一种治具及探针卡检测系统

技术领域

本申请涉及探针卡检测应用技术领域，特别涉及一种治具及探针卡检测系统。

背景技术

检验未封装集成电路(IC)芯片的功能及性能参数时常将其置于具有精密机械调节机构的探针台上用探针卡进行测试，这已成为微电子和光电子领域的常规方法。探针卡一般是采用植针方法将众多精细钨丝探针固定于印刷电路板(PCB)上，此探针卡固定到探针台上的精密调节机构上，从探针卡的PCB板上用合适的方法与探针台进行电气连接，测试时再由各个探针的探针针头与待测芯片的对应引出电极端进行连接。

对于探针卡而言，测试芯片时确保其上每一根探针的探针针头与待测芯片的对应电极有可靠的电气连通是完成测试的必要条件，这就要求探针针头在受到芯片按压时不能发生太大偏移，需始终与芯片的对应电极电气连接，因此对各个探针针头在受到芯片按压时是否会发生偏移，以及偏移是否超出容许值要进行检测。而目前对探针卡检测更多的是在探针卡的探针针头未受到按压时做出的，也就是说检测在探针卡未与芯片电气连接时探针针头的理论设计位置与实际出厂位置的偏差，缺少应用于检测探针针头在受压时的偏差是否超出容许值的装置和方法。

发明内容

本申请为了解决上述问题，提供一种治具及探针卡检测系统，设计巧妙、结构简单，通过第一压板对探针针头的按压，以模拟探针卡与芯片连接时探针针头相对于理论设计位置所产生的偏移。同时第一压板容易被射线穿透或有优良透光率，以便利用射线成像技术或高精度相机获取探针针头的变形影像，本申请所采用的技术方案如下：

一种治具，用于夹持探针卡，以使所述探针卡的探针针头受压，包括：

第一载板；

第一压板，所述第一压板与所述第一载板平行且两者能够沿所述第一压板的法向相对移动，所述第一压板用于按压所述探针针头并透过所述第一压板能够观测所述探针针头的变形或位移；观测时，所述探针卡被夹持于所述第一载板和所述第一压板之间，所述第一压板按压于所述探针针头。

通过第一压板对探针针头的按压，以模拟探针卡与芯片连接时探针针头相对于理论设计位置所产生的偏移。同时第一压板容易被射线穿透或有优良透光率，以便利用射线成像技术或高精度相机获取探针针头的变形影像。

在一些实施方式中，所述第一压板是透明的。

当第一压板是透明材质时，射线容易穿透第一压板，不仅可以利用射线成像技术获取探针针头的变形影像，也可以利用高精度相机获取探针针头的变形影像，也就是说以上两种获取探针针头的变形影像的方式可以任一选择。

在一些实施方式中，所述第一压板是透明玻璃。

透明玻璃的透光率好，刚度和强度较大，不易变形，价格便宜，容易获取。

在一些实施方式中，所述第一压板是石英玻璃或苏打玻璃。

在一些实施方式中，所述第一压板与所述探针针头接触的一面设有若干环形标识，观测时，若干所述环形标识的圆心位置与所述探针卡上所述探针针头的理论设计位置相对应。

通过设置环形标识，可对探针针头相对于理论设计位置的偏移量作出分类，当探针针头在对应的环形标识内时，表明探针针头的偏移量未超出容许值，探针卡检测合格，否则则表明探针针头的偏移量超出容许值，探针卡检测不合格。

在一些实施方式中，还包括第二载板，所述第二载板设有第二开窗，所述第一压板平行安装于所述第二载板，观测时，所述第一压板远离所述第二载板的一面按压所述探针针头，所述第二开窗的位置与所述探针针头的位置对应，以能够从所述第二开窗观测所述探针针头的变形或位移。

通过设置第二载板和第二开窗，为高精度相机提供了满足要求的拍摄窗口，便于高精度相机通过第二开窗获取探针针头的变形影像。

在一些实施方式中，所述第一载板、所述第二载板和所述第一压板均设有定位孔，观测时，所述第一载板、所述第二载板和所述第一压板通过所述定位孔与定位销的配合定位三者之间的相对位置。

