CN219302533U - 探针卡连通性可视化快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种普适的探针卡连通性可视化快速检测装置。本装置面向基于探针卡的集成电路芯片或其他待测器件的在片功能或性能参数测试，根据待测芯片或器件的引出电极图形及几何尺寸制作此探针卡连通性检测的专用PCB板，此板制作无需做特殊设计也不受探针卡种类及规模限制；此快速检测装置具有可视化特征，检测时可直接观察检测板上LED的发光情况快速判断探针卡上每一根探针的连通性；进行检测时无需针对特定探针卡制作专用的连接器或进行复杂的连线等，只需根据其原有连接方式按相同方法制作短路排插或短路接头；检测时只需在探针卡一侧进行短路连接并将此自带电池电源的检测板直接置于探针台上即可按常规测试方法完成探针卡连通性的快速检测。

Description

探针卡连通性可视化快速检测装置

技术领域

本专利属于微电子及光电子领域，具体为一种普适的探针卡连通性可视化快速检测装置。

背景技术

检验未封装集成电路(IC)芯片的功能及性能参数时常将其置于具有紧精密机械调节机构的探针台上用探针卡进行测试，用于焦平面芯片混成的读出电路(RIOIC)也需要这样的检测，这已成为微电子和光电子领域的常规方法。探针卡一般是采用植针方法将众多精细钨丝探针固定于印刷电路板(PCB)上，此探针卡固定到探针台上的精密调节机构上，从探针卡的PCB板上用合适的方法进行电气连接，测试时再由各个探针与待测芯片的对应引出电极端进行连接。

对于探针卡而言，测试时确保其上每一根探针与待测芯片的对应电极有可靠的电气连通是完成测试的必要条件，因此对各个探针尖端的平面度、几何间距精确度、尖端的一致性以及电接触的可靠性等都有极高要求。采用合适的工艺技术完成加工制作并检验合格的探针卡是可以达到这样的要求的，探针卡制作厂家对其也有相应的检验方法。但是，用户使用过程中探针卡在受到不合理的外力因素如压力过大、碰撞及电气冲击等情况下往往会直接导致其连通性失效，经较长时间使用后由于应力和磨损等因数也可能使其性能退化，而这些失效或性能退化是很难用肉眼或在显微镜下直接观察做出可靠判断的。虽然可以采用已经验证的电气连接和驱动等对已知合格的芯片用探针卡进行测试来判断探针卡本身是否正常，但对于芯片研发而言由于电气连接和驱动以及芯片本身也都还存在未知因素，这样的方法显然并不可靠，甚至不可行。将有疑问的探针卡送回原厂进行检验返修固然是一种方案，但其一方面耗时耗力耗金钱，另一方面显著影响工作效率，对送回返修的探针卡也尚未能确认其故障种类、程度和具体位置。为此，专利一种由探针卡用户直接操作且方便可行的探针卡连通性快速检测装置是十分必要的。

发明内容

本专利的目的是提供一种普适的探针卡连通性可视化快速检测装置。本装置面向基于探针卡的集成电路芯片或其他待测器件芯片的在片功能或性能测试，根据待测芯片或器件芯片的引出电极图形及几何尺寸制作针对此探针卡连通性检测的专用PCB板。

本专利的技术方案如下：

此检测板可采用与待测芯片厚度相当的单面PCB材料制作，也可用双或多层材料但只需制作单面图形，此种PCB检测板的制作只需采用同一的简单规则，无需做特殊设计也不受探针卡种类及规模限制；

此种探针卡连通性快速检测板具有可视化特征，检测时可直接观察板上LED的发光情况来快速判断探针卡上每一根探针的电气连通性；

进行快速检测时无需针对特定探针卡制作专用的连接器或进行复杂连线等，只需根据其原有连接方式按相同方法制作短路排插或短路接头即可；

检测时只需在探针卡一端进行短路连接并将此自带电池电源的检测板直接置于探针台上，按常规的测试条件(如在显微镜下进行对准和施加正常压力等)即可完成探针卡连通性的快速检测。

本方法不受探针卡规模和尺寸等因素的限制，按照相同的设计和制作规则可方便地应用于各种类型探针卡的连通性快速检测，此检测由用户直接进行，根据检测结果用户既可在探针卡安装时检查连通性和进行调平操作等，也可在发现故障后直接对探针卡进行微调修理，还可将检测结果附于返修的探针卡以利于与厂家的沟通和加速返修。

本专利的有益效果

1、不受探针卡规模和尺寸等限制，可以方便地应用于各种探针卡的连通性快速检测；

2、探针卡连通性检测板图形简单，制作加工方便，无需苛刻条件，图形设计完成后可直接送出加工；

3、在探针卡的连通性检测快速方面，无需特殊准备可随时进行，也无需另接电源或电表等，检测结果可视直观；

4、探针卡的连通性检测时可直接获得探针卡连通性故障的位置信息，据此可对探针卡进行故障判断和微调修复。

附图说明

为进一步说明本专利的具体内容，附图1幅，具体说明如下：

图1.探针卡连通性可视化快速检测装置示意图，以4面均布的16探针卡为例，其他规模和种类的探针卡可依此类推。左图侧为检测板示意图，其上表面贴装了LED和限流电阻，供电电池采用纽扣电池表面安装在检测板上；右侧为检测时对探针卡进行简单的短路连接示意图。

