JP2001244308A - 高周波信号用のプローブ - Google Patents
高周波信号用のプローブInfo
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Abstract
インピーダンスを所望値に調整可能なプローブを提供す
る。 【解決手段】 被測定回路の信号電極に接続する信号端
子と、上記信号端子に接続され、チップ容量の一端を取
り付けるための第1領域を1以上備える第1線路と、上記
第1線路の接続端と反対の端に接続され、残りの端に上
記測定器との接続部を備え、該測定器の特性インピーダ
ンスと整合するインピーダンスを有する第2線路と、被
測定回路の接地電極に接続される接地端子と、上記接地
端子に接続され、上記第1領域に一対一に対応し、チッ
プ容量の残りの端を取り付けるための第2領域を1以上
備える接地導体とを備え、被測定回路よりプローブ側を
見たインピーダンスが上記第1領域及び第2領域内の所定
の位置に所定の容量値のチップ容量を取り付けたことを
特徴とする。
Description
クロ波集積回路等の800MHz以上の周波数で動作す
る高周波半導体装置の電気特性を調べる際に用いるプロ
ーブに関する。
回路等の800MHz以上の周波数で動作する高周波半
導体装置の電気特性を調べる際に用いる高周波信号用の
プローブが知られている。
は、被測定回路である半導体装置の特性インピーダンス
と同じ値に設定される。例えば、モノリシックマイクロ
波集積回路等の高周波半導体装置では、基板に半導体チ
ップを取り付けた状態で特性インピーダンスが50Ωと
なるように設計されている。そして、当該半導体装置に
対して用いられるプローブは、特性インピーダンスZpが
50Ωとなるように設計される。
150a,150bの構成を示す図である(特開平6−
244263号公報を参照)。プローブ150aにおい
て、端子154a,154cは接地端子であり、接地導
体152a,152bを介して測定器151に接続され
ている。端子154bは、信号入出力用の端子であり、
被測定回路との整合をとるため被測定回路よりプローブ
側を見たインピーダンスが所望値Zpとなるように設計さ
れた導体153を介して測定器151に接続されてい
る。
a,174cは、接地端子であり、接地導体172a,
172bを介して測定器151に接続されている。端子
174bは信号入力端子であり、被測定回路との整合を
とるため特性インピーダンスZ2がZpとなるように設計さ
れた導体173を介して測定器151に接続されてい
る。
特性は、まず、半導体装置の接地電極及び信号電極に上
記プローブ150a,150bの対応する端子を接続
し、プローブ150a,150bを介して上記信号電極
に所定の信号を入出力することにより測定する。
50a,150bでは、製造上の精度により生じる誤差
や、接地配線等に含まれる寄生容量や寄生インダクタン
ス等の影響により、設計通りのZpの特性インピーダンス
Z2を得ることが難しかった。他方、正確に50Ωの特性
インピーダンスZpのプローブを得るには、各部の設計値
を微妙に変化させた数多くの試作を行うことが必要であ
り、製造コストが高くなるといった問題を有していた。
電気特性の測定の結果、半導体チップが不良品であると
判断された場合、半導体チップを取り付け、所定の配線
を施した基板全体を不良品として取り扱うことになるた
め無駄が多かった。
の電気特性の測定が可能になれば上記の無駄を解消する
ことができるが、当該測定を可能にするには、各半導体
チップ毎に固有に定まる所望の特性インピーダンスZp
(≠50Ω、例えば6Ω)のプローブを用意することが
必要になる。
特性インピーダンスZpのプローブを得るのに多数の試作
を行うことが必要となる。このため、各半導体チップに
対応する特性インピーダンスZpのプローブを用意するこ
とは、製造コストの面で実用的ではなかった。
150bとは別の高周波半導体装置測定用のプローブ2
00の構成を示す図である(特開平3−283441号
公報を参照)。このプローブ200において、端子20
6a,206bは、接地端子である。端子207は、試
験を行う回路基板からの信号を受け取る信号入出力用の
端子であり、3つの分岐線路208a,208b,20
8cを有する線路208に接続されている。分岐線路2
08a,208b,208cの端部には、コンデンサ2
09a,209b,209cが設けられている。プロー
ブ200の設計時、上記コンデンサ209a,209
b,209cの値を調節することにより当該プローブ2
00のインピーダンスZpの調整を比較的簡単に行うこと
