CN111190034A - 探针测试机及其载台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种探针测试机及其载台。该载台包括顶座，包括朝下的吸附平面；位于所述吸附平面下方的底座，包括向上伸出的抽气管；位于所述吸附平面与底座之间的承载座，包括套装在所述抽气管上且竖直贯穿所述承载座的吸附孔，以及设置在所述吸附平面下方且朝向所述吸附平面的吸附口；用于连通真空源与所述吸附孔的第一通道；以及用于连通所述真空源与所述吸附口的第二通道；其中，所述承载座能沿所述抽气管滑动，所述第一通道长于所述第二通道。采用该载台的探针测试机在测试晶圆过程中真空源出现故障时能避免探针与晶圆互作用而导致的晶圆或探针损坏。

Description

探针测试机及其载台

技术领域

本发明总体来说涉及一种用于测试晶圆的技术，具体而言，涉及一种探针测试机及其载台。

背景技术

晶圆在被封装成完整芯片前需要进行测试，以筛选出不良的晶圆，从而降低封装成本。探针测试机用于对未封装的晶圆进行电学性能测试。探针测试机包括载台和探针。载台用于承载晶圆。探针是测试机连接晶圆的接口。探针通常设置有多根，多根探针同时与晶圆上的多个焊垫直接接触来引导电信号。探针测试机上的测试仪器通过分析该电信号来获得晶圆的电学性能。

晶圆通过真空吸附的方式固定在载台上，下降探针后探针的针尖从晶圆的上方插到晶圆的焊垫上。如果此时抽真空装置异常使得真空吸附解除，晶圆会向上浮动和/或在探针的挤压下向一侧移动，从而导致探针和/或晶圆的损伤。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种探针测试机的载台，其包括：顶座，包括朝下的吸附平面；位于所述吸附平面下方的底座，包括向上伸出的抽气管；位于所述吸附平面与底座之间的承载座，包括套装在所述第一抽气管上且竖直贯穿所述承载座的吸附孔，以及设置在所述吸附平面下方且朝向所述吸附平面的吸附口；用于连通真空源与所述吸附孔的第一通道；以及用于连通所述真空源与所述吸附口的第二通道；其中，所述承载座能沿所述抽气管滑动，所述第一通道长于所述第二通道。

根据本发明的一个实施例，所述抽气管内设置有节流环。

根据本发明的一个实施例，所述第一通道的弯折次数大于所述第二通道的弯折次数。

根据本发明的一个实施例，所述顶座包括水平设置且设置有通孔的吸附板，所述吸附平面为所述吸附板的底面；所述承载座还包括与所述吸附板平行且中部与所述通孔对齐的基板；所述吸附口设置有多个，多个所述吸附口均匀地分布在所述基板的边缘。

根据本发明的一个实施例，所述承载座还包括从所述基板的中部向上凸出且插入所述通孔的凸台，所述吸附孔从所述基板的底面延伸到所述凸台的顶面；所述吸附口未所述吸附平面时，所述凸台的顶面高于或平齐于所述吸附板的顶面。

根据本发明的一个实施例，所述通孔为圆孔，所述凸台为与所述通孔间隙配合的圆台。

根据本发明的一个实施例，所述承载座包括多根从所述基板向所述吸附平面伸出的吸附管，所述吸附口为位于所述吸附管顶端的管口。

根据本发明的一个实施例，所述载台还包括套装在所述吸附管上的弹簧；所述弹簧在未被压缩时长于吸附管。

根据本发明的一个实施例，所述顶座还包括从所述吸附板的边缘向下方伸出的多块侧板，所述底座和所述承载座均容纳于多块所述侧板和所述吸附板围合的盒体内。

根据本发明的一个实施例，底座还包括基座，所述抽气管从所述基座的顶部向上延伸。

根据本发明的一个实施例，所述基座的底部设置有抽气口，所述基座内还设置有连通所述口气口与所述抽气管相连的抽气通道；所述基板上还设置有垂直贯穿所述基板的吸气通道；所述载台还包括一端连通于所述吸气通道的第一支管、一端连通于所述抽气口的第二支管以及一端用于连接于所述真空源的主管道，所述主管道的另一端连通于所述第一支管和所述第二支管的另一端；其中，所述第一通道包括依次连通的所述抽气管、所述抽气通道、所述抽气口、所述第二支管、所述主管道的内腔，所述第二通道包括依次连通的所述吸附管、所述吸气通道、所述第一支管、所述主管道的内腔。

