CN110073227A - 具有五个自由度的通用探测组件 - Google Patents

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Abstract

通用多针可调探测组件(100)或操纵器,用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试。可使用磁场在金属压板(120)上安装和调整探测组件。磁场的强度可通过可切换的磁板(130)来调整,块(140)通过臂(110)连接到磁板(130)。探头(150)可附接到块的侧面,其包括倾斜控制机构,用于倾斜探头以确保探针(170)尖端同时落在管芯的焊盘上。探头还包括四个调整机构,用于在X、Y和Z方向上平移,以及绕Z轴旋转。

Description

具有五个自由度的通用探测组件
相关申请
本申请请求享有2016年12月20日提交的共同未决的美国临时专利申请号62/436762的权益,并且由此在本文并入前述申请以用于所有目的。
技术领域
本发明大体上涉及晶片级测试设备。更具体地,本发明涉及一种多针可调探测组件或操纵器,用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试。
背景技术
晶片级测试和特征通常需要直接接近测试的半导体晶片上的一个或多个装置上的一定数量的针 ,其中每个精密金属针(探针)接触的测试管芯上的专用金属焊盘。接近特定管芯需要相对于横跨晶片平面(X-Y)的横向移动、Z(高度)调整、围绕Z轴的旋转调整(即,在X-Y平面中)和围绕Y轴的旋转(即在X-Z平面中,下文中称为"倾斜"),准确并可靠地控制接触管芯的所有探针。因此,期望提供一种能够精确控制的探针组件。
发明内容
根据一个实施例,提供了一种通用探测组件,用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试。该组件包括可切换的磁板、探头、包括倾斜控制机构以允许探头垂直于晶片的X-Y平面倾斜的块,以及具有第一端和第二端的臂。臂的第一端附接到可切换的磁板上,并且臂的第二端附接到块上。探头安装在块上并包括调整机构。
根据另一实施例,提供了一种探测组件,用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试。该组件包括可切换的磁板、具有调整机构的探头、块、具有第一端和第二端的臂,以及可使用可切换的磁板和金属压板之间的磁场将臂、块和探头安装到其上的金属压板。该块包括倾斜控制机构,用于允许安装在块上的探头的倾斜。臂的第一端附接到可切换的磁板上,并且臂的第二端附接到块上。
根据又一实施例,提供了一种探测组件,用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试。该组件包括可切换的磁板、包括四个调整机构的探头、块和连接可切换的磁板和块的臂。该块包括倾斜控制机构,用于允许探头垂直于晶片的X-Y平面倾斜。探头安装在块上。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述,可最好地理解本发明及其进一步的目的和优点,在附图中:
图1为根据一个实施例的通用探测组件和压板的透视图。
图2为图1中所示的通用探测组件的透视图,示出了三个平移自由度X、Y和Z,以及X-Y平面中的旋转(表示为θζ)和倾斜(表示为0y)。
图3为没有探头和探针卡的图1中所示的通用探测组件的透视图。
图4A为图1中所示的通用探测组件的块和臂的前视图。
图4B和4C为图1中所示的通用探测组件的块和臂的侧视图。
图4D为图1中所示的通用探测组件的块和臂的俯视图。
图5A为探头和图1中所示的通用探测组件的前视图。
图5B和5C为探头和图1中所示的通用探测组件的侧视图。
图5D为探头和图1中所示的通用探测组件的俯视图。
具体实施方式
本发明大体上涉及晶片级测试设备。本文的实施例描述了一种多针可调整的探测组件或操纵器,用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试。如下面更详细地讨论的,探测组件的实施例提供具有五个自由度的调整。