通过定位孔与定位销的配合，以定位第一载板、第二载板、第一压板三者之间的相对位置，便于治具的快速组装，避免第一压板放偏，有利于第一压板均匀受力，进而使探针卡均匀受力。

在一些实施方式中，还包括若干微距调节装置，所述微距调节装置安装于所述第二载板，所述微距调节装置的移动端适于抵接所述第一压板的边缘，且所述微距调节装置的所述移动端的移动方向垂直于所述第一压板的法向，以能够微调所述第一压板与所述第二载板的相对位置。

通过设置微距调节装置，可对第二载板与第一压板在垂直于第一压板法向上的相对位置进行微调，以使环形标识的圆心位置与探针卡上探针针头的设计位置相对应。

在一些实施方式中，还包括第二压板，所述第二压板平行安装于所述第一载板；所述第一载板设有第一开窗；观测时，所述第二压板位于所述第一载板与所述探针卡之间，所述第二压板刚好与所述探针卡远离所述第一压板的一侧接触，且所述探针卡的位置与所述第一开窗的位置对应，以能够从所述第一开窗观测所述探针卡远离所述第一压板的一侧。

通过设置第二压板和第一开窗，可以利用高精度相机从第一开窗获取探针卡远离第一压板的一侧的影像，特别适用于需要同时观测探针卡两侧探针变形的情况。

另一方面，本申请提供一种探针卡检测系统，包括：图像获取装置、图像加工分析装置及前述的治具；

所述治具用于夹持所述探针卡，以使所述探针卡的所述探针针头受压；

所述图像获取装置用于获取所述探针针头的变形或位移图像；

所述图像加工分析装置用于分析所述探针针头的变形或位移图像，以判断所述探针针头的变形或位移是否超出容许值。

通过设置图像获取装置、图像加工分析装置及前述的治具，可提高探针卡的检测效率，降低检测过程中出错的概率，节省人工，提升企业收益。

本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，至少具有以下有益效果：

1、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，设计巧妙，结构简单，通过第一压板对探针针头的按压，以模拟探针卡与芯片连接时探针针头相对于理论设计位置所产生的偏移。同时第一压板容易被射线穿透或有优良透光率，以便利用射线成像技术或高精度相机获取探针针头的变形影像；

2、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，当第一压板是透明材质时，射线容易穿透第一压板，不仅可以利用射线成像技术获取探针针头的变形影像，也可以利用高精度相机获取探针针头的变形影像，也就是说以上两种获取探针针头的变形影像的方式可以任一选择；

3、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，透明玻璃的透光率好，刚度和强度较大，不易变形，价格便宜，容易获取；

4、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，通过设置环形标识，可对探针针头相对于理论设计位置的偏移量作出分类，当探针针头在对应的环形标识内时，表明探针针头的偏移量未超出容许值，探针卡检测合格，否则则表明探针针头的偏移量超出容许值，探针卡检测不合格；

5、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，通过设置第二载板和第二开窗，为高精度相机提供了满足要求的拍摄窗口，便于高精度相机通过第二开窗获取探针针头的变形影像；

6、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，通过定位孔与定位销的配合，以定位第一载板、第二载板、第一压板三者之间的相对位置，便于治具的快速组装，避免第一压板放偏，有利于第一压板均匀受力，进而使探针卡均匀受力；

7、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，通过设置微距调节装置，可对第二载板与第一压板在垂直于第一压板法向上的相对位置进行微调，以使环形标识的圆心位置与探针卡上探针针头的设计位置相对应；

8、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，通过设置第二压板和第一开窗，可以利用高精度相机从第一开窗获取探针卡远离第一压板的一侧的影像，特别适用于需要同时观测探针卡两侧探针变形的情况；

9、本申请提供的一种治具及探针卡检测系统，通过设置图像获取装置、图像加工分析装置及前述的治具，可提高探针卡的检测效率，降低检测过程中出错的概率，节省人工，提升企业收益。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种治具及探针卡检测系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明：

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的整体结构爆炸示意图；

图3是本申请实施例中探针卡示意图；

图4是本申请实施例中第一压板结构示意图。

附图标号说明：

探针卡1，探针针头2，第一载板3，第二载板4，第一压板5，第二压板6，环形标识7，第二开窗8，第一开窗9，定位孔10，定位销11，微距调节装置12，支撑块13。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本申请相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了能使探针卡的探针针头受压，以模拟探针卡与芯片的连接状态，同时能利用射线成像技术或高精度相机获取探针针头的变形影像，参考说明书附图图1至图3，本申请提供一种治具，用于夹持探针卡1，以使探针卡1的探针针头2受压，包括：

