本發(fā)明屬于微波通訊器件技術領域，尤其涉及一種微波共面測試探針及其制作方法。

背景技術：

微波共面探針是一種實現(xiàn)微波同軸傳輸系統(tǒng)到待測半導體芯片壓焊點之間匹配傳輸?shù)倪B接器，能夠傳輸準tem模（transverseelectromagneticmode，橫電磁波模式，電磁波的傳輸方向上沒有電場和磁場分量的波導模式）的電磁波，具有頻帶寬、損耗低、反射低、串擾小等優(yōu)勢，既可用于直流特性測試，也能用于高頻特性測試，是在片探針測試的核心配件。

在半導體器件制造過程中，人們利用探針測試技術，直接測量芯片器件的特性參數(shù)，不但可以監(jiān)測工藝過程，及時控制制作工藝，還可以用于工藝優(yōu)化，不斷提高工藝水平；而在芯片制作工藝完成后，人們利用探針測試技術，不但可以在封裝前進行良品篩選，剔除不合格芯片，還能提取各種電氣特性參數(shù)，建立用于電路設計的器件模型，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高市場占領速度。

作為一種信號傳輸連接件，微波共面探針一般由同軸連接器、同軸電纜和探針觸頭等部分組成，其連接器用于連接同軸測試系統(tǒng)，通過下壓探針，可使觸頭與被測器件的壓焊點形成緊密接觸。因此，微波共面探針要求被測件必須擁有與觸頭結構對應的壓焊點。只要元器件的壓焊點與探針相匹配，同一探針就可用于多種元器件的特性參數(shù)測試。

與夾具測試相比，探針測試無需制作專門的測試夾具，可以節(jié)省大量測試成本；另外，在多級電路中，對中間級性能進行測試，只能使用共面波導的微波探針；同時，探針測試前無需頻繁地裝配、固定被測件，不但操作簡單方便，而且測試效率高；更重要的是，探針測試除了能排除鍵合、封裝和測試夾具等的附加影響外，還基本不會對芯片造成損傷。正由于此，微波共面探針在電路測試領域有著廣泛的應用。

目前，生產(chǎn)微波共面探針的廠家主要有美國的ggb、cascade等公司，其中，ggb是專業(yè)的探針生產(chǎn)商，占據(jù)的市場份額最大。商業(yè)探針雖然損耗低、駐波小、溫度穩(wěn)定性高，但由于結構復雜，價格昂貴；商業(yè)探針雖然帶寬很寬，應用頻率高，但現(xiàn)今通信應用的產(chǎn)品的市場需求大部分都在10ghz以下；另外，商業(yè)探針的觸頭多采鈹銅等金屬材料制成，雖然與金、鋁壓焊點的接觸電阻小，但一旦損壞，很難維修，而且隨著磨損的加劇，測試精度也會越來越差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種微波共面測試探針及其制作方法，該探針具有制作簡單、成本低廉、維修便利的特點。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種微波共面測試探針，包括同軸設置的外導體和內(nèi)導體，在外導體和內(nèi)導體之間設有絕緣層，外導體的端部設有轉接器，所述的內(nèi)導體向外延伸形成信號線觸頭，所述外導體向外延伸形成兩個地線觸頭，兩個地線觸頭相對于信號線觸頭對稱。

進一步的技術方案，兩個地線觸頭和一個信號線觸頭的接觸面處于同一個平面。

進一步的技術方案，所述的接觸面與外導體和內(nèi)導體的軸線所在的平面成銳角。

進一步的技術方案，所述的銳角為20°-70°之間。

進一步的技術方案，在所述的接觸面的背側為斜面，所述斜面與接觸面分設在外導體和內(nèi)導體的軸線所在的平面的兩側。

進一步的技術方案，所述斜面的傾斜角與接觸面所成的銳角相等。

本發(fā)明還提供一種微波共面測試探針的制作方法，包括以下步驟：

一、選材：選取半剛性同軸電纜，半剛性同軸電纜至少包括內(nèi)導體和外導體構成的雙導體傳輸線，其中，內(nèi)導體為實心銅線，外導體為銅管；

二、根據(jù)長度要求，截取電纜；

三、在電纜的一端加工一個斜面，作為接觸面；

四、去除地線觸頭和信號線觸頭之間的絕緣層，形成處于中間位置的信號線觸頭以及相對于信號觸頭鏡像對稱的地線觸頭。

進一步的，步驟二中，沿與電纜中心線所在的平面成銳角或垂直切斷電纜。

較佳的，步驟三中的接觸面與外導體和內(nèi)導體的軸線所在的平面成銳角，翻轉180°，再在接觸面的背面對稱加工另一個斜面。

較佳的，對作為接觸面的斜面進行打磨拋光，在截取的電纜的另一端安裝轉接器。

采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明提供的是一種gsg（地-信號-地）微波共面探針，選用半剛性同軸電纜作為加工材料，探針觸頭與同軸電纜直接連通，可減少中間環(huán)節(jié)的加工。

