JPH02285264A - マイクロ波半導体部品の試験用プローブカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は゛プローブカード°゛として知られている集積
回路の試験装置に関する。集積回路のチップと分析器に
位置決め針の機器を使用するならば、プローブカードに
より半導体材料を切断する前に、回路を区分けできる。

本発明によれば、集積回路チップと、分析器につながっ
ている同軸ケーブルコネクタをカードに接続する高性能
の連結により、プローブカードはマイクロ波を使用でき
るようになり、５ＧＨ，ないし６ＧＨ，のレベルまで測
定できるようになる。

（従来の技術） 半導体部品、集積回路、および個々の部品に対して行わ
れ、仕様書の値を検査するために必要な試験は、現在は
とんどが生産工程の最終段階で直接基板についてグルー
プ別に自動的な方法で行われている。

この方法は、試験器を用いた一連の試験によるのが一般
的であり、その試験器は測定に必要な電気部品とその測
定が、被試験回路の部品配置状態を知るために使用され
るプローブカードに取り付けられた自動試験機と一緒に
されている。この方法は、一連の試験を順序通りに行い
、試験機を管理し、試験結果を記録し、および不良チッ
プを判定する処理装置により自動的に制御されている。

この試験方法の装置は、もともと費用とサイクル時間を
短縮するため設計されたものであり、被試験製品の特性
の複雑性には適応するが、使用する周波数により制限さ
れる新しい試験器の出現により発達した。

通常のシリコン回路を測定するため使用されている従来
のプローブカードは、数１０ＭＨ，まで有効である。し
かし、ガラス繊維エポキシで作られたこの種のカードで
は、写真彫刻による導体により単純化される接続の品質
について特別な予防手段が取られていない。

（発明の目的） １Ｇ）１．以上で機能する新しいＩＩＩ　−ＩＶ類部品
に対しプローブカードを取り付けやす（し、こわれにく
くするため新しい形の高周波プローブカードが開発され
た。

本発明の第１の目的は、標準的なプローブカードと交喚
可能なプローブカードを提供することであるが、数個、
すなわち６個から８個の高周波人力を有し、１２５℃ま
で試験された回路を少な（とも５ＧＨ，の周波数で動作
させることである。

本発明の第２の目的は、プローブカードが試験機に使用
されている標準値に適するようにすることであり、試験
プローブの組立技術が標準的な試験カードの組立技術と
等しくなるようにすることであり、簡単で工業的で廉価
な製品を作り出すことである。

（発明の要約） 本発明は、測定アパーチャを囲んでいる部分が付属の板
から構成されているので、標準的な大きさのプローブカ
ードから構成されている。この金めつき銅板は、放熱器
および接地として働いている。その板は超小形帯状線を
支える絶縁材料で被覆されている。これらの線は集めら
れアパーチャを囲む金属リングと交わっている。短かい
針は超小形帯状線に対し真ちゅうで作られており、リン
グと接触して互いにエポキシ層により絶縁されている。

超小形帯状線の間には、金属セクタが金属板の接地部分
の囲りにまとめられている。入出力の接続は全て、同軸
コネクタによりアパーチャにできるだけ近づけられてい
る。

より詳細には、針試験装置に適する支持カードと試験針
で固定されたアパーチャを有するマイクロ波半導体部品
を試験するプローブカードに関する。このプローブカー
ドはアパーチャを囲み、マイクロ波回路を支える支持カ
ードの中央部分により特徴付けられており、その上では
、試験針とマイクロ波同軸コネクタ間が超小形帯状線に
より連結されており、これらの超小形帯状線は互いに接
地部分から離されているが、これは針の長さに対し回路
の適合性を増加させるためである。

（実施例） 以下、図面に基づき本発明について更に詳しく説明する
。

第１図には、この従来のタイプのカードの構造を図示し
ている。ガラス繊維エポキシ１は標準の大きさであり、
それには直径が２ｃ＋ｎから３ｃｍの比較的集中したア
パーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）　２が取り付けられてい
る。試験機では、集積回路３がアパーチャ２の中央に並
べられている。プローブカードが一種類の回路を用いて
使用されるように設計されている最も典型的な場合では
、多針に対し針４の先端が回路チップの金属領域に接触
するように、多（の針４がカードに固定されている。ノ
ーマル金属トラック５はガラス繊維エポキシ基板１の上
で、針４からここには図示していない平形コネクタ内に
差し込まれている基板の端にある金属接触子６まで延び
ている。連結コンデンサまたは減結合コンデンサ７はい
ろいろな場所でプローブカードに付は加えられており、
比較的低い（数ＭＨ，）の周波数で、容量は比較的太き
（、コンデンサの正確な位置はたいして重要でない。

