Electrical contacts to rotate

【発明の詳細な説明】 回転する電気接触子関連発明この出願は1997年8月20日出願の米国仮出願第60/056,750号の利益を受けることを主張している。 発明の背景この発明は片持梁型の電気接触子に関する。 より具体的には接触されるべき箇所に接触しながらその反対側の箇所にも接触するという、拭う（「拭う」の定義は後述する）方式の電気接触子に関する。 電気的測定を目的として微小な電子部品に一時的に接続させるのに使われる接触子としては、現在のところ２つのタイプが使われている。 すなわち「拭う」タイプの片持梁型接触子と、アクチュエータ型の接触子とである。 片持梁型接触子は、接続されるべき部品に対して傾斜する平板バネのメタルアームを有するのが通常である。 このアームの端部が接続点とされる。 接続されるべき部品の接触箇所は、実際ないし相対的に、接続点が部品の接触箇所を擦る、つまり拭い、片持梁が僅かながら偏るように、動作する。 このアーム中のバネが、電気的接続にとって十分な押当力を供給するよう接触箇所に圧力を加える。 こうした拭う方式には、１個の片持梁と１個の固定接続点、または２個の片持梁を使うものがある。 拭う方式は、単純で信頼性の高いものではあるが、欠点もある。 片持梁から供給される接触圧力が慎重に制御されなければならないことである。 圧力が小さ過ぎれば電気的接続が不十分となる、逆に大き過ぎれば端子を損傷、すなわち接続される電子部品の接触箇所を損傷する、特に端子が錫または錫と鉛との合金ハンダでコーティングされているときはそうである。 電子部品に与える端子の損傷は、一般に僅か１００〜２００ミクロン厚みというハンダメッキをどの程度削り取るかをみることで判定できる。 相対的に静止状態におかれる片持梁の接触端は、 電子部品の端面の長さ全体にわたって拭うことになるので、端面に比較的大きな傷をつけ、端面損傷のおそれを増大させる。 電子部品はますます小型化されているから、テスト中あるいは部品との接続中に電子部品を保持するのに必要な保持固定具の各面間に最小限の間隔が存在する。 片持梁の接触端は保持固定具と定期的に接続することになるという結果になる。 この片持梁の接触端は相対的に静止状態におかれるので、代表的なものとしてFR -4グラスエポキシまたは同様の非導電性の材質のテスト固定具材によって研磨され、適度の研磨質、ないしは高い研磨質のものとなる傾向がある。 片持梁の接触端はこのような接触から表面が粗くなり、それが電子部品の端子をさらに損傷するようなことになる。 接触子の端部も、端部の酸化や端部への汚染物の付着、あるいはこれら両者によって汚れる。 洗浄しようとして接触端に近づくことは測定される電子部品への接触端と部品の保持固定具とがあまりに近接するために困難である。 アクチュエータ型の接触子技術は、電子部品に接触するように近づけられる、 一般に往復動の、運動接触端を使っている。 この接触端はテストサイクルごとにアクチュエートされて、部品と接触するまで移動させられ、部品を測定する間そこに静止させられる。 測定し終えたら接触子を部品から離し、部品の保持プレートまたは固定具を割り出しして[isindexed]次の部品を次に測定するために所定位置に繰り出す。 アクチュエートされた接触子は、拭い接触の方式と異なり、テストされる部品の端子に何らかのマークをつけるようにするため非常に小さな端子にすることができる。 しかしながら製品テスト設備は高い処理量であるから、 こうしたアクチュエーションサイクルは高速かつ高効率に行われなければならない。 例えばPalomar Model 3300のような部品テスターは、時速150,000個の部品に対して時間当たり37,500サイクルの接触子アクチュエータ回数を要求する。 アクチュエータ機構に使われる部品が30,000,000サイクルの耐久能なら、１日に２ ０時間機械を稼働させるのであれば、４０日に１回交換されなければならない。 