浅谈射频探针的发展

的进步，从低频测量到合用多个应用场合的商用方案：如在110GHz高频和高温环境进行60W以及直到750GHz的太赫兹应用，都能见到射频探针的身影。的线极尖(wiretip)而逐步收敛的50-Ω微带线，通过探针基片上一种小孔而与被测器件(DUT)的压点（pad）4GHz50-ΩDUT探针技术上获得了突破。拟定了射频探针的基本规定和工作原理：1）探针的50-Ω平面DUT2）为了能同时接触到DUT3）并将测量参考平面移向其极尖处。来自探针线和到同轴连接器的过渡所产生的探针的损耗及反射是通过由射频电缆和连接器的误差相类似的方式而抵消的。5）由于其很小的几（CPW1Tektronix公司最后将探针从“自己动手”的工具转换为逐步形成的射频半导体工业的一种真正的产品（图。这预示着圆晶片层次射频测量时代的开始。图1基于陶瓷共面线的晶片探针设计图2（a）共面探针的顶视图和侧视图 CAL96（EricStridReedGleason1983CascadeMicrotechWPHTektronix90这样的机会下，CascadeMicrotechHewlettPackard3（a）司的WPH探针。WPH26GHz198750GHz，（MMICVW1991年和1993年出现。1988年，Cascade推出了用于规模化生产应用的26.5GHz系列极尖（RTP尖。WPH探针对80年代和90年代微波技术开发做出了奉献，但存在若干个技术上的局非常昂贵的。即使引入了RTP系列，但陶瓷探针还是被别的技术挤出了市场。当GGB工业公司为基于微同轴电缆的射频探针申请专利时，1988年便成为另一种里程碑。采用微同轴电缆作为中间过渡媒质含有下列这些好处：1）机械方面的明显改善延长了探针的寿命。2）被损坏的探针能够通过一种相对较为容易且并不昂贵的方式而重新3）4）5）1993GGB它们的探针达成了220GHz，在又进一步扩展到325GHz，在又达成了500GHz。加上与KarlSuss（SUSSMicroTechGGB同时期Cascade公司在1994年的第43届春季ARFTG会议上展示了新型的40-GHz（ACP（5模型）和140GHz（基于波导模型，替代了WPH生产线。到现在为止，由于ACP的柔软及无损式接触，许多工程师喜欢将ACP用于探测金压点。图4来自GGB工业公司的Picoprobe探针图5CascadeMicrotech公司的ACP探针图6∣Z∣-探针模型。 图7CascadeMicrotech公司的Infinity探针在，Rosenberger公司强势推出了一种用于PCB应用、含有明显超出传统技术的射频圆晶探针∣Z∣-探针。∣Z∣-探针能够覆盖40GHz范畴并且实现了若干种创新思想。1）持续性减到最小。3）共面接触是采用一种紫外光刻和电镀工艺（UV-LIGA）制作的，这MEMSCPW在90年代中期，硅被大量应用于射频领域。这给射频探针的制作带来某些挑战。从路的铝接触压点时，这种材料就会变得很麻烦。BeCu极尖的快速氧化和脏物的累积会造极尖的射频探针。操作多用途测量装置的测试工程师们在每次变化DUT类型（硅或III-V示出最佳的接触性能。随即，其它射频探针的供应商也开始提供用Ni或Ni合金来制作极尖的多用途探针。随着对MOS和BICMOS器件的射频特性及缩小DUT接触点尺寸不停增加的需求，CascadeMicrotech公司在的第59届春季自动射频技术组织（AutomaticRFTechniquesGroup-ARFTG）微波测量大会上介绍了基于薄膜技术的新的圆晶探针。这个办法是基于Cascade公司的PyramidProbeCard技术。在一种柔软的聚酰亚胺薄膜基片上的微带线从同轴线通过非氧化稀有金属探针极尖向DUT传输信号。Ni探针极尖的接触面积大概为12μmx12μm，从而能够探测极小的接触压点。这个新型的Infinity探针展示了卓越的接触的一致性和探针-到-探针的很低的串扰。Cascade公司提供了工作在110GHz一下不同规格的Infinity探针。用于220和325GHz测量的基于波导的探针是分别于和推出的。在Cascade于后期开始提供用于500GHz-波段的Infinity探针。在-间，两个新组员进入了成熟的探针市场：带有微机械加工的探针DMPI瞄准的是新兴的亚太赫兹（sub-THz）Allstron110GHz昂贵的探针，其中，测试成本的减少是最重要的规定。来自于Allstron公司的探针是一种基于微同轴电缆的传统设计。接触构造是空气绝缘的CPW线。它类似于ACP，但是极尖被做成一定的形状来探测含有很小钝化窗口（passivationwindows）的铝压点。图8Allstron公司的射频探针换到两维（共面）探针的接触上。这种操作需要对传输媒质的特性阻抗Z0进行认真的解或者对高阶模呈现出更高的阻抗。EM场分布图的转换是由处在单个探针组装内的若干个射频过渡方法来维持的。一种传统的射频探针是由下列几个部分构成的：1）测试仪的界面（同轴或波导）2）从测试界面到微同轴电缆的过渡3）从微同轴电缆到一种平面波导的过渡，如CPW或微带线4）面对晶片上DUT的共面界面（或者极尖）若干种探针或者将和组合在一起或者不使用微同轴电（图一种同轴连接器是低于65GHz的射频探针惯用的测试系统界面。同轴和波导这两种连接方案均是50到110GHz频率范寸（1mm）的同轴连接器。不同尺寸的矩形波导是与110GHz以上的测量系统对接的。图9（a）基于一种微同轴电缆的射频探 同轴到共面线的直接过渡一种探针技术的自然寿命大概是有两个重要因素推动着探针技术的发展：1）改善高端应用中的测量精度2）减少主流应用的测试成本。除了主流（Allstron）和高端应用（DMPI）的