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影响探针划痕有关因素

作者:张建仓 字数:2311  点击:

摘 要:探针划痕是探针接触到被测试的焊接点后留下的痕迹。探针划痕为研究测试时遇到的困难提供了重要的依据。仔细观察划痕可以保证品质控制,也可以将潜在的错误及时纠正过来。仔细分析探针划痕可以使测试工程师追踪结果以便改进测试性能。本文主要介绍的是影响探针划痕有关因素。

关键词:探针划痕;焊接点;引脚焊线

随着日前半导体技术的飞速发展,对半导体的测试要求越来越高。探针划痕是直接影响晶圆良品率和可靠性的一个重要因素。如下分别对几个影响探针划痕的主要因素进行简单的分析。

1 探针卡的探针材料

现在有几种普遍的针尖材料被应用,选择用怎样的材料是由产品的技术要求决定的。最常用的有钨,钨铼合金,铍铜合金,钯合金,金针,七种合金针等等。

钨铼合金是一种广泛应用的探针材料。它的使用寿命一般比钨探针的要长。这种材料的接触电阻比钨要大,但是它克服了钨的条纹特性带来的缺点,在研磨时不易掉下碎屑增大接触电阻。这种材料的费用比钨贵。

2 针尖直径

针尖大小的选择是由它所接触的测试点或焊接点决定的。工业上规定探针的针尖直径要小于焊接点的二分之一,这可以保证当探针针尖位置接近焊接点中心并且在正常的下移度时,针尖在测试中不会划到焊接点以外的地方上去。

当测试目标很小时,要设定精确的下移度,经过反复实验得到10:1的比率是可以广泛应用的下移度同探针划痕大小的比率。针尖的直径对接触压力有直接影响,当针尖直径增大时,接触压力会随之减小,基本上,针尖直径越小,在每mil的下移度下,接触压力越大。

3 针尖的形状

针尖的形状对测试结果有很大影响,下面的几个方面是针尖形状在半导体测试中的测试中的重要依据。

3.1 尖锐型

这种针尖形状呈锥型,它的穿透力很强,广泛应用于测试时接触情况的分析,由于它的破坏性较大,所以不适用于生产上的测试。

3.2 半圆型

这种形状的针尖应用于对小焊接点的测试。随着对测试进程的统计,我们发现这种形状的针尖在经过一段测试后,针尖会明显的变平。这种快速的变化会使针尖直径的大小迅速改变,同时还会影响针尖的接触压力,这种影响会一直存在直到针尖完全被磨损到不能继续使用为止。

3.3 1/4圆型

这种形状的探针针尖与半圆型的探针针尖基本相似。针尖直径大小通常为2mil,它的接触情况也与半圆型的相似

3.4 平坦型

这种形状的针尖与其名称一样,是最为典型的探针针尖形状的代表。这种形状的针尖是可研磨的,研磨时要注意保持针尖直径的一致性。通过各种类型针尖形状的比较,通常选用平坦型针尖,因为这样的针尖可以保证得到较小的探针划痕,使焊接得到保证。在我们的实验中就是选用平坦型探针。

4 接触压力

针尖的接触压力对芯片测试有很大影响,接触压力决定了如何在探针和含铝焊接点之间建立准确的电学接触。更重要的是接触压力决定了如何使探针在焊接点上的坚硬的氧化铝表面扎下5—6毫微米以便测试。针尖直径对针尖的接触压力有直接影响。

5 探针的压力系数

探针的压力系数是描述探针作用于测试点上时,单位下移度下所施加的压力的大小。理论上,准确的压力系数可以保证测试芯片与探针针尖有良好的电学接触,可以确保不破坏芯片结构,不击穿焊接点。探针的压力系数是由正确的下移度决定的,它们呈线形关系。对于实际中应用的探针的位置度又对下移度有影响,所以它们是相互关联的。

6 探针的下移度

在给定的探针材料下,接触电阻随着下移度的增加而减小。然而,当下移度超出规定范围后,会产生很多不好的结果,比如:会引起探针针尖划出焊接点、针尖更加容易磨损而减少使用寿命、会使焊接点上产生裂纹,甚至会扎穿焊接点。保持较低的下移度不仅可以增加探针的使用寿命,还可以保证在重复测试时不扎坏焊接点。

7 温度的影响

高温测试芯片对探针卡的设计和结构的要求很高。接触电阻的大小和稳定性的不同是由于:针尖与芯片表面的焊接点接触,从焊接点上划下氧化铝沾在针尖上,导致接触电阻过大。同时树脂,陶瓷支架,电路板都会有不同程度变形,从而影响针痕的稳定性。

8 结论

影响探针卡针痕的因素很多,它们之间是相互联系的。要想得到理想的测试针痕,需要综合考虑各方面因素。

参考文献

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