(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装前のデバイスにプローブ針を当てて高周波特性を測定する高周波特性測定装置であって、
入力整合回路が形成された入力整合回路基板と、
前記入力整合回路基板と電気的に接続された第１同軸コネクタと、
前記入力整合回路基板と電気的に接続された複数の第１プローブ針と、
出力整合回路が形成された出力整合回路基板と、
前記出力整合回路基板と電気的に接続された第２同軸コネクタと、
前記出力整合回路基板と電気的に接続された複数の第２プローブ針と、
凹部が形成されたプレートとを備え、
前記入力整合回路基板と前記出力整合回路基板は、前記入力整合回路基板の入力整合回
路が形成された面、及び前記出力整合回路基板の出力整合回路が形成された面が前記凹部
に対向するように前記プレートに固定されたことを特徴とする高周波特性測定装置。
【請求項２】
実装前のデバイスにプローブ針を当てて高周波特性を測定する高周波特性測定装置であって、
入力整合回路が形成された入力整合回路基板と、
前記入力整合回路基板と電気的に接続された第１同軸コネクタと、
前記入力整合回路基板と電気的に接続された複数の第１プローブ針と、
出力整合回路が形成された出力整合回路基板と、
前記出力整合回路基板と電気的に接続された第２同軸コネクタと、
前記出力整合回路基板と電気的に接続された複数の第２プローブ針と、
凹部が形成された第１プレートと、
凹部が形成された第２プレートと、を備え、
前記入力整合回路基板は、前記入力整合回路基板の入力整合回路が形成された面が前記第１プレートの凹部に対向するように前記第１プレートに固定され、
前記出力整合回路基板は、前記出力整合回路基板の出力整合回路が形成された面が前記第２プレートの凹部に対向するように前記第２プレートに固定されたことを特徴とする高周波特性測定装置。
【請求項３】
前記入力整合回路基板のスルーホールに形成された第１金属パターンと、
前記出力整合回路基板のスルーホールに形成された第２金属パターンと、
前記第１金属パターンにより、前記入力整合回路と前記複数の第１プローブ針が電気的に接続され、
前記第２金属パターンにより、前記出力整合回路と前記複数の第２プローブ針が電気的に接続されたことを特徴とする請求項２に記載の高周波特性測定装置。
【請求項４】
ＤＣバイアス印加用回路基板を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波特性測定装置。
【請求項５】
前記入力整合回路は、前記デバイスの特性を測定するために最適化された第1プリマッチ回路で構成され、
前記出力整合回路は、前記デバイスの特性を測定するために最適化された第２プリマッチ回路で構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波特性測定装置。
【請求項６】
前記複数の第１プローブ針は、前記入力整合回路基板に直接接続されたパッドに固定され、
前記複数の第２プローブ針は、前記出力整合回路基板に直接接続されたパッドに固定されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波特性測定装置。
【請求項７】
前記入力整合回路と前記出力整合回路は、信号を伝送するプローブ針を切替えるスイッチを含むように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスの高周波特性の測定に用いられる高周波特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、信号を伝送するプローブ針（以後、単にプローブ針と称する）を１本有するコプレーナ型の高周波特性測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２３１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば大型のデバイスなどでは、入力側及び出力側にそれぞれ複数のパッドを有するものがある。コプレーナ型の高周波特性測定装置はプローブ針が１本であるので、複数のパッドを有するデバイスの高周波特性を測定できない。
【０００５】
複数のパッドを有するデバイスは、当該デバイスをパッケージに実装した後に高周波特性を測定していた。そのため、複数のパッドを有するデバイスの高周波特性を測定するにはコストと時間が必要であった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、低コストかつ短時間でデバイスの高周波特性を測定する高周波特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の発明に係る高周波特性測定装置は、実装前のデバイスにプローブ針を当てて高周波特性を測定する高周波特性測定装置であって、入力整合回路が形成された入力整合回路基板と、該入力整合回路基板と電気的に接続された第１同軸コネクタと、該入力整合回路基板と電気的に接続された複数の第１プローブ針と、出力整合回路が形成された出力整合回路基板と、該出力整合回路基板と電気的に接続された第２同軸コネクタと、該出力整合回路基板と電気的に接続された複数の第２プローブ針と、凹部が形成されたプレートとを備え、該入力整合回路基板と該出力整合回路基板は、該入力整合回路基板の入力整合回路が形成された面、及び該出力整合回路基板の出力整合回路が形成された面が該凹部に対向するように該プレートに固定されたことを特徴とする。
