7月 24, 2024
探针卡自动化测试如何节省时间和成本
什么是半导体探针卡？
半导体探针卡是集成电路在晶圆级测试过程中，连接集成电路与测试设备的电气和机械接口。
探针卡与集成电路的焊盘接触，使测试设备能够向集成电路发送电信号并测量其响应。这有助于在集成电路封装和发货前识别出任何缺陷或故障。
总而言之，探针卡在确保半导体芯片的质量和功能方面发挥着至关重要的作用：其结构必须无缺陷，以确保准确可靠地验证集成电路的完整性和性能。
半导体探针卡的缺陷
半导体探针卡是设计得非常精确的印刷电路板，因为它们包含能与集成电路上微小焊盘接触的显微探针。作为精密仪器，制造过程中的任何缺陷都会对其正确功能产生重大影响。
最常见的探针卡缺陷包括：
- 短路
- 开路引脚
- 开路轨迹
- 插座到电路板连接不良
- 网络中断
- 插座接触不良
- 元件性能弱
- 继电器性能弱
- 电流泄漏
这些只是可能困扰探针卡的一些构造缺陷。即使是很小的瑕疵也可能在测试过程中造成重大问题，可能导致有缺陷的集成电路未被发现或合格的集成电路被拒绝。因此，在探针卡制造过程中维持严格的质量控制措施至关重要。
如何测试半导体探针卡
半导体探针卡通常使用与探针卡最终将在集成电路测试期间使用的相同类型的半导体测试仪进行测试。在测试仪上运行专门为探针卡设计的诊断程序。
尽管这种做法很常见，但它存在几个缺点：
- 成本高昂：半导体测试仪是昂贵的设备，用其进行探针卡测试会占用其进行集成电路测试的主要功能，影响生产效率
- 测试开发耗时长：为每种探针卡设计开发全面的诊断程序可能非常耗时
- 诊断能力不足：在半导体测试仪上执行的功能测试无法检测探针卡上所有可能的缺陷
- 维修时间长：当检测到缺陷时，测试仪无法提供精确的错误信息。无法识别缺陷部件，也未提供维修指南：需要测试工程师进行深入且耗时的分析来维修探针卡
- 未检测到隐藏故障：不影响探针卡直接功能的缺陷可能会在生产中造成不稳定或故障
为了克服这些限制，使用与实际的半导体测试仪分开的专用测试设备可能会更方便。这些测试仪使用飞行探针与探针卡上指定的测试点接触，并进行完整的电气测试。
半导体探针卡测试设备
SPEA飞行探针测试仪非常适合对各种类型的探针卡进行全面测试，准确验证每个元件和网络的正确功能和参数值，从而检测任何工艺缺陷或元件故障。它们能够识别故障元件，检测工艺缺陷（如开路引脚或短路），识别性能超出规格的元件以及接近使用寿命末期的“弱”元件（如继电器）。
测试是在测试仪之外进行的，无需在目标集成电路测试仪上花费数小时，同时使探针卡测试不再需要专家工程师的在场。对于发现的每个缺陷，都提供了精确的诊断信息，从而大大减少了修复探针卡所需的专业知识和时间。
SPEA飞行探针测试仪不需要任何特定应用的硬件：测试仪可以从探针卡的CAD数据开始，在几小时内自动生成测试程序。即使缺少CAD数据，该系统也能够执行逆向工程，这对于生成测试程序或复制探针卡本身非常有用。
对缺陷半导体探针卡进行故障排除
即使过去性能良好的探针卡也可能在其生命周期内出现故障。在这些情况下，即使对最有经验的维修工程师来说，对缺陷探针卡进行故障排除以确定故障的根本原因也可能是一个耗时的过程。
SPEA飞行探针测试仪不仅可用于测试组装后的新探针卡。其精确的探测能力、测量精度和精确诊断也为缺陷探针卡的故障排除和维修后的性能验证带来了巨大的附加值。
当探针卡在半导体测试设备上使用时出现故障时，SPEA飞行探针测试仪简化了维修过程。只需运行飞行探针测试程序，即可在测试仪外获得故障部件的精确诊断，从而将集成电路测试仪的停机时间减少到几分钟，同时最大限度地减少维修时间。此外，在将探针卡送回生产线之前，还可以轻松地在SPEA飞行探针测试仪上进行维修后的验证，以获得全面的测试覆盖。
监控半导体探针卡的性能
SPEA飞行探针测试仪不仅能够检测探针卡故障，还能通过在真实工作条件下应用来监控关键部件的关键参数。这种“压力测试”不仅能够指示继电器在测试时刻的正确工作情况，还能够指示其接触的退化状态。基于这些信息，可以预防性地更换可能即将损坏的部件，从而大大减少现场故障和随之而来的停机时间。
在没有CAD的情况下构建半导体探针卡副本
如果缺少探针卡的文档和原理图，SPEA飞行探针测试仪能够自动重建电路板数据：自动生成网络表、电气原理图、零件表和CAD数据。此逆向工程操作的结果可用于生成要在探针卡上运行的飞行探针测试程序，或用于制作探针卡副本。
结论
测试半导体探针卡是确保整个集成电路（IC）制造过程质量和可靠性的关键步骤：通过确保探针卡的正常功能，制造商可以防止有缺陷的集成电路进入市场，提高生产良率，并保持测试结果的一致性。
