CN113805043A

CN113805043A - 车规级芯片测试台

Info

Publication number: CN113805043A
Application number: CN202111177543.7A
Authority: CN
Inventors: 袁宇锋; 朱元庆; 戴莉; 王建镖
Original assignee: Nantong Xinmeng Test & Research Institute Operation Management Co Ltd
Current assignee: Nantong Xinmeng Test & Research Institute Operation Management Co Ltd
Priority date: 2021-10-09
Filing date: 2021-10-09
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2041-10-09
Also published as: CN113805043B

Abstract

本发明公开了一种芯片探针测试台，具有机台，装载在机台上的操控面板、进料单元、晶圆装载单元、探测单元、显示器或及警报器。晶圆装载单元自上而下依次具有晶圆、卡盘、移动平台，移动平台能够带动卡盘以及晶圆做XYZ方向的移动，还具有振动工作模式，晶圆装载单元上方具有探测单元。本发明能够自动实现进料、移动、测试、显示、报警、收料等多种功能，适合在静态或纵向振动状态下对芯片性能参数进行精确测量。

Description

车规级芯片测试台

技术领域

本发明涉及一种晶圆上芯片的性能测试仪器。

背景技术

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。探针台从操作上来区分有：手动、半自动、全自动。

全自动探针台可搭配显微镜，可配置8~12颗探针卡针座。适用5-12寸晶圆、IC测试之产品，晶圆可以在X-Y-Z方向移动。

专利申请号为2019105420134的发明涉及一种新能源汽车集成电路芯片测试系统及其测试方法，包括测试框，测试框内通过摇摆机构安装有摆动框，摆动框内设置有摆动机构；将集成电路芯片固定在本发明的摆动机构上，摇摆机构与摆动机构之间相互配合模拟汽车行驶中的颠簸状态。该发明的摇摆机构容易使得探针与芯片电极做横向的相对移动错位，不能形成有效电连接，导致探测不能实现。

专利申请号为2018113617224的发明公开了一种万能芯片测试台，包括底座，所述的底座上设有相对设置的第一测试组件和第二测试组件，且两者之间设有用于调节上下高度的升降装置；所述的第一测试组件上端设有相对设置的两个用于夹持测试电缆的第一夹座，所述的第二测试组件上端设有一个第二夹座；所述的第一测试组件和第二测试组件从下往上均设有用于左右水平移动的第一位移装置和用于前后水平移动的第二位移装置。该发明可实现六个方向的可调式准确定位，但是不能实现晶圆转动角度的调整和振动状态的测试。

发明内容

发明目的：

提供一种四维移动、并具有纵向振动功能、尤其适合汽车芯片的芯片探针测试台。

技术方案：

所述的芯片探针测试台，具有机台，装载在机台上的操控面板、进料单元、晶圆装载单元、探测单元、显示器，或及警报器。

操控面板上具有多个按钮，能够控制其他一些单元动作的启停。

进料单元能够从晶圆盒子中取出每片晶圆，输送到晶圆装载单元的上表面。或者，还能反向操作移动测试完成的晶圆，兼具收料（收集测试完成的晶圆到晶圆盒子中）的功能。

晶圆装载单元自上而下依次具有晶圆（由进料单元输送过来）、卡盘、移动平台。

移动平台能够带动卡盘以及晶圆做XYZ方向的移动（配有X、Y、Z方向移动机构），使得待测晶圆上的每片芯片准确移动到探测单元的下方，被测试性能参数。移动平台或者还能够带动卡盘以及晶圆在平面内旋转一定的角度（配有转动机构），使得芯片与探卡可以进行测试角度的微调。

晶圆装载单元上方具有探测单元，探测单元可以是翻盖一样的覆盖在晶圆装载单元上方。

探测单元具有探针卡（接触晶圆上的芯片，并传送测试数据给测试头）、测试头（具有信号传感器和数据处理器），测试头连接着显示器（显示器能够显示测试所获得的数据或者性能参数的坐标图）。

机台最高处可以设置有警报器，但设备出现故障时，控制面板或者探测单元能够通过控制器发出声光报警。

探卡上具有多根铅锤设置的探针，直接接触晶圆上的一个个芯片。卡盘用于吸附固定晶圆在水平平面上。

所述的移动平台具有振动功能，使得其上方的卡盘、晶圆跟随上下振动，使得探卡上的探针接触芯片的力度跟随变化，探测单元能够测试芯片在振动状态下的性能参数。

振动减小探针与晶圆上芯片锡球触点解除接触电阻，接触良好，压力使得芯片抗震有可靠保证。

纵波和横波最大区别在于这两者的传播方向和质点的震动方向不一致。一般情况下，纵波的方向是垂直的，而横波的传播方向是平行的。

优选，振动是上下纵向（Z向）振动，非横向振动，探针具有弹性，纵向振动使得探针更紧密接触芯片上的电极点（或锡球），使得探针的针头不会左右滑动离开芯片的上的电极点（或者锡球）。

