DE19945178C2 - Meßspitze zur Hochfrequenzmessung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßspitze zur Hochfrequenzmessung mit einem kon­ taktseitigen Ende zum Kontaktieren von planaren Strukturen und einem koaxial­ kabelseitigen Ende zum Verbinden mit einem Koaxialkabel, wobei zwischen dem kontaktseitigen Ende und dem koaxialkabelseitigen Ende eine koplanare Leiter­ struktur mit wenigstens zwei Leitern angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Meßspitze zur Hochfrequenzmessung mit einem kontaktseitigen Ende zum Kon­ taktieren von planaren Strukturen und einem koaxialkabelseitigen Ende zum Ver­ binden mit einem Koaxialkabel, wobei zwischen dem kontaktseitigen Ende und dem koaxialkabelseitigen Ende eine koplanare Leiterstruktur mit wenigstens zwei Leitern angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Zum Testen von beispielsweise auf Wafern hergestellten, elektronischen Schal­ tungen auf deren Funktionsfähigkeit und deren elektrischen Eigenschaften werden üblicherweise Meßspitzen verwendet, welche auf entsprechenden Kontaktstellen der zu testenden elektronischen Schaltung mechanisch aufsetzen. Derartige zu testende elektronische Schaltung erzeugen bzw. verarbeiten zunehmend auch Hochfrequenzsignale, so daß sich für die Meßspitze eine entsprechend zu be­ achtende Impedanz ergibt. Mit anderen Worten muß die Meßspitze eine an den Kontakt mit der zu testenden elektrischen Schaltung angepaßte Impedanz aufwei­ sen, da sich sonst bei Fehlanpassungen, wie allgemein bekannt, entsprechende Reflexionen ergeben, welche ein Meßergebnis in unerwünschter Weise beeinflus­ sen oder eine Messung gar unmöglich machen. Auch über die Meßspitze selbst sollte sich keine Änderung der Impedanz ergeben, da auch derartige Impedanz­ sprünge entsprechende Reflexionsstellen erzeugen.

So ist aus der US 4 697 143 eine Meßspitze bekannt, welche zum Erzielen einer konstanten Impedanz von einem Meßkabel zu einem Kontaktpunkt eine koplanare Leiterstruktur aufweist, wobei ein Signalleiter und ein Masseleiter derart voneinan­ der beabstandet sind, daß sich eine gewünschte, konstante Impedanz ergibt. Dies Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund der Verwendung eines Alumini­ umoxidsubstrats eine aufwendige Abschirmung zum Vermeiden von Moden höhe­ rer Ordnung erforderlich ist. Ferner ist diese Meßspitze kompliziert, aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung. Da wegen entsprechender Toleranzen nicht jede hergestellte Meßspitze die vorgegebenen Parameter erfüllt, ergibt sich ein hoher Ausschluß bei der Produktion, was diese Meßspitze zusätzlich verteuert. Darüber hinaus ergibt sich durch die insgesamt starre Anordnung der koplanaren Leiter­ struktur mit insbesondere drei oder mehr Leitern ein Kontaktierungsproblem, da es bei den auf Wafern vorliegenden Abmessungen wegen entsprechender Toleran­ zen der Meßspitze, der Kontaktstellen und der mechanischen Ausrichtung der Meßspitze mechanisch nahezu unmöglich ist, daß bei Aufsetzen der Meßspitze auf die Kontaktstellen alle Leiter der koplanaren Leiterstruktur der Meßspitze ge­ nau in der Ebene der Kontaktstellen liegen. Daher kontaktieren einige Leiter ihre jeweilige Kontaktstelle besser und andere schlechter oder ggf. überhaupt nicht.

