(57)【要約】【課題】複雑な制御なしに簡易な構成で、安定的に高いプロービング精度を実現し、高品質な波形を取得する。【解決手段】波形測定用プローブ装置１００は、測定対象部品５００の波形測定点５１０に接触させて、当該測定対象部品５００から波形信号を受信し、波形測定装置１１０に出力する信号側プローブ２００と、測定対象部品５００のグランドに接続し、グランド信号を取得するグランド側プローブ３００と、グランド側プローブ３００と信号側プローブ２００とを物理的および電気的に接続する接続部材４００と、を備え、信号側プローブ２００は、グランド側プローブ３００が取得したグランド信号を波形測定装置１１０に出力するグランド出力端子２２０を備え、接続部材４００は、グランド側プローブ２００のグランド出力端子２２０への接続を維持する第一部材４１０と、波形信号のノイズを抑制する第二部材４２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形測定装置へ測定対象部品の波形信号を取り込む波形測定用プローブ装置において、
前記測定対象部品の波形測定点に接触させて、当該測定対象部品から前記波形信号を受信し、前記波形測定装置に出力する信号側プローブと、
前記測定対象部品のグランドに接続し、グランド信号を取得するグランド側プローブと、
前記グランド側プローブと前記信号側プローブとを物理的および電気的に接続する接続部材と、を備え、
前記信号側プローブは、前記グランド側プローブが取得した前記グランド信号を前記波形測定装置に出力するグランド出力端子を備え、
前記接続部材は、
前記グランド側プローブの前記グランド出力端子への接続を維持する第一部材と、
前記波形信号のノイズを抑制する第二部材と、を備えること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項２】
請求項１記載の波形測定用プローブ装置において、
前記第一部材は、
当該第一部材の、前記グランド出力端子の軸回りの変位を許容する弾性部と、
前記弾性部と前記グランド側プローブとを接続する接続導体と、を備えること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項３】
請求項２記載の波形測定用プローブ装置において、
前記第二部材は、前記弾性部を電気的並列に短絡する短絡導体であること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項４】
請求項２記載の波形測定用プローブ装置において、
前記弾性部は、前記グランド出力端子の外周に巻き回されたバネ部材であること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項５】
請求項３記載の波形測定用プローブ装置において、
前記第二部材は、前記弾性部の両端部を短絡すること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項６】
請求項３記載の波形測定用プローブ装置において、
前記第二部材は、可撓性を有すること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項７】
請求項２記載の波形測定用プローブ装置において、
前記接続導体は、前記弾性部に接続される端部と反対側の端部にリング状導体を備え、
前記グランド側プローブは、前記リング状導体に挿入されること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【請求項８】
請求項１記載の波形測定用プローブ装置において、
前記第一部材および前記第二部材は、単一部材で構成されること
を特徴とする波形測定用プローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形測定装置へ波形信号を取り込むために使用される波形測定用プローブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブ装置を用いて電子部品の波形を測定する際、接触対象のパッドの破損を防止しつつ、プロービング精度を向上させる技術がある。例えば、特許文献１には、「プローブと、プローブ位置合わせ装置と、プローブ位置合わせ制御装置と、ＣＡＤと、波形測定装置と、波形データ収集装置と、視覚センサーと、画像データ処理装置と、圧力センサーと、圧力データ処理装置と、ＣＡＤによる回路基板の配置配線設計データからプローブ位置合わせ制御用データへ変換する一括自動変換処理手段、又はＣＡＤによる回路基板の配置配線設計データ上で波形測定対象の信号配線又はパッドを選択したデータのみをプローブ位置合わせ制御用データへリアルタイムに変換する自動変換処理手段と、を備えた（要約抜粋）」プロービング装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、「支持構造体に垂直固定支持させた多数の両端コンタクトプローブの下方端を被測定物が有する多数の被測定物測定点に接触設定し、上方端を測定用回路基板のＳ面パッドに接触設定しておく。