一种探针台自动聚焦和压针方法与流程

1.本发明涉及一种探针台技术领域，尤其涉及一种探针台自动聚焦和压针方法。


背景技术：

2.探针台主要应用于半导体行业、光电行业。针对集成电路以及封装的测试。广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。此工艺步骤至关重要，目前探针台的自动化程度只可进行自动传片，人员手动寻找图形，压针还需要人工手动进行，自动化程度还是不够高，生产效率慢。
3.探针台技术就是在晶圆片表面找出测试图形，确认探针接触到芯片，从而通过数据传输至测试仪器进行整片晶圆的测试。
4.目前市场上的探针台多数为手动找图形，手动压针，即晶圆片进入机台后停止，手动寻找到需要测试的图形，然后手动用旋钮将探针一点点的往下降，不能用力太大，太大还会将产品扎破，这种作业方式效率慢且有报废产品的风险。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种探针台自动聚焦和压针方法，解决目前探针台作业效率慢且有报废产品的技术问题。
6.本发明的目的采用如下技术方案实现：
7.一种探针台自动聚焦和压针方法，包括：
8.接收晶圆片图像识别匹配成功的信号，并对晶圆片进行定位；
9.控制探针和与其同步运动的压力传感组件对定位后的晶圆片进行压针作业；
10.接收探针接触晶圆片表面时，压力传感组件所发出的触压信号，控制探针运动停止，完成压针作业。
11.进一步地，控制直线驱动装置驱使探针和与其同步运动的压力传感组件对定位后的晶圆片进行压针作业。
12.进一步地，所述直线驱动装置包括设置在探针台上的至少一个挡板及安装在所述挡板上用于引导所述探针竖向直线运动的驱动组件。
13.进一步地，所述驱动组件包括设置在所述挡板一侧的横臂、转动插设在所述横臂上且与所述探针移动方向平行的套筒、螺纹插设在所述套筒底部的螺杆、固定在所述螺杆底部的同步板以及设置在所述同步板底部的吊杆；
14.所述探针远离其针头的一端安装在所述吊杆上；
15.所述同步板的一端滑动卡设在所述挡板的侧壁上。
16.进一步地，所述驱动组件还包括设置在所述套筒顶部的第一锥齿、转动插设位于所述挡板上且与所述第一锥齿相配合的第二锥齿、安装在所述挡板上的步进电机以及安装在所述步进电机输出轴上的带轮，所述第二锥齿的齿轴上也设置有带轮，两个所述带轮之间通过皮带传动相连。
17.进一步地，所述压力传感组件包括传感针头和两个电容，所述传感针头具有竖直段和水平段，所述竖直段的自由端与所述探针的针头相齐平，所述水平段的自由端延伸在两个所述电容之间，且所述水平段转动连接在所述吊杆上。
18.进一步地，通过图像传感器识别匹配所述晶圆片的图像，所述图像传感器包括悬设在探针台上方的ccd相机以及安装在所述ccd相机上的ccd镜头。
19.进一步地，所述探针台上开设有工作槽，所述工作槽中设置有用于放置真空卡盘的载盘，所述真空卡盘用于承载晶圆片，所述载盘顶部开设有与所述真空卡盘相适配的盘置槽，所述载盘连接有一位移驱动装置；
20.对晶圆片进行定位的方法包括：
21.控制位移驱动装置带动载盘移动，当接收晶圆片图像识别匹配成功的信号时，控制位移驱动装置停止移动，实现对晶圆片的定位。
22.进一步地，所述载盘上相对设置有两个夹爪以及动作组件，当所述真空卡盘放置在所述载盘上时，所述动作组件用于引导两个所述夹爪相向转动，以将所述真空卡盘夹抱住。
23.进一步地，所述载盘内水平开设有第一通槽，所述载盘顶部的两侧相对开设有两个与所述第一通槽垂直连通的第二通槽，所述盘置槽的槽底开设有板置槽，所述板置槽的槽底与所述第一通槽之间连通有第三通槽；
24.所述动作组件包括与所述板置槽相适配的迫压板、滑动插设在所述第三通槽中且顶部与所述迫压板底部固接的连杆、设置在所述连杆底部的滑珠、相对设置在所述第一通槽中且与所述滑珠滑动挤压配合的斜台、分别设置在两个所述斜台相离侧且位于所述第一通槽内的两个固定块、分别滑动插设在两个所述固定块上的两个齿条、分别设置在所述第一通槽两端的两个传动齿轮、分别同轴设置在两个所述传动齿轮上且与两个所述传动齿轮运动同步的两个第一线轮以及分别转动设置在两个所述第二通槽顶部槽口处的第二线轮；
25.所述斜台与所述固定块之间的所述齿条外侧套设有弹簧；
26.两个所述夹爪的一端分别套接固定在两个所述第二线轮的轮轴上；
27.所述第二通槽的槽壁上相对开设有两个轴插槽，所述第二线轮轮轴的两端分别转动插设在两个所述轴插槽内，且所述第二线轮的轮轴与所述轴插槽之间设置有卷簧；
28.所述第二线轮上收卷有拉绳，所述拉绳的自由端栓接固定在所述第一线轮上；
