JP3792613B2 - 高周波特性評価用基板ならびに測定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、面実装型の電子部品素子の高周波特性を評価するための基板並びに測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、電子機器内に設置される電子部品も小型化、薄型化、高周波対応などの要求が強くなってきている。
【0003】
特に、大量の情報を高速に処理する必要のあるコンピュータの高速デジタル回路では、パーソナルコンピュータレベルにおいても、CPUチップ内のクロック周波数は200MHzから1GHz、チップ間バスのクロック周波数も75MHzから133MHzという具合に高速化が顕著である。
【0004】
また、LSIの集積度が高まりチップ内の素子数の増大につれ、消費電力を抑えるために電源電圧は低下の傾向にある。これらIC回路の高速化、高密度化、低電圧化に伴い、コンデンサ等の受動部品も小型大容量化と併せて、高周波もしくは高速パルスに対して優れた特性を示すことが必須になってきている。
【0005】
受動部品の高周波特性の要求が高くなると同時に、その高周波特性の評価技術も重要となってくる。
【0006】
従来、このような受動部品の高周波特性評価方法としては、伝送線路を形成し、受動素子を実装し、評価する手法が一般的であった。これら伝送線路を用いた評価手法では、伝送線路の特性インピーダンスと接点、並びに素子のインピーダンスとの整合をとるのが難しく、反射等の問題が生じ、高精度の評価が困難であった。特開平10−300778号や、特開平4−290968号、特開平2−253171号等にインピーダンス整合の問題を解消する手法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら伝送線路を用いた評価法では、測定対象の電子部品素子とインピーダンスに合わせた伝送線路を作製する必要がある。測定の精度は伝送線路の設計精度に左右されることとなる。さらには、電子部品素子は、複数の端子を有するものが多く、インピーダンス整合を考慮した伝送線路が必要であり、伝送線路自身の設計が困難となる問題があった。
【0008】
本発明は、上述の課題を鑑みて案出されたものであり、その目的は面実装電子部品の実使用環境下を模擬でき、さらに高精度な高周波特性が評価できる高周波特性用評価基板及び測定方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面あるいは底面に複数の第1及び第2の外部電極が形成された電子部品素子の高周波特性評価に用いる高周波特性評価用基板であって、
支持基板上に、第1導体層、第1絶縁層、第2導体層、第2絶縁層を順次積層するとともに、表面側に複数の第1及び第2の実装用パッドを有し、前記支持基板の裏面に第1及び第2実装用評価プローブパッド、第1及び第2開放用評価プローブパッド、第1及び第2短絡用評価プローブパッドを有し、且つ、
前記第1導体層、前記第1絶縁層、前記第2導体層、前記第2絶縁層、前記複数の第1及び第2の表面パッド及び複数のビアホールとで構成される実装用評価パターン及び開放用評価パターンと、
前記第1導体層、前記第1絶縁層、前記第2導体層、前記第2絶縁層及び複数のビアホールとで構成される短絡用評価パターンとを並設するともに、
前記実装用評価パターンは、前記電子部品素子の前記第1の外部電極に導通する第1表面パッドを、第2絶縁層に形成されたビアホール、第2の導体層に形成された開口部を貫くビアホール、第1絶縁層に形成されたビアホール、前記第1導体層、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第1実装用評価プローブパッドに接続させるとともに、
前記電子部品素子の第2の外部電極に導通する第2の表面パッドを、前記第2の絶縁層に形成されたビアホール、前記第2導通層、第1絶縁層に形成されたビアホール、第1導体層に形成された開口部を貫くビアホール、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第2実装用評価プローブパッドに接続させるとともに、
前記開放用評価パターンは、第1の表面パッドを、第2絶縁層に形成されたビアホール、第2の導体層に形成された開口部を貫くビアホール、第1絶縁層に形成されたビアホール、前記第1導体層、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第1開放用評価プローブパッドに接続させ、