本願の発明に係る他の高周波特性測定回路は、実装前のデバイスにプローブ針を当てて高周波特性を測定する高周波特性測定装置であって、入力整合回路が形成された入力整合回路基板と、該入力整合回路基板と電気的に接続された第１同軸コネクタと、該入力整合回路基板と電気的に接続された複数の第１プローブ針と、出力整合回路が形成された出力整合回路基板と、該出力整合回路基板と電気的に接続された第２同軸コネクタと、該出力整合回路基板と電気的に接続された複数の第２プローブ針と、凹部が形成された第１プレートと、凹部が形成された第２プレートと、を備え、該入力整合回路基板は、該入力整合回路基板の入力整合回路が形成された面が該第１プレートの凹部に対向するように該第１プレートに固定され、該出力整合回路基板は、該出力整合回路基板の出力整合回路が形成された面が該第２プレートの凹部に対向するように該第２プレートに固定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高周波特性測定装置に複数のプローブ針が形成されているので、パッケージに実装する前に複数パッドを有するデバイスの高周波特性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【図２】高周波特性測定装置の測定対象となるトランジスタを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る高周波特性測定装置でトランジスタの高周波特性を測定することを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る高周波特性測定装置の変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る高周波特性測定装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態８に係る高周波特性測定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る高周波特性測定装置を示す図である。高周波特性測定装置１０は、入力部分１２と出力部分３２を備えている。入力部分１２は、第１プレート１４を備えている。第１プレート１４は、表面をメタルで覆われたプレートである。第１プレート１４には第１接続基板１６が固定されている。第１接続基板１６には複数のパッド１８が形成されている。複数のパッド１８はそれぞれが導電性の材料で形成されている。パッド１８には、第１プローブ針２０が固定されている。第１プローブ針２０は複数形成されている。そして、１つのパッド１８には１つの第１プローブ針２０が固定されている。このように、第１接続基板１６のパッド１８には第１プローブ針２０が固定されている。
【００１１】
第１プレート１４には、入力整合回路が形成された入力整合回路基板２２が固定されている。入力整合回路基板２２とパッド１８には、これらを接続するように第１ワイヤ２４が固定されている。複数の第１ワイヤ２４により、入力整合回路基板２２と複数の第１プローブ針２０とは電気的に接続されている。また、入力整合回路基板２２には第１同軸コネクタ２６が電気的に接続されている。第１同軸コネクタ２６は外部のチューナなどと接続されるものである。
【００１２】
続いて、出力部分３２について説明する。出力部分３２は、第２プレート３４を備えている。第２プレート３４は、表面をメタルで覆われたプレートである。第２プレート３４には第２接続基板３６が固定されている。第２接続基板３６には複数のパッド３８が形成されている。複数のパッド３８はそれぞれが導電性の材料で形成されている。パッド３８には、第２プローブ針４０が固定されている。第２プローブ針４０は複数形成されている。そして、１つのパッド３８には１つの第２プローブ針４０が固定されている。このように、第２接続基板３６のパッド３８には第２プローブ針４０が固定されている。
【００１３】
第２プレート３４には、出力整合回路が形成された出力整合回路基板４２が固定されている。出力整合回路基板４２とパッド３８には、これらを接続するように第２ワイヤ４４が固定されている。第２ワイヤ４４により、出力整合回路基板４２と複数の第２プローブ針４０とは電気的に接続されている。また、出力整合回路基板４２には第２同軸コネクタ４６が電気的に接続されている。第２同軸コネクタ４６は外部のチューナなどと接続されるものである。
【００１４】
図２は、高周波特性測定装置の測定対象となるトランジスタを示す図である。トランジスタ５０はウエハに形成されたデバイスである。実装前の、デバイスがウエハ上に形成された状態を「オンウエハ」と称する。オンウエハのトランジスタ５０は、複数のゲートパッド５２と複数のドレインパッド５４を備えている。トランジスタ５０のチャネル領域５６は、トランジスタ５０の長手方向に伸びている。
