JP3827485B2 - 測定用伝送線路基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号導体線と、その信号導体線の両側に形成されたグランド導体を具備する接続端子を有し、特にミリ波帯領域の高周波用半導体素子を備えた表面実装型パッケ−ジ等の高周波部品の特性を測定するのに用いる測定用伝送線路基板とそれを用いた高周波部品の特性測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる電波は１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から、更に３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数まで活用することが検討されており、例えば、オフィス内高速無線データ通信システム（無線ＬＡＮ）のようなミリ波の電波を用いた応用システムも提案されるようになっている。
【０００３】
かかる応用システム等に用いられる高周波用半導体素子（以下、単に高周波素子という）を収納するパッケージには、従来、高周波信号の伝送損失を小さく抑えるために金属製枠体にセラミック製高周波用接続端子を接合したいわゆるメタルパッケージが用いられている。図５は、従来のメタルパッケージに高周波素子を収納して外部回路基板に実装した実装構造を示す平面図（ａ）とその断面図（ｂ）である。なお図５（ａ）では蓋体は省略した。
【０００４】
図５によれば、金属製の基板３１および蓋体３２からなるメタルパッケージ３３の一部に、セラミック基板３４に信号導体線３５を形成した接続端子３６が取り付けられており、信号導体線３５は、メタルパッケージ３３内に搭載された高周波素子３７とリボンなどによって電気的に接続されている。そして、メタルパッケージ３３は、ベース基板３８の表面にネジ３９等によって固定され、ベース基板３８の表面において、誘電体基板４０の表面に信号導体線４１が形成された回路基板４２とは、接続端子３６の信号導体線３５とリボンやワイヤ等によって電気的に接続されている。
【０００５】
このようなメタルパッケージにおいては、その組み立てが複雑であることから、モジュール製造時の量産性及び低コスト化に問題があった。
【０００６】
このような問題を解消するために、誘電体基板内部をスルーホール導体等を用いて信号線路をパッケージの裏面に引き出して接続端子を形成し、はんだリフローによって外部回路基板の線路に表面実装することが提案されている。
【０００７】
図６は、このようなスルーホール導体を用いた高周波パッケージＰの概略を説明するための図である。この図６によれば、概略断面図（ａ）に示すように、誘電体基板５１と蓋体５２からなるキャビティ内に高周波素子５３が収納されており、また、誘電体基板５１の表面には一端が高周波素子５３とリボンなどにより接続された信号導体線５４が形成され、また、誘電体基板５１の内部には、図６（ｂ）に示すようなパターンのグランド層５５が形成されている。
【０００８】
そして、信号導体線５４の他端は、誘電体基板５１を貫通し、グランド層５５に接触することなく形成されたスルーホール導体５６によって誘電体基板５１の裏面に導出され、誘電体基板５１の裏面に形成された信号導体線５７と電気的に接続されている。
【０００９】
誘電体基板５１の裏面においては、図６（ｃ）に示すように、信号導体線５７の端部には、接続端子部Ｓが形成されており、この接続端子部Ｓにおいて信号導体線５７の両側に一対のグランド導体５８が設けられており、このグランド導体５８は、ビアホール導体５９によって誘電体基板５１内部のグランド層５５と電気的に接続されている。
【００１０】
一方、このパッケージＰを実装する外部回路基板６０においては、その内部にグランド層６１が形成されており、その表面には、信号導体線６２が形成され、パッケージＰとの接続部Ｔにおいては、その両側にグランド導体６３が形成されており、グランド層６１とビアホール導体６４によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００１１】
そして、上記パッケージＰは、外部回路基板６０の接続部Ｔに対して、はんだ６５によって、パッケージＰの接続端子Ｓおよび外部回路基板６０の接続部Ｔの信号導体線５７と６２、グランド導体５８と６３同士をそれぞれ電気的に接続することにより実装される。かかる構造においては、図５のメタルパッケージに比較してパッケージＰと外部回路基板３０との機械的接続と電気的接続をリフローで一括して行うことが可能で、モジュール製造時の量産性向上及び低コスト化が可能である。
【００１２】
このようなパッケージＰはその内部に高周波素子５３を搭載、封止した後、出荷の前に出荷検査測定を行う必要がある。特に高周波特性は高周波素子５３の搭載状態や接続状態で大きく変化するため、パッケージング後の高周波特性の測定は必要不可欠である。また、このようなパッケージＰにおける高周波特性、特に信号周波数が３０ＧＨｚ以上のミリ波帯の測定においては、高周波用コプレーナプローブが用いられる。
【００１３】
この高周波用コプレーナプローブによるパッケージＰの特性測定にあたっては、通常、図７に示すように、パッケージＰの裏面における接続端子Ｓの信号導体線５７とグランド導体５９、５９にプローブ６５の信号線６６とグランド線６７、６７とを押し当てて測定が行われる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高周波用コプレーナプローブを用いた図７に示すような測定においては、パッケージＰ裏面の接続端子Ｓへのプローブ６５の押し当て位置、押し当て圧力によってその測定値が大きく変化してしまうために、その位置や圧力を精密にコントロールする必要が有り、個々のパッケージの測定に長時間を要し、複数のパッケージの測定を自動化することが困難であった。
【００１５】
また、測定にあたり、コプレーナプローブ６５と接続端子Ｓとの接触状態を均一とし正確な測定を行うためにコプレーナプローブ６５先端をパッケージＰの接続端子Ｓに接触させ、さらにプローブ６５が撓む程度に接続端子Ｓに押し当てて、このプローブ６５先端を接続端子Ｓ上で一定距離滑らせる必要があり、測定の度にプローブ６５先端が摩耗し、特に被測定物がセラミック基板の場合にはその摩耗が著しく、プローブ６５の寿命が短くなりやすいという問題があった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、高周波素子を収納した表面実装型パッケージ等の高周波部品の高周波特性を効率良く、且つ低コストに評価できる測定用伝送線路基板とそれを用いた高周波部品の特性測定方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題に鑑み、表面実装型パッケージの高周波特性検査の自動化が可能で、プローブの摩耗が小さい評価方法について検討を重ねた結果、誘電体基板の表面にマイクロストリップ線路、グランド付きコプレーナ線路、コプレーナ線路などの高周波伝送線路を形成し、その一方の端部にコプレーナプローブを押し当てて固定するための端子部を形成し、他端に表面実装型パッケージ等の高周波部品の接続端子を押し当てて随時測定することにより、上記目的が達成されることを見いだしたものである。
【００１８】
即ち、本発明の測定用伝送線路基板は、誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、前記誘電体基板の内部あるいは裏面に前記信号導体線と平行に形成されたグランド層とからなるマイクロストリップ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの一方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第１のグランド導体と、該第１のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第１の接続導体とを具備する第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第２のグランド導体と、該第２のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第２の接続導体とを具備し、且つ前記信号導体線上および前記一対の第２のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、前記一対のマイクロストリップ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とするものである。
