本發(fā)明涉及用于接收和發(fā)送電壓的接觸組件，特別涉及高頻(HF(high frequency))測(cè)量頭或HF測(cè)量探針，該接觸組件包括配置有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的承載件，其中導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在接觸端具有為了與被測(cè)器件的至少一個(gè)觸點(diǎn)電接觸而伸出超過(guò)承載件的邊緣的至少一個(gè)接觸元件，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)阻抗轉(zhuǎn)換器或阻抗變換器。

背景技術(shù)：

特別地，從公開DE 199 45 178C2和從公開WO 2006/066676已知測(cè)量頭形式的傳統(tǒng)接觸組件。為了測(cè)試?yán)缗渲糜诰A的電路形式的被測(cè)器件的功能和電性能，通常使用測(cè)量頭，測(cè)量頭被利用伸出的接觸元件機(jī)械地放置在正在被測(cè)試的電路的對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)上。待被測(cè)試的這種電路還產(chǎn)生或處理高頻信號(hào)，使得測(cè)量頭還需要考慮對(duì)應(yīng)的(波)阻抗或特征阻抗。換言之，測(cè)量頭必須在其接觸端呈現(xiàn)與被測(cè)器件的所要測(cè)試的電路適配的阻抗，否則，在不匹配的情況下，如所熟知的，可能會(huì)導(dǎo)致能夠?qū)y(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不利影響或使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行的反射(reflection)。

然而，如果為了進(jìn)一步傳輸從被測(cè)器件接收到的信號(hào)或電壓，而將具有例如50Ω的特定阻抗的同軸電纜或電路或者具有特定阻抗的其它連接元件連接在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的與導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸端相反的連接端，則必須使阻抗轉(zhuǎn)換器與承載件上的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一體化，使得測(cè)量頭能夠用于在無(wú)不期望的反射的情況下測(cè)量具有不同阻抗的被測(cè)器件。

諸如RF變換器或其它表面貼裝器件(SMD(surface-mounted device))等的無(wú)源部件能夠用作這種阻抗轉(zhuǎn)換器。然而，這種阻抗轉(zhuǎn)換器僅能夠用于在有限頻率范圍進(jìn)行阻抗變換。如果源自被測(cè)器件并通過(guò)測(cè)量頭發(fā)送的HF信號(hào)落在該頻帶之外，則會(huì)由阻抗轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生不期望的反射。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于所述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種諸如HF測(cè)量頭等的接觸組件，其無(wú)反射且寬頻帶地發(fā)送待被測(cè)量的信號(hào)，該接觸組件的應(yīng)用特別靈活。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)根據(jù)方案1的接觸組件來(lái)解決該問(wèn)題。本發(fā)明的其它有利發(fā)展記載在從屬方案中。

根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的阻抗轉(zhuǎn)換器的區(qū)別在于，其具有截面逐漸變窄或逐漸變寬的電的導(dǎo)體段。

本發(fā)明基于如下認(rèn)識(shí)：對(duì)于阻抗變換，諸如巴倫(balun)等的復(fù)雜電子部件不是必需的。而是，為了使阻抗變換，使用導(dǎo)體截面在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸端與連接端之間逐漸改變的導(dǎo)體段就足夠了。該導(dǎo)體段的長(zhǎng)度和截面的改變被設(shè)計(jì)使得導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特征阻抗改變特定的值。由于導(dǎo)體截面驟然改變通常會(huì)引起反射，所以根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，導(dǎo)體截面逐漸地發(fā)生改變，優(yōu)選地，導(dǎo)體截面在大于5cm的距離上逐漸地改變，更優(yōu)選地，導(dǎo)體截面在大于10cm的距離上逐漸地改變，特別地，導(dǎo)體截面在20cm或更大的距離上逐漸地改變。

優(yōu)選地，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體或電壓導(dǎo)體以及至少一個(gè)接地導(dǎo)體，其均從接觸端延伸至連接端，其中導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的連接端處能夠配置有用于進(jìn)一步傳輸接收到的信號(hào)的插接導(dǎo)體。由此，具有變化截面的導(dǎo)體段優(yōu)選地設(shè)置在信號(hào)導(dǎo)體中。與信號(hào)導(dǎo)體類似，接地導(dǎo)體可以在接觸端處和為了與被測(cè)器件的至少一個(gè)觸點(diǎn)電接觸而從承載件伸出的一個(gè)或多個(gè)接觸元件連接。

