TWI740889B - 傳輸線 - Google Patents

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Abstract

本案關於一種具有第一端及第二端的傳輸線裝置，該傳輸線裝置經配置以在該第一端及該第二端之間傳輸一信號，該傳輸線裝置包含一信號導體、一第一傳導片及一第二傳導片、一絕緣材料及複數個傳導材料片段，該信號導體在該傳輸線裝置的該第一端及該第二端之間延伸，該第一傳導片及該第二傳導片經定位在該信號導體的兩個相對側上，該絕緣材料將該第一及第二傳導片與該信號導體隔開，該複數個傳導材料片段在該第一及第二傳導片之間延伸且經排列在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間的不同位置處，其中該等傳導材料片段及該等傳導片經排列為大致圍繞該信號導體在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間的長度的至少局部。

Description

傳輸線
本發明關於傳輸線及設計傳輸線的方法。本發明可特定用於在測試電子元件之完整性時使用的探針。
將被測試的電子元件可（例如）包含半導體元件（例如積體電路）。在製造出電子元件後可能期望測試該元件。例如，可測試該電子元件中一或更多電路的完整性。
測試電子元件的方法可（例如）包含輸入一電子信號（例如脈衝信號）至該元件中並量測來自該元件的任何信號反射。若該元件在其電路中包括任何斷裂或短路，則被輸入至該元件的信號將被至少部分地反射。若該元件中沒有出現缺陷，則從該元件將反射該輸入信號的極少部分或完全沒有反射。來自一待測元件（DUT）的經反射信號之量測可因此用來測試該元件的完整性並偵測該元件中的任何故障。額外地或替代地，通過一元件所傳輸的信號的量測可被用來測試該元件的完整性及偵測該元件中的任何故障。
可經由與一元件上一或更多電接點接觸的一探針將信號輸入至該元件中。從該待測元件反射的或是由該待測元件傳輸的信號可亦通過該探針傳輸而提供給一測試設備。
本發明的目的是提供一種改良的傳輸線，其避免或減緩先前技術的一或更多問題（無論是否在本文中指明）。該傳輸線可被用在探針中。
按照本發明的第一態樣，提供了一種具有第一端及第二端的傳輸線裝置，該傳輸線裝置經配置以在該第一端及該第二端之間傳輸一信號，該傳輸線裝置包含：一信號導體，該信號導體在該傳輸線裝置的該第一端及該第二端之間延伸；一第一傳導片及一第二傳導片，該第一傳導片及該第二傳導片經定位在該信號導體的兩相對側上；一絕緣材料，該絕緣材料將該第一及第二傳導片與該信號導體隔開；及複數個傳導材料片段，該複數個傳導材料片段在該第一及第二傳導片之間延伸且經排列在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間的不同位置處，其中該等傳導材料片段及該等傳導片經排列為大致圍繞該信號導體在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間的長度的至少局部。
在該等傳導片之間延伸的該複數個傳導材料片段負責以傳導材料大致圍繞該信號導體。如此減少了任何從該傳輸線裝置之側邊及在該等傳導片之間向外的能量輻射。如此有益地減少沿該信號導體所傳輸之任何信號脈衝的損失及/或分散。
該複數個傳導材料片段中至少一些經排列於該第一及第二端之間的不同位置處。換言之，該等不同傳導材料片段的至少一些乃位於離該傳輸線裝置之一端（例如該第一端）不同距離之處。
該等傳導片及在該等片之間延伸的該等傳導材料片段一起形成一接地導體。該等傳導片可被稱為接地平面。該第一傳導片可經形成大致在一第一平面中。第二傳導片可經形成大致在一第二平面中。該第一及第二平面可大致彼此平行。該等傳導材料片段可在大致垂直於該第一或第二傳導片大致所位於之平面的方向中延伸。在其他實施例中該第一及第二傳導片中之一或兩者可不為平坦的，而因此可能不經形成大致在第一及第二平面中。
該信號導體可（例如）包含傳導材料條。該傳導材料條可通過絕緣材料延伸且可由該絕緣材料所圍繞且接觸該絕緣材料。該信號導體可沿該傳輸線裝置傳輸一信號電流。
相鄰的傳導材料片段可彼此隔開。因此該信號導體之長度處的部分可不一定完全由該等傳導片及傳導材料片段所圍繞。對於該信號導體之長度處的一些部分來說，該等傳導材料片段可僅經定位在該信號導體的一側上。
該複數個傳導材料片段及/或該等傳導片不一定沿著該信號導體的整個長度延伸。例如，該傳輸線裝置可包括其長度處的一或更多部分，在該一或更多部分處沒有出現該等傳導片中之一或兩者。額外地或替代地，該傳輸線裝置可包括其長度處的一或更多部分，在該一或更多部分處傳導材料片段僅經定位在該信號導體的一側。額外地或替代地，該傳輸線裝置可包括其長度處的一或更多部分，於該一或更多部分處沒有出現傳導材料片段。於該處有一或兩個傳導片沒有出現、或在該處傳導材料片段僅經定位至該信號導體之一側、或是沒有傳導材料片段出現的該傳輸線裝置之一或更多部分，可（例如）經定位朝向該傳輸線裝置的一端（即靠近該探針的第一或第二端）。
在此對於由傳導材料片段及傳導片所大致圍繞的信號導體的參照乃意圖指稱在兩個維度被圍繞的信號導體。換言之，在通過該傳輸線裝置所取之截面中該等傳導材料片段及該等傳導片一起大致環繞該信號導體。在此對被大致圍繞之信號導體的參照不意圖表示該信號導體從全部方向都被圍繞（即在三個維度被圍繞）。
該傳輸線裝置可進一步包含在該複數個傳導材料片段之至少兩者之間延伸的一導體，其中該導體在該第一及第二傳導片之間與該等傳導材料片段相交。
該等傳導材料片段可當作天線且可負責吸收於該天線之共振頻率處的輻射。如此可避免位於該天線之共振頻率處（或靠近處）的信號分量被沿著傳輸線裝置傳輸。若將沿著該傳輸線裝置被傳輸的信號包括位在由該等傳導材料片段形成之該等天線的共振頻率處（或接近其共振頻率處）的頻率分量，則該信號的分量將由該等天線所減弱。天線的共振頻率依該天線的長度而異。一般而言，一天線的共振頻率隨該天線的長度減小而增加。
在該第一及第二傳導片之間與該等傳導材料片段相交的該導體負責有效地縮短由該傳導材料形成的該等天線。縮短天線增加了天線的共振頻率，且因此增加了由該等天線所減弱之信號分量所位在的頻率。可增加共振頻率直到落在感興趣範圍之外為止。將沿該傳輸線所傳輸的一信號於感興趣範圍可包含的頻率範圍中具有實質分量（substantial component）。
例如，將沿該傳輸線所傳輸的信號可包括在0.01 GHz至10 THz之範圍中的頻率分量。導體可負責將該等天線的共振頻率增加至超過約10 THz的一頻率，將被傳輸的信號於該頻率處不具有任何實質分量。在其他實施例中將被傳輸的信號可被侷限為僅在大約0.25 GHz至200 GHz的範圍中包括實質分量。該導體可負責將該等天線的共振頻率增加至超過約200 GHz的一頻率，將被傳輸的信號於該頻率處不具有任何實質分量。在其他實施例中該導體可負責將該等天線的共振頻率增加至超過約150 GHz的一頻率。
該傳輸線可包含複數個導體，各導體在該等傳導材料片段中至少兩者間延伸並在該第一及第二傳導片之間與該等傳導材料片段相交，其中不同導體與該等傳導材料片段在離該第一傳導片不同距離處相交。
於離第一傳導片不同距離處與該等傳導材料片段相交之複數個導體進一步將該等傳導材料片段分隔成至一較大數目個天線，各天線的長度較短。如此可進一步增加該等天線的共振頻率並因此可由該等天線之效應所減弱的頻率可進一步增加。
該複數個傳導材料片段可包含一第一組傳導材料片段及一第二組傳導材料片段，該第一組傳導材料片段經定位在該信號導體的第一側上，該第二組傳導材料片段經定位在該信號導體的第二側上，該第二側大致相對於該第一側。
該傳輸線裝置可包含一第一導體及一第二導體，該第一導體在該第一組傳導材料片段的傳導材料片段之間延伸，該第二導體在該第二組傳導材料片段的傳導材料片段之間延伸。
該第一組傳導材料片段及/或該第二組傳導材料片段可經排列成大致在一直線中。
傳導材料片段之該直線大致平行於該信號導體延伸的方向延伸。
該第一及第二片大致位在第一及第二平面中，該第一及第二平面都大致垂直於該複數個傳導材料片段延伸的方向。
該傳輸線裝置可進一步包含該絕緣材料中的複數個孔，該複數個孔在該第一及第二傳導片之間延伸，其中該複數個傳導材料片段中至少一些位在該複數個孔的至少一些中。
該些孔的內側可藉由該傳導材料所塗佈。此種裝置可被稱作鍍通孔。在其他實施例中傳導材料不一定塗佈了孔的內側卻僅位在孔的內側。在一些實施例中孔可完全由傳導材料填充。在其他實施例中，只有由孔界定的空間的一部分可由傳導材料佔據。
該傳輸線裝置可經形成在一印刷電路板上。
將該傳輸線裝置形成在印刷電路板（PCB） 上當相較於其他傳輸線裝置時，顯著地減少了製造探針的成本。此外，能利用PCB製造技術來輕易地製造具不同類型及尺寸的傳輸線裝置。一傳輸線裝置可因此經自訂以用於該傳輸線裝置之一給定用途。一傳輸線裝置可（例如）經設計以連接至一給定設備。例如該傳輸線裝置的截面形狀及/或該傳輸線裝置的特徵阻抗，可於其一端或兩端匹配於一將測試元件或一連接設備的截面形狀及/或特徵阻抗。一旦已設計出自訂的傳輸線裝置，則可利用PCB製造技術來製造該自訂的探針。
按照本發明的第二態樣，提供有適合用於測試一元件的一種探針，該探針包含：經調適以連接至一待測元件的一第一端；經調適以連接至一測試設備的一第二端；及按照第一態樣的傳輸線裝置，其中該傳輸線裝置經配置以在該探針的該第一端及該探針的該第二端之間傳輸一信號。
按照本發明的第三態樣，提供有適合用於測試一元件的一種探針，該探針包含：經調適以連接至一待測元件的一第一端；經調適以連接至一測試設備的一第二端；及一傳輸線裝置，該傳輸線裝置延伸於該探針的該第一端及該探針的該第二端之間路徑的至少局部，其中該傳輸線裝置於該傳輸線裝置的一第一端處具有一第一特徵阻抗且於該傳輸線裝置的一第二端處具有一第二特徵阻抗，其中該第二特徵阻抗不同於該第一特徵阻抗，該傳輸線裝置包含：一信號導體，該信號導體經配置以在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間傳輸一信號電流，其中該信號導體的一截面形狀在該傳輸線裝置的該第一及第二端之間變化；及一接地導體，該接地導體經配置以在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間傳輸一接地電流，其中該接地導體的一截面形狀在該傳輸線裝置的該第一及第二端之間變化。
對於該傳輸線裝置可能期望其於第一及第二端具有不同截面形狀。例如，該傳輸線裝置於其第一端可能大致匹配於將要測試之一元件上的電連接件及/或將被致使接觸該元件的一探針端。該傳輸線裝置於其第二端可經匹配於用於連接至一測試設備的一連接件。傳輸線裝置的匹配可（例如）包括匹配傳輸線裝置的截面形狀及/或傳輸線裝置的特徵阻抗。傳輸線裝置的阻抗及/或截面形狀與該傳輸線所連接至的一元件（例如待測元件上的電接點）失配，將造成來自傳輸線及該元件之間介面的信號反射。來自一介面的反射可干擾對於反射自一待測元件內之組件的信號的量測。因此可能需要配置傳輸線裝置的端部以連接至不同元件，以減少位於與該傳輸線裝置附接之元件介面處的反射。
在一些實施例中，接地及信號導體兩者的截面尺寸隨著離該傳輸線裝置之第一端的距離增加而都增加或都減小。
