JP6756946B1 - プローブユニット - Google Patents

Abstract

本発明にかかるプローブユニットは、接触対象の電極とそれぞれ接触する複数の第１のコンタクトプローブと、グランドに接続する第２コンタクトプローブと、第１のコンタクトプローブの周囲に設けられる信号用パイプと、信号用パイプとの間に空気層を形成するグランド部材と、第１および第２のコンタクトプローブ、信号用パイプならびにグランド部材の各一端部を保持する板状の第１および第２部材とを有するプローブホルダと、少なくとも第１部材の表面に設けられ、第２のコンタクトプローブと電気的に接続する第１配線部と、少なくとも第２部材の表面に設けられ、第２のコンタクトプローブと電気的に接続する第２配線部と、第１配線部の表面と裏面とを電気的に接続する第１導電手段と、第２配線部の表面と裏面とを電気的に接続する第２導電手段とを備える。

Description

本発明は、所定回路構造に対して信号入出力を行うコンタクトプローブを収容するプローブユニットに関するものである。

従来、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と検査用信号を出力する信号処理装置との間の電気的な接続を図るコンタクトプローブと、このコンタクトプローブを複数収容するプローブホルダとを備えたプローブユニットが用いられる。

一般に、高周波数の電気信号を入出力する場合には、挿入損失（インサーションロス）と呼ばれる信号の損失が生じる。プローブユニットにおいて、高精度に高速動作させるには、使用する周波数領域において、このインサーションロスを低減することが重要である。例えば、特許文献１には、コンタクトプローブの周囲に空気層を設けて特性インピーダンス整合する技術が開示されている。

特開２０１２−９８２１９号公報

しかしながら、特許文献１が開示する技術では、コンタクトプローブの中央部のインピーダンスは調整できるものの、先端部や基端部の特性インピーダンスは調整できていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンタクトプローブ全体の特性インピーダンスを調整することができるプローブユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプローブユニットは、長手方向の一方の端部側で接触対象の電極とそれぞれ接触する複数の第１のコンタクトプローブと、外部のグランドに接続する第２のコンタクトプローブと、前記第１のコンタクトプローブの周囲に設けられる信号用パイプと、前記信号用パイプの周囲に設けられ、前記信号用パイプとの間に空気層を形成するグランド部材と、前記第１および第２のコンタクトプローブ、前記信号用パイプならびに前記グランド部材の各一端部を保持する板状の第１部材と、前記第１および第２のコンタクトプローブ、前記信号用パイプならびに前記グランド部材の各他端部を保持する板状の第２部材とを有するプローブホルダと、少なくとも前記第１部材の表面に設けられ、前記第２のコンタクトプローブと電気的に接続する第１配線部と、少なくとも前記第２部材の表面に設けられ、前記第２のコンタクトプローブと電気的に接続する第２配線部と、前記第１配線部と前記グランド部材とを電気的に接続する第１導電手段と、前記第２配線部と前記グランド部材とを電気的に接続する第２導電手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第１および第２部材の間を補填する補填部材、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第２のコンタクトプローブの周囲に設けられる第２のグランド部材、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第１および第２導電手段は、スルーホールであることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第１導電手段は、複数の前記スルーホールを前記第１のコンタクトプローブの一端部を囲む円環状に配置してなり、前記第２導電手段は、複数の前記スルーホールを前記第１のコンタクトプローブの他端部を囲む円環状に配置してなることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記スルーホールは、一部の内径が異なる孔形状をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第１部材に設けられ、前記第１のコンタクトプローブの一端部および前記信号用パイプの一端部と電気的に接続する第１導電部と、前記第２部材に設けられ、前記第１のコンタクトプローブの他端部および前記信号用パイプの他端部と電気的に接続する第２導電部と、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記空気層に設けられる中空円柱状の誘電体、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記誘電体は、前記空気層において、前記第１のコンタクトプローブの一端部および／または他端部に設けられることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記信号用パイプは、一端部および／または他端部が、前記第１のコンタクトプローブの一端部および／または他端部に接触する段付き形状をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記グランド部材は、筒状のグランド用パイプであることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記グランド用パイプ、ならびに、前記第１および／または第２導電手段は、一体的に形成され、一端部および／または他端部が、前記第１配線部および／または前記第２配線部に接触する段付き形状をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記グランド用パイプには、複数の貫通孔が形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、互いに径が異なる複数の前記グランド用パイプを同心円状に設けることを特徴とする。

本発明によれば、コンタクトプローブ全体の特性インピーダンスを調整することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図２は、本発明の一実施の形態にかかるプローブホルダを用いた半導体集積回路の検査時の状態を示す図である。 図３は、本発明の一実施の形態の変形例１にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図４は、本発明の一実施の形態の変形例２にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図５は、本発明の一実施の形態の変形例３にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図６は、本発明の一実施の形態の変形例４にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図７は、本発明の一実施の形態の変形例５にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図８は、本発明の一実施の形態の変形例６にかかるプローブユニットの要部の構成を示す斜視図である。 図９は、本発明の一実施の形態の変形例７にかかるプローブユニットの要部の構成を示す斜視図である。 図１０は、本発明の一実施の形態の変形例８にかかるプローブユニットにおける、信号用パイプを含むプランジャとグランド用パイプとの配置を説明する図である。 図１１は、本発明の一実施の形態の変形例９にかかるにかかるプローブユニットの要部の構成を示す断面図である。 図１２は、本発明の一実施の形態の変形例１０にかかるにかかるプローブユニットの要部の構成を示す断面図である。 図１３は、本発明の一実施の形態の変形例１１にかかるプローブユニットの要部の構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。図１に示すプローブユニット１は、検査対象物である半導体集積回路１００の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体集積回路（後述する半導体集積回路１００）と半導体集積回路へ検査用信号を出力する回路基板（後述する回路基板２００）との間を電気的に接続する装置である。

