(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とグラウンドとを金属板で形成し、該電極とグラウンドとを絶縁材を介して保持してプロ−ブを構成し、前記電極とグラウンドとで構成される伝送ラインの電界の影響を無視し得る部分に、マイクロ波回路を内蔵させたことを特徴とする高周波回路内蔵プローブ。
【請求項２】
前記マイクロ波回路を、プローブ点に近い位置に内蔵させてなる請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記マイクロ波回路が、分布定数のフイルタ−、インピ−ダンス変換回路または伝送線路である請求項１に記載のプローブ。
【請求項４】
前記伝送ラインの電界の影響を無視し得る部分に、能動素子を内蔵させてなる請求項１に記載のプローブ。
【請求項５】
前記電極の長さ方向と交差する方向に、突片を連設し、該突片に前記マイクロ波回路を内蔵させてなる請求項１に記載のプローブ。
【請求項６】
前記プローブが、電極に絶縁材を介してグラウンドを積層したストリップライン型積層プローブである請求項４に記載のプローブ。
【請求項７】
前記絶縁材の厚さと前記電極の幅とを選択することによって、回路インピ−ダンスが、所望の特性インピ−ダンスになるように設定してなる請求項６に記載のプローブ。
【請求項８】
前記プローブを、電極とグラウンドとを、間隔付けて面一となるように保持し、該同一面に伝送線路を形成したプローブである請求項４に記載のプローブ。
【請求項９】
前記電極とグラウンドとの間隔を調節することによって、所望の特性インピ−ダンスとなるように設定してなる請求項８に記載のプローブ。
【請求項１０】
前記面一となる電極とグラウンドとの面の下方に、絶縁材を配し、該絶縁材の間に、前記電極とは異なる形の第２の電極を配してなる請求項８に記載のプローブ。
【請求項１１】
前記プローブを多数積層してなる請求項６または１０に記載のプローブ。
【請求項１２】
前記金属板を、鋼、銅合金、タングステンまたは焼入れ帯鋼板から形成してなる請求項１に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、集積回路、面実装デバイス等の回路検査を行う積層プローブに係り、詳記すれば、マイクロ波回路を内蔵させることによって、プローブから取り出した信号を正確に伝送し、プローブ点に近い部分で処理することによって、正確な処理デ−タとして計算機に取り込むことができるようにし、しかもＩＣ等の測定システムを小型化し得るようにしたプローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波領域で使用するプロ−ブとしては、中心の細長い針金状の電極を、誘電体を介して、グラウンドとなる筒体に内装し、全体を細長い円筒状に形成した同軸プロ−ブが主として使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記同軸プロ−ブは、微細ピッチのプロ−ブほど、各種ロス・インピ−ダンスマッチングエラ−等が問題となり、これが測定誤差の一因となっている。
同軸プロ−ブにマイクロ波回路を内蔵させれば良いが、同軸構造の場合、被測定物のピン間若しくは最高動作周波数で、同軸線路の外部導体の大きさが決まる。従って、外部導体を大きくしてマイクロ波回路を内蔵させるには、同軸線路間のスペ−スが取れるまで、同軸線路・ケ−ブル等で引き回さなければならず、その結果伝送ロスが増えたり、構造が複雑になる問題がある。
【０００４】
そればかりか、同軸プローブの場合、被測定物のピン間が細くなると、同軸線路も細くなり、導体が細くなるため、大電流を流すことができず、また直流抵抗値も上昇するため、ラインのロスも増大する欠点があった。
【０００５】
マイクロ波回路を、同軸プローブの外に設けることも考えられるが、測定点から遠くなると、信号が歪んだり、信号ロスのためノイズの影響を受ける問題があるほか、マイクロ波回路の場合、被測定物とのプロ−ブ点とアンプなどとの回路間の距離が長くなると、伝送線路に定住波が生じ、信号を正しく伝達できなくなる。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものであり、容易にマイクロ波回路を内蔵したプロ−ブを構成することができ、内蔵させることによって、各種ロス・インピ−ダンスマッチングエラ−等を生じ難くしたマイクロ波回路内蔵プロ−ブを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電極とグラウンドとを金属板で形成し、該電極とグラウンドとを絶縁材を介して保持してプロ−ブを構成し、前記電極とグラウンドとで構成される伝送ラインの電界の影響を無視し得る部分に、マイクロ波回路を内蔵させたことを特徴とする。
マイクロ波回路は、被測定物にできるだけ近いプロ−ブ部に内蔵させるのが、電気的特性が良好となることから好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示す斜視図であり、バネ性を有する金属製薄板状電極１を誘導体（絶縁材）２を介してバネ性を有する薄板状グラウンド（ＧＮＤ）３，３′でサンドイッチし、前記電極とグラウンドとで構成される伝送ラインの電界の影響を無視し得る部分に、マイクロ波回路（図３の符号１０）を内蔵した例を示す。
