用于半导体封装开路和短路测试的LXI高密度矩阵模块

客户背景

Amkor Technology 是全球最大的合同半导体组装和测试服务提供商之一。Amkor 成立于 1968 年，开创了 IC 组装和测试外包的先河，现在是 300 多家世界领先的半导体公司和电子 OEM 的战略制造合作伙伴。

测试方案

Amkor 的韩国分部正在开发一种新的测试系统——该系统的一部分将用于半导体封装的开路和短路测试。为该任务定义了一个大型矩阵——需要一个 3072x4 矩阵开关配置，用于执行 4 线测量、I/V 表征以及 2 线测量。与许多测试应用方案一样，方案需求尽可能低的价格和最高的性能。

虹科解决方案

在研究了他们的选项后，Amkor 决定选用三个 虹科 LXI 高密度矩阵模块（型号 60-553-008）。这些 LXI 矩阵模块具有提供市场最低价格所需的EMR（电磁继电器）类型，并允许多达 1027 个同时闭合的交叉点。

虹科LXI 高密度矩阵（型号 60-553-008）

此外，从选定的测试系统集成商 Testmation 的角度来看，该 LXI 矩阵模块包括虹科的 BIRST（内置继电器自测试）功能，可以轻松快速地进行维护支持。

Amkor 的新测试系统与测试仪内的 LXI 矩阵

开路和短路测试的背景

以下是开路和短路测试（也称为结构测试）的一些背景知识，以及为什么虹科LXI矩阵模块是 Amkor 测试方案的最佳选择。

开路和短路测试是在功能测试之前评估和验证半导体封装最常用的方法。除了测试之外，它还可以用于执行 I/V 特性测试的封装的故障分析。对于此类应用的系统配置，一个或多个 SMU（源测量一体单元）以及对应数量的矩阵开关模块是必不可少的。SMU 可以是台式的或 PXI 模块化的，这具体取决于测试规范和半导体封装的测试引脚数量。

对于矩阵开关模块，矩阵用于 2 线 (Nx2) 或 4 线测量 (Nx4)，具体取决于应用。如果只需要进行开路和短路测试，则可以使用 Nx2 配置。但是，如果需要低电阻测量和高精度 I/V 表征以消除 Amkor 要求中的开关和电缆路径电阻的影响（也称为 4 线或开尔文测量），则必须选择4 线测量（也称为 4 线或开尔文测量）。

四线法测电阻原理图

对于 Nx4 配置，考虑了下列矩阵模块中使用的继电器类型，它们各有优缺点。

干簧继电器：

• 快速的操作时间

• 高可靠性（密封）

• 更高的成本和更低的功率开关容量

电磁继电器 (EMR)：

• 更高的开关容量和最低的成本

• 更慢的操作时间

• 更短的寿命和最小开关容量问题

固态继电器 (SSR)：

• 几乎无限的寿命和非常快的开关速度

• 但受带宽、泄漏、电阻和电压限制

此外，必须根据系统的通道数考虑 PXI、VXI 或 LXI 的外形尺寸。

方案的选择

• 定制设计——系统的集成商可以从头开始构建开关矩阵，而不去找COTS 供应商。此产品具有低成本的优势。然而，矩阵需要一个2米的机柜，使它非常笨重，不太适合。

• VXI 已被公认为拥有非常合适的外形尺寸，尤其适用于军事、航空电子和航空航天测试应用，但它是一项陈旧的技术，通道密度较低。它主要用于对现有应用程序的长期支持。由于这是一个新的应用程序，而且 VXI 中可用的开关模块数量正在减少，因此该平台不是一种好的选择。

• PXI 或 PXI Express 是新一代外形规格，适用于机箱中的混合仪器的应用。如果 SMU 需要低通道数的矩阵开关，这可能是一个合适的解决方案。但是，如果系统需要大量通道数的矩阵开关（如 Amkor 系统），这不是一个好的解决方案。例如，如果为 1024x4 配置选择 512 个交叉点的 PXI/PXIe 模块，则需要八个模块，这使其成为比所选 LXI 1024x4 高密度矩阵开关模块更昂贵的解决方案。此外，根据继电器类型，PXI 背板电源将同时闭合交叉点的最大数量限制为每个模块 40 或 64 个，这可能会使测试非常难以实施。

• LXI 也是新一代形式的模块化仪器，可通过以太网 LAN 进行控制。LXI 机箱可以兼容各种类型的仪器或开关，具体取决于制造商。其优势包括高功率背板机箱，可以同时关闭更多交叉点，并且与 PXI/PXIe 的外形不同，LXI可以实现任何尺寸。它也是尺寸最小的解决方案，仅使用三个 1U 高 LXI 模块即可创建 3072x4 矩阵。