プローブユニット１は、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体である半導体集積回路１００および回路基板２００に接触し、検査用の信号を導通する導電性の信号用のコンタクトプローブ２（以下、単に「信号用プローブ２」という）と、信号用プローブ２や、後述するグランド用コンタクトプローブ４を所定のパターンにしたがって収容して保持するプローブホルダ３と、外部のグランド電極に接続するグランド用コンタクトプローブ４（以下、単に「グランド用プローブ４）という）と、を有する。なお、プローブユニット１には、プローブホルダ３の周囲に設けられ、検査の際に半導体集積回路１００の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材を備えてもよい。

信号用プローブ２は、導電性材料を用いて形成され、半導体集積回路１００の検査を行うときにその半導体集積回路１００の検査信号が入力される電極に接触する第１プランジャ２１と、検査回路を備えた回路基板２００の検査信号を出力する電極に接触する第２プランジャ２２と、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２との間に設けられて第１プランジャ２１および第２プランジャ２２を伸縮自在に連結するバネ部材２３とを備える。信号用プローブ２を構成する第１プランジャ２１および第２プランジャ２２、バネ部材２３ならびに信号用パイプ２４は同一の軸線を有している。信号用プローブ２は、半導体集積回路１００をコンタクトさせた際に、バネ部材２３が軸線方向に伸縮することによって半導体集積回路１００の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体集積回路１００および回路基板２００に荷重を加える。なお、以下では、信号用プローブ２において、半導体集積回路１００の電極に接触する側を先端側、半導体集積回路１００側に対して軸線方向で反対となる側を基端側とする。また、プランジャ単体で先端側および基端側を規定する場合、半導体集積回路１００と接触するプランジャにおいて、半導体集積回路１００側を先端側、半導体集積回路１００側に対して軸線方向で反対となる側を基端側とする。また、回路基板２００と接触するプランジャにおいて、回路基板２００側を先端側、回路基板２００側に対して軸線方向で反対となる側を基端側とする。

第１プランジャ２１は、バネ部材２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材２３の弾性力によって半導体集積回路１００方向に付勢され、半導体集積回路１００の電極と接触する。また、第２プランジャ２２は、バネ部材２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材２３の弾性力によって回路基板２００方向に付勢され、回路基板２００の電極と接触する。

バネ部材２３は、第１プランジャ２１側が密着巻き部２３ａである一方、第２プランジャ２２側が粗巻き部２３ｂである。密着巻き部２３ａの端部は、第１プランジャ２１に連結している。一方、粗巻き部２３ｂの端部は、第２プランジャ２２に連結している。また、第１プランジャ２１および第２プランジャ２２とバネ部材２３とは、バネの巻き付き力によって嵌合および／または半田付けによって接合されている。

また、信号用プローブ２には、第１プランジャ２１および第２プランジャ２２の一部、ならびにバネ部材２３を収容する信号用パイプ２４と、信号用パイプ２４を取り囲むグランド用パイプ５１とが設けられている。信号用パイプ２４およびグランド用パイプ５１は、それぞれ、銅、銀や、それらを主成分とする合金、またはメッキ等の導電性材料を用いて形成される。信号用パイプ２４およびグランド用パイプ５１は、各中心軸が信号用プローブ２の中心軸と一致する同軸構造をなす。

信号用パイプ２４とグランド用パイプ５１との間には、空気層Ｓ_airが形成される。この空気層Ｓ_airの体積を調整することによって、信号用プローブ２の特性インピーダンスが調整される。空気層Ｓ_airの体積は、信号用パイプ２４の外周のなす径（外径）と、グランド用パイプ５１の内周のなす径（内径）とを変更して調整することが好ましい。

グランド用プローブ４は、信号用プローブ２と同様の構成を有している。具体的に、グランド用プローブ４は、導電性材料を用いて形成され、半導体集積回路１００の検査を行うときにその半導体集積回路１００のグランド用の電極に接触する第１プランジャ４１と、回路基板２００のグランド用の電極に接触する第２プランジャ４２と、第１プランジャ４１と第２プランジャ４２との間に設けられて第１プランジャ４１および第２プランジャ４２を伸縮自在に連結するバネ部材４３とを備える。グランド用プローブ４を構成する第１プランジャ４１および第２プランジャ４２、ならびにバネ部材４３は同一の軸線を有している。

バネ部材４３は、第１プランジャ４１側が密着巻き部４３ａである一方、第２プランジャ４２側が粗巻き部４３ｂである。密着巻き部４３ａの端部は、第１プランジャ４１に連結している。一方、粗巻き部４３ｂの端部は、第２プランジャ４２に連結している。また、第１プランジャ４１および第２プランジャ４２とバネ部材４３とは、バネの巻き付き力によって嵌合および／または半田付けによって接合されている。

また、グランド用プローブ４には、第１プランジャ４１および第２プランジャ４２の一部、ならびにバネ部材４３を収容するグランド用パイプ４４が設けられている。グランド用パイプ４４は、導電性材料を用いて形成される。グランド用パイプ４４は、各中心軸がグランド用プローブ４の中心軸と一致する同軸構造をなす。

本実施の形態では、信号用プローブ２およびグランド用プローブ４を一つの伝送経路としてみたときの特性インピーダンスが、予め設定された値（例えば５０Ω）となるように、各部材の配設位置や、空気層Ｓ_airの体積等が決定される。

プローブホルダ３は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、図１の上面側に位置する第１部材３１と下面側に位置する第２部材３２とからなる。第１部材３１と第２部材３２とは、ネジ６０によって固定されている。具体的には、第１部材３１と第２部材３２とにそれぞれ形成された凹部の底部同士を当接させ、その当接部分をネジ６０によって固定している。

