La carte de circuit imprimé pour carte à pointes est un aspect significatif du système de test de tranches de semi-conducteurs

Mots-clés : carte à sonde

En général, la carte à sonde est considérée comme jetable, et sa maintenance est essentielle pour garantir ses performances et son utilité. La surcharge et le dépôt de débris provenant du matériau de liaison de la tranche sur les pointes des sondes ou les aiguilles de sonde peuvent provoquer une augmentation de la résistance et entraver les lectures correctes.

Qu'indique une Carte à Sonde ?

En substance, une carte à sonde est une carte ou une interface utilisée pour effectuer des tests sur les tranches de semi-conducteurs. Avant d'être fabriquées et livrées, les circuits intégrés sur la tranche sont vérifiés pour leurs propriétés électriques et leurs performances via ce lien vers l'Équipement de Test Automatique.

En essence, la carte à sonde sert d'interface mécanique et électrique entre le système de test électronique et l'équipement testé. Chaque carte à sonde comprend les composants suivants :

Une carte à sonde est un outil utilisé pour vérifier les tranches de silicium pendant la fabrication frontale des LSI. Une carte à sonde est un circuit imprimé circulaire avec des broches ou aiguilles de sonde connectées.

Chaque puce LSI, produite sur une tranche, est examinée électriquement en contactant simultanément plusieurs pointes de broches de sonde positionnées sur le circuit imprimé. Les cartes à sonde détectent les circuits ouverts et les courts-circuits tout en mesurant le courant électrique et les hautes fréquences. Une carte à sonde est souvent attachée au testeur de tranche (prober) et, pendant l'inspection, entre en contact avec une puce sur la tranche depuis le haut.

Exemples de cartes à sonde

Les cartes à sonde peuvent être classées en fonction de leur structure, y compris l'alignement et la fixation des sondes. Deux exemples de cartes à sonde et leurs propriétés sont présentés ci-dessous.

Carte à sonde verticale (avancée)

Une carte à sonde verticale (avancée) se compose d'un circuit imprimé et d'un bloc sur lequel des sondes perpendiculaires sont placées. Ce type de sonde peut être aligné en grille ou utilisé pour mesurer plusieurs puces. La maintenance est simple car les sondes peuvent être changées séparément. De plus, les empreintes peuvent être minimisées, causant des dommages minimes aux plots. Cependant, les coûts de production sont assez élevés, la rendant inadaptée aux plots d'électrodes en aluminium sur les tranches.

Carte à Sonde Cantilever

Les aiguilles d'une carte à sonde cantilever sont composées de tungstène et d'autres matériaux comparables. Ces aiguilles sont directement montées sur un circuit imprimé.

Ce type peut être créé à un coût moindre que la forme verticale. Ses sondes peuvent également être positionnées avec des pas plus étroits pour s'adapter aux plots en aluminium. Comparé au type vertical, le type cantilever impose plus de restrictions sur le placement des broches et produit des empreintes plus grandes. Ce type nécessite également que les opérateurs consacrent du temps et des efforts à la maintenance routinière telle que la réparation et l'ajustement.

Le Circuit Imprimé

Substrat organique (multicouche)

Nous pouvons également constater que cette carte à sonde fait maintenant partie d'un système de test de tranches, mais elle doit être testée avant d'être incluse dans le système de test. En raison de l'augmentation des besoins en puissance et de la bande passante des dispositifs, il est nécessaire de répondre à l'exigence de transmission haute performance de l'alimentation et du signal pendant les tests électriques. Ces demandes entraînent les problèmes associés au test des cartes à sonde.

Les cartes à sonde ont été conçues pour faire correspondre tous les plots de l'équipement examiné aux sondes. Pour faire créer une carte à sonde, l'utilisateur doit fournir au fabricant des circuits imprimés de cartes à sonde les conceptions mécaniques pour la disposition du dispositif ou un échantillon du dispositif.

Les cartes à sonde peuvent être basiques, avec une seule sonde (une diode), ou complexes, avec jusqu'à mille sondes. La connexion par câble à cette carte à sonde (qui peut dépasser 160 broches) est couramment réalisée en utilisant un connecteur à lames (jusqu'à 48 broches) et un câble ruban.

Comment Fonctionnent les Cartes à Sonde ?

