CN112858885A - 一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法属于精密测试计量、微机电系统、IC芯片测试及探针卡技术领域；该方法包括常规温度工作环境下芯片测试方法和超高温工作环境下芯片测试方法，均是先调整中间导板，使探针在中间导板的作用下，向一侧弯曲或使探针不发生弯曲，再将探针接触到裸芯的焊盘或触点上，然后在工作环境温度下，用力挤压探针与裸芯，使待检测的焊盘或触点均有探针接触，最后向裸芯写入测试程序，完成测试；本发明作为面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构及测试方法中的一项关键技术，有利于确保超高温工作环境下，大尺寸或多测试点芯片测试过程中，裸芯与探针之间有效接触，进而有利于对该芯片进行测试。

Description

一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法
技术领域
本发明一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法属于精密测试计量、微机电系统、IC芯片测试及探针卡技术领域。
背景技术
探针卡是一种用于对裸芯进行测试的设备。通过将探针接触到裸芯的焊盘或触点形成电连接，并通过向芯片写入测试程序，从而测试芯片的性能。
实现测试的一项关键技术是要求探针必须全部接触到裸芯的焊盘或触点上，这就对所有探针端部是否在同一平面提出了非常高的要求。在本申请中，探针端部在同一平面内的程度定义为探针平面度。对于小尺寸且探针数量不多的探针卡，探针平面度比较容易把控，而对于大尺寸或探针数量较多的探针卡，探针平面度就难以把控，如果探针平面度低，就会出现部分探针有效接触到裸芯，而其他探针则接触不到裸芯的问题，造成整体接触不良，芯片测试失败。
为了解决上述问题，我们可以增加裸芯与探针卡之间的压力，让已经有效接触到裸芯的探针弯曲，从而使得接触不到裸芯的探针有效接触。然而，这又会产生新的技术问题，对于MEMS探针卡，探针与探针之间的距离非常接近，在探针发生弯曲的情况下，就非常容易出现弯曲探针接触到其他探针的情况，形成探针短路，进而造成测试失败，严重时甚至损坏测试芯片和探针卡。
针对探针弯曲而容易出现短路的问题，我们可以借鉴申请号201711115635.6的发明专利《垂直式探针卡之探针装置》所公开的结构，在该申请中，探针装置包括了一种导板组合结构，通过中间导板的限制，使得所有探针只能向同一方向弯曲，从而有效避免了探针之间的短路问题。
这种带有导板组合结构的探针卡可以实现大部分工况下的裸芯测试工作，然而，还有部分裸芯测试工作无法完成，原因如下：为了使测试真实有效，我们需要确保裸芯测试环境与芯片工作环境相一致，不同芯片具有不同的工作温度，有些芯片在100摄氏度左右的高温环境下工作，而有些芯片在200摄氏度的超高温环境下工作。对于那些超高温环境下工作的芯片，我们同样需要在相同温度环境下完成测试，由于受到探针材料的限制，在如此超高温环境下，探针将失去弹性，如果坚持用中间导板等结构或方法去弯曲探针，则会造成探针塑性变形无法回弹，不仅无法完成裸芯的测试工作，而且严重时会损坏探针卡。
可见，借鉴发明专利《垂直式探针卡之探针装置》所提供的解决方案，虽然能够适用于大多数裸芯的测试工作，然而对于超高温工作环境下的芯片，仍然无法确保大尺寸或多测试点芯片测试过程中，裸芯与探针之间有效接触。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法，作为面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构及测试方法中的一项关键技术，有利于确保超高温工作环境下，大尺寸或多测试点芯片测试过程中，裸芯与探针之间有效接触，进而有利于对该芯片进行测试。
本发明的目的是这样实现的：
一种面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，从上到下依次设置PCB板、转接板和复合探针头结构，所述复合探针头结构包括上导板，中间导板和下导板，探针从转接板开始，穿过上导板和中间导板后，从下导板伸出；其中，上导板，中间导板和下导板由绝缘材料制成，探针由金属导电材料制成；
所述探针包括安装在上导板的上部探针，穿过中间导板的中部探针和安装在下导板的下部探针；
所述中间导板上设置有通槽，中部探针从通槽内穿过中间导板，所述中间导板能够在垂直探针的平面内运动，确保探针能够向同一方向弯曲且不短路；
各零部件受热膨胀特性为，上导板，中间导板和下导板在100摄氏度到200摄氏度之间，体积随温度的变化小于相邻两个探针之间距离的1/10；上部探针和下部探针在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热胀冷缩特性；中部探针在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热缩冷胀特性；
所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构，在100摄氏度以下，中部探针与上部探针和下部探针之间为过渡配合；在100摄氏度向200摄氏度变化时，中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合。
上述面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，所述中部探针由至少含有锑，铋或镓一种金属的合金材料制作而成。
