JP2005049163A - Test jig and probe for test apparatus of device for high frequency and high speed - Google Patents
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Abstract
Description
【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小さ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・高速用デバイスを検査する検査治具およびそれに用いる検査用プローブに関する。さらに詳しくは、電源ラインに乗る外来ノイズを除去したり、アースラインを確実に接地したりすることにより、ノイズの影響を受けることなく、正確な検査をすることができる高周波・高速用デバイスの検査治具および検査用プローブに関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、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、たとえば図6(a)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被検査デバイス20の各電極端子21〜23と接続されるように構成されている(たとえば特許文献1参照)。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1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6(a)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】
さらに、RF信号用プローブ3を同軸構造にし、ノイズを拾い難くする構造も考えられている。一方、電源端子23に高周波や高速のノイズが乗っても、電源電圧がそのノイズにより振られることになり、増幅器などは発振したりして正確な測定をすることができない。そのため、電源用プローブ4の入力側の配線基板(プリント基板)6に、たとえば図6(b)に示されるようなコイルLとキャパシタCのLC回路からなるローパスフィルタ61を形成したり、電源用プローブ4の入力側と配線基板(プリント基板)6上のアースとの間にチップコンデンサ(バイパスコンデンサ)を接続することにより、電源配線に乗った高周波・高速のノイズを除去する方法が用いられている。
【0004】
しかし、近年の高周波および高速化の進展と共に、回路の高集積化およびパッケージの小型化は目覚しいものがあり、端子数(電極数)の増加および端子間ピッチの縮小化により、金属ブロックを使用していない構造では影響を受けやすいのは当然としても、金属ブロック内の電源プローブであっても非常にノイズが重畳されやすい状況になり、金属ブロック内の電源用プローブへの入力側にローパスフィルタやチップコンデンサを設ける構造では、完全には、ノイズの影響を受けない正確な検査をすることができないという問題がある。
【0005】
さらに、高周波・高速用デバイスでは、アース端子もどこかにあれば良いというものではなく、信号端子の近くで確実に電流を流せる状態に設けられていないと、正確な検査をすることができない。そのため、前述の図6に示される構造の検査治具でも、金属ブロック1内に接地用のコンタクトプローブ5を貫通させる構造が用いられている。
【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、電源用プローブに伝達されてくるRFノイズを除去するために、入力側にローパスフィルタやチップコンデンサを設ける構造では充分でないため、本願出願人は、電源用のコンタクトプローブの外周に誘電体層を形成して、さらにその外側に金属膜を設けることにより、キャパシタを形成し、電源ラインに乗ってくるノイズを完全に除去すると共に、金属ブロック内で新たなノイズを拾わない構造を開発し、PCT/JP03/01277で開示している。この電源用のコンタクトプローブの外周に形成されるキャパシタは、電源ラインとアースとの間に接続されなければならないため、誘電体筒(層)の外周に設けられる金属膜は、金属ブロックの貫通孔の内壁にしっかりと電気的に接続されなければならない。
【0008】
そのため、金属ブロックに設けられる貫通孔に圧入するような寸法関係で形成される必要があるが、誘電体筒はキャパシタとするため誘電率の大きいセラミックスなどを用いる必要があり、材料が脆いこともあり、貫通孔内に圧入する場合にセラミックスが破損するという問題がある。また、誘電体筒が真っ直ぐではなく、僅かでも反りがあると、貫通孔内に挿入しようとしても入らず、無理に圧入しようとすると破損するという問題がある。
【0009】
さらに、接地用コンタクトプローブでも、コンタクトプローブが変形するような圧入寸法にすると、コンタクトプローブの金属パイプが変形してその内部に設けられているスプリングが機能しなくなるため、両者間が接触する程度の寸法に形成されているが、金属同士の接触による接続は非常に不安定で、僅かでも接触不安定部分があると、高周波・高速のデバイスでは、電流特性が非常に不安定になり、安定した検査をすることができないことを本発明者らは見出した。しかし、コンタクトプローブは可動ピンが荷重により上下に移動しなければならないと共に、可動ピンなどが消耗した場合にコンタクトプローブ自身を取り替える必要があるため、コンタクトプローブを接着剤で金属ブロックの貫通孔内に接着することができない。
【0010】
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、高周波・高速用のデバイスの電気的特性を検査する場合に、金属ブロック内にコンタクトプローブを貫通させて被検査デバイスの電極端子に接続する検査治具で、容量装荷型の電源用プローブや接地用プローブを金属ブロック内に挿入しやすくすると共に、金属ブロックとの電気的接続を確実にすることができる構造の高周波・高速用デバイスなどの検査装置用の検査治具を提供することを目的とする。
