特開 2024-157405 プローブポジショナ、及びプローブステーション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157405

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】プローブポジショナ、及びプローブステーション

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/28 20060101AFI20241030BHJP

   G01R 1/06 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

G01R31/28 K

G01R1/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071757

(22)【出願日】2023-04-25

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／ポスト５Ｇ情報通信システムの開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】507266978

【氏名又は名称】株式会社モーデック

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】櫻庭 養一

(72)【発明者】

【氏名】嶌末 政憲

(72)【発明者】

【氏名】島田 寛之

(72)【発明者】

【氏名】川原 康雄

(72)【発明者】

【氏名】安達 拓也

(72)【発明者】

【氏名】本木 誉人

【テーマコード（参考）】

2G011

2G132

【Ｆターム（参考）】

2G011AC01

2G011AC06

2G011AC14

2G011AE01

2G011AF07

2G132AA20

2G132AB02

2G132AD02

2G132AF02

2G132AF06

2G132AF08

2G132AL03

2G132AL06

(57)【要約】

【課題】回路特性を正確に測定することが可能な状態を維持しつつ、プローブの向きを変化させる技術を提供する技術を提供すること。
【解決手段】電子回路の回路特性を測定するためのプローブヘッド２３を保持するプローブポジショナ２は、第１の導波路４１と周波数エクステンダ３とプローブヘッド２３とを予め設定された並び方向へ向けて直線状に並べて保持することが可能な保持台部２２と、前記並び方向に沿って設定された回転軸周りに前記保持台部２２を回転移動させることにより、前記プローブヘッド２３に保持されたプローブ２４の向きを変化させる回転機構２１１、２１２と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子回路の回路特性を測定するためのプローブを保持するプローブポジショナであって、
予め設定された方向へ向けてプローブの先端を突出させるように保持するプローブヘッドと、
一端が前記プローブに接続される第１の導波路と、前記第１の導波路の他端に接続されるプローブ側コネクタと、第２の導波路を介して外部のネットワークアナライザに接続されるアナライザ側コネクタと、を備え、前記プローブ側コネクタを介して入出力される周波数信号と、前記アナライザ側コネクタを介して入出力される周波数信号との間の周波数変換を行う周波数エクステンダとを、予め設定された並び方向の基端部側から先端部側へ向けて、前記周波数エクステンダ、前記第１の導波路、及び前記プローブヘッドの順に直線状に並べて保持することが可能に構成された保持台部と、
前記並び方向に沿って設定された回転軸周りに前記保持台部を回転移動させることにより、前記プローブヘッドに保持された前記プローブの向きを変化させる回転機構と、を備えたことを特徴とするプローブポジショナ。

【請求項2】

前記プローブは、前記回路特性として、周波数信号の処理を行う前記電子回路のＳパラメータの測定を行うためのものであることを特徴とする請求項１に記載のプローブポジショナ。

【請求項3】

前記周波数信号は、６７ＧＨｚより高い高周波信号であり、前記周波数エクステンダは、前記高周波信号と３０ＧＨｚ以下の周波数信号との間の周波数変換を行うように構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のプローブポジショナ。

【請求項4】

前記第１の導波路、及び前記第２の導波路は、同軸ケーブルにより構成されることを特徴とする請求項１に記載のプローブポジショナ。

【請求項5】

前記回転機構は、その内周面に前記保持台部が取り付けられた環体と、前記環体の周方向に沿って、当該環体を移動自在に保持する本体部と、を備え、前記回転軸は、前記環体の中心軸であることを特徴とする請求項１に記載のプローブポジショナ。

【請求項6】

前記環体の内側領域を介して外部のネットワークアナライザへと前記第２の導波路を引き出すことができるように、前記保持台部は、前記アナライザ側コネクタを前記内側領域に向けた状態で前記周波数エクステンダを保持するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のプローブポジショナ。

【請求項7】

前記回転軸は、水平方向に向けて伸びるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブポジショナ。

【請求項8】

前記保持台部は、共通の前記プローブに接続される前記第１の導波路と前記周波数エクステンダとの組を複数組、保持できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブポジショナ。

