半导体芯片测试手动探针台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体芯片测试手动探针台，尤其是半导体芯片测试手动探针台的真空锁紧及微调机构，属于探针台技术领域。
【背景技术】
[0002]在半导体芯片的生产和研制过程中，需要对芯片的各项参数进行过程测试和终端测试，完成测试所需的测试对准设备主要是探针台。探针台的种类包括全自动探针台、半自动探针台和手动探针台。全自动探针台和半自动探针台主要用于芯片成品的批量测试。由于手动探针台具有可随机抽测效率高等特点，所以在半导体芯片生产检验过程中，需要对芯片参数进行随机抽取少量不连续测试点进行抽样测试时，基本都使用手动探针台。手动探针台能方便、准确、快速的找到放置在承片台上的芯片上所需要测试点，比如三极管的基区、发射区等，将手动探针台上的探针和测试点可靠接触，将配套测试仪器上设置的测试条件通过探针加到被测试管芯上，实现对管芯参数测试的目的。由于一片直径为10mm的芯片上有几千到几万个管芯，最多的(二极管)有10万个以上，每个管芯的尺寸较小，基区和发射区的尺寸都小于0.1mm,要采用手动操作，实现在芯片上任意寻找一只管芯，将探针准确的对准该管芯的测试区域，对设备的设计有较高的精度要求，这主要体现在当粗调动作完成后能将粗调动作锁紧，实现微调功能，将探针准确对准测试区域。
[0003]目前市场上手动探针台大部分都没有微调功能设置，小管芯测试对准极不方便。有些设置了微调装置的探针台，通常都采用机械凸轮锁紧和电磁铁锁紧来实现此功能，但结构复杂，振动大，锁紧过程中有位移现象发生，精度较低，测试小管芯时精度差、效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种半导体芯片测试手动探针台，使待测芯片在测试过程中完成快速寻址对准后，能快速、方便、准确的地进行精确对准。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:半导体芯片测试手动探针台，包括探针台底座、安装在探针台底座立柱上的显微镜、升降台、固定在升降台上用于安装测试探针的探针架、用于放置待测试芯片的承片台、安装承片台的承片台座、快速寻址机构、锁紧机构及微调机构，所述探针台底座下面设有电器盒，所述承片台座置于快速寻址机构的导轨上，其特征是，
所述锁紧机构由真空吸盘构成，所述微调机构由连杆、微调导向板、微调手柄、关节轴承、调心轴承构成，
所述真空吸盘与探针台底座的台面贴合，所述微调机构设置在真空吸盘上，真空吸盘通过微调导向板与快速寻址机构连接，真空吸盘与探针台底座的台面为真空锁紧状态时，快速寻址机构被固定锁紧；
所述微调手柄底端和关节轴承连接，微调手柄中部通过镶嵌在连杆内的调心轴承连接连杆一端，所述连杆另一端与承片台座连接，拨动微调手柄上部，通过关节轴承的支点作用，调心轴承能在水平面内做360°摆动，并通过调心轴承带动连杆在水平面内做任何方向的移动，实现承片台座的微调。
[0006]所述微调导向板位于快速寻址机构X轴导轨和真空吸盘之间，微调导向板上设置的两个Y方向导向槽和四个顶角上设置的向心球轴承，分别和真空吸盘上设置的四个向心球轴承以及快速寻址机构X轴导轨背面设置的一个X方向导向槽分别组成滑动付，构成真空吸盘和快速寻址机构的连接并控制微调过程中真空吸盘和承片台座的相对移动导向；
微调手柄在微调过程中，真空吸盘和承片台座在X方向的移动导向由微调导向板上的四个向心球轴承和快速寻址机构X轴导轨背面设置的X方向导向槽配合完成，在Y方向的移动导向由微调导向板上的两个Y方向导向槽和真空吸盘上的四个向心球轴承配合完成。
[0007]所述真空吸盘下表面设有真空室，真空室设置在真空吸盘与探针台底座之间，并与探针台底座的台面贴合，真空室的直径为95mm。
[0008]所述电器盒内设有电器、气动部件，电器、气动部件由直流24伏电源、电磁阀、锁紧按钮电路连接构成，锁紧按钮处于常开状态，此时真空吸盘导入真空，真空吸盘与探针台底座的台面为真空锁紧状态，快速寻址机构被固定锁紧，通过微调机构对承片台座进行微调；锁紧按钮闭合时，真空吸盘内真空释放，真空吸盘与探针台底座的台面为非真空锁紧状态。
