Die Entwicklung von Hochfrequenzsonden
Hochfrequenzsonden (RF) spielen in fast jeder Phase des Lebenszyklus von Hochfrequenzprodukten eine wichtige Rolle: von der Technologieentwicklung über die Extraktion von Modellparametern, die Überprüfung des Designs und das Debuggen bis hin zu kleinen Produktionstests und endgültigen Produktionstests. Durch die Verwendung von HF-Sonden ist es möglich, die wahren Eigenschaften von HF-Komponenten auf Waferebene zu messen. Dies kann die Forschungs- und Entwicklungszeit verkürzen und die Kosten für die Entwicklung neuer Produkte erheblich senken.
In nur dreißig Jahren hat die HF-Sondentechnologie erstaunliche Fortschritte gemacht, von der Niederfrequenzmessung bis hin zu kommerziellen Lösungen, die für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind: Impedanzanpassung in 110-GHz-Hochfrequenz- und Hochtemperaturumgebungen, Multi-Port, Differential und For Mixed-Signal-Messgeräte, Hochleistungsmessungen bis 60 W im Dauerstrichmodus und Terahertz-Anwendungen bis 750 GHz, HF-Sonden sind zu sehen.
Der früheste Einsatz der HF-Sondentechnologie unterscheidet sich stark von den heutigen Werkzeugen. Frühe Sonden verwendeten eine 50-Ω-Mikrostreifenleitung, die allmählich von einer kurzen Drahtspitze konvergierte, um durch das Sondensubstrat zu verlaufen. Ein kleines Loch hat Kontakt mit dem Pad des Prüflings (Prüfling). Zu diesem Zeitpunkt liegt die technische Schwierigkeit darin, wiederholbare Messungen beim Durchbrechen von 4 GHz zu erzielen. Obwohl es möglich ist, die relativ große Serieninduktivität einer Kontaktdrahtpolspitze durch den Kalibrierungsprozess zu eliminieren, ändert sich die Strahlungsimpedanz der Drahtpolspitze erheblich, wenn die Wafervorrichtung bewegt wird. Das für die Hochfrequenzmessung verwendete Polspitzendesign unterscheidet sich von der für die Gleichstrom- und Niederfrequenzmessung verwendeten Polspitze, und die 50-Ω-Umgebung muss so nahe wie möglich am Prüflingsdruckpunkt liegen.
Leistungsverstärker des Hochfrequenzmoduls für Mobiltelefone (PA)
Der Leistungsverstärker (PA) wird verwendet, um das vom Transceiver ausgegebene Hochfrequenzsignal zu verstärken. Das Leistungsverstärkerfeld ist ein unabhängiges Feld mit Schwellenwerten. Es ist auch eine Komponente, die nicht in ein Mobiltelefon integriert werden kann. Es ist auch die wichtigste Komponente in einem Mobiltelefon. Die Leistung des Mobiltelefons, der Platzbedarf, die Anrufqualität, die Stärke des Mobiltelefons und die Akkulaufzeit werden durch die Leistung bestimmt, die der Verstärker entscheidet.
Die Haupthersteller im Bereich der Leistungsverstärker sind RFMD, Skyworks, TriQuint, Renesas, NXP, Avago und ANADIGICS. Jetzt ist Qualcomm, ursprünglich ein PA-Unternehmenspartner, auch direkt in den PA-Markt eingetreten. In der zweiten Jahreshälfte 2013 wird die im CMOS-Prozess hergestellte PA auf den Markt gebracht, die die sieben Modi LTE-FDD, LTE-TDD, WCDMA, EV-DO, CDMA 1x, TD-SCDMA und GSM / EDGE unterstützt. Das Spektrum wird mehr als 40 umfassen Frequenzbänder im weltweiten Einsatz und kündigte seinen Eintritt in die PA-Industrie mit den Vorteilen von Multi-Frequenz und Multi-Mode.
