(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板ばねプローブと、該板ばねプローブを片持ち支持するホルダと、該ホルダに固着された予圧ピンとを有し、
該板ばねプローブは該ホルダに固着される固定部と、該固定部に片持ち支持された第一板ばね部と、該第一板ばね部の自由端に片持ち支持され且つ該第一板ばね部よりばね定数が大きい第二板ばね部と、該第二板ばね部の自由端に形成された先端部と、該先端部の下方に突出する探針とを有し、
該探針が接触対象物と非接触の状態で該予圧ピンが該第一板ばね部の自由端近傍に接して該板ばねプローブに予圧を与え、該探針が接触対象物と接触して該板ばねプローブに所定以上の荷重がかかった状態で該第一板ばね部が該予圧ピンから離れるような位置関係で該板ばねプローブが該ホルダに固着されていることを特徴とするプローブヘッド。
【請求項２】
前記第一板ばね部は平行ばねであることを特徴とする請求項１記載のプローブヘッド。
【請求項３】
前記探針は先端が尖っており、且つ該先端が該板ばねプローブの長手方向最先端に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１記載のプローブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板等の電気的試験を行う装置に使用されるプローブヘッドに係り、特に、二個のプローブを適宜に移動して導体間の抵抗測定等を順次行う可動二点プローブ方式の自動試験装置に適したプローブヘッドに関する。
【０００２】
この可動二点プローブ方式の自動試験装置は多品種の試験に容易に対応できるが、測定点の増加に伴って試験に要する時間が増加する。近年、プリント配線板の高密度化が進み、測定点が増加しているため、これに使用するプローブヘッドは高速で動作させる必要がある。また、高密度のプリント配線板ではパッドが微小化されているから、プローブの接触によるパッド表面の傷を極力小さくする必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
可動二点プローブ方式の自動試験装置に使用されるプローブとしては、二本の探針の先端を接近させ易い板ばねプローブが主に採用されている。この板ばねプローブからなるプローブヘッドの従来例を、図４により説明する。図４は従来例を示す模式側面図である。同図において、１１は板ばねプローブであり、固定部１５と、固定部１５に片持ち支持された板ばね部１６と、板ばね部１６の自由端に形成された先端部１８と、先端部１８に固着された探針９から成る。この板ばねプローブ１１がその固定部１５でねじ４によりホルダ１２に固定されてプローブヘッドとなっている。
【０００４】
このプローブヘッドが試験装置に装着され、ホルダ１２を板ばねプローブ１１と共に降下させ、探針９が被測定物と接触し、被測定物を押圧して板ばねプローブ１１に撓みが生じた状態で測定が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のプローブヘッドでは、板ばねのばね定数が大きいと、探針を被測定物のパッドに高速で接触させた際に探針がパッド表面に大きな傷をつけ易い、という問題があり、一方、この傷を小さくするために板ばねの長さを長くしてそのばね定数を小さくすると、探針をパッドに高速で接触させた際に板ばねが振動して測定に影響を及ぼす、という問題があった。振動の問題を避け、安定した測定を行うためには、探針のスピードをパッドに接触する直前に落とすとか、接触後振動が収まるのを待って（タイマによる）測定を開始する等、試験装置のスループットを落とす方向の対策を必要としていた。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決して、探針を被測定物のパッドに高速で接触させても振動を起こさず、しかもそのパッドに大きな傷をつけることのないプローブヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、板ばねプローブと、該板ばねプローブを片持ち支持するホルダと、該ホルダに固着された予圧ピンとを有し、該板ばねプローブは該ホルダに固着される固定部と、該固定部に片持ち支持された第一板ばね部と、該第一板ばね部の自由端に片持ち支持され且つ該第一板ばね部よりばね定数が大きい第二板ばね部と、該第二板ばね部の自由端に形成された先端部と、該先端部の下方に突出する探針とを有し、該探針が接触対象物と非接触の状態で該予圧ピンが該第一板ばね部の自由端近傍に接して該板ばねプローブに予圧を与え、該探針が接触対象物と接触して該板ばねプローブに所定以上の荷重がかかった状態で該第一板ばね部が該予圧ピンから離れるような位置関係で該板ばねプローブが該ホルダに固着されていることを特徴とするプローブユニットとしている。
【０００８】
