説明

コンタクト機器と、それに用いる四探針測定用プローブ

【課題】 四探針測定が可能なコンタクト装置の低価格化を図る。
【解決手段】 プローブ収納ボード2の各プローブ収納孔4に、内側中継子8と周側中継子10からなる四探針測定用プローブ6を収納し、ケーブル保持ボード50の各ケーブル保持孔52に同軸ケーブル54の一端部を該ケーブル保持ボード50の主表面にそのケーブル端面が略同一平面上に位置するように挿入固定し、内側中継子8と周側中継子10内のスプリング22、14の付勢力により内側中継子8とケーブル54の芯線56とが及び周側中継子10とシールド線60とが弾接するようにプローブ収納ボード2に対してケーブル保持ボード50を位置決めして固定してなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体素子等の電子部品の各電極とテスター回路等の電子回路とを接続するための中継に使用されるコンタクト機器とそれに用いる四探針測定用プローブに関する。
【背景技術】
【0002】
IC、LSI、トランジスタその他の電子部品を用いた電子回路は、各種の装置、機器類に非常に多く用いられており、その用途は拡大の一途を辿っているが、これらの電子回路は片面或いは両面に配線膜が印刷されたプリント基板を用いて構成されるのが普通であり、該プリント基板にIC、LSI、トランジスタその他の各種電子部品を搭載し、必要な半田付けを行うことにより電子回路が構成されるようになっている。
【0003】
そして、電子回路を用いた装置、機器類はその多くが小型化、高機能化、高性能化が要求され、それに伴って電子回路の回路構成が複雑化、高集積化を要求されている。従って、プリント基板の配線も微細化、高集積化の傾向があり、その結果、その検査のための測定が難しくなる。というのは、配線の微細化、高集積化により測定用プローブの配設密度、配置位置の精度を高くすることが必要であるからである。それでいて、検査の重要性は高まる一方である。
というのは、配線の微細化、高集積化が進むほど、ショート不良の発生率が高くなるからである。
【0004】
そして、その検査には、測定回路を備えたテスターが用いられ、その測定回路へのプリント基板の各配線膜、電極等の電気的導出にはコンタクト機器が用いられる。このコンタクト機器はプレートに多数のプローブを備え、各プローブの一端をプリント基板の各配線膜等の測定回路に電気的に接続すべき部分に接触させ、他端を測定回路に接続されたコードの先端に接触させるようになっているものが多い。これに関しては、本願出願人会社は特願平7−61728、特願平8−183449、特願平10−66333等により各種提案を行っている。
【0005】
ところで、従来のコンタクト機器はいずれも四探針測定が難しかった。というのは、四探針測定には、一つのプローブポイントに対して二つの端子[I(電流)端子、V(電圧)端子]で別々に電気的なコンタクトをとる必要があり、従来においてはそれが不可能とされていたからである。そして、コンタクト機器が四探針測定に対応できないことが大きな問題となってきている。そこで、この問題について具体的に説明すると次のとおりである。
【0006】
四探針測定による例えば抵抗測定は、測定対象となる二つの点A・B間の寄生抵抗を測定する場合を例に採ると、その二つの点A・B間に所定の電流を流し、それによりそのA・B間に生じる電圧降下を求め、この電圧降下を電流で割ることにより寄生抵抗を求めるものであり、極めて測定精度が高い。しかし、それには、上述したように、その二つの点A、Bそれぞれに電流を流すためのコンタクトピンと電圧降下を測定するためのコンタクトピンを同時に接触させなければならないのであり、それは従来全く不可能であったのである。
【0007】
そして、プリント基板は集積化一途を辿り、配線膜は薄く、細くなる傾向があり、更に、多層化により配線膜同士が積層により電気的に接続され、そこにコンタクト抵抗が介在するケースが増える可能性があるので、寄生抵抗が大きくなりがちである。従って、それが許容限度を越えるか否かを正確且つ確実に、そして、迅速(効率的)に測定、検査する必要が生じているのである。
【0008】
そこで、本願発明者は、このような問題点を解決すべく、四探針測定が可能な四探針測定用コンタクトピン、該コンタクトピンを用いたコンタクト機器等を提供すべく、開発を行った。そして、その成果が特開2002−207049により公表された。