ができる。
209cの値は、例えば1pf単位のように離散的にしか
変更できず、また、その取り付け位置も固定されている
ためインピーダンスZpの値を所望値に精度良く調整する
ことは難しい。このため、所望のインピーダンスZpのプ
ローブを得るためには、依然として、各部の設計値を変
化させた数多くの試作を行う必要があり、上記種々の問
題を有効に解決することはできなかった。
く、特性インピーダンスZpを所望値に調整可能なプロー
ブを提供することを目的とする。
号用のプローブは、被測定回路の高周波帯における電気
試験に用いる高周波信号用のプローブであって、被測定
回路の信号電極に接続する信号端子と、一端が上記信号
端子に接続された所定のインピーダンスの第1線路であ
って、チップ容量の一端を取り付けるための第1領域を
少なくとも1つ備える第1線路と、上記第1線路の上記信
号端子が接続される端と反対側の端と接続され、残りの
端に上記電気試験を行う測定器との接続部を備え、該測
定器の特性インピーダンスと整合するインピーダンスを
有する第2線路と、被測定回路の接地電極に接続される
接地端子と、上記接地端子に接続される接地導体であっ
て、上記第1領域に一対一に対応し、チップ容量の残り
の端を取り付けるための第2領域を少なくとも1つ備え
る接地導体とを備え、被測定回路よりプローブ側を見た
インピーダンスが所望値となるように、上記第1領域及
び第2領域内の所定の位置に所定の容量値のチップ容量
を取り付けたことを特徴とする。
は、上記第1のプローブにおいて、上記接地導体は、裏
面接地導体を有する絶縁基板上に形成され、該裏面接地
導体に繋がる複数のバイアホールを備え、上記バイアホ
ールと信号端子、及び、バイアホール同士の間隔が、信
号端子に入力される高周波信号の波長λの1/4以下で
あることを特徴とする。
は、上記第1又は第2のプローブにおいて、第1線路中に
所定のチップインダクタを介在させたことを特徴とす
る。
は、上記第1乃至第3のプローブにおいて、第2領域とし
て接地導体から分岐した線路を備え、当該分岐した線路
と第1領域との間にチップ容量を取り付け、当該分岐し
た線路とチップ容量により構成されるLC共振回路が、
信号端子に入力される信号の周波数の複数倍の高調波で
共振するようにしたことを特徴とする。
は、上記第1乃至第4のプローブにおいて、第1線路の信
号端子の近傍から分岐し、信号端子の電位検出用の端子
を有する高インピーダンスな分岐線路を備えることを特
徴とする。
は、第1線路と第2線路の間に、被測定回路の出力部に備
えるのと同じ,入力信号の周波数に対するインピーダン
ス特性を有するアイソレータを備えることを特徴とす
る。
は、上記第1乃至第6のプローブにおいて、接地導体に
接続され、第1線路及び第2線路を所定の間隙を持って覆
う電磁波シールド用の導体を備えることを特徴とする。
1乃至第7の何れかのプローブを使用することを特徴と
する。
いる線路上に、一端が接地導体に接続されるチップ容量
の残りの端を所定の範囲内で任意の位置に取り付け可能
な領域を備えることを特徴とする。上記取り付け領域に
取り付けるチップ容量の容量値、及び、チップ容量の取
り付け位置を調節することにより、信号入力端から見た
プローブの特性インピーダンスZ2の値を、精度良く所望
値に調整することができる。これにより、所望値の特性
インピーダンスのプローブを、数少ない試作により、精
度良く製造することができる。
されている線路に更にチップインダクタを挿入したり、
当該線路に別のチップ容量の取り付け領域を設ける構成
を採用する。これにより、より細かい特性インピーダン
スZ2の調整を可能にする。以下、上記特性を具備するプ
ローブの実施の形態1乃至3について、添付の図面を用
いて順に説明する。
面図であり、(b)はプローブ1を信号入出力用の端子
11側から見た側面図である。プローブ1は、裏面接地
導体21を有する基板20の表面に、インピーダンス整
合部2、及び接地導体18を備える。インピーダンス整
合部2は、チップ容量14、線路16及び線路17で構
成される。端子11,12a及び12bは、基板20上
より突出した形状を有する。
出力用の端子11は、特性インピーダンスZA、長さLAの
線路17に接続されている。線路17の他端には、チッ
プ容量14の取り付け領域(図中の点描領域)15aが
設けられている。当該取り付け領域15aは、チップ容
量14をはんだ付けし易いように表面に絶縁膜等を持た
ない。チップ容量14は、上記取り付け領域15aの任
意の位置に取り付けることができる。前記チップ容量1
4のサイズは、例えば、縦1.0mm×横0.5mmや縦0.