【0011】
本発明の他の目的は、高周波・高速用デバイスの検査をする場合に、電源ラインへのノイズの影響を抑制するために被検査デバイスの電源端子と接触させる電源用プローブにキャパシタを装荷する場合に、金属ブロックの貫通孔に容易に挿入することができながら、金属ブロックとの電気的接触を確実に行なうことができる構造の容量装荷型の検査用プローブを提供することにある。
【0012】
【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治具は、金属ブロックと、先端部の突出長が可動する可動ピンを有し、前記金属ブロックの一面側に前記可動ピンの先端部が突出するように、該金属ブロックを貫通して設けられる電源用、接地用および信号用の複数のプローブとを具備し、前記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各電極端子と前記プローブの先端部とを接触させて前記被検査デバイスの特性検査をする検査治具であって、前記複数のプローブのうちの少なくとも一部のプローブは、その外周のアース電位層が金属スリーブを介して前記金属ブロックと接触するように設けられている。金属スリーブには、その内面および外面に部分的に接触しやすい突起や凸部などの接触部が設けられていることが好ましい。
【0013】
ここに可動ピンとは、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。
【0014】
この構成にすることにより、たとえばプローブが容量装荷型の電源用プローブや接地用プローブ、同軸構造の信号用プローブのように、プローブの最外周の層がアース電位層として形成されたプローブを金属ブロックの貫通孔内に挿入して被検査デバイスの電極端子と接続する場合でも、金属スリーブを介して貫通孔内に挿入されているため、直接プローブを金属ブロックの貫通孔内に圧入しなくても、スプリング性を有する金属スリーブ内に挿入すればよい。その結果、プローブを破損したり曲げたりすることなく挿入することができる。しかも、金属スリーブの真円を楕円状に変形させたり、内外面側に突起部などの部分的な接触部を形成しておくことにより、金属スリーブとプローブ最外周の層との電気的接続を確実にとることができ、さらに金属スリーブ内面に突起部などの変形を施す際に、他の部分で金属スリーブの外方に出っ張る部分が生じ、その出っ張り部分で金属ブロックの貫通孔内壁との電気的接続を確実にすることができる。
【0015】
その結果、金属ブロックの貫通孔内に挿入する際のトラブルを解消することができるのみならず、金属ブロックとプローブ最外層との電気的接続を確実にすることができる。
【0016】
前記電源用のプローブが、コンタクトプローブの外周に誘電体層と金属膜が設けられることによりキャパシタが形成された容量装荷型プローブからなり、該金属膜が前記金属スリーブを介して前記金属ブロックと接触するように設けられる構造にされることにより、金属ブロックの貫通孔内に挿入する際にキャパシタを形成するセラミックスの破損などを招くことなく挿入することができるため、とくに好ましい。すなわち、容量装荷型のプローブではその容量(キャパシタンス)を大きくする方が、低い周波数のノイズでも除去しやすいため、小さなプローブで容量を大きくすべく、比誘電率の大きいセラミックスが用いられる。セラミックスは脆く僅かな外力により破損しやすいし、成形工程の特質上、曲りが生じる場合があり、これらのセラミックスからなる誘電体筒が設けられたコンタクトプローブを金属ブロックの貫通孔内に圧入しようとすると、破損しやすい。しかし、本発明の構成にすることにより、そのような問題はなくなる。
【0017】
本発明による容量装荷型の検査用プローブは、金属パイプと、該金属パイプ内に該金属パイプと電気的に接続して設けられ、少なくとも前記金属パイプの一端部から突出する突出長を可変とし得る可動ピンと、前記金属パイプの外周に設けられる誘電体層と、該誘電体層の外周面に設けられる第1の金属膜と、該第1の金属膜の周囲に設けられ、部分的に前記第1の金属膜と接触しやすい接触部が形成された金属スリーブとからなり、前記可動ピンと前記金属スリーブとの間に容量が形成されている。
【0018】
【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治具および検査用プローブについて説明をする。本発明による検査治具は、被検査デバイス20と図示しない検査装置とを接続するもので、図1(a)および(b)にその断面説明図および一部の拡大断面説明図が示されるように、先端部の突出長が可動する可動ピン11を有し、金属ブロック1の一面側に可動ピン11の先端部が突出するように、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など複数のプローブが、金属ブロック1を貫通して設けられている。そして、この金属ブロック1の一面側に被検査デバイス20が押し付けられ、その被検査デバイス20の各電極端子21〜24とそれぞれプローブ3〜5の先端部とを接触させて被検査デバイス20の特性検査がなされる。本発明では、この複数のプローブ3〜5のうち、少なくとも一部のプローブは、その外周のアース電位層が金属スリーブ9を介して金属ブロック1に接触するように設けられている。
【0019】
この金属スリーブ9が設けられた容量装荷型の検査用プローブ(電極用プローブ)4は、図2(a)にその一実施形態の縦断面説明図、図2(b)に(a)のB−B断面説明図がそれぞれ示されるように、コンタクトプローブ10の外周に第2金属膜16を介して誘電体層15が設けられ、誘電体層15の外周面に第1金属膜17が設けられることにより、第2金属膜16(可動ピン11、12)と第1金属膜17(金属スリーブ9)との間にキャパシタ18が形成され、図1(c)に等価回路図で示されるように、電源ラインとアースとの間にキャパシタ18が接続される構造になっている。そして、さらにその外周に金属スリーブ9が挿入されている。この金属スリーブ9は、先に金属ブロック1の貫通孔内に挿入され、後から誘電体層15などが設けられたコンタクトプローブ10が、その金属スリーブ9内に挿入されてもよい。
