JP3070675B2 - 高周波プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波信号の電気計
測に使用するプローブに関し、特に高周波デバイスの品
質保証を行うための電気検査において、高周波伝達特性
が良好なプロービングを実現することを目的とした高周
波プローブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波信号を扱うデバイス、特に
半導体チップにおける電気的な接続を行うプローブに
は、信号接続用とグランド接続用の２本１組の針を有
し、互いに同一平面状に近接配置された構造のものがあ
る。特開平７−１２２６０２号公報（以下、引用例１と
記す）記載の高周波プローブはこのようなプローブの一
例である。

【０００３】図５ａ〜図５ｄは引用例１記載の高周波プ
ローブ１１０の表面図、裏面図、側面図、斜視図をそれ
ぞれ示している。

【０００４】高周波プローブ１１０の構造は、直立した
絶縁性基板１１２と、マイクロストリップラインを構成
するために絶縁性基板１１２の表面に形成された信号線
１１４及び絶縁性基板１１２の裏面の実質的に前面に形
成されたグランド電極１１６と、信号線１１４及びグラ
ンド電極１１６にそれぞれ電気的に接続された信号線１
１８及びグランド針１２０とを有している。

【０００５】高周波プローブ１１０による高周波信号測
定は、高周波デバイスの信号電極パッド１２６及びグラ
ンド電極パッド１２８に対応する針１１８、１２０を同
時にコンタクトさせることにより行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の高
周波プローブは信号針１１８とグランド針１２０が近接
した同一平面にある。このため、検査対象である高周波
デバイスの信号電極パッド１２６及びグランド電極パッ
ド１２８が同一平面上にない、又は距離的に離れた場所
に設置されている場合、従来の高周波プローブの構造で
はコンタクトできない。

【０００７】従来の構造により高周波デバイスにコンタ
クトするためには信号針長又はグランド針長を必要以上
に延ばさなければならないが、このような方策によれば
自己インダクタンスが増加し、インピーダンス不整合が
生じる原因となってしまう。

【０００８】又、構造的に信号針１１８にはインピーダ
ンス整合処理が施されておらず、マイクロストリップラ
インを構成している信号線１１４と信号針１１８の境界
でインピーダンス不整合が生じる。

【０００９】更に、信号針１１８、グランド針１２０を
延ばすと、針自身のアンテナ化による電波放射が生じ、
正確な高周波特性が得られないという問題がある。

【００１０】本発明が解決しようとする課題は、従来の
高周波プローブで発生していたインピーダンス不整合及
び針のアンテナ化による電波放射を防ぐことにより、良
好な高周波伝達特性を有する高周波プローブを提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波プローブ
は、高周波プローブのグランドの取り方を従来のグラン
ド電極パッドにプロービングする方式ではなく、信号針
の周囲をキャビティ構造とし、グランドはキャビティ全
体で取る構成とする。これにより安定したグランドコン
タクトが確保できる。

【００１２】又、コンタクト時に信号針に一定のオーバ
ードライブ量を与えることにより、信号電極パッドへの
安定したコンタクトが得られる。

【００１３】更に、信号針の先端部分までキャビティに
よるインピーダンス整合構造を有することにより、従来
の高周波プローブではインピーダンス不整合を生じてい
た周波数領域までインピーダンス整合が取れ、被検査物
である高周波デバイスの正確な高周波特性が得られる。

【００１４】本発明の高周波プローブは、被検査物であ
る高周波デバイスのパッドにコンタクトする針と、前記
針からの高周波信号をコネクタにより取り出し、外部の
計測器に伝送するための高周波伝送路部分の構成であっ
て、コネクタと接続したマイクロストリップラインと、
前記マイクロストリップラインの末端に取りつける針
と、前記高周波伝送路部分にキャビティを構成する金属
板と、前記キャビティをスプリングプローブにより電気
的にベタグランドに接続させる金属ブロックと、前記針
が被検査物とコンタクトしたときに前記針と前記金属板
及び前記金属ブロックとが平行になるよう曲線を持った
構造を含んで構成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施の形態である高
周波プローブの構造を示した図である。本実施の形態に
おいては、被検査物である高周波デバイス２の信号電極
とグランド電極は同一平面上になく、グランド電極はデ
バイス裏面全体に取っている。高周波デバイス２はその
グランド電極をグランドプレーン７に電気的に接続する
よう設置してある。

