CN114624479A - 全自动芯片测试台 - Google Patents

Abstract

本发明属于芯片检测技术领域，尤其为全自动芯片测试台，包括减震底座，所述减震底座的顶部设有升降送料机构和程控送料平台，所述减震底座的顶部设有在升降送料机构与程控送料平台之间转移芯片的四关节机械臂，所述减震底座上设有测试台架，所述测试台架处于程控送料平台的正上方，所述测试台架上设有对芯片进行电性检测的三轴程控探针组件以及视觉检测的CCD图像识别组件。本发明一体化程度更高，且在测试过程当中不会对芯片造成损坏，提高了芯片的批量检测效率。

Description

全自动芯片测试台

技术领域

本发明涉及芯片检测技术领域，尤其涉及全自动芯片测试台。

背景技术

目前已有技术，通常为人工上下料被测芯片；通过目视显微镜观察，手工是否将探针准确接触到被测芯片的键合点盘面；等待人工将探针触探好芯片键合点盘面，启动测试仪表测量芯片。

这种方法的缺点：效率低：人工取放、回收单颗芯片，手工操作探针；效率低下；划伤键合盘面：人工操作探针触探键合面，由于键合面小约20——80微米，容易因位置误差造成重复触探，而划伤键合盘面；损坏探针：对于精密昂贵的探针，可能因为人工的过度触探造成探针的损坏；探针触探的一致性差：人工进行微米级运动行程的操控，容易造成重复性差；导致探针触探的一致性差；测量数据的稳定性问题：由于探针触探稳定性问题，导致测量数据稳定性差、测量精度低；测试不良率问题：因人工探针触探一致性差，测量数据稳定性差、精度低；导致芯片整体功能不良率增高；产品批量检测效率问题：由于人工操作效率低、损伤高、不良率高；导致芯片批量测试的效益低。

因此，我们提出了全自动芯片测试台用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的全自动芯片测试台。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：全自动芯片测试台，包括减震底座，所述减震底座的顶部设有升降送料机构和程控送料平台，所述减震底座的顶部设有在升降送料机构与程控送料平台之间转移芯片的四关节机械臂，所述减震底座上设有测试台架，所述测试台架处于程控送料平台的正上方，所述测试台架上设有对芯片进行电性检测的三轴程控探针组件以及视觉检测的CCD图像识别组件。

优选的，所述减震底座包括固定连接在一起的主控箱和减震台，所述升降送料机构、四关节机械臂、测试台架和程控送料平台均固定安装在减震台的顶部，所述减震台的上端边缘处设有保护外罩，所述升降送料机构、四关节机械臂、测试台架、程控送料平台、三轴程控探针组件和CCD图像识别组件均位于保护外罩内，所述保护外罩上固定安装有两个控制显示器。

优选的，所述升降送料机构包括和减震台固定连接在一起的送料台，所述送料台上开设有上料槽和下料槽，所述上料槽和下料槽内分别设有料斗一和料斗二，所述料斗一内活动安装有多个层叠分布的置物料盘，所述送料台的底部固定安装有伸缩推杆一和伸缩推杆二，所述伸缩推杆一和伸缩推杆二的顶端分别延伸至上料槽和下料槽内。

优选的，所述料斗一叠放数个置物料盘，所述置物料盘的顶部开设有多个矩阵式分布的置物槽，为了实现送料机构适应不同置物料盘，在置物料盘下设置标准外轮廓尺寸的衬套盘配套使用，所属衬套盘在置物料盘的两侧均开设有抓取槽，便于从衬套盘中取出置物料盘。

优选的，所述料斗一盛载叠放置物料盘，以操作员把料斗放入上料槽的方式为测试系统上待测芯片料。

优选的，所述料斗二，测试系统自动把测试完成的芯片放入置物料盘载物槽，并叠放置物料盘在收料料斗中，以操作员把料斗取出下料槽的方式为测试系统收取测后芯片。

优选的，所述四关节机械臂上设有负压吸盘、料盘夹爪、芯片夹爪，和CCD相机一，所述测试台架上开设有通过孔，所述CCD图像识别组件包括和测试台架固定连接在一起的台座，所述台座的顶部固定安装有两轴平移台，所述两轴平移台的顶部固定安装有安装杆，所述安装杆上固定安装有CCD相机二，所述CCD相机二位于通过孔的上方。

