(57)【要約】  垂直プローブアレイにおけるプローブ間のクロストークは、プローブアレイのガイドプレート間に配置された接地された金属の支持部を用いることによって低減される。金属の支持部は、金属の支持部によって互いに横方向に分離されたポケットを含み、それにより、異なるポケット内のプローブは互いに電気的にシールドされる。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気デバイスを試験するように構成された垂直プローブアレイであって、
第１のガイドプレートと、
第２のガイドプレートと、
２つ以上の垂直プローブであって、各々が、前記第１のガイドプレート及び前記第２のガイドプレートの対応する孔を通過するように構成される、該２つ以上の垂直プローブと、
前記第１のガイドプレート及び前記第２のガイドプレートとの間に配置された金属の支持部とを備え、
前記金属の支持部は、前記第１のガイドプレートと前記第２のガイドプレートとの間に延在する２つ以上のポケットを含み、前記２つ以上の垂直プローブは、前記２つ以上のポケット内に配置され、
前記金属の支持部は接地され、それによって前記２つ以上のポケットから選択される異なるポケットのプローブ間の電気的絶縁が、前記接地がない場合より高くなるように構成されたことを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の垂直プローブアレイであって、
前記第１のガイドプレート及び前記第２のガイドプレートは、電気的に絶縁性であることを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項３】
請求項１に記載の垂直プローブアレイであって、
前記第１のガイドプレート及び前記第２のガイドプレートは、導電性であることを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項４】
請求項３に記載の垂直プローブアレイであって、
前記第１のガイドプレート及び前記第２のガイドプレートは、いずれも絶縁基板上に堆積された金属の層を含むことを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項５】
請求項３に記載の垂直プローブアレイであって、
前記第１のガイドプレートと前記第２のガイドプレートは、いずれも絶縁基板に接合された金属の層を含むことを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項６】
請求項３に記載の垂直プローブアレイであって、
前記２つ以上の垂直プローブのうちの少なくとも１つは、前記第１のガイドプレートと前記第２のガイドプレートから電気的に絶縁されている１つ以上の信号プローブであることを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項７】
請求項６に記載の垂直プローブアレイであって、
前記信号プローブが、前記第２のガイドプレートから電気的に絶縁されている電気信号用の信号経路と、前記第１のガイドプレートと前記第２のガイドプレートに電気的に接続されている接地経路とを有するマルチパスプローブであることを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項８】
請求項１に記載の垂直プローブアレイであって、
前記金属の支持部の接地接続は、前記２つ以上の垂直プローブのうちの他のプローブから前記金属の支持部によって絶縁されている信号プローブの１ｍｍ以内に配置されることを特徴とする垂直プローブアレイ。
【請求項９】
請求項１に記載の垂直プローブアレイであって、
前記金属の支持部の１つのポケットから前記金属の支持部の別のポケットへのプローブ間クロストークは、所定の周波数範囲内で１０ｄＢ以上減少することを特徴とする垂直プローブアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路を試験するためのプローブアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブアレイとして構成された垂直プローブは、電気デバイス及び回路を試験するためによく使用される。そのようなプローブアレイの１つの一般的な構成では、各プローブの上部及び下部がどこに配置されるかを決定するためにプローブ用のガイドプレートが使用される。このようにプローブの位置を制御することにより、プローブ位置の正確な制御が可能となり、それによって狭い間隔で配置されたプローブのアレイを使用することが可能にする。
【０００３】
場合によっては、被試験デバイスがかなり高い周波数で動作し、そのようなプローブアレイ内のプローブからプローブへのクロストークが、大きな問題になることがある。プローブアレイ内のプローブの間隔は典型的には被試験デバイス上の接点の間隔によって決定され動かせないので、プローブをさらに離間させることによってクロストークを減少させることは通常は解決のための選択肢とならない。従って、そのようなプローブアレイにおけるクロストークを減少させることが当該技術分野における進歩となろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００１５２８９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示では、ガイドプレート間に２つ以上のポケットを有する金属の支持部を配置することによって垂直プローブアレイ内のプローブ間のクロストークが低減させる。ポケットは金属の支持部を貫通する孔で、金属の支持部自体は接地される。結果として、異なるポケットを通過する別のプローブは、金属の支持部によって提供される介在接地面によって相互にさらに電気的に隔離される。金属の支持部の接地は、隔離を必要とする信号プローブにできる限り近いところで行うのが好ましい。