承載件可以具有配置有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，承載件為如下電路板的形式：在該電路板上，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分被施加成導(dǎo)體跡線。在這種情況下，可以將具有變化的截面的導(dǎo)體段形成為寬度減小或增大的(基本上二維、即平面的)導(dǎo)體跡線。優(yōu)選地，信號(hào)導(dǎo)體至少部分為導(dǎo)體跡線的形式，而接地導(dǎo)體可以配置在電路板的背側(cè)、例如配置成諸如金屬等的導(dǎo)電材料的表面層。

導(dǎo)體跡線的一端處的導(dǎo)體跡線寬度與導(dǎo)體跡線的另一端處的導(dǎo)體跡線寬度之間的比優(yōu)選大于二，特別優(yōu)選地，大于三，特別地，大于四或更多。該比取決于所要獲得的阻抗變換。

阻抗轉(zhuǎn)換器呈現(xiàn)克洛普芬斯坦結(jié)構(gòu)或“克洛普芬斯坦?jié)u變線(Klopfenstein taper)”，能夠使用簡(jiǎn)單的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)相對(duì)于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特定的輸入阻抗和/或輸出阻抗的可靠阻抗變換。使用克洛普芬斯坦?jié)u變線，在使反射最小化的同時(shí)通過(guò)截面在短的距離上變窄的導(dǎo)體段使兩種不同的特定的特征阻抗彼此連接。使用克洛普芬斯坦結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)在無(wú)反射干擾的情況下在特別寬的HF頻帶進(jìn)行阻抗變換。

能夠提供特別緊湊且制造經(jīng)濟(jì)的接觸組件，其中導(dǎo)體段至少部分彎曲地、特別是至少部分以曲折的形式地從連接端朝向接觸端的方向延伸。換言之，變窄的導(dǎo)體段以蛇形軌跡延伸，優(yōu)選地，變窄的導(dǎo)體段以多個(gè)彎曲部、特別優(yōu)選地以多于五個(gè)彎曲部、特別地以七個(gè)或更多個(gè)彎曲部延伸，其中導(dǎo)體段的方向改變大約180°。以這種方式，能夠?qū)⒗绱笥?0cm的長(zhǎng)度的導(dǎo)體施加至承載件的例如小于10cm的長(zhǎng)度的區(qū)域。換言之，導(dǎo)體段的長(zhǎng)度與承載件的配置有導(dǎo)體段的部分的長(zhǎng)度方向尺寸之間的比為三或更大。根據(jù)本發(fā)明的接觸組件能夠以特別簡(jiǎn)單的方式制造，其中將蛇形導(dǎo)體段以導(dǎo)體跡線的形式印在或施加在電路板上。

可選地，還可以將變窄的導(dǎo)體段以線性形式、即不彎曲或彎折地施加至承載件。盡管如此，為了獲得比較緊湊的接觸組件，已經(jīng)證明如下是有利的：導(dǎo)體段從接觸端延伸(優(yōu)選以導(dǎo)體跡線的形式延伸)至連接端、在超過(guò)承載件的尺寸的50％上延伸，優(yōu)選在不小于承載件的尺寸的80％上延伸，特別地在承載件的整體尺寸上延伸。有利地，該尺寸可以為大于6cm且小于20cm，特別地為10cm至15cm。與彎曲的導(dǎo)體段不同，利用線性的導(dǎo)體段不存在單獨(dú)的導(dǎo)體環(huán)之間的串?dāng)_的危險(xiǎn)。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：具有克洛普芬斯坦?jié)u變線的阻抗轉(zhuǎn)換器能夠被構(gòu)造用于在從大約700MHz至大約2.7GHz、優(yōu)選地從500MHz至3GHz、特別優(yōu)選地從400MHz至10GHz、特別地從300MHz至20GHz的特別寬的頻率范圍進(jìn)行阻抗變換，其中整個(gè)頻率范圍的反射系數(shù)Γ小于0.2，特別地，小于0.1。

就HF部件和HF電纜(特別是同軸電纜)的通用輸入阻抗而言，已經(jīng)證明將阻抗轉(zhuǎn)換器或?qū)w結(jié)構(gòu)的輸入阻抗與輸出阻抗之間的比設(shè)定為5:1、1:5、4:1、1:4、2:1或1:2是實(shí)用的。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的輸出阻抗被理解為是指導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的包含導(dǎo)體段的信號(hào)導(dǎo)體與接地導(dǎo)體之間的、連接端處的阻抗(連接阻抗)。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的輸入阻抗被理解為是指導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的與導(dǎo)體段連接的接觸元件和與接地導(dǎo)體連接的接觸元件之間的接觸側(cè)阻抗，接觸側(cè)阻抗與待被測(cè)量的被測(cè)器件的波阻抗適配。

