TW201608250A - 用於測試電子元件之點測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於測試電子元件之點測裝置，主要包括固定架、活動座、感應開關、探針夾持座、以及控制器。其中，固定架包括升降導桿；活動座開設有直立通孔，活動座藉由直立通孔套設於固定架之升降導桿，並可相對升降滑移；感應開關設置於固定架與活動座之間；探針夾持座係耦接於活動座，且探針夾持座係用於固持探針；控制器電性連接感應開關，且控制器根據感應開關來控制施加電流、或電性訊號於探針。據此，本發明俾能完全避免習知用於測試電子元件之點測裝置於電性接觸接點間因積碳現象所導致之各種情況，且亦可顯著減少探針之磨耗、以及針痕之形成。

Description

用於測試電子元件之點測裝置

本發明係關於一種用於測試電子元件之點測裝置，尤指一種利用探針(probe)檢測發光二極體等半導體晶粒性能之用於測試電子元件之點測裝置(prober)。

在半導體封測產業中，為了檢測半導體裝置的性能表現或參數，常見會使用用於測試電子元件之點測裝置來測試半導體裝置。詳言之，以發光二極體晶粒之檢測為例，在晶圓上形成發光二極體晶粒後，需先經過測試、分級，其係依照主波長、發光強度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等關鍵參數，對發光二極體晶粒進行分級。然而，用於測試電子元件之點測裝置所扮演的角色就是用來導通發光二極體晶粒，使其發光，再透過收光器(例如：積分球、太陽能板…等等)來收光並分析發光特性。

然而，習知的用於測試電子元件之點測裝置大多採用槓桿式，其一端固定探針，另一端設為導通接點，如我國專利第M438630號「用於測試電子元件之點測裝置之尋邊器」所載。以上開專利文獻為例，請一併參閱圖1，圖1為習知用於測試電子元件之點測裝置之使用狀態側視圖。如圖1所示，懸臂件90之前端組設一 探針91，而懸臂件90之後端則設有第二導電件92，其係用於與上方之第一導電件93相對應接觸而電性導通。而且，一彈性片94則設置於懸臂件90中段處。

再者，習知用於測試電子元件之點測裝置運 作說明如下，當探針91接觸發光二極體晶粒C之導電接點Cp時，在持續進給之過程中，一旦發光二極體晶粒施予探針91之反作用力克服彈性片94施予之預力時，該懸臂件90連同該探針91將以彈性片94為支點而擺動，此時，彈性片94係彈性彎曲變形，第一導電件93與第二導電件92係相互分離，而可送出一斷路訊號，以利用於測試電子元件之點測裝置停止前述進給動作，遂而施加電流點亮發光二極體晶粒。

據此，習知的用於測試電子元件之點測裝置 之第一導電件93與第二導電件92間的接觸點，因高速點擊且通電之次數相當多，長久測試下來，常在電性接觸面上產生積碳現象，需要定期拆卸而擦拭其表面，否則將產生接觸不良之情形，影響測試準確度。再且，定期拆卸、清潔等常態性保養勢必要停機，故將直接影響測試設備之使用率、及效率。另外，彈性片94也將隨著使用時間累進，逐漸彈性疲乏，而必須定期更換，同樣必須停機保養；且因彈性片94的彈性能力隨使用時間變化，容易影響測試精準度。

此外，再如圖1所示之用於測試電子元件之 點測裝置，其採用滑針的方式，亦即在每個測試的發光二極體晶粒之間，探針91係與晶圓或晶粒接觸而以滑動 的方式移動，再加上習知的探針92具有一特定彎折角度。據此，不僅探針92會磨耗，且晶圓或晶粒亦會產生刮痕(針痕)；而且，長久使用下來，隨著探針92的磨耗越來越嚴重，因為探針92斜角的關係，將導致針痕越趨擴大，嚴重影響品質。