优选的，所述四关节机械臂的末端机械手上固定安装有测高仪一，所述减震台的顶部固定安装有CCD相机三，所述测试台架上固定安装有测高仪二。

优选的，所述程控送料平台包括固定在减震台上的X轴移动台一，所述X轴移动台一的滑台上固定安装有Y轴移动台一，所述Y轴移动台一的滑台上固定安装有Z轴移动台一，所述Z轴移动台一的滑台上固定安装有旋转台，所述旋转台上固定安装有真空定位台。

优选的，所述旋转台上固定安装有真空定位台，所述真空定位台开设有多个真空定位吸孔，所述真空定位台的两侧均固定安装有多个接气阀门，多个接气阀门均和多个真空定位吸孔相连通，所述真空定位台的一侧固定安装有测力计。

优选的，所述三轴程控探针组件的数量为至少为三个，并均匀分布在测试台架的通过孔的四周，所述三轴程控探针组件包括和测试台架固定连接在一起的磁力固定座，所述磁力固定座上固定安装有X轴移动台二，所述X轴移动台二的滑台上固定安装有Y轴移动台二，所述Y轴移动台二的滑台上固定安装有Z轴移动台二，所述Z轴移动台二的滑台上固定安装有探针臂，所述探针臂上固定安装有测试探针。

优选的，所述主控箱的底部固定安装有多个呈矩形分布的气浮减震垫和万向轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提高了检测效率，通过四关节机械臂自动取放、回收芯片；提高生产效率。

2、本发明杜绝划伤键合盘面，电脑控制智能化的CCD图像识别组件，获取芯片键合面大小的准确尺寸、与位置精确坐标；电脑再控制微米级精度三轴程控探针组件，操作测试探针一步到位触探键合面，杜绝重复触探，以及划伤键合盘面。

3、本发明控制微米级精度的三轴程控探针组件，操作探针实现微米级的重复移动精度；提高测试探针重复位置精度，测试探针触探一致性好，测量数据稳定性好、精度高；使得芯片整体功能测量的不良率大大降低，可对精密昂贵的测试探针做出最大的保护。

4、提高产品批量检测效率：由于自动化操作，智能化自动判定；使测试操作工作效率高、过失损伤低、测试良品率高；因此，芯片批量测试的效益得以提高。

附图说明

图1为本发明提出的全自动芯片测试台的爆炸图；

图2为本发明提出的全自动芯片测试台的部分结构示意图；

图3为本发明提出的全自动芯片测试台中升降送料机构的结构示意图；

图4为图3中A部分的放大结构示意图；

图5为本发明提出的全自动芯片测试台中程控送料平台的结构示意图；

图6为本发明提出的全自动芯片测试台中真空定位台的结构示意图；

图7为本发明提出的全自动芯片测试台中四关节机械臂、负压吸盘、料盘夹爪、芯片夹爪，以及CCD相机一的结构示意图；

图8为本发明提出的全自动芯片测试台中测试台架、三轴程控探针组件以及CCD图像识别组件的结构示意图；

图9为本发明提出的全自动芯片测试台中CCD图像识别组件的结构示意图；

图10为本发明提出的全自动芯片测试台中三轴程控探针组件的结构示意图。

图中：1、减震底座；101、主控箱；102、减震台；2、升降送料机构；21、送料台；22、上料槽；23、料斗一；24、置物料盘；241、置物槽；242、衬套盘；243、抓取槽；25、伸缩推杆一；26、下料槽；27、料斗二；28、伸缩推杆二；3、四关节机械臂；31、负压吸盘；32、料盘夹爪；33、CCD相机一；34、芯片夹爪；4、测试台架；41、通过孔；5、程控送料平台；51、X轴移动台一；52、Y轴移动台一；53、Z轴移动台一；54、旋转台；55、真空定位台；551、真空定位吸孔；552、接气阀门；553、测力计；6、三轴程控探针组件；7、CCD图像识别组件；71、安装杆；72、台座；73、CCD相机二；74、两轴平移台；8、保护外罩；9、测高仪一；10、测高仪二；11、CCD相机三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参考图1-10，本实施例中提出了全自动芯片测试台，包括减震底座1，减震底座1的顶部设有升降送料机构2和程控送料平台5，减震底座1的顶部设有在升降送料机构2与程控送料平台5之间转移芯片的四关节机械臂3，减震底座1上设有测试台架4，测试台架4处于程控送料平台5的正上方，测试台架4上设有对芯片进行电性检测的三轴程控探针组件6以及视觉检测的CCD图像识别组件7。

