴とする。
【００１３】
上記発明の検査装置によると、アームの先端部に導電接触子を取り付け、環状の接触部が被接触部に接触する接触面と略同じ面にアームの回転軸を位置決め配置した。これにより、接触部を被接触部に対して概ね直交する方向から押圧接触させることができ、接触部と被接触部との間のズレを防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の導電接触子、およびこの導電接触子を備えた検査装置は、上記のような構成および作用を有しているので、クリーンな環境を維持でき、接触子と被接触部との間で安定した接触状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１には、この発明の実施の形態に係る導電接触子１（以下、単に接触子１と称する）を備えた検査装置１０の概略正面図を示してある。また、図２には、この検査装置１０の平面図を示してある。さらに、図３には、接触子１の製造方法を説明するための斜視図を示してある。
【００１７】
図３に示すように、接触子１は、導電性を有する細長い帯状の矩形の板バネ１ａ（バネ部材）（図３ａ）をその長手方向に沿って湾曲（図３ｂ）させ、板バネ１ａの長手方向両端を接着剤等により貼り合わせて（図３ｃ、ｄ）形成されている。本実施の形態では、ステンレス製の板厚０．０２ｍｍ程度の板バネ１ａを用意し、その両端を同一面で貼り合わせた。言い換えると、板バネ１ａを湾曲させて略円環状の弾性変形可能な接触部１ｂを形成し、板バネ１ａの両端を接続して弾性変形可能な取り付け部１ｃを形成した。この接触子１は、あらゆる方向に関して変形可能であることを特徴としている。
【００１８】
図１および図２に示すように、検査装置１０は、上記構造の接触子１を押圧機構２０に取り付けて構成されている。  
検査装置１０は、接触子１が接触する対象となる被接触部を有するワーク２を位置決めして載置する載置台４を有する。載置台４の一端には、ワーク２の端辺を当接させて位置決めするための位置決めブロック６が固設されている。載置台４の載置面４ａは、略水平な面を形成し、ワーク２を水平な状態にして所定位置に位置決めして載置する。以下の説明では、載置台４の載置面４ａに沿った図１中左右方向を横方向と称し、載置面４ａと垂直な方向を高さ方向と称する。
【００１９】
押圧機構２０は、第１腕２２、第２腕２４、およびシャフト２６を組み合わせたアーム２８を有する。接触子１は、その取り付け部１ｃを介して、第１腕２２の先端に取り付けられている。具体的には、接触子１は、取り付け部１ｃを貫通した孔（図示せず）にネジ３１を通して第１腕２２の先端、すなわちアーム２８の先端部にネジ止め固定されている。
【００２０】
第１腕２２の後端は、第２腕２４の先端近くでその上に重ねられてネジ３２により固定されている。ネジ３２による固定位置を調整することにより、第１腕２２と第２腕２４を接続した腕の長さを調整できるようになっている。つまり、ネジ３２による固定位置を調整して接触子１の横方向の位置を調整できるようになっている。
【００２１】
第２腕２４の後端は、高さ方向に延びたシャフト２６の途中にクランプ締結されている。具体的には、第２腕２４の後端をシャフト２６にクランプし、ネジ３３によって締め付けている。第２腕２４のシャフト２６に沿ったクランプ位置を調整することにより、接触子１の取り付け高さを調整できる。
【００２２】
シャフト２６の下端部、すなわちアーム２８の後端部は、回転軸３４に固設されたブロック３５に固定されている。回転軸３４の両端は、ベアリングホルダー３６によって回転可能に保持されている。ベアリングホルダー３６として、回転軸３４に対する摩擦が少なく、回転軸３４との間の摺接によるゴミの発生が殆ど無い玉軸受などが用いられる。
【００２３】
ベアリングホルダー３６は、絶縁性を有する支持部材３７を介して、検査装置１０のフレーム１１に固設されている。そして、接触子１、第１腕２２、第２腕２４、シャフト２６、ブロック３５、および回転軸３４を導電性を有する材料により形成し、回転軸３４の一端から配線３８を導出し、接触子１を介してワーク２に電圧を印加するようにした。
【００２４】