【００１９】
かかる測定用伝送線路基板においては、前記第１の端子部および／または前記第２の端子部における前記信号導体線幅を前記マイクロストリップ線路の信号導体線幅より小さくすることによって、端子部の電磁界分布をコプレーナ線路に近い分布に変換して、コプレーナプローブや被測定物である高周波部品のコプレーナ端子との高周波信号の反射を低減してさらに正確な測定が可能となる。
【００２０】
また、他の測定用伝送線路基板は、誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、前記誘電体基板の内部あるいは裏面に前記信号導体線と平行に形成されたグランド層と、前記信号導体線の両側の前記誘電体基板表面に形成された一対のグランド導体とからなるグランド付きコプレーナ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの一方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第１のグランド導体と、該第１のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第１の接続導体とを具備する第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第２のグランド導体と、該第２のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第２の接続導体とを具備し、且つ前記信号導体線上および前記一対の第２のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、前記一対のグランド付きコプレーナ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とするものである。
【００２１】
なお、マイクロストリップ線路およびグランド付きコプレーナ線路を形成した上記の測定用伝送線路基板においては、それぞれの前記第２の端子部において、前記グランド層の少なくとも、前記第２の接続導体に挟まれ、且つ前記信号導体線と対向する領域を非グランド層形成領域とすることによって、測定時の高周波部品のグランド層と前記グランド層との重なりによって発生する平行平板モードを低減しより正確な測定が可能となる。
【００２２】
また、前記第２の端子部が前記誘電体基板の端部に形成されており、前記第２の接続導体と前記誘電体基板端部との距離を該誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下とすることにより、前記接続導体と前記誘電体基板端部との間で発生する共振周波数を信号周波数よりも高くすることができ、共振の影響のない測定が可能となる。
【００２３】
さらに、前記第２の端子部において、前記第２の接続導体と前記信号導体線中心との距離を該誘電体基板中の信号波長の０．２５倍以下とすることにより、信号導体を伝送する信号電流の位相と，グランド層から接続導体を経由してグランド導体に伝送するグランド電流の位相との差を小さくでき、位相差による反射を小さくできることから、より正確な測定が可能となる。
【００２４】
さらに、本発明の他の測定用伝送線路基板は、誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、該信号導体線の両側の前記誘電体基板表面に形成された一対のグランド導体とからなるコプレーナ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの一方の端部に第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線および前記一対のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、前記一対のコプレーナ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記の測定用伝送線路基板を用いて、高周波部品の特性を測定するにあたり、前記第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定したまま、前記第２の端子部に対して高周波部品に形成されたコプレーナ端子を順次押し当てて、複数の前記高周波部品の高周波特性を繰り返し測定することを特徴とするものである。
【００２７】
【作用】
本発明によれば、上記のように測定用伝送線路基板の一方の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定したまま、他方の端子部に表面実装型パッケージ等の高周波部品のコプレーナ端子を押し当てて多数の表面実装型パッケージの高周波特性を繰り返し評価することにより、プローブの押し当て位置、押し当て圧力の調整は測定開始時に行うのみで、それ以後は、プローブの押し当て条件を固定化することができ、後は表面実装型パッケージ等の高周波部品のコプレーナ端子を測定用伝送線路基板の他方の端子部に順次押し当てて測定すれば良く、例えばチップマウンタのような装置を応用すれば、自動化が可能で効率的な測定が可能になる。
【００２８】
また、プローブの摩耗は、測定用伝送線路基板の一方の端部に測定開始時に発生するのみであるため、プローブ先端の摩耗を低減でき、プローブの長寿命化を図ることができ、測定のコストも低減できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の測定用伝送線路基板を図面に基づき詳述する。
図１は、本発明の測定用伝送線路基板を用いた高周波部品の特性測定方法の一例を説明するための概略断面図（ａ）、測定用伝送線路基板の表面のパターン図（ｂ）および測定用伝送線路基板のグランド層のパターン図（ｃ）である。
【００３０】
図１において、本発明の測定用伝送線路基板Ａによれば、誘電体基板１の表面に信号導体線２が形成され、また、誘電体基板１の内部には、信号導体線２と平行にグランド層３が形成されており、かかる信号導体線２およびグランド層３によってマイクロストリップ線路構造の高周波伝送線路Ｘが形成されている。
【００３１】
そして、この高周波伝送線路Ｘの一端には、信号導体線２と、その両側に一対のグランド導体４が形成され、さらにグランド導体４とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体５とからなる、コプレーナプローブ９を接触させるためのプローブ用端子部Ｙが形成されている。
【００３２】
また、高周波伝送線路Ｘの他方の端部には、信号導体線２と、その両側に一対のグランド導体６が形成され、さらにグランド導体６とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体７とを具備し、且つ信号導体線２上および一対のグランド導体６上に、導電性突起部８を取着してなる部品用端子部Ｚが形成されている。
【００３３】
また、図１の測定用伝送線路基板Ａによれば、誘電体基板１に対して、上記プローブ用端子部Ｙおよび部品用端子部Ｚを両端に有する高周波伝送線路Ｘが所定の間隔をおいてそれぞれの高周波伝送線路Ｘの部品用端子部Ｚが互いに対向するように２つ設けられている。
【００３４】
