Зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем

3онд содержит коаксиальный разъем, коаксиальную линию передачи, воздушную копланарную линию передачи из плоских упругих проводников. Проводники воздушной копланарной линии передачи имеют выступы для контактирования с контактными площадками планарных элементов интегральных схем. На торцах проводников коаксиальной линии передачи выполнены прорези. В этих прорезях токопроводящим клеем закреплены проводники воздушной копланарной линии передачи. На конце коаксиальной линии передачи в области прорезей размещена диэлектрическая втулка. На поверхность коаксиальной линии передачи нанесен слой, поглощающий СВЧ-излучение. Изобретение направлено на упрощение технологии изготовления зонда, обеспечение воспроизводимости его электрических характеристик, повышение его надежности и долговечности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к устройствам для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем на полупроводниковых или диэлектрических пластинах.

Известен зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем, который содержит коаксиальный разъем для соединения с измерительной аппаратурой, коаксиальную линию передачи с поглощающим СВЧ-излучение слоем на ее поверхности и воздушную копланарную линию передачи [1]. На концах плоских упругих проводников упомянутой воздушной копланарной линии передачи созданы специальные выступы для кратковременного контактирования с контактными площадками планарных элементов интегральных схем. Соединение проводников коаксиальной линии передачи с проводниками воздушной копланарной линии передачи выполнено внахлест. С целью повышения прочности конструкции проводники воздушной копланарной линии передачи на части своей длины закреплены между двумя диэлектрическими брусками, которые в свою очередь закреплены в корпусе, из-за чего конструкция в целом не осесимметрична.

Недостатком данного зонда является избыточное затухание СВЧ-сигнала в зонде вследствие увеличения длины копланарной линии передачи из-за наличия диэлектрических брусков.

Кроме того, наличие брусков усложняет технологию изготовления зонда, что ведет к увеличению его стоимости.

Отсутствие осевой симметрии не позволяет реализовать возможность увеличения его надежности.

Известен зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем - прототип, который также содержит коаксиальный разъем для соединения с измерительной аппаратурой, коаксиальную линию передачи с поглощающим СВЧ-излучение слоем на ее поверхности и воздушную копланарную линию передачи [2]. На концах плоских упругих проводников упомянутой воздушной копланарной линии передачи созданы специальные выступы для кратковременного контактирования с контактными площадками планарных элементов интегральных схем. Соединение коаксиальной линии передачи с воздушной копланарной линией передачи образовано непосредственно напайкой внахлест проводников копланарной линии передачи на срезанные под углом к оси проводники коаксиальной линии передачи. Конструкция также не осесимметрична.

Отсутствие в данной конструкции зонда диэлектрических брусков снизило затухание СВЧ-сигнала в зонде, а следовательно, улучшило электрические характеристики зонда.

Недостатком данной конструкции является низкая прочность соединения проводников коаксиальной и воздушной копланарной линий передач внахлест. Более того, соединение центрального проводника копланарной линии пайкой на ослабленный косым срезом центральный проводник коаксиальной линии делает конструкцию зонда еще менее прочной, а следовательно, не обеспечивается воспроизводимость электрических характеристик, высокая надежность и долговечность.

Техническим результатом изобретения является обеспечение воспроизводимости электрических характеристик, повышение надежности и долговечности, упрощение технологии изготовления зонда при сохранении электрических характеристик.

Технический результат достигается тем, что в известном зонде для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем, содержащем коаксиальный разъем, коаксиальную линию передачи с поглощающим СВЧ-излучение слоем на ее поверхности, воздушную копланарную линию передачи из плоских упругих проводников, которые на одном конце соединены непосредственно с проводниками коаксиальной линии передачи, а на другом конце имеют выступы для контактирования с контактными площадками планарных элементов интегральных схем, воздушная копланарная линия передачи соединена с коаксиальной линией передачи соосно, в месте их соединения на торцах проводников коаксиальной линии передачи выполнены прорези, глубина которых превышает в 5-10 раз толщину проводника копланарной линии передачи, при этом проводники копланарной линии передачи закреплены токопроводящим клеем в этих прорезях, а на конце коаксиальной линии передачи в области прорезей размещена втулка из диэлектрика, длина которой в 2-3 раза превышает глубину прорези.