一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法，包括常规温度工作环境下芯片测试方法和超高温工作环境下芯片测试方法；
所述常规温度工作环境是指工作温度在50摄氏度到150摄氏度之间，探针扔能够发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：
步骤a、调整中间导板，使中间导板挤压到中部探针侧部，使探针在中间导板的作用下，向一侧弯曲；
步骤b、将探针接触到裸芯的焊盘或触点上；
步骤c、用力挤压探针与裸芯，使得在所有探针具有不同弯曲程度的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针接触；
步骤d、向裸芯写入测试程序，完成测试；
所述超高温工作环境是指工作温度在150摄氏度以上，探针不再发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：
步骤a、调整中间导板，使探针不发生弯曲；
步骤b、将探针接触到裸芯的焊盘或触点上；
步骤c、将环境温度调整到超高温工作环境温度，使中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合；
步骤d、用力挤压探针与裸芯，使得所有探针在不弯曲的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针接触；
步骤e、向裸芯写入测试程序，完成测试；
多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置，所述多节MEMS探针包括上部探针，中部探针和下部探针，所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构；
所述多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化装置包括：激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、被测件、第二针孔、图像传感器、载物台和平移台；
所述被测件为上部探针，中部探针或下部探针；
所述激光器发出的激光束经过第一针孔形成点光源，所述点光源透射的光束先后经过棱镜和成像物镜后，汇聚到被测件上表面，经过被测件反射，再先后经过成像物镜和棱镜后，反射到第二针孔，从第二针孔透射的光束，由图像传感器接收，并将图像数据传递给计算机处理；
所述激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、第二针孔和图像传感器由平移台承载，能够在水平面内移动，实现对被测件上表面的扫描；
所述载物台包括固定台和装载台，所述被测件的待测面反光镀膜，装载台的上表面吸光镀膜。
多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化方法，所述多节MEMS探针包括上部探针，中部探针和下部探针，所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构；
所述多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法包括以下步骤：
步骤a、打开上部参考台与装载台：
将上部参考台与装载台打开，此时，装载台的下表面由下部承载台依托，装载台的上表面与上部参考台位于同一水平面；
步骤b、调整载物台：
使被测件中心位于激光束的扫描线上；
步骤c、扫描被测件：
点亮激光器，匀速移动平移台，图像传感器获得一系列不同灰度的光斑图像f1(x,y),f2(x,y),...,fn(x,y)，其中，(x,y)表示像素坐标；
步骤d、建立数组：
将每一幅光斑图像和获得所述光斑图像的时间组合成数组，如下：
[f1(x,y),t1],[f2(x,y),t2],...,[fn(x,y),tn]
步骤e、图像处理：
将图像传感器获得的每一幅图像进行灰度值累加，得到累加图像，如下：
Figure BDA0002899051440000041
并按照时间先后顺序排列，得到一组灰度矩阵，如下：
Figure BDA0002899051440000042
步骤f、判断被测件的类型：
如果灰度向量f1',f2',...,fn'具有两个矩形波，则被测件为上部探针或下部探针，如果灰度向量f1',f2',...,fn'具有一个矩形波，则被测件为中部探针；
步骤g、提取时间关键参数：
如果被测件为上部探针或下部探针，提取左侧矩形波下降沿所对应的累加图像fi'及其对应时间ti和右侧矩形波上升沿所对应的累加图像fj'及其对应时间tj，并记录所述两幅累加图像的时间间隔|tj-ti|；
如果被测件为中部探针，提取矩形波上升沿所对应的累加图像fi'及其对应时间ti和下降沿所对应的累加图像fj'及其对应时间tj，并记录所述两幅累加图像的时间间隔|tj-ti|；
步骤h、计算尺寸关键参数：
根据步骤g提取的时间关键参数ti和tj，成像物镜的物距为l1，像距为l2，平移台的移动速度v，得到尺寸关键参数d为：
Figure BDA0002899051440000051
所述尺寸关键参数d为中部探针的直径或上部探针孔的内环直径或下部探针孔的内环直径。
