一种干湿结合的探针清洗方法技术

本发明专利技术公开了一种干湿结合的探针清洗方法，属于集成电路测试领域，包括：（1）电镀前依次进行超声清洗和等离子体清洗，（2）组装后进行超声清洗；本发明专利技术的方法具有工艺成熟，速度快、成本低、效率高且一致性好等优点，适合大批量生产，同时可以有效增强探针弹性件表面膜层结构强度，探针高频次测试（＞50万次）结果证明膜层结构完好，增强探针的可靠性；并且，能够提高探针制作的一致性，提升探针性能，为更高频微波探针制作奠定基础。微波探针制作奠定基础。微波探针制作奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种干湿结合的探针清洗方法


[0001]本专利技术涉及集成电路测试领域，尤其涉及一种干湿结合的探针清洗方法。

技术介绍

[0002]随着5G、新能源、太赫兹等技术的发展，电子元器件不但向小型化、集成化的方向发展，也逐渐向高频、高功率的方向发展。相比低频器件的测试，高频段射频微波器件、组件及模块的测试对整个测试系统提出了更高的要求，尤其是对芯片级产品的测试，探针成了关键核心部件。
[0003]宽频带同轴探针结构如图1所示，主要由射频连接器1、探针支架2、射频半刚电缆3、针尖弹性件4等组成。射频微波信号由仪器设备（矢量网络分析仪）等产生通过射频连接器等传输到探针针尖弹性件，然后从针尖弹性件传输到被测件（芯片、组件、模块、校准件等）上。其主要原理是将测试信号从一个三维媒质转换到两维探针的接触件上，要在不同传播模式之间进行电磁能量的正确转换，主要应用于射频微波探针系统，射频微波探针系统是半导体共面集成电路和分立器件芯片在片（on
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wafer）检测技术所使用的重要设备。宽频带同轴探针探针在射频微波产品（如微波集成电路芯片、片上天线等）全生命周期中每一个阶段都起着重要作用，包括技术开发、模型参数提取、设计验证及调试、小规模生产测试和最终的生产测试。当前基于精密微组装技术制作的空气共面波导射频微波探针因为具有频率高、频带宽度大、加工精度高、一致性好、稳定性高、易于按照、便于调试等优点，在射频微波产品测试中应用十分广泛，在当代高频微电子芯片、器件、组件及模块领域测试中具有十分重要的地位。
[0004]随着技术的发展，射频微波探针出现了多种结构形式，如同轴探针、波导探针等。探针制作属于精密加工技术的一种，对工艺控制、零部件加工要求极高，其中每一个工艺步骤都会对探针电性能及可靠性产生影响。为了满足探针的高频宽频带下的准确测量，需要在探针的结构设计、零部件加工、微组装等方面做大量细致的工作，尤其是微细加工及组装工艺技术。
[0005]在探针的精密微组装过程中，探针核心部件主要都为金属部件，在加工成型过程中会粘附上这些污渍，不同的零部件加工方法不一样，以及探针工艺组装过程中会用到一些有机材料、油污、粘合剂、灰尘、以及表面氧化物都会粘附在探针上，这些污染物会导致后续的组装等工艺的准确度、一致性以及可靠性出现或多或少的各种问题，而微波信号传输对共面波导、同轴的加工、组装精度十分敏感，所以必须尽可能的去除杂质及污染物，保证探针可靠性，微组装工艺的精度。因此，对其进行清洗是一个非常重要的步骤。当前仅仅是在少数环节采用酒精对探针一些零部件进行清洗，这会对探针的良品率、一致性甚至电性能产生不利影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就在于提供一种干湿结合的探针清洗方法，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种干湿结合的探针清洗方法，包括：（1）电镀前依次进行超声清洗和等离子体清洗，（2）组装后进行超声清洗。
[0007]对探针针尖弹性件等材质，因为需要传输高频微波信号，因此其微波传输性能就显得尤为重要。目前一般在针尖弹性件表面镀一层约3μm金来进行微波信号传输，而微米量级的金层一般使用电镀工艺制作完成。为了保障电镀的可靠性和均匀性，电镀工艺及电镀前的处理工艺都显得尤为重要，本专利技术采用了一种干湿结合的方法对针尖弹性件等材料进行清洗；清洗后对后续工艺（比如电镀等）有很大的提升。在改进之前，探针使用次数超过10万次之后，部分探针产品针尖弹性件上Au层会出现裂痕、甚至小部分脱落的情况，但是在采用本专利技术的方法之后，此问题得到了解决，在超过70（＞50万次）万次使用测试之后，也没出现这些问题。
[0008]另外，对探针针尖弹性件等部件需要同射频半刚电缆、射频连接器等连接后才能实现探针的整体功能，尤其是探针针尖弹性件的组装。在组装过程中，会结合多种工艺方法实现探针针尖弹性件的高可靠性连接。在此过程中会出现一些不可控的污染，比如探针组装过程中使用的有机胶、粘合剂残留，因此需要对组装后的组合件再次进行清洗。
[0009]本专利技术使用干法（等离子体法）和湿法（即化学药剂浸没超声清洗）结合的方法对针尖弹性件进行清洗，在去除表面污染物（包括油污、粘合剂、灰尘等）的同时，还可以去除表面的微观氧化物，对探针针尖弹性件表面做深度清洁。
[0010]作为优选的技术方案，步骤（1）中，所述超声清洗是将待清洗部件浸没于无水乙醇中，然后进行超声清洗。