在一些實施例中，接地及信號導體兩者的截面尺寸可都隨著離該傳輸線裝置之第一端的距離增加而增加。於傳輸線裝置之第二端處的該接地導體的截面尺寸可大於在傳輸線裝置之第一端的該接地導體的截面尺寸。於傳輸線裝置之第二端處的該信號導體的截面尺寸可大於在傳輸線裝置之第一端處的該信號導體的截面尺寸。
在其他實施例中，接地及信號導體兩者的截面尺寸都可隨著離傳輸線裝置之第一端增加的距離而減少。於傳輸線裝置之第一端處的該接地導體的截面尺寸可大於在傳輸線裝置之第二端的該接地導體的截面尺寸。於傳輸線裝置之第一端處的該信號導體的截面尺寸可大於在傳輸線裝置之第二端處的該信號導體的截面尺寸。
本說明書所指稱的傳輸線裝置並不意圖包括像是（例如）探針端及經調適以連接至該探針將被連接所至之一或更多元件的連接器等組件。本說明書所指稱的傳輸線裝置卻意圖指稱信號導體及接地導體的裝置方式，該信號導體及接地導體延伸在一探針的第一及第二端之間路徑的至少局部。例如，傳輸線裝置可僅被認為包括導體的部分，該些導體位在一絕緣材料中或接觸一絕緣材料。像是探針端之組件(可從絕緣材料伸出)不被認為形成一探針之傳輸線裝置的局部。在實施例中該傳輸線裝置形成在一印刷電路板(PCB)上。該傳輸線裝置可僅被認為包括形成在PCB上之導體的部分。
該信號及接地導體於該傳輸線裝置之第一端處的截面形狀可經配置使得該第一特徵阻抗大致匹配該待測元件的特徵阻抗。
該信號及接地導體於該傳輸線裝置之該第二端處的截面形狀可經配置使得該第二特徵阻抗大致匹配該測試設備的特徵阻抗。
該信號及接地導體於該傳輸線裝置之該第一端處的截面形狀可經配置使得該傳輸線裝置的截面形狀大致匹配該待測元件之至少一電接點的截面形狀。
該信號及接地導體於該傳輸線裝置之該第二端處的截面形狀可經配置使得該傳輸線裝置的截面形狀大致匹配該測試設備之一連接件的截面形狀。
該傳輸線裝置包括至少一轉折區，在該至少一轉折區中該信號及/或接地導體的截面形狀隨離該探針之該第一端的距離改變。
轉折區可經配置以在不於該傳輸線裝置中提供任何急遽的介面(自其可發生巨大的信號反射)的情況下轉折該傳輸線裝置的截面形狀。例如，該傳輸線裝置之一或更多元件的形狀可逐漸成錐形，使得該裝置在形狀及/或特徵阻抗中不包括任何不連續而從該不連續可能反射信號。
該轉折區可經配置使得該傳輸線裝置之特徵阻抗隨離該探針之該第一端的變化中距離的改變是大致連續的。
該轉折區可經配置使得該傳輸線裝置之截面形狀隨離該探針之該第一端的變化中距離的改變是大致連續的。
該接地導體可在該探針之該第一及第二端之間大致圍繞該信號導體達該信號導體之長度的至少局部，該接地導體由一絕緣材料來與該信號導體隔開。
該接地導體可具有一第一截面尺寸，而其中該信號導體具有一第二截面尺寸且其中該探針包括至少一轉折區，在該至少一轉折區中該第一尺寸及該第二尺寸兩者都於距離該探針之該第一端大致相同距離處增加或減少。
該探針包括鄰近該探針之該第一端的一轉折區，在該轉折區中該接地導體從大致圍繞該信號導體轉折成不圍繞於該探針之該第一端處的該信號導體。
該信號導體的截面尺寸可隨著在該轉折區中距該探針之該第一端減少的距離而增加。
該信號導體及該接地導體可在一絕緣材料中形成，且其中該信號導體及該接地導體彼此藉由該絕緣材料之部分隔開。
針對該探針在該第一端及該第二端之間之長度的至少一部分，該接地導體可包含：一第一傳導片及一第二傳導片，該第一傳導片及該第二傳導片經定位在該信號導體的兩相對側上並由該絕緣材料之部分來與該信號導體隔開；及複數個傳導材料片段，該複數個傳導材料片段在該第一及第二傳導片之間延伸且經排列在該第一及第二端之間的不同位置處，其中該等傳導材料片段由該絕緣材料之部分來與該信號導體隔開，且其中該等傳導材料片段及該等傳導片經排列為大致圍繞該信號導體。
該探針可包括一轉折區，在該轉折區中該第一傳導片之一寬度隨著離該探針之該第一端的距離減少而減少。
該轉折區可包括至少一部分，該等傳導材料片段在該至少一部分中僅經定位在該信號導體的一側上。
該轉折區可包括至少一部分，該至少一部分不包括該第一傳導片。
該轉折區可包括至少一部分，在該至少一部分中一第三傳導片位於該信號導體鄰近處，且其中該第三傳導片及該信號導體大致位在相同平面中。
該轉折區可包括至少一部分，在該至少一部分中一第四傳導片經定位大致平行於該第三傳導片。
該轉折區可包括至少一部分，在該至少一部分中複數個傳導材料片段延伸於該第三傳導片及該第四傳導片之間。
延伸於該第三傳導片及該第四傳導片之間的該複數個傳導材料片段可僅位在該信號導體的單一側上。
該傳輸線裝置的至少一部分可為按照第一態樣的一傳輸線裝置。
該傳輸線裝置可經形成在一印刷電路板上。
按照本發明的第四態樣，提供有一種用於測試一元件的測試系統，該測試系統包含：一脈衝輻射源，該脈衝輻射源經配置以提供一生成輻射束及一接收輻射束，其中該生成及接收輻射束為脈衝輻射束；一第一信號轉換元件，該第一信號轉換元件經排列以接收該生成輻射束的一脈衝，並經配置以回應於接收該生成輻射束的一脈衝而輸出一信號脈衝；一第二信號轉換元件，該第二信號轉換元件經排列以接收該接收輻射束的一脈衝，並經配置以回應於接收該接收輻射束的一脈衝而採樣一信號脈衝；及按照該第二或第三態樣的探針，該探針經配置以從該第一信號轉換元件傳輸一信號脈衝至該待測元件，並經配置以傳輸由該待測元件反射或由該待測元件傳輸的一信號脈衝至該第二信號轉換元件。
該第一信號轉換元件可經配置以基於一光信號來產生一電信號。該第一信號轉換元件可（例如）包含一光導元件。替代地該第一信號轉換元件可包含一電光元件。
該第二信號轉換元件可經配置以基於一光信號來產生一電信號。該第二信號轉換元件可(例如)包含一光導元件。替代地該第二信號轉換元件可包含一電光元件。
脈衝輻射源可包含一單一輻射源或可包含分離的輻射源以照亮該第一信號轉換元件及該第二信號轉換元件。例如，脈衝輻射源可包含一第一雷射及一第二雷射，該第一雷射經配置以照亮該第一信號轉換元件而該第二雷射經配置以照亮該第二信號轉換元件.
在該生成輻射束之脈衝及該接收輻射束之脈衝之間可導入光延遲。光延遲允許對來自該待測元件的反射及/或傳輸於一給定延遲時間得以量測。光延遲可經調整(例如利用可調整延遲線)以於不同延遲時間量測來自該待測元件的反射及/或傳輸。
按照本發明的第五態樣，提供有一種設計用於測試一元件之探針的方法，該探針包含經調適用於連接至一待測元件的一第一端、經調適用於連接至一測試設備的一第二端、及經配置以在該第一端及該第二端之間傳輸一信號的傳輸線裝置，該方法包含下列步驟：決定該探針之該第一端將要連接所至之一元件上至少一電接點的一幾何形狀及特徵阻抗；選擇於該探針之一第一端處的該傳輸線裝置的一第一幾何形狀，該第一幾何形狀是按照該待測 元件上該至少一電接點的該已決定幾何形狀及特徵阻抗所選擇；決定該探針之該第二端將要連接所至之該測試設備上的一連接件的一幾何形狀及特徵阻抗；選擇於該探針之該第二端處的該傳輸線裝置的一第二幾何形狀，該第二幾何形狀是按照該測試設備上之該連接件的該已決定幾何形狀及特徵阻抗所選擇；從一轉折件庫選擇一或更多轉折區裝置，該等轉折區裝置包含該傳輸線裝置之幾何形狀在兩種不同截面形狀間的轉折件，其中該一或更多經選擇轉折區裝置一起負責將該傳輸線裝置之截面形狀在該探針之該第一端處的經選擇第一幾何形狀以及該探針之該第二端處的經選擇第二幾何形狀之間轉折。
決定一待測元件上至少一電接點的一幾何形狀及特徵阻抗的步驟可包含下列步驟：獲得該待測元件相關的設計資料。
決定一待測元件上至少一電接點的一幾何形狀及特徵阻抗的步驟可包含下列步驟：量測該至少一電接點的幾何形狀。
決定一待測元件上至少一電接點的一幾何形狀及特徵阻抗的步驟可包含下列步驟：量測該至少一電接點的特徵阻抗。
量測該至少一電接點的該特徵阻抗的步驟可包含下列步驟：經由具有已知特徵阻抗的一探針來連接一測試設備至該至少一電連接件。
該方法可進一步包含下列步驟：經由該探針傳輸一信號脈衝至該至少一電接點中，並量測從該待測元件所反射或通過該待測元件傳輸的信號。
該轉折件庫可包含包括有一接地導體及一信號導體的轉折區裝置。
該接地導體及該信號導體彼此可由一絕緣材料的部分隔開。
該接地導體的至少一部分可包含形成在該絕緣材料中的複數個孔，其中該等孔的內側包括一傳導材料。
該接地導體的至少一部分可包含一第一傳導片及一第二傳導片。
該複數個孔的至少一些可在該第一傳導片及該第二傳導片之間延伸，藉以在該第一及第二傳導片之間提供一傳導路徑。
該轉折件庫可包含形成在一印刷電路板中的轉折區裝置。
按照本發明的第六態樣，提供有一種製造一探針的方法，該方法包含下列步驟：按照第五態樣的該方法來設計一探針；及按照該探針之設計來製造探針。
本發明之不同態樣的特徵可與本發明其他態樣的特徵結合。
第1圖是一電子元件1的示意圖，該電子元件1可利用測試設備來測試，該測試設備可經由一探針（未在第1圖中顯示出）連接至該元件。電子元件1可被稱為待測元件（DUT）。DUT 1包含複數個電接點3。複數個電接點3可（例如）包含球柵陣列（ball-grid array，BGA）、地柵陣列（land-grid array，LGA）或針柵陣列（pin-grid array，PGA）。藉由在電接點3中至少兩者及一探針之間製造同步的電接觸可測試DUT。
第2圖是按照先前技術的探針5的示意圖。可利用探針5以與DUT 1之電接點3建立電接觸。探針5包含一同軸纜線段7，其終止於一第一探針端13及一第二探針端15中。同軸纜線段7包含一內導體9，該內導體由一外導體11圍繞，該些導體以一同軸傳輸線配置方式排列（用於圖示內導體9的點虛線指示出內導體9由外導體11所包覆）。內導體9與外導體11電隔離。內導體9朝向探針5的末端而自外導體11延伸出並成錐形，以形成第一探針端13。第二探針端15由一鰭片形成，該鰭片自外導體11延伸出且與外導體11電耦合。
為了測試DUT 1，第一探針端13可與DUT 1上的第一電接點3接觸而第二探針端15可與DUT 1上的第二電接點3接觸。內導體9及第一探針端13可被用來輸入一信號至DUT 1中，且可因此被認為攜帶一信號電流。第二探針端15及外導體11可被用以傳導一接地電流。
在一些實施例中，探針可包含多於兩個探針端。例如，一探針可包含三個探針端。包含三個探針端的探針可包含傳導一活動電流的一探針端以及各自傳導一接地電流的兩探針端。此種配置方式可被稱為接地-信號-接地（ground-signal-ground）探針配置方式。
在一些實施例中DUT 1可被提供有一接地板，可對其做與地面的連接。第3A及3B圖為包括一接地板2之DUT 1的示意圖。第3A圖顯示出接地板2與DUT 1的其餘部分分開，而第3B圖顯示接地板2與DUT 1的其餘部分接觸。接地板2包括開口4，可通過開口4觸及電接點3。
接地板2可包含層壓板結構。例如，接地板2可包含一傳導上層及一絕緣下層。該傳導上層可（例如）包含鍍金的銅。該絕緣下層可（例如）包含聚合物（例如聚四氟乙烯(PTFE)）。下層的絕緣層作用以避免接點3及該傳導上層之間的電接觸。
如第3B圖中所示，可藉由將探針5的第一探針端13與電接點3接觸，以及將第二探針端15與接地板2接觸，來測試DUT 1。接地板2可為與待測元件分離的元件，而接地板2可僅為了測試該元件而被置放在該元件上。例如，接地板2可被置放在一元件上以測試一電接點，該電接點不具有適當的鄰近接點可連接第二探針端。