第１図は、他の図のように、より明確にするため簡略化
されており、低周波金属トラックの場合、針は殆んどな
く線も簡単である。

第２図は、詳細に示すため拡大したアパーチャ２付近の
概観を示している。３本の針のみが図示されており、他
は詳細には示されていない。ガラス繊維エポキシ基板は
ここには示されていないが、アパーチャ２を経由して設
置されている。

針４は実際には縦に設置されている金属ストリップ（ｓ
ｔｒｉｐ）　８に固定されており、この金属ストリップ
は各金属トラック５の先端で接触子９にはんだ付けされ
ている。この過程は簡単であり、工業レベルで行われる
が、２本のストラップ８は互いに接近しており、針の数
が多い場合にはこれらのストリップが周波数と共に増加
する容量効果を生ずる。

それ故、この形のプローブカードによりＩＧＩ（。

以上で機能するシリコン、ガリウムヒ素、または［−Ｉ
Ｖ類材料に基づく集積回路または個々の部品を試験する
ことは不可能である。

超高速部品の開発により、新しい特性を満す測定装置を
提供する問題が常にある。プログラム可能な装置で試験
される装置の性能に対応した測定装置がしばしば計画さ
れるが、チップとの高性能の連結に問題が残っている。

この解決策はすでに商業的に得られている。周波数につ
いても結果は良好であるが、システムは高価でありこわ
れやす（、それ故工場での使用には適さず、更に使用も
難しい。この解決策は第３図に図示しである。

前の図と同じ理由により、この解決策には、少なくとも
１本の針４を超小形帯状線１１により取り付けられてい
るセラミックストリップ１ｏに接続することから成って
いる。セラミックストリップ１０は十字形をしており、
針４はセラミックストリップにある角度を持ち、一方の
端が超小形帯状線１１にはんだ付けされている。このよ
うにすると、問題の第１は針４との接続の調整であり、
問題の第２は超小形帯状線１１の第２先端との調整であ
り、これらは、ストリップｌＯと線１１が試験アパーチ
ャ２に垂直であり、半可撓性ケーブルを固定し、接続が
容易でないことによる。この形のいくつかのストリップ
が並列して置かれている時は、最後のプローブカードは
こわれやすく取り付けが難がしい。

第４図は、上方から、言い換えれば半導体チップの面か
ら見た本発明によるプローブカードを図示している。こ
の図は、い（っかの導体トラックを明瞭に図示するため
後続の図のようにがなり単純化されている。

このカードは、試験機の使用を容易にする標準的なカー
ドと外観上同じになるように組立てられたガラス繊維エ
ポキシを高温で層にした支持板１２から構成されている
。この支持板１２は差込コネクタ１３と多（の金属トラ
ック１４から構成されており、このコネクタとこれら低
周波金属トラックは直流により針の位置を調整するのに
基本的に役立っている。

本発明によるプローブカードの中央部１５または中心部
は第５図と第７図により詳細に図示している新規な部分
である。機械装置により支持板１２の上に取り付けられ
ているので、中心部１５は金めつき銅板１７により支え
られた絶縁基板１６に刻まれた回路である。基板１６は
、例えばセラミックまたはポリテトラフッ素エチレン（
ＰＴＦＥ）積層板であり、それは高い電気特性、比誘電
率（約１０．５）の僅かな変化、超小形帯状線の伝播に
用いられる伝導の良好な熱安定性を有している。

銅板１７には次の３つの機能があるニ ーセラミックフィルムまたはＰＴＦＥフィルムの支えと
固定化、 一超小形帯状線に対する接地の提供、 −測定が例えば１２５℃で行われた時の熱消費の放熱器
としての機能。

ＰＴＦＥ−セラミック積層板フィルム１６の表面は、次
のものを彫刻した金めつき銅であるニー板の中央で測定
するアパーチャの方向に集中している多数の超小形スト
リップ１８、−超小形ストリップ１８と離された多数の
接地セクタ１９、 一被試験半導体装置に例えば直流を供給する電源供給線
２０゜ 超小形ストリップ１８と、測定装置にしっかり接続する
同軸ケーブル間の接続は、マイクロ波同軸コネクタ２１
の使用により行われ、このマイクロ波同軸コネクタ２１
はねじ２２のついた銅板１７と、厚さ調整用くさびとし
て作用する板２３に固定されている。

