向微间距迈进，高速芯片测试领先者再秀肌肉
2022-09-16
12:07:25
来源: 龚佳佳
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当前，物联网、5G、AI、深度学习、自动驾驶等新兴领域正在飞速发展，海量数据的产生带来的是人们对更快网络传输速率，以及更高芯片性能的渴望。为了满足用户对于芯片性能提出的高要求，各种封装技术不断更新迭代。
面对越来越复杂的芯片封装类型，为了保证芯片功能的稳定可靠，测试环节成为芯片验证出厂的关键一步，而测试插座作为半导体芯片封装后测试过程的关键零件，尤其在这个芯片尺寸不断缩小、信号传输速度不断提高的当下，愈发受到各大厂商的重视。
现如今，越来越多的半导体测试插座厂商已经开始发力，推动产品向着更稳定、更可靠方向迈进。近日，高速测试插座领导者史密斯英特康推出DaVinci微型测试插座，为高速测试插座产品线再添主力军。
隐秘而关键的IC Socket
IC Socket也称为芯片测试插座，是集成电路和PCB之间的静态连接器，其主要作用就是满足芯片引脚端子与PCB测试主板的联接需求，最大优势则是在芯片测试环节可以随时拆换芯片，不会损坏芯片和PCB，从而实现快速高效的测试。
一般来说，IC Socket是由三个关键部件组成：一是插座本体，一种由金属或是塑料制成的组件，含有精密的切割腔体；二是插入测试座孔径的弹簧探针或是弹片，提供具有机械性的电路径，将芯片连接到测试系统；三是保持托板，用来固定探针或是弹片的部件，精准定位，确保芯片和探针能精密接触。除了上述三大部件，有些IC Socket根据应用的不同，还会装备机械压合盖，用来压合芯片，提供匹配的压力供弹簧探针和芯片引脚端子及PCB Pad接触等…
在芯片制造过程中，IC Socket主要有以下三大功能：
一是来料检测。由于芯片的尺寸很小，其质量问题往往很难通过肉眼去判断，所以厂商一般通过增加功率来进行芯片质量检测，通过IC Socket的应用功能判断芯片质量，找出不良产品；
二是维修测试。将芯片放入IC socket中，通过测试根据芯片性能表现，找出芯片生产过程中的问题所在；
三是芯片检查。修复后的芯片在拆卸过程中可能会损坏。用IC Socket可以检测出不良芯片，节省大量的人力、物力，从而降低各种成本。以BGA封装的芯片为例，如果没有芯片检查，在经过FCT测试后，粘贴到不良的芯片，如果此时再将芯片拆下来进行烘烤清洗，可能会损坏相关设备，使用IC Socket则可以大大降低出现上述问题的概率。
介于上述三大功能，IC Socket也成为了封测厂家必备的专用测试工具。虽然根据不同的芯片测试要求，IC Socket种类很多，但由于其本身的特性，无论哪种类型的IC Socket都必须非常稳健，不易受温度和湿度变化的影响，只有这样，才能实现与受测设备的精确和可重复连接。另外，IC Socket的探针引脚还必须具有低接触电阻及大载流能力，信号路径也尽可能屏蔽，才能最大限度降低电磁干扰的影响。
随着芯片更新迭代的速度变得越来越快，市场对芯片高速测试的需求也水涨船高，在此背景下，史密斯英特康推出了高速测试插座产品线系列，可以广泛应用于测试可穿戴设备芯片、AI 推理芯片、5G芯片、车联网芯片、数据中心芯片等领域。
史密斯英特康是一家全球领先的高可靠性测试插座生产商，其测试解决方案具有可靠的弹簧探针技术、优化的设计和绝佳的机械性能，在各种严苛的半导体测试应用中表现出卓越的质量和可靠性。
早在2020年，史密斯英特康就率先一步推出了专为0.70mm间距芯片而设计的DaVinci56高速测试插座系列，支持高达67GHz RF（模拟）和56Gb / s PAM4, NRZ（数字）的可靠测试，具有完全屏蔽的信号路径和低于80mΩ的低接触电阻。DaVinci56系列产品的推出，解决了当时市场上性能高但引脚间距更小的高性能芯片测试所面临的挑战。
两年后，面对新一轮的IC封装高速测试需求，史密斯英特康再一次推出了DaVinci 微型测试插座，专为0.35mm 间距及以上的高速测试而研发设计，弥补了其高速测试产品线在针对微型间距芯片测试方面的空白。
DaVinci 微型测试插座
高速IC测试挑战下的突破升级
随着摩尔定律不断推进，当前芯片制程工艺已经来到了3nm节点，在芯片朝着尺寸小型化迈进的同时，人们对芯片的要求也越来越多，功能集成化推动着芯片IC球/引脚间距不断缩小，而市场上主流同轴结构插座却主要针对球/引脚间距≥0.65mm芯片测试应用，不能满足当下这一市场技术趋势。
DaVinci 微型测试插座就是在此背景下应运而生。据了解，史密斯英特康克服了探针间距、及探针腔体的空间限制，实现信号传输线的同轴结构，以及由此引起的一系列诸如超细信号针的设计及制造、探针腔体件的加工等技术挑战，针对性推出了这款可以有效满足≥0.35mm微球/引脚间距高速芯片测试应用需求的IC Socket。