測定用回路基板のＹ軸方向両端におけるＣ面信号パッド及びＣ面ＧＮＤパッドはＸ軸方向に所定数設けてありそれらをプロービングするプローブ及びコンタクトプローブをＸ軸とＺ軸の２軸のうちの少なくともＺ軸方向に移動制御する。測定用回路基板は、任意のＳ面パッドに伝達された測定点の電気信号を表面信号パッドに伝達できる回路構成になっている（要約抜粋）。」プロービング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５０１６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および２に記載されたプロービング装置では、測定対象部品のパッドとプローブとの接触を維持できるため、プロービングの精度は向上し、高品質な測定波形を得ることができる。しかしながら、いずれも、大掛かりな装置、システムや複雑な制御を必要とする。また、リンギングノイズ抑制についての検討もなされていない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複雑な制御なしに簡易な構成で、安定的に高いプロービング精度を実現し、高品質な波形を取得する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、波形測定装置へ測定対象部品の波形信号を取り込む波形測定用プローブ装置において、前記測定対象部品の波形測定点に接触させて、当該測定対象部品から前記波形信号を受信し、前記波形測定装置に出力する信号側プローブと、前記測定対象部品のグランドに接続し、グランド信号を取得するグランド側プローブと、前記グランド側プローブと前記信号側プローブとを物理的および電気的に接続する接続部材と、を備え、前記信号側プローブは、前記グランド側プローブが取得した前記グランド信号を前記波形測定装置に出力するグランド出力端子を備え、前記接続部材は、前記グランド側プローブの前記グランド出力端子への接続を維持する第一部材と、前記波形信号のノイズを抑制する第二部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、複雑な制御なしに簡易な構成で、安定的に高いプロービング精度を実現でき、高品質の波形を取得できる。なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の波形測定用プローブ装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は、リンギングノイズ対策を施していないときの測定波形図、（ｂ）は、本発明の実施形態の波形測定用プローブ装置を用いたときの測定波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態では、波形測定装置へ、測定対象部品の波形信号を取り込む波形測定用プローブ装置であって、測定対象部品への接触力を維持し、かつ、取得する波形信号のノイズを抑えた波形測定用プローブ装置を提供する。なお、測定対象部品は、例えば、プリント板上の、電子部品等である。
【００１１】
以下、波形測定装置に接続される、本実施形態の波形測定用プローブ装置１００の全体構成を説明する。図１は、本実施形態の、波形測定用プローブ装置１００の概略構成図である。
【００１２】
本実施形態の波形測定用プローブ装置１００は、図１に示すように、信号側プローブ２００と、グランド側プローブ３００と、接続部材４００と、を備える。
【００１３】
信号側プローブ２００は、測定対象部品５００の波形測定点５１０に接触させて、測定対象部品５００から波形信号を受信し、波形測定装置１１０に出力する。信号側プローブ２００は、中空形状を有するグランド出力端子２２０と、グランド出力端子２２０の内部を貫通する端子部２１０と、を備える。
【００１４】
端子部２１０は、針状部材で、測定対象部品５００のパッド（波形測定点５１０）に接触させ、波形信号を取得し、波形測定装置１１０に出力する。波形信号を波形測定装置１１０に導くケーブルは、例えば、図１において、端子部２１０の上端部に設けられた信号側出力点２３０に接続される。
【００１５】
グランド出力端子２２０は、端子部２１０の上方に設けられ、グランド側プローブ３００で取得した、後述するグランド信号を、波形測定装置１１０に出力する。グランド出力端子２２０は、例えば、円筒または底面が多角形の多角柱形状を有する。
【００１６】
本実施形態の波形測定用プローブ装置１００は、信号側プローブ２００と、グランド側プローブ３００とにおいて取得した信号を、略同経路で波形測定装置１１０に入力する。このため、グランド信号を波形測定装置１１０に導くケーブルは、例えば、グランド出力端子２２０の上端部近傍に設けられたグランド側出力点２４０に接続される。
