A PCB da Sonda de Teste é um Aspecto Significativo do Sistema de Teste de Wafers de Semicondutores

Palavras-chave: sonda de teste

Em geral, a sonda de teste é considerada descartável, e a manutenção é essencial para garantir seu desempenho e utilidade. Sobrecarga e a deposição de detritos do material de ligação da pastilha nas pontas das sondas ou agulhas de teste podem causar aumento da resistência e prejudicar leituras corretas.

O Que Indica uma Sonda de Teste?

Em essência, uma sonda de teste é uma placa ou interface usada para realizar testes em pastilhas de semicondutores. Antes de serem fabricados e entregues, os circuitos integrados na pastilha são verificados quanto às propriedades elétricas e desempenho através desta ligação ao Equipamento de Teste Automático.

Em essência, a sonda de teste atua como uma interface mecânica e elétrica entre o sistema de teste eletrônico e o equipamento que está sendo testado. Cada Sonda de Teste compreende os seguintes componentes:

Uma sonda de teste é uma ferramenta usada para verificar pastilhas de silício durante a fabricação de LSI de front-end. Uma sonda de teste é uma placa de circuito impresso (PCB) circular com pinos ou agulhas de teste conectados.

Cada chip LSI, que é produzido em uma pastilha, é examinado eletricamente pelo contato simultâneo de várias pontas de pinos de teste posicionadas na PCB. As sondas de teste detectam circuitos abertos e curtos, além de medir corrente elétrica e altas frequências. Uma sonda de teste é frequentemente acoplada ao testador de pastilha e, durante a inspeção, entra em contato com um chip da pastilha em um palco por cima.

Exemplos de sondas de teste

As sondas de teste podem ser classificadas com base em sua estrutura, incluindo alinhamento e fixação da sonda. Dois exemplos de sondas de teste e suas propriedades são apresentados abaixo.

Sonda de teste vertical (avançada)

Uma sonda de teste vertical (avançada) consiste em uma PCB e um bloco no qual as sondas perpendiculares são colocadas. Este tipo de sonda pode ser alinhado em uma grade ou usado para medir vários chips. A manutenção é simples porque as sondas podem ser trocadas separadamente. Além disso, as marcas podem ser minimizadas, causando dano mínimo aos soldados. No entanto, os custos de produção são bastante elevados, tornando-a inadequada para almofadas de eletrodos de alumínio em pastilhas.

Sonda de Teste Cantilever

As agulhas em uma sonda de teste cantilever são compostas de tungstênio e outros materiais comparáveis. Estas agulhas são montadas diretamente em uma PCB.

Este tipo pode ser criado a um custo menor do que a forma vertical. Suas sondas também podem ser posicionadas com espaçamentos mais estreitos para acomodar almofadas de alumínio. Quando comparado ao tipo vertical, o tipo cantilever impõe mais restrições na colocação dos pinos e produz marcas maiores. Este tipo também exige que os operadores dediquem tempo e esforço à manutenção de rotina, como reparo e ajuste.

A Placa de Circuito Impresso

Substrato orgânico (multicamada)

Também podemos ver que esta Sonda de Teste é agora um componente de um sistema de teste de pastilha, mas precisa ser testada antes de ser incluída no sistema de teste. Devido ao aumento das necessidades de energia e largura de banda do dispositivo, é necessário atender ao requisito de transmissão de energia e sinal de alto desempenho durante os testes elétricos. Estas demandas impulsionam os problemas associados ao teste de sondas de teste.

As sondas de teste foram projetadas para corresponder a todas as almofadas no equipamento que está sendo examinado com as sondas. Para ter uma sonda de teste criada, o usuário deve fornecer ao fabricante das PCBs da sonda de teste os projetos mecânicos para o layout do dispositivo ou uma amostra do dispositivo.

As sondas de teste podem ser básicas, com apenas uma sonda (um diodo), ou complexas, com até mil sondas. A conexão por cabo nessa sonda de teste (que pode exceder 160 pinos) é comumente feita usando um dedo de borda (até 48 pinos) e um cabo de fita.

