CN103424681A - Cmos晶圆自动测试直针自动测试插座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，包括相互配合的灯箱和测试底座，所述底座包括从上到下依次分布的PCB转接板、测试单元和测试镜头，所述测试镜头前方设置主要由光源组成的灯箱，其中，所述测试单元包括复数根测试探针以及用以安装测试探针的探针保持主体、探针保持板和探针保持框，并且，在测试时，被测试晶圆设于测试镜头和测试单元之间，且测试镜头与光源之间还设有对比图像。本发明实现了CMOS晶圆的自动化测试，同时使CMOS晶圆测试简单化，测试操作简单易行，且机械结构简单，适于多种规格晶圆的测试。

Description

CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座
技术领域
本发明涉及一种CMOS晶圆测试设备，特别是一种CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座。
背景技术
CMOS晶圆系通过在硅晶片上加工感光集成电路而形成的光感芯片器件，其广泛应用于手机，电脑、摄像装置等设备中。一般来说，CMOS晶圆具有产品电路集成化较高、电路导出所采用锡球之间步距小(0.2mm左右)等特点。
目前，在CMOS芯片的生产过程中，主要采用将芯片从晶圆上切割下来后，进行单颗芯片进行手动或自动测试，以检测芯片设计和加工的符合性。
现有晶圆测试方法主要是借助晶圆针测卡(Wafer Probe Card)而实施，主要有斜针和直针两种形式，其主要用在非光学芯片测试上，但对于光学晶圆其并不适用，概因在光学晶圆的检测过程中，需检测芯片感光区的功能，形成准确的光学图片对比。
同时，现有晶圆针测卡一般在芯片PITCH较大时适用，但随着芯片PITCH的越来越小，其已经无法满足测试要求。而且，其探针的使用寿命较低，一般只能达到5万次左右的芯片测试量，而更换探针的操作极其复杂，使得测试成本大大升高。
另外，在测试线路板要求上，由于现有晶圆针测卡本身电路的要求，电路及其复杂，线路板一般都在10层以上，对电路板的设计和加工提出了很高的要求，局限性很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其能实现对CMOS晶圆的自动、高效、准确的测试，且结构简单，操作方便，使用寿命长，从而克服了现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，包括相互配合的灯箱和测试底座，所述底座包括从上到下依次分布的PCB转接板、测试单元和测试镜头，所述测试镜头前方设置主要由光源组成的灯箱，其中，所述测试单元包括复数根测试探针以及用以安装测试探针的探针保持主体、探针保持板和探针保持框，并且，在测试时，被测试晶圆设于测试镜头和测试单元之间，且测试镜头与光源之间还设有对比图像。
进一步的，所述被测试晶圆与测试镜头之间还分布有用以支承被测试晶圆的钢化玻璃。
进一步的，所述光源被置于暗室内。
进一步的，所述光源采用LED灯板，且所述暗室内还分布有至少一均光板。
进一步的，所述被测试晶圆中相应的芯片、测试镜头与光源光学中心之间的容差在0.03mm以下。
进一步的，所述底座还包括设备连接板，所述设备连接板设于上盖与PCB转接板之间。
进一步的，所述测试探针内设有弹簧，并且，当上盖与底座完全盖合时，所述弹簧被压缩，并与被测试芯片上的锡球充分接触。
进一步的，所述测试镜头上端面与被测试晶圆下端面之间的距离小于1.20mm。
进一步的，所述测试探针采用带弹簧的半导体测试探针。
本发明的工作原理在于，通过将被测试CMOS晶圆置于该插座内，随着暗室内光源的明暗变化，CMOS晶圆中相应芯片通过测试镜头对图像的采集，将光学信号输入CSP芯片中的感光区，将光学信号转成电流信号，并由“测试探针”将信号传输到PCB转接板，并将电流信号输入外设测试设备，在外设测试设备内将电流信号转成数字信号，重新生成图像信号；通过对适时生成的图像参数和原有的标准图像进行对比，判断是否满足设计要求。
前述测试探针采用的是带弹簧的半导体测试探针(POGO PIN)，可实现信号的微衰减，确保了测试的稳定性和可靠性；
通过设置前述探针保持架，可解决操作人员和机台操作时放置、CMOS晶圆精确定位问题，同时放置易操作，机台操作方便性大大增强，通过和测试机台的配合，满足产品测试达到产能要求：小时测试量高于4KPCS芯片。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：实现了CMOS晶圆的自动化测试，同时使CMOS晶圆测试简单化，测试操作简单易行，且机械结构简单，适于多种规格晶圆的测试。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的结构示意图之一；
图2是本发明一较佳实施例的结构示意图之二；
图3是本发明一较佳实施例中探针保持主体的结构示意图；
图4是本发明一较佳实施例中探针保持板的结构示意图；
图5是本发明一较佳实施例中LED灯箱的结构示意图；
图6是本发明一较佳实施例中暗室的结构示意图；
图7是本发明一较佳实施例中探针保持框的结构示意图；
附图标记说明：设备联接板1、转接固定螺丝2、PCB转接板3、测试单元4、探针保持主体41、测试探针42、探针保持板43、信号转接连接器5、测试晶圆6、LED灯板7、均光板8、测试镜头9、晶圆测试钢化玻璃10、暗室11、对比图像12、探针保持框13、五金件套14、探针定位部15。
具体实施方式
以下结合附图及一较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
参阅图1-图7，本实施例所涉及的一种CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座包括相互配合的灯箱(图中未示出)和测试底座，其中，