Nachdem der PA-Markt die Ära der "Herausforderung" von LDMS PA erlebt hat, ist Galliumarsenid (GaAs) PA in der 3G-Ära zur "Herausforderung" des PA-Marktes geworden. TriQuint, das dazu führte, dass Galliumarsenid den PA-Markt angriff, entwirft aktiv den Entwurf für Galliumarsenid und bringt einen hocheffizienten Mehrfrequenz-Multimode-Leistungsverstärker MMPA für die Erweiterung von 3G / 4G-Smartphones auf den Markt.
Qualcomm greift den PA-Markt mit CMOS PA an. In Zukunft wird PA möglicherweise Teil der Mobilfunkplattform, und es wird ein Phänomen geben, bei dem Unternehmen, die Mobiltelefonchipplattformen verwenden, PA-Unternehmen erwerben und fusionieren.
Die Integration dieser Leistungsverstärker in verschiedenen Frequenzbändern und Formaten ist ein wichtiges Thema, das die Branche untersucht hat. Derzeit gibt es zwei Lösungen: Eine ist eine Fusionsarchitektur, die Hochfrequenz-Leistungsverstärker mit unterschiedlichen Frequenzen integriert, und die andere ist eine Integration entlang der Signalverbindung, dh PA und Duplexer sind integriert. Die beiden Systeme haben ihre eigenen Vor- und Nachteile und sind für verschiedene Mobiltelefone geeignet. Konvergierte Architektur, PA hat einen hohen Integrationsgrad, der offensichtliche Größenvorteile für mehr als 3 Frequenzbänder und offensichtliche Kostenvorteile für 5-7 Frequenzbänder aufweist. Der Nachteil ist, dass der Duplexer zwar integriert ist, der Duplexer jedoch immer noch recht kompliziert ist und bei der Integration des PA ein Schaltverlust auftritt und die Leistung beeinträchtigt wird. Für die letztere Architektur ist die Leistung besser. Durch die Integration des Leistungsverstärkers und des Duplexers können die Stromeigenschaften verbessert werden, wodurch mehrere zehn Milliampere Strom eingespart werden können, was einer Verlängerung der Gesprächszeit um 15% entspricht. Daher schlägt die Industrie vor, eine konvergierte Architektur zu verwenden, wenn mehr als 6 Frequenzbänder vorhanden sind (nicht 2G, sondern 3G und 4G), und wenn weniger als vier Frequenzbänder vorhanden sind, das integrierte PA- und Duplexer-Lösungs-PAD zu verwenden. Derzeit kann TriQuint zwei Arten von Architekturlösungen anbieten: RFMD bevorzugt hauptsächlich die Architektur von Fusion PA und Skyworks bevorzugt die Mehrfrequenz-PAD-Lösung.
Einführung in das Debuggen von 2.4G-HF-Antennen und tatsächliche gemeinsame Nutzung von Kämpfen
2019-8-26 16:16:18 Kommentarbericht
Keud
0 Mobilfunk-Funkfrequenzmodul HF-Transceiver
Der Transceiver ist die Kernverarbeitungseinheit der Mobilfunk-Funkfrequenz, zu der hauptsächlich die Empfangseinheit und die Sendeeinheit gehören. Ersteres vervollständigt die Verstärkung, Filterung und Abwärtswandlung des empfangenen Signals und gibt schließlich das Basisbandsignal aus. Verwenden Sie normalerweise den Weg der Null-Zwischenfrequenz und der digitalen niedrigen Zwischenfrequenz, um die Umwandlung von Hochfrequenz in Basisband zu realisieren. Letzteres vervollständigt die Aufwärtskonvertierung, Filterung und Verstärkung von Basisbandsignalen. Verwenden Sie hauptsächlich die Methode der doppelten Frequenzumwandlung, um die Umwandlung vom Basisbandsignal zum Hochfrequenzsignal zu realisieren. Wenn der Hochfrequenz- / Zwischenfrequenz-IC (RF / IF) das Signal empfängt, empfängt die Empfangseinheit das Signal von der Antenne (ungefähr 800 Hz × 3 GHz) nach dem Verstärken, Filtern und Synthetisieren, dann wird das Hochfrequenzsignal in das Basisband herunterkonvertiert gefolgt von einer Basisbandsignalverarbeitung; Wenn RF / IFIC ein Signal sendet, wird das Basisband unter 20 kHz hochkonvertiert, in ein Signal im Hochfrequenzband umgewandelt und dann übertragen.