一方、高周波特性を評価する高周波部品としては、特に表面実装型のパッケージのように、誘電体基板の底面に、コプレーナ線路構造、即ち、信号導体線とその両側にグランド導体を具備する３端子型の接続端子を具備する高周波部品が挙げられるが、この図１に示すように、図６（ａ）〜（ｃ）に示したようなパッケージＰの特性を評価する場合について好適である。
【００３５】
本発明によれば、上記のようなパッケージＰの周波数特性を評価するにあたり、図１（ａ）に示すように、測定用伝送線路基板Ａに対して、まず、測定プローブ９、９’をそれぞれのプローブ用端子部Ｙ、Ｙ’に押し当て固定する。測定プローブは、ｘ、ｙ、ｚ方向の微動装置と、左右の傾きを調整する回転装置を有するホルダーに取り付けられており、測定プローブの３本のプローブ線をそれぞれプローブ用端子部Ｙ、Ｙ’の信号導体線およびグランド導体に均等に接触させ、さらにプローブ線が撓む程度に接続端子に押し当てて、このプローブ先端をプローブ用端子部Ｙ、Ｙ’上で一定距離滑らせ、その状態にて測定プローブを位置固定する。
【００３６】
そして、パッケージＰの入力用の接続端子部Ｓおよび出力用接続端子部Ｓ’を測定用伝送線路基板Ａの部品用端子部Ｚ，Ｚ’の導電性突起８、８’に対して押し当てて、パッケージＰの高周波特性を評価する。そして、第１番目のパッケージの測定を終了した後、次に、プローブ９、９’のプローブ用端子部Ｙ，Ｙ’との取付状態を変えることなく、次のパッケージの接続端子部Ｓ、Ｓ’を部品用端子部Ｚ，Ｚ’の導電性突起８，８’に押し当てて同様に測定を行う。このような動作を繰り返すことによって、プローブ９、９’のプローブ用端子部Ｙ，Ｙ’との取付状態を変えることなく複数のパッケージの高周波特性を順次測定を行うことができる。
【００３７】
図１の測定用伝送線路基板においては、高周波伝送線路Ｘとしてマイクロストリップ線路を具備した場合について説明したが、測定用伝送線路基板における高周波伝送線路としては、上記以外にグランド付きコプレーナ線路、コプレーナ線路によって形成することも可能である。
【００３８】
図２は、測定用伝送線路基板における高周波伝送線路としてグランド付きコプレーナ線路を用いた場合の基板表面のパターン図である。なお、図中、図１の測定用伝送基板Ａの各要素と同じものについては、同一の符号を記した。
【００３９】
この図２の測定用伝送線路基板Ｂによれば、誘電体基板１の表面には信号導体線２が形成され、信号導体線２の両側には、一定の間隔をもって一対のグランド導体１１が信号導体線２と平行に形成されている。さらに、誘電体基板１の内部にも、図１（ｃ）と同様に信号導体線２と平行にグランド層３が形成されており、かかる信号導体線２、グランド導体１１およびグランド層３によってグランド付きコプレーナ線路構造の高周波伝送線路Ｘ2 が形成されている。
【００４０】
そして、この高周波伝送線路Ｘ2 の一端においては、信号導体線２と、グランド導体１１と、グランド導体１１と、グランド導体１１とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体５とからなるコプレーナプローブ９を接触させるためのプローブ用端子部Ｙ2 が形成されている。
【００４１】
また、高周波伝送線路Ｘ2 の他方の端部には、信号導体線２と、グランド導体１１と、さらにグランド導体１１とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体７とを具備し、且つ信号導体線２上および一対のグランド導体１１上に、導電性突起部８を取着してなる部品用端子部Ｚ2 が形成されている。
【００４２】
かかる構造の測定用伝送線路基板Ｂに対しても、図１に示したものと同様にしてコプレーナプローブ９およびパッケージＰを接続して、パッケージＰの高周波特性を測定することができる。
【００４３】
図３は、測定用伝送線路基板における高周波伝送線路としてコプレーナ線路を用いた場合の平面図である。なお、図中、図１の測定用伝送基板Ａの各要素と同じものについては、同一の符号を記した。
【００４４】
この図３の測定用伝送線路基板Ｃによれば、誘電体基板１の表面には信号導体線２が形成され、信号導体線２の両側には、一定の間隔をもって一対のグランド導体１１が信号導体線２と平行に形成されており、かかる信号導体線２、グランド導体１１を具備するコプレーナ線路構造の高周波伝送線路Ｘ3が形成されている。
【００４５】
そして、この高周波伝送線路Ｘ3 の一端においては、信号導体線２と、グランド導体１１とからなるコプレーナプローブ９を接触させるためのプローブ用端子部Ｙ3 が形成されている。また、高周波伝送線路Ｘ3 の他方の端部には、信号導体線２と、グランド導体１１とを具備し、且つ信号導体線２上および一対のグランド導体１１上に、導電性突起部８を取着してなる部品用端子部Ｚ3 が形成されている。
【００４６】
かかる構造の測定用伝送線路基板Ｃに対しても、図１に示したものと同様にしてコプレーナプローブ９およびパッケージＰを接続して、パッケージＰ等の高周波部品の高周波特性を測定することができる。
【００４７】
上記の測定用伝送線路基板Ａ〜Ｃにおいて、高周波伝送線路Ｘがマイクロストリップ線路構造やグランド付きコプレーナ線路構造のように信号導体線２に対向するグランド層３を有する基板Ａ，Ｂにおいて、図１（ｃ）に示すように、グランド層３の一対のビアホール導体７によって挟まれ、且つ信号導体線２と対向する領域ａを非グランド層形成領域とすることにより、測定用伝送線路基板Ａ、Ｂの部品用端子部Ｚに被測定パッケージＰを押し当てた場合に、被測定パッケージＰのグランド層と測定用伝送線路基板Ａ、Ｂのグランド層３との重なりが小さくなり、２つのグランド層が重なることにより生じる並行平板モードが発生しにくくなるために表面実装型パッケージの高周波特性を良好に測定することが可能となる。なお、プローブ用端子部Ｙ側のグランド層３もこれと同様な構造とすることが望ましい。
【００４８】
また、マイクロストリップ線路構造およびグランド付きコプレーナ線路構造の高周波伝送線路Ｘ1 、Ｘ2 を具備する測定用伝送線路基板Ａ、Ｂの部品用端子部Ｚの接続導体７，７’と信号導体線２、２’中心との距離Ｇを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．２５倍以下にすることにより、部品用端子部Ｚでの信号電流とグランド電流との経路差を小さくし、位相差を小さくして高周波信号の伝送を良好にし、表面実装型パッケージの高周波特性をさらに良好に測定することが可能となる。なお、プローブ用端子部Ｙ側の接続導体線５、５’もこれと同様な構造とすることが望ましい。
【００４９】
さらに、測定伝送線路基板Ａ〜Ｃの部品用端子部Ｚの延長線上に空洞部１０を設けて誘電体基板１に端部ｂを形成し、接続導体７，７’と端部ｂとの距離Ｌを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．３倍以下にすることにより、接続導体７、７’と端部ｂとの間で発生する共振を抑制することが可能で、表面実装型パッケージの高周波特性をさらに良好に測定することが可能となる。
【００５０】
【実施例】
本発明の測定用伝送線路基板を用いて、これに評価用基板を当接して高周波伝送特性を測定した。図４に測定時の概略断面図（ａ）、評価用基板２１表面のパターン図（ｂ）を示した。
【００５１】
評価用基板２１表面には信号導体線２２が形成され、評価用基板２１内部には信号導体線２２と平行にグランド層２３が形成されており、信号導体線２２とグランド層２３でマイクロストリップ線路２４が構成されている。また、信号導体線２２両端の両側にはグランド導体２５が形成され、このグランド導体２５は接続導体２６でグランド層２３と電気的に接続されている。信号導体線２２とグランド導体２５で接続端子２７が構成されている。
【００５２】
次に、この評価用基板２１を用いて以下の種々の方法で７７ＧＨｚにおける高周波特性を評価した。
【００５３】
▲１▼ 測定用伝送線路基板による測定