【００１７】
グランド側プローブ３００は、測定対象部品５００のグランド測定点５２０に接触させ、接地状態とする。グランド側プローブ３００は、端子部３１０と、支持部３２０と、を備える。
【００１８】
端子部３１０は、針状部材で、測定対象部品５００のグランド測定点５２０に接触し、グランド信号を取得する。支持部３２０は、端子部３１０を支持する。
【００１９】
接続部材４００は、グランド側プローブ３００と信号側プローブ２００とを物理的に接続する。また、接続部材４００は、グランド側プローブ３００の端子部３１０と信号側プローブ２００のグランド出力端子２２０とを、物理的および電気的に接続する。この接続部材４００により、グランド側プローブ３００で取得したグランド信号は、波形測定装置１１０に出力される。
【００２０】
本実施形態では、接続部材４００は、第一部材４１０と、第二部材４２０と、を備える。第一部材４１０は、グランド側プローブ３００と信号側プローブ２００に設けられたグランド出力端子２２０との接触を維持する。第二部材４２０は、波形測定用プローブ装置１００で取得する測定対象部品５００の波形信号のノイズを抑制する。
【００２１】
第一部材４１０は、弾性部４１１と、接続導体４１２と、を備える。
【００２２】
弾性部４１１は、第一部材４１０をグランド出力端子２２０に接続するとともに、第一部材４１０の、グランド出力端子２２０の軸回りの回転、軸方向の変位および径方向の変位を許容する。本実施形態では、この弾性部４１１は、例えば、信号側プローブ２００のグランド出力端子２２０の外周に、当該外周との間に所定の隙間を設けて券回されるバネ部材で実現される。なお、弾性部４１１の一方の端部４１１ａは、接続導体４１２に接続される。なお、他方の端部４１１ｂは、グランド出力端子２２０に接触させてもよい。
【００２３】
接続導体４１２は、一方の端部にリング状導体４１３を有する導体である。他方の端部は、上述のように、弾性部４１１の端部４１１ａに接続される。本実施形態では、図１に示すように、この接続導体４１２のリング状導体４１３にグランド側プローブ３００の端子部３１０を挿入する。これにより、接続導体４１２は、グランド側プローブ３００と、信号側プローブ２００とを、物理的に接続するとともに、グランド側プローブ３００を、信号側プローブ２００に設けられたグランド出力端子２２０に電気的に接続する。
【００２４】
第二部材４２０は、第一部材４１０の弾性部４１１に電気的並列に、当該弾性部４１１を短絡するよう接続される短絡導体である。第二部材４２０には、例えば、可撓性を有する導体を用いることが望ましい。第二部材４２０は、例えば、その両端部が、それぞれ、弾性部４１１の両端部に接続される。具体的には、一方の端部が端部４１１ａに接続され、他方の端部が、端部４１１ｂに接続される。
【００２５】
本実施形態では、この第二部材４２０を有することにより、グランド側プローブ３００により測定したグランド信号は、接続導体４１２から、第二部材４２０を通り、グランド出力端子２２０を経由して波形測定装置１１０に入力される。
【００２６】
この第二部材４２０を有することにより、本実施形態では、グランド信号は、より短い距離で、波形測定装置１１０に入力される。また、弾性部４１１を通らずグランド出力端子２２０に到達するグランド信号は、弾性部４１１のインダクタンス成分の変化の影響を受けることなく波形測定装置１１０に入力される。
【００２７】
なお、端子部２１０、３１０および接続部材４００には、例えば、金、銅、ニッケル等の導体を用いることができる。
【００２８】
また、波形測定装置１１０は、信号側プローブ２００およびグランド側プローブ３００から受信した信号に基づき、測定対象部品５００の測定点での定数値または波形を抽出する。
【００２９】
本実施形態の波形測定用プローブ装置１００を用いて波形測定を行う場合、上述のように、まず、グランド側プローブ３００の端子部３１０を、接続導体４１２のリング状導体４１３に挿入し、両者を接触状態にする。その後、波形測定対象である測定対象部品５００の両側のパッド（波形測定点５１０およびグランド測定点５２０）に、それぞれ、信号側プローブ２００の端子部２１０およびグランド側プローブ３００の端子部３１０を接触させる。
【００３０】
測定対象部品５００のサイズや形状により、測定点の配置、測定点間の距離は変化する。これに伴い、信号側プローブ２００の端子部２１０と、グランド側プローブ３００の端子部３１０との相対的な位置関係は変化する。しかし、本実施形態によれば、両者がどのような位置関係にある場合であっても、弾性部４１１のばねアクションにより、端子部３１０と接続部材４００との接触状態は維持される。すなわち、両プローブの位置関係によらず、端子部３１０は、グランド出力端子２２０に確実に接続される。
