气压/液压式微力自调节RF探针卡装置及自调节方法

专利名称：气压/液压式微力自调节RF探针卡装置及自调节方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110835034.2

专利申请（专利权）人：强一半导体(苏州)股份有限公司
权利人地址：江苏省苏州市苏州工业园区东长路18号39幢2楼

专利发明（设计）人：于海超,徐兴光,赵梁玉

专利摘要：本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置及自调节方法属于半导体芯片测试技术领域；该RF探针卡装置设计有能够利用气体或液体驱动导杆运动，进而带动薄膜探针上下运动的结构，同时还设置有压力传感器；通过压力传感器将压力值传递给上位机，并在上位机的精确控制下，控制气体或液体的充入量；在上述关键结构和方法下，本发明相比于传统RF探针卡手动调节方式相比，不仅能够实现上位机自动调节，节省人力，而且能够做到精确控制微力；此外，充入的是低温气体或液体，还具有降温散热的作用；同时，该探针卡装置采用薄膜探针可拆卸式安装方式，在探针损坏的情况下，仅需要更换薄膜探针即可，不仅拆卸方便，而且节约测试成本。

主权利要求：
1.气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，其特征在于，从上到下依次设置有导杆（3），支撑座（4），探针台（7），压力传感器（8）和薄膜探针（9）；
所述导杆（3）为圆柱体在横截面上设置有环形凸起的结构；
所述支撑座（4）轴线方向设置有纵向通孔，用于装配导杆（3），垂直轴线方向上下分别设置有上横向通孔和下横向通孔，所述上横向通孔和下横向通孔与纵向通孔连通；上横向通孔位于导杆（3）中环形凸起的上方，下横向通孔位于导杆（3）中环形凸起的下方；从上横向通孔和下横向通孔中输入气体或液体，驱动导杆（3）沿支撑座（4）纵向通孔运动；
所述探针台（7）为弹性片结构，压力传感器（8）和薄膜探针（9）均安装在探针台（7）下方，自然状态下，压力传感器（8）与薄膜探针（9）相分离。
2.根据权利要求1所述的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，其特征在于，还包括上盖板（1），上密封圈（2），下密封圈（5），底座（6）和外座（10）；
从上到下依次设置有上盖板（1），上密封圈（2），导杆（3），支撑座（4），下密封圈（5），底座（6），探针台（7），压力传感器（8），薄膜探针（9）和外座（10）；
所述上盖板（1）安装在支撑座（4）上方，通过上密封圈（2）实现上盖板（1）与支撑座（4）之间的密封；
所述底座（6）安装在支撑座（4）下方，通过下密封圈（5）实现底座（6）与支撑座（4）之间的密封；
所述探针台（7）安装在底座（6）下方；
所述底座（6）安装在外座（10）上方。
3.根据权利要求2所述的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，其特征在于，所述底座（6）上设置有截面为环形的凸起结构，所述凸起结构用于限制导杆（3）向下运动的距离。
4.根据权利要求2或3所述的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，其特征在于，所述上盖板（1）中间设置有通孔，导杆（3）中间设置有通孔，所述底座（6）中间设置有通孔，所述探针台（7）中间设置有通孔，压力传感器（8）的导线以此穿过探针台（7）的通孔，底座（6）的通孔，导杆（3）的通孔和上盖板（1）的通孔引出到所述RF探针卡装置外的上位机。
5.一种在权利要求1‑4任意一项所述的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置上实现的气压/液压式微力自调节方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、将待测芯片移动到RF探针卡装置下方；
步骤b、设定压力值阈值；
步骤c、向上横向通孔充入气体或液体，导杆（3）向下运动；
步骤d、导杆（3）顶向探针台（7），所述探针台（7）承载压力传感器（8）接触到薄膜探针（9）；