前記第2の表面パッドを、前記第2の絶縁層に形成されたビアホール、前記第2導通層、第1絶縁層に形成されたビアホール、第1導体層に形成された開口部を貫くビアホール、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第2開放用評価プローブパッドに接続させ、
前記短絡用評価パターンは、第2の導体層、第1絶縁層に形成されたビアホール、前記第1導体層、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第1短絡用評価プローブパッドに接続させ、
前記第2導通層、第1絶縁層に形成されたビアホール、第1導体層に形成された開口部を貫くビアホール、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第2短絡用評価プローブパッドに接続させてなる高周波特性評価用基板である。
【0010】
そして、このような高周波特性評価用基板上に形成された実装用評価パターンに電子部品素子を搭載し、前記第1実装用評価プローブパッドと前記第2実装用評価プローブパッドとの間で測定された電子部品素子の高周波特性に対して、前記開放用評価パターンの前記第1開放用評価プローブパッドと前記第2開放用評価プローブパッドとの間で測定された容量成分と、前記短絡用評価パターンの前記第1短絡用評価プローブパッドと前記第2短絡用評価プローブパッドとの間で測定された抵抗成分及びインダクタンス成分とに基づいて、前記電子部品素子の純粋な高周波特性を測定する高周波特性測定方法である。
【0011】
また、高周波特性評価用基板上に形成された実装用評価パターン、開放用評価パターン、短絡用評価パターンの各第1プローブパッド及び第2プローブパッドは、各パターンの中央部に配置されるよう形成されている。
【0012】
また、高周波特性評価用基板上に形成された実装用評価パターン、開放用パターン、短絡用パターンの各第1プローブパッドと第2プローブパッドとが20μm以内に形成されている。
【0013】
また、支持基板に形成されるビアホールの径が0.1mm以内であり、かつ開口部が抵抵抗な導通材料で充填されている。
【0014】
さらに、支持基板の厚みが0.5mm以下であって、前記支持基板上に形成される、第1導体層、第2導体層の厚みt1が0.5μm≦t1≦3μmであり、かつ第1絶縁層の厚みt2が1μm≦t2≦10μmであり、さらに第1絶縁層の比誘電率kがk<5である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高周波特性評価用基板ならびに測定方法について、図面に基づいて概説する。
【0016】
図1は本発明の高周波特性評価用基板の測定対象の電子部品素子を搭載した状態の断面図であり、また、図2(a)〜図2(c)は各パターンの拡大断面図であり、図3(a)、(b)は各パターンの平面図である。
【0017】
高周波特性評価用基板10は、支持基板1と、支持基板1上に形成された第1導体層4、第1絶縁層5、第2導体層6、第2絶縁層7が積層されている。そして、これらの接続パターンにより、3つのパターンを並設している。1つは、実装用評価パターンAであり、例えば、電子部品素子11を実装させて、高周波特性評価用基板10に寄生するインダクタンス成分L、抵抗成分R、容量成分Cを含有させて、電子部品素子11の高周波特性を測定するものである。
【0018】
いま1つは、開放用評価パターンBであり、例えば、電子部品素子11を実装しない状態での高周波特性評価用基板10に寄生する容量成分Cを測定するものである。
【0019】
もう1つは、短絡用評価パターンCであり、例えば、電子部品素子11を実装しない状態での高周波特性評価用基板10に寄生するインダクタンス成分L、抵抗成分Rを測定するものである。
【0020】
このように、高周波特性評価用基板10の寄生特性を含む電子部品素子10の高周波特性を測定し、さらに、高周波特性評価用基板10のインダクタンス成分L、抵抗成分R、さらには容量成分Rを正確に測定することにより、電子部品素子11の純粋な高周波特性を容易に算出することができる。
【0021】
