JPH0637337Y2 - プロ−ブ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、プローブ装置に係り、特に信号伝送路の同軸
構造を保ったまま、試験装置と被測定物とを接続するこ
とができる、コンタクトプローブを用いたプローブ装置
に関する。

〔従来技術及びその問題点〕

従来、半導体試験装置その他のテストシステムにおいて
測定器本体に対して被測定回路を接触によって接続する
場合、第10図に示すような装置が使用されていた。即
ち、プローブ装置101は、絶縁体からなるハウジング102
と、該ハウジング内に平行に保持されるコンタクトプロ
ーブ103及び104とを備えている。コンタクトプローブ10
3,104は、それぞれパイプ103a,104aとピン103b,104bと
を備えており、該ピン103b,104bは、一定の突出長から
弾性的に摺動，嵌入するようにパイプ103a,104aに保持
されている。測定に係る電気信号を伝達する同軸ケーブ
ル105の内部導体105aはコンタクトプローブ103の上端10
3cに、外部導体105bはコンタクトプローブ104の上端104
cに、それぞれ接続されている。ハウジング102を基板10
6へ近付けると、ピン103b,104bは、それぞれプリントパ
ターン106a,106bに所定の接触圧を持って接触し、電気
的に接続される。

ところがプローブ装置101では、周波数の高いアナログ
信号や立ち上がりの速いパルス信号等の高周波信号を伝
達する場合、コンタクトプローブ103,104がインダクタ
ンスとして働き、またインピーダンスの不整合による反
射波が生ずるため、波形歪が大きいという欠点があっ
た。また、従来例においては、通常２本一対のコンタク
トプローブを用いていたので、多数の信号を伝達する場
合には、それだけ多くのコンタクトプローブが必要とな
るため高コストとなり、ハウジングも大型化するという
欠点があった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は、上記した従来技術の問題点を除くためになさ
れたものであって、その目的とするところは、信号線の
同軸構造を保ったままテストヘッド側とプローバ側とを
接続することによって、インピーダンス不整合による反
射波の発生を防止して、波形歪を減少させ、周波数の高
い信号、特に立ち上がりの速いパルスを伝達できるよう
にし、測定特性の向上に有効なプローブ装置を提供する
ことである。

また他の目的は、電気信号の伝達を複数のコンタクトプ
ローブとハウジング及び弾性部材とによって行うことに
より、縦方向の間隙誤差の調整に対応できるようにしな
がら、使用するコンタクトプローブの数を減少させ、構
造の簡易化及びコストダウンを図ることである。

また他の目的は、導電性の弾性部材を用いることによっ
て、ハウジングと弾性部材との間に、多数の面接触が得
られるようにし、電気的特性の向上を図ることである。

また他の目的は、ハウジングに配設されるコンタクトプ
ローブの単位面積当たりの数を減少させることによっ
て、該コンタクトプローブが接触する基板上のパッドの
面積を拡大できるようにし、かつハウジングと弾性部材
とを摺動可能に接触させることにより、電気的導道を保
ったまま、ハウジングに対して基板を所定の回転角の範
囲で回転させることが出来るようにすることである。

〔問題点を解決するための手段〕

要するに本考案は、筒状体の一方または両方の端部に該
端部から出入自在に突出しかつ該端部から一定の突出長
までの範囲において弾性力（本明細書中に用いる「弾性
力」とは、厳密にフックの法則に従う力のみを意味する
ものではない。）により突出方向に付勢されるピンを備
えたコンタクトプローブと、該コンタクトプローブを中
心導体として筒状の絶縁体を介して軸心位置に保持する
導電性ハウジングと、該導電性ハウジングに接触すべく
配置された導電材料から成るガスケット（２つの導体間
の導通を確保するために該導体間に挿入される弾性部
材）とを備え、前記コンタクトプローブにより一方の電
流通路を、前記ハウジング及び前記ガスケットにより他
方の電流通路を形成してなることを特徴とするものであ
る。

〔本考案の作用〕

本考案においては、コンタクトプローブと導電性ハウジ
ングとの間で信号線路の同軸構造が形成され、所定の特
性インピーダンスにより信号が伝送される。導電性ハウ
ジング及び導電材料からなる弾性部材は、複数のコンタ
クトプローブに対する共通のグランドとして働く。本考
案装置に接続される端子と本考案装置との距離及び相対
位置の変化への対応は、コンタクトプローブに収納され
たピンの出入と、弾性部材の弾性変化及び慴動によって
なされる。