移动平台下方具有刚性连接的纵向振动源，比如振动电机，直接快速传送纵向振动波，这样结构简单、零件较少，固体中传送振动波。

进一步优选：

移动平台设置在气缸里作为气缸的活塞，活塞下方是气腔，气腔下方具有振动源。含振动源的整个装置都放置在X、Y、Z方向移动机构上，带动移动平台在三个方向移动而且能够在Z向振动。

或者，振动源的振动引起气腔呼吸式的振荡，使得上方的移动平台纵向振荡。这样的振荡比较柔和，使得探针接触芯片的力量柔性变化，芯片表面不会划伤，不易碎裂。气腔上可以联通压缩空气气路，使得空气柱的气压基本稳定，避免柱塞下行过多，造成卡盘与缸体的直接接触。缸体上端具有缓冲垫（兼做密封圈，维持较好的气密性），防止卡盘与缸体刚性接触，导致振动失效。

不合格的芯片经过测试剔除，获得的合格芯片的品质更优保障。

同时，由于移动平台放在气缸里，限制振动台的左右摆动，使得始终保持水平，探针接触芯片的点位不会移动，只是压力的大小变化。尤其适合集成度很高、电极点微小的芯片的测试使用。

纵波的振动频率，可以设置为与汽车发动机的旋转频率相同的数量级，这样测试合格的芯片特别适合用作汽车芯片，保证汽车芯片工作时的可靠性，延长使用寿命减少维修成本。

有益效果：

本发明功能部件齐全，能够自动实现进料、移动、测试、显示、报警、收料等多种功能。

适合在动态状态下对芯片性能参数进行精确的测量，尤其适合在振动机械（如汽车）上使用的芯片。晶圆可以在移动平台上做XYZ等多方位的快速移动，测试速度快效率高。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图；

图2是本发明的多个部件之间位置关系的一种示意图；

图3是本发明的振动台的一种结构示意图。

图中，1-卡盘；2-移动平台（柱塞）；3-缸体；4-气路（压缩空气）；5-振源；6-振动面；7-空气柱；8-缓冲垫；10-测试头；11-晶圆；12-探卡；20-操控面板；21-进料单元；22-报警器；23-探测单元；24-翻盖机构；25-晶圆装载单元；26-显示器。

具体实施方式

如图1、2所示的芯片探针测试台，具有机台、装载在机台上的操控面板、进料单元、晶圆装载单元、探测单元、显示器、警报器。

操控面板上具有按钮，能够控制其他一些单元动作的启停；进料单元能够从晶圆盒子中取出每片晶圆，输送到晶圆装载单元的上表面。

晶圆装载单元自上而下依次具有卡盘、移动平台，移动平台能够带动卡盘以及晶圆做XYZ方向的移动，晶圆装载单元上方具有探测单元，探测单元具有探针卡、测试头，测试头连接着显示器。

探测单元配套有翻盖机构，能够翻转覆盖在晶圆装载单元上方开始测试，或者打开使得晶圆装载单元露出来，便于装卸晶圆。

所述的移动平台连接在卡盘的下方；如图3所示，移动平台设置在气缸里作为气缸的活塞，活塞下方是气腔，气腔下方具有纵向振动源，振动台具有纵向振动功能。

Claims

1.一种芯片探针测试台，具有机台，装载在机台上的操控面板、进料单元、晶圆装载单元、探测单元、显示器或及警报器，其特征在于：

操控面板上具有多个按钮，能够控制其他一些单元动作的启停；

进料单元能够从晶圆盒子中取出每片晶圆，输送到晶圆装载单元的上表面；

晶圆装载单元自上而下依次具有卡盘、移动平台；

移动平台能够带动卡盘以及晶圆做XYZ方向的移动；

晶圆装载单元上方具有探测单元，探测单元具有探针卡、测试头，测试头连接着显示器。

2.根据权利要求1所述的芯片探针测试台，其特征在于：探测单元配套有翻盖机构，翻盖机构能够使得探测单元在晶圆装载单元上方覆盖或者打开。

3.根据权利要求1所述的芯片探针测试台，其特征在于：进料单元还能反向操作，兼具对测试完成的晶圆进行收料。

4.根据权利要求1所述的芯片探针测试台，其特征在于：所述的移动平台具有Z向振动功能。

5.根据权利要求4所述的芯片探针测试台，其特征在于：移动平台下方具有刚性连接的Z向振动源。

6.根据权利要求4或5所述的芯片探针测试台，其特征在于：移动平台设置在气缸里作为气缸的活塞，活塞下方是气腔，气腔下方具有纵向振动源。

7.根据权利要求6所述的芯片探针测试台，其特征在于：纵向振动频率与汽车发动机的旋转频率为相同的数量级。

8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的芯片探针测试台，其特征在于：移动平台能够带动卡盘以及晶圆在平面内旋转一定的角度。