(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに多数のピンプローブを扇状に並べて、それ等の隣接する２本のピンプローブをいずれも先端間の距離を短く、後端間の距離を長く配置し支持してなる多ピンプローブユニットにおいて、上記各ピンプローブにいずれも直線棒を用い、それ等の各ピンプローブを一定距離離して配置した２個の径の大きな球と径の小さな球との各中心を通って貫通するガイド穴内にそれぞれ挿通し、その両球によってピンプローブの移動を案内させ、それ等の大球を隣接する球同士がいずれも接触して線状に並び、又小球を隣接する球同士がいずれも接触して線状に並んで、大球列と小球列が平行となるように支持することを特徴とする多ピンプローブユニット。
【請求項２】
ベースに各大球の一部をそれぞれ収納する線状溝と各小球の一部をそれぞれ収納する線状溝を平行となるように設け、それ等の線状溝に収納した大球、小球を押圧により所定位置にそれぞれ支持し、その押圧の解除により所定位置からそれぞれ解放する押圧・解除手段を備え付けることを特徴とする請求項１記載の多ピンプローブユニット。
【請求項３】
各大球を大径の筒内に収納し、又各小球を小径の筒内に収納して大球列と小球列を形成し、それ等の大、小筒に大、小球を貫くピンプローブが挿通するガイド穴をそれぞれ設け、それ等の大、小筒をベースで支持することを特徴とする請求項１記載の多ピンプローブユニット。
【請求項４】
ベースに各ピンプローブの後端部を支持する後端部支持部材を固定し、その後端部支持部材に各ピンプローブの後端部が挿通するガイド穴を設け、それ等の各ピンプローブの後端部にピンプローブを常に後方に付勢し、所定位置で止めるストッパー付き付勢手段を設けることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の多ピンプローブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ−Ｙ方式インサーキットテスタ等の回路基板検査装置に備える多ピンプローブユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実装基板即ち多数の電子部品等を半田付けしたプリント基板はインサーキットテスタを用いて、その基板の必要な測定点に適宜ピンプローブの先端を接触させ、それ等の各部品の有無を電気的に検出し、或いは各部品の特性値を電気的に測定して基板の良否の判定を行っている。特に、Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタでは被検査基板を載せて固定する測定台上にＸ−Ｙユニットを設置し、そのＸ軸方向に可動するアームの上にＹ軸方向に可動するＺ軸ユニットを備え、そのＺ軸ユニットにアクチュエータを備えてピンプローブをＺ軸方向に可動可能に支持している。そして、検査時にはＸ−Ｙユニットを制御して、ピンプローブを基板の上方からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動し、予め設定した各測定点に順次接触する。
【０００３】
しかも、検査時には通常１部品毎に複数個の測定点を同時に測定しなければならないので、インサーキットテスタに測定点の数に一致する複数個のＸ−Ｙユニットを備え付け、各Ｘ−Ｙユニットを個々的に制御して、それ等に備えたピンプローブの移動をそれぞれ行なっている。それ故、検査のスピードを上げ難い。その上、基板上には通常リード（ピン）ピッチの異なる多種類のＩＣが実装されているので、特にＩＣを検査する場合等に問題がある。