使用OI-EASU321進行芯片EMI表面掃描方案

在現(xiàn)代電子設(shè)備的制造過程中，電磁干擾（EMI）成為了一個不可忽視的問題。特別是在集成電路的設(shè)計和生產(chǎn)過程中，隨著電子設(shè)備的普及和發(fā)展，電磁干擾（EMI）對芯片性能的影響變得越來越重要，而芯片上的EMI表面掃描則變得尤為重要。本文將向您介紹我們公司所推出的OI-EASU321型EMI掃描儀，為了確保芯片的穩(wěn)定性和可靠性，我們推薦使用OI-EASU321型EMI掃描儀，結(jié)合IEC61967-3標準，進行芯片EMI表面掃描以及它在芯片EMI表面掃描方面等實際場景的應(yīng)用。

主要設(shè)備

OI-EASU321型EMI掃描儀和軟件：該掃描儀是一款高效、精確的設(shè)備，專門用于測量和分析芯片的電磁輻射。配備先進的EMI掃描軟件，可以提供全面的數(shù)據(jù)分析和報告生成功能。

FSV3044信號分析儀：作為EMI掃描儀的配套設(shè)備之一，F(xiàn)SV3044信號分析儀能夠?qū)崟r監(jiān)測和記錄芯片發(fā)出的電磁波形，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供支持。

ICE40ICH40近場探頭組：這款近場探頭組是EMI表面掃描的關(guān)鍵工具。它能夠準確地接收芯片發(fā)出的電磁輻射信號，并將其傳輸?shù)綊呙鑳x進行處理。探頭組的設(shè)計使其適用于各種尺寸和類型的芯片。

IEC61967-3標準IEC61967-3是國際電工委員會（IEC）制定的用于測量和評估設(shè)備輻射性能的標準之一。該標準提供了一套全面的測試方法和要求，確保芯片在實際使用中不會對其他設(shè)備產(chǎn)生不必要的電磁干擾。使用OI-EASU321型EMI掃描儀結(jié)合IEC61967-3標準，可以更好地評估芯片的性能和符合度。

IEC61967-3測試方法（輻射發(fā)射的測量-表面掃描法）

測試條件基礎(chǔ)條件：試驗條件應(yīng)符合IEC 61967-1的要求。此外，還應(yīng)適用以下試驗條件。電源電壓：電源電壓應(yīng)遵循IC制造商的規(guī)范。如果用戶使用其他電壓，應(yīng)在測試報告中記錄。頻率范圍：這個輻射發(fā)射測量程序的有效頻率范圍是150khz到6ghz。如果單個探頭無法覆蓋整個頻率范圍，則可以將頻率范圍劃分為子范圍，以允許使用多個探頭，每個探頭適合單獨的頻率子范圍。

測試設(shè)備

基礎(chǔ)條件：試驗設(shè)備應(yīng)符合IEC 61967-1的要求。此外，應(yīng)適用以下測試設(shè)備要求。

屏蔽：探頭與測量設(shè)備之間的互連建議使用雙屏蔽或半剛性同軸電纜。根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境條件，也可能需要在屏蔽室內(nèi)進行測量。

RF測量儀：用于該測試方法的RF測量儀器取決于所選探頭的類型以及是否要獲取相位或時間信息。在使用電場或磁場探頭并僅測量發(fā)射幅值的情況下，使用單輸入設(shè)備，如頻譜分析儀、EMI接收機或示波器應(yīng)使用。對于時域測量，可以使用示波器。在利用電場或磁場探頭測量發(fā)射幅值和相位的情況下，一個雙輸入設(shè)備，如矢量信號測量儀器應(yīng)使用。NOTE用矢量信號測量儀測量相位和幅度時，需要使用參考輸入(R)和另一個輸入(a或B)。s參數(shù)端口一般不能用于此測量。應(yīng)調(diào)整頻譜分析儀或接收機的分辨率帶寬，以確保有足夠的噪聲裕度(大于6dB)，同時允許足夠的掃描時間，這取決于所選擇的測試程序。視頻帶寬不應(yīng)小于分辨率帶寬的三倍。分辨率帶寬和視頻帶寬應(yīng)在測試報告中描述。

前置放大器：低噪聲高增益前置放大器可用于提高靈敏度或滿足測試環(huán)境要求（下文環(huán)境條件有詳細說明）。為了使測量噪聲最低，前置放大器應(yīng)以盡可能短的電纜連接到探頭。其特性(如增益、噪聲系數(shù)等)應(yīng)包括在測試報告中。近場探測器的回波損耗通常很低。如果探頭沒有很好的阻抗匹配，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)和增益將被修改。為了避免不必要的影響，如振蕩或前置放大器損壞，在選擇前置放大器時要特別注意其在近場掃描設(shè)置環(huán)境中的穩(wěn)定性。

