JP2017058129A - プローブ - Google Patents

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Abstract

【課題】先端（プローブチップ）を交換できるプローブを提供する。
【解決手段】プローブ１が、テラヘルツ波が伝送される伝送線路Ｌ１を支持する伝送線路支持基板１２と、テラヘルツ波を伝送し被測定物２に接触するプローブチップ２２と、プローブチップ２２を支持するプローブチップ支持基板２４とを備え、プローブチップ支持基板２４が伝送線路支持基板１２に対して、脱着可能である。なお。プローブチップ支持基板２４が、中間基板１４を介して、伝送線路支持基板１２に取り付けられる。プローブチップ２２が、プローブチップ支持基板２４に対して、一部または全体が傾斜している。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定物のテラヘルツ波による測定の際に使用されるプローブに関する。
従来より、被測定物をテラヘルツ波によって測定することが知られている（特許文献１、２、３参照）。さらに、被測定物にプローブを接触させてテラヘルツ波を与えて測定することも知られている（特許文献１、３参照）。
特表２０１４−５０６６７２号公報 特開２００７−２４０１９１号公報 特表２００４−５２２１５１号公報
しかしながら、被測定物の形状等にあわせてプローブの先端（プローブチップ）を交換できることが好ましい。
そこで、本発明は、先端（プローブチップ）を交換できるプローブを提供することを課題とする。
本発明にかかるプローブは、テラヘルツ波が伝送される伝送線路を支持する伝送線路支持基板と、前記テラヘルツ波を伝送し、被測定物に接触するプローブチップと、前記プローブチップを支持するプローブチップ支持基板とを備え、前記プローブチップ支持基板が、前記伝送線路支持基板に対して、脱着可能であるように構成される。
上記のように構成されたプローブによれば、伝送線路支持基板が、テラヘルツ波が伝送される伝送線路を支持する。プローブチップが、前記テラヘルツ波を伝送し、被測定物に接触する。プローブチップ支持基板が、前記プローブチップを支持する。前記プローブチップ支持基板が、前記伝送線路支持基板に対して、脱着可能である。
なお、本発明にかかるプローブは、前記プローブチップ支持基板が、中間基板を介して、前記伝送線路支持基板に取り付けられるようにしてもよい。
なお、本発明にかかるプローブは、前記プローブチップが、前記プローブチップ支持基板に対して、一部または全体が傾斜しているようにしてもよい。
なお、本発明にかかるプローブは、前記プローブチップが、前記プローブチップ支持基板に対して、平行に取り付けられているようにしてもよい。
なお、本発明にかかるプローブは、前記プローブチップ支持基板が、ケーブルを介して、前記プローブチップを支持するようにしてもよい。
なお、本発明にかかるプローブは、前記プローブチップ支持基板にライズタイムフィルタが設けられているようにしてもよい。
本発明の第一の実施形態にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図１（ａ））、チップモジュール２０（図１（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図１（ｃ））を示す。 本発明の第二の実施形態にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図２（ａ））、チップモジュール２０（図２（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図２（ｃ））を示す。 本発明の第二の実施形態の第一の変形例にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図３（ａ））、チップモジュール２０（図３（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図３（ｃ））を示す。 本発明の第二の実施形態の第二の変形例にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図４（ａ））、チップモジュール２０（図４（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図４（ｃ））を示す。 本発明の第三の実施形態にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図５（ａ））、チップモジュール２０（図５（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図５（ｃ））を示す。 プローブチップ２２の一部がプローブチップ支持基板２４に対して傾斜している変形例１を示す図であり、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜しているもの（図６（ａ））、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜していないもの（図６（ｂ））を示す図である。 