Aus der Druckschrift DE 196 41 880 A1 ist eine Meßspitzeneinheit zum Kontaktie­ ren von planaren Mikrowellenschaltungen bekannt, bei der in einem Gehäuse, an dem ein Koaxialleitungsanschluß ausgebildet ist und von dem mindestens zwei Kontaktspitzen abstehen ein Substrat mit einer Koplanarleitung angeordnet. Ein Ende dieser Koplanarleitung ist mit dem Koaxialleitungsanschluß und das andere Ende ist mit den Kontaktspitzen verbunden. Die eigentliche Meßspitze ist als se­ parate Kontaktspitzeneinheit K mit jeweiligen Nadeln ausgebildet. Gemäß DE 196 41 880 A1 ist es wesentlich, daß diese Einheit K bei Verschleiß der Kon­ taktspitzen ausgewechselt werden kann.

Aus der Druckschrift US 5 561 378 ist eine Meßspitze für eine Vergleichsschaltung mit einer neuartigen Übertragungsleitung bekannt. Die neuartige Übertragungs­ leitung ist derart ausgebildet, daß sich Signale mit im wesentliche gleicher "Even-Mode"- und "Odd-Mode"-Impedanzcharakteristik ausbreiten. Die Meßspitze umfaßt sowohl Signalkontakte als auch Massekontakte, die mit jeweiligen Signal­ leitern und Masseleitern der Übertragungsleitung verbunden sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Meßspitze der o. g. Art und ein Verfahren zum Herstellen derselben zur Verfügung zu stellen, wo­ bei eine einfache und kostengünstige Serienproduktion bei gleichzeitig guter Kontaktqualität erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Meßspitze der o. g. Art mit den in Anspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in An­ spruch 8 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bei einer Meßspitze der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der koplanaren Leiterstruktur über einen vorbestimmten Abschnitt zwischen dem koa­ xialkabelseitigen Ende und dem kontaktseitigen Ende einseitig oder beidseitig, ein die koplanare Leiterstruktur halterndes Dielektrikum angeordnet ist, wobei zwi­ schen dem Dielektrikum und dem kontaktseitigen Ende die Meßspitze derart aus­ gebildet ist, daß die Leiter der koplanaren Leiterstruktur frei im Raum und bzgl. des halternden Dielektrikums federnd angeordnet sind.

Dies hat den Vorteil, daß eine kostengünstige und präzise auch in Serienfertigung herstellbare Meßspitze mit Impedanzkontrolle zur Verfügung steht, so daß sich geringe Reflektionen bei der Kontaktierung mit der planaren Struktur zu Meß­ zwecken ergeben. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch Be­ triebsfrequenzen von bis zu 40 bis 60 GHz aus, wobei die Impedanz über die ge­ samte koplanare Leiterstruktur aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung im wesentlichen dispersionsfrei, d. h. unabhängig von der Betriebsfrequenz, ist. Durch die frei federnde Anordnung der Leiter der koplanaren Leiterstruktur zwischen dem Dielektrikum und dem koaxialkabelseitigen Ende ist eine hohe Kontaktqualität zwi­ schen allen Leitern der koplanaren Leiterstruktur und entsprechenden Kontakt­ stellen einer zu prüfenden Einrichtung gewährleistet, wobei die Kontaktqualität unempfindlich bzgl. eines verkippten aufsetzens der Meßspitze auf die Kontakt­ stellen ist.

Zum Gewährleisten eines konstanten Wellenwiderstandes über die Meßspitze ist zwischen je zwei Leitern der koplanaren Leiterstruktur von dem koaxialkabelseiti­ gen Ende bis zum kontaktseitigen Ende ein jeweiliger Spalt entsprechend ausge­ bildet, wobei insbesondere der jeweilige Spalt im Bereich des Dielektrikums breiter als in Bereich der koplanaren Leiterstruktur ohne Dielektrikum ausgebildet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dielektrikum als wenigstens ein Quarzblock ausgebildet.

Zum Herstellen einer festen Verbindung zwischen der koplanaren Leiterstruktur und dem Dielektrikumblock weist dieser an einer Verbindungsseite mit der koplan­ aren Struktur eine sich mit letzterer im wesentlichen deckende Metallbeschichtung auf.

