لوحة الدوائر المطبوعة لبطاقة الاختبار هي جانب هام في نظام اختبار رقاقة أشباه الموصلات

الكلمات المفتاحية: بطاقة الاختبار

بشكل عام، تعتبر بطاقة الاختبار قابلة للاستهلاك، والصيانة ضرورية لضمان أدائها وفائدتها. يمكن أن يتسبب الحمل الزائد وترسب الحطام من مادة الربط للشريحة على أطراف أو إبر المسبار في زيادة المقاومة وإعاقة القراءات الصحيحة.

ماذا تشير بطاقة الاختبار؟

في جوهرها، بطاقة الاختبار هي لوحة أو واجهة تُستخدم لإجراء اختبار الرقاقة على الشرائح نصف الناقلة. قبل تصنيعها وتسليمها، يتم التحقق من الدوائر المتكاملة على الرقاقة فيما يتعلق بالخصائص الكهربائية والأداء عبر هذا الرابط إلى معدات الاختبار الآلي.

في الأساس، تعمل بطاقة الاختبار كواجهة ميكانيكية وكهربائية بين نظام الاختبار الإلكتروني والمعدات قيد الاختبار. تتكون كل بطاقة اختبار من المكونات التالية:

بطاقة الاختبار هي أداة تُستخدم لفحص الشرائح السيليكونية أثناء التصنيع الأمامي للدوائر المتكاملة واسعة النطاق. بطاقة الاختبار هي لوحة دوائر مطبوعة دائرية مع دبابيس أو إبر مسبار متصلة.

يتم فحص كل شريحة دوائر متكاملة واسعة النطاق، والتي تُنتج على رقاقة، كهربائيًا عن طريق ملامسة عدة أطراف دبابيس مسبار موضوعة على لوحة الدوائر المطبوعة في وقت واحد. تكتشف بطاقات الاختبار الدوائر المفتوحة والدوائر القصيرة بينما تقيس أيضًا التيار الكهربائي والترددات العالية. غالبًا ما تُربط بطاقة اختبار بجهاز اختبار الرقاقة، وخلال الفحص، تتلامس مع شريحة الرقاقة على منصة من الأعلى.

أمثلة على بطاقات الاختبار

يمكن تصنيف بطاقات الاختبار بناءً على هيكلها، بما في ذلك محاذاة المسبار وتثبيته. فيما يلي مثالان على بطاقات الاختبار وخصائصهما.

بطاقة اختبار عمودية (متقدمة)

تتكون بطاقة الاختبار العمودية (المتقدمة) من لوحة دوائر مطبوعة وكتلة توضع عليها مسابر عمودية. يمكن محاذاة هذا النوع من المسبار في شبكة أو استخدامه لقياس عدة شرائح. الصيانة بسيطة لأن المسابر يمكن تغييرها بشكل منفصل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقليل الانبعاجات، مما يسبب الحد الأدنى من الضرر للعناصر. ومع ذلك، فإن تكاليف الإنتاج مرتفعة للغاية، مما يجعلها غير مناسبة وسائد الأقطاب الألومنيوم على الرقائق.

بطاقة اختبار الكابولي

الإبر الموجودة على بطاقة اختبار الكابولي مصنوعة من التنجستن ومواد مماثلة أخرى. تُركب هذه الإبر مباشرة على لوحة دوائر مطبوعة.

يمكن إنشاء هذا النوع بتكلفة أقل من النموذج العمودي. يمكن أيضًا وضع مسابره بمسافات أضيق لاستيعاب وسائد الألومنيوم. بالمقارنة مع النوع العمودي، يفرض نوع الكابولي قيودًا أكبر على وضع الدبابيس وينتج انبعاجات أكبر. يتطلب هذا النوع أيضًا من المشغلين تخصيص الوقت والجهد للصيانة الروتينية مثل الإصلاح والضبط.

لوحة الدوائر المطبوعة

الركيزة العضوية (متعددة الطبقات)

يمكننا أيضًا أن نرى أن بطاقة الاختبار هذه أصبحت الآن جزءًا من نظام اختبار الرقاقة، ولكنها تحتاج إلى اختبارها قبل تضمينها في نظام الاختبار. بسبب زيادة احتياجات الطاقة وعرض نطاق الجهاز، من الضروري تلبية متطلبات نقل الطاقة والإشارات عالية الأداء أثناء الاختبارات الكهربائية. تدفع هذه المطالب المشاكل المرتبطة باختبار بطاقة الاختبار.

صُممت بطاقات الاختبار لمطابقة جميع الوسائد على المعدات قيد الفحص مع المسابر. للحصول على بطاقة اختبار مصممة، يجب على المستخدم تزويد مصنعي لوحات الدوائر المطبوعة لبطاقات الاختبار بالتصميمات الميكانيكية لتخطيط الجهاز أو عينة من الجهاز.

يمكن أن تكون بطاقات الاختبار أساسية، بمسبار واحد فقط (ثنائي)، أو معقدة، بما يصل إلى ألف مسبار. يتم الاتصال بالكابل في بطاقة الاختبار تلك (والتي قد تتجاوز 160 دبوسًا) عادةً باستخدام حافة توصيل (حتى 48 دبوسًا) وكابل شريطي.

