(57)【要約】バレル（５２）、プランジャー（５４）及び背面に刳り貫かれた開口（６４）を有するスプリングプローブ（５）が提供される。開口の中心軸線（６８）は、プランジャーの軸線から離れる。プランジャーの軸線方向の力は、横の力に変えられて、電気接触のためにプランジャーをバレルに対して偏倚する。より軽く、より一様な偏倚及びバレル内のプランジャーの僅かな回転／揺れは、プローブの寿命及び電気性能を増大する。
2006501475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気構成要素と通電するための電気接触スプリングプローブアッセンブリであって、
接触頂部と、前記接触頂部と反対の位置にある端部とを有するプランジャーと、
前記頂部がバレルから突出する伸張位置と、前記頂部がバレル内に部分的に引き込む引き込み位置との間で前記プランジャーを縦軸線に沿って移動するための、前記端部を受け入れるための管状バレルとを備え、
前記プランジャーは、前記縦軸線から離れた第２の軸線を定める縦方向に伸びる開口を有しており、
さらに、前記電気接触スプリングプローブアッセンブリは、
前記プランジャーに縦方向の圧力をかけるスプリングを備え、
前記スプリングは、前記バレルと係合する第１端部と、前記開口内に受け入れられた第２端部とを有し、前記縦方向の圧力の一部分を横の圧力に変えて、前記プランジャーを前記バレルに対して偏倚することを特徴とする電気接触スプリングプローブアッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の電気接触スプリングプローブアッセンブリにおいて、
前記スプリングは、前記プランジャーの前記縦軸線まわりにトルクをかけて前記プランジャーを回転することを特徴とする電気接触スプリングプローブアッセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載の電気接触スプリングプローブアッセンブリにおいて、
前記プランジャーは、該プランジャーが前記引き込み位置と前記伸張位置との間で動く際に前記縦軸線まわりに回転することを特徴とする電気接触スプリングプローブアッセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の電気接触スプリングプローブアッセンブリにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線に概ね平行であることを特徴とする電気接触スプリングプローブアッセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載の電気接触スプリングプローブアッセンブリにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線と交差することを特徴とする電気接触スプリングプローブアッセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載の電気接触スプリングプローブアッセンブリにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線と概ね共面であることを特徴とする電気接触スプリングプローブアッセンブリ。
【請求項７】
電気装置と通電するための電気接触スプリングプローブであって、
端部と、縦軸線と、前記縦軸線対称から離れた中心軸線を有する前記端部内の開口とを有するプランジャーと、
前記プランジャーの前記端部を受け入れるための管状バレルと、
前記バレル内に配置された第１の端部と、前記開口内に配置された第２の端部とを有する、前記プランジャーを前記バレルに対して偏倚するためのスプリングとを備えていることを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項８】
請求項７に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記スプリングは、前記プランジャーの前記縦軸線まわりにトルクをかけて前記プランジャーを回転することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項９】
請求項８に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記プランジャーは、該プランジャーが前記引き込み位置と前記伸張位置との間で動く際に前記縦軸線まわりに回転することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１０】
請求項７に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線に概ね平行であることを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１１】
請求項７に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線と交差することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１２】
請求項７に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線と概ね共面であることを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１３】
