プローブ装置
【課題】 ＩＣカード表面の外部接続端子の表面抵抗の測定を簡単かつ高精度に行うことができるプローブ装置を提供する。
【解決手段】 本発明のプローブ装置２０は、ＩＣカードＣが載置される載置面２１ａを有する測定台２１と、測定台２１に立設されたガイド軸２５に沿って載置面２１ａに対して垂直方向に移動自在な可動部材２２と、可動部材２２に取り付けられた複数本のプローブ２８を載置面２１ａに対して垂直方向に支持するプローブホルダー２３と、可動部材２２の上下移動を操作する操作レバー２４とを備え、可動部材２２の下限位置は、プローブ２８と載置面２１ａ上のＩＣカードＣとの間に所定の接触圧が得られる高さ位置とされると共に、その下限位置を保持するように可動部材２２を測定台２１へ向けて付勢する付勢部材３８が設けられている。
【解決手段】 本発明のプローブ装置２０は、ＩＣカードＣが載置される載置面２１ａを有する測定台２１と、測定台２１に立設されたガイド軸２５に沿って載置面２１ａに対して垂直方向に移動自在な可動部材２２と、可動部材２２に取り付けられた複数本のプローブ２８を載置面２１ａに対して垂直方向に支持するプローブホルダー２３と、可動部材２２の上下移動を操作する操作レバー２４とを備え、可動部材２２の下限位置は、プローブ２８と載置面２１ａ上のＩＣカードＣとの間に所定の接触圧が得られる高さ位置とされると共に、その下限位置を保持するように可動部材２２を測定台２１へ向けて付勢する付勢部材３８が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、接触型ＩＣカードの外部接続端子の表面抵抗測定に用いて好適なプローブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＣカードの構成として、接触型、非接触型および複合型が知られている。接触型は、カード表面に取り付けられた外部接続端子に直接、リーダーライタ側の端子を接触させて電源供給および情報通信を行う。非接触型は、メモリ用のＩＣチップと、電力供給および通信用アンテナとしての機能を有するコイルとから構成され、リーダーライタ側と非接触で情報の通信を行う。そして、複合型は、接触型及び非接触型を組み合わせたＩＣカードであり、仕様に応じてハイブリッドカード、デュアルインターフェースカード（コンビネーションカード）等に分類されている。
【０００３】
ところで、接触型ＩＣカード及び複合型ＩＣカードにおいては、その電力は外部接続端子を介して外部から供給されるが、安定に電力が供給されるために外部接続端子の表面抵抗は、例えばＪＩＳでは５Ω以下と規格されている。
【０００４】
この種のＩＣカードの製造にあたっては、カード表面に取り付けられた外部接続端子の表面抵抗が規定値以下であるかどうか測定される。従来より、この測定は、市販のテスター（例えばマルチメータ）を用いた作業者の手作業で行われている。
【０００５】
ところが、上記テスターを用いた表面抵抗測定作業は、ＩＣカードの端子表面に接触させる２本のプローブの接触圧、接触角度によって測定値に大きなバラツキが生じ、精度の高い測定を安定して行えないという問題があった。
【０００６】
そこで、例えば下記特許文献１には、図１３に模式的に示すように、複数本のプローブ１を垂直方向に支持する架台２と、架台２の下面の凸部２ａが嵌合する凹部３ａが形成された基台３とを有し、凹部３ａに収容できる大きさに加工した測定対象物（図示略）を凹部３ａの底面に載置した後、架台２と基台３とをビス等で互いに固定してプローブ１の先端を測定対象物の表面に接触させ抵抗を測定する構成が開示されており、これにより測定対象物に対するプローブの接触角度と接触圧の安定化を図るようにしている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、図１４に模式的に示すように、複数本のプローブ５を垂直方向に支持する第１プレート６と、プローブ５の先端が挿入される貫通孔が形成された第２プレート７と、第２プレート７の上面に載置された測定対象物１０を上方から押圧する第３プレート９とを有し、第２プレート７と第３プレート９との間で測定対象物１０を挟圧した状態で、操作レバー（図示略）の回動操作により第３プレートを下方移動させ、更にバネ８の付勢力に抗して第２プレート７と共に下方へ移動させることにより、第２プレート７の上面に相対移動したプローブ５に測定対象物１０を接触させて導通特性を測定する構成が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６６４９２９号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、測定のたびに架台２と基台３とのビス等による結合およびその分離を行わなければならないので、作業性が非常に悪いという問題がある。また、測定対象物の大きさが基台３の凹部３ａに収容できる大きさに限られるので、凹部３ａの大きさが異なる基台３（及び架台２）を複数種類用意する必要があるという点で経済性が悪く管理コストも嵩む。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の構成では、操作レバーの回動操作により第３プレート９を上下移動自在とすることによって測定作業性は大幅に改善される。また、測定対象物１０は第２プレート７の上に載置する構成であるので測定対象物１０の大きさの制約も少ない。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の構成では測定対象物１０とプローブ５との間の所定の接触圧を維持するために、バネ８の弾性力に打ち勝つ回動力を常に操作レバーに付加し続けておく必要がある。そのため、操作レバーを操作した状態での測定動作が余儀なくされ、作業性が低下するという問題がある。また、操作レバーの操作力如何によっては、装置全体の重心バランスが崩れて適正な測定が行えなくなるという懸念も生じる。