【請求項9】

前保持台部は、前記第１の導波路と前記周波数エクステンダとの組を、前記回転移動の方向に並べて保持するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のプローブポジショナ。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれか一つに記載のプローブポジショナと、
前記プローブポジショナに保持されたプローブを用いて前記回路特性の測定が行われる電子回路が形成された構造体を載置するためのステージと、
前記プローブポジショナ及び前記ステージが配置された基台部と、を備えることを特徴とするプローブステーション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子回路の回路特性を測定するためのプローブの配置位置を調節する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

通信機器などに設けられ、高周波信号の処理を行う電子回路の開発においては、実際に回路を試作してＳパラメータなどの回路特性を測定する場合がある。この際、例えばベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）に接続されたプローブを電子回路側の端子に接触させ、所定の周波数の周波数信号を入射して得られた応答に基づき回路特性を特定する。従来、基板の一面のみに回路配線が形成された電子回路の場合には、基板の上面側から端子に向けてプローブを接触させるだけで回路特性を測定することが可能であった。

【0003】

一方、近年、基板の両面や、立体構造物の表面に電子回路を形成する配線技術の開発が進められている（以下、上述の基板や立体構造物をまとめて「構造体」ともいう）。このような構造体に形成された電子回路では、プローブを接触させる端子の配置位置は、単に上面側を向いている場合だけでなく、構造体の側面や下面側など、様々な方向を向いている可能性がある。従って、この場合の回路特性の測定は、端子の配置位置や向きに応じ、プローブを様々な方向へ向けて配置することが必要になる。

【0004】

ところが、例えば６７ＧＨｚより高い高周波信号を入射して回路特性を測定する場合には、ＶＮＡと電子回路の端子との間の伝送路の形状変化の影響を受けて、回路特性の測定結果が変化してしまう場合がある。このため、既述の構造体に形成された電子回路の端子の配置に応じてプローブを様々な方向へ向けると、プローブに接続されている同軸ケーブルが大きく湾曲し、正しい回路特性を測定することが困難となってしまう場合がある。

【0005】

ここで特許文献１には、プローブ保持部の内部に設けた付勢バネ利用して、プローブ保持部からのプローブの突出量を調節することが可能に構成されたプローブポジショナー装置が記載されている。また、特許文献２には、被試験デバイス（ＤＵＴ）を含む基板を支持するチャックと、ＤＵＴに接触するように構成されたプローブを含むアセンブリが取り付けられた２つのマニピュレータとを含み、これらのマニピュレータが取り付けられたプラテンに対し、各マニピュレータが平行移動できるように構成されたプローブシステムが記載されている。
しかしながら、これら特許文献１、２には、正確な回路特性を測定するために、プローブの向きの変更に伴う同軸ケーブルの形状変化を抑制する技術は何ら開示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９－１２７１５４号公報

【特許文献2】特開２０２１－６４８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、回路特性を正確に測定することが可能な状態を維持しつつ、プローブの向きを変化させる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のプローブポジショナは、電子回路の回路特性を測定するためのプローブを保持するプローブポジショナであって、
予め設定された方向へ向けてプローブの先端を突出させるように保持するプローブヘッドと、
一端が前記プローブに接続される第１の導波路と、前記第１の導波路の他端に接続されるプローブ側コネクタと、第２の導波路を介して外部のネットワークアナライザに接続されるアナライザ側コネクタと、を備え、前記プローブ側コネクタを介して入出力される周波数信号と、前記アナライザ側コネクタを介して入出力される周波数信号との間の周波数変換を行う周波数エクステンダとを、予め設定された並び方向の基端部側から先端部側へ向けて、前記周波数エクステンダ、前記第１の導波路、及び前記プローブヘッドの順に直線状に並べて保持することが可能に構成された保持台部と、
前記並び方向に沿って設定された回転軸周りに前記保持台部を回転移動させることにより、前記プローブヘッドに保持された前記プローブの向きを変化させる回転機構と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

