Turin (Italy)
julio 24, 2024
Prueba automática de tarjetas de sonda: cómo ahorrar tiempo y dinero
¿Qué es una tarjeta de sonda para semiconductores?
Una tarjeta de sonda para semiconductores es la interfaz eléctrica y mecánica que cierra la brecha entre un circuito integrado y el equipo de prueba utilizado durante el proceso de prueba a nivel de oblea del CI.
La tarjeta de sonda hace contacto con las almohadillas de unión del CI, permitiendo que el probador envíe señales eléctricas al CI y mida su respuesta. Esto ayuda a identificar cualquier defecto o mal funcionamiento en el CI antes de que sea empaquetado y enviado.
En general, las tarjetas de sonda desempeñan un papel vital en asegurar la calidad y funcionalidad de los chips de semiconductores: su construcción debe estar libre de defectos para garantizar una verificación precisa y confiable de la integridad y el rendimiento del CI.
Defectos de las tarjetas de sonda para semiconductores
Las tarjetas de sonda para semiconductores son placas de circuito impreso diseñadas para ser muy precisas, ya que incluyen sondas microscópicas que pueden hacer contacto con las diminutas almohadillas del CI. Al ser instrumentos de precisión, cualquier defecto durante la construcción puede impactar significativamente su capacidad para funcionar correctamente.
Entre los defectos más comunes de las tarjetas de sonda, encontramos:
- Cortocircuitos
- Pines abiertos
- Pistas abiertas
- Conexión defectuosa entre el zócalo y la PCB
- Redes interrumpidas
- Contactos del zócalo defectuosos
- Componentes débiles
- Relés débiles
- Fugas de corriente
Estos son solo algunos de los defectos de construcción que pueden afectar a las tarjetas de sonda. Incluso las imperfecciones menores pueden causar grandes problemas durante las pruebas, potencialmente llevando a que CI defectuosos pasen desapercibidos o que CI buenos sean rechazados. Por lo tanto, es crucial mantener medidas estrictas de control de calidad durante todo el proceso de fabricación de las tarjetas de sonda.
Cómo probar tarjetas de sonda para semiconductores
Las tarjetas de sonda para semiconductores a menudo se prueban utilizando el mismo tipo de probador de semiconductores que eventualmente se utilizará con la tarjeta de sonda durante la prueba del CI. Se ejecuta en el probador un programa de diagnóstico dedicado específicamente diseñado para tarjetas de sonda.
Aunque es bastante común, esta práctica presenta varios inconvenientes:
- Altos costos: los probadores de semiconductores son equipos costosos, y usarlos para probar tarjetas de sonda les quita tiempo de su función principal de prueba de CI, afectando la eficiencia de producción.
- Desarrollo de pruebas que consume mucho tiempo: desarrollar un programa de diagnóstico integral específicamente para cada diseño de tarjeta de sonda puede ser un proceso que consume mucho tiempo.
- Capacidad de diagnóstico inadecuada: la prueba funcional realizada en el probador de semiconductores no puede detectar todos los posibles defectos en una tarjeta de sonda.
- Tiempo de reparación prolongado: cuando se detecta un defecto, el probador no puede proporcionar un mensaje de error preciso. La parte defectuosa no está identificada, ni se proporcionan pautas de reparación: un ingeniero de pruebas experto tiene que hacer un análisis profundo y que consume mucho tiempo para reparar la tarjeta de sonda.
No se detectan fallas ocultas: los defectos que no influyen directamente en la funcionalidad de la tarjeta de sonda pueden crear inestabilidad o mal funcionamiento en la producción.
Para superar estas limitaciones, puede ser conveniente utilizar equipos de prueba dedicados, separados del probador de semiconductores real. Estos probadores emplean sondas móviles para hacer contacto con puntos de prueba designados en la tarjeta de sonda y realizar una prueba eléctrica completa.
Equipos de prueba de tarjetas de sonda para semiconductores
Los testers de sondas móviles SPEA son muy adecuados para probar exhaustivamente cualquier tipo de tarjeta de sonda, verificando con precisión el correcto funcionamiento y los valores de los parámetros de cada componente y red, para detectar cualquier defecto de proceso o falla de componente. Reconocen componentes defectuosos, detectan defectos de proceso (como pines abiertos o cortocircuitos), identifican componentes que funcionan fuera de sus especificaciones y también componentes «débiles» que están cerca del final de su vida útil (por ejemplo, relés).
La prueba se realiza fuera del probador, sin necesidad de pasar horas en el probador de CI de destino, liberando la prueba de la tarjeta de sonda de la presencia requerida de un ingeniero experto. Se proporciona información de diagnóstico precisa para cada defecto encontrado, de modo que la experiencia y el tiempo necesarios para reparar la tarjeta de sonda se reducen considerablemente.
Los testers de sondas móviles SPEA no necesitan ningún hardware específico de aplicación: el probador genera automáticamente el programa de prueba en pocas horas, partiendo de los datos CAD de la tarjeta de sonda. Incluso si faltan los datos CAD, el sistema es capaz de realizar ingeniería inversa, útil para generar el programa de prueba o para replicar la propia tarjeta de sonda.
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Solución de problemas en tarjetas de sonda para semiconductores defectuosas
Incluso las tarjetas de sonda que han funcionado bien en el pasado pueden sufrir una falla durante su ciclo de vida. En estos casos, solucionar problemas en tarjetas de sonda defectuosas para identificar la causa raíz del mal funcionamiento puede ser un proceso que consume mucho tiempo incluso para el ingeniero de reparación más experimentado.
Los testers de sondas móviles SPEA pueden utilizarse con provecho no solo para probar nuevas tarjetas de sonda después del ensamblaje. Su capacidad de sondeo preciso, su exactitud de medición y diagnósticos precisos aportan un gran valor añadido también para la solución de problemas en tarjetas de sonda defectuosas y la verificación de rendimiento después de la reparación.
Cuando una tarjeta de sonda se avería durante su uso en el equipo de prueba de semiconductores, los testers de sondas móviles SPEA simplifican el proceso de reparación. Es suficiente ejecutar el programa de prueba de sonda móviles para obtener un diagnóstico preciso de la(s) parte(s) defectuosa(s), fuera del probador, reduciendo a minutos el tiempo de inactividad del probador de CI mientras se minimiza el tiempo de reparación. También la verificación post-reparación, antes de enviar la tarjeta de sonda de vuelta al piso de producción, puede realizarse fácilmente en los testers de sondas móviles SPEA, obteniendo una cobertura de prueba completa.
Monitorear el rendimiento de las tarjetas de sonda para semiconductores
Los testers de sondas móviles SPEA no solo son capaces de detectar fallas en las tarjetas de sonda, sino también de monitorear parámetros clave de componentes críticos aplicando condiciones de trabajo reales. Esta «prueba de esfuerzo» es capaz, por ejemplo, de dar indicaciones no solo sobre el correcto funcionamiento de un relé en el momento de la prueba, sino también sobre el estado de degradación de sus contactos. Basándose en esta información, es posible reemplazar preventivamente aquellos componentes que probablemente estén a punto de fallar, reduciendo drásticamente las fallas en campo y los consecuentes tiempos de inactividad.
Construir un duplicado de una tarjeta de sonda para semiconductores sin CAD
En caso de que la documentación y esquemas de la tarjeta de sonda estén ausentes, los testers de sondas móviles SPEA son capaces de reconstruir automáticamente los datos de la placa: lista de redes, esquemas eléctricos, lista de partes y datos CAD son generados automáticamente. El resultado de esta operación de ingeniería inversa puede utilizarse para generar el programa de prueba de sonda móviles a ejecutar en la tarjeta de sonda, o para hacer réplicas de la tarjeta de sonda.
Conclusiones
Probar las tarjetas de sonda para semiconductores es un paso esencial para garantizar la calidad y fiabilidad de todo el proceso de fabricación de circuitos integrados (CI): al asegurar el correcto funcionamiento de las tarjetas de sonda, los fabricantes pueden evitar que CI defectuosos lleguen al mercado, mejorar el rendimiento de producción y mantener resultados de prueba consistentes.
Sin embargo, probar las tarjetas de sonda utilizando el probador de semiconductores real con el que se utilizarán las tarjetas de sonda es costoso y consume mucho tiempo, y puede resultar ineficaz para identificar ciertos defectos.
El uso de un probador de sonda móviles para probar tarjetas de sonda para semiconductores es más rápido y rentable, y ofrece la capacidad de detectar todos los posibles defectos, a lo largo de todo el ciclo de vida: desde probar nuevas tarjetas de sonda antes de su introducción en el piso de prueba, hasta la solución de problemas de tarjetas de sonda defectuosas, el monitoreo periódico del rendimiento y la ingeniería inversa.
