當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)、5G、AI、深度學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛等新興領(lǐng)域正在飛速發(fā)展，海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生帶來(lái)的是人們對(duì)更快網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，以及更高芯片性能的渴望。為了滿足用戶對(duì)于芯片性能提出的高要求，各種封裝技術(shù)不斷更新迭代。
面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的芯片封裝類(lèi)型，為了保證芯片功能的穩(wěn)定可靠，測(cè)試環(huán)節(jié)成為芯片驗(yàn)證出廠的關(guān)鍵一步，而測(cè)試插座作為半導(dǎo)體芯片封裝后測(cè)試過(guò)程的關(guān)鍵零件，尤其在這個(gè)芯片尺寸不斷縮小、信號(hào)傳輸速度不斷提高的當(dāng)下，愈發(fā)受到各大廠商的重視。
現(xiàn)如今，越來(lái)越多的半導(dǎo)體測(cè)試插座廠商已經(jīng)開(kāi)始發(fā)力，推動(dòng)產(chǎn)品向著更穩(wěn)定、更可靠方向邁進(jìn)。近日，高速測(cè)試插座領(lǐng)導(dǎo)者史密斯英特康推出DaVinci微型測(cè)試插座，為高速測(cè)試插座產(chǎn)品線再添主力軍。
隱秘而關(guān)鍵的IC Socket
IC Socket也稱為芯片測(cè)試插座，是集成電路和PCB之間的靜態(tài)連接器，其主要作用就是滿足芯片引腳端子與PCB測(cè)試主板的聯(lián)接需求，最大優(yōu)勢(shì)則是在芯片測(cè)試環(huán)節(jié)可以隨時(shí)拆換芯片，不會(huì)損壞芯片和PCB，從而實(shí)現(xiàn)快速高效的測(cè)試。
一般來(lái)說(shuō)，IC Socket是由三個(gè)關(guān)鍵部件組成：一是插座本體，一種由金屬或是塑料制成的組件，含有精密的切割腔體；二是插入測(cè)試座孔徑的彈簧探針或是彈片，提供具有機(jī)械性的電路徑，將芯片連接到測(cè)試系統(tǒng)；三是保持托板，用來(lái)固定探針或是彈片的部件，精準(zhǔn)定位，確保芯片和探針能精密接觸。除了上述三大部件，有些IC Socket根據(jù)應(yīng)用的不同，還會(huì)裝備機(jī)械壓合蓋，用來(lái)壓合芯片，提供匹配的壓力供彈簧探針和芯片引腳端子及PCB Pad接觸等…
在芯片制造過(guò)程中，IC Socket主要有以下三大功能：
一是來(lái)料檢測(cè)。由于芯片的尺寸很小，其質(zhì)量問(wèn)題往往很難通過(guò)肉眼去判斷，所以廠商一般通過(guò)增加功率來(lái)進(jìn)行芯片質(zhì)量檢測(cè)，通過(guò)IC Socket的應(yīng)用功能判斷芯片質(zhì)量，找出不良產(chǎn)品；
二是維修測(cè)試。將芯片放入IC socket中，通過(guò)測(cè)試根據(jù)芯片性能表現(xiàn)，找出芯片生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題所在；
三是芯片檢查。修復(fù)后的芯片在拆卸過(guò)程中可能會(huì)損壞。用IC Socket可以檢測(cè)出不良芯片，節(jié)省大量的人力、物力，從而降低各種成本。以BGA封裝的芯片為例，如果沒(méi)有芯片檢查，在經(jīng)過(guò)FCT測(cè)試后，粘貼到不良的芯片，如果此時(shí)再將芯片拆下來(lái)進(jìn)行烘烤清洗，可能會(huì)損壞相關(guān)設(shè)備，使用IC Socket則可以大大降低出現(xiàn)上述問(wèn)題的概率。
介于上述三大功能，IC Socket也成為了封測(cè)廠家必備的專(zhuān)用測(cè)試工具。雖然根據(jù)不同的芯片測(cè)試要求，IC Socket種類(lèi)很多，但由于其本身的特性，無(wú)論哪種類(lèi)型的IC Socket都必須非常穩(wěn)健，不易受溫度和濕度變化的影響，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)與受測(cè)設(shè)備的精確和可重復(fù)連接。另外，IC Socket的探針引腳還必須具有低接觸電阻及大載流能力，信號(hào)路徑也盡可能屏蔽，才能最大限度降低電磁干擾的影響。
隨著芯片更新迭代的速度變得越來(lái)越快，市場(chǎng)對(duì)芯片高速測(cè)試的需求也水漲船高，在此背景下，史密斯英特康推出了高速測(cè)試插座產(chǎn)品線系列，可以廣泛應(yīng)用于測(cè)試可穿戴設(shè)備芯片、AI 推理芯片、5G芯片、車(chē)聯(lián)網(wǎng)芯片、數(shù)據(jù)中心芯片等領(lǐng)域。