[0009]所述电磁阀为2位3通电磁阀。
[0010]所述真空吸盘在与探针台底座台面贴合面处涂覆有0.3mm厚的特氟龙涂层。
[0011]在芯片测试过程中，当快速寻址机构完成粗调对准后，需要通过微调对准动作来实现测试探针和芯片上被测试点的准确对位，完成测试。本发明中的真空吸盘及微调机构能方便的实现待测芯片粗调后的精准对位，并且结构紧凑，精确可靠。当快速寻址机构被锁紧后可通过微调机构实施精对准，其特点在于利用真空的负压作用，将真空吸盘吸附在探针台的底座台面上，通过微调导向板将快速寻址机构动作锁定，由于微调机构安装在真空吸盘上，当真空吸盘固定后，微调机构的位置也被固定，此时调整微调机构上的微调手柄，可以通过与微调手柄相连的连杆带动承片台做微调动作，实现微调对准，调节距离的大小由微调手柄的偏角大小决定。控制真空吸盘的吸紧和放松，是通过操作锁紧按钮来控制真空吸盘上真空室内是否导入真空，切换真空吸盘中真空的通断可以控制吸盘的吸着和放松。
[0012]本新型中真空吸盘的下表面设有一直径为95_的真空室，真空室和探针台的工作台面贴合，设计了一个真空通道，根据需要对真空室导入真空或释放真空，当真空室内导入真空时，真空吸盘会牢牢的吸附在探针台工作台面上，当真空室内导入的真空被切断时，真空吸盘的吸力会由于真空的泄放而自动消失。当真空室真空为-0.04MPa时，真空吸盘和工作台面的吸力可达到15Kgf以上，远远满足微调时承片台移动时的反作用力。其中:
真空室直径=Φ 95mm ；
真空室面积=3.14Χ (95 + 2) 2 = 7084mm2 = 70.84 cm2 ；
导入真空室真空压力=-0.04MPa = -4.08 X KT1Kgf / cm2 ；
导倒入真空后，理论计算吸盘和工作台面吸力:
4.08 X KT1Kgf/ cm2 X 70.84cm22 = 28.9Kgf ；
锁紧效率按60%设计； 导入真空后，吸盘和工作台面吸力=28.9 KgfX0.6 = 17.34 Kgf。
[0013]本发明中真空吸盘上和探针台底座的台面接触的一面，采用了特氟龙表面涂层处理技术，既保证了密封效率，同时降低真空吸盘在探针台工作表面上移动时的摩擦系数。
[0014]本发明中微调机构调整时，在平面X方向的导向由微调导向板角上的4个向心球轴承和快速寻址机构的X轴座下面的X方向导向槽配合完成；在平面Y方向的导向由微调导向板上的2个Y方向导向槽和固定在真空吸盘上的4个向心球轴承配合完成。
[0015]本发明结构简单合理、易实现，真空吸盘、连杆、微调手柄、微调导向板以及控制真空的电器、气动部件，能在芯片测试对准过程中，在完成快速粗对准后将快速寻址机构锁紧，实施微调动作，实现精对准。承片台既随快速寻址机构实现粗对准动作，又能在快速寻址机构被锁紧的情况下，受微调机构控制，实现精对准。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中微调机构的结构示意图；
图3为本发明中微调导向板的结构示意图；
图4为图3中A-A向剖视结构示意图；
图5为本发明中电器、气动部件控制原理图
图中:1电器盒、2探针台底座、3快速寻址机构、4微调机构、5承片台座、6承片台、7升降台、8探针架、9显微镜、10真空吸盘、11连杆、12微调导向板、13微调手柄、14关节轴承、15调心轴承、16 X方向导向槽、17 Y方向导向槽、18向心球轴承、19向心球轴承、20真空室、21电源、22电磁阀、23锁紧按钮。
【具体实施方式】
[0017]半导体芯片测试手动探针台，包括探针台底座2、安装在探针台底座立柱上用于观察备测芯片的显微镜9、升降台7、固定在升降台上用于安装测试探针的探针架8、用于放置待测试芯片的承片台6、安装承片台的承片台座5、快速寻址机构3、锁紧机构及微调机构4，探针台底座下面设有电器盒1，承片台座置于快速寻址机构的导轨上。
[0018]锁紧机构由真空吸盘10构成，微调机构4由连杆11、微调导向板12、微调手柄13、关节轴承14、调心轴承15构成。真空吸盘与探针台底座的台面贴合，微调机构4设置在真空吸盘上，真空吸盘通过微调导向板与快速寻址机构连接。真空吸盘下表面设有真空室20，真空室设置在真空吸盘与探针台底座之间，并与探针台底