この公表内容の概要は、四探針測定用コンタクトピンとして、中側端子と、該中側端子に電気的に絶縁された状態で外嵌された筒状の周側端子を少なくとも有し、上記中側端子の一端から他端に至る電気経路と、上記周側端子の一端から他端に至る電気経路との二つの電気経路を有するものを用い、例えば中側端子を四探針測定用のI端子として、周側端子をV端子として使用するというものである。
【0009】
このような、コンタクトピンによれば、中側端子と周側端子を一つのプローブポイントに当てることにより中側端子と周側端子という二つの互いに電気的に絶縁された端子により上記一つのプローブポイントに対して二つの電気的コンタクトをとることができ、上記各別の電気経路にてそのプローブポイントを各別に他への電気的導出ができる。依って、四探針測定が可能になるのである。
【特許文献1】特願平7−61728
【特許文献2】特願平8−183449
【特許文献3】特願平10−66333
【特許文献4】特開2002−207049
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところが、上述したところの特開2002−207049により公表された従来技術によれば、四探針測定が可能ではあるが、中側端子及び周側端子と、テスター側の回路との電気的接続をとることが面倒であり、それがコンタクト機器への低価格化という要請に応えることが難しいという問題があった。
というのは、特開2002−207049により公表された従来技術によれば、中側端子及び周側端子各々の先端部と、配線(リード線)とを半田付けにより接続することが必要であるが、その接続がかなり面倒だからである。特に、内側の中側端子の先端部と配線(リード線)との接続がきわめて難しい。しかも、IC等の高集積化に伴うプローブの微細化が進むに伴ってその接続の困難性が強まっている。
【0011】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、四探針測定用プローブとテスター回路側との間の電気的接続が容易で、製造コストを低くすることのできるコンタクト機器と、それに用いる四探針測定用プローブ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】
【0012】
請求項1のコンタクト機器は、一対の棒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる内側中継子の外側に、それと電気的に絶縁された状態で一対の筒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる周側中継子を遊嵌し、該内側中継子の一端から他端に至る電気経路と該周側中継子の一端から他端に至る電気経路を有する複数個の四探針測定用プローブと、複数のプローブ収納孔が貫設されたプローブ収納ボードと、上記プローブ収納ボードの上記各プローブ収納孔に対応する位置に、同軸ケーブルの端部を保持するケーブル保持孔が形成されたケーブル保持ボードと、を少なくとも有し、上記プローブ収納ボードの上記各プローブ収納孔に、上記四探針測定用プローブが、抜け止めされ、且つ上記内側中継子及び周側中継子の両端が上記付勢力により該プローブ収納ボード両主表面から食み出し、該付勢力に抗する力を受けて該プローブ収納ボード両主表面或いはそれより内側まで移動しうるように、収納され、上記ケーブル保持ボードの各プローブ収納孔には、同軸ケーブルの一端部が、その芯線、絶縁物及びシールド線の端面が該ケーブル保持ボードの主表面と略同一平面上に位置するように、挿入され固定されることにより保持され、上記同軸ケーブルの芯線が上記四探針測定用プローブの内側中継子の一方の端子と、同じくシールド線の端面が上記四探針測定用プローブの周側中継子の一方の端子とそれぞれ弾接せしめられたことを特徴とする。
【0013】
