一种芯片功能的测试系统及方法

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，特别涉及一种芯片功能的测试系统及方法。

背景技术

芯片测试是芯片生产过程中非常重要的环节之一，按照芯片测试所处的阶段，一般分为晶圆阶段的芯片测试、裸片阶段的芯片测试以及封装后的芯片测试，由于在晶圆切割形成裸片后进行测试，能够及早发现不良品，避免不良品混入封装环节，无谓地增加封装成本，因此通常将芯片的功能测试放在裸片阶段。芯片的功能测试通常采用探针卡来实现，即将晶圆或者裸片用夹具固定后，利用芯片专用的探针卡连接芯片的引脚焊盘后向芯片输入测试信号和检测输出信号，因此探针卡上的探针与芯片引脚焊盘的电接触能力对于芯片测试环节至关重要。由于探针的尖端极细，在反复使用过程中容易出现变形、磨损等情况，导致测试过程中探针与芯片焊盘接触不良的问题，从而影响芯片测试的准确性。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种芯片功能的测试系统及方法，能够实现芯片功能测试过程具有更高的可靠性。

有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种芯片功能的测试系统，包括上位机、传送装置和测试装置，所述传送装置包括传送带、设置在所述传送带上的芯片夹具和探针检测卡夹具，所述测试装置包括固定在检测位上方的用于固定探针卡的探针卡夹具，所述测试系统还包括设置在所述测试装置一侧的用于组装探针卡的探针卡组装装置、设置在所述传送带上方的芯片图像获取装置以及结构光图像获取装置，所述结构光图像获取装置包括线扫描结构光发射单元和线扫描结构光接收单元，所述探针卡组装装置用于根据待测芯片的信息组装对应所述待测试芯片的探针卡，所述传送装置用于将芯片夹具中的待测芯片或者探针检测卡夹具中的探针检测卡移动至检测位，所述结构光图像获取装置用于获取探针检测卡的结构光图像，所述芯片图像获取装置用于在所述待测芯片被固定在所述芯片夹具上后获取所述待测芯片的上表面的芯片图像，所述上位机用于在所述探针检测卡位于检测位时控制探针卡与所述探针检测卡接触，并在两者分离后控制所述结构光图像获取装置获取所述探针检测卡的结构光图像以根据所述探针检测卡的结构光图像对所述探针卡执行电接触能力检查，所述上位机还用于控制所述芯片图像获取装置获取固定在所述芯片夹具中的待测芯片的芯片图像以根据所述芯片图像判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测芯片的信息是否一致，并在所述探针卡通过所述电接触能力检查且所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测芯片的信息一致时，控制所述传送装置将所述待测芯片移动到检测位执行芯片功能测试。

本发明的第二方面提出了一种芯片功能的测试方法，包括：

读取预先配置的待测试芯片的信息，所述待测试芯片的信息包括所述待测试芯片的待测功能表；

接收操作员通过上位机或者测试装置控制按钮输入的启动测试指令；

根据所述待测试芯片的信息控制探针卡组装装置组装对应所述待测试芯片的探针卡；

将所述探针卡固定在检测位上方的探针卡夹具上；

控制机械臂将一个探针检测卡固定到传送装置上的探针检测卡夹具中；

控制所述传送装置将所述探针检测卡移动至检测位对所述探针卡执行电接触能力检查；

当所述探针卡通过所述电接触能力检查时，控制机械臂顺序将放置在待测区中的待测试芯片移动并固定到传送装置上的芯片夹具中；

拍摄所述待测试芯片的上表面以获得芯片图像，所述上表面为所述芯片具有引脚焊盘的表面；

在所述芯片图像上识别所述待测试芯片引脚焊盘，以获取所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布；

判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测试芯片的信息是否一致；

判断为一致时，控制所述传送装置将所述待测试芯片顺序移动到检测位；

控制所述探针卡向下移动以使所述探针卡的探针与所述待测试芯片引脚焊盘接触；

通过所述探针卡向所述待测试芯片输入测试信号；

通过所述探针卡从所述待测试芯片读取输出信号与所述功能表中的标准输出信号进行匹配；

根据匹配情况输出所述待测试芯片的功能测试结果。

进一步的，在上述的测试方中，所述待测试芯片的信息还包括所述待测试芯片的型号、引脚焊盘数量以及焊盘分布，根据所述待测试芯片的信息控制探针卡组装装置组装对应所述待测试芯片的探针卡的步骤具体包括：

