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Comment tester les continuités électriques d’un BGA...

...sans socket de test spécifique ?

continuite-electrique-bga-test

Dans un premier temps, comment s’affranchir de socket de test sans pour autant revenir au voltmètre ? Ce dernier est pourtant bien utile du fait de son adaptation évidente à tous les types de package, mais il ne garantit pas les conditions de mesure, ni la non-détérioration des billes par les opérateurs, ni la détérioration des opérateurs eux-mêmes après avoir testé 8 composants de 500 billes...
Il s’agit donc de trouver un équipement offrant une souplesse mécanique pour s’adapter au package, une maîtrise du positionnement des contacts et une maîtrise des conditions électriques des mesures : nous nous sommes naturellement tournés vers un testeur à sondes mobiles, équipement très utilisé dans le cadre de test de premier niveau en fabrication de cartes électroniques. Le seul outillage mécanique restant alors à réaliser est l’interface entre le testeur et le composant, permettant de l’immobiliser pendant toute la durée des mesures, sans le détériorer, tout en s’adaptant à des variations dimensionnelles très grandes d’un boîtier à l’autre.

Le programme
programme-test-contuinte-composants

On cherche rarement à tester fonctionnellement ce type de composants complexes lors des achats Broker, il s’agit généralement de vérifier que la bille est bien connectée jusqu’à la puce en mesurant les diodes de protections ESD présentes sur la plupart des I/O du composant. Dans la pratique, on injecte un courant de l’ordre de 10 à100μA, et on mesure la tension aux bornes de cette diode. Le but de ces mesures est de vérifier que l’ensemble des composants se comporte de manière homogène ou, dans le meilleur des cas, de vérifier que leur comportement est similaire à un composant de référence. La programmation revient alors à faire croire au testeur à sondes mobiles qu’il est en train de mesurer des diodes sur un PCB alors qu’il est en fait en train de mesurer la tension de diode entre les I/O et le GND du composant.
Ainsi, à partir de son plan mécanique, on décrit toutes les coordonnées des billes sur lesquelles une sonde sera connectée, puis on décrit, pour chaque diode de protection à mesurer, à quelles positions de billes elle correspond. De la même manière on pourra vérifier non pas des diodes, mais des continuités simples, entre toutes les billes reliées au GND et entre toutes les billes des différents Vcc.
 

Et dans les faits...
billes-composants

La principale inconnue était de savoir si les pointes de touche allaient ou non déformer les billes. Dans la pratique, on constate une légère marque à l’emplacement du contact tout en restant dans les limites acceptables de déformation de la bille. De plus, les algorithmes des testeurs à sonde mobile permettent de ne venir qu’une fois en contact avec le GND pour effectuer toutes les mesures des différentes diodes, sans avoir à revenir heurter une bille de GND à chaque mesure. Il est également possible de paramétrer les vitesses d’approche et de contact sur les billes de manière à s’assurer que ces derniers soient le plus délicat possible.
Il en résulte des mesures très répétables, sans dégrader les composants, avec une cadence de mesure de plusieurs billes par seconde (dépendant du nombre de sondes disponibles sur le testeur). Le test n’est bien entendu réalisé qu’à température ambiante, mais il a l’avantage de couvrir l’ensemble I/O du composant avec des coûts et surtout des délais de réalisation d’outillage très réduits.

NORMES 
MIL-STD-883 Method 2009 : Test Method Standard – Microcircuits – External Visual 
 




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