CN111077437A - 一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及集成电路检测技术领域，公开一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置与方法，以提高定位的精度和操作的便利性。本发明装置包括位于被测集成电路正上方的探头、对所述探头进行位移调度的计算机及配套的三维移动平台，以及还包括三棱镜和显微镜；所述三棱镜为等腰直角三棱镜，斜面为反射镜面、且底面与被测集成电路位于同一水平面；所述显微镜位于被测试集成电路的正上方，用于观察探头与原点的位置关系，通过移动X轴和Y轴，使得探头与原点在XY平面投影重合，以对探头在X、Y轴进行精准定位，以及还用于接收所述三棱镜的反射光以观测、调整、定位并放大所述探头与被测集成电路之间的垂直距离。

Description

一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置与方法
技术领域
本发明涉及集成电路检测技术领域，尤其涉及一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置与方法。
背景技术
随着集成技术的日益先进，电子产品逐渐出现了精小简约的趋势，晶体管的最小线宽不断缩小，先进CMOS工艺汇总晶体管栅极的长度已经小于0.1微米，越来越多的产品采用多个电路芯片安放在一个小电路板上，甚至是多个芯片安放在同一个集成的模块中。为了支撑这种小尺寸高集成的电子产品的EMC设计，需要对各种重要元件(如集成电路、芯片)以及PCB的局部区域进行电磁场近场扫描，从而获得局域的电磁场分布情况，为下一步的电磁兼容设计提供验证和测试。因此对近场探头相对于集成电路的精确距离提出了更高的要求。
现有技术中，根据IEC 61967第三部分对集成电路近场扫描测试方法作出了标准化要求。为此，CN103941106A发明专利对标准中的测试方法进行了优化，通过探头、空间移动平台、显微镜摄像装置、信号分析装置和计算机结合，通过显微镜监测探头在移动过程中与待测物品之间的距离，来获得距离数据。然而，该套装置仅能通过显微摄像头获取Z轴粗略的距离，不能精准的得到集成电路近场扫描探头离集成电路表面的距离；由于显微摄像头抓取的图像通常是二维的，也无法同时基于该显微摄像头对探头X轴和Y轴的位移进行定位，严重影响了对近场扫描测试结果的分析使用。此外，探头的探测部分为一个精密的金属环，价格也比较昂贵，如果盲目去降低高度，可能会导致金属环损坏。
发明内容
本发明目的在于公开一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置与方法，以提高定位的精度和操作的便利性。
为达上述目的，本发明公开一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置，包括位于被测集成电路正上方的探头、对所述探头进行位移调度的计算机及配套的三维移动平台，以及还包括三棱镜和显微镜；
所述三棱镜为等腰直角三棱镜，斜面为反射镜面、且底面与被测集成电路位于同一水平面；
所述显微镜位于被测试集成电路的正上方，用于观察探头与原点的位置关系，通过移动X轴和Y轴，使得探头与原点在XY平面投影重合，以对探头在X、Y轴进行精准定位，以及还用于接收所述三棱镜的反射光以观测、调整、定位并放大所述探头与被测集成电路之间的垂直距离。
优选地，所述计算机与所述显微镜建立数据交互连接，以获取并分析所述显微镜的观测图像、所述探头的定位数据，进而驱动所述三维移动平台进行联动。
优选地，所述探头包括：电场探头、水平磁场探头和垂直磁场探头。
优选地，所述探头安装在中间部分能透光的环状结构上，所述显微镜的物镜位于所述探头的正上方。例如：所述显微镜和所述探头安装在所述三维移动平台的Z轴上，且所述显微镜和所述探头的探测部位处在一条轴线上，所述显微镜能沿Z轴上下移动。
为达上述目的，本发明还公开一种应用于上述装置中的辅助集成电路近场扫描仪精准定位的方法，包括：
模糊定位，先通过显微镜对X、Y轴进行精准定位，移动X轴和Y轴使得探头与原点在XY平面投影重合，然后肉眼观察，将探头Z轴向下移动至距离集成电路表面第一高度，此处Z轴为模糊定位；
放置三棱镜，使得探头和集成电路的反射成像能在显微镜中看到，以放大观测探头与集成电路之间的距离大小；