儘管接地板可能是與待測元件分離的元件，但為本說明書之目的，經置放在一元件上的接地板2被認定為形成待測元件1之局部。此外接地板2被認定為DUT 1之電接點的一例，探針端13、15可接觸該電接點。本說明書中任何對於接觸DUT 1上之電接點3的參照均意圖包括接觸置放在元件上的接地板2。
第4圖是可用以測試待測元件1的測試系統15之一部分的示意圖。該測試系統包含一測試設備8及一探針5。探針5在測試設備8及DUT 1之間傳輸信號。測試設備8包含一信號產生器17及一信號採樣器19。信號產生器17可（例如）產生一寬頻信號，該寬頻信號具有在0.01 GHz至10THz之範圍中的頻率分量。在一些實施例中生成之寬頻信號可具有少於0.01 GHz的頻率分量。生成之寬頻信號一般而言可包括在0～10 THz之範圍中的頻率分量。在一些實施例中，該信號產生器可產生具有0.25GHz至200GHz之範圍中的頻率分量的寬頻信號。寬頻信號不一定具有跨於本說明書中指明之整個範圍的頻率分量卻僅具有佔了本說明書中指明之範圍的小區域的頻率分量。例如，具有在大約0.25 GHz～200 GHz之範圍中的頻率分量（但例如不具有超過大約200 GHz之實質頻率分量）的寬頻信號被認為是具有在0.01 GHz至10 THz之範圍中的頻率分量之寬頻信號實例。
信號產生器17產生用於輸入至DUT 1中的信號。信號採樣器19接收並分析被反射自DUT 1的信號。信號產生器17及信號採樣器19兩者都經由傳輸線21連接至探針5。第4圖中所示探針5類似以上參照第2圖所述的探針5，而不再參照第4圖更詳細說明。第2及4圖中的相同元件符號指明探針5的相同特徵。
探針5的第一探針端13被連接至DUT 1上的第一電接點3。第二探針端15被連接至DUT 1上的第二電接點3。為易於說明，第4圖中DUT 1上僅顯示兩個電接點3。然而，將理解DUT 1可包含超過兩個電接點3。
探針5的內導體9（其電連接至第一探針端13）被連接至傳輸線21，傳輸線21傳輸來自信號產生器17的信號至信號採樣器19。信號產生器17所產生的信號可因此通過傳輸線21、探針5的內導體9、第一探針端13被傳輸並進入至DUT 1的電接點3中。在DUT 1中被反射的信號可通過第一探針端13、探針5的內導體9、傳輸線21傳輸至信號採樣器19以供分析。
信號產生器17包括一偏壓元件16及一第一光電導元件23。信號採樣器19包括一量測元件20及一第二光電導元件25。該第一及第二光導元件為回應於輻射之照明而為導電，而當該等元件未被輻射所照亮時為大致不導電。該第一及第二光導元件23、25可被選擇性地以輻射照亮，以於第一光電導元件23處產生信號並於第二光電導元件25處採樣信號。信號產生器17及信號採樣器19可被認為形成一採樣模組18，該模組可操作以通過探針5輸入信號脈衝至DUT 1中並接收來自DUT 1的信號反射。
測試系統14進一步包含一輻射源27。輻射源27發射脈衝輻射束29之形式的輻射脈衝。輻射源27可（例如）包含雷射。輻射束入射在一射束分離器31上，該射束分離器將脈衝輻射束29分離成包含生成脈衝的一生成射束33及包含接收脈衝的一接收射束35。生成射束33經導向以入射在第一光電導元件23上，而接收射束35經導向以入射在第二光電導元件25上。
經脈衝的生成射束33致使產生於第一光電導元件23處並被輸入至DUT 1中的信號脈衝。偏壓元件16施加一電位至第一光電導元件23。例如，偏壓元件16可對第一光電導元件23施加DC電位或AC電位（例如具有大約30 KHz之頻率）。當一輻射脈衝入射在第一光電導元件23上時，由於偏壓元件16及第一光電導元件23之照亮的結合，於第一光電導元件23處產生一信號脈衝。該第一光導元件因此作用以基於一光信號產生一電信號。
經脈衝之接收射束35作用以採樣於所選時間（當第二光電導元件25接收輻射脈衝時）接收於第二光電導元件25處的電子信號。採樣於第二光電導元件25處的信號由量測元件20所量測。第二光電導元件25可被認為基於光信號（接收射束35所提供）產生電信號（由量測元件20所量測）。第二光電導元件25處產生的電信號亦基於從DUT 1反射的信號。此種程序可被稱為採樣一信號。
接收射束35到第二光電導元件25的光徑包括一延遲線37，該延遲線經配置以在生成射束33之生成脈衝及接收射束35的接收脈衝之間導入光延遲。由延遲線37導入的光延遲致使生成脈衝入射在第一光電導元件23上的時間不同於對應之接收脈衝入射在第二光電導元件25上的時間。因此，在被傳送至DUT 1（從信號產生器17）之信號脈衝、以及由第二光電導元件22採樣並由量測元件20接收之反射信號之間有延遲。
被輸入信號脈衝及由信號採樣器19採樣之反射之間的延遲時間可被調整，以在脈衝被輸入至DUT 1之後的不同延遲時間分析來自DUT 1的反射。延遲線37包括一可移動工作台39，反射器40在接收射束35之光徑中安裝在該工作台上。可移動工作台39（如第4圖中雙向箭頭所指）改變接收射束35的光徑長度，並因此改變入射在第一光電導元件23上之生成脈衝33及入射在第二光電導元件25之接收脈衝之間的光延遲。可移動工作台39可（例如）被掃瞄以於不同延遲時間分析來自DUT 1的反射。
應理解第4圖中的組件並未依比例顯示。測試系統14可包含與第4圖中所示並與上述不同的組件，且/或可包含比所述及所示額外的組件。測試系統之其他實施例的細節提供在US20140021963中，該文件在此藉飲用方式整體併入。US20140021963中揭露之特徵的任意者可結合以本說明書所述測試系統來使用。
如上述，第一光電導元件23及第二光電導元件25基於光信號來產生電信號。第一及第二光導元件 23、25可被認為是信號轉換元件的實例。在一些實施例中可使用除光導元件以外的信號轉換元件。例如，第一及/或第二光導元件23、25可被其他形式之信號轉換元件取代。
可形成本發明實施例之部分的替代信號轉換元件可為電光元件，像是電光晶體。形成信號產生器之局部的電光晶體可經配置以接收一偏振輻射束（例如生成射束33）並基於該偏振輻射束產生電信號。
形成信號產生器之局部的電光晶體可經配置使得該晶體之光學屬性回應於經受一電場而改變。例如，該晶體的雙折光性可回應於經受一電場而改變。從DUT 1入射在電光晶體上的電信號使該晶體受到一電場。接收射束35可經導向以入射在該電光晶體上，而由該晶體傳輸的接收射束35可由一或更多感測器所偵測。該晶體之光學屬性（例如雙折光性）中的改變，引發由該晶體傳輸且可由一或更多感測器偵測之接收射束35中的改變。例如，來自DUT 1的信號可負責改變由該晶體傳輸之接收射束35的偏振狀態及/或振幅。偏振狀態及/或振幅中的改變可（例如）被量測，例如利用偏振光學元件及一或更多光二極體感測器。此可造成接收一量測信號，該量測信號與從DUT 1接收的信號成比例。
類似於上述光導元件的操作，電光晶體可結合於經脈衝之生成及接收射束33、35來使用，以產生信號脈衝及於所選時間採樣經反射信號。生成及接收射束33、35之間可導入光延遲，以允許分析接收於不同延遲時間的反射（如以上參照包括光導元件之實施例所述）。
在一些實施例中可在信號產生器17及信號採樣器19中使用不同形式之信號轉換元件。例如，可在信號產生器17中使用光導元件而在信號採樣器19中使用電光晶體。
儘管以上描述的實施例中輻射束29乃發射自一輻射源27並被分離成生成及接收射束33、35，但在一些實施例中可使用分開的輻射源來產生生成及接收射束。例如在一些實施例中，可使用包含兩個同步雷射的雙雷射系統。可以可控制之方式來同步化該些雷射，使得發射自該兩雷射的輻射束之間的光延遲可經控制及調整（例如以電子方式）。在此種實施例中，雷射之間的同步化可經調整，以分析接收於不同延遲時間的信號（如上參照延遲線37所述）。包括雙雷射系統的實施例可能因此不包括延遲線，因為延遲線的功能可由調整雷射之間之同步化所取代。然而在一些實施例中，仍可結合於雙雷射系統來使用延遲線。
在包括多於一輻射源(例如雙雷射系統)的實施例中，可將複數個輻射源認為一起形成一脈衝輻射源。本說明書中對一脈衝輻射源的指稱乃意圖包括單一輻射源或複數個輻射源(像是雙雷射系統)。在其中脈衝輻射源包括單一輻射源的實施例中，脈衝輻射源可進一步包含一射束分離器，該射束分離器經配置以將一輻射束分離成一生成輻射束及一接收輻射束。
在一些實施例中，可利用多於一個探針5及多於一個採樣模組18來測試DUT 1。第5圖是包括一測試設備8的一測試系統14’之一部分的示意圖，該測試設備8包含一第一採樣模組18a及一第二採樣模組18b。第一採樣模組18a連接至一第一探針5a而第二採樣模組18b連接至一第二探針5b。第一及第二探針5a、5b都被接觸到DUT 1上的電接點3。
該第一及第二採樣模組18a及18b經提供有發射自輻射源27(例如雷射)的輻射。輻射源27發射一輻射束29，由射束分離器31將該輻射束分離成一生成射束33及一接收射束35。接收射束35被導向至延遲線37，其可操作以在生成及接收射束33、35之間導入光延遲。由射束分離器31將生成射束33分離成第一及第二部分33a、33b。接收射束35被射束分離器31分離成第一及第二部分35a、35b。生成射束之第一部分33a及接收射束之第一部分35a被提供至第一採樣模組18a。生成及接收射束的第一及第二部分被光纖耦合器34經由反射鏡38 耦合至光纖32中。生成射束之第二部分33b及接收射束之第二部分35b被提供至第二採樣模組18b。
在第5圖所示裝置方式中，乃利用共享的生成射束33及接收射束35來操作第一及第二採樣模組18a、18b。在此種裝置方式中對於採樣模組18a、18b來說，除了在DUT 1中反射的信號之外，可能量測通過DUT 1在第一及第二探針9A、9B之間傳輸的信號。藉由選擇性地輪流關閉各採樣模組18a、18b處的脈衝生成，可將經反射信號與經傳輸信號分離。例如，第一採樣模組18a可初始產生信號脈衝。可藉由第二採樣模組18b量測脈衝的傳輸，而藉由第一採樣模組18a量測脈衝的反射。接著，第二採樣模組18b可產生信號脈衝。可藉由第一採樣模組18a量測脈衝的傳輸，而藉由第二採樣模組18b量測脈衝的反射。
可利用上述量測結果來形成一2 x 2的矩陣S，該矩陣描述兩電接點之間的耦合並由等式(1)所決定。
Figure 106103426-A0305-02-0029-1
元素S 11 代表於第一電接點插入及反射回第一電接點的信號。元素S 22 代表於第二電接點插入及反射回第二電接點的信號。元素S 21 代表於第一電接點插入及傳輸至第二電接點的信號。元素S 12 代表於第二電接點插 入及傳輸至第一電接點的信號。矩陣S可被稱為DUT 1的S參數量測結果或散射矩陣。
在一些實施例中測試系統可包含多於兩個採樣模組並可通過多於兩個電接點同時地測試一DUT 1。一般而言藉由通過N個電接點來採樣一DUT 1，可導出一個N x N S參數矩陣。
儘管第5圖中所示實施例包括一延遲線37，將理解在生成射束33及接收射束35之間的延遲可替代地藉由使用雙雷射系統來導入。第一雷射可發射生成射束33而第二雷射可發射接收射束35。第一及第二雷射可經同步，且該等雷射之間的同步化可經控制以控制在生成及接收射束之間的光延遲。
如上已述，可通過一或更多探針5來測試DUT 1，該一或更多探針被利用各種不同方法來接觸一或更多電接點。信號經由一探針輸入至DUT 1中，而由DUT 1對該信號的反射及/或傳輸經由一探針傳輸至一測試設備以供量測。在以下說明之實施例中，重點被放在由DUT 1反射之信號的量測。然而將理解，類似的原理適用於被傳輸信號的量測。以下說明內容因此同樣適用於相對於經傳輸信號的量測，其相對於經反射信號的量測。
