La scheda Probe Card PCB è un aspetto significativo del sistema di test dei wafer a semiconduttore

Parole chiave: scheda a sonde

In generale, la scheda a sonde è considerata un componente a consumo, e la manutenzione è essenziale per garantirne le prestazioni e l'utilità. Il sovraccarico e il deposito di detriti del materiale legante del wafer sulle punte delle sonde o sugli aghi delle sonde possono causare un aumento della resistenza e ostacolare letture corrette.

Cosa Indica una Scheda a Sonde?

In sostanza, una scheda a sonde è un circuito stampato o un'interfaccia utilizzata per eseguire test sui wafer di semiconduttori. Prima di essere prodotti e consegnati, i circuiti integrati sul wafer vengono verificati per le proprietà elettriche e le prestazioni tramite questo collegamento all'Apparecchiatura di Test Automatica.

In sostanza, la scheda a sonde funge da interfaccia meccanica ed elettrica tra il sistema di test elettronico e l'apparecchiatura in fase di test. Ogni scheda a sonde comprende i seguenti componenti:

Una scheda a sonde è uno strumento utilizzato per controllare i wafer di silicio durante la produzione front-end di LSI. Una scheda a sonde è un circuito stampato (PCB) circolare con aghi o punte di sonda collegati.

Ogni chip LSI, che viene prodotto su un wafer, viene esaminato elettricamente contattando simultaneamente le punte di diversi aghi di sonda posizionati sul circuito stampato. Le schede a sonde rilevano circuiti aperti e cortocircuiti e misurano anche la corrente elettrica e le alte frequenze. Una scheda a sonde è spesso collegata al prober di un tester di wafer e, durante l'ispezione, entra in contatto dall'alto con un chip su un palco.

Esempi di schede a sonde

Le schede a sonde possono essere classificate in base alla loro struttura, inclusi l'allineamento e il fissaggio delle sonde. Di seguito sono presentati due esempi di schede a sonde e le loro proprietà.

Scheda a sonde verticale (avanzata)

Una scheda a sonde verticale (avanzata) consiste in un circuito stampato e un blocco su cui sono posizionate sonde perpendicolari. Questo tipo di sonda può essere allineato a griglia o utilizzato per misurare diversi chip. La manutenzione è semplice perché le sonde possono essere cambiate separatamente. Inoltre, le ammaccature possono essere ridotte al minimo, causando danni minimi ai "soldati". Tuttavia, i costi di produzione sono piuttosto elevati, rendendola inadatta per i pad di elettrodo in alluminio sui wafer.

Scheda a Sonde a Sbalzo

Gli aghi su una scheda a sonde a sbalzo sono composti da tungsteno e altri materiali comparabili. Questi aghi sono montati direttamente su un circuito stampato.

Questo tipo può essere creato a un costo inferiore rispetto alla forma verticale. Le sue sonde possono anche essere posizionate con passo più stretto per adattarsi ai pad in alluminio. Rispetto al tipo verticale, il tipo a sbalzo impone maggiori restrizioni sul posizionamento dei pin e produce ammaccature più grandi. Questo tipo richiede anche che gli operatori dedichino tempo e sforzo alla manutenzione di routine come riparazione e regolazione.

Il Circuito Stampato

Substrato organico (multistrato)

Possiamo anche vedere che questa Scheda a Sonde è ora un componente di un sistema di test dei wafer, ma deve essere testata prima di essere inclusa nel sistema di test. A causa dell'aumento delle esigenze di potenza e della larghezza di banda del dispositivo, è necessario soddisfare il requisito di trasmissione di potenza e segnale ad alte prestazioni durante i test elettrici. Queste esigenze guidano i problemi associati al test delle schede a sonde.

Le schede a sonde sono state progettate per far corrispondere tutti i pad dell'apparecchiatura in esame alle sonde. Per far realizzare una scheda a sonde, l'utente deve fornire al produttore dei circuiti stampati per schede a sonde i disegni meccanici per il layout del dispositivo o un campione del dispositivo.

Le schede a sonde possono essere semplici, con una sola sonda (un diodo), o complesse, con fino a mille sonde. Il collegamento via cavo a quella scheda a sonde (che può superare i 160 pin) è comunemente realizzato utilizzando un bordo a dita (fino a 48 pin) e un cavo a nastro.