本发明还提出了一种探针测试机，其包括如上所述的载台。

由上述技术方案可知，本发明的探针测试机的载台的优点和积极效果在于：

在测试时，如果真空源发生故障，由于第一通道的长度大于第二通道的长度，气压变化从真空源传递到吸附孔的时间比从真空源传递到吸附口的时间会更长，同时第一流动阻力大于第二流动阻力，吸附口处的气压上升速度也会快于吸附孔处的气压上升速度。因此，吸附口会先脱离吸附平面，承载座在重力的作用下下降使得晶圆与探针分离，在探针与晶圆分离后，晶圆才脱离吸附孔的吸附。由于探针先与晶圆分离，晶圆才脱离吸附孔的约束，晶圆在脱离吸附时晶圆与探针之间不相互接触，这样就避免了两者相互作用而导致的晶圆或探针损坏。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种探针测试机的载台的俯视示意图；

图2是根据一示例性实施方式示出的一种处于未吸附晶圆状态下的载台的在A-A面的剖视示意图；

图3是根据一示例性实施方式示出的底座的俯视示意图；

图4是根据一示例性实施方式示出的承载座的俯视示意图；

图5是根据一示例性实施方式示出的一种处于吸附晶圆状态下的载台的在A-A面的剖视示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、载台；11、顶座；111、吸附板；112、侧板；113、吸附平面；114、通孔；12、底座；121、抽气管；122、基座；123、抽气通道；124、抽气口；13、承载座；131、基板；132、凸台；133、吸附孔；134、吸附管；135、吸附口；136、吸气通道；141、主管道；142、第一支管；143、第二支管；15、弹簧；16、第一通道；17、第二通道；18、节流环；2、晶圆；3、真空源；4、探针。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如图1、2所示，图1、2显示了本实施例中的一种探针测试机的载台1。该载台1包括顶座11、底座12、承载座13、主管道141、第一支管142和第二支管143。底座12设置在顶座11的下方，承载座13设置在底座12和顶座11之间。承载座13用于承载并真空吸附晶圆2。承载座13在能在底座12和顶座11之间上下运动，在真空吸附解除之前承载座13能自动下降以避免晶圆2和探针4损坏。

顶座11包括吸附板111。吸附板111为平板，优先为方形板。吸附板111水平设置。吸附板111可以是金属板或塑料板。吸附板111的底面为吸附平面113，吸附平面113平整、光滑。吸附板111上设置有垂直贯穿吸附板111的通孔114，该通孔114可以是圆孔。通孔114优选设置在吸附板111的中部。

如图3所示，底座12设置在吸附平面113的下方。底座12包括基座122和抽气管121。基座122为圆板形。基座122与吸附板111相互平行。抽气管121为竖直设置的直管。抽气管121从基座122的顶部向上伸出。抽气管121优选设置多根，多根抽气管121均匀地布置在基座122的顶部。基座122的底部设置有抽气口124，基座122内部设置有抽气通道123。抽气通道123将抽气口124与每个抽气管121相连通。

如图4所示，承载座13包括基板131、凸台132和吸附管134。基板131为平板，优选为圆形板。基板131呈水平设置。凸台132设置在基板131的顶部，并位于基板131的中部。凸台132优选为圆台。凸台132的顶面为平面，用于承载晶圆2。凸台132插入到吸附板111的通孔114中。承载座13上还设置有吸附孔133，吸附孔133垂直贯穿承载座13。吸附孔133优选为圆孔。在本实施例中，吸附孔133从基板131的底面延伸到凸台132的顶面。吸附孔133的直径略大于抽气管121的外径。承载座13设置在底座12的上方，吸附孔133的数量与抽气管121的数量相同，吸附孔133与抽气管121一一对应设置，每个抽气管121从承载座13的底部插入到与其对应的吸附孔133内。每个抽气管121与其对应的吸附孔133之间间隙配合。由于抽气管121与吸附孔133之间的配合，承载座13可以沿抽气管121上下滑动。

吸附管134设置在基板131上并位于吸附平面113的下方。吸附管134从基板131向上延伸使得吸附管134的顶端朝向吸附平面113。吸附管134顶端的端面与吸附平面113平行。吸附管134的顶端的管口为吸附口135。承载座13上还设置有吸气通道136。吸附通道设置在基板131上并贯穿基板131。吸附通道动吸附管134底端的管口向下延伸至的基板131的底面。

主管道141的一端连通于探针测试机的真空源3，另一端连通于第一支管142和第二支管143。真空源3可以是气压低于大气压的真空罐，也可以是真空泵。第一支管142用于将底板上的吸气通道136与主管道141相连通。第一支管142的数量与吸气通道136的数量相同，第一支管142与吸气通道136一一对应设置，每根第一支管142将与其对应的吸气通道136与主管道141相连通。第二支管143一端连通于基座122的抽气口124，另一端连通于主管道141。