史密斯英特康是一家全球領(lǐng)先的高可靠性測(cè)試插座生產(chǎn)商，其測(cè)試解決方案具有可靠的彈簧探針技術(shù)、優(yōu)化的設(shè)計(jì)和絕佳的機(jī)械性能，在各種嚴(yán)苛的半導(dǎo)體測(cè)試應(yīng)用中表現(xiàn)出卓越的質(zhì)量和可靠性。
早在2020年，史密斯英特康就率先一步推出了專(zhuān)為0.70mm間距芯片而設(shè)計(jì)的DaVinci56高速測(cè)試插座系列，支持高達(dá)67GHz RF（模擬）和56Gb / s PAM4, NRZ（數(shù)字）的可靠測(cè)試，具有完全屏蔽的信號(hào)路徑和低于80mΩ的低接觸電阻。DaVinci56系列產(chǎn)品的推出，解決了當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上性能高但引腳間距更小的高性能芯片測(cè)試所面臨的挑戰(zhàn)。
兩年后，面對(duì)新一輪的IC封裝高速測(cè)試需求，史密斯英特康再一次推出了DaVinci 微型測(cè)試插座，專(zhuān)為0.35mm 間距及以上的高速測(cè)試而研發(fā)設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了其高速測(cè)試產(chǎn)品線在針對(duì)微型間距芯片測(cè)試方面的空白。
DaVinci 微型測(cè)試插座
高速I(mǎi)C測(cè)試挑戰(zhàn)下的突破升級(jí)
隨著摩爾定律不斷推進(jìn)，當(dāng)前芯片制程工藝已經(jīng)來(lái)到了3nm節(jié)點(diǎn)，在芯片朝著尺寸小型化邁進(jìn)的同時(shí)，人們對(duì)芯片的要求也越來(lái)越多，功能集成化推動(dòng)著芯片IC球/引腳間距不斷縮小，而市場(chǎng)上主流同軸結(jié)構(gòu)插座卻主要針對(duì)球/引腳間距≥0.65mm芯片測(cè)試應(yīng)用，不能滿足當(dāng)下這一市場(chǎng)技術(shù)趨勢(shì)。
DaVinci 微型測(cè)試插座就是在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)了解，史密斯英特康克服了探針間距、及探針腔體的空間限制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸線的同軸結(jié)構(gòu)，以及由此引起的一系列諸如超細(xì)信號(hào)針的設(shè)計(jì)及制造、探針腔體件的加工等技術(shù)挑戰(zhàn)，針對(duì)性推出了這款可以有效滿足≥0.35mm微球/引腳間距高速芯片測(cè)試應(yīng)用需求的IC Socket。
由于采用了專(zhuān)利性技術(shù)結(jié)構(gòu)，兼顧信號(hào)完整性及零部件的結(jié)構(gòu)、可加工性等多個(gè)方面，所以DaVinci 微型測(cè)試插座的特點(diǎn)也十分明顯，具體來(lái)說(shuō)：
探針
通常，IC Socket的探針主要提供芯片與測(cè)試板的穩(wěn)定可靠聯(lián)接。探針質(zhì)量主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、鍍層、彈簧、套管的直徑精度及裝配制造工藝等方面。
DaVinci 微型測(cè)試插座信號(hào)探針采用雙動(dòng)頭設(shè)計(jì)，頂部肩環(huán)提供預(yù)緊力，確保探針在腔體的穩(wěn)定狀態(tài)及測(cè)試過(guò)程中的平穩(wěn)表現(xiàn)。另外信號(hào)探針安裝有低介電常數(shù)材質(zhì)環(huán)，在提高裝配性的基礎(chǔ)上，亦能確保信號(hào)探針在腔內(nèi)精確對(duì)位，保證信號(hào)傳輸路徑的阻抗特性。
彈簧探針
據(jù)介紹，DaVinci 微型測(cè)試插座中采用兩種類(lèi)型的彈簧探針，一種探針用于信號(hào)，另一種探針用于電源和接地。其中，傳輸信號(hào)應(yīng)用外徑較細(xì)、表面套裝塑料環(huán)的信號(hào)針，實(shí)現(xiàn)同軸信號(hào)傳輸線結(jié)構(gòu)；而接地及電源使用同一種探針，但應(yīng)用不同的腔體表面及尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)與金屬腔體零件接地及絕緣的芯片測(cè)試供電需要。
為了提高探針的使用壽命，DaVinci 微型測(cè)試插座可選配芯片浮動(dòng)定位板設(shè)計(jì)，提供芯片測(cè)試下壓過(guò)程的預(yù)定位，減少對(duì)探針的可能的沖擊影響。同時(shí)，史密斯英特康工程團(tuán)隊(duì)還應(yīng)用特殊的針高設(shè)計(jì)，以保護(hù)小直徑信號(hào)探針，提高測(cè)試的可靠性及穩(wěn)定性。
