CN105467174A - 一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法，包括如下步骤：获取在晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针在芯片上的针痕边与芯片的管脚边的距离的最小值L，设定的悬臂式探针系统需要维护时所述针痕边与芯片的管脚边的距离值L0；获取在晶圆测试过程中所述针痕边靠近所述芯片的管脚边的距离每减小1μm所需的时间T；根据得到的L和T计算得到悬臂式探针系统的维护周期T0＝(L-L0)*T。本发明提供的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，解决了集成电路在晶圆测试时，悬臂式探针系统使用过程中的无法科学合理的预估维护周期和提前维护预警的问题。

Description

一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法
技术领域
本发明属于半导体测试设备维护领域，涉及一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法。
背景技术
硅晶片在生产完成后被安装在印刷电路板(PCB)上，当印刷电路板生产完毕后，这时如果在对PCB进行的检测中发现问题，需要极其复杂的诊断过程和人工分析才能找到问题的原因。如果是集成电路的问题，这就需要将存在问题的集成电路拆卸下来，将替换的集成电路安装上去，由于当下大规模集成电路的封装一般都是球栅阵列封装，使得手工拆卸几乎不可能，因此在拆卸过程中需要使用专业的工具。由此可见，如果在印刷电路板的生产完毕后才测试出问题，对于生产的影响是大大高于单片阶段的发现问题的，对于复杂的设备，如果在整机阶段才发现集成电路的问题，其对于生产的影响是更为巨大的。所以，对于集成电路生产时的测试是很有意义的。
而对于集成电路生产时的测试通常采用探针卡对晶圆上的芯片进行测试(即晶圆测试)，探针卡是自动测试仪与待测器件之间的桥梁，通过探针卡实现测试设备和被测芯片的连接。因此在测试过程中探针卡的状态是十分重要的，使用一个具有瑕疵的探针卡来进行测试无疑会使得测试结果不准确，从而失去了测试的意义。
目前，在晶圆测试中，探针卡常采用悬臂式探针系统，即悬臂式探针卡，悬臂式探针卡在制作过程中，会对探针针尖进行弯针，探针针尖与探针悬臂会弯针一定角度。由于悬臂式探针系统的探针弯针特点，使探针针尖与芯片的管脚水平面不是保持90度垂直，而是小于90度。
在晶圆测试过程中，悬臂式探针系统的探针针尖在测试过程中会逐渐磨损变短，针痕越来越靠近管脚边，当针痕边与管脚边距小于2μm时，必须停止使用悬臂式探针系统，进行维护处理。原因是由于悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面通常小于90度，所以随着探针针尖变短，探针针痕会逐渐贴近芯片的管脚边。在悬臂式探针系统的测试过程中，需要额外采取监控措施，监控探针针痕的变化情况，当针痕据芯片的管脚边小于2μm时，就需要停止测试，将探针卡调整针位、维护保养。
现在的处理方法是探针台定期自动检查针痕并人工每12小时检查一次针痕，当发现针尖针痕距离芯片的管脚边接近2μm时即预警，探针卡停止测试，对探针卡进行调整针位、维护保养。当探针卡使用较长时间后，工程师会根据维护经验总结出大概的探针卡维护周期，对探针卡维护进行预警。但是对于新探针卡，由于没有维护经验，就无法提前预估探针卡的维护周期，对何时维护无法提供预警，而只能在探针卡使用较长时间后才能总结出探针卡维护周期，对探针卡维护进行预警，缺点非常明显，而且也无法判断维护周期是否合理，是否还有改进的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法，以解决现有技术中悬臂式探针系统在使用过程中无法科学合理的预估维护周期和提前维护预警的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法，包括如下步骤：
(1)获取在晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针在芯片上的针痕边与芯片的管脚边的距离的最小值L，设定的悬臂式探针系统需要维护时所述针痕边与芯片的管脚边的距离值L0；
(2)获取在晶圆测试过程中所述针痕边靠近所述芯片的管脚边的距离每减小1μm所需的时间T；
(3)根据得到的L和T计算得到悬臂式探针系统的维护周期T0＝(L-L0)*T。
进一步的，所述L通过测量显微镜或者投影显微镜测得。
进一步的，晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值A，所述时间T根据所述悬臂式探针系统的探针针尖磨损1μm所需的时间T1和A计算得到。
进一步的，所述T＝1*T1/cosA。
进一步的，晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值A，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂的交点到所述芯片的管脚水平面之间的距离为H，所述时间T根据所述距离H减少1μm所需的时间T2和A计算得到。
进一步的，所述T＝tanA*T2。
进一步的，晶圆测试过程中所述悬臂式探针系统的探针针臂与所述芯片的管脚水平面平行，所述夹角角度值A根据所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B计算得到。
优选的，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B为101.5°-102.5°。
优选的，所述夹角角度值B为102°。
优选的，所述L0的值为2μm。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
通过本发明提供的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，解决了集成电路在晶圆测试时，悬臂式探针系统使用过程中的无法科学合理的预估维护周期和提前维护预警的问题，特别是克服了针对悬臂式探针系统首次使用时，由于缺少之前维护经验为依据，只能依赖于探针台自动检查和人工发现问题，有非常大的随意性和偶然性的缺陷。
本发明的提供的获取悬臂式探针系统维护周期的方法还提供了一种评估方法，可以用来评估现有的实际使用时总结悬臂式探针系统的日常维护经验大致预估得到的悬臂式探针系统的维护周期是否合理。
附图说明
图1是本发明实施例悬臂式探针系统的探针针尖结构示意图；
图2是本发明实施例悬臂式探针系统在晶圆测试过程中探针针尖与管脚接触后的针痕示意图；
图3是本发明实施例中应用平行直线同旁内角互补原理示意图。
