一种用于微波测试的探针

1.本发明涉及微波测试技术领域，具体为一种用于微波测试的探针。


背景技术：

2.近年来，随着电子设备精度不断提高，满足高性能、高精度、可扩展和经济高效的测试和测量设备的需求变得至关重要，测试要求随着市场的快速迭代变得更复杂多样。射频探测技术以其高性能、高灵敏度、高输出功率的特性使得应用范围不断扩大，其中微波探测技术被广泛应用于电子器件的电磁场检测。基于传统的afm原子力显微镜探针进行微波测试的过程中，由于现有探针的技术瓶颈，微波信号的加载会出现操作难度高和功率损耗高等短期内无法解决的问题。本发明通过设计一款可以直接加载微波信号的微波探针，能够简单且高效的将微波信号传输到待测器件。
3.微波测试目前采用的主流方法是将微波源输出的同轴线通过焊接或者压片等方式将微波信号传输到探针上，再经探针针尖的辐射到待测器件的表面。由于焊接或者压片耦合的方法，能量损耗大，为松散耦合，耦合系数较低。为了提高能量传输效率，减少能量的损失，需要提高同轴线与探针的耦合系数。此外，微波信号由探针针尖辐射，强度受输入信号强度的影响，但输入信号强度过高的话会造成电子器件间的电磁干扰，过低辐射强度不够。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是微波测试中微波能量损耗大的问题，提供一种用于微波测试的探针，能够减少微波信号的损失，提高同轴线与探针的耦合系数，实现信号的无损放大。应用于微波测试过程中，能够更加方便的加载微波信号，提高测试效率。
5.为了实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：一种用于微波测试的探针，可以用于微波测试领域，包括显微镜探针和微波集成电路芯片，其中显微镜探针包括电极片、基底、悬臂梁、金属通路和探针针尖，基底上嵌固有电极片，基底的一侧还刻蚀出悬臂梁，悬臂梁的自由端下方刻蚀出探针针尖，微波集成电路芯片嵌固在基底上，微波集成电路芯片的输入端与电极片用金属通路连接，微波集成电路芯片的输出端通过金属通路和探针针尖连接。
6.显微镜探针采用电极片耦合输入微波信号，金属通路传输微波信号。在探针工作时，微波信号由微波源发射，使用同轴线传递微波信号，与电极片相接，微波信号再由金属通路传导到微波集成电路芯片。微波信号经微波集成电路芯片放大处理后输出到探针针尖并辐射到待测器件。在这个过程中，电极片与同轴线的耦合程度高，提升了耦合系数，同时微波集成电路芯片不失真的放大微波信号，稳定微波信号的强度，确保信号可以辐射到待测器件。
7.上述的一种用于微波测试的探针，连接微波集成电路芯片输入端与电极片的金属通路是位于基底内部，连接微波集成电路芯片输出端和探针针尖的金属通路是位于基底内
部和悬臂梁内部，微波信号一直被保护在内部，有效的减少了微波信号的损失。
8.上述的一种用于微波测试的探针，微波集成电路芯片包括输入电路、缓冲电路、放大电路和输出电路，输入电路、缓冲电路、放大电路和输出电路封装成微波集成电路芯片，微波信号由输入电路输入，经缓冲电路、放大电路处理，由输出电路输出微波信号。
9.上述的一种用于微波测试的探针，所述基底采用硅基底。
10.本发明的有益效果是：首先，相比于普通探针结构，本发明采用了电极片与同轴线的耦合。由于微波信号经同轴线传输到电极片，电极片的面积相对大，耦合程度较大，因而耦合系数较大，有效提高了微波信号的传输效率。其次，微波信号传输到探针，在经过微波集成电路的处理，减少了信号的损失，增强了输出信号的强度，进一步提高了微波信号的传输效率。此外，探针的金属通道在悬臂梁内部，有效减少信号的辐射。
附图说明
11.图1是本发明用于一种用于微波测试的探针的立体结构示意图。
12.图2是本发明用于一种用于微波测试的探针的微波信号传输示意图。
13.附图中各部件的标记如下：101
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输入电路、102
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缓冲电路、103
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放大电路、104
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输出电路、105
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待测器件、1
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基底、2
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微波电路集成芯片、3
