JPH05302939A - プローブカードおよび高周波素子の測定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低周波および高周波領域のノイズや発振を抑
制して高精度に高周波素子の電気的特性試験を行う方法
およびそのためのプローブカードを提供する。 【構成】 高周波素子の各電極にプローブ２ａ〜２ｄを
接触させて電気特性を測定するのに、プローブを斜めに
して接触させ、少なくとも入力用プローブ２ａと出力用
プローブ２ｂが電磁誘導による影響を受けにくい角度を
なすように配置して測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブカードおよび高
周波素子の測定法に関する。さらに詳しくは誘導電流に
起因するノイズの発生を防止したプローブカードおよび
高周波素子の測定法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より高周波用ＦＥＴなど高周波素子
の性能を製造工程などで調べるばあいに、チップまた
は、ダイシング前の半導体ウェハの状態で、各素子の電
極パッドにプローブを接触させて直流電流を流したとき
の入出力特性（静特性）などの特性を測定している。こ
の種のプローブを使用した測定は、たとえば特開平1-20
1166号公報や特開平2-285264号公報に示されるようなプ
ローブカードが用いられる。従来より用いられているこ
の種のプローブカードの平面説明図を図９に、そのＸ−
Ｘ線断面図を図10に、高周波用ＦＥＴの電極パッド部分
の平面説明図を図11に示している。

【０００３】このプローブカードはガラスやエポキシ樹
脂などからなる基板１の表面に電気的配線４（４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄ）がなされ、該基板１の裏面にはプロー
ブ２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が、前記電気的配線４
と接続されて放射状に形成されている。プローブ２の先
端部は基板１から離間するように斜めに配置され、また
は曲げられて被測定物７との接触が完全になるように形
成されている。このプローブ２は被測定物７との接触を
確実にするため、樹脂製の固定リング３により、プロー
ブ２にスプリング性をもたせている。各電気的配線４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのあいだには容量Ｃや抵抗Ｒで形
成された発振防止回路５（５ａ、５ｂ）が形成され、各
電気的配線４の端部には試験装置と接続されるようにコ
ネクタ６が形成されている。このプローブカードの各プ
ローブ２を被測定物の各電極に接触させて静特性などの
測定が行われる。たとえば、被測定物７として高周波用
ＦＥＴの特性を調べるばあい、ＦＥＴのゲート電極Ｇ、
ソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄの各電極パッドは図
11に示されるようになっており、ゲート電極用プローブ
２ｆ、ソース電極用プローブ２ｇ、ドレイン電極用プロ
ーブ２ｈが図11に示すような位置関係で接続されてい
る。そのため、入力用となるゲート電極用プローブ２ｆ
と出力用となるドレイン電極用プローブ２ｈとはほぼ18
0 °の関係をなして配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のプローブカード
のような構成で高周波素子の特性試験を行うと、異常な
発振が起って正確な測定ができないという問題がある。

【０００５】この発振を止めるため、前述のように、電
気的配線４の相互間に容量Ｃや抵抗Ｒからなる発振防止
回路５が形成されて発振の防止が図られているが、この
Ｃ、Ｒによる発振防止は数百ＭＨｚ以下の比較的低い周
波数に対しては効果があるものの、２〜５ＧＨｚの高周
波に対しては何ら効果がなく、高周波の発振が起り易い
という問題がある。

【０００６】とくに、入力用プローブと出力用プローブ
とが180 °近い位置関係にあると、出力電流による電磁
誘導により入力用プローブにノイズが発生し、それが増
幅されて発振するという問題がある。

【０００７】本発明は叙上の問題に鑑み、高周波領域に
おいても低雑音で発振の起らないプローブカードを提供
し、能率よく高精度に高周波素子を測定する方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるプローブカ
ードは、基板に電気的配線がなされ、該配線と接続され
その先端は被測定物の電極に接続される複数本のプロー
ブを有し、該プローブの前記先端が前記基板から離れる
ように前記プローブが傾斜させられ、少なくとも入力用
と出力用の２本のプローブが電磁誘導による影響を受け
にくい角度をなすように配置されてなるものである。

【０００９】また、本発明による高周波素子の測定法
は、高周波素子の各電極に複数本のプローブがそれぞれ
接触されて高周波特性を測定する高周波素子の測定法で
あって、前記複数本のプローブが水平面に対し斜めに配
置され、かつ、少なくとも入力用と出力用のプローブが
電磁誘導による影響を受けにくい角度になるように配置
されることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、高周波素子の各電極に接続す
る複数本のプローブの少なくとも入力用と出力用のプロ
ーブがそれぞれ電磁誘導による影響を受けにくい角度に
なるように形成されているため、あるプローブに流れる
電流により発生する磁界で他のプローブに誘導電流が発
生するという現象が起らない。

【００１１】この観点からは、各プローブが90°の角度
をなすことにより、完全に電磁誘導の相互作用が現われ
ず最も好ましいが、必ずしも90°になっていなくても、
60〜120 °の範囲では電磁誘導による相互作用が大幅に
減少し発振を抑制することができる。

