Pozorování a měření testovacích karet a kontaktních sond

Reprezentativní typy testovacích karet

Testovací karty lze klasifikovat na základě jejich charakteristik včetně zarovnání sond a upevnění sond. Níže jsou popsány dva reprezentativní typy a jejich charakteristiky.

Vertikální (pokročilá) testovací karta

Vertikální (pokročilou) testovací kartu tvoří PCB a připojený blok, k němuž jsou kolmo připevněny sondy. U tohoto typu lze sondy zarovnat flexibilně jako v mřížce nebo tak, aby měřily více čipů. Údržba je snadná, protože sondy lze vyměňovat jednotlivě. Také zde lze minimalizovat vznik důlků, aby nevznikaly škody na pájkách. Výrobní náklady jsou však poměrně vysoké, což pro hliníkové elektrodové podložky (Al podložky) na substrátových discích není moc vhodné.

Převislá testovací karta

Převislá testovací karta má jehličky vyrobené z wolframu a podobných materiálů. Jehličky jsou přímo upevněny k PCB.
Tento typ lze vyrábět s nižšími náklady než vertikální typ. Sondy lze zarovnat i v menších roztečích, které podporují Al podložky. V porovnání s vertikálním typem má převislý typ větší omezení zarovnání pinů a vytváří větší důlky. Tento typ také nutí operátory vynakládat čas a úsilí na pravidelnou údržbu, například opravy a seřizování (např. seřizování výšky).

Konstrukce kontaktní sondy

Kontaktní sondu tvoří válec a v něm zabudovaná pružina a píst, který přijde do kontaktu s kontrolovanými objekty. Odpor spojení ve válci lze stabilizovat prostřednictvím optimalizace tlaku pružiny ve válci. Typické kontaktní sondy obsahují pozlacené díly, aby nedošlo ke korozi a snížení styčného tlaku kluzných částí.
Potřebný počet kontaktních sond je vtlačen do pryskyřičného přípravku zkonstruovaného pro kontrolovaný objekt a hroty pístů jsou uvedeny do kontaktu s tímto objektem. Tento přístroj má velmi snadnou údržbu, protože jej lze používat opakovaně a stačí jen v přípravku vyměnit opotřebované sondy.

Tvary hrotů pístů kontaktních sond

Tvary kontaktních hrotů se liší podle tvarů kontrolovaných objektů, např. elektrod a svorek. Použití pístu s optimálním tvarem hrotu brání poškození křehkých objektů při kontrole. Níže jsou popsány reprezentativní tvary a jejich použití.

Kulatý

Tento hrot se používá ke kontrole tam, kde je třeba předejít poškození křehkých elektrod, např. těch na pružných plošných spojích (FPC).

Kónický

Tento hrot se používá převážně ke kontrole připojovacích ploch a podkladů na PWB.

Plochý/konkávní

Plochý hrot se používá proto, aby se zabránilo poškození elektrod, nebo tam, kde hrot musí být v kontaktu s určitou plochou kontrolovaných objektů.
Konkávní hrot se používá pro kontakt s konvexními tvary svorek.

Trojúhelníkově kónický

Trojúhelníkově kónický hrot slouží ke kontrole konkávních tvarů, například průchozích otvorů na PWB.

Korunkový

Tento tvar se používá ke kontrole vývodů osazovaných součástek a konvexních tvarů prostřednictvím kontaktu s několika sondami.

Životnost testovacích karet

Když se testovací karta používá ke kontrole čipů LSI, přicházejí svorky čipů na substrátových discích do kontaktu s řadou ostrých a mikroskopických pinů sond. Některé malé testovací karty o rozměrech několika cm² mají tisíce pinů sond zarovnané s malými roztečemi od 20 do 30 μm. Testovací karty, které jsou na kontaktní zkušební zařízení velmi propracované, nemají životnost určenou počtem let používání, ale počtem kontaktů pinů sond s čipy na substrátových discích. Říká se, že typické testovací karty dosáhnou konce své životnosti po provedení několika stovek tisíc až několika milionů kontaktů.

Při výrobě enormního množství čipů s velkým počtem substrátových disků je pro udržení kvality produktů velmi důležité znát stav pinů sond. Opotřebované nebo odlišné piny sond mohou vést k pořízení nesprávných kontrolních dat a způsobit tím vyřazení bezvadných čipů a snížení výtěžnosti.

Životnost kontaktních sond

Elektrická životnost kontaktních sond, které se každá skládají z několika částí a hrotu s mikroskopickým a velmi přesným tvarem, se liší v závislosti na odporu, prostředí a povolených podmínkách při kontrole. Pozornost je třeba věnovat i teplu vyvíjenému na vývody. Typické kontaktní sondy mechanicky vydrží přibližně jeden milion kontaktů.

Tato odolnost se však liší v závislosti na podmínkách kontroly. Jednou z položek, které hrají roli při zjišťování, zda kontaktní sonda dosáhla své životnosti, je znalost tvaru hrotu pístu, který přichází do kontaktu s kontrolovaným objektem. Opotřebované hroty mohou při kontrole generovat odchylky v odporu a vést k chybnému posouzení, což následně ovlivní kontrolu kvality a výtěžnost.

Význam a problémy pozorování a měření testovacích karet a kontaktních sond

Testovací karty i kontaktní sondy mají kontakty s mikroskopickými tvary. Aby se předešlo chybám kontroly, které by mohly způsobit přehlédnutí vadných produktů nebo snížení výtěžnosti, je důležité provádět pravidelná pozorování při zvětšení a měření a zjišťovat, zda přístroje dosáhly konce své životnosti z hlediska opotřebení nebo dalších příčin.

