JPS63152141A - プロ−ブカ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置の評価に際し高速度かつウ
ェハ状態での評価を可能とするプローブカードに関し、
特に多ピン化が容易な超高周波帯プローブカードに関す
る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕半導
体集積回路装置の高速化、高集積化（多ビン化）に伴な
い、集積回路の評価をウェハ状態で、かつ実働周波数帯
で行う技術は、開発効率向上の観点から近年ますます重
要になシつつある。特に、砒化ガリウムを用いた集積回
路装置（以下単に師ＩＣと称す）の登場により、実働周
波数帯域は数Ｇｂｉｔ　／　ｓｅｅにも達しつつある。

かかる状況においては以下に示す理由により、超高周波
帯かつ多ピン化が容易なプローブカードの重要性が増し
つつおる。すなわち、 （１）かかる超高周波帯におけるバクケージは高額であ
り、又組立等にも従来より高度な技術が要求される。従
って集積回路の選別を従来の如くパッケージ実装状態で
行う事は、パッケージ価格及び組立工数の無駄が多く低
コスト化の阻害要因となる。

（２）同じ理由により、開発効率を改善し得ない。

（３）集積回路の高速化に伴ない、パッケージの周波数
特性にも上限があるため、高速デバイスではチップ状態
での使用が増加する。即わち製造側はチップ状態で性能
を保障する必要が今後増加する。

しかるに、従来構造のプローブカードでは単に導体針を
並べるのみであシ、高周波に対する考慮が全くはられれ
ていないため、その周波数特性は高々数Ｍｂ／ｓｅｅで
あり、上記ＧａＡｓ　ＩＣの様々超高速デバイスへの適
用は不可能である事は明白であった。

一方、上記問題解決のため二種の超高周波帯プローブカ
ードが提案されている。以下図面により従来例につき説
明する。

第３図（ａ）は従来構造の超高周波帯グローブカードの
針先部分図である。同構造では、プローブカード上の高
周波信号線は、例えば０．８〜１ｆｆＩｍ程度の細径同
軸線３０２により形成され、タングステン等から成る中
心導体３０１により、ウェハ状態の集積回路入出力パッ
ドに接触する。上記プローブにおいて、周辺測定系及び
伝送系は超高速性の見地から５０Ω系で構成される事は
必定である。故に３０２の特性インピーダンスは５０Ω
で形成される。

更に通常ＧａＡｓ　ＩＣの如き超高周波デバイスでは入
力インピーダンスが高く、デバイス近傍で５００の終端
をとらねば不要な反射波を生じ、高周波化の妨げであっ
た。又、入力波形をモニタする必要もある。３０３は上
記問題点を解決するための手段として導入された、入力
波形モニタ同軸線であり、５０Ωの特性インピーダンス
を有する。３０２の他端で５００の入力インピーダンス
を有する測定器にて入力波形をモニタすると、波形モニ
タとデバイス近傍での終端を同時に達成し得る。本方式
ではクエ状態で２０ｂｉｔ／ｓｅｃまでの正確な評価が
可能である。

しかるに本方式では同軸線対の寸法によりピン数に上限
が存在し、実際には高周波信号線として数ピン−１０ビ
ンが最大である。従って本方式は多ビン高周波集積回路
へは適用し得ない。

他方、第３図（ｂ）は第２の従来構造を示す。本構造も
前記の従来例と同様な発想に基づき、伝送線路を同軸線
路からマイクロス）　ＩＪツブ線路で実現したものであ
る。同図において、３１１は誘電体基板（例えば厚さ０
．２５ｍｍのＡＮｚ　Ｏｓ　）　３１２はマイクロス）
１７ツプの接地面を形成する導体層、３１３と３１４と
は各々信号線と波形モニタ用伝送線であυ、両者共同−
面上に形成されている。更に３１５は例えば、全系統の
金属をバンプメッキして形成した導体部である。３１５
を介してウェハ状態の集積回路入出力端子に接融する。

本構造は先の従来例と同一の有効性を有する上に、上記
バンプメッキ部で集積回路入出力端子と接するため、同
軸線の場合と比し、接触部浮遊インダクタンスが小さく
、より高周波特性に優れると考えられる。一方、本構造
は、下記の欠点を有する。

（１）入力信号伝送線と波形モニタ伝送線路とが同一面
に形成されており、多ビン化が困難である。

（２）同一の理由により、入力信号線と波形モニタ信号
緑との間の電気的アイソレーションに問題が生ずる。本
問題点改善のためには、 （Ａ）　３１３と３１４との間隔を拡げる方法が考えら
れるが、本方法は多ビン化の要求に相反する。

