JP2006214943A - Probe device - Google Patents

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JP2006214943A JP2005029658A JP2005029658A JP2006214943A JP 2006214943 A JP2006214943 A JP 2006214943A JP 2005029658 A JP2005029658 A JP 2005029658A JP 2005029658 A JP2005029658 A JP 2005029658A JP 2006214943 A JP2006214943 A JP 2006214943A
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Taizo Watabe
泰三 渡部
Tsugita Komatsu
次太 小松
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Abstract

【課題】 ウェハー状態或いはベアチップ状態の半導体集積回路素子に対して、グランドインダクタンスを低減しかつリターンパスを最短化して高周波電気的特性を高精度にかつ効率的に測定する。
【解決手段】 絶縁基板2に形成したガイド開口部7を閉塞して取り付けられるグランド金属箔4を有し、このグランド金属箔4に高周波半導体素子102の電極形成面102aに相対する各入出力電極109をそれぞれ臨ませる多数個の電極開口部12を形成し、電極形成面102上において充分なグランド面積を確保する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a high frequency electrical characteristic with high accuracy and efficiency by reducing ground inductance and minimizing a return path for a semiconductor integrated circuit element in a wafer state or a bare chip state.
SOLUTION: A ground metal foil 4 that is attached by closing a guide opening 7 formed in an insulating substrate 2 is provided, and each input / output electrode that faces the electrode forming surface 102a of the high-frequency semiconductor element 102 is attached to the ground metal foil 4. A large number of electrode openings 12 facing each of 109 are formed, and a sufficient ground area is secured on the electrode forming surface 102.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ウェハー状態やベアチップ状態の高周波半導体集積回路素子等を対象物としてその電気的特性を測定する際に好適に用いられるプローブ装置に関する。   The present invention relates to a probe apparatus suitably used when measuring electrical characteristics of a wafer or bare chip high-frequency semiconductor integrated circuit element or the like as an object.

電子機器、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話機、ビデオ機器或いはオーディオ機器等の各種モバイル機器においては、小型軽量化、多機能化、高機能化等が図られており、搭載される半導体集積回路素子も極めて厳しい小型化、高精度の高周波特性等が要求されている。半導体集積回路素子は、一般にエポキシ系の絶縁合成樹脂やセラミック等で封止した状態で供給されていたが、小型化の要求に対応するいわゆるベアチップ実装技術等の採用によってベアチップ状態での供給も行われるようになっている。   In various mobile devices such as electronic devices such as personal computers, mobile phones, video devices, and audio devices, miniaturization and weight reduction, multi-functionality, high functionality, etc. have been achieved, and the semiconductor integrated circuit elements to be mounted are extremely high. Strict downsizing and high-precision high-frequency characteristics are required. Semiconductor integrated circuit elements are generally supplied in a state of being sealed with an epoxy-based insulating synthetic resin, ceramic, or the like, but they are also supplied in a bare chip state by adopting so-called bare chip mounting technology that meets the demand for miniaturization. It has come to be.

半導体集積回路素子は、各種のプローブ装置が用いられてウェハー状態やベアチップ状態において所定の電気的特性を有するか否かの測定が行われる。プローブ装置は、多数個の電極が微小ピッチで形成された半導体集積回路素子の電気的特性を測定するために用いられることから、電極ピッチに合わせた微小なピッチで配列された多数個のプローブが備えられる。プローブ装置は、半導体集積回路素子の高周波電気的特性を高精度に測定するために、例えばチップコンデンサ、チップコイル或いは電源とグランド間のデカップリング用コンデンサ等の受動素子部品を備えて半導体集積回路素子とのインピーダンス整合が図られるように構成される。なお、プローブ装置においては、例えば受動素子部品や信号線を交換或いは移動させ得る構造とすることによってインピーダンス整合の調整操作を可能とする対応も図られる。   A semiconductor integrated circuit element is used to measure whether or not it has predetermined electrical characteristics in a wafer state or a bare chip state by using various probe devices. Since the probe device is used to measure the electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit element in which a large number of electrodes are formed at a small pitch, a large number of probes arranged at a small pitch corresponding to the electrode pitch are provided. Provided. The probe device includes a passive element component such as a chip capacitor, a chip coil, or a decoupling capacitor between a power source and the ground, for example, in order to measure the high-frequency electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit element with high accuracy. And impedance matching. In the probe apparatus, for example, it is possible to cope with the impedance matching adjustment operation by adopting a structure in which passive component parts and signal lines can be exchanged or moved.

プローブ装置としては、例えば高周波線路の一種であるコプレナー構造のコプレナー型プローブ装置、ポリイミド等のフレキシブル絶縁フィルム上に電気回路を形成して電極に接触させるための端子を設けたメンブレンプローブ装置或いは同軸ケーブルの信号線の先端を延長してプローブとした同軸プローブ装置等が提供されている。また、特許文献1には、マイクロストリップ伝送構造をセラミック基板等の基板上に形成して信号線から短いニードルプローブを突出させたブレード型装置が開示されている。特許文献2には、絶縁基板の下面に鋸歯状の接地探針を形成した接地プレートを取り付けるとともに、この接地プレートに形成した開口部から高周波探針とバイアス探針とを突出させたプローブカードが開示されている。   As a probe device, for example, a coplanar type probe device having a coplanar structure which is a kind of high-frequency line, a membrane probe device or a coaxial cable provided with terminals for forming an electric circuit on a flexible insulating film such as polyimide and contacting the electrodes A coaxial probe device or the like is provided that extends the tip of the signal line as a probe. Patent Document 1 discloses a blade-type device in which a microstrip transmission structure is formed on a substrate such as a ceramic substrate and a short needle probe protrudes from a signal line. In Patent Document 2, there is a probe card in which a ground plate having a sawtooth ground probe formed on the lower surface of an insulating substrate is attached, and a high frequency probe and a bias probe are projected from an opening formed in the ground plate. It is disclosed.

しかしながら、高周波用プローブ装置においては、周波数帯域の高帯域化に伴って信号損失が大きくなることから、高精度の測定を行うための改善が必要となってくる。すなわち、高周波用プローブ装置においては、いかにして信号損失を少なくして信号線路の電気的、物理的な距離を最短化してリターンパスを短縮化するかということが重要な課題となる。また、高周波用プローブ装置においては、高周波信号をインピーダンス整合のとれた状態に保持して、最短のリターンパス、最短の信号伝達経路を構成することが課題となる。   However, in the high-frequency probe device, signal loss increases as the frequency band becomes higher, so that improvement for high-accuracy measurement is required. That is, in the high-frequency probe device, how to reduce the signal loss, minimize the electrical and physical distance of the signal line, and shorten the return path is an important issue. Further, in the high-frequency probe device, it is a problem to configure the shortest return path and the shortest signal transmission path by holding the high-frequency signal in a state in which impedance matching is achieved.

上述した従来のプローブ装置においては、グランドの開口部の接地面積を充分に取ることができないという問題、或いは高周波信号ラインに対するグランドの引き回しが長くなってしまうといった問題がある。また、従来のプローブ装置においては、セラミックブレードを用いて例えば50Ωマッチングで整合したにもかかわらず、プローブの先端部においてインピーダンスが変動してしまうといった問題もあった。   The above-described conventional probe device has a problem that the grounding area of the opening of the ground cannot be sufficiently taken, or a problem that the grounding with respect to the high-frequency signal line becomes long. Further, in the conventional probe device, there is a problem that the impedance fluctuates at the tip portion of the probe even though the matching is performed by, for example, 50Ω matching using the ceramic blade.