一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台，所述多节MEMS探针包括上部探针，中部探针和下部探针，所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构；
所述多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台包括固定台和装载台，所述固定台和装载台之间通过转轴连接；
所述固定台包括下部承载台和上部参考台，所述下部承载台一个侧面要宽于上部参考台，在所述侧面，上部参考台通过转轴与装载台连接，所述上部参考台与装载台厚度相同，在上部参考台与装载台折叠后，装载台的上表面与上部参考台重合，在上部参考台与装载台打开后，装载台的下表面由下部承载台依托，装载台的上表面与上部参考台位于同一水平面；
所述装载台为框状结构，装载台的侧面设置有挤压结构，相对连接上部参考台的另一侧，设置有竖直调整支架，所述竖直调整支架的端部设置有升降板，所述升降板能够沿竖直调整支架上下调整；被测件的待测面与装载台上表面位于同一水平面，被测件的另一端面接触升降板，并与升降板表面涂覆的粘性材料粘贴；
所述被测件的待测面反光镀膜，装载台的上表面吸光镀膜。
一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，所述多节MEMS探针包括上部探针，中部探针和下部探针，所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构；
所述多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法包括以下步骤：
步骤a、在被测件的待测面反光镀膜，在装载台的上表面吸光镀膜，所述被测件为上部探针，中部探针或下部探针；
步骤b、在上部参考台与装载台折叠后，被测件待测面向下，贴边沿摆放到装载台框状结构中；
步骤c、调节测试环境温度到常温或裸芯工作环境温度，使上部探针或下部探针完成热胀冷缩或使中部探针完成热缩冷涨；
步骤d、调整挤压结构，将被测件用挤压结构固定在装载台框状结构中，避免升降板挤压被测件时使被测件晃动，造成被测件参数测试不准确；
步骤e、调整升降板，使升降板挤压在被测件上，升降板表面涂覆的粘性材料粘贴住被测件，并固定升降板；
步骤f、调整挤压结构，将被测件与挤压结构分离，避免挤压结构挤压被测件时使被测件发生形变，造成被测件参数测试不准确；
步骤g、将上部参考台与装载台打开，此时，装载台的下表面由下部承载台依托，装载台的上表面与上部参考台位于同一水平面。
有益效果：
第一、本发明公开了一种面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，其关键结构在于探针包括安装在上导板的上部探针，穿过中间导板的中部探针和安装在下导板的下部探针；同时，上导板，中间导板和下导板在100摄氏度到200摄氏度之间，体积随温度的变化小于相邻两个探针之间距离的1/10；上部探针和下部探针在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热胀冷缩特性；中部探针在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热缩冷胀特性；并且，上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构，在100摄氏度以下，中部探针与上部探针和下部探针之间为过渡配合；在100摄氏度向200摄氏度变化时，中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合；以上结构、热胀冷缩特性以及孔轴配合关系缺一不可的条件下，即可实现大多数普通温度工作环境下芯片的测试工作，而且能够实现超高温工作环境下芯片的测试工作。
第二、本发明一种面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，由于在100摄氏度以下，中部探针与上部探针和下部探针之间为过渡配合；在100摄氏度向200摄氏度变化时，中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合；这种特殊结构在超高温工作环境下，探针的长度可以进行自动调节，自然实现裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针接触，同现有技术相比，最显著的特点在于无需使探针部分保持低温，即节省了必须为亚微米级的冷却系统，降低了探针卡制作成本和制作难度。
第三、本发明还提供了针对面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构的宽温度范围工作环境下芯片测试方法。
