(57)【要約】【課題】近年の電極端子間隔が非常に狭い狭ピッチのＲＦ用デバイスを検査する場合でも、コスト高とならない同軸構造のコンタクトプローブを用いて、ノイズの影響を受けず、信頼性の高い検査をすることができるＲＦ用デバイスの検査用同軸プローブを提供する。【解決手段】金属パイプ１３からプランジャ１１、１２の突出長を可変できるコンタクトプローブ１が、金属ブロック２の挿入孔２１に挿入されている。このコンタクトプローブ１を、金属パイプ端部を挿入孔２１とほぼ同心に保持する絶縁性基板３１を介して金属ブロック２に固定する固定手段３が設けられており、コンタクトプローブ１を中心導体とし、金属ブロック２を外部導体として所定のインピーダンスの同軸構造を形成するように、金属パイプ１３の外径および挿入孔２１の内径がそれぞれ設定されている。【選択図】        図１
2004325306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属パイプの少なくとも一端部からプランジャの突出長を可変できるコンタクトプローブと、該コンタクトプローブを少なくとも一方から挿入できる挿入孔が形成された金属ブロックと、前記コンタクトプローブを前記挿入孔とほぼ同心に保持しながら、前記金属パイプ端部のみを絶縁体を介して前記金属ブロックに固定する固定手段とを有し、前記コンタクトプローブを中心導体とし、前記金属ブロックを外部導体として所定のインピーダンスの同軸構造を形成するように、前記金属パイプの外径および前記挿入孔の内径がそれぞれ設定されてなる検査用同軸プローブ。
【請求項２】
前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔が形成された絶縁性基板が、該絶縁性基板の凹部と前記金属ブロックの挿入孔とがほぼ同心になるように前記金属ブロック表面に固定されることにより、前記固定手段が形成されてなる請求項１記載の検査用同軸プローブ。
【請求項３】
前記挿入孔の一端側の前記金属ブロックに、前記プランジャを貫通させる貫通孔を除いて閉塞する絞り部が設けられ、該絞り部と前記コンタクトプローブの一端部との間に、前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔を有する絶縁性スペーサが介在されることにより、前記固定手段が形成されてなる請求項１記載の検査用同軸プローブ。
【請求項４】
前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔を有する絶縁性スペーサが前記コンタクトプローブの一端部に挿入され、該絶縁性スペーサの外径に合せた凹部を有すと共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔が設けられた金属蓋が、前記スペーサに被さると共に、該金属蓋の凹部と前記挿入孔とがほぼ同心になるように前記金属ブロックの表面に固定されることにより、前記固定手段が形成されてなる請求項１記載の検査用同軸プローブ。
【請求項５】
前記挿入孔の一端側の前記金属ブロック表面に、前記挿入孔の内径より大きい内径を有するスペーサ嵌合凹部が形成され、前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔を有する誘電体スペーサが、前記コンタクトプローブの一端部に挿入されると共に、前記金属ブロックのスペーサ嵌合凹部内に挿入され、該絶縁性スペーサが前記金属ブロック表面に固定される配線基板により固定されることにより、前記固定手段が形成されてなる請求項１記載の検査用同軸プローブ。
【請求項６】
前記コンタクトプローブと前記金属ブロックの挿入孔の間が、前記固定手段により固定される部分を除いて中空にされてなる請求項１ないし５のいずれか１項記載の検査用同軸プローブ。
【請求項７】
金属ブロックと、該金属ブロックの一面側に可動するプランジャの先端部が突出するように、前記金属ブロックに設けられるＲＦ信号用コンタクトプローブとを有し、該金属ブロックの前記一面側に被検査デバイスが押し付けられ、該被検査デバイスのＲＦ信号電極端子と前記ＲＦ信号用コンタクトプローブとを接触させ、前記ＲＦ信号用コンタクトプローブの他端部側に接続される検査回路により、前記被検査デバイスの電気的試験を行う高周波・高速用デバイスの検査治具であって、前記ＲＦ信号用コンタクトプローブの少なくとも一部が、請求項１〜６のいずれか１項記載の検査用同軸プローブである高周波・高速用デバイスの検査ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば携帯電話機に組み込まれる増幅回路やミキサ回路、フィルタ回路など、高周波・高速用（アナログで周波数の高いものを高周波といい、デジタルでパルス幅およびパルス間隔が非常に短いものを高速という、以下両方纏めてＲＦともいう）回路のモジュールやＩＣなどを回路基板などに組み込む前にその電気的特性を検査する場合に、その被検査デバイスと検査装置との接続を確実にする検査用同軸プローブおよびそれを用いた検査ユニットに関する。さらに詳しくは、被検査デバイスをハンダ付けなどしないで、かつ、ＲＦに対しても電気的接触を完全に行い、被検査デバイスの電極端子間のピッチが０．