JP2018071999A - 測定プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】電気的特性の測定値に対する接地経路に係るインピーダンスの影響が抑制されたマルチプローブを提供する。【解決手段】測定プローブ１００は、測定用基板１０とソケット２０と第１のプローブピン３０ａと第２のプローブピン３０ｂと第３のプローブピン４０とを備えている。測定用基板１０は、第１の信号端子１２ａと第２の信号端子１２ｂと接地端子１３とを備えている。ソケット２０は、第１の貫通孔および第２の貫通孔と一方主面に開口を有する凹部とを備えている。第１のプローブピン３０ａは、第１の貫通孔中に、第２のプローブピン３０ｂは、第２の貫通孔中に、第３のプローブピン４０は、凹部中に保持されている。第１のプローブピン３０ａの一端は、測定用基板１０の第１の信号端子１２ａに、第２のプローブピン３０ｂの一端は、第２の信号端子１２ｂに、第３のプローブピン４０の一端は、接地端子１３に接続されている。【選択図】図１

Description

この発明は、電子部品の電気的特性を測定するために用いられる測定プローブに関するものである。

フィルタ装置などの電子部品の電気的特性を測定するために用いられる測定プローブの一例として、特開２００５−２４１５０５号公報（特許文献１）に記載の測定プローブが挙げられる。図４は、特許文献１に記載されている測定プローブ３００の断面図である。測定プローブ３００は、測定用基板３１０と、ソケット３２０と、信号用プローブピン３３０と、第１の接地用プローブピン３４０と、第２の接地用プローブピン３７０とを備えている。ソケット３２０は、絶縁性の樹脂を用いて形成されている。

ソケット３２０には、電子部品３５０に付与されたはんだバンプ３５２の位置に対応して形成されたスルーホール３２１が設けられている。信号用プローブピン３３０、第１の接地用プローブピン３４０および第２の接地用プローブピン３７０は、各々スルーホール３２１中に挿入されている。第１の接地用プローブピン３４０と第２の接地用プローブピン３７０とは、ソケット３２０の一方主面上に設けられている接地用パターン３２２により接続されている。

特許文献１によれば、測定プローブ３００を用いて電子部品３５０の電気的特性を測定した場合、電気的特性に対する接地経路に係るインピーダンスの影響が低減されるとされている。

特開２００５−２４１５０５号公報

しかしながら、測定プローブ３００を用いて電子部品３５０の電気的特性を測定したとしても、測定値には依然として第１の接地用プローブピン３４０に係るインピーダンスの影響が残る。

すなわち、この発明の目的は、電気的特性の測定値に対する接地経路に係るインピーダンスの影響が抑制されたマルチプローブを提供することである。

この発明に係る測定プローブでは、電気的特性の測定に係るプローブピンの構成についての改良が図られる。

この発明に係る測定プローブは、測定用基板と、ソケットと、第１のプローブピンと、第２のプローブピンと、接地部材とを備えている。そして、この発明に係る測定プローブは、信号電極と接地電極とを備えた電子部品の電気的特性を測定するために用いられる。

測定用基板は、基板素体と、基板素体の一方主面に配置された第１の信号端子と、基板素体の一方主面に配置された第２の信号端子と、基板素体の一方主面に配置された接地端子とを備えている。ソケットは、ソケットの一方主面から他方主面に到達する第１の貫通孔および第２の貫通孔と、ソケットの一方主面に開口を有する凹部とを備えている。

第１のプローブピンは、一端がソケットの一方主面から、他端がソケットの他方主面からそれぞれ露出するように、第１の貫通孔中に保持されている。また、第２のプローブピンは、一端がソケットの一方主面から、他端がソケットの他方主面からそれぞれ露出するように、第２の貫通孔中に保持されている。接地部材は、凹部中に保持されている。

第１のプローブピンの一端は、測定用基板の第１の信号端子に電気的に接続されている。第２のプローブピンの一端は、測定用基板の第２の信号端子に電気的に接続されている。接地部材の一端は、測定用基板の接地端子に電気的に接続されている。