【００３１】
従って、本実施形態の波形測定用プローブ装置１００は、両プローブの位置関係を制約することがない。このため、両プローブの各端子部を、常に、最適な位置関係で、測定対象部品５００に接触させることができ、両端子部は、常にそれぞれの測定点に対し、良好な接触状態を保つことができる。
【００３２】
本実施形態は、このように、弾性部４１１および接続導体４１２を備える第一部材４１０を有することにより、測定対象部品５００によらず、確実に波形信号およびグランド信号を波形測定装置１１０に入力することができる。そして、その結果、高品質の波形信号を安定的に得ることができる。
【００３３】
また、このとき、グランド側プローブ３００が測定したグランド信号は、リング状導体４１３、接続導体４１２、第二部材４２０（短絡導体）、および、グランド出力端子２２０を介して波形測定装置１１０に入力される。
【００３４】
図２（ａ）に、比較対象として、第二部材４２０（短絡導体）がない場合の測定波形６１０（電圧の時間的変化）を、図２（ｂ）に、第二部材４２０（短絡導体）を設けた場合の測定波形６２０（電圧の時間的変化）を、それぞれ示す。
【００３５】
一般に、第二部材４２０（短絡導体）がない場合、信号側プローブ２００とグランド側プローブ３００との位置関係により、弾性部４１１（バネ部材）の回転量、伸縮量および径方向の変位量が変化する。これに伴い、弾性部材４１１（バネ部材）の軸方向とグランド出力端子２２０の軸方向とのずれ量が変化することにより、グランド出力端子２２０と弾性部４１１（すなわち、接続部材４００）との電気的接触位置が変化する。
【００３６】
すなわち、弾性部４１１は、必ずしも、端部４１１ｂでグランド出力端子２２０に接触するとは限らない。このため、弾性部材４１１のインダクタンス成分が変化し、図２（ａ）に丸６１１で囲って示すように、測定波形６１０には大きなリンギングノイズ６１２が発生する。
【００３７】
これに対して、第二部材４２０（短絡導体）を設けた場合、弾性部４１１（バネ部材）が第二部材４２０（短絡導体）によって短絡される。従って、グランド側プローブ３００は、弾性部４１１（バネ部材）を介さずにグランド出力端子２２０に常時接続される。このため、信号側プローブ２００とグランド側プローブ３００との位置関係の変化により、弾性部４１１（バネ部材）の回転量等が変化しても、グランド出力端子２２０と接続部材４００との電気的接触位置は変化しない。このために、測定波形６２０は、弾性部４１１におけるインダクタンス成分の変化の影響を受けることがない。
【００３８】
また、このリンギングノイズ６１２は、弾性部４１１（バネ部材）とグランド出力端子２２０とが形成するＬＣ回路が共振することにより発生する。このＬＣ回路の共振周波数ｆ（単位：ヘルツ）は、以下の式（１）で表される。
ｆ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ））  ・・・（１）
Ｌは、コイルのインダクタンス（単位：ヘンリー）、Ｃは、コンデンサの静電容量（単位：ファラド）である。
【００３９】
従って、リンギングノイズ６１２は、インダクタンス成分の変化を抑えるだけでなく、インダクタンス成分自体を小さくすることにより、低減することができる。
【００４０】
上述のように、本実施形態では、グランド信号は、第二部材４２０（短絡導体）を通り、グランド出力端子２２０に到達するため、弾性部４１１（バネ部材）を経由する場合に比べて配線長が短くて住む。そして、その分、インダクタンス成分も小さくなる。
【００４１】
従って、本実施形態によれば、第二部材４２０（短絡導体）を備えることにより、弾性部４１１におけるインダクタンス成分の変化の影響を受けることがない。従って、インダクタンス成分が変化することにより発生するリンギングノイズ６１２を抑えることができる。また、第二部材４２０（短絡導体）で弾性部４１１（バネ部材）を短絡することにより、配線長を抑え、その分、インダクタンスを十分小さくすることができる。従って、さらにリンギングノイズ６１２を抑えることができる。
【００４２】
これらにより、本実施形態によれば、図２（ｂ）に示すように、測定波形６２０において、リンギングノイズ６２２（丸６２１）の発生は抑制される。すなわち、安定的に高品質の波形信号を得ることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の波形測定用プローブ装置は、測定対象部品５００の波形測定点５１０に接触させて、当該測定対象部品５００から波形信号を受信し、波形測定装置１１０に出力する信号側プローブ２００と、測定対象部品５００のグランドに接続し、グランド信号を取得するグランド側プローブ３００と、グランド側プローブ３００と信号側プローブ２００とを物理的および電気的に接続する接続部材４００と、を備える。