CN212514886U - 光子集成芯片测试系统探针卡微调装置及耦合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，包括有垂直设置的第一角度调节机构与第二角度调节机构，所述微调装置可带动设置于所述微调装置上的探针卡在垂直的两个方向实现角度微调。本实用新型还提供一种光子集成芯片测试系统探针卡耦合装置，包括有微调装置以及与所述微调装置固定连接的主调节装置，主调节装置可实现对探针卡进行空间上三个方向的位置调整。基于以上各机构间的相互配合，可使得探针卡上每个探针均可良好的接触到光子集成芯片的焊垫或凸块，从而使得测试过程更加稳定，结果更加准确。

Description

光子集成芯片测试系统探针卡微调装置及耦合装置

技术领域

本实用新型涉及光子集成芯片测试技术领域，尤其是一种光子集成芯片测试系统探针卡微调装置及耦合装置。

背景技术

随着网络升级压力的增加和绿色减排呼声的日益增强，运营商不仅需要以较低的成本实现网络的升级，更需要付出更少的能耗代价。与电子集成电路技术类似，光子集成电路技术的逐渐成熟必将会引起光信息技术领域的又一次革命。包括光子器件和微电路的半导体芯片被称为“光子集成芯片”，这些光子器件被配置为通过光传输来中继信号。为确保制造质量和性能，在被封装且运送到客户处并安装在各种电子系统中之前，必须对每个光子集成芯片进行测试以便评估其功能，保证其不是有缺陷的。为了执行测试，生产厂家大多通过探针卡耦合的技术手段来实现测试效果，探针卡用作测试仪和芯片之间的接口，探针卡的探针可以与芯片上的焊垫或凸块接触，在测试期间，通过探针尖端的机械摩擦动作来摩擦焊垫或凸块，这样，可以实现测试仪与要测试的芯片之间的测试信号的交换。

在测试过程中，只有保证探针尖端与芯片上的焊垫或凸块的接触稳定才能保证测试的稳定及其结果的准确性。然而为了提高检测效率，目前生产厂家大多均通过采用阵列有多个探针的探针卡对多个焊垫或凸块进行同时测试，多个探针的设计使得其常常不能全部稳定接触到焊垫或凸块，即使目前生产厂家通过采用带有三个位置自由度的位移台对探针卡进行移动调整，但仍不能满足测试需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光子集成芯片测试系统探针卡微调装置及耦合装置。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，所述微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构与第二角度调节机构，所述微调装置可带动设置于所述微调装置上的探针卡在垂直的两个方向实现角度微调。

优选的，所述第一角度调节机构包括有第一支架与第一旋转架，所述第一旋转架通过第一旋转轴旋转设置于所述第一支架上，所述第一支架的另一端设置有第一微调机构，通过调节所述第一微调机构，带动所述第一旋转架围绕所述第一旋转轴相对于所述第一支架进行旋转。

优选的，所述第一旋转架包括平行设置的第一支杆、第二支杆和第三支杆；所述第三支杆通过第一旋转轴旋转设置于所述第一支架上，所述第一支杆上设置有第一微调机构。

优选的，所述所述第一微调机构包括第一旋钮和第一弹簧，所述第一旋钮穿过第一支杆与第一支架螺接，第一弹簧套装于第一旋钮上并设置于第一支杆与第一支架之间。

优选的，所述所述第二角度调节机构包括有第二旋转架，所述第二旋转架通过一第二旋转轴旋转设置于第一旋转架下方，所述第二旋转架上设置有第二微调机构，通过调节所述第二微调机构带动所述第二旋转架围绕所述第二旋转轴进行相对于第一旋转架旋转。

优选的，所述所述第二旋转架伸出有第四支杆，所述第四支杆上设置有第二微调机构。

优选的，所述所述第二微调机构包括第二旋钮和第二弹簧，所述第二旋钮穿过第四支杆与第二支杆螺接，所述第二弹簧套装于第二旋钮上并设置于第四支杆与第二支杆之间。

本实用新型提供光子集成芯片测试系统探针卡耦合装置，包括有光子集成芯片测试系统探针卡微调装置、设置于所述微调装置上的探针卡以及与所述微调装置固定连接的主调节装置。

优选的，所述主调节装置包括有固定连接的横向调节机构、纵向调节机构以及高度调节机构。

本实用新型的优点和积极效果是：

(1)、基于主调节装置与微调装置的相互配合，可实现对探针卡进行空间上三个方向、两个角度的调整，从而可使得探针卡上每个探针均可良好的接触到光子集成芯片的焊垫或凸块，从而使得测试过程更加稳定，结果更加准确。

