JP2006029950A - 同軸ケーブル及びそれを用いた測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コネクタへの接続と信号ピンとアースピンとの間隔を狭くすることが可能な新規な同軸ケーブルと、この同軸ケーブルを用いた測定装置を提供する。
【解決手段】 互いに同軸状に配置された外部導体２０ａ及び中心導体２０ｂと、外部導体２０ａと中心導体２０ｂとの間に充填された絶縁体２０ｃとを有し、軸方向の径が漸次変化すると共に、外部導体２０ａの内径と中心導体２０ｂの外形との比を軸方向の何れの位置においても一定にして特性インピーダンスを一定とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板や通信デバイス等の測定、検査に用いて好適なケーブル及びそのケーブルを用いた測定装置に関する。

従来の検査装置を図７に従って説明する。回路基板検査装置１は、検査対象の回路基板Ｐを載置可能な載置台２、同軸プローブ３、短絡用プローブ４、プローブ固定具５、移動機構６ａ、６ｂ、測定部７、制御部８、ＲＡＭ９及びＲＯＭ１０を備えている。同軸プローブ３には、例えばセミリジットケーブルが用いられている。同軸プローブ３は、セミリジットケーブルの心線を用いた信号ピン３ｓとセミリジットケーブルのシールド被服部分に例えば半田付けによって固定されたアースピン３ｂとを互いに平行な状態で一対の導体にそれぞれ接触可能に構成されている。

短絡用プローブ４は、全体として角棒状に形成され、その先端部にはスプリングなどの付勢手段を介して短絡板４ａが取り付けられており、一対の導体パターンに接触した際に付勢手段によって回路基板Ｐ側に付勢されることにより、その一対の導体パターン同士を確実に短絡させる。プローブ固定具５は移動機構６ｂに固定されることにより、短絡用プローブ４を移動機構６ｂに固定する。移動機構６ａ、６ｂは、制御部８の制御下で、同軸プローブ３および短絡用プローブ４を固定基板ＰのＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させる。

測定部７は、同軸プローブ３に検査用信号を出力しつつ、信号ピン３ａおよびアースピン３ｂ間を流れる電流ベクトルと両ピン３ａ、３ｂ間に加わる電圧ベクトルを測定する。制御部８は、測定部７によって測定された電流ベクトルおよび電圧ベクトルに基づいて導体パターンの特性インピーダンスを演算する。ＲＡＭ９は、測定部７によって測定された各ベクトル値や制御部８の演算結果を一時的に記憶する。ＲＯＭ１０は、制御部８の動作プログラムを記憶する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−３３０６３１（図１）

同軸プローブ３の先端側には測定のための信号ピン３ａとアースピン３ｂとを取り付けるので、測定誤差を少なくする為には同軸プローブは可能な限り細い方が望ましい。しかし、他端側を移動機構６ａに取り付ける際には、コネクタ等を介して取り付けるのが一般的であるが、コネクタの径を細くすることには限界があるので、同軸プローブ３はコネクタの径に対応した太さのものを使用せざるを得ない。しかも、従来の同軸プローブの径はその長さ方向において径が一定であるので、信号ピン３ａとアースピン３ｂとの間隔が開きすぎてインピーダンスの乱れが大きくなり、測定誤差が大きかった。

本発明は、このような観点からなされたものであり、コネクタへの接続と信号ピンとアースピンとの間隔を狭くすることが可能な新規な同軸ケーブルと、この同軸ケーブルを用いた測定装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明の同軸ケーブルは、互いに同軸状に配置された外部導体及び中心導体と、前記外部導体と前記中心導体との間に充填された絶縁体とを有し、軸方向の径が漸次変化すると共に、前記外部導体の内径と前記中心導体の外形との比を軸方向の何れの位置においても一定にした。

また、前記中心導体を単線で構成し、前記外部導体を金属管で構成した。

また、本発明の測定装置は、請求項１又は２に記載の同軸ケーブルと、測定器とを有し、前記同軸ケーブルの径が細い方の一端には、前記中心導体を延長して形成した測定ピンを設けると共に、前記外部導体に接続され、前記測定ピンに並設されたアースピンを設け、前記同軸ケーブルの径が太い方の他端には、前記測定器への接続用のコネクタを接続した。