由于采用了专利性技术结构，兼顾信号完整性及零部件的结构、可加工性等多个方面，所以DaVinci 微型测试插座的特点也十分明显，具体来说：
探针
通常，IC Socket的探针主要提供芯片与测试板的稳定可靠联接。探针质量主要体现在结构、材质、镀层、弹簧、套管的直径精度及装配制造工艺等方面。
DaVinci 微型测试插座信号探针采用双动头设计，顶部肩环提供预紧力，确保探针在腔体的稳定状态及测试过程中的平稳表现。另外信号探针安装有低介电常数材质环，在提高装配性的基础上，亦能确保信号探针在腔内精确对位，保证信号传输路径的阻抗特性。
弹簧探针
据介绍，DaVinci 微型测试插座中采用两种类型的弹簧探针，一种探针用于信号，另一种探针用于电源和接地。其中，传输信号应用外径较细、表面套装塑料环的信号针，实现同轴信号传输线结构；而接地及电源使用同一种探针，但应用不同的腔体表面及尺寸来实现与金属腔体零件接地及绝缘的芯片测试供电需要。
为了提高探针的使用寿命，DaVinci 微型测试插座可选配芯片浮动定位板设计，提供芯片测试下压过程的预定位，减少对探针的可能的冲击影响。同时，史密斯英特康工程团队还应用特殊的针高设计，以保护小直径信号探针，提高测试的可靠性及稳定性。
此外，DaVinci 微型测试插座的金属探针腔体结构，也由特殊工艺表面处理的金属机加工而成，特殊的材料性能助力DaVinci 微型测试插座相较于传统的塑料材质探针腔体有更好的抗弯性能及导热性能：一方面在高引脚针数应用中，保证探针腔体件有良好的强度，确保所有探针可靠、稳定的PCB板接触；另一方面，芯片测试过程中产生的大量热能通过金属探针腔体及时导出、散发，避免热量局部集中，有助于提高测试稳定性及探针的使用寿命。
凭借独特的低介电常数材质的环结构，最大化同轴结构的性能，使得DaVinci微型测试插座表现出业内同行产品难以企及的性能优势，持续保持业内领先地位。
壳体
除了探针外，DaVinci 微型测试插座壳体由史密斯英特康专有绝缘金属材料制造，用于放置弹簧探针，具有绝佳的信号完整性和强度。
通常来说，芯片系统性能的增加会影响测试过程中的引脚到引脚的抗噪音要求，这种问题在测试中也被称为“串扰”，而DaVinci 微型测试插座的全屏蔽信号路径可有效减少测试中的串扰影响，上述提到的金属探针腔体通过接地探针接地，也可以屏蔽芯片测试过程中信号通路在测试中相互干扰的影响，减少串扰，全面提高插座的抗串扰性能，进而大幅度提升测试芯片性能的准确性。
DaVinci 微型测试插座Bottom View
同时，精密加工的插座壳体还确保插座坚固的机械性能。据透露，史密斯英特康开发并应用了IM-002新型绝缘金属材料，具有更高的强度、良好的导热性及工艺性。
目前，DaVinci 微型测试插座已经成功完成了客户端评估，并表现出预期的信号完整性性能和良好的批量芯片测试可靠性，适用于BGA、LGA、QFN、DFN和其他封装的解决方案，是最小间距0.35mm的理想选择，也实现了史密斯英特康0.35mm 及以上的球/引脚间距高速芯片测试应用的全覆盖。
挑战不止，升级不息
作为史密斯英特康新一代高速测试插座，DaVinci 微型测试插座结合DaVinci 56产品的出色性能，充分利用IC高速测试的DaVinci同轴技术，做到350µm间距并提供理想的引脚到引脚隔离，能够显著提高首件测试合格率及最终的芯片测试合格率，而其产品优势也远不止上述提到的那几点。
据透露，DaVinci 微型测试插座经测试，接触寿命可达500，000次；可匹配客户现有的PCB测试系统和测试硬件，可以极大得节省成本；并可现场维修，根据需要更换单个探针或整个针阵列，无需额外培训；且探针接触路径短，导电能力强。
正是凭借 DaVinci 系列，史密斯英特康的测试插座被广泛应用于嵌入式设备、5G、人工智能、车联网、数据中心高速运算等领域，巩固了在高速测试市场的领先地位，全球众多知名芯片和国内一线互联网公司都是其高速测试领域的客户。除了各种封装测试插座产品线，史密斯英特康还开发了开发晶圆级别水平和垂直测试卡，提高芯片测试领域市场占有率。
多项技术加身，相信在未来，史密斯英特康也将继续领跑高速测试插座领域。
如果您在高速芯片测试方面
有任何技术问题
欢迎联系史密斯英特康半导体
测试技术支持
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责任编辑：sophie
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