そこで、本出願人は先に特願平６−１７２１３６号としてＩＣの検査をスピード化するため、絶縁ベースに多数のピンプローブを互いに離して先端が直線状に並ぶように備え付けた多ピンプローブユニットを採用し、その多ピンプローブユニットをＺ軸ユニットに設置して、各ピンプローブをＩＣに備えられている多数のリード又はそれ等のリードが接続すべき対応する多数のパターンに同時に接触させた後に、順次必要な測定を行う方法を提示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような多ピンプローブユニットを構成する絶縁ベース１０は図６に示すような正面形状を有し、その上端部付近と下端部にそれぞれ正面方向にほぼ一定幅で均等に突出するアーチ状の支持部１２、１４を設け、そこには点線で示す位置に多数例えば１３本のピンプローブをそれぞれ差し込むための上下に貫通する支持穴１６（１６ａ、……１６ｍ）、１８（１８ａ、……１８ｍ）を配設してある。そして、ベース１０に対し、各ピンプローブを対応する穴１６、１８にそれぞれ差し込み、各ピンプローブの中心線２０（２０ａ、……２０ｍ）が一点鎖線で示す位置にくるように配置する。しかも、これ等の各支持穴１６、１８は全てのピンプローブの本体（金属棒）をそれぞれ突出させた時にそれ等の先端間が均一ピッチになるような角度にする。それ故、ベース１０の構造が複雑となり、高精度の加工が難しく、加工に時間が掛かる等の問題がある。
【０００５】
又、各支持穴１６、１８に差し込むピンプローブ２２も図７に示すような複雑な構造を備えている。それ故、部材の加工や組立てに時間が掛かるばかりでなく、精度高く作らないと均一ピッチが得られない。なお、２４がエアシリンダー、２６、２８がそのエアシリンダー２４の管壁に開けたエア供給口と排出口、３０がエアシリンダー２４の内部に収納したピストン、３２がそのピストン３０と一体に結合している金属棒、３４がその金属棒３２の突出後退を案内するガイド、３６が金属棒３２を後退する方向に付勢する圧縮コイルスプリング、３８が計測部との接続用端子である。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、第１にピンプローブと多数のピンプローブを支持する構造とを共に簡単なものにして、部材の加工時間やユニットの組み立てに要する時間を短く大量生産に適するようにし、更に部材の加工精度も高めて均一ピッチを得ることのできる多ピンプローブユニットを提供することを目的とする。
又、第２に多数のピンプローブを所定位置にそれぞれ配設する組み立て時間を短くし、しかも任意のピンプローブの交換を簡単に行える多ピンプローブユニットを提供することを目的とする。
【０００７】
又、第３に多数のピンプローブを所定位置に正確にそれぞれ配設して、一層均一のピッチを得ることのできる多ピンプローブユニットを提供することを目的とする。
又、第４に駆動部を分離、独立させることのできるコンパクトで取り扱いの容易な多ピンプローブユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１目的に対応する多ピンプローブユニットではベースに多数のピンプローブを扇状に並べて、それ等の隣接する２本のピンプローブをいずれも先端間の距離を短く、後端間の距離を長く配置して支持する。そして、各ピンプローブにいずれも直線棒を用い、それ等の各ピンプローブを一定距離離して配置した２個の径の大きな球と径の小さな球との各中心を通って貫通するガイド穴内にそれぞれ挿通して、その両球によってピンプローブの移動を案内させ、それ等の大球を隣接する球同士がいずれも接触して線状に並び、又小球を隣接する球同士がいずれも接触して線状に並んで、大球列と小球列が平行となるように支持する。
【０００９】
又、第２目的に対応する多ピンプローブユニットではベースに各大球の一部をそれぞれ収納する線状溝と各小球の一部をそれぞれ収納する線状溝を平行となるように設け、それ等の線状溝に収納した大球、小球を押圧により所定位置にそれぞれ支持し、その押圧の解除により所定位置からそれぞれ解放する押圧・解除手段を備え付ける。なお、押圧手段として各線状溝の所定位置に各球を押し込むように押圧する引張コイルスプリング付き押圧部材を用い、更に隣接する各球がいずれも接触するように押圧する圧縮コイルスプリング付き押圧部材を用いるとよい。
