一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法技术

本发明专利技术一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法属于精密测试计量、微机电系统、IC芯片测试及探针卡技术领域；该方法首先对被测件反光镀膜，对装载台吸光镀膜，然后在上部参考台与装载台折叠后，被测件待测面向下，贴边沿摆放到装载台框状结构中，再调节温度，调整挤压结构，将被测件用挤压结构固定在装载台框状结构中，然后调整升降板，使升降板粘贴住被测件，并将被测件与挤压结构分离，最后将上部参考台与装载台打开；本发明专利技术作为面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构及测试方法中的一项关键技术，有利于确保超高温工作环境下，大尺寸或多测试点芯片测试过程中，裸芯与探针之间有效接触，进而有利于对该芯片进行测试。

【技术实现步骤摘要】
一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法
本专利技术一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法属于精密测试计量、微机电系统、IC芯片测试及探针卡

技术介绍
探针卡是一种用于对裸芯进行测试的设备。通过将探针接触到裸芯的焊盘或触点形成电连接，并通过向芯片写入测试程序，从而测试芯片的性能。实现测试的一项关键技术是要求探针必须全部接触到裸芯的焊盘或触点上，这就对所有探针端部是否在同一平面提出了非常高的要求。在本申请中，探针端部在同一平面内的程度定义为探针平面度。对于小尺寸且探针数量不多的探针卡，探针平面度比较容易把控，而对于大尺寸或探针数量较多的探针卡，探针平面度就难以把控，如果探针平面度低，就会出现部分探针有效接触到裸芯，而其他探针则接触不到裸芯的问题，造成整体接触不良，芯片测试失败。为了解决上述问题，我们可以增加裸芯与探针卡之间的压力，让已经有效接触到裸芯的探针弯曲，从而使得接触不到裸芯的探针有效接触。然而，这又会产生新的技术问题，对于MEMS探针卡，探针与探针之间的距离非常接近，在探针发生弯曲的情况下，就非常容易出现弯曲探针接触到其他探针的情况，形成探针短路，进而造成测试失败，严重时甚至损坏测试芯片和探针卡。针对探针弯曲而容易出现短路的问题，我们可以借鉴申请号201711115635.6的专利技术专利《垂直式探针卡之探针装置》所公开的结构，在该申请中，探针装置包括了一种导板组合结构，通过中间导板的限制，使得所有探针只能向同一方向弯曲，从而有效避免了探针之间的短路问题。这种带有导板组合结构的探针卡可以实现大部分工况下的裸芯测试工作，然而，还有部分裸芯测试工作无法完成，原因如下：为了使测试真实有效，我们需要确保裸芯测试环境与芯片工作环境相一致，不同芯片具有不同的工作温度，有些芯片在100摄氏度左右的高温环境下工作，而有些芯片在200摄氏度的超高温环境下工作。对于那些超高温环境下工作的芯片，我们同样需要在相同温度环境下完成测试，由于受到探针材料的限制，在如此超高温环境下，探针将失去弹性，如果坚持用中间导板等结构或方法去弯曲探针，则会造成探针塑性变形无法回弹，不仅无法完成裸芯的测试工作，而且严重时会损坏探针卡。可见，借鉴专利技术专利《垂直式探针卡之探针装置》所提供的解决方案，虽然能够适用于大多数裸芯的测试工作，然而对于超高温工作环境下的芯片，仍然无法确保大尺寸或多测试点芯片测试过程中，裸芯与探针之间有效接触。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开了一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，作为面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构及测试方法中的一项关键技术，有利于确保超高温工作环境下，大尺寸或多测试点芯片测试过程中，裸芯与探针之间有效接触，进而有利于对该芯片进行测试。本专利技术的目的是这样实现的：一种面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，从上到下依次设置PCB板、转接板和复合探针头结构，所述复合探针头结构包括上导板，中间导板和下导板，探针从转接板开始，穿过上导板和中间导板后，从下导板伸出；其中，上导板，中间导板和下导板由绝缘材料制成，探针由金属导电材料制成；所述探针包括安装在上导板的上部探针，穿过中间导板的中部探针和安装在下导板的下部探针；所述中间导板上设置有通槽，中部探针从通槽内穿过中间导板，所述中间导板能够在垂直探针的平面内运动，确保探针能够向同一方向弯曲且不短路；各零部件受热膨胀特性为，上导板，中间导板和下导板在100摄氏度到200摄氏度之间，体积随温度的变化小于相邻两个探针之间距离的1/10；上部探针和下部探针在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热胀冷缩特性；中部探针在100摄氏度到200摄氏度之间，具有热缩冷胀特性；所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构，在100摄氏度以下，中部探针与上部探针和下部探针之间为过渡配合；在100摄氏度向200摄氏度变化时，中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合。上述面向超高温工作环境下芯片测试的MEMS探针结构，所述中部探针由至少含有锑，铋或镓一种金属的合金材料制作而成。