A NYÁK-ok jelentősége a félvezető tesztelésében

A Terhelőlap (LB) egy speciálisan tervezett nyomtatott áramköri lap, amely mechanikai és elektromos kapcsolatként szolgál a tesztelő (ATE) és a tesztelt berendezés között. A Terhelőlapoknak meghatározott fizikai méreteik vannak és pontosan illeszkedniük kell a tesztelőbe. Általában egy terhelőlap két csatlakozási pontból áll: Egy interfész néz felfelé a tesztelő kezelőegysége felé. A kezelő egy automatizált fel- és lerakó egység, amely eltávolítja a DUT-ot a tálcáról és behelyezi a foglalatba. A második csatlakozási pont lefelé néz a tesztelő pogo-tűi felé. Ezek a tesztelő I/O portjai, amelyek elektromosan összekötik a tesztelőt a DUT-tal.

Terhelőlap tulajdonságok

Egy jól megépített LB elektromosan észrevehetetlen és nem ad torzítást vagy késleltetést a DUT jelekhez. A Terhelőlapnak képesnek kell lennie támogatni a tesztelőn végrehajtott összes tesztet és eléggé rugalmasnak kell lennie, hogy alkalmazkodjon a jövőbeli teszteléshez (például a tesztmegoldás kiterjesztésével, hogy tartalmazza a kváderegyenlő tesztelést).

Sok tesztmérnök arra törekszik, hogy minden aktív alkatrészt távol tartsanak a LB-től, és csak az ASIC működését lehetővé tevő passzív alkatrészek legyenek rajta. A Terhelőlap egyszerűsítésének irányzata abból a vágyból ered, hogy csökkentsék a meghibásodás valószínűségét a gyártási szakaszban, ami leállíthatná a gyártósort. A probléma javításához szükséges idő akkor csökken, amikor a Terhelőlap kifinomult.

Különböző tesztelők (ATE-k) különböző LB méreteket igényelnek. Mindazonáltal, minden Terhelőlap hasonló elemekből áll:

• Foglalat a DUT ASIC-hez, interfész párnákkal a tesztelő számára
• Merevítő növeli a mechanikai szilárdságot.
• Néhány alkatrész a DUT igényei alapján (R, C, stb.)
• Csatlakozók a Szondázó állomáshoz

 Bizonyos feltételek mellett, amellett, hogy egy interfész NYÁK, a LB tartalmazhat NYÁK-on belüli tesztelési képességeket is. Amikor a tesztelő önmagában nem tudja támogatni egy adott tesztfeladatot, az közvetlenül a LB-n is végrehajtható.

A terhelőlap konfigurációs szabályai

Egy Terhelőlapot szinte bármilyen tervező vagy NYÁK mérnök megtervezheti; az egyetlen szükséges dolog a teszt és a Terhelőlap alapvető fogalmainak ismerete. Egy LB gyakran RF4 anyagból készül és rendkívül vastag, legalább 20 réteggel.

A Terhelőlap tervezési szempontjai hasonlíthatók más NYÁK-okéhoz. Tápegység-elosztás, órajel-útválasztás, nagysebességű átviteli útválasztás, jelintegritás, vezetékhossz – ezek a tervezési elvek itt is érvényesek. Bizonyos feltételek mellett célszerű elektromos szimulációt végezni, különösen az RF jel teljesítményének biztosítása érdekében.

Miután a kialakítás elkészült, a következő lépés a lap szolgáltatások létrehozása/gyártása és a lap összeszerelése a különböző passzív vagy aktív alkatrészekkel és foglalatokkal.

A terhelőlap az ASIC tesztelési rendszer kulcsfontosságú összetevője. Készítsen robusztus, de egyszerű kialakítást, hogy kevesebb gyártási probléma legyen; ha lehetséges, tartalékoljon egy lapot tartalékként.

Bár mindig is volt igény a terhelőlap ellenőrzésére, a felületi szerelési technológia (SMT) felé való átállás növelte ezt az igényt. A rugós tűkkel rendelkező IC tesztfoglalatok egy nagy elektromechanikai érintkezést vezettek be a tesztcsatlakozó szerelvénybe, ami potenciálisan negatívan befolyásolhatja az IC csomag tesztelésének pontosságát és integritását.

Egy terhelőlap, más néven teszt interfész egység vagy teljesítmény NYÁK, összeköti a tesztelt integrált áramkört a parametrikus analizátor vagy az automatizált tesztberendezés (ATE) tesztfejével. Egy terhelőlap gyakran egy tesztfoglalatból vagy kontaktorból készül, amely tartja az IC-t és csatlakozik egy nyomtatott áramköri laphoz (NYÁK), más néven DUT vagy ATE laphoz, amely az ATE tesztfejéhez csatlakozik.

Ideális esetben a terhelőlap egy alapvetően egyszerű mechanikai és elektromos kapcsolatként szolgál az IC és az ATE között. Ez lehetővé teszi az IC áramköri integritásának és teljesítményének pontos és megbízható értékelését.

A terhelőlap folytonosságának tesztelése az integrált áramkör tesztelése előtt időt és pénzt takaríthat meg.

