CN110118920A - 一种用于半导体芯片性能测试的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于半导体芯片性能测试的装置,包括底板、调节组件、探针组件和载盘，调节组件和载盘分别设置在底板上的左右两侧，调节组件包括快速调节架、微调调节架、机械臂和角度轴，探针组件包括限位套筒、调节套筒和钨丝探针，限位套筒与角度轴可拆式连接，限位套筒上设有盲孔，调节套筒套装在钨丝探针上，调节套筒插入盲孔内，钨丝探针贯穿限位套筒，钨丝探针的针头位于限位套筒的下方，该用于半导体芯片性能测试的装置中，采用软钨丝作为探针，可进行大量次重复性测试，保护芯片的金属层；可以随意控制两根钨丝探针伸出的长度、间距，可实现最小50um级芯片PAD测试；实现快速测试功能，操作简单，装置成本低，作业效率高。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于半导体芯片性能测试的装置及方法。
背景技术
随着光通信行业的快速发展，半导体芯片作为核心元器件扮演着极其重要的角色，从数据中心，移动宽带，互联网，国防军工等，光器件的应用无所不在，为了满足人们的不同应用需求，适应不同的工作环境，半导体芯片的性能可靠性直接影响着信号传输的质量，稳定性跟时限性，如何更为有效的筛选测试出高性能的可靠性更高的半导体芯片已成为不可或缺的一项工作。
目前针对芯片性能测试主要有两种方法，一种是使用POGO-PIN探针，即探针内部置有弹簧装置，可自由伸缩，探针头型一般采用半圆弧型，直接接触芯片PAD，缺点是这种类型探针针对微米级PAD间距，无法适用，并排两根针间距不能小于探针座直径，目前市面上最小能做到大概200um左右。还有一种是硬探针测试方法，硬探针针尖经过特殊研磨，可使针尖达到2～10um级，这种方式，虽然能够应对微米级间距芯片，但使用时容易造成芯片PAD金属层的破坏，因为属于刚性接触，压力无法控制，往往PAD上留有针眼痕迹，还有一点是这种类型探针使用时间久之后，极容易造成针尖弯曲、变形，如果再次使用，对芯片将造成永久性的损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于半导体芯片性能测试的装置及方法。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：一种用于半导体芯片性能测试的装置，包括底板、调节组件、探针组件和载盘，所述调节组件和载盘分别设置在底板上的左右两侧，所述探针组件设置在载盘的上方，探针组件与调节组件可拆卸式连接；
所述调节组件包括快速调节架、微调调节架、机械臂和角度轴，所述快速调节架竖向安装在底板上，所述微调调节架竖向设置在快速调节架的右侧，所述机械臂沿X轴方向设置在微调调节架的右侧，机械臂的右侧设有开口，所述角度轴沿Y轴方向设置在开口内；
所述探针组件有两个，两个探针组件分别设置在角度轴的两端，所述探针组件包括限位套筒、调节套筒和钨丝探针，所述限位套筒设置在角度轴的右侧，限位套筒与角度轴可拆式连接，限位套筒上设有盲孔，所述盲孔与限位套筒的轴线平行，所述调节套筒套装在钨丝探针上，调节套筒与钨丝探针之间通过胶水固定，调节套筒插入盲孔内，所述钨丝探针贯穿限位套筒，钨丝探针的针头位于限位套筒的下方。
作为优选，为了可以快速的带动钨丝探针升降，所述快速调节架可带动微调调节架上下移动。
作为优选，为了缓慢的调节钨丝探针的升降，实现精确调节，所述微调调节架可带动机械臂上下移动。
作为优选，为了带动钨丝探针左右摆动调节角度，方便显微镜下观察其具体位置，所述角度轴可带动限位套筒左右摆动。
作为优选，为了调节两个钨丝探针之间的距离，所述角度轴上设有若干调节孔，各调节孔在角度轴上排成一排。
作为优选，为了将限位套筒与角度轴相连，并且调节限位套筒的位置，所述限位套筒的顶端向上延伸形成连接部，所述连接部上设有条形孔，所述条形孔与限位套筒的轴线平行，条形孔与调节孔之间通过锁紧螺钉相连。
作为优选，为了在定位螺纹孔内插入锁紧螺丝，拧紧锁紧螺丝可对调节套筒固定，拧松锁紧螺丝可以对伸出的钨丝探针长度进行调节，所述限位套筒的顶部设有定位螺纹孔，所述定位螺纹孔与盲孔垂直连通。
作为优选，为了对快速调节架的下降位置进行限制，防止钨丝探针直接撞击芯片受损，所述快速调节架的底部设有限位块。
一种用于半导体芯片性能测试的方法，包括以下步骤：
S1:将待检测芯片放入载盘中固定；
S2:将探针组件与电流电压源表连接，并且根据芯片实际情况对两个钨丝探针间距进行调整；
S3:通过调节组件对探针组件的位置进一步调整，使得钨丝探针与芯片接触；