また、孔が形成された環状の絶縁体ブロックからなるケーブル保持部材と、前記ケーブル保持部材の上面に固定されると共に、前記ケーブル保持部材の前記孔に対して同心的に孔が形成された絶縁板と、被測定品が上面に載置可能で、前記ケーブル保持部材の下方に配置され、前後、左右及び上下の各方向に移動可能なステージとを備え、前記ケーブル保持部材には、その外壁と内壁との間を貫通すると共に、前記ステージ側に漸次近接するように傾斜した貫通孔が穿設され、前記絶縁板には、前記ケーブル保持部材よりも外側の位置に前記絶縁板の上下に接続部が突出した中継用のコネクタを取り付け、前記同軸ケーブルを前記ケーブル保持部材の前記貫通孔に挿通すると共に前記一端側を前記ケーブル保持部材の前記孔内に突出させ、前記接続用のコネクタを前記中継コネクタに接続した。

また、前記ケーブル保持部材には前記貫通孔を放射状に複数設け、前記各貫通孔にそれぞれ前記同軸ケーブルを挿通した。

また、前記測定ピンと前記アースピンとの先端を前記ケーブル保持部材の下面よりも前記ステージ側に突出させた。

また、前記測定ピンの先端と前記アースピンの先端とを前記ステージ側に向けて折り曲げた。

請求項１の発明によれば、互いに同軸状に配置された外部導体及び中心導体と、外部導体と中心導体との間に充填された絶縁体とを有し、軸方向の径が漸次変化すると共に、外部導体の内径と前記中心導体の外形との比を軸方向の何れの位置においても一定にしたので、径の変化に関わらず特性インピーダンスが一定となる。従って、径の太い方にコネクタを接続し、径の細い方に測定用のピンを設ければ、狭い位置における回路パターンの特性を誤差無く測定あるいは検査ができる。

また、請求項２の発明によれば、中心導体を単線で構成し、外部導体を金属管で構成したので、ケーブルを曲げてもその形状が保持できるリジットケーブルを構成できる。

また、請求項３の発明によれば、本発明の測定装置は、請求項１又は２に記載の同軸ケーブルと、測定器とを有し、同軸ケーブルの径が細い方の一端には、中心導体を延長して形成した測定ピンを設けると共に、外部導体に接続され、測定ピンに並設されたアースピンを設け、同軸ケーブルの径が太い方の他端には、測定器への接続用のコネクタを接続したので、狭い位置における回路パターンの特性を誤差無く測定あるいは検査ができる。

また、請求項４の発明によれば、孔が形成された環状の絶縁体ブロックからなるケーブル保持部材と、ケーブル保持部材の上面に固定されると共に、ケーブル保持部材の孔に対して同心的に孔が形成された絶縁板と、被測定品が上面に載置可能で、ケーブル保持部材の下方に配置され、前後、左右及び上下の各方向に移動可能なステージとを備え、ケーブル保持部材には、その外壁と内壁との間を貫通すると共に、ステージ側に漸次近接するように傾斜した貫通孔が穿設され、前記絶縁板には、ケーブル保持部材よりも外側の位置に絶縁板の上下に接続部が突出した中継用のコネクタを取り付け、同軸ケーブルを前記ケーブル保持部材の貫通孔に挿通すると共に一端側をケーブル保持部材の孔内に突出させ、接続用のコネクタを中継コネクタに接続したので、被測定品の狭い位置に対しても測定ピンを接触させて測定できる。

また、請求項５の発明によれば、ケーブル保持部材には貫通孔を放射状に複数設け、各貫通孔にそれぞれ同軸ケーブルを挿通したので、多数の測定点を効率よく測定できる。

また、請求項６の発明によれば、測定ピンとアースピンとの先端をケーブル保持部材の下面よりもステージ側に突出させたので、ステージを移動することによって測定ピンを確実に被測定品に接触できる。

また、請求項７の発明によれば、測定ピンの先端とアースピンの先端とをステージ側に向けて折り曲げたので、各先端部分を被測定品の電極に確実且つ強固に接触させることができる。

