一種全自動(dòng)探針臺圖像定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路測試裝備技術(shù)，尤其是一種用于晶圓測試的全自動(dòng)探針臺圖像定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]探針臺主要應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)、光電行業(yè)、集成電路以及封裝的測試。廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、高速器件的精密電氣測量的研發(fā)，旨在確保質(zhì)量及可靠性，并縮減研發(fā)時(shí)間和器件制造工藝的成本。晶圓測試是集成電路制造的一道重要工序，準(zhǔn)確的測試能夠及時(shí)剔除不良品，減少封裝測試成本的浪費(fèi)，提高產(chǎn)品良好率。探針臺是晶圓測試主流設(shè)備，與測試機(jī)連接后能夠自動(dòng)完成對集成電路的電性能測試。探針臺的主要功能是實(shí)現(xiàn)晶圓焊盤與探針卡針尖的精密對位，這個(gè)過程稱為對針過程。現(xiàn)有技術(shù)中，探針臺的對針方式多為手動(dòng)對針，即操作工借助顯微鏡，利用操作桿手動(dòng)移動(dòng)載片臺，肉眼判斷對針的準(zhǔn)確程度。人工視覺檢查對針效果，效率低且精度不高，同時(shí)降低了探針臺的自動(dòng)化程度，不能滿足大批量晶圓測試的需求。
[0003]如專利公開號為CN103760391A—種內(nèi)置多探針模塊，包括底座，底座上設(shè)置電氣測試用印刷電路板和焊接位;探針活動(dòng)設(shè)置在底座上，并可根據(jù)待測試器件之結(jié)構(gòu)調(diào)整探針在底座上的位置排布，這種具有內(nèi)置多探針模塊之探針臺，內(nèi)置多探針模塊設(shè)置在用于放置待測試器件的卡盤上方，根據(jù)待測試器件測試需求，調(diào)整內(nèi)置多探針模塊，形成不同類型之探針卡。又如專利公開號為CN104698230A設(shè)計(jì)的一種半導(dǎo)體芯片測試手動(dòng)探針臺，包括探針臺底座、承片臺、承片臺座、快速尋址機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)及微調(diào)機(jī)構(gòu)，鎖緊機(jī)構(gòu)由真空吸盤構(gòu)成，微調(diào)機(jī)構(gòu)由連桿、微調(diào)導(dǎo)向板、微調(diào)手柄、關(guān)節(jié)軸承、調(diào)心軸承構(gòu)成，真空吸盤與探針臺底座的臺面為真空鎖緊狀態(tài)時(shí)，快速尋址機(jī)構(gòu)被固定鎖緊;微調(diào)手柄底端和關(guān)節(jié)軸承連接，微調(diào)手柄中部通過調(diào)心軸承連接連桿一端，連桿另一端與承片臺座連接，撥動(dòng)微調(diào)手柄，調(diào)心軸承能在水平面內(nèi)做360°擺動(dòng)，并帶動(dòng)連桿在水平面內(nèi)做任何方向的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)承片臺座的微調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決探針臺能夠自主完成焊盤與探針的精密對位，以提高探針臺的自動(dòng)化水平，同時(shí)減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的問題，提供一種結(jié)構(gòu)合理，取像快捷準(zhǔn)確的全自動(dòng)探針臺圖像定位系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種全自動(dòng)探針臺圖像定位系統(tǒng)，包括具有相對位移關(guān)系的第一相機(jī)模塊和第二相機(jī)模塊，以及接受分析第一相機(jī)模塊和第二相機(jī)模塊所發(fā)出的圖像信息的計(jì)算機(jī)，其特征是所述的第二相機(jī)模塊在XY平臺上做X、y方向直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)設(shè)有與第二相機(jī)模塊做同步運(yùn)動(dòng)的標(biāo)定塊，相對XY平臺處于固定位置的控針卡；由第一相機(jī)模塊完成拍攝晶圓焊盤圖像任務(wù)；由第二相機(jī)模塊完成拍攝探針卡針尖圖像任務(wù)；由標(biāo)定塊來確定第一相機(jī)模塊與第二相機(jī)模塊的位置關(guān)系。