由此，優(yōu)選地，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸側(cè)阻抗為大約10Ω或大約12.5Ω，和/或?qū)w結(jié)構(gòu)的連接阻抗為大約50Ω，反之亦然。在這種情況下，傳統(tǒng)的同軸電纜能夠與接觸組件的連接端連接。

為了實(shí)現(xiàn)在不存在被測(cè)器件或接觸元件損壞的風(fēng)險(xiǎn)的情況下與被測(cè)器件上的至少一個(gè)觸點(diǎn)可靠地接觸，已經(jīng)證明至少一個(gè)接觸元件優(yōu)選為彈性地布置的接觸指是實(shí)用的。優(yōu)選地，包括與接地導(dǎo)體連接的接地元件的所有接觸元件均被設(shè)計(jì)成彈性地布置的接觸指。

優(yōu)選地，接觸組件具有從承載件伸出的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)接觸元件，特別地，接觸組件具有從承載件伸出的七個(gè)接觸元件，這些接觸元件中的至少一個(gè)接觸元件與配置于承載件的至少一個(gè)接地導(dǎo)體連接，特別地，至少兩個(gè)接觸元件與配置于承載件的至少一個(gè)接地導(dǎo)體連接，優(yōu)選地，接地導(dǎo)體從接觸端延伸至連接端。

以接觸彈簧的方式伸出超過(guò)承載件的邊緣的多個(gè)接觸元件可以共面配置，使得這些接觸元件與被測(cè)器件上的共面觸點(diǎn)接觸。優(yōu)選地，兩外側(cè)接觸元件為與接地導(dǎo)體連接的接地元件，而中間接觸元件與包含變窄的導(dǎo)體段的信號(hào)導(dǎo)體連接。接觸元件之間的間隔和接觸元件的長(zhǎng)度被設(shè)計(jì)使得在接觸端產(chǎn)生與被測(cè)器件的波阻抗匹配的特定的波阻抗。

至少一個(gè)接地導(dǎo)體可以配置于承載件的與承載有導(dǎo)體段的表面背向的表面。接地導(dǎo)體可以為覆蓋承載件的背側(cè)的金屬涂覆物或金屬層?？蛇x地或另外地，可以設(shè)置導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的信號(hào)導(dǎo)體的屏蔽。

為了減少由接觸組件引發(fā)的信號(hào)反射，已經(jīng)證明使從承載件伸出的接觸元件交替地與接地導(dǎo)體和導(dǎo)體段電連接是實(shí)用的。這種接觸元件結(jié)構(gòu)能夠被說(shuō)明為GSG(地-信號(hào)-地(Ground-Signal-Ground))結(jié)構(gòu)。

如上所述，驟變的導(dǎo)體截面可能會(huì)引發(fā)反射。彼此間隔開的多于兩個(gè)、特別地三個(gè)或更多個(gè)接觸元件與導(dǎo)體跡線電連接，能夠減緩導(dǎo)體跡線與導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸端上的窄接觸元件之間的過(guò)渡處的截面或?qū)w寬度的驟變。換言之，導(dǎo)體跡線被分支成與從承載件伸出的多于一個(gè)的接觸元件連接，其中可以將與接地導(dǎo)體連接的接地元件分別配置在單獨(dú)的信號(hào)輸送接觸元件之間。以這種方式，能夠使導(dǎo)體跡線的寬度在接觸端至接觸元件的頭處實(shí)際上連續(xù)。

接地元件與信號(hào)輸送接觸元件之間的交替配置是必須的，因?yàn)樵谶@種情況下能夠在維持低的輸入阻抗的同時(shí)增大單獨(dú)的接觸元件之間的間隔。例如，如果僅存在彼此相鄰的一個(gè)信號(hào)輸送接觸元件和一個(gè)接地元件，則它們之間的間隔需要小于1μm，以便維持低的輸入阻抗。兩個(gè)接觸元件之間的這種短的間隔難以制造，并且對(duì)應(yīng)的接觸元件容易損壞。另一方面，如果三個(gè)或更多個(gè)信號(hào)輸送接觸元件從承載件伸出、位于接地元件之間，則相鄰的接觸元件之間的大于10μm的間隔是足夠的。