【００１０】
又、第３目的に対応する多ピンプローブユニットでは各大球を大径の筒内に収納し、又各小球を小径の筒内に収納して大球列と小球列を形成し、それ等の大、小筒に大、小球を貫くピンプローブが挿通するガイド穴を対応させてそれぞれ設け、それ等の大、小筒をベースで支持する。
【００１１】
又、第４目的に対応する多ピンプローブユニットではベースに各ピンプローブの後端部を支持する後端部支持部材を固定し、その後端部支持部材に各ピンプローブの後端部が挿通するガイド穴を設け、それ等の各ピンプローブの後端部にピンプローブを常に後方に付勢し、所定位置で止めるストッパー付き付勢手段を設ける。なお、ストッパー付き付勢手段としてピンプローブの先端付近にストッパーとなる端子兼用の鍔状部材を固定し、その鍔状部材と大球との間にピンプローブの後端部に巻回した付勢手段となる圧縮コイルスプリングを介在するとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明を適用したＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸に備える多ピンプローブユニットとそれ等の各ピンプローブを駆動するエアシリンダ群とを示す前側押圧手段等を省略した概略正面図、図２はその右側押圧手段等を省略した概略右側面図である。図中、４０は多ピンプローブユニット、４２、４４はその左右側面側に配置したプラスチック製等の絶縁ベース、４６はそれ等のベース４２、４４と一体に結合した背面側の絶縁ベースである。なお、これ等の絶縁ベース４２、４４、４６は全体を射出成形等により同時に一体に成形してもよいし、個別に成形した後に組み立てて一体に結合してもよい。
【００１３】
又、４８（４８ａ、……４８ｍ）はいずれも超硬合金製等の金属棒からなるピンプローブ、５０（５０ａ、……５０ｍ）はそれ等の各ピンプローブ４８を支持するセラミックス等の絶縁体からなる径の大きな球、５２（５２ａ、……５２ｍ）は同質の径の小さな球である。これ等の各ピンプローブ４８は図３に示すような直線棒にし、先端を鋭く突出させ、後端に丸みを設ける。又、大球５０と小球５２にはピンプローブ４８を挿通するため、図４に示すように中心を通って貫通するガイド穴５４、５６をそれぞれ設ける。なお、各ガイド穴５４、５６の内径はいずれも等しくし、ピンプローブ４８を各ガイド穴５４、５６に挿通して自在に前進、後退の移動ができるようにするため、ピンプローブ４８の外径より僅かに大きくする。
【００１４】
これ等の多数即ち１３本のピンプローブ４８をベース４２、４４、４６に備え付ける場合、各ピンプローブ４８を一定距離離して配置した２個の大球５０、小球５２によってその後端寄り部分と先端寄り部分の２箇所をそれぞれ案内させ、更に全ての大球５０を隣接する球同士がいずれも接触して直線状に並び、又全ての小球５２を隣接する球同士がいずれも接触して直線状に並んで、大球列と小球列とが平行となるように支持しなければならない。何故なら、多数のピンプローブ４８を扇状に並べて、それ等の隣接する２本のピンプローブ４８をいずれも先端間の距離を短く、後端間の距離を長く配置する必要があるからである。
【００１５】
そこで、背面側ベース４６にはその正面の上端部と下端部とに各大球５０の一部をそれぞれ収納するＶ形に凹んだ直線溝５８と各小球５２の一部をそれぞれ収納するＶ形に凹んだ直線溝６０とを平行に配置して設ける。すると、各大球５０と各小球５２とを対応する直線溝５８、６０にそれぞれ一部ずつ入れることにより大球列と小球列とを直線状に並べて平行に配置できる。
【００１６】
