Burn-In Testsockel

uwe electronic bietet Burn-In Sockel der Firmen Wells-CTI und Sensata an – zwei der international führenden Hersteller lötfreier Kontaktierungslösungen für den Halbleiter-Reliability-Test. Das Portfolio deckt nahezu jede gängige Gehäusebauform ab: von großflächigen BGA- und LGA-Gehäusen über feinstgerasterte CSP- und FBGA-Packages, QFN- und QFP-Gehäuse bis hin zu diskreten TO-/SOT- und SOP/SSOP/TSSOP/TSOP-Bauteilen. Je nach Gehäuse und Anforderung kommen unterschiedliche Kontaktprinzipien zum Einsatz – etwa Federkontakte (Spring Probe), Knickbalken-Kontakte (Buckle Beam) oder Cantilever-Kontakte – und unterschiedliche Verriegelungsarten wie Open-Top-, Clamshell- oder Compression-Montage. Alle Sockel sind für den Dauereinsatz bei hoher Temperatur, hoher Zyklenzahl und – im Burn-In-Ofen – zusätzlich hoher Luftfeuchte ausgelegt und ermöglichen dadurch eine lötfreie, mehrfach wiederverwendbare Kontaktierung über Hunderte bis Tausende Prüfzyklen hinweg. Neben dem klassischen Burn-In-Test zur Erkennung von Frühausfällen eignen sich dieselben Sockel hervorragend zur Programmierung von Bauteilen vor dem Verlöten auf die Leiterplatte.

Baureihen nach Bauform

Alle Baureihen stehen als PDF-Datenblatt mit den genauen technischen Daten (Pitch, Pinzahl, Abmessungen, Temperaturbereich) zur Verfügung. Klicken Sie auf ein Bild, um das jeweilige Datenblatt zu öffnen.

BGA – Ball Grid Array

Beim BGA-Gehäuse befindet sich auf der Unterseite ein regelmäßiges Raster aus Lötkugeln, das sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung zur Leiterplatte herstellt. Burn-In-Sockel für BGA pressen das Bauteil formschlüssig auf ein passendes Kontaktfeld aus Federkontakten, sodass jede Kugel zuverlässig und ohne Lötprozess kontaktiert wird – ideal für Bauteile mit hoher Pinzahl auf kleiner Fläche.

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Carrier – Burn-In-Trägergehäuse

Der Carrier ist kein direkter Bauteilsockel, sondern ein Trägergehäuse mit Deckel, das ein oder mehrere Bauteile während des gesamten Burn-In-Prozesses sicher aufnimmt, mechanisch fixiert und kontaktiert. Carrier ermöglichen den einfachen, automatisierten Transport der Bauteile durch den Burn-In-Ofen und in Handlingsysteme, ohne dass die empfindlichen Anschlüsse einzeln gehandhabt werden müssen.

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CSP-BGA-QFN – Chip Scale Package / BGA / QFN

Diese Baureihe deckt gleich drei eng verwandte, besonders kompakte Gehäusetypen ab: Chip Scale Package (CSP), bei dem die Gehäusefläche kaum größer ist als der Chip selbst, klassisches BGA sowie QFN (Quad Flat No-Leads) ohne herausragende Anschlussbeine. Die Sockel sind auf sehr feine Pitch-Maße und hohe Kontaktdichte ausgelegt, wie sie bei modernen, platzsparenden Halbleitergehäusen üblich sind.

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CSP-FBGA – Chip Scale Package / Fine-Pitch BGA

Das CSP-FBGA ist die Fine-Pitch-Variante des Chip-Scale-BGA mit noch engerem Kugelraster. Diese Bauform kommt vor allem bei hochintegrierten Speicher- und Logikbausteinen zum Einsatz, bei denen auf kleinstem Raum eine sehr hohe Anschlusszahl untergebracht werden muss. Entsprechend hohe Anforderungen stellt die Bauform an Positioniergenauigkeit und Planarität des Sockels.

