探针卡笔记｜001

探针卡Probe Card到底是什么为什么一张探针卡能卖几十万元前段时间一位朋友问了我一个问题“一张探针卡为什么报价十几万、几十万甚至上百万元它到底是什么”对于刚接触半导体测试的人来说探针卡既陌生又神秘。它没有光刻机那么出名没有芯片那么耀眼却是每一颗芯片在出厂前都绕不开的一道关卡。今天我们就从最基础开始聊聊探针卡到底是什么。什么是探针卡Probe Card简单来说探针卡就是连接测试机ATE和晶圆Wafer的桥梁。它负责把测试机发出的各种测试信号准确地传递到晶圆上每一个芯片的Pad焊盘上再把芯片反馈回来的电信号送回测试机分析。如果把ATE比作医院里的CT设备那么晶圆就是等待检查的病人探针卡就是医生手里的探头。没有探针卡再先进的测试设备也无法直接接触晶圆。为什么需要探针卡一片12英寸晶圆上可能有几百颗甚至上千颗芯片。如果等芯片封装完成后才发现有问题那么前面的封装、贴片、材料和人工成本都会浪费。因此半导体行业都会在晶圆阶段先进行一次测试这就是大家常说的CPWafer Probe Test。探针卡就是完成这项工作的核心工具。它需要做到精确接触每一个Pad保证接触电阻稳定在高低温环境下保持一致性经受成千上万次甚至数十万次重复接触。看似只是接触一下实际上对精度、材料和制造工艺要求都非常高。一张探针卡由哪些部分组成虽然不同厂家的设计不同但大多数探针卡都包含几个核心部分① PCB负责连接测试机把各种测试信号传输到探针。② Probe探针这是探针卡最核心的部件。每一根探针都要精准对应晶圆上的一个Pad。有些探针直径只有几十微米比头发丝还细。③ 固定结构Probe Head保证所有探针保持正确的位置、平面度和压力。④ Interface接口连接ATE测试系统。任何一个部分出现问题都可能导致测试失败。为什么探针卡这么贵很多人第一次听到价格都会觉得不可思议。其实一张探针卡的价值并不仅仅来自材料而是来自它背后的制造难度。例如精度要求极高。有些先进工艺的Pad尺寸只有几十微米。探针的位置误差可能要求控制在几微米以内。这意味着制造过程中的每一步都需要极高精度。每张几乎都是定制产品。不同客户芯片不同Pad布局不同测试机不同温度要求不同电流、电压要求不同。因此很少有真正意义上的标准品。一张探针卡往往只服务于某一个产品。可靠性要求极高。探针每天可能需要接触几十万次。接触压力太大会损伤Pad压力太小又可能接触不良。如何在寿命、稳定性和良率之间取得平衡是探针卡设计最重要的课题之一。探针卡有哪些类型随着半导体技术的发展目前行业里常见的探针卡主要包括Cantilever Probe Card悬臂式Vertical Probe Card垂直式MEMS Probe Card不同类型适用于不同的产品和工艺。例如有些适合模拟器件有些适合高Pin Count产品有些更适合先进封装。后面的文章我们会分别详细介绍它们的特点和应用场景。探针卡决定的不只是测试很多人认为探针卡只是一个测试治具。实际上它会直接影响测试良率Yield接触电阻Contact ResistanceProbe MarkPad损伤测试效率生产成本一张状态不佳的探针卡很可能导致大量误判甚至影响整条产线的生产效率。因此在很多晶圆厂和封测厂探针卡不仅是耗材更是影响产品质量的重要设备。写在最后如果你刚进入半导体测试行业希望这篇文章能帮你建立一个最基本的认识。在接下来的《探针卡笔记》中我们还会持续分享为什么探针卡会磨损Probe Mark到底是什么Vertical Probe和Cantilever有什么区别为什么要定期Cleaning一张探针卡能用多久探针卡为什么会导致良率下降希望把复杂的探针卡技术用工程师听得懂、采购也看得懂的方式分享出来。如果你也从事晶圆测试、Probe Card、ATE测试或相关行业欢迎关注《探针卡笔记》一起交流半导体测试技术。