尚、接触子１を取り付けたアーム２８は、回転軸３４の中心が、接触部１ｂが接触するワーク２の接触面２ａと略同じ面内に配置されるように、検査装置１０のフレーム１１に対して位置決めされて取り付けられている。これにより、アーム２８を回転させて接触子１をワーク２に接触させる際、接触子１の接触位置における押圧方向がワーク２の接触面２ａに対して略直交する方向となり、接触部１ｂと接触面２ａとの間に横方向のズレを生じることを防止できる。
【００２５】
上記構造の検査装置１０にワーク２をセットする場合、図４に示すように、押圧機構２０のアーム２８を図中矢印で示す時計回り方向に回転させ、接触子１を上方に退避させる。そして、ワーク２の端部を位置決めブロック６に当接せしめてワーク２を載置台４の載置面４ａ上に位置決め配置する。この後、図５に示すように、アーム２８を反時計回り方向に回転させ、接触子１の接触部１ｂをワーク２の接触面２ａに押圧接触させる。このとき、接触子１が弾性変形してその反力によって押圧力を生じワーク２の所定位置に確実に接触し、信頼性の高い検査が可能となる。
【００２６】
ここで、上述した本実施の形態の接触子１の作用について、図６乃至図８を参照して説明する。図６には、接触子１をワーク２の接触面２ａに接触させた瞬間を示してあり、図７には、接触子１を接触面２ａに所定圧力で押圧した状態を示してある。また、図８には、接触子１が傾斜した方向から接触面２ａに接触した場合の挙動について説明するための図を示してあり、比較のため、従来の導電接触ピンの場合も並べて図示してある。
【００２７】
図６に示すように、アーム２８を回動させて接触子１の接触部１ｂをワーク２の接触面２ａに接触させた状態では、接触子１は、接触部１ｂおよび取り付け部１ｃ共に弾性変形していないため、接触部１ｂと接触面２ａの間に押圧力は生じていない。
【００２８】
この状態から、アーム２８をさらに反時計回り方向に回転させると、接触子１の主に接触部１ｂが図７に示すように弾性変形し、その反力によって接触部１ｂが接触面２ａに押圧される。これにより、両者の間に十分な接触圧を得ることができるとともに、接触部１ｂの弾性変形により両者の間の接触面積が大きくなり、より確実な接触状態を得ることができる。
【００２９】
また、このとき、アーム２８の回転軸３４がワーク２の接触面２ａと略同じ面に配置されているため、接触部１ｂが接触面２ａを押圧する方向が接触面２ａと略直交する方向となる。このため、接触部１ｂが正常な状態で接触面２ａに押圧接触される場合、主に環状の接触部１ｂが弾性変形して、押圧方向に延びている取り付け部１ｃは殆ど弾性変形することはなく、接触部１ｂと接触面２ａの間に横方向のズレを生じることは無い。
【００３０】
一方、何らかの原因により例えば図８（ｂ）に示すように接触子１が接触面２ａに対して角度θだけ傾斜した方向から接触した場合であっても、接触部１ｂの弾性変形に加えて取り付け部１ｃが比較的大きく弾性変形して横方向の応力を吸収し、接触部１ｂと接触面２ａの間に横方向のズレを生じることを防止できる。
【００３１】
いずれにしても、上述した本実施の形態の接触子１を採用すると、接触面２ａとの間で横方向のズレを生じることがなく、接触面２ａを傷付けることもなく、ゴミが発生する心配も無い。
【００３２】
これに対し、例えば、図８（ｄ）に示すように、剛体からなる従来の導電接触ピン４１が傾斜した方向から接触面２ａに接触すると、直交する方向から接触した図８（ｃ）の場合と比較して、接触面積が大幅に小さく（略点接触）なり、十分な接触状態を得ることができなくなる。その上、接触ピン４１の先端と接触面２ａとの間に横方向のズレを生じ、接触面２ａを傷付けてしまうとともに、ゴミを発生する重大な問題を引き起こす。
【００３３】
次に、本実施の形態の接触子１によって、接触子１とワーク２の間に生じる横方向のズレを吸収するメカニズムについて、図９および図１０を参照してさらに詳細に説明する。  
図９に示すように、接触子１を接触面２ａ（不図示）に押圧接触させるために図中実線で示す位置から図中２点鎖線で示す位置へ移動させたものと仮定し、アーム２８の回転軸３４の中心から接触子１がワーク２に接触する接触位置までの距離をＬ、接触子１をアーム２８の先端に固定した位置から接触位置までの距離をＭ、そのときの接触子１の押し込み量をδ、接触子１の横方向へのズレ量をεと仮定すると、横ズレ量εは、