减震底座1包括固定连接在一起的主控箱101和减震台102，升降送料机构2、四关节机械臂3、测试台架4和程控送料平台5均固定安装在减震台102的顶部，减震台102的上端边缘处设有保护外罩8，升降送料机构2、四关节机械臂3、测试台架4、程控送料平台5、三轴程控探针组件6和CCD图像识别组件7均位于保护外罩8内，保护外罩8上固定安装有两个控制显示器。

具体的，两个控制显示器可以显示出对芯片视觉检测的检测结果。

升降送料机构2包括和减震台102固定连接在一起的送料台21，送料台21上开设有上料槽22和下料槽26，上料槽22和下料槽26内分别设有料斗一23和料斗二27，料斗一23内活动安装有多个层叠分布的置物料盘24，置物料盘24与衬套盘242配对使用，送料台21的底部固定安装有伸缩推杆一25和伸缩推杆二28，伸缩推杆一25和伸缩推杆二28的顶端分别延伸至上料槽22和下料槽26内。

具体的，伸缩推杆一25和伸缩推杆二28能够将料斗一23和料斗二27内的的置物料盘24顶出，方便对芯片进行抓取和安放。

料斗一23中的置物料盘24叠放在衬套盘242中配对使用，衬套盘242在置物料盘24的两侧均开设有用于抓取置物料盘24的抓取槽243，置物料盘24的顶部开设有多个矩阵式分布的置物槽241。

四关节机械臂3上设有负压吸盘31、料盘夹爪32、芯片夹爪34和CCD相机一33，测试台架4上开设有通过孔41，CCD图像识别组件7包括和测试台架4固定连接在一起的台座72，台座72的顶部固定安装有两轴平移台74，两轴平移台74的顶部固定安装有安装杆71，安装杆71上固定安装有CCD相机二73，CCD相机二73位于通过孔41的上方。

具体的，负压吸盘31通过导管和真空机连接在一起，能够通过产生负压吸力对待检测芯片进行拾取、放置，芯片夹爪34可不需要真空，对不便吸取的芯片夹持拾取、放置，而料盘夹爪32能够将料斗一23上闲置的置物料盘24转移至料斗二27内，而CCD相机一33能够使负压吸盘31、芯片夹爪34精确的拾取、放置待检测的芯片，CCD相机二73识别待检测芯片的键合点盘面的平面位置坐标，测高仪二10测量键合点盘面的高度，使三轴程控探针组件6根据键合盘面的三维坐标数据控制测试探针精准触探键合盘面，电脑可将键合点盘面的情况展现在控制显示器上，便于工作人员对芯片自动化检测工作进行监督管理。

四关节机械臂3的末端机械手上固定安装有测高仪一9，减震台102的顶部固定安装有CCD相机三11，测试台架4上固定安装有测高仪二10。

具体的，CCD相机三11可以检测出芯片底部的情况，通过设置测高仪一9能够识别四关节机械臂3末端机械手和待检测芯片之间的间距，避免末端机械手压坏待检测的芯片，而测高仪二10能够识别待检测芯片与CCD相机二73之间的间距，因而确保CCD相机二73能够清晰的识别待检测芯片上的键合点盘面的具体情况。

程控送料平台5包括固定在减震台102上的X轴移动台一51，X轴移动台一51的滑台上固定安装有Y轴移动台一52，Y轴移动台一52的滑台上固定安装有Z轴移动台一53，Z轴移动台一53的滑台上固定安装有旋转台54，旋转台54上固定安装有真空定位台55。

具体的，X轴移动台一51和Y轴移动台一52能够带动Z轴移动台一53的位置进行横纵移动，同时Z轴移动台一53能够带动旋转台54的位置进行上下移动，而旋转台54能带动真空定位台55进行旋转，因此能够使得真空定位台55上的待检测芯片移动至指定的待检测位置。

旋转台54上固定安装有真空定位台55，真空定位台55开设有多个真空定位吸孔551，真空定位台55的两侧均固定安装有多个接气阀门552，多个接气阀门552均和多个真空定位吸孔551相连通。