そして、第１のプローブピンの他端が電子部品の信号電極に、第２のプローブピンの他端が電子部品の接地電極にそれぞれ接触した状態で、電子部品の電気的特性が測定される。

上記の測定プローブでは、第１のプローブピンの他端が電子部品の信号電極に、第２のプローブピンの他端が電子部品の接地電極に接触した状態で、電子部品の電気的特性が測定される。そのため、電子部品の接地電極を信号電極と同じように扱った上で電子部品の電気的特性を測定した後、その測定値から接地経路に係るインピーダンスの影響を差し引くことにより、真値に極めて近い補正後の電気的特性の測定値を得ることができる。

この発明に係る測定プローブは、以下の特徴を備えることが好ましい。すなわち、ソケットは、金属ブロックと、金属ブロックの一方主面上に配置された第１の絶縁性樹脂層と、金属ブロックの他方主面上に配置された第２の絶縁性樹脂層と備えている。第１の貫通孔および第２の貫通孔は、第１の絶縁性樹脂層と金属ブロックと第２の絶縁性樹脂層とを貫通している。凹部は、少なくとも第１の絶縁性樹脂層を貫通して金属ブロックに到達している。

第１のプローブピンは、第１のプローブピンと金属ブロックとの間に中空部が形成されるように、第１の絶縁性樹脂層および第２の絶縁性樹脂層により第１の貫通孔中に保持されている。第２のプローブピンは、第２のプローブピンと金属ブロックとの間に中空部が形成されるように、第１の絶縁性樹脂層および第２の絶縁性樹脂層により第２の貫通孔中に保持されている。接地部材は、金属ブロックに接触した状態で凹部中に保持されている。

上記の測定プローブでは、ソケットが金属ブロックを備え、かつ金属ブロックと接地部材が接続されている。そのため、隣接する第１のプローブピンの間における高周波信号のリークが抑制される。

この発明に係る測定プローブは、以下の特徴を備えることも好ましい。すなわち、ソケットは、金属ブロックと、第１の管状絶縁部材と、第２の管状絶縁部材とを備えている。金属ブロックは、一方主面から他方主面に至る第１の貫通孔および第２の貫通孔ならびに一方主面に開口部を有する凹部を備えている。第１の管状絶縁部材は、第１の貫通孔に挿入されており、金属ブロックの一方主面から他方主面に到達している。第２の管状絶縁部材は、第２の貫通孔に挿入されており、金属ブロックの一方主面から他方主面に到達している。

第１のプローブピンは、第１の管状絶縁部材に挿入されており、第２のプローブピンは、第２の管状絶縁部材に挿入されており、接地部材は、凹部中に保持されている。

上記の測定プローブでは、ソケットが金属ブロックを備え、かつ金属ブロックと接地部材が接続されている。さらに、第１のプローブピンが挿入されている第１の管状絶縁部材、および第２のプローブピンが挿入されている第２の管状絶縁部材は、金属ブロックの一方主面から他方主面に到達している。そのため、隣接する第１のプローブピンの間における高周波信号のリークがさらに抑制される。

この発明に係る測定プローブでは、電子部品の接地電極を信号電極と同じように扱った上で電子部品の電気的特性を測定した後、その測定値から接地経路に係るインピーダンスの影響を差し引くことにより、真値に極めて近い補正後の電気的特性の測定値を得ることができる。

この発明に係る測定プローブの第１の実施形態である測定プローブ１００の断面図および底面図である。 この発明に係る測定プローブの第１の実施形態の変形例である測定プローブ１００Ａの断面図および底面図である。 この発明に係る測定プローブの第２の実施形態である測定プローブ２００の断面図および底面図である。 背景技術の測定プローブ３００の断面図である。

以下にこの発明の実施形態を示して、この発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。この発明は、例えばフィルタ装置などの高周波電子部品の電気的測定に用いられる測定プローブに適用されるが、それ以外の測定プローブにも適用可能である。

