JP2003232834A - 高周波・高速用デバイスの検査方法および検査治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査デバイスと検査装置との接続部におけ
る不連続の問題を解消し、被検査デバイスの設計事項の
みに起因するデータを得ることができる高周波・高速用
デバイスの検査方法およびそれに用いる検査治具を提供
する。 【解決手段】 金属ブロック１の一面側で被検査デバイ
ス２０の各電極端子２１〜２４とそれぞれ対応する部分
に、ＲＦ信号用プローブ３（入力用プローブ３ａ、出力
用プローブ３ｂ）、電源用プローブ４および接地用プロ
ーブ５を、可動ピン１１の先端部が突出するように設
け、ＲＦ信号用プローブ３の被検査デバイス２０との接
続部と反対側の端部側に同軸ケーブル７を介して、イン
ピーダンス整合器９（９ａ、９ｂ）を接続し、被検査デ
バイス２０とＲＦ信号用プローブとの接続部の整合を採
ってから検査をする。

Description

【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
に組み込まれる増幅回路やミキサ回路など、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、以下同じ）の半導体ウェハ、ＩＣ、または
モジュールなどを検査する高周波・高速用デバイスの検
査方法および被検査デバイスと検査装置との接続を確実
にする検査治具に関する。さらに詳しくは、高周波・高
速用デバイスでとくに生じやすい被検査デバイスの電極
端子と検査装置に接続するための接続用治具の接続プロ
ーブなどとの接触部などにおける不連続問題による影響
を除去し安定した検査をすることができる高周波・高速
用デバイスの検査方法およびそれに用いる検査治具に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ、ＩＣあるいはモジュール
などの高周波や高速のデバイスを検査する場合、リード
などが露出しているとその部分でノイズを拾いやすいた
め、たとえば特開２００１−９９８８９号公報にも開示
され、図３に示されるように、金属ブロック１内に設け
られるスプリング入りのＲＦ信号用（高周波および高速
の両方を含む意味で使用）プローブ３、電源用プローブ
４および接地用プローブ５を有する検査治具を介して、
検査装置と被検査デバイス２０の各電極端子２１〜２４
とが接続されるように構成されている。このような検査
治具で、ＲＦ信号は同軸ケーブル７を介して、ＲＦ信号
用プローブ３に接続され、スプリングの縮みにより被検
査デバイス２０と金属ブロック上の薄い押え板８との間
に間隙が生じないようにすると共に、スプリングにより
ＲＦ信号用プローブ３と被検査デバイス２０の電極端子
との接触を確実にして信号を入出力させることにより、
できるだけノイズを拾わないような構成になっている。
なお、図３において、６はプリント基板などからなり、
入力側の電源配線を形成する配線基板を示している。

【０００３】このような構造の検査治具を用いて検査を
することにより、被検査デバイスの電極端子と検査装置
の接続ピン（プローブ）とをハンダ付けしなくても比較
的確実に接続させて検査をすることができるため、出荷
前の検査とか、受入時の検査などハンダ付けすることが
できない場合の検査として非常に効果的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
高周波・高速用のデバイスを検査する検査装置では、ス
プリングを介した可動ピンにより接続する検査治具を用
いて検査をすることにより、ハンダ付けをしないで検査
する方法が用いられている。しかしながら、ノイズの影
響を除去しながら検査をしても、設計段階での検査と実
際に量産化した場合の検査とが対応しなかったり、設計
変更をしたときの検査結果が変更通りの検査結果として
現れなかったりして、検査結果が安定しないという問題
がある。

【０００５】本発明者らは、高周波・高速用デバイスを
検査する場合に、このような検査結果の再現性が乏しい
という問題を解決するため、鋭意検討を重ねて調べた結
果、高周波・高速デバイスでは、たとえば被検査デバイ
スの電極端子と検査治具のプローブとの接続部のよう
に、異なる伝送系同士を接続する場合、それぞれが５０
Ωの伝送系で形成されていても、その接続部で不連続問
題が生じ、その不連続問題により検査結果が安定しない
ということを見出した。すなわち、被検査デバイスの電
極端子は、たとえばグランド−信号線−グランドという
３線構造で５０Ωに形成されているが、検査治具は同軸
線からプローブが導出される構造になっており、マイク
ロ波のような高周波・高速においては、共に５０Ωとい
えども、構造が異なるため、接合部でのマッチングが充
分には得られず、この不整合が被検査デバイスの設計諸
元と相関して検査結果に現れることを見出した。

