浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

作者:电工吧 日期:2020-07-07 20:02:57 人气: 栏目:电阻器

  本文准备谈谈CRES-Contact Resistance, 接触电的相关技术。

  接触电阻的形式可分为三类:点接触、线接触和面接触。接触形式对收缩电阻Rs的影响主要表现在接触点的数目上。一般情况下,面接触的接触点数n最大而Rs最小;点接触则n最小,Rs最大;线接触则介于两者之间。

  之前在做CP项目时,总是发现一些对电压/电流值敏感的测试项yield loss比预期的高,比如VOH, VOL和Vddmin的测量等等。手动扎到这些die上,有时候直接就pass了,有时候虽然没有一跑就pass,但是稍微增加over drive,也是能够pass的。当时跟产线PE讨论,到底是什么影响了测试结果?PE给的回答是"接触电阻"。

  Cres发生在两个接触的物体之间,会导致电或热的损耗增加。

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  Cres主要由2部分组成:

  metallic contact,金属接触,也称作locallized physical mechanisms

  film resistance,薄膜电阻,也称作non-conducTIve contribuTIon

  current flow仅能从中间金属接触的部分通过。

  在量产测试时,probe needle每次touch down的时候,都会刮擦die pad,在摩擦力和电磁场的作用下,会有一些沾污。由于非导电材料(例如:碎片、残渣和氧化等)的积累,量产中的Cres变化,主要是由film resistance导致的。

  其他影响Cres的原因还有:

  针尖的形状变化导致的实际接触面积的变化。(实际接触面积与针尖形状、压力、和表面处理有关)

  针尖的表面平整度变化,导致的接触面积的变化。(越光滑的表面,接触面积越大,Cres越低。越粗糙的表面,越易沾污。)

  CP测试的温度影响氧化过程,以及碎片的构成。

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  如果任由Cres上升而不采取措施,会导致良率的明显下降。ref[1]

  所以在量产过程中,往往会进行定期的needle clean来保证良率。

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  ref[1]

  那么Cres到底是怎么影响测试结果的呢?之前我恰好抓了张波形图,这里给大家参考。第一张图是没有清针的时候画出来的波形图

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  没有清针的波形图,可以看到电压不稳定

  下面这张是清针后的波形图:

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  清针后的波形图,可以看到波形规整了很多

  我想,通过上面4张图,大家可以清晰地感受到,Cres对于CP测试看得到的巨大影响了。

  这里再谈谈清针。清针虽然可以帮我们把良率救回来,但是也有一些问题。

  早期的清针方法,往往是用磨针的方式。把针尖上的沾污磨掉。但这样也会把针尖越磨越短,这样实际接触的点的面积就会越来越大。当probe mark的面积大过一定范围时,会导致封装的可行性和可靠性变差。而在offline maintenance的时候,有时候会用溶液etch针尖,当把针尖etch得太细的时候,会导致touch down时,局部压强过大,可能会刺穿Al pad,损坏下方的电路。

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  ref[2] Probe Mark的面积与封装失效(lift ball 起球)的对应关系

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  ref[3] Touch down对于pad下面的电路的影响

  目前常用的方法是,Semi-abrasive"半研磨"性的清针和抛光。把针尖在类似于胶带的材料上扎一下,把沾污粘下来的方式。这样可以把对针尖的磨损降低,延长probe card的使用寿命。

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  

浅谈CP项目中的接触电阻测试技术

  ref[3]

  在CP测试厂,通常会根据probe card和产品的特性,定义一个cleaning recipe。简单来说就是测几百颗,清一次针这样的。但是其实任何清针方式,都会对针尖造成损伤。

  作为一个测试工程师,其实是有办法协助测试厂,改进清针流程的。把按时清针,变成按需清针。

  因为清针的目的,就是为了降低Cres。而Cres是可以通过ATE测出来的。这样只要Cres仍然在我们要求的范围内,就可以不用清针,继续测试。我们可以用测Open/Short的方式,给pad加电流,测电压。去掉二极管的管压降,即可得到接触电阻。

  如果量产时能够通过监控接触电阻来按需清针,则可以进一步地延长probe card的寿命。

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