本発明の図１（ｂ）（ｃ）に示した測定用伝送線路基板Ａのプローブ用端子Ｙ、Ｙ’にそれぞれコプレーナプローブ９を微動装置を用いて調整して押し当て固定したまま、上記評価用基板２１を測定用伝送線路基板Ａの部品用端子部Ｚの突起部８に評価用基板２１の接続端子２７を当接して７７ＧＨｚにおける伝送特性を測定した。また、図２、図３の測定用伝送線路基板Ｂ、Ｃを用いて同様に測定した。
【００５４】
また、図１（ｂ）（ｃ）の構造の測定用伝送線路基板において、部品用端子部Ｚのグランド層に非グランド形成領域を設けない測定用伝送線路基板Ｄ，部品用端子部Ｚの延長線上に空洞を設け接続導体７と端部ａとの距離Ｌを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．３倍にした測定用伝送線路基板Ｅ、
接続導体７と信号導体線中心との距離Ｇを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．２５倍にした測定用伝送線路基板Ｆを用いて同様の測定を行った。
【００５５】
▲２▼ 評価用基板単体の測定
評価用基板２１の接続端子２７にコプレーナプローブを直接接触させて同様に７７ＧＨｚにおける伝送特性を測定した。
【００５６】
▲３▼ 評価用基板の実装後の測定
上記の評価用基板２１を実際にアルミナ基板からなる外部回路基板に対して図６に示すように共晶はんだを用いて実装し、外部回路基板に対してコプレーナプローブを接触させて評価用基板２１の実装時の伝送特性を評価した。
【００５７】
また、評価用基板と測定用伝送線路基板を用いた方法でそれぞれ５０個ずつ測定を行い、測定に要した時間を計測した。
【００５８】
なお、評価用基板および測定用伝送線路基板はいずれも、誘電率８．９のアルミナ焼結体を誘電体基板として形成し、信号導体線、グランド層、グランド導体、接続導体は、いずれもタングステンメタライズによって誘電体基板と同時焼成により形成した。また、表面に露出している信号導体線、グランド導体の表面には金メッキを施した。また、測定用伝送線路の突起部はいずれも金ボールを金−錫ロウ材で接合形成した
【００５９】
【表１】
【００６０】
表１の結果から、評価用基板単体の特性（▲２▼）と実際に実装した場合の特性（▲３▼）で挿入損失が異なる。これは評価用基板の接続端子を実装時に挿入損失が最も小さくなる様に設計したためである。パッケージの検査では、実装後の特性と検査での特性との相関が取れていれば良く、挿入損失の絶対値の差は問題にならない。
【００６１】
本発明の測定用伝送線路基板Ａ〜Ｆを用いた測定（▲１▼）では、挿入損失は評価用基板単体の場合（▲２▼）と、実装した場合（▲３▼）の間の値になり、検査が可能なことを確認した。測定に要する時間は評価用基板単体の場合が１２０分間であるのに対し、本発明の測定用伝送線路基板を用いた場合８分間であり、圧倒的に短い時間で検査が可能であることがわかる。
【００６２】
５０個のパッケージを測定するには、パッケージ単体の場合、プローブ先端を接続端子上で合計５０回往復させる必要があるが、本発明の測定治具を用いた場合、検査開始時と検査終了時を合わせて１往復させれば良く、プローブの摩耗も小さく、検査のコストを小さくすることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、高周波素子を収納した表面実装型パッケージ等の多くの高周波部品の高周波特性をそれぞれ測定するにあたり、本発明の測定用伝送線路基板を用いることにより、測定用伝送線路の一方の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定したまま、他方の端子部に高周波部品のコプレーナ端子を押し当てて高周波特性を繰り返し評価することができるために、プローブの押し当て条件等の変化による測定した特性値のばらつきが低減され、表面実装型配線基板の高周波特性を効率良く測定でき、また、低コストに測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定用伝送線路基板を用いた高周波部品の特性測定方法の一例を説明するための（ａ）概略断面図、（ｂ）測定用伝送線路基板表面のパターン図、（ｃ）測定用伝送線路基板内部のグランド層のパターン図および（ｄ）部品用端子部の拡大平面図である。
【図２】本発明の測定用伝送線路基板の他の例として、高周波伝送線路がグランド付きコプレーナ線路構造の場合の基板表面のパターン図である。
【図３】本発明の測定用伝送線路基板の他の例として、高周波伝送線路がコプレーナ線路構造の場合の基板表面のパターン図である。
【図４】本発明の実施例における評価方法と評価用基板を説明するための（ａ）概略断面図および（ｂ）評価用基板表面のパターン図である。
【図５】従来のメタルパッケージの構造を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）断面図を示す。
【図６】表面実装型高周波用パッケージの構造を説明するための（ａ）概略断面図、（ｂ）グランド層のパターン図、（ｃ）誘電体基板裏面のパターン図、（ｄ）パッケージを実装する外部回路基板のパターン図である。
【図７】図６の表面実装型高周波用パッケージの高周波特性を評価する場合の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 誘電体基板
２ 信号導体線
３ グランド層
４，６ グランド導体
５，７ 接続導体
８ 導電性突起部
９ 測定用プローブ
Ｘ 高周波伝送線路
Ｙ プローブ用端子部
Ｚ 部品用端子部
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号導体線と、その信号導体線の両側に形成されたグランド導体を具備する接続端子を有し、特にミリ波帯領域の高周波用半導体素子を備えた表面実装型パッケ−ジ等の高周波部品の特性を測定するのに用いる測定用伝送線路基板とそれを用いた高周波部品の特性測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる電波は１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から、更に３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数まで活用することが検討されており、例えば、オフィス内高速無線データ通信システム（無線ＬＡＮ）のようなミリ波の電波を用いた応用システムも提案されるようになっている。
【０００３】
かかる応用システム等に用いられる高周波用半導体素子（以下、単に高周波素子という）を収納するパッケージには、従来、高周波信号の伝送損失を小さく抑えるために金属製枠体にセラミック製高周波用接続端子を接合したいわゆるメタルパッケージが用いられている。図５は、従来のメタルパッケージに高周波素子を収納して外部回路基板に実装した実装構造を示す平面図（ａ）とその断面図（ｂ）である。なお図５（ａ）では蓋体は省略した。
【０００４】
図５によれば、金属製の基板３１および蓋体３２からなるメタルパッケージ３３の一部に、セラミック基板３４に信号導体線３５を形成した接続端子３６が取り付けられており、信号導体線３５は、メタルパッケージ３３内に搭載された高周波素子３７とリボンなどによって電気的に接続されている。そして、メタルパッケージ３３は、ベース基板３８の表面にネジ３９等によって固定され、ベース基板３８の表面において、誘電体基板４０の表面に信号導体線４１が形成された回路基板４２とは、接続端子３６の信号導体線３５とリボンやワイヤ等によって電気的に接続されている。
【０００５】
このようなメタルパッケージにおいては、その組み立てが複雑であることから、モジュール製造時の量産性及び低コスト化に問題があった。
【０００６】
このような問題を解消するために、誘電体基板内部をスルーホール導体等を用いて信号線路をパッケージの裏面に引き出して接続端子を形成し、はんだリフローによって外部回路基板の線路に表面実装することが提案されている。
【０００７】