〔本考案の実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第１図及至第３図に示すように、本考案に係るプローブ
装置１は、コンタクトプローブ２と、導電性ハウジング
の一例たる固定ハウジングリング３と、基板４と、プロ
ーブカード５の固着される可動ハウジングリング６と、
導電性の弾性部材８とを備えている。

第４図は、プローブ装置１を用いた半導体テスト装置を
示しており、テストヘッド41は、プローバ42の近側に配
設された回動支承軸43に支承されるアーム44によって支
持されている。固定ハウジングリング３は、シャーシ45
の内側に配置されたパフォーマンスボード46にその上端
が当接するように、テストヘッド41側に固定されてい
る。プローバ42の上面には、開口部48が設けられてお
り、可動ハウジングリング６は、固定ハウジングリング
３を開口部48を通してプローバ42側に填合したとき、該
固定ハウジングリングと同一の中心軸上に位置するよう
に水平に保持され、円周方向に所定の中心角の範囲で回
動できるようになっている。

コンタクトプローブ２は、一般に市販されているものと
同様に構成されたものを用いているが、例えば第５図に
示すようになっている。即ち、コンタクトプローブ２
は、筒状体の一例たる導電性ソケット21と、該導電性ソ
ケット21に装着されるコンタクトプローブ2A及びコンタ
クトプローブ2Bとからなる。コンタクトプローブ2A,2B
は、筒状体の一例たるパイプ22A,22Bと、該パイプの端
部22a,22bから出入自在に突出するように保持された金
属製のピン23A,23Bとを備えている。パイプ22A,22B内に
はスプリング24A,24Bが挿入されており、ピン23A,23Bは
該スプリングの弾性力により突出方向に付勢，弾発され
ている。さらに、パイプ22A,22Bには狭窄部25a,25bが設
けられ、ピン23A,23Bにはフランジ23a,23bが一体的に形
成されており、狭窄部25aにフランジ23aが、狭窄部25b
にフランジ23bがそれぞれ当接し、この位置でピン23A,2
3Bは係止される。導電性ソケット21には、狭窄部21a,21
bが設けられており、コンタクトプローブ2A,2Bをソケッ
ト21に装着した場合、パイプ22A,22Bの端部が狭窄部21
a,21bに係合し、該位置でコンタクトプローブ2A,2Bは固
定される。このような構成により、コンタクトプローブ
2Aの先端26aと、コンタクトプローブ2Bの先端26bとは電
気的に良好に導道する。即ち、コンタクトプローブ2A,2
Bは、筒状体の一例たる導電性ソケット21の両端にそれ
ぞれ保持されて、一本のコンタクトプローブ２を形成し
ている。コンタクトプローブ2A,2Bは、着脱可能なので
容易に交換、保守ができるようになっている。なお、上
記においてコンタクトプローブ２は、導電性ソケット21
を備えたものとして説明したが、単一の筒状体の両端に
出入自在に保持されたピンを備えたものとして構成する
ことができることは、言うまでもない。

次に、再び第１図及至第３図を参照しながら、本考案の
要部に係る部分を説明する。

固定ハウジングリング３は、導電体の一例たる真鍮を肉
厚の円筒状に形成してなり、中心軸Ａに対して平行に設
けられかつ該リングを貫通する複数の円筒状の穴3aを備
えている。穴3aには、絶縁体の一例たるふっ素樹脂製の
チューブ９が装着され、該チューブ９の内面にはコンタ
クトプローブ２が装着されている。このような構成によ
り、固定ハウジングリング３は、コンタクトプローブ２
を、穴3aの軸心と一致する位置に中心導体として保持
し、それによってコンタクトプローブ２と固定ハウジン
グ３との間に信号線の同軸構造が形成される。固定ハウ
ジングリング３の上部は、コンタクトプローブ２が突出
している基準面3bから一体的に延設されたリング状の接
触部3cが形成されている。接触部3cはパフォーマンスボ
ード46の導体部46aに、コンタクトプローブ２はパフォ
ーマンスボード46の導体部46bにそれぞれ当接し、電気
的に接続される。嵌合時に弾性部材８が接触するフラン
ジの側面3bには、金めっきが施されている。

固定ハウジングリング３に設けられた切り欠き31は、測
定を行いながら被測定物にインクを付しまたは傷を付け
て不良部分を示すマーカを挿入するためのものである。
これにより、ハウジングリングの内部にマーカを備え付
ける空間を設けたりパフォーマンスボード46上にマーカ
を取り付けたりする必要がなくなり、しかも複数個のマ
ーカ（本実施例においては４個）を使用することを可能
にしながら、ハウジングリング3,6を比較的小型にする
ことができる。

