射頻應(yīng)用中使用的傳輸線一般為與電路板連接的同軸線纜，以及設(shè)置于電路板內(nèi)部的微帶線。射頻同軸探針是一種測量裝置，用于電子測試設(shè)備，對硅片、管芯及開放式微芯片中的電子電路射頻（RF）信號進(jìn)行測量以及連接器組件中窄間距或高密度射頻互連應(yīng)用。今天我們來詳細(xì)了解一下射頻探針。

　　01
　　起源與結(jié)構(gòu)
　　射頻探針開發(fā)于1980年，代射頻探針采用共面陶瓷饋電，覆蓋18 GHz以內(nèi)頻段。隨著射頻探針技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代通信電子設(shè)備中所使用的是配置彈簧加載式內(nèi)外導(dǎo)體的射頻同軸探針。如今，射頻同軸探針仍然是射頻開關(guān)、印刷電路板射頻跡線、終端器件以及其他射頻元器件測試中必備的重要工具。60~80 GHz毫米波頻段消費(fèi)級產(chǎn)品包括汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)、WiGig標(biāo)準(zhǔn)測試和合規(guī)性驗(yàn)證、無線HDMI以及高性能LAN。
　　射頻同軸 GSG 探針，800 微米間距，DC - 20 GHz，用于對接電纜，3.5mm接口
　　在對待測電路進(jìn)行測試時，需要經(jīng)傳輸線向該待測電路發(fā)送信號。射頻探針有兩種導(dǎo)體，一種為信號導(dǎo)體，另一種為接地導(dǎo)體。這些導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)決定了待測電路測試所需的探針類型。探針結(jié)構(gòu)分為GS（接地-信號）、GSG（接地-信號-接地）以及GSSG（接地-信號-信號-接地）三種。常見的射頻探針結(jié)構(gòu)類型為GSG，該結(jié)構(gòu)與共面波導(dǎo)類似。
　　這些探針適用于連接位于半導(dǎo)體晶圓、芯片表面或印刷電路板(PCB)表面上的元件/設(shè)備測試點(diǎn)或針盤。如果由于性能、成本或空間限制而無法在表面或元件/設(shè)備上放置同軸或波導(dǎo)連接器，在這種情況下通常會采用探針。
　　02
　　重要性能參數(shù)
　　在高頻測試當(dāng)中，高頻產(chǎn)品元器件的測試需要使用復(fù)雜的測試設(shè)備，該設(shè)備可包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）、晶片探測系統(tǒng)、高頻探針、半剛性或柔性同軸射頻線纜以及校準(zhǔn)基板。其中，由于探針必須與待測設(shè)備實(shí)現(xiàn)物理連接，因此是這一測量系統(tǒng)中為關(guān)鍵的一環(huán)。高可靠性射頻探針應(yīng)該具有特征阻抗（通常為50歐姆）不發(fā)生退化的阻抗可重復(fù)性，在多次插拔后，相互配接的連接器上不允許出現(xiàn)肉眼可見的物理磨損。
　　射頻同軸GSG探針，1500 微米間距，DC - 40 GHz，用于對接電纜，2.92mm接口
　　頻率匹配
　　根據(jù)待測電路用途的不同，建議使用工作頻率與該用途匹配的探針。一些型號的探針設(shè)計(jì)可支持高達(dá)110 GHz的頻率。大多數(shù)射頻探針的阻抗為50歐姆，但是同時也存在針對高頻測試需求的高阻抗探針、差分探針及雙信號探針（SGS）。
　　探針間距
　　探針間距是指探針針尖與其中心之間的距離，一般為150/250微米。雖然探針間距的可行范圍為50~1000微米，但過大的探針間距不適用于毫米波頻率。
　　下觸
　　下觸是指探針針尖與晶片、元器件或印刷電路板表面發(fā)生接觸這一動作。其中，探針?biāo)┘拥慕佑|力應(yīng)足以允許對待測設(shè)備進(jìn)行測量，但不應(yīng)高至對待測設(shè)備表面造成損傷。
　　探針工位
　　探針工位用于射頻探針在硅片上的定位。通過探針工位，可在將晶片調(diào)試至各個管芯之前或之后，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從基本的連續(xù)性或隔離狀況檢查，至微電路全功能測試的各項(xiàng)測試操作。
　　探針滑移
　　當(dāng)探針與待測設(shè)備接觸時，以及當(dāng)探針在沿Z-Y平面移動的過程中發(fā)生彎曲時，探針Z軸將會發(fā)生變化。理想的探針滑移量為1密耳（25μm）。探針的沖程越大，或探針?biāo)艿南聣毫υ酱?，探針在針墊上的滑移量便越大。探針的滑移率越小，其對過大沖程的耐受程度就越高。
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　　應(yīng)用
　　射頻探針常見的用途之一是對處于高頻工作狀態(tài)的元件和設(shè)備進(jìn)行晶圓級測試。在某些情況下，一些射頻探針適用于測試工作頻率達(dá)到數(shù)百GHz的毫米波電路。還有幾種類型的射頻探針，可以通過焊接或以機(jī)械的方式連接到測試表面（通常是PCB的表面）。但它們只在這種高質(zhì)量和高成本的互連是必要的情況下使用，因?yàn)樗鼈兺ǔo法在不犧牲互連質(zhì)量的情況下撤回。
　　射頻同軸GS探針，1500 微米間距，DC - 40 GHz，用于對接電纜，2.92mm接口
　　射頻探針通常與具有高口徑定位機(jī)制或電子器件的探測設(shè)備一起使用，從而實(shí)現(xiàn)對探針x，y，z以及附加軸的微小調(diào)整。一些簡單的機(jī)械測試探針定位器僅能夠在測試過程中將探針固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，而具有機(jī)器人功能的更復(fù)雜的探針定位器能夠通過編程來自動定位探針，可適用于大批量測試。