電纜：探針的掃描運動需要在設(shè)置的某些元素之間使用柔性電纜。除了保持其高頻性能外，還應(yīng)注意選擇耐久的探頭掃描運動電纜。電纜損耗作為頻率的函數(shù)應(yīng)包括在測試報告中。由于電纜的反復(fù)運動，會加速其劣化，應(yīng)定期對電纜進行校準。當測試頻率高于1ghz或需要進行相位測量時，每次測試前應(yīng)對電纜進行校準。

近場探頭

基本條件：用于表面掃描的近場探頭可以根據(jù)用戶的偏好、要測量的場的類型、測量設(shè)備的能力和所需的測量空間分辨率采取各種形式。有些探頭只在特定的方向上接收場。為了在幾個方向上接收場，需要在 掃描過程中改變探頭或旋轉(zhuǎn)探頭。測試報告中應(yīng)包括用于測量的探頭的簡要說明。適用的頻率范圍取決于探頭的結(jié)構(gòu)和校準方法。

磁(H)場探頭：對于磁場測量，常使用單匝、微型磁環(huán)探頭。典型的探頭由導(dǎo)線、同軸電纜、PCB或任何其他合適的材料組成。

電(E)磁場探頭：對于電場測量，通常使用微型電場探頭。探頭可以由電線、同軸電纜、PCB走線或任何其他合適的材料構(gòu)成。

電磁聯(lián)合(E/H)場探頭：對于聯(lián)合電場和磁場測量，通常使用單圈微型磁環(huán)探頭。探頭可以由電線、同軸電纜、PCB走線或任何其他合適的材料構(gòu)成。

探頭定位和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：需要一個精確的探頭定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。探頭定位系統(tǒng)應(yīng)能夠在至少兩個軸上移動探頭(平行于DUT表面)， 并且能夠用比最小要求步長至少小十倍的機械步長定位探頭。近場探頭的x、y、z位置在旋轉(zhuǎn)后可能會出現(xiàn)錯位。應(yīng)注意通過重新定位探頭來補償由此產(chǎn)生的偏移。

測試設(shè)置

基礎(chǔ)：測試裝置應(yīng)符合IEC 61967-1中描述的要求。此外，應(yīng)適用以下測試設(shè)置要求。

測試配置

第一種測試配置只允許測量大小，其余兩種允許相位或時域測量幅度，對于相位或時域測量，需要一個參考信號。該信號可以被外部應(yīng)用到設(shè)備的引腳上，通過引腳從設(shè)備輸出或用固定的輔助探針捕獲。

為了計算DUT上的電流分布，需要相位信息。如果只需要輻射場的幅值，則不需要相位信息。

測試電路板：安裝和掃描DUT的測試電路板可以是掃描探針可以接觸到的任何電路板。如果要對集成電路進行比較評估，則應(yīng)在相同的PCB上進行測試。PCB可以是應(yīng)用PCB或按照IEC 61967-1設(shè)計的標準化測試電路板。測試線路板應(yīng)牢固地安裝在測頭定位系統(tǒng)中，以增強測試的可重復(fù)性。這應(yīng)該通過使用對輻射場有有限影響的測試夾具來實現(xiàn)

探頭定位系統(tǒng)軟件設(shè)置：在DUT及其測試PCB設(shè)置好后，驗證探頭定位系統(tǒng)軟件是否配置了所需的掃描參數(shù)，特別是與所需掃描區(qū)域有關(guān)的參數(shù)。確保在期望的掃描區(qū)域內(nèi)沒有可能損壞探針的障礙物。一些掃描儀軟件需要參考點來補償校準誤差、原點偏移等，以及提高測量的可重復(fù)性。攝像機、激光器和其他類似的裝置可用于輔助校準。DUT的圖像也可以被記錄下來，并用作現(xiàn)場測量的背景。測試報告中應(yīng)包括對此類程序的簡要描述。

DUT軟件：在測量期間，應(yīng)在DUT中實施適當?shù)能浖?，以滿足IEC 61967-1的要求。軟件的描述應(yīng)包含在測試報告中。

測試程序

基本：試驗程序應(yīng)符合IEC 61967-1，除非在此作了修改。這些默認的測試條件旨在確保一個一致的測試環(huán)境。如果本程序的用戶同意其他條件，則應(yīng)在測試報告中予以記錄。

環(huán)境條件：應(yīng)測量環(huán)境RF噪聲級，以建立測試裝置的噪聲底限。只有測量結(jié)果，至少高于噪聲底面6分貝，才被認為是可靠的。被測裝置應(yīng)安裝在測試裝置中，用于測試。被測裝置不應(yīng)被激活(例如電源電壓斷開)。應(yīng)調(diào)整測試設(shè)備以進行操作掃描。應(yīng)進行掃描以測量環(huán)境噪聲，結(jié)果應(yīng)在測試報告中描述。

如果環(huán)境RF噪聲水平過高，則應(yīng)檢查整個測量系統(tǒng)的完整性，特別是互連電纜和連接器。必要時，屏蔽外殼、低噪聲和/或更高增益的前置放大器或更窄的分辨率帶寬應(yīng)使用