プローブチップ２２の一部がプローブチップ支持基板２４に対して傾斜している変形例２を示す図であり、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜しているもの（図７（ａ））、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜していないもの（図７（ｂ））を示す図である。 プローブチップ２２がプローブチップ支持基板２４に対して平行に取り付けられている変形例３を示す図であり、プローブチップ支持基板２４の上面に配置されているもの（図８（ａ））、プローブチップ支持基板２４の下面に配置されているもの（図８（ｂ））を示す図である。 本発明の第四の実施形態にかかるプローブ１のチップモジュール２０の構成を示す図であり、チップモジュール２０の正面図（図９（ａ））、平面図（図９（ｂ））を示す。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図１（ａ））、チップモジュール２０（図１（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図１（ｃ））を示す。
本発明の第一の実施形態にかかるプローブ１は、プローブ本体１０、チップモジュール２０を備える。
図１（ａ）を参照して、プローブ本体１０は、伝送線路支持基板１２、中間基板１４、本体GND１６を有する。
伝送線路支持基板１２は、伝送線路Ｌ１を支持する。伝送線路Ｌ１によって、テラヘルツ波が伝送される。伝送線路Ｌ１は、伝送線路支持基板１２の上面に配置されている。
なお、伝送線路支持基板１２は、図示省略した２個の光伝導アンテナを有する。光伝導アンテナのうちの１個はポンプ光を受け、テラヘルツ波を発生する。このテラヘルツ波が、伝送線路Ｌ１によって伝送される。このテラヘルツ波は被測定物２によって反射され、伝送線路Ｌ１によって伝送される。光伝導アンテナのうちの他の１個はプローブ光を受け、反射されたテラヘルツ波を検出する。
本体GND１６は、伝送線路支持基板１２を接地するものであり、本体GND１６の上に伝送線路支持基板１２が配置されている。
中間基板１４は、伝送線路支持基板１２および本体GND１６の右端に接触している。中間基板１４は、伝送線路Ｌ１を支持する。伝送線路Ｌ１は、中間基板１４の上面および右端面に配置されている。なお、中間基板１４の材質は、例えば、Al2O3または樹脂である。
図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照して、チップモジュール２０は、プローブチップ２２、プローブチップ支持基板２４、チップモジュールGND２６を有する。
プローブチップ支持基板２４は、伝送線路Ｌ２およびプローブチップ２２を支持する。伝送線路Ｌ２は、伝送線路Ｌ１によって伝送されたテラヘルツ波をプローブチップ２２に伝送する。さらに、伝送線路Ｌ２は、プローブチップ２２から被測定物２に入射されてから被測定物２によって反射されたテラヘルツ波を伝送線路Ｌ１に伝送する。伝送線路Ｌ２は、プローブチップ支持基板２４の上面に配置されており、プローブチップ２２に接続している。なお、プローブチップ支持基板２４の材質は、例えば、Al2O3または樹脂である。
プローブチップ２２は、伝送線路Ｌ１によって伝送されたテラヘルツ波および被測定物２によって反射されたテラヘルツ波を伝送し、被測定物２に接触する。なお、プローブチップ２２は、プローブチップ支持基板２４に対して、その全体が傾斜している。プローブチップ支持基板２４の右端面は約４５度に傾斜しており、その上にプローブチップ２２が取り付けられている。
プローブチップ２２は被測定物２の形状等に応じて色々な形状がある。プローブチップ２２の形状ごとに、チップモジュール２０が用意されている。なお、被測定物２は、例えば、基板４上の配線である。
チップモジュールGND２６は、プローブチップ支持基板２４を接地するものであり、チップモジュールGND２６の上にプローブチップ支持基板２４が配置されている。
被測定物２を測定する際には、プローブ本体１０（図１（ａ）参照）に、チップモジュール２０（図１（ｂ）参照）を取り付ける（図１（ｃ）参照）。より詳細には、中間基板１４の下面に、プローブチップ支持基板２４の上面を取り外し可能に取り付ける（例えば、ボルトとナットを使用して取り付ける）。しかも、伝送線路Ｌ１と伝送線路Ｌ２とが接するようにする。このようにして、チップモジュール２０のプローブチップ支持基板２４が、プローブ本体１０の伝送線路支持基板１２に対して、脱着可能であるようにする。また、プローブチップ支持基板２４が、中間基板１４を介して、伝送線路支持基板１２に取り付けられることとなる。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