具体实施方式

为说明本专利的实施方式，用图1给出制作探针卡连通性可视化快速检测板以及对探针卡进行短路连接的示意图。为方便说明起见，特以四面均布的16探针卡的检测为例，实际可以按此思路拓展到其他规模和尺寸的探针卡检测。图1中左侧为检测板示意图，其上表面贴装了LED和限流电阻，供电电池采用纽扣电池表面安装在检测板上；右图为检测时对探针卡进行简单的短路连接示意图。为进一步说明和具体化，以下特以此方形16探针卡的连通性检测为例加以说明。应指出的是：本方法显然不限定于此种特定探针卡，也不限定于此种芯片电极四面均布连接方式，可以拓展到任意IC芯片形状及规模。根据需要，检测板上图形可根据已划片的单个芯片制作一组，也可根据整个或部分晶圆上芯片的情况制作多组。

实施例：16针四面均布方形探针卡连通性快速检测方法及其检测板

具体装置如图1所示。对一方形的16针四面均布探针卡，根据其探针安放几何尺寸和间距制作检测板，这些几何尺寸和间距也与待测芯片上的引出电极的尺寸和间距相对应，可以从芯片设计版图上获得。检测版在与待测芯片厚度基本相当的环氧或陶瓷等PCB材料上制作，由于探针台本身有较大调节范围，因此对PCB检测板的厚度并无苛刻要求，只是为了尽量模拟待测芯片的测试条件。选用PCB材料只需考虑其两面平行度和表面平整度，并无其他苛刻要求。因只需制作单面电极图形，采用单面PCB材料即可，也可用双面或多层板材料但无需引入打孔等工艺以免影响背面平整度，无其他特殊要求。

如图1左侧所示，检测PCB板的图形设计相当简单，只需先根据探针卡上探针排布尺寸和间距在此检测PCB板设计图上画出对应的各个压测电极图形，对此图形的形状无特殊要求，方形圆形均可；再对每个压测电极制作2个表面贴装元件的焊接盘，分别用于串接的表面贴装型LED和限流电阻R，将限流电阻一端的焊盘分别与其对应的压测电极相连，其他所有表面贴装LED的正极焊盘全部连通后连接到纽扣电池的正极接触盘。检测板的加工采用单面板工艺，即使使用双面或多层PCB材料也不应制作通孔等以免影响其背面的平整度。PCB检测板加工完成后焊上16只表面贴装LED和16只限流电阻R，纽扣电池的负极焊盘焊接上压接弹片即可直接将纽扣电池压置在检测板上，不使用专门的电池座以避免打孔。纽扣电池选用可充电的锂离子电池如LiR2032，其输出电压为3.6V，连续放电电流可达数十mA，一次充电即可供多次检测使用，这样可避免另接电源带来的不便；LED选用正面发光表面贴装型，如红色0402；限流电阻也选用表面贴装型，如3.6K 0402，其阻值将LED点亮时的电流限制在0.5mA以下，已可有足够亮度；在此情况下一节纽扣电池可以同时点亮上百只LED，足以满足常规探针卡的针数要求。探针数量更多时可用两节纽扣电池并联。检测板上对各个探针的这种联接方式是一致的普适的，对各检测电极一视同仁无需分别考虑，这给PCB检测板的设计和制作带来了很大方便。

如图1右侧所示，在做探针卡连通性检测时探针卡一端无需做复杂的联接转换，只需根据探针卡原来的联接情况进行短路接地联接即可。如原来探针卡的联接采用排插，则只需用一同型号排插将其所有接点做短路连接后用细柔软导线接地(接外壳)，将此排插替换原有排插即可；如原来探针卡的联接采用分立连接器，则只需用一同型号的连接器制作外壳接地的短路连接器，将此短路连接器替换原有连接器即可；其他情况可依此类推。对探针卡而言，这种短路接地联接方式是同一的普适的，对各根探针一视同仁无需分别考虑，这给检测带来了很大方便。当进行探针卡的连通性检测时，只需按前述方式做好探针卡的短路接地联接，将检测板放置于原待测芯片位置用细柔软导线做好接地联接，然后按正常测试操作进行探针对准加压；接地联接采用细柔软导线的目的是为了避免对探针卡或检测板施加额外应力影响检测结果。检测时由于探针卡上的所有探针都是接地的，压至检测板上的接触电极后所有LED应该同时被点亮，而只要有一根针不通这根针对应的LED就不会被点亮，这样就可快速完成探针卡的可视化连通性检测。检测中还可以根据逐步加压后LED的点亮顺序、不亮的位置信息(如某边、某角不亮)以及有无接触不良导致的闪烁等对探针卡的故障情况进行有效的判断，为微调修理或返修等提供有用信息。

Claims (3)

1.一种探针卡连通性可视化快速检测装置，其特征在于此方法面向基于探针卡的集成电路芯片或其他待测器件芯片的在片功能或性能参数测试，根据待测芯片或器件的引出电极图形及几何尺寸制作检测探针卡连通性的专用PCB板，包括，LED灯(1)、纽扣电池电池(2)、限流电阻(3)，其中，

LED灯(1)用于检测时可直接观察板上LED(1)的发光情况判断探针卡上每一根探针的连通性以及故障位置等，此种探针卡连通性快速检测板具有可视化特征；

纽扣电池(2)用于检测短路连接测试时，对探针卡连通性的快速检测；

限流电阻(3)用于限制LED电流，使LED灯足够亮，使纽扣电池(2)足够供电；

用于此PCB板的制作采用相同的简单规则，无需做特殊设计也不受探针卡种类及规模限制。

2.根据权利要求1所述的一种探针卡连通性可视化快速检测装置，其特征在于，进行快速检测时无需针对特定探针卡制作专用的连接器或进行复杂连线等，只需根据其原有连接方式按相同方法制作短路排插或短路接头。

3.根据权利要求1所述的所述的一种探针卡连通性可视化快速检测装置，其特征在于，检测时只需在探针卡一侧进行短路连接并将此自带电池电源(3)的检测板直接置于探针台上即可按原有常规测试方法完成探针卡的连通性快速检测。

Images