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淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

2017年10月26日 15:40 作者: 用戶評論(0

  本文準備談談CRES-Contact Resistance, 接觸電的相關技術。

  接觸電阻的形式可分為三類:點接觸、線接觸和面接觸。接觸形式對收縮電阻Rs的影響主要表現在接觸點的數目上。一般情況下,面接觸的接觸點數n最大而Rs最小;點接觸則n最小,Rs最大;線接觸則介于兩者之間。

  之前在做CP項目時,總是發現一些對電壓/電流值敏感的測試項yield loss比預期的高,比如VOH, VOL和Vddmin的測量等等。手動扎到這些die上,有時候直接就pass了,有時候雖然沒有一跑就pass,但是稍微增加over drive,也是能夠pass的。當時跟產線PE討論,到底是什么影響了測試結果?PE給的回答是“接觸電阻”。

  Cres發生在兩個接觸的物體之間,會導致電或熱的損耗增加。

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  Cres主要由2部分組成:

  metallic contact,金屬接觸,也稱作locallized physical mechanisms

  film resistance,薄膜電阻,也稱作non-conductive contribution

  current flow僅能從中間金屬接觸的部分通過。

  在量產測試時,probe needle每次touch down的時候,都會刮擦die pad,在摩擦力和電磁場的作用下,會有一些沾污。由于非導電材料(例如:碎片、殘渣和氧化等)的積累,量產中的Cres變化,主要是由film resistance導致的。

  其他影響Cres的原因還有:

  針尖的形狀變化導致的實際接觸面積的變化。(實際接觸面積與針尖形狀、壓力、和表面處理有關)

  針尖的表面平整度變化,導致的接觸面積的變化。(越光滑的表面,接觸面積越大,Cres越低。越粗糙的表面,越易沾污。)

  CP測試的溫度影響氧化過程,以及碎片的構成。

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  如果任由Cres上升而不采取措施,會導致良率的明顯下降。ref[1]

  所以在量產過程中,往往會進行定期的needle clean來保證良率。

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  ref[1]

  那么Cres到底是怎么影響測試結果的呢?之前我恰好抓了張波形圖,這里給大家參考。第一張圖是沒有清針的時候畫出來的波形圖

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  沒有清針的波形圖,可以看到電壓不穩定

  下面這張是清針后的波形圖:

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  清針后的波形圖,可以看到波形規整了很多

  我想,通過上面4張圖,大家可以清晰地感受到,Cres對于CP測試看得到的巨大影響了。

  這里再談談清針。清針雖然可以幫我們把良率救回來,但是也有一些問題。

  早期的清針方法,往往是用磨針的方式。把針尖上的沾污磨掉。但這樣也會把針尖越磨越短,這樣實際接觸的點的面積就會越來越大。當probe mark的面積大過一定范圍時,會導致封裝的可行性和可靠性變差。而在offline maintenance的時候,有時候會用溶液etch針尖,當把針尖etch得太細的時候,會導致touch down時,局部壓強過大,可能會刺穿Al pad,損壞下方的電路。

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  ref[2] Probe Mark的面積與封裝失效(lift ball 起球)的對應關系

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  ref[3] Touch down對于pad下面的電路的影響

  目前常用的方法是,Semi-abrasive“半研磨”性的清針和拋光。把針尖在類似于膠帶的材料上扎一下,把沾污粘下來的方式。這樣可以把對針尖的磨損降低,延長probe card的使用壽命。

  

淺談CP項目中的接觸電阻測試技術

  

  ref[3]

  在CP測試廠,通常會根據probe card和產品的特性,定義一個cleaning recipe。簡單來說就是測幾百顆,清一次針這樣的。但是其實任何清針方式,都會對針尖造成損傷。

  作為一個測試工程師,其實是有辦法協助測試廠,改進清針流程的。把按時清針,變成按需清針。

  因為清針的目的,就是為了降低Cres。而Cres是可以通過ATE測出來的。這樣只要Cres仍然在我們要求的范圍內,就可以不用清針,繼續測試。我們可以用測Open/Short的方式,給pad加電流,測電壓。去掉二極管的管壓降,即可得到接觸電阻。

  如果量產時能夠通過監控接觸電阻來按需清針,則可以進一步地延長probe card的壽命。

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( 發表人:黃昊宇 )

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