在上述的探針5的實施例中，探針5包括一同軸傳輸線裝置7。第2圖中所示之類型的探針5常見為昂貴的裝備零件。探針可隨著時間被用以接觸一DUT 1上的數個電接點，且可被用以接觸許多不同DUT 1。探針的重複使用可導致對該探針的損壞。例如，探針5的探針端13、15可由於接觸DUT 1（可能例如包含焊料）上之電接點而變得氧化了。
額外地或替代地，可能藉由施力讓探針接觸電接點而物理性損壞探針（例如可能被彎折）。探針5上探針端13、15之間的分隔不一定與DUT 1上相鄰電接點3之間的分隔相同。可能因此難以排列探針5使得兩探針端13、15都與一電接點3接觸，且可能導致企圖用力將探針端13、15推向電接點3上。此種施力可對探針施加壓力並可能導致對探針5之組件的損壞。
損壞的探針5可需要以可觀的成本來替換。因此可希望提供一種探針，其允許以比現有探針更便宜的成本來提供探針。
第6圖是按照本發明的一實施例之探針107的示意圖。探針107包含一連接件103一傳輸線裝置105及探針端113、115。連接件103經配置以用於連接至測試設備8（第6圖中未圖示）。探針端113、115經配置以用於連接至DUT 1（第6圖中未圖示）上的電接點。探針端113、115所在的探針107的末端可被稱為探針的第一端。探針的第一端經調適以用於連接至DUT 1。連接件103所在的探針107的末端可被稱為探針的第二端。探針的第二端經調適以用於連接至測試設備8。
該傳輸線裝置經配置以在探針的第一端及探針的第二端之間傳輸信號。第6圖中所示實施例中傳輸線裝置105經形成在印刷電路板（PCB）上。PCB是從電絕緣材料形成，並能支援通過PCB或在PCB上的電傳導路徑。例如，PCB可支援包含複數個傳導路徑的傳輸線裝置105。PCB製造技術已成熟，因此在PCB上製造傳輸線裝置的成本相較低廉，而可顯著低於（例如）製造第2圖中所示類型的同軸探針。
傳輸線裝置可包含信號導體及接地導體。可能期望提供以相較小的擴散及/或信號損耗來傳輸信號的傳輸線裝置。然而，形成在PCB上的一些傳輸線裝置常見比（例如）標準同軸傳輸線遭受更大的信號損耗及/或擴散。
第7圖是可形成在PCB中之傳輸線裝置的截面示意圖。該傳輸線裝置包含一信號導體121、一第一傳導片123a及一第二傳導片123b。信號導體121由絕緣材料125之部分與第一及第二傳導片123a及123b隔開，絕緣材料125形成的PCB上形成傳輸線裝置105。信號導體121及第一及第二傳導片123a、123b延伸進出頁面（即第7圖中指示的z方向）。傳導片123a、123b可被稱為接地平面。
使用上，將被射入DUT中的信號乃由信號導體121傳輸。例如連接至探針之第二端的測試設備8可發射一信號脈衝，該信號脈衝可經由信號導體121在該探針的第二及第一端之間傳輸。在第7圖中顯示的裝置方式中，通過從傳輸線裝置的側面向外及該等傳導片之間的輻射，可能發生信號損耗。額外地或替代地，從傳輸線裝置的側面向外的輻射可導致沿著信號導體121傳輸之信號的擴散。從傳輸線裝置105的側面向外輻射在第7圖中以標註為127的箭頭來描繪。
第7圖中所示傳輸線裝置105可能尤其遭受高頻處的信號損耗及/或擴散。例如，所具頻率在大約30GHz以上的信號分量可能在第7圖所示裝置方式中遭受可觀的損耗及/或擴散。如上所述，可能期望提供一種傳輸線裝置，能夠傳輸具有超過大約30GHz之頻率的信號分量。例如，可能期望傳輸具有大約100GHz以上之頻率、大約150GHz以上之頻率、或大約200GHz以上之頻率的信號分量。在一些實施例中可能期望傳輸超過200GHz(例如最高到約10THz)的信號分量。因此可能期望提供一種傳輸線裝置，能夠傳輸比起第7圖所示傳輸線裝置所傳輸之分量具有更高頻率的信號分量(伴隨減少的信號損耗及/或擴散)。
第8A及8B圖是按照本發明的實施例之傳輸線裝置105的示意圖。第8A及8B圖都顯示穿過傳輸線裝置105的截面。第8A及8B圖中亦顯示在第8A及8B圖一致地使用的笛卡爾坐標。傳輸線裝置105大概以圖式中顯示的z方向延伸。第8A圖是通過x-y平面B-B的截面(平面B-B經指示於第8B圖中)。第8B圖是通過x-z平面A-A的截面(平面A-A經指示於第8A圖中)。
第8A及8B圖中顯示的傳輸線裝置105包括一些與第7圖中所示傳輸線裝置相同的組件。共同的特徵經提供有共同的元件符號。類似於第7圖中顯示的裝置方式，第8A及8B圖中顯示的傳輸線裝置105包含一第一傳導片123a、一第二傳導片123b及一信號導體121。信號導體121藉由絕緣材料125之部分來與第一及第二傳導片123a及123b隔開，絕緣材料125形成的PCB上形成有傳輸線裝置105。
第8A及8B圖的傳輸線裝置105進一步包含形成在絕緣材料125中的孔129。該些孔在第一及第二傳導片123a、123b之間延伸。孔129的內側包括一傳導材料131，其提供第一及第二傳導片123a、123b之間的傳導路徑。第8A及8B圖中所示實例中，孔129的內側被傳導材料131所塗佈。內側經傳導材料131塗佈的孔129可被稱為鍍通孔。在其他實施例中，傳導材料131不一定塗佈孔的內側而僅位在該孔的內側。在一些實施例中，孔129可完全以傳導材料131填滿。在其他實施例中，孔129所界定之空間中僅一部分由傳導材料131佔據。
複數個孔129包含第一組孔133a及第二組孔133b。第一組孔133a經定位在信號導體121的第一側上。第二組孔133b經定位在信號導體121的第二側上，該第二側大致相對於該第一側。
在第8A及8B圖的裝置方式中，第一傳導片123a大致形成在第一平面(x-z平面)中。第二傳導片123b大致形成在第二平面（x-z平面）中。該第一及第二平面大致彼此平行。孔129在大致垂直於第一及第二傳導片123a、123b大致所在之平面的方向（y方向）延伸。在其他實施例中第一及第二傳導片123a、123b中一或兩者不一定是平坦的，而因此不一定形成大致在第一及第二平面中。
在第8A及8B圖的裝置方式中，信號導體121在z方向中延伸，其代表了信號可沿信號導體121傳輸的方向。第一組孔133a及第二組孔133b大致對齊在z方向延伸的兩平行線。該些孔的線因此延伸在大致平行於信號導體121所延伸的方向。
孔129藉由絕緣材料125之部分來與信號導體121隔開。傳導片123a、123b及孔129中的傳導材料131一起形成接地導體。接地導體可在探針107之第一及第二端之間傳輸一接地電流。
在平面B-B（其截面圖示在第8A圖中）孔129中的傳導材料131及傳導片123a、123b一起負責以傳導材料大致圍繞信號導體121。如此減少了從傳輸線裝置105之側面向外以及在傳導片123a、123b之間的能量輻射。如此有益地減少沿信號導體121傳輸之信號脈衝的任何損耗及/或擴散。
顯示在第8A圖中之傳輸線裝置105的截面形狀類似於同軸傳輸線裝置之處在於其包括被接地導體圍繞的一中央信號導體121，其中信號導體121及該接地導體彼此是由絕緣材料125之部分所隔開。已知同軸傳輸線裝置能夠以跨於廣大頻率範圍的相較小量信號損耗及擴散來傳輸信號。第8A及8B圖中顯示的傳輸線裝置105複製了同軸傳輸線的該等有利屬性。然而，第8A及8B圖中顯示的裝置方式提供進一步優點，在於其能更低廉地製造出來。例如，第8A及8B圖中所示傳輸線裝置能利用標準PCB製造技術來製造。
從（例如）第8B圖將理解，通過絕緣材料125的相鄰孔129彼此可藉由絕緣材料125之部分來隔開。因此，信號導體之長度的部分不一定完全由傳導片123a、123b以及位於沿z軸之所有位置處的複數個孔129所圍繞。
本說明書中對由孔129及傳導片123a、123b所大致圍繞的信號導體121的參照，意圖指稱在二維中被圍繞的信號導體121。換言之，第8A圖中顯示之通過傳輸線裝置105所取的截面中，該些孔及傳導片一起大致包圍了信號導體121。本說明書中對被大致圍繞的信號導體121的參照不意圖表示信號導體121從全部方向被圍繞（即在三個維度被圍繞）。
在一些實施例中，複數個孔129及/或傳導片123a、123b不一定沿信號導體121的整個長度延伸。例如，傳輸線裝置105可包括其長度的一或更多部分，在該一或更多部分未存在傳導片123a、123b中之一者或兩者。額外地或替代地，傳輸線裝置105可包括其長度的一或更多部分，在該一或更多部分孔僅位在信號導體121的一側。額外地或替代地，傳輸線裝置105可包括其長度的一或更多部分，在該一或更多部分沒有孔129的存在。於傳輸線裝置105之一或更多部分處未存在傳導片123a、123b中之一或兩者，或是在該一或更多部分處孔129僅經定位在信號導體121之一側，或是孔129可能不存在於該一或更多部分處而可能（例如）經定位朝向傳輸線裝置105的一末端（即接近探針的第一或第二端）。
在一些實施例中，信號導體121、傳導片123a、123b及孔129不一定全部經彼此平行或垂直地排列。例如在一些實施例中，孔129不一定經侷限為平行於信號導體121伸展的直線。在一些實施例中，傳導片123a、123b中一者或兩者不一定是平坦的。在一些實施例中該些孔不一定精確地垂直於傳導片123a、123b大致所在之平面。
一般而言，可採用信號導體121、傳導片123a、123b、及複數個孔129的任何裝置方式，其中孔129在傳導片123a、123b之間延伸並經排列使得孔129及片123a、123b在探針107之第一及第二端之間大致圍繞信號導體121長度的至少局部。
如上述，第8A及8B圖中所示類型的傳輸線裝置105有益地增加（例如比起第7圖中顯示之傳輸線裝置）了可觀信號損耗及/或擴散發生所在的頻率。然而，孔129中的傳導材料131可作為某頻率的天線。作為天線的傳導材料131將吸收該天線之共振頻率區域中的頻率的輻射。沿信號導體121通過並具有在一天線（由一或更多孔129中之傳導材料131形成）之共振頻率區域中之頻率分量的信號將被該天線減弱。因此可期望任何由傳導材料形成的天線所具的共振頻率在將沿傳輸線裝105傳輸之信號分量的頻率範圍之外。
一天線的共振頻率至少部分依其尺寸而異。例如，一般而言縮短一天線將增加該天線的共振頻率。第9A及9B圖是按照本發明之替代實施例的傳輸線裝置105的示意圖。類似於第8A及8B圖，第9A及9B圖兩者都顯示通過傳輸線裝置105的截面。第8A及8B圖中所用的相同笛卡爾坐標系統亦用於第9A及9B圖中。第9A圖是穿過x-y平面B-B（平面B-B經指示於第9B圖中）的截面。第9B圖是穿過x-z平面A-A（平面A-A經指示在第9A圖中）的截面。
第9A及9B圖中所示傳輸線裝置105具有第8A及8B圖中所示傳輸線裝置的全部特徵。相同元件符號被用來標註相同特徵，而該等特徵將不再參照第9A及9B圖說明。第9A及9B圖的傳輸線裝置105進一步包含一第一導體135a及一第二導體135b。第一及第二導體135a、135b兩者都在複數個孔129之間延伸並在第一及第二傳導片123a、123b之間與孔129相交。在第9A及9B圖中所示實例中，導體135a、135b大約在第一及第二傳導片123a、123b之間的中途與孔129相交。然而在其他實施例中，導體135a、135b可能在傳導片123a、123b之間的其他位置處與孔129相交。