Prenons la fabrication de semi-conducteurs comme exemple pour simplifier le processus. Tout au long du processus de production du silicium, plusieurs circuits intégrés sont présents.

Ensuite, la tranche est découpée, emballée et expédiée. Cependant, le fonctionnement des circuits doit être validé avant l'emballage. La carte de test (probe card) est utilisée pour assister les tests électriques. Cette carte de test est insérée dans un testeur de tranches (prober), qui est ensuite connecté au testeur, afin de fournir un canal électrique entre le testeur et la tranche de semi-conducteur. Cette carte de test se connecte ensuite aux plots du circuit intégré sur la tranche avec ses aiguilles ou éléments métalliques, transmettant les données électriques et les paramètres de test essentiels.

Étant donné que la tête du testeur doit être connectée aux plots ou aux bosses métalliques sur cette tranche pour transférer les données électriques, le testeur de tranches peut être considéré comme tel. Cette sonde est utilisée pour accueillir la carte de test, l'abaisser vers la tranche et attendre que les bosses ou aiguilles établissent le contact avant de permettre au courant de circuler à travers les connexions. Pour éliminer la couche d'oxyde et se connecter au métal en dessous, le mouvement de ces aiguilles de test est nécessaire lorsqu'elles entrent en contact avec les bosses métalliques sur la tranche.

Types de sondes avancés

La variété de cartes de test disponibles aujourd'hui, lorsqu'il s'agit de décider quel type de carte utiliser pour tester les tranches, démontre que la technologie des sondes s'est grandement améliorée ces dernières années. Examinons les nombreux types de sondes avancées :

Sonde verticale

Ces sondes verticales sont des cartes utilisées pour examiner les dispositifs multi-puces, tels que les micro-ordinateurs généralistes et les circuits logiques. C'est un excellent choix pour les tranches à haute fréquence et à petits plots, car ces aiguilles sont généralement courtes et disposées verticalement autour du substrat.

MEMS-SP

Ce type de sonde tire parti des avantages de la technologie MEMS tout en permettant des tests très précis et fiables des microprocesseurs et des dispositifs logiques utilisant cette carte de test. La technologie de sonde la plus avancée sur le marché est connue sous le nom de MEMS ou Micro Système Électro-Mécanique. Avec un seul atterrissage, elle peut établir une liaison avec la tranche.

Les cartes U-Probe sont très utiles pour tester les dispositifs de mémoire. Elles peuvent contacter la tranche, d'environ 12 pouces de long, avec un seul contact descendant.

Elles peuvent être utilisées n'importe où, à n'importe quel endroit sur la tranche de semi-conducteur, et elles génèrent un frottement uniforme pour donner les meilleurs résultats.

Pourquoi utilise-t-on un circuit imprimé de carte de test ?

Voici les raisons les plus courantes pour lesquelles les circuits imprimés de cartes de test sont utilisés. Celles-ci incluent les contraintes du manipulateur, la disposition du dispositif et la fabrication. Maintenant, examinons chacune d'elles en détail.

Limites du manipulateur

Un testeur de tranches typique ne pourrait placer que 8 à 12 manipulateurs manuels autour d'une ouverture de plateau sans utiliser la carte de test. De plus, l'opérateur doit ajuster manuellement chaque pointe de sonde, ce qui est une opération longue et laborieuse.

Disposition du dispositif

Les cartes de test sont utiles lorsqu'un utilisateur a besoin de sonder un dispositif avec un grand nombre de broches (>12).

Production

Les applications de test en production utilisent largement les cartes de test. Les applications de production peuvent aller d'une simple diode avec une sonde à des circuits intégrés complexes avec des centaines de sondes.

Cette carte de test peut être connectée électriquement à l'instrument de test et accueillie physiquement par le testeur de tranches. L'objectif principal est d'établir une liaison électrique entre l'équipement de test et les circuits de la tranche, permettant la validation et le test de ces circuits avant le découpage et l'emballage. Elle se compose d'un circuit imprimé et de plusieurs composants de contact, normalement composés de métal mais pouvant être fabriqués en d'autres matériaux. Pour aider à réduire les coûts de production et augmenter la productivité, nous concevons et fabriquons une gamme complète de cartes de test haute performance.