請求項2の四探針測定用プローブは、一対の棒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる内側中継子の外周側に、それと電気的に絶縁された状態で一対の筒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる周側中継子を遊嵌し、該内側中継子の一端から他端に至る電気経路と該周側中継子の一端から他端に至る電気経路を有し、上記内側中継子の各棒状導電子の外周面の外端側に第1の絶縁チューブが固定され、上記周側中継子の各筒状導電子の内周面の両外端から適宜内側から寄った位置に、外側より内側の内径を大きくすることによって内向きの係合段部が形成され、上記各筒状導電子の内周側で上記各棒状導電子の外周側に、外端にて上記係合段部に係合し、上記第1の絶縁チューブの外径より小さな内径を有して該第1の絶縁チューブと係合し得る第2の絶縁チューブが配置され、上記第2の絶縁チューブ間に、その間を広げる方向に付勢する弾性手段が配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1のコンタクト機器によれば、プローブ収納ボードの該各プローブ収納孔に、四探針測定用プローブを、その内側中継子及び周側中継子の両端が付勢力により該プローブ収納ボード両主表面から食み出し、該付勢力に抗する力を受けて該プローブ収納ボード両主表面或いはそれより内側まで移動し得るように、収納し、一方、該各プローブ収納孔に対応する位置にケーブル保持孔を有するケーブル保持ボードの該各プローブ収納孔には、同軸ケーブルの一端部が、その芯線、絶縁物及びシールド線の端面が該ケーブル保持ボードの主表面と略同一平面上に位置するように、挿入され固定されることによって保持され、上記同軸ケーブルの芯線が上記四探針測定用プローブの内側中継子の一方の端子と、同じくシールド線の端面が上記四探針測定用プローブの周側中継子の一方の端子とそれぞれ弾接させたので、同軸ケーブルと四探針測定用プローブとは、半田付け等の接続によることなく、単に、接触により電気的に接続できる。
従って、コンタクト機器を製造するのに、四探針測定用プローブの端部と配線(リード線)との間の電気的接続をする作業が必要ではなくなり、延いては、コンタクト機器の製造価格を低くすることが可能となる。
【0015】
請求項2の四探針測定用プローブによれば、内側中継子を構成する一対の棒状導電子の外周面に固定された一対の第1の絶縁チューブに、該棒状導電子の外周側に配置された第2の絶縁チューブを係合させるので、弾性手段の弾性力により、周側中継子を構成する一対の筒状導電子に対する、内側中継子を構成する一対の棒状導電子の位置関係を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明は、基本的に、複数のプローブ収納孔が貫設されたプローブ収納ボードと、該プローブ収納ボードの上記各プローブ収納孔に対応する位置に、同軸ケーブルの端部を保持するケーブル保持孔が形成されたケーブル保持ボードと、上記プローブ収納ボードの上記各プローブ収納孔に収納された四探針測定用プローブと、上記ケーブル保持ボードの各プローブ収納孔に一端部が挿入固定された同軸ケーブルとからなるが、上記プローブ収納ボードの各プローブ収納孔には、四探針測定用プローブを抜け止めして収納することが好ましい。そして、その抜け止めは、各プローブ収納孔の内周面のボード両主表面から稍内側に離間した所に内向きの係合段部を設け、一方、四探針測定用プローブの外側にその係合段部に係合する外向きの係合段部を設け、その係合段部どうしの係合により行うことにより容易に為し得る。
【0017】
上記各四探針測定用プローブは、一対の棒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる内側中継子の外側に、それと電気的に絶縁された状態で一対の筒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる周側中継子を遊嵌し、該内側中継子の一端から他端に至る電気経路と該周側中継子の一端から他端に至る電気経路を有するようにしたものを用いることが好適であるが、第1、第2の絶縁チューブは、絶縁性を充分に有し、機械的強度が強く、耐熱性もあるものが好ましい。そして、それにはポリイミドが好適である。
【0018】
一対の第2の絶縁チューブ間に介在する弾性手段は、導電性を必要としないが、他の弾性手段と接するおそれがない限り、導電性があっても良い。しかし、絶縁性のある材料を用いると、他の弾性手段と接触してもショート事故が生じないので、好ましいと言える。
【実施例1】
【0019】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。図1(A)、(B)及び図2は本発明の一つの実施例を示すもので、図1(A)はコンタクト機器の要部を成す四探針測定用プローブを示す断面図、(B)はプローブ収納ボードとケーブル保持ボードとが組み合わされた状態を示す断面図、図2は本発明コンタクト機器の使用時の状態を示す断面図である。