本發明之主要目的係在提供一種用於測試電 子元件之點測裝置，俾能完全避免習知用於測試電子元件之點測裝置於電性接觸接點間因積碳現象所導致之各種情況，且亦可顯著減少探針之磨耗、以及針痕之形成。

為達成上述目的，本發明一種用於測試電子 元件之點測裝置，主要包括一固定架、一活動座、一感應開關、一探針夾持座、以及一控制器。其中，固定架包括一升降導桿；活動座開設有一直立通孔，活動座藉由直立通孔套設於固定架之升降導桿，並可相對升降滑移；感應開關設置於固定架與活動座之間；探針夾持座係耦接於活動座，且探針夾持座係用於固持一探針；控制器電性連接感應開關，且控制器根據感應開關來控制施加電流、或電性訊號於探針。

承上而論，本發明藉由升降導桿之導引，可 使活動座升降滑移；並且，透過感應開關之設置，可感測探針所回饋之反作用力，並藉此作為控制器判斷是否施加電流、或電性訊號之依據。據此，本發明可完全免除習知用於測試電子元件之點測裝置因槓桿原理所造成之積碳問題，故可提升測試準確度、及使用壽命，而且無需定期清潔、保養，更可提高使用率、及效率。

較佳的是，本發明之感應開關可為一壓力感 測器；故當壓力感測器所感測到的壓力達一特定值時，控制器控制施加電流、或電性訊號於探針。換言之，本發明可藉由壓力感測器來感測測探針所回饋之反作用力，進而判斷針壓是否恰當；當達適當針壓時，控制器便施加電流、或電性訊號於探針，促使半導體晶粒進行檢測或發光。然而，本發明亦非以壓力感測器為限，其他諸如極限開關、應變規、光電耦合器等可感測或量測壓力、應變或位移等參數之感測裝置均可運用於本發明。

再者，本發明之固定架可為一U型固定架， 其包括一底璧、一第一側壁、及一第二側壁，而第一側壁、及第二側壁分別連接於底璧之相對應二側端；且升降導桿之二端係分別固設於U型固定架之第一側壁、及第二側壁。據此，活動座可藉由升降導桿之導引，而可升降移位於U型固定架之第一側壁與第二側壁之間。

另外，本發明可更包括一定位滾輪，其可組 設於活動座上並抵靠於U型固定架之底璧；而定位滾輪係隨著活動座升降而滾動。此外，定位滾輪可包括一具特定寬度之環週面；而定位滾輪係以環週面抵靠於U型固定架之底璧。詳言之，當探針下壓至晶圓或晶粒之端面時，探針夾持座易有微量左右偏擺之現象產生，故而本發明便以活動座上之定位滾輪來避免此偏擺現象；其中，定位滾輪之環週面完全抵靠接合於U型固定架之底璧，故當活動座作動時，定位滾輪將僅允許上下升降位移，而水平之偏擺位移則由定位滾輪之環週面所抑制。

然而，本發明用於抑制活動座水平之偏擺位 移之機制並非僅限於定位滾輪，亦可透過其他方式來抑制，例如將升降導桿與直立通孔設為如矩型、H型、半圓形、幾何多邊行或其他特殊型態等，抑或可增設另一升降導桿等方式，均可有效抑制活動座水平偏擺。

再且，本發明可更包括一升降驅動器，其電 性連接控制器，並耦接固定架；而控制器控制升降驅動器來驅動固定架升降作動。據此，本發明可藉由升降驅動器來對固定架、活動座、及探針夾持座進行升降，以便利用探針來進行測高、及點測。另外，本發明可更包括一三軸位移調整座，而升降驅動器可組設於三軸位移調整座上，亦即可藉由三軸位移調整座來對升降驅動器進行位置調整，進而對固定架、活動座、及探針夾持座上之探針進行位置之校準。

較佳的是，本發明之探針可為一呈90度之直 式探針。詳言之，因本發明採用直式探針而非傳統之斜式探針，故探針的磨耗方式非為斜角情況，所以整個磨耗表面不會越行擴大，而且針痕也為固定大小，不會因斜角而擴大晶圓或晶粒上之針痕。

