JPH0685509A - 共面伝送構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 基板上の伝送構体により限定されたモードの
みを伝播し、基板上に存在する全ての不所望の疑似（ス
プリアス）モードを抑制する。トランジスタ等、小さい
平面状素子のウェハ上での高精度測定等に利用できる。 【構成】 共面伝送構体１０において、一方の面に所望
の電磁モードを伝播する共面伝送ライン１４を形成し、
基板の他方の面にニクロム、窒化タンタル等の損失の大
きい抵抗性材料層２２を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、共面伝送構体、特
に、構体の基板を伝播する疑似（スプリアス）電磁モー
ドを抑制する共面伝送構体に関する。

【０００２】

【従来の技術】共面導波管、共面ストリップ・ライン、
スロット・ライン等の共面伝送構体は、様々の電子分野
に使用されている。例えば、共面導波管は、特開昭６０
−２３６２４１号公報に記載された様なマイクロ波ウェ
ハ・プローブに使用される。マイクロ波プローブは、略
三角形のアルミナ（Ａｌ3Ｏ2）基板を有し、基板上に
は、三角形の先端に向かって細くなった共面導波管が形
成されている。鉄又はフェライトを含み、高磁気損失係
数を有するバルク・マイクロ波吸収材料は、基板の両面
に固定され、プローブ基板上を伝播し、プローブ取り付
けブロックに反射する不所望モードを吸収し、プローブ
内の基板に生じる共振を取り除く。

【０００３】マイクロ波プローブを使用すると、トラン
ジスタ、インダクタ、コンデンサ、抵抗、ＩＣ、表面弾
性波フィルタ等の非常に小さい平面状素子をＤＣ〜１０
０ＧＨｚの周波数でウェハ上で高精度測定できる。マイ
クロ波プローブを使用して、十分な精度のチップ測定を
行うには、ネットワーク・アナライザをマイクロ波プロ
ーブに接続して、次に校正基板を使用してシステムを校
正する。校正基板の上には、ライン−リフレクト−ライ
ン（ＬＲＬ）校正素子、ライン−リフレクト−マッチ
（ＬＲＭ）校正素子、オープン−ショート−ロード−ス
ルー（ＯＳＬ−Ｔ）校正素子等の種々の平面状校正素子
が形成されている。プローブ／校正基板の組み合わせの
理想的応答からの偏差が、ネットワーク・アナライザに
記憶され、ソフトウェア・アルゴリズムを使用して、ネ
ットワーク・アナライザの非理想的応答及びプローブへ
のインタフェースと同様に、これらの検出された偏差を
補償する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】校正基板は、金属チャ
ックに配置され、真空により定位置に保持される。信号
がマイクロ波プローブを介して供給されるとき、チャッ
クは、不所望のマイクロストリップ・モードに対し接地
面として作用する。マイクロストリップ・モードの他
に、表面波モードが基板を伝播する。最近では、校正基
板で発生される非励振モードを減少させるために、水晶
スペーサが校正基板の下に配置されている。しかし、非
励振モードは、依然、ネットワーク・アナライザで測定
されるように、入射対反射信号比で共振を生させる。

【０００５】校正素子の端部に沿ってニクロムの様な損
失の大きい材料を塗ることで、校正基板上で表面波モー
ドを減少させることが試みられている。しかし、ニクロ
ム材料の寸法は、校正素子に供給されている信号の波長
よりも大幅に短い。したがって、基板の下面に沿って伝
播する表面波モードに殆ど効果がない。更に、校正素子
に関し接地面として作用する金属チャックにより発生す
るマイクロストリップ・モードには、全く効果がない。

【０００６】イットリウム−鉄−ガーネット（ＹＩＧ）
発振器の様なある特定のアプリケーションでは、キャス
ト炭素を主成分とするバルク吸収材料が使用される。炭
素を主成分とするバルク材料は、ＲＴＶ又はエポキシ接
着剤を有し、ＹＩＧの空洞にうまく収まる形状に型どる
ことができる。ＹＩＧ発振器の周波数出力は、発振器の
空洞内のＹＩＧ球体に作用する高磁界の大きさで決ま
る。炭素を主成分とするバルク材料は、磁界に対して透
明であり、ＹＩＧの動作に全く影響を与えない。しか
し、鉄又はフェライトの磁気装荷された材料は、ＹＩＧ
内の磁界の障害になる。炭素を主成分とするバルク材料
は、マイクロ波回路を収容するハウジングの蓋に塗ら
れ、空洞内の複数のモードを抑制する。

【０００７】上記の特開昭公報に記載される様に、磁気
的に透過性な即ち炭素を主成分とするバルク・マイクロ
波吸収材料を校正基板の下に使用すると、プローブ及び
校正基板間の平面性の問題が起こる。マイクロ波プロー
ブの信号チップ及び接地チップは、校正基板に同時に接
触する必要がある。バルク吸収材料は、この様な正確な
配置に必要な均一な平面を形成できない。

