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公司新闻
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半导体参数测试的关键问题之一——探针的接触电阻 |
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Otto P. Weeden, III 吉时利仪器公司(Keithley)
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通常 ，参数测试系统将电流或电压输入被测器件（DUT） ，然后测量该器件对于此输入信号的响应 。这些信号的路径为：从测试仪通过电缆束至测试头 ，再通过测试头至探针卡 ，然后通过探针至芯片上的焊点 ，到达被测器件 ，并最后沿原路径返回测试仪器 。
如果获得的结果不尽如人意 ，问题可能是由测量仪器或软件所致 ，也可能是其它原因造成 。通常情况下 ，测量仪器引进一些噪声或测量误差 。而更可能导致误差的原因是系统的其它部件 ，其中之一可能是接触电阻 ，它会受探针参数的影响 ，如探针的材料、针尖的直径与形状、焊接的材质、触点压力、以及探针台的平整度 。此外 ，探针尖磨损和污染也会对测试结果造成极大的负面影响 。
测试信号的完整性需要高质量的探针接触 ，这与接触电阻（CRes）直接相关 。接触电阻是随着信号电压的减小、接触压力的降低、以及新材料器件如砷化镓汲取了更多的电流 ，而对测量的影响越来越重要 。
接触电阻即探针尖与焊点之间接触时的层间电阻 。通常不能给出具体的指标 ，因为实际的接触电阻很难测量 。一般 ，信号路径电阻被用来替代接触电阻 ，而且它在众多情况下更加相关 。在检测虚焊和断路的时候 ，探针卡用户经常需要为路径电阻指定一个标称值 。信号路径电阻是从焊点到测试仪的总电阻 ，即接触电阻、探针电阻、焊接电阻、trace电阻、以及弹簧针互连电阻的总和 。但是 ，接触电阻是信号路径电阻的重要组成部分 。
在实际使用中 ，探针的接触电阻在很大程度上取决于焊点的材料、清洗的次数、以及探针的状况 ，而且它同标称值相差较多 。其中钨铼合金（97%-3%）的接触电阻比钨稍高 ，抗疲劳性相似 。但是 ，由于钨铼合金的晶格结构比钨更加紧密 ，其探针顶端的平面更加光滑 。因此 ，这些探针顶端被污染的可能性更小 ，更容易清洁 ，其接触电阻也比钨更加稳定 。所以钨铼合金是一种更佳的选择 。
触点压力的定义为探针顶端（测量单位为密耳或微米）施加到接触区域的压力（测量单位为克） 。触点压力过高会损伤焊点 。触点压力过低可能无法通过氧化层 ，因此产生不可靠的测试结果 。
顶端压力主要由探针台的驱动器件控制 ，额外的Z运动（垂直行程）会令其直线上升 。此外 ，探针材质、探针直径、光束长度、和尖锥长度都在决定顶端压力时起重要的作用 。图1解释了触点压力和接触电阻的关系 。从本质上来说 ，随着探针开始接触并逐渐深入焊点氧化物和污染物的表层 ，接触电阻减小而电流流动迅速开始 。随着探针接触到焊点金属的亚表层 ，这些效应将增加 。尽管随着探针压力的增强 ，接触电阻逐渐降低 ，最终它会达到两金属的标称接触电阻值 。
涉及到探针的接触电阻的问题时 ，365平台官方版下载还需要考虑平衡触点压力（BCF） ，超量驱动 ，探针到探针的平整度 ，探针污染与清理等问题 。
Otto Weeden先生是吉时利仪器公司的高级应用工程师 ，负责半导体参数测试应用 。他在半导体及电子设备测试领域已经工作了17年 ，并最近开始研究探针卡应用 。您可以通过电子邮件与他联系： 。
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