Leiterplatten für Prüfkarten sind ein wesentlicher Aspekt von Halbleiter-Wafer-Testsystemen

Schlüsselwörter: Probe Card

Im Allgemeinen wird die Probe Card als Einwegprodukt betrachtet, und Wartung ist unerlässlich, um ihre Leistung und Nützlichkeit sicherzustellen. Überlastung und die Ablagerung von Rückständen des Bindematerials des Wafers auf den Spitzen der Sonden oder Prüfnadeln können zu einem Anstieg des Widerstands führen und korrekte Messwerte verhindern.

Was zeigt eine Probe Card an?

Im Wesentlichen ist eine Probe Card eine Platine oder Schnittstelle, die zur Durchführung von Wafer-Tests auf Halbleiter-Wafern verwendet wird. Bevor sie hergestellt und ausgeliefert werden, werden die integrierten Schaltkreise auf dem Wafer über diese Verbindung zum automatischen Testgerät auf ihre elektrischen Eigenschaften und Leistung geprüft.

Im Kern dient die Probe Card als mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen dem elektronischen Testsystem und dem zu testenden Gerät. Jede Probe Card besteht aus den folgenden Komponenten:

Eine Probe Card ist ein Werkzeug, das zur Überprüfung von Silizium-Wafern während der Front-End-LSI-Fertigung eingesetzt wird. Eine Probe Card ist eine runde Leiterplatte (Leiterplatten) mit angeschlossenen Prüfstiften oder -nadeln.

Jeder LSI-Chip, der auf einem Wafer produziert wird, wird elektrisch geprüft, indem gleichzeitig mehrere auf der Leiterplatte positionierte Prüfstiftspitzen kontaktiert werden. Probe Cards erkennen offene und kurze Schaltungen und messen gleichzeitig elektrischen Strom und hohe Frequenzen. Eine Probe Card ist oft an den Prober eines Wafer-Testers angeschlossen und kommt während der Inspektion von oben mit einem Wafer-Chip auf einem Stage in Kontakt.

Beispiele für Probe Cards

Probe Cards können basierend auf ihrer Struktur klassifiziert werden, einschließlich der Ausrichtung und Befestigung der Sonden. Zwei Beispiel-Probe Cards und ihre Eigenschaften werden nachstehend vorgestellt.

Vertikale (fortschrittliche) Probe Card

Eine vertikale (fortschrittliche) Probe Card besteht aus einer Leiterplatte und einem Block, auf dem senkrechte Sonden angebracht sind. Diese Art von Sonde kann in einem Raster ausgerichtet oder zur Messung mehrerer Chips verwendet werden. Die Wartung ist einfach, da die Sonden separat ausgetauscht werden können. Darüber hinaus können Dellen minimiert werden, was nur geringen Schaden an den "Soldiers" verursacht. Die Produktionskosten sind jedoch recht hoch, was sie für Aluminium-Elektrodenpads auf Wafern ungeeignet macht.

Cantilever Probe Card

Die Nadeln einer Cantilever Probe Card bestehen aus Wolfram und anderen vergleichbaren Materialien. Diese Nadeln sind direkt auf einer Leiterplatte montiert.

Diese Art kann zu geringeren Kosten hergestellt werden als die vertikale Form. Ihre Sonden können auch mit engeren Abständen positioniert werden, um Aluminium-Pads aufzunehmen. Im Vergleich zum vertikalen Typ schränkt der Cantilever-Typ die Pin-Platzierung stärker ein und erzeugt größere Dellen. Diese Art erfordert auch, dass die Bediener Zeit und Aufwand für routinemäßige Wartungsarbeiten wie Reparatur und Justierung aufwenden.

Die Leiterplatte

Organisches Substrat (mehrschichtig)

Wir können auch sehen, dass diese Probe Card nun Teil eines Wafer-Testsystems ist, aber sie muss getestet werden, bevor sie in das Testsystem aufgenommen wird. Aufgrund erhöhter Leistungsanforderungen und Gerätebandbreite ist es notwendig, die Anforderung an eine hochleistungsfähige Strom- und Signalübertragung während des elektrischen Tests zu erfüllen. Diese Anforderungen treiben die mit dem Probe Card-Test verbundenen Probleme voran.

Die Probe Cards wurden so konzipiert, dass sie alle Pads des untersuchten Geräts mit den Sonden verbinden. Um eine Probe Card anfertigen zu lassen, muss der Benutzer dem Hersteller der Probe Card Leiterplatten die mechanischen Designs für das Gerätelayout oder eine Probe des Geräts zur Verfügung stellen.

Probe Cards können einfach sein, mit nur einer Sonde (einer Diode), oder komplex, mit bis zu tausend Sonden. Der Kabelanschluss an diese Probe Card (der mehr als 160 Pins umfassen kann) wird üblicherweise über einen Randstecker (bis zu 48 Pins) und ein Flachbandkabel hergestellt.

Wie funktionieren Probe Cards?

