專利名稱：一種測試裝置及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路及微機(jī)電系統(tǒng)測試領(lǐng)域，特別涉及一種測試裝置及其測試方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路設(shè)備的制造過程中，在對該集成電路設(shè)備進(jìn)行封裝之前，為了 檢驗(yàn)該設(shè)備的整體或部分的電氣特性是否精確，通常需要對該設(shè)備進(jìn)行測試。測試設(shè)備通 常包括測試儀和探針卡。探針卡是測試儀與待測設(shè)備之間的接口，電連接測試儀內(nèi)的電信 號探測部件和待測設(shè)備上的測試壓焊點(diǎn)。傳統(tǒng)的探針卡為帶有很多細(xì)的探針的印刷電路 板，探針通常由鎢制成，通過探針與待測設(shè)備進(jìn)行的物理和電學(xué)接觸，將待測設(shè)備測試壓焊 點(diǎn)的電流傳遞給測試儀。但微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System, MEMS)的迅 速發(fā)展對精密檢測技術(shù)提出了新的要求。微機(jī)電系統(tǒng)是一種體積非常小、質(zhì)量非常輕的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其量度以微米為 單位。主要包含微型傳感器、執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路三部分。它源于硅微細(xì)加工技術(shù)，是 微電子、材料、機(jī)械、化學(xué)、傳感器、自動控制等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。微機(jī)電系統(tǒng)的測試技術(shù) 和方法已經(jīng)成為了 MEMS設(shè)計(jì)、仿真、制造及質(zhì)量控制和評價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于MEMS具 有結(jié)構(gòu)尺寸小、集成度高等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的探針卡對MEMS產(chǎn)品進(jìn)行電測試時(shí)，對于測試 壓焊點(diǎn)處于產(chǎn)品中間層而非表面的MEMS產(chǎn)品，探針卡有可能無法深入到其測試壓焊點(diǎn)上 完成有效的電測試。同時(shí)，對于內(nèi)部還集成了微小的機(jī)械部件的MEMS產(chǎn)品而言，在對其進(jìn) 行電測試的同時(shí)還需要對其機(jī)械部件進(jìn)行功能性測試以確定其機(jī)械部件是否有效運(yùn)作，傳 統(tǒng)的測試裝置是無法既實(shí)現(xiàn)電測試又實(shí)現(xiàn)功能性測試的。因而，研制精度高、簡單便捷、成 本低的新的測試手段已經(jīng)成為MEMS發(fā)展的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測試方法及裝置，以解決現(xiàn)有的測試裝置和 方法可能無法適用于微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品，并且無法既實(shí)現(xiàn)電測試又實(shí)現(xiàn)功能性測試的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種測試裝置，包括基座，電測試部件，顯微鏡 固定器以及顯微鏡，所述電測試部件設(shè)置于所述基座之上，所述顯微鏡固定器固定于所述 基座上，所述顯微鏡通過所述顯微鏡固定器固定于所述電測試部件的上方，所述電測試部 件包括載物臺和探針，所述載物臺用于固定被測器件，所述探針固定于所述載物臺內(nèi)，對所 述被測器件的電氣特性進(jìn)行測試?？蛇x的，所述探針包括套筒和針頭，所述針頭的一端突出于所述套筒，所述針頭的 另一端連接彈簧，所述彈簧固定于所述套筒內(nèi)?？蛇x的，所述載物臺包括承載層、探針固定層及信號傳輸層，所述各層之間通過螺 母固定，所述承載層的表面具有卡槽，用以放置被測器件，所述卡槽的底部具有貫通的第一 真空溝道以及第一探針孔，所述探針固定層內(nèi)具有垂直貫通的第二探針孔，所述第二探針孔與所述承載層的第一探針孔對齊貫通，所述探針插入至所述第二探針孔及第一探針孔 中，所述探針的針頭向上突出于所述卡槽的底面，所述信號傳輸層內(nèi)具有信號線接口，所述 信號線接口的一端連接所述探針，所述信號線接口的另一端連接測試儀?？