(2)、第一微调机构与第二微调机构采用旋钮与弹簧相配合来实现对探针卡的角度调节，有效的取代了电机与气缸等体积大、消耗大的驱动机构，从而可有效减小检测设备的使用空间与制造成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的后视结构示意图；

图3是本实用新型的侧视结构示意图；

图4是本实用新型的微调装置的结构示意图；

图5是本实用新型的微调装置的另一视角的结构示意图；

图中：1、探针卡；2、第一角度调节机构；3、第二角度调节机构；4、连接板；5、立柱；6、横向调节机构；7、纵向调节机构；8、高度调节机构；9、限位片；10、限位栓；

11、探针；

21、第一支架；22、第一旋转架；23、第三支杆；24、第一支杆；25、第二支杆；26、第一旋钮；27、第一弹簧；28、第一旋转轴；

31、第二旋转架；32、第二旋转轴；33、第四支杆；34、第二旋钮；35、第二弹簧；

61、第一测微头；62、第一滑台；63、第一滑座；

71、第二测微头；72、第二滑台；73、第二滑座；

81、第三测微头；82、第三滑台；83、第三滑座；

91、长条孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

如图1所示，本实用新型提供一种光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，所述光子集成芯片测试系统探针卡微调装置采用探针卡1耦合的技术手段来实现测试效果，探针卡1用作测试仪和芯片之间的接口，探针卡1的探针11可以与芯片上的焊垫或凸块接触，在测试期间，通过探针11尖端的机械摩擦动作来摩擦焊垫或凸块，这样，可以实现测试仪与要测试的芯片之间的测试信号的交换。所述光子集成芯片测试系统探针卡微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构2与第二角度调节机构3，所述微调装置可带动设置于所述微调装置上的探针卡1在垂直的两个方向实现角度微调。需要补充的是，所述第一角度调节机构2用于带动探针卡1绕X轴方向转动，所述第二角度调节机构3用于带动探针卡1绕Z轴方向转动，所述探针卡1具体与第二角度调节机构3固定连接。需要强调的是，所述第一角度调节机构2与第二角度调节机构3之间的可转动方向为水平方向。另外，所述探针卡1上的探针11为一维阵列，因此无需对其进行俯仰方向的调整，所以本光子集成芯片测试系统探针卡微调装置不提供俯仰自由度的调整，故仅具有两个角度调节机构。

进一步地，如图2、图3、图4、图5所示，所述第一角度调节机构2包括有第一支架21与第一旋转架22，所述第一旋转架22通过第一旋转轴28旋转设置于所述第一支架21上，所述第一支架21的另一端设置有第一微调机构，通过调节所述第一微调机构，带动所述第一旋转架22围绕所述第一旋转轴28相对于所述第一支架21进行旋转。

进一步地，如图2、图3、图4、图5所示，所述第一旋转架22包括平行设置的第一支杆24、第二支杆25和第三支杆23；所述第三支杆23通过第一旋转轴28旋转设置于所述第一支架21上，所述第一支杆24上设置有第一微调机构。需要说明的是，所述第二支杆25和第三支杆23均为L形结构。需要补充的是，所述第一旋转轴28中部为光滑轴状，底部为螺纹柱装，所述第一旋转轴28依次穿过第一支架21与第三支杆23，第一旋转轴28底部通过螺母固定。

进一步地，如图2、图3、图5所示，所述第一微调机构包括第一旋钮26和第一弹簧27，所述第一旋钮26穿过第一支杆24与第一支架21螺接，第一弹簧27套装于第一旋钮26上并设置于第一支杆24与第一支架21之间。所述第一弹簧27用于始终将第一支杆24抵在所述第一旋钮26螺杆的头部，从而使得所述第一支杆24与第一旋钮26的移动距离始终保持相等。所述第一旋钮26用于带动第一旋转架22绕X轴方向转动。由于所述第一角度调节机构2与第二角度调节机构3在Z轴方向上不可相对移动，故所述第一旋转架22在绕X轴方向转动的同时，可带动所述第二角度调节机构3与探针卡1同时绕X轴方向转动。需要补充的是，所述第一支架21上设有与第一旋钮26的螺杆相匹配的螺纹孔。

