Alternative test technique for RF MEMS switch
Technique alternative de test pour les interrupteurs MEMS RF
Résumé
This work aims at finding a fast and low-cost test technique for RF MEMS switches embedded in SiP (System-in-Package). The complexity of RF SiP requires a test strategy leading to a design-for-test (DFT) solution that helps to overcome the necessity of sophisticated test equipment, as well as the access difficulties to measure embedded points. The proposed approach uses the principle of alternate test that replaces conventional specification-based testing procedures. The basic idea is to extract the high frequency characteristics of the switch from the signal envelope of the response. Features such as rise-time, fall-time, ON and OFF peak amplitude can be extracted from this low frequency signal. These features are then used in a regression process to predict RF conventional specifications like S-parameters. A test set-up was configured and used to evaluate some samples of a commercial switch. Experimental measures are executed with an industry-developed evaluation board and a developer's kit. Low frequency measures like ON and OFF transition times and the ratio between peak amplitude of RF input and output signals are used as regressors. These low frequency characteristics provide important data for the multivariate regression algorithm that builds a nonlinear mapping between the low frequency switch features and the RF performances. Thus, conventional performances, such as S-parameters, are predicted from these measurements by the nonlinear regression. The results exhibited a good correlation between low frequency and RF measurements. The experimental validation has only been performed for a reduced population sample. Simulation results have also been used to evaluate this correlation.
Ce travail vise à trouver une technique de test rapide et peu onéreuse pour les interrupteurs MEMS RF embarqués dans les SiPs (System-in-Package). La complexité des SiPs RF exige une stratégie de conception en vue du test (DFT, Design-for-Test) afin d'éviter l'utilisation d'équipements sophistiqués de test, aussi bien que de surmonter les difficultés d'accès aux points de mesure embarqués. L'approche proposée utilise le principe du test alternatif qui remplace des procédures de test à base des spécifications conventionnelles. L'idée de base est d'extraire les performances haute fréquence de l'interrupteur à partir des caractéristiques basse fréquence du signal d'enveloppe de la réponse. Ces caractéristiques, qui incluent le temps de montée, le temps de descente, ou les amplitudes maximales du signal dans les états ON et OFF, sont alors utilisées dans un processus de régression pour prédire des spécifications RF comme les paramètres /S/. Un banc de test a été configuré et utilisé pour évaluer une dizaine d'échantillons d'un commutateur commercial. Des mesures expérimentales ont été réalisées avec un kit d'évaluation développé par notre partenaire industriel et un kit d'évaluation du développeur. Les mesures de basse fréquence comme le temps de transition ON/OFF et les amplitudes RF de la sortie sont utilisées comme régresseurs pour l'algorithme de régression multivariée qui construit une liaison non-linéaire entre les caractéristiques de basse fréquence et les performances RF de l'interrupteur. Ainsi, des performances conventionnelles comme les paramètres /S/ sont prédites à partir de ces mesures par la régression non-linéaire. Les résultats ont exposé une bonne corrélation entre les performances RF et les mesures de basse fréquence. La validation expérimentale a seulement été réalisée pour un petit échantillon d'interrupteurs. Les résultats de simulation ont aussi été utilisés pour évaluer cette corrélation.
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