Deel 1, gepubliceerd in elektronik industrie 9-2019, presenteerde meettechnologiemonsters en verbindingselementen voor het hoogfrequente en microgolfbereik.Dit deel beschrijft de basis voor een mechanische opbouw van de gehele meetopstelling, in het bijzonder de contact- en teststations (sondestations).Afbeelding 4: Integratie van source- en load-pull-golfgeleidertuners met mmWave-modules op Probe Station.(Afbeelding: bsw)Bij momenteel 145 GHz is de 50 -verbinding van een HF- en microgolfcomponent met een meetapparaat voor het meten van de vereiste ruiseigenschappen, lineariteitskarakteristieken en efficiëntie van halfgeleiderversterkers als hoofdcomponenten, die compatibel is met de karakteristieke impedantie, niet langer voldoende. aanzienlijk aangetast.De oplossingen die vandaag beschikbaar zijn voor het contacteren van halfgeleiders en modules gemaakt van keramiek of zachtboard, die vereist zijn door de ontwikkelaars en fabrikanten van deze producten, zullen worden gepresenteerd.De massamarkten komen steeds dichter bij de huidige ontwikkelingen op het gebied van radiofrequentie: 5G mobiele communicatiebanden bereiken 26,5 tot 40 GHz, nieuwe 801.11ad/ay WLAN-frequentiebanden komen op 57 tot 71 GHz (Europa zal naar verwachting 57 tot 66 GHz zijn) , Afstandsradar werkt op 76 tot 82 GHz op geïntegreerde chipoplossingen.Er wordt gewerkt aan toepassingen voor frequentiebanden tot 300 GHz om een ​​hogere ruimtelijke resolutie en hogere datasnelheden te bereiken.Met toenemende frequentie, snel toenemende elektrische verliezen en steeds kleinere halfgeleiderstructuren maken nauwkeurige meting van HF-eigenschappen een complexe taak, zelfs bij 80 GHz.Bij de huidige 145 GHz worden de fysieke limieten van coaxkabel bereikt en worden golfgeleiders verplicht.Een gebruiksvriendelijk, stabiel en nauwkeurig instelbaar sondestation is een voorwaarde voor succesvolle metingen bij hoge frequenties met dure HF-sondes.Een handmatig sondestation is zeer geschikt voor onderzoeks- en ontwikkelingslaboratoria waar slechts een klein aantal componenten hoeft te worden gemeten.Afbeelding 1: Handmatig sondestation WL-1160 (Signatone Inc.)De sondes worden met hun grotendeels gestandaardiseerde houder op de sondearm van de manipulator geschroefd en kunnen nauwkeurig onder de microscoop worden geplaatst met een resolutie in het micrometerbereik.Aangezien voor netwerkanalyse meestal zeer stijve, fasestabiele meetkabels worden gebruikt, moeten manipulatoren voor HF-toepassingen zeer stabiel zijn en mogen de meetpunten van de sonde niet merkbaar bewegen wanneer de HF-kabel wordt blootgesteld aan trekspanning.Zelfs een hoogteverandering van 0,1 tot 0,2 mm en de resulterende contactdruk kunnen dure HF-sondes beschadigen.Met een kalibratiesubstraathouder die onafhankelijk is van de waferhouder, kan de kalibratie worden uitgevoerd zonder noemenswaardige beweging van de RF-kabels om consistente en nauwkeurige S-parametergegevens te verkrijgen tijdens de meting.Het in figuur 1 getoonde sondestation heeft de mogelijkheid om de microscoop terug te vouwen nadat de sondecontacten zijn afgesteld, waardoor antennemetingen boven de sonde mogelijk zijn.De wafer wordt op de klauwplaat gefixeerd door de onderdruk van fijne vacuümgaatjes, die geometrisch zo zijn gerangschikt dat er geen resonantie kan optreden.Aan de andere kant kunnen vacuümringen in de boorkop, zoals gebruikt voor DC-parameteranalyse, resonanties genereren, vooral bij mmWave-frequenties.Figuur 2: Semi-automatisch monsterstation met klimaatkamer (Signatone