４ｍｍ程度の非常に狭ピッチの場合でもノイズの影響をなくした同軸構造で接続することができるＲＦ用デバイスの検査用同軸プローブおよびそれを用いた検査ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ、ＩＣあるいはモジュールなどのＲＦ用デバイスの電気的特性の検査を行う場合、とくに端子部の接触状態が充分でないとインピーダンスなどが変化し測定値が変動するため、図８に示されるような治具を介して行われる。すなわち、被検査デバイスであるＲＦ回路は、外界との干渉を避けるため、金属製の筐体内に増幅回路やミキサ回路などが組み込まれてモジュール５０とされ、その筐体の裏面にＲＦ信号の入出力端子５１、５４、電源電極端子５２、接地（アース）電極端子５３などが設けられることにより構成されている。そして、検査用の配線が施された配線基板６６の各端子に電気的に接続することにより検査をする方法が用いられている。
【０００３】
図８に示される例では、金属パイプ内にスプリングとプランジャの一端部を入れてそのスプリングによりプランジャを外部に突出させ、押えれば縮むコンタクトプローブを用い、ノイズの影響を防止するための金属ブロック６１内にＲＦ信号用コンタクトプローブ６３、電源用コンタクトプローブ６４、接地用コンタクトプローブ６５によりそれぞれの各電極端子を接続する構成が採用されている。このＲＦ信号用コンタクトプローブ６３は、インダクタンス成分を小さくするため、たとえば２ｍｍ程度の短いプローブにしているが、その短いプローブにしてもＲＦではそのリアクタンス成分が１ｎＨ以下にすることは困難であり、たとえば１ｎＨのプローブは１０ＧＨｚでは６３Ωのインピーダンスになってしまう。
【０００４】
そのため、ＲＦ信号用コンタクトプローブ６３と金属ブロック６１との間に誘電体チューブが挿入され、コンタクトプローブを中心導体、金属ブロック６１を外部導体とする同軸線路の構造にしてインピーダンスの増大を防いだり、ノイズの侵入を防止している（たとえば特許文献１参照）。なお、図８において、６７は同軸ケーブル、６８はコンタクトプローブ外周の金属パイプを押える押え板である。
【０００５】
また、ＩＣを検査する場合も、板バネで形成されたＩＣソケットを介してＩＣのリード端子と配線基板とを接続したり、たとえば図９に分解説明図およびＩＣソケット７０の平面説明図が示されるように、プラスティックまたはセラミックスなどのブロック７１に、前述と同様のコンタクトプローブ７２をＩＣ７３の電極端子７３ａと合せてマトリクス状に設けられたＩＣソケット７０を介して多層配線基板７５の配線に接続することにより行われる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−９９８８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、各電極端子に接続するプローブを金属ブロックで被覆し、しかもＲＦ信号用コンタクトプローブは同軸線路の構成にし、コンタクトプローブでのＲＦ信号の反射や減衰を防いだり、外部からのノイズの侵入や他の電極端子へのノイズの供給を防止することにより、ＲＦ用デバイスの検査用治具が構成されている。しかし、前述の図８では、ＲＦ信号用コンタクトプローブ５３が２個（入出力用）と、電源用およびアース用のコンタクトプローブがそれぞれ１本で示されているが、実際にはそれぞれ多数個形成されており、しかも最近のＩＣなどの高集積化に伴い、多い場合には、１ｃｍ２当り６００個程度の電極端子がマトリクス状に設けられる場合もあり、各電極端子のピッチは０．４ｍｍぐらいの狭ピッチのものが出現してきている。
【０００８】
一方、前述のような同軸構造にして所定のインピーダンスになるようにするには、中心導体となるコンタクトプローブの外径ｄと外部導体となる金属ブロックの孔の内径Ｄとの間には、その間の誘電体の比誘電率をεｒとして、次式（１）の関係を満たす必要がある。そのため、比誘電率の小さい誘電体として比誘電率が２．１のポリテトラフルオロエチレンのチューブを用いても、５０Ωの同軸構造にしようとすると、金属ブロックに設けられる孔の内径は、コンタクトプローブの外径の約３．３倍程度必要となり、コンタクトプローブの外径を０．１ｍｍ程度以下に細くしないと、０．４ｍｍ以下の狭ピッチ化の被検査デバイスに対応することができない。
【０００９】
【数１】
2004325306.tif 000003
【００１０】
しかし、コンタクトプローブの外径を余り細くすると、コンタクトプローブは金属パイプ内にスプリングとプランジャが挿入された構造であるため、非常にコスト高になると共に、耐久性が低下し、信頼性が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、近年の電極端子間隔が非常に狭い狭ピッチのＲＦ用デバイスを検査する場合でも、コスト高とならない同軸構造のコンタクトプローブを用いて、ノイズの影響を受けず、信頼性の高い検査をすることができるＲＦ用デバイスの検査用同軸プローブを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的は、コンタクトプローブ外径と金属ブロックの挿入孔との間に中空部を形成し得る構造とすることにより、同軸構造の内外径の比を小さくし、もって小型化を図りながら、コンタクトプローブを挿入孔の中心にしっかりと保持することができる具体的な固定手段を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、このような同軸プローブを用いた検査ユニットを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述のように、電極端子間ピッチが狭くなるＩＣやモジュールを検査する場合でも、ＲＦ信号を減衰させないで検査するため、本発明者らは鋭意検討を重ねて、コンタクトプローブと金属ブロックの貫通孔内壁との間を中空にすることを試みた。