電気構成要素と通電するための電気接触スプリングプローブであって、
接触頂部と、前記接触頂部と反対の位置にある端部と、縦軸線と、前記縦軸線から離れた中心軸線を有すると共に前記接触頂部の方に概ね伸びる前記端部内の開口とを有するプランジャーと、
前記プランジャーの前記端部を受け入れ、かつ保持するための、内面を有するバレルと、
前記バレルと係合する第１端部と、前記開口内に受け入れられた第２端部とを有し、前記プランジャーに軸方向の力をかけるスプリングとを備え、
前記開口は、前記軸線方向の力の一部分を横軸方向の力に変えて、前記プランジャーの前記端部を前記バレルの前記内面の一部に対して偏倚することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記スプリングは、前記プランジャーの前記縦軸線まわりにトルクをかけて前記プランジャーを回転することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記プランジャーは、該プランジャーが前記引き込み位置と前記伸張位置との間で動く際に前記縦軸線まわりに回転することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１６】
請求項１３に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線に概ね平行であることを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１７】
請求項１３に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線と交差することを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【請求項１８】
請求項１３に記載の電気接触スプリングプローブにおいて、
前記第２の軸線は、前記縦軸線と概ね共面であることを特徴とする電気接触スプリングプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、バッテリー型接触子及び相互接続プローブに関し、特に、電気検査装置やバッテリー接触装置で使用される、ばね負荷された接触プローブ及びそのプローブを偏倚する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のばね負荷された電気的な接触プローブは、概ね、外方レセプタクル、移動可能なプランジャー及びスプリングを収容するバレルを有する。スプリングは、プランジャーの背部に対して力を加えて、プランジャーをバレルに対して外方に偏倚する。プランジャーは、スプリングに対して向けれた力によって所定距離バレルの内方に押し入れることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バッテリー型接触子及び相互接続プローブの設計は、概ね、最良の性能ために最適にされた回路を有する、コンパクトで耐久性があり信頼性が高い設計を必要とする。これらの接触子は、例えばエレクトロニクス、プリント回路基板、コンピューターチップを検査するための装置に利用される。他に、典型的に、バッテリーチャージ装置、移動電気通信装置、連結装置、他の移動可能な電気装置に利用される。接触子は、電力導線かまたは信号搬送手段として使用され、様々な環境状件に依存する。
【０００４】
製品は、電流の大きさを維持しながら、サイズを小さくし続け、あるいは性能を高め続けるので、より小さい接触子の必要性が増し続ける。しかし、プローブ接触子の順応性は、アッセンブリの多くの部品の許容誤差を受け入れるのに重要であり続ける。多くの場合、この順応性は、割り当てられた空間内でスプリングが供給できるよりずっと長いプランジャー行程を有するプローブを必要とする。これは、スプリングに対する追加的な空間を供給するためにプランジャーの背部を刳り貫くことによって補われる。その結果生じるプローブの性能は機械的に良好であるが、ある場合には電気性能は、スプリング及び検査中の装置の機能によって妥協される。具体的に述べると、検査での装置がプランジャーの頂部を直接下方に押して、スプリングがプランジャーとバレルとの間に所望の接触を直ちに強める力を発生する場合、その力は、最適な電気性能に対して必要とされるが、非常に小さいか存在しないことがある。その結果、不良で信頼性のないプローブの電気性能が生じる。
【０００５】
当業者で公知であるように、電流は、経路の抵抗に依存する量で全ての有効な経路を平行に流れる。スプリングは、設計の特質によって、非常に大きな抵抗を有し、主要な回路であれば不良な性能を生じる。同様に、接触抵抗として称される、バレルの内径（ＩＤ）とプランジャーとの間の大きな抵抗は、不良な性能又は故障につながる。大きな接触抵抗は、概ね、バレルの内径（ＩＤ）とプランジャーとの間の低接触力、メッキ材料、汚物やくず等の汚染物質又は潤滑油を含有するバレル及びプランジャーの不良な電導性材料のためである。良好なプローブの設計は、適切な材料の選択、メッキの選択、清潔／取り扱いへの注意、プランジャーの軸受け面をバレルの内径（ＩＤ）に対して押しつける作用であるいわゆる偏倚作用を通じたバレルの内径（ＩＤ）とプランジャーとの間の接触力の増加によって、接触抵抗を最小限にする。
【０００６】