6mm×横0.3mmである。取り付け領域15aの他端に
は、当該プローブ1を接続する測定器とインピーダンス
整合するように特性インピーダンスが50Ωの線路16
が設けられている。当該線路16の他端には、線路16
と測定器のケーブルのコネクタ(図示せず)との接合部
13が設けられている。
2a,12bは、接地導体18に接続されている。接地
導体18は、チップ容量14の残りの端子を接続する取
り付け領域(図中の点描領域)15bを備える。当該取
り付け領域15bと上記線路17側に備える取り付け領
域15aの距離は、チップ容量14が取り付け可能な値
に設定する。接地導体18は、所定の間隙を持って設け
られている複数のバイアホール10により裏面の接地導
体21に接続されている。なお、目的とする帯域内で安
定した周波数特性を得るため、端子11,12a,12
bと最も近いバイアホール10との距離、及び、バイア
ホール10同士の距離は、信号入出力用の端子11に入
力される信号の波長λの1/4以下に設定する。当該設
定の理由については、後に実験データを用いつつ説明す
る。
示するように、プローブ1の等価回路は、直列に接続さ
れる各々所定のインピーダンスの線路16と線路17と
の間に、他端が接地されたチップ容量14を接続したも
のである。線路17のインピーダンスは、取り付け領域
15a内でのチップ容量14の取り付け位置、即ち、端
子11からの取り付け位置までの距離に応じて変化す
る。即ち、取り付け領域15a内でのチップ容量14の
取り付け位置、及び、チップ容量14の容量値を変更す
ることによって、信号入出力用の端子11からみたプロ
ーブ1の特性インピーダンスZ2の値を調整することがで
きる。
14の取り付け位置、及び、チップ容量14の容量値を
種々変化させた場合のプローブ1の特性インピーダンス
Z2の値を示すスミス図表であり、図3の(b)は、
(a)に示すスミス図表の点線で囲む領域の拡大図であ
る。
チップ容量14を線路17の端子11から12mmの位置
に取り付けた場合の特性インピーダンスZ2を表す。P2
は、8pfのチップ容量14を線路17の端子11から1
3mmの位置に取り付けた場合の特性インピーダンスZ2を
表す。P3は、8pfのチップ容量14を線路17の端子
11から12mmの位置に取り付けた場合の特性インピー
ダンスZ2を表す。P4は、8pfのチップ容量14を線路
17の端子11から11mmの位置に取り付けた場合の特
性インピーダンスZ2を表す。P5は、6pfのチップ容量
14を線路17の端子11から12mmの位置に取り付け
た場合の特性インピーダンスZ2を表す。
は、周波数0.95GHzの信号の入力時における値を表す。
P1,P3,P5で表されるインピーダンスZpを参照す
ることで理解されるように、チップ容量14の取り付け
位置を固定した状態で、チップ容量14の容量値を10
pf→8pf→6pfと減少させた場合、特性インピーダンス
Z2はスミス図表内で右下がりの向きに変化することが解
る。
ーダンスZpを参照することで理解されるように、チップ
容量の値を8pfに固定した状態で、信号入力端子11か
ら取り付け位置までの距離を13mm→12mm→11mmと
変化させた場合、特性インピーダンスZ2がスミス図表内
で下方向に変化することがわかる。
関係、及び、チップ容量14の取り付け位置と特性イン
ピーダンスZ2との関係を利用することにより、特性イン
ピーダンスZ2を細かく調整することができる。また、上
記方法により特性インピーダンスZ2を調節することによ
り、例えば線路幅により特性インピーダンスZ2の設定を
行うプローブの場合(図20、特開平6−244263
号公報を参照)に比べて、占有面積を減少させることが
できるといった利点を有する。例えば、信号の周波数が
0.95GHzの場合、線路幅によるインピーダンス変換で
は、4cmのサイズの線路が必要になるのに対して、プロ
ーブ1では、線路17の長さを12mm程度にすることが
できる。
を設定する上記従来のプローブでは、製造後にプローブ
の特性インピーダンスZ2を変更することは非常に難しい
が、プローブ1ではチップ容量14の取り付け位置を変
更することで比較的簡単に特性インピーダンスZ2を変更
することができるといった利点をもつ。
する理由について プローブ1では、目標とする帯域内で安定した周波数特
性を得ることを目的として、端子11,12a,12b
と最も近いバイアホール10との距離、及び、バイアホ
ール同士の距離を、信号入力端子11に入力される信号
の波長λの1/4以下に設定する。以下に当該設定の理
由について説明する。
1,12a,12bと最も近いバイアホール10との距
離、及び、バイアホール10同士の距離を、適用される
信号(本例では周波数が約15GHzの信号)の波長λの
約1/2にしたプローブについての通過損失と電圧定在
波比の周波数特性を表すグラフである。
近いバイアホール10との距離、及び、バイアホール1
0同士の距離を、適用される信号(本例では周波数が約