図8乃至図10に示した従来のブレード型プローブ装置100は、図11に示すようにウエーハ101の主面上に形成される多数個の高周波半導体集積回路素子(以下、高周波半導体素子と略称する。)102を対象物として、それぞれについて所定の電気的特性を直接測定する。プローブ装置100は、絶縁基板103と、多数個のブレード104と、グランド金属箔105と、多数個のコンタクトプローブ106とを備えている。プローブ装置100は、絶縁基板103に、半導体路素子102の電極形成面102aよりも大きな開口寸法を有するガイド開口部107を形成するとともに、第1主面103aと第2主面103bとに引き回されてグランドパターン108を形成する。   The conventional blade-type probe apparatus 100 shown in FIGS. 8 to 10 includes a large number of high-frequency semiconductor integrated circuit elements (hereinafter abbreviated as high-frequency semiconductor elements) formed on the main surface of the wafer 101 as shown in FIG. .) With 102 as an object, predetermined electrical characteristics are directly measured for each. The probe device 100 includes an insulating substrate 103, a large number of blades 104, a ground metal foil 105, and a large number of contact probes 106. The probe device 100 forms a guide opening 107 having an opening size larger than the electrode formation surface 102a of the semiconductor path element 102 in the insulating substrate 103, and is routed around the first main surface 103a and the second main surface 103b. As a result, the ground pattern 108 is formed.

プローブ装置100は、各ブレード104が、高周波半導体素子102の電極形成面102aに形成された詳細を省略する多数個の入出力電極(パッド)109と相対され、それぞれの先端部をガイド開口部107の開口縁に臨ませて絶縁基板103の第1主面103a上に放射状に配列される。各ブレード104は、それぞれセラミック等によって略薄板状に形成された誘電基体部110と、この誘電基体部110の内層に設けられた信号線路111及び側面に設けられたグランド導体112とから構成される。各ブレード104は、信号線路111が誘電基体部110の底面に形成されたグランドパターン113と対向されてマイクロストリップラインを構成する。各ブレード104は、グランド導体112が絶縁基板103の第1主面103a上において重なることによりグランドパターン108と接続される。   In the probe apparatus 100, each blade 104 is opposed to a large number of input / output electrodes (pads) 109, which are not formed in detail, formed on the electrode formation surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102. Are arranged radially on the first main surface 103a of the insulating substrate 103. Each blade 104 includes a dielectric base portion 110 formed in a substantially thin plate shape by ceramic or the like, a signal line 111 provided in an inner layer of the dielectric base portion 110, and a ground conductor 112 provided on a side surface. . Each blade 104 constitutes a microstrip line with the signal line 111 facing a ground pattern 113 formed on the bottom surface of the dielectric base 110. Each blade 104 is connected to the ground pattern 108 by overlapping the ground conductor 112 on the first main surface 103 a of the insulating substrate 103.

プローブ装置100は、グランド金属箔105が、例えば銅箔等の金属箔が用いられて図10に示すように横長矩形に形成される。グランド金属箔105は、高周波半導体素子102の電極形成面102aよりも大きくかつ絶縁基板103のガイド開口部107の開口幅よりも大きな外形を有しており、中央部に位置して電極形成面102aに形成された入出力電極109を内部に位置させるに足る開口寸法を有する横長矩形の電極開口部114が形成されている。グランド金属箔105は、長さ方向の両端部位がクランク状に折曲されることによってそれぞれグランド接続部115、115を構成する。   In the probe device 100, the ground metal foil 105 is formed in a horizontally long rectangle as shown in FIG. 10 using a metal foil such as a copper foil. The ground metal foil 105 has an outer shape that is larger than the electrode formation surface 102a of the high-frequency semiconductor element 102 and larger than the opening width of the guide opening 107 of the insulating substrate 103, and is located at the center portion to form the electrode formation surface 102a. A horizontally-long rectangular electrode opening 114 having an opening size sufficient to position the input / output electrode 109 formed inside is formed. The ground metal foil 105 constitutes ground connection portions 115 and 115 by bending both end portions in the length direction into a crank shape.

グランド金属箔105は、絶縁基板103の第2主面103bにガイド開口部107を凹型のアンダーブリッジのような形状を有して跨ぐようにして組み合わされ、図9に示すようにグランド接続部115、115を第2主面103bに引き回されたグランドパターン108に対してそれぞれ半田付けされる。したがって、グランド金属箔105には、グランドパターン108を介して各ブレード104のグランド導体112がそれぞれ共通接続される。   The ground metal foil 105 is combined with the second main surface 103b of the insulating substrate 103 so as to straddle the guide opening 107 with a shape like a concave underbridge, and as shown in FIG. 115 are soldered to the ground pattern 108 routed around the second main surface 103b. Therefore, the ground conductor 112 of each blade 104 is commonly connected to the ground metal foil 105 via the ground pattern 108.

プローブ装置100は、各ブレード104が、絶縁基板103の第2主面103b側に臨ませられた誘電基体部110の先端部110aに信号線路111を引き回して形成してプローブ接続部111aを構成し、このプローブ接続部111aにそれぞれコンタクトプローブ106が取り付けられる。各コンタクトプローブ106は、導電性を有する金属薄板或いは薄板材を素材として、リソグラフィー技術や電鋳技術によって微細かつ精密に形成される。各コンタクトプローブ106は、基端部106aをプローブ接続部111aに接続されることによってブレード104に片持ち支持され、略直角に折曲された先端部106bがそれぞれグランド金属箔105に形成した電極開口部114を貫通して突出される。   In the probe apparatus 100, each blade 104 is formed by drawing the signal line 111 to the tip 110a of the dielectric base 110 facing the second main surface 103b side of the insulating substrate 103 to form the probe connecting part 111a. The contact probes 106 are respectively attached to the probe connection portions 111a. Each contact probe 106 is formed finely and precisely by a lithography technique or an electroforming technique using a conductive metal thin plate or a thin plate material. Each contact probe 106 is cantilevered by the blade 104 by connecting the base end portion 106 a to the probe connection portion 111 a, and an electrode opening in which a tip end portion 106 b bent at a substantially right angle is formed in the ground metal foil 105. It protrudes through the portion 114.

プローブ装置100は、グランド金属箔105の電極開口部114内に電極形成面102aを位置させるようにして高周波半導体素子102に組み合わされ、この高周波半導体素子102に対して所定の電気的特性の測定を行う。プローブ装置100においては、電極開口部114から突出された各コンタクトプローブ106の先端部106bが、それぞれ高周波半導体素子102の相対する入出力電極109上に圧接する。プローブ装置100においては、各コンタクトプローブ106を介して入出力電極109に測定信号を印加し、その出力を計測することによって各高周波半導体素子102が所定の電気的特性を有するか否かを測定する。   The probe device 100 is combined with the high-frequency semiconductor element 102 so that the electrode formation surface 102a is positioned in the electrode opening 114 of the ground metal foil 105, and a predetermined electrical characteristic is measured with respect to the high-frequency semiconductor element 102. Do. In the probe device 100, the tip end portions 106 b of the contact probes 106 protruding from the electrode openings 114 are in pressure contact with the input / output electrodes 109 facing each other of the high-frequency semiconductor element 102. In the probe apparatus 100, a measurement signal is applied to the input / output electrode 109 via each contact probe 106, and the output is measured to determine whether or not each high-frequency semiconductor element 102 has a predetermined electrical characteristic. .

特表平8−510553号公報Japanese National Patent Publication No. 8-510553 実開平4−121740号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-121740

ところで、上述した特許文献1に記載されたブレード型プローブカードは、プローブを支持する絶縁基板の厚みに限界があるために、多数個の入出力電極が微小ピッチで配列された半導体集積回路素子への適用が困難であった。ブレード型プローブカードは、各入出力電極に対してプローブを同時に接触させることが困難であり、例えばプローブを移動させながら測定を行うことも可能ではあるが測定効率が悪くなるとともに高精度の測定も行い得なくなる。   By the way, since the blade type probe card described in Patent Document 1 described above has a limit in the thickness of the insulating substrate that supports the probe, the blade-type probe card is a semiconductor integrated circuit element in which a large number of input / output electrodes are arranged at a minute pitch. Application of was difficult. The blade-type probe card makes it difficult to bring the probe into contact with each input / output electrode at the same time.For example, it is possible to perform measurement while moving the probe, but the measurement efficiency deteriorates and high accuracy measurement is possible. It can't be done.