【０００９】
本発明でマイクロ波回路を、電極とグラウンドとで構成される伝送ラインの電界の影響を無視し得る部分に内蔵させるのは、これら部分は、実質的にインピ−ダンスを決める部分以外となるからである。
【００１０】
図１はストリップライン型プロ−ブについての実施例であるが、図２に示すように、電極１ａとグラウンド３ａとを間隔付けて面一となるように保持したコプレ−ナライン型プロ−ブに、マイクロ波回路及び能動素子を内蔵させても勿論良い。
【００１１】
図２の実施例においては、面一となるグラウンド３ａと電極１ａとの下方の絶縁材２ａと２ａ′との間に、電極１ａとは異なる形の電極１ｂとグラウンド（図示せず）とを内蔵している。このように構成することによって、電極を多数積層した場合にアイソレ−ション特性が改善されるだけでなく、よりフアインピッチなプロ−ブを実現することができる。
【００１２】
図３〜図６は、本発明のプロ−ブに、マイクロ波回路を内蔵させた例を示すものである。
図３は、金属製の薄板から形成した電極１に、長さ方向と直交して十字形に、突片６を３枚連設した例を示す。マイクロ波回路（フイルタ−）１０は、上記突片６に内蔵させれば良い。
【００１３】
図４は、電極１をプロ−ブ内に固定し、該電極１に近接して金属板７を位置させて結合線路を構成し、該結合線路にマイクロ波回路の機能を付与させた例を示す。尚、図５に示すように、電極１と金属板７とを連結して結合線路を構成しても良い。
【００１４】
図６は、電極１にアンプ８を内蔵し、電極１に近接して、金属片９を位置させて方向性結合器を構成した例を示す。
上記方向性結合器やブリッジ等の方向性を持った回路をプロ−ブの先端に内蔵することによって、図６の矢印で示すプロ−ブ先端からの反射した信号を測定することができる。
【００１５】
上記反射信号と印加した信号の位相と振幅を測定することによって、プロ−ブの伝達特性を算出することができる。伝達特性がわかることで、プロ−ブによる信号の歪みを算出できる。印加する信号を、信号を印加する部分で欲しい信号波形となるように変えることによって、プロ−ブの伝達特性による歪みを補正することができ、プロ−ブ端の信号を理想状態にすることができる。
また、伝達特性がわかっているため、プロ−ブからの信号を演算処理することで、プロ−ブ等の影響を取り除いた信号を演算により推測できる。
【００１６】
本発明で内蔵するマイクロ波回路は、分布定数理論を一部若しくは全部利用した回路であり、例えばフイルタ−、インピ−ダンス変換回路、伝送線路、アンプ、コンパレ−タ及び各種スタブ等が挙げられ、これらは単独若しくは複数であっても良い。例えば、測定のための回路が入った半導体チップ（例えば、ピンドライバ−、コンパレ−タ、アンプ等）をプロ−ブ上に配置すると良い。
【００１７】
プロ−ブのインピ−ダンスは、決められたインピ−ダンスになっていないと、被測定物との接点で反射が起きる。また、プロ−ブが長くなると、被測定物からみたプロ−ブインピ−ダンスを管理するのが難しくなる。アンプ等をプロ−ブ点に近い位置に内蔵すると、アンプまでのインピ−ダンスを管理すれば良いので、容易にインピ−ダンスを管理することができることと、アンプでアイソレ−ションをとることによって、伝送線路とプロ−ブ点の反射を押えることができるから、高確度の測定が可能となる。
【００１８】
また、インピ−ダンス変換回路をプロ−ブ点に配置することで、被測定物とプロ−ブとの接点部分のミスマッチを少なくすることができる。これは、従来のプロ−ブでは、難しかったことである。
コンパレ−タを内蔵すると、信号が減衰し、歪んだり、ノイズの影響を受けたりする前に、信号のレベルが判断できる。
【００１９】
フイルタ−等の回路は、決められた信号を取り出したり、群遅延時間を変えたり、インピ−ダンスを変えるために用いる。単独でも、つなぎあわせても用いることができる。
各種スタブは、伝送線路に並列若しくは直列に接続し、一方の回路のインピ−ダンスを、接続される他方の回路のインピ−ダンスに整合させる作用をするものである。
【００２０】
上記マイクロ波回路に加えて、能動素子を内蔵させると、信号を歪ませたり、減衰させたりすることなく、伝送することができる。インピ−ダンスの整合の取れていない回路でも、能動素子（アンプ等）をプロ−ブ内部に入れ、その出力インピ−ダンスを伝送線路のインピ−ダンスとマッチングをとることで、定在波の量を減らすことができ、信号の反射量を減らすことができるからである。
上記図１に示す実施例では、１つの電極の例を示したが、電極を多数設ける場合は、電極１とグラウンド３とを、絶縁材２を介して交互に多数積層すれば良い。また、図２に示す実施例の場合は、このまま多数積層すればよい。
【００２１】
上記図１及び図２に示す実施例では、電極１，１ａ，１ｂとグラウンド３，３′，３ａとを、バネ性を有する金属製薄板で形成している。これは、電極及びグラウンドとも可動するように構成するためであるが、可動させる必要がない場合は、必ずしもバネ性を有する金属製薄板でなくとも差し支えない。例えば、グラウンドは、デバイスに接続する必要がなければ、可動しないように構成しても差し支えない。
