测试探针模组及晶粒测试装置

技术领域

本发明涉及半导体测试技术领域，尤其涉及一种测试探针模组及晶粒测试装置。

背景技术

在晶圆测试过程中，通常需要对晶圆的晶粒进行测试。对晶粒的测试的方式大致为：将探针的针尖与晶粒上的焊盘(pad)接触，测试系统通过探针向晶粒输入特定的电信号，并通过探针接收晶粒所反馈的电信号，测试系统根据该反馈信号判断晶粒是否合格。

现有技术中，安装有探针的测试装置中，用于固定探针的结构包括针夹板和压板，针夹板和压板通过螺钉锁紧，针夹板和压板这两个部件共同压紧探针。但是，这种结构不利于提高探针的安装便捷性和拆卸便捷性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种测试探针模组，该测试探针模组中，探针的安装便捷性和拆卸便捷性均较高。

根据本发明的第一方面实施例的测试探针模组，包括：探针；安装座，具有第一抵接面；锁紧件，具有第二抵接面，所述锁紧件与所述安装座转动连接，所述锁紧件具有第一状态和第二状态，所述锁紧件能够相对于所述安装座转动以在所述第一状态和所述第二状态之间切换；当所述锁紧件处于第一状态，所述第二抵接面和所述第一抵接面均与所述探针抵接，且所述第二抵接面和所述第一抵接面共同夹持所述探针；当所述锁紧件处于第二状态，所述第二抵接面和所述第一抵接面相互错开。

根据本发明实施例的第一方面实施例的测试探针模组，至少具有如下有益效果：现有技术中，探针是由针夹板和压板共同夹紧的，针夹板和压板通过螺钉进行锁紧；当需要安装探针时，使用者需要先将探针放到针夹板上，然后盖上压板，最后再安装螺钉；当使用者需要拆下探针时，使用者需要先松开螺钉，然后取走压板，最后再从针夹板上取走探针。本发明相当于省去了现有技术中的压板，直接通过锁紧件和安装座固定探针。由于本发明的测试探针模组省去了压板，探针的安装步骤中省去了将压板盖住探针上的操作，探针的拆卸步骤中也省去了将压板取走的步骤。因此，本发明的测试探针模组，其探针的安装或拆卸便捷性较高。

根据本发明的一些实施例，所述锁紧件包括阻挡部，所述阻挡部的底面为所述第二抵接面，所述阻挡部的侧面包括切面和圆弧面，所述切面的两端分别与所述圆弧面的两端连接，所述切面的底端边缘和所述圆弧面的底端边缘均与所述第二抵接面的外边缘相连，所述锁紧件能够相对于所述安装座绕一竖直轴线转动，所述切面的法线与所述竖直轴线垂直，所述圆弧面围绕所述竖直轴线设置；当所述锁紧件处于所述第一状态，所述第二抵接面间隔设置于所述第一抵接面的上方，所述圆弧面的底端边缘与所述探针抵接；当所述锁紧件处于所述第二状态，沿水平方向：所述切面位于所述阻挡部靠近所述探针的一侧，且所述切面与所述探针间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述锁紧件还包括连接部，所述连接部设置在所述阻挡部的下方，所述连接部与所述安装座螺纹连接，所述连接部的中轴线为所述竖直轴线。

根据本发明的一些实施例，所述安装座设置有安装槽，所述探针的一部分容纳在所述安装槽中，所述安装槽的底壁为所述第一抵接面，当所述锁紧件处于所述第一状态，所述第二抵接面间隔设置在所述第一抵接面的上方。

根据本发明的一些实施例，所述探针包括：固定板，一部分容纳在所述安装槽中，当所述锁紧件处于第一状态，所述固定板被所述第一抵接面和所述第二抵接面夹持；针体，连接于所述固定板，所述针体远离所述固定板的一端用于与晶粒接触。