すなわち、コンタクトプローブと金属ブロックの貫通孔の内壁との間を中空にすることにより、中心導体と外部導体との間の誘電体の比誘電率が１となり、外部導体の内径Ｄを、中心導体の外径ｄの２．３倍程度にすることができる。
【００１５】
しかし、同軸構造の中心導体と外部導体との間を中空にしようとすると、従来の金属ブロックの貫通孔にコンタクトプローブを挿入して押え板で押えるだけの構造では、コンタクトプローブを貫通孔の中心部に保持することができない。さらに、プローブの数が数十本から数百本以上になると、コンタクトプローブ全体による力が大きく、支えきれなくて押え板が反ってしまい、デバイスの電極端子にコンタクトプローブよりも先に押え板が接触することによるデバイスやデバイスの電極端子の破損、押え板の摩耗による破損が生じやすくなる。また、反りが大きくなりすぎると、デバイスの中心部ではプランジャの端部の高さを超えて、コンタクトプローブを同軸構造として支えきれなくなるという致命的な問題も発生する。そして、コンタクトプローブが偏心して同軸構造として使用できなくなったり、ショートするという問題も生じてくる。そこで、特別なコンタクトプローブの固定構造を案出することにより、中空にすることを可能とし、狭ピッチ構造に対応した同軸プローブを発明した。
【００１６】
本発明による検査用同軸プローブは、金属パイプの少なくとも一端部からプランジャの突出長を可変できるコンタクトプローブと、該コンタクトプローブを少なくとも一方から挿入できる挿入孔が形成された金属ブロックと、前記コンタクトプローブを前記挿入孔とほぼ同心に保持しながら、前記金属パイプ端部のみを絶縁体を介して前記金属ブロックに固定する固定手段とを有し、前記コンタクトプローブを中心導体とし、前記金属ブロックを外部導体として所定のインピーダンスの同軸構造を形成するように、前記金属パイプの外径および前記挿入孔の内径がそれぞれ設定されている。
【００１７】
ここにコンタクトプローブとは、たとえば金属パイプ内にスプリングを介してリード線（プランジャ）が設けられ、プランジャの一端部は金属パイプから突出するが、他端部は金属パイプから抜け出ないように形成されることにより、プランジャの一端部を押し付ければ金属パイプの端部まで引っ込むが、外力を解除すればスプリングの力によりプランジャが金属パイプから外方に突出する構造のように、リード線（プランジャ）の先端が可動し得る構造のプローブを意味する。
【００１８】
この構造にすることにより、コンタクトプローブの端部を金属ブロックの挿入孔とほぼ同心でしっかりと固定手段により固定されているため、コンタクトプローブと金属ブロックとの間は、コンタクトプローブの長さの大部分に亘って空気層にすることができる。その結果、前述の式（１）で誘電体の比誘電率εｒを殆ど１と見なすことができ、５０Ωのインピーダンスにする場合でも、中心導体の外径に対して２．３倍程度の内径の挿入孔にすればよく、電極端子が０．４ｍｍピッチの被検査デバイスでも、０．１５ｍｍ外径のコンタクトプローブと０．３５ｍｍの内径の挿入孔で５０Ωの同軸構造を構成することができる。
【００１９】
前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔が形成された絶縁性基板が、該絶縁性基板の凹部と前記金属ブロックの挿入孔とがほぼ同心になるように前記金属ブロック表面に固定されることにより、前記固定手段を形成することができる。この構造にすれば、たとえば１ｍｍ厚程度のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などのような機械的強度のある絶縁性基板で、金属パイプの先端部をしっかりと固定してコンタクトプローブを保持することができるため、コンタクトプローブが動いたり、絶縁性基板が反ったりすることがなく、コンタクトプローブと挿入孔内壁との間を中空にしても、正確な同軸特性を維持することができる。この場合、誘電体基板の厚さ部分は同軸構造にならないが、後述するように、１０ＧＨｚ以下の領域ではこの影響は小さく、１０ＧＨｚ程度以下ではリターンロスが−２０ｄＢ以下となり、実用上問題ない。
【００２０】
また、前記挿入孔の一端側の前記金属ブロックに、前記プランジャを貫通させる貫通孔を除いて閉塞する絞り部が設けられ、該絞り部と前記コンタクトプローブの一端部との間に、前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔を有する絶縁性スペーサが介在されることにより、前記固定手段が形成されてもよい。この構造にすれば、絶縁性スペーサを介して金属ブロックで固定するため、機械的強度が高く、同軸プローブの数が非常に多くても反りを生じさせることなく固定することができる。ただし、コンタクトプローブの両端部を固定する場合には、もう一方の端部は別の固定手段で固定することになる。