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PGA – Pin Grid Array

Beim PGA-Gehäuse trägt die Unterseite statt Lötkugeln ein Raster aus Anschlussstiften (Pins), die in eine passende Buchsenmatrix gesteckt werden. PGA-Burn-In-Sockel nehmen die Pins auf und stellen darüber den elektrischen Kontakt her – eine bewährte Lösung für Bauteile mit hoher Pinzahl, bei denen ein steckbarer statt ein flächiger Kontakt bevorzugt wird.

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QFN-LGA – Quad Flat No-Leads / Land Grid Array

QFN-Gehäuse besitzen keine herausragenden Anschlussbeine, sondern flache Kontaktflächen an den Gehäuseseiten und häufig zusätzlich ein thermisches Pad in der Mitte. LGA-Gehäuse sind flächig kontaktiert, ganz ohne seitliche Anschlüsse. Beide Bauformen sind besonders flach und kompakt und werden von dieser Sockelbaureihe gemeinsam abgedeckt.

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QFP – Quad Flat Package

Das QFP-Gehäuse besitzt an allen vier Gehäuseseiten fein gerasterte, nach außen ragende Anschlussbeine in Gull-Wing-Form. Diese klassische, weit verbreitete Bauform erfordert Burn-In-Sockel mit seitlich angeordneten Federkontakten, die die filigranen Beinchen schonend, aber sicher kontaktieren.

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TO-SOT – Transistor Outline / Small Outline Transistor

TO- und SOT-Gehäuse sind klassische Bauformen für diskrete Halbleiter wie Transistoren, Dioden oder kleine ICs mit wenigen Anschlussbeinen. Trotz ihrer einfachen Bauweise werden gerade diese Bauteile in großen Stückzahlen produziert – entsprechend robust und auf hohen Durchsatz ausgelegt sind die passenden Burn-In-Sockel.

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XSOP – (Extended) Small Outline Package

Das XSOP-Gehäuse ist eine erweiterte Variante des Small-Outline-Package mit zwei Reihen seitlich herausgeführter Anschlussbeine und im Vergleich zu Standard-SOP höherer Pinzahl. Diese Bauform findet sich häufig bei Speicherbausteinen und kompakten Logik-ICs mit mittlerer bis hoher Anschlusszahl.

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Was ist ein Burn-In-Test?

Der Burn-In-Test ist ein Dauer- bzw. Stresstest, bei dem elektronische Bauteile über einen definierten Zeitraum hinweg gleichzeitig erhöhter Temperatur und elektrischer Spannung (Bias) ausgesetzt werden. Grundlage ist die sogenannte Badewannenkurve der Ausfallrate: Neu gefertigte Halbleiterbauteile weisen zu Beginn ihres Lebenszyklus eine erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit auf, die durch latente Fertigungsdefekte verursacht wird – etwa Oxidfehler, Bonddraht-Schwachstellen, Lunker in der Die-Attach-Schicht oder Metallmigration. Der Burn-In-Test beschleunigt genau diese Defekte, sodass die betroffenen Bauteile als Frühausfälle ("Infant Mortality") erkannt und ausgesortiert werden, bevor sie in ein Endprodukt verbaut werden – ein zentraler Baustein für zuverlässige Elektronik in sicherheitskritischen Anwendungen.

Ein Burn-In Testsockel stellt dabei die lösbare elektrische Verbindung zwischen dem zu prüfenden Bauteil (Device under Test, DUT) und dem Burn-In-Board bzw. -Ofen her – ganz ohne Löten, sodass das Bauteil nach dem Test problemlos entnommen und weiterverarbeitet werden kann. Da pro Testlauf üblicherweise Hunderte Bauteile parallel auf einem Burn-In-Board bestückt werden, muss der Sockel neben stabiler Kontaktqualität vor allem eine hohe Zahl an Steck- und Temperaturzyklen unbeschadet überstehen.