根据本发明的一些实施例，所述固定板具有针槽，所述针体的一部分容纳在所述针槽中，所述针体的另一部分位于所述针槽之外。

根据本发明的一些实施例，所述固定板具有勾取通孔，所述勾取通孔的至少一部分露出于所述安装槽之外。

根据本发明的一些实施例，所述固定板包括定位凸起，所述安装座具有定位缺口，所述定位缺口连通于所述安装槽，所述定位凸起穿设于所述定位缺口；所述安装槽的侧壁对所述固定板在第一水平方向上进行限位，所述定位缺口的侧壁对所述定位凸起在第二水平方向上进行限位，所述第一水平方向和所述第二水平方向垂直。

根据本发明的一些实施例，所述测试探针模组还包括指示灯，所述指示灯安装于所述安装座的外表。

根据本发明的第二方面实施例的晶粒测试装置，包括：如第一方面实施例所述的测试探针模组，所述探针用于与晶粒的焊盘接触；测试系统，与所述探针电连接，所述测试系统能够通过所述探针向所述晶粒发出电信号并通过所述探针接收来自所述晶粒的电信号。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明一实施例中当锁紧件处于第一状态时的测试探针模组的示意图；

图2为图1中的测试探针的另一角度的示意图(锁紧件处于第一状态)；

图3为图1中的测试探针模组在其锁紧件处于第二状态时的示意图；

图4为图1中的测试探针模组的右视图；

图5为图4中的测试探针模组沿A-A截面的剖视图(锁紧件处于第一状态)；

图6为图3中的测试探针模组的剖视图(锁紧件处于第二状态)；

图7为图1中的锁紧件的示意图；

图8为图1的测试探针模组的爆炸图；

图9为图7中的安装座的示意图；

图10为图1中的测试探针模组检测晶粒时的示意图。

附图标记：

100-测试探针模组，101-探针，102-安装座，103-锁紧件，104-固定板，105-针体，106-勾取通孔，107-指示灯，108-螺纹孔；

201-切面，202-圆弧面，203-针槽，204-竖直轴线；

301-第二抵接面，302-过渡部，303-衔接平面，304-连接部，305-阻挡部；

401-安装槽，402-第一抵接面，403-主体，404-定位凸起，405-连接孔，406-定位缺口，407-三维座，408-螺栓，409-晶粒，410-焊盘。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明一实施例中的测试探针模组100，图1中，测试探针模组100包括探针101、安装座102和锁紧件103。其中，安装座102和锁紧件103能够共同夹持探针101，从而固定探针101。

锁紧件103与安装座102转动连接，锁紧件103具有第一状态和第二状态，图1和图2中锁紧件103处于第一状态，图3中锁紧件103处于第二状态。锁紧件103可以相对于安装座102转动，从而在第一状态和第二状态之间切换。图4为图1中的测试探针模组100的右视图，图5为图4中的测试探针模组100的剖视图，图5中锁紧件亦处于第一状态。在锁紧件103处于第二状态时，测试探针模组100的剖视图则如图6所示(图5和图6所选取的截面相同)。参照图5和图6，安装座102具有第一抵接面402，锁紧件103具有第二抵接面301。如图5所示，当锁紧件103处于第一状态时，第二抵接面301和第一抵接面402均与探针101抵接，且第二抵接面301和第一抵接面402共同夹持探针101；如图6所示，当锁紧件103处于第二状态时，第二抵接面301和第一抵接面402相互错开，第二抵接面301解除对探针101的遮挡，第一抵接面402和第二抵接面301解除对探针101的夹持。

将探针101固定在安装座102上的过程大致如下：先将探针101放到安装座102上，并使探针101与安装座102的第一抵接面402抵接；然后，将锁紧件103与安装座102连接，并将锁紧件103调整至第一状态(如图5所示)，从而使锁紧件103和安装座102直接夹紧探针101。在需要更换探针101的时候，将探针101从安装座102中拆下的过程大致如下：先将锁紧件103调整至第二状态(如图6所示)，解除第二抵接面301和第二抵接面301对探针101的夹持；然后将探针101从安装座102上取出。