そして、支持基板1の裏面には、各パターンA、B、C内の接続された6つのプローブパッドが形成されている。即ち、実装用評価パターンAと接続する1対の第1及び第2実装用評価プローブパッド3a、3b、開放用評価パターンBと接続する1対の第1及び第2開放用評価プローブパッド3c、3d、短絡用評価パターンCと接続する1対の第1及び第2開放用評価プローブパッド3e、3fが形成されている。特に、第1及び第2実装用評価プローブパッド3a、3bは、1つの電子部品素子に対して2つの第1及び第2実装用評価プローブパッド3a、3bが形成されるので、N個の電子部品素子11を搭載する高周波特性評価用基板10には、N対の第1及び第2実装用評価プローブパッド3a、3bが形成されることになる。
【0022】
また、支持基板1には、各プローブパッド3a〜3fに接続するビアホール2a〜2fが形成されている。
【0023】
また、支持基板1の表面側に、同一工程で形成され、各パターンA、B、C毎に独立した所定パターンの第1導体層4A、4B、4C、同一工程で形成され、各パターンA、B、Cに共通的に形成された所定パターンの第1の絶縁層5(各パターンA、B、C毎に分けて5A、5B、5Cとも表記する)、同一工程で形成され、各パターンA、B、C毎に独立した所定パターンの第2導体層6A、6B、6C、同一工程で形成され、各パターンA、B、Cに共通的に形成された所定パターンの第2の絶縁層7(各パターンA、B、C毎に分けて7A、7B、7Cとも表記する)が順次積層した構造となっている。尚、複数の表面パッド8a、8bは、実装用評価パターンA、開放用評価パターンBにおいて形成されるものであり、第2絶縁層7上に形成してもよいし、また、第2絶縁層7の所定パターン、即ち、開口部71a、71bを形成して、この開口部から露出する第2導通層6を表面パッドとしてもよい。この表面パッド8a、8bは、測定する表面実装可能な電子部品素子11の外部電極11a、11bに対応するように形成されている。尚、実装に電子部品素子11が搭載されるのは、実装用評価パターンAの表面パッド8a、8bであり、開放用評価パターンBの表面パッドは、電子部品素子11が実装されることのないダミー表面パッドとなる。
【0024】
このような表面パッド8a、8bは、例えば、電子部品素子11の外部電極11a、11bに対応して、例えば8行2列に配列された16個のパッドで構成されている。また、実装用評価パターンAの表面パッド8a、8bは、2種のパッドがあり、例えば電子部品素子の電極パッドの極性に対応して交互に配列されている。電子部品素子の一方の極性の外部電極11aに接続する第1表面パッド8aと、電子部品素子の他方の極性の外部電極11bに接続する第2表面パッド8bとがある。
【0025】
ここで、実装用評価パターンAを図2(a)、図3(a)を用いて説明する。尚、図3(a)は開放用評価パターンBと同一である。
【0026】
実装用評価パターンAの第2絶縁層7Aには、表面パッド8a、8bを構成する開口部71a、71bが形成されている。第2導体層6Aは、第1の表面パッド8aに対応して第2導体層6と接続することがない、例えは千鳥状の開口部61Aが形成され、この開口部61A内には、ビアホール62A(例えば、表面パッド8aとなる導体)が形成されている。
【0027】
また、第1絶縁層5Aには、上述のビアホール62Aに対応して千鳥状のビアホール51Aが形成されている。そして、このビアホール51Aは第1導体層4Aに接続されている。そして、第1の導体層4Aは、支持基板1に形成したビアホール2aを介して第1実装用評価プローブパッド3aに接続している。
【0028】
即ち、千鳥状に配列された複数の表面パッド8aは、第2導体層6のビアホール62A、絶縁層5Aに形成したビアホール51Aを介して第1導体層4で1つに接続し、さらに、支持基板1のビアホール2aを介して第1実装用評価プローブパッド3aに接続する。
【0029】
また、表面パッド8bは、第2絶縁層7の開口部71bから第2導体層6Aの一部が露出している。このため、千鳥状に配列された複数の表面パッド8bは、第2導体層6Aに接続している。そして、第2導体層6Aは、第1絶縁層5Aに形成したビアホール52A、第1導体層4Aに形成した開口部41A内のビアホール42Aを介して、支持基板1のビアホール2bを介して第2実装用評価プローブパッド3bに接続する。
【0030】
尚、開口部及びその内部のビアホールは、導体層4、6を形成するにあたり、導体層を形成した後、環状にエッチングにより形成することができる。尚、ビアホールであっても、実質的に導体層の膜厚と同等の厚みで構成されるものである。
【0031】