プローブの偏倚を改善する努力で、多くの設計が創作されている。最も一般的で好結果が得られるのは、プランジャーの後部に傾斜切断部を提供することである。大きな横方向の力が、傾斜切断部に対して押すスプリングから生じ、バレルとプランジャーとの間の安定した一定の接触力を生じる。この接触力は、スプリングを通らないで電流がプランジャーからバレルに流れるのを確実にし、また、最も低いバレルとプランジャー間の接触抵抗を提供する。このタイプの設計の不利な点は、機械的摩損でプローブの故障となる、プランジャーとバレルとの間に発生されるより高い摩擦である。
【０００７】
背部が刳り貫かれたプランジャーに関しては、この偏倚を引き起こす角度が付いた面をつくることはできない。従って、偏倚を発生するのに他の方法を利用しなければならない。ある方法は、偏倚を促進するためにプランジャーの前端の設計の変更を伴うが、他の方法は、特別なバレルや中子などを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、背面に刳り貫かれた穴又は開口を有するプランジャーであり、開口は、プランジャーの縦軸線から離れている開口の中心線を有する。プランジャーに抗するスプリングの力は、プランジャーの縦軸線即ち中心線ともはや直接的に一致しない。例えば、検査中の装置又はバッテリー接触にプランジャーが相偶すると、直接の連結力又はモーメント力が生じる。このモーメントは、プランジャーに及ぼされた軸方向の力の一部分を、横方向の力に変換する。このモーメントは、プランジャーの軸受け面をバレルの内径に対して押しつけることにより必要とされる偏倚を発生する。その枢点は、プランジャーと検査中の装置との接触点である。スプリングの力が大きいほど、生じるモーメントは大きく、接触力が大きい。
【０００９】
中心位置から外れた穴のために、スプリングの動き即ち“くねった動き”が生じる。スプリングの両端部自身は、それらのために作られた空洞内で中心に位置する傾向がある。二つの空洞が一直線に合っていないので、スプリングは、コイルの中心で撓まるを得ない。さらに、この撓みは、プランジャーの空洞がスプリングの中心に伸びていれば、プランジャーの偏倚を増大する。
【００１０】
この設計の追加の利点は、プランジャーとバレルとの間の力は、通常の偏倚プランジャーほどは大きくなく、摩損が少ないためにより長い寿命に帰する。通常の偏倚設計では、摩損は、プランジャーの過酷な偏倚のせいで、プランジャーとバレルとの間で局部的に集中される。積極性の少ない偏倚を有するこの新規な設計は、バレル及びプランジャーの接触点にわたって摩損をより均一に分散し、それによって、摩損を軽減し、プローブの寿命を増大する。さらに、スプリングの作用によるバレル内でのプランジャーのやや無作為な回転は、摩損をさらに分散すると共に軽減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、先行技術の電気接触プローブ１０を図示する。先行技術のプローブ１０は、プランジャー１４を受け入れるためのバレル１２を有する。バレル１２のクリンプ１６はプランジャー１４をバレル１２内に保持する。プランジャー１４の後部の傾斜切断部１８は、傾斜切断部１８に対して押圧し、かつ、プランジャー１４をバレル１２の内径２２に対して押しつけるスプリング２０の横軸方向の力を発生するために提供される。プランジャー１４とバレル１２の接触力は、バレルとプランジャーとの間の電気経路を提供する。傾斜面１８は、スプリングの撓みを生じ、スプリングをバレル１２の内面に対して擦らせ、スプリングの寿命を縮小し、バレル１２の内径２２の摩耗を増大する。
【００１２】
図２は、先行技術の一般的な背面が刳り貫かれた電気的接触プローブ３０を図示する。プローブ３０は、プランジャー３４を受け入れるためのバレル３２を有する。プランジャー３４は、参照符号３６によって示すようにスプリング３８を受け入れるための背面が刳り貫かれた穴を有する。この穴３６は、プランジャー３４の中心軸線４０と合致して刳り貫かれる。クリンプ４２は、プランジャー３４をバレル３２内に保持する。プランジャー３４とバレル３２の接触は、バレル３２の内面４４に沿って断続的である。
【００１３】
図３乃至図５は、参照符号５０によって概ね示された本発明の電気的接触プローブを図示する。プローブ５０は、プランジャー５４を受け入れるための中空バレル５２を有する。プランジャー５４は、頂部５６と、肩部又はフランジ５８と、端部６０とを有する。プランジャー５４は、横断面が概ね円形であり、フランジ５８を横切って端部６０から頂部５６まで縮小する径を有する。バレル５２のクリンプ６２は、プランジャー５４をバレル５２内に保持する。
【００１４】
プランジャー５４は、スプリング６６を受け入れるための背面が刳り貫かれた穴又は開口６４を有する。好適実施態様では、開口６４の中心軸線６８は、プランジャー５４及び空洞５３の縦軸線すなわち中心軸線と概ね平行である。開口６４は、プランジャー５４及び空洞５３と共通の軸線を共有しないので、スプリング６６は、その両端部自身が空洞５３及び開口６４の中で中心に位置すると僅かに撓む。スプリングの力は、プランジャーの中心線７０と直線的に一致せず、従って、例えば、プランジャー５４が検査中の装置又はバッテリーと接触すると、即座に連結力又はモーメント力が生じる。このモーメントは、スプリング６６によってプランジャー５４に及ぼされた軸方向の力の一部分を、プランジャー５４の縦軸線７０に概ね垂直な側方すなわち横軸方向の力に変換する。このモーメントすなわちトルクは、プランジャーの軸受け面（端部６０の外面）をバレルの空洞５３の内径５５に対して押しつけて偏倚を発生する。モーメントの枢点は、プランジャー５４の先端部５６あるいはプランジャー５４と検査中の装置又は電気装置と装置との接触点である。スプリングの力が大きいほど、生じるモーメントは大きく、そのモーメントはプランジャー５４とバレル５２とのより大きな接触力を発生する。