信号側プローブ２００は、グランド側プローブ３００が取得したグランド信号を波形測定装置１１０に出力するグランド出力端子２２０を備える。また、接続部材４００は、グランド側プローブ３００のグランド出力端子２２０への接続を維持する第一部材４１０と、波形信号のノイズを抑制する第二部材４２０と、を備える。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、グランド側プローブ３００のグランド出力端子２２０への接続を維持する第一部材４１０と、波形信号のリンギングノイズを抑制する第二部材４２０とを備えるため、グランド側プローブ３００は、確実にグランド出力端子２２０に接続されるとともに、波形信号のリンギングノイズが抑制される。このため、複雑な制御無しに、簡易な構成で、安定的に高品質の波形信号を取得することができる。
【００４５】
また、本実施形態の波形測定用プローブ装置は、第一部材４１０に弾性部４１１（バネ部材）を備える。これにより、グランド側プローブ３００を、信号側プローブ２００に設けられたグランド出力端子２２０に安定的に接続できる。すなわち、両プローブの位置関係に寄らず、グランド側プローブ３００をグランド出力端子２２０に安定的に接続できる。従って、両プローブを、測定対象部品５００のパッド（波形測定点５１０、グランド測定点５２０）に安定的に接触させることができるとともに、安定的にグランド信号を取得できる。これにより、波形信号の測定精度も安定する。
【００４６】
また、本実施形態の波形測定用プローブ装置は、弾性部４１１に電気的並列に接続された第二部材４２０（短絡導体）を備える。これにより、グランド信号に対する弾性部４１１（バネ部材）のインダクタンス成分の変化の影響を抑えることができるとともに、インダクタンスを小さくできる。これにより、測定波形６２０におけるリンギングノイズの発生は抑制され、高品質な波形測定が可能となる。
【００４７】
また、本実施形態では、第二部材４２０として、弾性部４１１を短絡する可撓性導体を用いる。従って、信号側プローブ２００の構成を複雑にすることなく、かつ、弾性部４１１（バネ部材）によるばねアクションによって接続部材４００の移動範囲を制限することなく、測定波形６２０におけるリンギングノイズの発生を抑制することができる。
【００４８】
これにより、本実施形態によれば、複雑な制御なしに簡易な構成で、高精度で安定した波形測定を行うことができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、第一部材４１０の弾性部４１１として、コイル状のバネ部材を用いる場合を例にあげて説明したが、弾性部４１１は、これに限定されない。例えば、板バネ等であってもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、第二部材４２０（短絡導体）を、弾性部４１１（バネ部材）の両端部を電気的に短絡するように接続する。しかし、第二部材４２０の接続態様はこれに限定されない。弾性部４１１を所定長、短絡できれば類似の効果を得ることができる。また、第二部材４２０の一端を、直接グランド出力端子２２０に接続してもよい。
【００５１】
また、第二部材４２０として、可撓性導体を使用するものとして説明したが、第二部材４２０はこれに限定されない。弾性部４１１（ばね部）の回転および伸縮による可動範囲に影響を与えずに電気的な接続を行うことができる素材であればよい。
【００５２】
さらに、第一部材４１０および第二部材４２０は、単一部材で、一体として形成されていてもよい。
【００５３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は、本発明を分かり易く説明するためのものであり、本発明は、必ずしも上記実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
【００５４】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得る。
【符号の説明】
【００５５】
１００：波形測定用プローブ装置、１１０：波形測定装置、
２００：信号側プローブ、２１０：端子部、２２０：グランド出力端子、２３０：信号側出力点、２４０：グランド側出力点、
３００：グランド側プローブ、３１０：端子部、３２０：支持部、
４００：接続部材、４１０：第一部材、４１１：弾性部、４１１ａ：弾性部の端部、４１１ｂ：弾性部の端部、４１２：接続導体、４１３：リング状導体、４２０：第二部材、
５００：測定対象部品、５１０：波形測定点、５２０：グランド測定点、
６１０：測定波形、６１１：丸、６１２：リンギングノイズ、６２０：測定波形、６２１：丸、６２２：リンギングノイズ
【図１】
2020085691.tif 000003
【図２】
2020085691.tif 000004