进一步地，如图2、图3、图4、图5所示，所述第二角度调节机构3包括有第二旋转架31，所述第二旋转架31通过一第二旋转轴32旋转设置于第一旋转架22下方，所述第二旋转架31上设置有第二微调机构，通过调节所述第二微调机构带动所述第二旋转架31围绕所述第二旋转轴32进行相对于第一旋转架22旋转。需要补充的是，所述第二旋转轴32中部为光滑轴状，底部为螺纹柱装，所述第二旋转轴32依次穿过第一旋转架22与第二旋转架31，第二旋转轴32底部通过螺母进行固定，从而实现了第二旋转架31与第一旋转架22之间的转动连接。

进一步地，如图5所示，所述第二旋转架31伸出有第四支杆33，所述第四支杆33上设置有第二微调机构。

进一步地，如图3、图4、图5所示，所述第二微调机构包括第二旋钮34和第二弹簧35，所述第二旋钮34穿过第四支杆33与第二支杆25螺接，所述第二弹簧35套装于第二旋钮34上并设置于第四支杆33与第二支杆25之间。所述第二弹簧35用于始终将第四支杆33抵在第二旋钮34螺杆的头部，从而使得所述第四支杆33与第二旋钮34的移动距离始终保持相等。所述第二旋钮34用于带动第一旋转架22绕X轴方向转动。需要补充的是，所述第二支杆25上设有与第二旋钮34的螺杆相匹配的螺纹孔。同时，所述第一弹簧27与第二弹簧35还具有减震功能。

需要强调的是，所述第一支杆24上设有供第一旋钮26的螺杆穿过的第一通孔，所述第四支杆33上设有供第二旋钮34的螺杆穿过的第二通孔，所述第一通孔内径大于第一旋钮26的螺杆，所述第二通孔内径大于第二旋钮34的螺杆，所述第一通孔与第二通孔内壁光滑。所述第一通孔内径尺寸与光滑内壁的设计用于保证第一支杆24在绕X轴方向转动时，可正常偏转，所述第二通孔内径尺寸与光滑内壁的设计用于保证第四支杆33在绕Z轴方向转动时，可正常偏转。

需要补充的是，所述第二旋转架31一端下方呈矩形排列的设置有四根立柱5，所述探针卡1可通过四根立柱5与第二旋转架31固定连接。

具体的，所述第一角度调节机构2的工作过程如下:当需要通过第一角度调节机构2对探针卡1进行绕X轴方向旋转的操作时，若想让探针卡1绕X轴逆时针旋转即探针卡1一端向下运动，此时将所述第一旋钮26沿第一支架21上的螺纹孔方向向下扭转，所述第一旋钮26向下扭转的同时，所述第一支杆24由于下方第一弹簧27的限制，其位移距离与第一旋钮26保持一致，此时有第一旋转架22的另一端沿铰接处进行固定转动，从而实现了对第一旋转架22的旋转操作，即也实现了通过第一旋转架22对探针卡1的旋转操作。相反的，若想让探针卡1绕X轴顺时针旋转即探针卡1一端向上运动，只需将第一旋钮26向上扭转即可，其工作原理与第一旋钮26向下扭转时相同，故此处不再赘述。

具体的，所述第二角度调节机构3的工作过程如下：当需要通过第二角度调节机构3对探针卡1进行绕Z轴方向旋转的操作时，若想让探针卡1绕Z轴逆时针旋转，此时将所述第二旋钮34沿第二支杆25上的螺纹孔方向向深处扭转，所述第二旋钮34向深处扭转的同时，所述第四支杆33由于与第二旋钮34反向设置的第二弹簧35的限制，其位移距离与第二旋钮34保持一致，此时有第二旋转架31的另一端沿铰接处进行固定转动，从而实现了对第二旋转架31的旋转操作，即也实现了通过第二旋转架31对探针卡1的旋转操作。相反的，若想让探针卡1绕Z轴顺时针旋转，只需将第二旋钮34向沿第二支杆25上的螺纹孔方向外侧扭转即可，其工作原理与第二旋钮34沿第二支杆25上的螺纹孔方向向深处扭转时相同，故此处不再赘述。

