Печатная плата пробной карты является важным аспектом системы тестирования полупроводниковых пластин

Ключевые слова: пробная карта

Как правило, пробная карта считается расходным материалом, и техническое обслуживание крайне важно для обеспечения её производительности и полезности. Перегрузка и осаждение частиц связующего материала пластины на кончиках пробников или пробных иглах могут вызвать увеличение сопротивления и помешать получению корректных показаний.

Что обозначает пробная карта?

По сути, пробная карта — это плата или интерфейс, используемый для тестирования полупроводниковых пластин. Перед изготовлением и поставкой электрические свойства и производительность интегральных схем на пластине проверяются через это звено, подключенное к автоматическому испытательному оборудованию.

По сути, пробная карта служит механическим и электрическим интерфейсом между электронной тестовой системой и тестируемым оборудованием. Каждая пробная карта состоит из следующих компонентов:

Пробная карта — это инструмент, используемый для проверки кремниевых пластин на этапе фронтального производства БИС. Пробная карта представляет собой круглую печатную плату (ПП) с подключенными пробными штырьками или иглами.

Каждый чип БИС, производимый на пластине, проверяется электрически путем одновременного контакта с несколькими кончиками пробных штырьков, расположенных на печатной плате. Пробные карты обнаруживают обрывы и короткие замыкания, а также измеряют электрический ток и высокие частоты. Пробная карта обычно крепится к пробнику тестера пластин и во время проверки вступает в контакт с чипом на пластине, расположенной на столике, сверху.

Примеры пробных карт

Пробные карты можно классифицировать по их структуре, включая выравнивание и фиксацию пробников. Ниже представлены два примера пробных карт и их свойства.

Вертикальная (продвинутая) пробная карта

Вертикальная (продвинутая) пробная карта состоит из печатной платы и блока, на котором размещены перпендикулярные пробники. Этот тип пробника может быть выровнен в сетке или использован для измерения нескольких чипов. Обслуживание простое, потому что пробники можно менять отдельно. Кроме того, вмятины могут быть минимизированы, причиняя минимальный вред контактным площадкам. Однако производственные затраты довольно высоки, что делает её непригодной для алюминиевых контактных площадок на пластинах.

Консольная пробная карта

Иглы на консольной пробной карте состоят из вольфрама и других сопоставимых материалов. Эти иглы напрямую монтируются на печатную плату.

Этот вид может быть создан с меньшими затратами, чем вертикальный. Его пробники также могут быть расположены с более узким шагом, чтобы соответствовать алюминиевым площадкам. По сравнению с вертикальным типом, консольный тип накладывает больше ограничений на размещение штырьков и создает более крупные вмятины. Этот вид также требует, чтобы операторы уделяли время и усилия регулярному техническому обслуживанию, такому как ремонт и регулировка.

Печатная плата

Органическая подложка (многослойная)

Мы также видим, что эта пробная карта теперь является частью системы тестирования пластин, но её необходимо протестировать, прежде чем включать в тестовую систему. Из-за возросших требований к мощности и полосе пропускания устройств необходимо удовлетворить потребность в высокопроизводительной передаче мощности и сигналов во время электрических испытаний. Эти требования порождают проблемы, связанные с тестированием пробных карт.

Пробные карты были разработаны так, чтобы сопоставлять все контактные площадки на исследуемом оборудовании с пробниками. Чтобы создать пробную карту, пользователь должен предоставить производителю печатных плат для пробных карт механические чертежи компоновки устройства или образец устройства.

Пробные карты могут быть простыми, с одним пробником (диодом), или сложными, с количеством пробников до тысячи. Кабельное соединение с такой пробной картой (которое может превышать 160 контактов) обычно выполняется с помощью краевого разъема (до 48 контактов) и ленточного кабеля.

Как работают пробные карты?

Рассмотрим производство полупроводников в качестве примера того, как упростить процесс. На протяжении всего процесса производства кремния обнаруживается несколько интегральных схем.

После этого пластину нарезают, упаковывают и отправляют. Однако работоспособность схем должна быть проверена перед упаковкой. Для помощи в электрическом тестировании используется пробная карта (probe card). Эта пробная карта вставляется в пробер (prober), который затем подключается к тестеру (tester), чтобы обеспечить электрический канал между тестером и полупроводниковой пластиной. Затем эта пробная карта соединяется с контактными площадками ИС-чипа на пластине своими металлическими иглами или элементами, передавая электрические данные и основные тестовые параметры.

Поскольку головка тестера должна быть подключена к контактным площадкам или металлическим буферам на этой пластине для передачи электрических данных, пробер можно рассматривать именно как такое устройство. Этот зонд используется для стыковки пробной карты, опускания её к пластине и ожидания контакта буферов или игл перед тем, как позволить току протекать по соединениям. Чтобы удалить слой окисла и соединиться с металлом под ним, требуется движение этих тестовых игл при их контакте с металлическими буферами на пластине.

Передовые типы пробных карт

Разнообразие пробных карт, доступных сегодня при решении, какой тип карты использовать для тестирования пластин, демонстрирует, что технология пробных карт значительно улучшилась в последние годы. Давайте рассмотрим множество видов передовых пробных карт:

Вертикальная пробная карта (Vertical Probe)

Эти вертикальные пробные карты используются для проверки многокристальных устройств, таких как универсальные микрокомпьютеры и логические схемы. Это отличный выбор для высокочастотных пластин и пластин с крошечными контактными площадками, поскольку эти иглы, как правило, короткие и расположены вертикально относительно подложки.

MEMS-SP

Этот тип пробной карты использует преимущества технологии MEMS, а также позволяет проводить очень точное и надежное тестирование микропроцессоров и логических устройств с её помощью. Самая передовая технология пробных карт на рынке известна как MEMS или микроэлектромеханическая система. Всего за одно приземление она может установить одно соединение с пластиной.

U-Probe карты чрезвычайно полезны для тестирования устройств памяти. Они могут контактировать с пластиной длиной около 12 дюймов одним касанием или контактом сверху вниз.

Она может использоваться в любом месте, в любой точке полупроводниковой пластины, и создает равномерное скольжение для достижения наилучших результатов.

Зачем используется печатная плата пробной карты?

Ниже приведены наиболее распространенные причины, по которым используются печатные платы пробных карт. К ним относятся ограничения манипулятора, компоновка устройства и производство. Теперь давайте подробно рассмотрим каждую из них.

Ограничения манипулятора

Типичный пробер без использования пробной карты мог разместить только от 8 до 12 ручных манипуляторов вокруг отверстия плиты. Более того, оператор должен вручную регулировать каждую пробную иглу, что является трудоемкой и ресурсозатратной операцией.

Компоновка устройства

Пробные карты полезны, когда пользователю необходимо проверить устройство с большим количеством выводов (>12).

Производство

В производственных приложениях для тестирования широко используются пробные карты. Производственные приложения могут варьироваться от простого диода с одним пробником до сложных интегральных схем с сотнями пробников.

Эта пробная карта может быть электрически подключена к испытательному прибору и физически состыкована с пробером. Основная цель — установить электрическую связь между испытательным оборудованием и схемами на пластине, что позволяет провести проверку и тестирование этих схем перед резкой и упаковкой. Она состоит из печатной платы и нескольких контактных элементов, которые обычно состоят из металла, но могут быть изготовлены из других материалов. Чтобы помочь снизить производственные затраты и повысить производительность, мы проектируем и производим широкий спектр высокопроизводительных пробных карт.