図６は、このようなスルーホール導体を用いた高周波パッケージＰの概略を説明するための図である。この図６によれば、概略断面図（ａ）に示すように、誘電体基板５１と蓋体５２からなるキャビティ内に高周波素子５３が収納されており、また、誘電体基板５１の表面には一端が高周波素子５３とリボンなどにより接続された信号導体線５４が形成され、また、誘電体基板５１の内部には、図６（ｂ）に示すようなパターンのグランド層５５が形成されている。
【０００８】
そして、信号導体線５４の他端は、誘電体基板５１を貫通し、グランド層５５に接触することなく形成されたスルーホール導体５６によって誘電体基板５１の裏面に導出され、誘電体基板５１の裏面に形成された信号導体線５７と電気的に接続されている。
【０００９】
誘電体基板５１の裏面においては、図６（ｃ）に示すように、信号導体線５７の端部には、接続端子部Ｓが形成されており、この接続端子部Ｓにおいて信号導体線５７の両側に一対のグランド導体５８が設けられており、このグランド導体５８は、ビアホール導体５９によって誘電体基板５１内部のグランド層５５と電気的に接続されている。
【００１０】
一方、このパッケージＰを実装する外部回路基板６０においては、その内部にグランド層６１が形成されており、その表面には、信号導体線６２が形成され、パッケージＰとの接続部Ｔにおいては、その両側にグランド導体６３が形成されており、グランド層６１とビアホール導体６４によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００１１】
そして、上記パッケージＰは、外部回路基板６０の接続部Ｔに対して、はんだ６５によって、パッケージＰの接続端子Ｓおよび外部回路基板６０の接続部Ｔの信号導体線５７と６２、グランド導体５８と６３同士をそれぞれ電気的に接続することにより実装される。かかる構造においては、図５のメタルパッケージに比較してパッケージＰと外部回路基板３０との機械的接続と電気的接続をリフローで一括して行うことが可能で、モジュール製造時の量産性向上及び低コスト化が可能である。
【００１２】
このようなパッケージＰはその内部に高周波素子５３を搭載、封止した後、出荷の前に出荷検査測定を行う必要がある。特に高周波特性は高周波素子５３の搭載状態や接続状態で大きく変化するため、パッケージング後の高周波特性の測定は必要不可欠である。また、このようなパッケージＰにおける高周波特性、特に信号周波数が３０ＧＨｚ以上のミリ波帯の測定においては、高周波用コプレーナプローブが用いられる。
【００１３】
この高周波用コプレーナプローブによるパッケージＰの特性測定にあたっては、通常、図７に示すように、パッケージＰの裏面における接続端子Ｓの信号導体線５７とグランド導体５９、５９にプローブ６５の信号線６６とグランド線６７、６７とを押し当てて測定が行われる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高周波用コプレーナプローブを用いた図７に示すような測定においては、パッケージＰ裏面の接続端子Ｓへのプローブ６５の押し当て位置、押し当て圧力によってその測定値が大きく変化してしまうために、その位置や圧力を精密にコントロールする必要が有り、個々のパッケージの測定に長時間を要し、複数のパッケージの測定を自動化することが困難であった。
【００１５】
また、測定にあたり、コプレーナプローブ６５と接続端子Ｓとの接触状態を均一とし正確な測定を行うためにコプレーナプローブ６５先端をパッケージＰの接続端子Ｓに接触させ、さらにプローブ６５が撓む程度に接続端子Ｓに押し当てて、このプローブ６５先端を接続端子Ｓ上で一定距離滑らせる必要があり、測定の度にプローブ６５先端が摩耗し、特に被測定物がセラミック基板の場合にはその摩耗が著しく、プローブ６５の寿命が短くなりやすいという問題があった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、高周波素子を収納した表面実装型パッケージ等の高周波部品の高周波特性を効率良く、且つ低コストに評価できる測定用伝送線路基板とそれを用いた高周波部品の特性測定方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題に鑑み、表面実装型パッケージの高周波特性検査の自動化が可能で、プローブの摩耗が小さい評価方法について検討を重ねた結果、誘電体基板の表面にマイクロストリップ線路、グランド付きコプレーナ線路、コプレーナ線路などの高周波伝送線路を形成し、その一方の端部にコプレーナプローブを押し当てて固定するための端子部を形成し、他端に表面実装型パッケージ等の高周波部品の接続端子を押し当てて随時測定することにより、上記目的が達成されることを見いだしたものである。
【００１８】
即ち、本発明の測定用伝送線路基板は、誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、前記誘電体基板の内部あるいは裏面に前記信号導体線と平行に形成されたグランド層とからなるマイクロストリップ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの一方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第１のグランド導体と、該第１のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第１の接続導体とを具備する第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第２のグランド導体と、該第２のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第２の接続導体とを具備し、且つ前記信号導体線上および前記一対の第２のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、前記一対のマイクロストリップ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とするものである。
【００１９】
かかる測定用伝送線路基板においては、前記第１の端子部および／または前記第２の端子部における前記信号導体線幅を前記マイクロストリップ線路の信号導体線幅より小さくすることによって、端子部の電磁界分布をコプレーナ線路に近い分布に変換して、コプレーナプローブや被測定物である高周波部品のコプレーナ端子との高周波信号の反射を低減してさらに正確な測定が可能となる。
【００２０】
また、他の測定用伝送線路基板は、誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、前記誘電体基板の内部あるいは裏面に前記信号導体線と平行に形成されたグランド層と、前記信号導体線の両側の前記誘電体基板表面に形成された一対のグランド導体とからなるグランド付きコプレーナ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの一方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第１のグランド導体と、該第１のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第１の接続導体とを具備する第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第２のグランド導体と、該第２のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第２の接続導体とを具備し、且つ前記信号導体線上および前記一対の第２のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、前記一対のグランド付きコプレーナ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とするものである。
【００２１】
