CN114624483B - 一种伸缩式芯片探针及芯片测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伸缩式芯片探针及芯片测试系统，属于芯片测试技术领域。该伸缩式芯片探针包括探针套和可相对于所述探针套移动的第一探针头，所述第一探针头具有露出于所述探针套的探测端，用于探测芯片的电信号，其中，所述第一探针头设有轴向贯穿其自身的第一通孔，所述第一通孔内固设有内嵌光纤，所述内嵌光纤具有轴向相对的第一端和第二端，所述第一端靠近所述探测端，所述第一端内陷于所述第一通孔内，所述第二端用于与引导光纤对接，以传递光信号，所述引导光纤与光信号分析仪相连。本发明还提供一种包括上述伸缩式芯片探针的芯片测试系统。本发明的伸缩式芯片探针及芯片测试系统有利于芯片的小型化。

Description

一种伸缩式芯片探针及芯片测试系统

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，特别是涉及一种伸缩式芯片探针及芯片测试系统。

背景技术

一般地，通过芯片探针能够对芯片的电信号进行采集，然后通过线路板（PCB板）接收电信号，以便根据采集到电信号分析芯片的状态。这种芯片探针一般都是用导电材料制成的，专门用于采集和传递电信号。

弹簧探针是用于大间距上的芯片探测的一种芯片探针，也即用于芯片的探测触点之间的距离较大的芯片的探测。弹簧探针内部一般设有弹簧，弹簧的一端或两端设置有探针头，探针头与铜套装配在一起，探针头可以相对于铜套移动，以便将探针头压紧在芯片的探测触点上。

但是，上述的芯片探针一般都只有电信号探测功能，而对于芯片的温度探测则需要其他的探针，这样就会导致芯片的必要探针数量过多，为了迎合芯片探针的步骤，芯片本身需要做的更大一些，不利于芯片的小型化。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是提供一种有利于芯片的小型化的伸缩式芯片探针。

本发明进一步的一个目的是要提高测试数据的准确性。

本发明更进一步的一个目的是要提前预判探针的状态，以避免因探针的质量问题导致测试结果不准而误判芯片报废。

本发明第二方面的一个目的是要提供一种包括上述伸缩式芯片探针的芯片测试系统，该芯片测试系统能够测量芯片的温度和预判探针的状态。

特别地，本发明提供了一种伸缩式芯片探针，包括探针套和可相对于所述探针套移动的第一探针头，所述第一探针头具有露出于所述探针套的探测端，用于探测芯片的电信号，其中，所述第一探针头设有轴向贯穿其自身的第一通孔，所述第一通孔内固设有内嵌光纤，所述内嵌光纤具有轴向相对的第一端和第二端，所述第一端靠近所述探测端，所述第一端内陷于所述第一通孔内，所述第二端用于与引导光纤对接，以传递光信号，所述引导光纤与光信号分析仪相连。

可选地，所述内嵌光纤的圆周面处设有反射膜。

可选地，所述内嵌光纤的所述第二端的端面设置为沿远离所述第一端的方向拱起的聚光面，所述第二端的端面设有增透膜。

可选地，所述内嵌光纤的所述第一端的端面处设有既能反射又能透射的反射透射膜。

可选地，所述探测端还设有连通外界与所述第一通孔的窗口，以便收集更多的光信号。

可选地，所述探针套远离所述第一探针头的一端还设置有可相对于其自身移动的第二探针头，所述第二探针头处设有第二通孔，所述第二端伸入至少部分的所述第二通孔内。

可选地，所述第二通孔内设有反射膜。

特别地，本发明还提供了一种芯片测试系统，包括引导光纤、光信号分析仪和上述任一项所述的伸缩式芯片探针。

可选地，芯片测试系统还包括：

探针固定座，用于固定所述伸缩式芯片探针；

PCB板，与所述伸缩式芯片探针接触，用于接收所述伸缩式芯片探针所探测的电信号，所述PCB板设有与所述内嵌光纤对齐的第三通孔；以及

光纤连接座，用于固定所述引导光纤，所述引导光纤与所述第三通孔对齐，以便所述引导光纤与所述内嵌光纤对接。

可选地，所述光信号分析仪包括激光分析仪和/或红外分析仪，所述激光分析仪用于发出测试激光信号和采集返回的返回激光信号，并根据所述测试激光信号和所述返回激光信号判断所述伸缩式芯片探针是否损伤，所述红外分析仪用于根据采集到的芯片发出的红外线信号分析计算所述芯片的温度。

