JPH04372867A - 信号検出用プローブ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は信号検出用プローブに関
する。詳しくは、ＬＳＩなどの半導体素子内外の高速度
の電気信号波形を高精度，かつ、高信頼度で測定するた
めに用いる電気光学結晶への電圧印加方法を改善した信
号検出用プローブの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどの半導体素子を製造，利用す
る上で素子内外の信号電圧波形を正確に測定しておくこ
とが必要不可欠となっている。しかし、近年の素子の高
速化にともない、従来のＬＳＩテスタなどを用いた電気
的な測定方式では正確な測定が難しくなってきている。

【０００３】一方、電気光学効果の高速性と極めて時間
巾の狭い光パルスがレーザを用いて作れることに着目し
た光サンプリング技術が考案され、この技術をデバイス
の試験に応用する研究がなされている（Ｊ．Ａ．Ｖａｌ
ｄｍａｎｉｓ　ａｎｄ　Ｇ．Ｍｏｕｒｏｕ，ＩＥＥＥ　
Ｊ．ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，
Ｖｏｌ．ＱＥ−２２，ｐｐ６９−７８，１９８６など参
照）　。

【０００４】また、検出用電気光学結晶の上に被検ＬＳ
Ｉを載置し、電気信号の波形測定を行う検出方式が本発
明者らにより提案されている（特願平０１−２８５６６
および特願平０２−１４７９２４参照）。

【０００５】図６は信号波形検出装置の構成例を示す図
で、同図（イ）は装置全体構成を，同図（ロ）は信号検
出用プローブの構造例である。すなわち、同図（イ）に
示したように被検ＬＳＩ８を動作させるためのＬＳＩ駆
動回路部１０１と、被検ＬＳＩ８に入出力端子８０を通
して電気信号を伝達するための試験接続具，すなわち、
両端に接触部を有する複数のコンタクトピン１０が植設
された接続板１と前記接触部の一方のそれぞれに接触す
るスポット状電極２０が配設された電気光学結晶２とを
少なくとも備えた信号検出用プローブ１００と、レーザ
光発生機構９０と、レーザ光発生機構９０からのレーザ
光９２を電気光学結晶２のスポット状電極２０に入射さ
せる光走査部７と、スポット状電極２０からの反射光を
分岐するビームスプリッタ９１と、分岐された光を受光
する受光部９３と、これらを制御および信号を処理する
制御部９４などを備えている。

【０００６】電気光学結晶２は，たとえば、ＧａＡｓ，
ＬｉＮｂＯ３，ＢＳＯ（Ｂｉ１２ＳｉＯ２０）などの平
行平板に加工された結晶板が用いられ、一方の面にスポ
ット状電極２０が他方の面に接地電極２１，たとえば、
ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２　）　膜からなる透明導
電膜が設けられている。接地電極２１の上あるいは下に
は必要に応じて反射防止膜が積層形成されている。

【０００７】信号検出用プローブ１００の具体的構造は
、たとえば，同図（ロ）に示したように被検ＬＳＩ８の
入出力端子８０と接続板１とを接続し、かつ，被検ＬＳ
Ｉ８を駆動するための配線板であるパフォーマンスボー
ド４が取り付けられ、その上に被検ＬＳＩ８が載置され
入出力端子８０と接続ピン４１が電気的に接続されてい
る。パフォーマンスボード４の下部には接続板１と電気
光学結晶２とが重ねられた状態で金属製のガードリング
５により保持され、金属製のスペーサ６を介してパフォ
ーマンスボード４に取り付けられている。

【０００８】すなわち、接続板１のコンタクトピン１０
の一方の接触部１１はパフォーマンスボード４を貫通す
る接続ピン４１に接触しており、他方の接触部１１は電
気光学結晶２のスポット状電極２０に接触するように組
み込まれて、信号検出用プローブ１００が構成されてい
る。

【０００９】以上のようにセッティングが終了したら、
ＬＳＩ駆動回路部１０１を駆動して被検ＬＳＩ８を動作
させると、たとえば，その端子電圧によって電気光学結
晶２内に誘起される電気光学効果に基づく複屈折性の変
化を、電気光学結晶２のスポット状電極２０で反射往復
するレーザ光の偏光状態の変化（　たとえば、円偏光→
楕円偏光）　として観測し、この偏光状態の変化量から
端子電圧，　ひいては、信号波形を検出測定するように
構成されている。

【００１０】図７は従来の信号検出用プローブの要部を
示す分解構成図である。同図（イ）は接続板１の側面図
で、セラミックあるいはプラスチックなどからなる平板
に複数，たとえば、被検ＬＳＩの入出力端子の数と配置
に対応して両端に接触部１１を有するコンタクトピン１
０が植設されている。