先ず、図1(A)を参照してケーブル保持ボードにプローブ収納ボードを組み付ける前の状態における四探針測定用プローブについて説明する。1はコンタクト機器、2はプローブ収納ボードで、複数枚のプレート2a、2b、2c、2dを積層してなる。図1においては、プローブ収納ボード2を一つのプローブ収納孔4が形成された部分だけ示したが、このプローブ収納ボード2は多数のプローブ収納孔4、4、・・・が形成されており、本実施例においては、各プローブ収納孔4の構造、寸法は全く同じである。
【0020】
上記各プローブ収納孔4は、プローブ収納ボード2の両主表面から稍内側に寄った所に、外側の方を内側より内径を大きくすることにより形成された内向きの抜け止め用段部4a、4aを有している。該各プローブ収納孔4にはそれぞれ四探針測定用プローブ6が収納されている。
四探針測定用プローブ6は、内側中継子8と、その外側に位置しそれと独立して動き得る周側中継子10からなる。内側中継子8は一対の棒状導電子12・12と、その一対の棒状導電子12・12間に介在してその間を離間させる方向に付勢する導電性のスプリング14からなる。
【0021】
各棒状導電子12、12は略外側半部より略内側半部が小径にされてその間に内側向きの斜めの段部16、16が形成されるようにされ、上記導電性スプリング14は、その棒状導電子12、12間に、段部16、16に係合することによって、その間を離間させる方向に付勢しているのである。尚、この導電性スプリング14は、基本的にコイル状であるが、中間部は隣接線輪部同士が接触するようにされており、この中間部においては弾性を持たないが、それより外側の部分は隣接線輪部同士は非接触で弾性を持つ。このように、隣接線輪部同士が接触する部分を設けたのは、導電性スプリング14の両端間の寄生抵抗をより小さくするためである。
18、18は各棒状導電子12、12の外周面の外側半部に外嵌状に固定された絶縁チューブ(第1の絶縁チューブ)である。
【0022】
上記周側中継子10は一対の筒状導電子20、20と、その一対の筒状導電子20・20間に介在してその間を離間させる方向に付勢する導電性のスプリング22からなる。該各筒状導電子20、20は外周面内端部に内側を向いた段部24、24を有し、上記スプリング22は、その筒状導電子20、20間に、段部24、24に係合することによって、その間を離間させる方向に付勢しているのである。尚、該導電性スプリング22も、上記導電性スプリング14と同様に、基本的にコイル状であるが、中間部は隣接線輪部同士が接触するようにされており、この中間部においては弾性を持たないが、それより外側の部分は隣接線輪部同士は非接触で弾性を持つ。
【0023】
26、26は上記筒状導電子20、20の内周面に形成された内側を向いた段部で、該各段部26、26の内側に例えばポリイミドからなる絶縁チューブ(第2の絶縁チューブ)28、28が配置されている。該絶縁チューブ26、26の内径は上記絶縁チューブ(第1の絶縁チューブ)18、18の外径よりも適宜小さくされている。
30は上記絶縁チューブ28、28間に配置されたスプリングで、その間を離間させる方向に付勢している。該スプリング30は導電性材料であっても良いが、絶縁性材料であっても良い。
【0024】
上記各四探針測定用プローブ6は、プローブ収納ボード2の各プローブ収納孔4の内周面に形成された抜け止め用の段部4a、4aに、周側中継子10の筒状導電子20、20の外周面に形成された段部32、32が係合することにより抜け止めされている。
そして、各四探針測定用プローブ6は、通常時は、上記導電性スプリング22及びスプリング30の弾性により周側中継子10を構成する筒状導電子20、20が、その段部32、32が抜け止め用の段部4a、4aに係合するところに安定して位置せしめられている。
【0025】
また、各四探針測定用プローブ6の周側中継子10の両端間は導電性スプリング22によって電気的導通が取られている。
一方、内側中継子8は、棒状導電子12、12間の導電性スプリング14によって両端間の電気的導通が取られるようになっている。
【0026】
次に、上記プローブ収納ボード2にケーブル保持ボードを組み付けた状態を示す図1(B)を参照して、ケーブル保持ボード(50)を説明する。
