CN211826357U - 芯片测试装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种芯片测试装置和系统。该芯片测试装置包括：两个探针机构、两个耦合机构和用于放置待测芯片的载物台；两个探针机构和两个耦合机构均对称设置在载物台的两侧；探针机构包括多自由度驱动座、探针支架和用于检测待测芯片的电极探针；电极探针连接在探针支架的第一端，探针支架的第二端连接在多自由度驱动座上；耦合机构包括多自由度驱动座、光纤夹具和用于传输光信号对待测芯片传输光信号的光纤，光纤夹持在光纤夹具上端，光纤夹具连接在多自由度驱动座上；以使多自由度驱动座驱动光纤夹具或电极探针以多自由度移动，并使光纤或电极探针接触或远离待测芯片。本申请可以解决相关技术中无法稳定地对芯片进行检测的技术问题。

Description

芯片测试装置和系统

技术领域

本申请涉及芯片检测技术领域，具体而言，涉及一种芯片测试装置和系统。

背景技术

光学器件作为一种精密元器件，对测试精度要求极高。在光学器件的测试过程中，光的耦合是一大难点，存在效率低，损耗大和自动化程度不高的问题。现有的自动化测试平台，大多用于整片晶圆测试，且价格十分昂贵。而对于样品阶段的器件，由于设计迭代快，结构变化大，尺寸不一，无法使用预制的夹具，每次都需重新耦合。若采用人工耦合，需要消耗大量人力成本，效率低下，且人工耦合受操作人员的经验和主观判断的影响，会引入一定量的误差，导致结果的不可重复性。同时，随着半导体工艺的发展，芯片上元器件愈发密集，测试难度也愈发增大。对于量产芯片，由于其设计已经确定，一般采用预设电路和夹具，将芯片插入测试孔进行测试。而对于还处于设计迭代阶段的样片，由于设计不固定，形状不确定，无法使用预设的电路和夹具，一般采用手工连接的方式进行测试。由于芯片电路复杂，尺寸小，操作人员必须长时间集中注意力将通过人手将电极探针连接在芯片对应引脚上，费时费力，且容易出错。

针对相关技术中无法稳定地对芯片进行检测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种芯片测试装置和系统，以解决相关技术中无法稳定地对芯片进行检测的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种芯片测试装置，包括两个探针机构、两个耦合机构和用于放置待测芯片的载物台；

所述两个探针机构对称设置在所述载物台的两侧，所述两个耦合机构对称设置在所述载物台的两侧；

所述探针机构包括多自由度驱动座、探针支架和用于检测所述待测芯片的电极探针；所述电极探针连接在所述探针支架的第一端，所述探针支架的第二端连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述探针支架的第二端以多自由度移动，并使所述电极探针接触或远离所述待测芯片；

所述耦合机构包括多自由度驱动座、光纤夹具和用于传输光信号对所述待测芯片传输光信号的光纤，所述光纤夹持在所述光纤夹具上端，所述光纤夹具连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述光纤夹具以多自由度移动，并使所述光纤接触或远离所述待测芯片。

可选地，所述两个探针机构和所述两个耦合机构交叉设置在所述载物台周围。

可选地，所述多自由度驱动座包括第一驱动机构、第二驱动机构、第一滑块、第二滑块、第一导轨和第二导轨；

所述第一导轨和所述载物台的下端均设置在工作端面上，所述第一滑块滑动连接在所述第一导轨上，所述第一驱动机构分别与所述第一导轨、所述第一滑块连接，以使所述第一驱动机构驱动所述第一滑块在所述第一导轨上滑动；

所述第二导轨的下端固定在所述第一滑块上，所述第二滑块滑动连接在所述第二导轨上，所述第二驱动机构分别与所述第二导轨、所述第二滑块连接，以使所述第二驱动机构驱动所述第二滑块在所述第二导轨上滑动；

所述光纤夹具或所述探针支架连接在所述第二滑块上，所述第一导轨与所述第二导轨不平行。

可选地，所述第一导轨与所述第二导轨相垂直。

可选地，所述第一导轨指向所述载物台，以使所述第一滑块在所述第一驱动机构的驱动下，所述第一滑块在所述第一导轨上远离或靠近所述载物台。

可选地，所述多自由度驱动座还包括升降轨道、升降块和第三驱动机构；

所述升降轨道的下端固定在所述第二滑块上，所述升降块滑动连接在所述升降轨道上，所述第三驱动机构分别与所述升降轨道、所述升降块连接，以使所述第三驱动机构驱动所述升降块在所述升降轨道上移动，所述光纤夹具或所述探针支架固定在所述升降块上。

