TW202202846A

TW202202846A - 具水平調整模組之測試設備

Info

Publication number: TW202202846A
Application number: TW109123240A
Authority: TW
Inventors: 吳國榮; 江登鑫; 林修頤
Original assignee: 京元電子股份有限公司
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2022-01-16
Also published as: TWI739508B

Abstract

本發明係有關於一種具水平調整模組之測試設備，包括有一測試頭、一測試介面以及一針測機。測試介面包括一上基板、一下基板以及一水平調整模組，上基板係以複數拉伸彈簧連接測試頭。水平調整模組包括複數驅動組件，該每一驅動組件分別連接上基板及下基板，包括一驅動馬達及一萬向接頭，用以調整上基板與下基板間不同位置處之間距大小。針測機承載測試介面，具有一可與下基板搭接之探針卡。藉此，本發明可調整探針卡特定區域的探針高度，使整體針尖水平達到所需之測試規範，維持針測機之測試品質。

Description

具水平調整模組之測試設備

本發明係關於一種具水平調整模組之測試設備，尤指一種提供精準對位之具水平調整模組之測試設備。

請參閱圖13，係習知具水平調整模組之測試設備之立體圖。圖中出示一種具水平調整模組之測試設備91，具有複數接觸器93之接觸基板92係經由一支撐機架95及一導電彈性體94安裝在探針板96上。用以支撐接觸基板92之支撐機架95係藉著螺絲952及螺帽951連接至探針板96。

在接觸基板92之底部表面上，於螺絲952附近所提供之電極921係連接至支撐機架95，而欲測試之半導體晶圓900係放置在一卡盤90上。半導體晶圓900上之間隙感測器901連接間隙測量儀器98之輸入端981。該間隙感測器901亦為電極且設置在相向於該電極921之位置，以取得間隙感測器901與電極921間之電容值。

其中，習知水平調整模組係為一用於調整接觸基板92及半導體晶圓900或參考板間之距離之自動系統，其包含一可接收來自一控制器97之控制信號旋轉該螺帽951之馬達99。該控制器97藉著計算來自間隙測量儀器98之測量間隙產生控制信號，故可透過馬達99調整接觸器93尖端及正測試半導體晶圓900表面或參考板間之距離，亦即水平調整模組能夠調整接觸基板92及半導體晶圓900間之距離，以致接觸基板92上之所有接觸器93實質上在相同時間以實質上相同之壓力接觸半導體晶圓900表面。

然而，習知水平調整機構主要僅包括馬達99及螺絲951、螺帽952之組合，故僅能針對水平調整機構各位置的高度方向進行間距的調整，係為單一自由度的改變，若當接觸基板92及半導體晶圓900間出現水平位移差或產生傾角變化時，單一自由度之水平調整機構已無法滿足需求，仍有極大的改良空間。

發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之具水平調整模組之測試設備，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種具水平調整模組之測試設備，藉由水平調整模組的設置，改變上基板與下基板間之間距大小，使其可進一步調整探針卡之水平高度，使每一位置之水平都維持在最佳狀態，避免探針卡傾斜導致探針過壓而損毀之疑慮。

為達成上述目的，本發明之具水平調整模組之測試設備包括有一測試頭、一測試介面以及一針測機。測試介面包括一上基板、一下基板以及一水平調整模組，上基板係以複數拉伸彈簧連接測試頭，使測試介面維持高位，確保測試介面不會因測試頭翻轉定位而碰撞針測機構。水平調整模組包括複數驅動組件，該每一驅動組件分別連接上基板及下基板，包括一驅動馬達及一萬向接頭，用以調整上基板與下基板間不同位置處之間距大小，進而改變探針卡相對測試頭之水平高度。針測機承載測試介面，具有一可與下基板搭接之探針卡，用以檢測晶圓品質。

藉由上述設計，透過驅動馬達與萬向接頭之結合方式，可頂出並帶動下基板進行各軸獨立升降動作，藉此調整探針卡特定區域的探針高度，使整體針尖水平達到所需之測試規範，維持針測機之測試品質。