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ＩＣカード表面の外部接続端子の表面抵抗の測定を簡単かつ高精度に行うことができるプローブ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するに当たり、本発明のプローブ装置は、測定対象物が載置される載置面を有する測定台と、測定台に立設されたガイド軸に沿って載置面に対して垂直方向に移動自在な可動部材と、可動部材に取り付けられ複数本のプローブを載置面に対して垂直方向に支持するプローブホルダーと、可動部材の上下移動を操作する操作部材とを備え、可動部材の下限位置は、プローブと載置面上の測定対象物との間に所定の接触圧が得られる高さ位置とされると共に、その下限位置を保持するように可動部材を測定台へ向けて付勢する付勢手段が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
本発明では、載置面上の測定対象物とプローブとの間の接触圧が所定値となる可動部材の下限位置を保持するように、当該可動部材を下方の測定台へ向けて付勢する付勢手段を設けているので、可動部材の下限位置を保持するのに操作部材の操作力を不要とし、これにより測定の簡素化を図ると共に、測定中における装置の重心バランスの変動をなくして高精度かつ安定した測定を可能とする。
【００１５】
測定対象物とプローブとの間の安定した接触作用を確保するために、各プローブをプローブホルダーに対して弾性的に支持されるように構成するのが好ましい。この場合、可動部材に対する付勢手段の付勢力をプローブの弾性支持力よりも大きくして、可動部材の下限位置を安定化させるようにする。
【００１６】
可動部材の上下移動機構としては、可動部材と測定台との間に介装したカム部材で構成できる。この場合、操作部材を当該カム部材の回動レバーとして構成することにより、装置構成の簡素化が図れると共に、可動部材のストローク量の高い再現性が得られ、測定の高精度化及び安定化に貢献できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明のプローブ装置によれば、測定対象物の電気的特性の測定を簡単かつ高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、接触型ＩＣカードの外部接続端子の電気的特性を測定するプローブ装置に本発明を適用した例について説明する。
【００１９】
図１及び図２は本発明の実施の形態によるプローブ装置２０の全体構成を示している。 ここで、図１はプローブ装置２０の正面側斜視図、図２Ａ，Ｂはプローブ装置２０の背面側斜視図である。
【００２０】
プローブ装置２０は、主として、測定対象物としての接触型ＩＣカード（以下「ＩＣカード」という。）Ｃが載置される載置面２１ａを有する測定台２１と、この測定台２１に対して所定ストロークだけ上下移動自在に配置された可動部材２２と、この可動部材２２に取り付けられたプローブホルダー２３と、可動部材２２の上下移動を操作する操作レバー２４とを備えている。
【００２１】
測定台２１は、アルミニウム等の金属製平板でなり、その上面の載置面２１ａは例えばアルマイト処理が施されている。載置面２１ａの大きさはＩＣカードＣよりも幅広とされている。
【００２２】
可動部材２２は直方形状を有し、その両側方には測定台２１（載置面２１ａ）に立設された一対のガイド軸２５が貫通している。そして、可動部材２２はリニアガイド２６を介してガイド軸２５による上下方向のガイド作用を受けるようになっており、これにより載置面２１ａに対して垂直方向に移動自在とされている。
【００２３】
プローブホルダー２３は、ＩＣカードＣの外部接続端子（後述）に接触してその電気的特性を測定するための複数本のプローブ２８を同じ高さ位置で、載置面２１ａ上のＩＣカードＣに対して垂直方向に支持する。プローブホルダー２３は、可動部材２２の一側面に対し、取付部材２７を介して取り付けられている。
【００２４】
取付部材２７に対するプローブホルダー２３の取付けはネジ部材２９を介して行われ、可動部材２２に対する取付部材２７の取付けはネジ部材３０を介して行われている。本実施の形態では、ネジ部材３０によって可動部材２２に対する取付部材２７の上下位置を調整できるようにしている。なお、取付部材２７の上下位置調整は、可動部材２２に貼付された目盛３１と取付部材２７に設けた指針３２を用いて行うようにしている。
【００２５】
ガイド軸２５の上端には、共通のブロック部材３３が固定されている。このブロック部材３３には、図示しないマルチメーター等の計測制御機器に連絡する複数の端子部３５が配備されたボード３４が取り付けられている。プローブホルダー２３に支持されているプローブ２８はケーブル３６を介してそれぞれ所定の端子部３５に接続されている。
【００２６】
可動部材２２とブロック部材３３との間は、可動部材２２を測定台２１側へ付勢する付勢部材３８が設けられている。本実施の形態の付勢部材３８は、ガイド軸２５に各々巻装された予負荷状態（圧縮状態）のコイルバネで構成されている。付勢部材３８は本発明に係る「付勢手段」に対応する。付勢部材３８の一端は可動部材２２と一体的なリニアガイド２６の上端に係止され、付勢部材３８の他端はブロック部材３３の下面に係止されている。
【００２７】
可動部材２２は、付勢部材３８により常に下方側（測定台２１側）へ付勢されており、測定台２１の上で回動自在に支持されているカム部材３９の周面に当接することでその高さ位置が規制されている。カム部材３９は偏心カムで構成され、測定台２１（載置面）に立設された一対の支持部材４０間に軸支された回動軸４１と一体化されており、操作レバー２４の回動操作によってカム部材３９が図３Ａ，Ｂに示すように回動されるようになっている。
【００２８】
ここで、図３Ａは図２Ａに示す状態におけるカム部材３９と測定台２１及び可動部材２２との関係を示し、図３Ｂは図２Ｂに示す状態におけるカム部材３９と測定台２１及び可動部材２２との関係を示している。
【００２９】
カム部材３９はその最大径方向が垂直方向に位置しているとき可動部材２２の上限位置を規定し、当該最大径方向が水平方向に位置しているとき可動部材２２の下限位置を規定する。つまり、カム部材３９の周方向における形状の非対称性を利用することによって、可動部材２２を測定台２１に対して上下移動可能に構成している。
【００３０】
