星空-利用电容测试方法开创键合线检测新天地

[导读]键合线普遍利用在电子装备、半导体财产和微电子范畴。它可以或许将集成电路（IC）中的裸片与其他电子元器件（如晶体管和电阻器）进行毗连。键合线可在芯片的键合焊盘与封装基板或另外一块芯片的响应焊盘之间成立电气毗连。 键合线普遍利用在电子装备、半导体财产和微电子范畴。它可以或许将集成电路（IC）中的裸片与其他电子元器件（如晶体管和电阻器）进行毗连。键合线可在芯片的键合焊盘与封装基板或另外一块芯片的响应焊盘之间成立电气毗连。 半导体和电子装备制造市场正在延续扩大其邦畿。据《财巨贾业洞察》比来发布的一份陈述中猜测，到 2032 年，半导体市场估计将冲破 20625.9 亿美元年夜关。跟着市场需求的不竭爬升，键合线测试的主要性亦随之日趋凸显。这些毗连对将半导体裸片与封装引线或基板相连而言起着相当主要的感化。一旦这些键合工艺中呈现任何缺点，都可能激发诸如开路或短路等问题，进而对装备的整体机能造成严重影响。是以，进行键合线测试，不但是为了确保产物的靠得住性和下降出产本钱，更是为了确保产物可以或许合适行业尺度。 以下是影响键合线结果的一些常见缺点： 导线下垂：当导线遭到张力时产生拉伸或下垂，就会致使接触不良，进而影响电气机能。 导线偏移：这是指在键合进程中导线产生横向移动，从而致使错位，进而造成毗连不成靠。 构成引线环：若导线呈现不测过剩的部门，便可能会构成环状，这不但会侵害键合的质量，还会对装备的功能造成晦气影响。 导线短路：这是一种极其严重的缺点，具体表示为两根导线之间产生了不测的电气接触，进而可能激发电路故障，乃至致使全部装备的完全掉效。 导线开路：这是指本应与焊盘构成电气毗连的导线产生了断开，从而使得电路没法构成闭合回路，进而对装备的正常功能造成影响。 测试方式概述 测试键合线缺点时，最普遍采取的方式包罗利用主动 X 射线检测手艺 (AXI) 进行光学/X 射线检测，和借助主动测试装备 (ATE) 进行电气测试。 AXI 手艺经由过程利用 X 射线的穿透能力，可以或许捕获到键合线的邃密图象，从而有用检测出如异物、空地和密封不良等隐藏缺点。该方式属在非粉碎性检测，很是合适检测复杂的组件。不外，其检测进程相对迟缓、本钱也较高，并且存在辐射平安隐患。 另外一方面，ATE经由过程对键合线的电气特征进行测试，可以或许正确辨认出诸如开路、短路和机能阑珊等问题。该方式具有速度快、一致性强和可编程等长处，是在多量量出产情况中利用的抱负选择，但其可能没法有用检测出布局和机械方面的缺点。 除电气测试和光学检测手段外，还其他多种手艺可用在评估键合线的质量。例如，引线和键合的拉力测试可以丈量键合线或带状键合的抗拉强度，球剪切测试可用在阐发球键合的强度，热轮回测试经由过程使键合线履历分歧的温度前提来评估其经久性；而应力测试旨在评估键合线在长时候内承受热应力和机械应力的能力。 电容测试作为一种新兴的检测手段，奇妙地操纵了金属概况（例如键合线与金属板，后者亦称IC上方的传感板）的耦合特征。在此设置装备摆设下，IC的每个引脚和键合线都被有用地转换为电容器的导电板。这一方式使得用户可以检测到以往采取传统 ATE 和 X 射线方式难以发现的缺点，好比键合线和内引线之间的 “近短路”现象，和导线的垂直下垂问题。另外，电容测试还能辨认犯错误的芯片和模塑化合物等潜伏问题。 电容测试道理 采取电容耦正当检测键合线缺点的道理相对简单。具体而言，这一方式是经由过程同享电场，而非直接的电气毗连，来在两个导体之间传递电能。如斯，即使组件之间没有经由过程导线实现物理毗连，也能进行信息通讯或旌旗灯号传输。 这一概念可利用在键合线的测试中，具体方式是丈量两个导电物体概况之间的电容：一是键合线区域上方的电容布局，二是与键合线相干联的导电路径。经由过程对这两个导电物体概况所发生的电容响应进行阐发，便可以评估封装集成电路内部键合线的状态和其位置环境。 如图 1 所示，非矢量测试加强探头 (VTEP) 就是实现此类测试的一个实例。该探头采取进步前辈的电容和电感传感手艺，旨在检测和丈量印刷电路板（PCB）上各个元器件和板内互连的电气特征。与传统测试方式比拟，此项手艺无需依靠具体的输入输出矢量便可进行操作，并具有超卓的信噪比。 