優(yōu)選地，兩外側(cè)接觸元件為接地元件，優(yōu)選地，總計(jì)設(shè)置四個(gè)或更多個(gè)接地元件。另一方面，優(yōu)選地，接觸結(jié)構(gòu)具有與導(dǎo)體跡線連接的、分別在兩個(gè)接地元件之間伸出的三個(gè)或更多個(gè)信號(hào)輸送接觸元件。

為了獲得根據(jù)本發(fā)明的接觸組件與諸如電纜或電路等連接元件的阻抗適配的、穩(wěn)定的聯(lián)接，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在與接觸端相反的連接端可以具有諸如插接導(dǎo)體、特別是同軸插接連接器等的連接元件，其中優(yōu)選地，接觸結(jié)構(gòu)的接地導(dǎo)體與插接導(dǎo)體的外導(dǎo)體連接和/或接觸結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體段與插接導(dǎo)體的內(nèi)導(dǎo)體連接。

關(guān)于承載件上的接觸元件的配置以及關(guān)于連接元件和接觸元件與連接元件之間的連接，參考公開WO 2006/066676 A1，借助于引用將該公開的內(nèi)容包含在本公開中。

附圖說(shuō)明

以下參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的采用用于傳輸HF信號(hào)的HF測(cè)量頭形式的接觸組件的第一實(shí)施方式的示意性俯視圖，和

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的接觸組件的第二實(shí)施方式的示意性俯視圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的采用用于測(cè)量例如在半導(dǎo)體晶圓上的具有高頻電路的被測(cè)器件的測(cè)量頭形式的、用于傳輸電信號(hào)的接觸組件10的圖1所示的實(shí)施方式包括具有電路板的承載件12，承載件12從連接端14開始朝向接觸端16的方向逐漸變窄。

導(dǎo)體結(jié)構(gòu)20具有至少一個(gè)信號(hào)導(dǎo)體和至少一個(gè)接地導(dǎo)體，在示意圖中，接地導(dǎo)體配置在承載件12的未示出的背側(cè)，而承載件12的承載信號(hào)導(dǎo)體的表面面向觀察者。可選地或另外地，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)20還可以具有多個(gè)信號(hào)導(dǎo)體?？蛇x地，信號(hào)導(dǎo)體和接地導(dǎo)體可以配置于承載件12的同一表面。

出于與被測(cè)器件的在空間上對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)接觸的目的，總數(shù)為三個(gè)的接觸指(contact finger)23形式的彈性地布置的接觸元件(spring-biased contact element)22從承載件12的接觸端16伸出超過(guò)承載件的邊緣。在圖示的示例中，中間接觸指23與信號(hào)導(dǎo)體連接，兩外側(cè)接觸指23與接地導(dǎo)體連接。外側(cè)接觸指23也為接地元件21。還能夠想到接觸元件的其它配置或多于三個(gè)的接觸指。

具有內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的插接導(dǎo)體40配置在承載件14的連接端14。同軸電纜或配合插接導(dǎo)體能夠插入插接導(dǎo)體40，用于經(jīng)由接觸元件22進(jìn)一步傳輸接收到的HF信號(hào)。插接導(dǎo)體40的內(nèi)導(dǎo)體與信號(hào)導(dǎo)體電連接并進(jìn)而與中間接觸指23電連接，而插接導(dǎo)體40的外導(dǎo)體與接地導(dǎo)體電連接并進(jìn)而與兩個(gè)接地元件21電連接。

導(dǎo)體結(jié)構(gòu)20具有阻抗轉(zhuǎn)換器24，其中阻抗轉(zhuǎn)換器24具有截面從連接端14開始朝向接觸端16的方向逐漸變寬的電的導(dǎo)體段26。在圖示的實(shí)施方式中，該導(dǎo)體段26為施加于承載件12的、寬度增加的導(dǎo)體跡線(conductor trace)27的形式。導(dǎo)體跡線27為信號(hào)導(dǎo)體的在中間接觸指23與插接導(dǎo)體40的內(nèi)導(dǎo)體之間延伸的部分。導(dǎo)體跡線26的幾何形狀和曲率被設(shè)計(jì)使得建立用于連接端14與接觸端16之間的阻抗變換的克洛普芬斯坦結(jié)構(gòu)(Klopfenstein structure)。在圖示的示例中，信號(hào)可以通過(guò)波阻抗為12.5Ω的接觸指22從被測(cè)器件接收，并且可以經(jīng)由與波阻抗為50Ω的插接導(dǎo)體40連接的同軸電纜無(wú)反射地發(fā)送。因而，圖示的接觸組件10整體代表借助于克洛普芬斯坦結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗變換的阻抗轉(zhuǎn)換器。