前記プローブポジショナは、以下の特徴を有していてもよい。
（ａ）前記プローブは、前記回路特性として、周波数信号の処理を行う前記電子回路のＳパラメータの測定を行うためのものであること。このとき、前記周波数信号は、６７ＧＨｚより高い高周波信号であり、前記周波数エクステンダは、前記高周波信号と３０ＧＨｚ以下の周波数信号との間の周波数変換を行うように構成されたものであること。
（ｂ）前記第１の導波路、及び前記第２の導波路は、同軸ケーブルにより構成されること。
（ｃ）前記回転機構は、その内周面に前記保持台部が取り付けられた環体と、前記環体の周方向に沿って、当該環体を移動自在に保持する本体部と、を備え、前記回転軸は、前記環体の中心軸であること。このとき、前記環体の内側領域を介して外部のネットワークアナライザへと前記第２の導波路を引き出すことができるように、前記保持台部は、前記アナライザ側コネクタを前記内側領域に向けた状態で前記周波数エクステンダを保持するように構成されていること。
（ｄ）前記回転軸は、水平方向に向けて伸びるように設定されていること。
（ｅ）前記保持台部は、共通の前記プローブに接続される前記第１の導波路と前記周波数エクステンダとの組を複数組、保持できるように構成されていること。このとき、前保持台部は、前記第１の導波路と前記周波数エクステンダとの組を、前記回転移動の方向に並べて保持するように構成されていること。

【0010】

また、本発明のプローブステーションは、上述のいずれかのプローブポジショナと、
前記プローブポジショナに保持されたプローブを用いて前記回路特性の測定が行われる電子回路が形成された構造体を載置するためのステージと、
前記プローブポジショナ及び前記ステージが配置された基台部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、保持台部に保持され、直線状に並べられた状態の周波数エクステンダ、第１の導波路、及びプローブヘッドを回転機構により一括して回転移動させる。この結果、周波数エクステンダ、第１の導波路、及びプローブヘッドの相対的な位置関係を変えずにプローブヘッドに保持されたプローブの向きを変化させることができるので、第１の導波路を大きく変形させることなく正確な回路特性の測定を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係るプローブポジショナを備えたプローブステーションの構成例である。

【図2A】前記プローブポジショナの第１の正面図である。

【図2B】前記プローブポジショナの第２の正面図である。

【図3】前記プローブポジショナに支持された周波数エクステンダ、同軸ケーブル及びプローバの平面図である。

【図4A】前記プローブポジショナの第１の作用図である。

【図4B】前記プローブポジショナの第２の作用図である。

【図5】前記プローブポジショナの使用態様の一例である。

【図6】第２の実施形態に係るプローブポジショナの側面図である。

【図7】第２の実施形態に係るプローブポジショナの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜プローブステーション＞
図１には、本発明の実施の形態に係るプローブポジショナ２を備えたプローブステーション１の構成例を示している。例えばプローブステーション１は、ほぼ水平に配置された設置面１００を有する基台部と、設置面１００上に配置され、回路特性の測定の対象となる電子回路が形成された回路基板Ｓを載置するためのステージ１０と、回路特性の測定を実施するためプローブ２４を保持した２台のプローブポジショナ２とを備えている。設置面１００に対しては、図１中に示すＸ－Ｙ－Ｚ方向の座標系が設定されている。

【0014】

プローブ２４は、後述する周波数エクステンダ３を介してベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）５に接続されている。そして、電子回路に設けられた所定の端子に各プローブ２４（後述のプローブ針２４１）を接触させて高周波信号を入射することにより、当該電子回路のＳパラメータなどの回路特性を測定することができる。本例のプローブステーション１を用いて回路特性の測定が行われる電子回路は、６７ＧＨｚより高い範囲の周波数信号（例えば１００ＧＨｚ）を処理するように構成されている。

【0015】

例えばステージ１０は、回路基板Ｓを固定する不図示のチャック機構を備えた保持板１０３と、保持板１０３を下面側から支持すると共に、Ｚ方向に移動自在に構成された支柱部１０２と、支柱部１０２の下端部に設けられ、所定の範囲で保持板１０３をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させることが可能なＸＹＺ移動機構１０１と、を備えている。ＸＹＺ移動機構１０１は、設置面１００に固定されている。

【0016】

２台のプローブポジショナ２は、後述するプローブヘッド２３をステージ１０の配置方向へ向け、且つ、ステージ１０を挟んで互いに対向するように配置されている。各プローブポジショナ２は、その全体をＸ方向及びＹ方向に移動させることが可能なＸＹ移動機構２０１の上面に固定配置されている。また各ＸＹ移動機構２０１についても、設置面１００に固定されている。