該探針具有制作簡單、成本低廉、維修便利、簡便耐用等優(yōu)點，能滿足10ghz以下的微波和直流特性測試需求，可以在目前通信頻段的電路測試中進行低成本應用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明選用的半剛性同軸電纜的示意圖；

圖3是本發(fā)明一種截取方式截取的電纜；

圖4是本發(fā)明另一種截取方式截取的電纜；

圖5是本發(fā)明制作過程中接觸面的示意圖；

圖中：1、轉接器；2、外導體；3、內(nèi)導體；4、絕緣層；5、護套；6、地線觸頭；7、信號線觸頭；8、接觸面。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，設計一種滿足10ghz以下的微波和直流特性測試需求，而成本低廉、簡便耐用的能用于pcb板測試的微波共面探針，可以在目前通信頻段的電路測試中進行低成本應用。基于此，本發(fā)明選用半剛性同軸電纜，制作了一種簡易的gsg（地-信號-地，也即地線觸頭-信號線觸頭-地線觸頭）微波共面探針，該探針具有制作簡單、成本低廉、維修便利等優(yōu)點。

本發(fā)明提供的微波共面測試探針，如圖1所示，包括同軸設置的外導體2和內(nèi)導體3，在外導體2和內(nèi)導體3之間設有絕緣層4，外導體2的端部設有轉接器1，內(nèi)導體3向外延伸形成信號線觸頭7，外導體2向外延伸形成兩個地線觸頭6，兩個地線觸頭6相對于信號線觸頭7對稱。本發(fā)明的探針觸頭是導體的延伸，與導體為一體結構，直接連通，能夠減少中間環(huán)節(jié)的加工，并能避免傳輸?shù)碾姶判盘柕臏蚀_性。

進一步的，參見圖1，兩個地線觸頭6和一個信號線觸頭7的接觸面8處于同一個平面。3個觸頭共處同一平面，探針下壓時，探針觸頭的2個地線觸頭6和1個信號線觸頭7能同時接觸對應的壓焊點，避免傳輸?shù)碾姶判盘柌皇д妫苊怆姶拍；儭?/p>

進一步的，參照圖1，為便于探針安裝、測試，切削時，接觸面8與外導體2和內(nèi)導體3的軸線所在的平面成銳角，銳角為20°-70°之間，一般都采用45°角，但不限于此。

請參照圖1，為了觀察方便，在接觸面8的背側為斜面，也即去掉一角，斜面與接觸面8分設在外導體2和內(nèi)導體3的軸線所在的平面的兩側，該斜面的傾斜角可以等于接觸面的傾斜角，也可以與接觸面的傾斜角不相等。

本發(fā)明還提供一種微波共面測試探針的制作方法，包括以下步驟：

一、選材

參加圖2所示，同軸電纜有柔性、半剛性、剛性之分，由外到內(nèi)一般包括護套、外導體也即屏蔽層、絕緣介質和內(nèi)導體組成，具有頻帶寬、損耗低、尺寸緊湊等優(yōu)點，現(xiàn)被廣泛應用于功率傳輸系統(tǒng)中。本發(fā)明選用的半剛性同軸電纜是一種至少由內(nèi)、外導體構成的雙導體傳輸線，內(nèi)導體和外導體也即屏蔽層必須同時存在，以便形成共面結構。

本發(fā)明制作的微波共面探針，觸頭設計為gsg（地-信號-地也即地線觸頭-信號線觸頭-地線觸頭）形式的共面?zhèn)鬏斀Y構，三個觸頭處于同一平面上內(nèi)。其中，通過對半剛性同軸電纜進行機械加工，可將內(nèi)導體制作成信號線觸頭，將外導體制作成2個地線觸頭。為保證在接觸被測件時所有觸頭都具有適當?shù)膹姸?，制作材料要求選用實心半剛性同軸電纜。

半剛性同軸電纜，其外導體是金屬銅管，內(nèi)導體一般是實心銅導體，也有管狀的，但本發(fā)明采用實心導體，內(nèi)導體通過絕緣介質支撐固定在外導體上，內(nèi)、外導體與絕緣介質所用的材料和尺寸決定電纜的特征阻抗。特征阻抗是表征電纜最重要的特性參數(shù)，必須與測試系統(tǒng)的阻抗相匹配，否則會導致測試異常。在微波測試中，最常用的是50ω的同軸電纜，但本發(fā)明不限于此，如特性阻抗75ω、100ω的線纜也在此列。

微波共面探針作為一種連接過渡器件，除與被測件相連外，還需同軸轉接器連接測試系統(tǒng)，用于輸出或輸入信號，所以選用電纜的另一端最好具有轉接器，轉接器可以是2.4mm、3.5mm、sma（全稱為smallatype，是一種典型的微波高頻連接器），但不限于此，具體可以根據(jù)測試系統(tǒng)、應用頻率、測試功率等條件而定，如果選用的電纜不帶有轉接器，則在制備初或制備后可以再加上轉接器。