【０００６】このような不連続の問題を有するまま、検
査装置の特性を見ながら被検査デバイスの設計を進める
と、被検査デバイスの設計上の問題と接続部での不整合
の問題が相関しながら特性が変動するため、開発段階と
か、種々変更したデバイスを何種類も製造して検査する
場合には、中々正確な設計が得られないと共に、効率の
よい設計をすることができないという問題がある。一
方、被検査デバイスが、所望の特性で完成した状態であ
れば、そのような不連続特性を被検査デバイスまたは検
査治具で補正しておけば、ハンダ付けしないで検査をす
ることができる。

【０００７】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、マイクロ波のような高周波・高速用
デバイスの特性を検査する場合に、被検査デバイスと検
査装置との接続部における不連続の問題を解消し、被検
査デバイスの設計事項のみに起因するデータを得ること
ができる高周波・高速用デバイスの検査方法およびその
被検査デバイスと検査装置との間に接続用治具として挿
入する検査治具を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による高周波・高
速用デバイスの検査方法は、金属ブロックの一面側で被
検査デバイスの各電極端子とそれぞれ対応する部分に可
動ピンの先端部が突出するように、ＲＦ信号用プロー
ブ、電源用プローブおよび接地用プローブを前記金属ブ
ロックに設け、該可動ピンに上部から被検査デバイスの
電極端子を押し付けて該被検査デバイスの検査をする方
法であって、前記ＲＦ信号用プローブの前記被検査デバ
イスと接続する端部と反対側の端部にインピーダンス整
合器を接続し、該インピーダンス整合器により前記被検
査デバイスと前記ＲＦ信号用プローブとの接合のマッチ
ングを採り、その後に前記被検査デバイスの検査をする
ものである。

【０００９】ここにＲＦとは、アナログの周波数が高い
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
い高速の両方を含む意味であり、アナログまたはパルス
の繰返しが１ＧＨz程度以上のものを意味する。また、
可動ピンとは、たとえばリード線がスプリングなどによ
り保持されて押し付ければスプリングなどによりその先
端が縮むような、先端が軸方向に沿って移動し得るピン
を意味する。

【００１０】この方法を用いることにより、被検査デバ
イスと検査装置との接続部におけるマッチングは常に採
れた状態で検査をすることができるため、被検査デバイ
スの回路構成を変更する度に、接続部における不整合の
問題を回避しながら（不連続の問題を生じさせないで）
設計変更によるデータを検査装置により得ることがで
き、検査データが所望のデータになるように、確実に設
計をすることができる。その結果、設計段階における対
応が非常に確実になり、設計の効率を向上させることが
できたり、僅かな設計変更の製品群を製造する場合の検
査なども非常に簡単に正確な検査をすることができる。
なお、被検査デバイスの設計が固まり、量産品の検査を
する場合には、検査治具または被検査デバイス側に整合
素子を設けることにより、一々マッチングを調整しなが
ら検査をする必要はなくなる。

【００１１】前記インピーダンス整合器の調整は、具体
的には、たとえば前記ＲＦ信号用プローブが入力用端子
である場合には前記被検査デバイスを接続した状態での
反射が小さく（好ましくは最小に）なるように調整し、
前記ＲＦ信号用プローブが出力端子である場合にはその
出力が大きく（好ましくは最大に）なるように調整する
ことにより行うことができる。

【００１２】本発明による高周波・高速用デバイスの検
査治具は、金属ブロックと、該金属ブロックの一面側で
被検査デバイスの各電極端子とそれぞれ対応する部分
に、可動ピン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信号用プローブ、電源用プローブお
よび接地用プローブと、前記ＲＦ信号用プローブの前記
被検査デバイスとの接続部と反対側の端部側に同軸ケー
ブルを介して接続されるインピーダンス整合器とからな
っている。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の高周波・高速用デバイスの検査方法およびそれに用
いる検査治具について説明をする。本発明による高周波
・高速用デバイスの検査治具は、図１にその一部断面の
構成説明図が示されるように、金属ブロック１の一面側
で被検査デバイス２０の各電極端子２１〜２４とそれぞ
れ対応する部分に、ＲＦ信号用プローブ３（入力用ＲＦ
プローブ３ａ、出力用ＲＦプローブ３ｂ）、電源用プロ
ーブ４および接地用プローブ５が、可動ピン１１の先端
部が突出するように設けられている。そして、ＲＦ信号
用プローブ３（３ａ、３ｂ）の被検査デバイス２０との
接続部と反対側の端部側に同軸ケーブル７、同軸コネク
タ７ｄを介して、インピーダンス整合器９（９ａ、９
ｂ）が接続されていることに特徴がある。