International orientiert sich der Burn-In-Prozess an Normen wie JEDEC JESD22-A108 (Temperature, Bias, and Operating Life) und MIL-STD-883, Methode 1015. Typische Testparameter für den reinen Frühausfall-Screening-Burn-In liegen bei einer Sperrschichttemperatur T_j von mindestens 125 °C und einer Versorgungsspannung auf oder über dem spezifizierten Maximalwert, bei einer Testdauer von 48 bis 168 Stunden. Für die weiterführende Zuverlässigkeitsqualifikation (High Temperature Operating Life, HTOL) sind nach denselben Normen Testzeiten von 500 bis 1.000 Stunden bei gleicher Temperatur üblich. Wie stark eine solche Hochtemperaturbelastung die reale Alterung im Feld vorwegnimmt, zeigt ein Rechenbeispiel auf Basis der Arrhenius-Gleichung: Bei einer typischen Aktivierungsenergie von 0,7 eV ergibt sich zwischen einer Stresstemperatur von 125 °C und einer angenommenen Betriebstemperatur von 55 °C im Feld ein Beschleunigungsfaktor von rund 78,6 – eine 1.000-stündige Burn-In-Belastung entspricht damit rechnerisch etwa neun Jahren realem Feldeinsatz.

Wie funktioniert ein Burn-In Sockel?

Ein Burn-In Sockel besteht im Kern aus drei Elementen: einem Gehäuse, das den Sockel auf dem Burn-In-Board fixiert und das Bauteil aufnimmt bzw. verriegelt, den eigentlichen Kontaktelementen, die die Anschlüsse des Bauteils elektrisch mit den Leiterbahnen des Boards verbinden, sowie einem Verriegelungs- bzw. Andruckmechanismus, der das Bauteil mit definierter Kraft auf die Kontakte presst und während der gesamten Ofenzeit sicher hält.

Verriegelungsarten

• Open Top – das Bauteil wird von oben offen eingelegt und über einen separaten Deckel bzw. über das Burn-In-Board selbst niedergehalten; einfacher Aufbau, häufig bei automatisierter Bestückung.
• Clamshell – ein angeschlagener Deckel klappt über das Bauteil und verriegelt es; schnelles, werkzeugloses Be- und Entladen von Hand.
• Compression-Montage – der Sockel wird auf das Board geschraubt, die Kontakte stellen die Verbindung allein durch Anpressdruck her; keine separate Lötverbindung des Sockels selbst nötig.

Kontaktprinzipien

Je nach Gehäusebauform, Pitch und Anschlusszahl kommen unterschiedliche Kontakttechnologien zum Einsatz:

• Spring Probe – ein klassischer, federgelagerter Kontaktstift (Pogo-Pin), der Höhentoleranzen ausgleicht und mit definierter Kraft kontaktiert; die Standardlösung für BGA-, LGA- und PGA-Bauteile.
• Buckle Beam – ein Knickbalken-Kontakt, der sich beim Andrücken kontrolliert durchbiegt; robust und platzsparend, häufig bei BGA/FBGA-Sockeln mit sehr feinem Pitch.
• Cantilever (Single- oder Dual-Beam) – ein einseitig eingespannter Federarm, der seitlich herausgeführte Anschlussbeine kontaktiert; typisch für QFP- und QFN-Gehäuse.
• Pinch-Kontakt – zwei gegenüberliegende Kontaktfedern "klemmen" das Bauteil von beiden Seiten; wird u. a. bei bestimmten FBGA-Baureihen eingesetzt.

Ablauf im Burn-In-Prozess

Im typischen Prozessablauf wird das Bauteil in den Sockel eingelegt und verriegelt, der bestückte Sockel ist fest auf dem Burn-In-Board montiert. Mehrere hundert so bestückte Sockel werden gemeinsam in den Burn-In-Ofen eingeschoben und dort – abhängig vom Testregime – 48 bis 168 Stunden lang bei einer Sperrschichttemperatur von in der Regel 125 °C bis 150 °C unter elektrischer Vorspannung betrieben. Nach Ablauf der Testzeit wird das Board entnommen, die Bauteile werden elektrisch nachgeprüft, defekte Bauteile aussortiert – und der Sockel steht sofort für den nächsten Prüfzyklus mit neuen Bauteilen zur Verfügung.