可选地，所述第一导轨和所述第二导轨水平设置，所述升降轨道竖直设置。

可选地，该芯片测试装置还包括旋转驱动座，所述载物台设置在所述旋转驱动座上，以使所述旋转驱动座驱动所述载物台水平旋转。

可选地，该芯片测试装置还包括摄像头和固定支架；

所述固定支架的下端固定在所述旋转驱动座上，所述摄像头固定在所述固定支架的上端，且所述摄像头位于所述载物台的上方，所述摄像头的拍摄方向对准放置于所述载物台上的所述待测芯片。

第二方面，本申请还提供了一种芯片测试系统，该系统包括上述的芯片测试装置。

在本申请提供的芯片测试装置中，通过设置：两个探针机构、两个耦合机构和用于放置待测芯片的载物台；所述两个探针机构对称设置在所述载物台的两侧，所述两个耦合机构对称设置在所述载物台的两侧；所述探针机构包括多自由度驱动座、探针支架和用于检测所述待测芯片的电极探针；所述电极探针连接在所述探针支架的第一端，所述探针支架的第二端连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述探针支架的第二端以多自由度移动，并使所述电极探针接触或远离所述待测芯片；所述耦合机构包括多自由度驱动座、光纤夹具和用于传输光信号对所述待测芯片传输光信号的光纤，所述光纤夹持在所述光纤夹具上端，所述光纤夹具连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述光纤夹具以多自由度移动，并使所述光纤接触或远离所述待测芯片。这样，通过载物台固定住待测芯片，再以多自由度驱动座驱动光纤夹具或探针支架进行多自由移动，以使光纤夹具带动光纤稳定地连接在待测芯片上，或者，探针支架带动电极探针稳定地连接在待测芯片上。进而解决了相关技术中无法稳定地对芯片进行检测的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例提供的一种芯片测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请实施例提供了一种芯片测试装置，包括两个探针机构、两个耦合机构和用于放置待测芯片1的载物台2；

所述两个探针机构对称设置在所述载物台2的两侧，所述两个耦合机构对称设置在所述载物台2的两侧；

所述探针机构包括多自由度驱动座、探针支架3和用于检测所述待测芯片1的电极探针4，所述多自由度驱动座设置在所述载物台2的一侧；所述电极探针4连接在所述探针支架3的第一端，所述探针支架3的第二端连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述探针支架3的第二端以多自由度移动，并使所述电极探针4接触或远离所述待测芯片1；

所述耦合机构包括多自由度驱动座、光纤夹具18和用于传输光信号对所述待测芯片1传输光信号的光纤19，所述光纤19夹持在所述光纤夹具18上端，所述光纤夹具18连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述光纤夹具18以多自由度移动，并使所述光纤19接触或远离所述待测芯片1。

具体的，在本申请提供的芯片测试装置中，通过载物台2固定住待测芯片1，再以多自由度驱动座驱动光纤夹具18进行多自由移动，以使光纤夹具18带动光纤19稳定地连接在待测芯片1上。进而解决了相关技术中无法稳定地对芯片进行检测的技术问题。

其中，所述耦合机构设置有两个。即本芯片测试装置可以通过两个光纤19对待测芯片1分别进行光信号传入和传出。而所述探针机构设置有两个。即本芯片测试装置可以通过两个电极探针4对待测芯片1进行检测。

可选地，所述两个探针机构和所述两个耦合机构交叉设置在所述载物台2周围。

具体的，通过位于载物台2四周的两个耦合机构和两个探针机构对位于中间的待测芯片1进行检测，可以避免耦合机构和探针机构在工作时的相互干扰，也充分了利用空间。

可选地，所述多自由度驱动座包括第一驱动机构5、第二驱动机构6、第一滑块7、第二滑块8、第一导轨9和第二导轨10；

所述第一导轨9和所述载物台2的下端均设置在工作端面上，所述第一滑块7滑动连接在所述第一导轨9上，所述第一驱动机构5分别与所述第一导轨9、所述第一滑块7连接，以使所述第一驱动机构5驱动所述第一滑块7在所述第一导轨9上滑动；

所述第二导轨10的下端固定在所述第一滑块7上，所述第二滑块8滑动连接在所述第二导轨10上，所述第二驱动机构6分别与所述第二导轨10、所述第二滑块8连接，以使所述第二驱动机构6驱动所述第二滑块8在所述第二导轨10上滑动；

