JPWO2020175346A1 - プローブ部材およびコネクタの検査構造 - Google Patents

Abstract

プローブ部材（１０）は、主体（１１）、内導体（２１１）、および、壁部（１２）を備える。主体（１１）は、検査用の端面（１１１）を有する。内導体（２１１）は、同軸型のプローブの内導体に接続し、主体（１１）に保持される。内導体（２１１）の端部は、端面から突出する。壁部（１２）は、端面（１１１）から突出し、内導体（２１１）の端部を囲む形状であり、少なくとも表面が導電性を有する。

Description

この発明は、高周波信号用の端子を有するコネクタを検査するためのプローブ部材に関する。

特許文献１には、コネクタの検査を行うプローブ構造が記載されている。特許文献１に記載のプローブ構造は、プランジャと複数の同軸型プローブとを備える。

複数の同軸型プローブは、プランジャに保持されている。複数の同軸プローブの先端は、プランジャの端面から露出している。

国際公開２０１８／１１６５６８号

しかしながら、特許文献１に記載のプローブ構造を用いて、ミリ波等の高周波信号の伝送特性を検査する場合、コネクタの内部で生じる不要な共振モードによって、伝送特性の検査精度は、劣化してしまう。

したがって、本発明の目的は、ミリ波等の高周波信号の伝送特性を精度よく検査できるプローブ部材を提供することにある。

この発明のプローブ部材は、主体、第１プローブ、および、壁部を備える。主体は、検査用の端面を有する。第１プローブは、同軸型であり、主体に保持される。第１プローブの内導体の端部は、検査用の端面から突出する。壁部は、検査用の端面から突出し、第１プローブの内導体の端部を囲む形状であり、少なくとも表面が導電性を有する。

この構成では、壁部によって、第１プローブの内導体と外部との高周波的な結合（電磁界による結合）は抑制される。

この発明によれば、ミリ波等の高周波信号の伝送特性を精度よく検査できる。

図１は、プローブ型検査治具の概略構成を示す斜視図である。 図２（Ａ）は、プローブ部材の部分的な側面図であり、図２（Ｂ）は、プローブ部材の端面を視た平面図であり、図２（Ｃ）は、プローブ部材の第１プローブの先端部を拡大した断面図である。 図３は、プローブ部材の第１プローブの部分を拡大した斜視図である。 図４は、コネクタとプローブ部材との高周波信号の伝送特性を示す図である。 図５は、検査対象のコネクタの構造の一例を示す斜視図である。 図６（Ａ）は、コネクタとプローブ材とが嵌合した状態での壁部付近を拡大した断面斜視図であり、図６（Ｂ）は、その側面図である。

本発明の一実施形態に係るプローブ部材について、図を参照して説明する。なお、以下の実施形態における各図において、縦横の寸法関係は適宜強調して記載しており、実寸での縦横の寸法関係と一致しているとは限らない。また、図を見やすくするため、必要に応じて一部の符号の記載を省略している。

（プローブ型検査治具の構成）
図１は、プローブ型検査治具の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、プローブ型検査治具１は、プローブ部材１０、支持体１００、フランジ３０、スプリング４０、同軸ケーブル５１、同軸ケーブル５２、複数の信号用ケーブル６０、同軸コネクタ５１０、同軸コネクタ５２０、および、コネクタ６００を備える。

支持体１００は、平板状である。プローブ部材１０は、支持体１００の一方主面に設置されている。

フランジ３０は、平板状である。スプリング４０は、支持体１００とフランジ３０との間に配置されている。

同軸ケーブル５１は、内導体および外導体を備える。同軸ケーブル５１の内導体の一方端は、プローブ部材１０の内導体２１１（図２参照）に接続する。同軸ケーブル５１の外導体の一方端は、プローブ部材１０の主体１１の導電部に接続する。同軸ケーブル５１の他方端は、同軸コネクタ５１０に接続する。同軸ケーブル５２の内導体の一方端は、プローブ部材１０の内導体２１２（図２参照）に接続する。同軸ケーブル５２の外導体の一方端は、プローブ部材１０の主体１１の導電部に接続する。同軸ケーブル５２の他方端は、同軸コネクタ５２０に接続する。