【００１４】図１に示される例では、ＲＦ信号用プロー
ブ３は入力用と出力用の１本づつが、また、電源用プロ
ーブ４および接地用プローブ５がそれぞれ１本づつ示さ
れている。しかし、被検査デバイス２０の構成により、
これらの数は、それぞれ複数本設けられる場合があり、
ＲＦ用プローブ３が複数本ある場合には、その各々のＲ
Ｆ用プローブ３にインピーダンス整合器９が接続され
る。なお、電源用プローブ４および接地用プローブ５
は、それぞれ配線基板６に形成された回路配線を介して
図示しない電源およびアース線と接続されるようになっ
ている。

【００１５】インピーダンス整合器９（９ａ、９ｂ）
は、たとえばスリースタブ（３本のスタブの導波管内へ
の突込み長を調整するもの）や、導波管の広幅辺の幅を
横から変化させて窓の大きさを調整する誘導性窓や、導
波管の狭幅辺の幅を上下から変化せしめて窓の大きさを
調整する容量性窓などを用いることができる。

【００１６】このインピーダンス整合器９の調整は、た
とえば入力用のＲＦ信号用プローブ３ａの場合、実際の
入力信号を接続しないで、インピーダンス整合器９ａの
入力側に、たとえばネットワークアナライザ３１を接続
し、被検査デバイス２０を可動ピン１１上にセットした
状態で、ネットワークアナライザ３１によりその反射電
力を測定し、その反射電力が最小になるようにインピー
ダンス整合器９ａを調整することにより、入力側のＲＦ
信号用プローブ３ａと被検査デバイス２０の電極端子２
１との接続部のマッチングが採れる。出力側のＲＦ信号
用プローブ３ｂとのマッチングを採るには、インピーダ
ンス整合器９ｂの出力をパワーメータ３２またはスペク
トルアナライザで測定しながら、その出力が最大になる
ようにインピーダンス整合器９ｂを調整することによ
り、被検査デバイス２０の電極端子２４と出力側のＲＦ
信号用プローブ３ｂとのマッチングを得ることができ
る。

【００１７】なお、被検査デバイス２０が、たとえば発
振器を含む場合には、入力は必要としないため、被検査
デバイス２０を動作させ、その出力を見ながら調整すれ
ばよく、被検査デバイス２０が、発振器ではなく、たと
えば増幅器を含む場合には、入力を入れる必要があり、
前述の入力側インピーダンス整合器９ａの入力側に本来
のＲＦ入力信号を接続し、被検査デバイス２０を動作さ
せた状態で、前述のように、出力が最大になるように調
整をすればよい。

【００１８】金属ブロック１は、ＲＦ信号用プローブ
３、電源用プローブ４および接地用プローブ５などを保
持するもので、たとえばアルミニウムまたは真鍮などの
金属板からなっており、その金属板に貫通孔を形成し
て、その貫通孔内にこれらのプローブが挿入されてい
る。

【００１９】ＲＦ信号用プローブ３、電源用プローブ４
および接地用プローブ５などのプローブ１０は、図２に
示されるような可動ピン１１、１２を有しており、スプ
リング１４により被検査デバイス２０の電極端子２１〜
２４と確実に接触する構造になっている。すなわち、可
動ピン１１、１２は、先端部の開口部が細くされた金属
パイプ１３内にスプリング１４により保持され、その先
端部が押えられることにより、スプリング１４の縮みに
より引っ込む構造になっており、被検査デバイス２０を
金属ブロック１と殆ど隙間なく接続することにより、各
プローブを介してノイズが入り込まないようになってい
る。図２に示される例では、両側に可動ピン１１、１２
が設けられ、配線基板６側と被検査デバイス２０側の両
方ともスプリング１４により押し付けられる構造になっ
ているが、配線基板６側は、可動ピン１２を設けないで
金属体による固定として、直接ハンダ付けなどにより配
線基板６と確実に接触させておけば、被検査デバイス２
０側のみに可動ピン１１が設けられる構造でもよい。