所述光纤夹具18或所述探针支架3连接在所述第二滑块8上，所述第一导轨9与所述第二导轨10不平行。

具体的，第一导轨9与第二导轨10不平行，可以保证多自由度驱动座至少存在两个自由度，从而实现多自由度驱动座对光纤夹具18或探针支架3进行多自由度驱动。

可选地，所述第一导轨9与所述第二导轨10相垂直。

具体的，当第一导轨9与第二导轨10相垂直时，使得多自由度驱动座中形成两个相垂直的自由度，可以构成XY坐标轴，进而便于控制终端对多自由度驱动座进行控制，多自由度驱动座可以更加准确地驱动光纤夹具18或探针支架3移动至目标位置。

其中，为了简化对光纤19或探针支架3的运动控制，所述第一导轨9指向所述载物台2，以使所述第一滑块7在所述第一驱动机构5的驱动下，所述第一滑块7在所述第一导轨9上远离或靠近所述载物台2。

可选地，所述多自由度驱动座还包括升降轨道11、升降块12和第三驱动机构13；

所述升降轨道11的下端固定在所述第二滑块8上，所述升降块12滑动连接在所述升降轨道11上，所述第三驱动机构13分别与所述升降轨道11、所述升降块12连接，以使所述第三驱动机构13驱动所述升降块12在所述升降轨道11上移动，所述光纤夹具18或探针支架3固定在所述升降块12上。

具体的，通过升降轨道11、升降块12和第三驱动机构13，可以实现多自由度驱动座在上下方向上的自由度，实现通过升降块12将光纤夹具18进行抬升，以调整光纤19或电极探针4的高度。

可选地，所述第一导轨9与所述第二导轨10均沿水平方向设置，升降轨道11沿竖直方向设置。

具体的，升降轨道11沿竖直方向设置，所述第一导轨9与所述第二导轨10均沿水平方向设置，从而使得多自由度驱动座可以实现驱动光纤夹具18或探针支架3全方位移动。

可选地，第一驱动机构5、第二驱动机构6和第三驱动机构13均可以为步进电机。

可选地，该芯片测试装置还包括旋转驱动座14，所述载物台2设置在所述旋转驱动座14上，以使所述旋转驱动座14驱动所述载物台2水平旋转。

具体的，通过旋转驱动座14可以对载物台2进行水平旋转，以便于将位于载物台2上的待测芯片1水平旋转。

可选地，该芯片测试装置还包括摄像头15和固定支架16；

所述固定支架16的下端固定在所述旋转驱动座14上，所述摄像头15固定在所述固定支架16的上端，且所述摄像头15位于所述载物台2的上方，所述摄像头15的拍摄方向对准放置于所述载物台2上的所述待测芯片1。

具体的，通过摄像头15可以实时获取待测芯片1的图像，便于后续对待测芯片1进行后续处理。

可选地，旋转驱动座14还可以用于对固定支架16在竖直面上进行旋转，以使摄像头15可以与待测芯片1在同一高度上。

可选地，该芯片测试装置还包括底座17，工作端面设置在底座17上，多自由度驱动座包括的第一导轨9和旋转驱动座14均固定在底座17上。

其中，该底座17可以为减振底座。

本芯片测试装置的工作流程包括耦合操作和电极探针操作，具体流程如下所示：

首先，进行耦合操作，

1)一开始处于初始位置，即第一滑块7退至离旋转驱动座14最远处，第二滑块8移动至居中位置，升降块12上升至最高位置。这是为了保护各部件不互相碰撞，也给操作人员提供了足够的空间进行待测芯片1的放置。

2)摄像头15会图像识别待测芯片1上的特征点，并以此为依据，让旋转驱动座14带动载物台2旋转直至待测芯片1的发射接收端转至指定位置，即基本平行于光纤19。

3)第一滑块7和第二滑块8会在步进电机的带动下移动，摄像头15会实时监测两根光纤19的位置。先在水平x方向上将光纤19和待测芯片1的发射接收端对齐，再在水平且垂直于x方向的y方向上调整第二滑块8的位置，使光纤19和待测芯片1的间距达到预设值，完成xy方向的耦合。

4)旋转驱动座14带动固定支架16旋转，将摄像头15旋转90度，从侧面监测光纤19的位置。根据识别结果，升降块12会在步进电机的带动下在竖直z方向上升降，直至光纤19与待测芯片1的发射接收端对齐。