上述した従来のプローブ装置100においては、誘電基体部110に信号線路111とグランド導体112とを設けて構成した各ブレード104にコンタクトプローブ106を取り付けた構造であることから、各コンタクトプローブ106の高周波特性の向上が図られている。プローブ装置100においては、電極開口部114を有するグランド金属箔105を備えて高周波半導体素子102の電極形成面102aを囲むグランド導体を構成することにより、グランド面積の向上を図るとともにグランド接続の簡易化が図られる。   Since the conventional probe device 100 described above has a structure in which the contact probe 106 is attached to each blade 104 configured by providing the dielectric base 110 with the signal line 111 and the ground conductor 112, the high frequency of each contact probe 106. The improvement of the characteristic is aimed at. In the probe apparatus 100, the ground conductor is provided with the ground metal foil 105 having the electrode opening 114 to surround the electrode forming surface 102a of the high-frequency semiconductor element 102, thereby improving the ground area and simplifying the ground connection. Is planned.

しかしながら、かかるプローブ装置100においても、高周波半導体素子102の電極形成面102aに対して充分なグランド面積を確保することが困難であり、高周波帯域になるにしたがってリターンパスも大きくなる。また、プローブ装置100は、各ブレード104のグランド導体112とグランド金属箔105とを絶縁基板103に引き回して形成したグランドパターン108によって電気的なグランドを接続することから、リターンパスの短縮化が困難であった。したがって、プローブ装置100においても、高周波帯域における信号損失が大きくなることで、例えば高精度の電気的特性が要求される高周波IC(MMIC)等の測定用に用いることができなかった。   However, even in such a probe device 100, it is difficult to ensure a sufficient ground area for the electrode forming surface 102a of the high-frequency semiconductor element 102, and the return path increases as the frequency band increases. Further, since the probe device 100 connects the electrical ground by the ground pattern 108 formed by drawing the ground conductor 112 of each blade 104 and the ground metal foil 105 around the insulating substrate 103, it is difficult to shorten the return path. Met. Therefore, the probe apparatus 100 cannot be used for measurement of, for example, a high frequency IC (MMIC) that requires high-precision electrical characteristics due to a large signal loss in a high frequency band.

したがって、本発明は、ウェハー状態或いはベアチップ状態の半導体集積回路素子に対して、グランドインダクタンスを低減するとともにリターンパスを最短として高周波電気的特性を高精度にかつ効率的に測定することを可能とするプローブ装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention makes it possible to reduce the ground inductance and measure the high-frequency electrical characteristics with high accuracy and efficiency with the shortest return path for a semiconductor integrated circuit element in a wafer state or a bare chip state. An object is to provide a probe device.

上述した目的を達成する本発明にかかるプローブ装置は、絶縁基板と、多数個のブレードと、グランド金属箔と、多数個のコンタクトプローブとを備えて高周波半導体集積回路素子を対象物としてその電気的特性を測定する。プローブ装置は、絶縁基板に、高周波半導体集積回路素子の電極形成面よりも大きな開口寸法を有するガイド開口部を形成する。プローブ装置は、各ブレードが、高周波半導体集積回路素子の電極形成面に形成された各入出力電極と相対され、それぞれの先端部をガイド開口部内に突出させて第2主面に臨ませるようにして絶縁基板の第1主面上に放射状に配列され、それぞれ誘電基体部に信号線路とグランド導体とが設けられる。プローブ装置は、グランド金属箔が、絶縁基板の第2主面側にガイド開口部を閉塞するようにして固定されるとともに各ブレードのグランド導体とガイド開口部の開口縁の近傍において接続され、高周波半導体集積回路素子の各入出力電極に対応しかつそれぞれを臨ませるに足る開口寸法を有する多数個の電極開口部が形成される。プローブ装置は、各コンタクトプローブが、各ブレードの先端部に各信号線路と接続されて片持ち支持されるとともに、先端部が回路基板の相対する電極開口部からそれぞれ突出される。   A probe apparatus according to the present invention that achieves the above-described object includes an insulating substrate, a large number of blades, a ground metal foil, and a large number of contact probes. Measure characteristics. In the probe device, a guide opening having an opening size larger than the electrode formation surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element is formed in an insulating substrate. The probe device is configured such that each blade is opposed to each input / output electrode formed on the electrode forming surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element, and has its respective tip protruded into the guide opening to face the second main surface. Are arranged radially on the first main surface of the insulating substrate, and a signal line and a ground conductor are provided on each of the dielectric base portions. In the probe device, the ground metal foil is fixed to the second main surface side of the insulating substrate so as to close the guide opening, and is connected to the ground conductor of each blade in the vicinity of the opening edge of the guide opening. A large number of electrode openings corresponding to the input / output electrodes of the semiconductor integrated circuit element and having an opening size sufficient to face each of the input / output electrodes are formed. In the probe device, each contact probe is connected to each signal line at the tip of each blade and is cantilevered, and the tip protrudes from the opposing electrode opening of the circuit board.

プローブ装置においては、高周波半導体集積回路素子の電極形成面に組み合わすことにより、グランド金属箔の各電極開口部内にそれぞれ相対する入出力電極を臨ませるとともに各入出力電極に対してコンタクトプローブが接触する。プローブ装置においては、各コンタクトプローブを介してディバイスの各入出力電極に対して高周波信号を印加し、その出力を検出することによって高周波半導体集積回路素子の電気的特性を測定する。   In the probe device, by combining with the electrode forming surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element, the input / output electrodes facing each other are faced in the respective electrode openings of the ground metal foil, and the contact probes are in contact with the respective input / output electrodes. To do. In the probe apparatus, a high frequency signal is applied to each input / output electrode of the device via each contact probe, and the output is detected to measure the electrical characteristics of the high frequency semiconductor integrated circuit element.

プローブ装置においては、グランド金属箔に形成した各電極開口部内にそれぞれ相対する入出力電極を臨ませるようにすることで、高周波半導体集積回路素子の電極形成面に対してほぼ最大限のグランド面積が確保されるようにする。プローブ装置においては、グランド金属箔と各ブレードのグランド導体部が引き回しパターンを介さずに直接接続される構造となることで、リターンパスが短縮化されてグランドインダクタンスを低減させる。プローブ装置においては、各電極開口部内にそれぞれ相対する入出力電極を位置させるグランド金属箔が、コンタクトプローブを介して各入出力電極から入出力される高周波信号の大きな面積を有するグランドとして作用することで、リターンパスの短縮化を図るようにする。   In the probe apparatus, by allowing the opposing input / output electrodes to face the respective electrode openings formed in the ground metal foil, a substantially maximum ground area can be provided with respect to the electrode formation surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element. To be secured. The probe device has a structure in which the ground metal foil and the ground conductor portion of each blade are directly connected without a routing pattern, thereby shortening the return path and reducing the ground inductance. In the probe device, the ground metal foil that positions the respective input / output electrodes in each electrode opening functions as a ground having a large area of a high-frequency signal input / output from each input / output electrode via the contact probe. Therefore, shorten the return path.

本発明にかかるプローブ装置によれば、グランド金属箔を有する簡易な構造であり、グランド金属箔に各入出力電極をそれぞれ臨ませる多数個の電極開口部を形成して高周波半導体集積回路素子の電極形成面において充分なグランド面積を確保するとともに、グランド金属箔とグランド導体とを直接接続してリターンパスを短縮化してグランドインダクタンスを低減することから、高周波信号のレベル低下が抑制されて半導体集積回路素子の高周波帯域における電気的特性を高精度に測定することが可能となる。   According to the probe device of the present invention, the electrode of the high-frequency semiconductor integrated circuit element has a simple structure having a ground metal foil, and a plurality of electrode openings are formed on the ground metal foil so that each input / output electrode faces each other. In addition to securing a sufficient ground area on the formation surface, the ground metal foil and the ground conductor are directly connected to shorten the return path and reduce the ground inductance, thereby suppressing the level reduction of the high frequency signal and the semiconductor integrated circuit. It becomes possible to measure the electrical characteristics in the high frequency band of the element with high accuracy.

