ระบบทดสอบ Probe Card และ IC Test Socket
การทดสอบ EOL มาตรฐานและการทดสอบจิ๊กทดสอบ
อันดับแรก เรามาเริ่มกันที่พื้นหลังของการทดสอบ EOL และจิ๊ก
ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ผลิตผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์จำนวนมากในหนึ่งวัน เมื่อสิ้นสุดกระบวนการผลิต เซมิคอนดักเตอร์แต่ละตัวจะผ่านการทดสอบที่เรียกว่าการทดสอบปลายทางหรือการทดสอบ EOL การทดสอบนี้ทำขึ้นเพื่อยืนยันว่าสารกึ่งตัวนำมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจริง (เช่น ตัวต้านทานบางตัวมีความต้านทาน 5Ω)
การทดสอบ EOL ทำโดยใช้เครื่องทดสอบ EOL ซึ่งมีจิ๊กทดสอบที่ทำให้สัมผัสสารกึ่งตัวนำและส่งกระแสไฟฟ้าผ่านเพื่อทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้า แม้ว่าเครื่องทดสอบ EOL จะมีอายุการใช้งานยาวนาน แต่จิ๊กจะสึกหรอเร็วกว่าจากการสัมผัสซ้ำๆ รวมถึงกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน หากจิ๊กทดสอบหยุดทำงาน อาจทำให้ชิ้นส่วนที่ผิดพลาดผ่านการทดสอบ หรืออย่างน้อยที่สุดการผลิตจะต้องหยุดลง (เช่น การหยุดทำงาน) ซึ่งก่อให้เกิดความยุ่งยากและความเสียหายทางการเงินแก่ผู้ผลิตอย่างมาก นั่นคือเหตุผลที่จิ๊กเหล่านี้ (หนึ่งในสองประเภท การ์ดโพรบ หรือซ็อกเก็ตทดสอบ IC) ต้องเปลี่ยนจิ๊กใหม่บ่อยๆ ก่อนที่จิ๊กจะเริ่มแตกหักจริง
ตอนนี้เรามีพื้นฐานที่ดีเกี่ยวกับการทดสอบ EOL ของเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์จับยึดที่ใช้แล้ว เรามาเจาะลึกขั้นตอนการทำงานของการทดสอบนี้กัน
เซมิคอนดักเตอร์แต่ละตัวจะผ่านแต่ละขั้นตอนการผลิต และเมื่อสิ้นสุดการผลิต ก็จะผ่านการทดสอบ EOL ที่สถานีทดสอบ EOL หากไม่มีอะไรผิดพลาด ทุกอย่างค่อนข้างเงียบ เซมิคอนดักเตอร์ผ่านการทดสอบและแยกผลิตภัณฑ์ที่ไม่ดีออกจากผลิตภัณฑ์ที่ดี จากนั้นในที่สุดสถานีก็มีชีวิตชีวาขึ้น สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนจิ๊กทดสอบตามกำหนดเวลา ขณะนี้ หยุดการผลิต (บางส่วนหรือทั้งหมด) และช่างผู้ชำนาญจะถอดอุปกรณ์จับยึดเก่าออกและแทนที่ด้วยอุปกรณ์จับยึดใหม่ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์จับยึดใหม่บางตัวมีข้อบกพร่องหรือติดไม่ถูกต้องในบางครั้ง นั่นคือเหตุผลที่ช่างผู้ชำนาญเหล่านี้จะตรวจสอบจิ๊กแต่ละตัวทีละตัว โดยใช้โพรบแบบมือถือเพื่อให้แน่ใจว่าจะทำงานได้อย่างถูกต้องเมื่อการทดสอบ EOL กลับมาทำงานต่อ
หลังจากเปลี่ยนจิ๊กแล้ว เครื่อง EOL จะเปิดขึ้นอีกครั้ง และช่างเทคนิคต้องยืนเฝ้าเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์จับยึดทำงานได้อย่างถูกต้อง หากไม่เป็นเช่นนั้น พวกเขาต้องหยุดการทดสอบ EOL อีกครั้งและทดสอบอุปกรณ์จับยึดอีกครั้ง
สุดท้ายนี้ เมื่อการทดสอบ EOL ทำงานไปสักระยะหนึ่ง และการทำงานที่เหมาะสมของจิ๊กได้รับการยืนยันแล้ว ช่างเทคนิคก็จะโล่งใจได้… และกลับไปทำงานต่อไป
ปัญหาเกี่ยวกับการทดสอบ EOL มาตรฐานและการทดสอบจิ๊ก
อย่างไรก็ตาม มีปัญหาบางประการกับการทดสอบ EOL มาตรฐานและการทดสอบจิ๊ก ประเด็นที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความยากลำบากในการทดสอบจิ๊ก ความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น และความเสี่ยงและความเสียหายที่สาเหตุเหล่านี้
แล้วทำไมผมถึงบอกว่าช่างเหล่านี้มีฝีมือ?