第四、针对具有上部探针、中部探针和下部探针这种多节MEMS探针结构，同时为了确保在100摄氏度以下，中部探针与上部探针和下部探针之间为过渡配合，在100摄氏度向200摄氏度变化时，中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合；对探针关键尺寸的检测尤为重要，然而，由于探针的结构是全新设计的，因此针对这种多节MEMS探针进行检测的装置也无从查阅，针对此问题，本发明还提供了一种多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置和方法，该装置包括激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、被测件、第二针孔、图像传感器、载物台和平移台；激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、第二针孔和图像传感器由平移台承载，能够在水平面内移动，实现对被测件上表面的扫描；载物台包括固定台和装载台，被测件的待测面反光镀膜，装载台的上表面吸光镀膜，实现清晰分辨是否扫描到了被测件；该方法首先打开上部参考台与装载台，然后调整载物台，再扫描被测件，接着建立数组，图像处理，判断被测件的类型，最后提取时间关键参数，计算尺寸关键参数；在本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置和方法下，仅需要平移台同时承载激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、第二针孔和图像传感器进行匀速运动，即可实现对本发明多节MEMS探针关键参数进行扫描检测。
第五、本发明虽然提供了一种多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置和方法，该装置和方法采用了光学显微原理，然而，这项技术的关键前提在于待测面必须要与第二针孔共焦，同时在MEMS元件亚微米的尺寸下，微小的形变都可能造成检测不准确，因此又不能用夹具直接夹持多节MEMS探针结构，这种既要求精确摆放位置又不能直接夹持的要求给多节MEMS探针结构的摆放带来了相当大的困难，为此，本发明还提供了一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台和一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，该探针装载载物台包括固定台和装载台，固定台和装载台之间通过转轴连接；固定台包括下部承载台和上部参考台；装载台侧面设置有挤压结构，相对连接上部参考台的另一侧，设置有竖直调整支架，竖直调整支架的端部设置有升降板；被测件的待测面与装载台上表面位于同一水平面，被测件的另一端面接触升降板；该方法首先对被测件反光镀膜，对装载台吸光镀膜，然后在上部参考台与装载台折叠后，被测件待测面向下，贴边沿摆放到装载台框状结构中，再调节温度，调整挤压结构，将被测件用挤压结构固定在装载台框状结构中，然后调整升降板，使升降板粘贴住被测件，并将被测件与挤压结构分离，最后将上部参考台与装载台打开；在上述结构和方法下，探针的待测面通过上部参考台来保证与第二针孔共焦；通过上部参考台与升降板将多节MEMS探针结构从上下方向固定，同时利用升降板表面涂覆的粘性材料粘贴住多节MEMS探针结构，且粘贴位置不是被测面，这样就可以解放挤压结构，让多节MEMS探针结构在测试过程中不被夹持，有效避免多节MEMS探针结构被夹持而产生弹性形变造成测量不准确的问题。
附图说明
图1是本发明面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构示意图。
图2是本发明宽温度范围工作环境下芯片测试方法中常规温度工作环境下芯片测试方法的流程图。
图3是本发明宽温度范围工作环境下芯片测试方法中超高温工作环境下芯片测试方法的流程图。
图4是本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化装置的结构示意图。
图5是本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法的流程图。
图6是本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法中被测件为上部探针或下部探针时的测量原理示意图。
图7是本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法中被测件为中部探针时的测量原理示意图。
图8是本发明多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台在上部参考台与装载台折叠后的结构示意图。
图9是本发明多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台在上部参考台与装载台打开后的结构示意图。
图10是本发明多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法的流程图。
图中：1复合探针头结构、1-1上导板、1-2中间导板、1-3下导板、1-4探针、1-4-1上部探针、1-4-2中部探针、1-4-3下部探针、2转接板、3PCB板、4-1激光器、4-2第一针孔、4-3棱镜、4-4成像物镜、4-5被测件、4-6第二针孔、4-7图像传感器、4-8载物台、4-8-1固定台、4-8-1-1下部承载台、4-8-1-2上部参考台、4-8-2装载台、4-8-3转轴、4-8-4挤压结构、4-8-5竖直调整支架、4-8-6升降板、4-9平移台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施方式一
以下是本发明面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构的具体实施方式。