根据本发明的一个实施例，通过在伸缩式芯片探针内部设有内嵌光纤，用于传导光信号，使得伸缩式芯片探针既具有探测电信号的功能，又具备探测光信号的功能，即丰富了探针的测试功能，因此在应用到芯片探测式，可以减少探针的总数量，有利于芯片的小型化。而且通过集成功能于一个探针，在不需要更多探针的基础上，可以提高测试密度。

进一步地，通过将伸缩式芯片探针通过引导光纤与不同的光信号分析仪相连，可以对芯片进行更多样的分析，使得芯片探测数据更丰富。

根据本发明的一个实施例，可以利用内嵌光纤将芯片的红外线信号传递至红外分析仪，红外分析仪就能计算芯片的温度，这种非接触式的温度探测方式，不需要增加热敏电阻并且直接利用芯片自身的红外线信号进行温度估算，因此测试数据准确，而不需要改变芯片的封装也有利于芯片的小型化。而通过在电信号探针上直接增加内嵌光纤的方式使得探针总数减少，节省出来的空间可以布置更多的探针，使得探测数据更多，即提高了探测密度。

根据本发明的一个实施例，内嵌光纤的圆周面处设有反射膜，即在内嵌光纤的圆周面处镀一层折射率高于内嵌光纤的薄膜，这样能够增加内嵌光纤的圆周面处的反射率，使得光信号更多地聚集在内嵌光纤内，减少光信号的传输损耗。内嵌光纤的第二端的端面设置为沿远离第一端的方向拱起的聚光面，即凸透面，使得光信号聚集，减少传输损耗。进一步地，第二端的端面设有增透膜，以减少或消除第二端的端面的反射光，从而增加透光量。

根据本发明的一个实施例，通过激光分析仪发射激光测试信号并通过引导光纤和内嵌光纤传输，其中，部分的激光测试信号透过反射透射膜照射到芯片处，再由芯片反射，经内嵌光纤和引导光纤返回至激光分析仪处，形成第一反射激光信号，部分的激光测试信号在反射透射膜处直接反射，经内嵌光纤和引导光纤返回值激光分析仪处，形成第二反射激光信号。激光分析仪通过分析对比第一反射激光信号和第二反射激光信号，可以得到伸缩式芯片探针的内嵌光纤与芯片之间的距离，可以判定伸缩式芯片探针有问题，可能是粘污或者有损失，即判定伸缩式芯片探针的状态，可以提醒用户更换或检查，也能避免因探针的质量问题导致测试结果不准而误判芯片报废。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的伸缩式芯片探针的剖视图；

图2是根据本发明一个实施例的伸缩式芯片探针的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的芯片测试系统的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的芯片测试系统的局部剖视图；

图5是图4中A处的局部放大图。

附图标记：

100-伸缩式芯片探针、10-探针套、20-第一探针头、21-探测端、22-第一通孔、23-窗口、30-内嵌光纤、31-第一端、32-第二端、40-第二探针头、41-第二通孔、50-弹簧、200-引导光纤、201-陶瓷插芯、300-芯片、400-探针固定座、401-安装孔、500-PCB板、501-第三通孔、600-光纤连接座。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的伸缩式芯片探针100的剖视图。如图1所示，一个实施例中，本发明的伸缩式芯片探针100包括探针套10、第一探针头20和内嵌光纤30。探针套10一般是铜套。第一探针头20可相对于探针套10移动，例如通过弹簧50分别连接第一探针头20和探针套10，以使得第一探针头20在收到压力时相对于探针套10移动，从而使得第一探针头20以合适的压力压到芯片300的探测触点上。当然也可以是图1中两端都带探针头的伸缩式芯片探针100，只需要将弹簧50的两端分别连接第一探针头20和第二探针头40即可。第一探针头20具有露出于探针套10的探测端21，用于探测芯片300的电信号，这是探针头的常规用途。如图1所示，第一探针头20设有轴向贯穿其自身的第一通孔22，第一通孔22内固设有内嵌光纤30，内嵌光纤30具有轴向相对的第一端31和第二端32，第一端31靠近探测端21，第二端32则是远离探测端21的一端。第一端31内陷于第一通孔22内，即内嵌光纤30的第一端31的端面与第一探针头20的探测端21的端面之间的距离为L（参加图1）。第二端32用于与引导光纤200对接，以传递光信号。这里的探针套10内部可以形成与内嵌探针匹配的通孔，使得第二端32伸入该通孔，起到导向限位的作用。引导光纤200与光信号分析仪相连，这里的光信号分析仪可以是激光分析仪和/或红外分析仪。