基板４は、固定ハウジングリング３と可動ハウジングの
間に配置され、両面に当接するコンタクトプローブ2,7
を相互に電気的に接続させるための導体部12,13を備え
ている。固定ハウジングリング３に対向する面4aに備え
られた導体部12は、端子領域（パッド。本明細書におい
ては、コンタクトプローブの接触する導体の部分をい
う。）12となっている。端子領域12は、中心角θの扇状
に広がった印刷回路パターン（プリントパターン）から
なる。一方、可動ハウジングリング６に対向する面4bに
備えられた導体部13は、内面に導体が貼着された穴13と
なっており、端子領域12と穴13とはプリントパターン14
によって互いに接続されている。

可動ハウジングリング６は、導電体の一例たる真鍮から
なり、大口径部61と小口径部62とドーナツ状板部63とが
一体的に成形された形状となっている。大口径部61の内
面61aには、導電性の弾性部材８が固着されている。小
口径部62は、円筒状の穴6aを備え、該穴6aの軸心と一致
する位置に、ふっ素樹脂からかるチューブ11を介してコ
ンタクトプローブ７を中心導体として保持している。

コンタクトプローブ７は、コンタクトプローブ２と同様
に構成されているが、上面63aから突出するようにチュ
ーブ11に装着された導電性ソケット15と、該導電性ソケ
ットの下部に装着されたコンタクトプローブ16とからな
る。ドーナツ状板部63の上面63aは、外周部63bおよび内
周部63cを残して掘り下げられ、段差が設けられた形状
となっている。基板４は、ドーナツ状板部63の外周部63
bと内周部63cとに支持され、ねじ64によって可動ハウジ
ングリング６に固着されている。コンタクトプローブ７
の導電性ソケット15は、穴13に嵌合し、半田付けされて
いる。

プローブカード５は、ねじ50によって可動ハウジングリ
ング６に取り付けられており、可動ハウジングリング６
のフランジ部62aに接触する部分に貼着されたリング状
のプリントパターン51と、コンタクトプローブ７（コン
タクトプローブ16）が接触するパッド52とを備えてい
る。プリントパターン51及びパッド52はそれぞ探針53に
接続されている。

弾性部材８は、通常シールドケース、シャーシ間の導通
を確保するために一般的に用いるガスケットとして市販
されているものを使用しており、導電性材料の一例たる
ベリリウム銅からなる。弾性部材８は、可動ハウジング
リング６の内面61aに貼着された帯状部8aと該帯状部か
ら一体的に弓状に延設された弓状の接触片8bとを備えて
おり、固定ハウジングリング３が、可動ハウジングリン
グ６に嵌合したとき、接触片8bが固定ハウジングリング
３に接触すべく配置されている。これにより、可動ハウ
ジングリング６と固定ハウジングリング３が組み合わさ
れたときには、コンタクトプローブ２を囲む円環状部分
において、可動ハウジングリング６と固定ハウジングリ
ング３との間の多数の電流通路が接触片8bにより形成さ
れ、一個の連続した電流通路が形成されるのと実質的に
等価となる。

なお、コンタクトプローブ2,7の外径、穴3a,6aの内径及
びその間に充填されるチューブ9,11の各寸法は、それら
の同軸構造による特性インピーダンスが、パフォーマン
スボード46の回路インピーダンス（たとえば50Ω）と等
しくなるように定められている。また、固定ハウジング
リング３側と可動ハウジングリング６側とを接続する基
板４を含む部分の特性インピーダンスも前記同軸線路の
特性インピーダンス（50Ω）に等しくなっている。

本考案による実施例は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。プローブ装置１におい
ては、測定に係る電気信号の入出力を行うテストヘッド
41のパフォーマンスボード46とプローブカード５との間
で、次のような２つの導通経路が確保される。即ち、そ
の一つは、パフォーマンスボード46の導体部46bから順
次、コンパクトプローブ２、端子領域12、プリントパタ
ーン14、穴13、コンタクトプローブ７、パッド52へ導通
する内部の経路である。もう一つは、パフォーマンスボ
ード46の導体部46aから順次、固定ハウジングリング
３、弾性部材８、可動ハウジングリング６、プリントパ
ターン51へ導通する外部の経路である。