根据所述所述待测试芯片的型号、引脚焊盘数量以及焊盘分布确定对应的探针模块；

按照所述焊盘分布对应的位置、间距将所述探针模块固定到探针卡基板上。

进一步的，在上述的测试方中，控制所述传送装置将所述探针检测卡移动至检测位对所述探针卡执行电接触能力检查的步骤具体包括：

获取所述探针模块中的探针的标准长度；

在所述探针检测卡到达检测位后，控制所述探针卡向下移动以使所述探针卡和所述探针检测卡之间的距离为第一距离，所述第一距离小于所述探针的标准长度；

控制所述探针卡向上移动以使所述探针卡和所述探针检测卡之间的距离为第二距离，所述第二距离大于所述探针的标准长度；

通过设置在所述探针卡夹具上的结构光图像获取装置获取所述探针检测卡的结构光图像；

通过所述结构光图像获取所述探针在所述探针检测卡下留下的针孔数量和针孔尺寸；

根据所述针孔数量和所述针孔尺寸判断所述探针卡的第一电接触能力。

进一步的，在上述的测试方中，根据所述针孔数量和所述针孔尺寸判断所述探针卡的第一电接触能力的步骤具体包括：

当所述针孔数量与所述待测试芯片的引脚焊盘数量不一致时，确定所述控针卡的第一电接触能力不符合要求。

进一步的，在上述的测试方中，所述针孔尺寸包括针孔的开口面积和针孔深度，根据所述针孔数量和所述针孔尺寸判断所述探针卡的第一电接触能力的步骤具体包括：

判断是否存在开口面积小于预设的第一阈值的针孔；

当存在开口面积小于预设的第一阈值的针孔时，确定所述控针卡的第一电接触能力不符合要求；

判断是否存在针孔深度小于预设的第二阈值的针孔；

当存在针孔深度小于预设的第二阈值的针孔时，确定所述控针卡的第一电接触能力不符合要求。

进一步的，在上述的测试方中，在根据匹配情况输出所述待测试芯片的功能测试结果的步骤之后，还包括：

当已测试芯片的一项或多项功能测试结果为不通过时，控制机械臂将所述已测试芯片放入疑似缺陷芯片区；

当在一段时间内同一测试装置上型号相同的多个已测试芯片的功能测试结果中，出现一个或多个相同的功能检测不通过的问题时，暂停执行控制机械臂顺序将放置在待测区中的待测试芯片移动并固定到传送装置上的芯片夹具中的步骤；

执行控制机械臂将一个探针检测卡固定到传送装置上的探针检测卡夹具中以及控制所述传送装置将所述探针检测卡移动至检测位对所述探针卡执行电接触能力检查的步骤；

当所述控针卡的第一电接触能力不符合要求时，将所述疑似缺陷芯片区中的芯片移动至测测区；

从所述探针卡上取下所述探针模块；

重新执行根据所述待测试芯片的信息控制探针卡组装装置组装对应所述待测试芯片的探针卡的步骤。

进一步的，在上述的测试方中，从所述探针卡上取下所述探针模块的步骤之后，还包括：

根据所述针孔的开口面积和针孔深度将所述探针模块中的探针分成可复用探针和不可复用探针；

根据所述针孔深度确定每一根可复用探针的长度；

根据所述可复用探针的长度将所述可复用探针放置到对应的探针卡组装区。

进一步的，在上述的测试方中，判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息是否一致的步骤具体包括：

当所述芯片图像上的引脚焊盘数量与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的引脚焊盘数量不同时，将所述待测芯片移出所述传送装置；

当所述芯片图像上的引脚焊盘数量与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的引脚焊盘数量相同时，生成所述待测芯片的焊盘分布网格；

将所述待测芯片的焊盘分布网格与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的焊盘分布网格相匹配；

当所述待测芯片的焊盘分布网格与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的焊盘分布网格的形状不相同时，将所述待测芯片移出所述传送装置。

