用于高频测量的探测头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高频测量的探测头（１００），它具有一个接触端（２０），用于平面结构的接触；还具有一个同轴电缆端（１８），用于与一同轴电缆（２２）相连接，于此，在接触端（２０）和同轴电缆端（１８）之间设置了一个具有至少两个导体（１２、１４）的共面导体结构（１０）。依此，在共面导体结构（１０）上，在同轴电缆端（１８）和接触端（２０）之间的一个预定的区段内，至少在一边特别在两边设置了一个支承着共面导体结构（１０）的介电体（２８）。于此，在介电体（２８）和接触端（２０）之间，探测头（１００）是如此设计成形的，使得共面导体结构（１０）的导体（１２、１４）是悬空地和针对起支承作用的介电体（２８）有弹力地加以布置的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于高频测量的探测头，它有一个接触端，用于平面结构的接触，还有一个同轴电缆端，用于同一根同轴电缆相连，依此，在接触端和同轴电缆端之间，按照权利要求1的前序部分，设置了一个至少配有两个导体的共面导体结构。此外，本专利技术还涉及一种方法，用于制造一种高频测量用的探测头，该探测头有一个接触端，以之用于平面结构的接触，有一个同轴电缆端，以之用于同一根同轴电缆相连，依此，按照权利要求8的前序部分，在接触端和同轴电缆端之间，设置了一个至少具有两个导体的共面导体结构。为了检测例如晶片上所制造的电子开关的功能作用及其电特性，通常都使用探测头，它们机械地放置在被测电子开关的相应接触位置上。这种待测的电子开关也不断增多地产生或处理高频信号，从而对探测头产生一种应加以相应重视的阻抗。换言之，探测头必须具有一种对同被测电开关的接触相适配的阻抗，因为否则如所周知的，在误配情况下会产生相应的反射，这种反射会以非所希望的方式影响到测量结果，或者甚至会使测量根本不可能进行。即使在探测头本身上也不应产生阻抗变化，这是因为这种阻抗跃迁也产生相应的反射点之故。为此，US 4 697 143公开了一种探测头，为了从一测量电缆到一接触点获得一个稳定的阻抗，该探测头具有一种共面的导体结构，于此，一个信号导体和一个接地导体是这样彼此相隔离的，使得能产生一个合乎希望的稳定的阻抗。然而，这种装置有它的缺点，就是由于使用一种氧化铝基片之故，需要一种昂贵的屏蔽来避免更高级次的模。此外，这种探测头很复要，很昂贵，因而生产成本高。由于相应偏差的缘故，不是生产出来的每个探测头都能满足预定的参数，所以在生产中有很高的废品率，从而使这种探测头又附带地增价了。此外，由于共面导体结构特别配有三个或更多导体，总体上是刚性装置，从而产生一个接触问题，这是因为在晶片上的尺寸条件下出于对探测头、接触点和探测头机械定位的相应容差的要求，从机械学上说，几乎不可能做到在把探测头安置到接触点上时使探测头的共面导体结构的所有导体都精确地处于接触点的平面中。因此，一些导体能较好地接触到它们各自的接触点，而另一些导体则接触较差，或者也许根本不接触。因此本专利技术的目的是提出上述那种改进的探测头，及这种探测头所用的一种制造方法，依此，在获得优良接触质量的同时，可实现简单而成本合算的批量生产。上述目的是通过具有权利要求1中所指出的特征的上述那种探测头和通过具有权利要求8中所指出的特征的上述那种方法实现的。本专利技术的各项有利的结构由各项从属权利要求给出。依本专利技术，在上述那种探测头上做了如下设定在共面的导体结构上，在同轴电缆端和接触端之间的一个预定的区段内至少在一边，特别在两边，安置了一个支承着共面导体结构的介电体，于此，在介电体和接触端之间，这样设计了探测头，使得共面导体结构的各导体是悬空地或者针对起支承作用的介电体而言有弹力地安置的。这一设定的优点在于可供使用的探测头带有阻抗控制装置，成本合算而且精密，又可以批量生产，所以在同平面的结构接触时所产生的反射很微小，符合测量目的的要求。本专利技术提出的装置的特征是工作频率可高达40至60GHz，在此情况下，在整个共面导体结构上的阻抗根据本专利技术提出的设计基本上是无分散的，亦即与工作频率无关。由于在介电体和同轴电缆端之间共面导体结构的导体的自由弹动布置，所以在共面导体结构的所有导件和一个被检测装置的相应接触点之间，就保证了高接触质量，于此，接触质量对探测头在接触点上的倒置是不敏感的。为了保证在探测头上有一个稳定的波阻抗，在共面导体结构的每两个导体之间，从同轴电缆端至接触端分别相应地设计一个间隙，于此，特别是在介电体的区域中的那个间隙设计得比在没有介电体的共面导体结构区域中的间隙较宽。