本实施例通过在伸缩式芯片探针100内部设有内嵌光纤30，用于传导光信号，使得伸缩式芯片探针100既具有探测电信号的功能，又具备探测光信号的功能，即丰富了探针的测试功能，因此在应用到芯片探测时，可以减少探针的总数量，有利于芯片的小型化。而且通过集成功能于一个探针，在不需要更多探针的基础上，可以提高测试密度。

进一步地，通过将伸缩式芯片探针100通过引导光纤200与不同的光信号分析仪相连，可以对芯片进行更多样的分析，使得芯片探测数据更丰富。

对于激光器芯片来说，激光器在将电能转化为光能的过程中，很大一部分电能转化为不需要的热能，热能会影响激光器芯片的性能和寿命，因此需要对激光器芯片进行温度测试，将温度过高的芯片作为不满足性能的芯片筛选出来。现有技术中一般在激光器芯片上增加热敏电阻，通过测量热敏电阻的阻值来预测激光器芯片的温度。这种方案需要在测试治具上增加对应的测试探针，用于读取热敏电阻的信息。在测试电信号时仍然需要用电信号测试探针。在通过热敏电阻进行测试的过程中，需要给热敏电阻加电，这个过程本身就会带来额外的热量，提高芯片温度，因此会导致测试数据不准确，而且热敏电阻这种间接测试芯片温度的方式，也是误差产生的原因。另外，为了增加贴合热敏电阻位置和测试点，需要改变芯片的封装方式，因此芯片尺寸无法做的更小，增加的测试触电（即热敏电阻及其对应的测试探针）也增加了测试的难度。

当采用本实施例这种具有电信号和光信号探测功能的伸缩式芯片探针100后，可以利用内嵌光纤30将芯片的红外线信号传递至红外分析仪，红外分析仪就能计算芯片的温度，这种非接触式的温度探测方式，不需要增加热敏电阻并且直接利用芯片自身的红外线信号进行温度估算，因此测试数据准确，而不需要改变芯片的封装也有利于芯片的小型化。而通过在电信号探针上直接增加内嵌光纤30的方式使得探针总数减少，节省出来的空间可以布置更多的探针，使得探测数据更多，即提高了探测密度。

一个实施例中，内嵌光纤30的圆周面处设有反射膜，即在内嵌光纤30的圆周面处镀一层折射率高于内嵌光纤30的薄膜，这样能够增加内嵌光纤30的圆周面处的反射率，使得光信号更多地聚集在内嵌光纤30内，减少光信号的传输损耗。