15GHzの信号)の波長λの約/4にしたプローブ1に
ついての通過損失と電圧定在波比の周波数特性を表すグ
ラフである。
ように、バイアホール10同士の距離を約λ/2にした
プローブは目標帯域内に鋭い共振が複数箇所に現れ、不
安定な周波数特性を示すのに対し、プローブ1は安定し
た周波数特性を示す。これは、バイアホール10同士の
距離がλ/4よりも大幅に大きくなった場合、定在波が
接地面に発生し、バイアホール10を用いた接地ポイン
トの中間で共振するためであると考えられる。
11,12a,12bと最も近いバイアホール10との
距離、及び、バイアホール10同士の距離を、適用する
信号(本例では周波数約15GHzの信号)の波長λの1
/4以下に設定する。
て説明する。図6の(a)及び(b)はプローブ1のイ
ンピーダンスZ2の調整時の状態を示す図である。インピ
ーダンスZ2の調整は、図6の(a)に示すように、実施
の形態1に係るプローブ1、特性インピーダンスが50Ω
に調整されている市販のプローブ33、及び、プローブ
1とプローブ33を同軸ケーブルにより接続する測定器
80、プローブ1及びプローブ33が備える3つの端子
同士を電気的に接続するスルー導体34a〜34cを用
いて行う。
(b)に示すように、スルー導体34aにプローブ1の
接地端子12aとプローブ33の接地端子35aを接触
させ、スルー導体34bにプローブ1の信号入出力用の
端子11とプローブ33の信号入出力用の端子36を接
触させ、スルー導体34cにプローブ1の接地端子12
bとプローブ33の接地端子35bを接触させる。
調整及び評価のフローチャートである。まず、図1に示
す構成のプローブ1を試作する(ステップS1)。試作し
たプローブ1の取り付け領域15a,15bの所定の位
置にチップ容量14を取り付ける(ステップS2)。当
該チップ容量14の取り付け方法としては、はんだ付け
が一般的であるが、容易に取り付け位置の変更可能な他
の手法を用いても良い。
3側からプローブ1のインピーダンスZpを測定する(ス
テップS3)。測定したインピーダンスZ2の値が所望値
Zpでない場合(ステップS4でNO)、チップ容量14
の取り付け位置、及び、チップ容量14の容量値を変更
した後に(ステップS5)、ステップS2に戻る。測定
したインピーダンスZ2が所望値の場合(ステップS4で
YES)、当該プローブ1を用いて被測定回路の電気特
性の測定を行う(ステップS6)。
容量14の容量値の変更及び取り付け位置の調節によ
り、製造上の制度により生じる誤差等を修正して特性イ
ンピーダンスZ2を所望値に精度良く調整することができ
る。これにより数少ない試作で所望値の特性インピーダ
ンスZ2を有するプローブの製造が可能となる。
ピーダンスZ2のプローブを用意することで、ウェハ状態
やチップ状態の組み立て前の半導体チップに対する電気
特性の測定を実現できる。これにより、不良チップの検
出時に、無駄になる基板や配線を減少し、半導体装置の
製造コストを低減することができる。
を用いてSパラメータの測定時に使用するインピーダン
ス校正基準器について説明する。図8は、後に説明する
基準器を用いたインピーダンス校正処理実行時の状態を
表す図である。インピーダンス校正処理は、ネットワー
クアナライザ等の測定器80の同軸ケーブル37a及び
37bにそれぞれに同一の特性インピーダンスZ2に調整
されたプローブ1を接続し、該2つのプローブ1を後に
説明する基準器に接触させた時の測定値80の値が予定
値となるように該測定器80を調整して行う。以下、説
明の便のため、同軸ケーブル37bに接続されるプロー
ブ1をプローブ1’と表す。
校正時に使用する基準器を示す。図9の(a)は、ショ
ート基準器39を表す。ショート基準器39は、2枚の
導体39a及び39bで構成される。導体39aは、プ
ローブ1の接地端子12a,12b、及び、信号入出力
用の端子11を短絡する。また、導体39bは、プロー
ブ1’の接地端子12’a,12’b、及び、信号入出
力用の端子11’を短絡する。
0cを表す。スルー基準器40a〜40cは、プローブ
1,1’と同じ特性インピーダンスZ2を有するコプレー
ナラインである。スルー基準器40aには、プローブ1
の接地端子12a及びプローブ1’の接地端子12’a
が接続される。スルー基準器40bには、プローブ1の
信号入力端子11及びプローブ1’の信号入力端子1
1’が接続される。スルー基準器40cには、プローブ
1の接地端子12b及びプローブ1’の接地端子12’b
が接続される。
1bを表す。ロード基準器41a,41bは、信号導体
から見た抵抗がZpに等しい抵抗を介して接地導体に至る
パターン導体であり、図示するように、信号端子に接続
されるパッド43a,43bと接地端子に接続されるパ
ッド44a,44b,45a,45bとの間にインピー
ダンスZpの薄膜抵抗体42a〜42dを備える。
器、及び、ロード基準器の他、2つのプローブ1及び