本实施方式下的面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，结构示意图如图1所示，该MEMS探针结构从上到下依次设置PCB板3、转接板2和复合探针头结构1，所述复合探针头结构1包括上导板1-1，中间导板1-2和下导板1-3，探针1-4从转接板2开始，穿过上导板1-1和中间导板1-2后，从下导板1-3伸出；其中，上导板1-1，中间导板1-2和下导板1-3由绝缘材料制成，探针1-4由金属导电材料制成；
所述探针1-4包括安装在上导板1-1的上部探针1-4-1，穿过中间导板1-2的中部探针1-4-2和安装在下导板1-3的下部探针1-4-3；
所述中间导板1-2上设置有通槽，中部探针1-4-2从通槽内穿过中间导板1-2，所述中间导板1-2能够在垂直探针1-4的平面内运动，确保探针1-4能够向同一方向弯曲且不短路；
各零部件受热膨胀特性为，上导板1-1，中间导板1-2和下导板1-3在100摄氏度到200摄氏度之间，体积随温度的变化小于相邻两个探针之间距离的1/10；上部探针1-4-1和下部探针1-4-3在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热胀冷缩特性；中部探针1-4-2在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热缩冷胀特性；
所述上部探针1-4-1的底部设置有孔，所述下部探针1-4-3的顶部设置有孔，中部探针1-4-2分别插入上部探针1-4-1的孔和下部探针1-4-3的孔中，形成两套孔轴配合结构，在100摄氏度以下，中部探针1-4-2与上部探针1-4-1和下部探针1-4-3之间为过渡配合；在100摄氏度向200摄氏度变化时，中部探针1-4-2与上部探针1-4-1和下部探针1-4-3之间由过渡配合转为间隙配合。
具体实施方式二
以下是本发明面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构的具体实施方式。
本实施方式下的面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，在具体实施方式一的基础上，进一步限定所述中部探针1-4-2由至少含有锑，铋或镓一种金属的合金材料制作而成。由于锑，铋，镓都是冷胀热缩的物质，常用于制作合金以减小温度对精密仪器的影响，因此用其制作中部探针1-4-2，既可以满足导电性，又能够实现热缩冷胀特性。
此外，用于使钢化玻璃自爆的硫化镍也是冷胀热缩的物质，也可以用于制作中部探针1-4-2。
具体实施方式三
以下是本发明宽温度范围工作环境下芯片测试方法的具体实施方式。
本实施方式下的宽温度范围工作环境下芯片测试方法，在具体实施例一或具体实施例二所述的面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构上实施，该宽温度范围工作环境下芯片测试方法包括常规温度工作环境下芯片测试方法和超高温工作环境下芯片测试方法，其中，常规温度工作环境下芯片测试方法流程图如图2所示，超高温工作环境下芯片测试方法流程图如图3所示；
所述常规温度工作环境是指工作温度在50摄氏度到150摄氏度之间，探针1-4扔能够发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：
步骤a、调整中间导板1-2，使中间导板1-2挤压到中部探针1-4-2侧部，使探针1-4在中间导板1-2的作用下，向一侧弯曲；
步骤b、将探针1-4接触到裸芯的焊盘或触点上；
步骤c、用力挤压探针1-4与裸芯，使得在所有探针1-4具有不同弯曲程度的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针1-4接触；
步骤d、向裸芯写入测试程序，完成测试；
所述超高温工作环境是指工作温度在150摄氏度以上，探针1-4不再发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：
步骤a、调整中间导板1-2，使探针1-4不发生弯曲；
步骤b、将探针1-4接触到裸芯的焊盘或触点上；
步骤c、将环境温度调整到超高温工作环境温度，使中部探针1-4-2与上部探针1-4-1和下部探针1-4-3之间由过渡配合转为间隙配合；
步骤d、用力挤压探针1-4与裸芯，使得所有探针1-4在不弯曲的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针1-4接触；
步骤e、向裸芯写入测试程序，完成测试。
具体实施方式四
以下是本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置的具体实施方式。
本实施方式下的多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置，配合具体实施例一或具体实施例二所述的面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构以及具体实施例三所述的宽温度范围工作环境下芯片测试方法使用；所述多节MEMS探针包括上部探针1-4-1，中部探针1-4-2和下部探针1-4-3，所述上部探针1-4-1的底部设置有孔，所述下部探针1-4-3的顶部设置有孔，中部探针1-4-2分别插入上部探针1-4-1的孔和下部探针1-4-3的孔中，形成两套孔轴配合结构，如图1所示；
所述多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化装置，结构示意图如图4所示，该多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化装置包括：激光器4-1、第一针孔4-2、棱镜4-3、成像物镜4-4、被测件4-5、第二针孔4-6、图像传感器4-7、载物台4-8和平移台4-9；
