随着先进电子产品在性能不断提升的同时持续微型化，当今的先进封装技术日益依赖异构集成，将多个专用芯片组合成单一的多芯片模块（MCM）。从5G收发器到汽车雷达系统，这些紧凑型高性能设计正在不断挑战晶圆级射频测试的极限。

在此背景下，细间距射频校准对保持测量准确性与一致性变得至关重要——尤其是在80GHz以上毫米波频段的测试环境中。

挑战：高频与微间距的碰撞

现代多芯片模块（MCM）往往要求低于80µm间距的电气连接，同时工作频率超过80GHz。这种组合使系统对微小的工艺偏差或对准变化都极为敏感，这些变化会影响回波损耗、插入损耗和阻抗等关键射频参数。

当研发团队采用更窄间距时，通常会面临以下核心问题：

1. 由于工艺公差的存在，不同基板间的校准结果会产生多大差异？

2. 射频测量对探针与焊盘的对准偏差有多敏感？

3. 在毫米波频段，焊盘与接地间隙如何影响系统性能？

FormFactor解决方案：精密硬件与受控实验方法

FormFactor的金字塔探针（Pyramid Probe）可提供高达81 GHz的信号完整性，非常适合微间距晶圆测试。为实现精确测量，我们采用与目标器件几何结构匹配的定制阻抗标准基板（ISS），直接在探针尖端进行校准，从而最大限度减少系统误差。

在2025年SWTest大会上，FormFactor展示了一项实验设计（DOE）研究，该研究通过Keysight PNA-X毫米波系统进行高达110 GHz的测量（每个ISS包含864个校准负载），系统评估了校准对以下因素的响应：

• 金属焊盘宽度与电阻尺寸

• 15µm/20µm/25µm三种焊盘对地间隙

• 0µm/±5µm/±10µm三级探针-焊盘对准偏差

核心发现：关键影响因素浮出水面

研究表明：焊盘对地间隙是校准重复性与电感稳定性的决定性因素：

• 25µm间隙导致S参数和电感值出现最大波动

• 15µm与20µm间隙可实现更稳定、一致的测量结果

• 金属焊盘宽度变化、电阻偏差或适度探针错位对校准稳定性影响微弱

该结论符合高频特性：在毫米波频段，即便微小的结构变化也会对寄生效应产生显著影响。

晶圆测试的重要意义

对于生产和工程团队而言，这些研究成果指明了以下实践方向：

• 采用更严格的焊盘对地间隙公差设计校准基板，以提升测试精度

• 分析测试结果时需综合考虑不同几何参数对测量偏差的影响

• 优化测试单元间的校准流程，提高良率并增强已知合格芯片（KGD）的识别能力

通过聚焦最关键的影响变量，测试团队能够为下一代射频器件实现规模化微间距晶圆测试。

随着半导体器件日趋复杂且工作频率不断提升，保持精确且可重复的晶圆测试变得至关重要。FormFactor的研究表明：通过优化校准设计、经过验证的探针技术以及严格的工艺控制，能够为当今先进封装提供可靠的测试解决方案。