JP2008078187A - ミリ波ｒｆプローブパッド - Google Patents

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Abstract

【課題】ミリ波帯におけるＲＦプローブのロスの増加を低減することのできるミリ波ＲＦプローブパッドを得る。
【解決手段】６０ＧＨｚ以上のオンウェハ測定に用いるミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、グランドパッド１０を、所望の周波数に対して、λ／４の電気長を有するオープンスタブ構造としたものである。これにより、プロービングによる損失の低減を実現し、かつ、より高性能なミリ波ＭＭＩＣを実現するミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。
【選択図】図１

Description

ミリ波ＲＦプローブパッドに関し、特に、オンウェハ測定の精度向上を実現するＧＮＤパッド構造を備えたミリ波ＲＦプローブパッドに関する。
従来のＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：モノリシックマイクロ波集積回路）におけるミリ波ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）プローブパッドのＧＮＤパッドは、ヴィアホールによって、裏面のグランドと接続されていた。このようなヴィアホールを用いることにより、ＡＣ成分ばかりでなくＤＣ成分も含めたショート端として機能できる（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−３６６０１号公報
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。ヴィアホールには、数１０ｐＨのインダクタンスが寄生成分として存在するため、ミリ波帯では、その影響でプローブ部分の損失が増大し、特性が劣化するという問題がある。
図８は、従来のミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。上下に３つ並んだパッドのうち、両端のパッドは、ＧＤＮパッド１０であり、中央のパッドは、信号用パッド２０である。両端のＧＮＤパッド１０は、それぞれヴィアホールによって裏面のグランドと接続されている。
図９は、従来のヴィアホールを備えたＧＮＤパッド１０の１ポートのＳパラメータ計算結果を示したスミスチャートである。計算端面は、図８中に示した「計算エリア」に相当する。反射移相が周波数とともにスミスチャート上で時計回りに変化し、約９０ＧＨｚにおいて、オープン状態になっていることがわかる。これによって、ミリ波帯におけるＲＦプローブのロスは増加し、ＭＭＩＣ全体の特性を劣化させてしまう。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ミリ波帯におけるＲＦプローブのロスの増加を低減することのできるミリ波ＲＦプローブパッドを得ることを目的とする。
本発明に係るミリ波ＲＦプローブパッドは、６０ＧＨｚ以上のオンウェハ測定に用いるミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、グランドパッドを、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造としたものである。
本発明によれば、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造のＧＮＤパッドを備えたプローブパッドを採用することにより、６０ＧＨｚ以上のオンウェハ測定において、ミリ波帯におけるＲＦプローブのロスの増加を低減することのできるミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。
以下、本発明のミリ波ＲＦプローブパッドの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。この図１に示したミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、ＧＮＤパッド１０は、信号用パッド２０の両端に設けられており、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ１１を備えた構造となっている。これにより、所望の周波数に対しては、従来のような寄生のインダクタンスの影響はなく、ＧＮＤパッド１０の部分でショート端が得られる構造となる。
図２は、本発明の実施の形態１におけるオープンスタブ構造を備えたＧＮＤパッドの１ポートのＳパラメータ計算結果を示したスミスチャートである。計算端面は、図１中に示した「計算エリア」に相当する。反射移相が周波数とともに、スミスチャート上で時計回りに変化し、約９０ＧＨｚにおいてショート状態になっていることがわかる。このように、オープンスタブ構造を備えたＧＮＤパッドを用いることにより、所望帯域においてショート状態を得ることができ、ミリ波帯におけるＲＦプローブによるロスは低減される。
図３は、従来の図９および本発明の図２に示したそれぞれの反射特性の振幅の周波数特性を示した図である。従来のヴィアホールを備えたＧＮＤパッドの場合は、約６０ＧＨｚから反射特性が周波数とともに劣化している。これに対して、本実施の形態１のオープンスタブを備えたＧＮＤパッドの場合は、従来と比較して、より高周波まで良好な反射特性を示していることがわかる。
以上のように、実施の形態１によれば、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造を備えたＧＮＤパッドを用いることにより、プロービングによる損失の低減を実現し、かつ、より高性能なミリ波ＭＭＩＣを実現するミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。さらに、測定精度の向上が期待できる。
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。先の実施の形態１のミリ波ＲＦプローブパッドのＧＮＤパッド１０において、コプレーナ線路を形成するように、オープンスタブ１１を、信号用パッド２０に接続された信号線路２１の両端に配置した構造としている。さらに、図４に示したように、信号線路２１の信号線路幅、および信号線路２１の端部からオープンスタブ１１までの距離を、所望の特性インピーダンスになるように配置した構造となっている。