上述のように、カム部材３９の回動操作は、クランク状の操作レバー２４によって行われる。可動部材２２の下限位置は、測定台２１上のストッパ４２に対して操作レバー２４が当接する位置に設定されている。このとき、可動部材２２は付勢部材３８の付勢力によりその下限位置が保持される。
【００３１】
次に、図４及び図５を参照して、測定対象物であるＩＣカードＣの構成について説明する。ここで、図４はＩＣカードＣの層構造の一例を示す概略構成図、図５はＩＣカードＣの平面図である。
【００３２】
ＩＣカードＣは、表面及び裏面に配線が形成された絶縁性フィルム４６に対しＩＣチップ４７とタブ基板４８とが搭載されてなるＩＣモジュールをコアシートＳ１〜Ｓ５、カード外面を構成する外装シートＳ６，Ｓ７等の複数枚のカード構成シートを積層ラミネートして構成されている。
【００３３】
ＩＣチップ４７は、一対の補強用金属板５０で挟み込まれることにより対衝撃性及び抗折性が高められている。これら補強用金属板５０は、コアシートＳ２，Ｓ３に形成された貫通孔ｈ１内に収容されるようになっている。
【００３４】
タブ基板４８の上面には複数（図では８個）の外部接続端子４９が配置形成されており、ＩＣチップ４７と電気的に接続されている。コアシートＳ１，Ｓ２及び外装シートＳ６のそれぞれ対応する箇所には貫通孔ｈ２が形成されており、これらの貫通孔ｈ２にタブ基板４８が収容されて上面の外部接続端子４９がカード上面と同一面に整列されている。
【００３５】
外装シートＳ１，Ｓ７は、例えば印刷層及び透明層の２層構造とされ、磁気記録層、ホログラム層、セキュリティ印刷層、サインパネル等が必要に応じて設けられている。なお、図４において符号５１は、絶縁性フィルム４６とコアシートＳ３との間に介装される段差吸収用のスペーサシートであり、必要に応じて適用される。
【００３６】
続いて、上述したプローブ装置２０において、ＩＣカードＣの外部接続端子４９に接触するプローブ２８の周辺構成について説明する。
【００３７】
図６は、プローブ２８の一構成例を示す断面図である。プローブ２８は金属等の導電材料で構成され、筒状部材５３に所定量移動可能に収容されている。プローブ２８は、プローブホルダー２３に一体固定されている筒状部材５３の内部において金属製のスプリング５４により下方（測定台２１側）へと付勢されているが、筒状部材５３の側周面に形成された環状の凹溝５３ａの内周部がプローブ２８の周囲の環状溝５２ａに係合して、筒状部材５３に対するプローブ２８の突出量が規制されている。なお、スプリング５４はプローブ２８に対する電流の入出力経路を構成している。
【００３８】
このように、プローブ２８の接触子５２がスプリング５４により弾性支持される構成としているので、プローブ２８間における外部接続端子４９への接触圧のバラツキを緩和して安定して所定の接触圧（例えば５０ｇ）が得られるようにしている。
【００３９】
なお、これらプローブ２８の弾性支持力よりも、可動ブロック２２を下方へ付勢する付勢部材３８の付勢力の方が大となるように設定することにより、可動部材２２がその下限位置においてプローブ２８の弾性支持力で上方へ移動することがないようにして上記接触圧を確保するようにしている。
【００４０】
本実施の形態では、プローブホルダー２３に保持されるプローブ２８の本数は２本としており、図７Ａ，Ｂに示すように、ひとつの外部接続端子４９の対角位置に各々接触して、当該外部接続端子４９の表面抵抗を測定するように構成している。
【００４１】
次に、以上のように構成される本実施の形態のプローブ装置２０の作用について説明する。
【００４２】
まず、実際に測定を行う前に、プローブ２８間の零点補正を行う。プローブ２８間の零点補正は、例えば図８及び図９に示すような補助器具６０を用いて行う。補助器具６０は、配線部６３を介して互いに短絡させた先端フック状の一対の端子６１を有しており、これらの端子６１をプローブ２８に各々接続することによって、プローブ２８間の抵抗値を零に設定する。補助器具６０は、その本体部６４に対して伸縮自在なカバー６２によって端子６１先端を閉塞できるようになっており（図９において一方側を閉塞状態で示す）、プローブ２８への装着性が高められている。
【００４３】
また、可動部材２２のストローク量は一定としているので、プローブ２８と測定対象物（本例ではＩＣカードＣ）との間の接触圧の設定は、可動部材２２に対する取付部材２７の高さ位置調整で行う。接触圧はプローブ２８の初期高さで決定できるので、あらかじめ接触圧とプローブ２８の初期高さとの関係を求めておくとよい。
【００４４】
ＩＣカードＣの外部接続端子４９の表面抵抗測定を行う際は、図１に示すように載置面２１ａにＩＣカードＣをそのタブ基板４８側表面が上向きとなるように載置する。そして、プローブ２８の直下方位置にタブ基板４８上の外部接続端子４９が位置するようにＩＣカードＣを位置合わせする。
【００４５】
本実施の形態では、載置面２１ａをＩＣカードＣよりも幅広に構成しているので、載置面２１ａ上におけるＩＣカードＣの位置合わせ作業を比較的容易に行うことができる。これにより、ＩＣカードＣの載置位置に対する自由度が高められ、図１に示す姿勢に限らず図１０あるいは図１１に示す姿勢での測定作業も可能となる。また、載置面２１ａにはアルマイト処理等の表面処理が施されているので、ＩＣカードＣをスムーズに移動させることができ、位置合わせ作業性の向上に大きく貢献する。
【００４６】
ＩＣカードＣの位置合わせを行った後、操作レバー２４を回動操作し、可動部材２２を下方へ移動させる。これによりプローブホルダー２３に弾性支持されているプローブ２８がＩＣカードＣの外部接続端子４９へ接近し、最終的には所定の接触圧で接触される。このとき、プローブ２８間の接触圧のバラツキは、スプリング５４（図６）の弾性変形により吸収される。
【００４７】
本実施の形態によれば、外部接続端子４９に対するプローブ２８の接触動作を操作レバー２４の回動操作で行うようにしているので、操作レバー２４の回動操作の途中でＩＣカードＣの位置微調整も可能となり、外部接続端子４９とプローブ２８との間の位置合わせ作業の適正化が図れる。
【００４８】
また、可動部材２２の上下移動機構を可動部材２２と測定台２１との間に介装したカム部材３９とその回動用の操作レバー２４とで構成しているので、装置構成の簡素化を図れると共に、可動部材２２のストローク量の高い再現性が得られ、測定の高精度化及び安定化に貢献できる。