In den letzten Jahren wurden Hersteller im Bereich Transceiver in zwei Hauptkategorien unterteilt. Eine Kategorie stützte sich auf Basisbandplattformen und verwendete Transceiver als Teil der Plattform, wie Qualcomm, NXP, Freescale und MediaTek. Dies liegt daran, dass der Transceiver eine sehr enge Beziehung zur Grundfrequenz hat und die beiden normalerweise in Zusammenarbeit entworfen werden müssen. Die andere Kategorie sind professionelle HF-Hersteller wie Infineon, STMicroelectronics und Skyworks, die sich nicht auf Basisbandplattformen verlassen, um den Transceiver-Markt zu erweitern.
Mit der Entwicklung von Transceivern in Richtung Integration und Multi-Mode wurden Single-Mode-Transceiver vollständig in die Grundfrequenz integriert. HF-Front-End-Geräte mit unterschiedlichen Frequenzbändern und Formaten wurden ebenfalls auf unterschiedliche Weise hergestellt. Diskrete HF-Transceiver werden immer seltener.
Mobiltelefon-Funkfrequenz-Front-End-Modul (FEM)
Das Front-End-Modul integriert einen Schalter und ein Hochfrequenzfilter, um das Umschalten des Empfangens und Sendens von Antennen, die Auswahl des Frequenzbandes und das Filtern des Empfangens und Sendens von Hochfrequenzsignalen abzuschließen. Im Frequenzband unter 2 GHz werden viele HF-Front-End-Module unter Verwendung von komplementären Metalloxidhalbleitern (CMOS), Bipolartransistoren (BJT), Siliziumgermanium (SiGe) oder bipolaren CMOS und anderen Herstellungsverfahren für integrierte Siliziumschaltungen entworfen allmählich zum Mainstream werden. Da integrierte Siliziumschaltungen ausgereifte Herstellungsprozesse aufweisen, reichen sie aus, um große und komplexe Schaltungen zu entwerfen, und sie können zusammen mit Zwischenfrequenz- und Basisfrequenzschaltungen entworfen werden, so dass sie ein großes Entwicklungspotential haben. Andere Heterostrukturtransistoren sind ebenfalls in Spezialschaltungen aufgetreten; Im Frequenzband über 5 GHz sind seine Leistung bei rauscharmen Eigenschaften, hoher Ausgangsleistung und Effizienz bei der Leistungssteigerung jedoch den Galliumarsenid-Feldeffekttransistoren weit unterlegen. Zu diesem Zeitpunkt hat Arsen Der Herstellungsprozess von Gallium-Feldeffekttransistoren hat immer noch einen Vorteil bei der Ausführung elektrischer Funktionen. Das Design von HF-Front-End-Modulschaltungen hat sich seit jeher auf das Design von Leistungsverstärkern konzentriert, wobei Niederspannungsbetrieb, Hochleistungsausgang und Hochleistungseffizienz verfolgt werden, um die Verwendung von Niederspannungsbatterien zu erfüllen, wodurch die Größe verringert und die Anforderungen erfüllt werden Anforderungen an die Energieeinsparung. Effizienz und Linearität der Leistungssteigerung sind häufig inkonsistent. Unter dem umfassenden Einsatz digitaler Modulationstechnologie ist die Aufrechterhaltung einer guten Linearität jedoch zu einem unvermeidlichen Forschungsschwerpunkt geworden.