1’の各端子を空中に放置するオープン基準器(図示せ
ず)が必要である。
ローブの特性インピーダンスがZ1、同軸ケーブル37
bに接続されるプローブの特性インピーダンスがZ2
(但しZ1≠Z2)の場合、以下の設定のスルー基準器
及びロード基準器を用いることでインピーダンス構成を
行うことができる。即ち、スルー基準器40a,40
b,40cの代わりに、同軸ケーブル37aに接続され
るプローブを接続する側から見て、パターン内部にイン
ピーダンスをZ1からZ2に変換する回路を備えるコプ
レーナラインを備えるスルー基準器40a',40b',
40c'を採用する。ロード基準器41a,41b,4
1cと同一の構成であって、抵抗Z1の薄膜抵抗体42
a',42b'、及び、抵抗Z2の薄膜抵抗体42c',
42d'を備えるロード基準器41a',41b',41
c'を採用する。
ブに比べ、特性インピーダンスを低く設定したプローブ
の場合、信号線路と同一面上の接地導体との距離が大き
くなり、また、調整が必要なため、空きスペースも大き
くなる。この結果、信号電力のシールドが不充分になり
やすく、外来ノイズの混入や信号電力の漏洩を招きやす
くなる。
和するため、図1に示したプローブ1の信号端子側の面
にシールド用の導体を設けることが好ましい。図10
は、上記シールド用導体22を設けたプローブ1の改良
例を上から見た図であり、(b)は、該プローブ1の改
良例を端子側から見た側面図である。図示するように、
シールド用接地導体22は、上下の端が接地導体18に
接続され、プローブ1内の50配線16、線路17及び
チップ容量14をブリッジ状に所定の間隔を持って覆う
ように、好ましくは、完全に覆うように設ける。
ルド用接地導体22を設けることにより、外来雑音の混
入や信号電力の漏洩を有効に回避することができる。
2a,12b、信号入出力用の端子11の形成方法につ
いて説明する。図11は、プローブ1の端子11,12
a,12bの製造工程について説明するための図であ
る。まず、ベースメタル層形成工程として、図11の
(a)に示すように、ステンレス製の支持金属板50の
上に、銅をメッキ蒸着してベースメタル層51を形成す
る。
ースメタル層51上にフォトレジスト層52を形成す
る。次に、図11の(b)に示すように、周知のフォト
リソグラフィによりフォトレジスト層52に特性のパタ
ーンのフォトマスク53を施して露光する。この後、図
11の(c)に示すように、フォトレジスト層18を現
像して端子11,12a,12bを含む配線部分のフォ
トレジスト層52を除去し、開口部54を形成する。な
お、フォトレジスト層52としては、ネガ型及びポジ型
の何れの型のフォトレジストを利用しても良い。
トレジスト層52を、パターン配線形成用のマスクとし
て利用する。なお、予め開口部54に相当する孔を有す
るフィルムをマスクとして利用しても良い。この場合、
上記の工程は不要となる。
示すように、フォトレジスト層52の開口部54に電解
メッキ処理を施すことにより、端子11,12a,12
bを含む配線パターンとなるNi合金層55を形成す
る。上記電解メッキ処理の後、図11の(e)に示すよ
うに、マスクとして利用したフォトレジスト層52を除
去する。
に示すように、ニッケル(Ni)合金層55の上であっ
て、端子11,12a,12bを除く場所に、樹脂フィ
ルム56を接着剤57により接着する。この樹脂フィル
ム56は、ポリイミド樹脂58に金属フィルム(銅箔)
59が一体に設けられた2層テープである。上記ポリイ
ミド樹脂58が図1に示す基板20に相当し、金属フィ
ルム59が図1に示す裏面接地導体21に相当する。当
該フィルム被着工程の前に、二層テープの内、金属フィ
ルム59に、フォトリソグラフィにより銅エッチングを
施してグラウンド面を形成しておく。当該フィルム蒸着
工程では、二層テープのポリイミド樹脂58を接着剤5
7を介してニッケル合金層55に被着させる。なお、金
属フィルム59は、銅箔に加えてニッケル又はニッケル
合金等を用いても良い。
うに、樹脂フィルム56とパターン配線55とベースメ
タル層51とからなる部分を、支持金属板50から分離
させた後に銅エッチングを実行し、樹脂フィルム56に
パターン配線55を接着させた状態にする。
(h)に示すように、露光状態のパターン配線55に金
メッキを施す。このとき、樹脂フィルム56から突出状
態とされる端子11,12a,12bは、表面全体に金
層60が形成される。
断面矩形状の端子11、12a、及び、12b(パター
ン配線55)が形成される。
ェハ上での半導体装置の電気特性の測定は、外部のバイ
アス回路からのバイアス電圧をプローブの信号線路を用
いて印加して行う。しかし、この場合、バイアス電源と
被測定回路の間に数100mΩ〜数Ωの寄生抵抗が入り込む
ため電圧降下が生じ、信号入出力用の端子から被測定回
路の電極端子に所望のバイアス電圧を印加できない場合
がある。
端子11の近くにセンス回路を設ける。当該センス回路