Zum Unterdrücken von Moden höherer Ordnung oberhalb der gewünschten Be­ triebsfrequenz ist das Dielektrikum an einer der koplanaren Leiterstruktur abge­ wandten Seite vollflächig metallisiert. Ferner ergibt sich dadurch im Bereich des Dielektrikums eine geschlossene, abgeschirmte Struktur.

Für bestimmte Anwendungen ist am koaxialkabelseitigen Ende eine planare Schaltung, insbesondere eine elektrische, elektronische oder aktive Schaltung, oder wenigstens ein aktives Schaltungselement angeordnet. Hierdurch liegt die zusätzliche Schaltung bzw. das zusätzliche Schaltungselement in unmittelbarer Nähe zu Kontakten zwischen der Meßspitze und einer zu testenden Schaltung am kontaktseitigen Ende der Meßspitze.

Bei einem Verfahren der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Leiter der koplanaren Leiterstruktur mittels eines lithiographisch- galvanoplastischen Verfahrens hergestellt werden.

Dies hat den Vorteil, daß auf einfache, kostengünstige und für eine Serienproduk­ tion in reproduzierbare Weise eine Meßspitze mit kleinen Abmessungen mit genau vorbestimmtem Wellenwiderstand und somit niedriger Reflektion von Hochfre­ quenz und dementsprechend großer Bandbreite herstellbar ist.

Für eine Serienproduktion werden wenigstens eine, insbesondere mehrere ko­ planare Leiterstrukturen auf einem Siliziumwafer mittel eines fotolithographischen Verfahrens hergestellt.

Eine mechanische Stabilität bis zur Endmontage ohne aufwendiges Einrichten der Leiter eines koplanaren Wellenleiters erzielt man dadurch, daß die koplanare Lei­ terstruktur im lithiographisch-galvanoplastischen Verfahren derart hergestellt wird, daß die Leiter an einer Seite miteinander verbunden sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren folgende Schritte:

• a) Bedampfen eines Siliziumwafers mit einer Metallschicht,
• b) Auftragen eines lichtempfindlichen Lackes,
• c) Belichten des lichtempfindlichen Lackes durch eine Maske, welche im we­ sentlichen einem negativ der Struktur wenigstens einer herzustellenden ko­ planaren Leiterstruktur entspricht,
• d) Entwickeln des Lackes zu einer Struktur mit Vertiefungen entsprechend der Struktur der herzustellenden koplanaren Leiterstrukturen,
• e) galvanisches Auffüllen der Vertiefungen mit einem elektrisch leitenden Werkstoff,
• f) Entfernen der Metallschicht und abnehmen der koplanaren Leiterstruktur vom Wafer,
• g) Verbinden einzelner koplanarer Leiterstrukturen einseitig oder beidseitig mit einem Trägerteil zwischen dem koaxialkabelseitigen und dem kontaktseiti­ gen Ende und
• h) Verbinden der koplanaren Leiterstruktur mit dem Koaxialkabel.

Beispielsweise umfaßt die Metallschicht in Schritt (a) Titan, Silber, Chrom und/oder Gold und der elektrisch leitenden Werkstoff in Schritt (e) ist optional Nic­ kel. Das Trägerteil in Schritt (g) ist beispielsweise ein Dielektrikum, insbesondere ein Quarzblock. Zweckmäßigerweise wird ferner in einem nachfolgenden Schritt der koplanare Wellenleiter mit dem bzw. den Trägerteil(en) in einem Gehäuse montiert. Dadurch ergibt sich im Bereich der Quarzklötze ein rundherum abschir­ mender Tunnel.

Zum Herstellen einer entsprechenden Fixierung der Leiter der koplanaren Wellen­ struktur wird in den Schritten (a) bis (e) jede koplanare Leiterstruktur mit einer Brücke hergestellt, welche alle Leiter einer koplanaren Leiterstruktur, insbesonde­ re am koaxialkabelseitigen Ende miteinander verbindet. Dies Brücke wird zweck­ mäßigerweise nach der Montage des/der Trägerteile bzw. vor dem Verbinden mit dem Koaxialkabel entfernt.

