Cualificación de componentes de RF en oblea

Su misión

El mayor desafío al que se enfrentan los desarrolladores de secciones de entrada de RF para 5G consiste en garantizar el rendimiento de RF apropiado en cuanto a cobertura de frecuencias y potencia de salida, y optimizar al mismo tiempo la eficiencia energética. En el desarrollo de componentes activos, tales como amplificadores de potencia, amplificadores de bajo ruido y conmutadores, o circuitos integrados monolíticos de microondas (MMIC) para secciones de entrada de RF, la posibilidad más temprana de examinar un diseño de RF es directamente después de la fabricación en la oblea. Para verificar el diseño lo antes posible conviene por tanto probar el rendimiento y las funciones a nivel de oblea.

Entender la calidad de los cortes de oblea también es un aspecto de alto interés en la producción para evitar un encapsulado de componentes defectuosos, y adquiere todavía más importancia cuando el encapsulado eleva el valor de los componentes de forma considerable. La cualificación de los componentes con la mayor antelación posible es por lo tanto aconsejable para reducir al mínimo los gastos derivados de defectos o de una falta de conformidad de los componentes.

Solución de Rohde & Schwarz con FormFactor

Para caracterizar un objeto examinado (DUT) a nivel de oblea se necesita un sistema de medida compuesto por un analizador de redes vectoriales (VNA), una estación de sondas, cables/adaptadores y sondas de oblea. Rohde & Schwarz trabaja conjuntamente con FormFactor en el desarrollo de pruebas a nivel de oblea. El resultado es una solución combinada a la que Rohde & Schwarz aporta el VNA, un potente comprobador «todo en uno» que permite medir todos los parámetros de RF para la cualificación, independientemente de si se utilizan adaptadores coaxiales o de guía de ondas. FormFactor ha abordado el contacto con el componente a nivel de oblea con una serie de sistemas de sondas manuales, semiautomáticos y completamente automatizados que incluyen el control térmico, sondas de alta frecuencia, posicionadores de sonda y herramientas de calibración.

Para verificar las características de RF se utilizan generalmente señales de onda continua (CW). Cuando se prueban componentes activos se emplean también a menudo señales pulsadas para limitar el autocalentamiento del componente. La gestión térmica es importante por dos motivos. En primer lugar, se desea mantener unas condiciones térmicas estables en el DUT para obtener medidas fiables, repetibles y controlables. En segundo lugar, el sobrecalentamiento podría dañar o destruir el DUT.

En los sistemas de medida de RF en oblea no son suficientes los métodos de calibración coaxial o de guía de ondas ni los estándares utilizados generalmente en los VNA. Para obtener unos resultados de calibración exactos y coherentes a nivel de oblea son necesarios procedimientos de calibración con punta de sonda realizados sobre sustratos de calibración. Estos sustratos incluyen estándares de impedancia de elementos localizados, líneas de calibración y verificación, marcas de alineación de sonda y una zona para la planarización de sonda. La calibración del sistema de prueba, incluido el R&S®ZNA, se realiza completamente mediante el software de calibración WinCal XE de FormFactor. Al aplicar los datos de calibración al VNA, el plano de medida se desplaza hasta la oblea y las puntas de las sondas de RF utilizadas. Así, se obtiene un sistema de test de VNA totalmente calibrado para medidas en oblea.

Aplicación

La solución de medida en oblea permite realizar una caracterización completa de rendimiento de RF del objeto examinado. Gracias a la configuración totalmente calibrada, facilita el acceso a todas las funciones de medida del analizador de redes vectoriales. Las pruebas de parámetros de dispersión generales permiten caracterizar filtros y componentes activos. Además, pueden realizarse medidas de distorsión, ganancia e intermodulación para cualificar amplificadores de potencia. Las medidas con conversión de frecuencia en mezcladores con caracterización de fase en todo el ancho de banda de DUT son otro ejemplo de las aplicaciones de medida que ofrece la solución para pruebas en oblea. Puesto que la configuración de medida está totalmente calibrada, todos los resultados se pueden tomar directamente en el VNA sin posprocesamiento, ya que los datos de calibración se aplican directamente al VNA.

La caracterización de componentes en oblea facilita la verificación temprana del diseño en el marco del desarrollo, así como la cualificación de productos y su verificación durante la producción. Con la solución combinada de Rohde & Schwarz y FormFactor es muy sencillo caracterizar y cualificar componentes bajo prueba.