ε＝Ｌ−√（Ｌ2−δ2）
となる。
【００３４】
また、図１０に示すように、そのときの接触子１の押圧力をＰ、接触子１が横方向にズレようとする力をＰ’、接触部１ｂと接触面２ａとの間の摩擦力をＦ、弾性変形の無い状態における接触子１の半径をｒ、接触子１と接触面２ａとの間の摩擦係数をμとすると、横ズレ力Ｐ’は、
Ｐ’＝３εＥＩ／Ｍ3
となり、押圧力Ｐは、
Ｐ＝δＥＩ／ｒ3（π／４−２／π）
となり、摩擦力Ｆは、
Ｆ＝μＰとなる。
【００３５】
そして、接触子１を接触面２ａに押圧接触せしめたときに両者の間に横ズレを生じない条件は、Ｆ＞Ｐ’となる。言い換えると、Ｆ＞Ｐ’を満たすように、上記各式の各値を設定することにより、接触子１とワーク２との間の横ズレを防止できることになる。
【００３６】
［実施例］
回転軸３４の中心から接触位置までの距離Ｌを６５［ｍｍ］に設定し、接触子１の押し込み量δを３［ｍｍ］に設定し、接触子１の取り付け位置から接触位置までの距離Ｍを３０［ｍｍ］に設定し、弾性変形していない状態の接触子１（この場合、接触子１を円形とみなした）の半径ｒを７［ｍｍ］として、接触子１を押圧接触させたときの接触面２ａに対する横ズレ量εを測定したところ、ε＝０．０６９［ｍｍ］であった。また、このとき、接触子１の板バネ１ａの厚さを０．０５［ｍｍ］、幅を５［ｍｍ］に設定し、ステンレス製としたため、接触子１が横方向へズレようとする力Ｐ’は、８．２×１０-5［Ｎ］となった。
【００３７】
これに対し、上述した条件を満たす場合の接触子１の接触面２ａに対する押圧力Ｐは、近似計算で０．６３［Ｎ］となった。また、このときの接触子１と接触面２ａとの間の摩擦力Ｆは、摩擦係数μを０．５としたため、０．３１［Ｎ］となった。
【００３８】
つまり、本実施例の設定値を採用した場合、接触子１が横方向にズレようとする力Ｐ’は、接触子１と接触面２ａとの間の摩擦力Ｆよりはるかに小さくなり、接触子１を接触面２ａに押圧せしめた際に両者の間で横ズレを生じることはない。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によると、板バネ１ａを環状にして両端を接合しただけの簡単な構造の接触子１を採用することにより、部材間の摺接によってゴミが発生する心配がなく、クリーンな環境を維持でき、接触子１の弾性変形を利用して十分な押圧力を得ることができ且つ接触面積を拡大して安定した接触状態を得ることが可能となった。
【００４０】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【００４１】
例えば、上述した実施の形態では、矩形の板バネ１ａを環状にして同一面を接合した構造の接触子１について説明したが、これに限らず、環状の接触部１ｂと取り付け部１ｃを別体とした接触子としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施の形態に係る接触子を備えた検査装置の概略構成を示す正面図。
【図２】図１の検査装置の平面図。
【図３】図１の検査装置に組み込まれた接触子の製造工程を説明するための図。
【図４】図１の検査装置にワークをセットする方法を説明するための動作説明図。
【図５】図４でセットしたワークに接触子を接触させた状態を示す動作説明図。
【図６】接触子をワークに接触させた瞬間を示す図。
【図７】接触子をワークに押圧接触させて弾性変形させた状態を示す図。
【図８】接触子をワークの接触面に対して傾斜した方向から接触させた場合における接触子の挙動を従来の導電接触ピンと比較して示す図。
【図９】接触子とワークとの間の横ズレを吸収するメカニズムを説明するための図。
【図１０】接触子とワークとの間の横ズレを吸収するメカニズムを説明するための図。
【符号の説明】
【００４３】
１…接触子、１ａ…板バネ、１ｂ…接触部、１ｃ…取り付け部、２…ワーク、２ａ…接触面、４…載置台、６…位置決めブロック、１０…検査装置、１１…フレーム、２０…押圧機構、２８…アーム、３４…回転軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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