Für eine noch größere Stabilität umfaßt die Brücke zusätzlich einen die koplanare Leiterstruktur umgebenden Rahmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßspitze in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßspitze in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßspitze in Aufsicht,

Fig. 4 bis Fig. 7 eine Veranschaulichung aufeinanderfolgender Schritte eines erfin­ dungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 8 einen S-Parameter-Plott einer Simulationsrechnung für eine erfin­ dungsgemäße Meßspitze.

Die in Fig. 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Meßspitze 100 umfaßt eine koplanare Leiterstruktur 10 mit einem mittigen Signalleiter 12 und zwei koplanar benachbart zu diesem Signalleiter 12 angeord­ nete Masseleiter 14. Zwischen dem Signalleiter 12 und einem jeweiligen Mas­ seleiter 14 ist ein vorbestimmter Spalt 16 ausgebildet. Die koplanare Leiterstruktur 10 erstreckt sich von einem koaxialkabelseitigen Ende 18 zu einem kontaktseiti­ gen Ende 20, und der Spalt 16 ist über die gesamte Länge der koplanaren Leiter­ struktur 10 derart ausgebildet, dass sich ein konstanter, vorbestimmter Wellenwi­ derstand ergibt. An dem koaxialkabelseitigen Ende 18 ist die koplanare Leiter­ struktur 10 mit einem Koaxialkabel 22 verbunden, wobei der Signalleiter 12 einen Innenleiter 24 und die Masseleiter 14 einen Außenleiter 26 des Koaxialkabels kontaktieren.

In einem mittleren Abschnitt zwischen dem koaxialseitigen Ende 18 und dem kontaktseitigen Ende 20 ist beidseits der koplanaren Leiterstruktur 10 ein Dielek­ trikum in Form eines jeweiligen Quarzblockes 28 angeordnet. Hierbei sind die bei­ den Quarzblöcke 28 und die koplanare Leiterstruktur 10 in einer sandwichartigen Struktur aufeinandergelegt. Die Quarzblöcke 28 sind mit der koplanaren Leiter­ struktur 10 fest verbunden und tragen jeweils an ihrer der koplanaren Leiterstruk­ tur 10 zugewandten Seite eine Metallisierung, welche im wesentlichen der Form der koplanaren Leiterstruktur 10 im Bereich der Quarzblöcke 28 entspricht. Auf diese Weise erzielt man eine besonders gut haltende und enge Verbindung zwi­ schen den Quarzblöcken 28 und den Leitern 12, 14 der koplanaren Leiterstruktur 10. Aufgrund der elektromagnetischen Verhältnisse mit Dielektrikum 28 ist der Spalt 16 im Bereich der Quarzblöcke 28 verbreitert, so dass sich insgesamt ein konstanter Wellenwiderstand über die gesamte koplanare Leiterstruktur 10 vom koaxialkabelseitigen Ende 18 bis zum kontaktseitigen Ende ergibt. Die jeweiligen Metallisierungen der beiden Quarzblöcke 28 sind zweckmäßigerweise über eine geeignete Einbautechnik miteinander elektrisch leitend verbunden. Dadurch ergibt sich eine für beide Seiten der Quarzblöcke identische Potentialebene mit entspre­ chender identischer Abschirmfunktion.