这样连接后，吸附孔133通过依次连接的抽气管121、抽气通道123、抽气口124、第二支管143、主管道141而与真空源3相连通，连通真空源3与吸附孔133的第一通道16为依次连通的抽气管121、抽气通道123、抽气口124、第二支管143、主管道141的内腔。吸附口135通过依次连接的吸附管134、吸气通道136、第一支管142、主管道141而与真空源3相连通，连通真空源3与吸附口135的第二通道17为依次连通的吸附管134、吸气通道136、第一支管142、主管道141的内腔。第一通道16的长度大于第二通道17的长度。可以是第二支管143的长度远大于第一支管142的长度。

为便于描述，将气体从真空源3向吸附孔133流动的流动阻力命名为第一流动阻力，将气体从真空源3向吸附口135流动的流动阻力命名为第二流动阻力。由于第一通道16长于第二通道17，第一流动阻力大于第二流动阻力。

如图2所示，真空源3未打开时，承载座13坐落于底座12上。将晶圆2放置在承载座13的顶面上，并且覆盖住承载座13上的吸附孔133。打开真空源3后，如图3所示，吸附孔133和吸附口135处的气压降低，吸附孔133吸附住晶圆2使得晶圆2紧贴承载座13，吸附口135吸入气体并带动承载座13上移直至吸附口135紧贴在吸附平面113上。这时，晶圆2被固定在承载座13上，承载座13被固定在顶座11上。在将晶圆2与探针4之间进行对位校准后，下降探针4使得探针4插到与其对应的晶圆2焊垫上。如果真空源3发生故障，由于第一通道16的长度大于第二通道17的长度，气压变化从真空源3传递到吸附孔133的时间比从真空源3传递到吸附口135的时间会更长，同时第一流动阻力大于第二流动阻力，吸附口135处的气压上升速度也会快于吸附孔133处的气压上升速度。因此，吸附口135会先脱离吸附平面113，承载座13在重力的作用下下降使得晶圆2与探针4分离，在探针4与晶圆2分离后，晶圆2才脱离吸附孔133的吸附。由于探针4先与晶圆2分离，晶圆2才脱离吸附孔133的约束，晶圆2在脱离吸附时晶圆2与探针4之间不相互接触，这样就避免了两者相互作用而导致的晶圆2或探针4损坏。

进一步地，抽气管121内设置有节流环18。当气体从抽气管121的底端向顶端流动时，节流环18能起到阻碍气体流动的作用，增大第一流动阻力，从而使得晶圆2脱离吸附孔133的时间更晚于吸附平面113脱离吸附口135的时间。

进一步地，第一通道16的弯折次数大于第二通道17的弯折次数。在本实施例中，第二支管143设置成蛇形弯管，使得第一通道16的弯折次数远大于第二通道17的弯折次数。

由于第一通道16弯折的次数大于第二通道17的弯折次数，第一流道阻力进一步大于第二流动阻力，从而使得晶圆2脱离吸附孔133的时间更晚于吸附平面113脱离吸附口135的时间。

进一步地，吸附口135设置有多个，多个吸附口135均匀地分布在基板131的边缘。基板131的中部与吸附板111中部的通孔114对齐。

由于多个吸附口135均匀的设置在基板131的边缘，多个吸附口135均吸附在吸附板111上时，每个吸附口135之间受力更加均匀。同时，吸附板111的中部的通孔114为顶座11对上的窗口，使得晶圆2放置在顶座11的顶部时探针4能与晶圆2接触。

进一步地，吸附口135未吸附平面113时，承载座13坐落在底座12上，凸台132的顶面高于或平齐于吸附板111的顶面。

这样设置后，由于在未吸附状态下凸台132的顶面高于或平齐于吸附板111的顶面，在向凸台132的顶面上放置晶圆2以及将晶圆2从凸台132的顶面上取下时都更加方便。

进一步地，吸附板111上的通孔114为圆孔，凸台132为圆台。凸台132插入到该通孔114内并与通孔114间隙配合。

这样设置后，由于凸台132与吸附板111的通孔114间隙配合，吸附板111上方的污染物不容易通过凸台132与吸附板111之间的间隙而进入到吸附板111底部。

进一步地，吸附口135为吸附管134顶端的管口，吸附管134向吸附平面113伸出基座122。由于吸附管134与吸附平面113相抵时，吸附管134与吸附平面113接触的面积小，在承载座13与吸附平面113相分离时不会因为承载座13与吸附平面113之间的接触面积过大而在大气压的作用下难以快速分离。