所述被测件4-5为上部探针1-4-1，中部探针1-4-2或下部探针1-4-3；
所述激光器4-1发出的激光束经过第一针孔4-2形成点光源，所述点光源透射的光束先后经过棱镜4-3和成像物镜4-4后，汇聚到被测件4-5上表面，经过被测件4-5反射，再先后经过成像物镜4-4和棱镜4-3后，反射到第二针孔4-6，从第二针孔4-6透射的光束，由图像传感器4-7接收，并将图像数据传递给计算机处理；
所述激光器4-1、第一针孔4-2、棱镜4-3、成像物镜4-4、第二针孔4-6和图像传感器4-7由平移台4-9承载，能够在水平面内移动，实现对被测件4-5上表面的扫描；
所述载物台4-8包括固定台4-8-1和装载台4-8-2，所述被测件4-5的待测面反光镀膜，装载台4-8-2的上表面吸光镀膜。
需要说明的是，在图4中，被测件4-5与载物台4-8之间的关系仅仅为示意关系，并非真正的相对位置和连接关系。
具体实施方式五
以下是本发明多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化方法的具体实施方式。
本实施方式下的多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化方法，在具体实施例四所述的多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置上实施，在该多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化方法中，所述多节MEMS探针包括上部探针1-4-1，中部探针1-4-2和下部探针1-4-3，所述上部探针1-4-1的底部设置有孔，所述下部探针1-4-3的顶部设置有孔，中部探针1-4-2分别插入上部探针1-4-1的孔和下部探针1-4-3的孔中，形成两套孔轴配合结构，如图1所示；
所述多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法，流程图如图5所示，该多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法包括以下步骤：
步骤a、打开上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2：
将上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2打开，此时，装载台4-8-2的下表面由下部承载台4-8-1-1依托，装载台4-8-2的上表面与上部参考台4-8-1-2位于同一水平面；
步骤b、调整载物台4-8：
使被测件4-5中心位于激光束的扫描线上；
步骤c、扫描被测件4-5：
点亮激光器4-1，匀速移动平移台4-9，图像传感器4-7获得一系列不同灰度的光斑图像f1(x,y),f2(x,y),...,fn(x,y)，其中，(x,y)表示像素坐标；
步骤d、建立数组：
将每一幅光斑图像和获得所述光斑图像的时间组合成数组，如下：
[f1(x,y),t1],[f2(x,y),t2],...,[fn(x,y),tn]
步骤e、图像处理：
将图像传感器获得的每一幅图像进行灰度值累加，得到累加图像，如下：
Figure BDA0002899051440000121
并按照时间先后顺序排列，得到一组灰度矩阵，如下：
Figure BDA0002899051440000122
步骤f、判断被测件4-5的类型：
如果灰度向量f1',f2',...,fn'具有两个矩形波，则被测件4-5为上部探针1-4-1或下部探针1-4-3，如果灰度向量f1',f2',...,fn'具有一个矩形波，则被测件4-5为中部探针1-4-2；
步骤g、提取时间关键参数：
如果被测件4-5为上部探针1-4-1或下部探针1-4-3，提取左侧矩形波下降沿所对应的累加图像fi'及其对应时间ti和右侧矩形波上升沿所对应的累加图像fj'及其对应时间tj，并记录所述两幅累加图像的时间间隔|tj-ti|；
如果被测件4-5为中部探针1-4-2，提取矩形波上升沿所对应的累加图像fi'及其对应时间ti和下降沿所对应的累加图像fj'及其对应时间tj，并记录所述两幅累加图像的时间间隔|tj-ti|；
步骤h、计算尺寸关键参数：
根据步骤g提取的时间关键参数ti和tj，成像物镜4-4的物距为l1，像距为l2，平移台4-9的移动速度v，得到尺寸关键参数d为：
Figure BDA0002899051440000131
所述尺寸关键参数d为中部探针1-4-2的直径或上部探针1-4-1孔的内环直径或下部探针1-4-3孔的内环直径。
其中，如果被测件4-5为上部探针1-4-1或下部探针1-4-3，测量原理示意图如图6所示；如果被测件4-5为中部探针1-4-2，测量原理示意图如图7所示；
具体实施方式六
以下是本发明多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台的具体实施方式。