次に、開放用評価パターンBを図2(b)を用いて説明すると、開放用評価パターンBは、上述の実装用評価パターンAと、表面パッド8a、8bには、測定対象の電子部品素子11が搭載されないダミー表面パッドである以外は、同一である。このため、各導体層、絶縁層の平面パターンは、図3(a)と同一となるため、開放用評価パターンBを省略している。尚、図3(a)には、符号にBに追加している。しかも、各ビアホールの位置は、開口部位置は、平面移動させただけの同一形状とすることが重要である。そして、開放用評価パターンBは、支持基板1の裏面に第1開放用評価プローブパッド3c、第2開放用評価プローブパッド3dを有している。
【0032】
次に、短絡用評価パターンCを図2(c)、図3(b)を用いて説明すると、短絡用評価パターンCの第2絶縁層7Cには開口部が形成されていない。また、第2導体層6Cにも千鳥状の開口部などは形成されていない。即ち、上述の実装用評価パターンAや開放用評価パターンBのように、支持基板1の裏面側の第1短絡用評価プローブパッド3e、第2短絡用評価プローブパッド3fから引き出された経路(ビアホールや第1導体層)は、第2導体層で短絡することになる。
【0033】
具体的には、第2絶縁層6Cの下部の第1絶縁層5には、実装用評価パターンの表面パッド8aに対応させて千鳥状のビアホール51Cが形成されている。そして、このビアホール51Cは第1導体層4Cに接続されている。そして、第1の導体層4Cは、支持基板1に形成したビアホール2eを介して第1短絡用評価プローブパッド3eに接続している。
【0034】
また、第2導体層6Cの一部は、第1絶縁層5Cに形成したビアホール52C、第1導体層4Cに形成した開口部41C内のビアホール42Cを介して、支持基板1のビアホール2fを介して第2短絡用評価プローブパッド3fに接続する。
【0035】
次に本発明の高周波特性の評価方法を説明する。
【0036】
まず、実装用評価パターンに高周波特性を測定する対象物である電子部品素子11を、図2(a)のように実装する。ここで、電子部品素子11の一例としては、例えば、絶縁基板上に、薄膜技法で、下部電極、誘電体層、上部電極を形成し、実装底面に、下部電極と接続する第1外部電極と、上部電極と接続する第2外部電極が交互に配置された薄膜コンデンサが例示できる。
【0037】
即ち、第1外部電極、第2外部電極は、おのおの8行2列の16個が、隣接しあう外部端子の極性が変わるように形成されている。すなわち、電子部品素子11では、図4(a)の右側の点線に示すように、等価的には抵抗成分、インダクタンス成分、容量成分を有している。
【0038】
このように電子部品素子11を、高周波特性測定装置12の一対のプローブ13a、13bを用いて、実装用評価パターンAを介して一対の実装用評価プローブパッド3a、3bとの間で高周波特性を測定した場合、実際には、図4(a)の左側枠内で示す実装用評価パターンAに寄生する抵抗成分、インダクタンス成分、容量成分を含んで測定してしまうことになる。
次に開放用評価パターンBを用いて、高周波特性測定装置12の一対のプローブ13a、13bを、開放用評価プローブパッド3c,3dに接触して測定する。開放用評価パターンBには電子部品素子11が実装されていないため、表面パッド8a、8bが開放状態となっている。これにより、開放用評価プローブパッド3c,3dから測定される特性は、図4(b)に示すように、図4(a)の左側枠内の容量成分Cに相当する容量が測定できる。
【0039】
この容量成分は、例えば、開放用評価基板Bの第1導体層4と第2導体層6との間に発生する容量成分、第1絶縁層5と交差するビアホール52Bの周囲で発生する浮遊容量などに起因するものである。
【0040】
次に、短絡用評価パターンCを用いて、高周波特性測定装置12の一対のプローブ13a、13bを、短絡用評価プローブパッド3e、3fに接触して測定する。短絡用評価パターンCは、第1導体層4と第2導体層6とが、ビアホール導体51C、52Cによって短絡状態となっている。これにより、短絡用評価プローブパッド3e、3fより測定される特性は、実装用評価パターンAにおいて、電子部品素子11からビアホール42A、51A、52A、第2及び第1導体層4A、6Aを経由して、第1及び第2の実装用評価プローブパッド3a、3bまでに相当する抵抗成分R、インダクタンス成分、すなわち、図4(c)に示すように、図4(a)のようにの左側内の実装用評価パターンAの抵抗成分、インダクタンス成分が測定できる。
【0041】
そして、実装用評価パターンAの実装用評価プローブパッド3a,3bで測定された結果から、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCで測定された結果を差し引けば、実装用評価パターンA中の電子部品素子11とはまったく関係のない抵抗成分及びインダクタンス成分を除外することができる。