上述具水平調整模組之測試設備可更包括一扣卡機構，該扣卡機構包括一扣卡馬達、一具一導槽元件之滑動件以及一具一導柱元件之固定件，扣卡馬達設置於上基板上，可驅動滑動件作動，固定件設置於針測機上，導柱元件係可在導槽元件內滑動，並帶動上基板，使上基板可確實搭接固定探針卡。藉此，配合拉伸彈簧所產生之一下拉行程，使上基板可適應性地浮動搭接針測機之機構，確保探針卡之探針都能夠精準對位。

上述下基板可以一載板連接探針卡，且該載板具有複數彈簧插針連接器。藉此，探針卡可透過載板上的複數彈簧插針連接器與下基板進行電連接，提供電性訊號的傳遞路徑。

上述驅動組件可更包括一連結塊以及一連接驅動馬達與連結塊之水平滑移件。藉此，透過水平滑移件的設置，可有效增加下基板水平移動的自由度，避免下基板在微調過程中產生結構破壞。

上述連結塊可設有一止擋汽缸，其內可容置一可凸伸抵觸驅動馬達之止擋活塞。藉此，當驅動馬達完成探針卡的水平調整後，止擋汽缸將會凸伸止擋活塞以抵觸驅動馬達，使驅動馬達與連結塊互鎖定位，避免下基板因外力或震動產生偏移，進而造成探針頭之針點偏移。

上述水平調整模組可包括四個驅動組件，包括一第一驅動組件、一第二驅動組件、一第三驅動組件以及一第四驅動組件。其中，第一驅動組件、第二驅動組件以及第四驅動組件可更分別包括一連結塊以及一連接驅動馬達與連結塊之水平滑移件。藉此，因本發明之僅第三驅動組件未加裝連結塊以及水平滑移件，故可將第三驅動組件作為基準軸來微調其他組驅動組件，以達到探針卡之水平調整。

上述針測機可更包括一影像感測器。藉此，針測機可先透過影像感測器量測探針高度值，作為後續調整探針卡水平的依據，方便微調至所需之水平度及高度位置，進一步提高測試良率。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參閱圖1及圖2，其分別為本發明一較佳實施例之具水平調整模組之測試設備之立體圖以及結構示意圖。圖中出示一種具水平調整模組之測試設備1，其主要包括有一測試頭2、一測試介面3以及一針測機4，所述測試設備1經測試介面3將測試頭2精準搭接於針測機4上後，可對於晶圓進行後續的測試作業。

在本實施例中，所述測試介面3並非只有簡易的介面板，而主要包括有括一上基板31、一下基板32以及一水平調整模組33。上基板31係以複數拉伸彈簧5連接該測試頭2，使測試介面3維持高位，確保測試介面3不會因測試頭2翻轉定位而碰撞針測機構。其中，本發明之水平調整模組33包括四組驅動組件(一第一驅動組件33a、一第二驅動組件33b、一第三驅動組件33c以及一第四驅動組件33d)。每一驅動組件33a,33b,33c,33d分別連接上基板31及下基板32，包括一驅動馬達331以及一萬向接頭332，用以調整上基板31與下基板32間不同位置處之間距大小，達到實質的水平調整。此外，針測機4承載所述測試介面3，具有一可與下基板32搭接之探針卡41，在本實施例中，下基板32係以一載板7連接探針卡41，且載板7具有複數彈簧插針連接器71，因此探針卡41可透過載板7上的複數彈簧插針連接器71與下基板32進行電連接，提供電性訊號的傳遞路徑。

請一併參閱圖3，係本發明一較佳實施例之測試介面水平調整過程之示意圖。如圖所示，在測試介面3水平調整的過程中，其下基板32與驅動馬達331產生的水平角度差θ由萬向接頭332從動連結兩端不同角度之部件，可在特定範圍內進行下基板32水平微調及整體高度位置，使測試介面3與探針卡41保持精確針尖水平及高度位置下壓接觸晶圓，精準地調整高低位置及水平，進而維持測針機4之測試品質。

