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Was ist ein Halbleiter-Loadboard?

Halbleiter-Loadboards werden zum Testen von gehäusten ICs am Ende des Fertigungsprozesses eingesetzt; sie bilden die Schnittstelle zwischen dem Testkopf des Halbleiter-Testers und den Pins der Prüflinge. Ein Loadboard besteht üblicherweise aus der am Testkopf zu montierenden Leiterplatte mit den Prüfsockeln, in denen die IC-Prüflinge fixiert sind.

Ohne eine fehlerfreie Konstruktion des Halbleiter-Loadboards lassen sich Integrität und Funktionalität des IC nicht genau und zuverlässig nachweisen.

Defekte von Halbleiter-Loadboards

Wie alle elektronischen Baugruppen können Halbleiter-Loadboards konstruktive Defekte aufweisen, wodurch ihre Funktionalität beim Einsatz im Prüffeld und somit die Ergebnisse des IC-Tests beeinträchtigt werden können.

Zu den häufigsten Defekten bei Loadboards zählen:

Kurzschlüsse
Ungelötete Pins
Leiterbahnenunterbrechung
Defekte Verbindungen Sockel–Leiterplatte
Unterbrechungen der Netze
Defekte Sockelkontakte
Schwache Komponenten
Schwache Relais
Kriechströme

Um sicherzustellen, dass diese Defekte bei einem Loadboard für Prüfzwecke nicht vorliegen, müssen die Funktionen vor dem Einsatz in Testfeld überprüft werden. Weiterhin sind regelmäßige Überprüfungen erforderlich, um unweigerlich auftretende Fehler während der Einsatzdauer zu erkennen.

Ein einziger unerkannter Defekt in dieser Baugruppe verfälscht das Ergebnis des IC-Tests, da sich nicht feststellen lässt, ob ein negatives Testergebnis auf einem tatsächlichen Defekt im Prüfling oder einem Defekt im Loadboard beruht.

Testverfahren für Halbleiter-Loadboards

Mit Hilfe eines speziellen Diagnoseverfahrens werden die Prüfungen von Halbleiter-Loadboards häufig auf demselben Halbleiter-Tester durchgeführt, das für den eigentlichen IC-Test zum Einsatz kommt.

Dies ist zwar üblich, bringt aber einige Nachteile mit sich:

hohe Testkosten durch die Verwendung eines teuren Halbleiter-Testers (das normalerweise rund um die Uhr läuft) und die damit verbundenen Produktivitätseinbußen
aufwändige Entwicklung von Diagnosetests
unzureichende Diagnosefunktion, da sich mit dem Funktionstest durch den Halbleiter-Tester nicht alle potenziellen Defekte des Loadboards feststellen lassen
lange Reparaturzeiten bei festgestellten Defekten, da durch das Testsystem keine genauen Fehlermeldungen ausgegeben werden können. Die Nennung des defekten Teils und Hinweise zur Reparatur fehlen. Eine technische Fachkraft muss zur eingehenden und zeitaufwändigen Fehleranalyse und Reparatur des Loadboards herangezogen werden
keine Erkennung von versteckten Fehlern, wobei Fehler, die die Funktion des Loadboards nicht unmittelbar beeinträchtigen, durchaus zu Instabilitäten oder Fehlern in der Produktion führen können

Zur Umgehung dieser Nachteile und zur Kosten- und Zeitersparnis wird die Verwendung spezieller Testverfahren und -systeme für die Prüfung der Loadboard-Funktionen vor dem Einsatz im IC-Prüffeld empfohlen.

Testgeräte für Halbleiter-Load-Boards

Die Flying Probe Tester von SPEA können jede Art von Load-Board umfassend testen, indem sie die korrekte Funktion und die Parameterwerte für jede Komponente und jedes Netz genau überprüfen, um so jeden Prozessfehler oder Komponentenausfall zu erkennen. Auf diese Weise erkennen sie fehlerhafte Komponenten, detektieren Prozessdefekte (wie offene Pins oder Kurzschlüsse), identifizieren Komponenten, die außerhalb ihrer Spezifikationen arbeiten, und auch „schwache“ Komponenten, die sich ihrem Lebensende nähern (z.B. Relais).

Der Test wird offline durchgeführt, ohne dass stundenlang auf dem Ziel-IC-Tester gearbeitet werden muss, wodurch das Load-Board-Testing von der erforderlichen Anwesenheit eines erfahrenen Ingenieurs befreit wird. Für jeden gefundenen Defekt werden präzise Diagnoseinformationen bereitgestellt, so dass die Expertise und Zeit, die für die Reparatur des Load-Boards erforderlich sind, erheblich reduziert werden.