【0042】
具体的には、測定装置(例えばインピーダンスアナライザー、ネットワークアナライザー)12と、高周波プローブ13a、13b、高周波プローブ校正基板を用いて、高周波プローブ先端までの補正を行なう。この状態で、プローブを開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCに形成されたプローブパッド8a,8bに接触させ、開放用評価パターンBで基板のオープン補正、短絡用評価パターンCで基板のショート補正を行なう。このとき、素子を実装する基板が有する寄生の容量(C)成分、抵抗(R)成分、インダクタンス(L)成分が補正される。
【0043】
次に、電子部品素子11が実装された実装用評価基板10の実装用評価プローブパッド3a,3bにプローブを接触させ、高周波特性を評価する。
【0044】
上述のように、実装用評価パターンAで測定された結果を、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCで測定された結果で補正が行われているので、実装された電子部品11の高周波特性のみを測定・評価することができる。特に高い周波数で動作し、実装底面に複数の外部電極が形成された電子部品素子11においては、多数端子の電子部品素子11全体の純粋な高周波特性を評価することが困難であるが、本発明の高周波特性評価用基板10を用いた測定方法では、非常に簡単に実装用評価パターンに寄生する容量成分C、抵抗成分R、インダクタンス成分Lを測定でき、結果として、電子部品素子11の高周波特性を簡単に求めることができる。
【0045】
さらに、本発明の高周波特性評価基板10では、実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCのそれぞれのパターンの裏面側に、プローブパッド3a〜3fを配置しているため、実装用評価パターンAに起因する、特にインダクタンス成分を小さくすることができ、プローブの位置ずれ、パターンの位置ズレにほとんど影響さえることなく、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCの補正を行なうことが可能となり、電子部品素子11のより精度の高い高周波特性の測定・評価が可能となる。
【0046】
このような測定方法に用いる上述の実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCが形成される支持基板1は一定の強度があり、絶縁されているものであれば、特に限定されない。例えば、アルミナ、サファイア、ガラス、石英等の無機酸化物や、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂系材料から選ばれる。また、支持基板1に形成されるビアホール3a〜3fは、レーザーや感光剤のパターニングにより貫通孔が形成され、その内壁面または内部に導体材料が供給されて形成される。貫通孔(ビアホール)径は特に限定されないが、φ50μm〜100μm程度が望ましい。φ50μm未満となると、加工が難しくなると同時に、貫通孔に充填される導体材料のインダクタンスが大きくなるため、補正でのばらつきが大きくなるからである。また、支持基板1の厚みは0.5mm以下が望ましい、0.5mmを越えると、導体経路が長くなり、支持基板1内の寄生のインダクタンス成分が大きくなり、結果として補正のばらつきを生じさせてしまうからである。
【0047】
さらに、支持基板1の裏面に形成されるビアホール3a〜3fは、支持基板1表面に形成される実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCに対して、中央部に配置されていることが望ましい。中央部よりずれてしまうと、プローブパッド3a〜3fから検出される電流経路の対照性が崩れる為、実装用評価パターンAに起因するインダクタンス成分が大きくなり、結果として補正のばらつきを生じさせてしまうからである。
【0048】
第1導通層4及び第2導通層6は抵抗率が低く、加工性の良い材料より選ばれる。電子部品素子11の実装を行なうので、リフロー温度に耐え得る耐熱性、耐酸化性があれば、特に限定されない。例えば、Au、Cu、Al、Ni、W、Mo、Pt等の材料である。導体層を形成するにあたり、公知の密着材料であるTi、Cr等を介在させてもよい。
【0049】
