射频探针是我们在片测试时必不可少的工具,自从上次展会结束后,我发现对很多东西看似熟悉实则很陌生。今天来简单学习下探针相关的知识。
RFProbes历史年,在Tektronix工作的ReedGleason与EricStrid合作发明了第一台高频晶圆探针,并于年联合创办了CascadeMicrotech公司。该公司基本上是奠基了整个行业。在RF探针可用之前,实际上没有办法在晶圆上测试MMIC器件,想要测试只能通过键合或者封装以后测。早期的RF探针使用的是共面陶瓷材料,而陶瓷不能太弯曲,因而压触的弹性范围并不大,同时支持的射频频率也较低,第一个探针仅覆盖到18GHz。而今天已经有款式繁多的探针可供选择,覆盖频率轻松上GHz。
探针种类
为了探测电路性能,我们需要把信号传导到某类传输线上,这意味着我们需要至少两个导体,即“信号导体”和“地导体”。因此三种探针类型如图:
除了以上基本的GSG,GS,SG类型的探针,还有各种组合,如GSGSG,GSSG,SGS等等。探针本身需要很好的匹配内部不同传输媒介的特征阻抗,要求保证在不同传输模式下电磁能量的高效传输。一个传统的射频探针包括了以下几个部分:
测试仪器接口(同轴或是波导)
从测试接口到微同轴电缆的转接
微同轴电缆到平面波导(CPW/MS等)转接
共面接口到DUT部分即针尖
也有一些探针合并了3和4,或者就没有微同轴电缆,如图(c):
一般65GHz以下用同轴头,从50GHz到GHz同轴和波导都有用。一般一些覆盖DC-GHz的宽带测试系统,如果希望一次扫描测试,一般用1mm的同轴接口(贵啊)。GHz以上的探针一般都采用波导形式。
其他一些相关的概念
Probepitch:指的是针尖(ProbeTips)之间的间距,一般在50-um之间不等。对于毫米波频率的应用,针尖间距一般都比较小。Probeskate:当你在Z轴方向往下“按压”探针时,当探针接触到DUT,它将在ZY平面弯曲移动。通常,这也是我们判断针是否扎上的一个现象。De-embeding:去嵌是在探针出现之前就有的技术,之前经常用在一些标准的分立的夹具测试中。目前去嵌相关的算法已有很多的研究,之前也讨论过几次。本节最后再分享一篇测试校准相关的博士论文:
论文中对探针测试时遇到的寄生,去嵌校准等有较为系统性的研究和分析,感兴趣的朋友可以下载研读。
RFContactPadDesign:对于探针,实验室具备什么样的探针这个是固定的。对于我们设计来说,我们能做的就是需要考虑怎么设计芯片到探针的接口--也就是射频PAD的设计。我看到论文中列出了5点:
探针厂商
FormFactor:福达电子公司年收购CascadeMicrotech。目前作为行业龙头,产品覆盖很全面: