JP2000241444A

JP2000241444A - 高周波プローブ

Info

Publication number: JP2000241444A
Application number: JP11048325A
Authority: JP
Inventors: Toru Taura; 徹田浦; Hirobumi Inoue; 博文井上; Koji Matsunaga; 幸治松永; Masahiko Nikaido; 正彦二階堂; Yuichi Yamagishi; 祐一山岸; Satoshi Hayakawa; 聡早川
Original assignee: Anritsu Corp; NEC Corp
Current assignee: Anritsu Corp; NEC Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定デバイスで、表面にグラウンド電極が
ない場合、また狭いピッチで信号電極が並ぶ場合、信号
電極との接触をより確実かつ安定に得られる。【解決手段】先端部２０で、グラウンド電極のデバイ
スステージ４０上に配置された被測定デバイス３０の信
号電極３１に、マイクロストリップ構造を有するフィル
ム状の先端基板２１の信号伝送路２３を押し当てて電気
的導通を得る際、本体ブロック１１にネジ止めされる板
ばね２４が先端基板２１をべたグラウンド面２２から信
号電極３１に押圧する一方、先端基板２１を保持するグ
ラウンドブロック２５が信号電極３１への押圧方向でデ
バイスステージ４０に押し当てられて電気的導通を得て
いる。グラウンドブロックは先端基板を保持する部分で
べたグラウンド面と接続して信号伝送路を囲み、先端基
板は複数の信号伝送路を配備してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定デバイスの
グラウンド電極と電気的導通がありグラウンド電極とし
て機能するデバイスステージ上に配置された被測定デバ
イスの信号電極に信号伝送路の先端を押し当て、この信
号伝送路の他端に接続されたコネクタにより外部計測器
と接続する高周波プローブに関し、特に、被測定デバイ
スで、表面にグラウンド電極がない場合、および狭いピ
ッチで信号電極が並ぶ場合に、信号電極との接触および
電気的特性を、より確実にかつ安定して得ることができ
る高周波プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の高周波プローブは、図８
に示されるように、高周波プローブ１０００は、本体ブ
ロック１０１０、先端部１０２０、およびコネクタ１０
３０により構成されており、本体ブロック１０１０の内
部を貫通する同軸線路部１０１１により被測定デバイス
の信号電極と接触する先端部１０２０が、外部計測器と
接続するコネクタ１０３０まで電気的導通をもって接続
している。

【０００３】更に、図９に示されるように、先端部１０
２０はそれぞれが弾性を有する部材である信号導体１０
２１および二つのグラウンド導体１０２２を有し、これ
ら導体は、信号導体１０２１を中央にしてこの両側それ
ぞれにグラウンド導体１０２２を、弾性によりたわむ方
向に垂直なほぼ同一平面上に並列に配置したコプレーナ
構造を形成している。

【０００４】このような導体の配置構造では、被測定デ
バイスは、信号電極およびグラウンド電極が高周波プロ
ーブの先端部にある導体と同一間隔および同一平面に配
置されているようなコプレーナ型デバイスに限定され
る。

【０００５】しかし、このように同一平面上に一つの信
号電極の両側にグラウンド電極を配置するデバイスで
は、表面積が大きくなる。特に、ガリウムヒ素（ＧａＡ
ｓ）などの化合物デバイスはシリコンに比べてウェハの
コストが高いので、１枚のウェハから得られるデバイス
の数が少なくなり、コストが上がる。従って、量産のデ
バイスでは、信号電極と同一の平面上にはグラウンド電
極を設けず、チップ面積を小さくかつウェハの厚みを薄
くして裏面をグラウンド電極面とし、コストの削減と高
周波特性の確保とを図っている。

【０００６】上述した従来の高周波プローブでは、この
ような構造のデバイスを測定する場合、被測定デバイス
をいったん基板上に搭載し、この基板に設けられ上記高
周波プローブの導体配置と一致した間隔を有する測定用
の電極と接続するような、代替え手段が講じられてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した高周波プロー
ブには、次のような問題点がある。

【０００８】第一の問題点は、被測定デバイスがコプレ
ーナ構造以外の場合には測定用の基板を用意する必要が
あり、測定に時間と手間がかかることである。

【０００９】その理由は、上述した高周波プローブで
は、被測定デバイスの信号電極に接触する信号導体およ
びグラウンド導体がコプレーナ構造を有しているので、
コプレーナ構造以外の被測定デバイスに対しては測定の
ために測定用基板を必要とし、被測定デバイスを測定用
基板に取り付けおよび取り外しを必要とするからであ
る。特に、狭いピッチで多数の信号電極が並ぶ構造のデ
バイスの場合、この配線作業には多大の時間と労力が必
要となる。

【００１０】第二の問題点は、被測定デバイスを測定す
るために信号電極に押し付ける場合に十分な接触圧が得
られず、電気的特性の測定が不安定なことである。

【００１１】その理由は、上述した高周波プローブで
は、被測定デバイスの信号電極に接触する信号導体およ
びグラウンド導体が自由空間をたわむ構造なので、安定
した測定を行なうために押圧力を強めた場合には先端部
の導体を傷める恐れがあるため、押圧に手加減を生じる
からである。

【００１２】第三の問題点は、被測定デバイスの面積が
大きくなり、製品コストが高くなるということである。

【００１３】その理由は、上述した高周波プローブで被
測定デバイスを測定するためには高周波プローブにおけ
る信号導体とグラウンド導体との位置関係と同じ位置関
係で被測定デバイスにおいて信号電極の両側で同一平面
上にグラウンド電極を配置する必要があるからである。
すなわち、被測定デバイスの表面積が増加するので１枚
のウェハから取れるデバイス数が少なくなるためであ
る。特にこの問題点は、シリコンに比べて高価なガリウ
ムヒ素などの化合物デバイスの場合において顕著であ
る。

【００１４】本発明の課題は、上記問題点を解決し、被
測定デバイスで、表面にグラウンド電極がない場合、お
よび狭いピッチで信号電極が並ぶ場合に、信号電極との
接触および電気的特性を、より確実にかつ安定して得る
ことができる高周波プローブを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による高周波プロ
ーブは、被測定デバイスのグラウンド電極と電気的導通
がありグラウンド電極として機能するデバイスステージ
上に配置された被測定デバイスの信号電極に信号伝送路
の先端を押し当てこの信号伝送路の他端に接続されたコ
ネクタにより外部計測器と接続する高周波プローブにあ
って、被測定デバイスの信号電極に押し当てる先端部
が、信号電極に接触する面に信号伝送路を有するフィル
ム状の先端基板と、この信号伝送路の先端を被測定デバ
イスの信号電極に押し当てた際にこの先端基板を押圧す
る位置にある板ばねと、信号伝送路の先端を被測定デバ
イスの信号電極に押し当てた際にこの信号伝送路とデバ
イスステージとの間に位置しこのデバイスステージに最
短距離で接触して電気的導通を得るグラウンドブロック
とを備えている。

【００１６】このような構成により、表面上に信号電極
のみが配置されている被測定デバイスに対しても、この
被測定デバイスのグラウンド電極をデバイスステージ面
上で電気的導通をとることにより測定が可能となる。ま
た、板ばねが先端基板と共に信号導体を被測定デバイス
の信号電極に押し当てるので、薄いフィルム状の先端基
板および信号導体を傷めることなく安定した押圧力がえ
られる。従って、安定した測定を行なうことができる。

【００１７】また、具体的な手段として、信号伝送路
が、裏面をべたグラウンド面とする前記先端基板の表面
上でマイクロストリップラインを形成するマイクロスト
リップ構造を有し、被測定デバイスの信号電極に押し当
てる信号伝送路の先端が信号電極に接触する導電体突起
を備え、グラウンドブロックは、先端基板のべたグラウ
ンド面と共に信号伝送路の周囲を囲む形状を有してい
る。このような構造により、電気的特性、特に高周波に
おける安定した測定を実現することができる。

【００１８】また、先端基板は前記被測定デバイスの信
号電極に押し当てる面で複数の信号電極に対応する複数
の信号伝送路を備えてもよい。またグラウンドブロック
が、先端基板のべたグラウンド面と共に信号伝送路の周
囲を囲む形状を有している。従って、複数の信号伝送路
を備えるような構成により、狭いピッチで並ぶ信号電極
に対して測定が可能であり、また更に、複数の信号伝送
路それぞれの間に隔壁を備えるような構成により、信号
伝送路間のクロストークを低減させることができるの
で、正確な高周波測定が可能である。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２０】図１は本発明による高周波プローブの先端
部分における実施の一形態を示す部分断面側面図、また
図２は図１の先端部２０の構造および動作を説明する斜
視図である。