アクチュエーション時間が各アクチュエータ動作方向ごとに１０マイクロセカンド[10ms]と短時間であるときは、このシステムにおける処理量は時間当たり10,0 00個だけ部品が減少することになる。 アクチュエータによる接触も、保持板とか固定具から部品を押し出したり引き抜いたりできるが、金メッキのスプリングのような非常に柔軟性に富むセグメントといった導電性の高い柔軟な部品を必要とするので接触端は一層高価なものになってしまうおそれがある。 本発明の接触子はさまざまな電子部品の接続面[terminations]を損傷したり傷つけたり[marking]しないで迅速かつ反復的な電気接続を可能とする。 本発明の電気接触子は従来技術のものに比し改良されたもので、片持梁型の接触子による「 拭う」動作に起因して電子部品接続面上のハンダメッキに与え得る損傷をなくし、アクチュエータ型の接触子より簡単な構成でより長い製品寿命のものである。 例えばセラミックコンデンサのような電気回路部品の処理およびテストに使われる部品のハンドラーやテスターにとって特に有用である。 （ここで「部品」とはセラミックコンデンサ、その他の本発明による接続の可能性がある形式の電気部品を言う）。 本発明の上記以外の利点や利益は以下の説明から明らかである。 発明の概要本発明の１目的は小さな電子部品の接続面に接続するものであって、その接続面を損傷しない接触子を提供することにある。 他の目的は、接触する回転点のある接触子を提供することにある。 他の目的は、弾性の梁に取り付けられる回転接触点のある接触子を提供することにある。 他の目的は、弾性の梁から簡単に取り外すことができる回転接触点を有する接触子を提供することにある。 他の目的は、信頼性のある回転接触点を有する接触を提供することにある。 他の目的は、寿命の長い回転接触点のある接触を提供することにある。 他の目的は、さまざまな電子部品をテストするためのテスト用ホルダ内にはめ込んでもさまざまな接触を可能にするに足る細い回転接触点のある接触を提供することにある。 他の目的は、複数の小さい電子部品を電気的に同時に測定するための複数の接触子を保持する多数接触子のホルダを提供することにある。 他の目的は、接触子のアームとホルダとの電気的接続を提供する複数の接触子を保持する多数接触子のホルダを提供することにある。 他の目的は、ホルダ内の接触子を簡単に取り外して交換できる開放ポジションのある複数の接触子を保持する多数接触子のホルダを提供することにある。 他の目的は、ホルダ中にはめ込んだ複数接触子の位置を割り出すための積極的手段を有する複数の接触子を保持する多数接触子ホルダを提供することにある。 上記さまざまな目的ならびにここに明記しないが示唆されている目的は、部品の端子と支持体との間に電気信号交流をもたらす回転接触子によって達成される。 この回転接触子は、（１）部品の端子に回転接続する導電性ローラと、（２） 上記支持体に接続されて同支持体と信号交流可能なホルダと、（３）該ホルダから上記ローラを片持してホルダ・ローラ間に信号交流のパスを供給する弾性のアームと、を備えている。 ローラは好ましくは真鍮その他の導電性の高い、部品の端子と健全な電気的接続を反復行うのに十分な耐久性を有する材質で構成される（例えばセラミックコンデンサの端子）。 アームはローラ・ホルダ間の信号交流にとって高い導電性の材質で構成されるのが好ましい。 好ましくは上記のようなローラ／アームの結合体が複数個、ホルダに平行に取り付けられ、かつ好ましくはローラを揃えて取り付けられ、複数の部品に同時に接続できるようにされている。 ホルダは（例えば部品ハンドラのテストジグのような）構造体に結合され、 各々のローラ／アーム結合体と構造体（例えば部品ハンドラのコンピュータインターフェース）の電子部品間に信号交流パスを供給している。 好ましくはローラ／アーム結合体はホルダから簡単に取り外しできるようにされていて、必要に応じて交換できるのがよい。 図面の簡単な説明図１Ａ〜１Ｄは、本発明ならびにその各部品の好ましい実施例を示す図面である。 