此外，本發明可更包括一彈性元件，而彈性 元件係介於固定架與活動座之間，並促使活動座可升降復位。換言之，本發明之彈性元件不僅可提供活動座升降復位之功效，更可提供適當之針壓，以避免因針壓過大導致晶圓或晶粒表面嚴重的針痕、或嚴重的針損，或者因針壓過小導致探針與晶粒接點接觸不良，進而影響點測結果。

又，本發明之探針夾持座可更包括至少一導 電體，其係電性連接於控制器與探針之間。詳言之，控制器可藉由探針夾持座上所設置之導電體對探針施加電流、或電性訊號，以改善習知用於測試電子元件之點測裝置採用槓桿接觸式所產生之積碳問題。

[習知]

90‧‧‧懸臂件

91‧‧‧探針

92‧‧‧第二導電件

93‧‧‧第一導電件

94‧‧‧彈性片

C‧‧‧發光二極體晶粒

Cp‧‧‧導電接點

[本創作]

1‧‧‧升降驅動器

10‧‧‧三軸位移調整座

101‧‧‧X軸位移調整模組

102‧‧‧Y軸位移調整模組

103‧‧‧Z軸位移調整模組

11‧‧‧連接架

2‧‧‧固定架

20‧‧‧U型固定架

21‧‧‧底璧

22‧‧‧第一側壁

23‧‧‧第二側壁

3‧‧‧升降導桿

4‧‧‧活動座

41‧‧‧直立通孔

411‧‧‧滾珠襯套

42‧‧‧絕緣板

5‧‧‧探針夾持座

51‧‧‧探針

52‧‧‧導電體

6‧‧‧感應開關

60‧‧‧壓力感測器

7‧‧‧控制器

8‧‧‧定位滾輪

81‧‧‧環週面

9‧‧‧彈性元件

D‧‧‧特定寬度

圖1為習知用於測試電子元件之點測裝置之使用狀態側視圖。

圖2係本發明一較佳實施例之立體圖。

圖3係本發明一較佳實施例另一視角之立體圖。

圖4係本發明一較佳實施例之側視圖。

圖5係本發明一較佳實施例之局部分解圖。

圖6係本發明一較佳實施例之系統架構圖。

本發明用於測試電子元件之點測裝置在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。

請同時參閱圖2至圖5，圖2係本發明一較佳實施例之立體圖，圖3係本發明一較佳實施例另一視角之立體圖，圖4係本發明一較佳實施例之側視圖，圖5係本發明一較佳實施例之局部分解圖。需要特別說明的是，以下實施例係以檢測發光二極體之用於測試電子元件之點測裝置為例進行說明，但本發明並不以此為限，舉凡任何半導體構件檢測設備之用於測試電子元件之點測裝置皆應含括於本發明之範圍內。

如圖所示，一三軸位移調整座10其設置於一 檢測設備(圖中未示)上，其包括一X軸位移調整模組101、一Y軸位移調整模組102、及一Z軸位移調整模組103，其分別可在X軸向、Y軸向、及Z軸向上進行位移之調整。再者，一升降驅動器1組設於三軸位移調整座10上，故三軸位移調整座10可對升降驅動器1進行三軸向之位移調整，本實施例之升降驅動器1係採用微步進馬達。另外，一連接架11藉由滑軌及滑座耦接於三軸位移調整座10，且對應連接升降驅動器1，故升降驅動器1可驅動連接架11進行升降作動。

再如圖所示，固定架2係固設於該連接架 11，且固定架2包括一升降導桿3。在本實施例中，固定架2為一U型固定架20，其包括一底璧21、一第一側壁22、及一第二側壁23，而第一側壁22、及第二側壁23分別連接於底璧21之相對應二側端；且升降導桿3之二端係分別固設於U型固定架20之第一側壁22、及第二側壁23。