Kontrolní přístroje však mají trojrozměrné a mikroskopické kontakty, které při použití optických mikroskopů ztěžují jasné pozorování celého objektu, protože při pozorování s velkým zvětšením lze zaostřit pouze na jeho část.
Také je obtížné pomocí kontaktních měřicích zařízení přesně měřit mikroskopické 3D tvary a rozměry, například tvary pinů nebo výšku kontaktní sondy, protože sonda takového měřicího zařízení je na kontrolovaný objekt příliš velká a dotýká se současně několika pinů kontrolovaných sond, zarovnaných s malými roztečemi, nebo při měření vyvíjí tlak. Měření rozměrů zůstává obtížné i při použití zpracování obrazu, protože na tyto objekty s mikroskopickými tvary nelze zaostřit jako na celek.

Níže uvádíme nejnovější příklady pozorování a měření pomocí našeho nejnovějšího digitálního 4K mikroskopu, který tyto problémy řeší.

Pozorování kontaktů pinů testovacích karet a pozorování s náklonem

Digitální 4K mikroskop řady VHX disponuje velkou hloubkou ostrosti a vysokým rozlišením. Snímky s vysokým rozlišením 4K lze zaznamenat pod jakýmkoliv úhlem.
Pozorovací stojan pro práci pod jakýmkoliv úhlem s velmi přesným tříosým (XYZ) motorizovaným stolkem umožňuje pozorování s náklonem v libovolném úhlu se snadným zarovnáním zorného pole, otáčením a pohybem po šikmé ose.
Snímky s vysokým rozlišením lze zaznamenat i při ručním pozorování, které umožňuje pozorovat i v případě, že je na stolku obtížné reprodukovat pozorovací podmínky.

• Stáhnout
• Kontakt a dotazy

Vnější průměr a měření výšky pinů testovacích karet

Digitální 4K mikroskop řady VHX umožňuje provádět velmi přesné 2D a 3D měření pomocí zřetelných pozorovacích snímků bez dotyku objektu.

Naměřené hodnoty vnějšího průměru, potřebné k získání informace o opotřebení hrotů pinů sond, lze také v reálném čase získat jednoduchými pohyby myší při sledování monitoru. Stejně lze měřit i různé další položky, například vzdálenosti mezi dvěma body či rovnoběžkami nebo plochy.
3D měření lze také provádět získáním informací o výšce pinů. Měření profilu lze provádět jednoduchým zadáním požadovaného místa, což umožňuje snadno získat hodnoty výšky průřezu v dané oblasti.
Pozorování s velkým zvětšením lze hladce přepnout na bezkontaktní měření rozměrů, což zvyšuje efektivitu práce. Naměřené hodnoty a snímky lze ukládat a pomocí jejich historie lépe porozumět trendům, například jak postupuje opotřebení a deformace.

• Stáhnout
• Kontakt a dotazy

Pozorování hrotů kontaktních sond s velkým zvětšením

Hroty pístů kontaktních sond, které mají mikroskopické trojrozměrné tvary, se snadno opotřebují, protože přicházejí do kontaktu s kontrolovanými objekty. Při pozorování těchto objektů při velkém zvětšení je často třeba hledat kompromis mezi požadavky a podmínkami, který má například za následek snímky nezaostřené v celém zorném poli nebo zmenšení rozlišení.

Digitální 4K mikroskop řady VHX disponuje velkou hloubkou ostrosti a vysokým rozlišením. Tato kombinace umožňuje jasně pozorovat mikroskopická opotřebení a ulamování hrotů pístů pomocí snímků, které jsou i při velkém zvětšení zaostřené v celém zorném poli.

Protože kontrolní přístroje jsou vyrobeny z kovu, je nutné věnovat mnoho času a úsilí určení světelných podmínek kvůli působení difuzních odrazů světla. Mikroskopy řady VHX jsou vybaveny funkcí vícenásobného osvětlení, která umožňuje stisknutím tlačítka automaticky získat obrazová data pořízená s osvětlením ze všech směrů. Operátoři mohou pozorování zahájit okamžitě pouhým výběrem obrazu, který vyhovuje danému účelu, což výrazně zkracuje dobu potřebnou k určení světelných podmínek.
Lze také pouhým výběrem příslušného snímku reprodukovat podmínky osvětlení použité při pořízení staršího snímku. To urychluje práci i v případě, že je potřeba za stejných podmínek pozorovat opotřebení několika hrotů pístů.

• Stáhnout
• Kontakt a dotazy

3D zobrazení a měření profilu hrotů kontaktních sond

Digitální 4K mikroskop řady VHX pořídí několik snímků s různou polohou zaostření a rychle z nich poskládá obraz, který se použije pro velmi přesné 3D zobrazení a 3D měření. 3D zobrazení ukazuje i tvary a drsnost povrchu a umožňuje pozorovat objekt z různých úhlů.
Jednoduchým výběrem požadovaného místa myší lze také provádět měření profilu. To umožňuje nedestruktivním a bezkontaktním způsobem získat tvary průřezů a rozměry požadované oblasti.
S těmito funkcemi lze měřit nerovnosti povrchu na submikronové úrovni a díky přesným hodnotám získat jasnou představu o míře opotřebení i v případě mikroskopického a složitého tvaru hrotu pístu.

• Stáhnout
• Kontakt a dotazy