在高频集成电路(如5G射频前端、毫米波雷达、功率放大器等)的研发与量产中,
射频探针台作为连接被测器件(DUT)与矢量网络分析仪(VNA)的关键接口平台,其测量精度直接决定器件建模、参数提取和良率判断的可靠性。而校准是消除测试系统误差、实现可溯源高精度S参数测量的核心环节。
现代射频探针台通常支持多种校准方式,用户需根据频率范围、测试结构、精度需求及自动化程度进行合理选择。
一、SOLT校准
SOLT是经典、应用广泛的二端口校准方法,适用于同轴连接或标准微带线结构。在探针台场景中,需使用集成在校准片上的四种标准件:
Short(短路):金属通孔或短接线;
Open(开路):悬空传输线;
Load(负载):50 Ω精密薄膜电阻;
Thru(直通):两探针间直接连接。
优点:操作简单,VNA内置算法成熟,适合DC至40 GHz以下常规测试。
二、TRL校准
TRL是一种基于传输线理论的去嵌入式校准方法,无需理想负载,仅需三种结构:
Thru:两端口直连;
Reflect:高反射结构(通常为短路或开路,但不需精确已知);
Line:一段已知电长度(通常为λ/4)的传输线。
优点:
不依赖50 Ω负载,避免薄膜电阻在高频下的寄生效应;
精度高,尤其适用于微带线、共面波导(CPW)等平面电路;
广泛用于67 GHz以上毫米波测试,是晶圆级校准的行业标准之一。
要求:需精确设计Line的电长度,且Thru与Line的特性阻抗应一致。校准片需由电磁仿真优化后制作。
三、LRM / LRRM校准(Line-Reflect-Match / Line-Reflect-Reflect-Match)
LRM及其改进版LRRM是针对非理想匹配条件开发的高鲁棒性校准方法,特别适用于焊盘尺寸小、接地不完整的先进封装或RFIC测试。
Match(M) 可为任意未知负载(甚至开路);
Reflect(R) 可使用两个不同反射系数的标准件(如短路+开路);
对探针接触一致性要求较低,容忍一定接触阻抗变化。
优势:
在探针压力波动或焊盘氧化导致接触不良时仍能保持较好精度;
支持单次连接完成校准,提升自动化效率;
四、ISS / ISSG校准(Impedance Standard Substrate)
ISS并非独立校准算法,而是一种校准片设计规范,常与TRL或SOLT结合使用。其特点是:
所有标准件集成在同一低损耗陶瓷基板(如Al?O?或石英)上;
几何尺寸经严格标定,寄生参数可建模补偿;
支持多频段、多探针间距(pitch)配置。
五、自动校准与软件集成
普遍支持自动校准流程:
通过电动探针座精确定位校准片各标准件;
VNA与探针台控制软件联动,自动采集数据并完成误差模型计算;
校准结果可存储为“校准套件”,供后续批量测试调用。
此外,部分系统支持去嵌入 功能,将校准面从探针顶端延伸至DUT焊盘边缘,进一步提升建模准确性。
结语
射频探针台支持的校准方式从传统的SOLT,到高精度的TRL,再到高鲁棒性的LRRM,体现了高频测试技术从“可用”向“精准、高效、自动化”的演进。用户应根据工作频率、DUT结构、测试重复性要求及预算综合选择校准策略。