図２Ａ〜２Ｅは、本発明ならびにその各部品の好ましい第２の実施例を示す図面である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の片持梁片回転接触子の斜視図、ならびに複数の片持梁片回転接触子が装着されたホルダの斜視図である。 図４図は、図３Ｂのホルダが接触子を正しい位置に保持しているときの、ホルダが閉じられている状態を示す断面図である。 図５は、１本の接触子をホルダ中に装着するときに図３Ｂのホルダを開けた状態を示す断面図である。 好ましい実施例の説明図１Ａ〜図１Ｄにおいて、本発明の接触子の好ましい実施例は、その全体を２ で示され、細長い片持梁（「アーム」と言うこともある）６に支持される回転可能な接触車、すなわちローラ４で構成される。 片持梁６は軸方向に対称に構成され、接触側端８と差込側端１０とを有する。 一対の平行に垂れる対称なフランジ１２が片持梁６の接触側端８から対向して垂直に突出する。 好ましくは片持梁６ は、均一の矩形平板形にされ、差込側端１０から僅かにテーパをつけられる。 各フランジ１２は片持梁６に平行に穿設される細いスリット１６で部分的に二股に切られる。 これらのスリット１６は接触側端８を切って入り込み、フランジ１２ の反対側の縁で限界つけられるストレス解除用の円形穴１８に到達する。 このスリット１６と円形穴１８とは下方に弾性の突起２０を形成する。 対向して形成される半円形の切抜部２１、２２は、接触側端８近傍のスリット１６の対向側部にそれぞれ形成され、ローラ４の車軸２４を受ける軸受けとなる。 スリット１６の開放端にはテーパが形成され、車軸２４をスリット１６に押し込めば突起２０が下方に撓って車軸２４が切抜部２１、２２中に入り込むようにされる。 切抜部２ １、２２に入り込んでしまえば車軸２４は突起２０によってしっかりと保持されて回転しない。 保持孔２６が差込側端１０と接触側端８との中間に穿設される。 図１Ａ〜図１Ｄにおいて、ローラ４は回転可能な円筒形にされ、好ましくは無垢の真鍮もしくは同様に導電性の高い電子部品との接触面に電気的接続を作るのに耐性のある材質から構成される。 ローラ４は車軸２４上を自由に回転することができるようにフランジ１２間の間隔より僅かに短い車軸を有する。 この関係でローラ４は車軸２４の通る軸孔３０をローラ４が車軸２４上に自由に回転できる程度に寸法つけている。 車軸２４は好ましくは銅を浸潤させた黒鉛、その他の同様な材質でなり、ローラ４と片持梁６のフランジ１２との間に電気的接続を確保する。 ローラ４の構成自体もローラ４に滑らかな表面を供給する。 この好ましい実施例の効果は、フランジ１２の構造がローラ４ならびに車軸２ ４の交換を容易にすることである。 寿命とか欠陥に起因してローラ４または車軸２４の交換の必要性が出たときは、スリット１６から強引に引き抜き交換する。 洗浄が容易なので、回転時の接触点も又、片持梁の拭う方式の接触をさらなる改良といえる。 ローラ４の接触面は常に露出するので、従来の片持梁の接触端と異なり洗浄が容易である。 図２Ａ〜図２Ｅにおいて、本発明の第２実施例にかかる接触子の全体３２は、 細長い片持梁３６に支持される回転可能な車、すなわちローラ３４で構成される。 片持梁３６は軸方向に対称に構成され、接触側端３８と差込側端４０とを有する。 一対の平行に垂れる対称なフランジ４２が片持梁３６の接触側端３８から対向して垂直に突出する。 好ましくは片持梁３６は、均一の矩形平板形状とされ、 差込側端１０から僅かにテーパをつけられる。 フランジ４２は各々、車軸４６の両端を受けるように整列した孔４４を穿設される。 第１実施例におけると同様、 保持孔２６が差込側端１０と接触側端８との中間に穿設される。 再び図２Ａ〜図２Ｅにおいて、ローラ３４は円筒体５０の外周に環状縁４８をはめ込んで形成される。 スリーブ４８はローラ３４の部分をなすが、これがターゲットの電子部品の端部と物理的電気的に接続する。 円筒体５０はスリーブ４８ に比し肉厚にされ、スリーブ４８と同心である。 