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News - Bauteil-/Halbleiter-Test

Analyse von Halbleiterschaltungen mittels Terahertz-Technologie

26. Mai 2015 – Advantest hat eine Technologie zur Analyse von elektrischen Schaltungen auf der Basis von kurzen Terahertz-Impulsen entwickelt. Die Technologie hat 2 Hauptanwendungen - die Analyse der Übertragungscharakteristik (S-Parameter) von Bauteilen für das Sub-Terahertz-Band (100 GHz bis 1 THz) sowie die Charakterisierung und die Lokalisierung von Defekten in Chip-Schaltungen (TDT/TDR).

Die neue Technologie überwindet die technischen Hindernisse und immensen Kosten bestehender Technologien und trägt dadurch entscheidend zur Entwicklung und größeren Verbreitung dieser fortschrittlichen Bauteile bei.

Analyse der Übertragungscharakteristik

Bauteile für das Sub-Terahertz-Band werden in naher Zukunft in der drahtlosen Kommunikation eingesetzt. Bei der Entwicklung von derartigen Hochfrequenzbauteilen ist es entscheidend, dass die Frequenzcharakteristik des Gesamtsystems einschließlich der Verstärkung der aktiven Bauteile, der Ein- und Ausgangsimpedanz sowie der Baugruppe und Steckverbinder evaluiert werden kann. Im Zuge dieses Prozesses erfolgt auch die Messung der Reflexion sowie der Amplituden- und Phasen-Übertragungscharakteristik der ausgestrahlten Signale (S-Parameter oder Streuparameter). Bestehende Netzwerk-Analysatoren können nur Frequenzbereiche bis zu 100 GHz in einem Durchlauf messen. So müssen zur Untersuchung der Signalcharakteristik von größeren Frequenzbereichen die Konfiguration des Messaufbaus wiederholt geändert und die Messungen erneut durchgeführt werden. Dies hat zusätzlichen Arbeitsaufwand, längere Messzeiten und Diskontinuitäten bei den Messwerten zur Folge.

Die neue Technologie von Advantest verspricht eine deutliche Reduzierung dieser Hindernisse. Der Einsatz eines optisch gepulsten Femtosekunden-Lasers als Signalquelle ermöglicht mit einem breitbandigen Tastkopf mit optisch/elektrischer Umschaltung eine Messung von S-Parametern bis zu 1,5 THz in einem Durchlauf. Diese höhere Effizienz bringt dem Anwender Vorteile wie Zeit-, Arbeits- und Kosteneinsparungen.

Analyse der Verdrahtungsqualität im Chip

Um die physikalischen Grenzen der Miniaturisierung zu umgehen, entwickeln die Chiphersteller mittlerweile 3D-Halbleiter mit mehreren Schaltungsebenen in einem Gehäuse. Eine der größten Herausforderungen in der 3D-Chip-Entwicklung ist die Analyse von Verdrahtungsfehlern. Aufgrund der vielen übereinandergestapelten Schaltungen ist die Lokalisierung von Defekten (Unterbrechung, Kurzschluss, Impedanz-Fehlanpassung) mit der Röntgeninspektion und anderen vorhandenen Technologien sehr schwierig. Normalerweise wird mittels Oszilloskop TDR (Time Domain Reflectometry) und/oder TDT (Time Domain Transmissometry) versucht diese Defekte genau zu orten. Aber bei diesen winzigen Geometrien ist eine extrem hohe räumliche Auflösung unverzichtbar.

Da die neue Technologie von Advantest einen optischen gepulsten Femtosekunden-Laser als Signalquelle nutzt, werden eine sehr hohe räumliche Auflösung von weniger als 5 μm und ein maximaler Messbereich von 300 mm erreicht. Der optische gepulste Advantest Femtosekunden-Laser hat sich bereits in den Terahertz-Spektroskopie-Imaging-Systemen des Unternehmens bewährt und zeichnet sich durch eine äußerst hohe Auflösung aus. Außerdem stellt die neue Technologie eine Mapping-Funktion zur Verfügung, mit der sich die Position von Verdrahtungsfehlern in den CAD-Daten des Bauteils darstellen lässt. Damit ist dies ein optimales Tool, um Probleme in äußerst komplexen, dichten Schaltungen zu finden.

Advantest möchte mit der Vermarktung der neuen Technologie noch im Geschäftsjahr 2015 (bis Ende März 2016) beginnen. Ein Prototyp des Systems wird während der Veranstaltung Wireless Technology Park ausgestellt, die vom 27. bis 29. Mai 2015 im Big Sight in Tokio stattfindet.

www.advantest.de/



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