【００２１】
さらに、前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔を有する絶縁性スペーサが前記コンタクトプローブの一端部に挿入され、該絶縁性スペーサの外径に合せた凹部を有すと共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔が設けられた金属蓋が、前記スペーサに被さると共に、該金属蓋の凹部と前記挿入孔とがほぼ同心になるように前記金属ブロックの表面に固定されることにより、前記固定手段が形成されてもよい。この構造にすれば、金属ブロック表面に絶縁性スペーサを介して金属蓋を取りつけるだけで固定することができ、金属ブロックに形成した絞り部に絶縁性スペーサを介在させて挿入する必要がないため、非常に簡単に組み立てることができながら、同様の機械的強度が得られる。また、この構造によれば、コンタクトプローブの両端部を固定する必要がある場合でも、両端部を共にこの構造で固定することができる。
【００２２】
前記挿入孔の一端側の前記金属ブロック表面に、前記挿入孔の内径より大きい内径を有するスペーサ嵌合凹部が形成され、前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャを貫通させる貫通孔を有する誘電体スペーサが、前記コンタクトプローブの一端部に挿入されると共に、前記金属ブロックのスペーサ嵌合凹部内に挿入され、該絶縁性スペーサが前記金属ブロック表面に固定される配線基板により固定されることにより、前記固定手段が形成される構造にすることもできる。この構造にすることにより、同軸プローブ単体構造（金属ブロックとコンタクトプローブの組）としてはコンタクトプローブを固定することができないが、検査ユニットでは、通常、配線基板が設けられるため、その配線基板を利用して、簡単に固定することができる。
【００２３】
前記コンタクトプローブと前記金属ブロックの挿入孔の間が、前記固定手段により固定される部分を除いて中空にされていれば、同じ特性インピーダンスにする場合でも、挿入孔の径を小さくすることができ、電極端子の狭ピッチ化にも対応することができるため好ましい。
【００２４】
本発明による高周波・高速用デバイスの検査ユニットは、金属ブロックと、該金属ブロックの一面側に可動するプランジャの先端部が突出するように、前記金属ブロックに設けられるＲＦ信号用コンタクトプローブとを有し、該金属ブロックの前記一面側に被検査デバイスが押し付けられ、該被検査デバイスのＲＦ信号電極端子と前記ＲＦ信号用コンタクトプローブとを接触させ、前記ＲＦ信号用コンタクトプローブの他端部側に接続される検査回路により、前記被検査デバイスの電気的試験を行う高周波・高速用デバイスの検査治具であって、前記ＲＦ信号用コンタクトプローブの少なくとも一部に、請求項１〜６のいずれか１項記載の検査用同軸プローブが用いられている。
【００２５】
ここにＲＦとは、アナログの周波数の高い高周波やデジタルのショートパルスでパルス間隔が小さい高速の両方を含み、正弦波（サイン波）またはパルスの繰返しが１ＧＨｚ程度以上のものを意味する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の検査用同軸プローブおよびそれを用いたＲＦ用デバイスの検査ユニットについて説明をする。
【００２７】
本発明による検査用同軸プローブは、図１に、その一実施形態の断面説明図が示されるように、金属パイプ１３内にスプリング１４およびプランジャ１１、１２が設けられ、その金属パイプ１３の少なくとも一端部からプランジャ１１、１２の突出長を可変できるコンタクトプローブ１が、金属ブロック２の挿入孔２１に挿入されている。そして、このコンタクトプローブ１を、金属パイプ端部を挿入孔２１とほぼ同心に保持する絶縁体（図１に示される例では絶縁性基板３１）を介して金属ブロック２に固定する固定手段３が設けられており、コンタクトプローブ１を中心導体とし、金属ブロック２を外部導体として所定のインピーダンスの同軸構造を形成するように、金属パイプ１３の外径および挿入孔２１の内径がそれぞれ設定されている。なお、図では、絶縁性基板３１と金属パイプ端部との間に大きな隙間があるように書かれているが、実際には殆ど嵌合状態にある。
【００２８】
コンタクトプローブ１は、たとえば図１（ｂ）に断面説明図が示されるように、金属パイプ１３内にスプリング１４とプランジャ（可動ピン）１１、１２の一端部が収納され、金属パイプ１３に設けられるくびれ部１３ａによりプランジャ１１、１２が金属パイプ１３から抜け出ないようにされると共に、スプリング１４により外方に付勢されており、プランジャ１１、１２の先端部を押し付ければスプリング１４が縮んで金属パイプ１３内に押し込められ、力が加わらないときはプランジャ１１の先端部がたとえば１ｍｍ程度突出する構造になっている。図１に示される例では、両端にプランジャ１１、１２が設けられる構造になっているが、少なくとも被検査デバイスとの接触側の一方がプランジャ１１となる構造になっていればよい。なお、金属パイプ１３の長さは数ｍｍ程度で、たとえば洋白（銅・ニッケル・亜鉛合金）により形成され、プランジャ１１、１２は、たとえばＳＫ材またはベリリウム銅などからなる、０．１ｍｍ程度の太さの線材が用いられ、スプリング１４はピアノ線などにより形成される。