【0020】
コンタクトプローブ10は、金属パイプ13の少なくとも一端部から先端部の突出長が可変し得ると共に外部に抜け出ないで、金属パイプ13と電気的に接続されるように、可動ピン(プランジャ)11、12が金属パイプ13内に設けられることにより形成されている。すなわち、たとえば金属パイプ13内に設けられたスプリング14により可動ピン11、12が外方に押し出され、可動ピン11、12の先端が外力により押されれば、スプリング14が縮んで可動ピン11、12が引っ込むように構成されている。この可動ピン11、12は金属パイプ13の両端側に設けられる必要はなく、用途によっては一方だけでよい。このコンタクトプローブ(接触部)の構造は、接地用プローブ5や信号用プローブ3でも同じ構造である。
【0021】
キャパシタ18を形成するための誘電体層として、図2に示される例では、誘電体を筒状に形成した誘電体筒15が用いられている。そして、誘電体筒15の内周壁および外周壁に第2および第1の金属膜16、17が無電解メッキなどにより設けられることにより、キャパシタ18が形成されている。この誘電体筒15の両面に第1および第2の金属膜17、16が設けられることにより、誘電体の両面に空隙が生じなくなり、キャパシタの機能を充分に奏するようになっている。第2の金属膜16は、金属パイプ13と電気的に接続されている。
【0022】
誘電体筒15は、たとえば内径が0.3mm程度、外径が0.6mm程度、長さが6mm程度の大きさに形成される。これは、ICなどの高集積化に伴い、電極端子数が増大し、最近では、チップの周囲のみに電極端子を設けるのではなく、BGA(ball grid array)パッケージによりチップ全面に形成されるようになり、しかも電極端子数が多い場合には、1cm2当り400個程度の電極端子数が設けられるため、プローブの間隔も非常に小さくなるからである。
【0023】
金属スリーブ9は、弾力性のある素材、たとえばリン青銅または黄銅などの銅系材料で作られ、金メッキしたものが用いられる。この内径は前述の第1金属膜17の外径よりも僅かに大きく、0.7mm程度で、外径が0.83mm程度に形成される。その結果、1mmピッチで電極端子が設けられる高集積化のICでも、充分に対応することができる。この金属スリーブ9は、図2(a)のB−B線断面図が図2(b)に示されるように、円周方向に沿って3箇所程度のスリーブ内部への接触部としての突起9aが、たとえば0.05mm程度(突起9a先端の内接円の直径が0.6mm程度)の深さに形成されている。円周方向に沿った突起9aの数は、3個に限定されず、2個または4個以上でもよく、円周方向に沿って連続的に形成(ロールかしめ)されていてもよい。
【0024】
しかし、誘電体層15の外周の第1金属膜17との電気的接触を考慮すると、3点が最も確実に電気的接触が得られるため好ましい。すなわち、面はどんな面でも表面に凸凹があり、面同士を完全に面接触させることはできず、ミクロ的に見れば、必ず尖った部分で接触して、それ以外のところは接触していない。そのため、尖った部分が3点で接触すれば、他の部分は接触しなくなる。したがって、全周に突起部が設けられると、むしろ接触が不安定になりやすいが、本発明によれば、弾力性材料からなる突起部にコンタクトプローブを圧入する構造になるため、全周に突起部が設けられていても、突起部が変形して確実な接触が得られやすい。
【0025】
また、軸方向の突起9aが設けられる箇所の数は、1箇所でも複数箇所でも構わないが、コンタクトプローブの長さが6mm程度あれば、上下に2箇所程度設けられることが、コンタクトプローブの傾きを防止しやすいため好ましい。一方、軸方向に3ヶ所以上の突起部が形成されても、2箇所で接触すれば、浅い突起部はコンタクトプローブと接触することができず、突起部の意味がなくなるため、2箇所ぐらいが最適である。
【0026】
このような突起9aを形成する方法は、たとえば前述の深さの突起9aを形成する場合、0.59mmφのピンゲージをを金属スリーブ9内に挿入して、金属スリーブ9の外周からポンチなどにより、たとえば3箇所同時に押し付けることにより、正確な深さに形成することができる。
【0027】
このような突起9aを、たとえばポンチなどにより形成すると、金属スリーブ9は部分的に変形し、突起9aが形成される反動で、その周囲部分は、金属スリーブ9の外径が大きくなるように変形する。その結果、部分的に外径が大きくなる部分が形成され、金属ブロック1の貫通孔内にプローブが挿入される際に、金属スリーブ9と貫通孔の内壁との接触部となり、電気的接続が確実に得られる。
【0028】
接地用プローブ5の外周に金属スリーブ9を設けた構造が図3に図2と同様の断面説明図で示されている。すなわち、コンタクトプローブ10の部分は、図2に示される電源用プローブ4に用いられるコンタクトプローブと同じで、金属スリーブ9もコンタクトプローブ10の外径より若干大きい内径を有する寸法に形成されれば、突起などは図2に示される構造と同様の構造のものを使用できるが、図3に示される例では、金属スリーブ9の中心部で、対向部分が押し潰されて楕円形状に形成された構造の例が示されている。すなわち、金属スリーブ9内部のコンタクトプローブ側との接触部は、前述の突起に限らず、このような楕円型変形でもよい。すなわち、部分的に楕円型に形成されていることにより、その凹み部で内部のコンタクトプローブ10と確実に接触し、凹み部9bと直角方向は逆に外部に広がるため、金属ブロック1の貫通孔に挿入する際に貫通孔の内壁と確実に接触させることができる。
【0029】
具体的には、コンタクトプローブ10の外径が0.3mmのとき、金属スリーブ9が内径0.32mm、外径0.38mmで形成され、潰された部分の内径dは0.3mmより若干小さい0.29mm程度に形成され、コンタクトプローブ10の挿入によりコンタクトプローブ10の外周に接している。また、潰された部分と直角方向の外径Dは、金属スリーブ9の外径寸法0.38mmより大きい0.41mm程度となり、金属ブロック1の貫通孔の内径、たとえば0.4mmより若干大きい寸法になる。このような凹み部9bも、金属スリーブ9内に、直径が0.29mm程度のピンゲージを挿入して外周から1箇所挟みつけることにより、金属スリーブ9の対向する部分に凹み部9bを形成することができる。
