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摘 要:PoP器件以它集成度高且封装体积小成为3G产品首选的关键部件。目前，如何去测试和判定PoP在模块级的状态在各工厂中还尚属空白。本文将就PoP器件在使用中出现的问题及如何设计一种方案去测试和判定PoP在使用前的预知状态做较为详实的分析和介绍。
关键词:POP(package on package)IC(集成芯片)SMT(贴片技术)
中图分类号：ＴP319.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2011)08(c)-0092-01
1 背景
正如上文所述，目前POP这种封装形式以其独特的优势在电子产品领域被广泛应用，所谓POP就是将两个单独封装的BGA IC上下放置在一起，再通过中间引脚粘连在一起后，再贴装到相关的PCBA上去应用的一种形式。对于工厂的应用来说，下部的IC是Argon CPU芯片，上部为Flash part芯片，SMT机器在贴装过程中是先贴装Argon CPU IC然后将上部的Flash part先粘上Flux再贴装到Argon CPU上去。这样就带来了诸如两片IC之间的制程问题，如果手机主板因为PoP问题测试下线，分析工程师在更换PoP时，所用的PoP是提前将两片IC焊接在一起的，但是因为没有PoP的使用前的预先测试和判定方案，分析工程师往往是更换完PoP后进行板测，如果此PoP不能用的话就要再更换，这样就给分析工程师带来了许多不必要的重复劳动，因此设计一种PoP用前的预测试和判定方案对于我们来说是非常紧急和势在必行的。
2 方案研究
从PoP的贴装结构示意图及生产线的反馈数据，我们得到PoP两片IC间的焊接粘连问题是PoP器件在使用时最主要的问题，那么能否找到一种解决方案来对PoP器件在使用前就进行测试和判定呢？PoP与手机主板相连，其连接的引脚数达604个，这么多的引脚如何去逐脚测量和连接是我们首先要克服的难点之一，因此找到一种适合的测试夹具是解决这一难点的关键一步。目前最常见测试夹具大多采用测试探针作为连接介质，但对于604这么多的引脚和引脚直径仅为0.25mm间隔0.30mm的引脚排列密度来说，用测试探针作为连接介质无疑是难度较大且成本较高的，维护也较为困难，经过我们的对多种连接介质的搜集和现有方案的比较和论证，我们决定使用一种新型的导电胶的材料来作为连接介质代替目前通用的测试探针的方案，但是我们也并没放弃测试探针这一传统的测试应用方案，下面就分别来阐述这两种方案的设计、试验过程以及测试原理。
3 方案1：导电胶方案（ACF）
3.1 夹具设计
导电胶是一种新型的导电材料，其厚度很薄且只能是在0.01mm直径范围内垂直上下导通而与周围单元绝缘。我们利用这一特性并考虑结合测试平台设计一款测试夹具，先将一块测试好的手记主板的PoP器件摘掉并处理好焊盘部位后植入夹具内部，将夹具上部的压盖在PoP的对应位置处挖空，先把导电胶放入并固定，再放入被测的PoP器件，然后用压头压紧，通过测试线缆给手机主板加电并与PC USB端口连接等待测试。
3.2 测试原理
既然是依托手机主板，我们就设计采用NexTest（生产测试平台）测试平台的在线刷机的方法来判定PoP的状态，如图三所示，首先把待测PoP放入夹具后给手机主板家加电开机，这样PC通过USB端口来搜索和发现是否有设备接入，一旦找到就会完成设备枚举过程，当成功完成枚举过程后，NexTest测试平台就会通过操作者输入的条码到相关的服务器上进行相关的型号的验证和程序调用。然后通过Argon CPU IC 向其上面的Flash part IC烧入从服务器上调用的引导程序，这样在烧写的过程中就验证了Argon CPU IC与Flash part IC之间的地址线、数据线、控制线以及电源线、地线等的连接情况，对于引脚间的连焊与开焊的情况在在线刷机的时将会测试失败，反之则会测试通过，这样就实现了PoP器件的用前测试，从而保证了PoP的在使用前的状态控制。
3.3 实验验证
我们利用此方案进行了548片的全程控制跟踪测试，通过PoP测试发现5片PoP测试失败，得到了543片测试通过的PoP器件，经过与500片不经过PoP测试的进行了数据比较后，得到的结果不难看出，PoP器件的使用情况得到了很大的改善，从8000ppm 降到了1832ppm，从这次试运行的结果，我们也得到了导电胶夹具的优缺点，总结如下：
