L'Importance des Cartes de Charge dans les Tests de Semi-conducteurs

La carte de charge (LB) est un circuit imprimé spécialement conçu qui sert de liaison mécanique et électrique entre l'analyseur (ATE) et l'équipement testé. Les cartes de charge ont des dimensions physiques spécifiques et doivent s'adapter avec précision à l'intérieur de l'analyseur. En règle générale, une carte de charge est composée de deux points d'interface : Une interface face à l'unité de manipulation de l'analyseur. Le manipulateur est une unité robotisée de pick-and-place qui retire le DUT du plateau et l'insère dans le socle. Le second point d'interface est orienté vers le bas, en direction des broches pogo de l'analyseur. Ce sont les ports d'entrée/sortie de l'analyseur, qui connectent électriquement l'analyseur au DUT.

Propriétés de la carte de charge

Une LB bien construite est électriquement imperceptible et n'ajoute aucune distorsion ni délai aux signaux du DUT. La carte de charge doit être capable de supporter tous les tests effectués sur l'analyseur et être suffisamment flexible pour s'adapter aux futurs tests (par exemple, en étendant la solution de test pour inclure des tests quad en parallèle).

De nombreux ingénieurs de test visent à garder tous les composants actifs hors de la LB et à n'avoir que les composants passifs nécessaires pour permettre la fonctionnalité de l'ASIC. La tendance à simplifier la carte de charge provient du désir de réduire la probabilité d'une panne pendant la phase d'assemblage, ce qui pourrait entraîner l'arrêt de la ligne de production. Le temps nécessaire pour résoudre un problème apparaît lorsque la carte de charge est raffinée.

Différents analyseurs (ATE) nécessitent des tailles de LB variables. Cependant, toutes les cartes de charge sont composées des mêmes éléments :

• Socle pour l'ASIC DUT avec des pastilles d'interface pour l'analyseur
• Un renfort augmente la résistance mécanique.
• Quelques composants selon les besoins du DUT (R, C, etc.)
• Connecteurs pour l'étage de sonde

Dans des conditions spécifiques, en plus d'être une carte d'interface, la LB peut également intégrer des capacités de test embarquées. Lorsque l'analyseur seul ne peut pas supporter une tâche de test particulière, celle-ci peut être conduite directement sur la LB.

Règles de configuration pour la carte de charge

Une carte de charge peut être conçue par pratiquement n'importe quel concepteur de mise en page ou de circuit imprimé ; la seule exigence est une compréhension fondamentale des concepts de test et de carte de charge. Une LB est souvent composée de matériau RF4 et est extrêmement épaisse, avec au moins 20 couches.

Les considérations de conception de la carte de charge sont comparables à celles des autres circuits imprimés. La distribution de l'alimentation, le routage des signaux d'horloge, le routage des transmissions à haute vitesse, l'intégrité du signal, la longueur des pistes — ces normes de conception s'appliquent ici également. Dans certaines conditions, il est judicieux d'effectuer des simulations électriques, notamment pour garantir les performances des signaux RF.

Une fois la mise en page finalisée, l'étape suivante consiste à créer/fabriquer les cartes et à assembler la carte avec les différents composants passifs ou actifs et les socles.

La carte de charge est un composant crucial du système de test ASIC. Créez une conception robuste mais simple pour garantir moins de problèmes d'assemblage ; conservez si possible une carte de secours.

Bien qu'il y ait toujours eu une exigence de validation de la carte de charge, le passage à la technologie de montage en surface (SMT) a accru la demande. Les socles de test CI avec des ressorts de test ont introduit un important contact électromécanique dans l'ensemble du connecteur de test, ce qui peut potentiellement affecter négativement la précision et l'intégrité des tests de boîtier de CI.

Une carte de charge, également appelée unité d'interface de test ou carte de performance, connecte le circuit intégré en cours de test à la tête de test de l'analyseur paramétrique ou de l'équipement de test automatisé (ATE). Une carte de charge est souvent constituée d'un socle de test ou d'un contacteur qui maintient un CI et se fixe à un circuit imprimé (PCB), également appelé carte DUT ou ATE, qui se connecte à la tête de test d'un ATE.

Idéalement, la carte de charge sert de contact mécanique et électrique essentiellement simple entre le circuit intégré et l'ATE. Cela permet une évaluation précise et fiable de l'intégrité et des performances du circuit du CI.

Tester une carte de charge pour la continuité avant de l'utiliser pour tester un circuit intégré peut faire gagner du temps et de l'argent.