如图1、图2、图3所示，本实用新型还提供光子集成芯片测试系统多电极探针卡耦合装置，包括有光子集成芯片测试系统探针卡微调装置、设置于所述微调装置上的探针卡1以及与所述微调装置固定连接的主调节装置。

进一步地，如图所示，所述主调节装置包括有固定连接的横向调节机构6、纵向调节机构7以及高度调节机构8，所述横向调节机构6设置于一底座上，所述纵向调节机构7固定设置于横向调节机构6上，所述高度调节机构8固定设置于纵向调节机构7上，且所述高度调节机构8与微调装置相连接。所述横向调节机构6用于带动所述微调装置与探针卡1在X轴方向移动，所述纵向调节机构7用于带动所述微调装置与探针卡1在Y轴方向移动，所述高度调节机构8用于带动所述微调装置与探针卡1在Z轴方向移动。

需要补充的是，所述第一支架21远离第一旋转架22一端固定连接有一连接板4，所述第一角度调节机构2通过连接板4与高度调节机构8固定连接，所述连接板4用于实现所述主调节装置移动带动微调装置的效果。

在本实用新型的一个实施例中，所述横向调节机构6、纵向调节机构7以及高度调节机构8均各包括有一测微头与滑台，所述测微头与滑台均设置于滑座上，所述测微头可通过滑座带动滑台在滑座上移动。所述横向调节机构6、纵向调节机构7以及高度调节机构8结构完全相同。需要补充的是，所述测微头与滑座为固定连接，所述滑台与滑座为滑动连接。

具体的，所述横向调节机构6包括有第一测微头61、第一滑台62与第一滑座63，所述第一测微头61与第一滑台62均设置于第一滑座63上，所述纵向调节机构7包括有第二测微头、第二滑台与第二滑座，所述第二测微头与第二滑台均设置于第二滑座上，所述竖直调节机构包括有第三测微头、第三滑台与第三滑座，所述第三测微头与第三滑台均设置于第三滑座上。所述第二滑座与第一滑台62固定连接，所述第三滑座与第二滑台固定连接，所述第三滑台通过连接板4与第一角度调节机构2连接。

以所述横向调节机构6为例，所述第一测微头61包括有一测微螺杆，所述第一测微头61的具体结构与连接关系均为现有技术，故此处不作过多描述。所述第一测微头61与第一滑座63固定连接，第一滑座63内部设有与第一测微头61的测微螺杆相配合的传动机构，所述传动机构同时与第一滑台62相配合，从而使得所述第一测微头61可通过第一滑座63带动滑台在第一滑座63上移动。需要说明的是，此处所指出的传动机构在附图中未进行示例，但其结构可选为齿轮传动或螺纹传动。需要补充的是，所述第一滑座63上一侧设有限位片9，所述第一限位片9一端固定于第一滑座63上，另一端设置于第一滑台62一侧，第一限位片9上靠近第一滑台62一侧设有一长条孔91，有一限位栓10穿过第一长条孔91与第一滑台62螺接，所述第一滑台62上设有与限位栓10相匹配的螺纹。所述限位栓10用于限制所述第一滑台62的调节范围，且所述限位栓10拧紧时，可与第一滑台62一侧配合夹紧限位片9，实现辅助固定作用。

所述纵向调节机构7、竖直调节机构与横向调节机构6结构完全相同，故所述纵向调节机构7与竖直调节机构上分别设有与横向调节机构6结构及工作原理完全相同的限位片9以及限位栓10，其工作过程此处不再作过多描述。

