一種封裝晶圓陣列微探針全自動測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子測試領(lǐng)域，尤其涉及一種封裝晶圓陣列微探針全自動測試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路(IC)制造是高新技術(shù)領(lǐng)域最核心的產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國集成電路產(chǎn)量達(dá)1035億塊，與2013年相比，增長12.9%，據(jù)預(yù)測，2015年我國電子信息產(chǎn)業(yè)市場容量將達(dá)到14萬億元，驅(qū)動電子制造技術(shù)持續(xù)高速高水平發(fā)展。IC封裝測試業(yè)作為IC產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，其生存和發(fā)展與IC產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)，以確定和評估集成電路元器件功能和性能的過程。
[0003]隨著集成電路制造面向系統(tǒng)集成，通過硅通孔互連的三維集成封裝，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)晶圓疊加封裝，具有縮短互連、提高集成度、更多新型功能和快速進(jìn)入市場的優(yōu)勢，將引發(fā)世界半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展方式的根本性改變。
[0004]針對先進(jìn)的晶圓級封裝，傳統(tǒng)的測試手段和IC測試裝備，是把封裝晶圓切割為單個(gè)芯片，再將待測芯片插入探針測試卡座，將儀器的信號源和接口與芯片的引出端連接，測得芯片特性參數(shù)。這樣測試不但速度慢，而且測試在封裝總成本中所占比例越來越高，極大制約了三維集成先進(jìn)封裝產(chǎn)品的發(fā)展。如果在封裝晶圓劃片之前，把晶圓上成千上萬個(gè)芯片先完成測試再切割，這就大大提高了測試效率。所以封裝晶圓全自動測試的技術(shù)路線已引起業(yè)界的嚴(yán)重關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種測試前不用切割、測試效率高的封裝晶圓陣列微探針全自動測試系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種封裝晶圓陣列微探針全自動測試方法，包括如下步驟:
步驟一、運(yùn)用機(jī)器視覺取得晶圓局部位置圖像，通過圖像處理算法計(jì)算晶圓的精密位置；
步驟二、實(shí)現(xiàn)微探針陣列與芯片上的微凸點(diǎn)的精確對準(zhǔn)，并使微探針陣列和微凸點(diǎn)接觸；
步驟三、將芯片的電學(xué)性能通過微探針引出來，對其進(jìn)行分析判斷，從而完成對芯片的測試。
[0007]其中，步驟一具體為:通過運(yùn)動平臺使晶圓以及CXD圖像傳感器運(yùn)動至事先設(shè)定位置，CCD圖像傳感器獲取晶圓局部灰度圖像，通過數(shù)據(jù)傳輸線傳送至電腦，接著圖像處理程序?qū)邮盏膱D片進(jìn)行圖像處理，計(jì)算出當(dāng)前晶圓的精確位置以及偏轉(zhuǎn)角度。
[0008]其中，步驟二具體為:再由上位機(jī)發(fā)出指令，控制運(yùn)動平臺移動相應(yīng)的距離，同時(shí)轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，使晶圓中的某塊芯片處于CCD視場的正中心，最后根據(jù)CCD視場中心和探針卡中心的相對距離將晶圓運(yùn)動至探針卡下方，控制Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌運(yùn)動使陣列微探針與晶圓上的微凸點(diǎn)接觸。
[0009]其中，步驟三具體為:獲取當(dāng)前的芯片的電學(xué)數(shù)據(jù)，經(jīng)連接線傳輸至四線式線材測試機(jī)，四線式線材測試機(jī)根據(jù)事先設(shè)定的判定條件判定該芯片是否合格，并最終在電腦中顯示出來，在將晶圓上的所有芯片測完之后，整個(gè)運(yùn)動平臺將運(yùn)動至初始位置。
[0010]一種封裝晶圓陣列微探針全自動測試系統(tǒng)，包括運(yùn)動平臺、承片臺、視覺模塊、運(yùn)動控制卡、探針卡模塊、四線式線材測試機(jī)和電腦，其中，承片臺、視覺模塊以及探針卡模塊安裝在運(yùn)動平臺上，隨著運(yùn)動平臺一起運(yùn)動，運(yùn)動控制卡控制運(yùn)動平臺的運(yùn)動，探針卡模塊與四線式線材測試機(jī)連接，電腦與運(yùn)動控制卡以及四線式線材測試機(jī)連接。
