一种探针卡的仿真方法技术

一种探针卡的仿真方法，包括以下仿真步骤：S1.建立探针卡几何模型，并将该探针卡几何模型导入有限元仿真分析软件中；S2.定义探针卡几何模型的材料本构关系；S3.将步骤S2中处理后的探针卡几何模型网格划分，得到有限元模型；S4.施加边界条件至有限元模型，仿真求解各探针反作用力的大小及针尖滑移量；S5.将步骤S4的仿真结果处理成关于力和针尖滑移量的仿真云图；S6.基于仿真云图判断探针卡整体结构的平整度以及各探针反作用力的分布均匀性。本发明专利技术对探针卡整体平面度及各探针的反作用力分布均匀性优化进行仿真分析，可大大降低研发试验周期，为薄膜探针卡提供整体及每个探针力分布的云图依据。分布的云图依据。分布的云图依据。

【技术实现步骤摘要】
一种探针卡的仿真方法


[0001]本专利技术涉及晶圆测试
，具体涉及一种探针卡的仿真方法。

技术介绍

[0002]半导体是导电性介于导体与绝缘体之间的物质，包括硅、锗。由于硅有较大的缝隙能掺杂杂质，可用来制造重要的半导体电子元件—晶体管。数亿个晶体管装在一张长宽约半公分大的芯片上，这片芯片就是集成电路，俗称 IC（Integrated Circuit）；所以，芯片是集成电路的简称，也可以说是载体。
[0003]半导体的制程包括以下四步：IC设计、晶圆制造、光罩制造（光刻）、封装和测试。其中，封装和测试是针对晶圆进行的，随着工业技术水平的进步和集成电路应用领域的扩大，集成电路质量的好坏直接影响整个系统的稳定性和可靠性，因此需要在晶圆封装之前进行良率测试，一般采用探针卡对晶圆进行测试：探针卡整卡中根据适配晶圆种类的不同，分别会配有相对应结构及数量的探针及其他配件，探针及其他配件共同构成探针卡，探针卡可为薄膜探针。测试时，通过操控装有对应探针卡的测试仪，使探针卡的探针叠加至芯片的pad（连接芯片内部和芯片封装的接口）上进行测试，探针在测试过程中须多次接触芯片，同时须保证每次均能使得每根探针近乎均匀的力接触到pad。
[0004]随着工业技术水平的进步，更小的晶圆芯片意味着更薄，更轻，给设计留下更大的空间。在探针卡的设计制造过程中，由于受限于晶圆芯片的间距越来越小，这也使得探针之间的间距也相应要做到对应小的间隙，同时也引入了其他问题：受探针间的间隙距离以及薄膜和胶等材质的影响，芯片靠近并接触探针后，相邻探针间会相互作用，导致各探针的反作用力分布不均匀，甚至差异较大，这不利于探针与芯片之间的良好接触，无法对芯片进行精准测试。
[0005]对于该技术问题，若按照传统方法，设计一种再试验验证一种，直至逐渐迭代至合格品，需要大量的时间成本和资金成本。
[0006]因此，亟需设计一种可较大程度上加快探针卡的设计及生产效率的判断并改善相邻探针反作用力的影响的仿真方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种探针卡的仿真方法为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种探针卡的仿真方法，包括以下仿真步骤：S1.建立探针卡几何模型，并将该探针卡几何模型导入有限元仿真分析软件中；S2.定义所述探针卡几何模型的材料本构关系，所述材料本构关系包括所述探针卡几何模型各结构的材料参数以及各结构接触关系；S3.将步骤S2中处理后的探针卡几何模型网格划分，得到有限元模型；
S4.施加边界条件至所述有限元模型，仿真求解各探针反作用力的大小及针尖滑移量；其中边界条件包括对探针卡几何模型中的每个探针施加载荷和约束；S5.将步骤S4的仿真结果处理成关于反作用力和针尖滑移量的仿真云图；S6.基于所述仿真云图分析各探针反作用力的分布状态以及探针变形的状态，判断探针卡整体结构的平整度以及各探针反作用力的分布均匀性。
[0008]进一步的方案中，步骤S1中建立的探针卡几何模型包括薄膜结构、探针结构、粘接胶结构和支撑结构。
[0009]进一步的方案中，步骤S1中，在建立探针卡几何模型时，对探针卡几何模型进行简化处理，删除对仿真结果影响甚微的结构。
[0010]进一步的方案中，删除的对仿真结果影响甚微的结构包括薄膜内部不与探针直接接触的线路。
[0011]进一步的方案中，步骤S2中所述的接触关系包括探针卡几何模型的各结构之间的绑定接触以及对绑定接触添加的粘结强度。
[0012]进一步的方案中，步骤S3中探针卡几何模型网格划分之后，还包括对探针卡几何模型各结构进行分区网格加密以及局部网格加密；所述分区网格加密包括：基于各结构的长宽高比例维度，确定各结构的网格加密密度；其中，长宽高比例维度差异较大时，加密密度更大，反之更小；所述局部网格加密包括：对各结构之间的接触区域、薄膜结构以及粘接胶结构进行网格加密。