【０００８】したがって、本発明の目的は、基板上の伝
送構体により限定されたモードのみを伝播し、基板上に
存在する全ての不所望の疑似モードを抑制する共面伝送
構体の提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の共面伝
送構体は、基板の一方の面に形成された共面伝送ライン
により限定される所望の電磁モードのみを伝播する。こ
の様な改良のために、基板の反対面上に損失の大きい抵
抗性材料の層を形成し、基板の伝播する疑似電磁モード
を抑制する。更に、ニクロム又は窒化タンタルの様な薄
い又は厚いフィルム材料でよい損失の大きい材料は、基
板の側面に形成される。また、損失の大きい材料を、特
定のモード抑制アプリケーションを満足するように、基
板上にパターン形成してもよい。好適な実施例では、共
面構体は、共面導波管、共面ストリプライン又はスロッ
トラインである。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明による共面伝送構体１０の断
面図である。共面伝送構体１０は基板１２を有し、その
表面には、共面伝送導波管として示される共面伝送ライ
ン１４が形成されている。基板１２は、アルミナ又はサ
ファイアの様な誘電体材料で形成される。共面伝送ライ
ン１４は、本発明の概念を逸脱することなく、共面スト
リップライン又はスロット・ラインでよい。共面伝送導
波管１４は、中心ストリップ１６及びこの中心ストリッ
プと同一面で平行に配置された２つの接地面１８及び２
０を有する。共面伝送ライン１４は、伝送ライン１４を
伝播する放射の好適な電磁モードを決める。好適な実施
例では、共面伝送ライン１４は、準ＴＥＭモードの放射
を伝播する。基板１２の反対面には、ニクロム、窒化タ
ンタル等の損失の大きい抵抗性材料の層２２が形成され
ている。損失の大きい層２２は、周知の写真平版印刷の
薄い又は厚いフィルム処理を用いて基板上にパターン形
成してもよい。

【００１１】損失の大きい抵抗性材料、特にニクロムを
使用すると、共面伝送構体を伝播する非励振電磁モード
を十分に減少できる。図２は、サファイア基板２６上に
非対称の共面ストリップライン２４を有する本発明によ
る共面伝送構体の平面図を示す。ニクロム層２８は、当
業者には周知の様にストリップラインに隣接して被着さ
れる。図３の断面図は、基板２６の反対面に形成された
ニクロム層３０を示す。

【００１２】裏面にニクロムを有する共面伝送構体及び
裏面にニクロムを有さない共面伝送構体を使用して、共
面伝送ラインからの基板の反対面の損失の大きい抵抗性
材料を用いる有効性を証明するための試験を行った。共
面伝送構体を金属チャック上に置き、ネットワーク・ア
ナライザを使用して、マイクロ波プローブを介して非対
称共面ストリップラインに信号を供給し、入射対反射信
号比のストリップラインへの入力信号の周波数の変化に
対するグラフ曲線を描く。

【００１３】図４Ａは、基板２６の反対面にニクロム層
を形成しないストリップライン２４を使用した共面伝送
構体のネットワーク・アナライザによるグラフ図を示
す。図４のグラフ図は、電磁エネルギーが、準ＴＥＭモ
ードに代わって、基板を伝播する非励振モードになる共
振領域を示す。共面ストリップラインは、マイクロ波周
波数で損失が大きいので、理想的グラフ曲線は、曲線３
２で示す様に、対数目盛り上で直線になる。グラフ曲線
から分かる様に、非励振モードが主要モードである周波
数スペクトラム内には十分な領域がある。

【００１４】図４Ｂは、２.０３２ミリの水晶スペーサ
上に同一の共面伝送構体を配置した場合のネットワーク
・アナライザによるグラフ図である。水晶スペーサを使
用すると、伝送構体の周波数応答が改善されるが、非励
振モードは、依然として、共振の発生を支配している。

【００１５】図５Ａは、基板の反対面に形成されたニク
ロム層と共に非対称共面ストリップラインを使用する本
発明の共面伝送構体に関するネットワーク・アナライザ
によるグラフ図である。この共面伝送構体は、金属チャ
ックに直接に取り付けられる。この図から分かる様に、
反対面にニクロム層を使用しているので、入射対反射信
号エネルギー比が十分に改善されている。ニクロム層
は、非対称共面ストリップライン及び接地チャック間で
基板を伝播するマイクロストリップ・モードを十分に減
少させる。更に、基板の下面を伝播する表面波モード
も、十分に減少させる。したがって、反対面にニクロム
層を有する共面伝送構体は、構体内の共面伝送ラインで
決まる電磁モードのみを十分に伝播する。

【００１６】図５Ｂは、非対称共面ストリップラインを
使用した改良した共面伝送構体が、２.０３２ミリの水
晶スペーサ上に配置された場合のネットワーク・アナラ
イザによるグラフ図である。伝送構体の周波数応答は、
図４Ａで曲線３２で表す理想的応答に近づいている。更
なる改良は、構体の側面に損失の大きい抵抗性材料をパ
ターン形成することで実現できる。これにより、基板の
端部に沿って最大電圧値を有する疑似表面波モードを更
に減少する。

