Contact établi entre
la précision et la performance –
Une solution innovante pour tester les applications destinées à la 6G

Les applications 5G et 6G lancent de nouveaux défis à la connectivité interne et à son contrôle. Avec les séries HFS-511 et HFS-556, INGUN détient en gamme des pointes HF, capables de tester les connecteurs Mixed-Signal Board-to-Board (B2B) de façon automatisée et précise en répétition.

De quoi sera suivie la 5G ?

Alors que la nouvelle norme de télécommunication 5G n’a pas encore été déployée dans tous les pays, les scientifiques planchent déjà sur celle qui va lui succéder : la 6G. Si la 5G avait eu pour objectif d’élargir drastiquement la bande de fréquences disponible sur les appareils mobiles des clients en fin de chaîne, pour permettre p. ex. la transmission vidéo en 4K voire 8K à de nombreux usagers simultanément, la volonté de rattacher au réseau des milliards d’appareils connectés pèse tout autant. Il s’agit p. ex. de capteurs capables de transmettre sans fil les données qu’ils ont mesurées, ce qui généralement ne requiert que des débits de données réduits. On parle ici de l’Internet des objets ou Internet of Things (IoT). Comme troisième et dernier domaine d’application de la 5G, on souhaite rendre possible la communication en temps réel, donc avec des temps de latence les plus courts possibles. C’est nécessaire d’ailleurs, pour rendre possibles des applications critiques au niveau de la sécurité comme la conduite autonome ou les opérations chirurgicales à distance.

 Mais que va nous réserver le futur, et avec lui la nouvelle norme télécom 6G ? Outre l’extension des cas d’applications déjà prévus pour la 5G (bande de fréquences élargie, encore plus d’appareils connectés, temps de latence encore plus courts), la 6G vise surtout à poursuivre la fusion des mondes réel et virtuel, et aussi à étendre des applications comme la truly immersive extended réalité ou XR et les hologrammes haute-fidélité.

À la différence de la norme de télécommunications 4G qui avait permis l’introduction de la notion de LTE et avec elle de fréquences jusqu’à 6 GHZ maximum, les applications tournant en 5G mais aussi en 6G nécessitent des gammes de fréquences élargies, allant jusque dans la plage millimétrique. Mais cela a aussi pour effet de cibler la communication et de faire qu’elle aille de point à point. Cela influence non seulement le Frontend HF des appareils communicants mais aussi la connectivité à l’intérieur des appareils, pour relier p. ex. un ensemble d’antennes réseau avec une carte logique.

Connecteurs Mixed-Signal Board-to-Board (B2B)

Dans les terminaux modernes comme par exemple les smartphones, des connecteurs dénommés Mixed-Signal Board-to-Board (B2B) sont mis en œuvre. Ces connecteurs permettent de transmettre les signaux les plus divers dont des signaux haute fréquence (HF), signaux numériques haute vitesse (High-Speed Digital – HSD), signaux numériques basse tension (Low-Voltage Digital Signal – LVDS), mais aussi la tension alimentant des consommateurs, le tout combiné dans un même connecteur. Ces connecteurs au passage sont conçus – leur nom porte déjà à l’imaginer – pour relier ensemble et directement soit deux cartes électroniques rigides, soit une carte rigide et une carte souple. La démarche du « tous les signaux dans un connecteur » est avantageuse en particulier dans les appareils exigus vu qu’il n’y a plus besoin que d’une connexion entre deux modules, laquelle peut en outre être conçue comme une carte électronique flexible.

Les connecteurs B2B mis en œuvre diffèrent par leur architecture, par le nombre de contacts électriques et l’écart (pitch) de ces contacts entre eux. Les connecteurs B2B aujourd’hui disponibles présentent un pitch de 0,35 mm ; il existe toutefois aussi des connecteurs avec un pitch de 0,30 mm. Les connecteurs B2B de première génération présentent deux rangées de contacts. Le concepteur de la carte électronique peut par principe décider librement de l’affectation des contacts électriques. L’écart réduit entre les contacts constitue cependant un grand défi, même si plusieurs connexions à la masse sont utilisées, car il faut parvenir à une isolation suffisamment forte des signaux HF les uns par rapport aux autres. Pour optimiser l’isolation HF, il est possible de séparer mutuellement les deux rangées de contacts du connecteur B2B, si prévu, par une nervure de masse supplémentaire. Les connecteurs B2B de deuxième génération disposent en outre de contacts frontaux présentant un blindage supplémentaire et spécialement conçus pour les signaux de fréquences élevées situées dans la plage millimétrique. Les deux rangées de contacts restants sont affectées soit à des signaux basse fréquence, soit à d’autres signaux.

Technologies de test pour connecteurs B2B

La présence de signaux les plus divers et de multiples contacts électriques dans un même boîtier pose des défis particuliers au travail de test, car la solution de test mise en œuvre doit non seulement pouvoir transmettre tous les signaux sans erreur mais encore assurer une capacité de mise en contact précise en répétition du connecteur B2B soudé sur une carte électronique. Il existe ici différentes démarches pour tester.