基于所述探头与集成电路之间的第一高度，采用最小移动精度将探头向下移动，直到在显微镜中看到二者接触，标定此时探头与集成电路接触的距离为0；
根据测试高度要求，将探头向上移动相应高度，确定测试高度，完成测试点的三维定位。
优选地，在降低或升高Z轴高度后，若发现探头没有与测试原点在XY平面的投影重合，移动X、Y轴进行校准。
本发明具有以下有益效果：
结构简单、实用，操作便捷；而且通过选用高倍数的显微镜，可经三维定位的精度进行成倍的提高。基于本案申请人现有的选型试验，对Z轴的定位精度可以精确到10μm。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的用于测试的近场扫描仪三维移动平台示意图。
图2为本发明实施例公开的应用三棱镜斜面(镜面)光的反射原理图。
图3是本发明实施例公开的辅助集成电路近场扫描仪精准定位的方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一
本实施例公开一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置，包括位于被测集成电路正上方的探头、对所述探头进行位移调度的计算机及配套的三维移动平台，还包括三棱镜和显微镜。参照图1，100为该近场扫描仪的横坐标移动轴，在定位探头空间位置时，用于控制探头X方向的位置。200为该近场扫描仪的纵坐标移动轴，在定位探头空间位置时，用于控制探头Y方向的位置。300为该近场扫描仪的垂直于水平面坐标移动轴，在定位探头空间位置时，用于控制探头Z方向的位置。三个移动轴分别为三维空间坐标轴的三个基准方向轴线。400为该近场扫描仪的高倍显微镜，所成像可在软件端进行观看。
参照图2，本实施例的三棱镜为等腰直角三棱镜，斜面为反射镜面、且底面与被测集成电路位于同一水平面。所述显微镜位于被测试集成电路的正上方，用于观察探头与原点的位置关系，通过移动X轴和Y轴，使得探头与原点在XY平面投影重合，以对探头在X、Y轴进行精准定位，以及还用于接收所述三棱镜的反射光以观测、调整、定位并放大所述探头与被测集成电路之间的垂直距离，具体如图2中所示光线500与光线600之间的平行距离。更进一步地，本实施例探头安装在中间部分能透光的环状结构上，所述显微镜的物镜位于所述探头的正上方。例如：所述显微镜和所述探头安装在所述三维移动平台的Z轴上，且所述显微镜和所述探头的探测部位处在一条轴线上，所述显微镜能沿Z轴上下移动。
优选地，本实施例探头包括：电场探头、水平磁场探头和垂直磁场探头；分别用于测量磁场或者电场近场高分辨率和高灵敏度测试。根据探头构造：电场探头探测部位可以近似为一个平面，两个磁场探头探测部位为一个金属环，目前磁场探头精度可达100μm，及金属环的直径为100μm，构造极其精密。根据测试标准，水平磁场探头测试时又分为0度和90度测试方向，以上探头将会测得集成电路在相对高度的电场和各维度的磁场。在使用时，探头的测试频段需要跟信号分析仪器的频段参数相匹配。
较佳的，本实施例计算机与所述显微镜建立数据交互连接，以获取并分析所述显微镜的观测图像、所述探头的定位数据，进而驱动所述三维移动平台进行联动。例如：计算机上安装测试软件，该软件用于自动测量集成电路的近电场和近磁场，控制三维移动平台X、Y、Z轴的移动参数，以及其他参数，它可以在集成电路上方的某一点、某条线、某个平面或某一空间范围内进行测量，并且可以显示三维图形的测量结果，从而精确快速的评估近场大小，并对测量结果进行多种处理和分析；它还能方便地输出图像和数据，例如PDF、EXCEL或进一步的数学分析。此外还可以看到高倍数显微镜的成像以及配置信号分析仪器的参数，是整个近场扫描仪装置系统的控制端。
本实施例优选采用高精度三维移动平台，其机械臂，可沿机械轨道上下、前后、左右移动，控制X、Y、Z轴的精准定位。其中显微镜和探头安装在Z轴上，显微镜和探头的探测部位一条轴线上，显微镜可沿Z轴上下移动，测试前期准备时，会根据样品大小，调整显微镜使得样品全部进入显微镜视野。但是在测试过程中，二者相对位置不变。目前三维移动平台的移动精度可达到10μm，使得利用三棱镜联合高倍数显微镜定位的精度达到了微米级别。
本实施例中，集成电路即为待测物，且待测物封装形式优先使用表贴式，这样便于测试探头测得近场的电磁场。此外，如果需要测试仅为集成电路，那么扫描的那一侧尽量只布局待测集成电路。此外，由于集成电路的近场扫描，探头距离集成电路的高度一般会在1mm甚至更小的距离，所以在放置集成电路时，尽量让集成电路保持在同一个水平面。