【００２１】まず、図１および図２を併せ参照して本発
明による高周波プローブ先端部分の構成概要について説
明する。

【００２２】図示される高周波プローブの先端部２０
は、先端基板２１、板ばね２４、およびグラウンドブロ
ック２５により構成されている。被測定デバイス３０
は、マイクロストリップ構造で表面に信号電極３１を有
する一方、裏面のグラウンド電極３２によりデバイスス
テージ４０面上との間で電気的導通を得ている。

【００２３】先端基板２１は、誘電率の小さい例えばポ
リイミド系樹脂が用いられた薄いフィルム状をなしフィ
ルム面に垂直方向に対してたわみが得られる材質であ
る。先端基板２１は、信号電極３１と接する表面に信号
伝送路２３、また裏面にべたグラウンド面２２を配置し
たマイクロストリップ構造を形成している。

【００２４】また、先端基板２１がたわむ場合でも、信
号伝送路２３とべたグラウンド面２２とは等間隔を維持
できるので、特性インピーダンスの変動はない。また、
信号伝送路２３の一方の先端はデバイスステージ４０面
上に配置された被測定デバイス３０の信号電極３１に押
し当てられており、他方の端部は本体ブロック１１を貫
通する中継基板１２の信号ラインと電気的に接続されて
いる。従って、信号の電気的導通は、中継基板１２を介
して外部計測器と接続するコネクタまで達している。

【００２５】一方、板ばね２４は、そのたわみ方向を先
端基板２１のたわみ方向に一致させた平面を有し、一方
の端部を本体ブロック１１にネジ１３により固定し、他
方の先端を先端基板２１の一面であるべたグラウンド面
２２の先端近傍に押し付けて信号伝送路２３の先端を信
号電極３１に所定の押圧力をもって押し当てる役割を有
している。

【００２６】また、先端基板２１とグラウンドブロック
２５とは、両者共に本体ブロック１１および中継基板１
２に固定されている。この際、先端基板２１の両面に配
備されるべたグラウンド面２２と信号伝送路２３との両
者も固定され、べたグラウンド面２２はグラウンドブロ
ック２５と電気的導通をとると共に中継基板１２のグラ
ウンドラインと電気的導通を得ている。

【００２７】信号伝送路２３はこのグラウンドブロック
２５の内側に一定の間隙をもって固定されると共に、中
継基板１２の信号ラインと電気的導通をとっている。

【００２８】従って、グラウンドブロック２５は、信号
伝送路２３の先端がデバイスステージ４０面上の被測定
デバイス３０の信号電極３１に押し当てられ電気的導通
が得られた際、先端をデバイスステージ４０面上に押し
当ててグラウンド電極３２との電気的接触を得ると共に
先端基板２１のグラウンドパターンであるべたグラウン
ド面２２と最短距離で接続し、中継基板１２のグラウン
ドパターンおよびコネクタを介して外部計測器に接続し
ている。

【００２９】次に、図２を参照して動作および機能につ
いて説明する。

【００３０】まず、先端基板２１の信号伝送路２３が被
測定デバイス３０の信号電極３１に接触して押し付けら
れた場合、先端基板２１がたわむ。このたわんだ先端基
板２１は板ばね２４により押さえられ、信号電極３１に
一定の接触圧が与えられる。

【００３１】また、この際、グラウンドブロック２５
は、被測定デバイス３０のグラウンド電極３２と接触す
るデバイスステージ４０の面上に押し付けられる。従っ
て、べたグラウンド面２２は、グラウンドブロック２５
により被測定デバイス３０のグラウンド電極３２と接触
しているデバイスステージ４０と最短距離で電気的接触
を得ており、かつ薄いフィルム状の先端基板２１のたわ
みが生じても、べたグラウンド面２２と信号伝送路２３
とは同時にたわむので、高周波プローブの伝送路におけ
る特性インピーダンスの変動はない。