【００１７】本発明の共面伝送構体は、以前の共面伝送
構体に比べて、明らかに機能的に優れている。損失の大
きい抵抗性材料は、ミクロン単位まで正確にパターンを
形成できる標準の写真平版の薄い又は厚いフィルム処理
を使用して、基板上に形成される。損失の大きい抵抗性
層の厚さは、数１００オングストロームの範囲内にあ
り、本発明の伝送構体を使用した装置の平面性には影響
しない。この様な薄い損失の大きい抵抗性層の正確なパ
ターン形成は、鋳型形成又は塗布されたバルク材料では
不可能である。例えば、電流マイクロ波プローブは、鉄
又はフェライトのバルク・マイクロ波材料を使用し、装
置内の磁界を減衰させる。バルク吸収材料は、材料を基
板に固定するために使用するのり又は他の接着剤により
基板から離間される。更に、バルク材料は、被試験デバ
イス（ＤＵＴ）に接触するようにプローブ・チップから
退かせる必要がある。また、プローブ・チップを柔軟に
することは、ＤＵＴに良好に接触するために必要であ
り、バルク材料は、共面導波管構体から離間されるか、
又は硬度が低い材料である必要がある。これらの問題
は、共面伝送構体上にニクロム又は写真平版でパターン
形成された他の損失の大きい抵抗性材料を使用すること
で解決できる。写真平版でパターン形成された損失の大
きい抵抗性材料は、鉄又はフェライトのバルク吸収材料
の複雑な透過性に代わって、異なった損失の性質を有す
る。写真平版でパターン形成されたニクロムは、基板と
密着するが、バルク吸収材料は、それと基板との間に接
着層を有する。励振モードの抑制は、基板に密着する損
失の大きい抵抗性材料で改善される。更に、ニクロム又
は他の写真平版でパターン形成された損失の大きい材料
は、マイクロ波プローブ基板の上部及び下部の両方上で
バルク吸収に関連して使用してもよい。

【００１８】更に、損失のある抵抗性材料は、被測定デ
バイスの特性インピーダンスに応じて異なるアプリケー
ションの要求に合うように異なるシート抵抗値を有して
もよい。更に、損失の大きい材料のパターン形成は、特
定のアプリケーションの要求に合うように選べばよい。
例えば、損失の大きい抵抗性材料に共面伝送ラインの方
向に直角に溝をつけ、電流が一方向のみに流れるように
してもよい。本発明は、マイクロ波プローブでも利点が
ある。共面導波管構体は、共面ストリップラインに関す
る非励振モードの問題のために、マイクロ波プローブ内
で使用される。本発明による共面伝送構体を使用する
と、共面導波管の代わりに共面ストリップラインを使用
できる。その結果、プローブ内で３５％の空間を節約で
きる。このことは、複数のプローブ・ラインが１個のプ
ローブにパターン形成される非常に高密度のプローブで
は重要性である。更に、改良した共面伝送構体は、複数
の共面導波管が使用されているマイクロ・モジュール内
での相互接続に使用してもよい。共面伝送構体内に共面
ストリップラインを使用することで、３５％の空間の節
約ができる。

【００１９】共面伝送構体は、光変調器、光スイッチ等
の光変調器内で使用してもよい。ＲＦ（無線周波数）信
号をデバイスに供給するために、制御電極が、ニオブ酸
リチウムの様な基板上にパターン形成される。ＲＦエネ
ルギーは、光変調又はデバイスのスイッチング特性を制
御するために、電極を介して供給される。制御電極から
基板の反対面上に損失の大きい抵抗性材料をパターン形
成することで、デバイスの動作と干渉するおそれがある
非励振モードを抑制する。

【００２０】損失のある抵抗性材料は、基板の側面に塗
布してもよい。共面伝送構体は、電磁モードが共面伝送
ラインを介して伝播されるアプリケーションに使用でき
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の共面伝送構体では、一方の面に
共面伝送ラインを有する基板の他方の面に、ニクロムの
様な損失の大きい抵抗性材料の層を形成することによ
り、

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による共面伝送構体１０の断面図であ
る。

【図２】本発明による共面伝送構体の平面図である。

【図３】本発明による共面伝送構体の平面図である。

【図４】本発明の共面伝送構体を用いない共面ストリッ
プライン構体のネットワーク・アナライザによるグラフ
図である。

【図５】本発明の共面伝送構体を用いた共面ストリップ
ライン構体のネットワーク・アナライザによるグラフ図
である。

【符号の説明】

１２ 基板 １４ 共面伝送ライン ２２ 抵抗性材料層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の一方の面に共面伝送ラインを形成
   し、該共面伝送ラインにより決まる電磁モードを伝播す
   る共面伝送構体において、上記基板の他方の面に抵抗性
   材料層を形成して、上記基板を伝播する疑似電磁モード
   を抑制することを特徴とする共面伝送構体。