第一载板3；

第一压板5，第一压板5与第一载板3平行且两者能够沿第一压板5的法向相对移动，第一压板5用于按压探针针头2并透过第一压板5能够观测探针针头2的变形或位移；观测时，探针卡1被夹持于第一载板3和第一压板5之间，第一压板5按压于探针针头2。

在本实施例中，通过第一压板5对探针针头2的按压，以模拟探针卡1与芯片连接时探针针头2相对于理论设计位置所产生的偏移。同时第一压板5容易被射线穿透或有优良透光率，以便利用射线成像技术或高精度相机获取探针针头2的变形影像。在本实施例中，射线成像技术优选为X射线成像技术，也可以是其他类射线成像技术，比如α射线、γ射线、β射线等。射线成像技术比较成熟，已经在医疗检测、工业检测等领域中普遍使用，例如X光检测设备、CT(Computed Tomography)设备，目前精度较高的是显微计算机断层扫描仪(显微CT)、三维X射线显微镜，分辨率可达2微米。

在本实施例中，当采用射线成像技术获取获取探针针头2的变形影像时，第一压板5应选用容易被射线穿透的材料，例如塑料，大多数种类的塑料都是用X射线成像的理想材料，值得注意的是，第一压板5应该避免选用容易产生伪影的材料。当利用高精度相机拍摄探针针头2的变形影像时，第一压板5应选用透明材料即透光率较佳的材料，例如透明玻璃、透明塑料，而透明玻璃又可以是石英玻璃或苏打玻璃或低膨胀玻璃等，而透明塑料可以是无色透明有机玻璃。当然，第一压板5也可以是即容易被射线穿透，又是透光率较佳的材料，例如无色透明有机玻璃。在选用透明玻璃时，除了可以满足透光率的要求外，还能满足刚度和强度要求，且不易变形，价格便宜，容易获取。

值得注意的是，在第一压板5按压探针卡1时，为了控制对探针卡1的按压程度，需要在探针卡1周围设置支撑块13或间隙片，通过调整支撑块13的厚度或调整间隙片的厚度，以满足对探针卡1不同按压程度的要求。

值得注意的是，第一压板5与第一载板3之间的相对移动可以通过电动的距离调节装置实现，也可以通过手动的距离调节装置实现。

可以理解的是，探针卡1上有定位点或定位标志或其他定位参照点，当将探针安装于探针卡1时，需要根据探针相对于探针卡1上的定位参照点的理论设计位置来定位并安装探针，也就是说，探针的理论设计位置都是根据定位参照点计算得出的。当获取探针针头2的变形影像(影像包括定位参照点)后，可以借助计算机等辅助设备同时获取所有探针针头2偏移后的三维影像，然后根据探针卡1上的定位参照点建立探针针头2理论设计位置的模型，对比模型与探针针头2偏移后的三维影像之间的偏差，即可获得探针针头2的偏移情况。当在上述模型中或三维影像中同时建立探针针头2的偏移容许值的标识时，可以通过判断三维影像中的探针针头2的偏移是否超出偏移容许值标识，而得知被测试的探针卡1是否满足要求，以上过程可通过显微计算机断层扫描仪(显微CT)、三维X射线显微镜实现，也可利用高精度深度相机实现。

参考说明书附图图1至图4，在一个实施例中，第一压板5与探针针头2接触的一面设有若干环形标识7，观测时，若干环形标识7的圆心位置与探针卡1上探针针头2的理论设计位置相对应。

在本实施例中，可以理解的是，第一压板5上设有定位参照点，定位参照点用于给环形标识7提供位置参照，定位参照点可以是第一压板5上的特征部位，比如板角，也可以是专门设置的定位标识。在对探针卡1按压前，应使环形标识7的圆心位置与探针针头2的理论设计位置相对应，即第一压板5与探针卡1的相对位置要满足要求，可以通过调整第一压板5上的定位参照点与探针卡1上的定位参照点的相对位置来实现。