被測定物２の形状等に適した形状のプローブチップ２２を有するチップモジュール２０をプローブ本体１０に取り付ける（図１（ｃ）参照）。
伝送線路支持基板１２において、図示省略した１個の光伝導アンテナが、ポンプ光を受けテラヘルツ波を発生する。テラヘルツ波は、伝送線路Ｌ１、Ｌ２およびプローブチップ２２により伝送され、被測定物２に与えられる。被測定物２に与えられたテラヘルツ波は、被測定物２により反射され、プローブチップ２２および伝送線路Ｌ２、Ｌ１により伝送され、伝送線路支持基板１２における図示省略した他の１個の光伝導アンテナにより検出される。
さらに別の被測定物２を測定する際には、これまで使用していたチップモジュール２０をプローブ本体１０から取り外し、その被測定物２の形状等に適した形状のプローブチップ２２を有するチップモジュール２０を新たにプローブ本体１０に取り付ける（図１（ｃ）参照）。
第一の実施形態にかかるプローブ１によれば、チップモジュール２０のプローブチップ支持基板２４が、プローブ本体１０の伝送線路支持基板１２に対して、脱着可能であるため、先端（プローブチップ２２）を交換できるプローブ１を提供することができる。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかるプローブ１は、チップモジュール２０を中間基板１４の上に取り付ける点が、チップモジュール２０を中間基板１４の下に取り付ける第一の実施形態と異なる。
図２は、本発明の第二の実施形態にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図２（ａ））、チップモジュール２０（図２（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図２（ｃ））を示す。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
本発明の第二の実施形態にかかるプローブ１は、プローブ本体１０、チップモジュール２０を備える。
図２（ａ）を参照して、プローブ本体１０は、伝送線路支持基板１２、中間基板１４、本体GND１６を有する。伝送線路支持基板１２は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
本体GND１６は、伝送線路支持基板１２および中間基板１４を接地するものであり、本体GND１６の上に伝送線路支持基板１２および中間基板１４が配置されている。
中間基板１４は、伝送線路支持基板１２の右端に接触している。中間基板１４は、伝送線路Ｌ１を支持する。伝送線路Ｌ１は、中間基板１４の上面に配置されている。
図２（ｂ）および図２（ｃ）を参照して、チップモジュール２０は、プローブチップ２２、プローブチップ支持基板２４を有する。プローブチップ２２は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。プローブチップ支持基板２４は、第一の実施形態とほぼ同様であるが、伝送線路Ｌ２は、プローブチップ支持基板２４の上面および左端面に配置されている。
被測定物２を測定する際には、プローブ本体１０（図２（ａ）参照）に、チップモジュール２０（図２（ｂ）参照）を取り付ける（図２（ｃ）参照）。より詳細には、中間基板１４の上面に、プローブチップ支持基板２４の下面を取り外し可能に取り付ける（例えば、ボルトとナットを使用して取り付ける）。しかも、伝送線路Ｌ１と伝送線路Ｌ２とが接するようにする。このようにして、チップモジュール２０のプローブチップ支持基板２４が、プローブ本体１０の伝送線路支持基板１２に対して、脱着可能であるようにする。また、プローブチップ支持基板２４が、中間基板１４を介して、伝送線路支持基板１２に取り付けられることとなる。
なお、第二の実施形態の動作は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
なお、第二の実施形態においては、チップモジュール２０に配置された伝送線路Ｌ２がプローブチップ支持基板２４の左端面および上面に沿って配置されているが、伝送線路Ｌ２の配置例は、他にも考えられる。
図３は、本発明の第二の実施形態の第一の変形例にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図３（ａ））、チップモジュール２０（図３（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図３（ｃ））を示す。
伝送線路Ｌ１が、伝送線路支持基板１２および中間基板１４の上面に配置されている。伝送線路Ｌ２が、プローブチップ支持基板２４を上下に貫通し、かつ上面に配置されている。
図４は、本発明の第二の実施形態の第二の変形例にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図４（ａ））、チップモジュール２０（図４（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図４（ｃ））を示す。