进一步的，在上述的测试方中，生成所述待测芯片的焊盘分布网格的步骤具体包括：

根据在所述芯片图像上识别到的引脚焊盘的位置在所述芯片图像上绘制所述引脚焊盘的边缘线；

根据所述边缘线确定每个所述引脚焊盘的中心点的坐标；

将相邻的引脚焊盘的中心点两两连接形成所述焊盘分布网格。

本发明提出了一种芯片功能的测试系统及方法，通过设置上位机、传送装置和测试装置，所述传送装置包括传送带、设置在所述传送带上的芯片夹具和探针检测卡夹具，所述测试装置包括固定在检测位上方的探针卡夹具，所述测试系统还包括设置在所述测试装置一侧的探针卡组装装置、设置在所述传送带上方的芯片图像获取装置以及结构光图像获取装置，所述上位机用于根据探针检测卡的结构光图像对探针卡执行电接触能力检查，以及根据芯片图像判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测芯片的信息是否一致，并据此控制所述传送装置将所述待测芯片移动到检测位执行芯片功能测试，能够实现芯片功能测试过程具有更高的可靠性。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种芯片功能的测试系统的结构框图；

图2是本发明一个实施例提供的一种芯片功能的测试方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施方式”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面参照附图来描述根据本发明一些实施方式提供的一种芯片功能的测试系统及方法。

如图1所示，本发明的第一方面提出了一种芯片功能的测试系统，包括上位机、传送装置和测试装置，所述传送装置包括传送带、设置在所述传送带上的芯片夹具和探针检测卡夹具，所述测试装置包括固定在检测位上方的用于固定探针卡的探针卡夹具，所述测试系统还包括设置在所述测试装置一侧的用于组装探针卡的探针卡组装装置、设置在所述传送带上方的芯片图像获取装置以及结构光图像获取装置，所述结构光图像获取装置包括线扫描结构光发射单元和线扫描结构光接收单元，所述探针卡组装装置用于根据待测芯片的信息组装对应所述待测试芯片的探针卡，所述传送装置用于将芯片夹具中的待测芯片或者探针检测卡夹具中的探针检测卡移动至检测位，所述结构光图像获取装置用于获取探针检测卡的结构光图像，所述芯片图像获取装置用于在所述待测芯片被固定在所述芯片夹具上后获取所述待测芯片的上表面的芯片图像，所述上位机用于在所述探针检测卡位于检测位时控制探针卡与所述探针检测卡接触，并在两者分离后控制所述结构光图像获取装置获取所述探针检测卡的结构光图像以根据所述探针检测卡的结构光图像对所述探针卡执行电接触能力检查，所述上位机还用于控制所述芯片图像获取装置获取固定在所述芯片夹具中的待测芯片的芯片图像以根据所述芯片图像判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测芯片的信息是否一致，并在所述探针卡通过所述电接触能力检查且所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测芯片的信息一致时，控制所述传送装置将所述待测芯片移动到检测位执行芯片功能测试。

如图2所示，本发明的第二方面提出了一种芯片功能的测试方法，包括：

读取预先配置的待测试芯片的信息，所述待测试芯片的信息包括所述待测试芯片的待测功能表；

接收操作员通过上位机或者测试装置控制按钮输入的启动测试指令；

根据所述待测试芯片的信息控制探针卡组装装置组装对应所述待测试芯片的探针卡；

将所述探针卡固定在检测位上方的探针卡夹具上；

控制机械臂将一个探针检测卡固定到传送装置上的探针检测卡夹具中；

控制所述传送装置将所述探针检测卡移动至检测位对所述探针卡执行电接触能力检查；

当所述探针卡通过所述电接触能力检查时，控制机械臂顺序将放置在待测区中的待测试芯片移动并固定到传送装置上的芯片夹具中；

拍摄所述待测试芯片的上表面以获得芯片图像，所述上表面为所述芯片具有引脚焊盘的表面；

在所述芯片图像上识别所述待测试芯片引脚焊盘，以获取所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布；

判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与预先配置的待测试芯片的信息是否一致；

判断为一致时，控制所述传送装置将所述待测试芯片顺序移动到检测位；

控制所述探针卡向下移动以使所述探针卡的探针与所述待测试芯片引脚焊盘接触；

通过所述探针卡向所述待测试芯片输入测试信号；

通过所述探针卡从所述待测试芯片读取输出信号与所述功能表中的标准输出信号进行匹配；

根据匹配情况输出所述待测试芯片的功能测试结果。

进一步的，在上述的测试方中，所述待测试芯片的信息还包括所述待测试芯片的型号、引脚焊盘数量以及焊盘分布，根据所述待测试芯片的信息控制探针卡组装装置组装对应所述待测试芯片的探针卡的步骤具体包括：

