2026/08/11

技術情報

什么是ATE设备

(Automatic Test Equipment)

ATE是“自动化检测设备”的简称，它是一种通过计算机程序控制，自动对电子元器件、电路板或完整系统进行性能验证和质量评估的设备。虽然ATE的应用范围很广，但在半导体行业中，它扮演着至关重要的角色，是芯片量产线上不可或缺的一环。

根据芯片的生产流程主要运用在以下两大测试阶段：

晶圆测试(Circuit Probing)：在芯片从晶圆上切割下来之前，对每一个晶粒进行初步测试，及早淘汰有缺陷的芯片，避免后续昂贵的封装成本。

成品测试(Final Test)：在芯片完成封装后，进行全面、严格的性能测试，确保最终产品的功能、电气特性等都符合规格要求。

ATE并不是所谓的单台设备，它更像是一套精密的系统组合，各零部件需通过接口完成通讯协议与信号格式的匹配以确保指令无延迟传输。

以下是一套典型的ATE系统组成：

测试主机（Tester）：系统的核心，提供电源、时钟及各种测试信号。
测试软件（Test Program）：定义具体的测试项目、流程和判定标准。
测试接口（Device Interface）：连接测试主机与待测芯片的物理中介，如用于晶圆的探针卡和用于封装芯片的测试座。
自动化机械手（Handler）：负责自动传送和精确定位待测芯片，实现全自动化操作。

TIM热界面材料的应用在整个ATE系统中无处不在，它可能永远不会是工程师们第一关注目标，但却肩负着“承上启下”的关键作用。

以下是根据TST的行业经验整理出的ATE相关设备上相关TIM的运用案例：

探针台（Prober）

在探针台中主要的热源来自晶圆卡盘（Chuck）内部的Heater。其作用是为了满足芯片三温测试，即低温、常温、高温（高温条件一般可达到75~125℃甚至更高）。用于评估芯片在不同温控条件下的可靠性和稳定性。其中TIM材料的运用场景在于底部Heater与陶瓷基板之间。主要运用材料有：

➀石墨/石墨烯类垫片（Carbon Fibers Sheet）

厚度 0.5~5.0mm
水平方向均热特性优异（~1700W/m*K）
高柔韧性，易于定制化裁切。
最高工作温度150℃
碳纤维垂直方向导热率可达50W/m*K，另有石墨烯增强型垂直方向可实现90W/m*K超高导热率。

②高性能柔性导热垫片（High Performance Thermal Pad）

导热率 3~8W/m*K
厚度 0.5~5.0mm
柔性散热片（硬度＜SHOREOO 40），在低负载条件热阻表现极佳。
工作温度 -55~200℃
低渗油低挥发（0.1%TML）

③非硅导热垫片（Non-Silicon Thermal Sheet）

导热率3~17W/m*K
厚度 0.5~5.0mm
工作温度 -60~150℃
采用非硅环氧系基材，杜绝渗油以及挥发问题。
阻燃性UL-94V-0

测试头（Test Head）

测试头可以看作为是整个ATE系统的“核心大脑”，在它的内部集成了测试所需的如PE/DPS卡等相关功率模块，为了兼容所有测试芯片通常其内部装有适配如FPGA、ASIC等多种适合目标芯片的模块，高功率+数量多是测试头整体散热量巨大的主要原因。TIM一般采用导热凝胶材料而非导热垫片，其关键在于凝胶作为填缝材料无需压缩，测试头内部大量模块排列的工况条件下如再施加压力会有变形的风险。

另外除TIM材料外额外需配备VC冷板或浸没式液冷的主动散热方案。

➀高导热凝胶（Thermal Gel）