另外，活動座4開設有一直立通孔41，而活 動座4藉由直立通孔41而套設於升降導桿31，並可相對升降滑移。換言之，本實施例之活動座4可藉由升降導桿31之導引，而可升降移位於U型固定架20之第一側壁22與第二側壁23之間。再且，直立通孔41內可設置滾珠襯套、軸襯套或其他可減少摩擦之裝置，本實施例之直立通孔41內另設有一滾珠襯套411，而活動座4係藉由滾珠襯套411套設於升降導桿31；故當活動座4 進行升降滑移時，滾珠襯套411可以極小的摩擦阻抗來達到穩定的直線升降運動。

再如圖中所示，活動座4之後側組設有一定 位滾輪8，其抵靠於U型固定架20之底璧21，而定位滾輪8係隨著活動座4升降而滾動。此外，本實施例所採用之定位滾輪8為一滾珠軸承，且因滾珠軸承具備一環週面81，其具有特定寬度D，故定位滾輪8係以環週面81抵靠於U型固定架20之底璧21。

又，如圖4、及圖5所示，在活動座4之頂 面與固定架2之第一側壁22的內面之間設置一感應開關6。在本實施例中，感應開關6係採用壓力感測器60，其主要用於感測活動座4之頂面與固定架2之第一側壁22的內面之間所承受之壓力。然而，本發明感應開關6並非以感測壓力為限，亦可感測位移、應變等其他受壓後之參數，故本發明亦可採用其他諸如極限開關、應變規、光電耦合器等可感測或量測壓力、應變、或位移等參數之感測裝置。

此外，如圖中所示，在固定架2與活動座4 之二側分別設置有一彈性元件9，其中每一彈性元件9之二端分別透過螺絲鎖附於固定架2與活動座4之側面上，以促使活動座4可升降復位，而本實施例所採用之彈性元件9為彈簧。換言之，本實施例所設置之彈簧不僅可提供活動座4升降復位之功效，更可提供適當之撐張力或拉力，進而提供適當之針壓，以避免因針壓過大導致晶圓或晶粒表面嚴重的針痕、或嚴重的針損，或者 因針壓過小導致探針與晶粒接點接觸不良，進而影響點測結果。

又如圖2至圖5中所示，活動座4之前側透 過一絕緣板42而連接一探針夾持座5，且探針夾持座5固持一探針51。再者，探針夾持座5之頂面及側面各設有一導電體52，其主要用於電性連接於控制器7與探針51之間。換言之，導電體52主要係作為電性連接之接點，而之所以在三方向設置三個導電體52是因為可依實際需求，而可於不同方向安裝導電線材。據此，透過感應開關6之設置可感測探針51所回饋之反作用力，來控制施加電流、或電性訊號於探針51上，有別於槓桿式電性接觸，可免除因為高速點擊通電之次數多而產生積碳之問題。

請一併參閱圖6，圖6係本發明一較佳實施 例之系統架構圖。如圖中所示，一控制器7電性連接於升降驅動器1、感應開關6、以及探針51，亦即控制器7將控制升降驅動器1來驅動固定架2升降作動，並且根據感應開關6來控制施加電流於探針51；換言之，當壓力感測器60所感測到的壓力達一特定值時，控制器7控制施加電流於探針51。

以下詳述本實施例之用於測試電子元件之點測裝置的運作方式。當探針51移到發光二極體晶粒(圖中未示)之上方時，控制器7將控制升降驅動器1來驅動固定架2下降，使探針51頂抵發光二極體晶粒之頂面。此時，固定架2下降時，活動座4、及彈性元件9將負 責吸收過多的下壓力，且壓力感測器60亦將持需監控探針51所回饋之反作用力，當壓力感測器60達一定值時，控制器7便藉由探針夾持座5上之導電體52來施加電流於探針51上，使發光二極體發光，進而進行檢測。

據此，本實施例藉由活動座4之升降作動， 並且透過壓力感測器60監控所回饋之反作用力，進而可得到適當之下壓力。其重要性在於，在點測作業進行時，假使探針51針壓(probing force)過大，可能會造成晶粒表面損傷，亦容易造成探針磨損；另一方面，如果針壓過小，可能造成探針51與晶粒接點接觸不良，進而影響點測結果。