接觸組件10被構(gòu)造成在不發(fā)生反射的情況下接收和發(fā)送頻帶從大約698MHz至大約2.7GHz的HF信號(hào)，其中阻抗水平從導(dǎo)體結(jié)構(gòu)20的接觸端16處的12.5Ω升高至導(dǎo)體結(jié)構(gòu)20的連接端處的50Ω。在該示例中，這產(chǎn)生1:4的變換率?？蛇x地，阻抗水平可以從接觸端16處的10Ω升高至連接端處的50Ω，從而得到1:5的變換率。

接觸組件10的更緊湊的構(gòu)造設(shè)計(jì)是可能的，其中導(dǎo)體跡線27在插接導(dǎo)體40與接觸指23之間以包括多個(gè)彎曲部的蛇形軌跡延伸。導(dǎo)體跡線27在導(dǎo)體跡線27的面向接觸元件22的端處的寬度為其在面向插接導(dǎo)體40的端處的寬度的大約4倍。然而，導(dǎo)體跡線40的形狀、長(zhǎng)度和曲率可以根據(jù)所要獲得的阻抗變換而相應(yīng)調(diào)整。接觸元件22的間隔和長(zhǎng)度被設(shè)計(jì)使得接觸側(cè)阻抗與待被測(cè)量的部件的阻抗匹配。

根據(jù)本發(fā)明，僅通過(guò)信號(hào)導(dǎo)體的導(dǎo)體跡線27的曲率來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗變換，無(wú)需諸如SMD等的額外部件。這意味著，頻帶可以較寬，因而根據(jù)本發(fā)明的接觸組件還可以用于測(cè)試LTE部件。SMD部件的安裝/并入也是非必須的。阻抗轉(zhuǎn)換器的變換率可以單獨(dú)地改變，并且可以為例如1:5、5:1、1:2、2:1、1:4、4:1等。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的接觸組件10’的第二實(shí)施方式。在該第二實(shí)施方式中，導(dǎo)體跡線27’形式的導(dǎo)體段26’不以蛇形軌跡、而以線性軌跡從連接端14開始經(jīng)由承載件12延伸至接觸端16。承載件的與導(dǎo)體跡線27’的長(zhǎng)度基本對(duì)應(yīng)的總體尺寸為大約12cm，其中導(dǎo)體跡線27’朝向連接端14的方向變窄。導(dǎo)體段26’的直的軌跡防止了單獨(dú)的導(dǎo)體環(huán)之間的串?dāng)_。

與第一實(shí)施方式不同，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)20具有伸出超過(guò)承載件12的邊緣的總數(shù)為七個(gè)的接觸元件22，在這七個(gè)接觸元件22中，四個(gè)接地元件21均與位于承載件12的背側(cè)的(共用的)接地導(dǎo)體連接，三個(gè)信號(hào)輸送接觸元件與導(dǎo)體跡線27’連接。接地元件21和信號(hào)輸送接觸元件是交替的。兩外側(cè)接觸元件22為接地元件21?？蛇x地，還能夠想到多于或少于七個(gè)的接觸元件22。

圖示的分成多個(gè)接觸元件與導(dǎo)體段26’連接使接觸元件22與導(dǎo)體段26’的(寬的)端之間的過(guò)渡處的反射最小化。單獨(dú)的接觸元件22之間的間隔還可以在維持期望的接觸側(cè)阻抗的同時(shí)以這種方式增大。在本案中，兩個(gè)相鄰的接觸元件22之間的間隔大于10μm，接觸側(cè)阻抗為大約10Ω。接觸元件之間的間隔和接觸元件的數(shù)量可以根據(jù)期望的阻抗變換而相應(yīng)調(diào)整。

另外，參考與圖1所示的第一實(shí)施方式相關(guān)的解釋，其對(duì)應(yīng)地適用于第二實(shí)施方式。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10、10’ 接觸組件

12 承載件/電路板

14 連接端

16 接觸端

20 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

21 接地元件

22 接觸元件

23 彈性地布置的接觸指

24 阻抗轉(zhuǎn)換器

26、26’ 導(dǎo)體段

27、27’ 導(dǎo)體跡線

40 插接導(dǎo)體