นั่นเป็นเพราะการทดสอบจิ๊กเหล่านี้เป็นเรื่องยากมาก จิ๊กแต่ละตัวมีขนาดเล็กมาก ช่างเทคนิคจึงต้องสัมผัสโพรบให้ถูกจุด ช่างเทคนิคแต่ละคนต้องมีความรู้อย่างมากเกี่ยวกับจิ๊กเหล่านี้เพื่อให้รู้ว่าต้องสัมผัสกับโพรบตรงตำแหน่งใด แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด! การออกแบบและขนาดของจิ๊กไม่จำเป็นต้องใช้ทักษะสูง แต่ต้องใช้มือที่มั่นคงเช่นเดียวกับศัลยแพทย์ การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยของความดันหรือตำแหน่งของหัววัดอาจทำให้ผลการทดสอบไม่ถูกต้อง ตอนนี้คุณสามารถจินตนาการได้ว่ามันยากเพียงใดสำหรับช่างเทคนิคในการรักษาสมาธิระหว่างการเปลี่ยนหัววัดแบบรีบเร่ง ซึ่งมักจะใช้เวลานานเนื่องจากจำนวนหัววัดที่ต้องเปลี่ยน
เมื่ออุปกรณ์จับยึด—ไม่—แม้เมื่ออุปกรณ์จับยึดชิ้นหนึ่งได้รับการทดสอบอย่างไม่ถูกต้อง จะเกิดปัญหาสองประการตามมา
ปัญหาแรกคือชุดทดสอบเสีย (หรือไม่น่าเชื่อถือ) เนื่องจากต้องเปิดเครื่อง EOL (และทดสอบเซมิคอนดักเตอร์) เพื่อดูการทำงานที่ถูกต้องของอุปกรณ์จับยึด ในกรณีที่อุปกรณ์จับยึดตัวใดตัวหนึ่งทำงานไม่ถูกต้อง เซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดที่ผ่านเครื่อง EOL จะไม่สามารถไว้วางใจได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เซมิคอนดักเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งอาจถูกตัดสินว่าดี ทั้งที่ในความเป็นจริงแล้วไม่ดี หรือในทางกลับกัน
ในกรณีเช่นนี้ ชุดทดสอบทั้งหมดไม่สามารถเชื่อถือได้ นั่นคือเวลาที่ผู้ผลิตต้องตัดสินใจว่าเวลาและความพยายามในการทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ซ้ำนั้นคุ้มค่ากับกำไรที่เสียไปจากการโยนทิ้งทั้งหมดเป็นของเสียหรือไม่ หากพูดอย่างเคร่งครัดจากมุมมองของกำไร การกำจัดทั้งชุดอาจคุ้มค่ากว่า แม้ว่าสินค้าที่ดีจะถูกทิ้งไปก็จะนับเป็นการเสียกำไรให้กับผู้ผลิตโดยตรง
ปัญหาที่สองที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการทดสอบจิ๊กคือเวลาที่เสียไป
สำหรับผู้ผลิต ระยะเวลาใดก็ตามที่สายการผลิตบางส่วนหรือทั้งหมดหยุดทำงาน (หรือที่เรียกว่าดาวน์ไทม์) สามารถคำนวณเป็นจำนวนเงินที่สูญเสียโดยตรง (หรือสกุลเงินใดก็ตาม) นี่เป็นเพราะช่วงเวลาใดที่ไม่ได้ผลิตเป็นเวลาที่อาจใช้ไปในการผลิต ดังนั้นเวลาที่ไม่ได้ผลิตจึงคำนวณเป็นการสูญเสียกำไร ดังตัวอย่างด้านล่าง
เวลาหยุดทำงาน 13 นาที × ตัวต้านทาน 350 ตัวต่อนาที × 20 ดอลลาร์ต่อตัวต้านทาน = 91,000 ดอลลาร์