此外，為了確保探針卡41之探針都能夠精準對位，本發明會先利用一扣卡機構6將測試介面3確實固定在測針機4上後，再進行後續之水平調整程序。所述扣卡機構6包括一扣卡馬達61、一滑動件62以及固定件63，扣卡馬達61設置於上基板31上，可驅動滑動件62滑移作動，滑動件62具有一導槽元件621，透過一滑軌組件64產生橫向之滑動位移，固定件63具有一導柱元件631，設置於針測機4上，其中，導柱元件631係可在導槽元件621內滑動，配合拉伸彈簧5所產生之一下拉行程，使上基板31可適應性地浮動搭接於針測機4上，確保探針卡41之探針都能夠精準對位。請參閱圖4及圖5，其分別為本發明一較佳實施例之扣卡機構之扣卡前之示意圖及扣卡後之示意圖。如圖4所示，在扣卡機構6之扣卡前，上基板31僅受拉伸彈簧5之拉力，仍在高位呈現浮動狀態。如圖5所示，在扣卡機構6之扣卡後，上基板31受扣卡機構6作用產生一下拉行程，此時導柱元件631順著導槽元件621進行滑動，並確保測試頭2能精準地搭接於針測機4上。

請參閱圖6至圖10，其分別為本發明一較佳實施例之具水平調整模組之測試設備之俯視圖、本發明一較佳實施例之第三驅動組件之剖視圖以及本發明一較佳實施例之第一驅動組件、第二驅動組件及第四驅動組件之剖視圖。如圖6所示，本發明之水平調整模組33包括四組驅動組件(一第一驅動組件33a、一第二驅動組件33b、一第三驅動組件33c以及一第四驅動組件33d)，其中，如圖7所示，第三驅動組件33c僅包括有驅動馬達331以及萬向接頭332，故其具備有高度方向位移之自由度，並可以第三驅動組件33c作為基準軸來微調其他組件；如圖8至圖10所示，第一驅動組件33a、第二驅動組件33b及第四驅動組件33d除了分別具有驅動馬達331以及萬向接頭332之外，更包括了一連結塊333以及一水平滑移件334，其中，連結塊333設有水平滑移件334，且水平滑移件334具有滑塊334a及滑軌334b，水平滑移件334之滑塊334a及滑軌334b分別連接驅動馬達331與連結塊333。因此本發明之第一驅動組件33a、第二驅動組件33b及第四驅動組件33d，可藉由驅動馬達331、水平滑移件334及萬向接頭332，使其具備在高度方向、水平方向之平移自由度及以兩軸旋轉之旋轉自由度等共5個自由度(Degree of Freedom,DOF)，使測試介面3可精確地與探針卡41對位，使測試設備1可在最佳的水平狀態下進行測試，避免探針卡41傾斜導致探針過壓損壞，其中，調整過程可利用程式限制高度段差在2公厘內，確保機構在安全操作之範圍。

請參閱圖11及圖12，其分別為本發明另一較佳實施例之具止擋汽缸之驅動組件之剖視作動圖。如圖所示，在本實施例中，第一驅動組件33a’(第二驅動組件以及第四驅動組件同理)除了包括前述之驅動馬達331、萬向接頭332、連結塊333以及水平滑移件334之外，更在連結塊333中設置了一止擋汽缸335，其內容置一可凸伸抵觸該驅動馬達331之止擋活塞336，用以鎖定每一驅動組件之個別定位，使測試設備1保有調整後之水平狀態。如圖11所示，當測試介面3尚未完成水平定位前，止擋活塞336皆未凸伸抵觸驅動馬達331，使驅動馬達331仍可推動下基板32進行調整，保有結構之可調性；如圖12所示，當測試介面3已完成水平定位後，止擋活塞336將凸伸抵觸驅動馬達331，使驅動馬達331不可再推動下基板32進行調整，使驅動馬達331與連結塊333互鎖定位，避免下基板32因外力或震動產生偏移，進而造成探針頭之針點偏移。

最後，本發明可在針測機4中增設一影像感測器，在本實施例中，係裝設有一CCD影像感測器(圖未示)，使其透過影像量測探針之高度值後，再決定是否要藉由水平調整模組進行調整探針卡41之水平，防止探針過壓而導致探針變形，並確保測試品質良好。