以下、本発明の実施の形態として図面に示したプローブ装置1について、詳細に説明する。プローブ装置1も、上述した従来のプローブ装置100と同様に、例えば測定本体装置に設置した状態で適宜のハンドリング装置等によって供給されるウエーハ101の主面上に形成されるいわゆるウェハー状態の多数個の高周波半導体素子102を測定対象物として、1個ずつ順番にその動作確認や所定の高周波電気的特性等の測定、検査を行う。なお、プローブ装置1は、適宜の保持部材に載置された高周波半導体素子にも用いることが可能であることは勿論である。   Hereinafter, a probe device 1 shown in the drawings as an embodiment of the present invention will be described in detail. Similarly to the above-described conventional probe apparatus 100, the probe apparatus 1 is also a large number of so-called wafer states formed on the main surface of the wafer 101 supplied by an appropriate handling apparatus or the like, for example, while being installed in the measurement main body apparatus. The high-frequency semiconductor elements 102 are used as measurement objects, and their operation is confirmed one by one, and predetermined high-frequency electrical characteristics are measured and inspected. Needless to say, the probe device 1 can also be used for a high-frequency semiconductor element mounted on an appropriate holding member.

プローブ装置1も、基本的な構成をプローブ装置100と同様とされ、図1及び図2に示すように、絶縁基板2と、多数個のブレード3と、グランド金属箔4と、多数個のコンタクトプローブ5とを備えている。プローブ装置1は、詳細を後述するように、グランド金属箔4を絶縁基板2に取り付けるための台座部材6を備える。プローブ装置1は、図示しないが本体部側にチップコンデンサやチップコイル或いは電源とグランド間のデカップリング用コンデンサ等の受動素子部品等を有するインピーダンス整合回路が備えられ、例えば50Ωのマッチング整合を行って線路を介して高周波半導体素子102の高周波電気的特性を測定する。   The basic configuration of the probe apparatus 1 is the same as that of the probe apparatus 100. As shown in FIGS. 1 and 2, the insulating substrate 2, the multiple blades 3, the ground metal foil 4, and the multiple contacts. The probe 5 is provided. The probe device 1 includes a pedestal member 6 for attaching the ground metal foil 4 to the insulating substrate 2 as will be described in detail later. Although not shown, the probe device 1 is provided with an impedance matching circuit having passive element components such as a chip capacitor, a chip coil, or a decoupling capacitor between a power source and a ground on the main body side, and performs, for example, 50Ω matching matching. The high frequency electrical characteristics of the high frequency semiconductor element 102 are measured via the line.

プローブ装置1は、絶縁基板2が、適宜の絶縁合成樹脂材料、例えばCFR(Carbon Fiber Reinforced Plastics)等を素材として形成され、詳細を後述するように各ブレード3やグランド金属箔4を取り付けるとともに図示しない装置フレームに取り付けられて支持基台を構成する。絶縁基板2には、その中央部に位置して半導体路素子102の電極形成面102aよりも大きな開口径を有する円形のガイド開口部7が形成される。   In the probe device 1, the insulating substrate 2 is formed of an appropriate insulating synthetic resin material, for example, CFR (Carbon Fiber Reinforced Plastics), etc., and each blade 3 and the ground metal foil 4 are attached and illustrated as described in detail later. It is attached to a device frame that does not constitute a support base. The insulating substrate 2 is formed with a circular guide opening 7 located at the center thereof and having an opening diameter larger than that of the electrode forming surface 102a of the semiconductor path element 102.

プローブ装置1は、各ブレード3が、高周波半導体素子102の電極形成面102aに形成された詳細を省略する多数個の入出力電極109とそれぞれ相対して同数が備えられる。各ブレード3は、それぞれセラミック等を素材として略薄板状に形成された誘電基体部8と、この誘電基体部8の内層に設けられた信号線路9及び側面に設けられたグランド導体10及び信号線路9と対向する底面に設けられたグランドパターン11とから構成される。各ブレード3は、各誘電基体部8が、先端部8aを絶縁基板2側に向かって略直角に折曲されており、この先端部8aをガイド開口部7の開口縁に沿って第2主面2b側に突出させて第1主面2a上に、換言すれば図3に示すように後述するグランド金属箔4と対向して放射状に配列して接合される。   In the probe apparatus 1, each blade 3 is provided with the same number as the number of input / output electrodes 109 that are omitted from the details formed on the electrode formation surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102. Each blade 3 includes a dielectric base portion 8 formed in a substantially thin plate shape using ceramic or the like as a material, a signal line 9 provided in an inner layer of the dielectric base portion 8, a ground conductor 10 provided on a side surface, and a signal line. 9 and a ground pattern 11 provided on the bottom surface facing the substrate 9. In each blade 3, each dielectric base 8 is bent at a substantially right angle with the tip 8 a toward the insulating substrate 2, and the tip 8 a extends along the opening edge of the guide opening 7. Projecting toward the surface 2b side, the first main surface 2a, in other words, as shown in FIG.

各ブレード3は、信号線路9が、例えば誘電基体部8に銅箔層を形成するとともにこの銅箔層に対してフォトリソグラフ処理を施して長さ方向の全長に亘って形成される。各信号線路9は、図1に示すように絶縁基板2のガイド開口部6内に突出された誘電基体部8の先端部8aの端面まで引き回し形成されており、この引き回し部位が後述するコンタクトプローブ5を取り付けるプローブ取付部9aを構成する。各信号線路9は、誘電基体部8の基端部側において図示しない高周波信号入出力部と高周波専用コネクタを介して接続される。各信号線路9は、誘電基体部8を介してグランドパターン11と対向されることによって、高周波信号を効率よく伝送するマイクロストリップラインを構成する。   In each blade 3, the signal line 9 is formed over the entire length in the longitudinal direction by forming a copper foil layer on the dielectric base portion 8, for example, and subjecting this copper foil layer to photolithography. As shown in FIG. 1, each signal line 9 is formed so as to be routed to the end face of the tip 8a of the dielectric base 8 protruding into the guide opening 6 of the insulating substrate 2, and this route is a contact probe described later. The probe attachment part 9a which attaches 5 is comprised. Each signal line 9 is connected to a high-frequency signal input / output unit (not shown) via a high-frequency dedicated connector on the base end side of the dielectric base 8. Each signal line 9 constitutes a microstrip line that efficiently transmits a high-frequency signal by being opposed to the ground pattern 11 via the dielectric base portion 8.

グランド導体10は、誘電基体部8に上述した信号線路9の形成工程と同時に、図2に示すように誘電基体部8の側面に沿って大きな面積を有する銅箔層によって形成される。グランド導体10は、絶縁基板2のガイド開口部7に臨ませられた誘電基体部8の先端部8aまで延長して形成されており、この延長部位が後述するグランド金属箔4と電気的に接続するグランド接続部10aを構成する。なお、グランド導体10は、信号線路9と絶縁を保持されて誘電基体部8に形成されることは勿論である。   The ground conductor 10 is formed by a copper foil layer having a large area along the side surface of the dielectric base portion 8 as shown in FIG. The ground conductor 10 is formed so as to extend to the tip 8a of the dielectric base 8 facing the guide opening 7 of the insulating substrate 2, and this extended portion is electrically connected to the ground metal foil 4 described later. The ground connection portion 10a is configured. Needless to say, the ground conductor 10 is formed on the dielectric base 8 while being insulated from the signal line 9.

プローブ装置1は、グランド金属箔4が、例えば銅箔等の金属箔が用いられて図4に示すように円板形に形成される。グランド金属箔4は、高周波半導体素子102の電極形成面102aよりも大きくかつ絶縁基板2のガイド開口部7の開口径よりも大きな内径を有している。グランド金属箔4には、高周波半導体素子102に形成された入出力電極109と同数でそれぞれに相対するようにして配列された多数個の電極開口部12が厚み方向に貫通して形成されている。   In the probe device 1, the ground metal foil 4 is formed in a disc shape as shown in FIG. 4 using a metal foil such as a copper foil. The ground metal foil 4 has an inner diameter that is larger than the electrode forming surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102 and larger than the opening diameter of the guide opening 7 of the insulating substrate 2. The ground metal foil 4 is formed with a large number of electrode openings 12 penetrating in the thickness direction and arranged in the same number as the input / output electrodes 109 formed on the high-frequency semiconductor element 102 so as to face each other. .