導體135a、1351b負責有效地將由孔129中傳導材料131所形成的一天線分離成兩個分開的天線。換言之，對於各個孔129而言，一第一天線形成在第一傳導片123a及導體135a、135b之間，而一第二天線形成在第二傳導片123b及導體135a、135b之間。導體135a、135b因此負責縮短由孔129內側之傳導材料131形成的任何天線的長度。如上述，縮短天線的長度傾向增加該天線的共振頻率。導體135a、135b因此負責增加孔129中傳導材料131致使減弱沿信號導體121傳播之信號分量的所在頻率。
第10圖是針對兩不同傳輸線裝置以頻率的函數描繪經傳輸信號功率的圖。第10圖中所示經傳輸功率代表在全部頻率處具有功率0dB的一脈衝被輸入至一傳輸線裝置後從該傳輸線裝置輸出的頻譜功率。第10圖中標註為141的線代表從所具形式顯示在第8A及8B圖中的一傳輸線裝置輸出的功率。換言之，線141代表從不包括導體135a、135b(該等導體與傳輸線裝置中的孔129相交)的傳輸線裝置所輸出的功率。從第10圖能看出此一傳輸線裝置急遽地減弱在125GHz之範圍中的信號。在此例中，從在該傳輸線裝置中的孔129中的傳導材料131形成的天線，其所具共振頻率為大約125GHz。
第10圖中標註為143的線代表從所具形式顯示在第9A及9B圖中的一傳輸線裝置輸出的功率。換言之，線143代表從包括了導體135a、135b（該等導體與傳輸線裝置中的孔129相交）的傳輸線裝置所輸出的功率。如上參照第9A及9B圖所述，導體135a、135b負責增加傳輸線裝置105中之天線的共振頻率。天線所減弱之信號分量所處的頻率因此被增加至超過125 GHz。因此，且如能在第10圖中看出，該傳輸線裝置並未實質地減弱在125 GHz之範圍中的信號。第10圖中由線143代表的傳輸線裝置反而顯示高達至少150 GHz之頻率都沒有實質信號減弱。
第11圖是以在信號脈衝已被輸入至一傳輸線裝置之後的時間的函數來表示該信號脈衝之振幅的示意圖。第11圖中振幅是以任意單位（a.u.）給定。第11圖中顯示的振幅代表跨於該信號中全部頻率分量整合之信號的振幅。在所圖示實例中，該信號於大約150 GHz之上的頻率具有可忽略之功率。第11圖中標註為145的線代表被輸入至一傳輸線裝置中的信號脈衝。第11圖中標註為147的線代表從具有第8A及8B圖中所示形式之傳輸線裝置（即，不包括與傳輸線裝置中的孔129相交的導體135a、135b的傳輸線裝置）輸出的信號。第11圖中標註為149的線代表從具有第9A及9B圖中所示形式之傳輸線裝置（即，包括與傳輸線裝置中的孔129相交的導體135a、135b的傳輸線裝置）輸出的信號。
如能在第11圖中看到的，第11圖中由線147代表的傳輸線減弱了信號脈衝。此外，該信號脈衝跟隨有一連串較小的脈衝。該等較小脈衝乃在主要信號脈衝以透過該傳輸線裝置通過之後由來自天線(從該傳輸線裝置中之孔內側的傳導材料形成)之信號輻射所致。
與第11圖中由線147代表之傳輸線裝置相反，第11圖中由線145代表之傳輸線裝置並不實質減弱信號脈衝，且不致使主要信號脈衝之後較小脈衝的發射。如上述，此乃藉由導體135a、135b的效應所致，導體135a、135b負責增加天線(由該傳輸線裝置中的孔中的傳導材料131形成)的共振頻率。在所圖示實例中，該共振頻率已被增加至超過大約150GHz的頻率。由於該輸入信號於超過大約150GHz的頻率具有可忽略之功率，該等天線實質上沒有致使輸入信號的減弱。
一般而言，可能希望一傳輸線裝置中的孔129內傳導材料131的共振頻率在感興趣之頻率範圍以外。例如，若期望傳輸在大約0.01GHz~150GHz之範圍中的頻率分量，則可能希望提供一傳輸線裝置，該傳輸線裝置中任何天線的共振頻率超過大約150GHz。如上述，在本說明書中提出的範例傳輸線中包括第一及第二導體135a、135b，該等導體負責將傳輸線裝置中天線的共振頻率增加至超過大約150Hz的頻率。
在其他實施例中導體135a、135b可經排列來增加任何天線的共振頻率至更高頻率。例如，共振頻率可被增加至大約200 GHz之上的頻率。在一些實施例中導體135a、135b可經排列來將共振頻率增加至遠超過200 GHz的頻率，例如約1 THz以上或甚至10 THz以上。
有些實施例可包括與複數個孔相交的多個導體。例如，複數個孔中的各個孔可被第一及第二傳導片123a、123b之間的兩個以上導體所交會。不同導體可於離第一傳導片123a不同距離處與孔129相交。將理解，與一孔相交的各個額外導體將負責進一步減少自孔129中傳導材料131形成的天線的長度，並將因此進一步增加該等天線的共振頻率。
一些實施例可能不包括任何與該傳導線裝置中孔129相交的導體。依傳導線裝置之尺寸及給定應用中感興趣的頻率範圍而異，不包括任何相交導體的傳輸線裝置可能不會顯著地減弱感興趣的信號分量。具有第8A及8B圖中所示形式的傳輸線裝置可因此有利於用在某些應用中。
以上已描述其中在絕緣材料中的孔內側之傳導材料之間提供傳導路徑的實施例。在其他實施例中，在傳導片之間延伸的傳導材料可被提供於絕緣材料中的孔內側之外的其他位置。例如，可在絕緣材料的側面上提供傳導材料。
第12圖是一傳輸線裝置105之實施例的示意圖，在該傳輸線裝置中在一絕緣材料的外側上提供傳導材料片段。第12圖顯示傳輸線裝置105之側視圖。傳輸線裝置105包含一信號導體、第一傳導片123a、第二傳導片123b、及絕緣材料131，該絕緣材料將傳導片123a、123b與信號導體121隔開。信號導體121的位置在第12圖中以虛線代表，因為其嵌入在絕緣材料131中而因此在傳輸線裝置105的側視圖中並非可見的。將理解，實作上信號導體121在該傳輸線裝置的第一及第二端之間提供一連續的傳導路徑。
傳輸線裝置105進一步包含傳導材料片段150，該等傳導材料片段位在絕緣材料131的側面上。傳導材料片段150在第一及第二傳導片123a、123b之間延伸。不同傳導材料片段150位於傳輸線裝置105之第一及第二端之間的不同位置處。換言之，不同傳導材料片段150乃位於離傳輸線裝置105之一末端不同距離處。傳導材料片段150提供第一及第二傳導片123a、123b之間的傳導路徑。
傳輸線裝置105進一步包含位在傳輸線裝置105另一側上的傳導材料片段150（未顯示在第12圖中）。該等傳導材料片段及傳導片123a、123b被排列成大致圍繞信號導體121在傳輸線裝置105之第一及第二端之間信號導體121之長度的至少局部。傳導材料片段150因此具有與以上參照第8及9圖所述孔129中提供之傳導材料131類似的效應。換言之，傳導材料片段150減少從傳輸線裝置側面像外的任何能量輻射，並因此減少傳輸線裝置105所傳輸之信號的衰減及/或擴散。
儘管第12圖中沒有顯示，然第12圖中顯示之類型的實施例可進一步包含在第一及第二傳導片123a、123b之間相交於該等傳導材料片段的一或更多導體，藉以縮短由傳導材料片段形成之任何天線的長度。該一或更多導體可能（例如）類似於以上參照第9A及9B圖所述之導體135a、135b。
第12圖中所示傳導材料片段150被排列成網格排列方式。傳導材料片段150可（例如）包含接合線的網格。該等接合線可（例如）具有層級為100微米的厚度。該等接合線可（例如）包含從金形成的線。
在其他實施例中可以網格排列方式之外的方式來整理傳導材料片段。例如，傳導材料片段150可在第一及第二傳導片123a、123b之間大致彼此平行地延伸。傳導材料片段150可（例如）大約垂直於傳導片123a、123b所在之平面而延伸。
一般而言，可使用任何裝置方式，在其中包括在該第一及第二傳導片之間延伸的複數個傳導材料片段。該複數個傳導材料片段中至少一些被排列於該傳輸線裝置之第一及第二端之間的不同位置處。換言之，不同傳導材料片段150乃位於離傳輸線裝置105之一端不同距離處。該等傳導材料片段及該些片經排列以大致圍繞該信號導體有該信號導體在傳輸線裝置之第一及第二端之間長度的至少局部。該等傳導材料片段可（例如）經提供在一絕緣材料中的孔內側，該絕緣材料將該等傳導片與一信號導體隔開（如以上參照第8及9圖所述）。額外地或替代地，可在絕緣材料的側面上提供傳導材料片段（如以上參照第12圖所述）。
以上已在於探針中提供傳輸線裝置以供測試元件的情境中描述傳輸線裝置的實施例。然而，本說明書中所述傳輸線裝置亦可被用在其他應用中且不需要形成探針的部分。一般而言，能藉由減少傳輸線之尺寸而增加傳輸線可傳輸信號的所在頻率。然而，具有小尺寸的傳輸線可能難以製造且製造起來昂貴，以及可能遭受其他不利的效應。例如，具有小尺寸的傳輸線可能苦於靜電放電而可能因此較不強大。本說明書所述傳輸線裝置（尤其是具有第8及9圖中之類型的傳輸線裝置）有益地允許傳輸線具有較大尺寸，同時仍傳輸於較高頻率的信號分量。該等傳輸線裝置可相較易於製造且製造起來不昂貴。例如，可利用PCB印刷技術來製造該等傳輸線裝置。
如上述，一信號通過探針107傳輸並被輸入至一DUT 1中。例如，測試設備8可產生一寬頻信號脈衝，該寬頻信號脈衝通過探針107傳輸並被輸入至探針107所接觸的DUT 1中。一般而言，可能需要將測試設備8所發出之信號功率的高比例輸入至DUT 1中。實作中，被輸入至DUT 1中的信號功率的比率可在信號到達DUT 1之前被信號反射減少。例如，可能在測試設備8及探針107的第二端之間一介面處反射信號，及/或可能在探針107的第一端與DUT 1之間一介面處反射信號。在信號被輸入至DUT 1中之前發生的信號反射，減少了被輸入至DUT 1中之信號的功率。測試設備8經配置以量測從DUT 1內反射的信號及/或通過DUT 1傳輸的信號。被輸入至DUT 1中的信號的功率降低將因此減少測試設備8所量測信號的功率，而因此將降低測試設備8所作量測結果中的信號雜訊比。
如上述，測試設備8可經配置以在信號被輸入至DUT 1中後的給定延遲時間來採樣信號反射及/或傳輸。一般而言在被輸入至DUT 1之前被反射的信號，將於與從DUT 1內反射及/或通過DUT 1傳輸之信號不同的時間點到達測試設備8，因此不會被測試設備8採樣。然而，有些信號可能在到達測試設備8之前歷經從測試系統之不同組件的多次反射。此種信號反射可在測試設備8採樣信號反射及/或傳輸的期間到達測試設備8，而因此可能干擾對信號反射及/或傳輸的量測。
至少因為上述原因，可能期望提供減少信號被輸入至DUT 1之前的任何信號反射的探針107。信號概略地從沿著信號傳播路徑有特徵阻抗之變化的位置反射。信號反射亦可能發生在沿著信號傳播之處傳輸線的截面形狀有不連續性的位置。習知的探針（例如第2圖中顯示的探針5）典型具有的特徵阻抗沿其長度為一致。例如，常見的探針5經常具有沿其長度為大約50 Ω的特徵阻抗。測試設備8的一傳輸線（例如第4圖中所示傳輸線21）可經配置以大致匹配一探針中的傳輸線裝置的阻抗。然而，DUT 1上電接點通常具有與接觸該等電接點之探針的特徵阻抗不同的特徵阻抗。在探針及DUT 1之間的介面因此經常是非所欲信號反射的來源。
第13A、13B、13C、及13D圖是可形成按照本發明之實施例的探針之部分的傳輸線裝置205的示意圖。第13A圖顯示傳輸線裝置205的透視圖。第13B圖顯示傳輸線裝置205的側視圖。第13C圖顯示傳輸線裝置205的俯視圖。第13D圖顯示傳輸線裝置205的端視圖。第13A～13D圖之整體一致地使用笛卡爾坐標。