上記のような端子接続機構によって、固定ハウジングリ
ング３とコンタクトプローブ２との間、可動ハウジング
リング６とコンタクトプローブ７との間に信号線の同軸
構造が保たれ、しかも導通経路全体にわたって特性イン
ピーダンスは50Ωになっているので、高周波信号を伝送
する場合、インピーダンスのミスマッチングによる反射
波の発生が防止され、外部雑音による障害も受けにく
い。従って、信号の減衰や波形歪の発生も最小になり、
周波数の高い信号、特に立ち上がりの速いパルス信号が
正確に伝達される。

弾性部材８と固定ハウジングリング３との間には、多数
の面接触が得られ、かつ固定ハウジングリング３と基板
４との距離を調節するために固定ハウジングリング３を
矢印Ｂの方向に上下させた場合にも良好な導通が保たれ
る。

さらに、プローブカード５の探針53が被測定回路に接触
する位置を調整するために、可動ハウジングリング６を
矢印Ｃの方向に回動させた場合には、端子領域12の角度
θの範囲においてコンタクトプローブ２と端子領域12と
が接触し、かつ弾性部材８は固定ハウジングリング３に
接触したまま摺動するので、常時良好な導通が確保され
る。

同軸構造の外部導体をなすハウジングリング3,6は、中
心導体をなすコンタクトプローブ2,7に対する共通のグ
ランドとなっているので、例えば一対のコンタクトプロ
ーブで信号を伝達する従来例と比較して、コンタクトプ
ローブの本数は半減する。従って、単位面積当たりに配
設されるコンタクトプローブの数が減少するので、基板
４上の端子領域12の角度θは大きく取り得る。即ち、可
動ハウジングリング６の回動角は、探針53の位置合わせ
を行うのに充分な角度となる。

なお、上記実施例において固定ハウジングリング３及び
可動ハウジングリング６は、真鍮によって一体的に形成
されたものとして説明したが、もちろん他の金属材料を
用いることもでき、また２以上の異種の金属からなる部
分を接合して１つの導電性ハウジングを構成することも
可能である。

更に、固定ハウジングリング３及び可動ハウジングリン
グ６は、コンタクトプローブ2,7に対する共通のグラン
ドとして説明したが、第６図に示す導電性ハウジングの
一例たるリング32のように、絶縁体（誘電体）33A,33B
によって複数の導体部34A,34Bに分割してもよい。この
場合、２つの信号系を分離することができる。例えば、
測定に係る信号に、アナログ信号系及びデジタル信号系
の２系統が用いられている場合、コンタクトプローブ35
A及び導体部34、コンタクトプローブ35B及び導体部34B
をその各々に使用することにより、グランドを共通にす
ることを原因とする２つの信号系相互の干渉が防止され
る。

また、上記実施例において基板４は、固定ハウジングリ
ング３に対向する面に端子領域12を備え、可動ハウジン
グリング６に固定されたものとして説明したが、これに
限定されるものではなく、固定ハウジングリング３側に
固定し、可動ハウジングリング６に装着されたコンタク
トプローブに接触する面に端子領域を設けてもよい。あ
るいは、両面に備えた導体部を、共に端子領域とするこ
ともできる。

また上記実施例において、弾性部材８は、可動ハウジン
グリング６に固着されたものとして説明したが、固定ハ
ウジングリング３側に固着して、可動ハウジングリング
６に接触させることもできる。また、固定ハウジングリ
ング３と可動ハウジングリング６との間に配置し、直接
接続させるのではなく、ハウジングリングと基板との間
に配置して、ハウジングリングと基板上の導体とを接続
させることもできる。また、弾性部材８は、金属からな
るものとして説明したが、導電性の弾性材であれば、例
えば導電性ゴムガスケット等でもよい。また、弾性部材
８は、固定ハウジングリング３の側面3dに当接するもの
として示したが、コンタクトプローブ２の突出する面、
またはそれに対向する基板上の面に取り付けることもで
きる。

〔本考案の他の実施例〕

上記した第１実施例は、半導体集積回路用測定装置に応
用した例であるが、もちろんこれに限定されるものでな
い。例えば、第７図に示すようなプローブ装置71では、
絶縁体73を介してコンタクトプローブ73を保持するハウ
ジング72の、基板78に対向する面72aに導電性の弾性部
材75が固着されている。プローブ装置71によれば、ハウ
ジング72と基板78との間隙変化が比較的小さな場合に、
薄膜状の導体部76A,76Bに対して適当な接触圧をもっ
て、弾性部材75,コンタクトプローブ76が、それぞれ当
接する。