これによって、ミリ波ＲＦプローブパッドによる損失の増加を低減するとともに、コプレーナ線路−マイクロストリップ線路変換部の電磁波の不連続を緩和する効果を得ることができる。
以上のように、実施の形態２によれば、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造を備えたＧＮＤパッドを用いることにより、プロービングによる損失の低減を実現するミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。さらに、所望の特性インピーダンスを有するコプレーナ構造からなるＧＮＤパッドを用いることにより、コプレーナ線路−マイクロストリップ線路変換部の電磁波の不連続を緩和することができ、より高性能なミリ波ＭＭＩＣを実現するミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。図５に示す構成において、ＧＮＤパッド１０は、本発明によるオープンスタブ１１と、従来技術によるヴィアホール１２の両方を兼ね備えた構造を有している。このような構造を有することにより、低周波から高周波までのより広い周波数範囲で良好な特性が実現できる。
以上のように、実施の形態３によれば、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造と、ヴィアホールを介して裏面グランドパターンと接続された構造とを兼ね備えたＧＮＤパッドを用いることにより、先の実施の形態１、２の効果に加えて、低周波から高周波までのより広い周波数範囲で良好な特性を実現するミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。
なお、実施の形態３の構成においても、先の実施の形態２で示したようなコプレーナ構造を採用することも可能であり、実施の形態２と同様の効果を得ることが可能となる。
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。図６に示す構成においては、先の図１に示した本願発明によるオープンスタブ構造を備えたＧＮＤパッド１０と信号用パッド２０との間に、さらにヴィアホール１２に接続されたパッド１３を追加して併設配置した構造を示している。
本構造では、オンウェハ測定時には、ヴィアホール１２がＧＮＤパッド１０に接続されていないため、図１と同等の特性を示す。また、図７は、本発明の実施の形態４におけるミリ波ＲＦプローブパッドをパッケージ等に実装した場合の接続例を示した図である。図７に示すように、オープンスタブ１１を有するＧＮＤパッド１０とヴィアホール１２に接続されたパッド１３が、ワイヤ１４の根本によって一体化されることで、ワイヤ１４のインダクタを低減することが可能となる。
以上のように、実施の形態４によれば、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造と、ヴィアホールを介して裏面グランドパターンと接続された構造とを併設した構成のＧＮＤパッドを用いることにより、オンウェハでの測定時およびパッケージ等に実装後の測定時の両方において、測定精度の向上を実現するミリ波ＲＦプローブパッドを得ることができる。
なお、実施の形態４の構成においても、先の実施の形態２で示したようなコプレーナ構造を採用することも可能であり、実施の形態２と同様の効果を得ることが可能となる。
本発明の実施の形態１におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。 本発明の実施の形態１におけるオープンスタブ構造を備えたＧＮＤパッドの１ポートのＳパラメータ計算結果を示したスミスチャートである。 従来の図９および本発明の図２に示したそれぞれの反射特性の振幅の周波数特性を示した図である。 本発明の実施の形態２におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。 本発明の実施の形態３におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。 本発明の実施の形態４におけるミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。 本発明の実施の形態４におけるミリ波ＲＦプローブパッドをパッケージ等に実装した場合の接続例を示した図である。 従来のミリ波ＲＦプローブパッドの構成図である。 従来のヴィアホールを備えたＧＮＤパッドの１ポートのＳパラメータ計算結果を示したスミスチャートである。
符号の説明
１０ ＧＮＤパッド、１１ オープンスタブ、１２ ヴィアホール、１３ パッド、１４ ワイヤ、２０ 信号用パッド、２１ 信号線路。

Claims (4)

  1. ６０ＧＨｚ以上のオンウェハ測定に用いるミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、
    グランドパッドを、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造としたことを特徴とするミリ波ＲＦプローブパッド。
  2. 請求項１に記載のミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、
    グランドパッドを、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造と、ヴィアホールを介して裏面グランドパターンと接続された構造とを結合して構成したことを特徴とするミリ波ＲＦプローブパッド。
  3. 請求項１に記載のミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、
    グランドパッドを、所望の周波数に対してλ／４の電気長を有するオープンスタブ構造にするとともに、ヴィアホールを介して裏面グランドパターンと接続されたパッド構造を前記オープンスタブ構造に併設したことを特徴とするミリ波ＲＦプローブパッド。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のミリ波ＲＦプローブパッドにおいて、
    前記オープンスタブ構造は、コプレーナ線路を形成するように信号線路の両端にオープンスタブが配置され、前記信号線路の幅と、前記信号線路の端部から前記オープンスタブまでの距離とを所望の特性インピーダンスになるように配置したことを特徴とするミリ波ＲＦプローブパッド。
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