專利名稱：高頻測試棒的制作方法
高頻測試棒本發(fā)明涉及一種高頻測試棒，根據(jù)權(quán)利要求1，該高頻測試棒包括一外殼和一用于與一樣品的至少一個(gè)接觸點(diǎn)電接觸的接觸單元，其中，一與該外殼和接觸單元機(jī)械、且電連接的高頻同軸線纜設(shè)置于該外殼與接觸單元之間，所述線纜具有一外部導(dǎo)體，一與該外部導(dǎo)體同軸設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)體，及一設(shè)置于該外部導(dǎo)體與內(nèi)部導(dǎo)體之間的電介質(zhì)。對于上述類型的高頻測試棒，該具有相應(yīng)接觸元件的接觸單元用于建立與一樣品的例如是平面導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸點(diǎn)間的電接觸關(guān)系，為了建立該種電接觸關(guān)系，接觸面和接觸力是必須的。為了可重復(fù)施加預(yù)設(shè)定的接觸力，通常在高頻測試棒的接觸單元上設(shè)置彈性加載接觸元件。但是，在高頻情況下，出于與電氣相關(guān)的原因，這些接觸元件必須短，以致于到使得接觸元件本身不再能夠獲得足夠的彈性行程。公開號為US 2007/0159196 Al的文獻(xiàn)公開了該種類型的測試棒，其中，高頻線纜設(shè)計(jì)為同軸線纜的形式。因此，該同軸線纜也可為接觸單元的接觸提供彈性作用。但這存在的缺陷是，由于同軸線纜的長度由溫度決定，因此，無法令影響被傳輸高頻信號的相位的阻抗和電氣長度無法保持必要的精確性。該同軸線纜在變形和回彈時(shí)出現(xiàn)滯回滯后現(xiàn)象， 這也將以不可預(yù)知的方式影響接觸的電氣特性。本發(fā)明的目的在于解決上述類型的測試棒存在的問題，提供一種即使在IlOGHz 或者更高頻率的應(yīng)用中，接觸單元也可實(shí)現(xiàn)可靠接觸，且信號也可經(jīng)其進(jìn)行可靠傳輸?shù)臏y試棒。根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1特征的上述類型的測試棒解決這種問題。其他權(quán)利要求說明了本發(fā)明的有利實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明，對于上述類型的測試棒，將該外部導(dǎo)體設(shè)計(jì)為由剛性(rigid)且可發(fā)生彈性變形的材料制成的中空輪廓部，其中，該內(nèi)部導(dǎo)體相對所述中空輪廓部同軸設(shè)置， 該電介質(zhì)為氣體或者真空。該種結(jié)構(gòu)的有益效果是，僅設(shè)計(jì)為中空輪廓部的外部導(dǎo)體在測試棒進(jìn)行接觸時(shí)履行彈性作用，這樣就可通過選擇該中空輪廓部的材料的類型、長度和厚度非常精確地調(diào)整彈性行程和彈性接觸。有效避免了發(fā)生彈性變形期間的滯后現(xiàn)象。以該種方式，可獲得高頻同軸線纜的精確預(yù)設(shè)定的阻抗和電氣長度，其中，阻抗和電氣長度很大程度地獨(dú)立于彈性行程和周圍溫度。該接觸單元本身現(xiàn)在僅需要提供高度補(bǔ)償。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該高頻線纜具有至少二個(gè)或者更多的內(nèi)部導(dǎo)體及/或外部導(dǎo)體。由于該內(nèi)部導(dǎo)體在中空輪廓部的至少一段預(yù)設(shè)定的區(qū)段上自支撐地設(shè)置于該中空輪廓部內(nèi)，因此，可使內(nèi)部導(dǎo)體特別好地與發(fā)揮彈性作用功能去耦相隔絕。由于該內(nèi)部導(dǎo)體的一端與該外殼固連，另一端與該接觸單元固連，因此，可將該內(nèi)部導(dǎo)體穩(wěn)定地固定于中空輪廓部內(nèi)。由于該內(nèi)部導(dǎo)體被該中空輪廓部在其位于該外殼與該接觸單元間的整個(gè)長度上以同軸的方式環(huán)繞，且該內(nèi)部導(dǎo)體與該中空輪廓部之間間隔設(shè)置，所以，可獲得特別好的信號傳輸效果。
為了調(diào)整該高頻線纜的預(yù)設(shè)定的電氣特性，該內(nèi)部導(dǎo)體及/或形成該外部導(dǎo)體的中空輪廓部的橫截面為多邊形、矩形、三角形、橢圓形或圓形。由于該外部導(dǎo)體被設(shè)計(jì)為一管，因此，可獲得特別好的信號傳輸效果。以下將參照附圖更為詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的立體示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明測試棒的一種優(yōu)選實(shí)施方式的高頻導(dǎo)體的橫截面示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明測試棒的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的高頻導(dǎo)體的橫截面示意圖。