本技術(shù)方案利用計(jì)算機(jī)和光學(xué)技術(shù)，由第一相機(jī)模塊和第二相機(jī)模塊拍攝采集工作對象的圖像，將獲取的圖像與樣本圖像進(jìn)行比對，來確定焊盤與針尖的位置;通過控制XY平臺運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)第二相機(jī)模塊和載片臺沿χ-y方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)控制標(biāo)定塊在標(biāo)定位和自由位之間運(yùn)動(dòng)，以完成圖像的采集和相機(jī)間的標(biāo)定。進(jìn)一步，本方案適應(yīng)在功能及組成上不同的自動(dòng)探針測試臺，如可編程承片臺、探卡/探卡支架、打點(diǎn)器、探邊器、操作手柄等，可配置與測試儀(TESTER)相連的通訊接口。結(jié)合磁性氣浮工作臺型自動(dòng)探針測試臺，或采用精密滾珠絲杠副和直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的x-y工作臺型自動(dòng)探針測試臺可獲得更高作業(yè)效率、更精準(zhǔn)點(diǎn)位的效果O
[0006]作為優(yōu)選，所述的第一相機(jī)模塊包括第一高倍鏡頭和第一低倍鏡頭兩種倍率，第一高倍鏡頭和第一低倍鏡頭可根據(jù)作業(yè)需要進(jìn)行切換。其中，第一低倍鏡頭視野大但分辨率低，用于快速尋找焊盤;第一高倍鏡頭視野小但分辨率高，用于精確確定焊盤位置。
[0007]作為優(yōu)選，所述的第二相機(jī)模塊包括第二高倍鏡頭和第二低倍鏡頭兩種倍率，第二高倍鏡頭和第二低倍鏡頭可根據(jù)所拍攝物體分辨率高低的需要進(jìn)行切換。其中，第二低倍鏡頭視野大但分辨率低，用于快速尋找控針卡針尖;第二高倍鏡頭視野小但分辨率高，用于精確確定控針卡針尖位置。
[0008]作為優(yōu)選，所述的標(biāo)定塊包括透光玻璃，并在透光玻璃中心刻有寬度<0.2mm的十字光標(biāo)。標(biāo)定塊主要用于第一相機(jī)模塊與第二相機(jī)模塊的相對位置標(biāo)定。隨著產(chǎn)品焊接精度要求增大，十字光標(biāo)的寬度可適時(shí)改變。
[0009]作為優(yōu)選，所述的標(biāo)定塊與動(dòng)力裝置相連，在標(biāo)定位與自由位之間運(yùn)行。標(biāo)定時(shí)，動(dòng)力裝置帶動(dòng)標(biāo)定塊運(yùn)動(dòng)至第二相機(jī)模塊高倍鏡頭上方即標(biāo)定位，第一相機(jī)模塊高倍鏡頭和第二相機(jī)模塊高倍鏡頭分別獲取十字光標(biāo)的圖像，二者間位置關(guān)系確定。
[0010]作為優(yōu)選，所述的XY平臺設(shè)置在基座上，標(biāo)定塊和第二相機(jī)模塊通過第二相機(jī)模塊支架與XY平臺連接。
[0011]作為優(yōu)選，所述的XY平臺上還設(shè)有載片臺，晶圓通過真空吸附方式固定在載片臺上方。
[0012]作為優(yōu)選，所述的控針卡固定在基座上，并位于標(biāo)定塊的上方。
[0013]本發(fā)明的有效效果是:相機(jī)模塊包括高倍鏡頭和低倍鏡頭且可自由切換，低倍用于模板快速尋找，高倍用于確定特征點(diǎn)位置，對針?biāo)俣瓤欤雀?，成功率?相機(jī)標(biāo)定原理簡單易實(shí)現(xiàn)，所需安裝空間小，使探針臺的結(jié)構(gòu)更加緊湊；自動(dòng)化程度高，滿足晶圓大規(guī)模測試的要求，適用于大規(guī)模流水線生產(chǎn);標(biāo)定塊結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易操作。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的第一相機(jī)模塊的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的第二相機(jī)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的一種標(biāo)定塊俯視圖。
[0018]圖中:1.基座，2.XY平臺，3.第二相機(jī)模塊支架，4.第二相機(jī)模塊，41.第二高倍鏡頭，42.第二低倍鏡頭，5.標(biāo)定塊，51.支撐條，52.透光玻璃，53.十字光標(biāo)，6.控針卡，7