第1導体層4、第2導体層6の膜厚t1は0.5μm以上であれば良く、特には1μm以上3μm以下であれば特に限定されない。0.5μm未満では被覆性にバラツキが生じ、基板間の抵抗のバラツキとなり、高精度の補正が困難となるおそれがあるからである。0.5μm以上では高周波領域での導体の表皮効果を考慮すると導体層の抵抗は殆ど変化しないからである。
【0050】
第1絶縁層5及び第2絶縁層7、特に、第1絶縁層5は比誘電率5以下であれば良く、特に限定されない。例えば、SiO2、ポリイミド、テフロン(R)樹脂、BCB(ベンゾシクロブテン)、SiNx、ソルダーレジスト等があげられる。層の厚みは1μm以上あれば良いが、特には1μm以上10μm以下であることが望ましい。
【0051】
また、各実装用評価パターンA,開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCにおいて、表面パッド8a、8bやビアホール導体、プローブパッド3a〜3fの形成位置の精度は、それそれのパターンA、B、C間で±20μm以内であることが望ましい。20μmを越えると、実装用評価パターンAの容量成分と開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCの容量成分、抵抗成分、インダクタンス成分との差が大きくなり、実装用評価パターンAに寄生する容量成分や抵抗成分、インダクタンス成分との差が大きくなり、実装用評価される電子部品素子の高周波特性を評価することが不可能となるからである。
【0052】
尚、本発明の高周波特性評価基板10に形成される実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCにおけるビアホールの配列は電子部品素子11の外部電極の配列、極性に応じて設定すれば、任意のパターンで形成できるので、多端子(多電極)の電子部品素子の評価も可能となる。
【0053】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【0054】
【実施例】
まず、基板厚み0.25mmのアルミナからなる支持基板1上に、YAGレーザーを用いて、φ100μmの貫通孔を各パターンあたり2個形成した。貫通孔のピッチは0.5mmであった。
【0055】
次に、アルミナ支持基板1の貫通孔にAu導体のペーストを充填し、500℃で焼き付けを行い、ビアホール3a〜3fとした。
【0056】
再度、支持基板1表面、裏面を研磨し、導体で充填されたビアホール3a〜3fを有する支持基板1とした。
【0057】
次にアルミナからなる支持基板1上に高周波マグネトロンスパッタ法を用いて、膜厚10nmのTi層、0.5μmのAu層、0.2μmのTi層、1.0μmNi層、0.1μmのAu層を積層し、第1導体層4とした。
【0058】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、パターンに加工した。即ち、実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCに対応させて加工を行なう。第1導体層4上に膜厚約3μmの光感光性のBCB樹脂を塗布し、露光、現像を行い、実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCに対応させたパターンに加工し、第1絶縁層5とした。
【0059】
次に、再度スパッタ法を用いて、第1導体層4と同じ層構成を有する第2導体層6を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて、実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCに対応させたパターンに加工した。この場合、短絡用評価パターンCのみが第2導体層6のパターン変更が必要となり、実装状態とほぼ同じ経路を電流が流れるように短絡させた。
【0060】
最後に、膜厚約3μmの光感光性BCB樹脂(比誘電率2.5)を塗布し、露光、現像を行い、実装用評価パターンA、開放用評価パターンB、短絡用評価パターンCに対応させたパターンに加工し、実装用評価パターンA、開放用評価パターンBのみに、例えば16端子の表面パッド8a、8bとなる開口部を形成した。尚、必要に応じて、支持基板1の裏面側には、ビアホール3a〜3fと導通するプローブパッド2a〜2fを形成して、高周波特性評価基板とした。
【0061】
支持基板1上に形成されたパターンの位置精度並びに裏面に形成されたプローブパッドと表面パッドとの位置精度は±10μm以内であった。