如图1所示，一个实施例中，内嵌光纤30的第二端32的端面设置为沿远离第一端31的方向拱起的聚光面，即凸透面，使得光信号聚集，减少传输损耗。

进一步的一个实施例中，第二端32的端面设有增透膜，以减少或消除第二端32的端面的反射光，从而增加透光量。

另一个实施例中，内嵌光纤30的第一端31的端面处设有既能反射又能透射的反射透射膜，例如采用半反半透膜。

具体应用时，可以通过激光分析仪发射激光测试信号并通过引导光纤200和内嵌光纤30传输，其中，部分的激光测试信号透过反射透射膜照射到芯片处，再由芯片反射，经内嵌光纤30和引导光纤200返回至激光分析仪处，形成第一反射激光信号，部分的激光测试信号在反射透射膜处直接反射，经内嵌光纤30和引导光纤200返回值激光分析仪处，形成第二反射激光信号。激光分析仪通过分析对比第一反射激光信号和第二反射激光信号，可以得到伸缩式芯片探针100的内嵌光纤30与芯片之间的距离，将测得新的伸缩式芯片探针100与芯片之间的距离记录为初始值，后续使用时，如果激光分析仪计算的距离与上述初始值不同，则可以判定伸缩式芯片探针100有问题，可能是粘污或者有损失，即判定伸缩式芯片探针100的状态，可以提醒用户更换或检查，也能避免因探针的质量问题导致测试结果不准而误判芯片报废。

图2是根据本发明一个实施例的伸缩式芯片探针100的结构示意图。如图2所示，另一个实施例中，探测端21还设有连通外界与第一通孔22的窗口23，以便收集更多的光信号。如图2中的实施例，该窗口23可以是沿第一探针头20的径向贯穿其自身的一个开槽。当应用到激光器芯片时，可以将窗口23的方向尽量对准激光器，从而收集激光器发出的红外线信号。

本实施例通过窗口23的设置可以使得第一探针头20收集更多的光信号，使得测试结果更真实。

如图1所示，探针套10远离第一探针头20的一端还设置有可相对于其自身移动的第二探针头40，第二探针头40处设有第二通孔41，第二端32伸入至少部分的第二通孔41内。内嵌光纤30可以相对于第二探针头40移动，第二通孔41的设置可以起到对内嵌光纤30的导向和定位作用。

本实施例提供了一种具有两个探针头的伸缩式芯片探针100的结构。

进一步地，第二通孔41内设有反射膜。

由于内嵌芯片可能只是部分地伸入第二通孔41内，通过将第二通孔41的内部镀膜可以减少光信号的传输损耗。

相同地，当伸缩式芯片探针100只有第一探针头20时，探针套10与内嵌芯片配合的通孔处也需要镀膜，以减少光信号的传输损耗。

本发明还提供了一种芯片测试系统，一个实施例中，该芯片测试系统包括引导光纤200、光信号分析仪（未示出）和上述任一实施例或实施例组合中的伸缩式芯片探针100。一个实施例中，光信号分析仪包括激光分析仪和/或红外分析仪，激光分析仪用于发出测试激光信号和采集返回的返回激光信号，并根据测试激光信号和返回激光信号判断伸缩式芯片探针100是否损伤，红外分析仪用于根据采集到的芯片300发出的红外线信号分析计算芯片300的温度。

一个实施例中，光信号分析仪为激光分析仪，通过激光分析仪发射激光测试信号并通过引导光纤200和内嵌光纤30传输，其中，部分的激光测试信号透过反射透射膜照射到芯片300处，再由芯片300反射，经内嵌光纤30和引导光纤200返回至激光分析仪处，形成第一反射激光信号，部分的激光测试信号在反射透射膜处直接反射，经内嵌光纤30和引导光纤200返回值激光分析仪处，形成第二反射激光信号。激光分析仪通过分析对比第一反射激光信号和第二反射激光信号，可以得到伸缩式芯片探针100的内嵌光纤30与芯片300之间的距离，将测得新的伸缩式芯片探针100与芯片300之间的距离记录为初始值，后续使用时，如果激光分析仪计算的距离与上述初始值不同，则可以判定伸缩式芯片探针100有问题，可能是粘污或者有损失，即判定伸缩式芯片探针100的状态，可以提醒用户更换或检查，也能避免因探针的质量问题导致测试结果不准而误判芯片报废。

一个实施例中，光信号分析仪为红外分析仪，利用内嵌光纤30将芯片300的红外线信号传递至红外分析仪，红外分析仪就能计算芯片300的温度，这种非接触式的温度探测方式，不需要增加热敏电阻并且直接利用芯片300自身的红外线信号进行温度估算，因此测试数据准确，而不需要改变芯片的封装也有利于芯片的小型化。而通过在电信号探针上直接增加内嵌光纤30的方式使得探针总数减少，节省出来的空间可以布置更多的探针，使得探测数据更多，即提高了探测密度。