具体的，通过导管对接气阀门552和真空机进行导通，因此能够使得真空定位吸孔551产生一个负压吸力，当待检测的芯片放在真空定位吸孔551的正上方，通过负压吸力能够将待检测芯片牢牢的固定在真空定位台55上，真空定位台55的一侧固定安装有测力计553。

测力计553固定在真空定位台55的一侧，程控送料平台5将带有测力计553送到测试台架4下，并使其处在CCD图像识别组件7正下方，每个三轴程控探针组件6，控制测试探针通过通孔触探相对静止的测力计553的触探点，实现每个测试探针高度Z轴的工作坐标原点一致化，定量控制每只测试时探针触探测试Pad的探力，由于测力计553可测量测试探针触探高度Z轴到位信号，以及高度Z轴下降位移量与测试探针压力的关系；

三轴程控探针组件6上的测试探针刚触探测力计553时微压力，如1克力的Z轴初始高度。确定测试探针触探工作的Z轴工作原点位置，测量所需测试探针触探力时，Z轴下行位移；获得指定探针压力下，探针Z轴位置坐标。

三轴程控探针组件6的数量为至少为三个，并均匀分布在测试台架4的通过孔41的四周，三轴程控探针组件6包括和测试台架4固定连接在一起的磁力固定座，磁力固定座上固定安装有X轴移动台二，X轴移动台二的滑台上固定安装有Y轴移动台二，Y轴移动台二的滑台上固定安装有Z轴移动台二，Z轴移动台二的滑台上固定安装有探针臂，探针臂上固定安装有测试探针。

具体的，通过设置磁力固定座，能够调整整个三轴程控探针组件6在测试台架4上的安装位置，同时方便将三轴程控探针组件6在测试台架4上的装卸，通过X轴移动台二和Y轴移动台二的配合，能够通过Z轴移动台二和探针臂带动测试探针的位置进行变化，因此能够使得测试探针准确的和待检测芯片上的芯片键合点盘面接触。

主控箱101的底部固定安装有多个呈矩形分布的气浮减震垫和万向轮。

具体的，通过设置气浮减震垫能够减轻主控箱101工作时的振动，阻隔设备工作环境地面震动，使三轴程控探针组件6控制的测试探针能够精密稳定的进行微米级的运动定位与触探；同时通过万向轮能够对整个设备进行转移。

本实施例中，在测试芯片之前，先将芯片摆放在置物料盘24的各个置物槽241内，之后再将盛有芯片的置物料盘24依次堆叠的放置进料斗一23内，然后再将料斗一23放进上料槽22内，在对芯片进行测试的时候，驱动四关节机械臂3对待检测的芯片进行拾取、放置，在此过程中，CCD相机一33能够准确的使负压吸盘31或芯片夹爪34移动至待检测的芯片正上方，同时测高仪一9能够检测四关节机械臂3与芯片之间的间距，避免负压吸盘31吸拾芯片时压坏待检测的芯片，之后负压吸盘31吸附起待检测的芯片，并将芯片转移至真空定位台55的对应真空定位吸孔551上，接气阀门552通过管道与真空机连接在一起，能够使得真空定位吸孔551产生真空吸力，因此能够将芯片牢牢的固定在真空定位台55上，之后通过X轴移动台一51、Y轴移动台一52、Z轴移动台一53和旋转台54的配合，能够使得真空定位台55上待检测的芯片移动至CCD相机二73的正下方，并且测高仪二10能够检测到待检测的芯片与CCD相机二73之间的间距以及芯片键合点盘面的高度，CCD相机二73能够对正下方的待检测芯片进行视觉识别芯片键合点盘面的大小与位置，根据根据所获得的芯片键合点盘面的平面位置数据与高度，多组三轴程控探针组件6同时工作，各个相应的X轴移动台二、Y轴移动台二带动Z轴移动台二和探针臂移动，使得测试探针精确、稳定的触探大芯片键合点盘面，使待测芯片通过测试探针精确、稳定触探键合盘面，与主控箱101内的测试仪器完成测试回路的连接，实现电气信号的良好导通；使测试仪器稳定、精确的测量芯片的电气性能，采集各项性能参数，待到将芯片测试完成之后，四关节机械臂3上的负压吸盘31重新将检测完的芯片吸附起并转移至位于料斗二27内空置的置物料盘24上，且当料斗一23内置物料盘24上的待检测芯片夹取完之后，料盘夹爪32能够将料斗一23内空料的置物料盘24夹取至料斗二27内。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.全自动芯片测试台，包括减震底座(1)，其特征在于，所述减震底座(1)的顶部设有升降送料机构(2)和程控送料平台(5)，所述减震底座(1)的顶部设有在升降送料机构(2)与程控送料平台(5)之间转移芯片的四关节机械臂(3)，所述减震底座(1)上设有测试台架(4)，所述测试台架(4)处于程控送料平台(5)的正上方，所述测试台架(4)上设有对芯片进行电性检测的三轴程控探针组件(6)以及视觉检测的CCD图像识别组件(7)。

