Het Belang van Load Boards in Halfgeleidertesten

De Load Board (LB) is een speciaal ontworpen printplaat die dient als een mechanische en elektrische verbinding tussen de tester (ATE) en het te testen apparaat. Load Boards hebben specifieke fysieke afmetingen en moeten precies in de tester passen. In de regel bestaat een load board uit twee aansluitpunten: Eén interface wijst omhoog naar de handler-eenheid van de tester. De handler is een geautomatiseerde pick-and-place unit die de DUT van de plaat verwijdert en in de socket plaatst. Het tweede aansluitpunt wijst omlaag naar de pogo-pennen van de tester. Dit zijn de IO-poorten van de tester, die de tester elektrisch verbinden met de DUT.

Load Board Eigenschappen

Een goed geconstrueerde LB is elektrisch onmerkbaar en voegt geen vervorming of vertraging toe aan de DUT-signalen. De Load Board moet in staat zijn om alle tests die op de tester worden uitgevoerd te ondersteunen en voldoende flexibel zijn om toekomstige tests te accommoderen (bijvoorbeeld door de testoplossing uit te breiden om quad parallel testen te omvatten).

Veel testingenieurs streven ernaar om alle actieve componenten van de LB te houden en alleen de passieve componenten te hebben die nodig zijn om de ASIC-functionaliteit mogelijk te maken. De trend om de Load Board te verbeteren komt voort uit de wens om de kans op een storing tijdens de productiefase te verkleinen, wat de productielijn zou kunnen doen stoppen. De tijd die nodig is om een probleem op te lossen, komt naar voren wanneer de Load Board wordt verfijnd.

Verschillende testers (ATE's) vereisen wisselende LB-maten. Echter, alle Load Boards bestaan uit dezelfde elementen:

• Socket voor DUT ASIC met interface pads voor tester
• Versteviger verhoogt mechanische sterkte.
• Enkele componenten gebaseerd op DUT-behoeften (R, C, etc.)
• Connectoren voor de Probe-kaart

In specifieke omstandigheden kan de LB, naast een aansluitpuntprintplaat te zijn, ook on-board testmogelijkheden bevatten. Wanneer de tester alleen een bepaalde testtaak niet kan ondersteunen, kan deze rechtstreeks op de LB worden uitgevoerd.

Ontwerpregels voor de load board

Een Load Board kan door vrijwel elke lay-out- of printplaatontwerper worden ontworpen; het enige vereiste is een basisbegrip van de test- en Load Board-concepten. Een LB is vaak samengesteld uit RF4-materiaal en is extreem dik, met minimaal 20 lagen.

Load Board ontwerpoverwegingen zijn vergelijkbaar met die voor andere printplaten. Voedingsverdeling, kloksignaalroutering, hoogfrequente transmissieroutering, signaalintegriteit, draadlengte — deze ontwerpstandaarden zijn hier ook van toepassing. In bepaalde omstandigheden is het verstandig om enkele elektrische simulaties uit te voeren, met name om RF-signaalprestaties te garanderen.

Nadat de lay-out voltooid is, is de volgende stap het maken/produceren van de printplaat en het assembleren van de printplaat met de verschillende passieve of actieve componenten en sockets.

De load board is een cruciaal onderdeel van het ASIC-testsysteem. Maak een robuust maar eenvoudig ontwerp om minder assemblageproblemen te garanderen; houd indien mogelijk één board achter de hand als reserve.

Hoewel er altijd een vereiste is geweest voor load board-verificatie, heeft de overgang naar oppervlaktemontagetechnologie (SMT) de vraag vergroot. IC-testsockets met springprobes hebben een grote elektromechanische contactinbreng geïntroduceerd in de testconnectorassemblage, wat mogelijk een negatieve invloed kan hebben op de testnauwkeurigheid en -integriteit van het IC-pakket.

Een load board, ook wel bekend als een testinterface-eenheid of een performance board, verbindt de te testen geïntegreerde schakeling met de testkop van de parametrische analyzer of geautomatiseerde testapparatuur (ATE). Een load board is vaak gemaakt van een test socket of contactor die een IC vasthoudt en verbonden is met een printplaat, ook wel bekend als een DUT- of ATE-board, die aansluit op de testkop van een ATE.

Bij voorkeur dient de loadboard als een relatief eenvoudig mechanisch en elektrisch contact tussen de IC en de ATE. Dit maakt een nauwkeurige en betrouwbare beoordeling van de circuitintegriteit en prestaties van de IC mogelijk.

Het testen van een loadboard op continuïteit voordat het wordt gebruikt om een geïntegreerd circuit te testen, kan tijd en geld besparen.