步骤e、薄膜探针（9）与待测芯片接触，划破待测芯片表层；
步骤f、压力传感器（8）将压力值传递给上位机；
步骤g、上位机判断步骤f的压力值与步骤b的压力值阈值之间的关系，如果：步骤f的压力值大于步骤b的压力值阈值，向下横向通孔充入气体或液体，返回步骤g；
步骤f的压力值小于步骤b的压力值阈值，向上横向通孔充入气体或液体，返回步骤g；
步骤f的压力值等于步骤b的压力值阈值，停止向上横向通孔充入气体或液体，结束。
6.根据权利要求5所述的气压/液压式微力自调节方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤h、从薄膜探针（9）向待测芯片写入程序，开始测试待测芯片；
步骤i、待测芯片测试完成后，向下横向通孔充入气体或液体，导杆（3）向上运动，薄膜探针（9）与待测芯片分离。 说明书 : 气压/液压式微力自调节RF探针卡装置及自调节方法技术领域[0001] 本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置及自调节方法属于半导体芯片测试技术领域。背景技术[0002] 在晶圆半导体生产过程中，裸晶圆在切割后封装前，需要测试其品质，检测其中的不良品，在封装前把坏的芯片筛选出来，节省封装成本，同时可更直接知道晶圆的良率。[0003] 随着芯片功能与性能的快速发展，芯片高频GHz的数据速率在数字通信中越来越普及，这就需要采用新的高频探针卡（RF探针卡）来满足半导体芯片测试要求。[0004] 传统RF探针卡存在以下技术问题：[0005] 第一、对于不同的待测芯片，所需要探针卡对于待测芯片的下压微力是不同的，传统方法需要手段调试来确定微力，不仅调节困难，而且精度难以把控；[0006] 第二、传统RF探针卡为一体式结构，如果探针损坏就需要整体更换探针卡，这就造成测试成本的增加；[0007] 第三、传统RF探针卡进行高频通信测试过程中，会产生大量热，传统方法是增加散热片，但是散热片体积大，使用不方便。发明内容[0008] 针对上述问题，本发明公开了一种气压/液压式微力自调节RF探针卡装置及自调节方法，通过设计一种全新的探针卡装置，不仅能够自动精确控制微力，而且制成可拆卸连接，在探针损坏的情况下，仅需要更换薄膜探针即可，节约测试成本，同时还能够在不设置散热片的情况下，利用低温气体或液体来降温散热。[0009] 本发明的目的是这样实现的：[0010] 气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，从上到下依次设置有导杆，支撑座，探针台，压力传感器和薄膜探针；[0011] 所述导杆为圆柱体在横截面上设置有环形凸起的结构；[0012] 所述支撑座轴线方向设置有纵向通孔，用于装配导杆，垂直轴线方向上下分别设置有上横向通孔和下横向通孔，所述上横向通孔和下横向通孔与纵向通孔连通；上横向通孔位于导杆中环形凸起的上方，下横向通孔位于导杆中环形凸起的下方；从上横向通孔和下横向通孔中输入气体或液体，驱动导杆沿支撑座纵向通孔运动；[0013] 所述探针台为弹性片结构，压力传感器和薄膜探针均安装在探针台下方，自然状态下，压力传感器与薄膜探针相分离。[0014] 上述气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，还包括上盖板，上密封圈，下密封圈，底座和外座；[0015] 从上到下依次设置有上盖板，上密封圈，导杆，支撑座，下密封圈，底座，探针台，压力传感器，薄膜探针和外座；[0016] 所述上盖板安装在支撑座上方，通过上密封圈实现上盖板与支撑座之间的密封；[0017] 所述底座安装在支撑座下方，通过下密封圈实现底座与支撑座之间的密封；[0018] 所述探针台安装在底座下方；[0019] 所述底座安装在外座上方。[0020] 所述底座上设置有截面为环形的凸起结构，所述凸起结构用于限制导杆向下运动的距离。[0021] 所述上盖板中间设置有通孔，导杆中间设置有通孔，所述底座中间设置有通孔，所述探针台中间设置有通孔，压力传感器的导线以此穿过探针台的通孔，底座的通孔，导杆的通孔和上盖板的通孔引出到所述RF探针卡装置外的上位机。