−測定プローブの第１の実施形態−
この発明に係る測定プローブの第１の実施形態である測定プローブ１００の構造について、図１を用いて説明する。

なお、各図面は模式図であり、実際の製品の寸法は必ずしも反映されていない。また、製造工程上で発生する各構成要素の形状のばらつきなども、各図面に必ずしも反映されていない。すなわち、以後、この明細書中で説明のために用いられる図面は、たとえ実際の製品と異なる部分があったとしても、本質的な面で実際の製品を表すものと言うことができる。

図１（Ａ）は、測定プローブ１００の断面図（図１（Ｂ）に示されたＡ１−Ａ１線を含む切断面における矢視断面図）である。図１（Ｂ）は、測定プローブ１００の他方主面側（後述）から見た平面図（底面図）である。

測定プローブ１００は、測定用基板１０と、ソケット２０と、第１のプローブピン３０ａと、第２のプローブピン３０ｂと、接地部材である第３のプローブピン４０とを備えている。測定プローブ１００は、電子部品５０の電気的特性を測定することができる。フィルタ装置などの電子部品５０は、部品素体５１と、例えばＰｂフリーはんだを用いて形成されたはんだバンプのような信号電極５２ａと接地電極５２ｂとを備えている。第１のプローブピン３０ａの数は、信号電極５２ａの数に対応しており、第２のプローブピン３０ｂの数は、接地電極５２ｂの数に対応している。

測定用基板１０は、基板素体１１と、基板素体１１の一方主面に配設された、第１の信号端子１２ａと第２の信号端子１２ｂと接地端子１３とを備えている。基板素体１１は、例えば絶縁層が低温焼結セラミック材料であるセラミック多層基板である。なお、基板素体１１の種類はこれに限られず、いわゆるガラスエポキシ基板などであってもよい。

第１の信号端子１２ａ、第２の信号端子１２ｂおよび接地端子１３は、例えばＣｕなどの金属材料を用いて形成される。各電極の形状は、例えば矩形状である。ただし、各電極の材質および形状は任意であり、上記のものに限られない。測定用基板１０は、基板素体１１の一方主面とソケット２０の一方主面とが対向するように配設されている。

ソケット２０は、金属ブロック２１と、金属ブロック２１の一方主面上に配置された第１の絶縁性樹脂層２２と、金属ブロック２１の他方主面上に配置された第２の絶縁性樹脂層２３と備えている。金属ブロック２１は、例えばＣｕ、Ｃｕ合金およびステンレス鋼などの中から選ばれた金属材料により構成されている。第１の絶縁性樹脂層２２および第２の絶縁性樹脂層２３は、例えばエポキシ樹脂のような絶縁性樹脂により構成されている。

ソケット２０は、一方主面から他方主面に到達する第１の貫通孔および第２の貫通孔と、一方主面に開口を有する凹部とを備えている。すなわち、測定プローブ１００においては、第１の貫通孔および第２の貫通孔は、第１の絶縁性樹脂層２２と金属ブロック２１と第２の絶縁性樹脂層２３とを貫通している。凹部は、第１の絶縁性樹脂層２２を貫通して、金属ブロック２１に到達している。なお、凹部は、金属ブロック２１を貫通していてもよく、さらに第２の絶縁性樹脂層２３を貫通して第３の貫通孔となっていてもよい。

第１のプローブピン３０ａは、収容部３１ａと、第１の接触部３２ａと、第２の接触部３３ａと、不図示のばねを備えている。ばねは、収容部３１ａの内部に収容されている。第１の接触部３２ａの一端と第２の接触部３３ａの一端とは、それぞればねの両端に接続されており、第１の接触部３２ａと、第２の接触部３３ａとは、収容部３１ａの内部に出退可能となるように構成されている。第１の接触部３２ａの他端および第２の接触部３３ａの他端は、例えば角錐状または円錐状の凸部を有する面、あるいは王冠状の円筒などとなっている。第１のプローブピン３０ａの材質は、Ｃｕ合金および炭素鋼などの中から選ばれる。