また、第８図に示すプローブ装置81は、帯状の金属をら
旋状に成形したスパイラル・ガスケット85を用いてい
る。絶縁体83を介してコンタクトプローブ84を保持する
導電性ハウジング82は、突設部87が設けられ、該突設部
82の溝82aにスパイラル・ガスケット85が保持されてい
る。プローブ装置81においては、ハウジング82と基板88
との間隙が一定の範囲のとき、導体部86A,86Bにスパイ
ラル・ガスケット85,コンタクトプローブ83が一定の接
触圧で当接する。また、ハウジング82が基板88に接近
し、突設部87が導体部86Aに接触したときには、スパイ
ラル・ガスケット85と突設部87の両方が、導体部86Aに
導通する。

なお、第９図に示すプローブ装置91のように、ハウジン
グ92と基板98との間隙に調節が不要の場合には、弾性部
材を省くことができる。この場合、絶縁体93を介して保
持されたコンタクトプローブ94が突出する基準面92aか
ら突起した突設部92bに、基板98上の導体部96Aが接触す
る。

〔本考案の効果〕

本考案は、上記のように構成され、作用するものである
から、信号線の同軸構造が保たれたままテストヘツド側
とプローバ側とが接続されるので、インピーダンス不整
合による反射波の発生が防止され、波形歪が減少し、周
波数の高い信号、特に立ち上がりの速いパルスを伝達す
ることができる効果が得られる。

また、電気信号の伝達を複数のコンタクトプローブとハ
ウジング及び弾性部材とよって行っているので、縦方向
の間隙誤差の調整に対応することができ、かつ使用する
コンタクトプローブが減少し、構造が簡単となり、コス
トの低下を図ることができる効果が得られる。

また、導電性の弾性部材によって該弾性部材とハウジン
グとの間に多数の面接触が得られるので電気的特性の向
上を図ることができる効果が得られる。

また、ハウジングに配設されるコンタクトプローブの単
位面積当たりの数が減少するので、基板上の端子領域の
面積を拡大することができ、かつハウジングと弾性部材
が摺動可能に接触するので、電気的導通を保ったまま、
ハウジングに対して基板を所定の回転角の範囲で回転さ
せることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及至第９図は本考案の実施例に係り、第１図は第
１実施例に係るプローブ装置を上面から見た斜視図、第
２図はプローブ装置を下面から見た斜視図、第３図はプ
ローブ装置の要部の一部縦断面図、第４図は本考案装置
を用いた半導体測定装置の正面図、第５図は本考案装置
に用いるコンタクトプローブを示す一部縦断面図、第６
図は別実施例に係るハウジングリングの斜視図、第７図
は第２実施例に係るプローブ装置の一部縦断面図、第８
図は第３実施例に係るプローブ装置の一部縦断面図、第
９図は第４実施例に係るプローブ装置の一部縦断面図、
第10図は従来例に係るプローブ装置の一部縦断面図であ
る。 1,71,81,91:プローブ装置、 2,7,35A,35B,74,84,94:コンタクトプローブ、 3:導電性ハウジングの一例たる固定ハウジングリング、 3a:穴、 8:弾性部材。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状体の少なくとも一方の端部から出入自
   在に突出しかつ弾性力により突出方向に付勢されるピン
   を備えたコンタクトプローブを用いるプローブ装置にお
   いて、円筒状の穴を有しかつ絶縁体を介して前記穴の軸
   心位置に前記コンタクトプローブを中心導体として保持
   する導電性ハウジングと、該導電性ハウジングに接触す
   べく配置された導電材料からなる弾性部材とを備え、前
   記コンタクトプローブにより一方の電流通路を、前記導
   電性ハウジング及び前記弾性部材により他方の電流通路
   を形成してなるプローブ装置において、 前記穴は、前記導電性ハウジングに複数設けられてお
   り、 前記コンタクトプローブは、複数具備され、前記穴にそ
   れぞれ保持されており、 前記導電材料からなる弾性部材は、一連の弾性部材とな
   っており、該一連の弾性部材の少なくとも一部は、前記
   コンタクトプローブにより形成される一方の電流通路に
   対応する他方の電流通路を形成するものであり、 前記一連の弾性部材は、前記複数のコンタクトプローブ
   の各コンタクトプローブと前記一連の弾性部材との最短
   距離が実質的に等距離となる線上に位置するものであ
   り、かつ前記線上において連続する一個の電流通路と実
   質的に等価な多数の電流通路を形成するものであること
   を特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】前記一連の弾性部材は、前記複数のコンタ
   クトプローブを囲むように配置されているものであるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   プローブ装置。
3. 【請求項３】前記弾性部材は、金属性の帯状部と該帯状
   部から一体的に延設形成された複数の接触片とからなる
   ものであることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項又は第２項に記載のプローブ装置。