【００４９】
操作レバー２４のストッパ４２当接位置までの回動操作により、可動部材２２は図２Ｂ及び図３Ｂに示す下限位置に至る。このとき、プローブ２８と外部接続端子４９との間の位置関係は図７Ａ，Ｂのようになる。２本のプローブ２８間に所定電圧を印加し、外部接続端子４９の表面抵抗が測定される。
【００５０】
そこで本実施の形態では、可動部材２２の下限位置を保持する付勢部材３８を設けているので、操作レバー２４に対する操作力を解除しても図７Ａ，Ｂに示すプローブ２８−外部接続端子４９間の所定の接触圧による接触状態を維持でき、これにより測定作業の容易化及び安定化が図られ、高精度な表面抵抗測定が可能となる。
【００５１】
測定終了後は、操作レバー２４を図２Ａに示す位置に回動操作して可動部材２２を上限位置へ移動させた後、同一のＩＣカードＣの異なる外部接続端子４９の表面抵抗測定作業を行うべく、上述と同様な手順を繰り返す。
【００５２】
以上述べたように、本実施の形態のプローブ装置２０によれば、載置面２１ａ上のＩＣカードＣの外部接続端子４９とプローブ２８との間の接触圧が所定値となる可動部材２２の下限位置を保持するように、当該可動部材２２を下方の測定台２１ａへ向けて付勢する付勢部材３８を設けているので、可動部材２２の下限位置を保持するのに操作レバー２４の操作力を不要とし、これにより測定の簡素化を図れると共に、測定中における装置の重心バランスの変動をなくして高精度かつ安定した測定が可能となる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５４】
例えば以上の実施の形態では、ＩＣカードＣの外部接続端子４９の表面抵抗測定に本発明を適用した例について説明したが、これに代えて、例えば図１２に示すように、外部接続端子の形成数に対応するようにプローブ２８を設け、各プローブ２８をそれぞれ外部接続端子にひとつずつ接触させて、当該ＩＣカードＣの電気的動作テストを行うように構成することも可能である。
【００５５】
また、以上の実施の形態では、本発明に係る付勢部材３８を可動部材２２とブロック部材３３との間に配置したコイルバネ（圧縮バネ）で構成し、当該コイルバネによる可動部材２２上面への圧縮力でもって可動部材２２の下限位置を保持するようにしたが、これに代えて（又はこれに加えて）、測定台２１と可動部材２２との間にコイルバネ（引張りバネ）を配置し、可動部材２２に対する引張り力でもって可動部材２２の下限位置を保持する構成とすることも可能である。
【００５６】
更に、以上の実施の形態では、測定対象物として接触型ＩＣカードＣを適用したが、非接触通信機能を有する複合型のＩＣカードの電気的測定に適用することも可能である。また、ＩＣカード以外にも、導電性あるいは非導電性材料の表面抵抗測定や、プリント配線板、ＩＣ部品等の各種電子部品の電気的特性計測にも、本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態によるプローブ装置２０を正面側から見たときの全体斜視図である。
【図２】プローブ装置２０を背面側から見たときの全体斜視図であり、Ａは可動部材２２が上限位置にあるときを示し、Ｂは可動部材２２が下限位置にあるときを示している。
【図３】可動部材２２の上下移動機構を構成するカム部材３９の作用を説明する図である。
【図４】測定対象物としてのＩＣカードＣの構成を模式的に説明する図である。
【図５】ＩＣカードＣの平面図である。
【図６】プローブ装置２０のプローブ２８の一構成例を説明する断面図である。
【図７】プローブ２８と外部接続端子４９との関係を示す図であり、Ａは側断面図、Ｂは平断面図である。
【図８】プローブ装置２０の零点補正作業を説明する斜視図である。
【図９】零点作業に用いられる補助器具６０の全体斜視図である。
【図１０】プローブ装置２０に対するＩＣカードＣの他の位置関係を示す斜視図である。
【図１１】プローブ装置２０に対するＩＣカードＣの更に他の位置関係を示す斜視図である。
【図１２】プローブ装置２０の構成の変形例を説明する斜視図である。
【図１３】従来のプローブ装置を説明する要部構成図である。
【図１４】従来の他のプローブ装置を説明する要部構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０…プローブ装置、２１…測定台、２１ａ…載置面、２２…可動部材、２３…プローブホルダー、２４…操作レバー、２５…ガイド軸、２８…プローブ、３８…付勢部材、３９…カム部材、４２…ストッパ、４８…タブ基板、４９…外部接続端子、５４…スプリング、６０…補助器具、Ｃ…ＩＣカード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、接触型ＩＣカードの外部接続端子の表面抵抗測定に用いて好適なプローブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＣカードの構成として、接触型、非接触型および複合型が知られている。接触型は、カード表面に取り付けられた外部接続端子に直接、リーダーライタ側の端子を接触させて電源供給および情報通信を行う。非接触型は、メモリ用のＩＣチップと、電力供給および通信用アンテナとしての機能を有するコイルとから構成され、リーダーライタ側と非接触で情報の通信を行う。そして、複合型は、接触型及び非接触型を組み合わせたＩＣカードであり、仕様に応じてハイブリッドカード、デュアルインターフェースカード（コンビネーションカード）等に分類されている。
【０００３】
ところで、接触型ＩＣカード及び複合型ＩＣカードにおいては、その電力は外部接続端子を介して外部から供給されるが、安定に電力が供給されるために外部接続端子の表面抵抗は、例えばＪＩＳでは５Ω以下と規格されている。
【０００４】
この種のＩＣカードの製造にあたっては、カード表面に取り付けられた外部接続端子の表面抵抗が規定値以下であるかどうか測定される。従来より、この測定は、市販のテスター（例えばマルチメータ）を用いた作業者の手作業で行われている。
【０００５】
ところが、上記テスターを用いた表面抵抗測定作業は、ＩＣカードの端子表面に接触させる２本のプローブの接触圧、接触角度によって測定値に大きなバラツキが生じ、精度の高い測定を安定して行えないという問題があった。