第１のプローブピン３０ａは、一端（第１の接触部３２ａの他端）がソケット２０の一方主面から、他端（第２の接触部３３ａの他端）がソケット２０の他方主面からそれぞれ露出するように、第１の貫通孔中に保持されている。すなわち、第１のプローブピン３０ａは、第１のプローブピン３０ａと金属ブロック２１との間に中空部が形成されるように、第１の絶縁性樹脂層２２および第２の絶縁性樹脂層２３により第１の貫通孔中に保持されている。

第１の接触部３２ａの他端は、測定用基板１０の第１の信号端子１２ａに電気的に接続される前は、ソケット２０の一方主面から突出した状態となっている。第１の接触部３２ａが測定用基板１０の信号端子１２ａに電気的に接続された後は、第１の接触部３２ａは信号端子１２ａにより収容部３１ａの内部に押し込まれる。その結果、第１の接触部３２ａの先端は、ソケット２０の一方主面（第１の絶縁性樹脂層２２の一方主面）と面一の状態となる。

第２のプローブピン３０ｂは、収容部３１ｂと、第１の接触部３２ｂと、第２の接触部３３ｂと、不図示のばねを備えている。測定プローブ１００では、第２のプローブピン３０ｂは、第１のプローブピン３０ａと同様の構成および材質を有している。なお、第２のプローブピン３０ｂは、第１のプローブピン３０ａと異なる構成または材質であってもよい。第１の接触部３２ｂが測定用基板１０の信号端子１２ｂに電気的に接続された後は、第１のプローブピン３０ａと同様に、第１の接触部３２ｂの先端は、ソケット２０の一方主面と面一の状態となる。

第２のプローブピン３０ｂは、第１のプローブピン３０ａと同様に、一端（第１の接触部３２ｂの他端）がソケット２０の一方主面から、他端（第２の接触部３３ｂの他端）がソケット２０の他方主面からそれぞれ露出するように、第２の貫通孔中に保持されている。すなわち、第２のプローブピン３０ｂは、第２のプローブピン３０ｂと金属ブロック２１との間に中空部が形成されるように、第１の絶縁性樹脂層２２および第２の絶縁性樹脂層２３により第１の貫通孔中に保持されている。

接地部材である第３のプローブピン４０は、収容部４１と、第１の接触部４２と、第２の接触部４３と、不図示のばねを備えている。プローブピン４０の構成は、第１のプローブピン３０ａおよび第２のプローブピン３０ｂと同様である。測定プローブ１００では、第３のプローブピン４０として、第１のプローブピン３０ａおよび第２のプローブピン３０ｂよりも大きいものが用いられている。

第３のプローブピン４０は、一端（第１の接触部４２の他端）がソケット２０の一方主面から露出し、収容部４１および他端（第２の接触部４３の他端）が金属ブロック２１に接触した状態で凹部中に保持されている。なお、例えば凹部が金属ブロック２１を貫通し、第３のプローブピン４０の他端が第２の絶縁性樹脂層２３まで到達している場合のように、プローブピン４０の収容部４１のみが金属ブロック２１に接触するようにしてもよい。

第１の接触部４２の他端は、測定用基板１０の接地端子１３に電気的に接続される前は、ソケット２０の一方主面から突出した状態となっている。第１の接触部４２が測定用基板１０の接地端子１３に電気的に接続された後は、第１の接触部４２は接地端子１３により収容部４１の内部に押し込まれる。その結果、第１の接触部４２の先端は、ソケット２０の一方主面と面一の状態となる。

測定プローブ１００では、４本の第３のプローブピン４０が備えられている。そして、２本の第３のプローブピン４０が、２本の第１のプローブピン３０ａと、１本の第２のプローブピン３０ｂとを挟むように配設されている。その際、各プローブピンは、一直線上に並んでいる。なお、各プローブピンの数および位置関係は、上記のものに限られない。

第１のプローブピン３０ａの第１の接触部３２ａの他端は、測定用基板１０の第１の信号端子１２ａに電気的に接続されている。また、第２のプローブピンの第１の接触部３２ａの他端は、測定用基板１０の第２の信号端子１２ｂに電気的に接続されている。さらに、第３のプローブピン４０の第１の接触部３２ａの他端は、測定用基板１０の接地端子１３に電気的に接続されている。

