Die wichtige Rolle der Probe Card PCB bei Halbleitertests

Inhaltsverzeichnis

Was bedeutet eine mit einer Sondenkarte bedruckte Leiterplatte?

Eine Probe Card fungiert als Oberflächenschicht oder Plattform, die elektrische und mechanische Verbindungen zwischen dem zu testenden Gerät und dem elektronischen Testsystem ermöglicht. Jede Probe Card besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer Leiterplatte und einem organischen Substrat. Das Testen von Halbleiterkomponenten in jeder Phase der Herstellung ist unerlässlich, um eine perfekte Leistung und Zuverlässigkeit der integrierten Schaltkreise zu gewährleisten. Die Schnittstelle, die diese gründliche Bewertung ermöglicht, ist die Probe Card, eine komplexe Montage die mikroskopisch kleine Chip-Pads kontaktiert, um Testsignale zu übertragen. Das Herzstück jeder fortschrittlichen Probe Card PCB ist eine spezielle Leiterplatte (PCB) hergestellt für extreme Anforderungen. Probe Card PCBs spielen eine entscheidende, anspruchsvolle Rolle in der Halbleiterproduktion.

probe card pcb
Abbildung 1: Probe Card PCB

Was macht die Probe Cards so wichtig?

Halbleiterhersteller benötigen Testmöglichkeiten, die nur Sondenkarten bieten können:
Anschließen an die Matrizenfelder
ICs enthalten Hunderttausende von Testpads, die nur wenige Mikrometer voneinander entfernt sind. Nur kleine Prüfspitzen können Kontakt diese oft anfälligen Schnittstellen.
Hochfrequenz-Signalübertragung
Die elektrische Validierung basiert auf der Anwendung von Multi-GHz-Testmustern auf Chips. Die Testkarten sorgen für die für genaue Messungen erforderliche Signalkonstanz.
Benutzerdefinierte Schnittstelle
Sondenkarten werden für das exakte Die-Layout jedes Chipdesigns entworfen. Dies optimiert die Verbindungen und vermeidet gleichzeitig Schäden.
Langlebigkeit unter Druck
Die Sondenspitzen müssen Millionen von Landezyklen auf den Pads aushalten. Die Karten halten diesen mechanisch und elektrisch anspruchsvollen Zyklen stand.
Signalstärke
Moderne Materialien und Konstruktionstechniken eliminieren Signalverzerrungen. Dies ermöglicht die Überprüfung der Chipleistung unter realen Bedingungen. Ohne Sondenkarten, die als wichtige frühe Verbindung zwischen dem Chip und dem Testsystemwürden die Bemühungen um die Halbleiterindustrie ineffizient werden.

Was macht eine wirksame Probe Card PCB aus?

Die Leiterplatte bildet die Grundlage jeder Sondenkarte. Daher müssen ihr Design, ihre Materialien und ihre Konstruktion so gestaltet und hergestellt werden, dass ihre extreme Qualität erhalten bleibt. Die folgenden Hauptmerkmale sollten berücksichtigt werden, um eine effektive Sondenkarte mit gedruckter Schaltung herzustellen:
Abmessungen im Mikromaßstab
Für die Schnittstelle zu den Die-Pads werden PCB-Merkmale wie Leiterbahnen und Zwischenräume auf Mikrometer genau skaliert. Durch den strengen Kontrollprozess werden Toleranzen von nur +/- 1 μm erreicht.
Hohe Lagenzahl
Fortschrittliche Designs erfordern Leiterplatten mit mehr als 30 Lagen, um komplizierte Verbindungen herzustellen. Dies ermöglicht eine hohe Dichte und Designkomplexität.
Fortgeschrittene Dielektrika
Verlustarme Polymermaterialien steuern das elektrische Verhalten bei Multi-GHz-Frequenzen. Konsistente dielektrische Eigenschaften sind für die gesamte Leiterplatte wichtig.
Präzise kontrollierte Impedanzen
Berechnete kleine Größen, Formen und Abstände steuern die charakteristischen Impedanzen. Dies passt zu den Chips und eliminiert Signalreflexionen oder Verzerrungen in Leiterplattenherstellung.
Laserbasierte Mikrobearbeitung
Ultraviolett- und CO2-Laser können Materialien mit extremer Präzision entfernen, bohren und schneiden. So lassen sich Öffnungen und Schlitze im Mikrometerbereich erzielen.
Strenge Prozesskontrolle
Die Herstellung von Leiterplatten erfolgt in streng kontrollierten Reinräumen mit umfassender Überwachung. Dadurch werden Prozessschwankungen und Fehler minimiert.

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Abbildung 2: Überlegungen zum Design der Probe Card PCB

Probe Card PCB Inspektionstest

Jede Leiterplatte wird vor der Integration der Sondenbestückung validiert. Die elektrischen Tests des 100% in Kombination mit der Präzisionsinspektion gewährleisten Perfektion. Die Leiterplatte der Sondenkarte muss ohne Kompromisse in Bezug auf Design, Materialien, Fertigung oder Prüfung entwickelt und hergestellt werden.

Warum eine so extreme Leiterplatte?