1. (Advanced) interposer : Il s’agit d’une carte électronique équipée d’origine d’un contre-connecteur monté dans une sorte de borne de mise en contact. Souvent l’opérateur doit insérer manuellement l’objet à tester dans l’interposer. Un autre inconvénient de ce procédé réside dans le fait que le connecteur d’origine n’est pas conçu pour de longues durées de vie et qu’il est exposé à l’usure : la solution de test doit être remplacée après seulement quelques milliers de cycles de contact.
   
   
2. Prise de test : Équipées la plupart du temps de broches plates ou de broches à double ressort et pitch serré (SCP), ces prises de test sont montées sur des cartes électroniques et transmettent les signaux de test au système de test via ces cartes. La prise de test reproduit les contours mécaniques du connecteur à mettre en contact. De cette manière toutefois, la nécessaire compensation de tolérance n’est possible que sous conditions. Les prises de test entrent en œuvre principalement pour tester les signaux digitaux p. ex. de modules de caméras.
   
   
3. Test probe : Les test probes sont des pointes de test sur ressorts qui, en raison de leur conception spéciale, sont en mesure de compenser les tolérances sur les cartes électroniques. Elles sont positionnées la plupart du temps sous l’objet à tester ou au-dessus, et sont approchées de l’objet lors de la mise en contact. Les ressorts veillent également à ce qu’au point de travail, au cours de la course de travail ainsi nommée, une force de mise en contact suffisante soit présente pour permettre des mesures stables et précises en répétition. À ce titre, la pointe de travail se déplace verticalement par rapport à l’objet à tester. La sélection de formes de tête adaptées permet en outre de réaliser une mise en contact passive ou active (perforation de couches sales).

INGUN HFS-511 et HFS-556

Avec les séries HFS-511 pour connecteurs B2B de première génération et HFS-556 pour connecteurs B2B de deuxième génération, INGUN propose des solutions de test destinées à la production de masse, qui associent les bonnes caractéristiques haute fréquence des interposers avec la précision des prises de test pour donner une pointe de test robuste destinée au test automatique. Outre un flottement à plusieurs niveaux, les pointes de test offrent également un blindage et une intégrité complets des signaux. Grâce à sa bride mécanique à deux trous, cette solution de test se laisse très facilement intégrer dans les interfaces de test. Grâce à une fonctionnalité supplémentaire, la bride assure en outre que la solution de test est toujours montée correctement orientée. Le raccordement au système de test a lieu via des pigtails pour câbles.

Contrairement à d’autres méthodes et solutions de test comme les advanced interposer et prises de test, les HFS-511 et HFS-556 offrent quelques avantages en particulier dans le dur environnement de la production de masse. Leur structure mécanique permet de longues durées de vie. Mais un changement de la solution de test est également possible, en cas de besoin, en détachant en quelques gestes seulement deux vis et les jonctions électriques aboutissant au système de test. Le flottement multiniveau de la solution de test veille à la nécessaire compensation de tolérance que dictent les connecteurs d’enfichage soudés sur les cartes électroniques. La pointe de test s’oriente d’abord sur le contour extérieur du connecteur B2B. La poursuite du mouvement de fermeture permet à la solution de test de compenser d’éventuelles erreurs angulaires ou de rotation. Dans la course de travail, les conducteurs intérieurs élastiques et l’amortisseur du corps extérieur veillent enfin à une force de contact suffisamment élevée, qui n’endommage pas les contacts sensibles du connecteur B2B mais qui veille en même temps à ce que la mise en contact soit sûre et précise en répétition.

Calibration

La conception garantit non seulement une mise en contact fiable et précise en répétition du connecteur B2B, assortie d’une haute performance HF et d’une bonne isolation HF, mais encore une calibration, à l’intérieur de l’interface de test, pendant la course de travail de la solution de test. Pour ce faire, l’objet à tester est remplacé par un support de calibration qui représente chaque fois un composant nécessaire pour une calibration SOLT. La longueur électrique et le décalage de phase introduits en plus par le support de calibration de phase peuvent être compensés par un simple correctif d’équipement dans le système de test en train de mesurer.

Aperçu de tous les avantages :

• Nécessité seulement d’une petite zone d’exclusion, pour la pointe de test, autour de l’objet à tester
• Mise en contact d’autres pads de test possible directement à côté du connecteur B2B grâce à un accessoire à califourchon
• Compensation de tolérance, à plusieurs niveaux, des erreurs axiales et de rotation
• Cycles de contact élevés grâce à une conception mécanique robuste
• Échange rapide par montage de bride à deux trous
• Prévention d’une orientation erronée lors de l’incorporation
• Conception contrôlée en impédance et blindage intégral pour des d’excellentes caractéristiques dans les hautes fréquences et une bonne isolation HF
• Calibration HF standard SOLT facile à réaliser en tenant compte de la course de travail
• Raccordement flexible au système de test via des pigtails pour câbles.