配置を単純にし、コネクタの形の数を制限するため、直
流電源装置は伝送されるマイクロ波信号と同じ同軸コネ
クタ２１を経由する。

これらの同軸コネクタは全て、同軸コネクタの数により
、着脱を容易にするようにある距離を離して、中央のア
パーチャにできるだけ近く接続される。超小形ストリッ
プ１８、同軸コネクタ２１、同軸ケーブルからなる回路
には整合損失がない。

カードの中央部は試験プローブである。それらは、半導
体チップの約２ｇの接触圧力を許容できる短いパラジウ
ムまたは銅−ベリリウム針、または点２４から構成され
ており、先端の一方はチップに対し正しい位置を与える
ように曲がっている。

これらの針２４の長さは、マイクロ波プローブのインピ
ーダンス整合損失を最小にするように、最小に、すなわ
ちほぼ２ＩＩｌ１１１または３ｍ＋ｎにされている。

これらの計２４は、放射状に配置され、カードの中心部
１５に対し平らに置かれている。試験を行うチップと接
触していない針の先端は、鉛−すず合金またはインジウ
ム−鉛合金を用いて、−マイクロ波超小形ストリップ線
１８、または一連続分極信号または低周波信号を用いる
ため、導体トラック２０に、または 一接地セクタ１９に、 はんだ付けされており、スクリーンセクタに連結されて
いる接地プローブは互いにマイクロ波プローブを絶縁し
ている。

線１８とトラック１９に関して、それらは計２４の軸に
平行である。

針２４の中で、２本の針は針を支える板に関係する半導
体チップの位置をさぐる役目がある。２本の針のうち第
１の針は、通常半導体板に触るように曲げられており、
第２の針は、第１の針に電気的および機械的に接触して
いる。第１の針がチップに触れている時は、その接触は
選択の方法により開か閉であり、試、駒撮は半導体装置
いている試験器の支持器の動きを止める。

針２４は全て、絶縁のため電解処理されたアルミニウム
リング２５の上に平らに置かれている。針に接触してい
るこのリングの表面は僅かに傾き、円すい形のような形
をしており、針が試験を行う半導体板の方向にまっすぐ
向うのに役立っている。

針２４はリング２５に対して固定されており、エポキシ
樹脂２６または他の高温接着剤の層により試験を行うチ
ップに対し正しい位置に固定されている。第５図と第７
図には針２４が見えるようにするため、この層は示され
ていない。しかし、第６図では見えている。

本発明によるプローブカードの中心部は、短絡ピン２７
も取り付けられており、銅板１７の金属セクタ１９に接
地されており、支持の役目をする。これらのビンは、頭
部が平らなねじであり、ねじ込まれない時はそれに対応
したセクタ１９と板１７の間の短絡は外され、これによ
り、接地プローブの平坦性が各セクタ１９に置かれたコ
ネクタ２８を用いてチエツクされ、接地プローブ２４が
接地されている。このコネクタ２８は、絶縁シース（ｓ
ｈｅａｔｈ）　２９を経て銅板１７に固く取り付けられ
ている。

最後に、針２４と外部の間の電気的接続の特性を完全に
するため、表面装着部分３０はトラック２０と超小形ス
トリップ１８と接地セクタ１９の間で、できるだけ針２
４に近く接着されている。これらの部品は、電源供給装
置、接続用コンデンサ、アダプタ、分極抵抗器に対し減
結合コンデンサとなっている。しかし、それらは明瞭化
のため、第５図と第７図には図示していない。

同様に、コネクタ１３と高周波回路１５の間に置かれる
支持板１２の一部分は、多数の部品、例えば継電器３１
に取り付けられており、その継電器は例えば１つの電源
供給を遮断することにより、半導体回路３の機能の試験
が連続的にできる。第４図に示す継電器３１は、半導体
装置に面している側が非常に平らなので、実際には図に
示す板１２の反対側にあり、どの盛り上がった表面も針
２４の高さ（第６図）より低くなっている。

更に、動的測定が無効となることを最小にするため、本
発明によるプローブカードの高周波環境により、針の下
の部分の近くに半導体回路３２を加えることができる。

この最良の配置は、接続によって生ずる遅延と位相差の
問題を解くことであり、これは本発明により、ＧａＡｓ
回路３２が超小形ストリップ１８の近くに置かれている
時減少する。マイクロ波回路３２は密閉ユニットまたは
ハイブリッド回路の形で支持板１２に取り付けられてい
る。

このように、針２４とマイクロ波コネクタ２１の間に置
かれ、マイクロストリップ１８で構成され、アパーチャ
にできるだけ近く置かれている整合部品３０が取り付け
られた試験回路の部分は、非常に僅かな整合損失があり
、はぼ２ｍｍの長さの針２４のみに整合損失がある。

