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探针卡基础知识介绍 | 为什么探针卡是一种耗材?

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测试核心耗材-探针卡

半导体行业内,作为核心测试冶具的探针卡为什么会被定位为是一种耗材呢?

接触次数Touch Down

探针卡的寿命是以接触次数(Touch Down)来衡量,行业内会以多少万次TD作为探针卡寿命衡量的标准,但是实际上,探针卡的寿命到达极限,往往是因为探针的针尖长度磨损到极限,而磨损的原因主要有2方面:

01因为探针卡不停地去接触每一颗芯片,在接触的过程中就会产生磨损

02更主要的磨损是来自探针的维护保养过程,服务的厂商保养后会进行磨针操作,这个时候针长会损耗的最快

影响因素Influencing factor

01通常情况下,悬臂式探针卡正常使用的寿命一般可达数十万至数百万次。如果换算成时间,快的话,可能三个月就要进行更换,慢的话一年时间也需要进行更换,但是在我们服务众多客户的经验中来看,探针卡的寿命从几百次到上千万次都有,这是为什么呢?

02其实,影响探针卡的寿命因素有很多,比如被测物材料,探针材料,清针频率,测试方法,厂家报废标准等。

03举例来说,如果是常规产品,铝Pad,使用铼钨针进行制作,则寿命会大概在80万-200万次这个区间,其针长一般在300um。

由于铼钨针是一个锥形针,随着针尖的磨损(清针),针尖直径变大,从而导致针痕过大,距离PAD边缘过近,达到厂家报废标准,这个时候的寿命则为此针卡的寿命。

04行业内达到上千万次的寿命是如何实现的呢?这里是特殊行业,比如显示驱动芯片行业的Gold bump 需要做CP测试,这时候被测物的材料为金,而探针则不会使用铼钨针,反而使用非常细软的合金针,大多数为P7(Paliney7)材质或者H3C(银钯铜)材质,这些探针也被称为“免清针”材质,意为在测试过程中不用进行清针,所以针尖的损耗非常小,从而大幅度增加寿命,基本上显示驱动芯片(Drive IC)的探针卡在250万次Touch Down的时候进行一次保养,我们遇到最高客户使用寿命可以达到2000万次!

05另外测试程序和测试方法也会影响到探针的寿命,不同的电压和电流,以及OD量都会影响到针卡的清针频率,从而影响到探针的寿命,如大功率,射频等领域的针卡寿命会稍微少一些。

探针卡寿命 如何保养

01潜在问题:

探针卡和探针在使用过程中可能出现诸多问题:

•探针磨损或接触异常,导致采集到的数据有误,错误剔除合格芯片,减少产量。

•探针磨损,导致电阻变化,造成判断错误,影响品控和产量。

•探针接触力过大,导致被测器件(DUT)和晶粒焊点受损。

02如何解决:

1.定期清理探针头部的污染物,清理时采用干燥的静电刷,针尖与地面平行;

2.保证测点的洁净,不要有过多的松香、助焊剂之类的残留;

3.探针应用正确的使用行程不要过压;

4.探针应用环境的温度不要超过探针的设定值;

5.探针在测试过程中不要有侧向力参与;

6.探针测试的电流不要超过额定值;

7.探针在设备上维护时,尽量使用专业的工具。

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浙江微针半导体有限公司

浙江微针半导体有限公司是中国少数纯国产的、能够自主研发和生产MEMS探针卡的公司,拥有完全自主知识产权;始终致力于采用领先的技术造就一流的产品,从细节出发,严格控制原材料、工艺、设备和QC流程。

我们拥有高阶MEMS探针卡自主研发能力,其产品广泛应用于高性能逻辑类运算芯片和存储类芯片的晶圆测试,常见于CPU、GPU、AI、SoC、Flash、DRAM、CIS等器件;擅长满足高阶测试要求;结合结构设计以及电子硬件能力,为光电、医疗、汽车、通讯等其他行业提供微纳接触解决方案。

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