有效測試QFN 封裝芯片的測試解決方案

隨著邏輯芯片越來越先進,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、功率和射頻器件來說,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(jié)點制造,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也給測試和測量過程帶來了一些挑戰(zhàn)。

QFN封裝圖

QFN封裝使用傳統的引線鍵合和模塑封裝技術來保護硅芯片。它們還在外圍使用 "接近芯片級 "焊盤布局,以及大型 "ePad "或 "外露焊盤"。由于電氣焊盤完全包含在模塑封裝體的輪廓內,QFN 解決了先前 QFP 和 SOIC 封裝技術在運用時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大面積裸露焊盤用來導熱,這個焊盤可做直接散熱通道,用于傳導封裝體內芯片工作產生的熱量;焊盤經過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次插入后仍能保持穩(wěn)定可靠的性能,同時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,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測試設備 (ATE) 的 PCB 電路板表面焊盤的磨損率。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損壞,測試操作團隊可能需要重新電鍍PCB線路板的表面焊盤,更糟的情況下甚至可能需要更換整個印刷電路板,因此測試插座對表面焊盤的磨損要盡可能的小。

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

Kepler 刮插測試插座可同時兼顧當今先進QFN 封裝集成電路的電氣目標和大批量制造 (HVM) 要求。這款測試插座專為手動、臺式和 HVM 生產測試而設計,可在一個行程中實現雙軸運動,為 20GHz以下的測試應用提供市面同類產品最佳的電氣長度、電感和接觸電阻。Kepler觸頭的 X-Y 軸運動可擊碎表面氧化物,對 PCB 負載板焊盤的影響與垂直彈簧探頭相同,可進行數十萬次循環(huán)使用,幾乎無需維護,提供穩(wěn)定可靠的接觸,而且對 PCB Pad的磨損降至最低。Kepler 測試插座與市場主流的QFN刮擦測試插座解決方案兼容,可在短時間內實現高要求的大批量 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、磨損低,經測試可插入超過500K次;

為Matte Tin 和 NiPdAu pads提供可靠連續(xù)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,從而為客戶節(jié)省成本;

可現場維修,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.

隨著芯片更新變得越來越快、越來越復雜,評估和鑒定流程也在不斷發(fā)展,以便在更短的測試時間內提供更高的測試可靠性。為了實現這些目標,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品推向市場。