【0017】

ここで一般に、ＶＮＡ５は６７ＧＨｚ以下の範囲の周波数信号（例えば２０ＧＨｚ）に基づき回路特性の測定を行うように構成されているため、６７ＧＨｚより高い高周波信号から直接、回路特性を測定することはできない。そこで、既述のプローブ２４とＶＮＡ５との間には周波数エクステンダ３が設けられている。なお、後述する保持台部２２の構造を示すため、図１の左右に図示されている２台のプローブポジショナ２のうち、右側のプローブポジショナ２は周波数エクステンダ３を配置していない状態を示してある。

【0018】

周波数エクステンダ３は、ＶＮＡ５に入出力される３０ＧＨｚ以下の周波数信号から６７ＧＨｚより高い周波数信号へのアップコンバージョンを行う不図示の周波数変換器を備える。また周波数エクステンダ３は、プローブ２４を接触させた電子回路に入出力される６７ＧＨｚより高い周波数信号から３０ＧＨｚ以下の周波数信号へのダウンコンバージョンを行う不図示の周波数変換器も備えている。

【0019】

図１に示すように、周波数エクステンダ３はプローブ側コネクタ３１とアナライザ側コネクタ３２とを備えている。そして、プローブ側コネクタ３１とプローブ２４とが第１の同軸ケーブル４１を介して接続され、アナライザ側コネクタ３２とＶＮＡ５とが第２の同軸ケーブル４２を介して接続される。第１の同軸ケーブル４１は本実施の形態の第１の導波路に相当し、第２の同軸ケーブル４２は、本実施の形態の第２の導波路に相当している。

【0020】

一方、背景技術にて説明したように、基板の両面や、立体構造物の表面に形成された電子回路の端子の配置位置に応じて、プローブ２４やプローブヘッド２３の向きのみを変化させると、第１の同軸ケーブル４１が大きく湾曲してしまい、正しい回路特性を測定することが困難となってしまう場合がある。電子回路が形成された基板や立体構造物は、本実施の形態の構造体に相当する。

【0021】

そこで、本実施の形態に係るプローブステーション１において、プローブポジショナ２は、周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３をこの順に直線状に並べて保持することが可能な構成となっている（図１の左側のプローブポジショナ２参照）。そして、これら周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３をまとめて回転移動させることにより、プローブヘッド２３に保持されたプローブ２４の向きを変化させることを可能とする構成を備える。

【0022】

＜プローブポジショナ＞
以下、図２Ａ、図２Ｂ、図３も参照しながら、プローブポジショナ２の構成例について説明する。なお、以下の説明では設置面１００に対して設定されている既述のＸ－Ｙ－Ｚ方向の座標系に加え、プローブポジショナ２に対して各々設定されているＸ’－Ｙ’－Ｚ’方向の副座標系も参照しながら説明を行う。なお、図２Ａ、図２Ｂは、図１中に一点鎖線で示す位置から矢視した正面図であり、図２Ａは周波数エクステンダ３の配置を省略した状態、図２Ｂは周波数エクステンダ３を配置した状態を示している。また、図３に示す平面図には、回転移動可能に構成された保持台部２２について、図１、図２Ａ、図２Ｂに示す最下端に配置した状態（以下、「ホームポジション」ともいう）に対応付けて副座標を設定してある。

【0023】

図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３の各図に示すように、プローブポジショナ２は、周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３をこの順に直線状に並べて保持する保持台部２２を備える。保持台部２２は、基台部２２１と、基台部２２１に取り付けられ、周波数エクステンダ３を保持する保持トレー２２２と、同じく基台部２２１に取り付けられると共に、プローブヘッド２３を支持するアーム部２２３と、を備える。

【0024】

例えば基台部２２１は、周波数エクステンダ３や保持トレー２２２、アーム部２２３を支持可能な強度を有する角棒状の部材により構成されている。基台部２２１の基端部は、後述する環体２１２の内周面に取り付けられ、基台部２２１はプローブステーション１の設置面１００に沿った水平方向へ向けて延在するように配置されている。各図に併記したように、プローブポジショナ２に対して設定した副座標系においては、基台部２２１の延在方向をＹ’軸に設定し、基台部２２１の基端部側をＹ’軸の原点側に対応付けている。

