La PCB de la Tarjeta de Pruebas es un Aspecto Significativo del Sistema de Pruebas de Obleas de Semiconductores

Palabras clave: tarjeta de prueba

En general, la tarjeta de prueba se considera desechable, y el mantenimiento es esencial para garantizar su rendimiento y utilidad. La sobrecarga y la deposición de residuos del material de unión de la oblea en las puntas o agujas de la sonda pueden causar un aumento de la resistencia y dificultar las lecturas correctas.

¿Qué Indica una Tarjeta de Prueba?

En esencia, una tarjeta de prueba es una placa o interfaz utilizada para realizar pruebas de oblea en obleas de semiconductores. Antes de ser fabricados y entregados, los circuitos integrados en la oblea se verifican en cuanto a propiedades eléctricas y rendimiento a través de este enlace con el Equipo de Prueba Automático.

En esencia, la tarjeta de prueba actúa como una interfaz mecánica y eléctrica entre el sistema de prueba electrónico y el equipo que se está probando. Cada tarjeta de prueba comprende los siguientes componentes:

Una tarjeta de prueba es una herramienta utilizada para verificar obleas de silicio durante la fabricación de LSI en la etapa frontal. Una tarjeta de prueba es una placa de circuito impreso (PCB) circular con pines o agujas de sonda conectadas.

Cada chip LSI, que se produce en una oblea, se examina eléctricamente contactando simultáneamente varias puntas de pines de sonda posicionadas en la PCB. Las tarjetas de prueba detectan circuitos abiertos y cortocircuitos, además de medir corriente eléctrica y altas frecuencias. Una tarjeta de prueba suele estar acoplada al probador de obleas de un probador y, durante la inspección, entra en contacto desde arriba con un chip de la oblea situado en una plataforma.

Ejemplos de tarjetas de prueba

Las tarjetas de prueba pueden clasificarse según su estructura, incluida la alineación y fijación de las sondas. A continuación se presentan dos tarjetas de prueba de ejemplo y sus propiedades.

Tarjeta de prueba vertical (avanzada)

Una tarjeta de prueba vertical (avanzada) consiste en una PCB y un bloque sobre el cual se colocan sondas perpendiculares. Este tipo de sonda puede alinearse en una cuadrícula o usarse para medir varios chips. El mantenimiento es sencillo porque las sondas pueden cambiarse por separado. Además, las abolladuras pueden minimizarse, causando un daño mínimo a los soldados. Sin embargo, los costos de producción son bastante elevados, lo que la hace inadecuada para almohadillas de electrodos de aluminio en obleas.

Tarjeta de Sonda en Voladizo

Las agujas en una tarjeta de sonda en voladizo están compuestas de tungsteno y otros materiales comparables. Estas agujas se montan directamente en una PCB.

Este tipo puede crearse a un costo menor que la forma vertical. Sus sondas también pueden posicionarse con pasos más estrechos para acomodar almohadillas de aluminio. En comparación con el tipo vertical, el tipo en voladizo impone más restricciones en la colocación de pines y produce abolladuras más grandes. Este tipo también requiere que los operadores dediquen tiempo y esfuerzo al mantenimiento rutinario, como reparación y ajuste.

La Placa de Circuito Impreso

Sustrato orgánico (multicapa)

También podemos ver que esta Tarjeta de Prueba es ahora un componente de un sistema de prueba de obleas, pero necesita ser probada antes de ser incluida en el sistema de prueba. Debido al aumento de los requisitos de potencia y el ancho de banda del dispositivo, es necesario cumplir con el requisito de transmisión de potencia y señal de alto rendimiento durante las pruebas eléctricas. Estas demandas impulsan los problemas asociados con las pruebas de tarjetas de prueba.

Las tarjetas de prueba fueron diseñadas para hacer coincidir todas las almohadillas del equipo que se está examinando con las sondas. Para hacer crear una tarjeta de prueba, el usuario debe suministrar al fabricante de las PCBs de la tarjeta de prueba los diseños mecánicos para el diseño del dispositivo o una muestra del dispositivo.

Las tarjetas de prueba pueden ser básicas, con solo una sonda (un diodo), o complejas, con hasta mil sondas. La conexión por cable a esa tarjeta de prueba (que puede superar los 160 pines) se realiza comúnmente utilizando un borde con contactos (hasta 48 pines) y un cable plano.