参看图1-5,将描述通用探测组件100的实施例。根据一个实施例,如图1所示,操纵臂(下文中称为"臂")110通过磁力经由可切换的磁板130附接到金属压板120。如下面将更详细描述的,可切换磁板130上的开关可用于控制臂110和压板120之间的磁力的强度。
臂110附接到矩形连接和倾斜调整块(下文中称为"块")140。根据一个实施例,臂110使用精密螺纹件附接到块140。块140可从其四个侧面中的三个中的任何一个附接到臂110,而其余的(第四)侧面连接到可倾斜的探头(此处在"头部"之后)150。在所示的实施例中,探头150可安装在块140的第四侧面上的燕尾插座144上,确保稳定和可重复的动作两者。优选地,臂110由具有最小热膨胀系数的材料形成。
除了上述倾斜调整之外,探头150还包括四个附加调整机构(即,X、Y、Z和绕Z轴的旋转),其中一侧附接到垂直探针卡160,其在美国专利号7126361B1中描述,其在此并入本文以用于所有目的。探针170连接到探针卡160的底部,通常以一行或两行对齐。根据一个实施例,使用倾斜控制机构142和专用旋钮152由用户手动驱动所有五个调整机构。一旦探针170的位置与测试管芯上的相应焊盘对准,就进行最终的Z调整以确保探针170和测试管芯上的焊盘之间的适当机械和电接触。
图1是通用探测组件100的实施例的透视图。如图1所示,可切换的磁板130附接到臂110并通过其磁力保持在金属压板120上。根据一个实施例,可切换磁板130可使用螺纹件附接到臂110。使用磁板130上的开关,可减小磁力,从而减小磁力,以允许相对于压板120容易地定位和调整。一旦达到所需位置,就可通过使用磁板130上的开关来增加磁力,从而产生更强的磁力,用于将磁板130紧密且牢固地保持在压板120上。
图2大体上示出了图1中所示的探针组件100,但没有压板120。图2还示出了三个平移自由度X、Y和Z,以及上面描述的X-Y平面中的旋转(表示为θζ)和倾斜(表示为0y)。如图2所示,探头120上的旋钮152允许使用者在X、Y和Z方向上,以及绕Z轴旋转调整探头150。如上所述,倾斜控制机构142可用于使探头150绕Y轴倾斜。因此,探针组件100具有五个自由度。
图3是图1中所示的组件的透视图,没有探头150和探针卡160。如图3所示,块140可连接到臂110的倾斜部分112。应注意的是,块140可在块的三个平坦侧面中的任何一个上(没有附接燕尾插座144的任何侧面)附接到臂110的倾斜部分112。将臂110附接到块140的三个侧面中的任何一个的能力允许同时测试相对于彼此以180°或90°定向的晶粒,而不将块140移动到压板120上的不同位置。倾斜控制机构142通过在一侧施加力而使内金属部分148在块140内移动,而另一侧通过相对的弹簧(未示出)平衡。附接到燕尾插座144的内金属部分148绕垂直于块140的第四侧的轴线自由旋转。因此,倾斜控制机构142可用于倾斜燕尾插座144或探头150附接到的其它附接机构。
图4A示出了块140和臂110的前视图,其中附接有内部部分的倾斜控制机构142和燕尾插座144。图4B和4C是侧视图,并且图4D是块140和臂110的俯视图。通过块140顶部上的两个开口146实现燕尾插座144绕Y轴的倾斜,这允许内金属部分相应地移动。
图5A-5D示出了探头150和组件100的各种视图。探头150通过块140的燕尾插座144安装在块140上。美国专利号7126361(其在此并入本文以用于所有目的)描述了探头150的实施例,其中锁定机构和杆154将头部150锁定到其轨道并且在必要时将其释放。
应当理解,X和Y方向上的横向移动将探针170定位到晶片上的目标管芯,而围绕Z轴的旋转确保所有探针170分别与其预期的焊盘对准。块140允许探头150垂直于晶片(X-Y)平面倾斜。探头150的倾斜通过校正连接探针尖端的虚线和下面的晶片(X-Y)平面之间的可能角度,确保探针170的所有尖端同时落在其焊盘上。将臂110附接到块140的三个侧面中的任何一个的能力允许同时测试相对于彼此成180°或90°定向的晶粒,而不将探测组件100移动到压板120上的不同位置。多针垂直探针可实现多焊盘连接,同时最小化从晶片到探头的热传递。
尽管仅详细描述了几个实施例,但应该理解,在不脱离本发明的范围的情况下,本发明可以许多其它形式实现。鉴于所有前述内容,应该显而易见的是,本发明的实施例是示范性的而非限制性的,并且本发明不限于这里给出的细节,而是可在所附权利要求的范围和等同物内进行修改。

Claims (20)