【0030】
なお、図1および図3に示される例では、金属スリーブ9の長さが、コンタクトプローブ10の長さとほぼ同じ寸法で形成されているが、コンタクトプローブ10と金属ブロック1との電気的接続が確実に得られればよいため、確実な接続部が1箇所形成されればよく、金属スリーブ9の長さは、コンタクトプローブ10の半分程度でも問題ない。
【0031】
金属スリーブ9に形成される接触部としては、前述の突起9aや凹み部9bおよびそれらの反動による外方への出っ張り部の他に、たとえば金属スリーブ9に孔を開け、ハンダを流し込むことによりコンタクトプローブなどとはハンダ付けにより接触部が形成され、金属ブロックの貫通孔とは、ハンダの出っ張り部により接触部が形成されるものでもよく、前述の例に限定されない。
【0032】
前述のように、接地用コンタクトプローブでも、金属ブロックとの電気的接触が不安定であると、高周波・高速のデバイスでは、電流特性が非常に不安定になり、安定した検査をすることができず、図3に示されるように確実な接触構造が設けられる必要があることを本発明者らは見出した。すなわち、従来のコンタクトプローブを金属ブロック1に直接接触させる構造で接地用プローブを構成したときのバネ圧試験により一定の荷重をかけた電極を図5に示されるように、可動ピン11の先端部上を走査し、その電極とアース(金属ブロック1)との間の抵抗を低抵抗計32により測定した結果、図4(b)に示されるように、コンタクトプローブ10のピン番号により抵抗値がばらつくと共に、平均的にも大きな抵抗値を示している。なお、測定器は、日本計測システム(株)製の自動荷重試験機を用い、金属ブロック1に並んで形成されているコンタクトプローブを端から順に走査するように荷重を順次移動させて調べたものである。金属ブロック1はアルミニウム製で、金メッキが施されており、コンタクトプローブ10(外径0.3mm)を挿入する貫通孔の内径は、0.31mmである。
【0033】
一方、図3に示される構造の接地用プローブ5により、同様のバネ圧試験による抵抗を測定した結果が図4(a)に示されている。図4(a)から明らかなように、金属スリーブ9を介して金属ブロック1と接触させることにより、可動ピン11と金属ブロック1との間に非常に安定した接触が得られることが分る。
【0034】
金属ブロック1は、信号用や電源用などのプローブ3〜5を保持するもので、たとえばアルミニウムや黄銅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、その貫通孔内に前述の各プローブが挿入されている。
【0035】
信号用プローブ3は、図2(a)に示されるようなコンタクトプローブ10を中心導体として、一定のインピーダンスの誘電体または中空部を介して外部導体が設けられる同軸構造にすることにより、RF信号を減衰させることなく、可動ピンを介してRFノイズが乗るのを防止することができるため好ましい。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に接続されている。
【0036】
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、前述のように、配線基板6上の電源端子と接地端子間に、ローパスフィルタが形成されたり、チップコンデンサが接続されたりしている。また、前述の信号用プローブ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してもよい。
【0037】
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金属ブロック1に固定されている。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。この信号用プローブ3、電源用プローブ4、接地用プローブ5の数やその配置は、検査をしようとする被検査デバイス20の電源端子に応じて形成され、たとえば入出力用の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が各1本づつで形成される場合もある。
【0038】
上述の構成にすることにより、可動ピンにより被検査デバイスに接触させているため、被検査デバイスの電極端子との接触部分にリードの露出部分がない上に、被検査デバイスの電源電極端子に接触させる電源用プローブの周囲にキャパシタが形成されているため、被検査デバイスの電源端子に入力される直前のところでRFノイズを除去することができ、ノイズフリーの状態で検査をすることができる。すなわち、高周波・高速用デバイスを検査する場合、僅かな長さのリードでもノイズを拾いやすいため、できるだけ被検査デバイスの近くでノイズを落す必要があるが、本発明では、被検査デバイスと接触する直前の電源用プローブにキャパシタが形成されているため、非常に効果的にノイズを解消することができると共に、高速スイッチング波形出力時に発生する電源端子における電圧降下を最小限に抑えることができる。
【0039】
さらに、信号端子においても、信号の周波数に応じて、その入力前の信号用プローブに信号を減衰させず、RFノイズを減衰させる容量のキャパシタが装荷されたプローブを用いることにより、信号成分に重畳されたノイズを、被検査デバイスの端子に入る前に有効に除去することもできる。
【0040】
その結果、高周波・高速デバイスの増幅器を発振させたり、正確なデバイスの検査を行えないという問題を解決し、電源用端子および信号用端子からも完全にノイズを除去することができ、非常に安定した正確な検査をすることができる。
【0041】
なお、前述のように、電源用プローブは被検査デバイスと接触する側のみを可動ピンとして、他端側は直接ハンダ付けなどにより接続する構造にしてもよいが、接地用プローブも同様に被検査デバイスとの接触側のみに可動ピンを設ける構造にして、他端側は固定する構造でもよい。また、接地用プローブは設けられないで、たとえば細い金属細線が多数ゴム内に植立されて縦方向のみに導電し、横方向には絶縁される異方性の導電性ゴムなどを介して、金属ブロック1と被検査デバイスの接地端子とを直接接続する構造にすることもできる。