根據(jù)圖1，根據(jù)本發(fā)明的測試棒的優(yōu)選實(shí)施方式包括外殼10和用于與樣品(未示出)的至少一個(gè)接觸點(diǎn)電接觸的接觸單元12。外殼10與接觸單元12之間設(shè)置有高頻同軸線纜14，高頻同軸線纜14與外殼10和接觸單元12機(jī)械、且電連接。根據(jù)圖2所示，該高頻同軸線纜14具有外部導(dǎo)體16、與該外部導(dǎo)體同軸設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)體18和設(shè)置于外部導(dǎo)體16與內(nèi)部導(dǎo)體18之間的電介質(zhì)20。根據(jù)本發(fā)明，該電介質(zhì)20 為氣體或者真空，該氣體特別是空氣或者氮?dú)猓煌獠繉?dǎo)體16設(shè)計(jì)為具有圓形橫截面的管的形式的中空輪廓部，并由剛性且可發(fā)生彈性變形的材料制成。因此，與傳統(tǒng)同軸線纜相比， 電介質(zhì)不具有使內(nèi)部導(dǎo)體18保持于外部導(dǎo)體16中的保持作用。內(nèi)部導(dǎo)體18自支撐地設(shè)置于剛性管16內(nèi)，即在該剛性管的整個(gè)長度上自支撐地設(shè)置于其內(nèi)，內(nèi)部導(dǎo)體18與該剛性管16在內(nèi)部導(dǎo)體18的位于外殼10與接觸單元12間的整個(gè)長度上間隔有一定的距離，且并未設(shè)置用于支撐內(nèi)部導(dǎo)體18的與剛性管16接觸的支撐件。為了安裝內(nèi)部導(dǎo)體18，可簡單地使內(nèi)部導(dǎo)體18與外殼10和接觸單元12機(jī)械、且電連接。在可替換的實(shí)施方式中，也可提供支撐件，該種實(shí)施例在圖中并未示出。該接觸單元12具有三個(gè)接觸元件22，每個(gè)接觸元件22均具有用于與樣品上的接觸點(diǎn)相接觸的自由端，三個(gè)接觸元件22可適應(yīng)將經(jīng)測試棒傳輸?shù)母哳l信號的頻率。三個(gè)接觸元件僅是一個(gè)例子，在此也可設(shè)置二個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或者更多的接觸元件22。對于例如是大于或等于IlOGHz的高頻，這些接觸元件22非常短。雖然這些接觸元件22在置于樣品的相對應(yīng)的接觸點(diǎn)上時(shí)可在接觸點(diǎn)之間進(jìn)行高度補(bǔ)償，但在測試棒置于樣品上時(shí)，這些接觸元件22的長度將不足以利用恢復(fù)至非工作位置的相應(yīng)的彈性復(fù)位作用提供相應(yīng)的且可重復(fù)的相同的接觸壓力。根據(jù)本發(fā)明的測試棒的設(shè)計(jì)，其可利用彈性作用產(chǎn)生預(yù)設(shè)定的且可重復(fù)的接觸壓力，并通過以管的形式設(shè)計(jì)的外部導(dǎo)體16在接觸點(diǎn)與接觸單元22之間提供接觸面。然而， 僅外部導(dǎo)體16為彈性安裝，而自支撐設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)體18基本上相對外部導(dǎo)體16去耦。這意味著，僅通過選擇外部導(dǎo)體16的材料及外部導(dǎo)體的長度、形狀和壁厚就可調(diào)整接觸壓力。如果電介質(zhì)為空氣或氮?dú)猓瑒t高頻同軸線纜14是空氣線纜。根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的外部導(dǎo)體16在無滯后的情況下從偏離位置回彈至其非工作位置。恰當(dāng)?shù)剡x擇制作外部導(dǎo)體16的材料使高頻同軸線纜14的阻抗和電氣長度具有低溫度敏感性。這樣，可精確地調(diào)整和保持阻抗，并且阻抗僅具有低損耗。在圖2所示的實(shí)施例中，內(nèi)部導(dǎo)體18具有圓形橫截面。根據(jù)另一實(shí)施方式，該內(nèi)部導(dǎo)體具有矩形橫截面，如圖3的實(shí)施例所示。根據(jù)本發(fā)明的測試棒具有低的生產(chǎn)成本，在大批量生產(chǎn)時(shí)也可保證高精度，并且可提供阻抗控制，這樣，在進(jìn)行測量而與例如是樣品的平面結(jié)構(gòu)接觸時(shí)具有低反射。接觸單元12的接觸元件22設(shè)計(jì)為共面電路。根據(jù)本發(fā)明的測試棒對于IlOGHz和更高的操作頻率的應(yīng)用效果是顯著的，其中，阻抗基本在接觸單元12的整個(gè)共面導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上自由分散， 即阻抗與操作頻率無關(guān)。盡管接觸元件22具有對于該目的不足夠的短的彈性行程，但外部導(dǎo)體16的獨(dú)立于內(nèi)部導(dǎo)體18的自由彈性加載設(shè)計(jì)意味著可在接觸單元12的共面導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所有導(dǎo)體22與待測試設(shè)備的相應(yīng)接觸點(diǎn)間保證高接觸質(zhì)量，由此，接觸質(zhì)量對于測試棒以一角度置于樣品的平面結(jié)構(gòu)的接觸點(diǎn)上是不敏感的。由于為了采用高頻(大于或等于 110GHz) HF信號而將這些接觸元件22制作的非常短的技術(shù)必要性，出現(xiàn)了接觸元件22彈性行程不足的情況。