优点：结构简单，成本低，维护方便，有现成的测试平台
缺点：导电胶寿命短，只适合于小规模、小批量生产使用
4 方案2:探针方案
4.1 夹具设计
我们对PoP器件的604个引脚的功能和定义进行了仔细的分组和分析，发现在Argon CPU与Flash part之间的有用连接引脚数为160脚，因此我们如果能用I/V curve（电流电压曲线）的测试原理用在扫描这160个引脚上，不仅能测试和判定PoP的连接状态，而且由于引脚数量从604个降到160个，使测试探针的夹具的复杂性大大降低，又因为用I/V curve的测试就可以脱离手机主板，不用写入手机软件使测试程序和方案变得单一，但是I/V curve的测试连接接口比导电胶方案会变得复杂。
4.2 探針方案实验
从试验结果和分析可以看出引脚的连接好、坏的明显区别，如果连接引脚连接良好，我们就能得到反馈明显的I/V curve曲线，反之，如果连接引脚开路，那么我们的得到I/V curve曲线将是将是非常明显的区别于连接良好的短路或者开路的反馈曲线。测试引脚从604降到160以后，让我们来总结一下测试探针的夹具的优缺点：
优点：测试程序、方案单一，不依赖手机主板，不烧写手机软件，寿命长，可用于大规模、大批量生产。
缺点：成本投入高，夹具结构相对复杂。
5 结论
PoP器件的用前测试方案的实现，使PoP器件的测试从无到有，以目前天津厂的3G产能来说，每节省或者少报废一片PoP器件，将为我们节省$42美元，这无疑降低了我们的转化成本，同时也降低和减少了分析工程师的无谓的劳动负荷，提高了维修效率，降低了Ana.的WIP存量和报废成本，更为关键的是实现了PoP器件的质量控制，使PoP器件的焊接和放置贴装问题得到了及时的反馈，使前线的PoP failure rate 得到了很大的改善，减少了PCBA板级的测试下线，目前此二种方案正在评估测试之中。
Reference
[1] Argon+/Atlas Platform Hardware Design Specification.
[2] 15x15 PoP MCP Memory IC,512 512M b M 1.8V Burst Flash.
关键词:POP(package on package)IC(集成芯片)SMT(贴片技术)
中图分类号：ＴP319.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2011)08(c)-0092-01
1 背景
正如上文所述，目前POP这种封装形式以其独特的优势在电子产品领域被广泛应用，所谓POP就是将两个单独封装的BGA IC上下放置在一起，再通过中间引脚粘连在一起后，再贴装到相关的PCBA上去应用的一种形式。对于工厂的应用来说，下部的IC是Argon CPU芯片，上部为Flash part芯片，SMT机器在贴装过程中是先贴装Argon CPU IC然后将上部的Flash part先粘上Flux再贴装到Argon CPU上去。这样就带来了诸如两片IC之间的制程问题，如果手机主板因为PoP问题测试下线，分析工程师在更换PoP时，所用的PoP是提前将两片IC焊接在一起的，但是因为没有PoP的使用前的预先测试和判定方案，分析工程师往往是更换完PoP后进行板测，如果此PoP不能用的话就要再更换，这样就给分析工程师带来了许多不必要的重复劳动，因此设计一种PoP用前的预测试和判定方案对于我们来说是非常紧急和势在必行的。
2 方案研究
从PoP的贴装结构示意图及生产线的反馈数据，我们得到PoP两片IC间的焊接粘连问题是PoP器件在使用时最主要的问题，那么能否找到一种解决方案来对PoP器件在使用前就进行测试和判定呢？PoP与手机主板相连，其连接的引脚数达604个，这么多的引脚如何去逐脚测量和连接是我们首先要克服的难点之一，因此找到一种适合的测试夹具是解决这一难点的关键一步。目前最常见测试夹具大多采用测试探针作为连接介质，但对于604这么多的引脚和引脚直径仅为0.25mm间隔0.30mm的引脚排列密度来说，用测试探针作为连接介质无疑是难度较大且成本较高的，维护也较为困难，经过我们的对多种连接介质的搜集和现有方案的比较和论证，我们决定使用一种新型的导电胶的材料来作为连接介质代替目前通用的测试探针的方案，但是我们也并没放弃测试探针这一传统的测试应用方案，下面就分别来阐述这两种方案的设计、试验过程以及测试原理。
