一种晶圆片级芯片用微探针封装测试系统

技术领域

本发明属于芯片测试技术领域，具体是一种晶圆片级芯片用微探针封装测试系统。

背景技术

随着集成电路制造面向系统集成，通过硅通孔互连的三维集成封装，能实现多个晶圆叠加封装，具有缩短互连、提高集成度、更多新型功能和快速进入市场的优势，将引发半导体技术发展方式的根本性改变。

针对先进的晶圆级封装，传统的测试手段和IC测试装备，是把封装晶圆切割为单个芯片，再将待测芯片插入探针测试卡座，将仪器的信号源和接口与芯片的引出端连接，测得芯片特性参数。这样测试不但速度慢，而且测试在封装总成本中所占比例越来越高，极大制约了三维集成先进封装产品的发展。如果在封装晶圆划片之前，把晶圆上成千上万个芯片先完成测试再切割，这就大大提高了测试效率。因此，本发明提供了一种晶圆片级芯片用微探针封装测试系统。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种晶圆片级芯片用微探针封装测试系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种晶圆片级芯片用微探针封装测试系统，包括测试模块、规划模块、点位模块、控制模块和服务器；

所述测试模块用于进行芯片的测试，基于芯片检测技术设置对应的探针检测列阵，获取探针检测列阵的工作限制条件，并发送给规划模块；

所述规划模块用于规划晶圆的分割，获得检测芯片集；

所述点位模块用于设置检测芯片集的定位点，并获得对应的定位微探针；

所述控制模块用于控制芯片的检测，具体方法包括：

将检测芯片集输送到测试区，基于图像识别技术实时获取定位点位置和定位微探针位置，根据识别的定位点位置和定位微探针位置进行检测芯片集和探针检测列阵的位置调整，当定位点与对应的定位微探针相对应配合时，控制测试模块对检测芯片进行测试，获得对应的测试数据。

进一步地，规划模块的工作方法包括：

获取封装晶圆图片，对封装晶圆图片进行处理，获得目标图像，在目标图像中标记各个芯片轮廓信息，将目标图像中的芯片标记为待选目标，对目标图像进行分析，获得初始区域，基于初始区域进行待选目标合并，获得目标合并区域，根据目标合并区域进行相应的芯片分割，获得检测芯片集。

进一步地，基于初始区域进行待选目标合并的方法包括：

识别目标图像，以初始区域为基础进行待选目标的优先值计算，将优先值不大于阈值X1的优先值按照从小到大的方式进行排序，获得第一序列，将第一序列排列第一的优先值对应的待选目标标记为合并目标；以合并目标为基准再次计算剩余待选目标的优先值，进行相应的排序，获得第二序列，依此类推，直到计算的优先值没有不大于阈值X1为止，将对应的合并目标和初始区域整合为目标合并区域。

进一步地，以初始区域为基础进行待选目标的优先值计算的方法包括：

获取各个待选目标与初始区域之间的距离，标记为LZi，其中i＝1、2、……、n，n为正整数，i表示待选目标；建立限值分析模型，通过限值分析模型对目标图像进行分析，获得各个待选目标的限制赋值，标记为XZi，根据公式Qi＝b1×LZi+b2×XZi计算优先值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0

进一步地，限值分析模型是基于CNN网络或DNN网络进行建立的。

进一步地，点位模块的工作方法包括：

获取检测芯片集图像，标记检测芯片集图像中各个检测芯片的引出端，获取探针检测列阵图像，标记各个微探针的测试点，将探针检测列阵图像与检测芯片集图像进行相对应，识别对应的目标微探针；截取探针检测列阵图像中的目标微探针图像，对目标微探针图像进行分析，获得对应的定位微探针，并将检测芯片集图像中对应芯片的引出端标记为定位点。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过测试模块、规划模块、点位模块和控制模块之间的相互配合，实现多芯片的同时测试，极大的提高芯片的测试效率，为芯片技术的快速发展提供助力；通过规划模块的设置，实现封装晶圆的智能化分割，为芯片的快速检测提供支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种晶圆片级芯片用微探针封装测试系统，包括测试模块、规划模块、点位模块、控制模块和服务器；

测试模块、规划模块、点位模块和控制模块均与服务器通信连接；

所述测试模块用于进行芯片的测试，基于芯片检测技术设置对应的探针检测列阵，获取探针检测列阵的工作限制条件，并发送给规划模块。

基于芯片检测技术设置对应的探针检测列阵，就是利用现有的芯片检测技术进行探针检测的组合设置，通过探针检测列阵实现多个芯片的同时检测，通过基于现有的芯片检测技术可以实现相应的探针检测列阵设置，因此不进行详细叙述。