其中，1-芯片管脚水平面；2-悬臂式探针系统；3-针痕；4-芯片的管脚；A-悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值；B-悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1-2所示，是本发明提供的一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法，包括如下步骤：
(1)获取在晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针在芯片上的针痕边与芯片的管脚边的距离的最小值L，设定的悬臂式探针系统需要维护时所述针痕边与芯片的管脚边的距离值L0；
(2)获取在晶圆测试过程中所述针痕边靠近所述芯片的管脚边的距离每减小1μm所需的时间T；
(3)根据得到的L、L0和T计算得到悬臂式探针系统的维护周期T0＝(L-L0)*T。
进一步的，所述L通过测量显微镜或者投影显微镜测得。由于针痕边与管脚边之间的距离需大于L0，所以悬臂式探针系统在测试使用过程中，随着针尖磨损，针痕边与管脚边逐渐接近，有效范围为L-L0。
进一步的，晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值A，所述时间T根据所述悬臂式探针系统的探针针尖磨损1μm所需的时间T1和A计算得到。根据三角函数的关系，可以得到T＝1*T1/cosA。
进一步的，晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值A，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂的交点到所述芯片的管脚水平面之间的距离为H，所述时间T根据所述距离H减少1μm所需的时间T2和A计算得到。根据三角函数的关系，得到T＝tanA*T2。
进一步的，晶圆测试过程中所述悬臂式探针系统的探针针臂与所述芯片的管脚水平面平行，所述夹角角度值A根据所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B计算得到。根据平行直线同旁内角互补的原理，如图3所示，可以得到A＝180°-B。
优选的，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B为101.5°-102.5°。
优选的，所述夹角角度值B为102°。
优选的，所述L0的值为2μm。即当针尖针痕距离芯片的管脚边小于等于2μm时，必须停止测试，对探针卡进行调针针位、维护保养。
悬臂式探针系统制作或者维护完成后，通过测量显微镜测得悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂的夹角值为102度，在探针台上获得实际的针痕，测得针痕边与管脚边的最小距离为10μm，由于针痕边与管脚边之间的距离需大于2μm，所以悬臂式探针系统在测试使用过程中，随着针尖磨损，针痕边与管脚边逐渐接近，有效范围为8μm，根据垂直三角形三角函数定理计算可得，当针痕边距离管脚边为2μm时，悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂的交点到所述芯片的管脚水平面之间的距离H的磨损值为37.637μm(8μm*tan(180°-102°))。而高度H每磨损1μm的测试的时间T2通过短时间的测试实验就可以得到，然后计算可得需要37.637*T2的时间进行维护预警，根据悬臂式探针系统的测试试验，T2通常为10～13.6小时之间，则悬臂式探针系统的合理维护周期在15.6天～21.4天。
通过本发明提供的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，解决了集成电路在晶圆测试时，悬臂式探针系统使用过程中的无法科学合理的预估维护周期和提前维护预警的问题，特别是克服了针对悬臂式探针系统首次使用时，由于缺少之前维护经验为依据，只能依赖于探针台自动检查和人工发现问题，有非常大的随意性和偶然性的缺陷。
本发明的提供的获取悬臂式探针系统维护周期的方法还提供了一种评估方法，可以用来评估现有的实际使用时总结悬臂式探针系统的日常维护经验大致预估得到的悬臂式探针系统的维护周期是否合理。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取在晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针在芯片上的针痕边与芯片的管脚边的距离的最小值L，设定的悬臂式探针系统需要维护时所述针痕边与芯片的管脚边的距离值L0；
(2)获取在晶圆测试过程中所述针痕边靠近所述芯片的管脚边的距离每减小1μm所需的时间T；
(3)根据得到的L和T计算得到悬臂式探针系统的维护周期T0＝(L-L0)*T。
2.根据权利要求1所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，所述L通过测量显微镜或者投影显微镜测得。
3.根据权利要求1所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值A，所述时间T根据所述悬臂式探针系统的探针针尖磨损1μm所需的时间T1和A计算得到。
4.根据权利要求3所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，所述T＝1*T1/cosA。
5.根据权利要求1所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，晶圆测试过程中悬臂式探针系统的探针针尖与芯片的管脚水平面之间的夹角角度值A，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂的交点到所述芯片的管脚水平面之间的距离为H，所述时间T根据所述距离H减少1μm所需的时间T2和A计算得到。
6.根据权利要求5所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，所述T＝tanA*T2。
7.根据权利要求3-6任一项所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，晶圆测试过程中所述悬臂式探针系统的探针针臂与所述芯片的管脚水平面平行，所述夹角角度值A根据所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B计算得到。
8.根据权利要求7所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B为101.5°-102.5°。
9.根据权利要求8所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，所述悬臂式探针系统的探针针尖与探针针臂之间的夹角角度值B为102°。
10.根据权利要求1所述的获取悬臂式探针系统维护周期的方法，其特征在于，所述L0的值为2μm。
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