Come Funzionano le Schede a Sonde?

Prendiamo la fabbricazione dei semiconduttori come esempio di come semplificare il processo. Durante tutto il processo di produzione del silicio, si trovano diversi circuiti integrati.

Successivamente, il wafer viene tagliato, imballato e spedito. Tuttavia, il funzionamento dei circuiti deve essere convalidato prima dell'imballaggio. La scheda a sonde viene utilizzata per assistere nei test elettrici. Questa scheda a sonde viene inserita in un prober, che viene poi collegato al tester, per fornire un canale elettrico tra il tester e il wafer di semiconduttore. Questa scheda a sonde si collega quindi ai pad del chip IC sul wafer con i suoi aghi o elementi metallici, trasmettendo i dati elettrici e i parametri di test essenziali.

Poiché la testa del tester deve essere collegata ai pad o ai rilievi metallici su quel wafer per trasferire i dati elettrici, il prober potrebbe essere pensato come tale. Questa sonda viene utilizzata per agganciare la scheda a sonde, abbassarla sul wafer e attendere che i rilievi o gli aghi stabiliscano il contatto prima di permettere alla corrente di fluire attraverso le connessioni. Per rimuovere lo strato di ossido e connettersi al metallo sottostante è necessario il movimento di questi aghi di prova quando entrano in contatto con i rilievi metallici sul wafer.

Tipi di Sonde Avanzate

La varietà di schede a sonde disponibili oggi, quando si decide quale tipo di scheda utilizzare per testare i wafer, dimostra che la tecnologia delle sonde è migliorata notevolmente negli ultimi anni. Diamo un'occhiata ai molti tipi di sonde avanzate:

Sonda Verticale

Queste sonde verticali sono schede utilizzate per esaminare dispositivi multi-die, come microcomputer generici e logica. È una scelta eccellente per wafer ad alta frequenza e con pad minuscoli poiché questi aghi sono generalmente corti e disposti verticalmente attorno al substrato.

MEMS-SP

Questo tipo di sonda sfrutta i vantaggi della tecnologia MEMS consentendo anche test molto precisi e affidabili di microprocessori e dispositivi logici utilizzando questa scheda a sonde. La tecnologia di sonda più avanzata sul mercato è nota come MEMS o Micro Electro Mechanical System. Con un solo atterraggio, può stabilire un collegamento al wafer.

Le schede U-Probe sono estremamente utili per testare dispositivi di memoria. Può contattare il wafer, che è lungo circa 12 pollici, con un singolo tocco o contatto verso il basso.

Può essere utilizzata ovunque, in qualsiasi punto del wafer di semiconduttore, e genera una pulitura uniforme per fornire i migliori risultati.

Perché si Utilizza il PCB per le Schede a Sonde?

Le seguenti sono le ragioni più comuni per cui vengono utilizzati i PCB per schede a sonde. Questi includono vincoli del manipolatore, layout del dispositivo e fabbricazione. Ora, esaminiamo ciascuno di essi in dettaglio.

Limiti del Manipolatore

Un prober tipico potrebbe posizionare solo da 8 a 12 manipolatori manuali attorno a un'apertura del piano senza utilizzare la scheda a sonde. Inoltre, l'operatore deve regolare manualmente ogni punta della sonda, operazione che richiede tempo e fatica.

Layout del Dispositivo

Le schede a sonde sono utili quando un utente ha bisogno di testare un dispositivo con un gran numero di pin (>12).

Produzione

Le applicazioni di produzione di test fanno ampio uso di schede a sonde. Le applicazioni di produzione possono variare da semplici come un diodo con una sonda a complesse come circuiti integrati con centinaia di sonde.

Questa scheda a sonde può essere collegata elettricamente allo strumento di test e agganciata fisicamente al prober. Lo scopo principale è stabilire un collegamento elettrico tra l'apparecchiatura di test e i circuiti del wafer, consentendo la convalida e il test di questi circuiti prima del taglio e dell'imballaggio. È composta da una scheda a circuito stampato e diversi componenti di contatto, che sono normalmente composti di metallo ma possono essere costruiti con altri materiali. Per aiutare a ridurre i costi di produzione e aumentare la produttività, progettiamo e produciamo una gamma completa di schede a sonde ad alte prestazioni.