¿Cómo Funcionan las Tarjetas de Prueba?

Considere la fabricación de semiconductores como un ejemplo de cómo simplificar el proceso. A lo largo del proceso de producción de silicio, se encuentran varios circuitos integrados.

Después de eso, la oblea se corta, se empaqueta y se envía. Sin embargo, el funcionamiento de los circuitos debe validarse antes del empaquetado. La tarjeta de prueba se utiliza para ayudar con las pruebas eléctricas. Esta tarjeta de prueba se inserta en un probador, que luego se conecta al tester, para proporcionar un canal eléctrico entre el tester y la oblea de semiconductor. Esta tarjeta de prueba luego se conecta a las almohadillas del chip de CI en la oblea con sus agujas o elementos metálicos, transmitiendo los datos eléctricos y los parámetros de prueba esenciales.

Dado que la cabeza del tester debe conectarse a las almohadillas o protuberancias metálicas en esa oblea para transferir datos eléctricos, el probador podría considerarse como tal. Esta sonda se utiliza para acoplar la tarjeta de prueba, bajarla a la oblea y esperar a que las protuberancias o agujas hagan contacto antes de permitir que la corriente fluya a través de las conexiones. Para eliminar la capa de óxido y conectarse al metal subyacente, se requiere el movimiento de estas agujas de prueba al entrar en contacto con las protuberancias metálicas de la oblea.

Tipos de Sondas Avanzadas

La variedad de tarjetas de prueba disponibles hoy en día al decidir qué tipo de tarjeta usar para probar las obleas demuestra que la tecnología de sondas ha mejorado enormemente en los últimos años. Veamos los muchos tipos de sondas avanzadas:

Sonda Vertical

Estas sondas verticales son tarjetas utilizadas para examinar dispositivos multi-dado, como microcomputadoras de propósito general y lógica. Es una excelente opción para obleas de alta frecuencia y almohadillas diminutas, ya que estas agujas son generalmente cortas y están dispuestas verticalmente sobre el sustrato.

MEMS-SP

Este tipo de sonda aprovecha los beneficios de la tecnología MEMS y también permite pruebas muy precisas y confiables de microprocesadores y dispositivos lógicos que utilizan esta tarjeta de prueba. La tecnología de sonda más avanzada del mercado se conoce como MEMS o Sistema Micro Electro Mecánico. Con un solo aterrizaje, puede establecer un enlace con la oblea.

Las tarjetas U-Probe son muy útiles para probar dispositivos de memoria. Puede contactar la oblea, que mide alrededor de 12 pulgadas de largo, con un solo toque o contacto descendente.

Puede usarse en cualquier lugar, en cualquier punto de la oblea de semiconductor, y genera un barrido uniforme para dar los mejores resultados.

¿Por qué se utiliza la PCB de la Tarjeta de Prueba?

Las siguientes son las razones más prevalentes por las que se utilizan las PCB de las tarjetas de prueba. Estas incluyen limitaciones del manipulador, diseño del dispositivo y fabricación. Ahora, repasemos cada una de ellas en profundidad.

Límites del Manipulador

Un probador típico solo podría colocar de 8 a 12 manipuladores manuales alrededor de una abertura del plato sin usar la tarjeta de prueba. Además, el operador debe ajustar manualmente cada punta de prueba, lo cual es una operación que consume mucho tiempo y mano de obra.

Diseño del dispositivo

Las tarjetas de prueba son útiles cuando un usuario necesita probar un dispositivo con un gran número de pines (>12).

Producción

Las aplicaciones de producción de pruebas hacen un uso extensivo de las tarjetas de prueba. Las aplicaciones de producción pueden variar desde algo tan simple como un diodo con una sonda hasta circuitos integrados complejos con cientos de sondas.

Esta tarjeta de prueba puede conectarse eléctricamente al instrumento de prueba y acoplarse físicamente con el probador. El propósito principal es establecer un enlace eléctrico entre el equipo de prueba y los circuitos de la oblea, permitiendo la validación y prueba de estos circuitos antes del corte y empaquetado. Consiste en una placa de circuito y varios componentes de contacto, que normalmente están compuestos de metal pero pueden estar construidos de otros materiales. Para ayudar a reducir los costos de producción y aumentar la productividad, diseñamos y fabricamos una gama completa de tarjetas de prueba de alto rendimiento.