[0022] 气压/液压式微力自调节方法，包括以下步骤：[0023] 步骤a、将待测芯片移动到RF探针卡装置下方；[0024] 步骤b、设定压力值阈值；[0025] 步骤c、向上横向通孔充入气体或液体，导杆向下运动；[0026] 步骤d、导杆顶向探针台，所述探针台承载压力传感器接触到薄膜探针；[0027] 步骤e、薄膜探针与待测芯片接触，划破待测芯片表层；[0028] 步骤f、压力传感器将压力值传递给上位机；[0029] 步骤g、上位机判断步骤f的压力值与步骤b的压力值阈值之间的关系，如果：[0030] 步骤f的压力值大于步骤b的压力值阈值，向下横向通孔充入气体或液体，返回步骤g；[0031] 步骤f的压力值小于步骤b的压力值阈值，向上横向通孔充入气体或液体，返回步骤g；[0032] 步骤f的压力值等于步骤b的压力值阈值，停止向上横向通孔充入气体或液体，结束。[0033] 上述气压/液压式微力自调节方法，还包括以下步骤：[0034] 步骤h、从薄膜探针向待测芯片写入程序，开始测试待测芯片；[0035] 步骤i、待测芯片测试完成后，向下横向通孔充入气体或液体，导杆向上运动，薄膜探针与待测芯片分离。[0036] 有益效果：[0037] 第一、本发明提供了一种全新的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置结构，并基于该结构，提供了一种气压/液压式微力自调节方法。[0038] 第二、本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置结构，由于设计有能够利用气体或液体驱动导杆运动，进而带动薄膜探针上下运动的结构，同时还设置有压力传感器；通过压力传感器将压力值传递给上位机，并在上位机的精确控制下，控制气体或液体的充入量；在上述关键结构和方法下，本发明相比于传统RF探针卡手动调节方式相比，不仅能够实现上位机自动调节，节省人力，而且能够做到精确控制微力。[0039] 第三、本发明探针台为弹性片结构，压力传感器和薄膜探针均安装在探针台下方，这种可拆卸结构同传统一体式RF探针卡结构相比，在探针损坏的情况下，仅需要更换薄膜探针即可，不仅拆卸方便，而且节约测试成本。[0040] 第四、本发明采用气体或液体驱动导杆运动，在充入的是低温气体或液体的情况下，能够在无需散热片的情况下，起到降温散热的作用。附图说明[0041] 图1是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置的爆炸图。[0042] 图2是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置的机械装配图。[0043] 图3是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置装配后的示意图。[0044] 图4是本发明气压/液压式微力自调节方法的原理图。[0045] 图中：1上盖板，2上密封圈，3导杆，4支撑座，5下密封圈，6底座，7探针台，8压力传感器，9薄膜探针，10外座。具体实施方式[0046] 下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。[0047] 具体实施方式一[0048] 以下是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置的具体实施方式。[0049] 气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，从上到下依次设置有导杆3，支撑座4，探针台7，压力传感器8和薄膜探针9；[0050] 所述导杆3为圆柱体在横截面上设置有环形凸起的结构；[0051] 所述支撑座4轴线方向设置有纵向通孔，用于装配导杆3，垂直轴线方向上下分别设置有上横向通孔和下横向通孔，所述上横向通孔和下横向通孔与纵向通孔连通；上横向通孔位于导杆3中环形凸起的上方，下横向通孔位于导杆3中环形凸起的下方；从上横向通孔和下横向通孔中输入气体或液体，驱动导杆3沿支撑座4纵向通孔运动；[0052] 所述探针台7为弹性片结构，压力传感器8和薄膜探针9均安装在探针台7下方，自然状态下，压力传感器8与薄膜探针9相分离。