蛇x的，所述信號線接口為多個，包括正極信號線接口和負(fù)極信號線接口?？蛇x的，所述卡槽的底部還有具有貫通的第一真空溝道，所述探針固定層內(nèi)具有 真空接口及第二真空溝道，所述第二真空溝道的一端連接所述真空接口，所述真空接口連 接抽真空裝置，所述第二真空溝道的另一端與所述承載層的第一真空溝道對齊貫通?？蛇x的，所述第二探針孔及與其對齊貫通的第一探針孔為多個，其數(shù)量和位置根 據(jù)所述被測器件的測試壓焊點(diǎn)的數(shù)量和位置進(jìn)行設(shè)置。可選的，所述第一真空溝道及與其對齊貫通的第二真空溝道的個數(shù)為多個，其數(shù) 量和位置可根據(jù)所述被測器件的尺寸和形狀進(jìn)行設(shè)置?？蛇x的，所述承載層、探針固定層及信號傳輸層采用金屬材質(zhì)?？蛇x的，所述承載層、探針固定層及信號傳輸層采用的材質(zhì)為鋁?？蛇x的，所述針頭為鍍金材質(zhì)。可選的，所述針頭為圓頭材質(zhì)?？蛇x的，將所述探針插入所述第二探針孔及第一探針孔時(shí)在所述探針外增加一絕 緣管套，所述絕緣管套使所述探針置于所述載物臺中的部分與所述載物臺間完全絕緣。可選的，所述承載層、探針固定層及信號傳輸層的表面具有散熱溝道?？蛇x的，所述顯微鏡為紅外顯微鏡或電荷耦合器顯微鏡。本發(fā)明還提供一種使用上述測試裝置的微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品測試方法，包括以下步 驟將被測器件固定于載物臺上； 使用探針對所述被測器件進(jìn)行電測試；通過所述探針為所述微機(jī)電產(chǎn)品提供電源，使用顯微鏡觀測所述微機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)部 的機(jī)械部件運(yùn)作情況，實(shí)行功能測試。本發(fā)明提供的測試裝置及其測試方法可實(shí)現(xiàn)對微機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行電測試，同時(shí)還可 實(shí)現(xiàn)對微機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)行測試。該測試裝置采用將多個探針固定于載物 臺的方式取代了傳統(tǒng)電測試方法所使用的探針卡，大大降低了測試成本。同時(shí)由于微機(jī)電 產(chǎn)品的測試壓焊點(diǎn)位于產(chǎn)品的中間層，采用傳統(tǒng)的探針卡可能無法接觸到其測試壓焊點(diǎn)， 而本發(fā)明測試裝置上的探針可很好的解決這一問題，且探針與測試壓焊點(diǎn)之間的接觸更加 優(yōu)良。


圖1為本發(fā)明的測試裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的載物臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的探針的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為作為被測器件的一種微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為將被測器件放置于本發(fā)明的電測試部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的測試裝置及其測試方法可利用多種替換方式實(shí)現(xiàn)，下面是通過較佳 的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所 熟知的一般的替換無疑涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說 明，示意圖不依一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的測試裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的 測試裝置包括基座1，電測試部件2，顯微鏡固定器3以及顯微鏡4。所述電測試部件2設(shè)置 于所述基座1之上，用于承載被測器件并對被測器件的電氣特性進(jìn)行測試，所述顯微鏡固 定器3固定于所述基座1上，用于固定所述顯微鏡4，所述顯微鏡4通過所述顯微鏡固定器 3固定于所述電測試部件2的上方，所述顯微鏡4可以為紅外顯微鏡或電荷耦合器顯微鏡。