【0025】

基台部２２１の上面にはアーム部２２３が設けられている。例えばアーム部２２３は、複数の角棒状の部材を上下に重ねると共に、これらの部材を長辺の方向に沿ってずらして配置した多段アームとして構成されている。アーム部２２３は、Ｙ’軸方向に沿って延在するように配置され、その先端部にてプローブヘッド２３を片持ち支持している。

【0026】

図１、図３に示すようにプローブヘッド２３は、細長いブロック状の部材により構成されている。保持台部２２の先端部にはプローブ２４が保持されている。基台部２２１をホームポジションに位置させたとき、プローブヘッド２３は、予め設定された方向、本例ではＹ’方向に沿って斜め下方へ向けて突出させるようにプローブ２４を保持している。

【0027】

図２Ｂの拡大図や図３に示すように、プローブ２４の先端部には、電子回路側の端子に接触させるためのプローブ針２４１が設けられている。プローブ２４には第１の同軸ケーブル４１の外導体に接続される接地用のプローブ針２４１と、第１の同軸ケーブル４１の内芯に接続される高周波信号の授受用のプローブ針２４１とが２本１組として設けられる。プローブ２４は、１組（２本）のプローブ針２４１を備えた構成としてもよいし、２組（４本）のプローブ針２４１を備えた構成としてもよい。図２Ｂの拡大図や図３などには４本のプローブ針２４１を備えたプローブ２４の例を示してある。プローブ２４は、プローブヘッド２３に対して着脱可能に構成され、プローブ針２４１の数が異なるプローブ２４を取り換えて保持することができる。

【0028】

図１、図３に示すように、プローブヘッド２３には、プローブ２４と第１の同軸ケーブル４１とを繋ぐ固定ケーブル２３１が設けられている。プローブヘッド２３には２本の固定ケーブル２３１が配置されており、４本のプローブ針２４１を備えたプローブ２４を用いる場合には、双方の固定ケーブル２３１に対して第１の同軸ケーブル４１を接続する。一方、プローブ針２４１が２本のプローブ２４を用いる場合には、これら２本のプローブ針２４１と接続された一方側の固定ケーブル２３１に対してのみ第１の同軸ケーブル４１を接続する。

【0029】

図１や図３に示すように、固定ケーブル２３１は、所定の位置にて屈曲した後、プローブヘッド２３の先端部側のプローブ２４に接続されている。このとき、固定ケーブル２３１自体の大きな捻りや湾曲が形成されたり、固定ケーブル２３１とプローブ２４とを接続するコネクタの緩みが生じたりすると、回路特性の測定結果が変化し、正確な測定結果を得られなくなってしまうおそれがある。そこで、安定した回路特性の測定結果を得る観点では、固定ケーブル２３１を真っ直ぐに配置した場合と比較して、屈曲角は、５０°以下の範囲内であることが好ましい。

【0030】

また、プローブ２４への接続端部とは反対側の固定ケーブル２３１の端部には、第１の同軸ケーブル４１との接続を行うためのコネクタ２３２が設けられている。
この他、プローブヘッド２３には、プローブ針２４１を電子回路側の端子に接触させる際に利用するマイクロスコープを設置してもよい。

【0031】

さらに保持台部２２には、保持トレー２２２が設けられている。図２Ａ、図３に示すように、例えば保持トレー２２２は、基台部２２１の上面側であり、正面から見てアーム部２２３の左右両側の位置に、各々、１つずつ設けられている。各保持トレー２２２は、周波数エクステンダ３の平面形状に対応した角型トレーとして構成され、その上面に周波数エクステンダ３を各々１台ずつ保持することができる。

【0032】

例えば周波数エクステンダ３の基部は、保持トレー２２２の裏面側からネジ止め固定することが可能となっており、後述するように保持台部２２を回転移動させても保持トレー２２２に対して周波数エクステンダ３が保持された状態を維持できる。
また図３に示すように、周波数エクステンダ３はプローブ側コネクタ３１を先端部側（プローブヘッド２３側）に向け、アナライザ側コネクタ３２を基端部側（環体２１２側）へ向けて保持トレー２２２上に配置される。

【0033】

以上に説明した構成により、図１、図３に示すように、保持台部２２は基端部側から先端部側へ向けて、周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１及びプローブヘッド２３をこの順に直線状に並べて保持することができる。この際、第１の同軸ケーブル４１は、周波数エクステンダ３のプローブ側コネクタ３１とプローブヘッド２３のコネクタ２３２との間に配置しても、３０°よりも大きな屈曲角が形成されない長さ寸法に調節されている。そして既述のように、本例の保持台部２２は、プローブ２４に接続される周波数エクステンダ３及び第１の同軸ケーブル４１の組を複数組、例えば２組、保持できるように構成されている。