權(quán)利要求
1.高頻測試棒包括一外殼(10)和一用于與一樣品的至少一個(gè)接觸點(diǎn)電接觸的接觸單元(12)，其中，一與該外殼(10)和該接觸單元(1 機(jī)械、且電連接的高頻同軸線纜(14)設(shè)置于所述外殼與接觸單元之間，所述線纜具有一外部導(dǎo)體(16)，一與該外部導(dǎo)體(16)同軸設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)體(18)，及一設(shè)置于該外部導(dǎo)體(16)與內(nèi)部導(dǎo)體(18)之間的電介質(zhì)(20)， 其特征在于，該外部導(dǎo)體(16)設(shè)計(jì)為由剛性且可發(fā)生彈性變形的材料制成的中空輪廓部， 其中，該內(nèi)部導(dǎo)體(18)相對所述中空輪廓部同軸設(shè)置，該電介質(zhì)00)為氣體或者真空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高頻測試棒，其特征在于，該高頻同軸線纜(14)具有至少二個(gè)或者更多的內(nèi)部導(dǎo)體(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的高頻測試棒，其特征在于，該高頻同軸線纜(14)具有至少二個(gè)或者更多的外部導(dǎo)體(16)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的高頻測試棒，其特征在于，該內(nèi)部導(dǎo)體(18)在該中空輪廓部(16)的至少一段預(yù)設(shè)定的區(qū)段上自支撐地設(shè)置于該中空輪廓部(16)內(nèi)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的高頻測試棒，其特征在于，該內(nèi)部導(dǎo)體(18)的一端與該外殼(10)固連，另一端與該接觸單元(12)固連。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的高頻測試棒，其特征在于，該內(nèi)部導(dǎo)體(18)被該中空輪廓部(16)在其位于該外殼(10)與該接觸單元(1 間的整個(gè)長度上以同軸的方式環(huán)繞，且該內(nèi)部導(dǎo)體(18)與該中空輪廓部(16)之間間隔設(shè)置。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的高頻測試棒，其特征在于，該內(nèi)部導(dǎo)體(18)的橫截面為多邊形、矩形、三角形、橢圓形或圓形。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的高頻測試棒，其特征在于，該形成外部導(dǎo)體(16)的中空輪廓部的橫截面為多邊形、矩形、三角形、橢圓形或圓形。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的高頻測試棒，其特征在于，該外部導(dǎo)體(16)設(shè)計(jì)為一管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高頻測試棒，包括一外殼(10)和一用于與一樣品的至少一個(gè)接觸點(diǎn)電接觸的接觸單元(12)，其中，一與該外殼(10)和該接觸單元(12)機(jī)械、且電連接的高頻同軸線纜(14)設(shè)置于所述外殼與接觸單元之間，所述線纜具有一外部導(dǎo)體(16)，一與該外部導(dǎo)體(16)同軸設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)體(18)，及一設(shè)置于該外部導(dǎo)體(16)與內(nèi)部導(dǎo)體(18)之間的電介質(zhì)(20)，其特征在于該外部導(dǎo)體(16)設(shè)計(jì)為由剛性且可發(fā)生彈性變形的材料制成的中空輪廓部，其中，該內(nèi)部導(dǎo)體(18)相對所述中空輪廓部同軸設(shè)置，該電介質(zhì)(20)為氣體或者真空。
文檔編號G01R1/067GK102576037SQ201080039006
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者斯蒂芬·西斯 申請人:羅森伯格高頻技術(shù)有限及兩合公司