なお、マイクロストリップ線路およびグランド付きコプレーナ線路を形成した上記の測定用伝送線路基板においては、それぞれの前記第２の端子部において、前記グランド層の少なくとも、前記第２の接続導体に挟まれ、且つ前記信号導体線と対向する領域を非グランド層形成領域とすることによって、測定時の高周波部品のグランド層と前記グランド層との重なりによって発生する平行平板モードを低減しより正確な測定が可能となる。
【００２２】
また、前記第２の端子部が前記誘電体基板の端部に形成されており、前記第２の接続導体と前記誘電体基板端部との距離を該誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下とすることにより、前記接続導体と前記誘電体基板端部との間で発生する共振周波数を信号周波数よりも高くすることができ、共振の影響のない測定が可能となる。
【００２３】
さらに、前記第２の端子部において、前記第２の接続導体と前記信号導体線中心との距離を該誘電体基板中の信号波長の０．２５倍以下とすることにより、信号導体を伝送する信号電流の位相と，グランド層から接続導体を経由してグランド導体に伝送するグランド電流の位相との差を小さくでき、位相差による反射を小さくできることから、より正確な測定が可能となる。
【００２４】
さらに、本発明の他の測定用伝送線路基板は、誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、該信号導体線の両側の前記誘電体基板表面に形成された一対のグランド導体とからなるコプレーナ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの一方の端部に第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線および前記一対のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、前記一対のコプレーナ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記の測定用伝送線路基板を用いて、高周波部品の特性を測定するにあたり、前記第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定したまま、前記第２の端子部に対して高周波部品に形成されたコプレーナ端子を順次押し当てて、複数の前記高周波部品の高周波特性を繰り返し測定することを特徴とするものである。
【００２７】
【作用】
本発明によれば、上記のように測定用伝送線路基板の一方の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定したまま、他方の端子部に表面実装型パッケージ等の高周波部品のコプレーナ端子を押し当てて多数の表面実装型パッケージの高周波特性を繰り返し評価することにより、プローブの押し当て位置、押し当て圧力の調整は測定開始時に行うのみで、それ以後は、プローブの押し当て条件を固定化することができ、後は表面実装型パッケージ等の高周波部品のコプレーナ端子を測定用伝送線路基板の他方の端子部に順次押し当てて測定すれば良く、例えばチップマウンタのような装置を応用すれば、自動化が可能で効率的な測定が可能になる。
【００２８】
また、プローブの摩耗は、測定用伝送線路基板の一方の端部に測定開始時に発生するのみであるため、プローブ先端の摩耗を低減でき、プローブの長寿命化を図ることができ、測定のコストも低減できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の測定用伝送線路基板を図面に基づき詳述する。
図１は、本発明の測定用伝送線路基板を用いた高周波部品の特性測定方法の一例を説明するための概略断面図（ａ）、測定用伝送線路基板の表面のパターン図（ｂ）および測定用伝送線路基板のグランド層のパターン図（ｃ）である。
【００３０】
図１において、本発明の測定用伝送線路基板Ａによれば、誘電体基板１の表面に信号導体線２が形成され、また、誘電体基板１の内部には、信号導体線２と平行にグランド層３が形成されており、かかる信号導体線２およびグランド層３によってマイクロストリップ線路構造の高周波伝送線路Ｘが形成されている。
【００３１】
そして、この高周波伝送線路Ｘの一端には、信号導体線２と、その両側に一対のグランド導体４が形成され、さらにグランド導体４とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体５とからなる、コプレーナプローブ９を接触させるためのプローブ用端子部Ｙが形成されている。
【００３２】
また、高周波伝送線路Ｘの他方の端部には、信号導体線２と、その両側に一対のグランド導体６が形成され、さらにグランド導体６とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体７とを具備し、且つ信号導体線２上および一対のグランド導体６上に、導電性突起部８を取着してなる部品用端子部Ｚが形成されている。
【００３３】
また、図１の測定用伝送線路基板Ａによれば、誘電体基板１に対して、上記プローブ用端子部Ｙおよび部品用端子部Ｚを両端に有する高周波伝送線路Ｘが所定の間隔をおいてそれぞれの高周波伝送線路Ｘの部品用端子部Ｚが互いに対向するように２つ設けられている。
【００３４】
一方、高周波特性を評価する高周波部品としては、特に表面実装型のパッケージのように、誘電体基板の底面に、コプレーナ線路構造、即ち、信号導体線とその両側にグランド導体を具備する３端子型の接続端子を具備する高周波部品が挙げられるが、この図１に示すように、図６（ａ）〜（ｃ）に示したようなパッケージＰの特性を評価する場合について好適である。
【００３５】
本発明によれば、上記のようなパッケージＰの周波数特性を評価するにあたり、図１（ａ）に示すように、測定用伝送線路基板Ａに対して、まず、測定プローブ９、９’をそれぞれのプローブ用端子部Ｙ、Ｙ’に押し当て固定する。測定プローブは、ｘ、ｙ、ｚ方向の微動装置と、左右の傾きを調整する回転装置を有するホルダーに取り付けられており、測定プローブの３本のプローブ線をそれぞれプローブ用端子部Ｙ、Ｙ’の信号導体線およびグランド導体に均等に接触させ、さらにプローブ線が撓む程度に接続端子に押し当てて、このプローブ先端をプローブ用端子部Ｙ、Ｙ’上で一定距離滑らせ、その状態にて測定プローブを位置固定する。
【００３６】
そして、パッケージＰの入力用の接続端子部Ｓおよび出力用接続端子部Ｓ’を測定用伝送線路基板Ａの部品用端子部Ｚ，Ｚ’の導電性突起８、８’に対して押し当てて、パッケージＰの高周波特性を評価する。そして、第１番目のパッケージの測定を終了した後、次に、プローブ９、９’のプローブ用端子部Ｙ，Ｙ’との取付状態を変えることなく、次のパッケージの接続端子部Ｓ、Ｓ’を部品用端子部Ｚ，Ｚ’の導電性突起８，８’に押し当てて同様に測定を行う。このような動作を繰り返すことによって、プローブ９、９’のプローブ用端子部Ｙ，Ｙ’との取付状態を変えることなく複数のパッケージの高周波特性を順次測定を行うことができる。
【００３７】
図１の測定用伝送線路基板においては、高周波伝送線路Ｘとしてマイクロストリップ線路を具備した場合について説明したが、測定用伝送線路基板における高周波伝送線路としては、上記以外にグランド付きコプレーナ線路、コプレーナ線路によって形成することも可能である。
【００３８】
図２は、測定用伝送線路基板における高周波伝送線路としてグランド付きコプレーナ線路を用いた場合の基板表面のパターン図である。なお、図中、図１の測定用伝送基板Ａの各要素と同じものについては、同一の符号を記した。
【００３９】
この図２の測定用伝送線路基板Ｂによれば、誘電体基板１の表面には信号導体線２が形成され、信号導体線２の両側には、一定の間隔をもって一対のグランド導体１１が信号導体線２と平行に形成されている。さらに、誘電体基板１の内部にも、図１（ｃ）と同様に信号導体線２と平行にグランド層３が形成されており、かかる信号導体線２、グランド導体１１およびグランド層３によってグランド付きコプレーナ線路構造の高周波伝送線路Ｘ2 が形成されている。
【００４０】