請參閱圖2及圖3，圖2為本發(fā)明的載物臺的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的探針的 結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的電測試部件2包括載物臺5和探針6。所述載物臺5用于固定被測 器件，所述探針6固定于所述載物臺內(nèi)，對所述被測器件的電氣特性進(jìn)行測試。如圖2所示，所述載物臺5包括承載層7、探針固定層8及信號傳輸層9，所述各層 之間通過螺母10固定。所述各層均采用金屬材質(zhì)，所選材質(zhì)需能減少噪音影響，同時(shí)具有 很好的散熱作用，優(yōu)選材質(zhì)為鋁。為了滿足進(jìn)行大電流測試時(shí)的散熱要求，所述各層的表面 還可設(shè)計(jì)為具有縱橫交錯的散熱溝道的表面，以增加各層表面的散熱面積。所述承載層7的表面具有凹下的卡槽11，用以放置被測器件，所述卡槽11的底部 具有貫通的第一真空溝道13以及第一探針孔16。所述探針固定層8內(nèi)具有真空接口 15及第二真空溝道14，所述第二真空溝道14 的一端連接所述真空接口 15，所述真空接口 15用于連接抽真空裝置(圖中未示)，所述第 二真空溝道14的另一端與所述承載層7的第一真空溝道13對齊貫通。被測器件通過由真 空接口 15及第二真空溝道14傳遞至第一真空溝道13的真空吸力固定放置于卡槽11中。 采用真空吸附固定被測器件的方式可有效減少被測器件與卡槽11的接觸面積，避免對被 測器件產(chǎn)生刮痕、污染及磨損等損害。所述第一真空溝道13及與其對齊貫通的第二真空溝 道14的個數(shù)可以為多個，其數(shù)量和位置可根據(jù)被測器件的尺寸和形狀進(jìn)行設(shè)置，以使被測 器件能夠被更穩(wěn)固的吸附于卡槽11中。所述探針固定層8內(nèi)還具有垂直貫通的第二探針 孔17，所述第二探針孔17與所述承載層7的第一探針孔16對齊貫通，所述探針6插入至所 述第二探針孔17及第一探針孔16中。根據(jù)被測器件的測試需要，所述第二探針孔17及與 其對齊貫通的第一探針孔16可以為多個，其數(shù)量和位置根據(jù)所述被測器件的測試壓焊點(diǎn) 的數(shù)量和位置進(jìn)行設(shè)置。所述信號傳輸層9內(nèi)具有信號線接口，所述信號線接口的一端連接所述探針，所 述信號線接口的另一端連接測試儀。所述信號線接口可以為多個，包括正極信號線接口 18 和負(fù)極信號線接口 19。所述正極信號線接口 18和負(fù)極信號線接口 19的數(shù)量根據(jù)所述探針 固定層8上安裝的探針6的數(shù)量確定，一個正極信號線接口 18或一個負(fù)極信號線接口 19 連接一個所述探針6，通過所述正極信號線接口 18和負(fù)極信號線接口 19將所述探針6測試得到的測試信號傳送至測試儀(圖中未示)。如圖3所示，本發(fā)明的探針6包括套筒20和針頭21，所述針頭21的一端突出于所 述套筒20，所述針頭21的另一端連接彈簧，所述彈簧固定于所述套筒20內(nèi)，所述針頭21用 于與被測器件的測試壓焊點(diǎn)進(jìn)行接觸，由于所述針頭21的下端連接了彈簧，使得整個探針 的長度具有一定的伸縮性，因而當(dāng)被測器件向所述針頭21施力時(shí)，彈簧的反作用力將使所 述針頭21與被測器件能夠有很好的接觸。所述針頭21優(yōu)選采用鍍金的圓頭針頭，以保證 所述針頭21能夠與被測器件更好的接觸，同時(shí)也便于控制所述針頭21在被測器件的測試 壓焊點(diǎn)上留下的針痕的大小。由于所述的載物臺5也為金屬材質(zhì)，為確保測試時(shí)所述探針 6能夠與所述載物臺5絕緣，在將所述探針6插入所述載物臺5中使用時(shí)，還需在所述探針 6外增加一絕緣管套(圖中未示)，所述絕緣管套需使所述探針6置于所述載物臺5中的部 分與所述載物臺5間完全絕緣。將所述探針6插入所述載物臺5的第二探針孔17和第一 探針孔16時(shí)，所述探針6的針頭21向上突出于所述卡槽11的底面。請參閱圖4，圖4為作為被測器件的一種微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所 示，被測器件12包括上保護(hù)層22、裝置層23及下保護(hù)層24。所述裝置層23內(nèi)包含該產(chǎn)品 的電路結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)，測試壓焊點(diǎn)25位于所述裝置層23上，所述上保護(hù)層22上對應(yīng)于 所述測試壓焊點(diǎn)25的位置具有測試壓焊點(diǎn)開孔26，使位于所述裝置層23上的測試壓焊點(diǎn) 25暴露出來。