【００１５】
上記偏倚すなわちバレル５２とプランジャー５４との接触は、バレル５２とプランジャー５４との良好な電気伝導のために必要である。しかしながら、表面間の接触は、又はプローブを摩耗させ、ついには役に立たなくするかも知れない。スプリング６６の僅かな撓みによって発生したモーメントに加えて、中心位置から外れた開口６４が、空洞５３及び開口６４の中でスプリング６４をねじらせ又は回転させ、プランジャー５４を空洞５３内で僅かに回転させる。この僅かな回転は、プローブ５０が使用される際にプランジャー５４とバレル５２との接触領域を変えることができる。従って、摩耗がより大きな領域に広がり、結果としてプローブの寿命が伸びる。バレル５２内のプランジャー５４の僅かな回転は、スプリング６０の圧縮量やバネの力に基づいて幾分無作為であるということを認識されるべきである。
【００１６】
図６及び図７を参照すると、プランジャー５４の他の実施例が示されている。穴７４の中心線７２がプランジャー５４の回転軸線７０に概ね平行でない点を除いて、プランジャー５４は、頂部５６，肩部５８及び端部６０を有する図３乃至図５に示されたプランジャーと物理的に同じである。穴７４は、中心線７０に対して僅かな角度で端部６０の中心からプランジャー５４の頂部５６の方へ伸びる。
【００１７】
穴７４は、プランジャー５４及び空洞５３と中心線を共有しないので、スプリング６６は、その両端部自身が空洞５３及び開口６４の中で中心に位置すると僅かに撓む（バレルの空洞５３とスプリング６６の配置に関しては図３を参照）。スプリングの力は、プランジャーの中心線７０と一致せず、従って、プランジャー５４が検査中の装置に接触すると、即座に連結又はモーメントが生じ、バレルの空洞５３の内径５５に対してプランジャーを偏倚する。スプリング６６の圧縮によって、バレル５２の空洞５３内でプランジャー５４の僅かな回転又は揺動が発生する。
【００１８】
図８乃至図１３を参照すると、プランジャー５４に関して３つの追加の実施例が示されている。各実施例において、開口８２，８４，８６の中心線７６，７８，８０は、それぞれプランジャー５４の縦軸線７０と概ね平行ではない。図８及び図９に示されているように、開口８２の中心線７６は、図８の左側において縦軸線７０の上方で始まり、プランジャー５４のほぼ中間点で軸線７０と交差し、図８の右側において軸線７０の下方で終わる。図８及び図９に示された実施例では、開口７６の中心軸線７６は、プランジャーの縦軸線７０と共面である。
【００１９】
図１０及び図１１を参照すると、開口８４の中心軸線７８は、プランジャー５４の縦軸線７０と共面でない。この実施例では、開口８４は、例えば、中心位置から外れ、かつ、縦軸線７０に関して僅かな角度で刳り貫かれる。
【００２０】
本発明のいくらかの形態が図示され、記述されているが、そのような限定が以下の特許請求の範囲内に含有される限りを除いてそれらに限定されないということを理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、傾斜切断されたプランジャーを有する先行技術のスプリングプローブを示す側断面図である。
【図２】図２は、背面が刳り貫かれたプランジャーを有する先行技術のスプリングプローブを示す断面図である。
【図３】図３は、背面に刳り貫かれた偏心の穴を備えるプランジャーを有する本発明のスプリングプローブを示す断面図である。
【図４】図４は、図３のプランジャーの端部を線４−４から見た左端部の概略図である。
【図５】図５は、プランジャーの縦軸線に概ね平行な中心軸線を持つ開口を有する図３のプランジャーの部分側面概略図である。
【図６】図６は、プランジャーの縦軸線から逸れた中心軸線を持つ開口を有する図５のプランジャーの他の実施例の部分側面概略図である。
【図７】図７は、図６のプランジャーの左端面概略図である。
【図８】図８は、プランジャーの縦軸線と交差する中心軸線を持つ開口を有する図５のプランジャーの他の実施例の部分側面概略図である。
【図９】図９は、図８のプランジャーの左端面概略図である。
【図１０】図１０は、プランジャーの縦軸線と共面でない中心軸線を持つ開口を有する図５のプランジャーの他の実施例の部分側面概略図である。
【図１１】図１１は、図１０のプランジャーの左端面概略図である。
【図１】
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【図２】
2006501475.tif 000004
【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】
2006501475.tif 000011
【図１０】
2006501475.tif 000012
【図１１】
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【国際調査報告】
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