Wie sich unmittelbar aus Fig. 1 ergibt, sind die Leiter 12, 14 in einem Bereich 29 zwischen den halternden Quarzblöcken 28 und dem kontaktseitigen Ende 20 frei im Raum angeordnet, so dass jeder Leiter 12, 14 individuell bezüglich der Halte­ rung in den Quarzblöcken 28 federn kann. Wird nun das kontaktseitige Ende 20 dieser Meßspitze 100 mechanisch auf entsprechende Kontaktstellen für eine zu testende elektrische Schaltung aufgedrückt, so bedingt die Möglichkeit des freien Federns für jeden einzelnen Leiter 12, 14 der koplanaren Leiterstruktur 10, dass jeder einzelne Leiter 12, 14 einen optimalen Kontakt zu der ihm jeweils zugeord­ neten Kontaktstelle hat. Ein etwaiges Verkippen der Meßspitze 100 beim mecha­ nischen Andrücken auf die Kontaktstellen und etwaige Toleranzen sowohl bei den Leitern 12, 14 selbst als auch an den Oberflächen der Kontaktstellen werden durch das Federn der einzelnen Leiter 12, 14 ausgeglichen. Hierdurch wird bei jedem mechanischen Aufsetzen der Leiter 12, 14 auf entsprechende Kontaktstel­ len ein immer gleicher und definierter Kontakt hergestellt, so dass optimale Meß­ ergebnisse mit der erfindungsgemäßen Meßspitze 100 erzielbar sind.

Die Darstellung der Meßspitze 100 mit drei Leitern 12, 14 in der Anordnung Masse-Signal-Masse bzw. g-s-g (g = ground; s = signal) ist lediglich beispielhaft. Selbstverständlich sind auch koplanare Leiterstrukturen mit nur zwei Leitern 12, 14 oder mehr als drei Leitern 12, 14 möglich, mit der Aufteilung von Signalleitern und Masse- bzw. Groundleitern in folgender Weise: g-s-g-s-g-s-g. . . oder g-s-g-g-s-g-g­ s-g-g. . . oder ähnliches. Auf diese Weise sind auch zu testende elektrische Schal­ tungen mit einer einzigen Meßspitze kontaktierbar, welche mehrere koplanare Si­ gnalleitungen aufweisen.

Die in Fig. 2 dargestellte zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Meßspitze 200 entspricht im wesentlichen derjenigen von Fig. 1, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind, so daß zu deren Beschreibung auf die obigen Erläuterungen bzgl. Fig. 1 verwiesen wird. Im Unter­ schied zur Ausführungsform 100 weisen die Quarzblöcke 28 an einer der koplana­ ren Leiterstruktur 10 abgewandten Seite eine vollflächige Metallisierung 30 auf. Diese Metallisierung führt einmal zum Unterdrücken von unerwünschten Moden höherer Ordnung abseits der gewünschten Betriebsfrequenz und schafft gleich­ zeitig über einen vorbestimmten Bereich der koplanaren Leiterstruktur 10 ein ge­ schlossenes System.

Die in Fig. 3 dargestellte dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Meßspitze 300 veranschaulicht den Zustand nach Herstellung der Meß­ spitze 300 mit einem erfindungsgemäßen Verfahren auf einen Siliziumwafer. In Fig. 3 sind wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen wird. Bei der Meßspitze 300 gemäß Fig. 3 sind die Leiter 12, 14 der koplanaren Leiterstruktur 10 zunächst nach der Herstellung mit einem nachfolgend noch nä­ her erläuterten lithografisch-galvanoplastischen Verfahren (LiGa-Verfahren) über eine Brücke 32 miteinander mechanisch verbunden. An der Brücke 32 ist einstüc­ kig ein Rahmen 34 ausgebildet, welcher die koplanare Leiterstruktur 10 in einer Ebene vollständig umgibt. Mittels dieses Rahmens 34 ist ein entsprechendes Handhaben der koplanaren Leiterstruktur 10 bis zur endgültigen Fertigstellung der Meßspitze möglich, ohne die Leiter 12, 14 selbst der koplanaren Leiterstruktur 10 berühren zu müssen, mit einer entsprechenden Gefahr einer Beschädigung dieser Leiter 12, 14. Nach dem Ausbilden der in Fig. 3 abgebildeten koplanaren Leiter­ struktur 10 mit Brücke 32 und Rahmen 34 auf einem Siliziumwafer mit dem litho­ grafisch-galvanoplastischen Verfahren wird diese Anordnung 10, 32, 34 von dem Siliziumwafer abgenommen, und es werden oben und unten in dem entsprechen­ den Bereich des verbreiterten Spaltes 16 die Quarzblöcke 28 beispielsweise mit­ tels Bonden an der koplanaren Leiterstruktur 10 befestigt. Von nun an hat die ko­ planare Leiterstruktur 10 durch die Halterung mittels der Quarzblöcke 28 eine Ei­ genstabilität, so dass die Verbindung zwischen der koplanaren Leiterstruktur 10 und der Brücke 32 mit Rahmen 34 getrennt werden kann. Dies erfolgt beispiels­ weise im Bereich einer schematisch dargestellten Linie 36. Zweckmäßigerweise erfolgt die Abtrennung zwischen der Brücke 32 und der koplanaren Leiterstruktur 10 derart, dass äußere Enden 38 der beiden äußeren Masseleiter 14 am koaxial­ kabelseitigen Ende 18 überstehen, so dass sich eine automatische Zentrierung eines mit der koplanaren Leiterstruktur 10 zu verbindenden Koaxialkabels ergibt.