【００１２】また、このプローブはとくに入力用のプロ
ーブと出力用のプローブとの関係が前記の角度に配置さ
れることにより、とくにフィードバックによる発振を防
止できる。これは出力のノイズが入力に結合すると高周
波素子で増幅されてそれが出力に現われ、さらに入力に
大きなノイズとして結合するため、発振に至るのである
が、この両者のプローブが電磁誘導による影響を受けな
い角度になっていれば出力と入力が結合しないため、こ
の悪循環が起らないからである。

【００１３】

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明のプロー
ブカードの説明を行う。図１は本発明のプローブカード
の一実施例を示す平面説明図、図２は図１のII−II線断
面図、図３は図１のプローブの立体配置を示す模式図、
図４は本発明のプローブカードの他の実施例を示す平面
説明図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図４のプ
ローブの立体配置を示す模式図、図７〜８は本発明のプ
ローブカードを用いて測定した高周波用ＦＥＴの静特性
を示すグラフである。図１〜２には、四端子のプローブ
を有する高周波増幅器測定用のプローブカードの構造が
示されている。図１に示されるプローブカードは、従来
のプローブカードと同様に、ガラスまたはエポキシプリ
ント基板などからなる基板１の表面に配線４（４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄ）が形成され、裏面に取り付けられたプ
ローブ２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）と試験装置への接
続用のコネクタ部６とを接続しており、出力用プローブ
２ｂとアース用プローブ２ｄのあいだおよび電源用プロ
ーブ２ｃとアース用プローブ２ｄのあいだにそれぞれ10
00ｐＦ、10000 ｐＦのキャパシタからなる発振防止回路
５ａ、５ｂが接続され、低周波の発振を防止している。

【００１４】この配線４などは基板１の裏面に形成され
ても構わない。また、基板１の裏面にはプローブ２が放
射状に取り付けられ、かつ先端部が基板から離間しうる
ように下方に曲げられている。そして基板１の裏面に取
り付けられた樹脂リング３がプローブ２の側面に接触し
て、プローブ２を斜め下方へ延びるように位置決めおよ
び固定を行っている。本実施例ではプローブ２を基板１
から下方に約10°の角度をなすように位置決めを行って
いる。

【００１５】プローブ２は入力用、出力用、電源用、ア
ース用の４本のプローブ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄからな
り、前記入力用プローブ２ａおよび出力用プローブ２ｂ
は、互いに水平面（基板１への投影）で約91.8°の角度
をなしている。これにより配置される２本のプローブ２
ａ、２ｂは、立体的に90°の角度をしている。

【００１６】本発明は、入力用プローブ２ａと出力用プ
ローブ２ｂとが立体的にみて90°の関係になるように配
置することにより、電磁誘導による両者間の相互関係を
なくすることにある。また、各プローブは被測定物７と
確実な接触をさせるために、またプローブの根本が被測
定物７と接触しないようにするために、下向き（または
上向き）にある角度をもたせて弾力性を有する必要があ
る。そのため本実施例ではプローブを約10°の角度で下
向きに傾けている。この約10°で下向きに傾けたプロー
ブが相互に90°の関係をもたせるための相互関係につい
て図３によりさらに詳細に説明する。

【００１７】図３で２ａ、２ｂはそれぞれ基板面Ａから
10°傾けられた状態のプローブの位置を示している。
Ｂ、Ｃはそれぞれプローブの基板１との接続点で、Ｄ、
Ｅはそれぞれプローブ２ａ、２ｂの先端を示し、その延
長の交点をＰとする。本発明ではこの両者の交わる角度
をできるだけ90°にすることにある。いまＢＰ＝ＣＰ＝
ｍとし、その基板面Ａへの投影の長さＢＯ＝ＣＯをｎと
すると、基板面に投影された両プローブのなす角θはつ
ぎのように求められる。

【００１８】ｍとｎの関係はｃｏｓ10°＝ｎ／ｍとな
る。

【００１９】また、３角形ＢＯＣについて第２余弦法則
を適用してθについて解けば ２ｍ² ＝ｎ² ＋ｎ² −２ｎ・ｎ ｃｏｓθ ｃｏｓθ＝１−（１／ｃｏｓ10°）² したがってθ＝91.7817 °がえられる。

【００２０】このように基板上で入力用プローブと出力
用プローブが約92°の関係をなすように配置し、約10°
の傾きになるように下向きに曲げることにより、入力用
プローブ２ａと出力用プローブ２ｂとが90°の角度をな
し、出力用プローブ２ｂに流れる電流によって前記プロ
ーブ２ｂを中心軸として周囲に磁場が発生しても入力用
プローブ２ａは磁場の回転中心を結ぶ軸線と直交するの
で、誘導電流は発生しない。このため出力側から入力側
への信号のフィードバックが起こらず、高周波領域にお
ける発振は起こらない。