50はケーブル保持ボードで、上記プローブ収納ボード2の各プローブ収納孔4に対応してケーブル保持孔52、52、・・・が形成されており、図1にはそのうちの一つ52のみが現れる。該各ケーブル保持孔52には、同軸ケーブル54の一端部が挿入され固定されている。該同軸ケーブル54の他端部は図1では図示しないテスター回路に接続されている。
56は同軸ケーブル54の芯線、58は同じく芯線56を覆う絶縁被覆、60は該絶縁被覆58の外側に形成されたシールド線であり、各同軸ケーブル54は、芯線56、絶縁被覆58及びシールド線60の端面が、上記ケーブル保持ボード50の一主表面と略同一平面上に位置するように、各プローブ収納孔52に挿入固定されている。
【0027】
そして、各同軸ケーブル54の内側中継子8の一端が四探針測定用プローブ6の他端側棒状導電子(ケーブル保持ボード50側棒状導電子)12の外端と、周側中継子10の一端が四探針測定用プローブ6の他端側筒状導電子(ケーブル保持ボード50側筒状導電子)20の外端と接するように、プローブ収納ボード2に対してケーブル保持ボード50が位置決めして密着固定されている。
プローブ収納ボード2の主表面とケーブル保持ボード50の主表面とを密着させることにより、他端側筒状導電子20及び他端側棒状導電子12はその先端がケーブル保持ボード50の主表面に接する位置までスプリング22、14及び30の弾性力に抗してプローブ収納孔4内に押し込まれ、該スプリング22、14及び30はそれにより弾性力を充分に蓄え、その弾性力により他端側棒状導電子12と芯線56とが、他端側筒状導電子20とシールド線60とが弾接せしめられ、その間に良好な電気的接続状態を形成することができる。
【0028】
そして、上記絶縁チューブ(第1の絶縁チューブ)18が、段部16に内端と係合する絶縁チューブ(第2の絶縁チューブ)28と係合することにより、該絶縁チューブ28と接するスプリング30の弾性力により棒状導電子12と筒状導電子20との軸方向における位置関係が規律され、その間の軸方向の位置関係が安定化する。
【0029】
このようなコンタクト機器によれば、各同軸ケーブル54をそれに対応する四探針測定用プローブ6に、半田付け等の接続によることなく、単に、接触により電気的に接続できる。
従って、コンタクト機器の製造コストを低くすることができる。
また、四探針測定用プローブ6は、棒状導電子12の外周面に固定されたの絶縁チューブ18に、該棒状導電子の外周側に配置された絶縁チューブ28を係合させるので、スプリング30の弾性力により、周側中継子10を構成する筒状導電子20に対する、内側中継子8を構成する棒状導電子20の位置関係を安定させることができる。
【0030】
次に、図1に示したコンタクト機器の一つの使用態様を示す断面図である図2を参照してその使用態様を説明する。
70はBGA(ボールグリッドアレイ)タイプの半導体装置、72、72、・・・はその半田ボール電極である。
測定時には、半導体装置70を、図1に示したコンタクト機器1に対して、各半田ボール電極72にはそれに対応する上記各四探針測定用プローブ6の周側中継子10及び棒状導電子12の一端が接するように、位置合わせし、その距離を適宜近接させることにより、各四探針測定用プローブ6とそれに対応する半田ボール電極72とを電気的に接続された状態にすることができ、延いては各半田ボール電極72とそれに対応する同軸ケーブル54とをコンタクト機器1により接続した状態にできる。
74は同軸ケーブル54の他端が接続されたテスター用の測定回路である。
従って、コンタクト機器1により、半導体装置70の各半田ボール電極72、72、・・をコンタクト機器1を介してテスター回路74に電気的に接続された状態を形成することができ、測定が可能な状態になる。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明は、半導体素子等の電子部品の各電極とテスター回路等の電子回路とを接続するための中継に使用されるコンタクト機器とそれに用いる四探針測定用プローブに一般的に利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】(A)、(B)は本発明の一つの実施例を示すもので、(A)はコンタクト機器の要部を成す四探針測定用プローブを示す断面図、(B)はプローブ収納ボードとケーブル保持ボードとが組み合わされた状態を示す断面図である。