そして、第１のプローブピン３０ａの他端（第２の接触部３２ａの他端）が電子部品５０の信号電極５２ａに、第２のプローブピン３０ｂの他端（第２の接触部３２ｂの他端）が電子部品５０の接地電極５２ｂにそれぞれ接触した状態で、電子部品の電気的特性が測定される。

測定プローブ１００では、電子部品５０の接地電極５２ｂを信号電極と同じように扱った上で電子部品５０の電気的特性を測定した後、その測定値から接地経路に係るインピーダンスの影響を差し引くことにより、真値に極めて近い補正後の電気的特性の測定値を得ることができる。また、ソケット２０が金属ブロック２１を備え、かつ金属ブロック２１と第３のプローブピン４０が接続されている。そのため、隣接する第１のプローブピン３０ａの間における高周波信号のリークが抑制される。

また、図２に示されている第１の実施形態の変形例である測定プローブ１００Ａのように、第３のプローブピン４０に替えて、金属柱６０を接地部材としてもよい。測定プローブ１００Ａのその他の構成は、測定プローブ１００と同様である。

金属柱６０は、柱状部６１と端子部６２とを備えている。端子部６２は、柱状部６１の一端に接続されている。柱状部６１の断面の形状は、特に限定されない。すなわち、柱状部６１は、板状であってもよい。端子部６２は、ソケット２０の一方主面上に配設されるように、例えば柱状部６１の一端を基材としためっき工法により形成することができる。

金属柱６０の一端（端子部６２）は、測定用基板１０の接地端子１３に電気的に接続されている。また柱状部６１は、金属ブロック２１に電気的に接続されている。測定プローブ１００Ａも、測定プローブ１００と同様の効果を得ることができる。

−測定プローブの第２の実施形態−
この発明に係る測定プローブの第２の実施形態である測定プローブ２００の構造について、図３を用いて説明する。

図３（Ａ）は、測定プローブ２００の断面図（図３（Ｂ）に示されたＡ２−Ａ２線を含む切断面における矢視断面図）である。図３（Ｂ）は、測定プローブ２００の他方主面側（後述）から見た平面図（底面図）である。図１と図３との比較から分かるように、測定プローブ２００は、ソケット２０内の絶縁性樹脂層の配置の仕方が測定プローブ１００と異なっている。それ以外の構成要素については、測定プローブ１００と同様であるため、ここではそれらについてのさらなる説明を省略する。

測定プローブ２００において、ソケット２０は、金属ブロック２１と、第１の管状絶縁部材２４ａと、第２の管状絶縁部材２４ｂとを備えている。金属ブロック２１は、一方主面から他方主面に至る第１の貫通孔および第２の貫通孔ならびに一方主面に開口部を有する凹部を備えている。第１の管状絶縁部材２４ａは、第１の貫通孔に挿入されており、金属ブロック２１の一方主面から他方主面に到達している。第２の管状絶縁部材２４ｂは、第２の貫通孔に挿入されており、金属ブロック２１の一方主面から他方主面に到達している。

そして、第１のプローブピン３０ａは、第１の管状絶縁部材２４ａに挿入されており、第２のプローブピン３０ｂは、第２の管状絶縁部材２４ｂに挿入されており、第３のプローブピン４０は、凹部中に保持されている。

測定プローブ２００では、ソケット２０が金属ブロック２１を備え、かつ金属ブロック２１と第３のプローブピン４０が接続されている。さらに、第１のプローブピン３０ａが挿入されている第１の管状絶縁部材２４ａ、および第２のプローブピン３０ｂが挿入されている第２の管状絶縁部材２４ｂは、金属ブロック２１の一方主面から他方主面に到達している。そのため、隣接する第１のプローブピン３０ａの間における高周波信号のリークがさらに抑制される。

なお、この明細書に記載の実施形態は、例示的なものであって、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。

