Test-Sockel und Change Kits für Automated Test Equipment
Auf der diesjährigen productronica präsentiert die Quasys GmbH in Halle B1, Stand 146, ihr umfangreiches Sortiment an Test-Sockeln und Change Kits für automatisierte Tests in der Halbleiterindustrie. Beim automatisierten Test (ATE – Automated Test Equipment) werden elektronische Halbleiterbauteile mithilfe spezialisierter Testsysteme auf ihre Funktionalität, elektrische Eigenschaften und Zuverlässigkeit geprüft. Ziel ist es, sicherzustellen, dass jedes Bauteil den spezifizierten Anforderungen entspricht, bevor es weiterverarbeitet oder ausgeliefert wird.
„Automatisierte Testsysteme spielen in Teststrategien der Halbleiterindustrie eine zentrale Rolle, da sie die Qualität, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Bauteile entlang der gesamten Wertschöpfungskette sichern. Sie ermöglichen die schnelle, präzise und reproduzierbare Prüfung elektrischer Parameter, Funktionalitäten und Schnittstellen, um fehlerhafte Chips bereits in frühen Fertigungsstufen zu erkennen. Je später fehlerhafte Bauteile erkannt werden, je höher sind die verursachten Kosten, und Diese gilt es zu vermeiden“, erklärt Jürgen Haap, Area Sales Manager Sockets der Quasys GmbH. Das deutsche Unternehmen, Tochter der Schweizer Quasys AG, liefert Testkomponenten, die für die präzise und zuverlässige Funktion solcher automatisierten Testsysteme notwendig sind. Dazu gehören insbesondere Test-Sockel und Change Kits, welche eine stabile elektrische und mechanische Kontaktierung zwischen ATE und Prüfling ermöglichen. Durch die Qualität und Präzision dieser Komponenten trägt Quasys indirekt zur Messgenauigkeit, Reproduzierbarkeit und Betriebssicherheit des gesamten Testsystems bei. „Besonders relevant sind unsere Lösungen in Anwendungen für die Lebensdauertests, hier sind Kontaktqualität und Zuverlässigkeit der Prüfverbindung von zentraler Bedeutung“, führt Jürgen Haap weiter aus. Dies muss für alle funktionalen Tests auch bei empfindlichen Bauteilen, Hochfrequenzsignalen, anspruchsvollen Temperaturen oder Klimatests gewährleitet sein.
Die von Quasys angebotenen Test-Sockel spielen dabei eine zentrale Rolle als mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen dem Prüfsystem und dem zu testenden Bauteil (Device Under Test – DUT). „Ohne sie wäre eine präzise, reproduzierbare und schonende Kontaktierung des Chips gar nicht möglich“. Je nach Gehäusetyp, etwa BGA, QFN, LGA, LCC oder WLCSP, kommen unterschiedliche Kontaktelemente wie Federkontakte, Nadeln, Elastomere oder Pogostifte zum Einsatz. Darüber hinaus schützen Test-Sockel empfindliche Bauteile oder auch sog. „Bare Dies“ während des Tests vor mechanischer Beschädigung und elektrostatischer Entladung. Die verwendeten Materialien und Kontaktelemente werden bzgl. der Testanforderungen sorgfältig ausgewählt, um eine sichere Kontaktierung und eine möglichst geringe Belastung des DUT zu realisieren. Besonders bei feinen Pitch-Abständen oder dünnen Bauteilen sind präzise gefertigte Sockel mit durchdachter Mechanik entscheidend, um dies möglichst stressfrei zu erreichen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das thermische Management. Viele Sockel werden bei Hoch- und/oder Tieftemperaturen eingesetzt, da die Tests auch die realen Einsatzbedingungen eines Chips simulieren müssen. Je nach Ziel-Branche sind Tests bei sehr extremen Temperaturen notwendig. Bei solch hohen Anforderungen muss nicht nur der Chip, sondern auch die Kontaktierung über lange Zeiträume und hohe Kontaktzyklen sicher funktionieren.
Hierbei kann der Sockel in einer temperierten Umgebung eingesetzt werden oder auch selbst über ein aktives thermisches Management verfügen. Ebenso ist ggf. die Eigenerwärmung eines DUT relevant und kann passiv oder aktiv beeinflusst werden.
Zudem zeichnen sich moderne Test-Sockel durch eine hohe Flexibilität in Design und Funktion und durch die einfache Austauschbarkeit aus. Gleichzeitig sind sie so konstruiert, dass sie eine hohe Anzahl an Kontaktzyklen ohne Leistungseinbußen überstehen.
Bei Hochfrequenz- oder Mixed-Signal-Anwendungen spielt das Signalverhalten der Sockel eine zentrale Rolle. Ein minimaler Signalverlust durch die Kontaktierung ist entscheidend für exakte und reproduzierbare Messergebnisse. Durch optimierte Layouts und hochwertige Kontakt-Materialien werden Signalverlust und Übersprechen (Crosstalk) reduziert. „Im Gesamtsystem bildet der Test-Sockel das letzte Glied der Signalkette. Von der Testelektronik über Kabel und Interface-Boards führen alle Signale schließlich über den Sockel zum Prüfling. Jede Störung in diesem Pfad kann das Messergebnis beeinflussen, weshalb die Qualität des Sockels mit entscheidend ist, um exakte und reproduzierbare Testergebnisse zu erzielen“, betont Haap.
Für alle speziellen Anforderungen gibt es entsprechend Sockel-Varianten, etwa für sehr hohe oder tiefe Temperaturen für Automotive/Luft- und Raumfahrt, RF-Anwendungen und 5G-Komponenten in der Kommunikation, aktive Sockel für Hochleistungskomponenten wie Prozessoren, Kelvin-Sockel für präzise Widerstandsmessungen oder Sockel für Sensoren mit Öffnungen für Druck-, Licht-, Gas- oder Schallsignale. Damit bilden die Test-Sockel eine unverzichtbare Komponente für zuverlässige, reproduzierbare und anwendungsspezifische Testergebnisse in der Halbleiterprüfung. Des Weiteren bietet Quasys nun auch die notwendigen Change Kits. Diese spielen im Umfeld des automatisierten Halbleitertests eine ebenso wichtige Rolle. Während der Test-Sockel das eigentliche Bauteil kontaktiert, sorgt das Change Kit dafür, dass das gesamte Handling im automatischen Prozess reibungslos funktioniert. Dazu gehören u.A. die Aufnahme, das Vorzentrieren/Positionieren und Absetzen im Sockel. Das Change Kit spielt in Zusammenarbeit mit dem Sockel die zentrale Rolle im automatischen Prozess. Maßgeblich sind hier Prozesssicherheit, Wiederholgenauigkeit und Effizienz.
Der Einsatz automatisierter Testsysteme hat in der Halbleiterindustrie einen hohen Stellenwert und sind unverzichtbar. Ursache dafür sind die zunehmende Komplexität moderner Bauteile sowie die gestiegenen Qualitätsanforderungen in sicherheitskritischen Branchen wie Automotive, Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt. Die hohe Integrationsdichte und die Forderung nach lückenloser Rückverfolgbarkeit machen umfassende, automatisierte Testverfahren erforderlich. Gleichzeitig hat das starke Wachstum der Chip-Produktion für Anwendungen in Elektromobilität, KI, 5G und IoT den Testbedarf weiter erhöht. Mit neuen Materialien wie SiC oder GaN sowie komplexen Sensoranwendungen steigen die Testanforderungen zusätzlich. ATE Systeme sind heute ein zentraler Bestandteil der Fertigungs- und Qualitätsstrategie in der modernen Halbleiterherstellung.
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