Втулка из диэлектрика может быть выполнена из фторопласта.

Зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем может быть снабжен держателем, обеспечивающим наклон оси зонда на угол около 30 градусов по отношению к плоскости интегральной схемы.

Предложенная конструкция зонда имеет следующие преимущества.

Во-первых, воздушная копланарная линия передачи соединена с коаксиальной линией передачи соосно, конструкция зонда в целом осесимметрична, в результате зонд можно вращать вокруг его оси в держателе на угол 180 градусов. При этом после поворота может быть использована другая сторона контактных выступов воздушной копланарной линии передачи, что позволит увеличить долговечность зонда вдвое.

Во-вторых, закрепление проводников копланарной линии передачи токопроводящим клеем в совокупности с их расположением в прорезях, выполненных на торцах проводников коаксиальной линии передачи, обеспечивает высокую прочность соединения, а следовательно, надежность и долговечность зонда.

Кроме того, использование клея вместо припоя в этом соединении упрощает технологию изготовления зонда.

В-третьих, наличие втулки из диэлектрика заданной длины в области прорезей коаксиальной линии передачи обеспечивает точную взаимную стыковку проводников коаксиальной и воздушной копланарной линий передач в осевом и радиальном направлениях, что обеспечивает воспроизводимость электрических характеристик.

Втулка из диэлектрика заданной длины служит также достаточной опорой для центральных проводников обеих линий передач, что позволяет исключить диэлектрик в качестве опоры в остальной части коаксиальной линии и благодаря этому снизить потери СВЧ-сигнала в коаксиальной линии передачи.

Выполнение прорезей на торцах проводников коаксиальной линии передачи в месте их соединения с воздушной копланарной линией передачи глубиной менее пятикратной толщины проводника копланарной линии передачи снижает прочность конструкции, а более десятикратной нецелесообразно, так как не ведет к дальнейшему увеличению прочности.

Выполнение втулки из диэлектрика на конце коаксиальной линии передачи в области прорезей длиной менее двух глубин прорезей может привести к вытеканию клея из прорези, и изменению конфигурации проводников коаксиальной линии передачи и как следствие к ухудшению электрических характеристик, а более трех глубин приводит к увеличению СВЧ-потерь.

Изобретение поясняется чертежом, а, б, в.

На чертеже,а дан общий вид зонда.

На чертеже,б дано увеличенное изображение области А, а именно изображение соединения коаксиальной и воздушной копланарной линий передач.

На чертеже,в дано сечение области А плоскостью, проходящей через ось зонда перпендикулярно плоскости чертежа.

На чертеже, а, б, в обозначены:

- коаксиальный разъем - 1,

- коаксиальная линия передачи - 2,

- слой, поглощающий СВЧ-излучение - 3,

- воздушная копланарная линия передачи - 4,

- контактные выступы на концах проводников воздушной копланарной линии передачи - 5,

- токопроводящий клей - 6,

- прорези на торцах проводников коаксиальной линии передачи - 7,

- втулка из диэлектрика - 8,

- интегральная схема на пластине - 9,

- держатель зонда-10.

Пример конкретного выполнения и работы зонда.

Из прутка латуни марки ЛС59-1 изготавливают центральный и внешний проводники диаметром 0,7 и 3 мм соответственно для коаксиальной линии передачи 2 на соответствующих торцах обоих проводников коаксиальной линии передачи выполняют прорези 7 глубиной 0,8 мм.

Из ленты толщиной 0,1 мм бронза марки БрБ2 делают заготовку воздушной копланарной линии передачи 4.

