一博高速先生成員--王輝東

ATE PCB 板的平整度核心要求通常為翹曲率 0.1%-0.2%、BGA 區(qū)域焊盤高度差≤50μm，核心測(cè)試區(qū)更嚴(yán)至 25-30μm，這是保障探針與焊盤可靠接觸、信號(hào)精準(zhǔn)傳輸和測(cè)試精度的關(guān)鍵；行業(yè)難點(diǎn)在材料、設(shè)計(jì)、工藝等多環(huán)節(jié)的應(yīng)力與形變控制，一博通過設(shè)備、工藝與管控體系可將 DUT Pad 及整體平整度穩(wěn)定控制在 30μm 內(nèi)、整板翹曲≤0.3%。

一、ATE PCB 板的平整度要求

ATE PCB 板（含探針卡、Load Board 等）的平整度要求遠(yuǎn)高于普通 PCB，具體指標(biāo)如下：

二、為什么需要這么高的平整度

1. 確保探針與焊盤可靠接觸：ATE 測(cè)試中探針與芯片焊盤需微米級(jí)精準(zhǔn)對(duì)接，平整度不足會(huì)導(dǎo)致接觸不良、信號(hào)中斷或探針損壞芯片，尤其 0.25-0.3mm 間距 BGA 封裝，微小高度差就會(huì)引發(fā)接觸失效。

2. 保障信號(hào)完整性：高速測(cè)試（10GHz+）下，PCB 形變會(huì)導(dǎo)致傳輸線阻抗偏移（需控制在 ±5% 內(nèi)），引發(fā)信號(hào)反射、失真，影響測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

3. 維持測(cè)試機(jī)械精度與穩(wěn)定性：探針接觸力可達(dá) 50N 以上，平整度差會(huì)使局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致 PCB 分層、變形，甚至損壞測(cè)試設(shè)備；同時(shí)保障多 site 并行測(cè)試時(shí)各通道一致性。

4. 適配高密度封裝與精細(xì)布線：BGA 間距縮小至 0.30-0.35mm、走線窄至 2.0mil，平整度不足會(huì)導(dǎo)致焊盤偏移、焊接缺陷（如虛焊、橋連），降低測(cè)試良率。

三、行業(yè)里面很難做，難點(diǎn)在哪里

1. 材料層面

CTE 不匹配：玻纖布（12-15ppm/℃）與銅箔（17ppm/℃）熱膨脹系數(shù)差異，高溫制程中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，冷卻后釋放導(dǎo)致翹曲。

基材吸濕變形：FR-4 等常用環(huán)氧樹脂基材具有親水性，若倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境濕度超標(biāo)，基材會(huì)吸收空氣中的水分。在高溫制程中，水分快速汽化膨脹，不僅會(huì)導(dǎo)致層間剝離、氣泡等缺陷，更會(huì)破壞基材內(nèi)部的應(yīng)力平衡，加劇板件局部膨脹不均。

2. 設(shè)計(jì)層面

不對(duì)稱疊層：層間結(jié)構(gòu)或銅箔分布不均（如一面大銅面、一面稀疏走線），導(dǎo)致固化收縮應(yīng)力失衡，翹曲風(fēng)險(xiǎn)顯著升高（如 12 層板非對(duì)稱疊層翹曲率增 67%）。

高密度布局應(yīng)力集中：BGA 區(qū)域密集過孔、微過孔（<0.2mm）形成局部應(yīng)力點(diǎn)，多層疊加后形變難以控制。

3. 工藝層面

超多層壓合難度大：30 層以上板件層壓時(shí)，溫度 / 壓力不均、樹脂流膠量失控會(huì)導(dǎo)致層間固化不均，殘留內(nèi)應(yīng)力引發(fā)翹曲；層數(shù)越多、板越厚，控制難度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

蝕刻與后處理形變：蝕刻速率不均導(dǎo)致銅箔應(yīng)力釋放不均，牽拉基板變形；阻焊、鍍金等工藝的溫度變化也會(huì)疊加內(nèi)應(yīng)力。

機(jī)械加工影響：鉆孔、分板時(shí)的外力或刀具精度不足，會(huì)造成邊緣翹曲或局部變形，尤其高厚徑比（如 30:1及以上）鉆孔易引發(fā)孔壁應(yīng)力集中。

4. 環(huán)境與測(cè)試層面

熱管理挑戰(zhàn)：高密度測(cè)試時(shí)探針接觸點(diǎn)溫升可達(dá) 15℃以上，溫度分布不均會(huì)加劇 PCB 熱形變，影響測(cè)試穩(wěn)定性。