第１部材３１および第２部材３２には、複数の信号用プローブ２およびグランド用プローブ４を収容する空間を形成する中空部３３および３４が形成されている。中空部３３および３４によって形成される空間には、例えばプローブホルダ３が保持する信号用プローブ２およびグランド用プローブ４のすべてが配置される。

第１部材３１には、中空部３３に連なり、信号用プローブ２の先端側を挿通して保持するホルダ孔３３ａと、中空部３３に連なり、グランド用プローブ４の先端側を挿通して保持するホルダ孔３３ｂとが形成されている。

第２部材３２には、中空部３４に連なり、信号用プローブ２の基端側を挿通して保持するホルダ孔３４ａと、中空部３４に連なり、グランド用プローブ４の基端側を挿通して保持するホルダ孔３４ｂとが形成されている。

ホルダ孔３３ａおよび３４ａは、互いの軸線が一致するように形成されている。また、ホルダ孔３３ｂおよび３４ｂは、互いの軸線が一致するように形成されている。
ホルダ孔３３ａ、３３ｂおよびホルダ孔３４ａ、３４ｂの形成位置は、半導体集積回路１００の検査信号用の配線パターンに応じて定められる。

ホルダ孔３３ａ、３３ｂおよびホルダ孔３４ａ、３４ｂは、ともに貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、各ホルダ孔は、プローブホルダ３の端面に開口を有する小径部と、この小径部よりも径が大きい大径部とからなる。各ホルダ孔の形状は、収容する信号用プローブ２やグランド用プローブ４の構成に応じて定められる。
第１プランジャ２１は、ホルダ孔３３ａの小径部と大径部との境界壁面にフランジが当接することにより、信号用プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、第２プランジャ２２は、ホルダ孔３４ａの小径部と大径部との境界壁面にフランジが当接することにより、信号用プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。
第１プランジャ４１は、ホルダ孔３３ｂの小径部と大径部との境界壁面にフランジが当接することにより、グランド用プローブ４のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、第２プランジャ４２は、ホルダ孔３４ｂの小径部と大径部との境界壁面にフランジが当接することにより、グランド用プローブ４のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。

第１部材３１には、グランド用プローブ４とグランド用パイプ５１とを電気的に接続する第１配線部３５が形成されている。第１配線部３５は、導電性材料を用いて形成される。第１配線部３５は、第１部材３１の外表面の一部を形成している。第１配線部３５は、第１部材３１の表面、裏面およびホルダ孔３３ｂの内周面に形成され、各々が電気的に接続されている。具体的に、第１配線部３５は、グランド用プローブ４近傍ではホルダ孔３３ｂの内周面を経由して表面と裏面とが電気的に接続している。また、信号用プローブ２近傍では、スルーホール３３１を介して表面と裏面とが電気的に接続している。ここでいうスルーホールとは、例えば内壁に導電性被膜が形成された貫通孔である。
ここでいう表面とは、第１部材３１が第２部材３２と向かい合う側と反対側の面をさす。また、裏面は、表面の反対側の面であって、ここでは第２部材３２と向かい合う側の面である。なお、第１配線部３５は、表面のみに形成されてもよいし、表面およびホルダ孔３３ｂの内周面のみに形成されてもよい。表面のみに第１配線部３５が形成される場合、第１配線部３５は、端面の位置を、第１部材３１の表面に揃えて形成してもよいし、第１部材の表面から延出させて形成、すなわちホルダ孔３３ｂの一部を覆うように形成してもよい。

グランド用プローブ４は、ホルダ孔３３ｂに形成されている第１配線部３５に対し、第１プランジャ４１またはグランド用パイプ４４が接触することによって、第１配線部３５に電気的に接続する。
グランド用パイプ５１は、スルーホール３３１、または第１部材３１の裏面に形成されている第１配線部３５に接触することによって、第１配線部３５と電気的に接続する。

また、第１部材３１には、ホルダ孔３３ａの内周面に形成され、信号用プローブ２と電気的に接続する第１導電部３６が形成されている。第１導電部３６は、第１配線部３５とは独立して設けられている。信号用プローブ２は、第１導電部３６に対し、第１プランジャ２１および信号用パイプ２４が接触することによって、第１導電部３６に電気的に接続する。なお、第１導電部３６に電気的に接続できれば、第１導電部３６に対し、第１プランジャ２１および信号用パイプ２４の一方が接触していればよい。

第２部材３２には、グランド用プローブ４とグランド用パイプ５１とを電気的に接続する第２配線部３７が形成されている。第２配線部３７は、導電性材料を用いて形成される。第２配線部３７は、第２部材３２の外表面の一部を形成している。第２配線部３７は、第２部材３２の表面、裏面およびホルダ孔３４ｂの内周面に形成され、各々が電気的に接続されている。具体的に、第２配線部３７は、グランド用プローブ４近傍ではホルダ孔３４ｂの内周面を経由して表面と裏面との間が電気的に接続している。また、信号用プローブ２近傍では、スルーホール３４１を介して表面と裏面との間が電気的に接続している。
ここでいう表面とは、第２部材３２が第１部材３１と向かい合う側と反対側の面をさす。また、裏面は、表面の反対側の面であって、ここでは第１部材３１と向かい合う側の面である。なお、第２配線部３７は、表面およびホルダ孔３４ｂの内周面のみに形成されてもよい。

グランド用プローブ４は、ホルダ孔３４ｂに形成されている第２配線部３７に対し、第２プランジャ４２またはグランド用パイプ４４が接触することによって、第２配線部３７に電気的に接続する。
グランド用パイプ５１は、スルーホール３４１、または第２部材３２の裏面に形成されている第２配線部３７に接触することによって、第２配線部３７と電気的に接続する。