【０００６】
そこで、例えば下記特許文献１には、図１３に模式的に示すように、複数本のプローブ１を垂直方向に支持する架台２と、架台２の下面の凸部２ａが嵌合する凹部３ａが形成された基台３とを有し、凹部３ａに収容できる大きさに加工した測定対象物（図示略）を凹部３ａの底面に載置した後、架台２と基台３とをビス等で互いに固定してプローブ１の先端を測定対象物の表面に接触させ抵抗を測定する構成が開示されており、これにより測定対象物に対するプローブの接触角度と接触圧の安定化を図るようにしている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、図１４に模式的に示すように、複数本のプローブ５を垂直方向に支持する第１プレート６と、プローブ５の先端が挿入される貫通孔が形成された第２プレート７と、第２プレート７の上面に載置された測定対象物１０を上方から押圧する第３プレート９とを有し、第２プレート７と第３プレート９との間で測定対象物１０を挟圧した状態で、操作レバー（図示略）の回動操作により第３プレートを下方移動させ、更にバネ８の付勢力に抗して第２プレート７と共に下方へ移動させることにより、第２プレート７の上面に相対移動したプローブ５に測定対象物１０を接触させて導通特性を測定する構成が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６６４９２９号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、測定のたびに架台２と基台３とのビス等による結合およびその分離を行わなければならないので、作業性が非常に悪いという問題がある。また、測定対象物の大きさが基台３の凹部３ａに収容できる大きさに限られるので、凹部３ａの大きさが異なる基台３（及び架台２）を複数種類用意する必要があるという点で経済性が悪く管理コストも嵩む。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の構成では、操作レバーの回動操作により第３プレート９を上下移動自在とすることによって測定作業性は大幅に改善される。また、測定対象物１０は第２プレート７の上に載置する構成であるので測定対象物１０の大きさの制約も少ない。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の構成では測定対象物１０とプローブ５との間の所定の接触圧を維持するために、バネ８の弾性力に打ち勝つ回動力を常に操作レバーに付加し続けておく必要がある。そのため、操作レバーを操作した状態での測定動作が余儀なくされ、作業性が低下するという問題がある。また、操作レバーの操作力如何によっては、装置全体の重心バランスが崩れて適正な測定が行えなくなるという懸念も生じる。
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ＩＣカード表面の外部接続端子の表面抵抗の測定を簡単かつ高精度に行うことができるプローブ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するに当たり、本発明のプローブ装置は、測定対象物が載置される載置面を有する測定台と、測定台に立設されたガイド軸に沿って載置面に対して垂直方向に移動自在な可動部材と、可動部材に取り付けられ複数本のプローブを載置面に対して垂直方向に支持するプローブホルダーと、可動部材の上下移動を操作する操作部材とを備え、可動部材の下限位置は、プローブと載置面上の測定対象物との間に所定の接触圧が得られる高さ位置とされると共に、その下限位置を保持するように可動部材を測定台へ向けて付勢する付勢手段が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
本発明では、載置面上の測定対象物とプローブとの間の接触圧が所定値となる可動部材の下限位置を保持するように、当該可動部材を下方の測定台へ向けて付勢する付勢手段を設けているので、可動部材の下限位置を保持するのに操作部材の操作力を不要とし、これにより測定の簡素化を図ると共に、測定中における装置の重心バランスの変動をなくして高精度かつ安定した測定を可能とする。
【００１５】
測定対象物とプローブとの間の安定した接触作用を確保するために、各プローブをプローブホルダーに対して弾性的に支持されるように構成するのが好ましい。この場合、可動部材に対する付勢手段の付勢力をプローブの弾性支持力よりも大きくして、可動部材の下限位置を安定化させるようにする。
【００１６】
可動部材の上下移動機構としては、可動部材と測定台との間に介装したカム部材で構成できる。この場合、操作部材を当該カム部材の回動レバーとして構成することにより、装置構成の簡素化が図れると共に、可動部材のストローク量の高い再現性が得られ、測定の高精度化及び安定化に貢献できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明のプローブ装置によれば、測定対象物の電気的特性の測定を簡単かつ高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、接触型ＩＣカードの外部接続端子の電気的特性を測定するプローブ装置に本発明を適用した例について説明する。
【００１９】
図１及び図２は本発明の実施の形態によるプローブ装置２０の全体構成を示している。 ここで、図１はプローブ装置２０の正面側斜視図、図２Ａ，Ｂはプローブ装置２０の背面側斜視図である。
【００２０】
プローブ装置２０は、主として、測定対象物としての接触型ＩＣカード（以下「ＩＣカード」という。）Ｃが載置される載置面２１ａを有する測定台２１と、この測定台２１に対して所定ストロークだけ上下移動自在に配置された可動部材２２と、この可動部材２２に取り付けられたプローブホルダー２３と、可動部材２２の上下移動を操作する操作レバー２４とを備えている。
【００２１】
測定台２１は、アルミニウム等の金属製平板でなり、その上面の載置面２１ａは例えばアルマイト処理が施されている。載置面２１ａの大きさはＩＣカードＣよりも幅広とされている。