を用いることで、端子11に印加されているバイアス電
圧の値を寄生容量による影響を1桁以上下げた状態で測
定することができる。当該センス回路により測定される
電位に基づいて、印加電圧の値を修正するバイアス回路
を用いることで、より適切なバイアス電圧の印加が可能
になる。
構成を示す図である。プローブ1と同じ構成物には同じ
参照番号を付して重複した説明は省く。センス回路は、
線路17より分岐するセンス線路28及び該センス線路
28の端部に設けられるチップ抵抗29により構成され
る。また、図13は、変形例1に係るプローブ70の等
価回路を示す。本図において、端子11からセンス線路
28の分岐点までの線路17を線路17aとして表し、
センス線路28の分岐点以降の線路17を線路17bと
して表す。図示するように、変形例1に係るプローブ7
0の等価回路は、各々所定のインピーダンスの線路1
6,17b及び17aが直列に接続され、線路16と線
路17bとの間に他端の設置されたチップ容量14が接
続され、線路17bと線路17aとの間にセンス線路2
8及びチップ抵抗29が接続されている。
は、センス回路を設けたことによる線路17に流れる信
号への影響を少なくするため、一般的にセンス線路28
は高インピーダンスな線路を採用し、チップ抵抗29に
は高抵抗なものを用いる。センス線路28及びチップ抵
抗29を設けることにより生じるプローブ70の特性イ
ンピーダンスZpの変化は、チップ容量14の取り付け位
置、又は、チップ容量14の容量値を変更することによ
り補償することができる。
高周波信号の入力時に高抵抗となるチョークコイルを用
いても良い。
2に係るプローブ71は、例えば出力部にアイソレータ
を使用する高周波用のパワーアンプを被測定回路とす
る。アイソレータのインピーダンスは、一定(例えば5
0Ω)ではなく、入力される信号の周波数に応じて変化
することが知られている。このため、当該アイソレータ
を備えるパワーアンプの電気特性を測定する場合、出力
部より出力される信号の周波数に応じてプローブ1のイ
ンピーダンスZ2を整合する必要が生じる。そこで、変形
例2に係るプローブ71では、信号入出力用の端子11
に接続される線路17に、被測定回路のパワーアンプの
備えるアイソレータと同じ周波数−インピーダンス特性
を示すアイソレータを備えることを特徴とする。
構成を示す図である。プローブ1と同じ構成物には同じ
参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。図示す
るように、変形例2に係るプローブ71は、被測定回路
のパワーアンプの備えるアイソレータと同じ周波数−イ
ンピーダンス特性のアイソレータをチップ容量14の取
り付け部15aの後段の線路31と線路16との間に備
える。なお、アイソレータ30は、移動体通信用の表面
実装型の物の場合、縦7mm×横7mm×厚さ2mm程度の大
きさであり、プローブ71に十分実装可能なサイズであ
る。
等価回路を示す図である。変形例2に係るプローブ71
の等価回路は、互いに直接に接続される線路16、線路
31及び線路17の内、線路16と線路31との間にア
イソレータ30を設けると共に、線路31と線路17と
の間に一端の設置されたチップ容量14を接続したもの
である。アイソレータ30を備えることにより生じる特
性インピーダンスZ2の変動は、チップ容量14の取り付
け位置、又は、チップ容量14の容量値を変更すること
で修正する。
で、出力部にアイソレータを備え、出力する信号の周波
数に応じてインピーダンスの変動する被測定回路に対し
ても、実使用時と同様の条件下で適切な電気特性の測定
を行うことができる。
る。図16は、実施の形態2に係るプローブ72の構成
を示す図である。実施の形態1に係るプローブ1と同じ構
成物には同じ参照番号を付し、ここでの重複した説明は
省く。
の形態1に係るプローブ1(図1を参照)の線路17に、
例えば、縦1mm×横0.5mm、又は、縦0.6mm×横
0.3mmのチップインダクタ20を挿入したことを特徴
とする。当該チップインダクタ20を設けることによ
り、実際の信号入力端子11からコネクタへの接続部1
3までの実際の長さよりも電気的な長さを長くすること
ができる。換言すれば、要求される特性インピーダンス
Zpのインダクタンス成分が一定の場合、線路17の短縮
化、即ちプローブの小型化を図ることができる。
ップ容量14の取り付け位置の調節、更にチップインダ
クタ20の値の変更を行うことにより、プローブ1に比
べてより細かくかつ広範囲に特性インピーダンスZ2を調
節することが可能となる。
図である。本図において、端子11からチップインダク
タ20までの線路17を線路17aと表し、チップイン
ダクタ20以降の線路17を線路17bと表す。図示す
るように、変形例2に係るプローブ72の等価回路は、
各々所定のインピーダンスの線路16,17b及び17
aが直列に接続され、線路16と線路17bとの間に他