【0034】

ここで、既述のように、固定ケーブル２３１は、屈曲角が５０°以下の範囲内となるように配置することが好ましい。また、フレキシブルな第１の同軸ケーブル４１の場合は、屈曲角が３０°以下の範囲内となるように配置することが好ましい。このような制約条件を満たすように固定ケーブル２３１や第１の同軸ケーブル４１を配置した後、回路特性の測定を開始する前に、校正作業を行う。校正作業においては、校正用の回路の回路特性を測定した結果を用いて、実際の回路特性のずれを解消する補正を行う。そして、校正作業を実施した後は、固定ケーブル２３１や第１の同軸ケーブル４１の配置形状は±１°であっても変化させないことが必要となる。そこで、周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１及びプローブヘッド２３をまとめて保持した状態で回転移動させることにより、相対的な位置関係を変化させない構成が有効となる。

【0035】

次いで、保持台部２２が取り付けられている環体２１２側の構成について説明する。図１に示すように、ＸＹ移動機構２０１の上面には、正面側から見て角型の本体部２１１が設けられている。そして正面から見た本体部２１１の角型の面内に、円環形状の環体２１２が保持されている（図２Ａ、図２Ｂ）。図３に模式的に示すように、環体２１２は回転保持部２１３を介して本体部２１１に保持され、水平方向へ向けて伸びる中心軸周りに回転自在に構成されている（図２Ａ、図２Ｂの環体２１２に併記した回転方向を示す矢印も参照）。以下、環体２１２の中心軸を回転軸ともいう。また本体部２１１は、当該本体部２１１全体がＺ方向に移動することもできるように構成されている。

【0036】

回転保持部２１３は、例えばクロスローラーリング、同リングの固定機構などにより構成されている。また、当該回転保持部２１３には、不図示の固定機構が設けられており、ホームポジションから所望の回転角度だけを回転させた位置にて停止し、その状態を維持することが可能となっている。回転保持部２１３の回転角度範囲に特段の限定はないが、以下の説明では、ホームポジションから±９０°の範囲で回転可能となっている場合について説明する。回転保持部２１３の回転は、例えば手動で実施することができる。この際、例えば本体部２１１に設けられたマイクロメータを用いて、回転保持部２１３の正確な回転角度の調節を行うこともできる構成としてもよい。本体部２１１、環体２１２及び回転保持部２１３は、本実施の形態の回転機構を構成している。

【0037】

環体２１２の内側領域２１２ａは空洞となっており、当該環体２１２の内周面に対して保持台部２２の基端部（基台部２２１の基端部）が取り付けられている。そして、環体２１２の回転軸は、基端部から先端部へ向かう保持台部２２の延在方向に沿った方向となるように設定されている。従って、環体２１２の回転軸は、保持台部２２に保持された周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１及びプローブヘッド２３の並び方向に沿った方向ともなっている。

【0038】

以上に説明した構成により、環体２１２の回転に伴って、当該環体２１２に取り付けられた保持台部２２全体を、既述の回転軸周りに回転移動させることが可能となる。そして環体２１２に保持された保持台部２２を正面側から見ると、アーム部２２３を挟んで配置された２つの保持トレー２２２は、回転する環体２１２の接線方向に沿って並べて配置された状態となっている。言い換えると、保持台部２２に対して２組設けられた周波数エクステンダ３と第１の同軸ケーブル４１との組は、保持台部２２の回転移動の方向に並べて保持された状態となっている。

【0039】

さらに図１、図３に示すように保持トレー２２２に保持された周波数エクステンダ３は、アナライザ側コネクタ３２を環体２１２の内側領域２１２ａに向けた状態で保持トレー２２２に保持されている。この配置により、環体２１２の内側領域２１２ａを介し、アナライザ側コネクタ３２からＶＮＡ５へと第２の同軸ケーブル４２を引き出すことができる。