複数の信号用ケーブル６０の一方端は、プローブ部材１０の導体２２に接続する。複数の信号用ケーブル６０の他方端は、コネクタ６００に接続する。

（プローブ部材１０の構成）
図２（Ａ）は、プローブ部材の部分的な側面図であり、図２（Ｂ）は、プローブ部材の端面を視た平面図であり、図２（Ｃ）は、プローブ部材の第１プローブの先端部を拡大した断面図である。図３は、プローブ部材の第１プローブの部分を拡大した斜視図である。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、プローブ部材１０は、主体１１、壁部１２、壁部１３、導体２２、内導体２１１、および、内導体２１２を備える。内導体２１１を含む同軸型の構造（図６（Ａ）、図６（Ｂ）参照。）が、本発明の「第１プローブ」に対応し、内導体２１２を含む同軸型の構造が、本発明の「第２プローブ」に対応する。なお、同軸型の構造とは、内導体と外導体とを備える構造であり、例えば、棒状の内導体を中心軸として、その外周を取り囲むように外導体が配置され、内導体と外導体との間は絶縁されている構造のことを示す。

主体１１は、略直方体形状であり、端面１１１を有する。主体１１は、端面１１１に開口する複数の孔（一部の図示を省略する。）を有する。孔の１個には、同軸ケーブル５１の一方端が挿入されている。孔の別の１個には、同軸ケーブル５２の一方端が挿入されている。また、孔の別の１個には、絶縁体２３３が挿入される。

絶縁体２３３には、複数の導体２２が、所定の配置パターンで配置されている。なお、絶縁体２３３および導体２２が配置された孔は、端面１１１における凹部１１２に形成されており、凹部１１２の底面は、絶縁体２３３によって形成されている。

これらの孔は、プローブ部材１０の方向Ｄｘに沿って、同軸ケーブル５１が挿入された孔、絶縁体２３３が配置された孔、同軸ケーブル５２が挿入された孔の順で、配置されている。

内導体２１１、内導体２１２、導体２２は、所謂、ピン構造である。内導体２１１、内導体２１２、導体２２のそれぞれの先端は、ピンが延びる方向に沿って移動可能である。内導体２１１、内導体２１２、導体２２の先端は、主体１１の端面１１１から外方（図２（Ａ）におけるＤｚ負方向）に突出する。

壁部１２は、主体１１の端面１１１から外方に突出している。壁部１２は、端面１１１接続する側と反対側に壁部端面１２０を有する。壁部端面１２０は、端面１１１と略平行である。壁部１２は導電体である。壁部１２は、主体１１を介する等によって、同軸ケーブル５１の外導体に接続する。

壁部１２は、端面１１１をＤｚ方向から平面視したとき、内導体２１１を囲む形状である。具体的には、壁部１２は、壁部端面１２０から凹む凹部１２１を有する。内導体２１１は、この凹部１２１の内部に配置され、凹部１２１の底面から突出している。内導体２１１と壁部１２とは、所定の間隔を空けて配置されている。そして、内導体２１１と壁部１２の間には、絶縁体２３１が配置されている。

壁部１２の高さ（Ｄｚ方向の長さ）は、内導体２１１の端面１１１からの突出量よりも大きい。すなわち、プローブ部材１０をＤｘ方向から側面視したとき、内導体２１１は、壁部１２に隠れて見えない。

壁部１２は、第１側面１２０１と第２側面１２０２とを有する。第１側面１２０１は、壁部端面１２０に接続する。第２側面１２０２は、主体１１の端面１１１に接続する。Ｄｚ方向から平面視したとき、第１側面１２０１を構成する外周部分の面積は、第２側面１２０２を構成する外周部分の面積よりも小さい。すなわち、壁部１２は、第１側面１２０１と第２側面１２０２との接続部において段差１２２を有する。これにより、壁部端面１２０の面積は、第１側面１２０１の面積または第２側面１２０２の面積のいずれよりも小さい。