图3是根据本发明一个实施例的芯片测试系统的结构示意图。图4是根据本发明一个实施例的芯片测试系统的局部剖视图。图5是图4中A处的局部放大图。如图3所示，一个实施例中，芯片测试系统还包括探针固定座400、PCB板500和光纤连接座600。探针固定座400用于固定伸缩式芯片探针100，如图4所示，通过在探针固定座400上设置安装孔401（参见图5），可以固定伸缩式芯片探针100的探针套10，一个探针固定座400可以固定多个伸缩式芯片探针100。PCB板500与伸缩式芯片探针100接触，用于接收伸缩式芯片探针100所探测的电信号，PCB板500设有与内嵌光纤30对齐的第三通孔501（参见图5）。光纤连接座600用于固定引导光纤200，可以通过设置贯穿孔安装引导光纤200的陶瓷插芯201，引导光纤200与第三通孔501对齐，以便引导光纤200与内嵌光纤30对接，便于光信号的传递。引导光纤200远离陶瓷插芯201的一端可以设置光纤连接器（未示出），以与光信号分析仪连接。

如图4所示，探针固定座400、PCB板500和光纤连接座600可以层叠设置且固定为一体，然后与运动控制模块相连，利用运动控制模块就可以控制探针固定座400、PCB板500和光纤连接座600整体的运动，进而控制伸缩式芯片探针100的移动和旋转，对齐芯片上的探测触点，在对齐后通过控制整体的下移，部分压缩弹簧50，使得伸缩式芯片探针100以合适的压力压接到探测触点上。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种芯片测试系统，其特征在于，包括引导光纤、光信号分析仪和伸缩式芯片探针，其中，

所述伸缩式芯片探针，包括探针套和可相对于所述探针套移动的第一探针头，所述第一探针头具有露出于所述探针套的探测端，用于探测芯片的电信号，其中，所述第一探针头设有轴向贯穿其自身的第一通孔，所述第一通孔内固设有内嵌光纤，所述内嵌光纤具有轴向相对的第一端和第二端，所述第一端靠近所述探测端，所述第一端内陷于所述第一通孔内，所述第二端用于与所述引导光纤对接，以传递光信号，所述引导光纤与所述光信号分析仪相连；

所述光信号分析仪包括激光分析仪和/或红外分析仪，所述激光分析仪用于发出测试激光信号和采集返回的返回激光信号，并根据所述测试激光信号和所述返回激光信号判断所述伸缩式芯片探针是否损伤，所述红外分析仪用于根据采集到的芯片发出的红外线信号分析计算所述芯片的温度。

2.根据权利要求1所述的芯片测试系统，其特征在于，

所述内嵌光纤的圆周面处设有反射膜。

3.根据权利要求2所述的芯片测试系统，其特征在于，

所述内嵌光纤的所述第二端的端面设置为沿远离所述第一端的方向拱起的聚光面，所述第二端的端面设有增透膜。

4.根据权利要求3所述的芯片测试系统，其特征在于，

所述内嵌光纤的所述第一端的端面处设有既能反射又能透射的反射透射膜。

5.根据权利要求1所述的芯片测试系统，其特征在于，

所述探测端还设有连通外界与所述第一通孔的窗口，以便收集更多的光信号。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的芯片测试系统，其特征在于，

所述探针套远离所述第一探针头的一端还设置有可相对于其自身移动的第二探针头，所述第二探针头处设有第二通孔，所述第二端伸入至少部分的所述第二通孔内。

7.根据权利要求6所述的芯片测试系统，其特征在于，

所述第二通孔内设有反射膜。

8.根据权利要求1所述的芯片测试系统，其特征在于，还包括：

探针固定座，用于固定所述伸缩式芯片探针；

PCB板，与所述伸缩式芯片探针接触，用于接收所述伸缩式芯片探针所探测的电信号，所述PCB板设有与所述内嵌光纤对齐的第三通孔；以及

光纤连接座，用于固定所述引导光纤，所述引导光纤与所述第三通孔对齐，以便所述引导光纤与所述内嵌光纤对接。

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