【００１５】
図３は、本発明の実施の形態１に係る高周波特性測定装置でトランジスタの高周波特性を測定することを示す図である。高周波特性測定装置１０によりトランジスタ５０の高周波特性を測定する際には、第１プローブ針２０をゲートパッド５２に当て、第２プローブ針４０をドレインパッド５４に当てる。
【００１６】
また、第１同軸コネクタ２６と第２同軸コネクタ４６は外部のチューナに接続される。そして、第１同軸コネクタ２６の端面で５０オームの特性インピーダンスとなるようにキャリブレーションを実施する。図１における破線は、同軸コネクタの端面でキャリブレーションを実施することを意味する。
【００１７】
高周波特性測定装置１０では以下のようにトランジスタ５０の高周波特性を測定する。第１同軸コネクタ２６から高周波信号を入力し、入力整合回路基板２２の入力整合回路、第１ワイヤ２４、パッド１８、及び第１プローブ針２０を介して、トランジスタ５０のゲートパッド５２にこれを伝播させる。
【００１８】
この高周波信号はトランジスタ５０によって増幅され、第２プローブ針４０、パッド３８、第２ワイヤ４４、及び出力整合回路基板４２の出力整合回路を伝播して、第２同軸コネクタ４６へ至る。こうして、外部のチューナにより各種の電気特性を評価する。
【００１９】
大ゲート幅のトランジスタでは、ゲートパッド（入力信号パッド）とドレインパッド（出力信号パッド）がそれぞれ複数形成されることがある。このような大ゲート幅のトランジスタの高周波特性の測定は、当該トランジスタを内部整合形ＨＰＡ（High Power Amplifier）パッケージなどに実装した後に行っていた。このように実装後にしか高周波特性を測定できない場合、パッケージのコストを要し、かつパッケージに時間がかかるので短時間での測定ができない。
【００２０】
ところが、本発明の実施の形態１に係る高周波特性測定装置１０によれば、トランジスタをオンウエハで測定できるので、トランジスタをパッケージに実装することなくその高周波特性を測定できる。よって低コストかつ短時間でトランジスタの高周波特性を測定できる。
【００２１】
また、高周波特性測定装置の入力整合回路及び出力整合回路を、パッケージに用いる予定のものと同等品とすることで、実際にはトランジスタをパッケージに実装することなしに、実装後の高周波特性を把握できる。これにより、どのような回路構成のパッケージにすべきかを迅速に判断できる。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る高周波特性測定装置１０の測定対象はトランジスタ５０としたが、複数の入力信号パッドと複数の出力信号パッドを有するデバイスであれば特に限定されない。
【００２３】
トランジスタのソース用にグランドパッドが形成されることがある。そこで、本発明の実施の形態１に係る高周波特性測定装置１０に、当該グランドパッドとの接触用のプローブ針を形成してもよい。
【００２４】
入力整合回路基板２２とパッド１８の接続には第１ワイヤ２４を用い、出力整合回路基板４２とパッド３８の接続には第２ワイヤ４４を用いたが、これらの接続をフリップチップ実装で用いるバンプ構造で実現してもよい。
【００２５】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置を示す図である。実施の形態１にて説明済みの部分については同一の符号を付して再度の説明を省略する。今後説明する図についても同様である。
【００２６】
入力整合回路基板２２は着脱用基板２８に固定されている。そして、着脱用基板２８は、ねじ２８ａにより第１プレート１４に固定されている。第１接続基板１６は着脱用基板２９に固定されている。そして、着脱用基板２９は、ねじ２９ａにより第１プレート１４に固定されている。第１同軸コネクタ２６はねじ２６ａにより第１プレート１４に固定されている。
【００２７】
出力整合回路基板４２は着脱用基板４９に固定されている。そして、着脱用基板４９は、ねじ４９ａにより第２プレート３４に固定されている。第２接続基板３６は着脱用基板４８に固定されている。そして、着脱用基板４８は、ねじ４８ａにより第２プレート３４に固定されている。第２同軸コネクタ４６はねじ４６ａにより第２プレート３４に固定されている。
【００２８】
本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置は、入力整合回路基板２２を取り外して他の入力整合回路基板と交換することができる。また、出力整合回路基板４２を取り外して他の出力整合回路基板と交換することができる。従って、複数の入力整合基板と複数の出力整合基板を用いてデバイスの高周波特性を測定することができるので、デバイス又はデバイスを含むパッケージの特性を容易に最適化できる。
【００２９】
本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置は、第１接続基板１６と第２接続基板３６を取り外して他の接続基板と交換することができる。これにより例えば、入力（出力）信号パッドの数や幅の異なるトランジスタに対しても、それに応じたプローブ針を有する接続基板に交換できる。
【００３０】