さらに、壁部１２は、凹部１２３を備える。凹部１２３は、第１側面１２０１から壁部１２の中央側に凹む形状である。

壁部１３は、主体１１の端面１１１から外方に突出している。壁部１３は、端面１１１接続する側と反対側に壁部端面１３０を有する。壁部端面１３０は、端面１１１と略平行である。壁部１３は導電体である。壁部１３は、主体１１を介する等によって、同軸ケーブル５２の外導体に接続する。

壁部１３は、端面１１１をＤｚ方向から平面視したとき、内導体２１２を囲む形状である。具体的には、壁部１３は、壁部端面１３０から凹む凹部１３１を有する。内導体２１２は、この凹部１３１の内部に配置され、凹部１３１の底面から突出している。内導体２１２と壁部１３とは、所定の間隔を空けて配置されている。そして、内導体２１２と壁部１３の間には、絶縁体２３２が配置されている。

壁部１３の高さ（Ｄｚ方向の長さ）は、内導体２１２の端面１１１からの突出量よりも大きい。すなわち、プローブ部材１０をＤｘ方向から側面視したとき、内導体２１２は、壁部１３に隠れて見えない。

壁部１３は、第１側面１３０１と第２側面１３０２とを有する。第１側面１３０１は、壁部端面１３０に接続する。第２側面１３０２は、主体１１の端面１１１に接続する。Ｄｚ方向から平面視したとき、第１側面１３０１を構成する外周部分の面積は、第２側面１３０２を構成する外周部分の面積よりも小さい。すなわち、壁部１３は、第１側面１３０１と第２側面１３０２との接続部において段差１３２を有する。これにより、壁部端面１３０の面積は、第１側面１３０１の面積または第２側面１３０２の面積のいずれよりも小さい。

さらに、壁部１３は、凹部１３３を備える。凹部１３３は、第１側面１３０１から壁部１３の中央側に凹む形状である。

壁部１２と壁部１３とは、Ｄｘ方向において、複数の導体２２が配置される領域を挟んで、配置されている。

以上のような構成において、プローブ部材１０は、内導体２１１および内導体２１２は、検査対象のコネクタにおける高周波信号の伝送特性の検査用に用いられる。高周波信号は、マイクロ波、ミリ波等であり、特に、ミリ波の場合に、プローブ部材１０の構造は、より有効である。

上述の壁部１２および壁部１３を備えることによって、プローブ部材１０は、コネクタの検査時に、内導体２１１および内導体２１２と他の導体パターン等の外部と高周波的な結合を抑制できる。これにより、プローブ部材１０を備えたプローブ型検査治具は、コネクタの高周波信号の伝送特性を、精度良く計測、検査できる。

図４は、コネクタとプローブ部材との高周波信号の伝送特性を示す図であり、通過特性を示す。図４における従来構成は、本願発明の壁を有さない構成である。図４に示すように、上述の構成を用いることによって、伝送損失の増加、すなわち、伝送特性の低下を抑制できる。具体的には、ミリ波領域を含む７０ＧＨｚまでの領域で伝送特性の低下を抑制できている。

（検査対象のコネクタの構造の一例）
図５は、検査対象のコネクタの構造の一例を示す斜視図である。図５に示すように、コネクタ９０は、高周波信号用内部端子９１、高周波信号用内部端子９２、複数の内部端子９３、外部端子９４、絶縁性の樹脂部材９００、複数の高周波用グランド端子９１１、複数の高周波用グランド端子９２１、係合端子９１２、および、係合端子９２２を備える。高周波信号用内部端子９１、高周波信号用内部端子９２、複数の内部端子９３、外部端子９４、高周波用グランド端子９２１、係合端子９１２、および、係合端子９２２は、板状であり、導電性を有する。

