負載板在半導體測試中的重要性

負載板（LB）是一種特殊設計的印刷電路板，它作為測試儀（ATE）與被測設備之間的機械和電氣連接。負載板具有明確的物理尺寸，必須精確地安裝在測試儀內。通常，一塊負載板包含兩個連接介面：一個介面朝上，面向測試儀的操作單元。操作單元是一個自動化的取放裝置，它將待測器件從托盤上取下並插入插座。第二個連接介面朝下，對準測試儀的彈簧探針。這些是測試儀的輸入/輸出端口，它們將測試儀與待測器件進行電氣連接。

負載板特性

一個設計精良的負載板在電氣上是難以察覺的，不會對待測器件信號增加任何失真或延遲。負載板應能夠支持在測試儀上執行的所有測試，並具有足夠的靈活性以適應未來的測試需求（例如，通過擴展測試解決方案以包含四通道並行測試）。

許多測試工程師的目標是將所有有源元件排除在負載板之外，只保留實現ASIC功能所需的被動元件。改進負載板的趨勢源於希望降低在組裝階段發生故障的可能性，這可能導致生產線停頓。當負載板出現問題時，修復所需的時間會顯著增加。

不同的測試儀需要不同尺寸的負載板。然而，所有負載板都由相似的元件組成：

• 用於容納ASIC待測器件的插座，並帶有與測試儀連接的介面焊盤
• 加強板以增加機械強度
• 根據待測器件需求的一些元件（電阻、電容等）
• 用於探針台的連接器

 在特定條件下，負載板除了作為連接介面板外，也可能包含板上測試功能。當僅靠測試儀無法支持某項特定測試任務時，可以直接在負載板上進行。

負載板的配置規則

負載板幾乎可以由任何佈局或印刷電路板工程師設計；唯一需要的是對測試和負載板概念的基本理解。負載板通常由RF4材料製成，厚度極大，至少有20層。

負載板的設計考慮因素與其他印刷電路板相似。電源分配、時鐘信號佈線、高速傳輸線佈線、信號完整性、線長——這些設計標準在此同樣適用。在某些情況下，進行一些電氣模擬是明智的，特別是為了確保射頻信號性能。

佈局完成後，接下來的步驟是創建/製造板層並將各種被動或有源元件及插座組裝到板上。

負載板是ASIC測試系統的關鍵組成部分。創建一個堅固而簡單的設計以確保更少的組裝問題；如果可能，保留一塊板作為備份。

雖然一直以來都有對負載板驗證的需求，但向表面貼裝技術（SMT）的轉變增加了這種需求。帶有彈簧探針的IC測試插座為測試連接器組件引入了巨大的機電接觸，這可能對IC封裝測試的準確性和完整性產生負面影響。

負載板，也稱為測試介面單元或性能板，將待測集成電路連接到參數分析儀或自動化測試設備（ATE）的測試頭。負載板通常由一個測試插座或接觸器（用於固定IC）和一個印刷電路板（也稱為DUT板或ATE板）組成，該印刷電路板連接到ATE的測試頭。

首選情況下，堆載板充當集成電路與自動測試設備之間一個基本直接的機械與電氣接觸介面。這有助於精確可靠地評估集成電路完整性與性能。

在使用堆載板測試集成電路前，先對其進行連續性測試，可節省時間與成本。

負載板驗證

驗證負載板性能主要有三種方法。最基本的方法是手動驗證。此類測試中，使用歐姆表檢查測試插座至集成電路以及印刷電路板至自動測試設備連接之間是否存在短路或開路。

儘管這種測試方法存在局限性，但對於引腳數較低（通常少於50個）的器件而言，可能具有成本效益。然而，對於具有大量連接的複雜系統，這種測試方法既不實用也不明智。

在光譜的另一端，您可以使用與器件測試相同的百萬美元級自動測試設備來驗證負載板。這種方法成本高昂、效率低下，且可能浪費關鍵測試資源。即使自動測試設備未完全用於集成電路測試，仍可能需要額外的軟件和其他修改來支持負載板驗證。

第三種選擇是使用專用的負載板測試系統。其成本通常低於自動測試設備，且測試過程比手動測試更快、更可靠。

專用測試系統（類似於手動或自動測試設備的負載板驗證）監測電阻與漏電流，以確保接口硬件中不存在開路或短路。專用系統監測電路電阻、漏電流和電容，並將其與已知特性進行比較。

該測試系統還評估各種整流二極管、齊納二極管和總線組合的性能。此外，系統選項可支持對可能包含在負載板硬件中的繼電器和高壓元件進行測試。

一個常被提及的問題是：阻抗是否應作為負載板測試的一部分進行評估？阻抗與傳播延遲是待測器件板設計過程的結果，該過程包括使用時域反射計進行測試。

專用負載板測試系統在模擬不同測試頭方面的靈活性是一個關鍵特性。它應提供廣泛的測試頭模擬器，以準確驗證各類自動測試設備所用負載板的性能。

測試系統的靈活性與適應性，與一個測試頭模擬器被另一個替換的速度和效率密切相關。專用測試系統通常設置在製造商的維護設施中而非測試車間，因此工具和其他診斷設備易於取用，可節省大量額外時間。

專用負載板測試系統還提供多種模擬可能性。可將測試件置入接觸器或測試插座，以執行插座觸點與印刷電路板測試頭觸點之間的點對點電阻測試。這種方法確保了良好的插座至印刷電路板端接，當插座連接到印刷電路板時尤其關鍵。

另一種方法是，在插座中安裝短路器件。此方法利用等效迴路電阻測試來驗證連續性。最後，通常由集成電路製造商提供的定制器件模擬器，可通過菊花鏈電阻測試來檢查連續性。

專用負載板測試系統對於評估和更換表面貼裝技術插座中的彈簧接觸件也很有用。表面貼裝技術接口可在連接到負載板之前，使用接觸電阻夾具進行測試。該工具還支持對故障彈簧接觸件進行離線診斷和更換。

隨著半導體設計師持續整合積體電路，將更多硬體裝載至更微小的空間，並擁有更高的引腳數量與更緊密的間距，驗證積體電路封裝效能將變得日益困難。在使用負載板進行積體電路測試前先行驗證，既能節省時間也能節省成本。使用專用的負載板測試設備，還能以更廣泛的測量範圍檢驗不同負載板設計的效能。最終，這將有助於儲存與比對測量數據，從而制定出負載板的維護與更換排程。