3 方案1：导电胶方案（ACF）
3.1 夹具设计
导电胶是一种新型的导电材料，其厚度很薄且只能是在0.01mm直径范围内垂直上下导通而与周围单元绝缘。我们利用这一特性并考虑结合测试平台设计一款测试夹具，先将一块测试好的手记主板的PoP器件摘掉并处理好焊盘部位后植入夹具内部，将夹具上部的压盖在PoP的对应位置处挖空，先把导电胶放入并固定，再放入被测的PoP器件，然后用压头压紧，通过测试线缆给手机主板加电并与PC USB端口连接等待测试。
3.2 测试原理
既然是依托手机主板，我们就设计采用NexTest（生产测试平台）测试平台的在线刷机的方法来判定PoP的状态，如图三所示，首先把待测PoP放入夹具后给手机主板家加电开机，这样PC通过USB端口来搜索和发现是否有设备接入，一旦找到就会完成设备枚举过程，当成功完成枚举过程后，NexTest测试平台就会通过操作者输入的条码到相关的服务器上进行相关的型号的验证和程序调用。然后通过Argon CPU IC 向其上面的Flash part IC烧入从服务器上调用的引导程序，这样在烧写的过程中就验证了Argon CPU IC与Flash part IC之间的地址线、数据线、控制线以及电源线、地线等的连接情况，对于引脚间的连焊与开焊的情况在在线刷机的时将会测试失败，反之则会测试通过，这样就实现了PoP器件的用前测试，从而保证了PoP的在使用前的状态控制。
3.3 实验验证
我们利用此方案进行了548片的全程控制跟踪测试，通过PoP测试发现5片PoP测试失败，得到了543片测试通过的PoP器件，经过与500片不经过PoP测试的进行了数据比较后，得到的结果不难看出，PoP器件的使用情况得到了很大的改善，从8000ppm 降到了1832ppm，从这次试运行的结果，我们也得到了导电胶夹具的优缺点，总结如下：
优点：结构简单，成本低，维护方便，有现成的测试平台
缺点：导电胶寿命短，只适合于小规模、小批量生产使用
4 方案2:探针方案
4.1 夹具设计
我们对PoP器件的604个引脚的功能和定义进行了仔细的分组和分析，发现在Argon CPU与Flash part之间的有用连接引脚数为160脚，因此我们如果能用I/V curve（电流电压曲线）的测试原理用在扫描这160个引脚上，不仅能测试和判定PoP的连接状态，而且由于引脚数量从604个降到160个，使测试探针的夹具的复杂性大大降低，又因为用I/V curve的测试就可以脱离手机主板，不用写入手机软件使测试程序和方案变得单一，但是I/V curve的测试连接接口比导电胶方案会变得复杂。
4.2 探針方案实验
从试验结果和分析可以看出引脚的连接好、坏的明显区别，如果连接引脚连接良好，我们就能得到反馈明显的I/V curve曲线，反之，如果连接引脚开路，那么我们的得到I/V curve曲线将是将是非常明显的区别于连接良好的短路或者开路的反馈曲线。测试引脚从604降到160以后，让我们来总结一下测试探针的夹具的优缺点：
优点：测试程序、方案单一，不依赖手机主板，不烧写手机软件，寿命长，可用于大规模、大批量生产。
缺点：成本投入高，夹具结构相对复杂。
5 结论
PoP器件的用前测试方案的实现，使PoP器件的测试从无到有，以目前天津厂的3G产能来说，每节省或者少报废一片PoP器件，将为我们节省$42美元，这无疑降低了我们的转化成本，同时也降低和减少了分析工程师的无谓的劳动负荷，提高了维修效率，降低了Ana.的WIP存量和报废成本，更为关键的是实现了PoP器件的质量控制，使PoP器件的焊接和放置贴装问题得到了及时的反馈，使前线的PoP failure rate 得到了很大的改善，减少了PCBA板级的测试下线，目前此二种方案正在评估测试之中。
Reference
[1] Argon+/Atlas Platform Hardware Design Specification.
[2] 15x15 PoP MCP Memory IC,512 512M b M 1.8V Burst Flash.