コネクタ９０の外周は、略長方形状である。コネクタ９０のＤｘｃ方向の寸法およびＤｙｃ方向の寸法は、Ｄｚｃ方向（厚み方向）の寸法よりも大きい。また、コネクタ９０のＤｘｃ方向の寸法は、Ｄｙｃ方向の寸法よりも大きい。

コネクタ９０は、天面９０Ｓと実装面９０Ｒとを備える。天面９０Ｓと実装面９０Ｒは、Ｄｚｃ方向に直交する面である。天面９０Ｓは、コネクタ９０が嵌合する相手方のコネクタが配置される側の面である。そして、天面９０Ｓは、プローブ部材１０の端面１１１と対向する側の面である。

コネクタ９０は、Ｄｘｃ方向の一方端付近に凹部９０１を有し、他方端付近に凹部９０２を有する。コネクタ９０は、凹部９０１と凹部９０２との間に、これらを連通する凹部９０３を有する。凹部９０３のＤｙｃ方向の寸法は、凹部９０１と凹部９０２のＤｙｃ方向の寸法よりも小さい。凹部９０１、凹部９０２、および凹部９０３は、天面９０Ｓから凹む形状である。

高周波信号用内部端子９１は、凹部９０１の略中央に配置されている。高周波信号用内部端子９１は、凹部９０１の底面から突出する。

高周波信号用内部端子９２は、凹部９０２の略中央に配置されている。高周波信号用内部端子９２は、凹部９０２の底面から突出する。

複数の内部端子９３は、凹部９０３内に、方向Ｄｘｃに沿って、二列に配列されている。

このような凹部９０１、凹部９０２、および凹部９０３は、樹脂部材９００によって形成されている。

外部端子９４は、樹脂部材９００における天面９０Ｓ側の面および各側面に配置されている。また、外部端子９４は、凹部９０１および凹部９０２の壁面にも配置されている。

複数の高周波用グランド端子９１１は、凹部９０１の壁に沿って配置されている。複数の高周波用グランド端子９２１は、凹部９０２の壁に沿って配置されている。

複数の高周波用グランド端子９１１および複数の高周波用グランド端子９２１は、主部、実装部、および、接続端部を有する。主部は、Ｄｚｃ方向に延びる形状である。実装部は、実装面９０Ｒに平行な形状であり、主部の一方端に接続する。接続端部は、例えば、半球形状であり、主部の他方端に接続する。接続端部は、主部よりも凹部の中央側に突出している。

係合端子９１２は、凹部９０１の壁に配置されており、外部端子９４に接続している。係合端子９２２は、凹部９０２の壁に配置されており、外部端子９４に接続している。

（コネクタとプローブ部材との嵌合構造（コネクタの検査構造））
図６（Ａ）は、コネクタとプローブ材とが嵌合した状態での壁部付近を拡大した断面斜視図であり、図６（Ｂ）は、その側面図である。なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）では、壁部１２について示しているが、壁部１３も同様の状態で嵌合されている。

プローブ部材１０のＤｘ方向とコネクタ９０のＤｘｃ方向とが平行なるように、プローブ部材１０はコネクタ９０に接続される。

より具体的には、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、プローブ部材１０の壁部１２は、コネクタ９０の凹部９０１に挿入されている。この状態で、プローブ部材１０とコネクタ９０とは、接続する。このように、プローブ部材１０の壁部１２とコネクタ９０の凹部９０１とを用いることによって、プローブ部材１０は、コネクタ９０に、容易に挿入、接続される。

この状態において、プローブ部材１０の内導体２１１は、高周波信号用内部端子９１に当接する。また、コネクタ９０の特性検査時において、プローブ部材１０の端面１１１は、コネクタ９０の外部端子９４に当接する。この構成によって、プローブ部材１０は、コネクタ９０の高周波信号の伝送特性を、精度良く計測できる。端面１１１が本発明の「検査用の端面」に対応し、検査用の端面とは、検査時に被検査対象（例えば、コネクタ）に対向する端面である。

