JPH09288126A - 電気特性調整機能付同軸プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】完成した特性規格外品の救済及び保守性向上
し、単体での各電気特性への対応を可能とし、効果的な
特性補正・調整を実現した同軸型プローブの提供。 【解決手段】コネクタ接続部と接触子部間の同軸伝送路
に、外部導体６と内部導体７との間に配設され、同軸伝
送路内にて長手方向にその位置が可変及び固定自在な、
特性調整素子５を備え、電気特性の微調整がこの特性調
整部材５の移動により行われる。また、電気特性の粗調
整は、特性調整素素子の材質、形状、及び数量及びこれ
らの組み合わせの変更で行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同軸プローブに関
し、特に、数１０ＧＨｚ帯までの主にウェハ等のストリ
ップ線路とのインタフェース用に用いて好適な高周波信
号プローブ、ＤＣプローブ、高速信号プローブ等におい
て、コンタクト（接触子）までの信号伝送路が同軸型の
プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の同軸プローブは、信号伝送路につ
いて、ＳＭＡ等の標準コネクタ接続部、同軸伝送路部、
ウェハ等の接触子部から構成されている。

【０００３】中継部として同軸伝送路が用いられる理由
として、シールド性、高周波特性の安定性等の電気的な
利点、弾性による衝撃緩和、小形、及び軽量等の機械的
な利点等によるあげられる。

【０００４】しかし、この同軸伝送型プローブの電気特
性は、設計・製作において決定されてしまい、調整・修
正が困難なため、目的とする特性を得るためには、完成
後の選別行為に頼らざるをえないという問題点がある。

【０００５】さらに、高周波用のプローブは各構成部品
が微細であり製作時における各精度等も電気特性に大き
く影響し、生産性を悪化させる原因となっている。

【０００６】高周波、高速信号伝送の場合、プローブ外
部にて電気特性を補正することが困難となるため、プロ
ーブ単体の特性が重要となり、特性を決定づけている接
触子部付近の同軸伝送路部は、絶縁材が充填されている
ため修正・調整が不可能である。

【０００７】なお、例えば実開平２−６７５８１号公報
には、特性インピーダンスを可変とする多層構造の内部
絶縁体を雄コンタクト及び雌コンタクトの外周に配設す
ることにより、用途に応じて任意のインピーダンスが同
一のコネクタ構造できるようにした同軸コンタクトが提
案されているが、製作時の特性を後に調整及び修正する
ことはできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来技
術は下記記載の問題点を有している。

【０００９】その第１の問題点は、従来の技術におい
て、要求用途ごとにプローブの設計・製作を行なわなけ
ればならないこと、特性の調整・修正が困難なことであ
る。

【００１０】これは、上記従来技術においては、電気特
性は設計時に特性が決定され、特性を変更・修正するこ
とが不可能であり、特性上重要な同軸伝送路部において
任意に特性を変更できる手段を具備していないことによ
る。

【００１１】第２の問題点は、上記従来の技術におい
て、求める電気特性を得る手だてが製造時等の選別行為
によるということである。

【００１２】その理由は、プローブの電気特性は、製作
精度に大きく影響をうけ、調整行為による修正が不可能
だからである。

【００１３】図４に、プローブの従来技術を模式的に示
す。図４を参照して、同軸型プローバ１１はプローブ針
１７先端が被測定デバイスであるキャビティ内チップ１
４（チップのパッド）に当接し、検出した電気信号は電
気特性補正器１５を介して測定器１６に入力される。図
４に示すように、各構成部品が微細となる高周波用プロ
ーブの製作精度、設計・製作時にて決定する基本特性等
を使用する場面にて補正するためには、プローブの外部
にチューナー等の補正器１５を付加せねばならず、又こ
の方法は高周波になると補正しきれなくなる等の問題も
ある。

【００１４】なお、特開平４−２７８７４号公報には、
ＧａＡｓＦＥＴ、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Int
egrated Circuit）など主にギガヘルツ領域の周波数で
動作する超高周波半導体素子をウェハ状態又はチップ状
態で高速高精度に測定、評価、試験を行うための高周波
素子測定用プローブヘッドを提供することを目的とし
て、被測定物との接触部と測定器への接続用コネクタと
の間にプローブヘッドの機能を向上させるための半導体
素子からなる回路を設けた構成が提案されている。しか
し、この従来技術においてはインピーダンスチューニン
グ用にバラクタダイオードのバイアス電圧供給端子を必
要とし、バイアス電圧供給用電源等の付加回路及びプロ
ーブヘッドへの配線の引き回し等が必要とされる。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、外部に特性補正・修正用の装置
を付加することなく、単体の性能向上を行なうことによ
り、必要とする電気特性を得るようにした同軸プローブ
を提供することにある。

【００１６】後の説明で明らかとされるように、本発明
は、完成した特性規格外品の救済、及び保守性向上、
単体での各電気特性への対応可能、効果的な特性補
正・調整を実現した同軸型プローブを提供するものであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、コネクタ接続部と接触子部間の同軸伝送
路に、電気特性を任意に可変及び調整をすることを可能
とした構造を備えた同軸プローブを提供する。