【0042】
本発明によれば、容量装荷型電源プローブのように、コンタクトプローブの外周に誘電体層および金属膜が形成されたプローブを金属ブロックの貫通孔内に挿入する場合でも、プローブ外周の金属膜と貫通孔内壁とを直接接触させる構造ではなく、金属スリーブを介して接触させる構造であるため、プローブを金属ブロックの貫通孔に圧入する必要がない。その結果、脆いセラミックスなどが外周に設けられた容量装荷型プローブでも、破損することなく貫通孔内に組み立てることができる。しかも、金属スリーブは弾力性のある材料からなり、面接触ではなく、プローブおよび金属ブロックとの接触を容易にする突起などの接触部が形成されているため、ポイント的に完全な接触を確保することができる。そのため、安定した電気的接触を得ることができる。この安定した電気的接触は、接地用プローブに用いる場合でも非常に重要で、とくに高周波・高速用デバイスに関しては、安定した特性検査をすることができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、金属ブロックの貫通孔内に検査用プローブを挿入して高周波・高速用デバイスの特性検査をする場合に、検査用プローブの外周を直接金属ブロックの貫通孔内壁に接触させるように圧入しなくてもよいため、組立が非常に容易であると共に、コンタクトプローブ外周に設けられるキャパシタ用のセラミックスなどを破損したり、コンタクトプローブを潰して破損するということがなくなり、部品歩留りが非常に向上する。さらに、面接触ではなく、金属スリーブの接続部を介して接触するため、確実な接触が得られ、安定した信頼性の高い特性検査をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による検査治具の一実施形態を示す断面説明図である。
【図2】図1に示される電源用プローブの一例の断面説明図である。
【図3】図1に示される接地用プローブの一例の断面説明図である。
【図4】図3に示される接地用プローブの接触抵抗値を従来構造の接地用プローブの接触抵抗値と比較して示した図である。
【図5】コンタクトプローブと金属ブロックとの接触抵抗を調べる装置の概要を示す図である。
【図6】従来の高周波・高速用デバイスの検査治具の構成例を示す図である。
【符号の説明】
1 金属ブロック
3 信号用プローブ
4 電源用プローブ
5 接地用プローブ
9 金属スリーブ
9a 突起
9b 凹み部
10 コンタクトプローブ
11 可動ピン
12 可動ピン
13 金属パイプ
15 誘電体層
18 キャパシタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, an amplifier circuit or a mixer circuit incorporated in a mobile phone, for high frequency / high speed (analog having a high frequency is called high frequency, and digital having a very small pulse width and pulse interval is called high speed, The present invention relates to an inspection jig for inspecting a high-frequency / high-speed device for inspecting a semiconductor wafer, IC, module, etc. More specifically, high-frequency and high-speed devices can be inspected accurately by removing external noise on the power supply line and grounding the earth line without being affected by noise. The present invention relates to a jig and an inspection probe.
[0002]
[Prior art]
For example, when a high-frequency or high-speed device such as a semiconductor wafer, IC, or module is inspected, it is easy to pick up noise at the exposed portion of the lead or the like. For example, as shown in FIG. Each of the
[0003]
Further, a structure in which the
[0004]
However, with the progress of high frequency and high speed in recent years, high integration of circuits and miniaturization of packages are remarkable, and metal blocks are used due to increase in the number of terminals (number of electrodes) and reduction in pitch between terminals. Of course, it is easy to be affected by the structure that is not connected to the power supply probe in the metal block, and it is very easy for noise to be superimposed on the input side to the power supply probe in the metal block. In the structure in which the chip capacitor is provided, there is a problem that an accurate inspection that is not affected by noise cannot be performed completely.