また、高周波用グランド端子９１１は、壁部１２における第１側面１２０１に当接する。この際、高周波用グランド端子９１１の主体は、他方端側（接続端部側）が凹部９０１の壁側に移動するように湾曲する。これにより、高周波用グランド端子９１１は、付勢力をもって、壁部１２の第１側面１２０１に当接する。したがって、製造公差等によって、壁部１２がコネクタ９０の外部端子９４に接続しなくても、壁部１２は、高周波用グランド端子９１１を介して、グランド電位に確実に接続される。

この結果、内導体２１１の外部との結合は、より確実に抑制され、プローブ部材１０は、コネクタ９０の高周波信号の伝送特性を、より確実に精度良く計測できる。特に、本実施形態に示すように、高周波用グランド端子９１１を複数設けることによって、検査の周波数帯域における不要な共振の発生は、より確実に抑制される。

さらに、高周波用グランド端子９１１が第１側面１２０１に接触することで、高周波用グランド端子９１１の湾曲量は、小さくできる。これにより、計測によって高周波用グランド端子９１１が湾曲して元の形状に戻らず、コネクタ９０と他のコネクタとの嵌合時に、高周波用グランド端子９１１が機能しなくなることは、より確実に抑制できる。

また、本実施形態の構成では、壁部１２は、コネクタ９０への装着時に、コネクタ９０の凹部９０１に収容され易くなる。また、壁部１３は、コネクタ９０への装着時に、コネクタ９０の凹部９０２に収容され易くなる。したがって、プローブ部材１０は、コネクタ９０に対して、正しい位置に、容易に設置される。さらに、図２（Ａ）、図２（Ｃ）、図３、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、壁部１２は、壁部端面１２０と第１側面１２０１との接続部１２９が傾斜するテーパ形状を有する。同様に、壁部１３は、壁部端面１３０と第１側面１３０１との接続部１３９において、テーパ形状を有する。これにより、プローブ部材１０は、コネクタ９０に対して、正しい位置に、より容易に設置される。言い換えれば、接続部１２９および接続部１３９は、プローブ部材１０をコネクタ９０により正確に嵌合させるためのガイド部でもある。

また、コネクタ９０の係合端子９１２および係合端子９２２は、他のコネクタとの嵌合時の固定用である。しかしながら、上述の構成では、壁部１２は、係合端子９１２の当たる箇所に凹部１２３を備え、壁部１３は、係合端子９２２の当たる箇所に凹部１３３を備える。これにより、プローブ部材１０が係合端子９１２および係合端子９２２によって固定されることは、防止される。これにより、検査後に、プローブ部材１０は、コネクタ９０から容易に取り外される。なお、凹部１２３は、Ｄｚ方向からみて、切り欠かれた構造をしており、切り欠き部ということもできる。したがって、凹部１２３は、半円形状に限るものではなく、他の形状、例えば、矩形状であってもよい。

また、上述の構成では、壁部１２と壁部１３との間は離間し、これらの間に高周波信号を伝送しない複数の導体２２が配置されている。これにより、内導体２１１と内導体２１２との間の結合は、より確実に抑制される。したがって、プローブ部材１０は、複数の高周波信号の伝送特性を、確実且つ精度良く計測できる。

なお、上述の構成では、壁部の側面が段差を有する態様を示したが、壁部は、壁部端面の面積が壁部における主体に接続する部分の面積よりも小さい形状であればよい。例えば、壁部を側面視して、側面は、壁部端面に対して９０度と異なる角度を有する傾斜状（テーパ形状）であってもよい。