又、右側ベース４４にはその上端部寄り部分と下端部とに、直線溝５８に収納した隣接する大球５０同士がいずれも接触するように右から左方向に押圧し、その押圧を解除できる側方押圧・解除手段６２と、直線溝６０に収納した隣接する小球５２同士がいずれも接触するように右から左方向に押圧し、その押圧を解除できる側方押圧・解除手段６４とをそれぞれ設ける。そして、前者の側方押圧・解除手段６２には圧縮コイルスプリング６６付きの押圧部材６８を用い、後者の押圧・解除手段６４には圧縮コイルスプリング７０付きの押圧部材７２を用いる。なお、両押圧部材６８、７２はいずれも球を直接押す拡張した頭部と右側ベース４４に設けた貫通穴に挿通し支持されている棒状の足部とから構成し、それ等の各足部のベース４４より突出する頭部側部分に圧縮コイルスプリング６６、７０をそれぞれ巻回する。
【００１７】
これ等の両側方押圧・解除手段６２、６４を用いて、右端にある大球５０ｍと小球５２ｍとをそれぞれ押すと、大球列と小球列をそれぞれ押すことになり、左端にある大球５０ａと小球５２ａとをいずれも左側ベース４２の上端部寄り部分と下端部とにそれぞれ押し付けることができる。又、全ての大球５０と小球５２が各直線溝５８、６０から抜け落ちるのを防止するため、それ等の大球５０と小球５２を各直線溝５８、６０の所定位置にそれぞれ押し込むように前から後方向に押圧し、その押圧を解除できる後方押圧・解除手段７４、７６をそれぞれ設ける。
【００１８】
そして、前者の後方押圧・解除手段７４には例えば引張コイルスプリング７８付きの押圧部材８０を用い、後者の後方押圧・解除手段７６には例えば引張コイルスプリング８２付きの押圧部材８４を用いる。しかも、両押圧部材８０、８４は全ての大球５０と小球５２とをそれぞれ列毎に一度に押圧できるようにするため、いずれも細長い部材にし、その部材８０の両端部に引張コイルスプリング７８の一端をそれぞれ止め、又、部材８４の両端部にも引張コイルスプリング８２の一端をそれぞれ止める。なお、各引張コイルスプリング７８、８２の他端は多ピンプローブユニット４０を備え付けるＺ軸ユニットのベース等に固定する。
【００１９】
このようにして、ベース４２、４４、４６に直線溝５８、６０を設け、押圧・解除手段６２、６４、７４、７６を備え付けると、大球列と小球列に対する押圧とその解放を自在に行えるため、ベース４２、４４、４６の所定位置に１３本のピンプローブ４８をそれぞれ配置して備え付ける組み立て時間を短縮化できる。しかし、そのままでは１３本のピンプローブ４８を扇状に並べて、それ等の隣接する２本のピンプローブ４８をいずれも先端間の距離を短く、後端間の距離を長く配置しても、各ピンプローブ４８が対となる大球５０、小球５２からそれぞれ抜け落ちてしまい、所定の位置を保つことができない。そこで、左右の側面ベース４２、４４に各ピンプローブ４８の後端部を挿通するガイド穴８６（８６ａ……、８６ｍ）をそれぞれ対応させて設けたアーチ状の後端部支持部材８８を掛け渡してその両端部をビス９０等によりそれぞれ固定する。
【００２０】
又、これ等の各ピンプローブ４８の後端部にストッパー９２付きの付勢手段９４をそれぞれ備え付ける。そして、ストッパー９２には例えば屈曲した端子部を有するステンレス製等の鍔状部材を用い、付勢手段９４には例えば圧縮コイルスプリングを用いる。しかも、計測部と接続する端子兼用鍔状部材９２はピンプローブ４８の後端近傍にろう付け等により固定し、圧縮コイルスプリング９４はその鍔状部材９２と大球５０との間に介在してピンプローブ４８の後端部付近に巻回する。すると、ピンプローブ４８を常に後方に付勢し、その後端部が不使用時に少し支持部材８８から後方に突出する所定位置でピンプローブ４８を支持できる。なお、鍔状部材９２は後端部支持部材８８の当然内側に設置する。
【００２１】