また、第２部材３２には、ホルダ孔３４ａの内周面に形成され、信号用プローブ２と電気的に接続する第２導電部３８が形成されている。第２導電部３８は、第２配線部３７とは独立して設けられている。信号用プローブ２は、第２導電部３８に対し、第２プランジャ２２および信号用パイプ２４が接触することによって、第２導電部３８に電気的に接続する。第２導電部３８に電気的に接続できれば、第２導電部３８に対し、第２プランジャ２２および信号用パイプ２４の一方が接触していればよい。

スルーホール３３１、３４１は、円柱状の中空空間を形成し、信号用プローブ２の周囲に一つまたは複数個形成される。例えば、信号用プローブ２の配設位置を中心に、等間隔で８個のスルーホール３３１、３４１が設けられる。スルーホール３３１、３４１は、導電手段に相当する。

図２は、プローブユニット１における半導体集積回路１００の検査時の状態を示す図である。検査時において、信号用プローブ２は、第１プランジャ２１が、半導体集積回路１００の検査信号用の電極１０１と接触し、第２プランジャ２２が、回路基板２００の検査信号用の電極２０１と接触する。他方、グランド用プローブ４は、第１プランジャ４１が、半導体集積回路１００のグランド用の電極１０２と接触し、第２プランジャ４２が、回路基板２００のグランド用の電極２０２と接触する。半導体集積回路１００の検査時には、半導体集積回路１００からの接触荷重により、バネ部材２３、４３は長手方向に沿って圧縮された状態となる。

この際、第１プランジャ２１は、第１導電部３６および／または信号用パイプ２４に接触している。一方、第２プランジャ２２は、第２導電部３８および／または信号用パイプ２４に接触している。
また、第１プランジャ４１は、第１配線部３５および／またはグランド用パイプ４４に接触している。一方、第２プランジャ４２は、第２配線部３７および／またはグランド用パイプ４４に接触している。

検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、例えば、回路基板２００の電極２０１から信号用プローブ２の第２プランジャ２２、第２導電部３８、信号用パイプ２４（または密着巻き部２３ａ）、第１導電部３６、第１プランジャ２１を経由して半導体集積回路１００の電極１０１へ到達する。このように、信号用プローブ２では、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２が信号用パイプ２４（または密着巻き部２３ａ）を介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。したがって、検査時に粗巻き部２３ｂに信号が流れるのを防止し、抵抗およびインダクタンスを低減することができる。
この際、第２プランジャ２２、（第２導電部３８、）信号用パイプ２４、（第１導電部３６、）第１プランジャ２１を経由する経路は、バネ部材２３を経由する経路と比して直線的な経路となる。高周波の信号を導通する際には、その経路が直線状になるほど特性が向上する。このため、信号用パイプ２４を経由する経路とすることで、信号の導通特性を向上させることができる。なお、第１プランジャ２１は、経路を直線状に近付けるため、電極１０１と同軸的に接触することが好ましい。

一般に、交流信号を扱う電子回路においては、インピーダンスの異なる配線同士が接続する箇所において、異なるインピーダンス間の比に応じた量だけ信号が反射し、信号の伝搬が妨げられることが知られている。このことは使用する半導体集積回路１００と信号用プローブ２との関係においても同様であって、半導体集積回路１００の特性インピーダンスと、信号用プローブ２における特性インピーダンスとが大きく異なる値を有する場合には、電気信号の損失が発生するとともに、電気信号の波形が歪む。

また、特性インピーダンスの相違に起因して接続箇所において生じる信号反射の割合は、半導体集積回路１００の高速化、すなわち高周波数化に伴って大きくなる。従って、高周波数で駆動する半導体集積回路１００に対応したプローブユニット１を作製する際には、信号用プローブ２の特性インピーダンスの値を半導体集積回路１００のものと一致させる、インピーダンス調整を精度良く行うことが重要となる。

しかしながら、インピーダンス整合を行う観点から信号用プローブ２の形状等を変化させることは容易ではない。信号用プローブ２は、その外径が１ｍｍ以下に抑制されるとともに第１プランジャ２１、第２プランジャ２２およびバネ部材２３によって構成される複雑な形状を有する等の制限が本来的に与えられることから、インピーダンス整合に適した形状に変更することは設計上および製造上の観点から困難となるためである。

従って、本実施の形態では、信号用プローブ２の構造を変更するのではなく、第１プランジャ２１、第２プランジャ２２およびバネ部材２３の周囲に信号用パイプ２４やグランド用パイプ５１を配置することによって特性インピーダンスの値を調整する構成を採用している。かかる構成を採用することで、信号用プローブ２の構造については従来のものを流用することが可能となる。

さらに、本実施の形態では、信号用プローブ２の端部を、複数のスルーホール３３１、３４１によって取り囲むことによって、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスの値を調整することができる。具体的には、スルーホールの配設数や、スルーホールの配置（信号用プローブ２に対する距離）を調整することによって、特性インピーダンスの値を調整することができる。

上述した実施の形態では、信号用プローブ２の周囲に信号用パイプ２４やスルーホール３３１、３４１を配置し、外部のグランドとは第１配線部３５、第２配線部３７、グランド用プローブ４を介して接続するようにした。これにより、本実施の形態は、スルーホール３３１、３４１によって、外部のグランドに接続しつつ、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスを調整することができる。本実施の形態によれば、信号用プローブ２の端部を含む全体的な特性インピーダンスの調整を行うことができる。また、本実施の形態によれば、スルーホールの位置を調整することによって、信号用プローブ２に対する、軸線方向と直交する方向のグランド位置を調整することができる。