[0011 ] 其中，所述運(yùn)動平臺包括X方向運(yùn)動導(dǎo)軌、Y方向運(yùn)動導(dǎo)軌、Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌和旋轉(zhuǎn)平臺，其中X方向運(yùn)動導(dǎo)軌和Y方向運(yùn)動導(dǎo)軌安裝在水平工作臺上，Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌安裝在一固定于水平工作臺上的鋁合金支架上，旋轉(zhuǎn)平臺安裝在X方向運(yùn)動導(dǎo)軌上，運(yùn)動導(dǎo)軌的一端都裝有一個(gè)伺服電機(jī)，通過聯(lián)軸器與運(yùn)動導(dǎo)軌的絲杠連接，旋轉(zhuǎn)平臺則通過一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動。
[0012]其中，所述承片臺包括玻璃盤、支腿、底座、定位片和托盤，底座通過內(nèi)六角螺栓固定在旋轉(zhuǎn)平臺上，可以隨著旋轉(zhuǎn)平臺一起轉(zhuǎn)動，托盤安裝在四個(gè)支腿上，玻璃盤則嵌入托盤中，測試前需將晶圓通過定位片固定在玻璃盤上。
[0013]其中，所述視覺模塊包括CXD圖像傳感器和LED環(huán)形燈，CXD圖像傳感器通過傳感器支架安裝在Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌上，LED環(huán)形燈安裝在CXD圖像傳感器上，CXD圖像傳感器由數(shù)據(jù)線連接至電腦，LED環(huán)形燈通過連接線連接至一光源亮度調(diào)節(jié)器。
[0014]其中，所述探針卡模塊包括陣列微探針、探針盤、探針導(dǎo)向盤、PCB板、插線引腳和鋁合金板，陣列微探針安裝在探針盤以及探針導(dǎo)向盤內(nèi)，微探針的一端與PCB板上的凸點(diǎn)接觸，插線引腳安裝在PCB板上，整個(gè)探針卡模塊通過鋁合金板與外部支架連接，從而安裝在Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌上，插線引腳通過導(dǎo)線連接至四線式線材測試機(jī)。
[0015]有益效果:本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)封裝晶圓的陣列微探針全自動測試，操作簡單，只需操作幾個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)所有測試過程；測試結(jié)果便于觀察，測試過程中，既可以通過線材測試機(jī)了解晶圓測試情況，也可以通過上位機(jī)顯示界面了解當(dāng)前測試的芯片的位置以及測試結(jié)果；測試效率以及準(zhǔn)確率較高，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成對晶圓的測試。
【附圖說明】
[0016]圖1為封裝晶圓的陣列微探針全自動測試系統(tǒng)的整體布局圖。
[0017]圖2為探針卡的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為承片臺的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖4為封裝晶圓的陣列微探針全自動測試系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]參見圖1、圖2、圖3，封裝晶圓的陣列微探針全自動測試系統(tǒng)包括LED光源亮度調(diào)節(jié)器1、運(yùn)動平臺、承片臺5、晶圓6、LED環(huán)形燈7、(XD圖像傳感器8、伺服電機(jī)10、探針卡模塊11、步進(jìn)電機(jī)12、運(yùn)動控制卡13、四線式線材測試機(jī)14、電腦15。
[0022]本實(shí)施例中，運(yùn)動平臺包括X方向運(yùn)動導(dǎo)軌3、Y方向運(yùn)動導(dǎo)軌2、Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌9和旋轉(zhuǎn)平臺4，其中X方向運(yùn)動導(dǎo)軌3和Y方向運(yùn)動導(dǎo)軌2安裝在水平工作臺上，Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌9安裝在鋁合金支架上，旋轉(zhuǎn)平臺安裝在X方向運(yùn)動導(dǎo)軌3上，運(yùn)動導(dǎo)軌的一端都裝有一個(gè)伺服電機(jī)10，通過聯(lián)軸器與運(yùn)動導(dǎo)軌的絲杠連接，旋轉(zhuǎn)平臺4則通過一個(gè)步進(jìn)電機(jī)12來驅(qū)動。
[0023]本實(shí)施例中，承片臺5包括玻璃盤26、支腿23、底座22、定位片25和托盤24，底座22通過內(nèi)六角螺栓固定在旋轉(zhuǎn)平臺4上，可以隨著旋轉(zhuǎn)平臺4 一起轉(zhuǎn)動。托盤24安裝在四個(gè)支腿23上，玻璃盤26則嵌入托盤24中，測試前需將晶圓6通過定位片25固定在玻璃盤26上。
[0024]本實(shí)施例中，視覺模塊包括CO) (Charge-coupled Device)圖像傳感器8和LED環(huán)形燈7，CXD圖像傳感器8安裝在Z方向運(yùn)動導(dǎo)軌9上，LED