このようにして、多ピンプローブユニット４０を構成すると、各ピンプローブ４８を直線棒にし、それ等のガイドに大球５０と小球５２を用い、それ等の大球５０と小球５２を押圧してベース４２、４４、４６に支持する構造を基本にするため、各ピンプローブ４８とそれ等のピンプローブ４８を支持する構造が簡単なものになる。しかも、ベース４２、４４、４６、ピンプローブ４８、大球５０、小球５２等の部材の加工時間やユニット４０の組み立てに要する時間を短くし、更に部材の加工精度も高めて均一ピッチを得ることができる。なお、全てのピンプローブ４８を突出させた時に先端間が均一ピッチになるようにする。
【００２２】
そして、多ピンプローブユニット４０の各ピンプローブ４８を駆動する駆動部９６を分離、独立させると、多ピンプローブユニット４０をコンパクトで取り扱い易いものにできる。その際、駆動部９６にはＺ軸ユニットのベースで支持し、各ピンプローブ４８に対応させてエアシリンダー９８（９８ａ、……９８ｍ）を備え付ける。なお、１００は空気供給孔等を有するシリンダー、１０２はピストン、１０４は先端を拡張したピストンロッド、１０６はピストンロッド１０４を常に後退する方向に付勢する圧縮コイルスプリングである。
【００２３】
検査時にはこれ等の多ピンプローブユニット４０と駆動部９６とをＸ−ＹユニットのＺ軸ユニットに備え付けた後、そのＸ−Ｙユニットを制御する。すると、被検査物たる例えばＩＣの多数のリードの上方に各ピンプローブ４８を対応させてそれぞれ配置できる。そこで、各エアシリンダ９８を一度に駆動し、各ピストンロッド１０４の先端部で対応するピンプローブ４８の後端をそれぞれ押し、ピンプローブ４８を突出させて先端を対応するリード上に当接する。すると、適宜数の直接測定の対象としたピンプローブ４８に計測部より電圧を印加し、又は電流を流す等して測定を行える。因みに、破損したピンプローブ４８の交換をする場合は大球列と小球列に対する押圧を解除して大球５０と小球５２を解放し、任意のピンプローブ４８を一対の大球５０、小球５２と圧縮コイルスプリング９４を取り付けたユニット状態のまま取り外して、新たな同一ユニットと交換する等すればよく、ピンプローブの交換を簡単に行える。
【００２４】
なお、上記実施の形態では多数のピンプローブ４８をベース４２、４４、４６に備え付ける際、各ピンプローブ４８の移動を案内する多数の大球５０と小球５２を直接ベース４６に設けた対応する直線溝５８、６０内にそれぞれ収納して大球列と小球列を形成し、更に押圧・解除手段６２、６４、７４、７６を用いて支持したが、図５に示すように多数の大球５０を全て大径の直線筒１０８の内部に収納し、又多数の小球５２を全て小径の直線筒１１０の内部に収納して大球列と小球列を形成し、それ等の大、小筒１０８、１１０に大、小球５０、５２を貫くピンプローブ４８が挿通するガイド穴１１２（１１２ａ、……１１２ｍ）、１１４（１１４ａ、……１１４ｍ）を対応させてそれぞれ設け、それ等の大、小筒１０８、１１０をベース４２、４４、４６に同様に支持してもよい。
【００２５】
後者の場合には大、小筒１０８、１１０に多数の大、小球５０、５２を全て収納し支持するため、大、小球５０、５２の所定位置からのずれを一層良く防止できる。それ故、多数の各ピンプローブ４８を所定位置に正確にそれぞれ保つことができ、均一ピッチを一層得易くなる。なお、大、小筒１０８、１１０の両端には隣接する大球５０同士がいずれも接触し、又隣接する小球５２同士がいずれも接触するように保つ支持蓋１１６（１１６ａ、１１６ｂ）、１１８（１１８ａ、１１８ｂ）をそれぞれ備え付ける。又、各ピンプローブ４８の挿通を容易にするため、大、小筒１０８、１１０の内径を大、小球５０、５２の外径より僅かに大きくして、大、小筒１０８、１１０の内部で大、小球５０、５２がある程度自在に回転できるようにする。
【００２６】