【0040】

＜プローブポジショナの作用＞
以上に説明した構成を備えるプローブポジショナ２の作用について、図４Ａ、図４Ｂ、図５も参照しながら説明する。
まず、図１の右側、及び図２Ａに記載のように、周波数エクステンダ３を保持していない状態のプローブポジショナ２について、保持台部２２をホームポジションに位置させる。そして、プローブ２４に設けられているプローブ針２４１の組数（２本１組、または４本２組）に対応する台数の周波数エクステンダ３を保持トレー２２２に配置、固定する。

【0041】

しかる後、周波数エクステンダ３のプローブ側コネクタ３１とプローブヘッド２３のコネクタ２３２との間に第１の同軸ケーブル４１を接続する。また、周波数エクステンダ３のアナライザ側コネクタ３２とＶＮＡ５との間に第２の同軸ケーブル４２を接続する。既述のようにアナライザ側コネクタ３２は環体２１２の内側領域２１２ａに向けて配置されているので、第１の同軸ケーブル４１は当該内側領域２１２ａを介してＶＮＡ５側へと引き出される（図１、図３）。

【0042】

こうして図１の左側、及び図２Ｂに記載のように、プローブポジショナ２に周波数エクステンダ３が保持された状態となったら、既述の校正作業を行い、回路特性の測定を開始可能な状態とする。しかる後、プローブ２４の先端（プローブ針２４１）が電子回路の端子に接触可能な方向へと向くように、環体２１２を用いて保持台部２２を回転移動させる。例えば図４Ａに示すように、正面から見て反時計回りに環体２１２を９０°回転させると、同図中に拡大併記したように、プローブ２４の先端は、水平方向右向きの状態となる。一方、図４Ｂに示すように、正面から見て時計回りに環体２１２を９０°回転させると、同図中に拡大併記したように、プローブ２４の先端は、水平方向左向きの状態となる。

【0043】

これらの動作において、周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３は、保持台部２２に保持された状態で一括して回転移動することになる。このため、プローブヘッド２３やプローブ２４のみの向きを変更する場合とは異なり、第１の同軸ケーブル４１や固定ケーブル２３１に、大きな湾曲が形成されていない状態（図３も参照）を維持しながらプローブ２４の向きを変更することが可能となる。

【0044】

一方、環体２１２により保持台部２２を回転移動させると、アナライザ側コネクタ３２とＶＮＡ５との間の位置関係が変化することにより、第２の同軸ケーブル４２は大きく湾曲したり、湾曲方向が変わったりする場合もある。しかしながら既述のように、第２の同軸ケーブル４２を介して送受信される周波数信号は３０ＧＨｚ以下である。従って、６７ＧＨｚより高い高周波信号と比較して伝送路の形状変化の影響を受けにくく、第２の同軸ケーブル４２の形状変化が回路特性の測定結果に与える影響は小さい。

【0045】

こうして、ホームポジションにてプローブ２４が垂直下方側を向いた状態から、±９０°の範囲内で所望の方向を向くように保持台部２２を回転移動させる。また、各２のＸＹ移動機構２０１、及びステージ１０のＸＹＺ移動機構１０１を調節し、プローブ２４を回路基板Ｓの電子回路に近づけてプローブ針２４１を端子に接触させる。しかる後、ＶＮＡ５を作動させて回路特性の測定を行う。

【0046】

例えば図１には、ステージ１０の保持板１０３上に水平に配置された回路基板Ｓの上面に形成された端子に対してプローブ針２４１を接触させた、従来の測定姿勢を示している。この場合には、両プローブポジショナ２の保持台部２２をホームポジションに位置させ、プローブ２４の先端部を下方側へ向けた状態で測定を行う。

【0047】

一方、図５には、回路基板Ｓの両面に形成された端子に対し、互いに反対方向からプローブ針２４１を接触させて回路特性の測定を行っている状態を拡大図示してある。図５は、図１に示すステージ１０の保持板１０３を上面側から見た平面図である。保持板１０３には、設置面１００に対して設定されたＸ－Ｙ－Ｚ座標系に対し、回路基板Ｓの板面がＸ－Ｚ平面に沿って垂直に配置されるように、回路基板Ｓを固定する固定治具１０４が設けられている。

