在半导体方面,功能、密度和芯片集成的进步给测试带来了新的挑战。测试插座解决方案克服了传统垂直弹簧探头和悬臂擦洗接触设计所带来的挑战,在性能和可靠性水平上得到了提高。
集成电路(IC)设计者正越来越多使用QFN(方形扁平无引脚)封装,使得尺寸更小。但电气要求和性能仍需要得到保证。QFN是一种无引脚封装,呈正方形或矩形,封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘用来导热。QFN封装堆栈高度非常薄,成为许多设计的理想选择,但它们也给测试和测量过程带来了一些挑战。为了满足这些测试挑战,需要鲁棒级别、高可靠和电气“清洁”的测试插座解决方案。
非常薄的QFN封装
随着逻辑芯片变得越来越先进,我们看到的针数、功耗和BGA封装结构也相应增加。然而,对于大多数模拟、混合信号、功率和射频设备,功率和引脚计数在电气性能和可靠性方面处于次要地位。这些产品主要使用传统工艺制造,往往有少量的I/O连接。制造商利用QFN封装来提高电气性能,同时减少产品尺寸、重量和空间。
QFN封装采用传统的邦定和成型封装技术。使用“near chip scale”基板,以及大的“ePad”。ePad完全包含在模塑封装体中。QFN消除了QFP和SOIC封装面临的许多可靠性挑战和其它问题。当QFN焊接到PCB上时,连接尽可能短,而且除了某些热膨胀系数(CT)考虑外,非常坚固。QFN的特点是在矩形封装体的中心有一个非常大的接地垫,这不仅促进了优异的电气性能,而且大大提高了散热性能。QFN ePad中的热量可以向下吸入到PCB的热孔中,大大提高了稳定性和性能。
QFN的测试和测量需要确保在数万次的拔插上具有稳健和可靠的性能,同时保持极其干净的信号路径。在许多情况下,被测试设备(DUT)的射频要求将超过10 GHz或以上,必须仔细管理电感规格,以及极低的接触电阻。与此同时,成本必须降到最低。
为了平衡这些需求,工程师们寻找一种具有路径短、信号路径高度控制和机械结构强大的测试插座解决方案。机械结构中一个需要特别考虑的关键因素是用于连接插座到自动测试设备(ATE)的PCB加载板表面垫上的磨损率。负载板的成本通常超过5万到7.5万美元,这使得插座驱动必须对表面垫造成尽可能少的损坏。如果测试插座导致衬垫损坏,测试操作团队可能需要重新安装PCB的表面衬垫,或者更换整个PCB。
Smiths Interconnect公司的 Kepler 测试插座是一个经过验证的解决方案,它平衡了当今先进的QFN封装集成电路的电气目标和大容量制造(HVM)要求。专为手动、工作台和HVM生产测试而设计,该测试插座在一次冲程中提供两个运动轴,为不到20ghz的测试应用提供优异的电气、电感和接触电阻性能。接触点的X-Y轴运动对PCB加载板垫的影响与垂直弹簧探头相同,允许数万次循环,接近零维护。Kepler 测试插座与现有的QFN偏置插座解决方案兼容,用于要求高的IC应用。
Smiths Interconnect公司的 Kepler 测试插座
随着芯片更新变得更快和更复杂,评估和鉴定过程正在发展,需要在更短的测试时间内提供更高的测试可靠性。为了实现这些目标,新一代的测试和测量组件具有优化的设计和优越的机械性能。当今的测试过程是帮助设计师成功地设计新产品并使其快速推向市场的重要一步。
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