ATE,全稱Automated Test Equipment,是晶圓和芯片封裝之后,進行功能和性能自動化測試的設備。ATE設備可以進行芯片的參數測試、功能測試、性能測試、故障檢測、可靠性測試等,在半導體的制造過程中扮演著至關重要的角色。
芯片的生產流程用到的ATE PCB
如上圖,不同類型的ATE測試機需要不同的ATE板。
探針卡(Probe Card):探針卡用于測試未切割和未封裝的半導體器件,通過對晶圓上的每個芯片進行電氣測試,篩選出參數在要求范圍內的器件進行封裝。
負載板(Load Board):在Final Test測試設備上面需要用到負載板,負載板用于在器件封裝后對器件進行功能或性能測試,篩選出封裝后的不良器件。對于有高速接口的IC來講,對應的負載板通常會有嚴格的阻抗要求。
老化測試板(Burn-in Board,簡稱BIB):老化板(BIB)用于封裝后芯片的老化測試,如熱循環或加速開關循環,以暴露器件的早期失效故障。老化板的PCB材料必須能夠承受長時間和反復的高溫環境暴露,具有極高的可靠性。
隨著集成電路(IC)變得更小更復雜,ATE測試板的密度和復雜性也隨之增加。
Load Board的層數通常在30層以上,BGA pitch 通常在0.35到0.5mm,鉆孔到導體距離低于4mil,并行測試通道:4 sites、8 sites,到16 sites。對于PCB的層間對準、鉆孔精度、高厚徑比下的鍍銅和樹脂塞孔工藝都提出了更高的要求。
Probe Card上BGA的pitch通常在85~200um之間,高端的產品會在40~55um之間。精細線路接近封裝基板,如果線路超出PCB制程能力時,就需要使用封裝基板工藝的MLO/MLC轉接板,轉接之后進行測試。
轉接板示意圖
探針卡和高端ATE的PCB對平整度有很高的要求,翹曲率應控制在0.1%~0.2%以內。BGA區域的焊盤高度差應保持在50um(2mil)以內,更嚴格時要求范圍保持在25~28um(1mil)以內。
由于待測單元(DUT)區域通過探針與焊盤建立連接,因此對要求焊盤不能有凹陷或損壞,焊盤金面也不能有劃痕或粗糙度問題。
DUT Pad 平整度要求
高端ATE板要求指出阻抗公差為±5%,并且殘樁stub長度在8到12mil以下,由于阻抗要求嚴格,對于鍍層、蝕刻均勻性和背鉆工藝能力要求都十分嚴格。
明陽電路在復雜ATE板制造方面擁有豐富的經驗,例如高厚徑比鉆孔、脈沖鍍孔、DUT Pad和PCB的高平整度控制、<.002”的層間對準精度、ENCAP工藝和通孔鍵合技術。此外明陽電路擁有先進的PCB技術實驗室,可以進行新材料的驗證和可靠性測試。
圍繞ATE板批量很小,但需要快速交付的特點,明陽電路建立了一套高效的交付流程。在制造前的DFM溝通、工程制作、物料準備,制造過程中專線生產和訂單發貨后的售后服務,充分滿足芯片研發設計的周期需要。