【００１１】同図（ロ）は平行平板に加工された電気光
学結晶２の一面に、上記コンタクトピン１０の接触部１
１に対応して配設された，たとえば、Ｃｒを下層にＡｕ
を上層にした２層膜からなるスポット状電極２０が形成
され、他方の面には接地電極２１などが形成されている
。同図（ハ）はスポット状電極２０の配置がよくわかる
ように示した斜視図である。

【００１２】同図（ニ）および（ホ）はコンタクトピン
１０の２つの変形例を示す断面図である。たとえば、同
図（ニ）の場合は中央部に金属の仕切りを有する金属円
筒の中に両側からスプリング１２が挿入された，いわゆ
る、スプリングコンタクトピンから構成され両端にそれ
ぞれ同一構造の接触部１１を設けてあり、かりに接続部
に凹凸があるような場合でも両側での全ての接続部分の
接触が高信頼度で確保できる特長がある。

【００１３】一方、同図（ホ）の場合は図からわかるよ
うに一端，たとえば、上側のコンタクトピンだけがスプ
リングコンタクトピンによって構成され、他方の接触部
１１は単なる金属円柱部から構成されている点が異なっ
ており、同図（ニ）の場合に比較して安価に形成できる
利点がある。

【００１４】いずれの場合も両端の接触部１１の間は抵
抗値の小さい金属によって接続され電気的に高い導通状
態にあることは言うまでもない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の信
号検出用プローブの構成では被検ＬＳＩ８の入出力端子
８０の電圧が直接電気光学結晶２に印加されてしまう。

【００１６】通常、電気光学効果の大きい結晶は誘電率
も大きい。たとえば、ＢＳＯ（Ｂｉ１２ＳｉＯ２０）　
の場合にはε〜５６と大きく、そのため信号入力側の電
極，たとえば、スポット状電極２０と接地電極２１との
間の静電容量が大きく信号波形に悪影響を与える。とく
に、高速動作するデバイスに対する影響が大きく高速立
ち上がりや立ち下がり特性になまりが生じるなど測定精
度が劣化するという重大な問題があり、その解決が求め
られている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、両端に接
触部１１を有する複数のコンタクトピン１０が植設され
た接続板１と前記接触部１１の一方のそれぞれに接触す
るスポット状電極２０が配設された電気光学結晶２とを
少なくとも備えた信号検出用プローブにおいて、前記コ
ンタクトピン１０の中間部、または，接触部１１の少な
くとも一方の端面に絶縁層３を設けた信号検出用プロー
ブによって解決することができる。具体的には、前記絶
縁層３による負荷容量が前記電気光学結晶２部分による
負荷容量よりも充分小さい値になるように形成して効果
的に解決することができる。

【００１８】また、電気光学結晶２を挟んで少なくとも
接地電極２２とプローブピン２００が設けられた信号検
出用プローブにおいて、前記接地電極２２とプローブピ
ン２００との間に直列負荷容量を与えるごとくに絶縁層
３を介在させた信号検出用プローブによって解決するこ
とができる。

【００１９】

【作用】本発明によれば、信号検出用プローブの信号入
力側の電極と電気光学結晶２の接地電極２１との間、た
とえば，接続板１に植設されたコンタクトピン１０の中
間部、または，接触部１１の少なくとも一方の端面に絶
縁層３が形成されているので、被検ＬＳＩ８の入出力端
子８０の電圧が直接電気光学結晶２に印加されるのでは
なく、絶縁層３による負荷容量が電気光学結晶２による
負荷容量に直列接続され、被測定電極にかゝる総合的な
負荷容量を小さくすることができる。したがって、被測
定電極の信号波形の歪みが防止され測定精度が向上する
のである。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す図で、同図
（イ）は両端ともスプリングコンタクトピンで構成され
ている例であり、同図（ロ）は一方がスプリングコンタ
クトピンで他方が単なる金属円柱で構成されている例を
示した。

【００２１】図中、３は絶縁層でコンタクトピン１０の
中間部に薄い層状に形成されたものである。なお、前記
の諸図面で説明したものと同等の部分については同一符
号を付し、かつ、同等部分についての説明は省略する。

【００２２】本実施例では接続板１として、たとえば，
厚さ１０ｍｍの高絶縁性のガラスエポキシ積層板に直径
０．５　ｍｍφの金属製のコンタクトピン１０を中心間
１ｍｍの間隔で所要数植設した。コンタクトピン１０は
中間部で図示したごとく分離され、その間にガラスエポ
キシ積層板の薄い層が絶縁層３として介在されて突き合
わせ状態で固定的に植設されている。