在一个优选的实施形式中，介电体是作为至少一个石英部件设计的。为了在共面导体结构和介电体部件之间建立固定的连接，介电体部件在一个与共面导体结构的连接边上有一个用后者基本上遮盖的金属层。为了抑制超过所希望的工作频率的更高级次的模，介电体在一个背向共面导体结构的边上是全面积地金属化的。此外，这样在介电体的范围内还得到一个封闭的、被屏蔽的结构。为了特定用途，在同轴电缆端上设置了一个平面开关，特别是一个电的、电子的或有源的开关，或者至少是一个有源的开关元件。这样，附属的开关或附属的开关元件就直接处在探测头和在探测头的接触端上一个被测试的开关之间的接触点近旁。根据本专利技术，依前面述及的那一种方法，做了如下设定共面导体结构的导体都是利用一种石版印刷-电镀(lithiographisch-galvanoplastischen)法制造出来的。其优点在于可以按简单的、成本合算的、对批量生产可重复的方式制造出一种探测头，其尺寸小，具有精确预定的波阻抗，从而具有低的高频反射和相应大的频带宽度。为了实现批量生产，采用照相制版工艺在硅晶片上制造出至少一个特别是多个共面导体结构。不用昂贵的装置，直到最终装配，获得共面波导体结构的各导体的机械稳定性，为达到此目的所采取的措施是采用石版印刷-电镀工艺如此制造出共面导体结构，使得各导体在一个边上彼此相连。按一个优选的实施形式，该工艺方法包括以下步骤(a)对一硅晶片蒸镀金属层，(b)涂敷光敏漆，(c)通过掩模使光敏漆曝光，该掩模基本上相当于至少一个待制造的共面导体结构的一个结构负片，(d)使光敏漆显影成一个具有沟槽的结构，以相应于待制造的共面导体结构的结构，(e)使用一种导电材料以电镀法填充那些沟槽，(f)除去金属层，并从晶片上取下共面导体结构，(g)在一边或两边将各个共面导体结构和处于同轴电缆端和接触端之间的一个载体部连接起来，(h)将共面导体结构和同轴电缆连接起来。举例来说，步骤(a)中述及的金属层包括钛、银、铬和/或金；步骤(e)中的导电材料是任选的镍。步骤(g)的载体部例如是一个介电体，特别是一个石英部件。此外，在下一个步骤中，最好将共面的波导体连同载体部安放在一个外壳中。这样，在石英部件的范围内就会产生一个在四周起屏蔽作用的隧道。为了实现共面的波结构的导体的相应固定，按步骤(a)至(e)，每个共面导体结构都是带有一个桥接部制造出来的，该桥接部将一个共面导体结构的所有导体特别是在同轴电缆端的导体彼此连接起来。上述桥接部最好在安装完载体部之后或者在与共轴电缆连接之前就撤去。为了获得更大的稳定性，桥接部还附带地包括一个包围着共面导体结构的框架。下面将参照附图对本专利技术做更详细的说明。这些附图表示附图说明图1按照本专利技术的一种探测头的第一个优选的实施形式的透视图，图2按照本专利技术的一种探测头的第二个优选的实施形式的透视图，图3按照本专利技术的一种探测头的第三个优选的实施形式的俯视图，图4至7按照本专利技术的工艺方法的先后步骤图示，图8按照本专利技术的一种探测头所用模拟计算的S-参数曲线图。图1表示本专利技术提出的一种探测头100的第一个优选的实施形式，包含一个带有居中信号导体12的共面导体结构10和两个共面相邻于该信号导体12布置的接地导体14。在信号导体12和每个接地导体14之间设计了一个预定的间隙16。共面的导体结构10从同轴电缆端18延伸到接触端20；间隙16在共面的导体结构10的整个长度上是如此设计成形的，使得能产生一个恒定的、预定的波阻抗。在同轴电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高频测量的探测头（１００、２００、３００），它具有一个接触端（２０），用于接触平面结构；一个同轴电缆端（１８），用于连接同轴电缆（２２），于此，在接触端（２０）和同轴电缆端（１８）之间设置了一个至少配有两个导体（１２、１４）的共面导体结构（１０）， 其特征在于： 在共面导体结构（１０）上，在同轴电缆端（１９）和接触端（２０）之间的一个预定的区段上至少在一边，特别在两边，安置了一个支承共面导体结构（１０）的介电体（２８），在介电体（２８）和接触端（２０）之间如此设计了探测头（１００、２００、３００），使得共面导体结构（１０）的导体（１２、１４）是悬空地、针对起支承作用的介电体（２８）有弹力地布置的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔沃利特策，
申请(专利权)人：罗森贝格尔高频技术两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]