また、上述の構成では、複数の内導体および壁部を備える態様を示したが、プローブ部材は、少なくとも、１個の内導体とこれを囲む１個の壁を有する構造を備えていればよい。

１：プローブ型検査治具
１０：プローブ部材
１１：主体
１２、１３：壁部
２２：導体
３０：フランジ
４０：スプリング
５１、５２：同軸ケーブル
６０：信号用ケーブル
９０：コネクタ
９０Ｒ：実装面
９０Ｓ：天面
９１、９２：高周波信号用内部端子
９３：内部端子
９４：外部端子
１００：支持体
１１１：端面
１１２：凹部
１２０、１３０：壁部端面
１２１、１２３、１３１、１３３：凹部
１２２、１３２：段差
１２９、１３９：接続部
２１１、２１２：内導体
２３１、２３２、２３３：絶縁体
２４１：外導体
５１０、５２０：同軸コネクタ
６００：コネクタ
９００：樹脂部材
９０１、９０２、９０３：凹部
９１１、９２１：高周波用グランド端子
９１２、９２２：係合端子
１２０１、１３０１：第１側面
１２０２、１３０２：第２側面

Claims (15)

1. 検査用の端面を有する主体と、
   前記主体に保持され、内導体の端部が前記検査用の端面から突出する、同軸型の第１プローブと、
   前記検査用の端面から突出し、前記第１プローブの内導体の前記端部を囲む形状であり、少なくとも表面が導電性を有する壁部と、
   を備えるプローブ部材。
2. 前記検査用の端面からの前記壁部の前記突出方向の長さは、前記検査用の端面からの前記内導体の前記突出方向の長さよりも長い、
   請求項１に記載のプローブ部材。
3. 前記壁部は、
   前記端面に接続する側と反対側に配置され、前記端面に略平行な壁部端面と、
   前記壁部端面と前記端面とを接続する側面と、を有し、
   前記側面における前記壁部端面に接続する部分の面積は、前記端面に接続する部分の面積よりも小さい、
   請求項１または請求項２に記載のプローブ部材。
4. 前記側面は、前記端面と前記壁部端面とを結ぶ方向の途中に段差を有する、
   請求項３に記載のプローブ部材。
5. 前記壁部端面と前記側面との接続部は、テーパ形状である、
   請求項３または請求項４に記載のプローブ部材。
6. それぞれ１の前記壁部および前記第１プローブをプローブグループと規定したとき、２以上の前記プローブグループを有する、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプローブ部材。
7. 前記２以上のプローブグループの間に、先端が前記端面から突出する第２プローブを備える、
   請求項６に記載のプローブ部材。
8. 前記側面は、
   該側面から前記壁部の内側に凹む凹部を有する、
   請求項３または請求項４に記載のプローブ部材。
9. 前記第１プローブで伝送する高周波信号は、ミリ波の信号である、
   請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプローブ部材。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のプローブ部材と、
    検査の対象のコネクタと、を備え、
    前記コネクタは、
    高周波信号の伝送用の内部端子と、
    該内部端子を囲む凹部の壁面に配置された外部端子と、
    前記外部端子に対して、前記内部端子側に配置された高周波用のグランド端子と、
    を備え、
    前記主体の端面は、前記コネクタの天面に当接し、
    前記壁部は、前記凹部に嵌合し、
    前記内部端子と前記第１プローブの内導体とは接触し、
    前記壁部の側面と前記高周波用のグランド端子とは接触している、
    コネクタの検査構造。
11. 前記側面は段差を有する構造であって、
    前記側面における前記段差によって前記内導体に近い側の面と、前記高周波用のグランド端子とは接触している、
    請求項１０に記載のコネクタの検査構造。
12. 検査用の端面を有する主体と、
    前記主体に保持され、端部が前記検査用の端面から突出する、第１内導体および第２内導体と、
    前記検査用の端面から突出し、前記第１内導体と、前記第２内導体との間に配置され、導電性を有する壁部と、
    を備えるプローブ部材。
13. 前記壁部は、前記第１内導体の先端を囲む形状である、
    請求項１２に記載のプローブ部材。
14. 前記第２内導体の先端は、前記壁部に囲まれていない、
    請求項１３に記載のプローブ部材。
15. 前記壁部は、２つの壁部である第１壁部と第２壁部とで形成され、
    前記第１壁部は、前記第１内導体の先端を囲む形状であり、
    前記第２壁部は、前記第２内導体の先端を囲む形状である、
    請求項１２に記載のプローブ部材。

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