2.根据权利要求1所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述减震底座(1)包括固定连接在一起的主控箱(101)和减震台(102)，所述升降送料机构(2)、四关节机械臂(3)、测试台架(4)和程控送料平台(5)均固定安装在减震台(102)的顶部，所述减震台(102)的上端边缘处设有保护外罩(8)，所述升降送料机构(2)、四关节机械臂(3)、测试台架(4)、程控送料平台(5)、三轴程控探针组件(6)和CCD图像识别组件(7)均位于保护外罩(8)内，所述保护外罩(8)上固定安装有两个控制显示器。

3.根据权利要求2所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述升降送料机构(2)包括和减震台(102)固定连接在一起的送料台(21)，所述送料台(21)上开设有上料槽(22)和下料槽(26)，所述上料槽(22)和下料槽(26)内分别设有料斗一(23)和料斗二(27)，所述料斗一(23)内活动安装有多个层叠分布的置物料盘(24)，所述送料台(21)的底部固定安装有伸缩推杆一(25)和伸缩推杆二(28)，所述伸缩推杆一(25)和伸缩推杆二(28)的顶端分别延伸至上料槽(22)和下料槽(26)内。

4.根据权利要求3所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述料斗一(23)叠放数个置物料盘(24)，所述置物料盘(24)的顶部开设有多个矩阵式分布的置物槽(241)，所述置物料盘(24)下方设置有衬套盘(242)，所属衬套盘(242)在置物料盘(24)的两侧均开设有抓取槽(243)。

5.根据权利要求1所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述四关节机械臂(3)上设有负压吸盘(31)、料盘夹爪(32)和CCD相机一(33)，芯片夹爪(34)，所述测试台架(4)上开设有通过孔(41)，所述CCD图像识别组件(7)包括和测试台架(4)固定连接在一起的台座(72)，所述台座(72)的顶部固定安装有两轴平移台(74)，所述两轴平移台(74)的顶部固定安装有安装杆(71)，所述安装杆(71)上固定安装有CCD相机二(73)，所述CCD相机二(73)位于通过孔(41)的上方。

6.根据权利要求2所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述四关节机械臂(3)的末端机械手上固定安装有测高仪一(9)，所述减震台(102)的顶部固定安装有CCD相机三(11)，所述测试台架(4)上固定安装有测高仪二(10)。

7.根据权利要求2所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述程控送料平台(5)包括固定在减震台(102)上的X轴移动台一(51)，所述X轴移动台一(51)的滑台上固定安装有Y轴移动台一(52)，所述Y轴移动台一(52)的滑台上固定安装有Z轴移动台一(53)，所述Z轴移动台一(53)的滑台上固定安装有旋转台(54)，所述旋转台(54)上固定安装有真空定位台(55)。

8.根据权利要求7所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述旋转台(54)上固定安装有真空定位台(55)，所述真空定位台(55)开设有多个真空定位吸孔(551)，所述真空定位台(55)的两侧均固定安装有多个接气阀门(552)，多个接气阀门(552)均和多个真空定位吸孔(551)相连通，所述真空定位台(55)的一侧固定安装有测力计(553)。

9.根据权利要求1所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述三轴程控探针组件(6)的数量为至少为三个，并均匀分布在测试台架(4)的通过孔(41)的四周，所述三轴程控探针组件(6)包括和测试台架(4)固定连接在一起的磁力固定座，所述磁力固定座上固定安装有X轴移动台二，所述X轴移动台二的滑台上固定安装有Y轴移动台二，所述Y轴移动台二的滑台上固定安装有Z轴移动台二，所述Z轴移动台二的滑台上固定安装有探针臂，所述探针臂上固定安装有测试探针。

10.根据权利要求2所述的全自动芯片测试台，其特征在于，所述主控箱(101)的底部固定安装有多个呈矩形分布的气浮减震垫和万向轮。

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