Was sind die Vorteile von Burn-In-Sockeln?

Ein steckbarer Burn-In Sockel ist nicht die einzige Möglichkeit, ein Bauteil während des Burn-In-Tests zu kontaktieren. In der Praxis konkurriert er mit mehreren alternativen Kontaktierungs- und Testverfahren, die je nach Anwendungsfall Vor- und Nachteile mitbringen – von der einfachen Direktverlötung bis zu grundsätzlich anderen Testphilosophien wie dem System-Level-Test. Der folgende Vergleich ordnet den Burn-In Sockel gegenüber diesen Alternativen ein.

Vergleich mit ähnlichen Kontaktierungstechnologien

Burn-In-Sockel im Vergleich zu alternativen Kontaktierungsmethoden

Methode	Wiederverwendbarkeit	Vorteil ggü. Burn-In-Sockel	Nachteil ggü. Burn-In-Sockel
Direktverlötung des DUT auf das Burn-In-Board	Keine – Board bzw. Bauteil wird nach dem Test entlötet oder verschrottet	Geringste Übergangswiderstände und Induktivität, sehr nah am realen Betriebsfall – vorteilhaft bei Hochfrequenzbauteilen	Zerstörend; jeder Testlauf erfordert neues Löten/Entlöten, deutlich höherer Zeit- und Personalaufwand, kein Parallelbetrieb mit wechselnden Chargen
Aufgelöteter (Solder-Mount) Sockel	Eingeschränkt – Entlöten kann den Sockel durch thermischen Stress verformen, Lotreste an den Kontaktstiften erschweren die Wiederverwendung	Tendenziell geringere Erstkosten je Sockel	Sockelwechsel nur mit Lötprozess möglich, Risiko für Nachbarsockel beim Nacherhitzen, geringere Lebensdauer im Vergleich zum lötfreien Compression-Mount
Elastomer-Kontakt	Begrenzt – Silikon-Interposer unterliegt mechanischem Verschleiß	Sehr geringe Kontaktkraft, kürzester Signalweg, hohe Bandbreite	Für die hohen Zyklenzahlen eines Burn-In-Regimes (Tausende Steckungen bei Hochtemperatur) i. d. R. nicht ausgelegt
Wafer-Level Burn-In (WLBI)	Betrifft den Wafer, nicht den Einzelchip-Sockel	Screening bereits vor dem Vereinzeln und Verpacken – defekte Die verursachen keine Packaging-Kosten	Nur für bestimmte, meist einfachere Bauteile (z. B. Speicher) mit ausreichender Parallelität wirtschaftlich; komplexe SoCs werden weiterhin gehäust im Sockel getestet
System-Level Test (SLT)	Nicht vergleichbar – anderes Testprinzip (Funktionstest im Zielsystem-Kontext)	Deckt Fehler ab, die rein strukturelle Tests oder Burn-In nicht erfassen, z. B. Interaktionen zwischen Hardware und Software	Ersetzt nicht das thermisch-elektrische Stress-Screening des Burn-In, das gezielt Frühausfälle provoziert

Kernvorteile des Burn-In Sockels

• Lötfreie Wiederverwendbarkeit – insbesondere bei Compression-Mount-Sockeln lassen sich Tausende Bauteile nacheinander kontaktieren, ohne den Sockel selbst zu beschädigen oder zu tauschen.
• Hoher Parallelisierungsgrad – Hunderte Sockel auf einem Burn-In-Board ermöglichen das gleichzeitige Testen großer Losgrößen bei vergleichsweise geringen Kosten pro Bauteil.
• Zerstörungsfreie Handhabung – das DUT wird beim Ein- und Auslegen weder thermisch noch mechanisch durch Löt- oder Entlötprozesse belastet.
• Bauform-Flexibilität – ein und dasselbe Board-Konzept lässt sich durch Austausch der Sockel-Baureihe an unterschiedliche Gehäuse (BGA, QFN, QFP, TO-SOT u. a.) anpassen.

