Metodologie di simulazione e caratterizzazione signal and power integrity su probe card per applicazioni EWS

This work describes the realization of a pre-layout software based on the lumped-parameter model that can simulate the behaviour of the power delivery network of a Probe Card for EWS applications. To obtain this result I had to couple a pure coding work to the developing of physical models able to describe in a simplified way all the phemonena that occur during current flowing inside a PCB and to a sperimental campaign whose results were useful to validate the model itself. The first step taken was the implementation of the software in order to obtain simple user interfaces and useful graphical results. After that I focused on the lumped-parameter electical model, insulating at first the most interesting aspects in order to obtain a description as accurate as possible using data on litterature and performing electromagnetic simulations for comparisons. Some measurements were taken after in order to collect real behaviours of a very simple test benchmark, useful to obtain a fine tuning of the previous model and to validate it. Once the model was satisfactory I compared it’s prevision with the measured impedance of the power delivery network of a real probe card, in order to test the software’s previsions on real complex systems. Despite of the simple approximation behind the whole model the results obtained are very satisfying and they qualify the implemented software as a very useful tool for qualitative impedance analysis.

Il presente lavoro di tesi ha come scopo l’implementazione di un software basato su un modello elettrico a parametri concentrati utile per effettuare analisi di pre-layout di sistemi di alimentazione di Probe Card per applicazioni di tipo EWS. Per raggiungere questo obiettivo è stato necessario affiancare ad una attività strettamente di programmazione informatica anche la sintesi di modelli fisici e circuitali che descrivessero i fenomeni che avvengono durante il trasporto di corrente all’interno di PCB ed una attività sperimentale con lo scopo di validare il modello elaborato. Dopo aver tradotto le richieste di funzionalità in termini di specifiche il lavoro è stato concentrato sulla parte informatica, in modo tale da ottenere una struttura funzionante in grado di generare dei risultati grafici. Una volta raggiunto questo obiettivo si è elaborato il modello fisico, individuando inizialmente i parametri di importanza maggiore per una corretta previsione, ed assicurandone una corretta descrizione, sfruttando come paragone lavori teorici presenti in letteratura e simulazioni elettromagnetiche. A questa fase è seguita una campagna sperimentale volta a raccogliere andamenti reali di un campione molto semplice di alimentazione, da confrontare con gli andamenti simulati con scopo di fine tuning. Una volta ottenuto un modello soddisfacente sono state effettuate misure su una Probe Card reale in modo tale da validare il software creato anche su sistemi reali e complessi. I risultati mostrano un andamento molto soddisfacente nonostante l’approssimazione a parametri concentrati e qualificano il software creato come un buono strumento per le analisi richieste.