此外，DaVinci 微型測(cè)試插座的金屬探針腔體結(jié)構(gòu)，也由特殊工藝表面處理的金屬機(jī)加工而成，特殊的材料性能助力DaVinci 微型測(cè)試插座相較于傳統(tǒng)的塑料材質(zhì)探針腔體有更好的抗彎性能及導(dǎo)熱性能：一方面在高引腳針數(shù)應(yīng)用中，保證探針腔體件有良好的強(qiáng)度，確保所有探針可靠、穩(wěn)定的PCB板接觸；另一方面，芯片測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱能通過(guò)金屬探針腔體及時(shí)導(dǎo)出、散發(fā)，避免熱量局部集中，有助于提高測(cè)試穩(wěn)定性及探針的使用壽命。
憑借獨(dú)特的低介電常數(shù)材質(zhì)的環(huán)結(jié)構(gòu)，最大化同軸結(jié)構(gòu)的性能，使得DaVinci微型測(cè)試插座表現(xiàn)出業(yè)內(nèi)同行產(chǎn)品難以企及的性能優(yōu)勢(shì)，持續(xù)保持業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。
殼體
除了探針外，DaVinci 微型測(cè)試插座殼體由史密斯英特康專(zhuān)有絕緣金屬材料制造，用于放置彈簧探針，具有絕佳的信號(hào)完整性和強(qiáng)度。
通常來(lái)說(shuō)，芯片系統(tǒng)性能的增加會(huì)影響測(cè)試過(guò)程中的引腳到引腳的抗噪音要求，這種問(wèn)題在測(cè)試中也被稱為“串?dāng)_”，而DaVinci 微型測(cè)試插座的全屏蔽信號(hào)路徑可有效減少測(cè)試中的串?dāng)_影響，上述提到的金屬探針腔體通過(guò)接地探針接地，也可以屏蔽芯片測(cè)試過(guò)程中信號(hào)通路在測(cè)試中相互干擾的影響，減少串?dāng)_，全面提高插座的抗串?dāng)_性能，進(jìn)而大幅度提升測(cè)試芯片性能的準(zhǔn)確性。
DaVinci 微型測(cè)試插座Bottom View
同時(shí)，精密加工的插座殼體還確保插座堅(jiān)固的機(jī)械性能。據(jù)透露，史密斯英特康開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了IM-002新型絕緣金屬材料，具有更高的強(qiáng)度、良好的導(dǎo)熱性及工藝性。
目前，DaVinci 微型測(cè)試插座已經(jīng)成功完成了客戶端評(píng)估，并表現(xiàn)出預(yù)期的信號(hào)完整性性能和良好的批量芯片測(cè)試可靠性，適用于BGA、LGA、QFN、DFN和其他封裝的解決方案，是最小間距0.35mm的理想選擇，也實(shí)現(xiàn)了史密斯英特康0.35mm 及以上的球/引腳間距高速芯片測(cè)試應(yīng)用的全覆蓋。
挑戰(zhàn)不止，升級(jí)不息
作為史密斯英特康新一代高速測(cè)試插座，DaVinci 微型測(cè)試插座結(jié)合DaVinci 56產(chǎn)品的出色性能，充分利用IC高速測(cè)試的DaVinci同軸技術(shù)，做到350μm間距并提供理想的引腳到引腳隔離，能夠顯著提高首件測(cè)試合格率及最終的芯片測(cè)試合格率，而其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)也遠(yuǎn)不止上述提到的那幾點(diǎn)。
據(jù)透露，DaVinci 微型測(cè)試插座經(jīng)測(cè)試，接觸壽命可達(dá)500，000次；可匹配客戶現(xiàn)有的PCB測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試硬件，可以極大得節(jié)省成本；并可現(xiàn)場(chǎng)維修，根據(jù)需要更換單個(gè)探針或整個(gè)針陣列，無(wú)需額外培訓(xùn)；且探針接觸路徑短，導(dǎo)電能力強(qiáng)。
正是憑借 DaVinci 系列，史密斯英特康的測(cè)試插座被廣泛應(yīng)用于嵌入式設(shè)備、5G、人工智能、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心高速運(yùn)算等領(lǐng)域，鞏固了在高速測(cè)試市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，全球眾多知名芯片和國(guó)內(nèi)一線互聯(lián)網(wǎng)公司都是其高速測(cè)試領(lǐng)域的客戶。除了各種封裝測(cè)試插座產(chǎn)品線，史密斯英特康還開(kāi)發(fā)了開(kāi)發(fā)晶圓級(jí)別水平和垂直測(cè)試卡，提高芯片測(cè)試領(lǐng)域市場(chǎng)占有率。