（ロ）　３１３と３１４との間にシールドパターンを挿
入する。

本方法も又伝送線路対の同一平面上での占有面積を増加
せしめるだめの多ビン化は不可能である。

上記の様に従来構造によると、伝送線路対が同一平面上
に形成されているため、多ピン化は極めて困難である。

多ピン化の限界としては、上記の３１３と３１，１走の
間隙をストリップライン幅と同一とした場合、２５０μ
ｍの場合では、高周波用接触ポイント３１５のピッチと
して５００μｍ、又、基板厚１００μｍとして２００μ
ｍである。しかる江、上記の如く伝送機略対が同一平面
上にあるため、実際上は各々（て対し７００〜１０００
μｍ、３００〜５００μｎｔが限界である。しかるに集
積回路内での入出力端子間ピッチは多ビン化の傾向から
１６０μｍ〜２００１１ｍ或いはそれ以下となるため、
本方式の従来例によっても。

多ビン化の要求には応えられない事は明白である。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の超高周波帯プローブカードは、ビン数を損なう
事なく高周波特性達成のため、測定用高周波信号用伝送
線路及びモニタ用伝送線路の二種の線路対を、金属導体
又は多層の誘電体層の異なる層上に、かつその線路中心
軸は上記プローブカード鉛直方向より見て一致する様形
成し、実に、前記二種の伝送線路対は、該プローブカー
ド測定用接触点近傍で互いに電気的に接続される、前記
二種の伝送線路を含んで成るという特徴を有している。

〔実施例〕

次に本発明につき図面を参照して説明する。第１図は本
発明の第一の実施例として形成された超高周波帯プロー
ブカードを示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は（３１図
におけるＡ−Ａ／断面図である。

（ａ）、　（ｂ）両図において、１０７は例えば薄膜セ
ラミック基板を示す。近年厚さ５０μｍ以下のＡＩｈＯ
ａ板が形成可能となっている。本図でも厚さ５０μｍの
Ａｎ２０２を使用している。１０２はセラミック基板１
０７のウェハ側主表面に選択的に金属化層によ多形成さ
れた信号用マイクロストリップラインであり、１０４は
上記セラミック基板のウェハ逆側主表面に接地電極とし
て形成された金属化層である。本実施例では１０２とし
て５０μｍ厚のＡｆｉ２０．を使用しているため、信号
線用マイクロストリップライン１０２の幅は、特性イン
ピーダンス５０Ωを実現するため、約５０μｍと従来例
と比し極めて小さな値に設定可能である。１０５は、ウ
ェハ上被測定ＩＣの電極への接触用として選択バンブメ
ッキ法にて形成された接触用端子であシ、前述の様に寄
生インダクタンスは極めて小さい。

１０１は、セラミック基板上にポリイミド等の誘電体層
を数十μｍの厚さで堆積−ペースしたものである。１０
３は、セラミック基板１０７及びポリイミド層１０１か
ら成る多層構造基板上に選択的に形成された金属化層か
ら成るマイクロストリップラインである。本実施例では
前述した５０Ω終端と入力波形モニタとを兼ねた役割に
用いられる。１０３とポリイミド層１０１及び接地電極
１０４とにより、信号線１０２からはしゃへいされた独
立のマイクロストリップラインが形成される。更に１０
２と１０３とはその中心軸が互いに鉛直方向から見て一
致する様形成されるため、従来例の如く入力信号用伝送
線路とモニタ用伝送線路とが同一平面上には無いため、
ビン数の減少は生じない事は明らかである。又、ポリイ
ミドの比誘電率は通常３程度であるから、モニタ用マイ
クロストリップライン１０３の幅は特性インピーダンス
５０Ωを実現するため、ポリイミド層３０μｍとして幅
約６０μｍと設定まれでいる。以上の如く、２種のマイ
クロストリップライン１０２と１０３の幅はセラミック
基板１０７とポリミド層１０１とを適切に選定する事に
よりはぼ等しく実現できる事は明白である。

実に前述のように両者の幅を５０μｍ程度に設定する事
も又可能である。１０６は１０２と１０３と電気的に接
続するため通常の技術により形成された貫通孔と、１０
２と１０３とを電気的に接続する金属化層である。