1.一种用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试的通用探测组件,所述组件包括:
能够切换的磁板;
探头,其包括多个调整机构;
块,其包括倾斜控制机构,以用于允许所述探头垂直于所述晶片的X-Y平面倾斜,其中所述探头安装到所述块;以及
臂,其具有第一端和第二端,其中所述第一端附接到所述能够切换的磁板,并且所述第二端附接到所述块。
2.根据权利要求1所述的通用探测组件,其特征在于,所述通用探测组件还包括金属压板,其中所述能够切换的磁板允许通过增加所述能够切换的磁板和所述金属压板之间的磁场将所述臂、所述块和所述探头安装到所述金属压板。
3.根据权利要求2所述的通用探测组件,其特征在于,所述能够切换的磁板允许通过减小所述能够切换的磁板和所述金属压板之间的磁场而从所述金属压板释放所述臂、所述块和所述探头。
4.根据权利要求1所述的通用探测组件,其特征在于,所述倾斜控制机构包括由螺纹件控制的能够移动的部分,以使所述探头倾斜。
5.根据权利要求4所述的通用探测组件,其特征在于,所述探头安装在所述块的附接侧面上。
6.根据权利要求5所述的通用探测组件,其特征在于,所述探头附接到所述块的所述附接侧面上的燕尾插座,其中所述燕尾插座能够由所述能够移动的部分倾斜。
7.根据权利要求5所述的通用探测组件,其特征在于,所述块能够使用所述块的三个自由侧面中的任何一个附接到所述臂,其中所述三个自由侧面是所述块的不是所述附接侧面的任何侧面,探头安装到所述附接侧面上。
8.根据权利要求5所述的通用探测组件,其特征在于,所述探头包括四个调整机构,包括用于沿X轴、Y轴和Z轴平移,以及用于绕Z轴旋转,其中所述X轴、所述Y轴和所述Z轴彼此垂直。
9.根据权利要求8所述的通用探测组件,其特征在于,所述探头能够绕所述Y轴倾斜。
10.根据权利要求1所述的通用探测组件,其特征在于,所述探头能够使用锁定机构和杆安装在基于轨道的系统上。
11.一种用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试的探测组件,所述组件包括:
能够切换的磁板;
探头,其包括多个调整机构;
块,其包括倾斜控制机构,以用于允许所述探头的倾斜,其中所述探头安装到所述块;以及
臂,其具有第一端和第二端,其中所述第一端附接到所述能够切换的磁板,并且所述第二端附接到所述块;以及
金属压板,能够使用所述能够切换的磁板和所述金属压板之间的磁场将所述臂、所述块和所述探头安装到所述金属压板。
12.根据权利要求11所述的通用探测组件,其特征在于,所述能够切换的磁板包括开关,所述开关用于调整所述能够切换的磁板和所述金属压板之间的磁场的强度。
13.根据权利要求12所述的通用探测组件,其特征在于,较强的磁场将所述磁板、所述臂和所述探头更牢固地安装到所述金属压板。
14.根据权利要求11所述的探测组件,其特征在于,所述多个调整机构包括四个调整机构,包括用于沿X轴、Y轴和Z轴平移,以及用于绕Z轴旋转,其中所述X轴、所述Y轴和所述Z轴彼此垂直。
15.根据权利要求14所述的探测组件,其特征在于,所述四个调整机构是能够手动调整的旋钮。
16.根据权利要求15所述的探测组件,其特征在于,所述探头能够绕所述Y轴倾斜。
17.一种用于半导体晶片上的装置的参数和可靠性测试的探测组件,所述组件包括:
能够切换的磁板;
探头,其包括四个调整机构;
块,其包括倾斜控制机构,以用于允许所述探头垂直于所述晶片的X-Y平面倾斜,其中所述探头安装到所述块;以及
臂,其连接所述能够切换的磁板和所述块。
18.根据权利要求17所述的探测组件,其特征在于,所述探测组件还包括金属压板,其中所述能够切换的磁板控制所述能够切换的磁板和所述金属压板之间的磁场的强度。
19.根据权利要求17所述的探测组件,其特征在于,所述探头附接到所述块的第一侧面,并且所述块能够在所述块的第一侧面、第二侧面或第三侧面中的任何一个上附接到所述臂。
20.根据权利要求17所述的探测组件,其特征在于,所述倾斜控制机构包括由螺纹件控制的能够移动的部分,以使探头倾斜。
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