端の設置されたチップ容量14が接続され、線路17b
と線路17aとの間にチップインダクタ20が挿入され
ている。
形態1のプローブ1と同様に、シールド用導体22を設け
るのが好ましい(図10を参照)。これにより外来ノイ
ズによる悪影響を低減することができる。
施の形態1のプローブ1の変形例1及び変形例2と同様
に、センス回路を設けても良いし(図12を参照)、ア
イソレータを取り付けても良い(図14を参照)。な
お、プローブ72にセンス回路やアイソレータを設けた
場合の効果については、プローブ1の変形例1及び変形例
2の説明の欄で説明したのと同じであるため重複した説
明は省く。
る。実施の形態3に係るプローブ73は、信号入出力用
の端子に接続される線路17に複数のチップ容量を接続
することを特徴とする。図18は、実施の形態3に係る
プローブ73の構成を示す。実施の形態1に係るプロー
ブ1と同じ構成物には同じ参照番号を付し、ここでの重
複した説明は省く。図示するように、実施の形態3に係
るプローブ73は、実施の形態1に係るプローブ1に、
更に、別のチップ容量の取り付け領域として分岐線路2
6を設け、当該分岐線路26と線路17との間にチップ
容量27を取り付けたものである。
3の等価回路を示す図である。本図において、端子11
からチップ容量27の取り付け位置までの線路17を線
路17aと表し、上記チップ容量27の取り付け位置以
降の線路17を線路17bと表す。図示するように、変
形例3に係るプローブ73の等価回路は、各々所定のイ
ンピーダンスの線路16,17b及び17aが直列に接
続され、線路16と線路17bとの間に他端の設置され
たチップ容量14が接続され、線路17bと線路17a
との間にチップ容量27及び所定のインピーダンスの分
岐線路26が接続されている。
は、線路17aとチップ容量27、線路17bとチップ
容量14により2段のローパス型インピーダンス変換回
路を備えることになり、より細かくかつ広範囲にインピ
ーダンスZ2を調整することが可能となり、この結果、回
路のQ値を低く抑えることができる。
構成されるLC共振回路を、信号端子に入力される高周
波信号の周波数の2倍又は3倍の高調波にて共振するよ
うに設定すれば、上記高調波におけるショート点を線路
17との接続点に形成することができる。これにより、
チップ容量14の取り付け位置を調節して線路17aの
インピーダンスを所望値に設定することによって、高調
波を所望の位相で全反射する所謂高調波整合回路をプロ
ーブ73に内臓することができる。また、チップ容量2
7の容量値と分岐線路26の線路長を変えることによ
り、容易に高調波整合の調整を行うことができる。
態1のプローブ1と同様に、シールド用導体22を設ける
のが好ましい(図10を参照)。これにより外来ノイズ
による悪影響を低減することができる。
施の形態1のプローブ1の変形例1及び変形例2と同様
に、センス回路を設けても良いし(図12を参照)、ア
イソレータを取り付けても良い(図14を参照)。な
お、プローブ73にセンス回路やアイソレータを設けた
場合の効果については、プローブ1の変形例1及び変形例
2の説明の欄で説明したのと同じであるため重複した説
明は省く。
は、チップ容量の容量値、及び、チップ容量の取り付け
位置を調整することで、特性インピーダンスの値を容易
に微調することができる。これにより、所望の特性イン
ピーダンスのプローブを得るのに必要な試作の数を大幅
に減少することができる。
は、上記第1のプローブにおいて、裏面接地導体に接続
されるバイアホールの間隔を入力される信号の波長λの
1/4以下とすることにより、入力信号の損失を低減
し、目標とする帯域内で安定した周波数特性を得ること
ができる。
は、上記第1又は第2のプローブにおいて、第1線路中に
チップインダクタを採用することで、所望の特性インピ
ーダンスを得るのに要するプローブのサイズを小型化す
ることができる。
は、上記第1乃至第3のプローブにおいて、更に、分岐
した線路とチョップ容量とで構成するLC共振回路を、
信号端子に入力される高周波信号の周波数の複数倍の高
調波で共振するように設定するこ。これにより信号端子
に入力される高調波におけるショート点を第1線路とチ
ップ容量との接続点に形成することができる。当該構成
において、第1線路上のチップ容量の取り付け位置から
信号端子までの距離を調節することによって、高周波信
号を所望の位相で全反射する所謂高調波整合をプローブ
上で実現することができる。また、チップ容量の容量値
と分岐線路の線路長を変更することにより、高周波整合
の調整を簡単に行うことができる。
第4のプローブにおいて、更に、信号端子の電位検出用
の端子より当該信号端子に印加される信号の電位を検出
して、信号端子に正確な電圧の信号を印加することが可
能となる。
第5のプローブにおいて、更に、被測定回路の出力部に
備えるのと同じ,入力信号の周波数に対するインピーダ
ンス特性を有するアイソレータを用いることで、より実