量產(chǎn)一致性管控難：批量生產(chǎn)中材料批次差異、設(shè)備磨損、人員操作波動(dòng)，導(dǎo)致平整度難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，良率控制成本高。

四、一博的平整度能力與技術(shù)方案

一博通過 “設(shè)備 - 工藝 - 管控” 全流程優(yōu)化，形成了行業(yè)領(lǐng)先的 ATE PCB 平整度控制能力：

1. 核心能力指標(biāo)

DUT Pad 與整體平整度：穩(wěn)定控制在 50um 以內(nèi)，滿足嚴(yán)苛探針接觸需求。

整板翹曲度：超多層板（如 58 層、6.2mm 厚）可控制在 0.3% 以內(nèi)，120 層板實(shí)現(xiàn)低翹曲量產(chǎn)。

層間對(duì)準(zhǔn)精度：<3mil，配合平整度控制，保障高密度 BGA 封裝的可靠裝配。

2. 關(guān)鍵技術(shù)方案

壓合工藝優(yōu)化：采用德國(guó) Lauffer 壓機(jī)，自主校準(zhǔn)壓合參數(shù)，解決超多層板層間應(yīng)力不均問題，實(shí)現(xiàn) 120層板無分層、低翹曲量產(chǎn)。

材料與設(shè)計(jì)協(xié)同：通過 PCB 技術(shù)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證新材料，優(yōu)化疊層結(jié)構(gòu)與銅箔分布，從源頭降低翹曲風(fēng)險(xiǎn)。

在材料選擇上兼顧信號(hào)和可靠性：

① 介電特性：低介電常數(shù)可減少信號(hào)延遲，低損耗因子可降低高頻下的能量衰減；

② 熱膨脹系數(shù)（CTE）：需與探針卡框架材料（如殷鋼）匹配，避免熱應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形；

③ 機(jī)械強(qiáng)度：20 層以上的多層板需承受≥50N 的探針接觸力而不發(fā)生分層。

精密制造與檢測(cè)：配備奧寶 LDI 激光成像、真空二流體蝕刻、在線 AOI 等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控線路與平面度；采用 POFV 工藝、局部鍍厚金，提升表面一致性與穩(wěn)定性。

全流程質(zhì)量管控：構(gòu)建 “工藝 - 驗(yàn)證 - 交付” 體系，通過信號(hào)完整性測(cè)試、可靠性驗(yàn)證，確保平整度在交付后仍穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

半導(dǎo)體測(cè)試精度的高低，取決于 ATE PCB 高平整度的實(shí)現(xiàn)能力 —— 這一環(huán)節(jié)的行業(yè)痛點(diǎn)，正是多維度應(yīng)力與形變的協(xié)同控制難題。一博電子憑借領(lǐng)先的設(shè)備配置、創(chuàng)新的工藝方案與嚴(yán)苛的全流程管控，打破技術(shù)桎梏，為高端芯片測(cè)試提供無可替代的品質(zhì)保障。

本期提問

關(guān)于ATE PCB平整度大家遇到什么嚴(yán)苛的要求，是如何破局的，大家一起聊聊。

關(guān)于一博：

一博科技成立于2003年3月，深圳創(chuàng)業(yè)板上市公司，專注于高速PCB設(shè)計(jì)、SI/PI仿真分析等技術(shù)服務(wù)，并為研發(fā)樣機(jī)及批量生產(chǎn)提供高品質(zhì)、短交期的PCB制板與PCBA生產(chǎn)服務(wù)。致力于打造一流的硬件創(chuàng)新平臺(tái)，加快電子產(chǎn)品的硬件創(chuàng)新進(jìn)程，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

一博珠海板廠：

位于珠海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，坐擁PCB產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)人才資源及完善的產(chǎn)業(yè)配套。專注于高端快件，提供高品質(zhì)的高多層、高速、高精密、HDI等PCB生產(chǎn)制造。聚焦國(guó)內(nèi)高端快件細(xì)分市場(chǎng)，致力于推動(dòng)國(guó)內(nèi)PCB行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，尤其是高速、高多層、高復(fù)雜PCB產(chǎn)品的快速交付，12-20層制板交期快至8天內(nèi)交付，對(duì)應(yīng)PCB廣泛應(yīng)用于ATE、AI算力、服務(wù)器、工控、通信、汽車、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