Inc.)Semi- en volledig geautomatiseerde stations zijn gebruikelijk voor herhaalde testactiviteiten (Figuur 2).De wafers worden door transportsystemen aan deze laatste toegevoerd, de testcontacten worden vooraf afgesteld en gekalibreerd, de wafer wordt verplaatst met een gemotoriseerde xyz-θ chuck (d.w.z. met een kantelhoek) zodat elke chip op de wafer kan worden gecontacteerd en getest.Er zijn ook regelmatig handmatige of geautomatiseerde metingen in het temperatuurbereik; karakteriseringen bij -55 °C tot +300 °C zijn gebruikelijk.Hiervoor is rondom de boorkop een klimaatkamer gebouwd, die wordt overspoeld met droge stikstof of gedroogde lucht onder overdruk.De klauwplaat, koude- en verwarmingsleidingen naar de klauwplaat, HF- en DC-kabels, sondearmen met sondes en de microscoop worden met bussen in de klimaatkamer naar de wafer geleid, zodanig dat er geen lucht van buitenaf kan binnendringen.Uiteraard vindt de kalibratie ook plaats in de klimaatkamer.De manipulatoren met de sondearm kunnen op de volgende manieren op de plaat worden bevestigd:Figuur 3: Principe van manipulatorstructuur met mmWave-module, tuner en golfgeleidermonster.bwBij op golfgeleiders gebaseerde meetopstellingen (sondes, tuners, mmWave-extendermodules) ontstaat het mechanische probleem dat de sondepunt tot aan de laatste module in deze keten is verbonden met de starre golfgeleiders.Een goede structuur op de platen van het sondestation wordt bereikt met een grote xyz-manipulator, waarop een aluminium montageplaat wordt geschroefd.De manipulator moet dan een grote belasting (tot 50 kg) kunnen dragen en is daarom stevig op de plaat geschroefd, aangezien vacuüm of magnetische voeten niet voldoende houdkracht zouden hebben.Deze assemblagetechniek kan ook worden gebruikt voor de integratie van coaxiale tuners voor source- en load-pull-metingen, metingen van het ruisgetal en bepaling van de ruisparameters, om zo dicht mogelijk bij de chip te komen.Ohmse verliezen in de HF-verbindingslijn tussen tuner en sonde beperken het bereiken van extreme impedantiewaarden (zoals 1 belastingsimpedantie) en moeten daarom zo klein mogelijk worden gehouden.Afbeelding 4: Integratie van source- en load-pull-golfgeleidertuners met mmWave-modules op Probe Station.bwBij een hogere frequentie neemt de haalbare meetnauwkeurigheid en reproduceerbaarheid met contactsondes af.Vooral bij metingen tot 1,5 THz leidt dit probleem tot grote meetonzekerheid.Bij het kalibreren van de sondes bestaat het kalibratiesubstraat bijna altijd uit een ander materiaal dan de te testen chip.Daarom is de veldverdeling van het elektromagnetische veld tijdens de kalibratie anders dan die tijdens de meting.Dit leidt onvermijdelijk tot een onjuist gekalibreerde sondepunt.Verdere problemen vloeien voort uit de zeer kleine afmetingen van de striplijnen voor zeer hoge frequenties.Deze moeten klein zijn zodat de golfvoortplanting in de grondmodus plaatsvindt en er geen hogere modi met een andere voortplantingssnelheid worden aangeslagen.De krassen op de pads die ontstaan ​​bij het aanbrengen van de contactveren en de toleranties in de positionering verminderen de reproduceerbaarheid drastisch.Herhaaldelijk contact wordt ook steeds problematischer door slijtage en gouden apparaten kunnen niet voor onbepaalde tijd als referentie worden gemeten.Figuur 5: Waveguide-monster bevestigd aan monsterarm met kalibratiesubstraat.bwEen contactloos sondestation kan worden gebruikt voor een hoge meetreproduceerbaarheid tot 1,5 THz.Voorwaarde is dat op de wafer een TRL-kalibratiestructuur