該傳輸線裝置包含一信號導體221，該信號導體從一第一部分221a及一第二部分221b形成。信號導體221的第一部分221a具有一第一寬度241a。信號導體221的第二部分221b具有一第二寬度241b。第二寬度241b超過第一寬度241a。例如在一實施例中，第一寬度241a可能是大約100微米，而第二寬度241b可能是大約110微米。
傳輸線裝置205進一步包含一第一傳導片223a及一第二傳導片223b。該第一傳導片經定位在信號導體221之第一部分221a上方。該第二傳導片經定位在信號導體221之第二部分221b下方。
傳輸線裝置205進一步包含一第三傳導片223c及一第四傳導片223d。第三傳導片223c位於鄰接信號導體221之第二部分221b處。第三傳導片223c及信號導體221的第二部分221b大致位在相同平面中。第四傳導片223d位於信號導體221之第二部分221b下方並大致平行於第三傳導片223c。
儘管在第13A~13D圖中未明確地顯示出，信號導體221及傳導片223a~223d乃是由絕緣材料的部分來彼此隔開。例如，如以上參照第7~9圖中所示傳輸線裝置105說明的，傳輸線裝置205可經形成在PCB上。
傳輸線裝置205進一步包含延伸通過絕緣材料的孔129，該絕緣材料隔開信號導體221及傳導片223a~223d。孔129的內側包括一傳導材料，該傳導材料在傳導片223a~223d之間提供一傳導路徑。例如，孔129可為鍍通孔，其內側被塗佈有傳導材料。
孔129經排列以形成第一組孔233a、第二組孔233b、及第三組孔233c。第一組233a及第二組孔223b都在第一及第二傳導片223a、223b之間延伸並提供第一及第二傳導片223a、223b之間的傳導路徑。第一組孔233a位在信號導體221之第一部分221a的第一側上。第二組孔233b位在信號導體221之第一部分221a的第二側上，其中第二側相對於第一側。第一組孔233a、第二組孔233b及第一及第二傳導片223a、223b經排列以大致圍繞信號導體221之第一部分221a之長度的至少一部分。
第三組孔233c在第三傳導片223c及第四傳導片223d之間延伸，以在第三及第四傳導片223c、223d之間提供傳導路徑。第三組孔233c僅位在信號導體221之第二部分221b的單一側上。第三組孔233c及第三及第四傳導片223c、223d經排列使得它們不實質圍繞信號導體221的第二部分221b。
傳輸線裝置205進一步包括一孔233d，其在第二傳導片223b及第四傳導片223d之間延伸。孔233d內的傳導材料在第二傳導片223b及第四傳導片223d之間提供一傳導路徑。
傳輸線裝置205進一步包含一第一導體235a及一第二導體235b。第一導體235a在第一組孔233a之間延伸並相交於第一及第二傳導片223a、223b之間的孔129。第二導體235b在第二組孔235b之間延伸並相交於第一及第二傳導片233a、233b之間的孔129。第一導體235a及第二導體235b類似於以上參照第9A及9B圖所述的第一及第二導體135a、135b，並負責縮短由孔129中之傳導材料形成的天線的長度。天線的共振頻率因此被第一及第二導體235a、235b增加。
傳導片223a～223d及傳輸線裝置205之孔129內側的傳導材料一起形成接地導體。第13A～13D圖中顯示之傳輸線裝置205因此包括信號導體121及一接地導體。第13A～13D圖中顯示之傳輸線裝置205可延伸在該探針之第一端及該探針之第二端之間路徑的至少局部。該探針的第一端經調適用於連接至待測元件1（未圖示在第13A～13D圖中）。該探針的第二端經調適以連接至測試設備8（未圖示在第13A～13D圖中）。
該探針之第一端及該探針之第二端可包括未圖示在第13A～13D圖中的組件。例如該探針之第一端可包括一第一探針端及一第二探針端，該第一探針端電連接至信號導體121，該第二探針端電連接至接地導體。該探針之第二端可包括一連接件（例如具有第6圖中所示連接件103的形式）。本說明書中對傳輸線裝置的參照不意圖包括像是經調適以連接至DUT及/或測試設備8的探針端及連接器的組件。本說明書中對傳輸線裝置的參照卻意圖指稱具有信號導體及接地導體的裝置，該信號導體及該接地導體延伸在一探針之第一及第二端之間路徑的至少局部。例如，傳輸線裝置可能僅被認定為包括導體之部分，該等導體之部分位在一絕緣材料中或接觸一絕緣材料。像是探針端（其從絕緣材料向外延伸）之組件不被認為形成傳輸線裝置之局部。在實施例中傳輸線裝置被形成在PCB上。該傳輸線裝置可僅被認定為包括形成在PCB上之導體部分。
第13A～13D圖中顯示的傳輸線裝置105可被認為包含一第一區243、一第二區245及一轉折區247，第一區243位於朝向該探針的第一端，第二區245位於朝向該探針的第二端，而轉折區247位在第一區243及第二區245之間。在第一區245中信號導體221及該接地導體的截面形狀在離該探針之第一端不同距離處大致維持相同。同樣地，在第二區247中信號導體221及該接地導體的截面形狀在離該探針之第一端不同距離處大致維持相同。該信號及接地導體在第一區245中的截面形狀不同於該信號及接地導體在第二區247中的截面形狀。該信號及接地導體兩者的截面形狀因此在該探針的第一及第二端之間改變。
一傳輸線裝置的特徵阻抗至少部分地因構成該傳輸線裝置的信號及接地導體之截面形狀而異。由於傳輸線裝置205的第一及第二區245、247具有不同截面形狀，該第一及第二區的特徵阻抗因此彼此不同。該探針之第一端的特徵阻抗可被稱為第一特徵阻抗，而該第一特徵阻抗不同於該探針之第二端的第二特徵阻抗。
該第一特徵阻抗可（例如）大致匹配於待測元件的特徵阻抗。該第二特徵阻抗可（例如）大致匹配於測試設備8的特徵阻抗。將該傳輸線裝置之阻抗匹配於測試設備8及待測元件兩者可有益地減少任何發生於該探針及測試設備8和DUT 1之間介面處的反射。額外地或替代地，傳輸線裝置205的截面形狀可趨近匹配於測試設備8及/或DUT 1的幾何形狀。將該傳輸線裝置之幾何形狀趨近匹配於該傳輸線裝置將連接之物品（例如測試設備8及/或DUT 1）有利地減少任何可能從發生於該探針及測試設備8和DUT 1之間介面處的空間不連續性導致的信號反射。
轉折區247是傳輸線裝置205的一區域，在其中該信號及該接地導體兩者的截面形狀都隨距該探針之第一端的距離變化。例如，在轉折區247中該信號導體的寬度從第一部分221a的第一寬度241a增加至信號導體221b的第二部分的第二寬度241b。信號導體221的形狀因此在轉折區247中改變，且信號導體221的截面尺寸（例如寬度）在轉折區247中隨著與該探針之第一端的距離減少而增加。
該接地導體的形狀亦在轉折區247中改變。尤其，第一傳導片223a的寬度在轉折區247中隨著與該探針之第一端減少的距離而減少。該轉折區進一步包括不包括一第一傳導片223a的一部分。於第一傳導片223a終止的一點處，該第一傳導片的寬度相較地小（已隨距轉折區247中該探針之第一端的距離減少而減少）。空間不連續性（發生於第一傳導片223a的末端處）的大小，因此藉由在第一傳導片223a結束前先將第一傳導片223a的寬度成錐形而得以降低。如此有益地減少可能發生在轉折區247中的任何信號反射的大小。
轉折區247亦包括至少一部分，在該部分中孔129僅位在信號導體121的一側上。尤其，第一組孔233a終止在轉折區247中，使得孔僅位在信號導體221的一側上。
轉折區247亦包括第三及第四傳導片223c、223d的開頭。第三及第四傳導片223c、223d之間的分隔小於第一及第二傳導片223a、223b之間的分隔。
第二區245中的傳輸線裝置205類似於前面參照第9A及9B圖所述的傳輸線裝置。如上述，此種傳輸線裝置有益地傳輸的信號具有相較低之信號損耗及/或擴散。第二區245中的傳輸線裝置205因此具有對於傳輸信號而言有利的屬性。第二區245中的傳輸線裝置205可額外地具有類似一連接件103的截面形狀及/或特徵阻抗，該探針藉連接件103連接至測試設備8。例如，連接件103可能具有同軸連接件的大概形式，並可包括大致由接地導體圍繞的信號導體。第二區245中的傳輸線裝置205因此適合用於連接至連接件103，而不於傳輸線裝置205及連接件103之間介面處導致巨大信號反射。
傳輸線裝置205的第一區243可於該探針的第一端處電連接至一或更多探針端。例如，信號導體221可電連接至一第一探針端而該接地導體可電連接至一第二探針端。將理解，大致圍繞信號導體221的接地導體（如在第二區245）不一定在該接地導體的截面形狀中沒有巨大布連續性之下易於連接至一探針端。例如，該截面形狀可能歷經突然轉折，從圍繞信號導體221變成僅位在信號導體221的一側上。
在第13A～13D圖中顯示的傳輸線裝置205中，轉折區247負責逐漸地將該接地導體的形狀從大致圍繞信號導體221（在第二區245）轉折成為僅大致位在信號導體221的一側上。在傳輸線裝置205之第一區243中的接地導體可因此在沒有於該探針端及該接地導體之間介面處導致巨大信號反射之情況下被連接至一探針端。
轉折區247經配置使得其於傳輸線裝置205的特徵阻抗中不包括任何巨大不連續性，因而減少任何由阻抗不連續導致的信號反射。轉折區247進一步經配置以將該接地導體的截面形狀逐漸成錐形，因而減少任何由該接地導體之截面形狀中變化所致的信號反射。
如上已述，第13A～13D圖之傳輸線裝置205包括第一及第二區243、245，該第一及第二區有利地匹配於傳輸線裝置205所將連接的元件，因此減少任何可能發生於傳輸線裝置205與其他元件介面處的信號反射。第13A～13D圖之傳輸線裝置205亦包括一轉折區，該轉折區逐漸轉折該信號及接地導體的形狀及特徵阻抗，因而減少可發生在傳輸線裝置205本身中的任何信號反射。傳輸線裝置205因此有益地允許信號在DUT 1及測試設備8之間傳輸，同時減少任何可能沿信號傳播路徑發生的非所欲信號反射。
將理解第13A～13D圖中所示的傳輸線裝置205可能僅代表一傳輸線裝置的一部分。例如，傳輸線裝置205的第二區245可比第13A～13D圖中所示更進一步延伸。在一些實施例中一傳輸線裝置可包括多於一個轉折區。例如，一傳輸線裝置在第二區245及該探針之第二端之間可包括一進一步轉折區。該進一步轉折區可將該傳輸線裝置的截面形狀從第二區245的截面形狀轉折成大致匹配一連接件103，該傳輸線裝置將於第二端連接至該連接件。
應理解第13A~13D圖中所示的傳輸線裝置僅是按照本發明的實施例之傳輸線裝置的一個實例。其他實施例可包括如第13A~13D圖之傳輸線裝置之相同有益效應的不同裝置方式。
在一些實施例中，一傳輸線裝置可包括導體之部分，該些導體之部分在該傳輸線裝置的功能上沒有可觀效應。在該傳輸線裝置的功能上沒有可觀效應的導體可(例如)被包括以協助該傳輸線裝置的製造。
例如，第13A~13D圖中所示裝置方式中，第四傳導片223d經侷限在第一區243及轉折區247的一小部分中。然而，替代實施例中第四傳導片223d可大致沿著傳輸線裝置105在z方向的整個長度延伸。換言之，該第四傳導片可在整個轉折區247延伸並進入第二區245。此種裝置方式可協助製造第四傳導片223d，因為第四傳導片不需要被侷限在傳輸線裝置205在z方向中的有限區域。
然而將理解，上述第四傳導片223d在z方向的延伸將在接地及信號電流在一感興趣頻率範圍內通過該傳輸線裝置的電流路徑上沒有實質效應。接地電流將持續從第四傳導片223d經由孔233d內側的傳導材料通過至第二傳導片223b，該孔233d接合第二及第四傳導片223b、223d。就算該第四傳導片如上述地延伸在第二傳導片223b之下亦是如此。延伸的第四傳導片223d卻可支援落在感興趣頻率範圍之外的非常高之頻率分量的傳播。
本說明書中對信號及接地導體的參照意圖指稱提供一電流路徑、以及實作上在一感興趣頻率範圍內分別傳輸信號及接地電流的導體。上述實例中，其中第四導體223d延伸超過第二及第四傳導片223b、223d之間的孔233d，第四導體223d延伸超過孔233d的部分將在實作上沒有在一感興趣頻率範圍內實質傳輸電流。此部分的第四導體223d因此不被認為形成該接地導體之局部，因為其在一感興趣頻率範圍內將實質沒有傳輸接地電流。感興趣頻率範圍可被認為是一傳輸線裝置經配置支援的頻率範圍。
按照本發明之實施例的傳輸線裝置的精確配置方式將依照該傳輸線裝置所將連接之元件的幾何形狀及/或特徵阻抗而異。例如，按照本發明的實施例的傳輸線裝置可經特定設計用於連接至給定的元件（例如給定的測試設備及給定的DUT）。
經特定設計的傳輸線裝置可包括一第一區及一第二區，該第一區經配置以連接至位於一探針之第一端處的一元件（例如一探針端及/或一DUT），該第二區經配置以連接至位於該探針之第二端處的另一元件（例如一測試設備）。該傳輸線裝置可進一步包括一轉折區，在該轉折區中該傳輸線裝置之截面形狀及/或特徵阻抗在該第一及第二區的裝置方式之間逐漸轉折。該傳輸線裝置可包括進一步的區域。例如，該傳輸線裝置中可包括進一步轉折區。第一區、第二區及轉折區可採用許多不同形式，依照該傳輸線裝置將連接至的DUT及測試設備之屬性而異。
按照本發明之實施例的傳輸線裝置可經配置以減少傳輸線裝置之特徵阻抗及/或截面形狀的任何巨大不連續性。如上已述，要達成此目的可藉由提供一信號導體及一接地導體，在該傳輸線裝置之長度的至少局部中，該信號導體及該接地導體具有的截面形狀沿著該傳輸線裝置的長度逐漸改變。在一些實施例中該信號及接地導體的形狀可隨距該傳輸線裝置之一端的距離的持續變化函數而改變。
第14A、14B及14C圖是一傳輸線裝置的示意圖，該傳輸線裝置可形成按照本發明的實施例之一探針的部分。第14A圖是穿過該傳輸線裝置的側截面圖。第14A圖中所示截面是通過第14B及14C圖中所標記平面C-C所取的。該傳輸線裝置在一第一端401及一第二端402之間延伸。第14B圖是穿過該傳輸線裝置之第二端402的截面圖。第14B圖的截面是通過第14A圖中所標記平面D-D所取的。第14C圖是穿過該傳輸線裝置之第一端401的截面圖。第14C圖的截面是通過第14A圖中所標記平面E-E所取的。
第14A~14C圖中所示傳輸線裝置包含一信號導體403及一接地導體405。如第14B及14C圖中可看出，該信號及接地導體205經排列成同軸裝置方式，接地導體405圍繞信號導體403。信號及接地導體403、405藉由一絕緣材料(未明確顯示在第14A~14C圖中)彼此隔開。
能在第14A~14C圖中看出，信號及接地導體403、405，兩者的截面形狀都在傳輸線裝置的第一及第二端401、402之間改變。尤其，信號導體403的直徑D1隨著離傳輸線裝置之第一端401的距離增加而增加。類似地，接地導體405的直徑D2隨著離傳輸線裝置之第一端401的距離增加而增加。換言之，在傳輸線裝置之第二端402處的信號及接地導體403、405的直徑D1、D2兩者都大於在傳輸線裝置之第一端401處的直徑。
由於信號及接地導體403、405的截面形狀在該傳輸線裝置的第一及第二端401、402之間改變，傳輸線裝置之第一端401具有一第一特徵阻抗，該第一特徵阻抗不同於傳輸線裝置之第二端402處的一第二特徵阻抗。該第一特徵阻抗可大致匹配於第一端401將連接至的一元件(例如DUT)。該第二特徵阻抗可大致匹配於第二端402將連接至的一元件(例如測試設備)。額外地或替代地，第一及第二端401、402的截面形狀可大致匹配於該等末端將被連接至的元件的形狀。如上述地將傳輸線裝置於第一及第二端處的阻抗及/或截面形狀與該傳輸線 裝置將連接至的元件匹配的動作，有利地減少任何可能發生於傳輸線裝置及該些元件之間介面處的信號反射。
第14A~14C圖所示實施例中，該信號及接地導體的截面形狀是離傳輸線裝置之第一端401的距離的連續函數。因此，該傳輸線裝置的特徵阻抗亦是離傳輸線裝置之第一端401的距離的一個連續函數。如此有利地減少任何可能沿該傳輸線裝置發生的信號反射。
儘管第14A~14C圖中顯示的傳輸線裝置可特別有效於減少任何延該傳輸線裝置發生的信號反射，但如上所述，同軸傳輸線裝置製造起來相較昂貴。此外，同軸傳輸線裝置不一定匹配於該傳輸線裝置將於其末端之一者處連接的元件的形狀。例如，如以上參照第13A~13D圖所述，於該傳輸線的第一端處，一信號導體可連接至第一探針端而一接地導體可連接至第二探針端。如此尤其可能導致在同軸裝置方式的接地導體與第二探針端之間的空間不匹配。此種不匹配可能是實質信號反射的來源。
如以上參照第13A~13D圖所述，第13A~13D圖所示類型的實施例可有利地允許傳輸線裝置的形狀及特徵阻抗兩者都於該傳輸線裝置的兩端處大致匹配於該傳輸線將連接的元件。此外，第13A~13D圖所示類型的傳輸線裝置製造起來相較便宜(當與例如同軸裝置方式比較時)。例如，第13A~13D圖中所示類型的傳輸線裝置可被製造在一PCB上。
以上已說明傳輸線裝置的一些實施例，其中一信號導體及一接地導體具有的截面形狀在該傳輸線裝置之長度的至少局部之中沿著該傳輸線裝置之長度逐漸改變。然而，一些實施例可包括部分，在該些部分中信號及/或接地導體的截面形狀歷經步進式的變化。例如，傳輸線可包括一或更多部分，該一或更多部分包括四分之一波長的阻抗轉換器類型裝置方式。此種裝置方式在該等導體的截面形狀中可包括不連續性。四分之一波長的阻抗轉換器可在阻抗中致使突然的躍升。然而可安排阻抗中的躍升，使得在一指定頻率附近不同信號反射彼此抵消。因此可在沒有招致任何實質背向反射之下，信號能因此通過該轉換器被傳播至具有不同阻抗的一部分。
第15A及15B圖是一傳輸線裝置之進一步實施例的一部分的示意圖，該部分可能形成一轉折區之局部。第15A圖顯示傳輸線裝置之該部分的側視圖。第15B圖顯示形成該傳輸線裝置之局部的一信號導體的俯視圖。如第15A圖所示，該傳輸線裝置包括一第一傳導片323a、一第二傳導片323b、一第三傳導片323c及一第四傳導片323d，該些傳導片一起形成一接地導體。該接地導體在轉折區347中從第一及第二傳導片323a、323b一起向第三及第四傳導片323c、323d轉折。信號導體321在傳導片323a～323d之間延伸。儘管未明確圖示在第15A圖中，傳導片323a～323d藉由絕緣材料的部分來與信號導體321隔開。
第一及第二傳導片323a、323b之間的分隔小於第三及第四傳導片323c、323d之間的分隔。該接地導體的高度因此在轉折區347中擴大。該等傳導片乃由絕緣材料中的孔329所電連接。孔329包括該等孔內側的傳導材料，該傳導材料分別在第一及第三傳導片323a、323c之間以及在第二及第四傳導片323b、323d之間提供傳導路徑。
如上述，接地導體的高度在轉折區347中擴大。由於特徵阻抗至少部分地因傳輸線裝置的截面形狀而異，接地導體之高度的突然擴大可導致該傳輸線裝置之特徵阻抗中的突然改變。為了減少特徵阻抗中任何改變的大小，信號導體321的寬度亦在轉折區347中改變。如第3B圖所示，該信號導體的寬度逐漸減少，並接著於該接地導體之高度增加處的相同的z位置歷經步進式增加。在該信號導體之寬度上的步進式增加負責反作用於特徵阻抗中的改變，特徵阻抗中的改變乃起因為該接地導體之高度中的步進式增加。第15A及15B圖中顯示的裝置方式因此經配置以在該傳輸線裝置的特徵阻抗上沒有包括巨大的不連續性。換言之，該轉折區經配置使得該傳輸線裝置之特徵阻抗的改變為大致連續的。
第15A及15B圖中顯示的裝置方式僅是一轉折區的進一步實例，在該轉折區的實例中信號及接地導體兩者的截面形狀都會改變，且該實例經配置以在該傳輸線裝置的特徵阻抗中不包括任何巨大的不連續性。換言之，該轉折區經配置使得該傳輸線裝置之特徵阻抗中的改變為大致連續的。在第15A及15B圖中顯示的轉折區347中，該信號導體具有一第一截面尺寸（該信號導體的寬度）而該接地導體具有一第二截面尺寸（該接地導體的高度）。該第一及第二尺寸兩者都於大致相同的z方向在該轉折區中增加。如此允許該導體的尺寸不連續地改變，同時在特徵阻抗中的任何改變則大致連續的。 以上在將信號導體電連接至第一探針端並將接地導體電連接至第二探針端的情境中描述實施例。然而在一些實施例中，一探針可包含多於兩個探針端。例如，一探針可包含三個探針端。包含三個探針端的探針可包含連接至信號導體的一探針端以及各自連接至接地導體的兩個探針端。此種配置方式可被稱為接地-信號-接地探針配置方式。
以上描述有實施例其中在傳導片之間的傳導路徑是由絕緣材料中的複數個孔所提供，其中傳導材料位在該等孔中。在一些實施例中，可在傳導片之間提供其他形式的傳導路徑。例如，可在一絕緣材料的一或更多側面上提供傳導材料片段，且可在傳導片之間提供傳導路徑。一般而言，可使用傳導材料片段的任何排列方式，其在傳導片之間提供傳導路徑。
第16圖是表示了設計按照本發明的實施例之探針的方法的流程圖。於該方法的步驟S1，決定一待測元件上至少一電接點的幾何形狀及特徵阻抗。步驟S1可（例如）包含量測一待測元件上至少一電接點的幾何形狀。例如，可利用一光學掃描器來決定一電接點的幾何形狀。替代地，可從相關於該待測元件的設計資料獲得該幾何形狀。
決定一待測元件上至少一電接點的特徵阻抗的步驟可包含量測一電接點的特徵阻抗。例如，具有已知阻抗的標準探針可被用以連接一測試設備至一電接點。可經由該探針傳輸一信號脈衝至該電接點中，而藉由該測試設備來量測信號反射及/或傳輸。所量測的信號反射及/或傳輸可被用來決定該電接點的特徵阻抗。替代地，可從相關於該待測元件的設計資料獲得該至少一電接點的特徵阻抗。
於該方法的步驟S2，按照待測元件上至少一電接點的經決定幾何形狀及特徵阻抗，選取用於一傳輸線裝置之第一端的第一幾何形狀。該第一幾何形狀可（例如）經選擇為具有大致匹配於該至少一電接點之特徵阻抗的特徵阻抗。額外地或替代地，該第一幾何形狀可經選擇為趨近匹配一或更多探針端的幾何形狀，該傳輸線將經由該一或更多探針端連接至該電接點。
於步驟S3，決定一測試設備上一連接件的幾何形狀及特徵阻抗。該連接件的幾何形狀及/或特徵阻抗可（例如）從設計資料獲得或被量測。
於步驟S4，按照該測試設備上之該連接件已決定的幾何形狀及特徵阻抗，選擇傳輸線裝置之第二端的第二幾何形狀。該第二幾何形狀可（例如）經選擇以具有大致符合該連接件之特徵阻抗的特徵阻抗。額外地或替代地，該第二幾何形狀可經選擇以趨近匹配該連接件的幾何形狀。
於步驟S5，從轉折區裝置庫選擇一或更多轉折區。該一或更多所選轉折區一起負責將該傳輸線裝置之截面形狀在第一端處的所選第一幾何形狀以及第二端處的所選第二幾何形狀之間轉折。
該轉折區庫可包含的轉折區具有上述傳輸線裝置之任意者的一或更多屬性。類似地，該第一及第二幾何形狀可具有上述傳輸線裝置之任意者的一或更多屬性。所設計的傳輸線裝置可經形成在一絕緣材料之中及/或之上（如上述）。該方法可進一步包含選擇適合用於該傳輸線裝置中的絕緣材料。
