Probe Card

Operando nel settore dei semiconduttori può capitare di trovarsi a dover sviluppare una Board di Test con caratteristiche specifiche e in grado di adattarsi al tipo di DUT (Device Under Test) in analisi. In questo particolare caso parliamo di una Probe Card, board circolare con un diametro di 11 pollici (27.94 cm) e un elevato spessore di 7 mm rispetto allo standard di 1.6 mm.

Come si può notare nell'immagine qui sotto la scheda presenta una zona centrale, che chiameremo TOP, dove si può posizionare la componentistica necessaria al condizionamento dei segnali. Nella corona circolare più esterna, dove non ci sono componenti, c’è un’area che viene dedicata alla contattazione dei pin del tester. Il tester è un’apparecchiatura in grado di generare e rileggere segnali di vario tipo (analogici e digitali) capace di stimolare il dispositivo e quindi testarne le prestazioni attraverso uno specifico programma di test.

Prima di arrivare al DUT, i segnali provenienti dal dispositivo possono passare, attraverso una circuiteria di condizionamento per assumere determinate prestazioni o differenti combinazioni.

I segnali provenienti dal tester invece sono collegati alla board tramite contatto con pin retraibili che poggiano su opportune piazzole presenti sul lato TOP della corona circolare esterna.

Sul lato opposto della board, che chiameremo Bottom viene solitamente posto il DUT attraverso un socket che garantisce la connessione con le Risorse di Misura (segnali).

Illustrazione 2
 

In questo contesto appare subito evidente che il valore delle misure elettriche necessario alla caratterizzazione funzionale e di prestazioni del dispositivo, deve essere il più indipendente possibile dalla board che costituisce di fatto un’interfaccia tra tester e dispositivo. La board deve essere pertanto progettata in modo tale che “impatti” il meno possibile sui valori dei segnali inviati e di seguito riletti.

Per fare un esempio pratico, siamo in grado di realizzare una board che presenti alcune linee specifiche in una particolare sezione del circuito di condizionamento con “basso impatto capacitivo” (al di sotto di 10 pF).

Queste linee si presentano in stretta vicinanza del DUT e pertanto per una board ad elevata densità come quella in figura questo requisito può determinare qualche difficoltà.

 

Illustrazione 3
 

La capacità di una linea su un circuito stampato è determinata dalle caratteristiche geometriche della Net e dalle caratteristiche fisiche del mezzo in cui essa è immersa.  (vedi figura)

 

Illustrazione 4
 

Il fenomeno si può descrivere più semplicemente possibile in questi termini: quando nella net, che è costituita da un materiale conduttore (rame), viene iniettato un segnale si genera un campo elettrico che si può accoppiare con un conduttore nelle vicinanze. In un certo senso la Net interagisce con i conduttori vicini. L’entità di questa interazione è, appunto, funzione della larghezza della net W, della distanza dal conduttore “accoppiato”, del mezzo che li separa (aria, dielettrico, ecc.).

 

Illustrazione 5
 

Parametrizzando quanto detto si ha che in generale:

Illustrazione 5

dove:

C= capacità della Net

ε = costante dielettrica del mezzo

W= larghezza della pista

l= lunghezza della pista

h= distanza del conduttore affacciato.

Per rientrare nel requisito richiesto dal cliente si è dovuto pertanto procedere creando una regione di svuotamento rispetto ad altri conduttori intorno alla net interessata (h alto), mantenendo quanto più possibile la larghezza W e la lunghezza l bassi.
Questo ha comportato l’impostazione di particolari regole di sbroglio che tenessero sotto controllo questi tre parametri e che ne verificassero il rispetto a posteriori.

Illustrazione 5

Grazie per la vostra attenzione, se avete domande o commenti sarò lieto di rispondervi

Andrea Landonio

 

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