[0013]进一步的方案中，步骤S4中所述的载荷为给定每个探针相应的远程位移量，所述的约束为对每个探针进行固定约束。
[0014]进一步的方案中，仿真方法还包括在第一次仿真结束后，基于有限元模型制造探针卡并施加边界条件进行试验，比较试验所得结果和第一次仿真得到的仿真结果，根据比较结果对所述有限元模型的材料本构关系、边界条件和结构形状进行调整。
[0015]进一步的方案中，仿真方法还包括基于步骤S6所述的判断探针卡整体结构的平整度以及各探针反作用力的分布均匀性的结果对有限元模型进行多次迭代优化；迭代优化方法包括：重复步骤S2
‑
S6，调整不同的材料参数、接触关系，进行多次迭代仿真，直至仿真云图中探针卡整体结构的平整度以及各探针反作用力的分布均匀性符合要求。
[0016]进一步的方案中，仿真方法还包括验证迭代优化后的有限元模型的仿真结果可靠性；验证方法包括：基于该迭代优化后的有限元模型制造探针卡并施加边界条件进行试验验证，根据所得试验结果来验证迭代优化后的有限元模型仿真得到的仿真结果的可靠性。
[0017]本专利技术通过建立探针卡几何模型，并将该探针卡几何模型导入有限元仿真分析软件中，对单个探针施加一定边界条件，模拟更加贴近实际情况的探针间力分布，可根据仿真分析结果，对薄膜探针结构进行分析，结合设计要求及生产工艺，调整薄膜及探针内部结构，从而达到各探针反作用力的分布能够近乎均匀。
[0018]本专利技术的工作原理及优点如下：
本专利技术可针对不同薄膜结构、不同探针数量确定相应的边界条件及物性参数，对探针卡整体平面度及各探针的反作用力分布均匀性优化进行仿真分析，模拟更加贴切的实际情况，修改整体或者局部结构，从而达到预期效果，本专利技术可大大降低研发试验周期，为薄膜探针卡提供整体及每个探针反作用力分布的云图依据。
[0019]本专利技术可根据仿真结果，设计及改进探针结构、薄膜及其内部结构，保证了薄膜探针卡整体结构的平整度、反作用力的均匀分布等可靠性及良率。
附图说明
[0020]附图1为本专利技术薄膜探针及与支撑结构连接结构侧视图；附图2为本专利技术薄膜探针及与支撑结构连接结构俯视图；附图3为本专利技术薄膜探针剖视图结构；附图4为本专利技术薄膜探针与支撑结构位移云图；附图5为本专利技术薄膜探针针尖滑移量云图；附图6为本专利技术调整薄膜弹性模量时的仿真曲线图。
[0021]以上附图中：1．薄膜结构；2．探针结构；3．粘接胶结构；4．支撑结构。
实施方式
[0022]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
[0023]本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
[0024]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探针卡的仿真方法，其特征在于，包括以下仿真步骤：S1.建立探针卡几何模型，并将该探针卡几何模型导入有限元仿真分析软件中；S2.定义所述探针卡几何模型的材料本构关系，所述材料本构关系包括所述探针卡几何模型各结构的材料参数以及各结构接触关系；S3.将步骤S2中处理后的探针卡几何模型网格划分，得到有限元模型；S4.施加边界条件至所述有限元模型，仿真求解各探针反作用力的大小及针尖滑移量；其中边界条件包括对探针卡几何模型中的每个探针施加载荷和约束；S5.将步骤S4的仿真结果处理成关于反作用力和针尖滑移量的仿真云图；S6.基于所述仿真云图分析各探针反作用力的分布状态以及探针变形的状态，判断探针卡整体结构的平整度以及各探针反作用力的分布均匀性。2.根据权利要求1所述的一种探针卡的仿真方法，其特征在于：步骤S1中建立的探针卡几何模型包括薄膜结构、探针结构、粘接胶结构和支撑结构。3.根据权利要求2所述的一种探针卡的仿真方法，其特征在于：步骤S1中，在建立探针卡几何模型时，对探针卡几何模型进行简化处理，删除对仿真结果影响甚微的结构。4.根据权利要求3所述的一种探针卡的仿真方法，其特征在于：删除的对仿真结果影响甚微的结构包括薄膜内部不与探针直接接触的线路。5.根据权利要求1所述的一种探针卡的仿真方法，其特征在于：步骤S2中所述的接触关系包括探针卡几何模型的各结构之间的绑定接触以及对绑定接触添加的粘结强度。6.根据权利要求1所述的一种探针卡的仿真方法，其特征在于：步骤S3中探针卡几何模型网格划分之后，还包括对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桓瑜，封振，于海超，
申请(专利权)人：强一半导体苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：