【００１７】信号ラインとしてマイクロストリップライ
ン３を用いたプリント基板９は、その裏面のベタグラン
ド面を金属ブロック６に電気的に接触させた上で固定さ
れている。

【００１８】スプリングプローブ５は金属ブロック６に
埋め込まれており、グランドプレーン７に押し当てる構
造を採る。この構造により、基準となるグランド面への
接触点数を増して安定したグランド接続を得る。

【００１９】プリント基板９のマイクロストリップライ
ン３の末端には、被検査物である高周波デバイス２とコ
ンタクトしたときにその信号電極パッドにあたる位置に
取りつけた針４が半田付けされている。

【００２０】プリント基板９からはみ出す針４の長さは
針自身がアンテナにならないよう、伝送される信号波長
より十分短く、例えば、針長は信号波長の１／１０以下
とする。

【００２１】コネクタ１とプリント基板９との接触は、
マイクロストリップライン３の両末端のうち針取り付け
部分と反対の末端位置とコネクタ１の同軸部を半田付け
することで実現している。

【００２２】被検査物からの高周波信号は針４、マイク
ロストリップライン３を経て、コネクタ１より外部の計
測器に伝送される。

【００２３】信号ラインのインピーダンス不整合、特に
マイクロストリップライン３と針４の間の不整合を無く
すために、マイクロストリップライン３上、及び針４上
を金属板８で囲い、キャビティ構造を形成する。金属板
８は金属部ブロック６に電気的に接続、キャビティ全体
でグランドを取る構造とする。マイクロストリップライ
ン３と金属板８との距離は定在波が生じないよう、伝送
信号波長より十分短いものとする。更にプリント基板９
からはみ出し、マイクロストリップラインを構成してい
ない針４の部分と金属ブロック６の距離を短くして信号
ラインの分布定数が乱れないような構造としている。例
えばプリント基板の厚さｄ、比誘電率をεｒとすると、
針４と金属ブロック６との距離はｄ／εｒとなる。針４
を被検査物にコンタクトさせた際に生じる針４のたわみ
量を考慮に入れて、針４の上下の金属板８、金属ブロッ
ク６の形状を曲線状とし、コンタクト時に針４と金属板
８、及び金属ブロック６が平行を保ち、信号ラインとし
ての分布定数を乱さない構造としている。

【００２４】図２は図１の第１の実施の形態において、
マイクロストリップライン３の末端に半田付けされた針
４の取り付け方の一実施例を示す図である。

【００２５】マイクロストリップライン３の末端に溝を
形成し、針４を埋め込み半田付け固定する。これにより
針４の断面とコネクタ１の同軸部とが対向することな
く、この間の電波放射ロスが防げる。

【００２６】図３は本発明の高周波プローブを被検査物
の高周波デバイスにコンタクトする手順の一実施例を示
した図である。

【００２７】デバイスの外形にあわせて溝を切ったトレ
ー１０に被検査物の高周波デバイス２をセットする
（１）。図１で示す高周波プローブの金属ブロック６の
縁を高周波デバイス２の縁に片当てして、プローブの位
置決めを行う（２）。その後高周波プローブをトレー１
０に押し当てることによりコンタクトを行う（３）。

【００２８】安定した接触を得るために針４を例えば５
０μｍ程度たわませながらコンタクトする。インピーダ
ンス不整合が生じないよう、予め針４のたわみを考慮し
て金属板８、金属ブロック６の形状を曲線状にしている
ので、常に一定なたわみ量が得られるような構造が必要
となるが、トレー１０の溝の深さを予め計算しておくこ
とにより、高周波プローブをトレー１０に押し当てるだ
けで針４のたわみ量が得られる。

【００２９】図４は高周波デバイスの高周波特性測定時
におけるデバイスの冷却方式の一実施例を示す図であ
る。従来は、高周波デバイス２の裏面とトレー１０の面
接触によりトレー１０をヒートシンクの役割を持たせて
放熱を行っていたが、デバイスの欠けや搭載面の傷によ
り、デバイスとトレー間の熱抵抗が変化する。従って、
デバイスとトレーの密着性に頼った放熱方式では、放熱
特性が不安定になり、それに伴い、デバイスの高周波特
性が不安定になる。本発明の高周波プローブを用いて高
周波デバイスの特性を測定する際は、まず、真空吸着に
よりデバイスを固定し、エアー吹き付けによりデバイス
自身の熱的な安定を図る。