Das Anfang 2013 erschienene hochintegrierte Smartphone-Front-End-Modul umfasst beispielsweise die traditionellen Frequenzbänder GSM850, 900, 1800 und 1900 MHz sowie die WCDMA-Frequenzbänder 1, 2, 4 und 5 sowie LTE Frequenzbänder 2, 4, 5 und 5 Band 17. Neben drei Oberflächenwellenfiltern und fünf Duplexern enthält das Modul auch einen Frequenzbandauswahlschalter und -decoder sowie gleichzeitig eine ESD-Schutzschaltung, die Schutz bietet bis 4 kV am Antennenausgang.
Entwicklungstrend für RF-Module für Mobiltelefone
Da Mobiltelefonhersteller weiterhin Mobiltelefone entwickeln, die mehr Frequenzbänder und optimierte Hochfrequenzarchitekturen unterstützen, werden verschiedene Frequenzbänder und Luftschnittstellenmodule wie GSM, EDGE, WCDMA und HSPA, die in 3G-Mobiltelefonen verwendet werden, in ein hochintegriertes und optimiertes System integriert RF Unter den Modulen ist es die erste Wahl für RF-Lösungen für das Design von 3G-Mobiltelefonen.
Das Hochfrequenz-Frontend (RF) in Mobiltelefonen wird zunehmend integrierte Module verwenden, da es Subsysteme vereinfachen, Kosten senken und die Größe verringern, Mobiltelefonen neue Funktionen hinzufügen, Platz sparen und eine Single-Chip-Front-End-Lösung erstellen kann Bedingungen. Da Front-End-Module (FEMs) zu Hochfrequenz-Transceiver-Modulen (RF) nacheinander eingesetzt wurden, hat sich die Integration von RF-Frontends für Mobiltelefone weiterentwickelt. Tatsächlich hat die Front-End-Integration bereits begonnen, als der HF-Transceiver eine ZIF-Architektur (Direct Conversion oder Zero-Intermediate Frequency) (zuerst das Mittelfrequenzband und dann das ZF-Oberflächenwellenfilter) eliminiert. Mit der Entwicklung der Transceiver-Architektur wurden externe Synthesekomponenten (dh spannungsgesteuerter Oszillator und Phasenregelkreis) direkt in den Transceiver-Chip integriert. Der hohe Integrationsgrad führt zu einer Kostenreduzierung und einer Reduzierung der Leiterplattengröße. Der Trend zu einer hohen Integration zeigt keine Anzeichen eines Stopps. Da es jedoch so viele Integrationsmöglichkeiten gibt, muss dies beim Entwurf sorgfältig berücksichtigt werden.
Qualcomm hat PA eingeführt und seine plattformbasierte Mobiltelefonlösung verbessert. Dies ist ein Beispiel für Integration. Zuvor umfassten die Lösungen für Mobiltelefonplattformen hauptsächlich Basisbandchips für Mobiltelefone, Anwendungsprozessoren, Hochfrequenzchips, Energieverwaltung und Verbindungschips. PA war nicht in den Plattformlösungen enthalten, hatte jedoch einen eigenen unabhängigen Lieferanten. Qualcomm hat PA eingeführt, um seine Lösungen „plattformbezogener“ zu machen.
Danach gelang den Ingenieuren ein Durchbruch in der Sondentechnologie. Die grundlegenden Anforderungen und Funktionsprinzipien von Hochfrequenzsonden werden festgelegt:
1) Die Übertragungsleitung in der 50-Ω-Ebene der Sonde sollte den Druckpunkt des Prüflings direkt berühren, ohne den Draht zu berühren. Für die Mikrostreifenleitung und das anschließende koplanare Sondendesign wird der Kontakt der Sonde mit einer kleinen Metallkugel erreicht, die groß genug sein muss, um einen zuverlässigen und wiederholbaren Kontakt zu gewährleisten.
2) Um den Signaldruckpunkt und den Bodendruckpunkt des Prüflings gleichzeitig berühren zu können, muss die Sonde gekippt werden. Dieser Vorgang wird als "Sondenplanarisierung" bezeichnet.