Es gibt gute Gründe, warum Sondenkarten so elegante Platinen erfordern:
Passende Matrizenlayouts und Dichten
PCB-Spur Die Positionen müssen perfekt mit den Positionen der Die-Pads abgestimmt sein. Ein dichter Multi-GHz-Chip erfordert eine unglaublich komplexe Platzierung der Verbindungen.
Hartes Radfahren überleben
Wiederholte Belastungen führen schnell zu einer Beeinträchtigung von Leiterplatten, die ohne Rücksicht auf die Haltbarkeit entwickelt wurden. Stabile Materialien und eine stabile Konstruktion verhindern ein frühzeitiges Versagen.
Ermöglicht High-Speed Signale
Unkontrollierbares elektrisches Verhalten verzerrt Signale, die bei Frequenzen von mehreren GHz übertragen werden. Eine sorgfältige Impedanzkontrolle und dielektrische Materialien verhindern dies.
Schutz für zerbrechliche Würfel
Leiterplatten und Chips werden anfälliger für Beschädigungen, wenn die Pads schrumpfen. Langlebige Messspitzen und eine präzise Ausrichtung verhindern Schäden.
Bereitstellung einer benutzerdefinierten Schnittstelle
Jede PCB-Design erfordert eine Sondenkarte, die für sein einzigartiges Layout und seine Testanforderungen entwickelt wurde. Flexible Leiterplatte Technologie unterstützt die schnelle Erneuerung des Designs. Die Leiterplatte der Sondenkarte muss eine ganze Reihe anspruchsvoller Anforderungen erfüllen, um ihrer Aufgabe gerecht zu werden.

Was sind die Ausfallmodi der Probe Card PCB?

Messkarten sind starken mechanischen und elektrischen Belastungen ausgesetzt, die die empfindlichen Leiterplatten mit der Zeit beschädigen können:

PCB-Pad Scheitern
Wiederholte Stöße mit der Sondenspitze können die feinen Strukturen des Pads zerbrechen. Dies kann die elektrischen Kontakte verändern und Abfall erzeugen.
Trace Cracking
Thermische Wechselbelastung führt zur Bildung von Mikrorissen in den Kupferbahnen. Diese mikroskopisch kleinen Risse unterbrechen dann die Signale.
Ablösung der Sonde
Die Bindung zwischen Sondenbasis und Kontaktflächen wird mit der Zeit schwächer. Dadurch werden selten elektrische Verbindungen geöffnet.
Korrosion
Selbst geringes Oxidationswachstum auf exponierten Kupferoberflächen verändert die Signaleigenschaften.
Dielektrischer Durchschlag
Konstante Hochfrequenz-Wechselstromsignale belasten mit der Zeit isolierende Dielektrika. Das daraus resultierende Versagen führt zu Quetschungen der Leitungen.
Mechanische Verzerrung
Jahrelanger Gebrauch kann die Leiterplatte von ihrer ursprünglichen Position abbringen. Diese gekippte Sonde positioniert und beschädigt die Verbindungen.
Die Vermeidung dieser Fehlermechanismen erfordert außergewöhnliche Materialien, Design, Herstellung, Handhabung und Wartung während des Designs und der Herstellung von Sondenkarten-Leiterplatten.

PCB
Abbildung 3: Gedruckte Leiterplatte

Warum die Qualität der Sondenkarte wichtig ist

Für Leiterplatte und Halbleiterherstellern sind außergewöhnliche Sondenkarten ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.
Maximierung der Ausbeute
Defekte Karten behindern die ordnungsgemäße Identifizierung schlechter Stanzformen und verringern den Ertrag.
Vorbeugung von Schäden an Stanzformen
Defekte Platinen beschädigen die empfindlichen Die-Pads und zerstören die Chips.

Probe Cards in elektronischen Geräten

Fahrzeuge, die mit Halbleitern ausgestattet sind, benötigen Sondenkarten, die:

● Langlebig genug für eine lange Lebensdauer im Automobilbetrieb.
● In der Lage, Chips unter extremen Temperaturen zu prüfen.
● in der Lage, Hochspannungs-Leistungselektronik zu testen.
● Geeignet für größere Wafergrößen, die in der Automobilindustrie üblich sind.

● Erweiterte Fahrerassistenzsysteme (ADAS)
● Batterie-Management-Systeme
● Informationen und Unterhaltung im Fahrzeug
● Beleuchtung und Sicherheitskontrollen

Fazit:

Eine Sondenkarte ist eine wichtige Technologie für die Qualitätskontrolle, die Inspektion und das Testen von Geräten, die getestet werden, sowie von elektronischen Systemen. Eine Prüfkarte besteht aus einer kreisförmigen Leiterplatte, die mit Prüfstiften oder Nadeln verbunden ist. Sie ist eine Plattform oder technologische Schnittstelle, die das Testen der Funktion eines elektronisches Gerät, Chip oder System vor der Verpackung. Für das Design und die Herstellung von Sondenkarte PCB (printed circuit boards)Um die Leistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatten zu verbessern, sollten einige wichtige Überlegungen und Punkte berücksichtigt werden.

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