SPEA Flying Prober benötigen keine anwendungsspezifische Hardware: Der Tester generiert das Testprogramm automatisch in wenigen Stunden, ausgehend von den CAD-Daten des Load-Boards. Selbst wenn CAD-Daten fehlen, ist das System in der Lage, Reverse Engineering durchzuführen, was nützlich ist, um das Testprogramm zu erstellen oder das Load-Board selbst zu replizieren.

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Fehlersuche bei defekten Halbleiter-Load-Boards

Selbst Load-Boards, die in der Vergangenheit gut funktioniert haben, können während ihres Lebenszyklus einen Ausfall erleiden. In diesen Fällen kann die Fehlersuche, um die Ursache des Ausfalls zu bestimmen und das Load-Board zu reparieren, selbst für den erfahrensten Reparaturingenieur ein zeitaufwändiger Prozess sein.

SPEA Flying Probe Tester können nicht nur zum Testen neuer Load-Boards nach der Montage gewinnbringend eingesetzt werden. Ihre Fähigkeit zu präziser Kontaktierung, ihre Messgenauigkeit und genaue Diagnostik bieten auch einen großen Mehrwert für die Fehlersuche bei defekten Load-Boards und die Leistungsüberprüfung nach der Reparatur.

Wenn ein Load-Board während seines Einsatzes auf der Halbleiter-Testausrüstung ausfällt, vereinfachen SPEA Flying Probe Tester den Reparaturprozess. Es genügt, das Flying-Probe-Testprogramm auszuführen, um eine genaue Diagnose der fehlerhaften Teile zu erhalten, offline, wodurch die Ausfallzeit des IC-Testers auf Minuten reduziert wird und gleichzeitig die Reparaturzeit minimiert wird. Auch die Überprüfung nach der Reparatur, bevor das Load-Board zurück in die Produktion geschickt wird, kann problemlos auf den SPEA Flying Probe Tester durchgeführt werden, wodurch eine vollständige Testabdeckung erreicht wird.

Überwachung der Leistung von Halbleiter-Load-Boards

SPEA Flying Probe Tester sind nicht nur in der Lage, Load-Board-Ausfälle zu erkennen, sondern auch, die Schlüsselparameter kritischer Komponenten zu überwachen, indem reale Arbeitsbedingungen angewendet werden. Dieser „Stresstest“ ist beispielsweise in der Lage, nicht nur Hinweise auf die korrekte Funktion eines Relais zum Zeitpunkt des Tests zu geben, sondern auch auf den Degradationszustand seiner Kontakte. Basierend auf diesen Informationen ist es möglich, präventiv jene Komponenten auszutauschen, die wahrscheinlich bald ausfallen werden, wodurch Ausfälle im Feld und daraus resultierende Ausfallzeiten drastisch reduziert werden.

Erstellung eines Duplikats eines Halbleiter-Load-Boards ohne CAD

Falls die Dokumentation und Schaltpläne des Load-Boards fehlen, sind SPEA Flying Probe Tester in der Lage, die Board-Daten automatisch wiederherzustellen: Netzliste, elektrische Schaltpläne, Stückliste und CAD-Daten werden automatisch generiert. Das Ergebnis dieser Reverse-Engineering-Operation kann verwendet werden, um das Flying-Probe-Testprogramm zu erstellen, das auf dem Load-Board ausgeführt werden soll, oder um Load-Board-Replikate zu erstellen.

Schlussfolgerungen

Da die Schaltungen von Halbleiter-ICs immer komplexer und kleiner werden, ist die Notwendigkeit, das Tester-Load-Board genau zu überprüfen und seine gute Leistung zu zertifizieren, von größter Bedeutung, um die Zuverlässigkeit der Testergebnisse sicherzustellen. Das Testen der Load-Boards mit demselben wertvollen Tester, der zur Überprüfung der ICs verwendet wird, ist jedoch kostspielig und ineffizient und kann sich als unwirksam bei der Identifizierung bestimmter Defekte erweisen.

Der Einsatz eines Flying Probe Tester zum Testen von Halbleiter-Load-Boards kann helfen, Zeit und Geld zu sparen, indem er die Fähigkeit bietet, alle möglichen Defekte während des gesamten Lebenszyklus zu erkennen: vom Testen neuer Load-Boards vor ihrer Einführung in den Testboden über die Fehlersuche bei defekten Load-Boards, periodische Leistungsüberwachung bis hin zum Reverse Engineering.

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