Kannibalisierende bzw. ergänzende Testtrends

Zwei Entwicklungen verändern derzeit, in welchem Umfang klassische, sockelbasierte Burn-In-Tests eingesetzt werden:

• System-Level-Test (SLT) – bei komplexen SoCs mit sehr hoher Transistorzahl lässt sich mit strukturellem Test und Burn-In allein keine vollständige Fehlerabdeckung mehr erreichen; ein Teil der Testabdeckung verlagert sich daher auf SLT im simulierten Zielsystem. In Anwendungsfeldern, in denen Burn-In ohnehin vorgeschrieben ist (z. B. Automotive), werden beide Verfahren zunehmend auf derselben, für hohe Parallelität ausgelegten Testinfrastruktur kombiniert, statt sich gegenseitig zu ersetzen.
• Adaptives, datenbasiertes Test-Skipping – anhand von Vorhersagemodellen für die zu erwartende Ausfallrate (DPPM) je Wafer-Bin lässt sich der Anteil an Bauteilen, die einen vollständigen Burn-In- bzw. SLT-Durchlauf durchlaufen müssen, für unkritische Bins deutlich reduzieren. Bei bereits sehr reifen, unkritischen Fertigungslosen kann so der Testaufwand spürbar gesenkt werden, während Bauteile aus auffälligen Bins weiterhin vollständig geprüft werden.

Für die meisten gehäusten, mittel- bis hochkomplexen Bauteile bleibt der sockelbasierte Burn-In-Test aufgrund seiner Kombination aus lötfreier Wiederverwendbarkeit, hoher Parallelität und gezielter thermisch-elektrischer Stressbeschleunigung jedoch weiterhin die wirtschaftlichste Methode zur Frühausfall-Erkennung.

Anwendungsbereiche

Qualitätsmerkmale der Wells-CTI- und Sensata-Sockel

Die Burn-In Sockel von Wells-CTI und Sensata zeichnen sich durch eine sehr hohe Langlebigkeit aus – auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie dauerhafter Hochtemperatur oder hoher Luftfeuchtigkeit, wie sie in Burn-In-Öfen typischerweise herrschen. Das macht die Sockel zur robusten Wahl für den Dauereinsatz in Serienprüfständen:

• Hohe Zyklenfestigkeit – ausgelegt für sehr viele Kontaktierzyklen ohne signifikanten Anstieg des Kontaktwiderstands.
• Temperaturbeständigkeit – Materialien und Kontaktfedern sind für den Dauerbetrieb bei erhöhten Burn-In-Temperaturen ausgelegt.
• Feuchteresistenz – stabile Kontaktqualität auch bei hoher Luftfeuchte im Ofen.
• Breites Bauform-Portfolio – passende Baureihen für nahezu jedes gängige Gehäuse, von diskreten TO-Bauteilen bis zu großen BGA.

Bauformen im Überblick

Wells-CTI und Sensata bieten für jede gängige Gehäusebauform passende Burn-In-Sockel-Baureihen an. Die folgende Tabelle gibt einen kurzen Überblick über die Gehäusetypen, bevor im nächsten Abschnitt alle verfügbaren Baureihen je Bauform mit Datenblatt aufgeführt sind.