本实施方式下的多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台，配合具体实施例四所述的多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置以及具体实施例五所述的多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化方法使用；在该多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台中，所述多节MEMS探针包括上部探针1-4-1，中部探针1-4-2和下部探针1-4-3，所述上部探针1-4-1的底部设置有孔，所述下部探针1-4-3的顶部设置有孔，中部探针1-4-2分别插入上部探针1-4-1的孔和下部探针1-4-3的孔中，形成两套孔轴配合结构，如图1所示；
所述多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台，结构示意图如图8和图9所示，该多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台包括固定台4-8-1和装载台4-8-2，所述固定台4-8-1和装载台4-8-2之间通过转轴4-8-3连接；
所述固定台4-8-1包括下部承载台4-8-1-1和上部参考台4-8-1-2，所述下部承载台4-8-1-1一个侧面要宽于上部参考台4-8-1-2，在所述侧面，上部参考台4-8-1-2通过转轴4-8-3与装载台4-8-2连接，所述上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2厚度相同，在上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2折叠后，装载台4-8-2的上表面与上部参考台4-8-1-2重合，如图8所示，在上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2打开后，装载台4-8-2的下表面由下部承载台4-8-1-1依托，装载台4-8-2的上表面与上部参考台4-8-1-2位于同一水平面，如图9所示，所述水平面为图像传感器4-7的像面；
所述装载台4-8-2为框状结构，装载台4-8-2的侧面设置有挤压结构4-8-4，相对连接上部参考台4-8-1-2的另一侧，设置有竖直调整支架4-8-5，所述竖直调整支架4-8-5的端部设置有升降板4-8-6，所述升降板4-8-6能够沿竖直调整支架4-8-5上下调整；被测件4-5的待测面与装载台4-8-2上表面位于同一水平面，被测件4-5的另一端面接触升降板4-8-6，并与升降板4-8-6表面涂覆的粘性材料粘贴；
所述被测件4-5的待测面反光镀膜，装载台4-8-2的上表面吸光镀膜。
具体实施方式七
以下是本发明多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法的具体实施方式。
本实施方式下的多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，在具体实施例六所述的多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载载物台上实施，在该多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法中，所述多节MEMS探针包括上部探针1-4-1，中部探针1-4-2和下部探针1-4-3，所述上部探针1-4-1的底部设置有孔，所述下部探针1-4-3的顶部设置有孔，中部探针1-4-2分别插入上部探针1-4-1的孔和下部探针1-4-3的孔中，形成两套孔轴配合结构，如图1所示；
所述多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，流程图如图10所示，该多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法包括以下步骤：
步骤a、在被测件4-5的待测面反光镀膜，在装载台4-8-2的上表面吸光镀膜，所述被测件4-5为上部探针1-4-1，中部探针1-4-2或下部探针1-4-3；
步骤b、在上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2折叠后，被测件4-5待测面向下，贴边沿摆放到装载台4-8-2框状结构中；
步骤c、调节测试环境温度到常温或裸芯工作环境温度，使上部探针1-4-1或下部探针1-4-3完成热胀冷缩或使中部探针1-4-2完成热缩冷涨；
步骤d、调整挤压结构4-8-4，将被测件4-5用挤压结构4-8-4固定在装载台4-8-2框状结构中，避免升降板4-8-6挤压被测件4-5时使被测件4-5晃动，造成被测件4-5参数测试不准确；
步骤e、调整升降板4-8-6，使升降板4-8-6挤压在被测件4-5上，升降板4-8-6表面涂覆的粘性材料粘贴住被测件4-5，并固定升降板4-8-6；
步骤f、调整挤压结构4-8-4，将被测件4-5与挤压结构4-8-4分离，避免挤压结构4-8-4挤压被测件4-5时使被测件4-5发生形变，造成被测件4-5参数测试不准确；
步骤g、将上部参考台4-8-1-2与装载台4-8-2打开，此时，装载台4-8-2的下表面由下部承载台4-8-1-1依托，装载台4-8-2的上表面与上部参考台4-8-1-2位于同一水平面。
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案，都能够进行排列组合，由于本领域的技术人员能够根据高中阶段所学习的排列组合数学知识，穷尽所有排列组合后的结果，因此这些结果在本申请中不再一一罗列，但应理解为每一种排列组合结果都被本申请所记载。