【００２２】
可動部材２２は直方形状を有し、その両側方には測定台２１（載置面２１ａ）に立設された一対のガイド軸２５が貫通している。そして、可動部材２２はリニアガイド２６を介してガイド軸２５による上下方向のガイド作用を受けるようになっており、これにより載置面２１ａに対して垂直方向に移動自在とされている。
【００２３】
プローブホルダー２３は、ＩＣカードＣの外部接続端子（後述）に接触してその電気的特性を測定するための複数本のプローブ２８を同じ高さ位置で、載置面２１ａ上のＩＣカードＣに対して垂直方向に支持する。プローブホルダー２３は、可動部材２２の一側面に対し、取付部材２７を介して取り付けられている。
【００２４】
取付部材２７に対するプローブホルダー２３の取付けはネジ部材２９を介して行われ、可動部材２２に対する取付部材２７の取付けはネジ部材３０を介して行われている。本実施の形態では、ネジ部材３０によって可動部材２２に対する取付部材２７の上下位置を調整できるようにしている。なお、取付部材２７の上下位置調整は、可動部材２２に貼付された目盛３１と取付部材２７に設けた指針３２を用いて行うようにしている。
【００２５】
ガイド軸２５の上端には、共通のブロック部材３３が固定されている。このブロック部材３３には、図示しないマルチメーター等の計測制御機器に連絡する複数の端子部３５が配備されたボード３４が取り付けられている。プローブホルダー２３に支持されているプローブ２８はケーブル３６を介してそれぞれ所定の端子部３５に接続されている。
【００２６】
可動部材２２とブロック部材３３との間は、可動部材２２を測定台２１側へ付勢する付勢部材３８が設けられている。本実施の形態の付勢部材３８は、ガイド軸２５に各々巻装された予負荷状態（圧縮状態）のコイルバネで構成されている。付勢部材３８は本発明に係る「付勢手段」に対応する。付勢部材３８の一端は可動部材２２と一体的なリニアガイド２６の上端に係止され、付勢部材３８の他端はブロック部材３３の下面に係止されている。
【００２７】
可動部材２２は、付勢部材３８により常に下方側（測定台２１側）へ付勢されており、測定台２１の上で回動自在に支持されているカム部材３９の周面に当接することでその高さ位置が規制されている。カム部材３９は偏心カムで構成され、測定台２１（載置面）に立設された一対の支持部材４０間に軸支された回動軸４１と一体化されており、操作レバー２４の回動操作によってカム部材３９が図３Ａ，Ｂに示すように回動されるようになっている。
【００２８】
ここで、図３Ａは図２Ａに示す状態におけるカム部材３９と測定台２１及び可動部材２２との関係を示し、図３Ｂは図２Ｂに示す状態におけるカム部材３９と測定台２１及び可動部材２２との関係を示している。
【００２９】
カム部材３９はその最大径方向が垂直方向に位置しているとき可動部材２２の上限位置を規定し、当該最大径方向が水平方向に位置しているとき可動部材２２の下限位置を規定する。つまり、カム部材３９の周方向における形状の非対称性を利用することによって、可動部材２２を測定台２１に対して上下移動可能に構成している。
【００３０】
上述のように、カム部材３９の回動操作は、クランク状の操作レバー２４によって行われる。可動部材２２の下限位置は、測定台２１上のストッパ４２に対して操作レバー２４が当接する位置に設定されている。このとき、可動部材２２は付勢部材３８の付勢力によりその下限位置が保持される。
【００３１】
次に、図４及び図５を参照して、測定対象物であるＩＣカードＣの構成について説明する。ここで、図４はＩＣカードＣの層構造の一例を示す概略構成図、図５はＩＣカードＣの平面図である。
【００３２】
ＩＣカードＣは、表面及び裏面に配線が形成された絶縁性フィルム４６に対しＩＣチップ４７とタブ基板４８とが搭載されてなるＩＣモジュールをコアシートＳ１〜Ｓ５、カード外面を構成する外装シートＳ６，Ｓ７等の複数枚のカード構成シートを積層ラミネートして構成されている。
【００３３】
ＩＣチップ４７は、一対の補強用金属板５０で挟み込まれることにより対衝撃性及び抗折性が高められている。これら補強用金属板５０は、コアシートＳ２，Ｓ３に形成された貫通孔ｈ１内に収容されるようになっている。
【００３４】
タブ基板４８の上面には複数（図では８個）の外部接続端子４９が配置形成されており、ＩＣチップ４７と電気的に接続されている。コアシートＳ１，Ｓ２及び外装シートＳ６のそれぞれ対応する箇所には貫通孔ｈ２が形成されており、これらの貫通孔ｈ２にタブ基板４８が収容されて上面の外部接続端子４９がカード上面と同一面に整列されている。
【００３５】
外装シートＳ１，Ｓ７は、例えば印刷層及び透明層の２層構造とされ、磁気記録層、ホログラム層、セキュリティ印刷層、サインパネル等が必要に応じて設けられている。なお、図４において符号５１は、絶縁性フィルム４６とコアシートＳ３との間に介装される段差吸収用のスペーサシートであり、必要に応じて適用される。
【００３６】
続いて、上述したプローブ装置２０において、ＩＣカードＣの外部接続端子４９に接触するプローブ２８の周辺構成について説明する。
【００３７】
図６は、プローブ２８の一構成例を示す断面図である。プローブ２８は金属等の導電材料で構成され、筒状部材５３に所定量移動可能に収容されている。プローブ２８は、プローブホルダー２３に一体固定されている筒状部材５３の内部において金属製のスプリング５４により下方（測定台２１側）へと付勢されているが、筒状部材５３の側周面に形成された環状の凹溝５３ａの内周部がプローブ２８の周囲の環状溝５２ａに係合して、筒状部材５３に対するプローブ２８の突出量が規制されている。なお、スプリング５４はプローブ２８に対する電流の入出力経路を構成している。
【００３８】
このように、プローブ２８の接触子５２がスプリング５４により弾性支持される構成としているので、プローブ２８間における外部接続端子４９への接触圧のバラツキを緩和して安定して所定の接触圧（例えば５０ｇ）が得られるようにしている。
【００３９】
なお、これらプローブ２８の弾性支持力よりも、可動ブロック２２を下方へ付勢する付勢部材３８の付勢力の方が大となるように設定することにより、可動部材２２がその下限位置においてプローブ２８の弾性支持力で上方へ移動することがないようにして上記接触圧を確保するようにしている。