[0011]作为进一步优选的技术方案，在无水乙醇中超声清洗后，再浸没于去离子水中进行超声清洗。
[0012]作为优选的技术方案，所述超声清洗后，还进行退火，再进行所述等离子体清洗。
[0013]作为优选的技术方案，所述等离子体清洗的条件为：将等离子体清洗设备腔室抽真空至150
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200mTorr，通入流量百分比95 %的Ar气和5 %的H2作为工艺气体，总流量为100
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250sccm，功率为300
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500W，处理时间1.5
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5min，处理完通入氮气，待腔室恢复至大气压后取出所述部件。这里等离子体清洗工艺参数与设备型号等有关，不同的设备工艺参数会有差别。
[0014]作为优选的技术方案，所述等离子体清洗时，采用夹具固定所述探针的弹性件。
[0015]作为进一步优选的技术方案，所述夹具的结构为：由底座和支架组成，所述底座和支架为固定连接，所述支架分为两部分，一部分为固定件，其与所述间为硬连接，另一部分为活动件，所述活动件与固定件之间通过螺钉安装。
[0016]上述特殊的夹具用于弹性件的固定，可以使等离子体轰击到弹性件的每个部分，确保弹性件的均匀清洗；待清洗件中包含多个弹性件阵列，一次清洗可以根据等离子清洗腔室大小放入多个夹具，一次能清洗多组探针弹性件，清洗效率高。
[0017]作为优选的技术方案，步骤（2）中，所述超声清洗是将所述部件浸没于甲苯中，然后进行超声清洗。可以根据物料情况，不用甲苯清洗，也就是省略此步骤作为更进一步，于甲苯中超声清洗后，还依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中对组
合件进行超声清洗。
[0018]经过多次超声清洗后的组合体，完成完整探针的组装后其电性能会有进一步提升，探针的一致性和可靠性也得到进一步改进。
[0019]作为优选的技术方案，所述步骤（1）和步骤（2）的超声清洗为功率50
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200W，频率20KHz
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60KHz，超声清洗时间5
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30min。超声设备不同工艺参数也会有差异。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术对探针在电镀前和组装后进行清洗，具有工艺成熟，速度快、成本低、效率高且一致性好等优点，适合大批量生产，同时可以有效增强探针弹性件表面膜层结构强度（结构强度根据高频次使用后的情况进行判断，比如使用70万次之后，其表面Au层的情况）。采用增强探针的可靠性，并且，能够提高探针制作的一致本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干湿结合的探针清洗方法，其特征在于，包括：（1）电镀前依次进行超声清洗和等离子体清洗，（2）组装后进行超声清洗。2.根据权利要求1所述的一种干湿结合的探针清洗方法，其特征在于，步骤（1）中，所述超声清洗是将待清洗部件浸没于无水乙醇中，然后进行超声清洗。3.根据权利要求2所述的一种干湿结合的探针清洗方法，其特征在于，在无水乙醇中超声清洗后，再浸没于去离子水中进行超声清洗。4.根据权利要求1所述的一种干湿结合的探针清洗方法，其特征在于，所述超声清洗后，还进行退火，再进行所述等离子体清洗。5.根据权利要求1所述的一种干湿结合的探针清洗方法，其特征在于，所述等离子体清洗的条件为：将等离子体清洗设备腔室抽真空至150
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200mTorr，通入流量比95 %的Ar气和5 %的H2作为工艺气体，总流量为100
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250sccm，功率为300
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500W，处理时间1.5
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5min，处理完通入氮气，待腔室恢复至大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓宇，张志红，丁敬垒，张芦，冯楠轩，闫欢，蒋运石，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：发明
国别省市：