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半導體測試板(ATE)的分類及PCB加工要求

2024.07.27

什么是半導體測試板(ATE)?


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(shù)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。


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芯片的生產(chǎn)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(shù)在要求范圍內(nèi)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(huán)或加速開關循環(huán),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(huán)境暴露,具有極高的可靠性。 


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ATE板的PCB加工的要求


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。


對準精度和高縱橫比


Load Board的層數(shù)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。


超高密度測試接口


Probe Card上BGA的pitch通常在85~200um之間,高端的產(chǎn)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(zhuǎn)接板,轉(zhuǎn)接之后進行測試。



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轉(zhuǎn)接板示意圖


平整度


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(nèi)。BGA區(qū)域的焊盤高度差應保持在50um(2mil)以內(nèi),更嚴格時要求范圍保持在25~28um(1mil)以內(nèi)。


外觀質(zhì)量


由于待測單元(DUT)區(qū)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。



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DUT Pad 平整度要求


信號完整性


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ATE專精產(chǎn)品線


明陽電路在復雜ATE板制造方面擁有豐富的經(jīng)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(chǎn)和訂單發(fā)貨后的售后服務,充分滿足芯片研發(fā)設計的周期需要。


明陽電路ATE系列板介紹


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