需要强调的是，所述横向调节机构6、纵向调节机构7以及高度调节机构8的结构与连接关系均为现有技术，该现有技术具体体现在精密滑台上，在本光子集成芯片测试系统探针卡微调装置的制作过程中，所述横向调节机构6、纵向调节机构7以及高度调节机构8组合可直接选用具有X轴、Y轴、Z轴三个调节方向的精密滑台，其具体可选择苏州赫罗斯机电科技有限公司的80系列精密滑台，如LAM-805C或LAM-805W或LAM-805R，所述精密滑台型号的具体选择不仅限于上述LAM-805C或LAM-805W或LAM-805R，可根据实际情况选择其它同样具有X轴、Y轴、Z轴三个调节方向的精密滑台，此处不再列举。

本实用新型的工作过程如下：

所述光子集成芯片测试系统探针卡微调装置的一侧固定有待检测芯片，首先，工作人员通过手动操控第一测微头61、第二测微头或第三测微头对第一滑台62、第二滑台以及第三滑台进行移动，从而通过依次带动第二滑座、第三滑座、连接板4带动微调装置移动，所述微调装置上固定连接有用于测试待检测芯片的探针卡1，从而实现了通过操控横向调节机构6、纵向调节机构7以及高度调节机构8对探针卡1进行X轴、Y轴、Z轴三个方向上的位置调节。当工作人员通过主调节装置对探针卡1进行空间上三个方向的调节后，工作人员可通过旋动第一旋钮26控制探针卡1绕X轴方向转动，通过旋动第二旋钮34控制探针卡1绕Z轴方向转动，工作人员不断使用第一旋钮26与第二旋钮34对探针卡1进行两个角度方向的微调至确保所述探针卡1上的探针11均与芯片上的焊垫或凸块稳定接触后，工作人员停止调整开始检测。由此实现了对探针卡1进行空间上三个方向、两个角度的调整，从而可使得探针卡1上每个探针11均可良好的接触到光子集成芯片的焊垫或凸块，从而使得测试过程更加稳定，结果更加准确。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构(2)与第二角度调节机构(3)，所述微调装置可带动设置于所述微调装置上的探针卡(1)在垂直的两个方向实现角度微调。

2.根据权利要求1所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述第一角度调节机构(2)包括有第一支架(21)与第一旋转架(22)，所述第一旋转架(22)通过第一旋转轴(28)旋转设置于所述第一支架(21)上，所述第一支架(21)的另一端设置有第一微调机构，通过调节所述第一微调机构，带动所述第一旋转架(22)围绕所述第一旋转轴(28)相对于所述第一支架(21)进行旋转。

3.根据权利要求2所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述第一旋转架(22)包括平行设置的第一支杆(24)、第二支杆(25)和第三支杆(23)；所述第三支杆(23)通过第一旋转轴(28)旋转设置于所述第一支架(21)上，所述第一支杆(24)上设置有第一微调机构。

4.根据权利要求3所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述第一微调机构包括第一旋钮(26)和第一弹簧(27)，所述第一旋钮(26)穿过第一支杆(24)与第一支架(21)螺接，第一弹簧(27)套装于第一旋钮(26)上并设置于第一支杆(24)与第一支架(21)之间。

5.根据权利要求3所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述第二角度调节机构(3)包括有第二旋转架(31)，所述第二旋转架(31)通过一第二旋转轴(32)旋转设置于第一旋转架(22)下方，所述第二旋转架(31)上设置有第二微调机构，通过调节所述第二微调机构带动所述第二旋转架(31)围绕所述第二旋转轴(32)进行相对于第一旋转架(22)旋转。

6.根据权利要求5所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述第二旋转架(31)伸出有第四支杆(33)，所述第四支杆(33)上设置有第二微调机构。

7.根据权利要求6所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置，其特征在于：所述第二微调机构包括第二旋钮(34)和第二弹簧(35)，所述第二旋钮(34)穿过第四支杆(33)与第二支杆(25)螺接，所述第二弹簧(35)套装于第二旋钮(34)上并设置于第四支杆(33)与第二支杆(25)之间。

8.光子集成芯片测试系统探针卡耦合装置，其特征在于：包括有权利要求1-7任意一项所述的光子集成芯片测试系统探针卡微调装置、设置于所述微调装置上的探针卡(1)以及与所述微调装置固定连接的主调节装置。

9.根据权利要求8所述的光子集成芯片测试系统探针卡耦合装置，其特征在于：所述主调节装置包括有固定连接的横向调节机构(6)、纵向调节机构(7)以及高度调节机构(8)。

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