半导体测试-中测针卡介绍

　集成电路中测概述

　　半导体产业主要由设计、晶圆制造、封装测试几部分组成。
　　中测（Wafer test）是半导体后道封装测试的第一站，中测有很多个名称，比如针测、晶圆测试、CP（Circuit Probing）、Wafer Sort、Wafer Probing等等。中测的，目的是将硅片中不良的芯片挑选出来，所用到的设备有测试机（IC Tester）、探针卡（Probe Card）、探针台（Prober）以及测试机与探针卡之间的接口（Mechanical Interface）。中测的关键点在探针卡和接口这两部分，这也是制约国内中测水平的难点所在。
　　测试机（Test Head）与探针卡之间的接口有两种方式：一是电缆连接（Cable End），另一种是测试机直接扣在探针台上（Direct Docking），分别如图1和图2所示：
　　电缆连接方式主要用于频率低于10MHz的IC测试，其优点是成本低，使用简单方便。中国现有400台6”及6”以下的探针台，近200台8”探针台，大部分采用电缆连接的方式。相对于电缆连接方式，直接扣接方式成本较高，使用较不方便，但是可以最大限度地降低测试通道的各种噪音干扰，在高频率、高脚数的IC测试中，只能使用直接扣接方式。如今，中国的半导体产业也逐渐从低端走向高端，集成电路的频率越来越高，管脚数也越来越多，直接扣接方式也会越来越普遍，图3是直接扣接方式的示意图。
　　中测的另一个难点便是探针卡的应用，在中测时，由于探针每次测试所针测的位置会有偏移，所以测试次数一般不能超过3次，当超过3次时，测试垫（Test Pad）便会被破坏，后续封装时的打线（WireBond）便无法连接上。图4为测试一次在测试垫上所留下的针痕。

探针卡主要有三种，如图5、6、7所示，不同类型的探针卡分别有不同的应用：

　　刀形卡（Blade Type）：通常用于70针以下，频率低于25MHz，制作周期1－2天；

　　环氧树脂卡（Epoxy Ring Type）：用于1000针以下，频率低于50MHz，制作周期短；

　　垂直探针卡（Vertical Type）：用于1000针以上或者高频的情况，制作成本高，周期长。

　　探针卡探针的使用维护对测试成品率非常重要，做不好会引起接触不良，造成成品率下降，好产品变成不良品，并且，这一错误在后续的工艺中无法复查，所以有人戏称中测为“良心工程”。

　　所以，在中测过程中需要涉及到测试机、接口、探针卡以及探针台几个环节，其中任意一个环节有问题，都会使测试结果出错，特别是高性能IC，往往很难判断是那个环节的问题，这时候需要的是整体解决方案（Turnkey solution）。蔚华公司所服务的产品涉及半导体设计、制造设备、测试机、接口、探针卡和探针台等等，并对每种产品都有十多年的实际应用经验，蔚华公司在台湾及中国大陆安装及服务的探针台数量近3000台，测试机也超过1000台，并服务过各种不同的探针卡，探针台与各种各样的测试机的连接，积累了非常丰富的中测经验。蔚华于2002年在上海张江成立独资公司，并把这些经验很好地传承到大陆，为大陆地区的厂商提供“一条龙”（Turnkey solution）的服务，并得到众多厂商的青睐。

图1 电缆连接

图2 直接扣接

图3 直接扣接

图4 测试垫

图5 刀形探针卡

图6 环氧树脂卡

图7 垂直探针卡

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