芯耀
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公众号 | 高速先生 作者 | 王辉东
ATE PCB 板的平整度核心要求通常为翘曲率 0.1%-0.2%、BGA 区域焊盘高度差≤50μm，核心测试区更严至 25-30μm，这是保障探针与焊盘可靠接触、信号精准传输和测试精度的关键；行业难点在材料、设计、工艺等多环节的应力与形变控制，一博通过设备、工艺与管控体系可将 DUT Pad 及整体平整度稳定控制在 30μm 内、整板翘曲≤0.3%。
一、ATE PCB 板的平整度要求
ATE PCB 板（含探针卡、Load Board 等）的平整度要求远高于普通 PCB，具体指标如下：
二、为什么需要这么高的平整度
1、确保探针与焊盘可靠接触：
ATE 测试中探针与芯片焊盘需微米级精准对接，平整度不足会导致接触不良、信号中断或探针损坏芯片，尤其 0.25-0.3mm 间距 BGA 封装，微小高度差就会引发接触失效。
2、保障信号完整性：
高速测试（10GHz+）下，PCB 形变会导致传输线阻抗偏移（需控制在 ±5% 内），引发信号反射、失真，影响测试数据准确性。
3、维持测试机械精度与稳定性：
探针接触力可达 50N 以上，平整度差会使局部应力集中，导致 PCB 分层、变形，甚至损坏测试设备；同时保障多 site 并行测试时各通道一致性。
4、适配高密度封装与精细布线：
BGA 间距缩小至 0.30-0.35mm、走线窄至 2.0mil，平整度不足会导致焊盘偏移、焊接缺陷（如虚焊、桥连），降低测试良率。
三、行业里面很难做，难点在哪里
1、材料层面
CTE 不匹配：玻纤布（12-15ppm/℃）与铜箔（17ppm/℃）热膨胀系数差异，高温制程中易产生内应力，冷却后释放导致翘曲。
基材吸湿变形：FR-4 等常用环氧树脂基材具有亲水性，若仓储环境湿度超标，基材会吸收空气中的水分。在高温制程中，水分快速汽化膨胀，不仅会导致层间剥离、气泡等缺陷，更会破坏基材内部的应力平衡，加剧板件局部膨胀不均。
2、 设计层面
不对称叠层：层间结构或铜箔分布不均（如一面大铜面、一面稀疏走线），导致固化收缩应力失衡，翘曲风险显著升高（如 12 层板非对称叠层翘曲率增 67%）。
高密度布局应力集中：BGA 区域密集过孔、微过孔（<0.2mm）形成局部应力点，多层叠加后形变难以控制。
3、 工艺层面
超多层压合难度大：30 层以上板件层压时，温度 / 压力不均、树脂流胶量失控会导致层间固化不均，残留内应力引发翘曲；随着层数和板厚的增加，控制难度呈指数级增长。
蚀刻与后处理形变：蚀刻速率不均导致铜箔应力释放不均，牵拉基板变形；阻焊、镀金等工艺的温度变化也会叠加内应力。
机械加工影响：钻孔、分板时的外力或刀具精度不足，会造成边缘翘曲或局部变形，尤其高厚径比（如 30:1及以上）钻孔易引发孔壁应力集中。
4、环境与测试层面
热管理挑战：高密度测试时探针接触点温升可达 15℃以上，温度分布不均会加剧 PCB 热形变，影响测试稳定性。
量产一致性管控难：批量生产中材料批次差异、设备磨损、人员操作波动，导致平整度难以稳定达标，良率控制成本高。
四、一博的平整度能力与技术方案
一博通过 “设备 - 工艺 - 管控” 全流程优化，形成了行业领先的 ATE PCB 平整度控制能力：
1、核心能力指标
DUT Pad 与整体平整度：稳定控制在 50um 以内，满足严苛探针接触需求。
整板翘曲度：超多层板（如 58 层、6.2mm 厚）可控制在 0.3% 以内，120 层板实现低翘曲量产。
层间对准精度：<3mil，配合平整度控制，保障高密度 BGA 封装的可靠装配。
2、关键技术方案
压合工艺优化：采用德国 Lauffer 压机，自主校准压合参数，解决超多层板层间应力不均问题，实现 120层板无分层、低翘曲量产。
材料与设计协同：通过 PCB 技术实验室验证新材料，优化叠层结构与铜箔分布，从源头降低翘曲风险。
在材料选择上兼顾信号和可靠性：
① 介电特性：低介电常数可减少信号延迟，低损耗因子可降低高频下的能量衰减；
② 热膨胀系数（CTE）：需与探针卡框架材料（如殷钢）匹配，避免热应力导致结构变形；
③ 机械强度：20 层以上的多层板需承受≥50N 的探针接触力而不发生分层。
精密制造与检测：配备奥宝 LDI 激光成像、真空二流体蚀刻、在线 AOI 等设备，实时监控线路与平面度；采用 POFV 工艺、局部镀厚金，提升表面一致性与稳定性。
全流程质量管控：构建 “工艺 - 验证 - 交付” 体系，通过信号完整性测试、可靠性验证，确保平整度在交付后仍稳定达标。
总结
半导体测试精度的高低，取决于 ATE PCB 高平整度的实现能力 —— 这一环节的行业痛点，正是多维度应力与形变的协同控制难题。一博电子凭借领先的设备配置、创新的工艺方案与严苛的全流程管控，打破技术桎梏，为高端芯片测试提供无可替代的品质保障。
Q、本期提问：关于ATE PCB平整度大家遇到什么严苛的要求，是如何破局的，大家一起聊聊。
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