在快速发展的晶圆测试和高频测量领域，选择合适的射频或微波探针至关重要。虽然许多工程师首先关注探针的连接器频率等级，但在GHz和毫米波频率下的实际性能取决于更多因素。

在半导体晶圆测试中，若选用不当的探针，可能导致测试结果失真、阻抗失配或带宽受限等问题，进而影响良率并延误产品开发进程。本文将深入探讨影响射频与微波探针选型的关键电气及机械因素，助您获得应用所需的精确性与一致性。

1 同轴连接器类型决定频率上限

所选连接器类型直接决定了探针支持的频率上限。以下是常见连接器类型及其最高额定频率的详细说明：

• 2.92 mm（K型）连接器最高支持40 GHz。

• 2.4 mm连接器可达50 GHz。

• 1.85 mm连接器支持至67 GHz。

• 1 mm连接器可处理110 GHz（扩展版本可达130 GHz）。

• 0.8 mm连接器额定频率高达145 GHz。

需特别注意：2.92 mm连接器虽然与SMA和3.5 mm连接器机械兼容，但其工作带宽会有所降低。正确选择连接器类型可确保探针不会限制测试系统的性能表现。

2 探针针尖结构直接影响信号完整性

探针针尖的配置方式，特别是信号端与接地端的排布形式，将对信号质量和带宽产生重大影响：

• 单线探针

• GSG（地-信号-地）：能保持最佳信号平衡，实现最高带宽的理想配置。

• GS或SG：这类结构更易出现信号失衡，在高频下可能限制性能表现。

• 双线探针

• GSGSG：需要降低相邻信号间串扰时的最佳选择

• GSSG：更易产生信号耦合干扰，高频应用时尤为明显

选用平衡性良好的探针针尖结构，是提升测量精度最简便有效的方法之一。

3 更小的探针间距可支持更高频率

探针间距（即探针触点之间的距离）会影响接地路径中的电感量。电感越大，可用带宽越小。

• 40 GHz及以下测量：建议探针间距控制在250 µm以内

• 更高频率测量：可能需要更小的间距以避免信号失真

在测试先进制程时，尽可能缩小探针间距有助于避免限制性能的副作用，并确保更纯净的信号路径。

4 根据应用需求匹配探针类型

选择探针时需充分考虑测试类型特性：

• S参数测试：要求最高精度，应选择标称频率完全覆盖或超出测试范围的探针。

• 时域反射计(TDR)测试：通常可使用标称频率达测试频率2倍的探针。

• 信号完整性验证：一般需要1.5-2倍于S参数测试带宽的探针规格。

若涉及5G通信、高速数字信号或毫米波器件测试，建议选择超出最低频率要求的探针，以确保测试系统的扩展性和未来适用性。

5 探针结构设计影响信号耦合与电磁场约束

探针针尖的内部结构直接影响信号传输特性及其与相邻线路或被测器件(DUT)的相互作用程度。

• 微带线探针针尖：能有效约束电磁场分布，降低干扰并提升信号纯净度，特别适用于高密度测试环境。

• 共面波导(CPW)探针针尖：可能导致更强的信号耦合，在紧凑型测试配置中可能并非最优选择。

FormFactor公司的Infinity Probes®采用独特的微带线针尖技术，这一目前市场上独有的设计，在测试先进集成电路和高密度布局被测器件时具有显著优势。

6 测试友好性需前置设计

若被测器件(DUT)布局未考虑测试需求，即便最优探针也难以发挥性能。建议在设计阶段就提前规划测试方案：

• 确保探针焊盘间距/几何形状与探针规格一致。

• 保持优良的信号-地线对称布局。

• 为探针接触预留充足空间。

提前与探针供应商协同设计，可避免后期布局修改，并保障测量数据从首次测试就准确可靠。

总结：射频探针选型关键考量要素

选择高性能射频/微波探针时，需综合评估以下核心参数：

• 连接器带宽：同轴连接器的频率上限

• 平衡式针尖构型（GSG、GSGSG等拓扑结构）

• 针距优化：更小间距保障信号保真度

• 应用带宽需求：根据测试类型确定规格余量

• 探针架构特性：电磁场约束能力

• 可测性设计：焊盘布局与可接触性

通过系统评估这些要素，您将能选配出在晶圆级测试和毫米波场景下均可提供稳定、可重复测试结果的探针方案。

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