كيف تعمل بطاقات الاختبار؟

خذ تصنيع أشباه الموصلات كمثال على كيفية تبسيط العملية. طوال عملية إنتاج السيليكون، توجد عدة دوائر متكاملة.

بعد ذلك، يتم تقطيع الرقاقة وتعبئتها وإرسالها. ومع ذلك، يجب التحقق من تشغيل الدوائر قبل التعبئة. تُستخدم بطاقة الاختبار للمساعدة في الاختبارات الكهربائية. يتم إدخال بطاقة الاختبار هذه في جهاز الاختبار، والذي يتم توصيله بعد ذلك بجهاز الاختبار، لتوفير قناة كهربائية بين جهاز الاختبار ورقاقة أشباه الموصلات. ثم تربط بطاقة الاختبار هذه بوسادات شريحة الدوائر المتكاملة على الرقاقة بإبرها أو عناصرها المعدنية، ناقلة البيانات الكهربائية ومعايير الاختبار الأساسية.

ولأن رأس جهاز الاختبار يجب أن يتصل بوسادات أو نتوءات معدنية على تلك الرقاقة لنقل البيانات الكهربائية، يمكن اعتبار جهاز الاختبار كذلك. يُستخدم هذا المسبار لربط بطاقة الاختبار، وخفضها إلى الرقاقة، والانتظار حتى يحدث الاتصال بالنتوءات أو الإبر قبل السماح للتيار بالتدفق عبر الوصلات. يتطلب كشط طبقة الأكسيد والاتصال بالمعدن تحتها حركة إبر الاختبار هذه عند ملامستها للنتوءات المعدنية على الرقاقة.

أنواع المجسات المتقدمة

يشير تنوع بطاقات الاختبار المتاحة اليوم عند تحديد نوع البطاقة المستخدمة لاختبار الرقاقات إلى أن تكنولوجيا الاختبار قد تطورت بشكل كبير في السنوات الأخيرة. دعونا نلقي نظرة على الأنواع العديدة للمجسات المتقدمة:

المجس الرأسي

هذه المجسات الرأسية هي بطاقات تُستخدم لفحص أجهزة متعددة القالب، مثل الحواسيب الدقيقة العامة والمنطق. إنها خيار ممتاز للرقاقات عالية التردد وذات الوسادات الصغيرة لأن هذه الإبر عادة ما تكون قصيرة ومرتبة عموديًا حول الركيزة.

نظام ميكرو الكتروميكانيكي للمسبار الفردي

يستفيد هذا النوع من المجسات من مزايا تكنولوجيا الأنظمة الميكرو الكتروميكانيكية مع السماح أيضًا باختبار دقيق وموثوق للغاية للمعالجات الدقيقة والأجهزة المنطقية باستخدام بطاقة الاختبار هذه. تُعرف أكثر تكنولوجيا اختبار متقدمة في السوق باسم الأنظمة الميكرو الكتروميكانيكية. بهبوطة واحدة فقط، يمكنه إنشاء اتصال واحد بالرقاقة.

بطاقات الاختبار من النوع يو مفيدة للغاية لاختبار أجهزة الذاكرة. يمكنها ملامسة الرقاقة، التي يبلغ طولها حوالي 12 بوصة، بلمسة أو اتصال هابط واحد.

يمكن استخدامها في أي مكان، في أي موضع على رقاقة أشباه الموصلات، وتولد كشطًا متساويًا لتحقيق أفضل النتائج.

لماذا تُستخدم لوحة الدوائر المطبوعة لبطاقة الاختبار؟

فيما يلي الأسباب الأكثر شيوعًا لاستخدام لوحات الدوائر المطبوعة لبطاقات الاختبار. وتشمل هذه قيود المتلاعب، وتخطيط الجهاز، والتصنيع. الآن، دعنا نناقش كل منها بالتفصيل.

قيود المتلاعب

يمكن لجهاز اختبار تقليدي أن يضع فقط من 8 إلى 12 متلاعب يدوي حول فتحة اللوح دون استخدام بطاقة الاختبار. علاوة على ذلك، يجب على المشغل ضبط طرف كل مسبار يدويًا، وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب عمالة مكثفة.

تخطيط الجهاز

تكون بطاقات الاختبار مفيدة عندما يحتاج المستخدم إلى فحص جهاز به عدد كبير من الدبابيس (>12).

الإنتاج

تطبيقات إنتاج الفحص تستخدم بطاقات الاختبار على نطاق واسع. يمكن أن تتراوح تطبيقات الإنتاج من بسيطة مثل ثنائي بمسبار واحد إلى معقدة مثل الدوائر المتكاملة بمئات المجسات.

يمكن توصيل بطاقة الاختبار هذه كهربائيًا بجهاز الاختبار وربطها ماديًا بجهاز الاختبار. الغرض الرئيسي هو إنشاء رابط كهربائي بين معدات الاختبار ودوائر الرقاقة، مما يتيح التحقق واختبار هذه الدوائر قبل التقطيع والتعبئة. وهي تتكون من لوحة دائرة وعدة مكونات اتصال، والتي تتكون عادة من المعدن ولكن يمكن بناؤها من مواد أخرى. للمساعدة في خفض تكاليف الإنتاج وزيادة الإنتاجية، نقوم بتصميم وتصنيع مجموعة شاملة من بطاقات الاختبار عالية الأداء.