3) Die Kontaktwiederholbarkeit der Sonde ist viel besser als die des Koaxialsteckers. Erleichterung der Entwicklung von Sondenspitzen- und On-Chip-Standards sowie spezieller Kalibrierungsmethoden.
4) Der Kontakt mit hoher Wiederholgenauigkeit kann eine genaue Kalibrierung der Sonde durchführen und die Messreferenzebene bis zu ihrer äußersten Spitze bewegen. Der Verlust und die Reflexion der Sonde von der Sondenleitung und der Übergang zum Koaxialstecker werden in ähnlicher Weise durch den Fehler des HF-Kabels und des Steckers ausgeglichen.
5) Aufgrund seiner geringen geometrischen Größe kann man davon ausgehen, dass das äquivalente Modell des ebenen Standardteils rein konzentriert ist. Darüber hinaus können Benutzer Modellparameter leicht anhand der geometrischen Abmessungen von Standardteilen vorhersagen.
Da sich das Sondendesign von Mikrostreifenleitungen zu koplanaren Wellenleitern (CPW) ändert, wird die Sondenherstellung sehr einfach (Abbildung 1). Tektronix verwandelte die Sonde schließlich von einem "Do it yourself" -Werkzeug in ein echtes Produkt in der Hochfrequenz-Halbleiterindustrie (Abbildung 2). Dies läutet den Beginn der Ära der HF-Messung auf Waferebene ein.
Abbildung 1. Design der Wafersonde basierend auf keramischen koplanaren Linien
Abbildung 2. (a) Draufsicht und Seitenansicht der koplanaren Sonde
(B) Ein-Port-Messung verschiedener On-Chip-Impedanzstandards nach Korrektur
In den frühen 1980er Jahren führte Tektronix das früheste HF-Wafersondenmodell TMP9600 und das Saphir-Kalibrierungssubstrat CAL96 ein (Abbildung 3). Die Hauptentwickler der Sonde, Eric Strid und Reed Gleason, gründeten Cascade Microtech 1983 und brachten die WPH-Sonde auf den Markt. Diese beiden Unternehmen lieferten mehrere Jahre lang sehr ähnliche HF-Sonden, bis sich Tektronix Anfang der neunziger Jahre endgültig aus dem Geschäft mit Wafersonden zurückzog. Bei dieser Gelegenheit hat sich CascadeMicrotech aufgrund seiner guten Beziehung zu Hewlett Packard zum wichtigsten Anbieter von HF-Sonden in der Branche entwickelt.
Abbildung 3. (a) Das erste kommerzielle Saphir-Kalibrierungssubstrat CAL96;
(B) HF-Wafersonde TMP9600 von Tektronix;
(C) WPH-Sonde von Cascade Microtech.
Die Frequenz der WPH-Sonde wurde in kurzer Zeit auf 26 GHz erweitert und erreichte 50 1987 GHz, um die Anforderungen der schnell entwickelten monolithischen integrierten Mikrowellenschaltung (MMIC) zu erfüllen. V-Band- und W-Band-Sonden erschienen 1991 bzw. 1993. 1988 führte Cascade die extrem spitzenaustauschbare Sonde (RTP) der 26.5-GHz-Serie für Produktionsanwendungen in großem Maßstab ein. Jetzt können Benutzer die Keramikstangenspitze schnell austauschen, ohne den Sondenkörper vom Prüfstand zu bewegen. WPH-Sonden haben in den 1980er und 1990er Jahren zur Entwicklung der Mikrowellentechnologie beigetragen, es gibt jedoch mehrere technische Einschränkungen. Die kritischste Einschränkung ist der zerbrechliche CPW-Keramikdraht. Selbst wenn eine Mindestkraft über dem empfohlenen Wert liegt (z. B. um einen besseren Kontakt zu erzielen), wird die Sonde beschädigt. Viele Ingenieure bezeichnen diesen Moment als "Stimme des Todes". Das Geräusch des Knackens von Keramiksonden beendet normalerweise das gesamte Projekt, da Sonden für Universitäten und kleine Forschungslabors sehr teuer sind. Obwohl die RTP-Serie eingeführt wurde, wurde die Keramiksonde durch andere Technologien vom Markt verdrängt.