【００３２】

【実施例】次に、図３を参照し、図２を参照して説明し
た発明とは別の実施例について説明する。

【００３３】図３が図２と相違する点は、上述した高周
波プローブの先端部２０に備えられる信号伝送路２３が
被測定デバイス３０の信号電極３１に接触する先端に金
属などの導電材料による接触突起２６を設けていること
である。この接触突起２６により信号電極３１に対する
電気的導通がより確実になる。

【００３４】次に、図４を参照して図２および図３とは
異なり、複数の信号伝送路を有する実施例について説明
する。

【００３５】図４が図２と相違する点は、三本の信号伝
送路２３１が先端基板２１１の一方の面に平行に並べら
れていることである。従って、先端基板２１１およびこ
の先端基板２１１を取り囲む形状のグラウンドブロック
２５１は、複数の信号伝送路２３の流れ方向に図２に示
される先端基板２１より幅広い構造を有している。ま
た、この幅の広い先端基板２１１に対応する板ばね２４
１も、同様に広い幅をもってもよい。このような構造に
より、裏面にグラウンド電極３２１を有し表面にピッチ
の狭い多数の信号電極３１を有する被測定デバイス３０
１を、グラウンド電位となるデバイスステージ４０上に
配置して測定することができる。

【００３６】次に、図５に図６を併せ参照して複数の信
号伝送路２３１を備え、かつ先端基板２１１の周囲にグ
ラウンド壁を形成した構造について説明する。この構造
により、高周波特性を、より正確に安定して測定するこ
とができる。ここでは複数の信号伝送路の場合について
図示し説明するが、既に図面を参照して説明した一本の
信号伝送路の場合についても同様な構造を備えている。

【００３７】図５は、図４における先端部２０１のみを
示す平面図である。

【００３８】図６は図５のＣ−Ｃ断面図であり、薄いフ
ィルム状の先端基板２１１（図５では図示されていな
い）は、図４を参照して説明したように、平面図におけ
る裏面に三本の信号伝送路２３１を配備し、表面にべた
グラウンド面２２１を有している。この先端基板２１１
は、信号伝送路２３１を内側にして、断面がコの字型で
樋状のグラウンドブロック２５１における内側空間部の
蓋を形成している。この構造により、信号伝送路２３１
は被測定デバイスの信号電極に接触する最先端部を除い
てべたグラウンド面２２１とグラウンドブロック２５１
とにより一定の間隙を有して囲まれている。従って、構
造が単純であるため製造コストを低く押さえることがで
きる。

【００３９】次に、図７を参照して図６と異なる実施例
について説明する。

【００４０】図７が図６と異なる点はグラウンドブロッ
ク２５２にある。すなわち、図示されるグラウンドブロ
ック２５２が、平行に並ぶ信号伝送路２３１それぞれを
電磁的に隔離するため信号伝送路２３１相互の間隙部分
にグラウンド壁を追加形成していることである。この構
造により、信号伝送路２３１それぞれが形成する信号伝
送路間のクロストークノイズの低減を図ることができ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。

【００４２】第一の効果は、マイクロストリップ構造の
被測定デバイスを測定する際、測定時間および労力を軽
減できることである。

【００４３】その理由は、本発明による高周波プローブ
先端の信号導体とグラウンド導体とが、被測定デバイス
の信号電極に押圧される方向を縦方向としてこの縦方向
に並んでおり、マイクロストリップ構造の被測定デバイ
スに直接接触できるからである。

【００４４】第二の効果は、信号電極との確実な電気的
接触が得られることである。

【００４５】その理由は、弾性を有する板ばねの先端が
先端基板の先端近傍で信号電極に接触している先端基板
を所定の接触圧により押さえているからである。

【００４６】第三の効果は、被測定デバイスの信号電極
が狭いピッチで多数配置される場合でも対応できること
である。

【００４７】その理由は、このような被測定デバイスに
おける複数の信号電極に対応した複数の信号伝送路を先
端基板に配置できるからである。

【００４８】第四の効果は、被測定デバイスの製品コス
トを低減できることである。

【００４９】その理由は、被測定デバイスの電極構造を
マイクロストリップ構造とすることにより、デバイス面
積を小さくできるからである。

【００５０】第五の効果は、被測定デバイスの信号電極
と電源電極とが混在して並置される場合、信号測定およ
び電源供給の両者を一つのプローブにより同時に行なえ
ることである。特に、複数の電源電極が並置される場合
においても電源供給用として対応できる。