なお、上述した実施の形態において、スルーホール３３１、３４１に代えて円柱状の導電部材としてもよいし、筒状の導電部材としてもよい。各導電部材は、第１配線部３５、第２配線部３７にそれぞれ電気的に接続する。この場合、導電部材は、導電手段に相当する。
また、信号用パイプ２４、グランド用パイプ４４、５１は、各々継ぎ目のない一体的な構成であってもよいし、薄板を円状に巻いた構成でもよいし、複数の部材を繋いだ継ぎ目を有する構成であってもよい。

（変形例１）
図３は、本発明の一実施の形態の変形例１にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。変形例１にかかるプローブユニット１Ａは、上述したプローブホルダ３に代えてプローブホルダ３Ａを備える。そのほかの構成についてはプローブユニット１と同じ構成であるため、説明を省略する。プローブホルダ３Ａでは、ネジ６１および支柱７０によって、第１部材３１および第２部材３２が固定される。

本変形例１のように、第１部材３１および第２部材３２をネジ６１と支柱７０とによって固定した場合であっても、スルーホール３３１、３４１によって、外部のグラントに接続しつつ、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスを調整することができる。本変形例１によれば、信号用プローブ２の端部を含む全体的な特性インピーダンスの調整を行うことができる。

（変形例２）
図４は、本発明の一実施の形態の変形例２にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。変形例２にかかるプローブユニット１Ｂは、上述したプローブユニット１のプローブホルダ３に代えてプローブホルダ３Ｂを備える。そのほかの構成についてはプローブユニット１と同じ構成であるため、説明を省略する。

プローブホルダ３Ｂでは、第１部材３１および第２部材３２、グランド用パイプ５１ならびにグランド用パイプ４４によって形成される内部空間が、補填部材３９によって補填されている。補填部材３９の材料としては、例えばエンジニアリングプラスチック（ＭＤＳなど）が挙げられるが、これに限定されるものではない。なお、補填部材３９は、単層であってもよいし、複数層からなるものであってもよい。また、補填部材３９は、実施の形態および変形例１の構成において第１部材３１と第２部材３２との間の補填に適用してもよい。

本変形例２のように、第１部材３１および第２部材３２が形成する空間に補填部材３９を補填した場合であっても、スルーホール３３１、３４１によって、外部のグラントに接続しつつ、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスを調整することができる。本変形例２によれば、信号用プローブ２の端部を含む全体的な特性インピーダンスの調整を行うことができる。

（変形例３）
図５は、本発明の一実施の形態の変形例３にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。変形例３にかかるプローブユニットは、上述したプローブユニット１の信号用プローブ２の信号用パイプ２４に代えて信号用パイプ２５を備える。なお、変形例３は、プローブユニット１における第２導電部３８を有しない構成となる。すなわち、変形例３では、信号用パイプ２５が、上述した信号用パイプ２４と、第２導電部３８との機能を担っている。そのほかの構成についてはプローブユニット１と同じ構成であるため、説明を省略する。

信号用パイプ２５は、導電性材料を用いて形成され、第２プランジャ２２側の端部がホルダ孔３４ａに対応する段付き形状をなしている。信号用パイプ２５の段部には、第２プランジャ２２のフランジが当接する。これにより、信号用パイプ２５から第２プランジャ２２が抜け落ちることが防止される。また、検査時には、信号用パイプ２５と第２プランジャ２２とが接触することによって、信号用パイプ２５と第２プランジャ２２との間の電気的な導通が確保される。

本変形例３によれば、上述した実施の形態の効果を得ることができるとともに、信号用パイプ２５の端部を段付き形状にして第２プランジャ２２の抜け止めをするようにしたので、上述した第２導電部３８を設けずに、信号用パイプ２５と第２プランジャ２２との間の電気的な導通を確保することができる。本変形例３では、上述した実施の形態のような信号用パイプ２４と第２導電部３８との接触による電気的な接続とは異なり、一体的な電気的導通を図ることができるため、一層確実に電気的な導通を確保することができる。

なお、上述した変形例３では、第２プランジャ２２側が段付き形状をなすものとして説明したが、変形例３にかかる構成を第１プランジャ２１側に適用してもよいし、第１プランジャ２１側および第２プランジャ２２側の両方を変形例３にかかる構成としてもよい。

（変形例４）
図６は、本発明の一実施の形態の変形例４にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。変形例４にかかるプローブユニットは、上述したプローブユニット１の信号用プローブ２の信号用パイプ２４に代えて信号用パイプ２５、グランド用パイプ５１に代えてグランド用パイプ５２を備える。なお、変形例４は、プローブユニット１において、第２配線部３７が信号用プローブ２の近傍において表面と裏面とが接続され、スルーホール３４１、および第２導電部３８を有しない構成となる。すなわち、変形例４では、グランド用パイプ５２が、上述したグランド用パイプ５１と、スルーホール３４１との機能を担っている。そのほかの構成についてはプローブユニット１と同じ構成であるため、説明を省略する。また、信号用パイプ２５については、上述した変形例３と同じである。

グランド用パイプ５２は、導電性材料を用いて形成され、第２部材３２側の端部が段付き形状をなしている。グランド用パイプ５２の段部は、第２部材３２に挿入される。グランド用パイプ５２の第２プランジャ２２側の端部は、部分的に延出する構成としてもよいし、全周にわたって延出する構成としてもよい。第２部材３２に挿入されたグランド用パイプ５２は、第２配線部３７と電気的に接続する。

本変形例４によれば、グランド用パイプ５２の端部を段付き形状にして第２部材３２に挿入するようにしたので、上述したスルーホール３４１を設けずに、第２プランジャ２２の先端部の特性インピーダンスを調整することができる。