【００１８】また、本発明に係る同軸プローブにおいて
は、コネクタ接続部と接触子部間の同軸伝送路におい
て、外部導体と内部導体との間に配設され、前記同軸伝
送路内にて長手方向にその位置が可変及び固定自在な特
性調整部材を備え、電気特性の調整が前記特性調整部材
の移動により行われることを特徴とする。

【００１９】さらに、本発明に係る同軸プローブにおい
ては、前記同軸伝送路における外部導体と内部導体との
間に配設される特性調整部材の材質、位置、形状の少な
くとも一つを変化させることにより、電気特性の調整を
行うようにしたことを特徴とする。

【００２０】また、本発明に係る同軸プローブにおいて
は、前記特性調整部材を摺動させることによりその位置
を移動し、電気特性の微調整が行われることを特徴とす
る。すなわち、本発明においては、電気特性の粗調は前
記特性調整素部材の材質、形状、及び数量の少なくとも
一つの変更で行ない、微調は、前記特性調整素子の位置
を移動させることにより、無段階的に電気特性の補正及
び修正を可能としたものである。

【００２１】また、本発明においては、電気特性の調整
において、高周波特性を調整する上で効果的なプローブ
接触子付近の同軸伝送路部において、絶縁材、誘電体、
電波吸収材等を組み合わせて用いることにより、一つの
プローブにおける電気特性の複合化を可能とし、単体で
の各種電気特性への対応を可能としている。

【００２２】以下に本発明の原理及び作用を説明する。
本発明は、設計・製作工程にて決定されてしまう電気特
性の修正・変更を実現したものである。

【００２３】より具体的には、電気特性影響の大きい伝
送線路部分において、特性調整を可能とする機構（例え
ば図２の外部導体６と中心導体５間の電気特性調整素子
５、特性調整用の可動部８）を備えたものである。

【００２４】また、本発明においては、特性の微調整が
無段階的に行なえることも他の特長である。具体的に
は、絶縁材（図２の５）の位置をスライドさせ電気特性
を変化・調整するようにしたものであり、材質、形状の
変更、及びこれらの組合わせにより調整が行われる。

【００２５】このように、本発明においては、同軸プロ
ーブ単体の電気特性を向上させるため同軸伝送路部にて
無段階的な電気特性修正機構を設けたことから、効果的
な補正が可能となった。

【００２６】また、同軸線路内の絶縁材で特性変更を実
現したことで、細身な同軸プローブの形状を保つことが
できた。

【００２７】さらに、本発明によれば、完成後のプロー
ブにおいても特性変更が可能となり、複数の特性への対
応を単一の本体でまかなうことが可能としている。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２９】図１は、本発明の実施の形態を示す分解斜
視図である。図１に示すように、同軸プローブは、他回
路接続部３、同軸伝送路部１、接触子部２より構成され
ている。

【００３０】同軸伝送路部１に、特性の調整・変更を可
能とする機構を付加したことにより、同軸プローブ単体
としての電気特性を向上させたことが特長である。

【００３１】図２に、同軸伝送路部１の詳細な構成の一
例を示す断面図を示す。

【００３２】図２を参照して、外部導体部６と中心導体
部７により構成されている同軸伝送路部１において、各
導体間には、一般的に絶縁体（誘電体／エア等）が充填
され、位置の保持・安定性を保つとともに、電気特性に
ついても安定性を保つ働きをしている。

【００３３】本発明の実施の形態においては、特性補正
に効果の大きい接触子２付近での同軸伝送路部にて、導
体間の絶縁材を、部分的に特性調整素子５として使用
し、特性調整素子５として、誘電率、形状、厚さの異な
る数種を準備することにより、高周波特性（例として５
０Ω系）のインピーダンスマッチ（整合）、位相特性、
損失等の、特性調整を可能としている。

【００３４】また、本発明の実施の形態においては、低
周波用として（ＤＣ含む）ローパス・フィルタ的な特性
に対しても、同一のプローバ本体使用で特性調整素子材
５として電波吸収材を用いることで対応できる。

【００３５】このように、本発明の実施の形態において
は、特性補正に効果の大きい接触子２付近での同軸伝送
路部１にて、各導体６、７間における絶縁材により電気
特性を可変・調整するような構成としたことにより、従
来通りのスリム（細身）な形状と、弾性特性（バネ性）
を保ったまま、外部に付加装置等を設けることなく、電
気特性の変更、修正、及び調整を実現することが可能と
なった。

【００３６】特性調整素子５として、誘電率、形状、厚
さの異なる数種を準備することで、高周波特性でのイン
ピーダンスマッチ、位相特性、損失等の特性調整を可能
としている。

【００３７】本発明の実施の形態においては、特性調整
の際に、粗調は、好ましくは特性調整素子材５の材質、
形状、数量で行ない、微調は、好ましくは各特性調整素
子５の位置を移動させることにより、無段階的な補正・
修正を実現している。

【００３８】次に、上記した本発明の実施の形態を更に
詳細に説明すべく、本発明の実施例を以下に説明する。

【００３９】本発明の実施の形態における、特性調整素
子５の位置移動方法としては各種方法例があり、図３を
参照して以下に説明する。図３は、本発明の実施例を説
明するための同軸伝送路の横断面図である。