Vérification de la Carte de Charge

Il existe trois approches majeures pour vérifier les performances de la carte de charge. La méthode la plus élémentaire est la vérification manuelle. Dans ce type de test, un ohmmètre recherche des courts-circuits ou des coupures entre les connexions de la prise de test au CI et du circuit imprimé à l'ATE.

Bien que cette méthode de test ait des limites, elle peut être économique pour les dispositifs à faible nombre de broches, généralement inférieur à 50. Cependant, cette approche de test n'est ni praticable ni judicieuse pour les systèmes complexes avec de nombreuses connexions.

À l'autre extrémité du spectre, vous pourriez utiliser le même ATE d'un million de dollars que vous utilisez pour les tests de dispositifs pour valider la carte de charge. Cette méthode est coûteuse, inefficace et peut gaspiller des ressources de test critiques. Même si l'ATE n'est pas entièrement utilisé pour les tests de CI, des logiciels supplémentaires et d'autres modifications pourraient être nécessaires pour supporter la vérification de la carte de charge.

Une troisième option utilise un système de test de carte de charge spécifique. Il a généralement un coût inférieur à celui d'un ATE et un processus de test plus rapide et plus fiable que le test manuel.

Un système de test spécifique, comme la vérification manuelle ou par ATE de la carte de charge, surveille la résistance et les courants de fuite pour garantir qu'il n'y a ni coupure ni court-circuit dans le matériel d'interface. Un système spécifique surveille la résistance du circuit, les courants de fuite et la capacité, et les compare à des valeurs connues.

Le système de test évalue également les performances de différentes diodes redresseuses, diodes Zener et combinaisons de bus. De plus, les options du système peuvent supporter le test des relais et des composants haute tension qui pourraient être inclus dans le matériel de la carte de charge.

Un point souvent soulevé est de savoir si l'impédance devrait être évaluée comme élément du test de la carte de charge. Les délais d'impédance et de propagation sont le résultat du processus de conception de la carte du DUT, qui inclut des tests utilisant des réflectomètres dans le domaine temporel.

La flexibilité d'un système de test de carte de charge spécifique pour reproduire différentes têtes de test est une caractéristique clé. Il doit fournir une large gamme de simulateurs de tête de test pour vérifier avec précision les performances des cartes de charge pour différents types d'ATE.

La flexibilité et l'adaptabilité d'un système de test sont étroitement liées à la rapidité et à l'efficacité avec laquelle un simulateur de tête de test peut être remplacé par un autre. Un système de test spécifique est installé dans l'atelier de maintenance du fabricant plutôt que sur le plancher de test, donc les outils et autres équipements de diagnostic sont facilement accessibles, permettant d'économiser encore plus de temps.

Un système de test de carte de charge spécifique offre également plusieurs possibilités de simulation. Un test peut être placé dans un contacteur ou une prise de test pour effectuer un test de résistance point à point entre les contacts de la prise et les contacts de la tête de test du circuit imprimé. Cette approche garantit une bonne terminaison prise-circuit imprimé, ce qui est particulièrement critique lorsque la prise est connectée au circuit imprimé.

Alternativement, installez un dispositif court-circuité dans la prise. Cette approche utilise un test de résistance de chemin de retour équivalent pour vérifier la continuité. Enfin, un simulateur de dispositif personnalisé, souvent fourni par le fabricant du CI, peut vérifier la continuité en utilisant un test de résistance en chaîne.

Un système de test de carte de charge spécifique est également utile pour évaluer et remplacer les contacteurs à ressort dans les prises SMT. Les interfaces SMT peuvent être testées en utilisant un dispositif de test de résistance de contact avant d'être assemblées sur la carte de charge. L'appareil permet également le diagnostic hors ligne et le remplacement des contacteurs à ressort défaillants.

Alors que les concepteurs de semi-conducteurs continuent d'intégrer des circuits intégrés qui embarquent davantage de composants dans des espaces plus réduits, avec un nombre de broches plus élevé et des pas plus serrés, la validation des performances des boîtiers de CI deviendra de plus en plus difficile. Vérifier la carte de charge avant de l'utiliser pour les tests de CI permet d'économiser à la fois du temps et de l'argent. Utiliser un équipement de test dédié pour les cartes de charge permet également de vérifier les performances de différentes conceptions de cartes de charge avec une gamme de mesure plus étendue. Enfin, cela permettra de stocker et de comparer les données de mesure pour établir des calendriers de maintenance et de remplacement des cartes.