is ontworpen met patchantennes aan de HF-ingang en HF-uitgang.Bij de mmWave-module wordt met een hoorn- of lensantenne een HF-golf uitgestraald en met behulp van quasi-optische spiegels op de patchantenne op de chip gericht.De straling wordt dus in en uit gekoppeld en de mmWave-module met de netwerkanalysator meet zoals gebruikelijk de S-parameters.Als actieve componenten worden getest, wordt de benodigde gelijkstroom geleverd met traditionele bondcontacten en fijne draden op voldoende afstand van de patchantenne, die het stralingsveld niet verstoort.Figuur 6: integratie van coaxiale tuners met een optimaal verminderde afstand tot de testsonde.Focus Microwaves Inc.)Een beperking voor de meetbare frequentiebandbreedte komt voort uit de benodigde mmWave-extendermodules.De beschikbare modules dekken altijd een golfgeleiderband tot 1,5 THz af.Bronnen met quasi-optische lenzen als HF-aansluiting zouden in theorie meerdere golfgeleiderbanden tegelijk kunnen bevatten, maar dergelijke modules zijn nog niet in de handel verkrijgbaar.De kalibratie is bij voorkeur van het TRL-type, aangezien, in tegenstelling tot short en line, bij deze hoge mmWave-frequenties nauwelijks nauwkeurige 50 weerstanden gerealiseerd kunnen worden.De resulterende relatie tussen de karakteristieke impedantie van de chip en de geïntegreerde kalibratiestructuur is zowel een voordeel als een nadeel: de kalibratie- en meetgegevens voor een wafer zijn zeer consistent met elkaar, maar de werkelijke karakteristieke golfimpedantie kan niet direct worden gemeten.Het eerste beschikbare type van dit sondestation heeft twee RF-poorten en is ontworpen met handmatige actuators voor de spankop en manipulatoren voor bundelfocussering, waardoor metingen met twee S-parameters mogelijk zijn.De toepasselijke referentievlakken worden bepaald door de geometrische opstelling van de kalibratiestructuur en het testobject met de patchantennes.In deel 1, gepubliceerd in elektronik industrie 9-2019, pagina's 58 en 59, werden meettechnische monsters en verbindingselementen voor het hoogfrequente en microgolfbereik gepresenteerd.Afbeelding 7: Contactloos sondestation voor mmWave-frequenties.Teraprobes Inc.)Ik ga ermee akkoord dat all-electronics via e-mail op de hoogte wordt gehouden over tijdschriften, online aanbiedingen, producten, evenementen en downloads van het medianetwerk van de branche.Ik ga ook akkoord met de evaluatie van mijn gebruik van de nieuwsbrief om het assortiment te optimaliseren.Ik kan deze toestemming te allen tijde voor de toekomst intrekken door mij af te melden voor de nieuwsbrief.Ik heb de informatie over gegevensbescherming gelezen en bevestigd.Door te registreren accepteer ik de gebruiksvoorwaarden van de portals in het medianetwerk van de industrie.Ik heb kennis genomen van de verklaring inzake gegevensbescherming.Met de NISE 53 presenteert Spectra een high-performance, fanless box-pc die is uitgerust met de nieuwste generatie van de Intel Celeron J-serie en de Atom x6000-serie (Elkhart Lake).Lees meer...Tegen de achtergrond van de geopolitieke en mondiale economische situatie kwam de machine- en installatiebouw relatief licht af: de export steeg in de eerste helft van het jaar nominaal met 2,3% ten opzichte van het voorgaande jaar.Lees meer...Een data-analyse vormt de basis voor zowel duurzaamheidsstrategieën als het behoud van concurrentievermogen.Er is een nieuwe portfolio met oplossingen beschikbaar voor het evalueren van de gegevens om machine learning-modellen te genereren zonder enige programmering.Lees meer...