伝送線路Ｌ１が、伝送線路支持基板１２および中間基板１４の上面に配置されている。伝送線路Ｌ２が、プローブチップ支持基板２４の下面に配置されている。なお、図１、図２および図３においては、伝送線路Ｌ２がプローブチップ２２の上端に接続していたが、図４においては、プローブチップ２２のやや下方に接続している。
第三の実施形態
第三の実施形態にかかるプローブ１は、チップモジュール２０を中間基板１４の右端面に取り付ける点が、チップモジュール２０を中間基板１４の下に取り付ける第一の実施形態と異なる。
図５は、本発明の第三の実施形態にかかるプローブ１の構成を示す図であり、プローブ本体１０（図５（ａ））、チップモジュール２０（図５（ｂ））、プローブ本体１０にチップモジュール２０を取り付けた構成（図５（ｃ））を示す。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
本発明の第三の実施形態にかかるプローブ１は、プローブ本体１０、チップモジュール２０を備える。
図５（ａ）を参照して、プローブ本体１０は、伝送線路支持基板１２、中間基板１４、本体GND１６を有する。伝送線路支持基板１２は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
本体GND１６は、伝送線路支持基板１２および中間基板１４を接地するものであり、本体GND１６の上に伝送線路支持基板１２および中間基板１４が配置されている。
中間基板１４は、伝送線路支持基板１２の右端に接触している。中間基板１４は、伝送線路Ｌ１を支持する。伝送線路Ｌ１は、中間基板１４の上面に配置されている。
ただし、伝送線路Ｌ１は、その右端に電極Ｅ１を有する。電極Ｅ１は、中間基板１４の右端面に配置されている。
図５（ｂ）を参照して、チップモジュール２０は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
ただし、伝送線路Ｌ２は、その左端に電極Ｅ２を有する。電極Ｅ２は、プローブチップ支持基板２４の左端面に配置されている。
被測定物２を測定する際には、プローブ本体１０（図５（ａ）参照）に、チップモジュール２０（図５（ｂ）参照）を取り付ける（図５（ｃ）参照）。より詳細には、中間基板１４の右端面に、プローブチップ支持基板２４の左端面を取り外し可能に取り付ける（例えば、ボルトとナットを使用して取り付ける）。しかも、電極Ｅ１と電極Ｅ２とが接するようにする。このようにして、チップモジュール２０のプローブチップ支持基板２４が、プローブ本体１０の伝送線路支持基板１２に対して、脱着可能であるようにする。また、プローブチップ支持基板２４が、中間基板１４を介して、伝送線路支持基板１２に取り付けられることとなる。
第三の実施形態の動作は、第一の実施形態の動作と同様であるため、説明を省略する。
第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
なお、第一、第二および第三の実施形態において、プローブチップ２２が、プローブチップ支持基板２４に対して、全体が傾斜しているが、一部が傾斜していてもよい。
図６は、プローブチップ２２の一部がプローブチップ支持基板２４に対して傾斜している変形例１を示す図であり、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜しているもの（図６（ａ））、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜していないもの（図６（ｂ））を示す図である。ただし、図６において、チップモジュールGND２６および伝送線路Ｌ２は図示省略する。
変形例１においては、プローブチップ２２が、プローブチップ支持基板２４の上面に配置されており、図１〜３および図５のチップモジュール２０として使用することができる。
変形例１におけるプローブチップ２２は、傾斜部分２２ａ、水平部分２２ｂを有する。水平部分２２ｂがプローブチップ支持基板２４の上面に配置されている。傾斜部分２２ａは、プローブチップ支持基板２４に対して傾斜している。図６（ａ）におけるプローブチップ支持基板２４の右端面は約４５度に傾斜しており、その上に傾斜部分２２ａが取り付けられている。
図７は、プローブチップ２２の一部がプローブチップ支持基板２４に対して傾斜している変形例２を示す図であり、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜しているもの（図７（ａ））、プローブチップ支持基板２４の右端が傾斜していないもの（図７（ｂ））を示す図である。ただし、図７において、チップモジュールGND２６および伝送線路Ｌ２は図示省略する。
変形例２においては、プローブチップ２２が、プローブチップ支持基板２４の下面に配置されており、図４のチップモジュール２０として使用することができる。
変形例２におけるプローブチップ２２は、傾斜部分２２ａ、水平部分２２ｂを有する。水平部分２２ｂがプローブチップ支持基板２４の下面に配置されている。傾斜部分２２ａは、プローブチップ支持基板２４に対して傾斜している。図７（ａ）におけるプローブチップ支持基板２４の右端面は約４５度に傾斜しており、その延長に沿って傾斜部分２２ａが設けられている。
なお、第一、第二および第三の実施形態において、プローブチップ２２が、プローブチップ支持基板２４に対して、全体が傾斜しているが、平行に取り付けられていてもよい。
図８は、プローブチップ２２がプローブチップ支持基板２４に対して平行に取り付けられている変形例３を示す図であり、プローブチップ支持基板２４の上面に配置されているもの（図８（ａ））、プローブチップ支持基板２４の下面に配置されているもの（図８（ｂ））を示す図である。ただし、図８において、チップモジュールGND２６および伝送線路Ｌ２は図示省略する。
図８（ａ）に図示のチップモジュール２０は、図１〜３および図５のチップモジュール２０として使用することができる。図８（ｂ）に図示のチップモジュール２０は、図４のチップモジュール２０として使用することができる。
変形例３のようにプローブチップ２２がプローブチップ支持基板２４に対して平行に取り付けられていても被測定物２の測定を行うことができる場合がある。
第四の実施形態
第四の実施形態にかかるプローブ１は、プローブチップ支持基板２４が、ケーブル２８を介して、プローブチップ２２を支持する点が、第三の実施形態と異なる。
図９は、本発明の第四の実施形態にかかるプローブ１のチップモジュール２０の構成を示す図であり、チップモジュール２０の正面図（図９（ａ））、平面図（図９（ｂ））を示す。以下、第三の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。ただし、図９において、チップモジュールGND２６および伝送線路Ｌ２は図示省略する。プローブ本体１０は、第三の実施形態と同様であり説明を省略する。
第四の実施形態にかかるチップモジュール２０は、プローブチップ２２、プローブチップ支持基板２４、チップモジュールGND２６、ケーブル２８、接地用接触部材２８ａ、電極２８ｂ、伝送線路Ｌ２を有する。
ケーブル２８はセミリジッドケーブルであり、プローブチップ支持基板２４の上面に取り付けられている。ケーブル２８は、その先端寄りの部分がベンド(bend)加工されており、斜め下方に垂れ下がっている。ケーブル２８の先端の中心導体にプローブチップ２２が取り付けられている。このような構造により、プローブチップ支持基板２４が、ケーブル２８を介して、プローブチップ２２を支持している。
なお、ケーブル２８の先端寄りの部分には、接地用接触部材（ＧＮＤコンタクトアタッチメント）２８ａが取り付けられている。接地用接触部材２８ａの先端が、基板４の接地面に接触する。
また、ケーブル２８の後方には電極２８ｂが設けられており、図示省略した伝送線路Ｌ２が接続されている。
第四の実施形態の動作は、第三の実施形態の動作と同様であるため、説明を省略する。
第四の実施形態によれば、第三の実施形態と同様の効果を奏する。
なお、上記のいずれの実施形態においても、プローブチップ支持基板２４にライズタイムフィルタが設け、伝送線路Ｌ１または伝送線路Ｌ２に接続することにより、立ち上がりを抑制した波形を被測定物２に与えることができる。
Ｌ１、Ｌ２ 伝送線路
１ プローブ
１０ プローブ本体
１２ 伝送線路支持基板
１４ 中間基板
１６ 本体GND
２０ チップモジュール
２２ プローブチップ
２２ａ 傾斜部分
２２ｂ 水平部分
２４ プローブチップ支持基板
２６ チップモジュールGND
２８ ケーブル
２８ａ 接地用接触部材
２８ｂ 電極

Claims (6)

  1. テラヘルツ波が伝送される伝送線路を支持する伝送線路支持基板と、
    前記テラヘルツ波を伝送し、被測定物に接触するプローブチップと、
    前記プローブチップを支持するプローブチップ支持基板と、
    を備え、
    前記プローブチップ支持基板が、前記伝送線路支持基板に対して、脱着可能である、
    プローブ。
  2. 請求項１に記載のプローブであって、
    前記プローブチップ支持基板が、中間基板を介して、前記伝送線路支持基板に取り付けられるプローブ。
  3. 請求項１に記載のプローブであって、
    前記プローブチップが、前記プローブチップ支持基板に対して、一部または全体が傾斜しているプローブ。
  4. 請求項１に記載のプローブであって、
    前記プローブチップが、前記プローブチップ支持基板に対して、平行に取り付けられているプローブ。
  5. 請求項１に記載のプローブであって、
    前記プローブチップ支持基板が、ケーブルを介して、前記プローブチップを支持するプローブ。
  6. 請求項１に記載のプローブであって、
    前記プローブチップ支持基板にライズタイムフィルタが設けられているプローブ。
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