【0062】
評価する16端子の電子部品素子11(薄膜コンデンサ)は、コンピュータシミュレーションの結果、容量約40nF、ESR40mΩ、ESL8pHの特性を示す極低インダクタンス構造の薄膜コンデンサである。端子間ピッチは横方向に0.25mm、縦方向に0.5mmであった。
【0063】
評価する薄膜コンデンサを基板の実装用評価パターンAに載せ、リフローを行い、実装用評価パターンAに実装した。
【0064】
測定はインピーダンスアナライザー(ヒューレットパッカード社製 HP4291A)と高周波プローブ(ピコプローブ社製 40A−SG−600−P)を用い、周波数1MHzから1.8GHzまでのインピーダンス特性を評価した。
【0065】
まず始めに、校正基板(ピコプローブ社製CS−11)を用いて、プローブ先端までの補正(オープン−ショート−50Ωロード)を行った。
【0066】
次に、補正部のオープン補正パターンのプローブパッドに高周波プローブを接触させ、オープン補正を行った。その後、補正部のショートパターンのプローブパッドに高周波プローブを接触させ、ショート補正を行った。
【0067】
基板の補正終了後、16端子の薄膜コンデンサが実装された実装部のプローブパッドに高周波プローブを接触させ、16端子の薄膜コンデンサのインピーダンス特性を評価した。
【0068】
評価結果を図5に示す。比較のため、コンピューターシミュレーション結果も同図内に標記した。
【0069】
図5に示した様に、多端子の極低インダクタンス薄膜コンデンサ自身のインピーダンス特性はシミュレーション結果と良く一致しているのがわかる。実測のインピーダンス特性の等価回路解析の結果、測定した薄膜コンデンサの特性は容量38nF、ESR 30mΩ、ESL 9.6pHであった。シミュレーションとのインダクタンス値の違いは実装部の半田BGAに起因するインダクタンス成分による。
本発明の高周波測定基板並びに測定方法を用いることにより、高精度な評価が可能となる。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、支持基板表面に高周波特性を測定・評価する電子部品素子が実装され、測定される実装用評価パターンと、電子部品素子が搭載されていない状態の開放用評価パターンと、実装用評価パターンにおける電流経路を等価的に作成した短絡用評価パターンを具備し、支持基板裏面に実装用評価、開放用評価、短絡用評価パターン形成部の中央部に対応する支持基板裏面側にプローブパッドを具備する高周波特性基板を作製することにより、実装用評価パターンに寄生する容量成分、抵抗成分、インダクタンス成分をより高精度で補正することにより、実装用評価パターンに実装された電子部品素子のみの高周波特性を簡単に測定・評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波特性評価基板の断面図である。
【図2】(a)は実装用評価パターン部分の拡大断面図であり、(b)は開放用評価パターン部分の拡大断面図であり、(c)短絡用評価パターン部分の拡大断面図である。
【図3】本発明の高周波特性評価基板の各パターンの平面図であり、(a)は電子部品素子を実装した実装用評価パターン及び開放用評価パターンの平面図、(b)は短絡用評価パターンの平面図である。
【図4】本発明の高周波特性評価方法を説明するための等価回路図であり、(a)は実装用評価パターンでの等価回路図であり、(b)は開放用評価パターンの等価回路図、(c)は、短絡用評価パターンの等価回路図である。
【図5】本発明の実施例で測定した16端子の薄膜コンデンサのインピーダンス特性の実測値とシミュレーション結果を比較した図である。
【符号の説明】
10 高周波特性評価用基板
1 支持基板
4、4A、4B、4C 第1導体層
5、5A、5B、5C 第1絶縁層
6、6A、6B、6C 第2導体層
7、7A、7B、7C 第1絶縁層
8a、8b 表面パッド
3a、3b 第1及び第2実装用評価プローブパッド
3c、3d 第1及び第2開放用評価プローブパッド
3e、3f 第1及び第2短絡用評価プローブバッド
A 実装用評価パターン
B 開放用評価パターン
C 短絡用評価パターン
Claims (6)
- 表面あるいは底面に複数の第1及び第2の外部電極が形成された電子部品素子の高周波特性評価に用いる高周波特性評価用基板であって、
支持基板上に、第1導体層、第1絶縁層、第2導体層、第2絶縁層を順次積層するとともに、表面側に複数の第1及び第2実装用パッドを有し、前記支持基板の裏面に第1及び第2実装用評価プローブパッド、第1及び第2開放用評価プローブパッド、第1及び第2短絡用評価プローブパッドを有し、且つ、