S4:通过电流电压源表读出反馈电流信号，判断芯片的性能。
作为优选，在S1中，所述芯片包括两个金属层PAD，所述金属层PAD与钨丝探针一一对应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于半导体芯片性能测试的装置中，采用软钨丝作为探针，可进行大量次重复性测试，保护芯片的金属层；通过探针组件可以随意控制两根钨丝探针伸出的长度、间距，可实现最小50um级芯片PAD测试；通过调节组件可灵活调节钨丝探针位置，实现快速测试功能，操作简单，装置成本低，作业效率高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
附图说明
图1为本发明的用于半导体芯片性能的测试装置的立体图。
图2为本发明的用于半导体芯片性能的测试装置右视图。
图3为本发明的用于半导体芯片性能的测试装置的探针组件的结构示意图。
图4为芯片的示意图。
图5为本发明的用于半导体芯片性能的测试方法的流程示意图。
图中各标号和对应的名称为：1.底板,2.载盘,3.快速调节架,4.微调调节架,5.机械臂,6.角度轴，7.限位块，8.限位套筒，9.调节套筒，10.钨丝探针，11.芯片，601.调节孔,801.盲孔,802.条形孔,803.定位螺纹孔,1101.金属层PAD。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示，一种用于半导体芯片性能测试的装置，包括底板1、调节组件、探针组件和载盘2，调节组件和载盘2分别设置在底板1上的左右两侧，探针组件设置在载盘2的上方，探针组件与调节组件可拆卸式连接；
调节组件包括快速调节架3、微调调节架4、机械臂5和角度轴6，快速调节架3竖向安装在底板1上，微调调节架4竖向设置在快速调节架3的右侧，机械臂5沿X轴方向设置在微调调节架4的右侧，机械臂5的右侧设有开口，角度轴6沿Y轴方向设置在开口内；
如图3所示，探针组件有两个，两个探针组件分别设置在角度轴6的两端，探针组件包括限位套筒8、调节套筒9和钨丝探针10，限位套筒8设置在角度轴6的右侧，限位套筒8与角度轴6可拆式连接，限位套筒8上设有盲孔801，盲孔801与限位套筒8的轴线平行，调节套筒9套装在钨丝探针10上，调节套筒9与钨丝探针10之间通过胶水固定，调节套筒9插入盲孔801内，钨丝探针10贯穿限位套筒8，钨丝探针10的针头位于限位套筒8的下方。
为了可以快速的带动钨丝探针10升降，快速调节架3可带动微调调节架4上下移动。
为了缓慢的调节钨丝探针10的升降，实现精确调节，微调调节架4可带动机械臂5上下移动。
为了带动钨丝探针10左右摆动调节角度，方便显微镜下观察其具体位置，角度轴6可带动限位套筒8左右摆动。
为了调节两个钨丝探针10之间的距离，角度轴6上设有若干调节孔601，各调节孔601在角度轴6上排成一排。
为了将限位套筒8与角度轴6相连，并且调节限位套筒8的位置，限位套筒8的顶端向上延伸形成连接部，连接部上设有条形孔802，条形孔802与限位套筒8的轴线平行，条形孔802与调节孔601之间通过锁紧螺钉相连。
为了在定位螺纹孔803内插入锁紧螺丝，拧紧锁紧螺丝可对调节套筒9固定，拧松锁紧螺丝可以对伸出的钨丝探针10长度进行调节，限位套筒8的顶部设有定位螺纹孔803，定位螺纹孔803与盲孔801垂直连通。
为了对快速调节架3的下降位置进行限制，防止钨丝探针10直接撞击芯片11受损，快速调节架3的底部设有限位块7。
一种用于半导体芯片性能测试的方法，包括以下步骤：
S1:将待检测芯片11放入载盘2中固定；
S2:将探针组件与电流电压源表连接，并且根据芯片11实际情况对两个钨丝探针10间距进行调整；
S3:通过调节组件对探针组件的位置进一步调整，使得钨丝探针10与芯片11接触；
S4:通过电流电压源表读出反馈电流信号，判断芯片11的性能。
在S1中，芯片11包括两个金属层PAD1101，金属层PAD1101与钨丝探针10一一对应。
本实施例的测试流程(如图5所示)，测试前，将芯片11(如图4所示)放置在载盘2中，通过电线将钨丝探针10的与电流电压源表相连，通过调整套筒9套装在钨丝探针10上的位置，调节钨丝探针10的伸出长度，将调整套筒9插入盲孔801中与限位套筒8固定，并将限位套筒8安装在角度轴6上，根据芯片11的两个金属层PAD1101间距，调节好相应两钨丝探针10的针头距离。手动旋转机械臂5的开口内的角度轴6，从而带动钨丝探针10向左或向右转过一定角度，方便在显微镜观察钨丝探针10的具体位置，通过快速调节架3可以快速调节钨丝探针10的上下位置，在快速下降的过程中，通过限位块7限制快速调节架3的下降位置，可以避免钨丝探针10撞击芯片11损坏，然后通过微调调节架4微调钨丝探针10的针头位置，使其继续下降与芯片11的金属层PAD1101接触，通过电流电压源的电压驱动芯片11，读出反馈的电流信号，从而判断芯片11的性能，实现测试功能。