Als GGB Industries ein Patent für eine Hochfrequenzsonde auf der Basis eines Mikrokoaxialkabels anmeldete, wurde 1988 ein weiterer Meilenstein. Die Verwendung eines Mikrokoaxialkabels als Zwischenübergangsmedium hat folgende Vorteile:
1) Signifikante Verbesserungen in mechanischen Aspekten verlängern die Lebensdauer der Sonde.
2) Die beschädigte Sonde kann relativ einfach und kostengünstig wieder abgegriffen werden.
3) Die elektrischen Eigenschaften wurden verbessert.
4) Vereinfachen Sie den Herstellungsprozess.
5) Kosten reduzieren. 1993 stellte GGB die W-Band-Sonde auf der Internationalen Mikrowellen-Jahreskonferenz (IMS) der IEEE Theory and Technology Association vor. 1999 erreichten ihre Sonden 220 GHz, 2006 wurden sie weiter auf 325 GHz erweitert und 2012 erreichten sie 500 GHz. In enger Zusammenarbeit mit Lieferanten wie Karl Süß (später SÜSS MicroTech) hat sich GGB Industries zu einem der einflussreichsten Unternehmen auf dem weltweiten HF-Markt entwickelt.
Gleichzeitig demonstrierte Cascade auf der 40. ARFTG-Frühjahrskonferenz 43 eine neue luftkoplanare 1994-GHz-Sonde (ACP) (Abbildung 5). Innerhalb weniger Jahre erreichten ACP-Sonden schnell 110 GHz (1-mm-Steckermodell) und 140 GHz (basierend auf dem Wellenleitermodell) und ersetzten die WPH-Produktionslinie. Aufgrund des weichen und zerstörungsfreien Kontakts von ACP verwenden viele Ingenieure ACP bisher gerne zur Erkennung von Golddruckpunkten.
Abbildung 4. Picoprobe-Sonde von GGB Industries
Abbildung 5, ACP-Sonde von Cascade Microtech
Abbildung 6. Z∣-Sondenmodell.
Abbildung 7. Infinity-Sonde von Cascade Microtech
Im Jahr 2000 führte Rosenberger ein neues Konzept von HF-Sonden für Leiterplattenanwendungen ein, das die traditionelle Technologie deutlich übertraf. Die geometrische Größe der Sonden wurde auf das vom Wafer-Level geforderte Niveau reduziert und 2001 auf den Markt gebracht. Neue RF-Wafer-Sonde ∣Z∣-Sonde. ∣Z∣-Die Sonde kann den 40-GHz-Bereich abdecken und verschiedene innovative Ideen verwirklichen.
1) Diese Sonde verwendet kein Mikrokoaxialkabel. Realisieren Sie den direkten Übergang von der Koaxialverbindung zum luftisolierten koplanaren Kontaktdraht.
2) Dieser Übergang erfolgt im Sondenkörper, was eine genaue Optimierung des Übergangspunkts ermöglicht, wodurch mögliche Diskontinuitäten minimiert werden.
3) Der koplanare Kontakt wird unter Verwendung eines Ultraviolett-Lithographie- und Elektroplattierungsverfahrens (UV-LIGA) hergestellt, das dem Verfahren zur Herstellung von MEMS-Produkten ähnlich ist. Seine extrem hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit kann eine sehr genaue Form des CPW-Drahtes und einen konstanten Luftspalt bilden.