【００２９】
金属ブロック２は、被検査デバイスであるＩＣやモジュールの電極端子と接触させるためのＲＦ信号用や電源電極端子用などのコンタクトプローブ１を保持するもので、たとえばアルミニウムなどの金属体を用いることにより、コンタクトプローブ１を挿入する挿入孔２１の内壁を外部導体とし、コンタクトプローブ１を中心導体とする同軸構造にすることができる。この挿入孔２１の内径は、前述の式（１）に基づき所定のインピーダンスになるように、コンタクトプローブ１の外径およびその間の誘電体の誘電率との関係で定められるが、信号用のプローブでも、その信号が直流または低周波のものであったり、電源用プローブとして使用する場合には、必ずしも５０Ωなどの特定インピーダンスに合せられる必要はない。なお、図では、金属ブロック２にコンタクトプローブが１本設けられただけの図になっているが、実際の検査ユニットでは、たとえば後述する図６に示されるように、多数のコンタクトプローブが設けられる。
【００３０】
この金属ブロック２の厚さおよび大きさは、ＩＣと配線が施された検査基板とを仲介するだけのＩＣソケットや、同軸ケーブルなどが接続された基板と接続する検査治具など、用途によって異なるが、通常は、３〜８ｍｍ程度の厚さで、３０〜５０ｍｍ角程度の大きさに形成される。
【００３１】
固定手段３（３１、３３、３４、３６、３８、３９）は、コンタクトプローブ１を金属ブロック２の挿入孔２１とほぼ同心に保持しながら固定するもので、図１に示される例では、金属ブロック２の表面に設けられる絶縁性基板３１からなっている。すなわち、絶縁性基板３１には、金属パイプ１３の端部の形状に合せた凹部３１ａと、その凹部３１ａとほぼ同心でプランジャ１１を貫通させる貫通孔３１ｂが形成されており、その凹部３１ａと金属ブロック２の挿入孔２１とが同心状になるように図示しないビスなどにより絶縁性基板３１が金属ブロック２に固定される構造になっている。図１に示される例は、コンタクトプローブ１の両端部共に、この絶縁施基板３１で固定される構造になっており、金属ブロック２の両面に絶縁性基板３１が設けられている。
【００３２】
その結果、金属パイプ１３の両端部は、絶縁性基板３１の凹部３１ａ内に嵌め合せられ、しかも、この凹部３１ａは、金属ブロック２の挿入孔２１と同心状になるように金属ブロック２に固定されているため、コンタクトプローブ１は挿入孔２１の中心軸上に固定される。しかも、絶縁性基板３１には、プランジャ１１、１２が貫通する貫通孔３１ｂが形成されているため、プランジャ１１、１２は、絶縁性基板３１の表面から突出しており、被検査デバイスなどにより押し付けられれば、絶縁性基板３１の表面までへこみ、被検査デバイスの電極端子や配線基板などの配線と確実な接触を得ることができる。
【００３３】
絶縁性基板３１は、たとえばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などの樹脂製のものを用いれば、コンタクトプローブ１が狭ピッチで多数並んでいる場合でも、凹部３１ａや貫通孔３１ｂを樹脂成形により簡単に、しかも精密な寸法で形成することができるため好ましい。しかも、上述の樹脂であれば、機械的強度も大きく、１ｍｍ程度の厚さに形成すれば、数百本以上のコンタクトプローブがある場合でも、反りなどが生じることなく、非常に安定して固定することができる。しかし、電気絶縁性があり、薄くて機械的強度があれば他の材料でも構わない。
【００３４】
固定手段３である絶縁性基板３１が、このように構成されていることにより、予め式（１）に則り、金属パイプ１３の外径および挿入孔２１の内径を形成しておけば、絶縁性基板３１の凹部３１ａ内に、金属パイプ１３の先端部を嵌め込んで絶縁性基板３１を金属ブロック２にネジなどにより固定するだけで、コンタクトプローブ１がアレー状に多数並ぶ場合でも、簡単に検査用同軸プローブを形成することができる。図１に示される例では、絶縁性基板３１が１ｍｍ程度と厚く形成され、この絶縁性基板３１の部分は同軸になっていないため、全長に亘って同軸構造にはなっていない。しかし、たとえば０．５ｍｍピッチ対応で、金属パイプ１３の外径を０．１５ｍｍ、挿入孔２１の内径を０．３５ｍｍとして、特性インピーダンス５０Ωの同軸構造にして、周波数に対するリターンロスをシミュレーションにより調べた結果、図２に示されるように、１０ＧＨｚ程度以下の周波数では、リターンロスが−２０ｄＢ以下で、実用上全く問題がないことが分った。
【００３５】
本シミュレーションは、挿入孔２１の内径は０．３５ｍｍで、０．４ｍｍピッチで隣に同軸プローブが来ても、充分に境界の機械的強度は得られる。
【００３６】