使用状態と同じ環境下で正確な電気試験を行うことが可
能となる。
第6のプローブにおいて、更に、電磁波シールド用の導
体を備えることで、外来ノイズ等による影響を低減し、
より高精度な電気試験を実現可能にする。
回路よりプローブ側を見たインピーダンスが所望値に正
確に設定されている上記第1乃至第7の何れかのプロー
ブを用いることで、より適切な検査を実現することがで
きる。
である。
す図である。
び、取り付け位置によるプローブの特性インピーダンス
Z2を示す図である。
の通過損失と電圧定在波比の周波数特性を示すグラフで
ある。
の通過損失と電圧定在波比の周波数特性を示すグラフで
ある。
図である。
ャートである。
たインピーダンス校正処理実行時の状態を表す図であ
る。
を示す図である。
る。
造工程を示す図である。
図である。
す図である。
を示す図である。
示す図である。
ダンス整合部、10 バイヤホール、11 信号入力端
子、12a,12b 接地端子、13 測定器に接続さ
れるケーブルの接続端子、14 チップ容量、15チッ
プ容量の取り付け部、16 50Ω線路、17,31
線路、18 接地導体、19 チップインダクタ、20
基板、21 裏面接地導体、22 シールド用導体、
26 分岐線路、27 チップ容量、28 センス線
路、29 チップ抵抗、30 アイソレータ、33 5
0Ωプローブ、34a,34b,34c スルー導体、
37a,37b 50Ω同軸ケーブル、39a,39
b,40a,40b,40c,41a,41b インピ
ーダンス校正基準器、80 測定器。
Claims (8)
- 【請求項1】 被測定回路の高周波帯における電気試験
に用いる高周波信号用のプローブであって、 被測定回路の信号電極に接続する信号端子と、 一端が上記信号端子に接続された所定のインピーダンス
の第1線路であって、チップ容量の一端を取り付けるた
めの第1領域を少なくとも1つ備える第1線路と、 上記第1線路の上記信号端子が接続される端と反対側の
端と接続され、残りの端に上記電気試験を行う測定器と
の接続部を備え、該測定器の特性インピーダンスと整合
するインピーダンスを有する第2線路と、 被測定回路の接地電極に接続される接地端子と、 上記接地端子に接続される接地導体であって、上記第1
領域に一対一に対応し、チップ容量の残りの端を取り付
けるための第2領域を少なくとも1つ備える接地導体と
を備え、 被測定回路よりプローブ側を見たインピーダンスが所望
値となるように上記第1領域及び第2領域内の所定の位置
に所定の容量値のチップ容量を取り付けたことを特徴と
する高周波信号用のプローブ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の高周波信号用のプロー
ブであって、 上記接地導体は、裏面接地導体を有する絶縁基板上に形
成され、該裏面接地導体に繋がる複数のバイアホールを
備え、 上記バイアホールと信号端子、及び、バイアホール同士
の間隔が、信号端子に入力される高周波信号の波長λの
1/4以下であることを特徴とする高周波信号用のプロ
ーブ。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の高周波信号
用のプローブであって、 第1線路中に所定のチップインダクタを介在させたこと
を特徴とする高周波信号用のプローブ。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、 第2領域として接地導体から分岐した線路を備え、当該
分岐した線路と第1領域との間にチップ容量を取り付
け、当該分岐した線路とチップ容量により構成されるL
C共振回路が、信号端子に入力される信号の周波数の複
数倍の高調波で共振するようにしたことを特徴とする高
周波信号用のプローブ。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、 第1線路の信号端子の近傍から分岐し、信号端子の電位
検出用の端子を有する高インピーダンスな分岐線路を備
えることを特徴とする高周波信号用のプローブ。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、 第1線路と第2線路の間に、被測定回路の出力部に備える
のと同じ,入力信号の周波数に対するインピーダンス特
性を有するアイソレータを備えることを特徴とする高周
波信号用のプローブ。 - 【請求項7】 請求項1乃至請求項6の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、 接地導体に接続され、第1線路及び第2線路を所定の間隙
を持って覆う電磁波シールド用の導体を備えることを特
徴とする高周波信号用のプローブ。 - 【請求項8】 請求項1乃至請求項7の何れかに記載の
プローブを使用する半導体装置の検査方法。
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