实施例二
与上述实施例中的装置相对应的，本实施例公开一种应用于上述装置中的辅助集成电路近场扫描仪精准定位的方法，包括以下步骤：
步骤S1、模糊定位，先通过显微镜对X、Y轴进行精准定位，移动X轴和Y轴使得探头与原点在XY平面投影重合，然后肉眼观察，将探头Z轴向下移动至距离集成电路表面第一高度(如：2mm左右)，此处Z轴为模糊定位。
步骤S2、放置三棱镜，使得探头和集成电路的反射成像能在显微镜中看到，以放大观测探头与集成电路之间的距离大小。
步骤S3、基于所述探头与集成电路之间的第一高度，采用最小移动精度将探头向下移动，直到在显微镜中看到二者接触，标定此时探头与集成电路接触的距离为0。
步骤S4、根据测试高度要求，将探头向上移动相应高度，确定测试高度，完成测试点的三维定位。例如：测试高度要求0.2mm，即将探头Z轴方向探头距离向上0.2mm。
优选地，本实施例方法还包括：在降低或升高Z轴高度后，若发现探头没有与测试原点在XY平面的投影重合，移动X、Y轴进行校准。
上述步骤也可以简述为如图3所示的流程，具体包括：
步骤S100、模糊定位。
步骤S200、根据显微镜成像移动X轴、Y轴位置确定原点。
步骤S300、放置三棱镜。
步骤S400、根据显微镜成像降低Z轴高度至探头与集成电路成像接触。
步骤S500、根据测试高度参数要求，将Z轴向上移动相应高度。
步骤S600、定位完成，开始测试。
综上，本发明上述各实施例所分别公开的辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置与方法，结构简单、实用，操作便捷；而且通过选用高倍数的显微镜，可经三维定位的精度进行成倍的提高。基于本案申请人现有的选型试验，对Z轴的定位精度可以精确到10μm。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种辅助集成电路近场扫描仪精准定位的装置，包括位于被测集成电路正上方的探头、对所述探头进行位移调度的计算机及配套的三维移动平台，其特征在于，还包括三棱镜和显微镜；
所述三棱镜为等腰直角三棱镜，斜面为反射镜面、且底面与被测集成电路位于同一水平面；
所述显微镜位于被测试集成电路的正上方，用于观察探头与原点的位置关系，通过移动X轴和Y轴，使得探头与原点在XY平面投影重合，以对探头在X、Y轴进行精准定位，以及还用于接收所述三棱镜的反射光以观测、调整、定位并放大所述探头与被测集成电路之间的垂直距离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机与所述显微镜建立数据交互连接，以获取并分析所述显微镜的观测图像、所述探头的定位数据，进而驱动所述三维移动平台进行联动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探头包括：电场探头、水平磁场探头和垂直磁场探头。
4.根据权利要求1至3任一所述的装置，其特征在于，所述探头安装在中间部分能透光的环状结构上，所述显微镜的物镜位于所述探头的正上方。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述显微镜和所述探头安装在所述三维移动平台的Z轴上，且所述显微镜和所述探头的探测部位处在一条轴线上，所述显微镜能沿Z轴上下移动。
6.一种应用于如权利要求1至5任一所述装置中的辅助集成电路近场扫描仪精准定位的方法，其特征在于，包括：
模糊定位，先通过显微镜对X、Y轴进行精准定位，移动X轴和Y轴使得探头与原点在XY平面投影重合，然后肉眼观察，将探头Z轴向下移动至距离集成电路表面第一高度，此处Z轴为模糊定位；
放置三棱镜，使得探头和集成电路的反射成像能在显微镜中看到，以放大观测探头与集成电路之间的距离大小；
基于所述探头与集成电路之间的第一高度，采用最小移动精度将探头向下移动，直到在显微镜中看到二者接触，标定此时探头与集成电路接触的距离为0；
根据测试高度要求，将探头向上移动相应高度，确定测试高度，完成测试点的三维定位。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
在降低或升高Z轴高度后，若发现探头没有与测试原点在XY平面的投影重合，移动X、Y轴进行校准。
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