【０００６】
金属の支持部内のポケットをどこに配置するかについては、任意の配置を採用することができる。選択肢としては、各プローブにつき１つのポケットを設けること、及びプローブ相互の近接性に基づき及び／またはポケットによって実際に相互にさらなる電気的隔離の必要があるプローブがいずれか基づきプローブ群をポケット内にグループ化すること等が挙げられる。ガイドプレートは、金属のガイドプレートでも、絶縁性のガイドプレートでもよい。金属のガイドプレートが使用される場合、プローブのいくつかはガイドプレートに電気的に接触可能とすることができる（例えば、接地プローブ）。他のプローブ（例えば、信号プローブ）はガイドプレートから効果的に絶縁される必要があろう。この絶縁を得るための１つのアプローチは、本発明者による米国特許出願第２０１５／００１５２８９号明細書（特許文献１）に記載されており、この特許文献の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。この特許文献の要点は、互いに絶縁された信号経路と二次的な導電経路とを有するマルチパスプローブを使用することである。このマルチパスプローブは信号経路がガイド板から絶縁されたままの状態で、プローブの二次的な導電経路をガイドプレートに電気的に接続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術のプローブアレイを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来技術のプローブアレイを示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態によるプローブアレイを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態によるプローブアレイを示す図である。
【図３】図３は、従来のプローブアレイのモデル解析で得たクロストークの結果を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態によるプローブアレイのモデル解析で得たクロストーク結果を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、導電性ガイドプレートを提供するための２つの選択肢の一方を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、に導電性ガイドプレートを提供するための２つの選択肢の他方を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明をより良く理解するために、図１Ａ及び図１Ｂに示されるような典型的な従来技術の垂直プローブアレイ１０２を検討しておくことが役立つ。図１Ａは上面図であり、図１Ｂは、図１Ａの線１０４に沿った側面図である。この例は、上部ガイドプレート１０６と、下部ガイドプレート１０８と、ガイドプレートを支持するように構成されたスペーサ１１０とを含む。ガイドプレートはプローブ用の孔１１６を画定し、２つのプローブ１１２及び１１４が２つの孔に配置された形で示されている。図１Ｂに見られるように、エアギャップ１１８が、２つのガイドプレートを、それらの領域の大部分にわたって離隔している。
【０００９】
上記のように、このタイプのプローブアレイにおける電気的クロストークは、特に１ＧＨｚ以上の周波数において問題となり得る。この例では、互いに近接しているプローブ１１２及び１１４には、望ましくないクロストークが生ずる可能性がある。多くのＲＦデバイスは、試験中の信号間のクロストークについて非常に厳しい仕様を有しており、この仕様は、全てのピンが２つのガイドプレート間の共通の１つのキャビティ内にあり、数１０ミクロンから数１００ミクロンの間隔で配置されている典型的な垂直プローブヘッドでは達成困難である。一般的なクロストーク要件は−３０ｄｂ以上である。両プローブ間の容量性及び誘導性のカップリングが、試験によって定量化しようとしているデバイス自体によるクロストークの測値ではない、カップリングに起因するプローブ上への信号の出現をもたらす。このクロストークは通常、測定対象の領域でパフォーマンスを−２０ｄｂ程度に限定してしまう。しかし、ガイドプレートを保持するために使用される金属の支持部にポケットを形成し、金属の壁がこれらの信号プローブの間に存在するように高感度の信号ピンを配置することによって、信号プローブ間でのより良い分離を達成できる。この方法で通常１０ｄｂ以上の追加の電気的な隔離が得られ、ヘッドを使用するプローブカードが顧客の要件を満たすか否かの違いをもたらし得る。