5)旋转驱动座14会带动固定支架16回到原位，进行耦合监测。

最后，进行电极探针操作，

6)根据需求通过探针支架3大致调整电极探针4的位置，随后将待测芯片1放置在载物台2的中心。

7)根据待测芯片1选择相应的测试和电路图。

8)通过摄像头15会观察待测芯片1，通过待测芯片1表面的标识点找到电极所在位置。

9)旋转驱动座14会在控制下旋转载物台2，将待测芯片1旋转方向至特定范围内，以方便电极探针4的连接待测芯片1。

10)摄像头15根据标识点判明电极探针4的位置，并以此为依据，控制每个滑块上的步进电机，带动滑块沿导轨方向上移动特定距离，从而使电极探针4与待测芯片1的电极在竖直方向上重合。

11)控制升降块12缓慢下降，使电极探针4能够与待测芯片1接触。其中，电极探针4内带有触碰开关和弹簧，当电极探针4与待测芯片1的电极接触后会产生轻微回弹触发开关，进而停止升降块12的升降，连接工作完成。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种芯片测试系统，包括上述的芯片测试装置。

可选地，该芯片测试系统还可以包括一个控制终端(例如，电脑)，该控制终端可以与摄像头15、每个步进电机建立有通讯连接。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芯片测试装置，其特征在于，包括两个探针机构、两个耦合机构和用于放置待测芯片的载物台；

所述两个探针机构对称设置在所述载物台的两侧，所述两个耦合机构对称设置在所述载物台的两侧；

所述探针机构包括多自由度驱动座、探针支架和用于检测所述待测芯片的电极探针；所述电极探针连接在所述探针支架的第一端，所述探针支架的第二端连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述探针支架的第二端以多自由度移动，并使所述电极探针接触或远离所述待测芯片；

所述耦合机构包括多自由度驱动座、光纤夹具和用于传输光信号对所述待测芯片传输光信号的光纤，所述光纤夹持在所述光纤夹具上端，所述光纤夹具连接在所述多自由度驱动座上，以使所述多自由度驱动座驱动所述光纤夹具以多自由度移动，并使所述光纤接触或远离所述待测芯片。

2.根据权利要求1所述的芯片测试装置，其特征在于，所述两个探针机构和所述两个耦合机构交叉设置在所述载物台周围。

3.根据权利要求1所述的芯片测试装置，其特征在于，所述多自由度驱动座包括第一驱动机构、第二驱动机构、第一滑块、第二滑块、第一导轨和第二导轨；

所述第一导轨和所述载物台的下端均设置在工作端面上，所述第一滑块滑动连接在所述第一导轨上，所述第一驱动机构分别与所述第一导轨、所述第一滑块连接，以使所述第一驱动机构驱动所述第一滑块在所述第一导轨上滑动；

所述第二导轨的下端固定在所述第一滑块上，所述第二滑块滑动连接在所述第二导轨上，所述第二驱动机构分别与所述第二导轨、所述第二滑块连接，以使所述第二驱动机构驱动所述第二滑块在所述第二导轨上滑动；

所述光纤夹具或所述探针支架连接在所述第二滑块上，所述第一导轨与所述第二导轨不平行。

4.根据权利要求3所述的芯片测试装置，其特征在于，所述第一导轨与所述第二导轨相垂直。

5.根据权利要求3所述的芯片测试装置，其特征在于，所述第一导轨指向所述载物台，以使所述第一滑块在所述第一驱动机构的驱动下，所述第一滑块在所述第一导轨上远离或靠近所述载物台。

6.根据权利要求3所述的芯片测试装置，其特征在于，所述多自由度驱动座还包括升降轨道、升降块和第三驱动机构；

所述升降轨道的下端固定在所述第二滑块上，所述升降块滑动连接在所述升降轨道上，所述第三驱动机构分别与所述升降轨道、所述升降块连接，以使所述第三驱动机构驱动所述升降块在所述升降轨道上移动，所述光纤夹具或所述探针支架固定在所述升降块上。

7.根据权利要求6所述的芯片测试装置，其特征在于，所述第一导轨和所述第二导轨水平设置，所述升降轨道竖直设置。

8.根据权利要求1所述的芯片测试装置，其特征在于，该芯片测试装置还包括旋转驱动座，所述载物台设置在所述旋转驱动座上，以使所述旋转驱动座驱动所述载物台水平旋转。

9.根据权利要求8所述的芯片测试装置，其特征在于，该芯片测试装置还包括摄像头和固定支架；

所述固定支架的下端固定在所述旋转驱动座上，所述摄像头固定在所述固定支架的上端，且所述摄像头位于所述载物台的上方，所述摄像头的拍摄方向对准放置于所述载物台上的所述待测芯片。

10.一种芯片测试系统，其特征在于，该系统包括如权利要求1-9任一项所述的芯片测试装置。

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