【００５１】その理由は、被測定デバイスの複数の信号
電極および電源電極に対応した複数の信号伝送路を先端
基板に配置できるので、広い動作周波数帯域と低い信号
伝送路間のクロストークとにより、先端基板の信号伝送
路先端が接触した際の被測定デバイスに対する影響を最
小限に抑えることができるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す部分断面図であ
る。

【図２】図１における先端部の構造および動作機能を説
明する斜視図である。

【図３】図２とは別の先端部における一つの実施の形態
を示す斜視図である。

【図４】図２において複数の信号路を有する場合におけ
る先端部の構造を説明する斜視図である。

【図５】図４に示される先端部の平面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ断面における一つの実施の形態を
示す断面図である。

【図７】図６とは別の構造による実施の形態を示す断面
図である。

【図８】従来の高周波プローブの一例を示す平面図およ
び側面図である。

【図９】図８における先端部の一例を示す機能ブロック
図である。

【符号の説明】

１１本体ブロック１２中継基板２０、２０１先端部２１、２１１先端基板２２、２２１べたグラウンド面２３、２３１信号伝送路２４、２４１板ばね２５、２５１、２５２グラウンドブロック２６接触突起３０、３０１被測定デバイス３１信号電極４０デバイスステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上博文東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者松永幸治東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者二階堂正彦東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者山岸祐一東京都港区南麻布五丁目10番27号アンリツ株式会社内 (72)発明者早川聡東京都港区南麻布五丁目10番27号アンリツ株式会社内Ｆターム(参考） 2G003 AE03 AG03 AG05 AG12 AH09 2G011 AA13 AA15 AA21 AB09 AC32 4M106 AA02 AA07 BA09 BA14 DJ33 DJ40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定デバイスのグラウンド電極と電気
的導通がありグラウンド電極として機能するデバイスス
テージ上に配置された被測定デバイスの信号電極に信号
伝送路の先端を押し当て、この信号伝送路の他端に接続
されたコネクタにより外部計測器と接続する高周波プロ
ーブにおいて、前記被測定デバイスの信号電極に接する
面に前記信号伝送路を有するフィルム状の先端基板と、
この信号伝送路の先端を前記被測定デバイスの信号電極
に押し当てた際にこの先端基板を押圧する位置にある板
ばねと、前記信号伝送路の先端を前記被測定デバイスの
信号電極に押し当てた際にこの信号伝送路と前記デバイ
スステージとの間に位置しこのデバイスステージに接触
して電気的導通を得るグラウンドブロックとを備えるこ
とを特徴とする高周波プローブ。
【請求項２】請求項１に記載の高周波プローブにおい
て、被測定デバイスの信号電極に押し当てる信号伝送路
の先端に、前記信号電極に接触する導電材料による接触
突起を備えることを特徴とする高周波プローブ。
【請求項３】請求項１に記載の高周波プローブおい
て、信号伝送路が、裏面をべたグラウンド面とする前記
先端基板の表面上でマイクロストリップラインを形成す
ることを特徴とする高周波プローブ。
【請求項４】請求項３に記載の高周波プローブにおい
て、グラウンドブロックは、前記先端基板のべたグラウ
ンド面と電気的導通を有しかつこのべたグラウンド面と
共に所定の間隙をもって前記信号伝送路の周りを囲む形
状を有することを特徴とする高周波プローブ。
【請求項５】請求項１に記載の高周波プローブにおい
て、先端基板が、前記被測定デバイスの信号電極に押し
当てる面で複数の信号電極に対応する複数の前記信号伝
送路を備えることを特徴とする高周波プローブ。
【請求項６】請求項５に記載の高周波プローブにおい
て、信号伝送路が、裏面をべたグラウンド面とする前記
先端基板の表面上でマイクロストリップラインを形成
し、かつグラウンドブロックが、前記先端基板のべたグ
ラウンド面と電気的導通を有し、このべたグラウンド面
と共に所定の間隙をもって前記信号伝送路の周りを囲む
と共に前記複数の信号伝送路それぞれの間に隔壁を備え
る形状を有することを特徴とする高周波プローブ。