29.所述卷簧的弹力值小于所述弹簧的弹力值，当所述弹簧未形变时，所述迫压板突出至所述板置槽的槽口外侧，所述夹爪处于展开状态，且所述卷簧处于未形变状态。
30.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
31.本发明可实现对定位晶圆片的自动识别定位和自动压针，提高探针台作业效率且降低报废产品的风险。
附图说明
32.图1为本发明的探针台自动聚焦和压针方法的流程图；
33.图2为本发明的探针台自动聚焦和压针方法的结构示意图；
34.图3为图2从另一状态观察的结构示意图；
35.图4为图2、图3中真空卡盘安置在载盘中的剖面结构示意图；
36.图5为图4中载盘上各结构处于另一状态下的剖面结构示意图；
37.图6为本发明的探针台自动聚焦和压针方法的电性连接示意图。
38.图中：10、探针台、11、工作槽；
39.20、真空卡盘；
40.30、图像传感器；
41.41、传感针头；42、电容；
42.50、探针；
43.61、横臂；62、套筒；63、螺杆；64、同步板；65、吊杆；66、第一锥齿；67、第二锥齿；68、带轮；69、步进电机；
44.71、载盘；72、盘置槽；73、第一锥齿；74、第二通槽；75、板置槽；
45.81、夹爪；82、迫压板；83、滑珠；84、斜台；85、固定块；86、齿条；87、传动齿轮；88、第一线轮；89、第二线轮。
具体实施方式
46.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
47.如图1-图6所示的一种探针台自动聚焦和压针方法，包括：
48.s1、控制组件接收晶圆片图像识别匹配成功的信号，对晶圆片进行定位；
49.s2、控制组件控制探针和与其同步运动的压力传感组件对定位后的晶圆片进行压针作业；
50.s3、控制组件接收探针接触晶圆片表面时，压力传感组件所发出的触压信号，控制探针运动停止，完成压针作业。
51.作为优选的实施方式，控制组件为plc或者单片机。
52.作为优选的实施方式，在s1中，通过图像传感器30获取晶圆片的识别图像，图像传感器30包括悬设在探针台10上方的ccd相机以及安装在ccd相机上的ccd镜头。ccd相机通过ccd镜头来抓取并识别图像，ccd相机通过数据处理并获得程序预先设定的相同图像与其匹配，若抓取匹配成功，则控制步进电机69开始工作。由于ccd相机特征是能够把光学影像转化为数字信号，通过程序设定，将晶圆片的图形先前标注，然后通过ccd镜头看到晶圆表面识别并抓取图像。
53.在s2中，压力传感组件的用途特征是防止探针扎伤晶圆片，压力传感组件包括传感针头41和两个电容42，传感针头41具有竖直段(未标示)和水平段(未标示)，竖直段的自由端与探针50的针头相齐平，水平段的自由端则位于两个电容42之间。本实施例中电容42可通过胶条粘贴的方式或者通过螺钉的方式安装在挡板上，当竖直段的自由端接触晶圆片时，产生的反作用力会迫使水平段倾斜转动，使水平段的自由端触碰电容42产生触压信号。
54.在s2中，控制组件控制直线驱动装置驱使探针和与其同步运动的压力传感组件对定位后的晶圆片进行压针作业。作为优选的实施方式，直线驱动装置包括设置在探针台10上的至少一个挡板(未标示)以及安装在挡板上用于引导探针50竖向直线运动的驱动组件。本实施例中挡板的数量以两个来举例说明。两个挡板分别对称分布在真空卡盘20的两侧。
55.作为优选的实施方式，驱动组件包括设置在挡板面向真空卡盘20一侧的横臂61、转动插设在横臂61上且与探针50移动方向平行的套筒62、螺纹插设在套筒62底部的螺杆63、固定在螺杆63底部的同步板64以及设置在同步板64底部的吊杆65，探针50远离其针头的一端以及传感针头41均安装在吊杆65上。图像传感器中传感针头41的水平段通过销轴转动连接在吊杆65上，以方便其转动。当传感针头41未接触晶圆片时，传感针头41的水平段始终保持水平状态。当传感针头41接触晶圆片时，竖直段受到反正用力作用通过销轴使水平段的自由端向下转动。以接触其下方的电容产生触压信号，即压力反馈，从而使探针50停止，说明探针50到达测试点。水平段自由端上具有与电容适配的金属薄片，并通过金属薄片触碰到电容42，电容42通过plc信号传达步进电机控制器，再通过步进电机控制器到步进电机，使步进电机停止工作，此时探针50刚好到达指定的晶圆片表面。