なお、変形例４において、グランド用パイプ５２の第２部材３２に挿入する側に突起を間欠的に設けて、上述したスルーホール３４１に挿入するようにしてもよい。その場合、スルーホール３４１に代えて貫通孔を設けて、その貫通孔に上述した突起を挿入してもよい。

また、上述した変形例４では、第２プランジャ２２側が段付き形状をなすものとして説明したが、変形例４にかかる構成を第１プランジャ２１側に適用してもよいし、第１プランジャ２１側および第２プランジャ２２側の両方を変形例４にかかる構成としてもよい。

（変形例５）
図７は、本発明の一実施の形態の変形例５にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。変形例５にかかるプローブユニットは、上述したプローブユニット１の信号用プローブ２の信号用パイプ２４とグランド用パイプ５１との間に、誘電体８０、８１を設けた構成である。そのほかの構成についてはプローブユニット１と同じ構成であるため、説明を省略する。

図７において、信号用パイプ２４とグランド用パイプ５１との間であって、第１プランジャ２１側の端部の間には、誘電体８０が設けられている。また、信号用パイプ２４とグランド用パイプ５１との間であって、第２プランジャ２２側の端部の間には、誘電体８１が設けられている。誘電体８０、８１は、ともに中空円柱状をなしている。
誘電体８０は、第１部材３１の誘電率と、空気の誘電率との間の誘電率を有する。また、誘電体８１は、第２部材３２の誘電率と、空気の誘電率との間の誘電率を有する。誘電体８０、８１は、例えば絶縁性の材料を用いて形成される。

例えば、第２部材３２がセラミックス製である場合、誘電率が１の空気と、誘電率が６のセラミックとでは、誘電率に差があるため、境界付近で反射が増大して電気特性が低下する。そのため、本変形例５のように、誘電体８０、８１を配置することによって、第２部材３２と、信号用パイプ２４およびグランド用パイプ５１との間の誘電率が緩やかに変化する。なお、誘電体８０、８１は、単層であってもよいし、複数層からなるものであってもよい。また、誘電体８０、８１は、端部に加えて軸方向中央付近に設けてもよいし、中空空間全長に亘って設けてもよい。この場合、インピーダンスの調整、パイプの径方向の位置決め、ユニットの強度向上をさせることができる。

（変形例６）
図８は、本発明の一実施の形態の変形例６にかかるプローブユニットの要部の構成であって、グランド用パイプの構成を示す斜視図である。本変形例６では、上述したプローブユニット１のグランド用パイプ５１に代えてグランド用パイプ５１Ａを備える。本変形例６は、グランド用パイプを変えた以外、プローブユニット１の構成と同じである。以下、上述した構成とは異なるグランド用パイプ５１Ａについて説明する。

グランド用パイプ５１Ａは、銅、銀や、それらを主成分とする合金、またはメッキ等の導電性材料により形成される。グランド用パイプ５１Ａには、当該グランド用パイプ５１Ａの長手軸と直交する径方向に貫通する複数の貫通孔５１１が形成されている。貫通孔５１１は、グランド用パイプ５１Ａの長手軸方向に沿って延びる孔である。複数の貫通孔５１１は、周方向に沿って並んでいる。

（変形例７）
図９は、本発明の一実施の形態の変形例７にかかるプローブユニットの要部の構成であって、グランド用パイプの構成を示す斜視図である。本変形例７では、上述したプローブユニット１のグランド用パイプ５１に代えてグランド用パイプ５１Ｂを備える。本変形例７は、グランド用パイプを変えた以外、プローブユニット１の構成と同じである。以下、上述した構成とは異なるグランド用パイプ５１Ｂについて説明する。

グランド用パイプ５１Ｂは、銅、銀や、それらを主成分とする合金、またはメッキ等の導電性材料により形成される。グランド用パイプ５１Ｂには、当該グランド用パイプ５１Ｂの長手軸と直交する径方向に貫通する複数の貫通孔５１２が形成されている。複数の貫通孔５１２は、グランド用パイプ５１Ｂの長手軸方向、および周方向に沿って並んでいる。貫通孔５１２が規則的に配設されているグランド用パイプ５１Ｂは、メッシュ状をなしている。

（変形例８）
図１０は、本発明の一実施の形態の変形例８にかかるプローブユニットにおける、信号用パイプを含むプランジャとグランド用パイプとの配置を説明する図である。図１０は、信号用プローブ２の長手方向からみた構成に対応する。本変形例８では、プローブユニット１において、上述した貫通孔が形成されたグランド用パイプを複数備える。本変形例８では、径が異なる二つのグランド用パイプ５１Ａを備える構成を例に説明する。本変形例８は、グランド用パイプ５１を二つのグランド用パイプ５１Ａに変えた以外、プローブユニット１の構成と同じである。なお、貫通孔５１１の大きさは適宜調整されるものとする。

二つのグランド用パイプ５１Ａは、信号用プローブ２の長手軸Ｎを中心として、同心円状に配置される（以下、外周側グランド用パイプ、内周側グランド用パイプという）。この際、長手軸Ｎと直交する径方向では、外周側グランド用パイプおよび内周側グランド用パイプのいずれかが配置される。すなわち、外周側グランド用パイプおよび内周側グランド用パイプは、信号用プローブ２の径方向において、他方の孔を互いに補完するように配置されている。すなわち、信号用プローブ２から径方向にみたときに、外周側グランド用パイプおよび内周側グランド用パイプのいずれかによって囲まれた状態となっている。

上述した変形例６〜８において、各導電性パイプに複数の貫通孔５１１、５１２を形成した場合であっても、グランド用パイプ５１Ａ、５１Ｂにおける外部へのエネルギーの流出は少ない。このため、貫通孔５１１、５１２の形成によるエネルギー損失の影響は小さい。

