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MMIC在片测试探头的研究与设计 周凌云王卫东樊德森 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 (安徽合肥四号信箱230027) 朴 在片(onWafer)测试——直接在集成器件片芯上进行片芯电路参数测试——技术是 广泛应用于世照差苎箍成宝。路(MMIc)和高速集成电路研究和生产的新避必萎术?通常- 片芯参数测试都在片芯封装后或在专用颡《试架上进行。显然，噩从封装后片芯的总体测试簪 数中扣除封装和测试架的影响．提取准确的片芯电路参数以建立相应的I乜路模型·小仪货州 费力．而且在技术上电很困难。利用在片测试技术，人们可以在器件制作过程中或制作过程 后．直接测量器件片芯的电气特性和片芯上的元件参数．这对片芯的物理和几何设计以足上 艺过程的设计和控制、器件建模、MMIC研究、lC工业化生产等都具有重要意义。 Wafer MMlC在片测试探头(OnProbe，简称探头)是MMIC在片测试系统的关键部件。 探头的基本结构见圈l。探头D端面与矢量网络分析仪相连，一般是同轴型接头或波导谢：兰： Q。为扶荷粘 探头C端面与被测片芯相连．尺-、j较小(微米量级)。探头两端口阻抗郝是50 确的片芯测量数据，要求探头插入损耗低，反射小．性能稳定．结构车辙。 等窭H鎏崤讳卜 D面 A瞄 AA面 B面 BB两 L{f【| 图l 在片测试探头原理圈 我们对非理想介质共面被导进行了理论分析。并利用国内现有条件，设计研制j’2 18GHz的介质基片共面波导探头。 一、在片测试探头的研究和设计 介质基片共面波导探头包括五部分：SMA接头(连接测试仪器)、半钢性同轴电缆、按 面波导／同轴线过渡器、共面波导、探头触点(接触被测片芯)．共面波导的一端(B端)尺寸 较大(毫米量级)．通过共面波导／同轴线过渡器，与矢量网绍分析仪相聪：而共面波导的另 一端(BB端)尺寸较小(微米量级)，直接仲向并接触被测器件片芯上的有关电蹄节^， 实现介质基片共面波导探头的技术关键是不理想渐变共面波导的精确分析和设计、。鞋带，台r} 能共面波导／同轴线匹配连接器的分析和设计、探头的材丰{和微加1上岂等。 1、渐变共面波导的设计 探头采用的介质基片共面波导具有非零厚度的导体，有限厚的介赝，有限宽度的{妥儿二· 面，导体与介质均有耗．沿传输方向的截面尺寸渐变。因为共面波导c¨e输的是甲 板一t川 TEM波，因此可以归结为二维静电场问题进行分析。 共面波导中标量电势f，(i)和矢量电场E(，‘)百J以表刁i为： ～一 M．． f，扩)=∑『j。@c，，扩X衍扩，，)dV+∑¨。．()咖，F，(；”(i．i。)以’，J) 奉文是国家自然科学基金重点资助JⅡ目，批准号693320】3 --489- 阶薹肚唧唰甜m薹n叻州巾．吩“ 其中缈n(i。)是导体表面＆”的自由电荷密度：Q西“(F’)是介质表面舶”的束缚电荷密度：。 和m是导体和介质边界的序号。N、M分别是导体和介质边界的数Ej。杯量G“(i，，和矢量 Ge(i．i‘)分别是电势和场格林函数 n(R) (3) 6“妒，)一i三1 G妒)=去 (4) 只是从源点到场点的矢量距离．R=，一， 运用矩量方法．求解联立积分方程，可以解出传输线的各参量。在共面波导的情况下， N=3．M=I。计算出当介质片具有一定的厚度h，保持共面线中心导带D及缝宽s不