แม้แต่เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนจิ๊กที่ประสบความสำเร็จก็ยังถูกนับและคำนวณเวลาหยุดทำงาน นั่นคือเหตุผลที่ช่างเทคนิคพยายามอย่างเต็มที่ในการทำงานอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม เมื่อมีข้อผิดพลาดในการทดสอบ เวลาที่ช่างเทคนิคใช้ในการแยกแยะข้อผิดพลาดจะสูญเปล่า เนื่องจากสารกึ่งตัวนำที่ผ่านการทดสอบ EOL ในเวลานั้นเสียไป (และต้องทดสอบซ้ำหรือทิ้งไป) นอกจากนี้ ต้องปิดเครื่อง EOL ขณะที่ช่างเทคนิคตรวจสอบเพื่อแก้ปัญหา โดยทำการทดสอบจิ๊กซ้ำและค้นหาปัญหา หรือตัดสินใจติดจิ๊กใหม่ที่ต้องทดสอบอีกครั้ง ด้วยวิธีนี้ เวลาที่ใช้ในการตรวจสอบการทดสอบจิ๊ก การทดสอบจิ๊กซ้ำ และการแก้ปัญหาทั้งหมดจะถูกคำนวณเป็นกำไรที่อาจเกิดขึ้นซึ่งสูญเสียให้กับโรงงาน
ฮิโอกิ โซลูชั่น
จนถึงตอนนี้ เราได้พูดถึงเบื้องหลัง โฟลว์ และปัญหาเกี่ยวกับการทดสอบ EOL มาตรฐานและการทดสอบจิ๊ก จากนี้ เราจะพิจารณาวิธีแก้ปัญหาของ Hioki สำหรับประเด็นเหล่านี้ ซึ่งหากนำไปใช้ประโยชน์ จะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์
ขั้นตอนการทดสอบและประเด็นที่กล่าวถึงข้างต้นทั้งหมดอยู่บนสมมติฐานสองข้อต่อไปนี้
1. การทดสอบจิ๊กอาศัยแรงงานฝีมือ
2. การทดสอบจิ๊กเสร็จสิ้นหลังจากต่อจิ๊กเข้ากับเครื่องทดสอบ EOL
ฮิโอกิ ให้วิธีแก้ปัญหาง่ายๆ สำหรับสมมติฐานทั้งสองนี้ ซึ่งเมื่อระบุด้วยแนวทางอื่นในแนวทาง ฮิโอกิ แล้ว อาจช่วยให้ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์สูญเสียหลายล้านรายได้ ทั้งหมดนี้ในรูปแบบที่มีความเสี่ยงต่ำ
The alternate approach is to:
1. Skill: Test the jigs by machine (not reliant on human skill)�
2. Timing: Test the jigs before attaching to the EOL machines
สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่: การทดสอบความเร็วสูงและการบำรุงรักษาสูง
การดำเนินการทดสอบที่ง่ายดายนี้ก่อนการเปลี่ยนจิ๊ก ไม่เพียงแต่จะไม่มีการหยุดทำงานสำหรับสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุดของข้อผิดพลาดในการทดสอบจิ๊กเท่านั้น แต่ยังสามารถกำจัดเวลาหยุดทำงานในสถานการณ์กรณีที่ดีที่สุดที่ไม่มีข้อผิดพลาดได้อีกด้วย
ด้านล่างนี้คือเครื่องทดสอบซีรีส์ FA ของ ฮิโอกิ ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทดสอบจิ๊กที่ใช้สำหรับการทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ EOL (การ์ดโพรบและซ็อกเก็ตทดสอบ IC) และสิ่งที่ทำให้โดดเด่นที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันนี้
เครื่องทดสอบ Short-Open FA1221 และ In-Circuit Tester FA1220 รวมสวิตช์วงจร (เครื่องสแกน) และเครื่องวัดความต้านทานไว้ในตัวเครื่องขนาดกะทัดรัดที่ใช้ลำดับการทดสอบที่สร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์
ฟังก์ชันต่อไปนี้ทำให้ FA1221 และ FA1220 เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์
1. แยกแยะความสูงของหน้าสัมผัสและค่าความต้านทานหน้าสัมผัสโดยอัตโนมัติโดยการเคลื่อนที่ในแนวแกน Z ที่เพิ่มขึ้นของโพรบ
2. การทดสอบความเร็วสูงโดยการซิงโครไนซ์ที่เหมาะสมของสแกนเนอร์ในตัวระบบและพินบอร์ดการวัด
3. ทดสอบข้อมูลอย่างรวดเร็วโดยซอฟต์แวร์