Изготавливают втулку из диэлектрика 8 длиной, равной 2 мм, используя фторопласт марки 4.

Производят сборку зонда, для чего:

- коаксиальный разъем 1 сечения 3,5/1,52 мм соединяют с проводниками коаксиальной линии передачи 2,

- на другом конце коаксиальной линии передачи 2 размещают втулку из диэлектрика 8 - фторопласта,

- в прорези 7 на торцах проводников коаксиальной линии передачи вносят токопроводящий клей 6 марки ЭЧЭ-С,

- в прорези 7 с токопроводящим клеем 6 вводят до упора во втулку из диэлектрика 8 соответствующие концы проводников воздушной копланарной линии передачи 4, при этом жестко фиксируют положение вышеназванных деталей с помощью специального приспособления,

- производят прогрев сборки зонда с целью полимеризации токопроводящего клея 6 в печи при температуре 120°С в течение 1,5 часа,

- на готовый зонд наносят слой из поглощающего СВЧ-излучение материала 3, например из ферроэпоксида в форме втулки, а затем зонд помещают в держатель зонда 10, закрепленный в измерительной аппаратуре, например в измерителе S-параметров, и проводят контроль электрических характеристик зонда.

Примеры 2-3.

Аналогично примеру 1 были изготовлены зонды, но с глубиной прорезей, равной 0,5 мм и 1 мм, и длиной втулки 1 мм и 3 мм соответственно.

Для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем на пластине 9, например, из арсенида галлия, зонд помещают в держатель зонда 10, закрепленный в измерительной аппаратуре, например, в измерителе S-параметров, контактные выступы на концах проводников копланарной линии передачи 5 зонда приводят в контакт с контактными площадками планарных элементов интегральных схем пластины из арсенида галлия 9 и проводят измерение электрических характеристик планарных элементов интегральных схем.

Таким образом, предлагаемый зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем позволит по сравнению с прототипом:

во-первых, обеспечить хорошую воспроизводимость электрических характеристик, то есть увеличить процент выхода годных,

во-вторых, увеличить надежность и долговечность зонда при сохранении электрических характеристик, например, уровни вносимых потерь и потерь на отражение опытных образцов зонда практически совпадают с теми уровнями, которые имеет зонд прототипа.

Кроме того, предлагаемый зонд имеет не высокую себестоимость производства и может быть использован в качестве замены дорогих зарубежных аналогов.

Источники информации

1. Рекламные проспекты фирмы SUSS₊ Microtec. Web Adress: www.suss.com., 2003 г.

2. Рекламные проспекты фирмы Cascade Microtech. Web Adress: www.cascademicrotech.com., 16.04.2003 г.

1. Зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем, содержащий коаксиальный разъем, коаксиальную линию передачи с поглощающим СВЧ излучение слоем на ее поверхности, воздушную копланарную линию передачи из плоских упругих проводников, которые на одном конце соединены непосредственно с проводниками коаксиальной линии передачи, а на другом конце имеют выступы для контактирования с контактными площадками планарных элементов интегральных схем, отличающийся тем, что воздушная копланарная линия передачи соединена с коаксиальной линией передачи соосно, в месте их соединения на торцах проводников коаксиальной линии передачи выполнены прорези, глубина которых превышает в 5-10 раз толщину проводника копланарной линии передачи, при этом проводники копланарной линии передачи закреплены токопроводящим клеем в упомянутых прорезях, а на конце коаксиальной линии передачи в области прорезей размещена втулка из диэлектрика, длина которой в 2-3 раза превышает глубину прорезей.

2. Зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем по п.1, отличающийся тем, что втулка из диэлектрика выполнена из фторопласта.

3. Зонд для измерения электрических характеристик планарных элементов интегральных схем по п.1, отличающийся тем, что зонд может быть снабжен держателем, обеспечивающим наклон оси зонда под углом около 30° по отношению к плоскости интегральной схемы.