図３（ａ）は、固定手段３の他の構造例を示す図１（ａ）と同様の断面説明図である。すなわち、図３（ａ）のコンタクトプローブ１の上側（プランジャ１１側）に示される構造は、金属ブロック２に設けられる挿入孔２１の一端部側に、プランジャ１１を貫通させる貫通孔２２部分を除いて閉塞された絞り部２３が形成されている。そして、その絞り部２３が形成された金属ブロック２と、絞り部２３と金属パイプ１３の端部との間に介在された絶縁性スペーサ３２とにより固定手段３３が形成されている。なお、貫通孔２２は、プランジャ１１が接触しないように充分大きく形成されている。この絶縁性スペーサ３２は、たとえばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）からなり、図３（ｂ）に示されるように、その外形は挿入孔２１から絞り部２３の形状に合せられると共に、一面側の中心部に金属パイプ１３の端部を挿入し得る凹部３２ａと、その中心にプランジャ１１を貫通し得る貫通孔３２ｂが形成され、厚さｔが０．５ｍｍ程度のものである。
【００３７】
なお、図３（ａ）で、８は、たとえばポリイミドフィルムなどからなる０．１ｍｍ程度の厚さの絶縁フィルムで、たとえばＩＣなどの被検査デバイスの電極端子が金属ブロック２と接触してショートにならないようにするため設けられているもので、固定手段３とは何ら関係なく、そのような心配がないときは、設ける必要はない。
【００３８】
また、図３（ａ）に示されるコンタクトプローブ１の下側（プランジャ１２側）の固定手段は、上側の固定手段の絞り部２３に相当する部分を平行に切断して分離したのと同様の構造で、金属ブロック２の厚さを金属パイプ１３の端部が露出する程度にし、別途金属蓋２４に、前述の絞り部と同様の形状の凹部２４ａおよび貫通孔２４ｂが形成されたもので、上側と同様の形状の誘電体スペーサ３２を介して金属蓋２４を金属ブロック２に図示しないネジなどにより固定する構造である。すなわち、この固定手段３４は所定の凹部３２ａや貫通孔３２ｂが形成されたスペーサ３２と所定の凹部２４ａや貫通孔２４ｂが形成された金属蓋２４とで構成されている。なお、この金属蓋２４の表面（図の下面）側は、検査装置と接続される配線が形成されたフィルムを多層に積層して形成された配線基板（ＰＣＢ）と接続され、その表面には接続部以外には接地導体が設けられる場合が多いため、金属蓋２４のままになっているが、上面側と同様に、必要に応じて絶縁フィルムが設けられてもよい。
【００３９】
金属ブロック２に設けられる挿入孔は、コンタクトプローブ１を挿入する必要があるため、少なくとも一方は開放されている必要があり、両端部に前述の絞り部２３を形成することができない。そのため、図３（ａ）に示されるように、他端部側は、金属ブロック２を分割して金属蓋２４により蓋をする構造にしたものであるが、固定する手段としては殆ど同じである。しかし、このような金属ブロック２から分離した金属蓋２４により蓋をする構造にすれば、凹部２４ａの形成が非常に容易であり、コスト的に安価に形成することができる。そのため、金属ブロック２を３層構造にして、上下両方とも金属蓋２４と絶縁性スペーサ３２とで固定する固定手段３４とすることもできる。
【００４０】
図３に示される構造にすると、固定手段３３が絶縁性スペーサ３２と金属ブロック２または金属蓋２４の金属とで構成されているため、図１（ａ）に示される絶縁性基板だけで固定するよりも薄くて大きい強度で固定することができ、たとえば１本当りのコンタクトプローブへの荷重が１０ｇｆで、１０００本のコンタクトプローブがあると、１０ｋｇｆのバネ圧がかかることになるが、そのような場合でも充分に保持することができる。さらに、プランジャ１１、１２が貫通する部分も周囲に金属が存在し、同軸構造を保つ部分がより長いため、図２と同様の周波数に対するリターンロスをシミュレーションにより調べた結果が図４に示されるように、リターンロスが−２０ｄＢ以下の周波数は、２８ＧＨｚまで延びている。
【００４１】
図５は、固定手段３のさらに他の構成例を示す断面説明図である。すなわち、図５（ａ）の構造は、前述のように、金属ブロック２を３層構造にして、両面側に金属蓋２４を設けて、絶縁性スペーサ３２と共に固定手段３４が形成されている。この例では、さらに、金属蓋２４に設けられる凹部２４ａの内径が、金属ブロック２に設けられる挿入孔２１の内径より大きく形成され、絶縁性スペーサ３２の外径も同程度大きく形成されている。すなわち、固定手段そのものとしては、図３に示される下面側の固定手段と同様に、凹部２４ａを有する金属蓋２４とスペーサ３２とで構成される固定手段３４であるが、その径が図３に示される構造より若干大きくなっている。たとえばコンタクトプローブ径が０．１５ｍｍで、挿入孔２１の内径が０．３５ｍｍの場合に、凹部２４ａの内径は挿入孔２１の内径より直径で０．１５ｍｍ程度大きく形成されている。
【００４２】
このように、絶縁性スペーサ３２の外径が若干大きく形成されることにより、誘電体が挿入されることにより最適となる同軸外導体径を保つことができるため、高周波特性を向上させることができる。他の構成は、図３に示される構造と同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図５（ｂ）に示される構造は、上面側が前述の図３（ａ）に示される上面側の固定手段３３と同様の構造で、絶縁性スペーサ３２と絞り部２３を有する金属ブロック２とで、固定手段３３が構成されている。
【００４４】