そして、この高周波伝送線路Ｘ2 の一端においては、信号導体線２と、グランド導体１１と、グランド導体１１と、グランド導体１１とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体５とからなるコプレーナプローブ９を接触させるためのプローブ用端子部Ｙ2 が形成されている。
【００４１】
また、高周波伝送線路Ｘ2 の他方の端部には、信号導体線２と、グランド導体１１と、さらにグランド導体１１とグランド層３とを電気的に接続するための接続導体７とを具備し、且つ信号導体線２上および一対のグランド導体１１上に、導電性突起部８を取着してなる部品用端子部Ｚ2 が形成されている。
【００４２】
かかる構造の測定用伝送線路基板Ｂに対しても、図１に示したものと同様にしてコプレーナプローブ９およびパッケージＰを接続して、パッケージＰの高周波特性を測定することができる。
【００４３】
図３は、測定用伝送線路基板における高周波伝送線路としてコプレーナ線路を用いた場合の平面図である。なお、図中、図１の測定用伝送基板Ａの各要素と同じものについては、同一の符号を記した。
【００４４】
この図３の測定用伝送線路基板Ｃによれば、誘電体基板１の表面には信号導体線２が形成され、信号導体線２の両側には、一定の間隔をもって一対のグランド導体１１が信号導体線２と平行に形成されており、かかる信号導体線２、グランド導体１１を具備するコプレーナ線路構造の高周波伝送線路Ｘ3が形成されている。
【００４５】
そして、この高周波伝送線路Ｘ3 の一端においては、信号導体線２と、グランド導体１１とからなるコプレーナプローブ９を接触させるためのプローブ用端子部Ｙ3 が形成されている。また、高周波伝送線路Ｘ3 の他方の端部には、信号導体線２と、グランド導体１１とを具備し、且つ信号導体線２上および一対のグランド導体１１上に、導電性突起部８を取着してなる部品用端子部Ｚ3 が形成されている。
【００４６】
かかる構造の測定用伝送線路基板Ｃに対しても、図１に示したものと同様にしてコプレーナプローブ９およびパッケージＰを接続して、パッケージＰ等の高周波部品の高周波特性を測定することができる。
【００４７】
上記の測定用伝送線路基板Ａ〜Ｃにおいて、高周波伝送線路Ｘがマイクロストリップ線路構造やグランド付きコプレーナ線路構造のように信号導体線２に対向するグランド層３を有する基板Ａ，Ｂにおいて、図１（ｃ）に示すように、グランド層３の一対のビアホール導体７によって挟まれ、且つ信号導体線２と対向する領域ａを非グランド層形成領域とすることにより、測定用伝送線路基板Ａ、Ｂの部品用端子部Ｚに被測定パッケージＰを押し当てた場合に、被測定パッケージＰのグランド層と測定用伝送線路基板Ａ、Ｂのグランド層３との重なりが小さくなり、２つのグランド層が重なることにより生じる並行平板モードが発生しにくくなるために表面実装型パッケージの高周波特性を良好に測定することが可能となる。なお、プローブ用端子部Ｙ側のグランド層３もこれと同様な構造とすることが望ましい。
【００４８】
また、マイクロストリップ線路構造およびグランド付きコプレーナ線路構造の高周波伝送線路Ｘ1 、Ｘ2 を具備する測定用伝送線路基板Ａ、Ｂの部品用端子部Ｚの接続導体７，７’と信号導体線２、２’中心との距離Ｇを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．２５倍以下にすることにより、部品用端子部Ｚでの信号電流とグランド電流との経路差を小さくし、位相差を小さくして高周波信号の伝送を良好にし、表面実装型パッケージの高周波特性をさらに良好に測定することが可能となる。なお、プローブ用端子部Ｙ側の接続導体線５、５’もこれと同様な構造とすることが望ましい。
【００４９】
さらに、測定伝送線路基板Ａ〜Ｃの部品用端子部Ｚの延長線上に空洞部１０を設けて誘電体基板１に端部ｂを形成し、接続導体７，７’と端部ｂとの距離Ｌを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．３倍以下にすることにより、接続導体７、７’と端部ｂとの間で発生する共振を抑制することが可能で、表面実装型パッケージの高周波特性をさらに良好に測定することが可能となる。
【００５０】
【実施例】
本発明の測定用伝送線路基板を用いて、これに評価用基板を当接して高周波伝送特性を測定した。図４に測定時の概略断面図（ａ）、評価用基板２１表面のパターン図（ｂ）を示した。
【００５１】
評価用基板２１表面には信号導体線２２が形成され、評価用基板２１内部には信号導体線２２と平行にグランド層２３が形成されており、信号導体線２２とグランド層２３でマイクロストリップ線路２４が構成されている。また、信号導体線２２両端の両側にはグランド導体２５が形成され、このグランド導体２５は接続導体２６でグランド層２３と電気的に接続されている。信号導体線２２とグランド導体２５で接続端子２７が構成されている。
【００５２】
次に、この評価用基板２１を用いて以下の種々の方法で７７ＧＨｚにおける高周波特性を評価した。
【００５３】
▲１▼ 測定用伝送線路基板による測定
本発明の図１（ｂ）（ｃ）に示した測定用伝送線路基板Ａのプローブ用端子Ｙ、Ｙ’にそれぞれコプレーナプローブ９を微動装置を用いて調整して押し当て固定したまま、上記評価用基板２１を測定用伝送線路基板Ａの部品用端子部Ｚの突起部８に評価用基板２１の接続端子２７を当接して７７ＧＨｚにおける伝送特性を測定した。また、図２、図３の測定用伝送線路基板Ｂ、Ｃを用いて同様に測定した。
【００５４】
また、図１（ｂ）（ｃ）の構造の測定用伝送線路基板において、部品用端子部Ｚのグランド層に非グランド形成領域を設けない測定用伝送線路基板Ｄ，部品用端子部Ｚの延長線上に空洞を設け接続導体７と端部ａとの距離Ｌを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．３倍にした測定用伝送線路基板Ｅ、
接続導体７と信号導体線中心との距離Ｇを誘電体基板１中の信号波長λｇの０．２５倍にした測定用伝送線路基板Ｆを用いて同様の測定を行った。
【００５５】
▲２▼ 評価用基板単体の測定
評価用基板２１の接続端子２７にコプレーナプローブを直接接触させて同様に７７ＧＨｚにおける伝送特性を測定した。
【００５６】
▲３▼ 評価用基板の実装後の測定
上記の評価用基板２１を実際にアルミナ基板からなる外部回路基板に対して図６に示すように共晶はんだを用いて実装し、外部回路基板に対してコプレーナプローブを接触させて評価用基板２１の実装時の伝送特性を評価した。
【００５７】
また、評価用基板と測定用伝送線路基板を用いた方法でそれぞれ５０個ずつ測定を行い、測定に要した時間を計測した。
【００５８】
なお、評価用基板および測定用伝送線路基板はいずれも、誘電率８．９のアルミナ焼結体を誘電体基板として形成し、信号導体線、グランド層、グランド導体、接続導体は、いずれもタングステンメタライズによって誘電体基板と同時焼成により形成した。また、表面に露出している信号導体線、グランド導体の表面には金メッキを施した。また、測定用伝送線路の突起部はいずれも金ボールを金−錫ロウ材で接合形成した
【００５９】
【表１】
表１の結果から、評価用基板単体の特性（▲２▼）と実際に実装した場合の特性（▲３▼）で挿入損失が異なる。これは評価用基板の接続端子を実装時に挿入損失が最も小さくなる様に設計したためである。パッケージの検査では、実装後の特性と検査での特性との相関が取れていれば良く、挿入損失の絶対値の差は問題にならない。
【００６１】
本発明の測定用伝送線路基板Ａ〜Ｆを用いた測定（▲１▼）では、挿入損失は評価用基板単体の場合（▲２▼）と、実装した場合（▲３▼）の間の値になり、検査が可能なことを確認した。測定に要する時間は評価用基板単体の場合が１２０分間であるのに対し、本発明の測定用伝送線路基板を用いた場合８分間であり、圧倒的に短い時間で検査が可能であることがわかる。
【００６２】