Loadboard Verificatie

Er zijn drie belangrijke benaderingen voor het verifiëren van de prestaties van een loadboard. De meest basale methode is handmatige verificatie. Bij dit soort testen wordt met een ohmmeter gezocht naar kortsluitingen of onderbrekingen tussen de test socket-naar-IC en de printplaat-naar-ATE verbindingen.

Hoewel deze testmethode beperkingen heeft, kan het kosteneffectief zijn voor apparaten met een laag aantal pinnen, meestal onder de 50. Voor complexe systemen met veel verbindingen is deze testaanpak echter noch praktisch noch verstandig.

Aan de andere kant van het spectrum zou men dezelfde miljoenen kostende ATE die voor apparaattesten wordt gebruikt, kunnen inzetten om het loadboard te valideren. Deze methode is duur, inefficiënt en kan cruciale testmiddelen verspillen. Zelfs als de ATE niet volledig wordt benut voor IC-testen, kunnen extra software en andere aanpassingen nodig zijn om loadboardverificatie te ondersteunen.

Een derde optie maakt gebruik van een gespecialiseerd loadboard-testsysteem. Dit heeft over het algemeen lagere kosten dan ATE en een sneller en betrouwbaarder testproces dan handmatig testen.

Een gespecialiseerd testsysteem, in tegenstelling tot handmatige of ATE loadboardverificatie, bewaakt weerstand en lekstromen om te garanderen dat er geen open of kortgesloten circuits zijn in de interfacehardware. Een specifiek systeem bewaakt circuitweerstand, lekstromen en capaciteit en vergelijkt deze met bekende waarden.

Het testsysteem evalueert ook de prestaties van verschillende gelijkrichtdiodes, zenerdiodes en buscombinaties. Bovendien kunnen systeemopties het testen van relais en hoogspanningscomponenten ondersteunen die mogelijk in de loadboardhardware zijn opgenomen.

Een veelgevraagd punt is of impedantie moet worden beoordeeld als onderdeel van de loadboardtest. Impedantie en voortplantingsvertragingen zijn een gevolg van het DUT-board ontwerpproces, dat testen met behulp van tijd-domein reflectometers omvat.

De flexibiliteit van een gespecialiseerd loadboard-testsysteem in het nabootsen van verschillende testkoppen is een sleutelkenmerk. Het moet een breed scala aan testkop-emulatoren bieden om de prestaties van loadboards voor verschillende ATE-types nauwkeurig te verifiëren.

De flexibiliteit en aanpasbaarheid van een testsysteem zijn nauw verbonden met hoe snel en efficiënt de ene testkop-emulator door een andere kan worden vervangen. Een specifiek testsysteem staat in de serviceafdeling van een fabrikant in plaats van op de testvloer, zodat gereedschappen en andere diagnostische apparatuur gemakkelijk toegankelijk zijn, wat aanzienlijk extra tijd bespaart.

Een gespecialiseerd loadboard-testsysteem biedt ook verschillende emulatiemogelijkheden. Een test kan in een contacter of testsocket worden geplaatst om een punt-naar-punt weerstandstest uit te voeren tussen de socketcontacten en de printplaat testkopcontacten. Deze aanpak garandeert een goede socket-naar-printplaat aansluiting, wat vooral cruciaal is wanneer de socket aan de printplaat is bevestigd.

Een alternatief is het installeren van een kortgesloten apparaat in de socket. Deze aanpak gebruikt een gelijke retourpad-weerstandstest om continuïteit te verifiëren. Ten slotte kan een aangepast apparaatemulator, vaak verstrekt door de IC-fabrikant, continuïteit controleren met behulp van een daisy-chain weerstandstest.

Een gespecialiseerd loadboard-testsysteem is ook nuttig voor het evalueren en vervangen van veercontacten in SMT-sockets. De SMT-interfaces kunnen worden getest met behulp van een contactweerstandsopstelling voordat ze aan het loadboard worden bevestigd. De opstelling maakt ook offline diagnose en vervanging van defecte veercontacten mogelijk.

Naarmate halfgeleiderontwerpers doorgaan met het integreren van IC's die meer hardware in compactere ruimtes laden, met grotere aantallen pinnen en kleinere afstanden, zal het bevestigen van de prestaties van IC-verpakkingen steeds moeilijker worden. Het verifiëren van de belastingsplaat voordat deze wordt gebruikt voor IC-testen kan zowel tijd als geld besparen. Het gebruik van toegewijde testapparatuur voor belastingsplaten controleert ook de prestaties van verschillende belastingsplaatontwerpen met een breder meetbereik. Uiteindelijk maakt het opslaan en vergelijken van meetgegevens mogelijk om onderhouds- en vervangingsschema's voor de platen op te stellen.