Terhelőlap Ellenőrzés

Három jelentős módszer létezik a terhelőlap teljesítményének ellenőrzésére. A legalapvetőbb módszer a manuális ellenőrzés. Az ilyen típusú tesztelés során egy ohmmérővel keresnek rövidzárlatokat vagy szakadásokat a tesztfoglalat-IC és a NYÁK-ATE kapcsolatok között.

Bár ennek a tesztelési módszernek korlátai vannak, költséghatékony lehet alacsony lábsszámú, általában 50 alatti eszközök esetén. Mindazonáltal ez a tesztelési megközelítés sem kivitelezhető, sem gazdaságos a sok kapcsolattal rendelkező komplex rendszerek esetén.

A spektrum másik végén ugyanazt a millió dolláros ATE-t használhatja, amelyet az eszközteszteléshez használ, a terhelőlap hitelesítésére. Ez a módszer költséges, nem hatékony, és kiolthatja a kritikus tesztforrásokat. Még ha az ATE nincs is teljesen kihasználva IC-tesztelésre, további szoftverek és különböző módosításokra lehet szükség a terhelőlap-ellenőrzés támogatásához.

Egy harmadik lehetőség egy speciális terhelőlap-tesztelő rendszer használata. Ennek általában alacsonyabb a költsége, mint az ATE-nek, és gyorsabb, megbízhatóbb tesztelési folyamata van, mint a manuális tesztelésnek.

Egy speciális tesztrendszer, hasonlóan a manuális vagy ATE-s terhelőlap-ellenőrzéshez, figyeli az ellenállást és a szivárgó áramokat, hogy biztosítsa, nincsenek szakadások vagy rövidzárlatok a csatolóhardverben. Egy speciális rendszer figyeli az áramköri ellenállást, a szivárgó áramokat és a kapacitást, és összehasonlítja azokat ismert értékekkel.

A tesztrendszer értékeli továbbá a különböző egyenirányító diódák, Zener-diódák és buszkombinációk teljesítményét. Ezenkívül a rendszerlehetőségek támogathatják a relék és a nagyfeszültségű alkatrészek tesztelését, amelyek a terhelőlap hardverében lehetnek jelen.

Egy gyakran felvetett kérdés, hogy az impedanciát értékelni kell-e a terhelőlap teszt részeként. Az impedancia és a terjedési késések a DUT-laptervezési folyamat eredményei, amely magában foglalja a tesztelést időtartomány-reflektométerekkel.

Egy speciális terhelőlap-tesztrendszer rugalmassága a különböző tesztfejek szimulálásában egy kulcsfontosságú jellemző. Széles körű tesztfej-szimulátorokat kell biztosítania a terhelőlapok teljesítményének pontos ellenőrzéséhez különböző ATE-típusokhoz.

Egy tesztrendszer rugalmassága és alkalmazkodóképessége szorosan összefügg azzal, hogy milyen gyorsan és hatékonyan cserélhető le egy tesztfej-szimulátor egy másikra. Egy speciális tesztrendszert a gyártó karbantartó létesítményében helyeznek el, nem a tesztpadlón, így a szerszámok és más diagnosztikai hardverek könnyen hozzáférhetők, ami jelentős plusz időt takarít meg.

Egy speciális terhelőlap-tesztrendszer néhány szimulációs lehetőséget is biztosít. Egy teszt behelyezhető egy kontaktoros foglalatba vagy tesztfoglalatba, hogy pont-pont ellenállás tesztet végezzen a foglalat érintkezői és a NYÁK tesztfej érintkezői között. Ez a módszer biztosítja a jó foglalat-NYÁK csatlakozást, ami különösen kritikus, amikor a foglalat a NYÁK-hoz van csatlakoztatva.

Alternatívaként egy rövidrezárt eszközt helyeznek a foglalatba. Ez a megközelítés egy ekvivalens visszatérő-útvonal ellenállás tesztet használ a folytonosság ellenőrzésére. Végül egy egyedi eszközszimulátor, amelyet gyakran az IC gyártó szolgáltat, ellenőrizheti a folytonosságot láncszem-ellenállás teszt segítségével.

Egy speciális terhelőlap-tesztrendszer hasznos továbbá az SMT foglalatokban lévő rugós érintkezők értékeléséhez és cseréjéhez. Az SMT interfészek tesztelhetők egy érintkező-ellenállás szerelvénnyel, mielőtt a terhelőlaphoz csatlakoztatnák. A szerelvény lehetővé teszi a meghibásodott rugós érintkezők offline diagnosztizálását és cseréjét is.

Ahogy a félvezető tervezők továbbra is olyan integrált áramköröket építenek be, amelyek több hardvert tömörítenek kisebb helyekre, nagyobb érintkezőszámokkal és szűkebb lépésközzel, az IC-csomag teljesítményének igazolása egyre nehezebbé válik. A terhelőtábla ellenőrzése az IC-tesztelés előtt időt és pénzt takaríthat meg. A dedikált terhelőtábla-tesztelő berendezések használata szélesebb mérési tartományon belül ellenőrzi a különböző terhelőtábla-kialakítások teljesítményét is. Végül lehetővé teszi a mérési adatok tárolását és összehasonlítását, hogy meghatározzák a táblák karbantartási és cseréjének ütemezését.