【００４０】例えば図３（Ａ）に示すように、特性に影
響のない範囲での外部導体６にスリット９等を形成し、
スリット９から例えばサファイヤ等からなる部材を挿通
して、特性調整素子５を移動し、固定させる。

【００４１】特性調整素子５として、誘電率、形状、厚
さの異なる数種を用意することで、高周波特性（例とし
て５０Ω系）のインピーダンスマッチ、位相特性、損失
等の特性調整を可能とし、低周波用として（ＤＣ含む）
ローパス・フィルタ的な特性へも、同一のプローバ本体
使用で特性調整素子５として電波吸収材を用いることで
対応できる。さらに、高誘電率の誘電体を特性調整素子
５として用い、パスコン的な特性を持たせることも可能
である。

【００４２】さらに、これら電波吸収材・誘電体を組み
合わせて使用することで、ローパス特性をもたせつつ、
位相の整合も可能とするなど、電気特性の複合化も実現
できる。

【００４３】また、特性調整素子５の部材として絶縁体
を例に挙げたが、半導体等であってもよい。

【００４４】特性調整素子５の位置移動方法としては、
図３（Ｂ）に示すように、外部導体６を調整時に分割化
することでも対応可能である。すなわち、特性調整の際
に、例えば外部導体６のキャップ部を取り外して特性調
整素子５の位置を移動調整する。

【００４５】また、同軸型伝送路に関してであるが、図
３（Ｃ）に示すように、断面形状が矩形であっても同軸
型の構成であれば、同軸線路に含むものとする。図３
（Ｃ）を参照して、断面が矩形の外部導体６には素子移
動・固定用のスリット９が設けられ、このスリット９に
案内されて特性調整素子５を移動自在とする調整保持部
１０が設けられている。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同軸プローブの利点を損なうことなく、電気特性を向上
させるという効果を有する。このため、本発明は、測定
系の簡素化を達成すると共に、製作時の選別工程で不良
とされた製品等、目標外特性の製品の救済を図ることが
できる。

【００４７】これは、本発明においては、電気特性上重
要な同軸伝送線路部の電気調整・変更を、大幅な構造変
更を行なうことなく、単純な機構により実現したことに
よる。

【００４８】また、本発明によれば、同軸プローブ単体
において、任意にその特性を変更することを可能とし、
これにより、要求用途ごとにプローブの設計・製作を行
なうことを不要とするという効果を有する。

【００４９】これは、本発明においては、劣化の激しい
プローブの救済、また、使用用途別に高価なプローバを
準備せずとも、プローバ本体を兼用して対応できるよう
にしたことによる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る同軸プローブの全体
構成を示す透視図である。

【図２】本発明の実施の形態における同軸伝送路の縦断
面を示す図である。

【図３】本発明の実施例を説明するための横断面図であ
る。

【図４】従来の技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 同軸伝送路部 ２ 接触子部 ３ 他回路部 ４ 固定部 ５ 電気特性調整素子 ６ 外部導体 ７ 中心導体 ８ 調整用可動部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コネクタ接続部と接触子部間の同軸伝送路
   に、電気特性を任意に可変及び調整をすることを可能と
   した構造を備えたことを特徴とする同軸プローブ。
2. 【請求項２】コネクタ接続部と接触子部間の同軸伝送路
   において、外部導体と内部導体との間に配設され、前記
   同軸伝送路内にて長手方向にその位置が可変及び固定自
   在な特性調整部材を備え、 電気特性の調整が前記特性調整部材の移動により行われ
   るようにしたことを特徴とする同軸プローブ。
3. 【請求項３】前記同軸伝送路における外部導体と内部導
   体との間に配設される特性調整部材の材質、位置、形状
   の少なくとも一つを変化させることにより、電気特性の
   調整を行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２
   記載の同軸プローブ。
4. 【請求項４】前記特性調整部材を摺動させることにより
   その位置を移動し、電気特性の微調整が行われることを
   特徴とする請求項２又は３記載の同軸プローブ。
5. 【請求項５】電気特性の粗調は、前記特性調整素部材の
   材質、形状、及び数量の少なくとも一つ又はこれらの組
   合せの変更により行ない、電気特性の微調は、前記特性
   調整素子の位置を移動させることにより、無段階的に電
   気特性の補正及び修正を可能としたことを特徴とする請
   求項２又は３記載の同軸プローブ。
6. 【請求項６】要求される各電気特性への変更が、一つの
   プローブにて複数回繰り返し対応できることを特徴とす
   る請求項１記載の同軸プローブ。
7. 【請求項７】前記特性調整部材が絶縁部材からなること
   を特徴とする請求項２に記載の同軸プローブ。
8. 【請求項８】電気特性の調整において、高周波特性を調
   整する上で効果的なプローブ接触子付近の同軸伝送路部
   において、絶縁材、誘電体、電波吸収材等を組み合わせ
   て用いることにより、一つのプローブにおける電気特性
   の複合化を可能としたことを特徴とする請求項３記載の
   同軸プローブ。