一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针，涉及微波射频技术，特别是微波测量技术领域；具体GSG针尖、GSG

【技术实现步骤摘要】
一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针


[0001]本专利技术属于微波射频
，尤其涉及一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针的设计方法。

技术介绍

[0002]近年来毫米波设备广泛用于通信和雷达系统。由于这些设备的小尺寸和高工作频率，由于性能、成本和空间限制，很难在这些设备上放置同轴或波导连接器，因此，片上探针已成为晶圆级测试不可或缺的工具。现阶段常用的探针为商业ACP探针，但是商业ACP探针有价格昂贵，灵活度低等缺点，为不同频段的片上测试带来了不便。
[0003]微同轴是由悬空的中心导体和将其包围的接地外导体组成。微同轴采用微细加工技术，采用增材制造的思路，通过将原材料逐层叠加方法加工而成(因此在本项目中将其称为金属微3D 打印工艺)。与传统的平面微带器件相比，基于微同轴工艺研制的毫米波器件具有宽频带、高隔离度、低损耗、高功率容量等特点，同时又保留了平面器件的集成度高等优势。利用铜基空气微同轴技术制备的射频器件在小型化、传输损耗、合成效率等方面性能优异，该技术在毫米波系统微型化、高密度集成等领域拥有其独特优势和巨大的应用潜力。
[0004]金属微加工技术融合了光刻、电镀和化学机械抛光等多种工艺，在电镀过程中，电镀速度并非总能保持均匀，电场总是集中于被大块绝缘区域所包围的导电图形和靠近边缘的图形处，电场的非均匀性在这些区域的阴极表面产生了更高的局部电流密度，通常称之为电流丛聚。这个现象会导致电镀时版图表面静电场分布差异比较大，造成镀铜的厚度分布不均匀，从而增加后续抛光的难度，影响到整体的加工精度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，实现上述目的，本专利技术提供了一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针设计方法，旨在设计一种低成本、高灵活性的射频探针。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针，包括GSG针尖、GSG
‑
微同轴线转换结构、矩形微同轴线和微同轴线
‑
WR
‑
10矩形波导转换结构，矩形微同轴线包括外导体、内导体和支撑结构，内导体设置在外导体中，GSG 针尖的内导体厚度大于外导体厚度，矩形微同轴线沿外导体中心线设置在外导体内，GSG
‑
微同轴线转换结构用于过渡连接矩形微同轴线和GSG针尖，矩形微同轴线的后端接微同轴线
‑ꢀ
WR
‑
10矩形波导转换结构，微同轴线
‑
WR
‑
10矩形波导转换结构处设置矩形波导接口，支撑结构沿着矩形微同轴线长度方向间隔设置为内导体提供支撑，GSG针尖的内导体上横向插入介质支撑结构，GSG
‑
微同轴线转换结构用于将TEM模转化为共面波导TEM模式，微同轴线
‑ꢀ
WR
‑
10矩形波导转换结构用于实现TEM模和TE10模的转换。
[0007]GSG针尖的内导体厚度大于外导体厚度20μm或50μm。
[0008]支撑结构横向穿过内导体，并固定在外导体中。
[0009]支撑结构的材质为SU
‑
8，厚度为0.02mm，周期为0.7mm。
[0010]外导体绝缘区域的位置设置陪镀片或陪镀孔，承担部分电流。
[0011]还集成低通滤波器，实现具有两个工作频带的探针，或者低频端用作高频探针的直流偏置。
[0012]低通滤波器所述接口为0
‑
40G，阻抗为50Ω的GSG接口，低通滤波器的内导体与探针内导体相连。
[0013]内导体长度l1为6.67mm，内导体宽度w1为0.178mm，内导体厚度t1为0.1mm；探针针尖间距w4为0.1mm，探针总长度a1为10mm，宽度b1为9mm，波导接口长度a2为2.54mm，波导接口宽度b2为1.27mm，GSG针尖处的介质支撑结构宽度w2为0.15mm，探针后端矩形微同轴线部分的支撑结构宽度w3为0.7mm。
[0014]针尖处介质支撑结构设置至少一块。
[0015]前端开设定位孔，后端开设螺丝孔。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0017]本专利技术在空气共面探针的基础上进行改进而来,空气共面探针是一种耐用的微波探针，具有出色的探针尖端可见性和低的损耗，空气共面探针结合了卓越的电气性能和精确的探针力学，本专利技术设计内导体与外导体高度不同，使得中心导体发生形变时，待测器件与探针之间获得足够的接触力，在GSG针尖的内导体上插入介质支撑结构，保证探针不会因为过度形变而产生短路或损坏，降低成本，提高灵活性。
[0018]进一步的，大块绝缘区域的位置加入设置陪镀片或陪镀孔，承担部分电流，从而降低实际版图中的高电流密度，增加镀层的均匀性，降低后续抛光的难度，提高整体设计的精度。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术方案，下面将对实施例或现有技术方案中所使用的附图作简单介绍。需要注意的是，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1a为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针A的斜轴测图；图1b为图1a的局部结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针A的剖视图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针A的透视图；
[0023]图4为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针A的回波损耗和插入损耗仿真结果；
[0024]图5a为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针B的斜轴测图；
[0025]图5b为图5a的局部结构示意图
[0026]图6为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针B的剖视图；
[0027]图7为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针B的透视图；
[0028]图8为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针B的回波损耗和插入损耗仿真结果；
[0029]图9为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针夹具的斜轴测图；
[0030]图10为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针夹具的剖视图；
[0031]图11为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针夹具的左视图；
[0032]图12为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针夹具的右视图；
[0033]图13为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针C的斜轴测图；
[0034]图14为本专利技术实施例提供的一种基于多材料增材制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针，其特征在于，包括GSG针尖(1)、GSG
‑
微同轴线转换结构(2)、矩形微同轴线(3)和微同轴线
‑
WR
‑
10矩形波导转换结构(4)，矩形微同轴线(3)包括外导体、内导体和支撑结构，内导体设置在外导体中，GSG针尖(1)的内导体厚度大于外导体厚度，矩形微同轴线(3)沿外导体中心线设置在外导体内，GSG
‑
微同轴线转换结构(2)用于过渡连接矩形微同轴线(3)和GSG针尖(1)，矩形微同轴线(3)的后端接微同轴线
‑
WR
‑
10矩形波导转换结构(4)，微同轴线
‑
WR
‑
10矩形波导转换结构(4)处设置矩形波导接口，支撑结构沿着矩形微同轴线(3)长度方向间隔设置为内导体提供支撑，GSG针尖的内导体上横向插入介质支撑结构，GSG
‑
微同轴线转换结构(2)用于将TEM模转化为共面波导TEM模式，微同轴线
‑
WR
‑
10矩形波导转换结构用于实现TEM模和TE10模的转换。2.根据权利要求1所述基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针，其特征在于，GSG针尖(1)的内导体厚度大于外导体厚度20μm或50μm。3.根据权利要求1所述基于多材料增材制造工艺的微同轴射频探针，其特征在于，支撑结构横向穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭诚，吴文萱，史光华，温潇竹，舒敏杰，张安学，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：