Betrachten Sie die Herstellung von Halbleitern als Beispiel dafür, wie der Prozess vereinfacht werden kann. Während des gesamten Siliziumproduktionsprozesses finden sich mehrere integrierte Schaltkreise.

Anschließend wird der Wafer geschnitten, verpackt und versendet. Allerdings muss der Betrieb der Schaltkreise vor der Verpackung validiert werden. Die Prüfkarte wird verwendet, um bei den elektrischen Tests zu assistieren. Diese Prüfkarte wird in einen Prober eingeführt, der dann an den Tester angeschlossen wird, um einen elektrischen Kanal zwischen dem Tester und dem Halbleiterwafer bereitzustellen. Diese Prüfkarte verbindet sich dann mit den IC-Chip-Pads auf dem Wafer über ihre metallischen Nadeln oder Elemente und überträgt die elektrischen Daten und wesentlichen Testparameter.

Da der Kopf des Testers mit den Pads oder Metallbumps auf diesem Wafer verbunden sein muss, um elektrische Daten zu übertragen, kann der Prober als solcher betrachtet werden. Diese Sonde wird verwendet, um die Prüfkarte anzudocken, sie zum Wafer abzusenken und zu warten, bis die Bumps oder Nadeln Kontakt herstellen, bevor Strom durch die Verbindungen fließen darf. Das Abreiben der Oxidschicht und die Verbindung mit dem darunterliegenden Metall erfordern die Bewegung dieser Prüfnadeln, wenn sie mit den Metallbumps auf dem Wafer in Kontakt kommen.

Fortschrittliche Prüftypen

Die Vielfalt der heute verfügbaren Prüfkarten bei der Entscheidung, welche Art von Karte zur Prüfung der Wafer verwendet werden soll, zeigt, dass sich die Prüftechnologie in den letzten Jahren stark verbessert hat. Werfen wir einen Blick auf die vielen Arten fortschrittlicher Sonden:

Vertikalsonde

Diese Vertikalsonden sind Karten, die zur Untersuchung von Multi-Die-Geräten wie Allzweck-Mikrocomputern und Logik verwendet werden. Es ist eine ausgezeichnete Wahl für Hochfrequenz- und Winzpad-Wafer, da diese Nadeln im Allgemeinen kurz sind und vertikal um das Substrat angeordnet sind.

MEMS-SP

Diese Art von Sonde nutzt die Vorteile der MEMS-Technologie und ermöglicht gleichzeitig eine sehr genaue und zuverlässige Prüfung von Mikroprozessoren und Logikgeräten mit dieser Prüfkarte. Die fortschrittlichste Prüftechnologie auf dem Markt ist als MEMS oder Mikro-Elektro-Mechanisches System bekannt. Mit nur einer Landung kann sie eine Verbindung zum Wafer herstellen.

U-Probe-Karten sind sehr nützlich für das Testen von Speichergeräten. Sie können den Wafer, der etwa 12 Zoll lang ist, mit einer einzigen Abwärtsberührung oder einem Kontakt kontaktieren.

Sie kann überall, an jedem Ort auf dem Halbleiterwafer, verwendet werden und erzeugt einen gleichmäßigen Schrubbeffekt für die besten Ergebnisse.

Warum wird die Prüfkarten-Leiterplatte verwendet?

Im Folgenden sind die häufigsten Gründe aufgeführt, warum Prüfkarten-Leiterplatten eingesetzt werden. Dazu gehören Manipulatorbeschränkungen, Gerätelayout und Fertigung. Lassen Sie uns nun jeden davon im Detail besprechen.

Manipulatorgrenzen

Ein typischer Prober könnte ohne Verwendung der Prüfkarte nur 8 bis 12 manuelle Manipulatoren um eine Plattformöffnung platzieren. Darüber hinaus muss der Bediener jede Prüfspitze manuell einstellen, was ein zeitaufwändiger und arbeitsintensiver Vorgang ist.

Layout des Geräts

Prüfkarten sind nützlich, wenn ein Benutzer ein Gerät mit einer großen Anzahl von Pins (>12) prüfen muss.

Produktion

Für Prüfanwendungen in der Produktion werden Prüfkarten umfangreich genutzt. Produktionsanwendungen können so einfach wie eine Diode mit einer Sonde oder so komplex wie integrierte Schaltkreise mit Hunderten von Sonden sein.

Diese Prüfkarte kann elektrisch mit dem Prüfgerät verbunden und physisch mit dem Prober angedockt werden. Der Hauptzweck besteht darin, eine elektrische Verbindung zwischen der Prüfausrüstung und den Schaltkreisen des Wafers herzustellen, um die Validierung und Prüfung dieser Schaltkreise vor dem Schneiden und Verpacken zu ermöglichen. Sie besteht aus einer Leiterplatte und mehreren Kontaktkomponenten, die normalerweise aus Metall bestehen, aber auch aus anderen Materialien gefertigt sein können. Um die Produktionskosten zu senken und die Produktivität zu steigern, entwerfen und fertigen wir ein umfassendes Sortiment an Hochleistungs-Prüfkarten.