車軸４６は円筒体５０の軸孔５ １中に押し込み形成される。 上記したようなローラ３４を構成上のはめ込みや押し込みという摩擦的組立は、各部が堅牢、かつ摩擦的適合でノンスリップに組みつけられることになる。 第２実施例の各部の組み立ては、円筒体５０にスリーブ４８をはめ込んだ後、平行に対向するフランジ４２間に円筒体５０を入れてから車軸４６を押し込んで行う。 第２実施例において環状のスリーブ４８は、真鍮その他、高い導電性で高耐久性の金属や合成材で構成されるのが好ましい。 円筒体５０は、銅を浸潤させた黒鉛のような高い導電性の合成材で構成されるのが好ましい。 車軸４６は、高い導電性で高耐久性の材で構成される。 車軸４６は片持梁３６のフランジ４２に電気的に接続するから、スリーブ４８と片持梁３６間は電気的に接続される。 図３Ａ，図３Ｂにおいて、図１Ａ〜１Ｄおよび図２Ａ〜２Ｅの接触子４、５は多数の電子部品（図示せず）に同時に接触することができるようにホルダ５２に平行に装着される。 （この点に関し、図示の都合上、第２実施例の接触子が示されているが、他の好ましい実施例における接触子も又、この第２実施例のものと同様にホルダ５２に装着されることを理解されたい）。 ホルダ５２は、破断して示したハンドルのような支持体５４に取り付けておく。 多数の片持梁の接触子３ ２は、接触子のアーム３６中に穿設された保持孔２６内に座すバネ付勢された位置決球５６によってホルダ５２の所定位置に保持される。 接触子３２の横方向の整列は、ホルダ５２の２つの前方突出体５７Ａ、５７Ｂ間に支持される位置決バー５８内の支持棒６０によって達成される。 位置決バー５８はポリカーボナイト材でできていて、図５に示すように多数の横溝６２が、支持棒６０に対し直角に配され、これら横溝６２各々は接触子３２のアーム３６がはめ込まれる幅にされている。 図示のように位置決バー５８には４何の横溝６２と４個の接触子３２がホルダ５２中にはめ込まれている。 しかしホルダ５２は必要に応じて４個以下または以上の接触子を保持することができること勿論である。 図４、図５において、接触子３２のアーム３６は対応する接触ブロック６４によってホルダ５２内にしっかりと保持されている。 運転は、ホルダ５２の非導電性のフラットベース６５上にこれらの接触ブロック６４を押し付けて対応する接触子３２のアーム３６をピン付けして行う。 接触ブロック６４は構造的にしっかりした他の高い導電性の材料でもよいが、好ましくは最大級の導電性を発揮する金メッキの真鍮製がよい。 接触ブロック６４は、ホルダ５２の上方ハウジング中のスプリングソケットにある２個の締め付けスプリング６６から得る強力な締め付け力で、対応する接触子３２のアーム３６に押し付けられている。 この締め付けスプリング６６は、上方ハウジング内の凹部に納められた好ましくはアルミニウムの締め付けブロック７０に突き当てられて付勢されるもので、この締め付けブロック７０は凹部内を接触ブロック６４の前後幅だけ移動可能にされている。 締め付けスプリング６６は締め付けブロック７０を複数の接触ブロック６４の方に押し付ける。 締め付けブロック７０と接触ブロック６４間には非導電性、伸縮可能な（例えば、ゴムなど）パッド７８が介在して、締め付けブロック７０がパッド７８を押し付けると、パッド７８は接触ブロック６４を押し付けるから、締め付け力は接触子３２のアーム３６に移動してアーム３６を所定位置に締め付けておくものとなる。 再び図４、図５において、好ましくは金属製のカムシャフト７２が、接触ブロック６４に対し直角をなす締め付けブロック７０内の筒状空洞部７４中に張り渡される。 カムシャフト７２の一端は回転するようにホルダのハウジング内で軸受けされ、他端は露出してレンチソケットになっている。 好ましくはスチール製のカムピン７６が、カムシャフトフラット７７近傍に形成された細長溝内に座して、カムシャフト７２の外周より軸方向に出っ張る。 筒状空洞部７４はカムシャフト７２のカムシャフトフラット７７が概して面することになるフラットな箇所を除けば円筒形である。 