一方、下面側は、挿入孔２１端部の金属ブロック２の表面に、挿入孔２１の内径より大きい内径を有するスペーサ嵌合凹部２５が形成され、金属パイプ１３先端部の外径に合せた凹部３５ａを有すると共に、その凹部３５ａとほぼ同心でプランジャ１２を貫通させる貫通孔３５ｂを有する誘電体スペーサ３５が、コンタクトプローブ１の一端部に挿入されると共に、金属ブロック２のスペーサ嵌合凹部内２５に挿入されている。この状態では、誘電体スペーサ３５が固定されていないためコンタクトプローブ１も固定されないが、通常、多層で形成された配線基板５に金属ブロック２の下面側を接触させて、ネジなどにより固定されるため、配線基板５に固定されることにより、誘電体スペーサ３５がしっかりと固定され、コンタクトプローブ１も挿入孔２１と同心で固定される。すなわち、この例では、スペーサ嵌合凹部２５を有する金属ブロック２と、凹部３５ａおよび貫通孔３５ｂを有する誘電体スペーサ３５と、配線基板５とにより固定手段３６が形成されている。
【００４５】
この構成にすることにより、金属ブロック２と絶縁性スペーサ３２と誘電体スペーサ３５とだけで、コンタクトプローブ１を挿入孔２１と同心に固定することができるため、少ない部品で、しかも同軸でない部分を殆ど生じさせない。この場合、スペーサ嵌合凹部の深さと内径を調整することにより、インピーダンスのずれを修正することができる。その結果、高性能な同軸プローブを安価に得ることができるというメリットがある。
【００４６】
図５（ｃ）に示される構造は、コンタクトプローブを固定する絶縁性スペーサ３７が、コンタクトプローブ１の金属パイプ１３部分の周囲に設けられる第１スペーサ３７ａとプランジャ１１、１２部分の周囲に設けられる第２スペーサ３７ｂとで構成され、それぞれのスペーサに対応する段差２６、２７が形成された金属ブロック２と共に固定手段３８、または同様の段差２６、２７が形成された金属蓋２４と共に固定手段３９が形成されている。この構造にすることにより絶縁性スペーサ３７をリング状の簡単な形状で形成することができると共に、２つのリングで材質を変えることができる。すなわち、第１スペーサ３７ａは、コンタクトプローブ１の挿入孔２１との同心性を確保すればよく、機械的強度はそれほど必要ではないため、誘電率の小さい０．３ｍｍ厚程度のポリテトラフルオロエチレンで形成することができ、図５（ａ）に示される構造のように、絶縁性スペーサ部分の径を大きくしなくても、そのインピーダンスずれの影響を抑制することができる。
【００４７】
また、第２スペーサ３７ｂは、コンタクトプローブ１の縦方向の位置を固定するもので、金属パイプ１３の端面に当る面と金属ブロック２または金属蓋２４に当る面との２つの面でコンタクトプローブ１を固定する。このコンタクトプローブ１の縦方向の力は大きいため、機械的強度の大きい、０．３ｍｍ厚程度のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を用いることにより、充分に保持することができる。このポリエーテルイミド（ＰＥＩ）は誘電率が大きいため、同軸構造の中心導体の外径に対する外部導体の内径を大きくする必要があるが、中心導体はプランジャ１１、１２で細いため、むしろ誘電率が大きくて第２スペーサ３７ｂの外径は大きい方が、金属ブロック２または金属蓋２４との接触面積を大きくすることができて、強く保持することができるため都合がよい。
【００４８】
図５（ｃ）に示される例では、第１スペーサ３７ａが挿入孔２１と同じ径であるが、実際には挿入孔２１より若干大きくして圧入することにより、縦方向の力はかからないため、充分に保持することができる。もちろん固定手段３９の構成にし、前述の図５（ａ）と同様に、第１スペーサ３７ａの外径を挿入孔２１の内径より若干大きくすることにより（図５（ａ）の場合より小さくてよい）、同軸構造のインピーダンスを合せる（前述の式（１）に合せる）ことができ、高周波特性を向上させることができると共に、第１スペーサ３７ａを保持する空間を形成することもできる。
【００４９】
以上のように、本発明の同軸プローブによれば、金属ブロックに設けられた挿入孔内にコンタクトプローブを中空状態でしっかりと固定されているので、コンタクトプローブと金属ブロックの内壁とで構成される同軸構造は、比誘電率εｒが殆ど１の誘電体を介して中心導体と外部導体が構成されていることになり、外部導体の内径は中心導体の外径の２．３倍程度で５０Ωのインピーダンスを実現することができる。その結果、電極端子のピッチが０．４ｍｍ程度でも、外径が０．１５ｍｍ程度のコンタクトプローブを用いて同軸構造を構成することができる。そのため、接続部のインダクタンスによるロスを生じさせることなく、検査をすることができる同軸プローブを安価に得ることができる。
【００５０】
つぎに、この同軸プローブを用いて被検査デバイスを検査する検査ユニットについて、図６〜７を参照しながら説明をする。図６〜７は、ＩＣやモジュールなどを検査するＩＣソケットの例で、図６がＩＣを搭載しないソケットのままの平面説明図およびそのＢ−Ｂ断面説明図、図７は、そのＩＣソケットを配線基板上に固定し、ＩＣをセットした状態を示す平面および断面の説明図である。
【００５１】