现有技术中，探针101是由针夹板和压板共同夹紧的，针夹板和压板通过螺钉进行锁紧。当需要安装探针101时，使用者需要先将探针101放到针夹板上，然后盖上压板，最后再安装螺钉；当使用者需要拆下探针101时，使用者需要先松开螺钉，然后取走压板，最后再从针夹板上取走探针101。

通过对比现有技术和本发明的测试探针模组100可以得知，本发明相当于省去了现有技术中的压板，直接通过锁紧件103和安装座102固定探针101。由于本发明的测试探针模组100省去了压板，探针101的安装步骤中省去了将压板盖住探针101上的操作，探针101的拆卸步骤中也省去了将压板取走的步骤。因此，本发明的测试探针模组100，其探针101的安装或拆卸便捷性较高。

下面再对安装座102、锁紧件103和探针101的具体结构进行说明。

图7示出了本发明一个实施例中的锁紧件103。锁紧件103包括阻挡部305，阻挡部305的底面作为第二抵接面301。相应地，如图5所示，当锁紧件103处于第一状态时，第二抵接面301间隔设置在第一抵接面402的上方；如图6所示，当锁紧件103处于第二状态时，第二抵接面301和第一抵接面402相互错开。参照图7，阻挡部305的侧面包括一个切面201和一个圆弧面202，沿锁紧件103的周向，切面201的两端分别与圆弧面202的两端连接。而且，切面201的底端边缘和圆弧面202的底端边缘均与第二抵接面301的外边缘连接，第二抵接面301的外边缘和阻挡部305的侧面相交而形成一圈棱，棱包括圆弧和笔直的切边。若将锁紧件103相对于安装座102转动的轴线记为“竖直轴线204”(如图5或图6所示)，那么切面201为平面，切面201的法线与竖直轴线204垂直，圆弧面202则环绕竖直轴线204。从俯视角度来看阻挡部305，切面201的顶端边缘相当于一个圆的弦，原弧面的顶端边缘相当于一个圆的外边缘的一部分。

在阻挡部305的侧面包括切面201和圆弧面202的情况下，可以通过改变圆弧面202和切面201相对于探针101的位置，实现锁紧件103与探针101之间的抵接或解除锁紧件103与探针101之间的抵接。具体来说，结合图2和图5，当锁紧件103处于第一状态时，圆弧面202的底端边缘以及第二抵接面301会与探针101抵接。结合图3和图6，当锁紧件103处于第二状态时，在水平方向上(此处具体指左右方向)：切面201位于阻挡部305靠近探针101的一侧，而且切面201与探针101间隔设置。当锁紧件103处于第二状态时，由于切面201与探针101间隔设置，圆弧面202的底端边缘和第二抵接面301都不与探针101抵接。

继续回到图7，在一实施例中，锁紧件103还包括连接部304，连接部304设置在阻挡部305的下方。连接部304与安装座102螺纹连接，相应地，连接部304的中轴线为竖直轴线204(图7中未示出竖直轴线204)。例如，参照图8，安装座102具有连接孔405，连接孔405的孔壁设置有螺纹(螺纹未具体示出)，连接部304的外周面设置有螺纹(螺纹未具体示出)，连接部304设置在连接孔405中。

在上述设置方式下，锁紧件103相当于一个螺钉，其中，阻挡部305相当于螺帽，连接部304相当于螺杆。本实施例是通过连接部304与安装座102之间的螺纹连接，来实现锁紧件103与安装座102之间的转动连接。这种设置的好处在于，当不转动锁紧件103时，由于连接部304和安装座102之间存在螺纹配合，锁紧件103不会上下移动，这样有利于提高锁紧件103的位置稳定性，从而提高探针101的位置稳定性。