上述した変形例６〜８のように、グランド用パイプに貫通孔を設ける構成では、貫通孔の形状、大きさ、配置を変更することによって特性インピーダンスを変えることができるため、信号用プローブ２や信号用パイプ２４を変更しなくても特性インピーダンスを調整することができ、特性インピーダンス調整の自由度を向上することができる。

例えば、信号用プローブ２を狭ピッチ化する場合、信号用プローブ２の細径化には制限があるため、インピーダンスが低くなって信号の反射が増大し、電気特性が低下する。しかしながら、上述した変形例６〜８のような貫通孔５１１、５１２を設けることによって、グランド結合を弱めてインピーダンスを高くすることできる。これにより、信号用プローブ２を狭ピッチ化した場合であっても、電気特性の低下を抑制することができる。

（変形例９）
図１１は、本発明の一実施の形態の変形例９にかかるにかかるプローブユニットの要部の構成を示す断面図である。本変形例９では、プローブユニット１において、上述したスルーホール３３１に代えてスルーホール３３２が形成されている。本変形例９は、スルーホールの形状を変えた以外、プローブユニット１の構成と同じである。以下、上述した構成とは異なるスルーホール３３２について説明する。

スルーホール３３２は、段付き形状をなす中空空間を形成する孔である。スルーホール３３２の内壁には、導電性被膜が形成され、第１配線部３５に連なっている。具体的に、スルーホール３３２は、第１部材３１の表面側（第２部材３２に積層する側と反対側）の開口を形成する第１孔部３３２ａと、第１孔部３３２ａに連なり、第１部材３１裏面側の開口を形成する第２孔部３３２ｂとを有する。第２孔部３３２ｂは、第１孔部３３２ａの内径よりも小さい内径を有する。
第１孔部３３２ａと第２孔部３３２ｂとが形成する段部の位置は、例えば、この位置を通過し、かつスルーホール３３２の軸線と直交する方向の延長線Ｐ₁上において、検査時に第１プランジャ２１のフランジが位置する。その場合、第１プランジャ２１のストロークに応じて第１部材３１の板厚を厚くする。
なお、第１孔部３３２ａと第２孔部３３２ｂにおける内径の大小関係は、逆であってもよい。

本変形例９では、段付き形状をなすスルーホール３３２を配置し、スルーホール３３２が、第１配線部３５を介して外部のグランドと接続するようにした。本変形例９にかかるスルーホール３３２とした場合であっても、外部のグラントに接続しつつ、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスを調整することができる。本変形例９によれば、信号用プローブ２の端部を含む全体的な特性インピーダンスの調整を行うことができる。

（変形例１０）
図１２は、本発明の一実施の形態の変形例１０にかかるにかかるプローブユニットの要部の構成を示す断面図である。本変形例１０では、プローブユニット１において、上述したスルーホール３３１に代えてスルーホール３３３が形成されている。本変形例１０は、スルーホールの形状を変えた以外、プローブユニット１の構成と同じである。以下、上述した構成とは異なるスルーホール３３３について説明する。

スルーホール３３３は、三段の段付き形状をなす中空空間を形成する孔であり、第１配線部３５に連なっている。具体的に、スルーホール３３３は、第１部材３１の上面側の開口を形成する第１孔部３３３ａと、第１孔部３３３ａに連なり、第１部材３１下面側の開口を形成する第２孔部３３３ｂと、第１孔部３３３ａと第２孔部３３３ｂとの間に位置する第３孔部３３３ｃとを有する。第３孔部３３３ｃは、第１孔部３３３ａの内径よりも小さく、第２孔部３３３ｂの内径よりも大きい内径を有する。なお、第１孔部３３３ａ〜第３孔部３３３ｃにおける内径の大小関係は、これとは異なるものであってもよい。例えば、第３孔部３３３ｃが、第１孔部３３３ａおよび第２孔部３３３ｂの内径よりも大きい内径を有してもよいし、第３孔部３３３ｃが、第１孔部３３３ａおよび第２孔部３３３ｂの内径よりも小さい内径を有してもよい。

本変形例１０では、段付き形状をなすスルーホール３３３を配置し、スルーホール３３３が、第１配線部３５を介して外部のグランドと接続するようにした。本変形例１０にかかるスルーホール３３３とした場合であっても、外部のグラントに接続しつつ、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスを調整することができる。本変形例１０によれば、信号用プローブ２の端部を含む全体的な特性インピーダンスの調整を行うことができる。

（変形例１１）
図１３は、本発明の一実施の形態の変形例１１にかかるにかかるプローブユニットの要部の構成を示す断面図である。本変形例１１では、プローブユニット１において、上述したスルーホール３３１に代えてスルーホール３３４が形成されている。本変形例１１は、スルーホールの形状を変えた以外、プローブユニット１の構成と同じである。以下、上述した構成とは異なるスルーホール３３４について説明する。

スルーホール３３４は、一端から他端にかけて内径が縮小した形状をなす中空空間を形成する孔である。スルーホール３３４の内壁には、導電性被膜が形成され、第１配線部３５に連なっている。具体的に、スルーホール３３４は、第１部材３１の上面側の開口を形成する第１孔部３３４ａと、第１孔部３３４ａに連なり、第１部材３１下面側の開口を形成する第２孔部３３４ｂと、第１孔部３３４ａと第２孔部３３４ｂとの間に位置する第３孔部３３４ｃとを有する。第２孔部３３４ｂの内径は、第１孔部３３４ａの内径よりも小さい。第３孔部３３４ｃは、第１孔部３３４ａと第２孔部３３４ｂとに連なり、第１孔部３３４ａから第２孔部３３４ｂにかけて連続的に縮小する内径を有する。なお、第１孔部３３４ａと第２孔部３３４ｂにおける内径の大小関係は、逆であってもよい。