【図2】図2は図1に示すコンタクト機器の使用時の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【0033】
1・・・コンタクト機器、2・・・プローブ収納ボード、4・・・プローブ収納孔、
4a・・・抜け止め用段部、 6・・・四探針測定用プローブ、8・・・内側中継子、10・・・周側中継子、12・・・棒状導電子、14・・・導電性弾性手段(スプリング)、
16・・・段部、18・・・第1の絶縁チューブ、20・・・筒状導電子、
22・・・導電性弾性手段(スプリング)、24・・・段部、26・・・段部、
28・・・第2の絶縁チューブ、30・・・弾性手段(スプリング)、32・・・段部、
50・ケーブル保持ボード、52・・・ケーブル保持孔、54・・・同軸ケーブル、
56・・・芯線、58・・・絶縁物、60・・・シールド線、
70・・・被測定電子装置(半導体装置)、72・・・電極、
74・・・テスター用回路(測定回路)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の棒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する導電性弾性手段からなる内側中継子の外周側に、それと電気的に絶縁された状態で一対の筒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する導電性弾性手段からなる周側中継子を遊嵌し、該内側中継子の一端から他端に至る電気経路と該周側中継子の一端から他端に至る電気経路を有する複数個の四探針測定用プローブと、
複数のプローブ収納孔が貫設されたプローブ収納ボードと、
上記プローブ収納ボードの上記各プローブ収納孔に対応する位置に、同軸ケーブルの端部を保持するケーブル保持孔が形成されたケーブル保持ボードと、
を少なくとも有し、
上記プローブ収納ボードの上記各プローブ収納孔に、上記四探針測定用プローブが、抜け止めされ、且つ上記内側中継子及び周側中継子の両端が上記付勢力により該プローブ収納ボード両主表面から食み出し、該付勢力に抗する力を受けて該プローブ収納ボード両主表面或いはそれより稍内側まで移動し得るように、収納され、
上記ケーブル保持ボードの各プローブ収納孔には、同軸ケーブルの一端部が、その芯線、絶縁物及びシールド線の端面が該ケーブル保持ボードの主表面と略同一平面上に位置するように、挿入され固定されて保持され、
上記同軸ケーブルの芯線が上記四探針測定用プローブの内側中継子の一方の端子と、同じくシールド線の端面が上記四探針測定用プローブの周側中継子の一方の端子と、それぞれ弾接せしめられてなる
ことを特徴とするコンタクト機器。
【請求項2】
一対の棒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる内側中継子の外周側に、それと電気的に絶縁された状態で一対の筒状導電子とその間に互いに離間させる方向に付勢するように介在する弾性手段からなる周側中継子を遊嵌してなり、該内側中継子の一端から他端に至る電気経路と該周側中継子の一端から他端に至る電気経路を有し、
上記内側中継子の各棒状導電子の外周面の外端側に第1の絶縁チューブが固定され、
上記周側中継子の各筒状導電子の内周面の両外端から適宜内側から寄った位置に、外側より内側の内径を大きくすることによって内向きの係合段部が形成され、
上記各筒状導電子の内周側で上記各棒状導電子の外周側に、外端にて上記係合段部に係合し、上記第1の絶縁チューブの外径より小さな内径を有して該第1の絶縁チューブと係合し得る第2の絶縁チューブが配置され、
上記第2の絶縁チューブ間に、その間を広げる方向に付勢する弾性手段が配置された
ことを特徴とする四探針測定用プローブ。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2006−145312(P2006−145312A)
【公開日】平成18年6月8日(2006.6.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−334014(P2004−334014)
【出願日】平成16年11月18日(2004.11.18)
【出願人】(595041280)東洋電子技研株式会社 (7)
【Fターム(参考)】