連結の特性は１−５ＧＨ，の周波数帯に対し伝送損失が
あり第８図に示されている（伝送ケーブル損失を除いた
１プローブに対する値）。フェージングは５ＧＨ□まで
３ｄＢ未満である。

インターライン（ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ）減結合の測定に
より、漏話は第８図に示すように８ＧＨ工まで２０ｄＢ
を越えている。更に、この新しい形のカードにより温度
が１２５℃まで高周波動作を示す。これにより、板に対
し必要な特性が直接得られ、費用と効率に対し最良の基
準が得られる。本発明により、プローブカードが簡略化
されるので、各集積回路に対し特殊なカードを工業的に
生産することが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は今まで分析されている通常の技術によるプロー
ブカードの平面図であり、 第２図と第３図は前述の通常の技術に用いられている針
の詳細図であり、 第４図は本発明によるプローブカードの平面図であり、 第５図は本発明によるプローブカードの中央部分の４分
の３の図であり、 第６図は本発明によるカードの正面図であり、第７図は
本発明によるカードの中央部分の拡大であり、 第８図と第９図は本発明による周波数特性を与える曲線
である。 ｌ・・・ガラス繊維エポキシ基板 ２・・・アパーチャ　　　　３・・・集積回路４・・・
針 ５・・・ノーマル金属トラック ６・・・金属接触子　　　　７・・・減結合コンデンサ
８・・・金属ストリップ　　９・・・接触子ｌＯ・・・
セラミックストリップ １１・・・超小形帯状線　　　１２・・・支持板１４・
・・金属トラック　　　１５・・・中心部１６・・・絶
縁基板　　　　　１７・・・銅板１８・・・超小形スト
リップ　１９・・・接地セクタ２０・・・電源供給線 ２１・・・マイクロ波同軸コネクタ ２２・・・ねじ　　　　　　　２３・・・板２４・・・
針　　　　　　　　２５・・・アルミニウムリング２６
・・・エポキシ樹脂　　　２７・・・短絡ビン２８・・
・コネクタ　　　　　２９・・・絶縁シース３０・・・
表面装着部品　　　３１・・・継電器３２・・・半導体
回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）点試験装置との整合のための支持板と、試験針を
   取り付けたアパーチャを含み、アパーチャを囲み、試験
   針とマイクロ波同軸コネクタ間が超小形ストリップによ
   り確実に連結され、接地セレクタから互いに離され、針
   の長さに対してのみ回路の非整合損失が制限される平面
   マイクロ波回路を支える中央に切り抜き部分を備えた支
   持板１２を有するマイクロ波半導体部品を試験するプロ
   ーブカード。
2. （２）マイクロ波回路が誘電体材料でポリテトラフッ素
   エチレン−セラミック形の層の上に高誘電率になるよう
   に作られ、前記層が金めっき銅形の金属板の上に積層さ
   れており、放熱器として働き超小形ストリップと接地セ
   クタに接地されており、誘電体層の電解を施された金属
   層に刻み込まれている請求項１記載のプローブカード。
3. （３）試験針が挿入されたアルミニウムリングに置かれ
   、試験アパーチャを囲むマイクロ波回路内に埋め込まれ
   、前記針が重合体形の絶縁層内に固定され、超小形スト
   リップの１つの先端または接地セクタに２つの接地針の
   間にある試験針ではんだ付けされている請求項２記載の
   プローブカード。
4. （４）超小形ストリップの第２の先端がマイクロ波同軸
   コネクタに接続され、試験アパーチャにできるだけ近い
   マイクロ波回路の金属板にねじで埋め込まれている請求
   項２記載のプローブカード。
5. （５）分解できる金属ピンが接地セクタと金属板の間で
   短絡し、超小形ストリップの接地回路を構成する請求項
   ２記載のプローブカード。
6. （６）金属製の接点がマイクロ波回路内に強制的に取り
   付けられ、各接点がシースにより絶縁されており、接地
   セクタに連結されている請求項２記載のプローブカード
   。
7. （７）高温度でガラス繊維エポキシを積層した抵抗器内
   にある支持板が差込コネクタと、少なくとも１つの低周
   波部品、例えば電源供給継電器を備えた請求項１記載の
   プローブカード。
8. （８）支持板が被測定半導体部品と直列にある集積回路
   形の少なくとも１つの高周波部品を有する請求項１記載
   のプローブカード。
9. （９）例えば、コンデンサ、セルフ、抵抗器などの結合
   または減結合のための受動部品が針を支えるアパーチャ
   にできるだけ近く、超小形ストリップと同じ側でマイク
   ロ波回路に固定されている請求項１記載のプローブカー
   ド。