射频应用中使用的传输线一般为与电路板连接的同轴线缆,以及设置于电路板内部的微带线。射频同轴探针是一种测量装置,用于电子测试设备,对硅片、管芯及开放式微芯片中的电子电路射频(RF)信号进行测量以及连接器组件中窄间距或高密度射频互连应用。今天我们来详细了解一下射频探针。
(一)起源与结构
射频探针开发于1980年,第一代射频探针采用共面陶瓷馈电,覆盖18 GHz以内频段。随着射频探针技术的发展,现代通信电子设备中所使用的是配置弹簧加载式内外导体的射频同轴探针。如今,射频同轴探针仍然是射频开关、印刷电路板射频迹线、终端器件以及其他射频元器件测试中必备的重要工具。60~80 GHz毫米波频段消费级产品包括汽车雷达系统、WiGig标准测试和合规性验证、无线HDMI以及高性能LAN。
射频同轴 GSG 探针,800 微米间距,DC - 20 GHz,用于对接电缆,3.5mm接口
在对待测电路进行测试时,需要经传输线向该待测电路发送信号。射频探针有两种导体,一种为信号导体,另一种为接地导体。这些导体的结构决定了待测电路测试所需的探针类型。探针结构分为GS(接地-信号)、GSG(接地-信号-接地)以及GSSG(接地-信号-信号-接地)三种。最常见的射频探针结构类型为GSG,该结构与共面波导类似。
射频探针通常由适合探针针型的波导或同轴连接器组成。探针针型包括单针、接地/信号针、接地/信号/接地针以及同轴针等。这些探针适用于连接位于半导体晶圆、芯片表面或印刷电路板(PCB)表面上的元件/设备测试点或针盘。如果由于性能、成本或空间限制而无法在表面或元件/设备上放置同轴或波导连接器,在这种情况下通常会采用探针。
(二)应用
射频探针最常见的用途之一是对处于高频工作状态的元件和设备进行晶圆级测试。在某些情况下,一些射频探针适用于测试最高工作频率达到数百GHz的毫米波电路。还有几种类型的射频探针,可以通过焊接或以机械的方式连接到测试表面(通常是PCB的表面)。但它们只在这种高质量和高成本的互连是绝对必要的情况下使用,因为它们通常无法在不牺牲互连质量的情况下撤回。
射频同轴GS探针,1500 微米间距,DC - 40 GHz,用于对接电缆,2.92mm接口
射频探针通常与具有高口径定位机制或电子器件的探测设备一起使用,从而实现对探针x,y,z以及附加轴的微小调整。一些简单的机械测试探针定位器仅能够在测试过程中将探针固定在适当的位置,而具有机器人功能的更复杂的探针定位器能够通过编程来自动定位探针,可适用于大批量测试。