【００２２】
フアインピッチのプロ−ブとするには、電極１，１ａ，１ｂ及びグラウンド３，３′，３ａの薄板厚さは、０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１２ｍｍ以下とするのが良い。
このような薄板は、鋼、銅合金、タングステンまたは焼入れ帯鋼板から形成するのが好ましく、このような材質から形成すると、０．０２ｍｍという超薄板に容易に形成することができる。
【００２３】
しかしながら、適用目的によっては、電極１，１ａ，１ｂ、グラウンド３，３ａ及び絶縁材２，２ａは、薄板でなくとも良い。例えば、低い周波数の大電流デバイス等の検査に適用する場合は、電極、グラウンド及び絶縁材の厚さは、数ｍｍ〜数ｃｍの厚さにすることができる。
図１及び図２において、絶縁材２，２ａは、空気であっても良く、プロ−ブの先端部分の絶縁材２，２ａを空気とし、根元は隣接するプロ−ブを保持する目的から、樹脂等から形成した板体若しくはシ−ト状物としても良い。
【００２４】
電極１の被測定物への接触部及びグラウンドのデバイス等への接続部は、ニ−ドル構造として点接触にしても、或は面接触にしても差し支えない。
ウエハ−上のデバイスを測定する場合は、酸化膜を破る必要があることから、ニ−ドル構造の方が有利であり、デバイスの端子で測定する場合は、デバイスとプロ−ブとのミスマッチを減らすためにも、ある一定の広さとした面構造とするのが有利である。
【００２５】
また、電極部分のみ可動させるようにしても、電極とグラウンドとを一体として可動させるようにしても良い。
ニ−ドル構造とするには、例えば図１に示すように、薄板からなる電極１のニ−ドル部４の後方に切り欠き５を形成し、先端ニ−ドル部４が矢印で示すように、上下方向に弾性移動するようにすれば良い。
図２は、単一の電極の例を示すものであるが、電極を多数設ける場合は、図２に示すプロ−ブを多数積層するようにすれば良い。
【００２６】
本発明では、電極とグラウンドとは、板状に形成されているので、伝送ラインのライン幅を一定の法則に則って設計すれば良く、面方向のスペ−スの制約はないので、伝送線路上の誘導体に素子などを配置し、伝送線路と接続することで、容易にプロ−ブの中に、マイクロ波回路や能動素子を配置することができる。この場合、面の上に配置することができるので、プリント基板に部品を配置するような簡単な組み配技術で、回路を構成できる。
【００２７】
従来の同軸構造のプロ−ブの場合は、電源ライン・信号線等、他の信号線をプロ−ブの中に組み込むことは困難であった。仮に、同軸線路の中にものを配置すると、線路のインピ−ダンスが変わるが、その同軸線路のインピ−ダンスを物を配置した状態で、所定のインピ−ダンスに管理するのは難しいからである。
これに対し、本発明は、伝送ラインのインピ−ダンスを決める部分以外の部分に、デバイス・素子等を配置するので、プリント基板と同様に、同一面上に電源ライン・信号線等を容易に支障なく組み込み、回路を内蔵したプロ−ブを構成することができる。
【００２８】
また同軸構造のプロ−ブの場合は、被測定物のピン間が細くなると、導体が細いため、大電流を流すことができず、また直流抵抗値も上昇するため、ラインのロスも増大する。これに対し、本発明では、面方向の制約はないので、大電流デバイスをプロ−ブの中に配置しても、電流用の端子を広くすることで直流抵抗値を下げることができるので、比較的大きな電流を素子に供給することができる。このようにしても、同軸構造のプロ−ブと異なり、被測定物のピン間を広げる必要はない。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、プロ−ブにマイクロ波回路を内蔵させているので、プロ−ブから取り出した信号を正確に伝送することができ、しかもプロ−ブ点に近い部分で処理できるので、正確な処理データとして計算機に取り込むことができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す側面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す側面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す側面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ            電極
２，２ａ                  絶縁材（誘導体）
３，３ａ，３ｂ            グラウンド（ＧＮＤ）
４                        電極のニードル部
５                        切り欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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