【００２０】また、可動ピン１１、１２は、図２に示さ
れるように、そのスプリング１４側端部が斜めに切断さ
れた構造にしておくことにより、可動ピン１１、１２が
押されてスプリング１４が縮む状態では、斜めに傾いて
金属パイプ１３の細い開口部に押しつけられて接触し、
可動ピン１１に伝わる電気信号は、細いスプリング１４
ではなく電気抵抗が小さい金属パイプ１３を介して伝達
するため、インピーダンスを少しでも低減させることが
でき、ＲＦノイズを乗りにくくすることができる。さら
に、図２には図示されていないが、金属パイプ１３の端
部側には、くびれ部が設けられ、可動ピン１１、１２が
抜け落ちない構造に形成することができる。

【００２１】このＲＦ信号用プローブ３は、たとえば図
２に示される金属パイプ１３の外径と金属ブロック１の
貫通孔の内径とその間に介在される誘電体を調整するこ
とにより、同軸構造とすることができ、同軸ケーブル７
と連続させてこの部分でのノイズの侵入を防止すること
もできる。また、電源用プローブ４は、金属パイプ１３
と金属ブロック１の貫通孔内径との間に、誘電率の大き
いチタン酸バリウムなどの誘電体を介在させることによ
りキャパシタを形成すれば、電源配線に乗っているＲＦ
ノイズを効率的に落すことができ、電源ライに乗るノイ
ズにより増幅器が発振するというような問題もなく、非
常にノイズの影響を受けにくい検査治具とすることがで
きる。このＲＦ信号用プローブ３の被検査デバイス２０
との接続端部と反対側は、セミリジッドなどの同軸ケー
ブル７に接続され、さらにその途中に前述のインピーダ
ンス整合器９が接続されている。

【００２２】配線基板６は、被検査デバイス２０に電源
の供給などを行うもので、基板上に配線が形成されて、
その端子が被検査デバイスの端子と対応する場所に、適
切に形成されている。この場合、とくに被検査デバイス
が増幅器を有するような場合には、電源ラインに乗るノ
イズにより発振などを引き起こすのを防止するため、配
線基板６上の電源端子と電源用プローブ４との間に、ロ
ーパスフィルタが形成されたり、電源端子と接地端子間
にチップコンデンサが接続されたりしている。また、前
述のＲＦ信号用プローブ３の他端部側に同軸ケーブル７
が直接接続される代りに、この配線基板６にＲＦ信号用
配線を形成しておき、その配線を介して同軸ケーブルに
接続されてもよい。

【００２３】押え板８は、アクリル板などからなり、
０.１〜０.２ｍｍ程度の薄い電気的絶縁性材料からな
り、各プローブの可動ピン１１が突出する貫通孔が設け
られ、図示しないビスにより固定されている。これによ
り、各プローブの金属パイプや絶縁体が金属ブロック１
から飛び出ないように固定されている。

【００２４】つぎに、この治具を用いて高周波・高速用
デバイスを検査する方法について説明をする。まず、前
述のインピーダンス整合器９ａ、９ｂが接続された検査
治具に被検査デバイス２０をセットして動作させる。そ
して、入力信号用のＲＦプローブ３ａに接続されている
インピーダンス整合器９ａの入力側にネットワークアナ
ライザ３１を接続する。そのネットワークアナライザ３
１から出力され、反射して戻ってくる反射電力をネット
ワークアナライザ３１により測定しながら、インピーダ
ンス整合器９ａを調整し、その反射電力が最小になるよ
うにする。その結果、入力用ＲＦプローブと被検査デバ
イス２０の電極端子２１とのマッチングが採れる。その
後、ネットワークアナライザ３１をコネクタ７ｄから取
り外し、本来の入力信号を接続する。なお、入力ＲＦ信
号用プローブ３ａが複数本ある場合は、全ての入力ＲＦ
信号用プローブ３ａについて、それぞれのＲＦプローブ
３ａに接続されたインピーダンス整合器９ａの調整を順
次行う。また、インピーダンス整合器９ａの調整は、ネ
ットワークアナライザによらなくても、直接入力ＲＦ信
号用プローブ３ａ側を見たインピーダンスを測定しなが
ら、調整することもできる。