【００３０】

【発明の効果】本発明には以下のような効果がある。

【００３１】第１の効果は、グランドをキャビティ全体
で取るようなプローブ構造にすることにより、被検査物
の高周波デバイスのグランド電極パッドの配置に関わり
なく、デバイスの高周波特性が測定できる。

【００３２】第２の効果は、金属ブロックを被検査物と
同電位とし、更に信号ラインを囲うキャビティと金属ブ
ロックを電気的に接続することにより、グランド特性が
良好となる。また、金属ブロックにスプリングプローブ
を埋め込むことでより確実に安定したグランド特性が得
られる。

【００３３】第３の効果は、マイクロストリップライン
とそれを囲うキャビティ構造により高周波伝送特性の改
善が図れる。

【００３４】第４の効果は、被検査物にコンタクトした
とき、針のたわみと平行曲線を持つ金属板を針の上部に
構成し、更にたわみと平行な曲線をもつと同時に、プリ
ント基板の誘電率と空気の誘電率の際による容量変化を
針との距離で補正した金属ブロックを針の下部に構成す
ることにより、インピーダンス整合を取ることができ
る。

【００３５】第５の効果は、予めトレーの溝の深さを計
算して構成しておくことにより、プロービング時にはプ
ローブをトレーに押し当てるだけで所定の針のたわみ量
が得られる。

【００３６】第６の効果は、プロービング時にエアー吹
き付けによるデバイス冷却によりデバイスの熱的安定が
取れ、正確な高周波特性が測定できる。

【００３７】以上、本発明を実施の形態に基づいて説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業
者の通常の知識の範囲内でその変更や改良が可能である
ことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の側断面図である。

【図２】針４をマイクロストリップライン３に取り付け
る方法を示す図である。

【図３】本発明の高周波プローブを被検査物の高周波デ
バイスにコンタクトする手順を示した図である。

【図４】高周波デバイスの高周波特性測定時におけるデ
バイスの冷却方式を示す図である。

【図５】従来の高周波プローブの一例を示す図である。

【符号の説明】 １ コネクタ ２ 高周波デバイス（被検査物） ３ マイクロストリップライン ４ 針 ５ スプリングプローブ ６ 金属ブロック ７ グランドプレーン ８ 金属板 ９ プリント基板 １０ トレー １１０ 従来の高周波プローブ １１２ 絶縁性基板 １１４ 信号線 １１６ グランド電極 １１８ 信号針 １２０ グランド針 １２６ 信号電極パッド １２８ グランド電極パッド

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物である高周波デバイスのパッド
   にコンタクトする針と、前記針からの高周波信号をコネ
   クタにより取り出し、外部の計測器に伝送するための高
   周波伝送路を備える高周波プローブにおいて、 コネクタと前記針を接続するマイクロストリップライン
   と、 前記高周波伝送路部分にキャビティを構成する金属板
   と、 前記キャビティを電気的にベタグランドに接続させる金
   属ブロックとを備えることを特徴とする高周波プロー
   ブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高周波プローブにおい
   て、前記金属板及び前記金属ブロックは前記針が被検査
   物とコンタクトしたときに前記針と平行になるよう曲線
   を持った断面構造を有することを特徴とする高周波プロ
   ーブ。
3. 【請求項３】 請求項１及び２のいずれかに記載の高周
   波プローブにおいて、前記金属ブロックはスプリングプ
   ローブを備え、前記金属ブロックは前記スプリングプロ
   ーブによりベタグランドに接続されることを特徴とする
   高周波プローブ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の高周
   波プローブにおいて、前記マイクロストリップラインの
   末端に設けられた溝に前記針を埋め込む構造を有するこ
   とを特徴とする高周波プローブ。
5. 【請求項５】 被検査物である高周波デバイスに対する
   高周波プローブのプロービング位置を決定する高周波プ
   ローブの位置決め方法において、 高周波デバイスの外形にあわせて凹ませたトレーに前記
   高周波デバイスを搭載する段階と、 前記高周波デバイスに前記高周波プローブを片当てする
   ことによりプロービング位置を決定する段階とを含むこ
   とを特徴とする高周波プローブの位置決め方式。
6. 【請求項６】 被検査物である高周波デバイスを真空吸
   着によりトレーに固定し、デバイスにエアー吹き付けな
   がら請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波プローブ
   でコンタクトするデバイスの冷却方法。