同時，為保證測試時能傳遞足夠的壓力至探針觸頭，整根電纜還必須有一定的強度。另外，制作探針的電纜也需具有恰當?shù)拈L度，以便能通過固定電纜而支撐探針，而無需為探針設計專門的夾持結構。當然，如需在特殊環(huán)境中應用，則需具體考慮，如在高低溫測試中，則可酌情考慮選用溫度穩(wěn)定性較好的電纜。

綜上，本發(fā)明制作微波共面探針，選用一端具有轉接器的半剛性同軸線纜，或其他具有類似結構的同軸器件，如沒有護套的半剛性同軸線纜。

二、探針觸頭制作

基于選材可知，本發(fā)明旨在通過加工同軸電纜，形成探針觸頭，從而制作出微波共面探針，因此，探針觸頭的制作是整個探針制作的關鍵。探針觸頭由共面的2個地線和1個信號線組成，兩個地線觸頭對稱分布于信號線觸頭的兩側。

一般而言，被測件與探針觸頭匹配的壓焊點往往都處于同一高度，因此制作時，必須確保3個觸頭的接觸面共處同一平面。3個觸頭只有共處同一平面，探針下壓時，探針觸頭的2個地線和1個信號線才能同時接觸對應的壓焊點；否則，即使繼續(xù)下壓探針，觸頭也只會向前滑動，不能保證所有觸頭都與壓焊點形成緊密接觸，從而導致傳輸?shù)碾姶拍；儭?/p>

為此，制作觸頭時，其接觸面必須同時切削，然后再用高目數(shù)的砂紙同時打磨平整。為便于探針安裝、測試，切削時，接觸面必須與電纜的同軸中心線形成適當?shù)膬A角，一般都采用45°傾角，但不限于此。值得一提的是，在處理觸頭接觸面前，必須按此角度截掉足夠長的電纜或著垂直于端面法線截掉部分電纜，以保證觸頭長度相同。

為使探針形成共面波導結構而非腔體結構，3個探針觸頭之間須相互分離。因此，在背對著接觸面的一側，須去除部分電纜材料，以切斷線纜的外導體，形成2個關于信號線觸頭鏡像對稱的地線觸頭。

另外，為保證觸頭能形成有效接觸，殘留在觸頭附近的原電纜護套和絕緣介質材料，在任何情況下，不得先行與被測件接觸。其中，較穩(wěn)妥的方法，是平行于觸頭接觸平面再去除部分護套和絕緣介質材料，具體長度依實際應用而定。

綜上，本發(fā)明的基本制作步驟如下：

一、選材：選取半剛性同軸電纜，半剛性同軸電纜至少包括內(nèi)導體和外導體構成的雙導體傳輸線，其中，內(nèi)導體為實心銅線，外導體為銅管；

二、根據(jù)長度要求，截取電纜；

三、在電纜的一端加工一個斜面，作為接觸面；

四、去除地線觸頭和信號線觸頭之間的絕緣層，形成處于中間位置的信號線觸頭以及相對于信號觸頭鏡像對稱的地線觸頭。

步驟二中，沿與電纜中心線所在的平面成銳角或垂直切斷電纜。

步驟三中的接觸面與外導體和內(nèi)導體的軸線所在的平面成銳角，翻轉180°，再在接觸面的背面對稱加工另一個斜面。

對作為接觸面的斜面進行打磨拋光，在截取的電纜的另一端安裝轉接器。

在選材時，可以選取電纜一端帶有轉接器，如此選材，一方面可以省略連接同軸測試系統(tǒng)的連接器的制作，另一方面，探針觸頭與同軸電纜直接連通，可減少中間環(huán)節(jié)的加工。

下面是利用本發(fā)明制作探針的一個具體實施例：

實施例選用了一根長20cm，兩端帶都帶有3.5mm轉接器的半剛性同軸電纜，制作3根微波共面探針。具體制作步驟如下：

①、在距各轉接器5cm處，沿與電纜中心軸成45°角將電纜截成3段；

②、將2段帶有轉接頭的電纜各翻轉180°，再對稱加工一個45°斜面；

③、將2段電纜各選定一個斜面作為接觸面，用800目的砂紙打磨光滑，

至此，2個微波共面探針實施例制作完成。

進一步說明的是，pcb板（printedcircuitboard）印刷電路板，簡稱印刷板，

進一步說明的是，微波射頻器件分為無源和有源兩大類，區(qū)分兩者的標準是看該器件建立起的等效電路模型中是否含有電源（電壓源或者電流源），若器件等效電路模型中無電源，該器件被稱為無源器件。無源器件主要包括電阻，電容，電感，轉換器，漸變器，匹配網(wǎng)絡，諧振器，濾波器，混頻器和開關等。無源器件是微波射頻器件中重要的一類，在微波技術中占有非常重要的地位。無源器件還包括耦合器、功分器、電橋、天線等。

以上對本發(fā)明提供的技術方案進行了詳細介紹，本發(fā)明中應用具體個例對本發(fā)明的實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明，應當指出，對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可對本發(fā)明進行若干改進，這些改進也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。