本変形例１１では、一部が連続的に縮径するスルーホール３３４を配置し、スルーホール３３４が、第１配線部３５を介して外部のグランドと接続するようにした。本変形例１１にかかるスルーホール３３４とした場合であっても、外部のグラントに接続しつつ、信号用プローブ２の先端部および基端部の特性インピーダンスを調整することができる。本変形例１１によれば、信号用プローブ２の端部を含む全体的な特性インピーダンスの調整を行うことができる。

以上説明した実施の形態および変形例１〜変形例１１は、適宜組み合わせることが可能である。また、コンタクトプローブごとに、その構成を実施の形態および変形例１〜１１の構成から個別に選択して採用することも可能である。

なお、ここで説明したコンタクトプローブの構成はあくまでも一例に過ぎず、従来知られているさまざまな種類のプローブを適用することが可能である。例えば、上述したようなプランジャとコイルばねとで構成されるものに限らず、パイプ部材を備えるプローブ、ポゴピン、中実の導電性部材、導電性のパイプ、またはワイヤを弓状に撓ませて荷重を得るワイヤープローブや、電気接点同士を接続する接続端子（コネクタ）でもよいし、これらのプローブを適宜組み合わせてもよい。
また、信号用に限らず、例えば給電用のプローブに、信号用プローブ２、信号用パイプ２４およびグランド用パイプ５１からなる構成を適用してもよい。

以上のように、本発明にかかるプローブユニットは、コンタクトプローブ全体の特性インピーダンスを調整するのに適している。

１、１Ａ、１Ｂ プローブユニット
２ コンタクトプローブ（信号用プローブ）
３、３Ａ、３Ｂ プローブホルダ
４ コンタクトプローブ（グランド用プローブ）
２１、４１ 第１プランジャ
２２、４２ 第２プランジャ
２３、４３ バネ部材
２３ａ、４３ａ 密着巻き部
２３ｂ、４３ｂ 粗巻き部
２４、２５ 信号用パイプ
３１ 第１部材
３２ 第２部材
３３、３４ 中空部
３５ 第１配線部
３６ 第１導電部
３７ 第２配線部
３８ 第２導電部
３９ 補填部材
４４、５１、５１Ａ、５１Ｂ グランド用パイプ
８０、８１ 誘電体
１００ 半導体集積回路
１０１、１０２、２０１、２０２ 電極
２００ 回路基板
３３１〜３３４、３４１ スルーホール

Claims (14)

1. 長手方向の一方の端部側で接触対象の電極とそれぞれ接触する複数の第１のコンタクトプローブと、
   外部のグランドに接続する第２のコンタクトプローブと、
   前記第１のコンタクトプローブの周囲に設けられる信号用パイプと、
   前記信号用パイプの周囲に設けられ、前記信号用パイプとの間に空気層を形成するグランド部材と、
   前記第１および第２のコンタクトプローブ、前記信号用パイプならびに前記グランド部材の各一端部を保持する板状の第１部材と、前記第１および第２のコンタクトプローブ、前記信号用パイプならびに前記グランド部材の各他端部を保持する板状の第２部材とを有するプローブホルダと、
   少なくとも前記第１部材の表面に設けられ、前記第２のコンタクトプローブと電気的に接続する第１配線部と、
   少なくとも前記第２部材の表面に設けられ、前記第２のコンタクトプローブと電気的に接続する第２配線部と、
   前記第１配線部と前記グランド部材とを電気的に接続する第１導電手段と、
   前記第２配線部と前記グランド部材とを電気的に接続する第２導電手段と、
   を備えることを特徴とするプローブユニット。
2. 前記第１および第２部材の間を補填する補填部材、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプローブユニット。
3. 前記第２のコンタクトプローブの周囲に設けられる第２のグランド部材、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブユニット。
4. 前記第１および第２導電手段は、スルーホールである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のプローブユニット。
5. 前記第１導電手段は、複数の前記スルーホールを前記第１のコンタクトプローブの一端部を囲む円環状に配置してなり、
   前記第２導電手段は、複数の前記スルーホールを前記第１のコンタクトプローブの他端部を囲む円環状に配置してなる
   ことを特徴とする請求項４に記載のプローブユニット。
6. 前記スルーホールは、一部の内径が異なる孔形状をなす
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のプローブユニット。
7. 前記第１部材に設けられ、前記第１のコンタクトプローブの一端部および前記信号用パイプの一端部と電気的に接続する第１導電部と、
   前記第２部材に設けられ、前記第１のコンタクトプローブの他端部および前記信号用パイプの他端部と電気的に接続する第２導電部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のプローブユニット。
8. 前記空気層に設けられる中空円柱状の誘電体、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のプローブユニット。
9. 前記誘電体は、前記空気層において、前記第１のコンタクトプローブの一端部および／または他端部に設けられる
   ことを特徴とする請求項８に記載のプローブユニット。
10. 前記信号用パイプは、一端部および／または他端部が、前記第１のコンタクトプローブの一端部および／または他端部に接触する段付き形状をなす
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のプローブユニット。
11. 前記グランド部材は、筒状のグランド用パイプである
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のプローブユニット。
12. 前記グランド用パイプ、ならびに、前記第１および／または第２導電手段は、一体的に形成され、一端部および／または他端部が、前記第１配線部および／または前記第２配線部に接触する段付き形状をなす
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプローブユニット。
13. 前記グランド用パイプには、複数の貫通孔が形成される
    ことを特徴とする請求項１１に記載のプローブユニット。
14. 互いに径が異なる複数の前記グランド用パイプを同心円状に設ける
    ことを特徴とする請求項１３に記載のプローブユニット。

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