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:測試設備 2:測試頭 3:測試介面 31:上基板 32:下基板 33:水平調整模組 33a:第一驅動組件 33a’:第一驅動組件 33b:第二驅動組件 33c:第三驅動組件 33d:第四驅動組件 331:驅動馬達 332:萬向接頭 333:連結塊 334:水平滑移件 334a:滑軌 334b:滑塊 335:止擋汽缸 336:止擋活塞 4:針測機 41:探針卡 5:拉伸彈簧 6:扣卡機構 61:扣卡馬達 62:滑動件 621:導槽元件 63:固定件 631:導柱元件 64:滑軌組件 7:載板 71:彈簧插針連接器 90:卡盤 900:半導體晶圓 901:間隙感測器 91:測試設備 92:接觸基板 921:電極 93:接觸器 94:導電彈性體 95:支撐機架 951:螺帽 952:螺絲 96:探針板 97:控制器 98:間隙測量儀器 981:輸入端 99:馬達

圖1係本發明一較佳實施例之具水平調整模組之測試設備之立體圖。圖2係本發明一較佳實施例之具水平調整模組之測試設備之結構示意圖。圖3係本發明一較佳實施例之測試介面水平調整過程之示意圖。圖4係本發明一較佳實施例之扣卡機構之扣卡前之示意圖。圖5係本發明一較佳實施例之扣卡機構之扣卡後之示意圖。圖6係本發明一較佳實施例之具水平調整模組之測試設備之俯視圖。圖7係本發明一較佳實施例之第三驅動組件之剖視圖。圖8係本發明一較佳實施例之第一驅動組件之剖視圖。圖9係本發明一較佳實施例之第二驅動組件之剖視圖。圖10係本發明一較佳實施例之第四驅動組件之剖視圖。圖11及圖12係本發明另一較佳實施例之具止擋汽缸之驅動組件之剖視作動圖。圖13係習知具水平調整模組之測試設備之立體圖。

1:測試設備

2:測試頭

3:測試介面

31:上基板

32:下基板

33:水平調整模組

33a:第一驅動組件

33b:第二驅動組件

33c:第三驅動組件

33d:第四驅動組件

4:針測機

5:拉伸彈簧

6:扣卡機構

61:扣卡馬達

62:滑動件

621:導槽元件

63:固定件

631:導柱元件

64:滑軌組件

Claims

一種具水平調整模組之測試設備，包括有：一測試頭；一測試介面，包括一上基板、一下基板以及一水平調整模組，該上基板係以複數拉伸彈簧連接該測試頭，該水平調整模組包括複數驅動組件，該每一驅動組件分別連接該上基板及該下基板，包括一驅動馬達及一萬向接頭，用以調整該上基板與下基板間不同位置處之間距大小；以及一針測機，承載該測試介面，具有一可與該下基板搭接之探針卡。
如請求項1所述之具水平調整模組之測試設備，其更包括一扣卡機構，該扣卡機構包括一扣卡馬達、一具一導槽元件之滑動件以及一具一導柱元件之固定件，該扣卡馬達設置於該上基板上，可驅動該滑動件作動，該固定件設置於該針測機上，該導柱元件係可在該導槽元件內滑動，並帶動該上基板，使該上基板可確實搭接固定該探針卡。
如請求項1所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該下基板係以一載板連接該探針卡，且該載板具有複數彈簧插針連接器。
如請求項1所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該驅動組件更包括一連結塊以及一連接該驅動馬達與該連結塊之水平滑移件。
如請求項4所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該連結塊設有一止擋汽缸，其內容置一可凸伸抵觸該驅動馬達之止擋活塞。
如請求項1所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該水平調整模組包括四個驅動組件，包括一第一驅動組件、一第二驅動組件、一第三驅動組件以及一第四驅動組件。
如請求項6所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該第一驅動組件、該第二驅動組件以及該第四驅動組件更分別包括一連結塊以及一連接該驅動馬達與該連結塊之水平滑移件。
如請求項7所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該水平滑移件具有一滑塊及一滑軌，分別連接該驅動馬達與該連結塊。
如請求項1所述之具水平調整模組之測試設備，其中，該針測機更包括一影像感測器。