[0005]
Further, in a high-frequency / high-speed device, it is not necessary that the ground terminal is located anywhere, and an accurate inspection cannot be performed unless it is provided in a state where a current can be reliably flowed near the signal terminal. Therefore, the inspection jig having the structure shown in FIG. 6 uses a structure in which the
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-99889 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to remove the RF noise transmitted to the power probe, it is not sufficient to provide a low-pass filter or chip capacitor on the input side. By forming a dielectric layer and providing a metal film on the outside, a capacitor is formed to completely remove the noise on the power supply line and not to pick up new noise in the metal block. Developed and disclosed in PCT / JP03 / 01277. Since the capacitor formed on the outer periphery of the contact probe for power supply must be connected between the power supply line and the ground, the metal film provided on the outer periphery of the dielectric cylinder (layer) is a through hole of the metal block. Must be firmly and electrically connected to the inner wall of the building.
[0008]
Therefore, it needs to be formed in a dimensional relationship such that it is press-fitted into a through-hole provided in the metal block. However, since the dielectric cylinder is a capacitor, it is necessary to use ceramics with a high dielectric constant, and the material may be brittle. There is a problem that ceramics are damaged when press-fitting into the through hole. In addition, if the dielectric cylinder is not straight, and there is even a slight warp, there is a problem that it will not be inserted into the through-hole and will be damaged if it is forced to press-fit.
[0009]
Furthermore, even with a contact probe for grounding, if the press-fit dimension is such that the contact probe is deformed, the metal pipe of the contact probe is deformed and the spring provided therein does not function. Although the dimensions are formed, the connection by contact between metals is very unstable. If there is even a slight contact unstable part, the current characteristics become very unstable and stable in high-frequency / high-speed devices. The inventors have found that they cannot be examined. However, the contact probe has to move up and down due to the load, and it is necessary to replace the contact probe itself when the movable pin is consumed. Cannot be glued.