Mitte der neunziger Jahre war Silizium im Hochfrequenzbereich weit verbreitet. Dies bringt einige Herausforderungen für die Herstellung von Hochfrequenzsonden mit sich. Traditionell besteht der Kontakt der HF-Sonde aus Beryllium-Kupfer (BeCu). Dieses Material kann beim Prüfen der Aluminiumkontaktdruckpunkte von Siliziumvorrichtungen und -schaltungen sehr problematisch werden. Die schnelle Oxidation der BeCu-Polspitze und die Ansammlung von Schmutz führen zu einer starken Verringerung der Wiederholbarkeit des Kontaktdruckpunkts von Aluminium. Um dieses Problem zu lösen, liefert der Lieferant eine Hochfrequenzsonde mit einer Wolfram (W) -Polspitze. Testingenieure, die Mehrzweckmessgeräte betreiben, müssen die Sonde jedes Mal wechseln, wenn der Prüflingstyp (Silizium- oder III-V-Verbindungshalbleiter) geändert wird, auch wenn der Frequenzbereich des Tests gleich bleibt. ∣Z∣-probe ist auch bestrebt, diese Unannehmlichkeiten zu lösen. Der koplanare Kontakt besteht aus Nickel (Ni), das an den Kontaktdruckpunkten mit Aluminium und Gold die beste Kontaktleistung aufweist. In der Folge begannen auch andere Anbieter von Hochfrequenzsonden, Mehrzwecksonden aus Ni oder einer Ni-Legierung zur Herstellung von Polspitzen bereitzustellen.
Mit der wachsenden Nachfrage nach den Hochfrequenzeigenschaften von MOS- und BICMOS-Bauelementen und der Reduzierung der Kontaktgröße des Prüflings führte Cascade Microtech 59 die Mikrowellenmesskonferenz auf der Grundlage der 2002. Spring Automatic RF Techniques Group (ARFTG) ein. Die neue Wafer-Sonde für dünne Filmtechnik. Diese Methode basiert auf der Pyramid Probe Card-Technologie von Cascade. Die Mikrostreifenleitung auf einem weichen Polyimidfilmsubstrat überträgt Signale von der Koaxialleitung über die nicht oxidierte Sondenspitze aus seltenem Metall zum Prüfling. Die Kontaktfläche der Ni-Sondenspitze beträgt ungefähr 12 & mgr; m × 12 & mgr; m, wodurch extrem kleine Kontaktdruckpunkte erfasst werden können. Diese neue Infinity-Sonde weist eine hervorragende Kontaktkonsistenz und ein sehr geringes Übersprechen von Sonde zu Sonde auf.
Das Unternehmen Cascade bietet Infinity-Sonden mit unterschiedlichen Spezifikationen an, die unter 110 GHz arbeiten. Wellenleiterbasierte Sonden für 220- und 325-GHz-Messungen wurden 2005 bzw. 2007 eingeführt. Cascade begann Ende 500 mit der Bereitstellung von Infinity-Sonden für das 2009-GHz-Band.
Im Zeitraum 2009-2011 traten zwei neue Mitglieder in den Markt für ausgereifte Sonden ein: DMPI mit Mikrobearbeitungssonden für den aufstrebenden Sub-THz-Markt. Allstron aus Taiwan bietet kostengünstige Sonden für Anwendungen unter 110 GHz. Unter diesen ist die Reduzierung der Testkosten die wichtigste Voraussetzung. Die Sonde von Allstron ist ein traditionelles Design, das auf einem Mikrokoaxialkabel basiert. Die Kontaktstruktur ist ein luftisolierter CPW-Draht. Es ähnelt ACP, aber die Polspitze hat eine bestimmte Form, um Aluminiumdruckpunkte mit kleinen Passivierungsfenstern zu erkennen.