在本实施例中，通过设置环形标识7，可对探针针头2相对于理论设计位置的偏移量作出分类，当探针针头2在对应的环形标识7内时，表明探针针头2的偏移量未超出容许值，探针卡1检测合格，否则则表明探针针头2的偏移量超出容许值，探针卡1检测不合格。因为环形标识7的存在，可在获取的探针针头2偏移影像中直接观测到环形标识7与探针针头2的相对位置，省去了在探针针头2偏移后的三维影像中建立探针针头2偏移容许值标识的过程，节省了分析时间。在本实施例中，环形标识7可以通过光刻方式形成，也可以通过其他方式形成。

参考说明书附图图1至图2，在一个实施例中，还包括第二载板4，第二载板4设有第二开窗8，第一压板5平行安装于第二载板4，观测时，第一压板5远离第二载板4的一面按压探针针头2，第二开窗8的位置与探针针头2的位置对应，以能够从第二开窗8观测探针针头2的变形或位移。

在本实施例中，通过设置第二载板4和第二开窗8，为高精度相机提供了满足要求的拍摄窗口，便于高精度相机通过第二开窗8获取探针针头2的变形影像,也就是说第二开窗8正对着探针针头2，这样高精度相机获取的影像质量较高，利于对探针针头2偏移的分析。可以理解的是，当第一压板5的厚度满足要求，也就是说第一压板5的厚度能为高精度相机从探针卡1侧面拍摄影像提供足够的空间时，也可以不设置第二载板4和第二开窗8。

参考说明书附图图1至图2，在一个实施例中，第一载板3、第二载板4和第一压板5均设有定位孔10，观测时，第一载板3、第二载板4和第一压板5通过定位孔10与定位销11的配合定位三者之间的相对位置。

在本实施例中，通过定位孔10与定位销11的配合，以定位第一载板3、第二载板4、第一压板5三者之间的相对位置，便于治具的快速组装，避免第一压板5放偏，有利于第一压板5均匀受力，进而使探针卡1均匀受力。

参考说明书附图图1至图2，在一个实施例中，还包括若干微距调节装置12，微距调节装置12安装于第二载板4，微距调节装置12的移动端适于抵接第一压板5的边缘，且微距调节装置12的移动端的移动方向垂直于第一压板5的法向，以能够微调第一压板5与第二载板4的相对位置。

可以理解的是，当利用定位销11定位第一压板5，第一压板5与探针卡1相对位置满足要求时，可以不设置微距调节装置12，但这对定位销11和定位孔10的加工精度要求较高，且在定位销11安装和拆卸过程中会对定位销11和定位孔10造成磨损，影响精度。为了降低加工难度，可以不利用定位销11和定位孔10精准定位，只是利用定位销11和定位孔10初步定位，第一压板5与探针卡1的精确相对位置利用微距调节装置12来实现，通过设置微距调节装置12，可对第二载板4与第一压板5在垂直于第一压板5法向上的相对位置进行微调，以使环形标识7的圆心位置与探针卡1上探针针头2的设计位置相对应。

参考说明书附图图1至图2，在一个实施例中，还包括第二压板6，第二压板6平行安装于第一载板3；第一载板3设有第一开窗9；观测时，第二压板6位于第一载板3与探针卡1之间，第二压板6刚好与探针卡1远离第一压板5的一侧接触，且探针卡1的位置与第一开窗9的位置对应，以能够从第一开窗9观测探针卡1远离第一压板5的一侧。

在本实施例中，通过设置第二压板6和第一开窗9，可以利用高精度相机从第一开窗9获取探针卡1远离第一压板5的一侧的影像，特别适用于需要同时观测探针卡1两侧探针变形的情况。

在一个实施例中，本申请提供一种探针卡检测系统，包括：图像获取装置、图像加工分析装置及前述的治具；

治具用于夹持探针卡1，以使探针卡1的探针针头2受压；

图像获取装置用于获取探针针头2的变形或位移图像；

图像加工分析装置用于分析探针针头2的变形或位移图像，以判断探针针头2的变形或位移是否超出容许值。

在本实施例中，通过设置图像获取装置、图像加工分析装置及前述的治具，可提高探针卡1的检测效率，降低检测过程中出错的概率，节省人工，提升企业收益。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。