【００２３】この絶縁層３，すなわち、中間部のガラス
エポキシ積層板の薄い層が図示してない電気光学結晶に
よる大きな負荷容量と直列接続される所要の小さい静電
容量を与えるように厚さを決めて作成すれば本発明の信
号検出用プローブを構成することができる。

【００２４】図２は本発明の第２実施例を示す図で、同
図（イ）は両端ともスプリングコンタクトピンで構成さ
れている例であり、同図（ロ）は一方がスプリングコン
タクトピンで他方が単なる金属円柱で構成されている例
を示した。

【００２５】上記第１実施例では絶縁層３が絶縁板の一
部で構成されているので、構造が簡単で安価に作成でき
る利点があるが、負荷容量値の精度などが出しにくいと
いった難点がある。

【００２６】そこで、本実施例では絶縁層３として両側
に分割されたコンタクトピン１０の中間部に別個の材料
からなる誘電体層を挿入した。たとえば、直径がコンタ
クトピン１０の直径と同じ０．５　ｍｍφで厚さが０．
０７ｍｍのアルミナセラミック板（ε〜１０）を２つの
コンタクトピン１０の中間部に図示したごとく挿入して
しっかりと固定して絶縁層３を構成した。

【００２７】そして、電気光学結晶２として厚さ０．１
ｍｍの平行平板に加工（研磨）されたＢＳＯ（Ｂｉ１２
ＳｉＯ２０）を使用し、一方の面に，たとえば、直径０
．４　ｍｍφのＡｕ（２００〜３００　ｎｍ）／Ｃｒ（
５０ｎｍ）の２層膜からなるスポット状電極２０を形成
し、他方の面にＩＴＯ膜からなる透明導電膜とＳｉＯ２
　／ＴｉＯ２の多層膜からなる反射防止膜を形成した。 なお、必要により電気光学結晶２の強度を補強するため
に反射防止膜を設けた透明なガラス板などを補強板とし
て積層して用いてもよい。

【００２８】この例の場合、電気光学結晶２による負荷
容量は〜１ｐｆであった。一方、上記アルミナセラミッ
ク板からなる絶縁層３による直列負荷容量は０．２５ｐ
ｆと前者に比較して充分小さく、したがって，総合的な
負荷容量は０．２　ｐｆとなり、絶縁層３を設けない従
来の信号検出用プローブを使用してＬＳＩを測定する場
合に比較して、負荷容量による測定の制限帯域巾を約５
倍にすることが可能となる。

【００２９】なお、絶縁層３を挿入することにより被検
出電圧の一部が電気光学結晶に食われることになるので
このまゝでは測定感度が低下するが、前記図５に示した
制御部９４に含まれる加算回路（検出信号のＳ／Ｎを上
げるために用いられているもの）での加算回数を増加し
て測定感度の低下を防止するようにすればよい。

【００３０】また、本実施例では絶縁層３としてアルミ
ナセラミック板を中間部に挿入したが、より薄い層でよ
い場合はコンタクトピン１０の端面にＳｉＯ２など適当
な誘電体の層をスパッタ形成して絶縁層３としてもよい
ことは言うまでもない。

【００３１】図３は本発明の第３実施例を示す図で、同
図（イ）は両端ともスプリングコンタクトピンで構成さ
れている例であり、同図（ロ）は一方がスプリングコン
タクトピンで他方が単なる金属円柱で構成されている例
を示した。

【００３２】本実施例では絶縁層３をコンタクトピン１
０それぞれに対応させて個別に挿入するのではなく、接
続板１の中間部に連続した一枚の層または板として介在
させるようにしたもので製造上極めて容易でプローブ全
体を安価に作成できる利点がある。

【００３３】なお、上記実施例では絶縁層３として何れ
も絶縁材料を介在させて構成したが、単なるエアギャッ
プによって構成してもよい。図４は本発明の第４実施例
を示す図で、同図（イ）は両端ともスプリングコンタク
トピンで構成されている例であり、同図（ロ）は一方が
スプリングコンタクトピンで他方が単なる金属円柱で構
成されている例を示した。

【００３４】今までに説明した実施例ではいずれも絶縁
層３をコンタクトピン１の中間部に挿入するようにした
が、本実施例ではコンタクトピン１自体は一本の導体と
して構成し、接触部１１のいずれか一方，たとえば、下
方の端面に絶縁層３を設けた点が異なっている。

【００３５】すなわち、同図（イ）の例では両端スプリ
ングコンタクトピンから形成されたコンタクトピン１０
の一方，たとえば、下方の接触部１１の端面に絶縁層３
を接着するか膜形成してある。