【００１０】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態によるプローブアレイを示す図である。この垂直プローブアレイ２０２は、第１のガイドプレート２０４と、第２のガイドプレート２０６と、２つ以上の垂直プローブ（ここでは垂直プローブ２２０及び２２２として示されている）を含む。垂直プローブのそれぞれは、第１及び第２のガイドプレートの対応する孔２２４を通過するように構成される。金属の支持部２０８は、第１及び第２のガイドプレートの間に配置される。金属の支持部は、第１のガイドプレートと第２のガイドプレートとの間に延在する２つ以上のポケットを含み、垂直プローブは、この２つ以上のポケット内に配置される。ここでポケットとは、金属の支持部の材料によって互いに横方向に隔てられているガイドプレート間のエアギャップである。この例では、ポケットはポケット２１２（左側の大きいポケット）、ポケット２１４（右側の大きいポケット）、ポケット２１６（中央の小さいポケット）及びポケット２１８（ポケット２１６の右側の小さいポケット）である。ポケットは上面図では見えない位置にあるので、図２Ａでは破線で示されている。金属の支持部２０８は接地（２１０）され、これはプローブ間に連続した接地シールドを形成することによって異なるポケット内のプローブ間の電気的絶縁を向上させる。この例では、プローブ２２０とプローブ２２２は異なるポケット内にあるので、プローブ間のクロストークは減少する。
【００１１】
第１及び第２のガイドプレートは電気的に絶縁性か、または導電性であり得る。ガイドプレートが導電性である場合には、以下により詳細に説明するようにプローブアレイにおける信号を伝送するためにさらなる手段が必要とされる。
【００１２】
図３は、従来のプローブアレイのモデル解析で得たクロストークの結果を示す。図４は、他の点では図３のプローブアレイと同様な、本発明の実施形態によるプローブアレイについてのモデル解析で得たクロストークの結果を示す。図４を図３と比較すると分かるように、ポケットを使用することで、同じピンレイアウトでクロストークが１０から１５ｄｂ減少した。ここでは単純なスロットが図示されているが、ポケットが角度付き、くの字、または他の多面体形状とることが必要な場合には、より複雑な幾何学的特徴を有するピンレイアウトが使用されてもよい。２つのスロットが示されているが、必要があれば複数のポケットを使用することができる。一般的なプローブと金属のガイドプレートの場合について図示されているが、同じアプローチが、スプリングプローブ以外の非金属のガイドプレート構造や垂直プローブピン（例えば、他のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ピンまたは一般的なＣｏｂｒａ（登録商標）カードで使用されるスタンプ付きワイヤピンなど）にも有効である。好ましくは、金属の支持部の１つのポケットから金属の支持部の別のポケットへのプローブ間クロストークが、所定の周波数範囲において１０ｄＢ以上減少するように構成する。
【００１３】
図５は、本発明の第２の実施形態を示す。この例は、図２Ｂの例と類似しているが、接地接続５１４がガイドプレート２０６上に明示的に示されている点が異なり、また、この例ではガイドプレートは導電性とする。シールドを正しく動作させるには、絶縁する必要がある信号プローブにできるだけ近い信号リターン電流を得るために、支持部を接地する必要がある。１つ、２つ、またはそれ以上の接地接続を、信号ピンが被試験デバイスと接触する場所に近接させ、かつ間隔をおいて使用できる。ファズボタンは、ここで使用可能な取り外し可能な接続方法の１つとして、ファズボタンの使用がである。これに使用できるものとして、この機能専用のＭＥＭピンまたはポゴピンもある。好ましくは、金属の支持部の接地接続は、金属の支持部によって他のプローブから隔離されている信号プローブの１ｍｍ以内に配置される。
【００１４】
図５の例のように導電性ガイドプレートを使用すると、シールドと接地を向上させることができるが、プローブアレイ内のプローブがすべて短絡するのを防止するための特別な対策が必要となる。プローブアレイ内のいくつかのプローブは接地プローブであり、ガイドプレートへの電気的接続が許容される。図５には、グランドプローブ５０２の例が示されている。プローブアレイ内の他のプローブは、第１及び第２のガイドプレートから絶縁されている電気信号のための信号経路を提供しなければならない信号プローブである。そのような信号プローブを、第１及び第２のガイドプレートに電気的に接続されている接地経路も同時に提供するマルチパスプローブにすることもできる。図５の左側のプローブはマルチパスプローブの一例である。この構成には、信号経路５０４、電気的絶縁体５０６、５０８、接地経路５１０、５１２が設けられている。マルチパスプローブに関するさらなる詳細は、特許文献１（本発明者による上記の米国特許出願第２０１５／００１５２８９号明細書）に記載されている。
【００１５】
場合によっては、金属を絶縁基板と組み合わせることによって導電性ガイドプレートを設けることが好ましい。図６Ａは、そのような構造を提供する第１の選択肢を示し、絶縁基板６０２及び金属層６０４が別々に製造されてから、互いに結合されたものである。図６Ｂは、そのような構造を提供する第２の選択肢を示し、金属層６０８が絶縁基板６０６上に堆積されている。
【００１６】
上記のようなポケットを有するプローブアレイ用の金属の支持部は、従来の微細加工技術または従来の機械加工技術を用いて製造できる。金属の支持部と導電性ガイドプレートとの間の電気的接続は、導電性接着剤などを使用して達成することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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