此外，如上所述之運作方式，當探針51下壓 至晶圓或晶粒之端面時，探針夾持座5易有微量左右偏擺之現象產生，故而本實施例便以活動座4上之定位滾輪8來避免此偏擺現象；其中，定位滾輪8之環週面81完全抵靠接合於U型固定架2之底璧21，故當活動座4作動時，定位滾輪8將僅允許上下升降位移，而水平之偏擺位移則由定位滾輪8之環週面81所抑制。

更值得一提的是，本實施例所採用之探針51 為一呈90度之直式探針，而非傳統之斜式探針，故探針51的磨耗方式係以正切面之方式而非為斜角切面的情況，所以整個磨耗表面不會越行擴大，而且即使在晶圓表面或晶粒表面有形成針痕，其也是固定大小，不會因斜角而擴大晶圓或晶粒上之針痕。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧升降驅動器

10‧‧‧三軸位移調整座

101‧‧‧X軸位移調整模組

102‧‧‧Y軸位移調整模組

103‧‧‧Z軸位移調整模組

11‧‧‧連接架

2‧‧‧固定架

20‧‧‧U型固定架

21‧‧‧底璧

22‧‧‧第一側壁

23‧‧‧第二側壁

3‧‧‧升降導桿

4‧‧‧活動座

42‧‧‧絕緣板

5‧‧‧探針夾持座

51‧‧‧探針

52‧‧‧導電體

8‧‧‧定位滾輪

9‧‧‧彈性元件

Claims (10)

1. 一種用於測試電子元件之點測裝置，包括：一固定架，其包括一升降導桿；一活動座，其開設有一直立通孔，該活動座藉由該直立通孔套設於該固定架之該升降導桿，並可相對升降滑移；一感應開關，其設置於該固定架與該活動座之間；一探針夾持座，其係耦接於該活動座，該探針夾持座係用於固持一探針；以及一控制器，其電性連接該感應開關，該控制器根據該感應開關來控制施加一電流、或一電性訊號於該探針。
2. 如請求項1之用於測試電子元件之點測裝置，其中，該感應開關為一壓力感測器；當該壓力感測器所感測到的壓力達一特定值時，該控制器控制施加該電流、或該電性訊號於該探針。
3. 如請求項1之用於測試電子元件之點測裝置，其中，該固定架為一U型固定架，其包括一底璧、一第一側壁、及一第二側壁，該第一側壁、及該第二側壁分別連接於該底璧之相對應二側端；該升降導桿之二端係分別固設於該U型固定架之該第一側壁、及該第二側壁。
4. 如請求項3之用於測試電子元件之點測裝置，其更包括一定位滾輪，其組設於該活動座上並抵靠於該U型固定架之該底璧；該定位滾輪係隨著該活動座升降而滾動。
5. 如請求項4之用於測試電子元件之點測裝置，其中，該定位滾輪包括一具特定寬度之環週面；該定位滾輪係以該環週面抵靠於該U型固定架之該底璧。
6. 如請求項1之用於測試電子元件之點測裝置，其更包括一升降驅動器，其電性連接該控制器，並耦接該固定架；該控制器控制該升降驅動器來驅動該固定架升降作動。
7. 如請求項6之用於測試電子元件之點測裝置，其更包括一三軸位移調整座，該升降驅動器係組設於該三軸位移調整座上。
8. 如請求項1之用於測試電子元件之點測裝置，其中，該探針為一呈90度之直式探針。
9. 如請求項1之用於測試電子元件之點測裝置，其更包括一彈性元件，該彈性元件係介於該固定架與該活動座之間，並促使該活動座可升降復位。
10. 如請求項1之用於測試電子元件之點測裝置，其中，該探針夾持座更包括至少一導電體，其係電性連接於該控制器與該探針之間。