还需要说明的是，以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法，其特征在于，包括常规温度工作环境下芯片测试方法和超高温工作环境下芯片测试方法；
所述常规温度工作环境是指工作温度在50摄氏度到150摄氏度之间，探针(1-4)扔能够发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：
步骤a、调整中间导板(1-2)，使中间导板(1-2)挤压到中部探针(1-4-2)侧部，使探针(1-4)在中间导板(1-2)的作用下，向一侧弯曲；
步骤b、将探针(1-4)接触到裸芯的焊盘或触点上；
步骤c、用力挤压探针(1-4)与裸芯，使得在所有探针(1-4)具有不同弯曲程度的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针(1-4)接触；
步骤d、向裸芯写入测试程序，完成测试；
所述超高温工作环境是指工作温度在150摄氏度以上，探针(1-4)不再发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：
步骤a、调整中间导板(1-2)，使探针(1-4)不发生弯曲；
步骤b、将探针(1-4)接触到裸芯的焊盘或触点上；
步骤c、将环境温度调整到超高温工作环境温度，使中部探针(1-4-2)与上部探针(1-4-1)和下部探针(1-4-3)之间由过渡配合转为间隙配合；
步骤d、用力挤压探针(1-4)与裸芯，使得所有探针(1-4)在不弯曲的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针(1-4)接触；
步骤e、向裸芯写入测试程序，完成测试。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022151702A1 (zh) * 2021-01-14 2022-07-21 强一半导体（苏州）有限公司 多节mems探针用多参数检测光机电算控一体化装置
WO2022151703A1 (zh) * 2021-01-14 2022-07-21 强一半导体（苏州）有限公司 一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012145509A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Japan Electronic Materials Corp プローブカード
KR101441015B1 (ko) * 2013-09-03 2014-09-17 양희성 웨이퍼 칩 검사용 프로브 카드
CN109425763A (zh) * 2017-08-25 2019-03-05 中华精测科技股份有限公司 垂直式探针卡之探针装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112858735B (zh) * 2021-01-14 2022-08-16 强一半导体（苏州）有限公司 一种多节mems探针关键尺寸测量用探针装载载物台
CN112858885B (zh) * 2021-01-14 2021-11-30 强一半导体（苏州）有限公司 一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法
CN112858884B (zh) * 2021-01-14 2022-07-05 强一半导体（苏州）有限公司 一种面向超高温工作环境下芯片测试的mems探针结构
CN112904176B (zh) * 2021-01-14 2022-08-16 强一半导体（苏州）有限公司 多节mems探针用多参数检测光机电算控一体化方法
CN112858734A (zh) * 2021-01-14 2021-05-28 强一半导体（苏州）有限公司 一种多节mems探针关键尺寸测量用探针装载方法
CN112904177B (zh) * 2021-01-14 2022-05-10 强一半导体（苏州）有限公司 多节mems探针用多参数检测光机电算控一体化装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012145509A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Japan Electronic Materials Corp プローブカード
KR101441015B1 (ko) * 2013-09-03 2014-09-17 양희성 웨이퍼 칩 검사용 프로브 카드
CN109425763A (zh) * 2017-08-25 2019-03-05 中华精测科技股份有限公司 垂直式探针卡之探针装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022151702A1 (zh) * 2021-01-14 2022-07-21 强一半导体（苏州）有限公司 多节mems探针用多参数检测光机电算控一体化装置
WO2022151703A1 (zh) * 2021-01-14 2022-07-21 强一半导体（苏州）有限公司 一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法

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