如上述，該傳輸線裝置可經形成在一PCB上。PCB製造技術允許廣泛種類的不同傳輸線裝置輕易被製造出來。PCB製造技術可因此有利地允許設計及製造自訂的傳輸線裝置。此外，PCB製造技術的成本可允許以較低的成本製造出自訂的傳輸線裝置。
儘管以上乃關聯於形成在PCB上之傳輸線裝置來描述本發明的實施例，將理解某些實施例不一定被形成在PCB上。一些實施例可包括PCB材料以外的絕緣材料。可利用PCB製造技術以外的製造技術製造出實施例。
探針的各種創造性態樣已如上述並在本發明之特定實施例的情境中顯示於圖式中。將理解，經描述及/或圖示之態樣的任意者可經結合在單一實施例中。例如，一個實施例的一或更多特徵可結合於另一實施例的一或更多特徵。將進一步理解，儘管有些已描述的實施例包括多於一創造性態樣，但僅包含單一創造性態樣的實施例亦為本說明書所考慮。一般而言，所描述之實施例的任意者的任何特徵可獨立使用或與所述實施例的其他特徵中任意者結合使用。
儘管以上說明了本發明的特定實施例，但將理解可以所述的其他方式來實施本發明。以上說明內容意圖作為例示而非設限。因此本領域之通常知識者將顯而易見對所述之本發明進行修改，而並不背離以下申請專利範圍之範疇。
1‧‧‧待測元件（DUT）2‧‧‧接地板3‧‧‧電接點4‧‧‧開口5‧‧‧探針5a‧‧‧第一探針5b‧‧‧第二探針7‧‧‧同軸纜線段/同軸傳輸線裝置8‧‧‧測試設備9‧‧‧內導體9A‧‧‧第一探針9B‧‧‧第二探針11‧‧‧外導體13‧‧‧第一探針端14、14’‧‧‧測試系統15‧‧‧第二探針端16‧‧‧偏壓元件17‧‧‧信號產生器18‧‧‧採樣模組18a‧‧‧第一採樣模組18b‧‧‧第二採樣模組19‧‧‧信號採樣器20‧‧‧量測元件21‧‧‧傳輸線23‧‧‧第一光電導元件25‧‧‧第二光電導元件27‧‧‧輻射源29‧‧‧脈衝輻射束31‧‧‧射束分離器32‧‧‧光纖33‧‧‧生成射束33a‧‧‧生成射束之第一部分33b‧‧‧生成射束之第二部分34‧‧‧光纖耦合器35‧‧‧接收射束35a‧‧‧接收射束之第一部分35b‧‧‧接收射束之第一部分37‧‧‧延遲線38‧‧‧反射鏡39‧‧‧可移動工作台40‧‧‧反射器103‧‧‧連接件105‧‧‧傳輸線裝置107‧‧‧探針113‧‧‧探針端115‧‧‧探針端121‧‧‧信號導體123a‧‧‧第一傳導片123b‧‧‧第二傳導片125‧‧‧絕緣材料127‧‧‧從傳輸線裝置105的側面向外的輻射129‧‧‧孔131‧‧‧傳導材料133a‧‧‧第一組孔133b‧‧‧第二組孔135a‧‧‧第一導體135b‧‧‧第二導體141、143、145、147、149‧‧‧線150‧‧‧傳導材料片段205‧‧‧傳輸線裝置221‧‧‧信號導體221a‧‧‧信號導體之第一部分221b‧‧‧信號導體之第二部分223a‧‧‧第一傳導片223b‧‧‧第二傳導片223c‧‧‧第三傳導片223d‧‧‧第四傳導片233a‧‧‧第一組孔233b‧‧‧第二組孔233c‧‧‧第三組孔233d‧‧‧第四組孔235a‧‧‧第一導體235b‧‧‧第二導體241a‧‧‧第一寬度241b‧‧‧第二寬度243‧‧‧第一區245‧‧‧第二區247‧‧‧轉折區321‧‧‧信號導體323a‧‧‧第一傳導片323b‧‧‧第二傳導片323c‧‧‧第三傳導片323d‧‧‧第四傳導片329‧‧‧孔347‧‧‧轉折區401‧‧‧傳輸線裝置之第一端402‧‧‧傳輸線裝置之第二端403‧‧‧信號導體405‧‧‧接地導體D1‧‧‧信號導體的直徑D2‧‧‧接地導體的直徑S1、S2、S3、S4、S5‧‧‧步驟
現將參看隨附示意圖式說明本發明實施例以作為實例，在該些圖式中： 第1圖是用於測試之電子元件的示意圖； 第2圖是一探針的示意圖，該探針可用來與第1圖中之電子元件建立電接觸； 第3A及3B圖是包括一接地板的電子元件之示意圖； 第4圖是一測試系統之實施例的一部分的示意圖； 第5圖是一測試系統之替代實施例的一部分的示意圖； 第6圖是按照本發明的實施例之一探針的示意圖； 第7圖是一傳輸線裝置之部分的示意圖； 第8A及8B圖是按照本發明的實施例之傳輸線裝置的示意圖； 第9A及9B圖是按照本發明的替代實施例之傳輸線裝置的示意圖； 第10圖是由一傳輸線裝置所傳輸之信號的頻譜功率之示意表示圖； 第11圖是由傳輸線裝置所傳輸之信號脈衝的示意表示圖； 第12圖是按照本發明之替代實施例之傳輸線裝置的示意圖； 第13A～13D圖是可能形成本發明之實施例之部分的傳輸線裝置之示意圖； 第14A～14C圖是可能形成本發明之實施例之部分的傳輸線裝置之示意圖； 第15A及15B圖是可能形成本發明之實施例之部分的傳輸線裝置的一部分之示意圖；以及 第16圖是按照本發明之實施例的方法之流程圖。
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105‧‧‧傳輸線裝置
121‧‧‧信號導體
123a‧‧‧第一傳導片
123b‧‧‧第二傳導片
125‧‧‧絕緣材料
129‧‧‧孔
131‧‧‧傳導材料
133a‧‧‧第一組孔
133b‧‧‧第二組孔

Claims (20)

  1. 一種傳輸線裝置，該傳輸線裝置具有一第一端及一第二端，該傳輸線裝置經配置以在該第一端及該第二端之間傳輸一信號，該傳輸線裝置包含：一信號導體，該信號導體在該傳輸線裝置的該第一端及該第二端之間延伸；一第一傳導片及一第二傳導片，該第一傳導片及該第二傳導片經定位在該信號導體的兩相對側上；一絕緣材料，該絕緣材料將該第一及第二傳導片與該信號導體隔開；及複數個傳導材料片段，該複數個傳導材料片段在該第一及第二傳導片之間延伸且經排列在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間的不同位置處，其中該等傳導材料片段及該等傳導片經排列為大致圍繞該信號導體在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間的長度的至少局部，其中由該等傳導材料片段形成的天線的共振頻率超過30GHz。
  2. 如請求項1所述之傳輸線裝置，進一步包含在該複數個傳導材料片段中至少兩者間延伸的一導體，其中該導體在該第一及第二傳導片之間與該等傳導材料片段相交。
  3. 如請求項2所述之傳輸線裝置，該傳輸線裝置包含複數個導體，各導體在該複數個傳導材料片段中至少兩者間延伸且在該第一及第二傳導片之間與該等傳導材料片段相交，其中不同導體於離該第一傳導片不同距離處與該等傳導材料片段相交。
  4. 如請求項1、2或3所述之傳輸線裝置，其中該複數個傳導材料片段包含一第一組傳導材料片段及一第二組傳導材料片段，該第一組傳導材料片段經定位在該信號導體的一第一側上，該第二組傳導材料片段經定位在該信號導體的一第二側上，該第二側大致相對於該第一側。
  5. 如請求項2或3所述之傳輸線裝置，其中該複數個傳導材料片段包含一第一組傳導材料片段及一第二組傳導材料片段，該第一組傳導材料片段經定位在該信號導體的一第一側上，該第二組傳導材料片段經定位在該信號導體的一第二側上，該第二側大致相對於該第一側，其中該傳輸線裝置包含一第一導體及一第二導體，該第一導體在該第一組傳導材料片段中的導體材料片段間延伸，該第二導體在該第二組傳導材料片段中的導體材料片段間延伸。
  6. 如請求項4所述之傳輸線裝置，其中該第一組傳導材料片段及/或該第二組傳導材料片段經大致 排列在一直線中。
  7. 如請求項6所述之傳輸線裝置，其中該等傳導材料片段之該直線大致平行於該信號導體延伸的方向延伸。
  8. 如請求項1、2或3所述之傳輸線裝置，其中該第一及第二片大致位在第一及第二平面中，該第一及第二平面都大致垂直於該複數個傳導材料片段延伸的一方向。
  9. 如請求項1、2或3所述之傳輸線裝置，進一步包含該絕緣材料中的複數個孔，該複數個孔在該第一及第二傳導片之間延伸，其中該複數個傳導材料片段中至少一些位在該複數個孔的至少一些中。
  10. 如請求項1、2或3所述之傳輸線裝置，其中該傳輸線裝置經形成在一印刷電路板上。
  11. 一種適合用於測試一元件的探針，該探針包含：一第一端，該第一端經調適以連接至一待測元件；一第二端，該第二端經調適以連接至一測試設備；及如請求項1、2或3所述之一傳輸線裝置， 其中該傳輸線裝置經配置以在該探針的該第一端及該探針的該第二端之間傳輸一信號。
  12. 一種適合用於測試一元件的探針，該探針包含：一第一端，該第一端經調適以連接至一待測元件；一第二端，該第二端經調適以連接至一測試設備；及一傳輸線裝置，該傳輸線裝置延伸於該探針的該第一端及該探針的該第二端之間路徑的至少局部，其中該傳輸線裝置於該傳輸線裝置的一第一端處具有一第一特徵阻抗且於該傳輸線裝置的一第二端處具有一第二特徵阻抗，其中該第二特徵阻抗不同於該第一特徵阻抗，該傳輸線裝置包含：一信號導體，該信號導體經配置以在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間傳輸一信號電流，其中該信號導體的一截面形狀在該傳輸線裝置的該第一及第二端之間變化；及一接地導體，該接地導體經配置以在該傳輸線裝置之該第一及第二端之間傳輸一接地電流，其中該接地導體的一截面形狀在該傳輸線裝置的該第一及第二端之間變化。
  13. 如請求項12所述之探針，其中該信號及接 地導體於該傳輸線裝置之該第一端處的該等截面形狀經配置使得該第一特徵阻抗大致匹配該待測元件的該特徵阻抗。
  14. 如請求項12或13所述之探針，其中該信號及接地導體於該傳輸線裝置之該第二端處的該等截面形狀經配置使得該第二特徵阻抗大致匹配該測試設備的該特徵阻抗。
  15. 如請求項12或13所述之探針，其中該信號及接地導體於該傳輸線裝置之該第一端處的該等截面形狀經配置使得該傳輸線裝置的截面形狀大致匹配該待測元件之至少一電接點的該截面形狀。
  16. 如請求項12或13所述之探針，其中該信號及接地導體於該傳輸線裝置之該第二端處的該等截面形狀經配置使得該傳輸線裝置的截面形狀大致匹配該測試設備之一連接件的該截面形狀。
  17. 如請求項12或13所述之探針，其中該傳輸線裝置包括至少一轉折區，在該至少一轉折區中該信號及/或接地導體的截面形狀隨離該探針之該第一端的距離改變。
  18. 如請求項17所述之探針，其中該轉折區經配置使得該傳輸線裝置之該特徵阻抗隨離該探針之該第一端的距離變化的改變是大致連續的。
  19. 如請求項17所述之探針，其中該轉折區經配置使得該傳輸線裝置之該截面形狀隨離該探針之該第一端的距離變化的改變是大致連續的。
  20. 一種用於測試一元件的測試系統，該測試系統包含：一脈衝輻射源，該脈衝輻射源經配置以提供一生成輻射束及一接收輻射束，其中該生成及接收輻射束為脈衝輻射束；一第一信號轉換元件，該第一信號轉換元件經排列以接收該生成輻射束的一脈衝，並經配置以回應於接收該生成輻射束的一脈衝而輸出一信號脈衝；一第二信號轉換元件，該第二信號轉換元件經排列以接收該接收輻射束的一脈衝，並經配置以回應於接收該接收輻射束的一脈衝而採樣一信號脈衝；及如請求項11、12、13、18或19所述之一探針，該探針經配置以從該第一信號轉換元件傳輸一信號脈衝至被測試的該元件，並經配置以傳輸由被測試之該元件反射或由被測試之該元件傳輸的一信號脈衝至該第二信號轉換元件。
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