【００４０】
本実施の形態では、プローブホルダー２３に保持されるプローブ２８の本数は２本としており、図７Ａ，Ｂに示すように、ひとつの外部接続端子４９の対角位置に各々接触して、当該外部接続端子４９の表面抵抗を測定するように構成している。
【００４１】
次に、以上のように構成される本実施の形態のプローブ装置２０の作用について説明する。
【００４２】
まず、実際に測定を行う前に、プローブ２８間の零点補正を行う。プローブ２８間の零点補正は、例えば図８及び図９に示すような補助器具６０を用いて行う。補助器具６０は、配線部６３を介して互いに短絡させた先端フック状の一対の端子６１を有しており、これらの端子６１をプローブ２８に各々接続することによって、プローブ２８間の抵抗値を零に設定する。補助器具６０は、その本体部６４に対して伸縮自在なカバー６２によって端子６１先端を閉塞できるようになっており（図９において一方側を閉塞状態で示す）、プローブ２８への装着性が高められている。
【００４３】
また、可動部材２２のストローク量は一定としているので、プローブ２８と測定対象物（本例ではＩＣカードＣ）との間の接触圧の設定は、可動部材２２に対する取付部材２７の高さ位置調整で行う。接触圧はプローブ２８の初期高さで決定できるので、あらかじめ接触圧とプローブ２８の初期高さとの関係を求めておくとよい。
【００４４】
ＩＣカードＣの外部接続端子４９の表面抵抗測定を行う際は、図１に示すように載置面２１ａにＩＣカードＣをそのタブ基板４８側表面が上向きとなるように載置する。そして、プローブ２８の直下方位置にタブ基板４８上の外部接続端子４９が位置するようにＩＣカードＣを位置合わせする。
【００４５】
本実施の形態では、載置面２１ａをＩＣカードＣよりも幅広に構成しているので、載置面２１ａ上におけるＩＣカードＣの位置合わせ作業を比較的容易に行うことができる。これにより、ＩＣカードＣの載置位置に対する自由度が高められ、図１に示す姿勢に限らず図１０あるいは図１１に示す姿勢での測定作業も可能となる。また、載置面２１ａにはアルマイト処理等の表面処理が施されているので、ＩＣカードＣをスムーズに移動させることができ、位置合わせ作業性の向上に大きく貢献する。
【００４６】
ＩＣカードＣの位置合わせを行った後、操作レバー２４を回動操作し、可動部材２２を下方へ移動させる。これによりプローブホルダー２３に弾性支持されているプローブ２８がＩＣカードＣの外部接続端子４９へ接近し、最終的には所定の接触圧で接触される。このとき、プローブ２８間の接触圧のバラツキは、スプリング５４（図６）の弾性変形により吸収される。
【００４７】
本実施の形態によれば、外部接続端子４９に対するプローブ２８の接触動作を操作レバー２４の回動操作で行うようにしているので、操作レバー２４の回動操作の途中でＩＣカードＣの位置微調整も可能となり、外部接続端子４９とプローブ２８との間の位置合わせ作業の適正化が図れる。
【００４８】
また、可動部材２２の上下移動機構を可動部材２２と測定台２１との間に介装したカム部材３９とその回動用の操作レバー２４とで構成しているので、装置構成の簡素化を図れると共に、可動部材２２のストローク量の高い再現性が得られ、測定の高精度化及び安定化に貢献できる。
【００４９】
操作レバー２４のストッパ４２当接位置までの回動操作により、可動部材２２は図２Ｂ及び図３Ｂに示す下限位置に至る。このとき、プローブ２８と外部接続端子４９との間の位置関係は図７Ａ，Ｂのようになる。２本のプローブ２８間に所定電圧を印加し、外部接続端子４９の表面抵抗が測定される。
【００５０】
そこで本実施の形態では、可動部材２２の下限位置を保持する付勢部材３８を設けているので、操作レバー２４に対する操作力を解除しても図７Ａ，Ｂに示すプローブ２８−外部接続端子４９間の所定の接触圧による接触状態を維持でき、これにより測定作業の容易化及び安定化が図られ、高精度な表面抵抗測定が可能となる。
【００５１】
測定終了後は、操作レバー２４を図２Ａに示す位置に回動操作して可動部材２２を上限位置へ移動させた後、同一のＩＣカードＣの異なる外部接続端子４９の表面抵抗測定作業を行うべく、上述と同様な手順を繰り返す。
【００５２】
以上述べたように、本実施の形態のプローブ装置２０によれば、載置面２１ａ上のＩＣカードＣの外部接続端子４９とプローブ２８との間の接触圧が所定値となる可動部材２２の下限位置を保持するように、当該可動部材２２を下方の測定台２１ａへ向けて付勢する付勢部材３８を設けているので、可動部材２２の下限位置を保持するのに操作レバー２４の操作力を不要とし、これにより測定の簡素化を図れると共に、測定中における装置の重心バランスの変動をなくして高精度かつ安定した測定が可能となる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５４】
例えば以上の実施の形態では、ＩＣカードＣの外部接続端子４９の表面抵抗測定に本発明を適用した例について説明したが、これに代えて、例えば図１２に示すように、外部接続端子の形成数に対応するようにプローブ２８を設け、各プローブ２８をそれぞれ外部接続端子にひとつずつ接触させて、当該ＩＣカードＣの電気的動作テストを行うように構成することも可能である。
【００５５】
また、以上の実施の形態では、本発明に係る付勢部材３８を可動部材２２とブロック部材３３との間に配置したコイルバネ（圧縮バネ）で構成し、当該コイルバネによる可動部材２２上面への圧縮力でもって可動部材２２の下限位置を保持するようにしたが、これに代えて（又はこれに加えて）、測定台２１と可動部材２２との間にコイルバネ（引張りバネ）を配置し、可動部材２２に対する引張り力でもって可動部材２２の下限位置を保持する構成とすることも可能である。
【００５６】
更に、以上の実施の形態では、測定対象物として接触型ＩＣカードＣを適用したが、非接触通信機能を有する複合型のＩＣカードの電気的測定に適用することも可能である。また、ＩＣカード以外にも、導電性あるいは非導電性材料の表面抵抗測定や、プリント配線板、ＩＣ部品等の各種電子部品の電気的特性計測にも、本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態によるプローブ装置２０を正面側から見たときの全体斜視図である。