すなわち、本発明による検査ユニットは、金属ブロック２の一面（図６の例では両面）側に可動するプランジャ１１、１２の先端部が突出するように、ＲＦ信号用コンタクトプローブ４１が金属ブロック２に設けられている。このＲＦ信号用コンタクトプローブ４１が、図１に示される同軸プローブからなっており、金属ブロック２の挿入孔２１内に、絶縁性基板３１からなる固定手段により中空を保持して固定され、所定の特性インピーダンスの同軸構造になっている。ＲＦ信号用プローブ４１の隣のコンタクトプローブはアース用プローブ４２で、図１（ｂ）に示される金属パイプ１３が直接金属ブロック２の挿入孔内に固定されている。図で上面側の絶縁性基板３１表面には、ＩＣの位置決めをしてガイドするガイド板４３が絶縁性基板３１と共にネジ４４により金属ブロック２に固定されている。図で下面側の絶縁性基板３１もネジ４５により金属ブロック２に固定されている。なお、４６は配線基板５に固定する際の位置決めピンである。
【００５２】
このＩＣソケットが図７に示されるように、配線基板５に前述の位置決めピン４６を用いて固定されると、コンタクトプローブの下側のプランジャ１２が引っ込み、配線基板５と絶縁性基板３１とが接触して図示しないネジなどにより固定される。さらに上面側のガイド板４３の凹部４３ａにＩＣ４７を挿入して押しつけると、上面側のプランジャ１１も押し下げられ、コンタクトプローブ１（図１参照）内のスプリング１４による押し上げ力により、ＩＣ４７の電極端子４７ａとコンタクトプローブ１のプランジャ１１とがしっかりと電気的に接続される。その結果、配線基板５側に接続される検査装置と接続され、ＩＣの電気的特性が検査される。この際に、ＩＣ４７のＲＦ信号電極端子と接続されるＲＦ信号用コンタクトプローブ４１は、同軸プローブ４１になっているため、ＩＣ４７側および配線基板５側とインピーダンスのマッチングがとれており、損失がなく、正確な検査がなされる。
【００５３】
なお、このように多数あるＩＣ４７の電極端子がＩＣソケットを介して配線基板５と接続される場合、配線基板５は、多層構造にされて、それぞれの配線が５０Ωなど特定インピーダンスになるように各配線が形成されている。
【００５４】
図６および７に示される例では、ＩＣソケットの例であったが、前述の図８に示されるモジュール検査に用いられるような検査治具など、他の検査ユニットにも同様に適用することができ、高周波・高速用で、電極端子が非常に狭ピッチ化する場合でも、本発明の同軸プローブを用いることにより、信号の減衰などを生じさせることなく、非常に安定した検査をすることができる。
【００５５】
なお、前述のＩＣソケットの場合には、各プローブの両端が可動するプランジャにする必要があるが、検査治具などで下面側が常に配線基板などと固定される場合には可動するプランジャでなくても配線基板とハンダ付などにより接続して固定された状態で形成されればよく、交換される被検査デバイスと接触する側のみが、可動するプランジャになっておればよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、中空を利用した同軸のコンタクトプローブにしているため、中心導体であるコンタクトプローブに太いものを用いながら、外部導体の径を小さくすることができ、０．４ｍｍピッチで並ぶ電極端子に接続する場合でも、０．１５ｍｍ程度の太いコンタクトプローブ用いた同軸プローブで構成することができる。そのため、非常に安価に得られると共に、信号を減衰させないで伝達することができる。その結果、近年とくに進展が著しい高周波・高速用で、かつ、電極端子が狭ピッチ化するデバイスを回路基板などに組み込む前に検査をする場合でも、ＲＦ信号用端子には同軸構造で接続して検査をすることができ、信号の減衰などを招くことなく、非常に正確で、信頼性の高い検査をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による同軸プローブの一実施形態の構成を示す断面説明図である。
【図２】図１の同軸プローブの周波数に対するリターンロス特性を示す図である。
【図３】本発明による同軸プローブの他の実施形態を示す断面説明図である。
【図４】図３の同軸プローブの周波数に対するリターンロス特性を示す図である。
【図５】本発明による同軸プローブのさらに他の実施形態を示す断面説明図である。
【図６】本発明による検査ユニットの一例であるＩＣソケットの構成説明図である。
【図７】本発明による検査ユニットの一例であるＩＣソケットの構成説明図である。
【図８】従来のＲＦデバイス用検査治具の一例を示す構成説明図である。
【図９】従来のＩＣソケットの一例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１    コンタクトプローブ
２    金属ブロック
３    固定手段
１１、１２    プランジャ
１３    金属パイプ
２１    挿入孔
２３    絞り部
２４    金属蓋
３１    絶縁性基板（固定手段）
３２    絶縁性スペーサ
４１    ＲＦ信号用プローブ
【図１】
2004325306.tif 000004
【図２】
2004325306.tif 000005
【図３】
2004325306.tif 000006
【図４】
2004325306.tif 000007
【図５】
2004325306.tif 000008
【図６】
2004325306.tif 000009
【図７】
2004325306.tif 000010
【図８】
2004325306.tif 000011
【図９】
2004325306.tif 000012