各電極開口部12は、それぞれが入出力電極109の外形寸法よりもやや大きい開口寸法を有して形成されており、図2及び図3に示すように測定時に各入出力電極109を1個ずつ対応位置させて臨ませるようにする。各電極開口部12は、銅箔円板に対して、例えばフォトリソグラフ処理を施して微小な入出力電極109にそれぞれ相対する微小な開口部として精密に形成される。勿論、各電極開口部12は、その他の適宜の微細加工技術によって銅箔円板に形成するようにしてもよい。   Each electrode opening 12 is formed to have an opening size slightly larger than the outer size of the input / output electrode 109, and one input / output electrode 109 is provided at the time of measurement as shown in FIGS. Make them face each other in a corresponding position. Each electrode opening 12 is precisely formed as a minute opening that is respectively opposed to the minute input / output electrode 109 by performing, for example, photolithography processing on the copper foil disk. Of course, each electrode opening 12 may be formed in the copper foil disk by other appropriate fine processing techniques.

グランド金属箔4は、後述するように台座部材6を介して絶縁基板2に対してガイド開口部7を閉塞するようにして位置決めして固定される。グランド金属箔4には、外周部の近傍位置に、少なくとも第1取付孔13Aと第2取付孔13Bとが中心対称で形成されている。グランド金属箔4は、詳細を省略するが例えば第1取付孔13Aが円周方向の長孔として形成されるとともに第2取付孔13Bが直径方向の長孔として形成されることにより、それぞれの長孔の長さ範囲で絶縁基板2に対して円周方向と直径方向とに移動して位置調整が行われて取り付けられるようにする。   As will be described later, the ground metal foil 4 is positioned and fixed so as to close the guide opening 7 with respect to the insulating substrate 2 via the base member 6. In the ground metal foil 4, at least a first mounting hole 13 </ b> A and a second mounting hole 13 </ b> B are formed symmetrically in the vicinity of the outer peripheral portion. Although details are omitted, for example, the first metal mounting hole 13A is formed as a long hole in the circumferential direction and the second metal mounting hole 13B is formed as a long hole in the diameter direction. The position is adjusted and attached to the insulating substrate 2 in the circumferential direction and the diameter direction with respect to the length of the hole.

グランド金属箔4には、絶縁基板2に取り付けた状態で、後述するグランドリード14を介して各ブレード3のグランド導体10がそれぞれ接続される。グランド金属箔4は、各グランドリード14が、図4に示すように取付孔13の内側で各電極開口部12に近接した位置の接続部15においてそれぞれ半田付けを施されて接続されるようにする。したがって、グランド金属箔4は、高周波半導体素子102の電極形成面102aにおいて、各入出力電極109のみを相対する各電極開口部12に臨ませることで充分に大きな接地面を構成する。また、グランド金属箔4は、各電極開口部12に近接した位置において、グランドリード14を介して最短長を以って各ブレード3のグランド導体10を共通に接続する。   A ground conductor 10 of each blade 3 is connected to the ground metal foil 4 through a ground lead 14 described later in a state of being attached to the insulating substrate 2. As shown in FIG. 4, the ground metal foil 4 is connected so that each ground lead 14 is soldered and connected to each other at a connection portion 15 located inside the mounting hole 13 and close to each electrode opening 12. To do. Therefore, the ground metal foil 4 forms a sufficiently large ground surface by allowing only the input / output electrodes 109 to face the respective electrode openings 12 on the electrode forming surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102. In addition, the ground metal foil 4 commonly connects the ground conductors 10 of the blades 3 with the shortest length via the ground leads 14 at positions close to the electrode openings 12.

プローブ装置1は、上述したように各ブレード3が誘電基体部8の先端部8aを絶縁基板2のガイド開口部6内に突出させるとともに信号線路9の先端部を引き回してプローブ取付部9aを形成している。プローブ装置1は、図1に示すようにコンタクトプローブ5が各ブレード3に対して、プローブ取付部9aに基端部5aを半田付けすることによってそれぞれ片持ち状態で取り付けられる。各コンタクトプローブ5は、導電性を有する金属薄板或いは薄板材を素材として、リソグラフィー技術や電鋳技術によって微細かつ精密に形成される。各コンタクトプローブ5は、図2に示すように略直角に折曲された先端部がそれぞれグランド金属箔4に形成した相対する電極開口部12から200ミクロン程度の突出量を以って貫通され、高周波半導体素子102の入出力電極109に圧接するスクラブ部5bを構成する。   In the probe apparatus 1, as described above, each blade 3 causes the tip 8 a of the dielectric base 8 to protrude into the guide opening 6 of the insulating substrate 2, and the probe 3 1 is routed to form the probe attachment 9 a. is doing. As shown in FIG. 1, the probe device 1 is attached to each blade 3 in a cantilever state by soldering the proximal end portion 5a to the probe attachment portion 9a with respect to each blade 3. Each contact probe 5 is formed finely and precisely by a lithography technique or an electroforming technique using a metal thin plate or a thin plate material having conductivity. As shown in FIG. 2, each contact probe 5 is penetrated with a protruding amount of about 200 microns from the opposed electrode opening 12 formed on the ground metal foil 4 at the tip bent at a substantially right angle. A scrubbing portion 5 b is formed in pressure contact with the input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102.

各コンタクトプローブ5は、厚み方向と高さ方向とに対してある程度の弾性変形が可能であり、スクラブ部5bが鋭利な形状に形成されている。各コンタクトプローブ5は、後述するように測定操作に際して各電極開口部12から突出されたスクラブ部5bが、この電極開口部12に臨ませられた高周波半導体素子102の入出力電極109に圧接する。各コンタクトプローブ5は、これによって弾性力が蓄勢され、スクラブ部5bが入出力電極109との当接状態を保持される。各コンタクトプローブ5は、プローブ装置1がウェハー状態で高周波半導体素子102の電気的特性を測定するが、スクラブ部5bが入出力電極109の表面に形成された薄い酸化膜層を剥離して電気的接続が確実に行われるようにする。   Each contact probe 5 can be elastically deformed to some extent in the thickness direction and the height direction, and the scrubbing portion 5b is formed in a sharp shape. As will be described later, in each contact probe 5, a scrubbing portion 5 b protruding from each electrode opening 12 is pressed against an input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102 facing the electrode opening 12 during a measurement operation. As a result, each contact probe 5 accumulates an elastic force, and the scrubbing portion 5 b is kept in contact with the input / output electrode 109. Each contact probe 5 measures the electrical characteristics of the high-frequency semiconductor element 102 when the probe device 1 is in a wafer state, but the scrubbing portion 5b peels off a thin oxide film layer formed on the surface of the input / output electrode 109 to electrically Ensure that the connection is made.

プローブ装置1は、絶縁基板2の第2主面に、ガイド開口部7を挟んで一対の台座部材6A、6Bが位置決めされて固定されている。各台座部材6には、上述したグランド金属箔4の各取付孔13に対応して位置決めピン16が突設されており、各位置決めピン16に取付孔13を嵌合してグランド金属箔4が外周部を固定される。各台座部材6は、グランド金属箔4とコンタクトプローブ5とを所定の間隔に保持することによって、グランド金属箔4を折曲部を有しない単純な円板状とする。各台座部材6は、長孔に形成された各取付孔13に位置決めピン16を嵌合することによって、グランド金属箔4を位置決めして取り付けることを可能とする。   In the probe device 1, a pair of pedestal members 6 </ b> A and 6 </ b> B are positioned and fixed to the second main surface of the insulating substrate 2 with the guide opening 7 interposed therebetween. Each pedestal member 6 is provided with a positioning pin 16 corresponding to each mounting hole 13 of the ground metal foil 4 described above, and the mounting metal 13 is fitted to each positioning pin 16 so that the ground metal foil 4 is formed. The outer periphery is fixed. Each pedestal member 6 holds the ground metal foil 4 and the contact probe 5 at a predetermined interval so that the ground metal foil 4 has a simple disk shape without a bent portion. Each pedestal member 6 enables the ground metal foil 4 to be positioned and attached by fitting a positioning pin 16 to each attachment hole 13 formed in a long hole.