５０個のパッケージを測定するには、パッケージ単体の場合、プローブ先端を接続端子上で合計５０回往復させる必要があるが、本発明の測定治具を用いた場合、検査開始時と検査終了時を合わせて１往復させれば良く、プローブの摩耗も小さく、検査のコストを小さくすることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、高周波素子を収納した表面実装型パッケージ等の多くの高周波部品の高周波特性をそれぞれ測定するにあたり、本発明の測定用伝送線路基板を用いることにより、測定用伝送線路の一方の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定したまま、他方の端子部に高周波部品のコプレーナ端子を押し当てて高周波特性を繰り返し評価することができるために、プローブの押し当て条件等の変化による測定した特性値のばらつきが低減され、表面実装型配線基板の高周波特性を効率良く測定でき、また、低コストに測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定用伝送線路基板を用いた高周波部品の特性測定方法の一例を説明するための（ａ）概略断面図、（ｂ）測定用伝送線路基板表面のパターン図、（ｃ）測定用伝送線路基板内部のグランド層のパターン図および（ｄ）部品用端子部の拡大平面図である。
【図２】本発明の測定用伝送線路基板の他の例として、高周波伝送線路がグランド付きコプレーナ線路構造の場合の基板表面のパターン図である。
【図３】本発明の測定用伝送線路基板の他の例として、高周波伝送線路がコプレーナ線路構造の場合の基板表面のパターン図である。
【図４】本発明の実施例における評価方法と評価用基板を説明するための（ａ）概略断面図および（ｂ）評価用基板表面のパターン図である。
【図５】従来のメタルパッケージの構造を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）断面図を示す。
【図６】表面実装型高周波用パッケージの構造を説明するための（ａ）概略断面図、（ｂ）グランド層のパターン図、（ｃ）誘電体基板裏面のパターン図、（ｄ）パッケージを実装する外部回路基板のパターン図である。
【図７】図６の表面実装型高周波用パッケージの高周波特性を評価する場合の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 誘電体基板
２ 信号導体線
３ グランド層
４，６ グランド導体
５，７ 接続導体
８ 導電性突起部
９ 測定用プローブ
Ｘ 高周波伝送線路
Ｙ プローブ用端子部
Ｚ 部品用端子部
Claims (6)
- 誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、前記誘電体基板の内部あるいは裏面に前記信号導体線と平行に形成されたグランド層とからなるマイクロストリップ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、
前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの一方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第１のグランド導体と、該第１のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第１の接続導体とを具備する第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、
前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線と、その両側に形成された第２のグランド導体と、該第２のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第２の接続導体とを具備し、且つ前記信号導体線上および前記一対の第２のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、
前記一対のマイクロストリップ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、
前記一対のマイクロストリップ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とする測定用伝送線路基板。 - 前記第１の端子部および／または前記第２の端子部における前記信号導体線幅を前記マイクロストリップ線路の信号導体線幅より小さくしたことを特徴とする請求項１記載の測定用伝送線路基板。
- 誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、前記誘電体基板の内部あるいは裏面に前記信号導体線と平行に形成されたグランド層と、前記信号導体線の両側の前記誘電体基板表面に形成された一対のグランド導体とからなるグランド付きコプレーナ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、
前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの一方の端部に、前記信号導体線と、前記一対のグランド導体と、該一対のグランド導体と、前記グランド層とを電気的に接続するための第１の接続導体とを具備する第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、
前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線と、前記一対のグランド導体と、該一対のグランド導体と前記グランド層とを電気的に接続するための第２の接続導体とを具備し、且つ前記信号導体線上および前記一対のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、
前記一対のグランド付きコプレーナ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、
前記一対のグランド付きコプレーナ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とする測定用伝送線路基板。 - 前記第２の端子部において、前記グランド層の少なくとも、前記第２の接続導体に挟まれ、且つ前記信号導体線と対向する領域を非グランド層形成領域としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の測定用伝送線路基板。
- 前記第２の端子部において、前記第２の接続導体と前記信号導体線中心との距離を該誘電体基板中の信号波長の０．２５倍以下としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の測定用伝送線路基板。
- 誘電体基板と、該誘電体基板表面に形成された信号導体線と、該信号導体線の両側の前記誘電体基板表面に形成された一対のグランド導体とからなるコプレーナ線路を一対具備する周波数３０ＧＨｚ以上の高周波信号伝送用の測定用伝送線路基板であって、
前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの一方の端部に第１の端子部を形成し、該第１の端子部にコプレーナプローブを押し当て固定するとともに、
前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの他方の端部に、前記信号導体線および前記一対のグランド導体上に、高周波部品を離脱自在に搭載するための導電性突起部を取着してなる第２の端子部を形成し、
前記一対のコプレーナ線路を前記第２の端子部同士が対向するように配置してなり、
前記一対のコプレーナ線路のそれぞれの前記第２の端子部の延長線上に空洞部を設けて誘電体基板端部を形成し、該誘電体基板端部と前記第２の接続導体との距離を前記誘電体基板中の信号波長の０．３倍以下としたことを特徴とする測定用伝送線路基板。
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