56.进一步优选的，同步板64的一端滑动卡设在挡板的侧壁上。本实施例中，挡板上竖向开设有限位槽(未标示)，限位槽中滑动卡接有限位块(未标示)，同步板64端部固定在限位块上，可避免同步板64在受套筒62、螺杆63驱动时转动，使螺杆63和同步板64的移动方向保持在螺杆63轴向上。通过引导套筒62转动使其与螺杆63之间相互螺纹作用，可使螺杆63从套筒62中伸出，以带动同步板64在螺杆63轴向上移动，
57.进一步优选的，驱动组件还包括设置在套筒62顶部的第一锥齿66、转动插设位于第一锥齿66上方的挡板上且与第一锥齿66相配合的第二锥齿67、安装在挡板上的步进电机69以及安装在步进电机69输出轴上的带轮68，第二锥齿67的齿轴上也设置有带轮68，两个带轮68之间通过皮带传动相连。
58.本实施例的步进电机69控制性能好，通过改变脉冲频率的高低就可以在很大范围内调节的转速(或线速度)，并能快速启动、制动和反转，从而使探针50更快更准的到达指定量程点步进电机69通过步进电机控制器与控制组件电性相连。当控制组件接收到触压信号时，控制组件向步进电机控制器发出信号，步进电机控制器则控制步进电机69停止运转。当图像传感器30对真空卡盘20上的晶圆片识别定位后，控制组件会通过步进电机控制器控制步进电机69启动，对探针50进行下压输送。
59.在s1中，压探针台10上开设有工作槽11，工作槽11中设置有用于安置真空卡盘20的载盘71，真空卡盘用于承载晶圆片，载盘71顶部开设有与真空卡盘20相适配的盘置槽72，载盘71连接有一位移驱动装置，对晶圆片进行定位的方法包括：
60.控制位移驱动装置带动载盘移动，当接收晶圆片图像识别匹配成功的信号时，控制位移驱动装置停止移动，实现对晶圆片的定位。
61.本实施例的位移驱动装置对载盘71具有至少一个传输方向，在本实施例中位移驱动装置的传输方向以x、y向来举例说明，则位移驱动装置可包括x、y轴两个方向上的相应轨道(图未示)以及与各个导轨对应的直线电机(未标示)，载盘71底部固定在其中位于上方的相应轨道顶部，且该轨道的底部安装在另一导轨道的顶部，工作槽11的槽底开设有供另一轨道滑动的限位滑槽。通过各个直线电机的驱动，可调整载盘71在x、y轴向上的位置，使真空卡盘20上的晶圆片可以移动至图像传感器处进行识别。
62.作为优选的实施方式，在载盘71上相对设置有两个夹爪81以及动作组件，当真空卡盘20放置在载盘71上时，动作组件用于引导两个夹爪81相向转动，以将真空卡盘20夹抱住。
63.进一步优选的，载盘71内水平开设有第一通槽73，载盘71顶部的两侧相对开设有两个与第一通槽73垂直连通的第二通槽74，盘置槽72的槽底开设有板置槽75，板置槽75的槽底与第一通槽73之间连通有第三通槽(未标示)。动作组件包括与板置槽75相适配的迫压板82、滑动插设在第三通槽中且顶部与迫压板82底部固接的连杆(未标示)、设置在连杆底部的滑珠83、相对设置在第一通槽73中且与滑珠83滑动挤压配合的斜台84、分别设置在两个斜台84相离侧且位于第一通槽73内的两个固定块85、分别滑动插设在两个固定块85上的两个齿条86、分别设置在第一通槽73两端的两个传动齿轮87、分别同轴设置在两个传动齿轮87上且与两个传动齿轮87运动同步的两个第一线轮88以及分别转动设置在两个第二通槽74顶部槽口处的第二线轮89，位于斜台84与固定块85之间的齿条86外侧套设有弹簧。两个夹爪81的一端分别套接固定在两个第二线轮89的轮轴上。
64.第二通槽74的槽壁上相对开设有两个轴插槽，第二线轮89轮轴的两端分别转动插设在两个轴插槽内，且第二线轮89的轮轴与轴插槽之间设置有卷簧。第二线轮89上收卷有拉绳，拉绳的自由端栓接固定在第一线轮88上。卷簧的弹力值小于弹簧的弹力值。
65.当弹簧未形变时，迫压板82突出至板置槽75的槽口外侧，夹爪81处于展开状态。卷簧处于未形变状态。
66.本实施例中，当真空卡盘20放置在载盘71的盘置槽72中时，会将迫压板82压入盘置槽72中，并带动连杆、滑珠83在第一通槽73中向下移动，迫使滑珠83滑动挤压两个斜台84，使两个斜台84之间相互分离，两个斜台84分别带动相应的齿条86作相离运动，两个齿条86分别带动两个传动齿轮87和两个第一线轮88转动，两个第一线轮88通过拉绳分别带动两个第二线轮89转动，使两个第二线轮89分别带动两个夹爪81相向转动，以将放置在盘置槽72中的真空卡盘20夹抱固定住。该设计不仅方便真空卡盘20在台体10上的取放，同时可在真空卡盘20落位于盘置槽72的同时，自动实现对真空卡盘20的夹抱固定，可使真空卡盘20在台体10上的放置更加稳固可靠。
67.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。