前記第1導体層、前記第1絶縁層、前記第2導体層、前記第2絶縁層、前記複数の第1及び第2の表面パッド及び複数のビアホールとで構成される実装用評価パターン及び開放用評価パターンと、
前記第1導体層、前記第1絶縁層、前記第2導体層、前記第2絶縁層及び複数のビアホールとで構成される短絡用評価パターンとを並設するともに、
前記実装用評価パターンは、前記電子部品素子の前記第1の外部電極に導通する第1表面パッドを、第2絶縁層に形成されたビアホール、第2の導体層に形成された開口部を貫くビアホール、第1絶縁層に形成されたビアホール、前記第1導体層、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第1実装用評価プローブパッドに接続させるとともに、
前記電子部品素子の第2の外部電極に導通する第2の表面パッドを、前記第2の絶縁層に形成されたビアホール、前記第2導通層、第1絶縁層に形成されたビアホール、第1導体層に形成された開口部を貫くビアホール、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第2実装用評価プローブパッドに接続させるとともに、
前記開放用評価パターンは、第1の表面パッドを、第2絶縁層に形成されたビアホール、第2の導体層に形成された開口部を貫くビアホール、第1絶縁層に形成されたビアホール、前記第1導体層、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第1開放用評価プローブパッドに接続させ、
前記第2の表面パッドを、前記第2の絶縁層に形成されたビアホール、前記第2導通層、第1絶縁層に形成されたビアホール、第1導体層に形成された開口部を貫くビアホール、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第2開放用評価プローブパッドに接続させ、
前記短絡用評価パターンは、第2の導体層、第1絶縁層に形成されたビアホール、前記第1導体層、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第1短絡用評価プローブパッドに接続させ、
前記第2導通層、第1絶縁層に形成されたビアホール、第1導体層に形成された開口部を貫くビアホール、前記支持基板に形成されたビアホールを介して第2短絡用評価プローブパッドに接続させてなることを特徴とする高周波特性評価用基板。 - 請求項1記載の高周波特性評価用基板上に形成された実装用評価パターンに電子部品素子を搭載し、前記第1実装用評価プローブパッドと前記第2実装用評価プローブパッドとの間で測定された電子部品素子の高周波特性に対して、前記開放用評価パターンの前記第1開放用評価プローブパッドと前記第2開放用評価プローブパッドとの間で測定された容量成分と、前記短絡用評価パターンの前記第1短絡用評価プローブパッドと前記第2短絡用評価プローブパッドとの間で測定された抵抗成分及びインダクタンス成分とに基づいて、実装された前記電子部品素子の高周波特性を測定することを特徴とする高周波特性測定方法。
- 前記高周波特性評価用基板上に形成された実装用評価パターン、開放用評価パターン、短絡用評価パターンの各第1プローブパッド及び第2プローブパッドは、各パターンの中央部に配置されるよう形成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波特性評価用基板。
- 前記高周波特性評価用基板上に形成された実装用評価パターン、開放用パターン、短絡用パターンの各第1プローブパッドと第2プローブパッドとが20μm以内に形成されていることを特徴とする請求項1、3のいずれか記載の高周波特性評価用基板。
- 支持基板上に形成されるビアホールの径が0.1mm以内であり、かつ開口部が抵抵抗な導通材料で充填されていることを特徴とする請求項1、3乃至4のいずれか記載の高周波特性評価用基板。
- 支持基板の厚みが0.5mm以下であって、前記支持基板上に形成される、第1導体層、第2導体層の厚みt1が0.5μm≦t1≦3μmであり、かつ第1絶縁層、第2絶縁層の厚みt2が1μm≦t2≦10μmであり、さらに第1絶縁層、第2絶縁層の比誘電率kがk<5であることを特徴とする請求項1、2乃至5のいずれか記載の高周波特性評価用基板。
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