一种宽温度范围工作环境下芯片测试方法，包括常规温度工作环境下芯片测试方法和超高温工作环境下芯片测试方法；所述常规温度工作环境是指工作温度在50摄氏度到150摄氏度之间，探针扔能够发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：步骤a、调整中间导板，使中间导板挤压到中部探针侧部，使探针在中间导板的作用下，向一侧弯曲；步骤b、将探针接触到裸芯的焊盘或触点上；步骤c、用力挤压探针与裸芯，使得在所有探针具有不同弯曲程度的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针接触；步骤d、向裸芯写入测试程序，完成测试；所述超高温工作环境是指工作温度在150摄氏度以上，探针不再发生弹性形变的温度范围，该测试方法步骤如下：步骤a、调整中间导板，使探针不发生弯曲；步骤b、将探针接触到裸芯的焊盘或触点上；步骤c、将环境温度调整到超高温工作环境温度，使中部探针与上部探针和下部探针之间由过渡配合转为间隙配合；步骤d、用力挤压探针与裸芯，使得所有探针在不弯曲的情况下，裸芯上所有待检测的焊盘或触点均有探针接触；步骤e、向裸芯写入测试程序，完成测试。多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化装置，所述多节MEMS探针包括上部探针，中部探针和下部探针，所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构；所述多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化装置包括：激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、被测件、第二针孔、图像传感器、载物台和平移台；所述被测件为上部探针，中部探针或下部探针；所述激光器发出的激光束经过第一针孔形成点光源，所述点光源透射的光束先后经过棱镜和成像物镜后，汇聚到被测件上表面，经过被测件反射，再先后经过成像物镜和棱镜后，反射到第二针孔，从第二针孔透射的光束，由图像传感器接收，并将图像数据传递给计算机处理；所述激光器、第一针孔、棱镜、成像物镜、第二针孔和图像传感器由平移台承载，能够在水平面内移动，实现对被测件上表面的扫描；所述载物台包括固定台和装载台，所述被测件的待测面反光镀膜，装载台的上表面吸光镀膜。多节MEMS探针用多参数检测光机电算控一体化方法，所述多节MEMS探针包括上部探针，中部探针和下部探针，所述上部探针的底部设置有孔，所述下部探针的顶部设置有孔，中部探针分别插入上部探针的孔和下部探针的孔中，形成两套孔轴配合结构；所述多节MEMS探针用多参数检测光机电控一体化方法包括以下步骤：步骤a、打开上部参考台与装载台：将上部参考台与装载台打开，此时，装载台的下表面由下部承载台依托，装载台的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，其特征在于，所述多节MEMS探针包括上部探针(1-4-1)，中部探针(1-4-2)和下部探针(1-4-3)，所述上部探针(1-4-1)的底部设置有孔，所述下部探针(1-4-3)的顶部设置有孔，中部探针(1-4-2)分别插入上部探针(1-4-1)的孔和下部探针(1-4-3)的孔中，形成两套孔轴配合结构；/n所述多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法包括以下步骤：/n步骤a、在被测件(4-5)的待测面反光镀膜，在装载台(4-8-2)的上表面吸光镀膜，所述被测件(4-5)为上部探针(1-4-1)，中部探针(1-4-2)或下部探针(1-4-3)；/n步骤b、在上部参考台(4-8-1-2)与装载台(4-8-2)折叠后，被测件(4-5)待测面向下，贴边沿摆放到装载台(4-8-2)框状结构中；/n步骤c、调节测试环境温度到常温或裸芯工作环境温度，使上部探针(1-4-1)或下部探针(1-4-3)完成热胀冷缩或使中部探针(1-4-2)完成热缩冷涨；/n步骤d、调整挤压结构(4-8-4)，将被测件(4-5)用挤压结构(4-8-4)固定在装载台(4-8-2)框状结构中，避免升降板(4-8-6)挤压被测件(4-5)时使被测件(4-5)晃动，造成被测件(4-5)参数测试不准确；/n步骤e、调整升降板(4-8-6)，使升降板(4-8-6)挤压在被测件(4-5)上，升降板(4-8-6)表面涂覆的粘性材料粘贴住被测件(4-5)，并固定升降板(4-8-6)；/n步骤f、调整挤压结构(4-8-4)，将被测件(4-5)与挤压结构(4-8-4)分离，避免挤压结构(4-8-4)挤压被测件(4-5)时使被测件(4-5)发生形变，造成被测件(4-5)参数测试不准确；/n步骤g、将上部参考台(4-8-1-2)与装载台(4-8-2)打开，此时，装载台(4-8-2)的下表面由下部承载台(4-8-1-1)依托，装载台(4-8-2)的上表面与上部参考台(4-8-1-2)位于同一水平面。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法，其特征在于，所述多节MEMS探针包括上部探针(1-4-1)，中部探针(1-4-2)和下部探针(1-4-3)，所述上部探针(1-4-1)的底部设置有孔，所述下部探针(1-4-3)的顶部设置有孔，中部探针(1-4-2)分别插入上部探针(1-4-1)的孔和下部探针(1-4-3)的孔中，形成两套孔轴配合结构；
所述多节MEMS探针关键尺寸测量用探针装载方法包括以下步骤：
步骤a、在被测件(4-5)的待测面反光镀膜，在装载台(4-8-2)的上表面吸光镀膜，所述被测件(4-5)为上部探针(1-4-1)，中部探针(1-4-2)或下部探针(1-4-3)；
步骤b、在上部参考台(4-8-1-2)与装载台(4-8-2)折叠后，被测件(4-5)待测面向下，贴边沿摆放到装载台(4-8-2)框状结构中；
步骤c、调节测试环境温度到常温或裸芯工作环境温度，使上部探针(1-4-1)或下部探针(1-4-3)完成热胀冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海超，
申请(专利权)人：强一半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32