〔実施例２〕 第２図（ａ）は本発明の第２の実施例平面図を、（ｂ）
は（ａ１図Ａ　−Ａ／断面図を示す。両図において２０
３は第１の接地電極として作用する金属板である。

２０１は金属板２０３のウェハ側主表面に３度陀渡シ多
層に形成されたポリイミド層を示す。２０２は第一回目
のポリイミド堆積後、選択的に形成された金属化層から
成る、モニタ用伝送線路である。

２０４は第２回目のポリイミド堆積後に第二の接地電極
として形成された金属化層を、２０３は第３回目のポリ
イミド堆積後に選択的に形成された金属化層から成る、
信号用マイクロストリップ線路である。実に２０５は選
択バンブメッキ法により形成された接触用端子、２０６
は２０２と２０３とを接続するための貫通孔及び金属化
層を示す。

本実施例においては信号用マイクロストリップ線路は、
２０３、ポリイミド層２０１及び第二の接地電極２０４
とにより形成され、実施例１において説明したように、
５０Ωの特性インビーダンスは、２０３と２０４との間
のポリイミド層厚さを３０μｍとすると、２０３の幅を
約６０μｍとする事により実現される。更に、本例のモ
ニタ用伝送線路は２０２とポリイミド層２０１及び二つ
の接地電極２０８と２０４とから構成される、平衡型ス
トリップ線路構造を採っている。この場合も、ポリイミ
ド層の厚さを数十μｍの範囲で適当に設定する事により
、２０２の幅を５０〜６０μｍ程度とした状態で５００
の特性インビーダンスを実現し得る。

又同図において２０７は、二つの接地電極２０４と２０
８を電気的に接続するだめの貫通孔及び金属化層である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、金属板及び誘電体層と
から成る多層基板上に、信号用高周波伝送線路及び終端
又はモニタ用高周波伝送線路とを異なる層にかつ、両者
の線路パターン中心軸が、前記基板の鉛直方向から見て
一致する様形成する事によプ、従来−例において問題と
なっていた、高周波特性を有する測定用ビン数の制限を
改善し大幅に向上せしめる事が可能である。

具体的には、従来技術では測定ビン間間隔は３００〜５
００μ７ｎが下限であったものを数十μｍ〜１００μｍ
程度と大幅に改善し得、かつ被測定回路上の入出力端子
間間隔１６０〜２００μｍに一致させる事も容易であシ
又高周波特性が損われる事もない。

本発明の説明では、信号用及びモニタ用信号伝送線路の
高密度化の観点から説明したが、本発明の方法が、上記
多層基板から成るプローブカード上に測定用の他の回路
素子を搭載させる方式においてもその高密度化高周波化
に有用である事は明かでちる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面及び断面図、第２図は
第二の実施例の平面及び断面図を示す。 又、第３図は従来技術による高周波プローブカードを示
す。 １０１・・・・・・ポリイミド層、１０２・・・・・・
信号用伝送回路、１０３・・・・・・モニタ用伝送回路
、１０４・・・・・・接地電極、１０５・・・・・・接
触用電極、１０６・・・・・・貫通孔及び金属化層、１
０７・・・・・・セラミック基板、２０１・−・・・・
ポリイミド層、２ｏ２・・・・・・モニタ用伝送線路、
２０３・・・・−・信号用伝送線路、２０４・・・・・
・接地電極、２０５・・・・・・接触用電極、２０６・
・・・・・貫通孔及び金属化層、２０７・・・・・・貫
通孔及び金属化層、２０８・・・・・・金属基板、３ｏ
１・・・・・・同軸中心導体、３０２・・・・・・信号
用伝送線、３０３・・・・・・モニタ用伝送線、３１１
・・・・・・セラミック基板、３１２・・・・・・接地
電極、３１３・・・・・・信号用マイクロスｌ−ＩＪツ
ブライン、３１４・・・・・・モニタ用マイクロストリ
、ツブライン、３１５・・・・・・接触用電極。 （ａ＞ 第　１７ ２０２、２０．３ ２０２．２０３ （α） 窄　２　フ （α） （ｂ） 第３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属導体又は多層の誘電体層からなるプローブカードに
   おいて、互いに異なる層に形成され、かつそれら線路パ
   ターン中心軸はプローブカード鉛直方向より見て一致す
   る様形成され、かつ上記プローブカードにおける測定用
   接触点近傍にて互いに電気的に接続される二種の伝送線
   路対を含んで成る事を特徴とする超高周波帯プローブカ
   ード。