【0048】

この場合には、図１に向かって右側のプローブポジショナ２では、ホームポジションから時計回りに保持台部２２を９０°回転移動させる。また、同図に向かって左側のプローブポジショナ２では、ホームポジションから反時計回りに保持台部２２を９０°回転移動させる。これらの動作により、図５に示すように、２つのプローブ２４が回路基板Ｓを挟んで配置された状態となり、回路基板Ｓの各面に形成された端子にプローブ針２４１を接触させ、回路特性の測定を行うことが可能となる。
図１、図６を用いて説明した各例の他、平板形状ではない立体構造物の表面に形成された端子に対しても、当該端子へ向けてプローブ２４が対向する方向へと保持台部２２を回転移動させることにより、回路特性の測定を自由に行うことができる。

【0049】

以上に説明した本実施の形態に係るプローブポジショナ２によれば以下の効果がある。保持台部２２に保持され、直線状に並べられた状態の周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３について、回転機構を構成する環体２１２により一括して回転移動させる。この結果、周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３の相対的な位置関係を変えずにプローブヘッド２３に保持されたプローブ２４の向きを変化させることができるので、第１の同軸ケーブル４１を大きく変形させることなく正確な回路特性の測定を行うことが可能となる。

【0050】

＜第２の実施形態＞
図６、図７には、軸受け機構６２により回転自在に保持され、水平方向へ向けて延在するように設けられた回転軸６１の外周面に保持台部２２を取り付けた構成のプローブポジショナ６を示してある。回転軸６１及び軸受け機構６２は本実施の形態の回転機構を構成する。図６、図７において、図１～図５を用いて説明した第１の実施形態に係るプローブポジショナ２と共通の構成要素には、これらの図で用いたものと共通の符号を付してある。軸受け機構６２は支柱部６３によって支持され、支柱部６３の下端には、ＸＹステージ６０１が受けられている。

【0051】

図６、図７に示す構成のプローブポジショナ６においても、保持台部２２に保持され、直線状に並べられた状態の周波数エクステンダ３、第１の同軸ケーブル４１、及びプローブヘッド２３を回転軸６１により一括して回転移動させることが可能である。従って、第１の実施形態に係るプローブポジショナ２と同様に、が第１の同軸ケーブル４１を大きく変形させることなく正確な回路特性の測定を行うことができる。

【0052】

＜バリエーション＞
ここで、保持台部２２が２つの保持トレー２２２を備えていることは必須の要件ではない。２本１組のプローブ針２４１を備えたプローブ２４専用のプローブポジショナ２、６を構成する場合には、１つの保持トレー２２２のみを備えた保持台部２２を設けてもよい。また、保持台部２２に対して周波数エクステンダ３を保持する手法は、保持トレー２２２を用いる場合に限定されない。例えば、基台部２２１の側面、周波数エクステンダ３の側面の双方に、互いに接続、切り離し可能な連結機構を設け、この連結機構を介して周波数エクステンダ３の保持を行ってもよい。

【0053】

さらにまた、例えばアーム部２２３の先端部に設けられたプローブヘッド２３や、プローブヘッド２３に設けられたプローブ２４の向きについて、微調整を行うことが可能なように構成してもよい。この場合には、プローブヘッド２３やプローブ２４を動かすことによる同軸ケーブル４１や固定ケーブル２３１の屈曲角が既述の制約（フレキシブルな同軸ケーブル４１については３０°、固定ケーブル２３１については５０°）を超えない範囲で微調整が実施される。
そして、第１、第２の導波路は、同軸ケーブル４１、４２により構成する場合に限定されない。第１、第２の導波路のいずれか一方、または双方を導波管によって構成してもよい。

【0054】

さらに、上述の各実施形態に係るプローブポジショナ２、６を用いて測定する電子回路の回路特性は、Ｓパラメータの例に限定されない。例えばシグナルアナライザ、スペクトラムアナライザなど、他の種類のパラメータの測定に用いてもよい。また、回路測定を行うネットワークアナライザは、ＶＮＡ５の例に限定されず、スカラ型のネットワークアナライザであってもよい。

【符号の説明】

【0055】

Ｓ 回路基板
２ プローブポジショナ
２１１ 本体部
２１２ 環体
２１３ 回転保持部
２２ 保持台部
２３ プローブヘッド
３ 周波数エクステンダ
３１ プローブ側コネクタ
３２ アナライザ側コネクタ
４１ 第１の同軸ケーブル
４２ 第２の同軸ケーブル
５ ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】