¿Qué es una Tarjeta de Sonda?
Una tarjeta de sonda es un instrumento necesario para la inspección a nivel de oblea en el proceso de fabricación de semiconductores.
Se fijan a los equipos de inspección de obleas. Aunque gran parte del coste de los semiconductores viene determinado por el equipo de fabricación, el coste del propio envase y embalaje también tiene un impacto significativo durante la fase de fabricación. Por esta razón, es posible controlar los costes determinando si un producto es bueno o malo en el nivel de la oblea una vez finalizado el proceso de fabricación del semiconductor, y enviando sólo los productos buenos a los procesos posteriores.
Una oblea contiene de varios cientos a varios miles de chips en una sola oblea, y la inspección de obleas es el proceso de clasificar estos chips determinando si son buenos o malos antes de cortarlos en piezas individuales y empaquetarlos, y aquí se necesitan las tarjetas de sonda.
Usos de las Tarjetas de Sonda
En la inspección de obleas intervienen un comprobador LSI, que introduce en el chip señales eléctricas denominadas patrones de prueba y juzga el patrón de la señal de salida comparándolo con el valor esperado, un procesador de obleas, que realiza el control de posicionamiento a nivel de chip para conectar con precisión las señales a los terminales de electrodos de cada chip, y una tarjeta de sonda, que realiza el control de posicionamiento para golpear con precisión entre cientos y decenas de miles de terminales de electrodos en el chip. El proceso se lleva a cabo con una tarjetas de sonda con el mismo número de agujas (sondas) posicionadas para golpear con precisión los cientos o decenas de miles de terminales de electrodos del chip.
Por tanto, las tarjetas de sonda deben fabricarse específicamente para cada diseño de chip, lo que es costoso en sí mismo y requiere volver a crearlas debido al desgaste por el uso, pero es esencial en términos de costes globales de producción. Los chips semiconductores se utilizan innumerables veces no sólo en ordenadores, sino también en casi todos los productos de nuestra vida. Las tarjetas de sonda son uno de los soportes.
Principio de las Tarjetas de Sonda
Las tarjetas de sonda se montan en el soporte de la oblea y actúan como conector entre los terminales de electrodo del chip y el comprobador LSI a través del soporte de la oblea.
En el cabezal de prueba LSI se montan clavijas de contacto de derrame y clavijas de alta densidad para la conexión, pero el paso de colocación de los terminales de electrodo en el chip semiconductor es más estrecho que la densidad de colocación de clavijas del cabezal de prueba, de varias decenas de micras, por lo que es necesario conectar ambos a través de una tarjeta de sonda.
Estructura de las Tarjetas de Sonda
La parte superior de la tarjeta de sonda tiene los terminales de conexión con el cabezal de prueba y la parte inferior tiene las agujas de conexión con los terminales de los electrodos del chip semiconductor.
Al conectar los terminales de conexión del cabezal de prueba y la tarjetas de sonda, y luego conectar los terminales de electrodo del chip semiconductor y la aguja de la tarjeta de sonda, se forma una conexión eléctrica y cada chip semiconductor en la oblea de silicio se prueba juzgando si es bueno o malo de acuerdo con las señales eléctricas del probador LSI.
Las tarjetas de sonda disponibles en versión avanzada y en voladizo: en la versión avanzada, los bloques con terminales verticales se fijan a la placa y las sondas pueden colocarse libremente para facilitar el mantenimiento. En el tipo voladizo, las sondas se montan directamente en la placa sin bloques, lo que facilita la colocación de terminales de paso estrecho.
Más Información sobre Tarjetas de Sonda
Debido a los requisitos de precisión y alta fiabilidad en la inspección de obleas, las tarjetas de sonda suelen estar fabricadas con sustratos cerámicos. Por ejemplo, Kyocera utiliza sustratos cerámicos monocapa de capa fina y multicapa de capa fina con metalización para tarjetas de sonda para DRAM, memoria flash y dispositivos lógicos.
Por lo general, las conexiones de señal de los circuitos semiconductores integrados a gran escala, denominados LSI o LSI de sistema, utilizan conectores de resorte o conectores de alta densidad para sus terminales. Las tarjetas de sonda también actúan como intermediarias entre estos cabezales de prueba y las obleas que deben inspeccionarse, y como requieren un alto grado de fiabilidad de conexión y funciones de rendimiento de las pruebas eléctricas, sus mecanismos y materiales son delicados. Se utilizan materiales como la cerámica.
Sin embargo, las tarjetas de sonda tienen una durabilidad limitada, e incluso la más mínima distorsión debida a un impacto físico les impide cumplir el uso previsto, y además son artículos consumibles difíciles de reparar y que deben sustituirse periódicamente.