进一步地，载台1还包括多个弹簧15。弹簧15的数量与吸附管134的数量一致，弹簧15与吸附管134一一对应设置，每个弹簧15套装在与其相对应的吸附管134上。弹簧15的长度长于吸附管134。

吸附管134吸附在吸附平面113上时，由于弹簧15的长度长于吸附管134的长度，弹簧15受到吸附板111和基板131的挤压而被压缩，当吸附口135脱离吸附平面113时弹簧15的回复弹力将承载座13向下推以加快承载座13和晶圆2的下降。

进一步地，顶座11还包括多块侧板112。多个侧板112设置在吸附板111的边缘，并从吸附板111的边缘向下延伸。吸附板111与多块侧板112围合成盒体。该盒体容纳底座12和承载座13。侧板112可以是四块，吸附板111可以是方形板，四块侧板112和吸附板111围合出方形盒体。底座12和承载座13均容纳于盒体内，不容易受到磕碰和污染。

应理解，以上描述的多个示例可沿多个方向(如倾斜、颠倒、水平、垂直，等等)并且以多个构造被利用，而不背离本发明的原理。附图中示出的实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被示出和描述，本发明并不限于这些实施例的任何具体的细节。

当然，一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述，本领域技术人员就将容易理解，可对这些具体的实施例做出多种改型、添加、替代、删除以及其他变化，并且这些变化在本发明的原理的范围内。因此，前面的详细描述应被清楚地理解为是仅以说明和示例的方式来给出的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种探针测试机的载台，其特征在于，包括：

顶座，包括朝下的吸附平面；

位于所述吸附平面下方的底座，包括向上伸出的抽气管；

位于所述吸附平面与底座之间的承载座，包括套装在所述抽气管上且竖直贯穿所述承载座的吸附孔，以及设置在所述吸附平面下方且朝向所述吸附平面的吸附口；

用于连通真空源与所述吸附孔的第一通道；以及

用于连通所述真空源与所述吸附口的第二通道；

其中，所述承载座能沿所述抽气管滑动，所述第一通道长于所述第二通道。

2.根据权利要求1所述的载台，其特征在于，所述抽气管内设置有节流环。

3.根据权利要求1所述的载台，其特征在于，所述第一通道上的弯折数量多于所述第二通道上的弯折数量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的载台，其特征在于，所述顶座包括水平设置且设置有通孔的吸附板，所述吸附平面为所述吸附板的底面；

所述承载座还包括与所述吸附板平行且中部与所述通孔对齐的基板；

所述吸附口设置有多个，多个所述吸附口均匀地分布在所述基板的边缘。

5.根据权利要求4所述的载台，其特征在于，所述承载座还包括从所述基板的中部向上凸出且插入所述通孔的凸台，所述吸附孔从所述基板的底面延伸到所述凸台的顶面；

所述吸附口未所述吸附平面时，所述凸台的顶面高于或平齐于所述吸附板的顶面。

6.根据权利要求5所述的载台，其特征在于，所述通孔为圆孔，所述凸台为与所述通孔间隙配合的圆台。

7.根据权利要求4所述的载台，其特征在于，所述承载座包括多根从所述基板向所述吸附平面伸出的吸附管；

所述吸附口为位于所述吸附管顶端的管口。

8.根据权利要求7所述的载台，其特征在于，所述载台还包括套装在所述吸附管上的弹簧；

所述弹簧在未被压缩时长于吸附管。

9.根据权利要求4所述的载台，其特征在于，所述顶座还包括从所述吸附板的边缘向下方伸出的多块侧板，

所述底座和所述承载座均容纳于多块所述侧板和所述吸附板围合出的盒体内。

10.根据权利要求7所述的载台，其特征在于，底座还包括基座，所述抽气管从所述基座的顶部向上延伸。

11.根据权利要求10所述的载台，其特征在于，

所述基座的底部设置有抽气口，所述基座内还设置有连通所述口气口与所述抽气管相连的抽气通道；

所述基板上还设置有垂直贯穿所述基板的吸气通道；

所述载台还包括一端连通于所述吸气通道的第一支管、一端连通于所述抽气口的第二支管以及一端用于连接于所述真空源的主管道，所述主管道的另一端连通于所述第一支管和所述第二支管的另一端；

其中，所述第一通道包括依次连通的所述抽气管、所述抽气通道、所述抽气口、所述第二支管、所述主管道的内腔，所述第二通道包括依次连通的所述吸附管、所述吸气通道、所述第一支管、所述主管道的内腔。

12.一种探针测试机，其特征在于，包括如权利要求1～11所述的载台。

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