Am kontaktseitigen Ende 20 verjüngen sich die Leiter 12, 14 der koplanaren Lei­ terstruktur 10 zum Ausbilden einer Anordnung der Leiter 12, 14, welche entspre­ chend zu kontaktierenden Kontaktstellen einer zu testenden elektrischen Schal­ tung entspricht. Zum Aufrechterhalten eines konstanten Wellenwiderstandes ver­ jüngt sich im Bereich 29 am kontaktseitigen Ende 20 der Spalt 16 dementspre­ chend in Richtung kontaktseitiges Ende 20.

Eine besonders herausragende Eigenschaft der erfindungsgemäßen Meßspitze gemäß der Fig. 1 bis 3 liegt darin, dass die mittels der Spalte 16 eingestellte Im­ pedanz über die koplanare Leiterstruktur 10 hinweg im wesentlichen dispersions­ frei ist, d. h. die Impedanz und die Phasengeschwindigkeit sind im wesentlichen nicht abhängig von der Betriebsfrequenz.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 4 bis 7 das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Meßspitze schematisch näher erläutert. In einem ersten Schritt wird ein Siliziumwafer 38 mit einer Metallschicht 40 bedampft (Fig. 4). Die Metallschicht 40 umfaßt beispielsweise Titan, Silber, Chrom oder Gold. In einem weiteren Schritt wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich, ein lichtempfindli­ cher Lack 42 auf die Metallschicht 40 aufgebracht. Dieser lichtempfindlich Lack wird durch eine Maske belichtet. Die Maske ist dabei derart ausgebildet, dass sie einer bestimmten Anzahl auf dem Siliziumwafer 38 herzustellender koplanarer Leiterstrukturen 10 mit jeweiliger Brücke 32 und jeweiligem Rahmen 34 entspricht, wie in Fig. 3 dargestellt. Ggf. sind benachbarte Rahmen mechanisch miteinander verbunden. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, auf dem Siliziumwafer neben- und übereinander liegend viele koplanare Leiterstrukturen 10 mit Brücke 32 und Rahmen 34 gemäß Fig. 3 herzustellen. Es wird somit mittels eines fotolithographi­ schen Verfahrens der Lack 42 in eine Form gebracht, welche einem Negativ der herzustellenden koplanaren Leiterstrukturen 10 mit jeweiligen Brücken 32 und je­ weiligen Rahmen 34 entspricht. Hierbei wird der Lack in entsprechender Weise entwickelt. In einem nachfolgenden Schritt werden die in dem Lack gemäß Fig. 5 hergestellten Vertiefungen 43 mit einem elektrisch leitenden Werkstoff 44, wie bei­ spielsweise Nickel, galvanisch aufgefüllt, wie aus Fig. 6 ersichtlich. Diese Anord­ nung gemäß Fig. 6 wird geschliffen, und der Lack 42 wird entfernt, so dass sich eine Anordnung gemäß Fig. 7 ergibt. Hierbei bildet nun der elektrisch leitende Werkstoff 44 die gewünschte Struktur der koplanaren Leiterstruktur 10 zusammen mit einer jeweiligen Brücke 32 und einem jeweiligen Rahmen 34, wie in Fig. 3 dar­ gestellt, aus. Abschließend wird die Metallschicht 40, welche als Trennschicht zwi­ schen dem elektrisch leitenden Werkstoff 44 und dem Siliziumwafer 38 wirkt, ent­ fernt, und die Anordnung aus über- und nebeneinander liegenden koplanaren Leiterstrukturen mit Brücken und Rahmen kann vom Siliziumwafer 38 abgenom­ men werden. Als nächstes wird jede einzelne koplanare Leiterstruktur 10 innerhalb eines Rahmens 34 beidseitig im entsprechenden Bereich mit den Quarzblöcken 28 versehen und schließlich die Brücken 32 mit Rahmen 34 von den koplanaren Leiterstrukturen 10 abgetrennt. Abschließend wird die koplanare Leiterstruktur 10 am koaxialkabelseitigen Ende 18 mit einem Koaxialkabel verbunden.

