有效測試QFN 封裝芯片的測試解決方案

隨著(zhù)邏輯芯片越來(lái)越先進(jìn),我們看到引腳數、功耗和 BGA 封裝結構也相應增加和復雜。然而,對于大多數模擬、混合信號、功率和射頻器件來(lái)說(shuō),功率和引腳數在電氣性能和可靠性面前都是次要的。這些器件主要采用傳統(>16 nm)工藝節點(diǎn)制造,往往只有少量的輸入輸出( I/O )腳數連接和成組電源連接。在既有嚴苛的電氣性能要求,又對芯片外形尺寸、薄型占位面積要求盡量小的應用中,QFN 封裝(方形扁平無(wú)引腳封裝)由于具有良好的電和熱性能、體積小、重量輕成為許多IC設計工程師的理想選擇,但QFN也給測試和測量過(guò)程帶來(lái)了一些挑戰。

QFN封裝圖

QFN封裝使用傳統的引線(xiàn)鍵合和模塑封裝技術(shù)來(lái)保護硅芯片。它們還在外圍使用 "接近芯片級 "焊盤(pán)布局,以及大型 "ePad "或 "外露焊盤(pán)"。由于電氣焊盤(pán)完全包含在模塑封裝體的輪廓內,QFN 解決了先前 QFP 和 SOIC 封裝技術(shù)在運用時(shí)遇到的可操作性和可靠性方面的許多難題。QFN封裝的底部中央位置通常有一個(gè)大面積裸露焊盤(pán)用來(lái)導熱,這個(gè)焊盤(pán)可做直接散熱通道,用于傳導封裝體內芯片工作產(chǎn)生的熱量;焊盤(pán)經(jīng)過(guò)表面貼裝后直接焊接在電路板(PCB: printed circuit board)上,PCB散熱孔可以把多余的功耗擴散到銅接地板中吸收多余的熱量,極大提升了芯片的散熱性。

QFN器件的測試與測量評估可確保在數十萬(wàn)次插入后仍能保持穩定可靠的性能,同時(shí)保持極為干凈的信號路徑。在許多情況下,被測芯片器件(DUT)的射頻要求超過(guò)10GHz或更高的射頻要求。在這種情況下,測試團隊必須仔細管控電感參數,以及保證足夠低的接觸電阻。與此同時(shí),還必須盡量降低成本。

為了平衡這些需求,工程師們尋求一種信號路徑短、受控性強、機械結構堅固的測試插座解決方案。采用的測試插座機械結構中需要特別考慮的是用于連接插座和自動(dòng)測試設備 (ATE) 的 PCB 電路板表面焊盤(pán)的磨損率。PCB電路板的成本昂貴,通常在 50,000 至 75,000 美元。如果測試插座造成焊盤(pán)損壞,測試操作團隊可能需要重新電鍍PCB線(xiàn)路板的表面焊盤(pán),更糟的情況下甚至可能需要更換整個(gè)印刷電路板,因此測試插座對表面焊盤(pán)的磨損要盡可能的小。

史密斯英特康最新發(fā)布的Kepler(開(kāi)普勒)刮擦測試插座克服了傳統垂直彈簧探針和懸臂擦洗觸點(diǎn)設計所帶來(lái)的挑戰,主要應用于測試高性能計算機、可穿戴設備以及汽車(chē)芯片,將測試性能和可靠性提升到了一個(gè)新的水平。

Kepler 刮插測試插座可同時(shí)兼顧當今先進(jìn)QFN 封裝集成電路的電氣目標和大批量制造 (HVM) 要求。這款測試插座專(zhuān)為手動(dòng)、臺式和 HVM 生產(chǎn)測試而設計,可在一個(gè)行程中實(shí)現雙軸運動(dòng),為 20GHz以下的測試應用提供市面同類(lèi)產(chǎn)品最佳的電氣長(cháng)度、電感和接觸電阻。Kepler觸頭的 X-Y 軸運動(dòng)可擊碎表面氧化物,對 PCB 負載板焊盤(pán)的影響與垂直彈簧探頭相同,可進(jìn)行數十萬(wàn)次循環(huán)使用,幾乎無(wú)需維護,提供穩定可靠的接觸,而且對 PCB Pad的磨損降至最低。Kepler 測試插座與市場(chǎng)主流的QFN刮擦測試插座解決方案兼容,可在短時(shí)間內實(shí)現高要求的大批量 IC 應用的需求。

Kepler 刮插測試插座結構圖

再來(lái)看一下Kepler 刮插測試插座其他出色的機械和電氣性能:

接觸壽命長(cháng)、磨損低,經(jīng)測試可插入超過(guò)500K次;

為Matte Tin 和 NiPdAu pads提供可靠連續的接觸,低接觸電阻 (CRES);

出色的信號完整性;

適用于各種測試應用;

與現有 PCB 插座尺寸和測試硬件相匹配,從而為客戶(hù)節省成本;

可現場(chǎng)維修,易于清潔和維護;

低介電常數、低CLTE、卓越的撓曲模量;

允許 PCB 上部元器件靠近被測器件,以獲得更好的信號性能和減少信號損耗.

隨著(zhù)芯片更新變得越來(lái)越快、越來(lái)越復雜,評估和鑒定流程也在不斷發(fā)展,以便在更短的測試時(shí)間內提供更高的測試可靠性。為了實(shí)現這些目標,史密斯英特康新一代Kepler刮插測試插座采用了優(yōu)化設計和卓越的機械性能,以幫助芯片公司快速將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。