コンタクトプローブとは？

コンタクトプローブとは、基板やコンデンサ、リチウムバッテリー、半導体等々を始めとした、幅広い機器に対する電気的な導通検査や、高周波検査に使われている電子部品のことを言います。

コンタクトプローブとは

検査をするためのプローブ

検査プローブは、電子試験装置を被試験デバイス（DUT）に接続するために使用される物理デバイスのことを指します。

検査プローブの種類は多種多様で、非常にシンプルで頑丈なデバイスから、精巧かつ高価で壊れやすい複雑なプローブまでさまざまです。大きなジャンル分けをしますと、タイプとしては、探り針、オシロスコーププローブ、電流プローブなどが挙げられます。検査プローブは多くの場合、プローブ、ケーブル、終端コネクターから成るテストリードとして提供されます。

当社で製造、販売している検査プローブは、スプリングコンタクトプローブの事を指します。

コンタクトプローブについて

コンタクトプローブという名前は、DUT（被試験デバイス）を試験用の電子機器に接続するデバイスに由来してることはご存知でしたでしょうか。

コンタクトプローブとは、DUT（Device under test:被試験デバイス）のテストポイント、コンポーネントリード、その他の導電機構に接続するために、電気試験設備で使用されるスプリング付のピンの事です。これらのコンタクトプローブは通常プローブソケットに圧入されており、試験装置上で簡単に交換できるようになっています。簡単に交換できるようになっている理由は、試験装置は自動試験機で何千ものDUTをテストを行い、数十年間使用されることが想定されるからです。

コンタクトプローブを検査目的という意味で使用する場合は、大きく分けて、主に下記の２つの異なる用途として考えることができます。

検査用コンタクトプローブの二大用途とは

インサーキットテスト（ICT）用のスプリングコンタクトプローブ

スプリングコンタクトプローブは、インサーキットテスト（ICT）におけるデータ収集のために、DUTと試験機器を結ぶ電気経路の役割を果たします。 このテストの主な目的は、抵抗/インピーダンス、部品有無判定、短絡の有無など、電気回路部品のさまざまなパラメーターをチェックすることにより、プリント基板（PCB）を検査することです。

ファンクションテスト（FCT）用のスプリングコンタクトプローブ

スプリングコンタクトプローブは、ファンクションテスト（FCT）にも使用されます。このテストでは、実際の動作条件とほぼ同じ条件下で、DUTの動作確認が行われます。 この時、主に電流を流してDUTの入出力の電気的動作を確認します。 検査の対象やプロセスに合わせて、全長や取り付け方法、グリッドサイズ、先端形状、バネ荷重、接続のタイプなどが異なる、さまざまなタイプのスプリングコンタクトプローブがあります。

具体的には

ICパッケージボードの導通試験や液晶パネルの試験、プリント基板の試験用や、ウェーハ検査用などが挙げられます。近年ではリチウムイオン電池の普及による、小容量かた大容量のバッテリー検査プローブの需要が高まっております。

コンタクトプローブにおけるレセプタクルについて

レセプタクルはスプリングコンタクトプローブを支える要素をいくつか持ち合わせています。レセプタクルは、コンタクトプローブの交換時に検査機、試験機を一時分解、または調整をすることなく、スムーズかつ簡単な交換を可能にする部品です。

レセプタクルの装着例

レセプタクルをワイヤー等で検査機に装着するには、様々な方法があります。下記に事例を紹介致します

溶接: 試験機のワイヤーをレセプタクルの専用シートに溶接する方法であり、優れた電気的接触とレセプタクルの容易な交換を可能にする方法です。低密度のプローブがある場合によくこの方法が用いられます。

圧着: この方法は、レセプタクルの専用の穴の内側に、試験機のワイヤーを圧着する方法です。高密度のレセプタクル、プローブサイズの小さい物、またはスペースがかなり限られているためにワイヤーラップシステムを使用できない場合に用いられる方法です。

ワイヤーラップ: この方法は、レセプタクルの正方形の端子に検査機のワイヤーを巻き付ける方法です。認証された機器により、この接続速度に到達することができます。

ラウンドポスト: この方法は、レセプタクルの丸い端子を、試験機のシートに直接挿入する方法です。

レセプタクルを正しく配置するには、レセプタクルは組み立てを進める前に、治具に開けてある穴が正確に調整されていることが非常に重要です。

C.C.Pはお客様のご要望にお応えできるよう、様々なタイプのレセプタクルをラインナップしております。

コンタクトプローブのお手入れとは

ICT検査やFCT検査において、サイクル試験後に治具上のコンタクトプローブが汚れてしまうことがあり、それにより機器の検査を通過できないこともあります。 一般的にコンタクトプローブのバネ圧や力の掛け方について問題がなくても、コンタクトプローブへの汚れの付着やフラックスの付着が検査結果の失敗へと繋がることもあります。

プローブの先端部と検査地点の間に、正常では起こらない大きな接触抵抗が発生し、検査結果に影響を与えることもあります。 

通常、コンタクトプローブのメンテナンスにかかる時間や、コストを考慮すると、新しいプローブに変えてしまった方がコストが安く済むので、交換用のプローブをご注文をいただくことがほとんどですが、このページでは一般的な事例として、コンタクトプローブのメンテナンス方法を挙げてみたいと思います。ブログのように読んでいただければ幸いです。

コンタクトプローブの洗浄方法

専用のアルコールスプレー等を使用する

長期間テストを行なっていると、様々な種類のプローブに多くの汚れやフラックスが付着します。コンタクトプローブを洗浄する場合は、専用のアルコールを使用してプローブ先端部のニードルのクリーニングを行うと良いです。ただし、プローブの材質によってはアルコールが推奨されない場合もありますので、注意が必要です。不明点があれば当社へお問い合わせいただければ幸いです。

超音波洗浄で汚れを落とす

スプレー等を使った洗浄以外では、超音波振動を利用してプローブに残った汚れを洗浄するケースも御座います。

プローブの針をブラシで洗浄する

市場では、タワシのようなブラシなどの硬いブラシでプローブのクリーニングをしてしまうケースも多いようです。コンタクトプローブのクリーニングには、穂先の硬いブラシで洗浄するよりは、毛先の柔らかいブラシを選択する方が良いでしょう。コンタクトプローブのほとんどには金メッキが材料として採用されています。タワシや、ワイヤーブラシなどの硬いブラシですと、プローブの表面の金メッキ層を傷つけてしまう可能性があります。仮に表面のコーティングに傷が入ってしまうと、傷口から劣化が進行してしまいます。

コンタクトプローブのラインアップを見てみる

弊社では多種多様なコンタクトプローブを取り扱っております。詳細は下記リンクから確認が可能です。

https://www.pccp.co.jp/products/testing/