什么是悬臂探针卡？先进的半导体测试解决方案

半导体测试中的悬臂探针卡概述

悬臂探针卡是一种测试接口，用于在封装前评估晶圆级集成电路。其独特的悬臂结构--探针向外延伸并向下弯曲以接触晶片--提供了稳定而灵活的测试条件。这种结构可适应焊盘位置、探针力和芯片几何形状的变化，使悬臂探针卡高度适用于多种半导体应用，从简单的逻辑集成电路到复杂的片上系统 (SoC) 测试。

悬臂探针卡的精确对准能力和可定制的设计选项使其适用于高频率和高密度测试，支持业界推动更小、更强大的电子设备。

悬臂探针卡的技术结构和材料

悬臂探针卡的性能在很大程度上取决于其复杂的设计和所用材料的质量。在此，我们将对有助于提高悬臂探针卡耐用性和功能性的组件和材料进行分析。

关键部件：

1. 探针（探针）：:

   • 材料: 通常由钨、铍铜或钯合金制成，兼顾强度和导电性。
   • 几何形状: 探针形状根据芯片设计的不同，从直线到斜线都有。角度探针可在密集电路上实现更精细的接触点。
   • 涂层: 为增强性能，探针可涂上铑或金等材料，以提高导电性并防止长期磨损。

2. 悬臂:

   • 悬臂水平延伸并向下弯曲，与晶片的结合垫相接。这种配置可减少探测过程中产生的应力和位移，从而实现稳定的接触。
   • 悬臂使用的材料包括高弹性金属或复合材料，可承受反复接触而不影响结构完整性。

3. 印刷电路板 (PCB)：:

   • 作用: 印刷电路板将探头与测试系统连接起来，以最小的干扰传输信号。
   • 设计: 高质量的印刷电路板具有低电感和高信号保真度的特点，可确保数据准确地传输到测试设备。
   • 材料: 印刷电路板通常采用多层结构，以支持复杂的布线和高密度测试，尤其是先进的集成电路设计。

4. 绝缘层:

   • 在印刷电路板和探针之间放置一个介质绝缘层，确保测试不会受到意外信号的干扰。绝缘层通常由聚酰亚胺或 FR-4 等材料组成，具有较高的热阻。

先进材料考虑因素:

• 耐温性: 探头和印刷电路板的设计通常可承受高达 200°C 的温度，这对于需要进行热测试的设备来说十分必要。
• 弹性模量: 具有最佳弹性模量的探头可以保持接触而不会过度弯曲或变形，这对于需要长时间压力的测试至关重要。

技术规格摘要:

特征	规格
探针材料	钨、铍铜、钯
接触电阻	< 1 Ohm
每次接触的力	3-10 grams (adjustable)
温度范围	-40°C to +200°C
频率能力	Up to 5 GHz
探针尖端直径	20-50 microns
寿命	500,000+ touchdowns

悬臂探针卡的工作原理

悬臂探针卡与每个芯片保持一致的高质量电接触，是执行晶圆级测试的独特选择。悬臂探针卡通过对准、接触、信号传输和数据捕获等系统化流程进行操作，可对晶片质量进行详细评估。

操作步骤:

1. 精确对准:

   • 将探针卡与晶片对准，确保每个探针都位于目标接合垫的正上方。光学对准工具或靶标有助于实现亚微米级的对准精度。

2. 接触和探测:

   • 对准后，探针与晶片焊盘接触，施加校准力以确保安全和可重复的接触。通常使用较小的力来防止焊盘损坏，同时还能确保稳定的连接。

3. 信号完整性:

   • 信号从测试仪通过探针传输到每个芯片。为防止信号失真，必须采用低电阻路径，并为此选择接触电阻最小的高质量探针。

4. 数据分析:

   • 测试系统会捕捉电阻、漏电流和电压容差等参数的数据。这样，半导体工程师就能评估芯片功能并找出任何潜在缺陷。

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用于半导体测试的悬臂探针卡的优势

与其他类型的测头卡相比，悬臂式测头卡具有多种优势，尤其适用于对耐用性和灵活性要求较高的应用。

• 接触精度高: 悬臂探针卡对不规则晶片几何形状的适应性很强，即使在不同的力和角度下也能保持稳定的接触。

• 反复测试的耐用性: 悬臂探针卡可以承受数十万次的接触，非常适合大批量测试环境。弹性材料可确保在严格的使用条件下也能经久耐用。

• 频率范围广: 这些探针卡设计用于支持高达 5 GHz 的测试，可在不牺牲信号质量的情况下满足半导体器件不断提高的速度要求。

与垂直探针卡的比较：:

方面	悬臂探针卡	垂直探针卡
接觸密度	中等的	高的
最佳应用	通用 IC	高引脚数和高速 IC
维护	中	低
探头形状	倾斜或悬臂	垂直的
成本	中	高

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选择悬臂探针卡的主要考虑因素

选择悬臂探针卡时，必须评估几个技术因素，以确保所选产品符合测试要求：

1. 频率和信号完整性:

   • 高频应用要求探针卡具有低电感路径和最小噪声干扰，以确保信号完整性。

2. 接触力可调:

   • 可调接触力对于适应不同的焊盘材料和晶片厚度至关重要，既能防止焊盘损坏，又能确保可靠接触。

3. 探针尖形状和材料:

   • 直径更细的探针尖端是测试小型焊盘的理想选择。钯等材料可增强敏感测试应用的导电性。

4. 耐温性:

   • 对于发热设备的测试，耐高温性是必要的。探针卡中使用的材料应能承受高达 200°C 的高温，而不会丧失导电性或结构完整性。

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JUNR 在悬臂探针卡方面的专业知识和质量标准

JUNR 为半导体专业人员提供高品质的悬臂探针卡而感到自豪。我们的探针卡符合现代晶圆测试的严格标准，可确保精度、耐用性和性能一致性。通过与我们合作，客户可以获得由我们广泛的专业知识和支持服务支持的行业领先产品。

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  我们提供的每个探针卡都采用精确的几何形状和耐用材料精心制作而成，可在高风险应用中提供一流的性能。

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  JUNR 遵循严格的质量保证流程，确保每件产品都符合半导体测试的最高标准。

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结论

悬臂探针卡是晶圆测试的重要工具，为高精度和高频率应用提供了独特的优势。凭借其弹性设计、高接触精度和对各种测试条件的适应性，悬臂探针卡仍然是全球半导体制造商的首选。作为领先的分销商，JUNR 致力于提供先进的探针卡解决方案，以满足半导体行业的各种需求。

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