探针检测列阵的工作限制条件包括微探针排列方式以及对应芯片的排列形状、检测芯片数量上限等限制条件，用于根据探针检测列阵的工作限制条件进行相应的晶圆分割，避免把晶圆上成千上万个芯片后再进行测试，通过本方式可以实现多个芯片的同时测试，大大提高芯片测试效率。

所述规划模块用于规划晶圆的分割，具体方法包括：

获取封装晶圆图片，对封装晶圆图片进行处理，获得目标图像，在目标图像中标记各个芯片轮廓信息，将目标图像中的芯片标记为待选目标，对目标图像进行分析，获得初始区域，基于初始区域进行待选目标合并，获得目标合并区域，根据目标合并区域进行相应的芯片分割，获得检测芯片集。检测芯片集即为多个检测芯片连接在一起的集合。

对封装晶圆图片进行处理的方式就是利用现有的图像处理进行处理，使得基于现有的图像识别技术可以识别出处理后图像中各个芯片的轮廓信息，如芯片边界、引出端位置等信息。

对目标图像进行分析的方法为：基于神经网络模型建立对应的图像分析模型，通过人工的方式进行目标图像标记，建立训练集，通过训练集进行训练，通过训练成功的图像分析模型对目标图像进行分析，获得初始区域，即对应从哪个芯片对应的区域开始合并。

基于初始区域进行待选目标合并的方法包括：

识别目标图像，以初始区域为基础进行待选目标的优先值计算，将优先值不大于阈值X1的优先值按照从小到大的方式进行排序，获得第一序列，阈值X1是由专家组进行设置的，用于将极大的优先值进行排除排序，将第一序列排列第一的优先值对应的待选目标标记为合并目标；以合并目标为基准再次计算剩余待选目标的优先值，进行相应的排序，获得第二序列，依此类推，直到计算的优先值没有不大于阈值X1为止，将对应的合并目标和初始区域整合为目标合并区域。

以初始区域为基础进行待选目标的优先值计算的方法包括：

获取各个待选目标与初始区域之间的距离，可以是对应中心间的距离，标记为LZi，其中i＝1、2、……、n，n为正整数，i表示待选目标；建立限值分析模型，通过限值分析模型对目标图像进行分析，获得各个待选目标的限制赋值，标记为XZi，根据公式Qi＝b1×LZi+b2×XZi计算优先值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0

限值分析模型是基于CNN网络或DNN网络进行建立的，通过根据探针检测列阵的工作限制条件和目标图像设置训练集，具体的是根据对应的初始区域的位置，结合探针检测列阵的工作限制条件进行设置训练集的，位于可能的探针检测列阵范围外的，即基于初始区域如何排列待选目标都不可能同时和初始区域同时在探针检测列阵下进行测试，因为其超过了对应的探针检测列阵范围，则其限制赋值将会无限放大，再结合对应的待选目标的组合方式进行相应的限制赋值设置，主要设置可能被组合上的待选目标的限制赋值，对于无限放大的待选目标可以随意设置一个极大值，具体的训练集均是通过人工的方式进行建立的。

所述点位模块用于设置检测芯片集的定位点，具体方法包括：

获取检测芯片集图像，标记检测芯片集图像中各个检测芯片的引出端，获取探针检测列阵图像，标记各个微探针的测试点，即通过微探针的测试点与检测芯片的引出端相配合后进行芯片的测试；将探针检测列阵图像与检测芯片集图像进行相对应，识别对应的目标微探针；截取探针检测列阵图像中的目标微探针图像，对目标微探针图像进行分析，获得对应的定位微探针，并将检测芯片集图像中对应芯片的引出端标记为定位点。

将探针检测列阵图像与检测芯片集图像进行相对应，因为根据检测芯片集的不同，并不是探针检测列阵中的每个微探针都会使用到的，因此需要将需要使用到的微探针标记为目标探针，进行相应的图像比对后，基于当前的图像技术可以进行相应的识别标记，因此不进行详细叙述。

对目标微探针图像进行分析的方法为基于神经网络模型建立对应的定位分析模型，通过人工的方式标记对应的训练集进行训练，通过训练成功后的定位分析模型进行分析，获得对应的定位微探针。

所述控制模块用于控制芯片的检测，具体方法包括：

将检测芯片集输送到测试区，测试区就是探针检测列阵对应的检测区域，基于图像识别技术实时获取定位点位置和定位微探针位置，通过现有的图像识别技术进行识别，根据识别的定位点位置和定位微探针位置进行检测芯片集和探针检测列阵的位置调整，当定位点与对应的定位微探针相对应配合时，控制测试模块对检测芯片进行测试，获得对应的测试数据。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。