Abbildung 8. Hochfrequenzsonde von Allstron
Das moderne Design von HF-Wafersonden wandelt das Testsignal von einem dreidimensionalen Medium (Koaxialkabel oder rechteckiger Wellenleiter) in einen zweidimensionalen (koplanaren) Sondenkontakt um. Diese Art des Betriebs erfordert einen sorgfältigen Umgang mit der charakteristischen Impedanz Z0 des Übertragungsmediums und die korrekte Umwandlung elektromagnetischer Energie zwischen verschiedenen Ausbreitungsmodi. Obwohl der Eingang der Wafersonde eine standardisierte Koaxial- oder Wellenleiterschnittstelle ist, kann ihr Ausgang (Sondenspitze) unterschiedliche Entwurfskonzepte realisieren. Diese Schnittstellen, insbesondere die Sondenspitze, bringen Diskontinuitäten in den Messsignalpfad. Diese Diskontinuität selbst erzeugt Ausbreitungsmodi höherer Ordnung. Daher dürfen die Wafersonde und die Prüflingsanregung nur einen einzigen Quasi-TEM-Ausbreitungsmodus unterstützen und müssen Moden höherer Ordnung ausschließen oder eine höhere Impedanz gegenüber Moden höherer Ordnung aufweisen.
Die Konvertierung der EM-Feldverteilungskarte wird durch mehrere Hochfrequenzübergangsmaßnahmen in einer einzelnen Sondenanordnung aufrechterhalten. Eine herkömmliche Hochfrequenzsonde besteht aus folgenden Teilen:
1) Die Schnittstelle des Testers (Koaxial- oder Wellenleiter)
2) Übergang von der Testschnittstelle zum Mikrokoaxialkabel
3) Übergang vom Mikrokoaxialkabel zu einem planaren Wellenleiter wie CPW oder Mikrostreifenleitung
4) Verschiedene Arten von Sonden, die der koplanaren Grenzfläche (oder Polspitze) des Prüflings auf dem Wafer zugewandt sind, sind entweder eine Kombination aus 3) und 4), oder es wird kein Mikrokoaxialkabel verwendet (Abbildung 9). Ein Koaxialstecker ist eine übliche Testsystemschnittstelle für HF-Sonden unter 65 GHz. Sowohl Koaxial- als auch Wellenleiterverbindungsschemata sind mögliche Schnittstellen im Frequenzbereich von 50 bis 110 GHz. In einem einzigen Scan verwendet das Breitband-Testsystem, das von DC bis 110 GHz abdeckt, den Koaxialstecker mit der kleinsten Größe (1 mm). Rechteckige Wellenleiter unterschiedlicher Größe werden an Messsysteme über 110 GHz angeschlossen.
Abbildung 9. (a) Hochfrequenzerkennung basierend auf einem Mikrokoaxialkabel
(B) Wellenleiterschnittstelle
(C) Direkter Übergang von der koaxialen zur koplanaren Leitung
Die natürliche Lebensdauer einer Sondentechnologie beträgt etwa 12 Jahre. Es gibt zwei Hauptfaktoren für die Entwicklung der Sondentechnologie:
1) Verbessern Sie die Messgenauigkeit in High-End-Anwendungen
2) Reduzieren Sie die Testkosten von Mainstream-Anwendungen.
Neben den neuen Sondenanbietern für Mainstream- (Allstron) und High-End-Anwendungen (DMPI) bieten einige kleine und mittlere Dienstleister in der HF- und Mikrowellenindustrie auch Produkte für Niederfrequenz- und Breitbandbereiche an.
Die von FindRF bereitgestellten Koaxialsonden der MP-Serie erfüllen die Messanforderungen von DC-20GHz. Die Eigenschaften sind wie folgt:
1. DC-20GHz-Bandbreite
2. Sehr geringe Einfügungs- und Rückflussdämpfung
3. GSG, GS-Konfiguration (0.8 / 1.5 / 2.5 mm Teilungsbereich)
Vorteil:
1. Einfaches Erkennen und Testen des Leiterplattensignals ohne Löten
2. Kompatibel mit Pogo-Pins zur Erkundung nicht planarer Strukturen
3. Die Lebensdauer der Sonde ist länger
4. Weniger Testzeit
Angewendet:
1) Signaleinfügung, Detektion und Messausgabe des HF- und Mikrowellenmoduls;
2) Analyse der elektrischen Leistung von Hochfrequenzplatinen;
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