本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置は、第１同軸コネクタ２６と第２同軸コネクタ４６を取り外して他の同軸コネクタと交換することができる。これにより例えば、同軸コネクタの破損の際に新しい同軸コネクタに容易に交換できる。また、測定環境に合わせて、同軸コネクタの形状を変えることもできる。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置の変形例を示す図である。この高周波特性測定装置は、１枚のプレート１５に、着脱用基板２８、２９、４８、及び４９、並びに第１同軸コネクタ２６、及び４６が固定されている。すなわち、入力整合回路基板２２、第1接続基板１６、第1同軸コネクタ２６、出力整合回路基板４２、第２接続基板３６、及び第２同軸コネクタ４６が取り外し可能なように、１枚のプレート１５に固定されている。これにより、デバイスの全てのパッドに対してプローブ針を一括して当てることができる。
【００３２】
本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置では、各部品をねじ止めすることで各部品を交換可能とした。しかしながら、上述の各部品を交換可能とすれば本発明の効果を得ることができるので、入力整合回路基板２２、第１接続基板１６、及び第１同軸コネクタ２６が取り外し可能なように第１プレートに固定され、出力整合回路基板４２、第２接続基板３６、及び第２同軸コネクタ４６が取り外し可能なように第２プレートに固定されてもよい。
【００３３】
本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置では、複数の部品が交換可能となっているが、目的に応じてこれらの部品のうちのいずれか１つが交換可能となるようにしてもよい。
【００３４】
また、例えば、入力整合回路基板２２と第１接続基板１６を１つの着脱用基板に固定してもよい。なお、本発明の実施の形態２に係る高周波特性測定装置は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である（今後の実施の形態も同様である）。
【００３５】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る高周波特性測定装置を示す図である。高周波特性測定装置６０は、第１プレート１４と第２プレート３４を１枚のプレート６２の上に形成している。
【００３６】
これにより、プローブ針（第１プローブ針２０及び第２プローブ針４０）を容易に一括してトランジスタ５０のパッド（ゲートパッド５２及びドレインパッド５４）に当てることができる。特に、オンウエハのトランジスタの全数検査（測定）を行う場合、プローブ針の取り扱いが容易となる。
【００３７】
図７は、本発明の実施の形態３に係る高周波特性測定装置の変形例を示す図である。高周波特性測定装置７０は、測定ユニット８０、８２、及び８４を備えている。各測定ユニットは図６の高周波特性測定装置に相当する。そのため、測定ユニット１つについて１つのトランジスタを測定することができる。全ての測定ユニット８０、８２、及び８４は１枚のプレート７２に固定されている。よって、複数のトランジスタに一括してプローブ針を当てた状態で、一括又は連続して当該複数のトランジスタの測定ができるのでスループットを向上できる。なお、高周波特性測定装置７０が備える測定ユニットの数は任意である。
【００３８】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る高周波特性測定装置の断面図である。図８に示さない構成は図１と同様である。図８Ａについて説明する。第１プレート１４には凹部１４ａが形成されている。そして、入力整合回路基板２２は、入力整合回路が形成された面２２ａが凹部１４ａに対向するように第１プレート１４に固定されている。
【００３９】
入力整合回路基板２２にはスルーホール２２ｂが形成されている。そして、スルーホール２２ｂには金属パターン２２ｃが接続されている。従って、入力整合回路基板２２の信号線路はスルーホール２２ｂ及び金属パターン２２ｃにより表面側に取り出されている。金属パターン２２ｃに前述の第１ワイヤを接続することで、入力整合回路基板２２の電気的接続が確保される。
【００４０】
図８Ｂについて説明する。第２プレート３４には凹部３４ａが形成されている。そして、出力整合回路基板４２は、出力整合回路が形成された面４２ａが凹部３４ａに対向するように第２プレート３４に固定されている。
【００４１】
出力整合回路基板４２にはスルーホール４２ｂが形成されている。そして、スルーホール４２ｂには金属パターン４２ｃが形成されている。従って、出力整合回路基板４２の信号線路はスルーホール４２ｂ及び金属パターン４２ｃにより表面側に取り出されている。金属パターン４２ｃに前述の第２ワイヤを接続することで、出力整合回路基板４２の電気的接続が確保される。
【００４２】