[0053] 在本发明中，采用的是薄膜探针，这种探针是通过光刻、刻蚀、微电铸及化学机械抛光等MEMS工艺生产，在薄膜探针下压芯片时，接触点的接触力小，接触面积满足通讯测试需求。[0054] 具体实施方式二[0055] 以下是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置的具体实施方式。[0056] 本实施方式下的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，在具体实施方式一的基础上，进一步限定：还包括上盖板1，上密封圈2，下密封圈5，底座6和外座10；[0057] 从上到下依次设置有上盖板1，上密封圈2，导杆3，支撑座4，下密封圈5，底座6，探针台7，压力传感器8，薄膜探针9和外座10；[0058] 所述上盖板1安装在支撑座4上方，通过上密封圈2实现上盖板1与支撑座4之间的密封；[0059] 所述底座6安装在支撑座4下方，通过下密封圈5实现底座6与支撑座4之间的密封；[0060] 所述探针台7安装在底座6下方；[0061] 所述底座6安装在外座10上方。[0062] 本实施方式下的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，爆炸图如图1所示，机械装配图如图2所示，装配后的示意图如图3所示。[0063] 具体实施方式三[0064] 以下是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置的具体实施方式。[0065] 本实施方式下的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，在具体实施方式二的基础上，进一步限定：所述底座6上设置有截面为环形的凸起结构，所述凸起结构用于限制导杆3向下运动的距离，防止探针过冲压坏待测芯片。[0066] 具体实施方式四[0067] 以下是本发明气压/液压式微力自调节RF探针卡装置的具体实施方式。[0068] 本实施方式下的气压/液压式微力自调节RF探针卡装置，在具体实施方式二或具体实施方式三的基础上，进一步限定：所述上盖板1中间设置有通孔，导杆3中间设置有通孔，所述底座6中间设置有通孔，所述探针台7中间设置有通孔，压力传感器8的导线以此穿过探针台7的通孔，底座6的通孔，导杆3的通孔和上盖板1的通孔引出到所述RF探针卡装置外的上位机。[0069] 具体实施方式五[0070] 以下是本发明气压/液压式微力自调节方法的具体实施方式。[0071] 本实施方式下的气压/液压式微力自调节方法，原理图如图4所示，包括以下步骤：[0072] 步骤a、将待测芯片移动到RF探针卡装置下方；[0073] 步骤b、设定压力值阈值；[0074] 步骤c、向上横向通孔充入气体或液体，导杆3向下运动；[0075] 步骤d、导杆3顶向探针台7，所述探针台7承载压力传感器8接触到薄膜探针9；[0076] 步骤e、薄膜探针9与待测芯片接触，划破待测芯片表层；[0077] 步骤f、压力传感器8将压力值传递给上位机；[0078] 步骤g、上位机判断步骤f的压力值与步骤b的压力值阈值之间的关系，如果：[0079] 步骤f的压力值大于步骤b的压力值阈值，向下横向通孔充入气体或液体，返回步骤g；[0080] 步骤f的压力值小于步骤b的压力值阈值，向上横向通孔充入气体或液体，返回步骤g；[0081] 步骤f的压力值等于步骤b的压力值阈值，停止向上横向通孔充入气体或液体，结束。[0082] 具体实施方式六[0083] 以下是本发明气压/液压式微力自调节方法的具体实施方式。[0084] 本实施方式下的气压/液压式微力自调节方法，在具体实施方式五的基础上，进一步限定：还包括以下步骤：[0085] 步骤h、从薄膜探针9向待测芯片写入程序，开始测试待测芯片；[0086] 步骤i、待测芯片测试完成后，向下横向通孔充入气体或液体，导杆3向上运动，薄膜探针9与待测芯片分离。

专利地区：江苏

专利申请日期：2021-07-23

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113533804B