参照图7，锁紧件103还包括一过渡部302，过渡部302的顶端与阻挡部305连接，过渡部302的底端与连接部304连接，过渡部302的直径小于阻挡部305的直径但大于连接部304的直径，过渡部302的侧面包括一衔接平面303，衔接平面303的顶端与切面201相连，且衔接平面303与切面201共面。

参照图8，在一实施例中，安装座102设置有安装槽401，探针101的一部分容纳在安装槽401中。安装槽401能够对探针101进行定位，从而提高探针101和安装座102之间的组装便捷性。如图5所示，在设置有安装槽401的情况下，安装槽401的底壁则作为第一抵接面402，在锁紧件103处于第一状态时，第二抵接面301间隔设置在第一抵接面402的上方，第二抵接面301和第一抵接面402沿上下方向夹持探针101。

图8示出了本发明一个实施例中的探针101，探针101包括相互连接的固定板104和针体105。固定板104与安装座102连接，固定板104的一部分容纳在安装槽401中。固定板104竖直设置，固定板104的厚度方向为水平方向。针体105远离固定板104的一端(图8中指针体105的底端)用于与晶粒接触。由于固定板104的面积较大，探针101整体的体积较大，探针101更容易被使用者抓取，这有利于降低探针101从使用者的手中意外掉落的风险，从而方便使用者安装或拆下探针101。

在另一实施例中，探针101可以设置为其他的形状。例如，基于图8所示的探针，探针的固定板104可以替换为一水平杆，水平杆的直径和针体105的最大直径相同，水平杆沿前后方向延伸，针体105的顶端与水平杆的前端连接。这种探针101的体积较小，探针101所需要的安装槽401体积较小，这有利于减小安装座102的体积从而减小测试探针模组100的体积。

下面继续对具有固定板104的探针101进行进一步的介绍。如图8所示，在设置有固定板104的情况下，固定板104可以开设有勾取通孔106。勾取通孔106的至少一部分露出在安装槽401之外，图1至图3所示出的实施例中，在探针101与安装座102组装完成之后，勾取通孔106完全露出在安装槽401之外，勾取通孔106未被安装座102遮挡。勾取通孔106可以让勾取工具穿过，勾取工具未在附图中示出，勾取工具可以钩子，也可以是细长的杆件，还可以是绳索、丝线等。在取走探针101的过程中，使用者可以先让勾取工具穿过勾取通孔106，然后将勾取工具向上抬；在勾取工具上升的过程中，勾取工具会勾住勾取通孔106的顶壁，从而使探针101随勾取工具一同上升。相比于使用者直接用手抓住探针101并将探针101向上拎起，勾取工具与勾取通孔106之间的相互约束有利于降低探针101掉落的风险。因此，在固定板104上设置勾取通孔106方便使用者将探针101从安装座102上取走。

如图3所示，在一实施例中，固定板104设置有针槽203，针体105的一部分容纳在针槽203中，另一部位于针槽203之外。针槽203上下贯通，使用者可以将针体105从针槽203的一端插入到针槽203中，从而将针体105和固定板104组装成探针101。基于同样的固定板104和同样的针体105，使用者可以组装出不同的探针101；其中，不同的探针101之间的区别在于，针体105露出在针槽203之外的部分的长度不同。

在针体105的长度不变的情况下，使用者可以调整针体105露出在针槽203之外的部分的长度，从而调节针体105露出在针槽203之外的部分的刚度。一般来说，针体105露出在针槽203之外的部分的长度越短，针体105位于针槽203中的长度越长，针体105露出在针槽203之外的部分的刚度越强。若针体105与晶粒接触时所需要承受的压力较大，那么可以增大针体105露出在针槽203之外的部分的刚度，从而降低针体105形变失效的风险。使用者可以根据测试过程中针体105可能受到的压力的大小，调节针体105露出在针槽203之外的部分的刚度，以使测试探针模组100能够满足不同的测试需求。