【００２１】つぎに、プローブカードの他の実施例とし
て高周波ＦＥＴ測定用のプローブカードについて説明す
る。

【００２２】図４にＦＥＴ用プローブカードの平面説明
図を、図５に図４のＶ−Ｖ線断面図を示す。これらの図
において、２ｆ、２ｇ、２ｈはそれぞれゲート電極、ソ
ース電極、ドレイン電極用の各プローブである。各プロ
ーブ２ｆ、２ｇ、２ｈの先端は下方に傾けられ、それぞ
れ他のプローブと立体的に90°の角度をなすように配置
されている。すなわち、各プローブ２ｆ、２ｇ、２ｈは
基板１の平面上では相互に120 °の角度をなし、かつ、
基板１の裏面に35.3°の角度で斜め下方に延びて配置さ
れている。この配置により、プローブ針２ｆ、２ｇ、２
ｈは図６に示されるように丁度立方体を構成する辺のう
ち、１つの頂点を共有する３辺の立体配置の関係にな
る。したがって測定用プローブは３本になるがそれぞれ
が他のプローブと立体的に90°の角度をなしている。し
たがって、前記実施例と同じく他のプローブによって発
生される磁界が影響してノイズが発生したり高周波で発
振するのを抑制できる。また前記実施例と同様に低周波
用の発振防止回路５ｃ、５ｄ、として、それぞれソース
電極用プローブ２ｇと直列にフェライトビーズを接続し
てインダクタンス成分とするとともに、ゲート電極用プ
ローブ２ｆとドレイン電極用プローブ２ｈとのあいだに
は100 ｐＦのキャパシタと220 Ωの抵抗からなる回路が
接続され、１〜500 ＭＨｚの低周波数領域における発振
を抑制している。

【００２３】本実施例のプローブカードを用いて高周波
用ＦＥＴの静特性を測定した結果を図７〜８に示す。図
７はドレイン−ソース間電圧Ｖ_DS（Ｖ）とドレイン電流
Ｉｄ（ｍＡ）との関係を示しており、（ａ）に本実施例
によるプローブカードを用いて測定した特性を、（ｂ）
に従来技術で説明した従来のプローブカードを用いて測
定した特性をそれぞれ示している。また、図８はベース
電圧Ｖ_B （Ｖ）とドレイン電流Ｉｄ（ｍＡ）との関係を
示しており、図７と同様に（ａ）に本実施例による測定
結果を、（ｂ）に従来例による測定結果を示している。

【００２４】これらの測定結果から明らかなように、本
発明による測定ではノイズの影響がなく、正確に測定で
きることがわかり、性能試験において良否の判定が正確
にできると共に、迅速に測定できる。

【００２５】前述の各実施例では、少なくとも入力用プ
ローブ（ＦＥＴのばあいはゲート電極）と出力用プロー
ブとを90°近辺になるような配置の例で説明したが、90
°になることが、電磁誘導によるノイズが完全になくな
るため最も好ましいが、本発明による電磁誘導を受けに
くい角度は90°でなくても、60〜120 °の範囲であれ
ば、入力側にフィードバックするノイズは半分以下にな
り効果が生じる。しかしフィードバックを１／５とする
ためには、78〜102 °の範囲にすればよく、この範囲に
すればノイズの影響は殆どなく一層好ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、高周波素子の測定をす
るのに出力用および入力用のプローブの配置を立体的な
角度で電磁誘導を受けにくい角度をなすように配置して
いるため、プローブ相互間の電磁誘導によるノイズの発
生や発振を抑制できる。その結果、静特性の測定の精度
が大幅に向上し、精度よく正確に短時間で高周波素子の
測定をすることができる。また、従来のプローブカード
と同じ構成部品からなっているため、既存の試験装置に
従来どおりに接続して使用でき、汎用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブカードの一実施例を示す平面
説明図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のプローブの立体配置を示す模式図であ
る。

【図４】本発明のプローブカードの他の実施例を示す平
面説明図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図４のプローブの立体配置を示す模式図であ
る。

【図７】高周波用ＦＥＴのドレイン、ソース間電圧とド
レイン電流との関係を示す図で、（ａ）が本発明による
測定例、（ｂ）が従来の方法による測定例である。

【図８】高周波用ＦＥＴのベース電圧とドレイン電流と
の関係を示す図で、（ａ）が本発明による測定例、
（ｂ）が従来の方法による測定例である。

【図９】従来のプローブカードの平面説明図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】高周波用ＦＥＴの電極部分の配置図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ａ 入力用プローブ ２ｂ 出力用プローブ ２ｆ ゲート電極用プローブ ２ｈ ドレイン電極用プローブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に電気的配線がなされ、該配線と接
   続されその先端は被測定物の電極に接続される複数本の
   プローブを有し、該プローブの前記先端が前記基板から
   離れるように前記プローブが傾斜させられ、少なくとも
   入力用と出力用の２本のプローブが電磁誘導による影響
   を受けにくい角度をなすように配置されてなるプローブ
   カード。
2. 【請求項２】 高周波素子の各電極に複数本のプローブ
   がそれぞれ接触されて高周波特性を測定する高周波素子
   の測定法であって、前記複数本のプローブが水平面に対
   し斜めに配置され、かつ、少なくとも入力用と出力用の
   プローブが電磁誘導による影響を受けにくい角度になる
   ように配置されることを特徴とする高周波素子の測定
   法。