操作檢查：被測裝置應(yīng)通電并進行運行檢查，以確保設(shè)備正常運行(即運行IC測試代碼)。

測試技術(shù)

在IC測試板通電并且DUT在預(yù)期測試模式下工作的情況下，在每個期望的頻率、位置和場方向上測量探頭輸出端的信號電平。

所使用的程序?qū)⑷Q于DUT的配置、測試設(shè)備、定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及任何用戶的偏好。例如，可以將探頭定位在特定位置，以一系列頻率測量數(shù)據(jù)，然后移動到下一個位置。然而，在改變測量頻率并重新掃描整個表面之前，可能更傾向于在整個表面上測量特定頻率的數(shù)據(jù)。

在特定位置，測量可以在特定頻率下進行(即頻譜分析儀以單一固定頻率或“零幅”模式工作)，或在接收機或頻譜分析儀掃描的頻帶內(nèi)進行(即中心頻率/幅模式或啟動/停止頻率模式)。應(yīng)謹慎選擇掃描頻帶、分辨率帶寬、視頻帶寬和掃描時間，以便允許集成電路工作的一個完整周期。

當使用頻譜分析儀時，啟用“最大保持”功能，并允許分析儀在IC工作周期執(zhí)行時執(zhí)行至少三次掃描。掃描時間應(yīng)該遠遠大于IC工作周期時間，以確保捕獲所有預(yù)期事件(脈沖、爆發(fā)等)。

說明頻譜分析儀上的“最大保持”設(shè)置保持每個跟蹤數(shù)據(jù)點的最大電平，如果在連續(xù)掃描中檢測到新的最大電平，則更新每個點。

當使用接收機時，在每個測試位置停留一段大于或等于6倍IC工作周期時間的時間，并記錄檢測到的最大電平。

當使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進行相位和幅度測量時，調(diào)整參數(shù)，如分辨率帶寬，平均，掃描時間等，以獲得最佳的測量精度，這取決于正在進行的測量類型。

當使用示波器進行時域測量時，調(diào)整采樣頻率、觸發(fā)條件、掃描時間、濾波器的使用等，以獲得所需的精度和測量時間。這些參數(shù)應(yīng)包括在測試報告中。

在能夠測量單個場方向的探頭的情況下，它可以在每個位置自動旋轉(zhuǎn)，以允許測量，例如，x場和y場。如果旋轉(zhuǎn)是手動的，通常是用探針在一個位置掃描整個表面，并在重新掃描表面之前將其旋轉(zhuǎn)90度。如果必須改變探頭以從xy平面上的測量場切換到Z平面上的場，則使用類似的程序。在所有情況下，應(yīng)注意確保各種探頭相對于DUT的正確旋轉(zhuǎn)和定位。

也可以在每個位置旋轉(zhuǎn)探頭以找到最大場(例如在xy平面上)。然后將視場角包含在測試報告中。

掃描可以在平行或垂直于IC表面的平面上進行，也可以在一系列平面上進行，從而形成三維映射。測量頻率可以改變，以評估DUT發(fā)射源模式的頻率依賴性。測量平面與集成電路表面之間的距離可以改變，以創(chuàng)建集成電路的三維發(fā)射圖案。掃描平面和探頭的步進可以任意確定，以達到測量的目的。雖然掃描通常在DUT上方的恒定高度進行，但它們也可以遵循DUT及其周圍區(qū)域的輪廓。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存儲在每個位置探頭輸出處測量的信號電平、探頭方向和頻率。后處理可以考慮由前置放大器和電纜引起的增益、損耗和相位偏移。探頭校準數(shù)據(jù)可以允許從測量信號電平到磁場或電場強度的轉(zhuǎn)換。

OI-EASU321型EMI掃描儀的應(yīng)用案例

芯片生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制：使用OI-EASU321型EMI掃描儀進行芯片EMI表面掃描，可以及早發(fā)現(xiàn)電磁干擾問題，提高芯片的質(zhì)量。

設(shè)備維修與故障排除：當設(shè)備出現(xiàn)故障或性能下降時，使用OI-EASU321型EMI掃描儀對芯片進行EMI表面掃描，可以快速定位問題，并采取相應(yīng)的修復(fù)措施。

芯片設(shè)計優(yōu)化：在芯片設(shè)計階段，使用OI-EASU321型EMI掃描儀對不同設(shè)計方案進行EMI表面掃描，可以評估其電磁兼容性，并優(yōu)化設(shè)計方案。

實驗室研發(fā)測試：便于工程師有針對性地采取干擾抑制措施，在設(shè)計過程及早識別EMC問題，優(yōu)化設(shè)計，有效減少成本，縮短研發(fā)周期。

結(jié)論

隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展，芯片EMI表面掃描變得越來越重要。通過使用OI-EASU321型EMI掃描儀，結(jié)合IEC61967-3標準，我們可以更好地評估芯片的性能和符合度。這將有助于確保芯片的穩(wěn)定性和可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為用戶提供更好的使用體驗。您可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的EMI問題，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。