图 1：是德科技非矢量测试加强探头 (VTEP) 以下图 2 所示，该解决方案采取了进步前辈的电容和电感传感手艺，旨在检测和丈量键合线的电容值。具体操作流程为：经由过程庇护引脚，将刺激旌旗灯号注入到引线框架中，随后该旌旗灯号将会传输到键合线位置。当放年夜器触和传感器板（在本例中为电容布局）时，电路即刻闭合，并最先捕获耦合响应。 图 2：利用 VTEP 的四方扁平封装 (QFP) 键合线测试装配的横截面图 经由过程采取这类方式，电气布局测试仪 (EST) 可以或许连系进步前辈的电容和电感传感手艺，和零件平均测试 (PAT) 统计较法，从一系列已知无缺的单位中进修并成立基线键合线测试。如许，用户就可以正确的辨认出任何偏离正常值的键合线转变，例以下图 3 中测试仪所捕获到的“近似短路”缺点。 图 3：利用 s8050 EST 检测到的 "近似短路"缺点，并在 X 射线下进行验证 基在电容测试的优势和局限性 电容测试方式在处置周边引线摆列的封装时尤其高效，缘由在在这些引线均位在集成电路的统一侧或四周，彼此慎密相邻。典型的例子包罗双列直插式封装（DIP）和四方扁平封装（QFP）。在这两类封装中，所有引线要末彼此相邻，要末环抱集成电路封装的周边。得益在此种设计，键合线得以经由过程单层布局环绕芯片结构，而不是彼此堆叠。这类设置装备摆设使得丈量电容耦合旌旗灯号以肯定键合线的物理位置变得相对轻易和切确。 但是，跟着手艺的不竭前进和集成电路复杂性的日趋晋升，一系列更进步前辈的封装类型应运而生，此中包罗球栅阵列 (BGA)，此类封装触及多层键合线的堆叠。以下图 4 所示，因为键合线摆列的复杂性显著增添，所以这类进步前辈的方式为丈量电容耦合旌旗灯号带来了更多的挑战。 图 4：球栅阵列 (BGA) 封装俯视图 电容耦合方式可能其实不合用在这些进步前辈的集成电路封装类型。以BGA为例，其键合线焊盘是依照齐心环的体例，即环绕芯片也环绕印刷电路板进行结构，由此发生了多层线路的堆叠。如图 5 所示，这类设置装备摆设会影响电容耦合旌旗灯号的强度和信噪比，进而使得丈量电容耦合旌旗灯号更具挑战性。 图 5：多条导线彼此堆叠的 BGA 封装横截面图 是以，在选择电容耦合测试方式之前，对键合线摆列体例的考量显得尤其主要。对具有复杂键合线摆列的进步前辈封装类型，可能需要采取其他测试方式，进而确保丈量的正确性和缺点检测的靠得住性。 改革键合线缺点检测手艺，助推微电子行业前行 键合线手艺在微电子范畴中占有着举足轻重的地位，而跟着市场增加猜测的急剧上升，对高效测试方式的需求也愈发火急。虽然传统的 AXI 和 ATE 系统能供给有价值的阐发看法，但它们也有很年夜的局限性。在集成电路中，会呈现分歧类型的键合线变形缺点，而针对这些缺点，也有各类对应的系统去进行处置。 ATE 系统可轻松检测诸如开路、短路和缺线等电气缺点。这使得它们成为在高产量出产情况中的抱负选择。但是，这些系统的局限性在在，它们只能检测电气缺点，而对其他类型的问题，好比过剩或杂散的导线、近似短路的下垂导线或摆动线等，却力所不及。是以，有可能呈现如许的环境：在 ATE 测试中，集成电路看似完全正常工作，但现实上却并不是如斯。 比拟之下，AXI 可以检测出所有键合线缺点。但是，这类方式需要人工目视查抄，不但费时耗力，并且轻易遭到报酬身分的影响而致使误差。特殊是在高产量出产情况下，想要对每批集成电路封装进行注意的筛查显得尤其不切现实，由于这会年夜幅拖慢出产节拍，造成瓶颈。是以，在现实操作中常常只能随机拔取少许样品进行挑选，这无疑限制了 AXI 在周全缺点检测方面的效能。 基在电容的测试手艺成功应对了这两项挑战。这一进步前辈手艺可以或许检测到那些传统 ATE 和 X 射线系统难以发觉的缺点，例如键合线和内部引线之间的 “近似短路 ”和垂直标的目的上的导线下垂问题。另外，它还能辨认出芯片毛病和模塑化合物问题等其他方面的异常，进而显著晋升了其诊断能力。 与 PAT 统计阐发相连系时，这类检测体例可以高效且轻松地检测出电气和非电气缺点，并能顺应快速的出产节拍。 作者：是德科技产物司理 Shawn Lee

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