Gehäusebauformen und ihre Kontaktierung im Burn-In-Sockel

Bauform	Vollständiger Begriff	Typische Kontaktierung
BGA	Ball Grid Array	Raster aus Lötkugeln auf der Gehäuseunterseite
Carrier	Burn-In-Trägergehäuse	Aufnahme für Bauteil(e) inkl. Deckel zum Ofentransport
CSP-BGA-QFN	Chip Scale Package / BGA / QFN (kombiniert)	Feinraster-Kugeln oder Kontaktflächen im Chipmaßstab
CSP-FBGA	Chip Scale Package / Fine-Pitch BGA	Sehr eng gerastertes Kugelfeld
PGA	Pin Grid Array	Raster aus Anschlussstiften (Pins)
QFN-LGA	Quad Flat No-Leads / Land Grid Array	Flache Kontaktflächen ohne bzw. mit seitlichen Anschlüssen
QFP	Quad Flat Package	Herausragende Gull-Wing-Anschlussbeine an allen vier Seiten
TO-SOT	Transistor Outline / Small Outline Transistor	Wenige, seitlich herausgeführte Anschlussbeine
XSOP	(Extended) Small Outline Package	Zweireihige seitliche Anschlussbeine, erweiterte Pinzahl

Produkte auf Anfrage

Über das oben gezeigte Wells-CTI-Standardprogramm hinaus können wir weitere, speziellere Baureihen für QFP- sowie FBGA/CSP/BGA/LGA-Gehäuse auf Anfrage beschaffen. Diese Serien sind nicht Teil des regulären Sortiments auf dieser Seite, aber bei entsprechendem Bedarf über uwe electronic erhältlich. Sprechen Sie uns bei Interesse gerne direkt an.

QFP-Sockel – zusätzliche Baureihen auf Anfrage

Weitere QFP-Baureihen, ergänzend zur 680 Serie – auf Anfrage erhältlich

Baureihe	Pitch	Max. Gehäusegröße / Pins	Kontaktart
3000 Serie	0,4–0,8 mm	28×28 mm, 32–208 Pins	Open Top, Single-Beam-Cantilever
680H Serie	0,4–0,8 mm	28×28 mm, 48–176 Pins	Top-Loaded, Dual-Beam-Cantilever
680HA Serie	0,4–0,8 mm	28×28 mm, 48–176 Pins	Top-Loaded, Dual-Beam-Cantilever
CQF Serie	0,4–0,8 mm	24×24 mm, 64–176 Pins	Side-Loaded, Dual-Beam-Cantilever

FBGA / CSP / BGA / LGA-Sockel – zusätzliche Baureihen auf Anfrage

Weitere Baureihen für FBGA-, CSP-, BGA- und LGA-Gehäuse – auf Anfrage erhältlich

Baureihe	Pitch	Kontaktart	Bemerkung
715P Serie	0,4–1,27 mm	Spring Probe	Compression-Montage
718P Serie	0,4–1,27 mm	Spring Probe	Compression-Montage
773 Serie	0,4–1,27 mm	Buckle Beam	–
892 Serie	0,4–1,27 mm	Buckle Beam	Clamshell
CBG-Serie	0,4–1,27 mm	Pinch	Durchsteckmontage
FBGA-Serie	0,4–1,27 mm	Pinch	Durchsteckmontage
Q118 / Q318 Serie	0,4–1,27 mm	Spring Probe	Clamshell
Q323 Serie	0,4–1,27 mm	Spring Probe	Clamshell
Q340 Serie	0,4–1,27 mm	Spring Probe	Clamshell
859 Serie	0,4–1,27 mm	Buckle Beam / Spring Probe	Clamshell, für große BGA/LGA (35×35–65×65 mm)
861 Serie	0,4–1,27 mm	Buckle Beam / Spring Probe	Clamshell, für große BGA/LGA (35×35–65×65 mm)
863 Serie	0,4–1,27 mm	Buckle Beam / Spring Probe	Clamshell, für große BGA/LGA (35×35–65×65 mm)
869 Serie	0,4–1,27 mm	Buckle Beam / Spring Probe	Clamshell, für große BGA/LGA (35×35–65×65 mm)

FAQ

 

Technische FAQ: Elektrik, Mechanik, Thermik & Auswahl

Die folgenden Fragen richten sich an Entwicklung und Einkauf und gehen tiefer auf elektrische Kennwerte, mechanische Lebensdauer, thermisches Verhalten sowie die richtige Serienauswahl ein.

Elektrische Eigenschaften

Mechanik & Lebensdauer

Thermik

Kompatibilität & Auswahl

Beschaffung & Praxis