即ち、探針が接触対象物であるパッドに接触すると、先ずばね定数の大きい第二板ばねだけに荷重がかかり、その後、ばね定数の小さい第一板ばねにも荷重がかかるようになるから、探針が高速でパッドに接触しても振動は殆ど起こらず、しかもパッドの傷は大きくならない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜３を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は本発明のプローブヘッドを示す斜視図である。同図において、１は板ばねプローブ、２はホルダ、３は予圧ピン、４はねじである。板ばねプローブ１は固定部５、第一板ばね部６、第二板ばね部７、先端部８、探針９からなり、固定部５が第一板ばね部６を片持ち支持し、第一板ばね部６がその自由端６ａ側で第二板ばね部７を片持ち支持し、第二板ばね部７の自由端７ａ側に先端部８が形成され、先端部８に探針９が固着されている。
【００１１】
固定部５、第一板ばね部６、第二板ばね部７、先端部８は一体であり、材質は燐青銅やベリリウム銅等の金属若しくは軽くしかもばね弾性を有するエンジニアリング・プラスチックである。第一板ばね部６はばね定数を小さく且つストロークを大きく取るために全長を長くし、一方、第二板ばね部７は全長を短くしてばね定数を第一板ばね部６のそれより大幅に大きくしてある（例えば、前者の６ｇ／mmに対して後者は６０ｇ／mm）。
【００１２】
この例では、第一板ばね部６と第二板ばね部７は共に平行ばねである。これらは一枚の板ばねであってもよいが、一枚板ばねの場合、撓む際に湾曲して先端部８に固着した探針９の先端が横方向にも変位するから、少なくとも、ばね定数の小さい第一板ばね部６は平行ばねであることが望ましい。尚、平行ばねでも僅かな湾曲を生じるが、この例では、四隅をくびらせて所望のばね定数を得るようにすることで、この湾曲を防止している。
【００１３】
探針９は硬質の材料（例えば、超硬合金）が使用されており、先端は尖っている。探針９はその先端が板ばねプローブ１の長手方向の最先端となるように、先端部８の下方に斜めに突出している。従って、二組の板ばねプローブを対向させて近接した二つのパッド間の測定を行う際に、双方の探針９を十分に近付けることができる。
【００１４】
予圧ピン３はホルダ２の表面から突出するように固着されている。板ばねプローブ１は、その第一板ばね部６の自由端６ａ近傍で予圧ピン３に接し、第一板ばね部６が若干撓んで所望の予圧を生じるような位置関係で、ホルダ２にねじ４により固定されている。
【００１５】
このプローブヘッドは試験装置に装着され、ホルダ２を板ばねプローブ１と共に降下させ、探針９が被測定物と接触し、板ばねプローブ１に撓みが生じた状態で測定が行われる。図２は本発明のプローブヘッドの動作状態を示す模式側面図である。同図において、図１と同じものには同一の符号を付与した。同図（Ａ）はホルダ２を下げて探針９が被測定物１０のパッド１０ａに接触した直後の状態を示しており、第一板ばね部６はまだ予圧ピン３に接している。同図（Ｂ）はホルダ２を更に下げてパッド１０ａと探針９との接触圧が所定の値に達した状態を示しており、第一板ばね部６は予圧ピン３から離れている。
【００１６】
図３は本発明の板ばねプローブの荷重−変位線図である。
同図において、直線ｂは第一板ばね部６の特性、直線ａは第二板ばね部７の特性、直線ｃはａとｂを合成したものである。
前出の図２においてホルダ２を降下させて探針９がパッド１０ａに接触すると両者の間に接触圧を生じ、これが板ばねプローブ１の荷重となる。
接触後、更にホルダ２が降下するに従って荷重が増え、先ず第二板ばね部７だけが撓み、直線ａに沿ってＯ点からＤ点に至る。
Ｄ点で荷重と第一板ばね部６に作用する予圧が釣り合い、その後は第一板ばね部６も撓んで、直線ｃに沿うことになる。
【００１７】
以上のようなプローブヘッドを試験装置に装着し、プリント配線板のパッドに高速で探針を接触させた結果、衝撃による板ばねプローブの振動は殆ど発生せず、しかもパッドに着く傷は大きくならなかった。
【００１８】
本発明は以上の例に限定されることなく、更に種々変形して実施することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、探針を被測定物のパッドに高速で接触させても振動を起こさず、しかもそのパッドに大きな傷をつけることのないプローブヘッドを提供することができ、高密度プリント配線板の高速試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のプローブヘッドを示す斜視図である。
【図２】  本発明のプローブヘッドの動作状態を示す模式側面図である。
【図３】  本発明の板ばねプローブの荷重−変位線図である。
【図４】  従来例を示す模式側面図である。
【符号の説明】
１，１１  板ばねプローブ
２，１２  ホルダ
３  予圧ピン
４  ねじ
５，１５  固定部
６  第一板ばね部
６ａ  自由端
７  第二板ばね部
７ａ  自由端
８，１８  先端部
９  探針
１０  被測定物
１０ａ  パッド（接触対象物）
１６  板ばね部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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