根据所述所述待测试芯片的型号、引脚焊盘数量以及焊盘分布确定对应的探针模块；

按照所述焊盘分布对应的位置、间距将所述探针模块固定到探针卡基板上。

进一步的，在上述的测试方中，控制所述传送装置将所述探针检测卡移动至检测位对所述探针卡执行电接触能力检查的步骤具体包括：

获取所述探针模块中的探针的标准长度；

在所述探针检测卡到达检测位后，控制所述探针卡向下移动以使所述探针卡和所述探针检测卡之间的距离为第一距离，所述第一距离小于所述探针的标准长度；

控制所述探针卡向上移动以使所述探针卡和所述探针检测卡之间的距离为第二距离，所述第二距离大于所述探针的标准长度；

通过设置在所述探针卡夹具上的结构光图像获取装置获取所述探针检测卡的结构光图像；

通过所述结构光图像获取所述探针在所述探针检测卡下留下的针孔数量和针孔尺寸；

根据所述针孔数量和所述针孔尺寸判断所述探针卡的第一电接触能力。

进一步的，在上述的测试方中，根据所述针孔数量和所述针孔尺寸判断所述探针卡的第一电接触能力的步骤具体包括：

当所述针孔数量与所述待测试芯片的引脚焊盘数量不一致时，确定所述控针卡的第一电接触能力不符合要求。

进一步的，在上述的测试方中，所述针孔尺寸包括针孔的开口面积和针孔深度，根据所述针孔数量和所述针孔尺寸判断所述探针卡的第一电接触能力的步骤具体包括：

判断是否存在开口面积小于预设的第一阈值的针孔；

当存在开口面积小于预设的第一阈值的针孔时，确定所述控针卡的第一电接触能力不符合要求；

判断是否存在针孔深度小于预设的第二阈值的针孔；

当存在针孔深度小于预设的第二阈值的针孔时，确定所述控针卡的第一电接触能力不符合要求。

进一步的，在上述的测试方中，在根据匹配情况输出所述待测试芯片的功能测试结果的步骤之后，还包括：

当已测试芯片的一项或多项功能测试结果为不通过时，控制机械臂将所述已测试芯片放入疑似缺陷芯片区；

当在一段时间内同一测试装置上型号相同的多个已测试芯片的功能测试结果中，出现一个或多个相同的功能检测不通过的问题时，暂停执行控制机械臂顺序将放置在待测区中的待测试芯片移动并固定到传送装置上的芯片夹具中的步骤；

执行控制机械臂将一个探针检测卡固定到传送装置上的探针检测卡夹具中以及控制所述传送装置将所述探针检测卡移动至检测位对所述探针卡执行电接触能力检查的步骤；

当所述控针卡的第一电接触能力不符合要求时，将所述疑似缺陷芯片区中的芯片移动至测测区；

从所述探针卡上取下所述探针模块；

重新执行根据所述待测试芯片的信息控制探针卡组装装置组装对应所述待测试芯片的探针卡的步骤。

进一步的，在上述的测试方中，从所述探针卡上取下所述探针模块的步骤之后，还包括：

根据所述针孔的开口面积和针孔深度将所述探针模块中的探针分成可复用探针和不可复用探针；

根据所述针孔深度确定每一根可复用探针的长度；

根据所述可复用探针的长度将所述可复用探针放置到对应的探针卡组装区。

进一步的，在上述的测试方中，判断所述芯片图像上所述待测试芯片的引脚焊盘数量及焊盘分布与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息是否一致的步骤具体包括：

当所述芯片图像上的引脚焊盘数量与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的引脚焊盘数量不同时，将所述待测芯片移出所述传送装置；

当所述芯片图像上的引脚焊盘数量与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的引脚焊盘数量相同时，生成所述待测芯片的焊盘分布网格；

将所述待测芯片的焊盘分布网格与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的焊盘分布网格相匹配；

当所述待测芯片的焊盘分布网格与所述上位机提供的所述待测试芯片的信息中的焊盘分布网格的形状不相同时，将所述待测芯片移出所述传送装置。

进一步的，在上述的测试方中，生成所述待测芯片的焊盘分布网格的步骤具体包括：

根据在所述芯片图像上识别到的引脚焊盘的位置在所述芯片图像上绘制所述引脚焊盘的边缘线；

根据所述边缘线确定每个所述引脚焊盘的中心点的坐标；

将相邻的引脚焊盘的中心点两两连接形成所述焊盘分布网格。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。