先ず、図１を参照して本発明の同軸ケーブル２０を説明する。例えば、金属管からなる円筒状の外部導体２０ａの中心軸線上には単線からなる中心導体２０ｂが配置され、外部導体２０ａと中心導体２０ｂとの間にはテフロン（登録商標）等の誘電損失の少ない誘電体２０ｃが充填されている。外部導体２０ａを金属管とすることによって、同軸ケーブル２０を曲げるとその形状が保持されるので、いわゆるリジットケーブルが構成される。この同軸ケーブル２０の外径は長さ方向に対して漸次異なるように構成されており、しかも、外部導体２０ａの内径と中心導体２０ｂの外径との比が常に一定となるように構成される。

即ち、径の細い方における外部導体２０ａの内径をｄ２、中心導体２０ｂの外径をｄ１とし、径の太い方における外部導体２０ａの内径をＤ２、中心導体２０ｂの外径をＤ１とした場合、ｄ２／ｄ１＝Ｄ２／Ｄ１＝Ｋとなるように構成される。このことは、同軸ケーブル２０の単位長当たりの中心導体２０ｂのインダクタンスＬと、単位長当たりの外部導体２０ａと中心導体２０ｂとの間のキャパシタンスＣとの比が一定であることを意味し、したがって、同軸ケーブル２０の特性インピーダンスＺ_０は、
Ｚ_０＝√Ｌ／Ｃの関係によって、長さ方向の何れに位置においても一定となる。

このように構成された同軸ケーブル２０は、例えば、径の太い方にコネクタを接続し、径の細い方に測定用のピンを設ければ、狭い位置における回路パターンの特性を誤差無く測定あるいは検査ができる。

次に、図１に示した同軸ケーブル２０を用いた測定装置を図２乃至図５に従って説明する。図２は本発明に係る測定装置の側断面図を示し、絶縁板２１は図３に示すように矩形状をなし、ほぼ中心の位置に孔２１ａが穿設されている。また、絶縁板２１の下面には、環状の（例えば円形の）絶縁体ブロックからなるケーブル保持部材（図４参照）２２が設けられる。そして、ケーブル保持部材２２のほぼ中心に穿設された孔２２ａと絶縁板２１の孔２１ａとが同心となるようにケーブル保持部材２２の上面に絶縁板２１が固定される。

絶縁板２１には、ケーブル保持部材２２よりも外側に複数の中継用のコネクタ２３が取り付けられる。中継用のコネクタ２３は絶縁板２１の上下面に螺合用のネジ部２３ａが突出する。また、ケーブル保持部材２２には、その外壁と内壁との間を貫通する貫通孔２２ｂが穿設される。貫通孔２２ｂは外壁側から内壁側に向かうに従って下方に傾斜し、その内径は内壁側に向かうに従って細くなっている。

ケーブル保持部材２２の貫通孔２２ｂには、径の細い方が孔２２ａ内に突出するように同軸ケーブル２０が挿通される。同軸ケーブル２０には、図５に示すように、径の細い方の一端側に中心導体２０ｂを延長して形成した測定ピン２０ｄを突出させ、この測定ピン２０ｄと対となるアースピン２０ｅが外部導体２０ａに半田付け等によって測定ピン２０ｄに平行となるように固定される。また、径の太い方の他端にはコネクタ２４が取り付けられる。そして、コネクタ２４が絶縁板２１の下面側で中継用のコネクタ２３に螺合される。また、測定器２５に接続されたケーブル２６のコネクタ２７が絶縁板２１の上面側で中継用のコネクタ２３に螺合される。

また、ケーブル保持部材２２の下方には、被測定品２８を上面に載置するためのステージ（基台）２９が配置される。被測定品２８は、例えば、通信用デバイスとして使用される半導体ベアチップであり、その上面には複数の信号用の電極や接地用の電極が形成されている。このステージ２９は絶縁体からなり、図示しない移動機構によって、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に、即ち、前後、左右及び上下の各方向に移動可能となっている。そして、ステージ２９が上方に移動したときには同軸ケーブル２０の先端に設けられた測定ピン２０ｄとアースピン２０ｅとが被測定品２８の電極に接触するようになっている。