ところで、トランジスタをパッケージに実装する場合、入力整合回路と出力整合回路はキャップでシールドされる。従って、高周波特性測定装置による測定によって、パッケージされたトランジスタの高周波特性と近い特性を得るためには、測定環境を近似させることが望ましい。本発明の実施の形態４に係る高周波特性測定装置によれば、入力整合回路が凹部１４ａによりシールドされ、出力整合回路が凹部３４ａによりシールドされる。従って、実際にパッケージされたトランジスタの高周波特性と近い特性を得ることができる。
【００４３】
更に、入力及び出力整合回路が形成された面が外部に露出しないので、予期しない外部からの機械的なストレスを避けることもできる。
【００４４】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５に係る高周波特性測定装置を示す図である。高周波特性測定装置１００は、ＤＣバイアス印加用回路基板１０２が第１プレート１４に固定されたことを特徴とする。
【００４５】
高周波特性測定装置は、トランジスタを実装したパッケージと同条件で測定できる限りにおいて、測定系を簡素化することが望ましい。そこで、高周波特性測定装置１００にＤＣバイアス印加用回路基板１０２を組み込むことにより、測定系の構成を簡素化し検査作業者の負担を軽減することが出来る。具体的には、外部測定系に組み込まれるバイアスティーが不要となる。また、例えば、並列抵抗等の安定化回路を整合回路近傍に配置することで、発振を抑制しながら高周波特性を測定することができる。
【００４６】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６に係る高周波特性測定装置を示す図である。高周波特性測定装置１１０の入力整合回路は、デバイスの特性を測定するために最適化された第1プリマッチ回路１１２で形成されている。また、出力整合回路は、デバイスの特性を測定するために最適化された第２プリマッチ回路１１４で形成されている。
【００４７】
実施の形態５までの入力整合回路及び出力整合回路は、パッケージに用いられる入力整合回路及び出力整合回路と同等品である。しかしながら、高周波特性測定装置１１０は、第１プリマッチ回路１１２と第２プリマッチ回路１１４を用いることでパッケージよりもシンプルな構成であり、トランジスタの特性測定を目的に構成される。高周波特性測定装置１１０では例えば、トランジスタの最大出力を引き出すインピーダンスなどを調査する。また、高周波特性測定装置１１０によれば、チューナを用いたロード、ソースインピーダンスを変化させた場合のトランジスタ特性の把握を容易に行うことが出来る。
【００４８】
実施の形態７．
図１１は、本発明の実施の形態７に係る高周波特性測定装置を示す図である。高周波特性測定装置１２０は、パッド１８が入力整合回路基板１２２と直接接続され、パッド３８が出力整合回路基板１２４に直接接続されている。
【００４９】
高い周波数を用いる場合は、ワイヤのインダクタンス成分により所望の特性を実現できないことがある。ところが、高周波特性測定装置１２０によれば、ワイヤを用いていないのでワイヤのインダクタンス成分をなくすことができる。
【００５０】
実施の形態８．
図１２は、本発明の実施の形態８に係る高周波特性測定装置を示す図である。高周波特性測定装置１３０は、整合回路部分をＳＰＮＴスイッチ１３２、及び１３４で構成したことが特徴である。そして、ＳＰＮＴスイッチ１３２には第１群プローブ針１３２ａと第２群プローブ針１３２ｂが固定されている。ＳＰＮＴスイッチ１３４には第１群プローブ針１３４ａと第２群プローブ針１３４ｂが固定されている。
【００５１】
トランジスタ１４０に第１群プローブ針１３２ａ及び１３４ａが当てられ、トランジスタ１４２に第２群プローブ針１３２ｂ及び１３４ｂが当てられる。このように、複数のトランジスタに同時にプローブ針を当てた状態で、ＳＰＮＴスイッチ１３２及び１３４を切替えることでトランジスタを個別に測定する。これにより測定のスループットを向上させることが可能となる。
【００５２】
なお、整合回路をＳＰＮＴスイッチに置き換えずに、整合回路の外側にＳＰＮＴスイッチを配置しても、測定系統を１系統としつつスイッチによる切り替えが可能となる。
【００５３】
本発明の実施の形態８に係る高周波特性測定装置は、複数の第１プローブ針及び複数の第２プローブ針のプローブ針の数が、一度に複数のデバイスにコンタクトできる数となっている。そして、入力整合回路と出力整合回路は、複数のデバイスのそれぞれを順次測定するように、信号を伝送するプローブ針を切替えるスイッチを含むように構成されている。これらの特徴を失わない範囲において様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  高周波特性測定装置、  １２  入力部分、  １４  第１プレート、  １６  第１接続基板、  １８，３８  パッド、  ２０  第１プローブ針、  ２２  入力整合回路基板、  ２６  第１同軸コネクタ、  ３２  出力部分、  ３４  第２プレート、  ３６  第２接続基板、  ４０  第２プローブ針、  ４２  出力整合回路基板、  ４６  第２同軸コネクタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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