4. ทำงานร่วมกับระบบขับเคลื่อนภายนอกเมื่อใช้บอร์ด I/O ภายใน (อุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม)
(โปรดติดต่อ ฮิโอกิ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสนับสนุนสำหรับการทำงานอัตโนมัติ)
เซมิคอนดักเตอร์กำลังใช้เทคโนโลยีข้อมูลใหม่ๆ เช่น IoT และ AI มากขึ้นเรื่อยๆ ในอนาคต โรงงานผลิตจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ มีแนวโน้มที่จะเผชิญกับความต้องการเพื่อให้ได้ทั้งคุณภาพที่สูงขึ้นและรอบการทดสอบที่สั้นลง เครื่องทดสอบแบบเปิดสั้น FA1221 และเครื่องทดสอบในวงจร FA1220 มีศักยภาพในการตอบสนองความต้องการของสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าว
สำหรับการใช้งานที่มี Jigs ยากหรือจำนวนมาก: Flying Probe Testers ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทดสอบ
FA1221 และ FA1220 ซึ่งได้รับการแนะนำในบทความนี้ประกอบด้วยพินบอร์ดของโพรบตามสั่งสำหรับวัตถุการวัดของผู้ผลิต (เช่น จิ๊ก) อย่างไรก็ตาม บางครั้งจุดทดสอบบนการ์ดโพรบอยู่ใกล้กันเกินไป ในกรณีนี้อาจเป็นไปไม่ได้ที่จะเว้นระยะโพรบบนฟิกซ์เจอร์ทดสอบพินบอร์ดให้ใกล้พอที่จะทดสอบการ์ดโพรบ ซึ่งจะทำให้จำเป็นต้องสร้างฟิกซ์เจอร์ทดสอบสำหรับการ์ดโพรบแต่ละใบ ซึ่งเป็นการเพิ่มค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ ในสถานการณ์เช่นนี้ คุณอาจต้องการพิจารณาเครื่องทดสอบประเภทยานบิน
เครื่องทดสอบ Flying Probe คล้ายกับ FA1221 และ FA1220 ข้างต้น แต่แทนที่จะใช้ฟิกซ์เจอร์ทดสอบพินบอร์ดที่ออกแบบมาสำหรับวัตถุทดสอบแต่ละชิ้น พวกเขารวมโพรบที่เคลื่อนที่หรือบินได้อย่างอิสระในทุกทิศทางของแกน X, Y และ Z สำหรับผู้ทดสอบโพรบบิน การทดสอบทำได้ง่ายยิ่งขึ้น แทนที่จะต้องติดพินบอร์ดสำหรับวัตถุทดสอบแต่ละประเภท ให้ป้อนพารามิเตอร์การวัด (มิติทางไฟฟ้าและทางกายภาพ) ของวัตถุทดสอบแล้วกด "เริ่ม" สำหรับผู้ผลิตที่มีจิ๊กทดสอบหลายประเภทให้ทดสอบ เครื่องทดสอบโพรบแบบบินได้เหล่านี้เหมาะอย่างยิ่ง
บทสรุป
อันดับแรก อธิบายเกี่ยวกับการทดสอบ EOL มาตรฐานและการทดสอบจิ๊กทดสอบและปัญหาต่างๆ บทความนี้นำเสนอวิธีแก้ปัญหาของ ฮิโอกิ เราเชื่อที่ ฮิโอกิ ว่าเมื่อผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์พิจารณาวิธีแก้ปัญหาของ ฮิโอกิ พวกเขาจะเห็นด้วยกับข้อสรุปของเรา ซึ่งนำไปสู่ความปรารถนาที่จะติดต่อเราที่ ฮิโอกิ และเป็นพันธมิตรกับเรา
นอกจากนี้ เช่นเดียวกับที่ ฮิโอกิ มีโซลูชันสำหรับจิ๊กทดสอบที่ใช้ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ ฮิโอกิ จึงมีโซลูชันการทดสอบและการวัดที่หลากหลาย ไม่เพียงแต่ในตลาดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น แต่ยังมีอีกมากมาย เราตั้งตารอที่จะร่วมมือกับผู้ใช้ทั่วโลกและอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อสร้างสังคมแห่งความยั่งยืนและความเจริญรุ่งเรืองที่ดีขึ้น