そして、被測定品２８の性能測定などにおいては、ステージ２９を適宜に移動させて、同軸ケーブル２０の先端に設けられた測定ピン２０ｃとアースピン２０ｄとを被測定品２８の電極に接触され、そこに現れる信号を測定器２５によって測定する。この場合、同軸ケーブル２０の先端が細くなっているので、測定ピン２０ｄとアースピン２０ｅとの間隔が狭く、また、各ピン２０ｄ、２０ｅの長さを短くできるので、インピーダンスの暴れが少なくなって正確な測定値が得られる。

なお、同軸ケーブル２０の先端に設けられた測定ピン２０ｄとアースピン２０ｅとの先端部を、図６に示すように下方に向けてほぼ直角に折り曲げておくと、測定ピン２０ｄとアースピン２０ｅとの各先端部分を被測定品の電極に確実且つ強固に接触させることができる。

本発明の同軸ケーブルの側面図である。 本発明の測定装置の側断面図である。 本発明の測定装置に使用する絶縁板の斜視図である。 本発明の測定装置に使用するケーブル保持部材の斜視図である。 本発明の測定装置にす要する同軸ケーブルの先端の斜視図である。 本発明の測定装置にす要する同軸ケーブルの先端の斜視図である。 従来の検査装置の構成図である。

２０：同軸ケーブル
２０ａ：外部導体
２０ｂ：中心導体
２０ｃ：誘電体
２０ｄ：測定ピン
２０ｅ：アースピン
２１：絶縁板
２１ａ：孔
２２：ケーブル保持部材
２２ａ：孔
２２ｂ：貫通孔
２３：中継用コネクタ
２３ａ：ネジ部
２４：コネクタ
２５：測定器
２６：同軸ケーブル
２７：コネクタ
２８：被測定品
２９：ステージ

Claims (7)

1. 互いに同軸状に配置された外部導体及び中心導体と、前記外部導体と前記中心導体との間に充填された絶縁体とを有し、軸方向の径が漸次変化すると共に、前記外部導体の内径と前記中心導体の外形との比を軸方向の何れの位置においても一定にしたことを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記中心導体を単線で構成し、前記外部導体を金属管で構成したことを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル。
3. 請求項１又は２に記載の同軸ケーブルと、測定器とを有し、前記同軸ケーブルの径が細い方の一端には、前記中心導体を延長して形成した測定ピンを設けると共に、前記外部導体に接続され、前記測定ピンに並設されたアースピンを設け、前記同軸ケーブルの径が太い方の他端には、前記測定器への接続用のコネクタを接続したことを特徴とする測定装置。
4. 孔が形成された環状の絶縁体ブロックからなるケーブル保持部材と、前記ケーブル保持部材の上面に固定されると共に、前記ケーブル保持部材の前記孔に対して同心的に孔が形成された絶縁板と、被測定品が上面に載置可能で、前記ケーブル保持部材の下方に配置され、前後、左右及び上下の各方向に移動可能なステージとを備え、前記ケーブル保持部材には、その外壁と内壁との間を貫通すると共に、前記ステージ側に漸次近接するように傾斜した貫通孔が穿設され、前記絶縁板には、前記ケーブル保持部材よりも外側の位置に前記絶縁板の上下に接続部が突出した中継用のコネクタを取り付け、前記同軸ケーブルを前記ケーブル保持部材の前記貫通孔に挿通すると共に前記一端側を前記ケーブル保持部材の前記孔内に突出させ、前記接続用のコネクタを前記中継コネクタに接続したことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
5. 前記ケーブル保持部材には前記貫通孔を放射状に複数設け、前記各貫通孔にそれぞれ前記同軸ケーブルを挿通したことを特徴とする請求項４に記載の想定装置。
6. 前記測定ピンと前記アースピンとの先端を前記ケーブル保持部材の下面よりも前記ステージ側に突出させたことを特徴とする請求項４又は５に記載の測定装置。
7. 前記測定ピンの先端と前記アースピンの先端とを前記ステージ側に向けて折り曲げたことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
   

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