プローブ装置1は、上述したように各ブレード3が誘電基体部8の先端部8aを絶縁基板2のガイド開口部6内に突出させるとともにグランド導体10を先端部8aまで延長してグランド接続部10aを形成している。プローブ装置1は、図2に示すようにグランド接続部10aに一端を半田付けしたグランドリード14の他端部がそれぞれグランド金属箔4の接続部15に半田付けされる。   As described above, in the probe device 1, each blade 3 causes the tip 8a of the dielectric base 8 to protrude into the guide opening 6 of the insulating substrate 2 and extends the ground conductor 10 to the tip 8a to connect the ground connection 10a. Is forming. In the probe device 1, the other end of the ground lead 14 soldered at one end to the ground connection portion 10 a is soldered to the connection portion 15 of the ground metal foil 4, as shown in FIG. 2.

プローブ装置1においては、上述した構造によって高周波半導体素子102の電極形成面102aに最大限の接地面積を構成するグランド金属箔4に対して各ブレード3のグランド導体10を共通接続することで、全体の配線構造の簡易化が図られる。プローブ装置1においては、各ブレード3のグランド導体10がコンタクトプローブ5や高周波半導体素子102の入出力電極109の近傍位置でグランド金属箔4と接続する最短構造とされることによって、線路長の短縮化が図られる。   In the probe device 1, the ground conductor 10 of each blade 3 is connected in common to the ground metal foil 4 that forms the maximum grounding area on the electrode forming surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102 by the above-described structure. This simplifies the wiring structure. In the probe apparatus 1, the line length is shortened by the shortest structure in which the ground conductor 10 of each blade 3 is connected to the ground metal foil 4 in the vicinity of the contact probe 5 and the input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102. Is achieved.

以上のように構成されたプローブ装置1は、グランド金属箔4の各電極開口部12にそれぞれ電極形成面102aに形成した相対する入出力電極109を臨ませるようにしてウエーハ状態の高周波半導体素子102に当てがわれ、当該高周波半導体素子102に対して所定の電気的特性の測定を行う。プローブ装置1おいては、各電極開口部12からそれぞれ突出された各コンタクトプローブ5のスクラブ部5bが、それぞれ高周波半導体素子102の相対する入出力電極109上に圧接する。プローブ装置1においては、各コンタクトプローブ5を介して入出力電極109に対して高周波信号を印加し、その出力を計測することによって各高周波半導体素子102の電気的特性を測定する。   In the probe apparatus 1 configured as described above, the high-frequency semiconductor element 102 in the wafer state is arranged such that the opposing input / output electrodes 109 formed on the electrode formation surface 102a face the electrode openings 12 of the ground metal foil 4 respectively. Then, a predetermined electrical characteristic is measured for the high-frequency semiconductor element 102. In the probe apparatus 1, the scrub parts 5 b of the contact probes 5 protruding from the electrode openings 12 are pressed against the input / output electrodes 109 of the high-frequency semiconductor element 102, respectively. In the probe apparatus 1, the high frequency signal is applied to the input / output electrode 109 via each contact probe 5, and the output is measured to measure the electrical characteristics of each high frequency semiconductor element 102.

図5は、横軸を周波数帯域、縦軸を減衰量としてプローブ装置1を通過する0GHz〜6GHzの高周波信号の減衰量を計測した結果を示す通過特性S21の周波数特性図である。プローブ装置1は、0GHz〜6GHzの通過特性S21の周波数特性が、同図a線で示すように、6GHzにおけるゲインが−1.5dB程度であり信号損失が極めて小さい測定結果を得た。プローブ装置1においては、上述したように大きなグランド面積が確保されるとともにリターンパスの最短化が図られた構造であることから信号損失の低減が図られ、高周波数帯域においても信号レベルの減衰量が低減されることによって高精度の測定を行うことが可能である。   FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of the pass characteristic S21 showing the result of measuring the attenuation amount of the high frequency signal of 0 GHz to 6 GHz passing through the probe device 1 with the horizontal axis as the frequency band and the vertical axis as the attenuation amount. The probe device 1 obtained a measurement result in which the frequency characteristic of the pass characteristic S21 of 0 GHz to 6 GHz has a gain at 6 GHz of about −1.5 dB and the signal loss is extremely small as shown by a line a in FIG. Since the probe device 1 has a structure in which a large ground area is secured and the return path is minimized as described above, signal loss can be reduced, and signal level attenuation can be achieved even in a high frequency band. It is possible to carry out highly accurate measurement by reducing.

一方、上述した従来のプローブ装置100においては、0GHz〜6GHzの通過特性S21の周波数特性が、図5のd線で示すように高周波領域になるにしたがって信号損失が大きくなる。プローブ装置100においては、6GHzにおけるゲインが−4.5dB以上となる。   On the other hand, in the conventional probe device 100 described above, the signal loss increases as the frequency characteristic of the pass characteristic S21 from 0 GHz to 6 GHz becomes a high frequency region as shown by the d line in FIG. In the probe apparatus 100, the gain at 6 GHz is −4.5 dB or more.

プローブ装置1は、高周波半導体素子102の各入出力電極109毎に対応してこれらをそれぞれ1個ずつ臨ませる多数個の電極開口部12を形成したグランド金属箔4を備えたが、かかるグランド金属箔4に限定されるものでは無い。プローブ装置1は、例えば図6に第2の実施の形態として示したグランド金属箔20を備えるようにしてもよい。グランド金属箔20は、開口寸法が高周波半導体素子102の電極形成面102aの外形寸法よりもやや大きく形成された開口部21を有する。グランド金属箔20は、開口部21の内部を縦横に跨るようにして複数本のブリッジ片22が切り残されており、これらブリッジ片22によって複数個の領域に区割りされる。グランド金属箔20は、区割りされた各領域が高周波半導体素子102の各入出力電極109を1個ずつ臨ませる電極開口部23として構成する。   The probe device 1 includes a ground metal foil 4 having a large number of electrode openings 12 corresponding to each input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102 and facing each one of them. It is not limited to the foil 4. For example, the probe device 1 may include the ground metal foil 20 shown in FIG. 6 as the second embodiment. The ground metal foil 20 has an opening 21 having an opening dimension that is slightly larger than the outer dimension of the electrode forming surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102. In the ground metal foil 20, a plurality of bridge pieces 22 are left uncut so as to extend vertically and horizontally inside the opening 21, and the bridge pieces 22 are divided into a plurality of regions. The ground metal foil 20 is configured as an electrode opening 23 in which each divided region faces each input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102 one by one.

グランド金属箔20は、各ブリッジ片22が、例えば半導体チップの組立工程で採用されるハーフエッジ技術や銅箔テープを用いる等の方法によって比較的容易な加工方法により各電極開口部23を構成することが可能である。グランド金属箔20は、上述した個々の電極開口部12を形成するグランド金属箔4に比較して電極開口部23の形成工程が簡易化されるとともに、ブリッジ片22の数や位置を変更することによって入出力電極109の配列パターンを異にした高周波半導体素子102に対しての対応も容易である。また、グランド金属箔20は、適宜の幅のブリッジ片22を形成することによって、各電極開口部23の開口寸法が調整され、相対する各入出力電極109位置決めが容易に行われるようになる。   In the ground metal foil 20, each bridge piece 22 constitutes each electrode opening 23 by a relatively easy processing method by a method such as using a half edge technique adopted in a semiconductor chip assembly process or a copper foil tape. It is possible. The ground metal foil 20 has a simplified process for forming the electrode openings 23 and changes the number and position of the bridge pieces 22 compared to the ground metal foil 4 that forms the individual electrode openings 12 described above. Therefore, it is easy to cope with the high-frequency semiconductor element 102 in which the arrangement pattern of the input / output electrodes 109 is different. Further, the ground metal foil 20 is formed with the bridge piece 22 having an appropriate width, whereby the opening size of each electrode opening 23 is adjusted, and the positioning of the corresponding input / output electrodes 109 can be easily performed.