【図２】プローブ装置２０を背面側から見たときの全体斜視図であり、Ａは可動部材２２が上限位置にあるときを示し、Ｂは可動部材２２が下限位置にあるときを示している。
【図３】可動部材２２の上下移動機構を構成するカム部材３９の作用を説明する図である。
【図４】測定対象物としてのＩＣカードＣの構成を模式的に説明する図である。
【図５】ＩＣカードＣの平面図である。
【図６】プローブ装置２０のプローブ２８の一構成例を説明する断面図である。
【図７】プローブ２８と外部接続端子４９との関係を示す図であり、Ａは側断面図、Ｂは平断面図である。
【図８】プローブ装置２０の零点補正作業を説明する斜視図である。
【図９】零点作業に用いられる補助器具６０の全体斜視図である。
【図１０】プローブ装置２０に対するＩＣカードＣの他の位置関係を示す斜視図である。
【図１１】プローブ装置２０に対するＩＣカードＣの更に他の位置関係を示す斜視図である。
【図１２】プローブ装置２０の構成の変形例を説明する斜視図である。
【図１３】従来のプローブ装置を説明する要部構成図である。
【図１４】従来の他のプローブ装置を説明する要部構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０…プローブ装置、２１…測定台、２１ａ…載置面、２２…可動部材、２３…プローブホルダー、２４…操作レバー、２５…ガイド軸、２８…プローブ、３８…付勢部材、３９…カム部材、４２…ストッパ、４８…タブ基板、４９…外部接続端子、５４…スプリング、６０…補助器具、Ｃ…ＩＣカード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に複数本のプローブを接触させて前記測定対象物の電気的特性を測定するプローブ装置において、
前記測定対象物が載置される載置面を有する測定台と、
前記測定台に立設されたガイド軸に沿って前記載置面に対して垂直方向に移動自在な可動部材と、
前記可動部材に取り付けられ前記複数本のプローブを前記載置面に対して垂直方向に支持するプローブホルダーと、
前記可動部材の上下移動を操作する操作部材とを備え、
前記可動部材の下限位置は、前記プローブと前記載置面上の測定対象物との間に所定の接触圧が得られる高さ位置とされると共に、
前記下限位置を保持するように前記可動部材を前記測定台へ向けて付勢する付勢手段が設けられている
ことを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記複数本のプローブは前記プローブホルダーに対して弾性的に支持されており、
前記付勢手段の付勢力は前記プローブの弾性支持力よりも大きく設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記ガイド軸に巻装されたコイルバネでなる
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記プローブホルダーは、前記可動部材に対してその高さ位置が調整自在に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記測定台と前記可動部材との間にカム部材を介装し、
前記操作部材を前記カム部材の回動レバーとした
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記測定対象物はＩＣカードであり、
前記載置面は前記ＩＣカードよりも幅広とされる
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項１】
測定対象物に複数本のプローブを接触させて前記測定対象物の電気的特性を測定するプローブ装置において、
前記測定対象物が載置される載置面を有する測定台と、
前記測定台に立設されたガイド軸に沿って前記載置面に対して垂直方向に移動自在な可動部材と、
前記可動部材に取り付けられ前記複数本のプローブを前記載置面に対して垂直方向に支持するプローブホルダーと、
前記可動部材の上下移動を操作する操作部材とを備え、
前記可動部材の下限位置は、前記プローブと前記載置面上の測定対象物との間に所定の接触圧が得られる高さ位置とされると共に、
前記下限位置を保持するように前記可動部材を前記測定台へ向けて付勢する付勢手段が設けられている
ことを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記複数本のプローブは前記プローブホルダーに対して弾性的に支持されており、
前記付勢手段の付勢力は前記プローブの弾性支持力よりも大きく設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記ガイド軸に巻装されたコイルバネでなる
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記プローブホルダーは、前記可動部材に対してその高さ位置が調整自在に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記測定台と前記可動部材との間にカム部材を介装し、
前記操作部材を前記カム部材の回動レバーとした
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記測定対象物はＩＣカードであり、
前記載置面は前記ＩＣカードよりも幅広とされる
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００５−４９２８０（Ｐ２００５−４９２８０Ａ）
【公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−２８３１３５（Ｐ２００３−２８３１３５）
【出願日】平成１５年７月３０日（２００３．７．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年７月３０日（２００３．７．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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