このフラットな箇所は別だが、筒状空洞部７４は上記出っ張るカムピン７６を収めるのに十分な幅を有する。 フラットな箇所は、締め付けブロック７０中に埋め込まれて筒状空洞部７４を切断する格好に好ましくはスチール製のカムプレート６８で筒状空洞部７４に蓋をされる。 カムプレート６８は、 堅いカムピン７６が突き当たる筒状空洞部７４のフラットな堅い面として作用する。 運転では、カムシャフト７２が回転してカムピン７６がカムプレート６８に突き当たる点までくると、さらなる回転はカムプレート６８にカムピン７６を押し付けるからカムプレート６８を動かすと同時に、締め付けブロック７０を接触ブロック６４から離れる向きに動かす。 こうした一連の運動は接触子のアームの締め付け力を排除し、挿入、除去、交換など必要に応じた動作を可能にする。 締め付け力を再び加えるにはカムシャフト７２を逆方向に回転させてカムピン７６ がカムプレート６８を押し付けない位置にまで戻せばよい。 締め付け力および接触ブロック６４の高い導電性は、接触子３２のアーム３６同士の間の電気的連続性をもたらすから、ローラ３４と対応する締め付けブロック６４の端子８０にも電気的連続性をもたらす。 上記の実施例は本発明の接触子を、１部品がもつ複数端子のうちの１と接触するようにさせる構成で使うことができる。 例えば或る面の１端にセラミックコンデンサを取り付け、他の１端を固定接触子と接続するなどである。 しかし回転接触子は、テストハンドラーの行う設定に従い両方の端子に接続するのに使うことができる。 同様に多数接触ホルダは２つの接触子が隣接する状態で、テストされる電子部品の１つの端子に接続させることができる。 その電子部品の他方の端子は固定接触子あるいは１個または２個の回転接触子と接続させることもできる。 回転接触子のもう一つの長所は、片持梁の拭い方式の接続がテストされる電子部品を越えてしまうような場合に生ずる「ふらふらと点滅する」現象をなくすことである。 片持梁の接触子は電子部品の端子をテストするときそれを押圧し、片持梁の接触子の下で電子部品が回転するときこの押圧力は突然失われ電子部品をホルダから外すようなことも起こり得る。 これは上述のふらふら点滅と同様のことである。 回転接続であれば、押圧力は突然喪失するようなことはなく、したがってふらふら点滅は起こり得ない。

【手続補正書】 【提出日】平成１２年４月１２日（２０００．４．１２） 【補正内容】 請求の範囲１． 部品の端子と支持体との間に電気信号の交信を可能にした回転接触子であっ て、 （ａ）部品の端子上を回転して該部品の端子との間に１または２以上の信号の 交信が可能にされた導電性のローラと、 （ｂ）上記支持体と交信可能に接続された下記の要素を含むホルダと、 i） アームの接触側端の両側から垂直に下方に張り出す一対のフランジ 、 ii）該フランジに車軸の両端が挿入される一対の軸受孔、 （ｃ）ローラとホルダとで電気信号の交信が可能にされた、部品に当接しつつ 回転するローラの当接から受ける偏向に応じて曲がるようにローラを弾力的に 片持ちするアームであって、ローラとホルダ間を信号交信可能にされた下記の 要素を含むものと、 i） ローラ・ホルダ間に信号を通す導電体で構成されたアーム、 ii）該アームをその一端で電気的機械的にホルダに接続する手段、 iii)該アームをその他端で電気的機械的にローラ４に接続する手段、 （ｄ）上記ホルダが次の要素を備えるものと、 i） ローラの取り付けられる端部の反対側の端部にアームの取り付け部 を備えるベース手段、 ii）該取り付け部中にアームの長さ及び横方向を規制する規制手段、 iii)上記ベース手段に抗してアームをその取り付け部に取り外し可能に 保持する手段、 を有することを特徴とする回転接触子。 ２． （ａ）ハウジングと、該ハウジング中に設けられるベース部と、 （ｂ）該ハウジングの両側からローラ方向にアームと平行に伸びる一対の突出 体と、 （ｃ）電子部品に向けられるアームの動きを制限するためハウジングとローラ との間の突出体間に張り出すストッパと、 を有することを特徴とする請求項１に記載の回転接触子。 ３． 位置決手段が、 （ａ）ストッパから突出する対向縁に囲まれた溝であって、アームの横方向の 動きを制止する横溝と、 （ｂ）アームの締め付け部に穿設された保持孔と、 （ｃ）上記保持孔中に嵌まるフラットベースに設けられるバネ付勢された位置 決球と、 を有することを特徴とする請求項２に記載の回転接触子。 ４． 締め付け手段が、 （ａ）定位置においてアームに対して遠近移動する顎と、 （ｂ）アームに対して上記顎を選択的に遠近移動させるためのハウジング中に 軸支されたバネ付勢のカムと、 を有することを特徴とする請求項１に記載の回転接触子。 ５． 顎が、 （ａ）アームに対して押し付けられるとアームを締め付けてアームと電気接続 する導電性の部材と、 （ｂ）支持体に接続するブロックから伸びる端子と、 （ｃ）上記導電性部材に対して遠近移動するカムによって動かされる締め付け ブロックと、 （ｄ）上記導電性部材と締め付けブロック間に介在させられる弾性パッドと、 を有することを特徴とする請求項４に記載の回転接触子。 ６． 複数個の部品の端子と支持体との間に電気信号の交信を可能にした回転接触 子であって、 （ａ）部品の端子上を回転して該部品の端子との間に１または２以上の信号の 交信が可能にされた複数個の導電性のローラと、 （ｂ）上記支持体と交信可能に接続されたホルダと、 （ｃ）ローラとホルダとで電気信号の交信が可能にされた、部品に当接しつつ 回転するローラの当接から受ける偏向に応じて曲がるようにローラを弾力的に 片持ちするアームであって、ローラとホルダ間を信号交信可能にされたものと 、 （ｄ）上記アームであって、下記の要素を含むものと、 i） ローラ・ホルダ間に信号を通す導電体で構成されたアーム、 ii）該アームをその一端で電気的機械的にホルダに接続する手段、 iii)該アームをその他端で電気的機械的にローラ４に接続する手段、 （ｅ）上記ホルダが次の要素を備えるものと、 i） ローラの取り付けられる端部の反対側の端部にアームの取り付け部 を備えるベース手段、 ii）該取り付け部中にアームの長さ及ひ横方向を規制する規制手段、 iii)上記ベース手段に抗してアームをその取り付け部に取り外し可能に 保持する手段、 を有することを特徴とする回転接触子。 ７． （ａ）ベース部を組み込んだハウジングと、 （ｂ）該ハウジングの両側からローラに向けてアームと平行に突出する一対の 突出体と、 （ｃ）ハウジングとローラの中間において突出体間に伸びる、接続される各部 品に向けられるアームの動きを制止するストッパと、 を有することを特徴とする請求項６に記載の回転接触子。 ８． 位置決手段が、 （ａ）アームの横方向の動きを制止するようにアームがはめ込まれる複数の横 溝であって、ストッパから伸びる複数の対向する縁で形成されているものと、 （ｂ）アームの締め付け部に穿設された保持孔と、 （ｃ）アーム中の保持孔に嵌め込まれるベース部に組み込まれたバネ付勢され た複数の位置決球と、 を有することを特徴とする請求項６に記載の回転接触子。 ９． 締め付け手段が、 （ａ）複数個のアームを横ぶれしないように受ける位置決めバーに穿設された 複数個の横溝と、 （ｂ）アームの差込側端に穿設される保持孔と、 （ｃ）該保持孔に係止するフラットベースに組み込まれる複数個の位置決球と 、を有することを特徴とする請求項６に記載の回転接触子。 １０． 各顎が、 （ａ）アームに押し付けられるとアームを締め付け電気的接続をもたらす導電 性部材と、 （ｂ）支持体と接続するためブロックから伸びる端子と、 （ｃ）上記導電性部材に対して遠近移動するカムによって動かされるブロック と、 （ｄ）導電性部材と締め付けブロック間に介在される弾性のパッドと、 を有することを特徴とする請求項４に記載の回転接触子。

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