グランド金属箔20は、上述したように電極形成面102aとほぼ等しい開口寸法の開口部21を形成するとともに複数本のブリッジ片22によってその内部を区割りして各電極開口部23を構成することから、上述したグランド金属箔4との比較において高周波半導体素子102の電極形成面102aにおけるグランド面積がやや小さくなるとともに、リターンパスも多少長くなる。かかるグランド金属箔20を備えたプローブ装置1においても、0GHz〜6GHzの通過特性S21の周波数特性が、図5のb線で示すように、グランド金属箔4を用いたものと比較してやや通過特性が低下するものの、6GHzにおけるゲインが−2.5dB程度であって信号損失が小さい測定結果を得た。したがって、グランド金属箔20を備えたプローブ装置1は、従来のプローブ装置100と比較して信号損失が大幅に低減される。   As described above, the ground metal foil 20 forms the opening 21 having an opening size substantially equal to that of the electrode forming surface 102a and divides the inside by a plurality of bridge pieces 22 to form each electrode opening 23. In comparison with the ground metal foil 4 described above, the ground area on the electrode formation surface 102a of the high-frequency semiconductor element 102 is slightly reduced, and the return path is also somewhat longer. Also in the probe apparatus 1 including the ground metal foil 20, the frequency characteristic of the transmission characteristic S21 of 0 GHz to 6 GHz is slightly higher than that using the ground metal foil 4 as shown by the b line in FIG. However, the gain at 6 GHz is about -2.5 dB and the signal loss is small. Therefore, the signal loss of the probe device 1 including the ground metal foil 20 is greatly reduced as compared with the conventional probe device 100.

プローブ装置1は、例えば図7に第3の実施の形態として示したグランド金属箔25を備えるようにしてもよい。グランド金属箔25も、開口寸法が高周波半導体素子102の電極形成面102aの外形寸法よりもやや大きく形成された開口部26を有する。グランド金属箔25には、開口部26の内部を縦横(図では横方向のみ)に跨るようにして複数本のジャンパ線27が架け渡されており、これらジャンパ線27によって複数個の領域に区割りされる。グランド金属箔25は、区割りされた各領域が高周波半導体素子102の各入出力電極109を1個ずつ臨ませる電極開口部28として構成する。   For example, the probe device 1 may include the ground metal foil 25 shown in FIG. 7 as the third embodiment. The ground metal foil 25 also has an opening 26 whose opening dimension is slightly larger than the outer dimension of the electrode forming surface 102 a of the high-frequency semiconductor element 102. A plurality of jumper wires 27 are laid across the ground metal foil 25 so as to straddle the inside of the opening 26 in the vertical and horizontal directions (only in the horizontal direction in the figure), and these jumper wires 27 divide into a plurality of regions. Is done. The ground metal foil 25 is configured as an electrode opening 28 in which each divided region faces each input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102 one by one.

グランド金属箔25は、各ジャンパ線27が、高周波半導体素子102の各入出力電極109と対向しない位置において両端部を開口部26の開口縁にそれぞれ半田付けされることによって固定される。グランド金属箔25は、単純な形状の開口部26を形成するとともに各ジャンパ線27の半田付け工程とによって各電極開口部28を構成することが可能である。グランド金属箔25は、上述した個々の電極開口部12を形成するグランド金属箔4やブリッジ片22を切り残こして電極開口部23を形成するグランド金属箔20と比較して電極開口部28の形成工程が大幅に簡易化されるとともに、各ジャンパ線27の本数や固定位置を変更することによって入出力電極109の配列パターンを異にした高周波半導体素子102に対しての対応がさらに容易である。なお、各ジャンパ線27は、例えばワイヤボンディング法、スポット溶接法等によってグランド金属箔25と接続することが可能である。   The ground metal foil 25 is fixed by soldering each jumper wire 27 to the opening edge of the opening 26 at a position where each jumper wire 27 does not face each input / output electrode 109 of the high-frequency semiconductor element 102. The ground metal foil 25 can form each electrode opening 28 by forming a simple-shaped opening 26 and soldering each jumper wire 27. The ground metal foil 25 is formed of the electrode opening 28 compared to the ground metal foil 4 forming the individual electrode openings 12 and the ground metal foil 20 forming the electrode openings 23 by cutting away the bridge pieces 22. The formation process is greatly simplified, and it is further easy to cope with the high-frequency semiconductor element 102 in which the arrangement pattern of the input / output electrodes 109 is changed by changing the number of the jumper wires 27 and the fixed position. . Each jumper wire 27 can be connected to the ground metal foil 25 by, for example, a wire bonding method or a spot welding method.

グランド金属箔25は、上述したように電極形成面102aとほぼ等しい開口寸法の開口部21を形成するとともに複数本のジャンパ線27によってその内部を区割りして各電極開口部28を構成することから、上述したグランド金属箔4やグランド金属箔20との比較において高周波半導体素子102の電極形成面102aにおけるグランド面積が小さくなるとともに、リターンパスも多少長くなる。   As described above, the ground metal foil 25 forms the opening 21 having an opening size substantially equal to that of the electrode forming surface 102a and divides the inside by a plurality of jumper wires 27 to form each electrode opening 28. In comparison with the ground metal foil 4 and the ground metal foil 20 described above, the ground area on the electrode forming surface 102a of the high-frequency semiconductor element 102 is reduced, and the return path is also somewhat longer.

かかるグランド金属箔25を備えたプローブ装置1においても、0GHz〜6GHzの通過特性S21の周波数特性が、図5のc線で示すように、グランド金属箔4グランド金属箔20を用いたものと比較して通過特性が低下するものの、6GHzにおけるゲインが−3.0dB程度であって信号損失が小さい測定結果を得た。したがって、グランド金属箔25を備えたプローブ装置1においても、従来のプローブ装置100と比較して信号損失が低減される。なお、グランド金属箔25は、横長の矩形形状に形成されたものを示したが、上述したグランド金属箔4やグランド金属箔20と同様に絶縁基板2の円形ガイド開口部7の全体を閉塞するに足る外径寸法を有する円板状に形成したものであってもよいことは勿論である。   Also in the probe device 1 including the ground metal foil 25, the frequency characteristic of the transmission characteristic S21 of 0 GHz to 6 GHz is compared with that using the ground metal foil 4 and the ground metal foil 20 as shown by the c line in FIG. As a result, although the pass characteristic is degraded, a measurement result is obtained in which the gain at 6 GHz is about −3.0 dB and the signal loss is small. Therefore, even in the probe device 1 including the ground metal foil 25, signal loss is reduced as compared with the conventional probe device 100. Although the ground metal foil 25 is formed in a horizontally long rectangular shape, the entire circular guide opening 7 of the insulating substrate 2 is closed in the same manner as the ground metal foil 4 and the ground metal foil 20 described above. Of course, it may be formed in the shape of a disk having an outer diameter dimension sufficient for.

実施の形態として示すプローブ装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the probe apparatus shown as embodiment. 同プローブ装置のグランド導体部の接続部位を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the connection site | part of the ground conductor part of the probe apparatus. グランド金属箔とブレードとの配置状態を示す要部平面図である。It is a principal part top view which shows the arrangement | positioning state of a ground metal foil and a braid | blade. グランド金属箔の斜視図である。It is a perspective view of a ground metal foil. 各プローブ装置の0GHz〜6GHzの通過特性S21の周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure of 0 GHz-6 GHz passage characteristic S21 of each probe apparatus. 第2の実施の形態として示すグランド金属箔の平面図である。It is a top view of the ground metal foil shown as 2nd Embodiment. 第3の実施の形態として示すグランド金属箔の平面図である。It is a top view of the ground metal foil shown as 3rd Embodiment. 従来のプローブ装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the conventional probe apparatus. 同プローブ装置のグランド導体部の接続部位を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the connection site | part of the ground conductor part of the probe apparatus. 同プローブ装置に備えられるグランド金属箔の平面図である。It is a top view of the ground metal foil with which the probe apparatus is equipped. 高周波半導体素子を形成したウエーハの斜視図である。It is a perspective view of the wafer in which the high frequency semiconductor element was formed.