[0010]
The present invention has been made to solve such a problem. When inspecting the electrical characteristics of a high-frequency / high-speed device, an electrode terminal of the device to be inspected is formed by penetrating a contact probe into the metal block. A high-speed, high-speed structure that makes it easy to insert a capacitive load type power supply probe or grounding probe into a metal block, and ensure electrical connection with the metal block. An object is to provide an inspection jig for an inspection apparatus such as a device.
[0011]
Another object of the present invention is when a capacitor is loaded on a power probe that is brought into contact with the power supply terminal of the device under test in order to suppress the influence of noise on the power supply line when inspecting a high-frequency / high-speed device. Another object of the present invention is to provide a capacity-loading type inspection probe having a structure that can be easily inserted into a through-hole of a metal block and can reliably make electrical contact with the metal block.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An inspection jig for a high-frequency / high-speed device according to the present invention has a metal block and a movable pin whose tip length is movable, so that the tip of the movable pin protrudes on one side of the metal block. A plurality of probes for power supply, grounding and signal provided through the metal block, and the device under test is pressed against the one surface side of the metal block, and each electrode terminal of the device under test An inspection jig for inspecting characteristics of the device to be inspected by bringing the probe into contact with the tip of the probe, wherein at least a part of the plurality of probes has a metal sleeve having an outer peripheral ground potential layer It is provided so as to come into contact with the metal block via The metal sleeve is preferably provided with a contact portion such as a protrusion or a convex portion that easily comes into partial contact with the inner surface and the outer surface.
[0013]
Here, the movable pin means a pin whose tip can move along the axial direction such that the tip of the pin is contracted by the spring or the like when held and pressed by the spring or the like.
[0014]
With this configuration, a probe in which the outermost layer of the probe is formed as a ground potential layer, such as a probe with a capacity loading type, a probe for grounding, and a signal probe with a coaxial structure is used as a metal block. Even when it is inserted into the through-hole of the device and connected to the electrode terminal of the device under test, it is inserted into the through-hole through the metal sleeve, so that it is not necessary to press-fit the probe directly into the through-hole of the metal block. What is necessary is just to insert in the metal sleeve which has spring property. As a result, the probe can be inserted without being damaged or bent. In addition, the metal sleeve and the outermost layer of the probe can be electrically connected by deforming the perfect circle of the metal sleeve into an ellipse or by forming partial contact portions such as protrusions on the inner and outer surfaces. When the inner surface of the metal sleeve is deformed, such as protrusions, the metal sleeve protrudes to the outside of the metal sleeve, and the protruding portion is electrically connected to the inner wall of the through hole of the metal block. Connection can be ensured.
[0015]
As a result, it is possible not only to eliminate troubles during insertion into the through hole of the metal block, but also to ensure electrical connection between the metal block and the probe outermost layer.
[0016]
The power supply probe is a capacitance loaded probe in which a capacitor is formed by providing a dielectric layer and a metal film on the outer periphery of a contact probe, and the metal film contacts the metal block via the metal sleeve. This structure is particularly preferable because it can be inserted into the through hole of the metal block without damaging the ceramic forming the capacitor when inserted into the through hole of the metal block. That is, in a capacitance loaded type probe, it is easier to remove even low-frequency noise when the capacitance (capacitance) is increased. Therefore, ceramics having a large relative dielectric constant are used to increase the capacitance with a small probe. Ceramics are fragile and are easily damaged by slight external forces, and may be bent due to the characteristics of the molding process. An attempt is made to press-fit a contact probe with a dielectric cylinder made of these ceramics into the through hole of a metal block. Then, it is easy to break. However, such a problem is eliminated by adopting the configuration of the present invention.