在针体105和固定板104组装完成之后，针体105的外表与针槽203的壁面抵接，针体105与针槽203的壁面之间的摩擦力可以阻碍针体105相对于针槽203滑动。进一步地，为了增强针体105与固定板104之间的连接稳定性，在一些实施例中，针体105与针槽203的壁面之间还可以通过粘接、焊接等方式进行固定。

参照图8和图9，在一实施例中，固定板104还包括定位凸起404，安装座102还具有定位缺口406，定位缺口406连通于安装槽401，定位凸起404穿设于定位缺口。安装槽401的侧壁对固定板104在第一水平方向上进行限位，定位缺口406的侧壁对定位凸起404在第二水平方向上进行限位，其中，第一水平方向和第二水平方向垂直。以图8和图9为例，第一水平方向对应左右方向，第二水平方向对应前后方向，安装槽401的左侧壁面和右侧壁面均与固定板104抵接，从而对固定板104的左右方向上的运动进行限位；定位缺口406的前侧壁面和后侧壁面均与定位凸起404抵接，从而对第二凸起在第二水平方向上进行限位。在测试探针模组100中设置定位凸起404和定位缺口406，可以提高探针101和安装座102之间的定位准确性。

参照图8，固定板104还包括主体403，勾取通孔106和针槽203均开设在主体403上，在锁紧件103处于第一状态时，第二抵接面301和第一抵接面402实际上都与探针101的主体403抵接。主体403设置在安装槽401中，定位凸起404连接在主体403的底部并向下凸出。

如图8所示，固定板104呈平板状，固定板104沿自身厚度方向的两端的端面均为平面(固定板104的左右两侧表面均为平面)。图3中，当锁紧件103处于第二状态时，切面201与固定板104平行；图2中，当锁紧件103处于第一状态时，切面201与固定板104垂直。使用者只需要将锁紧件103旋转90°，便可以使锁紧件103在第一状态和第二状态之间切换。锁紧件103在切换状态的过程中角度变化较小，使用者不需要大幅度地拧动锁紧件103，这亦有利于提高使用者安装或拆卸探针101的便捷性。

但需要说明的是，在另一些实施例中，当锁紧件103处于第二状态时，切面201可以不与固定板104平行，只要切面201与固定板104之间具有间隙即可(在水平方向上具有间隙)；当锁紧件103处于第一状态时，切面201也可以不与固定板104垂直，只要圆弧面202的底端边缘的至少一部分遮盖在固定板104的上方即可。

参照图8，在一实施例中，安装座102还包括指示灯107，指示灯107安装在安装座102上。在晶粒的测试过程中，可能需要多个测试探针模组100并排设置。指示灯107能够发出光线，以便使用者判断测试探针模组100中的探针101是否需要更换，从而降低使用者错误更换探针101的风险。

本发明还提供了一种晶粒测试装置，晶粒测试装置包括测试系统以及上述任一实施例中的测试探针模组100。测试系统与探针101电连接，测试系统能够通过探针101向晶粒409发出电信号并通过探针101接收来自晶粒409的电信号。测试系统可以包括计算机，测试系统可以通过导线与探针101电连接，导线可以连接在固定板104的后端。其中，探针101的固定板104和针体105均为导体，安装座102和锁紧件103可以设置为绝缘体。测试探针模组100与晶粒409接触时的状态如图10所示，晶粒409的顶面具有多个焊盘410，每一个探针101与一个焊盘410接触。

参照图10，在一实施例中，晶粒测试装置还可以包括三轴手动位移台，三轴手动位移台包括一个三维座407，三维座407与安装座102连接，三维座407可以相对于放置晶粒409的平台沿前后方向、左右方向和上下方向运动。例如，安装座102开设有螺纹孔108，安装座102通过螺栓408与三维座407连接。由于测试探针模组100安装在三轴手动位移台上，使用者可以调节三轴手动位移台的三维座407的位置，从而调节探针101的位置，以便探针101的位置与晶粒409的焊盘410的位置相适配。在另一实施例中，测试探针模组100也可以通过电机、气缸等驱动部件进行驱动。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。