所述底座包括从上到下依次分布的PCB转接板3、测试单元4和测试镜头9，所述测试镜头前方设置有主要由光源组成的灯箱，所述测试单元包括复数根测试探针42以及用以安装测试探针的探针保持主体41、探针保持板43和探针保持框13，并且，在测试时，被测试晶圆设于测试镜头和测试单元之间，且测试镜头与光源之间还设有对比图像12。
作为较为优选的实施方案之一，所述被测试晶圆与测试镜头之间还分布有用以支承被测试晶圆的钢化玻璃。
进一步的，所述光源被置于暗室内。
进一步的，所述光源采用LED灯板，且所述暗室内还分布有若干均光板，这些均光板分布于LED灯板与测试镜头之间。
进一步的，所述被测试晶圆中相应芯片、测试镜头与光源光学中心之间的容差在0.03mm以下，实现晶圆中每颗芯片和光学镜头之间的准确定位。
进一步的，所述底座还包括设备连接板1，所述设备连接板设于上盖与PCB转接板之间，通过此设备连接板的设置，可使该插座与外设测试设备的联接简单化，如，仅仅用螺丝紧固即可。
前述底座(SOCKET)部分可以采用TORLON4203材料，使得防静电等级达到1014Ohm.cm等级。
进一步的，所述测试探针内设有弹簧，并且，当上盖与底座完全盖合时，所述弹簧被压缩，并与被测试芯片上的锡球充分接触。
而前述探针保持主体、探针保持板和探针保持框的组合，可使测试探针的放置和取出极为方便，并使得被测试晶圆能自如的放入或取出。
作为较为优选的实施方案之一，前述测试探针的工作过程可以为：
(1)测试状态：当测试探针在受压时(模组放入放置槽内，同时与底座配合的上盖LID下压)内部弹簧压缩，预期设定的压缩值会使弹簧和被测试晶圆上的锡球充分接触，而不会将被测试晶圆的上锡球(常规直径在0.2～0.5mm,高度在O.1～0.25mm)扎破，且不会出现偏斜现象；
(2)非测试状态：当测试探针在没受到外力压制的情况下，保持松弛状态，如此确保探针处于非受压状态，保证探针的使用寿命和寿命期内的导通功能正常，减少测试费用。
进一步的，所述测试镜头上端面与被测试晶圆下端面之间的距离小于1.20mm。
优选的，所述测试探针可采用带弹簧的半导体测试探针，如此可以更好的实现对芯片中锡球进行点对点接触，满足测试点的导通，在对锡球的测试上满足准确点接触，并将信号传输至控制系统，系统确认接触正确。
并且，若采用带弹簧的半导体测试探针，其与被测试芯片接触部的面积可以很方便的控制，使得被测试芯片上锡球因接触测试探针而损伤区域的直径的小于锡球直径的1／4。
进一步的，通过前述测试单元的组合设计，可使单机、单人的测试效率实现2倍效率提升，测试频度可以和测试简单的芯片测试保持一致，小时测试量可高于1～5KPCS。
藉由本发明，可以实现对晶圆进行测试，解决了以往只能将CMOS光学芯片切割后才能进行单颗测试的方式，即在芯片制作前端，即晶圆过程中即可实现测试，大大丰富了测试方式和手段，并且本发明能够提供CSP光学芯片的终测图像信号，为光学芯片在加工制程中提供了最终鉴定的参数，使得晶圆加工工艺提升的到了较大的证据收集范围。
并且，本发明还可满足CMOS芯片测试的高寿命要求，产品寿命达到50万次以上，同时满足CMOS信号传输的微衰减，确保测试信号传输的稳定性和可靠性；以及，满足测试系统中对光学影像精确定位，判断测试结果要求。
另外，基于本发明的内容，本领域技术人员还可很容易的想到，通过对不同规格CMOS晶圆系列结构的分析，实现产品设计结构兼容，使得不同CMOS晶圆系列能在不同的测试机台上实现安装，测试的兼容。
需要指出的是，以上实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其他实施方式。但是，凡采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，包括相互配合的灯箱和测试底座，其特征在于，所述底座包括从上到下依次分布的PCB转接板、测试单元和测试镜头，所述测试镜头前方设置有主要由光源组成的灯箱，其中，所述测试单元包括复数根测试探针以及用以安装测试探针的探针保持主体、探针保持板和探针保持框，并且，在测试时，被测试晶圆设于测试镜头和测试单元之间，且测试镜头与光源之间还设有对比图像。
2.根据权利要求1所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述被测试晶圆与测试镜头之间还分布有用以支承被测试晶圆的钢化玻璃。
3.根据权利要求1所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述光源被置于暗室内。
4.根据权利要求3所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述光源采用LED灯板，且所述暗室内还分布有至少一均光板。
5.根据权利要求3所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述被测试晶圆中相应的芯片、测试镜头与光源光学中心之间的容差在0.03mm以下。
6.根据权利要求1所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述底座还包括设备连接板，所述设备连接板设于上盖与PCB转接板之间。
7.根据权利要求1所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述测试探针内设有弹簧，并且，当上盖与底座完全盖合时，所述弹簧被压缩，并与被测试芯片上的锡球充分接触。
8.根据权利要求1所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述测试镜头上端面与被测试晶圆下端面之间的距离小于1.20mm。
9.根据权利要求1所述的CMOS晶圆自动测试直针自动测试插座，其特征在于，所述测试探针采用带弹簧的半导体测试探针。
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