[0017]
A capacity-loading type inspection probe according to the present invention is provided with a metal pipe, and is electrically connected to the metal pipe in the metal pipe, and at least a protrusion length protruding from one end of the metal pipe can be made variable. A movable pin, a dielectric layer provided on the outer periphery of the metal pipe, a first metal film provided on the outer peripheral surface of the dielectric layer, and provided around the first metal film, partially in the first The metal sleeve is formed with a contact portion that easily contacts one metal film, and a capacitance is formed between the movable pin and the metal sleeve.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the inspection jig and inspection probe of the high-frequency / high-speed device of the present invention will be described with reference to the drawings. The inspection jig according to the present invention connects the
[0019]
A capacity loading type inspection probe (electrode probe) 4 provided with the
[0020]
The
[0021]
In the example shown in FIG. 2, a
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
However, considering the electrical contact with the
[0025]
The number of the
[0026]
For example, when forming the
[0027]
When such a
[0028]
A structure in which a
[0029]
Specifically, when the outer diameter of the
[0030]
In the example shown in FIGS. 1 and 3, the length of the
[0031]
The contact portion formed on the
[0032]
As mentioned above, even with a contact probe for grounding, if the electrical contact with the metal block is unstable, the current characteristics become very unstable in high-frequency and high-speed devices, and stable inspection can be performed. First, the present inventors have found that a reliable contact structure needs to be provided as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, the tip of the
[0033]
On the other hand, FIG. 4A shows the result of measuring the resistance by the same spring pressure test using the
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
With the configuration described above, since the movable pin is brought into contact with the device under test, the exposed portion of the lead is not in contact with the electrode terminal of the device under test and the power electrode terminal of the device under test is contacted. Since the capacitor is formed around the power probe to be used, RF noise can be removed immediately before being input to the power supply terminal of the device to be inspected, and inspection can be performed in a noise-free state. That is, when inspecting a device for high frequency and high speed, it is easy to pick up noise even with a lead having a small length, so it is necessary to reduce noise as close as possible to the device to be inspected. Since the capacitor is formed in the immediately preceding power supply probe, noise can be eliminated very effectively, and voltage drop at the power supply terminal that occurs when a high-speed switching waveform is output can be minimized.
[0039]
Furthermore, at the signal terminal, depending on the frequency of the signal, the signal probe before input does not attenuate the signal, but a probe loaded with a capacitor having a capacity to attenuate RF noise is used to superimpose the signal component. The generated noise can be effectively removed before entering the terminal of the device under test.
[0040]
As a result, it is possible to solve the problem of not oscillating amplifiers for high frequency and high speed devices or to perform accurate device inspection, and noise can be completely removed from power supply terminals and signal terminals. Accurate inspection can be done.
[0041]
As described above, the power probe may have a structure in which only the side in contact with the device to be inspected is a movable pin and the other end is directly connected by soldering or the like, but the grounding probe is similarly inspected. The movable pin may be provided only on the contact side with the device, and the other end may be fixed. Also, no grounding probe is provided, for example, through the use of anisotropic conductive rubber that is electrically conductive only in the vertical direction and is insulated in the horizontal direction, with a number of thin fine metal wires planted in the rubber. The
[0042]
According to the present invention, even when a probe in which a dielectric layer and a metal film are formed on the outer periphery of a contact probe is inserted into the through hole of the metal block, such as a capacitively loaded power source probe, The probe is not required to be press-fitted into the through-hole of the metal block because it is a structure in which the inner wall of the through-hole is not in direct contact with the through-hole but through a metal sleeve. As a result, even a capacity-loaded probe provided with brittle ceramics or the like on the outer periphery can be assembled in the through hole without being damaged. In addition, the metal sleeve is made of an elastic material, and contact portions such as protrusions that facilitate contact with the probe and the metal block are formed instead of surface contact, thus ensuring complete contact in terms of points. be able to. Therefore, stable electrical contact can be obtained. This stable electrical contact is very important even when used for a grounding probe. In particular, a stable characteristic inspection can be performed for a high-frequency / high-speed device.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the inspection probe is inserted into the through hole of the metal block and the characteristic inspection of the high frequency / high speed device is performed, the outer periphery of the inspection probe is directly brought into contact with the inner wall of the through hole of the metal block. Because it is not necessary to press fit into the connector, it is very easy to assemble, and there is no need to damage the ceramics for capacitors provided on the outer periphery of the contact probe or crush and damage the contact probe. To improve. Further, since contact is made not through surface contact but through the connecting portion of the metal sleeve, reliable contact can be obtained, and stable and highly reliable characteristic inspection can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an embodiment of an inspection jig according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram of an example of a power supply probe shown in FIG.
3 is an explanatory cross-sectional view of an example of the grounding probe shown in FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing the contact resistance value of the grounding probe shown in FIG. 3 in comparison with the contact resistance value of a grounding probe having a conventional structure. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an outline of an apparatus for examining contact resistance between a contact probe and a metal block.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a conventional inspection jig for a high-frequency / high-speed device.
[Explanation of symbols]
1 Metal block
3 Probe for signal
4 Probe for power supply
5 Probe for grounding
9 Metal sleeve
9a protrusion
9b dent
10 Contact probe
11 Movable pin
12 Movable pin
13 Metal pipe
15 Dielectric layer
18 capacitors
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