所述下保護(hù)層24上具有觀察開孔27，所述觀察開孔27本身可以是該微機(jī)電 產(chǎn)品上通向其內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的開口，通過觀察開孔27可觀察到該微機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)部的機(jī)械 結(jié)構(gòu)的運(yùn)作情況。請結(jié)合參看圖1和圖5，圖5為將被測器件放置于本發(fā)明的電測試部件的結(jié)構(gòu)示意 圖。在采用上述測試裝置對上述微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行測試時(shí)，首先，將所述被測器件12放 置于所述卡槽11內(nèi)，所述被測器件12的上保護(hù)層22面對所述載物臺5上的卡槽11的底 面，使得所述被測器件12的測試壓焊點(diǎn)25通過測試壓焊點(diǎn)開孔26能夠與所述載物臺5上 安裝的探針6接觸。開啟所述真空接口 15連接的所述抽真空裝置，通過所述第二真空溝道 14傳遞至所述第一真空溝道13的真空吸力將所述被測器件12緊緊吸附于所述卡槽11內(nèi)。 由于真空吸力對所述被測器件12的作用，所述探針6的針頭21接觸到所述測試壓焊點(diǎn)25 并受到一定的作用力，從而使所述探針6的套筒20內(nèi)的彈簧壓縮，彈簧的回彈力使所述針 頭21與所述測試壓焊點(diǎn)25更好的接觸。所述探針6的測試信號通過所述正極信號線接口 18和負(fù)極信號線接口 19傳遞至測試儀，完成對被測器件12的電測試。其次，由于所述探針 6為所述被測器件12提供了電源，使所述被測器件12內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)作，因而完成電測 試后，使用所述測試裝置的顯微鏡4通過所述被測器件12上的觀察開孔27對所述被測器 件12內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)作情況進(jìn)行觀察測試，完成對所述被測器件12的功能測試。對 于所述被測器件12本身不具備觀察開孔27的情況，可采用紅外顯微鏡對所述被測器件12 內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)作情況進(jìn)行測試觀察。由于本發(fā)明的測試裝置的載物臺5分為了承載層7、探針固定層8及信號傳輸層 9三層，所述各層之間通過螺母10固定，這樣的分層設(shè)計(jì)可以靈活調(diào)整各層的間距，從而可 進(jìn)一步對探針6與被測器件測試壓焊點(diǎn)25間的高低位置進(jìn)行調(diào)整，使探針6更好地接觸測 試壓焊點(diǎn)25。同時(shí)，這種分層設(shè)計(jì)非常方便拆裝，在探針6達(dá)到使用壽命或損壞后，可以方 便的將上述三層拆開，更換新的探針。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測試裝置，包括基座，電測試部件，顯微鏡固定器以及顯微鏡，所述電測試部件 設(shè)置于所述基座之上，所述顯微鏡固定器固定于所述基座上，所述顯微鏡通過所述顯微鏡 固定器固定于所述電測試部件的上方，其特征在于，所述電測試部件包括載物臺和探針，所 述載物臺用于固定被測器件，所述探針固定于所述載物臺內(nèi)，對所述被測器件的電氣特性 進(jìn)行測試。
2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述探針包括套筒和針頭，所述針頭的 一端突出于所述套筒，所述針頭的另一端連接彈簧，所述彈簧固定于所述套筒內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的測試裝置，其特征在于，所述載物臺包括承載層、探針固定 層及信號傳輸層，所述各層之間通過螺母固定，所述承載層的表面具有卡槽，用以放置被測 器件，所述卡槽的底部具有貫通的第一真空溝道以及第一探針孔，所述探針固定層內(nèi)具有 垂直貫通的第二探針孔，所述第二探針孔與所述承載層的第一探針孔對齊貫通，所述探針 插入至所述第二探針孔及第一探針孔中，所述探針的針頭向上突出于所述卡槽的底面，所 述信號傳輸層內(nèi)具有信號線接口，所述信號線接口的一端連接所述探針，所述信號線接口 的另一端連接測試儀。