Como Funcionam as Sondas de Teste?

Considere a fabricação de semicondutores como um exemplo de como simplificar o processo. Ao longo do processo de produção de silício, vários circuitos integrados são encontrados.

Depois disso, a bolacha é cortada, embalada e enviada. No entanto, a operação dos circuitos deve ser validada antes da embalagem. A sonda de teste é usada para auxiliar nos testes elétricos. Esta sonda de teste é inserida em um prober, que é então acoplado ao testador, para fornecer um canal elétrico entre o testador e a bolacha de semicondutor. Esta sonda de teste então se conecta aos terminais do chip CI na bolacha com suas agulhas ou elementos metálicos, transmitindo os dados elétricos e os parâmetros de teste essenciais.

Como a cabeça do testador deve ser conectada aos terminais ou soldas metálicas naquela bolacha para transferir dados elétricos, o prober pode ser pensado como tal. Esta sonda é usada para acoplar a sonda de teste, abaixá-la até a bolacha e aguardar que as soldas ou agulhas façam contato antes de permitir que a corrente flua através das conexões. Remover a camada de óxido e conectar-se ao metal abaixo requer o movimento dessas agulhas de teste ao entrarem em contato com as soldas metálicas na bolacha.

Tipos Avançados de Sondas

A variedade de sondas de teste disponíveis hoje ao decidir qual tipo de cartão usar para testar as bolachas demonstra que a tecnologia de sondas melhorou muito nos últimos anos. Vamos dar uma olhada nos muitos tipos de sondas avançadas:

Sonda Vertical

Estas sondas verticais são cartões usados para examinar dispositivos multi-die, como microcomputadores de uso geral e lógica. É uma excelente escolha para bolachas de alta frequência e com terminais minúsculos, pois essas agulhas são geralmente curtas e dispostas verticalmente em relação ao substrato.

MEMS-SP

Este tipo de sonda aproveita os benefícios da tecnologia MEMS, permitindo também testes muito precisos e confiáveis de microprocessadores e dispositivos lógicos utilizando esta sonda de teste. A tecnologia de sonda mais avançada do mercado é conhecida como MEMS ou Sistema Microeletromecânico. Com apenas um pouso, ela pode fazer uma conexão com a bolacha.

As sondas U são altamente úteis para testar dispositivos de memória. Ela pode contatar a bolacha, que tem cerca de 12 polegadas de comprimento, com um único toque ou contato descendente.

Pode ser usada em qualquer lugar, em qualquer ponto da bolacha de semicondutor, e gera uma limpeza uniforme para fornecer os melhores resultados.

Por que a PCB da Sonda de Teste é Usada?

As seguintes são as razões mais prevalentes pelas quais as PCBs de sonda de teste são utilizadas. Estas incluem limitações do manipulador, layout do dispositivo e fabricação. Agora, vamos abordar cada uma delas em profundidade.

Limites do Manipulador

Um prober típico poderia colocar apenas 8 a 12 manipuladores manuais ao redor de uma abertura do prato sem usar a sonda de teste. Além disso, o operador deve ajustar manualmente cada ponta de prova, o que é uma operação demorada e que exige muita mão de obra.

Layout do Dispositivo

As sondas de teste são úteis quando um usuário precisa testar um dispositivo com um grande número de pinos (>12).

Produção

Aplicações de produção de teste fazem uso extensivo de sondas de teste. As aplicações de produção podem variar desde algo tão simples quanto um diodo com uma sonda até algo tão complexo quanto circuitos integrados com centenas de sondas.

Esta sonda de teste pode ser conectada eletricamente ao instrumento de teste e acoplada fisicamente ao prober. O principal propósito é estabelecer uma ligação elétrica entre o equipamento de teste e os circuitos da bolacha, permitindo a validação e teste desses circuitos antes do corte e embalagem. Consiste em uma placa de circuito e vários componentes de contato, que normalmente são compostos de metal, mas podem ser construídos de outros materiais. Para ajudar a reduzir os custos de produção e aumentar a produtividade, projetamos e fabricamos uma gama abrangente de sondas de teste de alto desempenho.