【００３６】同図（ロ）の場合にはコンタクトピンの円
柱部側の端面を接続板１の面とほゞ同一面とし、その全
面に絶縁層３を一体に接着するかスパッタ形成してある
。本実施例の場合、コンタクトピン１０を２つ部分に分
割する必要がなく単一部品で形成できるので、取扱いや
組立てが容易でプローブ全体を安価に作成できる利点が
ある。

【００３７】図５は本発明の第５実施例を示す図である
。図中、２２は接地電極、２００はプローブピン、２０
’，２０”は電極膜、８１は被検ＬＳＩの内部配線であ
る。なお、前記の諸図面で説明したものと同等の部分に
ついては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説
明は省略する。

【００３８】上記第１〜第４実施例はいずれも多端子の
デバイス，たとえば、ＬＳＩの完成品の端子ピンに多数
のプローブピン，すなわち、コンタクトピン１０の接触
部１１を一括接触させて信号波形の検出を行う場合に適
したプローブ構造の例であった。

【００３９】しかし、場合によってはＬＳＩチップの状
態で内部配線８１に個々にプローブピンを接触させて信
号波形の検出をしたいことがあり、単針式の信号波形検
出用ブローブが使用されている。この場合には、通常電
気光学結晶２の一方の面に透明な接地電極を形成し、そ
れと対面する面に金属電極膜を形成しそこにタングステ
ンなどからなるプローブピンを導電的に接着して単針式
の信号波形検出用ブローブが構成されている。そして、
このプローブピンの先端を被検ＬＳＩ８のチップの内部
配線８１に接触させレーザ光を入射させて、電気光学結
晶２内に誘起された電気光学効果により信号電圧が検出
される。

【００４０】この時、図示したごとくプローブピン２０
０を接着する電極膜を，たとえば、２０’，２０”に分
離し、その間に絶縁層３，たとえば、アルミナセラミッ
ク板を積層的に接着介在させれば、既に詳しく述べた作
用により本発明の単針式の信号波形検出用ブローブが構
成される。

【００４１】以上述べた実施例は例を示したもので、本
発明の趣旨に添うものである限り、各部に使用する素材
や構成，寸法など上記以外の適宜好ましいもの、あるい
は，それらの組み合わせを用いて本発明を実現してもよ
いことは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば信
号検出用プローブの信号入力側の電極と電気光学結晶２
の接地電極２１との間、たとえば，接続板１に植設され
たコンタクトピン１０の中間部、または，接触部１１の
少なくとも一方の端面に絶縁層３が形成されているので
、被検ＬＳＩ８の入出力端子８０の電圧が直接電気光学
結晶２に印加されるのではなく、絶縁層３による負荷容
量が電気光学結晶２による負荷容量に直列接続され、被
測定電極にかゝる総合的な負荷容量を小さくすることが
できる。したがって、被測定電極の信号波形の歪みが防
止され、ＬＳＩなど，とくに、動作速度の速いデバイス
の信号電圧波形の検出精度の向上に寄与するところが極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す図である。

【図５】本発明の第５実施例を示す図である。

【図６】信号波形検出装置の構成例を示す図である。

【図７】従来の信号検出用プローブの要部を示す分解構
成図である。

【符号の説明】

１は接続板、 ２は電気光学結晶、 ３は絶縁層、 ８は被検ＬＳＩ、 １０はコンタクトピン、 １１は接触部、 １２はスプリング、 ２０はスポット状電極、 ２１，２２は接地電極、 ８０は入出力端子、 ８１は内部配線、 １００は信号検出用プローブ、 ２００はプローブピン、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　両端に接触部（１１）を有する複数の
   コンタクトピン（１０）が植設された接続板（１）と前
   記接触部（１１）の一方のそれぞれに接触するスポット
   状電極（２０）が配設された電気光学結晶（２）とを少
   なくとも備えた信号検出用プローブにおいて、前記コン
   タクトピン（１０）の中間部、または，接触部（１１）
   の少なくとも一方の端面に絶縁層（３）を設けたことを
   特徴とする信号検出用プローブ。
2. 【請求項２】　　前記絶縁層（３）による負荷容量が前
   記電気光学結晶（２）部分による負荷容量よりも充分小
   さい値になるように形成されることを特徴とした請求項
   １記載の信号検出用プローブ。
3. 【請求項３】　　電気光学結晶（２）を挟んで少なくと
   も接地電極（２２）とプローブピン（２００）が設けら
   れた信号検出用プローブにおいて、前記接地電極（２２
   ）とプローブピン（２００）との間に、直列負荷容量を
   与えるごとくに絶縁層（３）を介在させることを特徴と
   した信号検出用プローブ。