【００２５】つぎに、出力ＲＦ信号用プローブ３ｂ側の
インピーダンス整合器９ｂ出力側に、たとえばパワーメ
ータ３２を接続し、その出力を測定しながら、インピー
ダンス整合器９ｂの調整を行い、その出力が最大になる
ようにする。その結果、出力ＲＦ信号用プローブ３ｂと
被検査デバイス２０の電極端子２４とのマッチングが採
れる。出力ＲＦ信号用プローブ３ｂが複数本ある場合に
は、その全ての出力ＲＦ信号用プローブ３ｂに接続され
たインピーダンス整合器９ｂの調整を行う。その後、イ
ンピーダンス整合器９ｂに接続されたパワーメータを取
り外し、本来の測定器などを各ＲＦプローブに接続され
たインピーダンス整合器９ｂの出力側に接続する。そし
て、所望のデータを採取する。なお、インピーダンス整
合器９ｂの調整は、パワーメータに代えてスペクトルア
ナライザを接続し、その出力が最大になるように調整す
ることもできるし、直接その出力側のインピーダンスを
測定し、接続される測定器などのインピーダンスに合せ
るように調整することもできる。

【００２６】本発明によれば、検査治具のＲＦ信号用プ
ローブにおける被検査デバイスとの接続側と反対側にイ
ンピーダンス整合器を接続しているため、そのインピー
ダンス整合器により被検査デバイスの電極端子とＲＦプ
ローブとの接続部での不連続問題を解決することができ
る。その結果、被検査デバイスの開発段階などで、その
設計仕様を度々変える場合でも、その変更の度ごとに、
被検査デバイスと検査治具の可動ピンとの接触部のマッ
チングを採ってから検査をすることができ、被検査デバ
イスの構成自体を正確に検査することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、高周波・高速用デバイ
スの仕様を変化させながらその特性検査をする場合に、
ＲＦ信号用プローブと被検査デバイスの電極端子部との
接合部のマッチングを採りながら検査をすることができ
るため、被検査デバイス以外に起因する要素を除去し、
設計変更などの対応を適切に行うことができる。その結
果、開発スピードを向上させることができると共に、性
能が安定した高性能なデバイスを設計することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検査装置の一実施形態の一部断面
の構成説明図である。

【図２】図１に示されるプローブの断面説明図である。

【図３】従来の高周波・高速用デバイスの検査装置の構
成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 金属ブロック ３ ＲＦ信号用プローブ ４ 電源用プローブ ５ 接地用プローブ ９ インピーダンス整合器 １１ 可動ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AE03 AG03 AH00 AH09 2G011 AA02 AB01 AB04 AB07 AB09 AC32 AC33 AD01 AE03 AF06 2G132 AA00 AF02 AL19 AL20 4M106 AA01 BA01 BA14 DD15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ブロックの一面側で被検査デバイス
   の各電極端子とそれぞれ対応する部分に可動ピンの先端
   部が突出するように、ＲＦ信号用プローブ、電源用プロ
   ーブおよび接地用プローブを前記金属ブロックに設け、
   該可動ピンに上部から被検査デバイスの電極端子を押し
   付けて該被検査デバイスの検査をする方法であって、前
   記ＲＦ信号用プローブの前記被検査デバイスと接続する
   端部と反対側の端部にインピーダンス整合器を接続し、
   該インピーダンス整合器により前記被検査デバイスと前
   記ＲＦ信号用プローブとの接合のマッチングを採り、そ
   の後に前記被検査デバイスの検査をする高周波・高速用
   デバイスの検査方法。
2. 【請求項２】 前記インピーダンス整合器の調整を、前
   記ＲＦ信号用プローブが入力用端子である場合には前記
   被検査デバイスを接続した状態での反射が小さくなるよ
   うに調整し、前記ＲＦ信号用プローブが出力端子である
   場合にはその出力が大きくなるように調整することによ
   り行う請求項１記載の検査方法。
3. 【請求項３】 金属ブロックと、該金属ブロックの一面
   側で被検査デバイスの各電極端子とそれぞれ対応する部
   分に、可動ピン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信号用プローブ、電源用プローブ
   および接地用プローブと、前記ＲＦ信号用プローブの前
   記被検査デバイスとの接続部と反対側の端部側に同軸ケ
   ーブルを介して接続されるインピーダンス整合器とから
   なる高周波・高速用デバイスの検査治具。