又、上記実施の形態では背面ベース４６に直線溝５８、６０を平行に設けることにより、大球列と小球列をそれぞれ直線状にし、それ等の大球列と小球列を平行に配置して支持する場合について説明したが、そのような各溝をそれぞれ径の大きな円弧溝にして平行に設け、大球列と小球列をそれぞれ大円弧状にし、それ等の大球列と小球列を平行に配置して支持することもできる。そして、収納筒１０８、１１０を使用する場合には弾力性を有するものを用い円弧状に曲げて使用する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、請求項１記載の発明では各ピンプローブにいずれも直線棒を用い、それ等の各ピンプローブのガイドにピンプローブが挿通する中心を通るガイド穴をそれぞれ有する一対の大、小球を用いて、それ等のピンプローブを挿通した大球列と小球列とを一定距離離して平行に支持するため、ピンプローブと多数のピンプローブを支持する構造とを共に簡単なものにして、部材の加工やユニットの組み立てに要する時間を短くし、大量生産に適するようにできる。しかも、部材の加工精度を高めて均一ピッチを得易くできる。
【００２８】
又、請求項２記載の発明ではベースに設けた平行な直線溝の内部に大球と小球を一部ずつ収納して大球列と小球列とを形成し、それ等の大、小球列に対して押圧・解除手段を用いるため、多数の大、小球に対する押圧とその解除が可能となり、多数のピンプローブを所定位置にそれぞれ配設する組み立て時間を短くし、しかも任意のピンプローブの交換を簡単に行える。
【００２９】
又、請求項３記載の発明では、多数の大、小球を大、小筒内にそれぞれ収納して大、小球列を形成するため、大、小球の所定位置からのずれを一層良く防止できる。それ故、多数の各ピンプローブを所定位置に正確にそれぞれ配設して一層均一のピッチを得ることができる。
【００３０】
又、請求項４記載の発明では、ベースに各ピンプローブの後端部を挿通するガイド穴付きの後端部支持部材を固定し、それ等の各後端部にピンプローブを常に後方に付勢し、所定位置で止めるストッパー付き付勢手段をそれぞれ備え付けるため、各ピンプローブを駆動する駆動部を分離、独立させることが可能になり、多ピンプローブユニットをコンパクトで取り扱いの容易なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸ユニットに備える多ピンプローブユニットとそれ等の各ピンプローブを駆動する駆動部たるエアシリンダー群とを示す前側押圧手段等を省略した概略正面図である。
【図２】同多ピンプローブユニットとエアシリンダー群とを示す右側押圧手段等を省略した概略右側面図である。
【図３】同多ピンプローブユニットに備えるピンプローブを示す正面図である。
【図４】同多ピンプローブユニットに備える大球と小球を示す正面図である。
【図５】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸ユニットに備える多ピンプローブユニットの他の一形態の要部を示す正面図である。
【図６】従来のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸ユニットに備える多ピンプローブユニットを構成する絶縁ベースの概略正面図である。
【図７】同多ピンプローブユニットに備えるピンプローブの断面図である。
【符号の説明】
４０…多ピンプローブユニット  ４２、４４…左右側面ベース  ４６…背面ベース  ４８…ピンプローブ  ５０、５２…大、小球  ５４、５６、８６、１１２、１１４…ガイド穴  ５８、６０…直線溝  ６２、６４…側方押圧・解除手段  ６６、７０、９４、１０６…圧縮コイルスプリング  ６８、７２、８０、８４…押圧部材  ７４、７６…後方押圧・解除手段  ７８、８２…引張コイルスプリング８８…後端部支持部材  ９２…端子兼用鍔状部材  ９６…駆動部  ９８…エアシリンダー  １０８、１１０…大、小筒  １１６、１１８…支持蓋
【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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