4.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述信號線接口為多個，包括正極信號 線接口和負(fù)極信號線接口。
5.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述卡槽的底部還有具有貫通的第一 真空溝道，所述探針固定層內(nèi)具有真空接口及第二真空溝道，所述第二真空溝道的一端連 接所述真空接口，所述真空接口連接抽真空裝置，所述第二真空溝道的另一端與所述承載 層的第一真空溝道對齊貫通。
6.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述第二探針孔及與其對齊貫通的第 一探針孔為多個，其數(shù)量和位置根據(jù)所述被測器件的測試壓焊點(diǎn)的數(shù)量和位置進(jìn)行設(shè)置。
7.如權(quán)利要求5所述的測試裝置，其特征在于，所述第一真空溝道及與其對齊貫通的 第二真空溝道的個數(shù)為多個，其數(shù)量和位置可根據(jù)所述被測器件的尺寸和形狀進(jìn)行設(shè)置。
8.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述承載層、探針固定層及信號傳輸層 采用金屬材質(zhì)。
9.如權(quán)利要求8所述的測試裝置，其特征在于，所述承載層、探針固定層及信號傳輸層 采用的材質(zhì)為鋁。
10.如權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述針頭為鍍金材質(zhì)。
11.如權(quán)利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述針頭為圓頭材質(zhì)。
12.如權(quán)利要求8所述的測試裝置，其特征在于，將所述探針插入所述第二探針孔及第 一探針孔時(shí)在所述探針外增加一絕緣管套，所述絕緣管套使所述探針置于所述載物臺中的 部分與所述載物臺間完全絕緣。
13.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述承載層、探針固定層及信號傳輸 層的表面具有散熱溝道。
14.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述顯微鏡為紅外顯微鏡或電荷耦合 器顯微鏡。
15.一種使用權(quán)利要求1-15中任一測試裝置的微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品測試方法，包括以下步驟將被測器件固定于載物臺上； 使用探針對所述被測器件進(jìn)行電測試；通過所述探針為所述微機(jī)電產(chǎn)品提供電源，使用顯微鏡觀測所述微機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)部的機(jī) 械部件運(yùn)作情況，實(shí)行功能測試。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測試裝置，包括基座，電測試部件，顯微鏡固定器以及顯微鏡，所述電測試部件設(shè)置于所述基座之上，所述顯微鏡固定器固定于所述基座上，所述顯微鏡通過所述顯微鏡固定器固定于所述電測試部件的上方，所述電測試部件包括載物臺和探針，所述載物臺用于固定被測器件，所述探針固定于所述載物臺內(nèi)，對所述被測器件的電氣特性進(jìn)行測試。本發(fā)明提供的測試裝置及其測試方法可實(shí)現(xiàn)對微機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行電測試，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對微機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)行測試。該測試裝置采用將多個探針固定于載物臺的方式取代了傳統(tǒng)電測試方法所使用的探針卡，大大降低了測試成本。
文檔編號G01R31/00GK101995525SQ20091019461
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者嚴(yán)大生, 何佳孟, 劉鐵, 童建橋, 賈珂, 陳開貴 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;成都成芯半導(dǎo)體制造有限公司