符号の説明Explanation of symbols

1 プローブ装置、2 絶縁基板、3 ブレード、4 グランド金属箔、5 コンタクトプローブ、6 台座部材、7 ガイド開口部、8 誘電基体部、9 信号線路、10 グランド導体、11 グランドパターン、12 電極開口部、13 取付孔、14 グランドリード、15 接続部、16 位置決めピン、20 グランド金属箔、21 開口部、22 ブリッジ片、23 電極開口部、25 グランド金属箔、26 開口部、27 ジャンパ線、28 電極開口部、102 高周波半導体素子、102a 電極形成面、109 入出力電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe apparatus, 2 Insulating board, 3 Blade, 4 Ground metal foil, 5 Contact probe, 6 Base member, 7 Guide opening, 8 Dielectric base | substrate part, 9 Signal line, 10 Ground conductor, 11 Ground pattern, 12 Electrode opening , 13 Mounting hole, 14 Ground lead, 15 Connection part, 16 Positioning pin, 20 Ground metal foil, 21 Opening part, 22 Bridge piece, 23 Electrode opening part, 25 Ground metal foil, 26 Opening part, 27 Jumper wire, 28 Electrode Opening, 102 High-frequency semiconductor element, 102a Electrode forming surface, 109 Input / output electrode

Claims (7)

高周波半導体集積回路素子を対象物としてその電気的特性を測定するプローブ装置において、
上記高周波半導体集積回路素子の電極形成面よりも大きな開口寸法を有するガイド開口部が形成された絶縁基板と、
上記高周波半導体集積回路素子の上記電極形成面に形成された各入出力電極と相対されるとともにそれぞれの先端部を上記ガイド開口部内に突出させて第2主面に臨ませるようにして上記絶縁基板の第1主面上に放射状に配列され、それぞれ誘電基体部と、この誘電基体部に設けられた信号線路とグランド導体とから構成される多数個のブレードと、
上記絶縁基板の第2主面側に上記ガイド開口部を閉塞するようにして固定されるとともに上記各ブレードの上記グランド導体と上記ガイド開口部の開口縁の近傍において接続され、上記高周波半導体集積回路素子の上記各入出力電極に対応しかつそれぞれを内部に位置させるに足る開口寸法を有する多数個の電極開口部が形成されたグランド金属箔と、
上記各ブレードの先端部に上記各信号線路と接続されて片持ち支持されるとともに先端部が上記回路基板の相対する上記電極開口部からそれぞれ突出される多数個のコンタクトプローブとを備え、
上記高周波半導体集積回路素子の上記電極形成面に組み合わせることにより、上記グランド金属箔が上記各電極開口部内にそれぞれ相対する上記各入出力電極を臨ませるとともに上記各電極に対して上記各コンタクトプローブが接触することを特徴とするプローブ装置。
In a probe device for measuring electrical characteristics of a high-frequency semiconductor integrated circuit element as an object,
An insulating substrate in which a guide opening having an opening size larger than an electrode formation surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element is formed;
The insulating substrate is opposed to each input / output electrode formed on the electrode forming surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element and protrudes from the leading end portion into the guide opening so as to face the second main surface. A plurality of blades, each of which is radially arranged on the first main surface of the substrate, each including a dielectric base portion, and a signal line and a ground conductor provided on the dielectric base portion;
The high frequency semiconductor integrated circuit is fixed to the second main surface side of the insulating substrate so as to close the guide opening and is connected to the ground conductor of each blade in the vicinity of the opening edge of the guide opening. A ground metal foil formed with a plurality of electrode openings corresponding to the input / output electrodes of the element and having an opening size sufficient to position each of the electrodes inside;
A plurality of contact probes that are connected to the respective signal lines at the tip of each blade and are cantilevered and the tip protrudes from the electrode openings facing the circuit board;
In combination with the electrode forming surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element, the ground metal foil faces the input / output electrodes facing each other in the electrode openings, and the contact probes are connected to the electrodes. A probe device that contacts.
上記各ブレードが、上記絶縁基板の上記ガイド開口部の開口縁から上記絶縁基板の第2主面側に延在される上記絶縁基体部の先端部に、上記各信号線路を引き回してプローブ接続部を形成するとともに上記グランド導体と一体のグランド接続部を形成してなり、
上記各コンタクトプローブが基端部を上記プローブ接続部に固定されるとともに、上記グランド金属箔が上記グランド接続部において接続されることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。
Each of the blades leads the signal line to the tip of the insulating base portion extending from the opening edge of the guide opening of the insulating substrate to the second main surface side of the insulating substrate to connect the probe connection portion. And forming a ground connection part integral with the ground conductor,
2. The probe device according to claim 1, wherein a base end portion of each of the contact probes is fixed to the probe connection portion, and the ground metal foil is connected at the ground connection portion.
上記絶縁基板の第2主面側に上記ガイド開口部の外周部に位置して台座部材を設けるとともに、上記グランド金属箔の外周部に上記台座部材に対応して延長された取付部を一体に形成し、
上記グランド金属箔が上記絶縁基板に対して、上記グランド接続部との接続箇所の外周位置において上記取付部を上記台座部材に固定されることを特徴とする請求項2に記載のプローブ装置。
A pedestal member is provided on the second main surface side of the insulating substrate at the outer peripheral portion of the guide opening, and a mounting portion extended corresponding to the pedestal member is integrally formed on the outer peripheral portion of the ground metal foil. Forming,
The probe apparatus according to claim 2, wherein the ground metal foil fixes the attachment portion to the base member at an outer peripheral position of a connection portion with the ground connection portion with respect to the insulating substrate.
上記グランド金属箔が上記回路基板に対して、上記取付部と上記台座部材とに形成されて相対嵌合する位置決め手段によって位置決めされることを特徴とする請求項3に記載のプローブ装置。   4. The probe apparatus according to claim 3, wherein the ground metal foil is positioned with respect to the circuit board by positioning means formed on the mounting portion and the pedestal member so as to be relatively fitted. 上記各電極開口部が、上記グランド金属箔に、上記高周波半導体集積回路素子の上記電極形成面に形成された上記各入出力電極毎に対応して形成された多数個の開口部によって構成されることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。   Each of the electrode openings is constituted by a large number of openings formed in the ground metal foil corresponding to each of the input / output electrodes formed on the electrode formation surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element. The probe apparatus according to claim 1. 上記各電極開口部が、上記グランド金属箔に上記高周波半導体集積回路素子の上記電極形成面とほぼ等しい開口寸法を有する開口部内に設けた複数本のブリッジ片によって上記各入出力電極に対応して区割りした複数の空間領域によって構成されることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。   Each electrode opening corresponds to each input / output electrode by a plurality of bridge pieces provided in the opening having substantially the same opening size as the electrode forming surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element in the ground metal foil. The probe apparatus according to claim 1, wherein the probe apparatus includes a plurality of divided space areas. 上記各電極開口部が、上記グランド金属箔に形成された上記高周波半導体集積回路素子の上記電極形成面とほぼ等しい開口寸法を有する開口部に架け渡した複数本の金属線によって上記各入出力電極に対応して区割りした複数の空間領域によって構成されることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。
Each of the input / output electrodes is formed by a plurality of metal wires spanning an opening having an opening size substantially equal to the electrode forming surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit element formed on the ground metal foil. The probe apparatus according to claim 1, wherein the probe apparatus is configured by a plurality of spatial regions divided in accordance with
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