本发明中，采用软钨丝作为测试探针，软钨丝具有弹性形变的特点，检测时，软钨丝呈弯曲状态，分离时，软钨丝恢复原来形状，可实现大量次重复性测试，有效的保护了芯片11的金属层PAD1101，不易出现金属层的划痕、划伤、破裂等不良现象。此外，通过探针组件可以随意控制两根钨丝探针10伸出的长度、间距，可实现最小50um级芯片11PAD测试。通过调节组件可调节钨丝探针10位置，实现快速测试功能，操作简单，装置成本低，作业效率高。
本发明不局限于上述具体的实施方式，对于本领域的普通技术人员来说从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，包括底板(1)、调节组件、探针组件和载盘(2)，所述调节组件和载盘(2)分别设置在底板(1)上的左右两侧，所述探针组件设置在载盘(2)的上方，探针组件与调节组件可拆卸式连接；
所述调节组件包括快速调节架(3)、微调调节架(4)、机械臂(5)和角度轴(6)，所述快速调节架(3)竖向安装在底板(1)上，所述微调调节架(4)竖向设置在快速调节架(3)的右侧，所述机械臂(5)沿X轴方向设置在微调调节架(4)的右侧，机械臂(5)的右侧设有开口，所述角度轴(6)沿Y轴方向设置在开口内；
所述探针组件有两个，两个探针组件分别设置在角度轴(6)的两端，所述探针组件包括限位套筒(8)、调节套筒(9)和钨丝探针(10)，所述限位套筒(8)设置在角度轴(6)的右侧，限位套筒(8)与角度轴(6)可拆式连接，限位套筒(8)上设有盲孔(801)，所述盲孔(801)与限位套筒(8)的轴线平行，所述调节套筒(9)套装在钨丝探针(10)上，调节套筒(9)与钨丝探针(10)之间通过胶水固定，调节套筒(9)插入盲孔(801)内，所述钨丝探针(10)贯穿限位套筒(8)，钨丝探针(10)的针头位于限位套筒(8)的下方。
2.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述快速调节架(3)可带动微调调节架(4)上下移动。
3.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述微调调节架(4)可带动机械臂(5)上下移动。
4.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述角度轴(6)可带动限位套筒(8)左右摆动。
5.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述角度轴(6)上设有若干调节孔(601)，各调节孔(601)在角度轴(6)上排成一排。
6.如权利要求5所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述限位套筒(8)的顶端向上延伸形成连接部，所述连接部上设有条形孔(802)，所述条形孔(802)与限位套筒(8)的轴线平行，条形孔(802)与调节孔(601)之间通过锁紧螺钉相连。
7.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述限位套筒(8)的顶部设有定位螺纹孔(803)，所述定位螺纹孔(803)与盲孔(801)垂直连通。
8.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的装置，其特征在于，所述快速调节架(3)的底部设有限位块(7)。
9.如权利要求1所述的一种用于半导体芯片性能测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将待检测芯片(11)放入载盘(2)中固定；
S2:将探针组件与电流电压源表连接，并且根据芯片(11)实际情况对两个钨丝探针(10)间距进行调整；
S3:通过调节组件对探针组件的位置进一步调整，使得钨丝探针(10)与芯片(11)接触；
S4:通过电流电压源表读出反馈电流信号，判断芯片(11)的性能。
10.如权利要求9所述的一种用于半导体芯片性能测试的方法，其特征在于，在S1中，所述芯片(11)包括两个金属层PAD(1101)，所述金属层PAD(1101)与钨丝探针(10)一一对应。
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