１００、１００Ａ 測定プローブ
１０ 測定用基板
１１ 基板素体
１２ａ 第１の信号端子
１２ｂ 第２の信号端子
１３ 接地端子
２０ ソケット
３０ａ 第１のプローブピン
３０ｂ 第２のプローブピン
３１ａ、３１ｂ 収容部
３２ａ、３２ｂ 第１の接触部
３３ａ、３３ｂ 第２の接触部
４０ 第３のプローブピン
４１ 収容部
４２ 第１の接触部
４３ 第２の接触部
５０ 電子部品
５１ 部品素体
５２ａ 信号電極
５２ｂ 接地電極
６０ 金属柱
６１ 柱状部
６２ 端子部

Claims (3)

1. 測定用基板と、ソケットと、第１のプローブピンと、第２のプローブピンと、接地部材とを備え、信号電極と接地電極とを備えた電子部品の電気的特性を測定する測定プローブであって、
   前記測定用基板は、基板素体と、前記基板素体の一方主面に配置された第１の信号端子と、前記基板素体の一方主面に配置された第２の信号端子と、前記基板素体の一方主面に配置された接地端子とを備えており、
   前記ソケットは、前記ソケットの一方主面から他方主面に到達する第１の貫通孔および第２の貫通孔と、前記ソケットの一方主面に開口を有する凹部とを備えており、
   前記第１のプローブピンは、一端が前記ソケットの一方主面から、他端が前記ソケットの他方主面からそれぞれ露出するように、前記第１の貫通孔中に保持されており、
   前記第２のプローブピンは、一端が前記ソケットの一方主面から、他端が前記ソケットの他方主面からそれぞれ露出するように、前記第２の貫通孔中に保持されており、
   前記接地部材は、前記凹部中に保持されており、
   前記第１のプローブピンの一端は、前記測定用基板の前記第１の信号端子に電気的に接続されており、前記第２のプローブピンの一端は、前記測定用基板の前記第２の信号端子に電気的に接続されており、前記接地部材の一端は、前記測定用基板の前記接地端子に電気的に接続されており、
   前記第１のプローブピンの他端が前記電子部品の前記信号電極に、前記第２のプローブピンの他端が前記電子部品の前記接地電極にそれぞれ接触した状態で、電子部品の電気的特性が測定されることを特徴とする、測定プローブ。
2. 前記ソケットは、金属ブロックと、前記金属ブロックの一方主面上に配置された第１の絶縁性樹脂層と、前記金属ブロックの他方主面上に配置された第２の絶縁性樹脂層と備えており、
   前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔は、前記第１の絶縁性樹脂層と前記金属ブロックと前記第２の絶縁性樹脂層とを貫通しており、
   前記凹部は、少なくとも前記第１の絶縁性樹脂層を貫通して前記金属ブロックに到達しており、
   前記第１のプローブピンは、前記第１のプローブピンと前記金属ブロックとの間に中空部が形成されるように、前記第１の絶縁性樹脂層および前記第２の絶縁性樹脂層により前記第１の貫通孔中に保持されており、
   前記第２のプローブピンは、前記第２のプローブピンと前記金属ブロックとの間に中空部が形成されるように、前記第１の絶縁性樹脂層および前記第２の絶縁性樹脂層により前記第２の貫通孔中に保持されており、
   前記接地部材は、前記金属ブロックに接触した状態で前記凹部中に保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
3. 前記ソケットは、一方主面から他方主面に到達している第１の貫通孔および第２の貫通孔、ならびに一方主面に開口を有する凹部を備えた金属ブロックと、前記第１の貫通孔に挿入されており、前記金属ブロックの一方主面から他方主面に到達している第１の管状絶縁部材と、前記第２の貫通孔に挿入されており、前記金属ブロックの一方主面から他方主面に到達している第２の管状絶縁部材とを備えており、
   前記第１のプローブピンは、前記第１の管状絶縁部材に挿入されており、
   前記第２のプローブピンは、前記第２の管状絶縁部材に挿入されており、
   前記接地部材は、前記凹部中に保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。