Besonders bemerkenswert bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die einzelnen Leiter 12, 14 der koplanaren Leiterstruktur 10 in keiner Weise bei der Montage zueinander ausgerichtet werden müssen. Die relative Anordnung der Leiter 12, 14 zueinander ist vom Anfang bis zum Ende des Herstellungsprozesses vorgegeben und fest. Dadurch entfallen etwaige Toleranzen beim mechanischen Anordnen der Einzelleiter 12, 14 beim Herstellungsverfahren.

Die erfindungsgemäße Meßspitze weist, wie aus Fig. 8 ersichtlich, ein überra­ schend gutes Frequenzverhalten auf. Fig. 8 veranschaulicht einen S- Parameterplott aus einer Simulationsrechnung für eine erfindungsgemäße Meß­ spitze. Hierbei ist auf der horizontalen Achse 46 eine Frequenz in GHz und auf der vertikalen Achse 48 ein S-Parameter in dB aufgetragen. Wie sich unmittelbar aus der Graphik gemäß Fig. 8 ergibt, ist die erfindungsgemäße Meßspitze gemäß die­ ser Modellrechnung bis zu Frequenzen von 60 GHz brauchbar. Dies bei gleichzei­ tiger Möglichkeit der Serienfertigung mit geringem Ausschuß und geringem Auf­ wand.

Claims (19)

1. Meßspitze (100, 200, 300) zur Hochfrequenzmessung mit einem kontakt­ seitigen Ende (20) zum Kontaktieren von planaren Strukturen und einem koaxialkabelseitigen Ende (18) zum Verbinden mit einem Koaxialkabel (22), wobei zwischen dem kontaktseitigen Ende (20) und dem koaxialkabelseiti­ gen Ende (18) eine koplanare Leiterstruktur (10) mit wenigstens zwei Lei­ tern (12, 14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der koplanaren Leiterstruktur (10) über einen vorbestimmten Ab­ schnitt zwischen dem koaxialkabelseitigen Ende (19) und dem kontaktseiti­ gen Ende (20) einseitig oder beidseitig, ein die koplanare Leiterstruktur (10) halterndes Dielektrikum (28) angeordnet ist, wobei zwischen dem Dielektri­ kum (28) und dem kontaktseitigen Ende (20) die Meßspitze (100, 200, 300) derart ausgebildet ist, daß die Leiter (12, 14) der koplanaren Leiterstruktur (10) frei im Raum und bzgl. des halternden Dielektrikums (28) federnd an­ geordnet sind.

2. Meßspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Leitern (12, 14) der koplanaren Leiterstruktur (10) von dem koaxialkabelseitigen Ende (18) bis zum kontaktseitigen Ende (20) ein jeweiliger Spalt (16) derart ausgebildet ist, daß sich vom koaxialkabelseiti­ gen Ende (18) bis zum kontaktseitigen Ende (20) ein konstanter Wellenwi­ derstand ergibt.

3. Meßspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Spalt (16) im Bereich des Dielektrikums (28) breiter aus­ gebildet ist als im Bereich der koplanaren Leiterstruktur (10) ohne Dielektri­ kum (28).

4. Meßspitze (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum als wenigstens ein Quarzblock (28) ausgebildet ist.

5. Meßspitze (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (28) an einer Verbin­ dungsseite mit der koplanaren Leiterstruktur (10) eine sich mit letzterer im wesentlichen deckende Metallbeschichtung aufweist.

6. Meßspitze (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dielektrikum (28) an einer der koplanaren Leiter­ struktur abgewandten Seite vollflächig metallisiert ist.

7. Meßspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am koaxialkabelseitigen Ende (18) eine planare Schaltung, insbesondere eine elektrische, elektronische oder aktive Schaltung, oder wenigstens ein aktives Schaltungselement angeordnet ist.

8. Verfahren zum Herstellen einer Meßspitze zur Hochfrequenzmessung mit einem kontaktseitigen Ende zum Kontaktieren von planaren Strukturen und einem koaxialkabelseitigen Ende zum Verbinden mit einem Koaxialkabel, wobei zwischen dem kontaktseitigen Ende und dem koaxialkabelseitigen Ende eine koplanare Leiterstruktur mit wenigstens zwei Leitern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der koplanaren Leiterstruktur mittels eines lithiographisch- galvanoplastischen Verfahrens hergestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine, insbesondere mehrere koplanare Leiterstrukturen auf einem Silizium­ wafer mittels eines fotolithographischen Verfahrens hergestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ko­ planare Leiterstruktur im lithiographisch-galvanoplastischen Verfahren der­ art hergestellt wird, daß die Leiter an einer Seite miteinander verbunden sind.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte,

• a) Bedampfen eines Siliziumwafers mit einer Metallschicht,
• b) Auftragen eines lichtempfindlichen Lackes,
• c) Belichten des lichtempfindlichen Lackes durch eine Maske, welche im wesentlichen einem negativ der Struktur wenigstens einer herzu­ stellenden koplanaren Leiterstruktur entspricht,
• d) Entwickeln des Lackes zu einer Struktur mit Vertiefungen entspre­ chend der Struktur der herzustellenden koplanaren Leiterstrukturen,
• e) galvanisches Auffüllen der Vertiefungen mit einem elektrisch leiten­ den Werkstoff,
• f) Entfernen der Metallschicht und abnehmen der koplanaren Leiter­ struktur vom Wafer,
• g) Verbinden einzelner koplanarer Leiterstrukturen einseitig oder beid­ seitig mit einem Trägerteil zwischen dem koaxialkabelseitigen und dem kontaktseitigen Ende und
• h) Verbinden der koplanaren Leiterstruktur mit dem Koaxialkabel.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ schicht in Schritt (a) Titan, Silber, Chrom und/oder Gold umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitenden Werkstoff in Schritt (e) Nickel ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil in Schritt (g) ein Dielektrikum, insbesondere ein Quarz­ block, ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einem nachfolgenden Schritt der koplanare Wellenleiter mit dem bzw. den Trägerteil(en) in einem Gehäuse montiert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schritten (a) bis (e) jede koplanare Leiterstruktur mit einer Brüc­ ke hergestellt wird, welche alle Leiter einer koplanaren Leiterstruktur, insbe­ sondere am koaxialkabelseitigen Ende miteinander verbindet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke zusätzlich einen die koplanare Leiterstruktur umgebenden Rahmen umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 17, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt vor Schritt (g),
(g0) Entfernen der Brücke der Leiter der koplanaren Leiterstruktur vor dem Verbinden mit dem Koaxialkabel.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritt (b) bis (d) mittels eines fotolithographischen Verfahrens durchgeführt werden.