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电极片、4
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悬臂梁、5
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金属通路、6
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探针针尖。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
15.在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”“下”“左”“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述本发明的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。
16.图1所示的是一种用于微波测试的探针的立体结构示意图。包括：显微镜探针，包括电极片3、基底1、悬臂梁4、金属通路5、探针针尖6。基底1的左上方嵌入电极片3，右边中间部分蚀刻悬臂梁4。在悬臂梁4的中间有金属通路5，右下方蚀刻出探针针尖6，金属通路5和探针针尖6接触。微波集成电路芯片2的输入端与微波探针的电极片3用位于基体内的金属通路5连接，微波集成电路芯片2的输出端通过基地内金属通路与悬臂梁4内的金属通路5连接探针针尖6，且微波集成电路芯片2嵌入到基底1。在探针工作时，微波信号由微波源发射，使用同轴线传递微波信号，与电极片3相接，微波信号再由金属通路5传导到微波集成电路芯片2。微波信号经微波集成电路芯片2放大处理后输出到悬臂梁4内的金属通路5，微波信号在金属通路5中传输到探针针尖6并辐射到待测器件。在这个过程中，与由于微波信号一直被保护在内部，有效的减少了微波信号的损失，且电极片3与同轴线的耦合程度高，提升了耦合系数，同时微波集成电路芯片2不失真的放大微波信号，稳定微波信号的强度，确保信号可以辐射到待测器件。
17.图2所示的是一种用于微波测试的探针的微波信号传输示意图，包括：电极片3，输入电路101，缓冲电路102，放大电路103，输出电路104，金属通路5，探针针尖6，待测器件
105。其中，电极片3供给输入电路101稳定的微波信号，微波信号再由缓冲电路102和放大电路103进行放大处理传输到输出电路104，经金属通路5由探针针尖6辐射到待测器件105。
18.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种用于微波测试的探针，其特征在于：包括显微镜探针和微波集成电路芯片（2），其中显微镜探针包括电极片（3）、基底（1）、悬臂梁（4）、金属通路（5）和探针针尖（6），基底（1）上嵌固有电极片（3），基底（1）的一侧还刻蚀出悬臂梁（4），悬臂梁（4）的自由端下方刻蚀出探针针尖（6），微波集成电路芯片（2）嵌固在基底（1）上，微波集成电路芯片（2）的输入端与电极片（3）用金属通路（5）连接，微波集成电路芯片（2）的输出端通过金属通路（5）和探针针尖（6）连接。2.根据权利要求1所述的一种用于微波测试的探针，其特征在于：连接微波集成电路芯片（2）输入端与电极片（3）的金属通路（5）是位于基底（1）内部，连接微波集成电路芯片（2）输出端和探针针尖（6）的金属通路（5）是位于基底（1）内部和悬臂梁（4）内部。3.根据权利要求1或2所述的一种用于微波测试的探针，其特征在于：微波集成电路芯片（2）包括输入电路、缓冲电路、放大电路和输出电路，输入电路、缓冲电路、放大电路和输出电路封装成微波集成电路芯片（2），微波信号由输入电路输入，经缓冲电路、放大电路处理，由输出电路输出微波信号。4.根据权利要求1或2所述的一种用于微波测试的探针，其特征在于：所述基底（1）采用硅基底。

技术总结
本发明公开了一种用于微波测试的探针，属于微波测试技术领域。该微波探针包括微波集成电路芯片和显微镜探针两部分。微波集成电路芯片，包括输入电路、缓冲电路、放大电路和输出电路。显微镜探针，包括基底、电极片、悬臂梁、金属通路和针尖。本微波探针用于微波测试时，输入的微波信号经过微波集成电路输出到显微镜探针，经针尖辐射，减少了微波的辐射消耗，提高了微波测试的效率，适用于样品表征的测试，同时该探针结构便于微波信号的加载。该探针结构便于微波信号的加载。该探针结构便于微波信号的加载。


技术研发人员：温焕飞 唐军 刘俊 马宗敏 郭浩 李中豪
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2021.06.03
技术公布日：2021/9/24