一种探针卡、检测装置以及晶圆检测方法与流程

本发明涉及一种微电子测试领域，特别是涉及一种探针卡、检测装置以及晶圆检测方法。

背景技术：

传统的对封装后的光源模组进行检测，此时光源模组已经集成了光源芯片以及相应的光学元件等，对于已经封装后的光源模组进行质量筛选，当检测到光源模组的光学性能或者电学性能等不满足检测标准时，不合格的是包括光源芯片以及光学元件的光源模组，即报废的光源芯片以及光学元件而非仅是光源芯片，检测的成本高，此外，以传统的方式难以实现同时对光源芯片进行光学性能检测以及电学性能检测。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种探针卡、检测装置以及晶圆检测方法，用于解决现有技术中检测的成本高以及难以实现同时对光源芯片进行光学性能检测以及电学性能检测的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种探针卡，包括：

电路板，所述电路板具有一孔洞，具有导电图案；

图像接收组件，设置于所述电路板的第一面，且与所述孔洞对应；

探针组件，设置于所述电路板的第二面；

光学整形元件，设置于所述图像接收组件的一侧。

可选的，还包括用于固定所述光学整形元件的固定元件。

可选的，所述电路板包括第一连接端，与所述导电图案电连接，用于接收电源信号；以及第二连接端，与所述导电图案电连接，用于与所述探针组件连接。

可选的，所述探针组件至少包括导电探针。

可选的，所述图像接收组件以及所述光学整形元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向设置，且所述图像接收组件以及所述光学整形元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向的投影与所述电路板的孔洞重叠。

可选的，所述固定元件包括透明材料，所述固定元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向设置，且所述固定元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向的投影与所述电路板的孔洞重叠。

可选的，所述固定元件包括具有通孔的中空结构，所述固定元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向设置，所述通孔沿着垂直于所述电路板的平面的方向的投影与所述电路板的孔洞重叠。

可选的，所述固定元件将所述光学整形元件固定在所述电路板的第一面。

可选的，所述固定元件将所述光学整形元件固定在所述电路板的第二面。

可选的，所述固定元件将所述光学整形元件嵌设固定在所述电路板的孔洞中。

可选的，所述光学整形元件包括漫射器。

可选的，所述光学整形元件包括衍射光学元件。

可选的，所述光学整形元件包括折射光学元件。

可选的，所述图像接收组件至少包括图像获取模块。

可选的，所述图像接收组件至少包括图像获取模块以及显示模块。

本发明还提供一种检测装置，包括：中央处理模块；与所述中央处理模块连接的存储模块；与所述中央处理模块连接的控制模块；与所述控制模块连接的承载台；与所述控制模块连接的探针卡，其中，所述探针卡包括；电路板，所述电路板具有一孔洞，具有导电图案；图像接收组件，设置于所述电路板的第一面；探针组件，设置于所述电路板的第二面；光学整形元件，设置于所述图像接收组件的一侧；固定元件，设置为固定所述光学整形元件；以及与所述探针卡的所述图像接收组件连接的镜头模块。

可选的，所述图像接收组件以及所述光学整形元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向设置，且所述图像接收组件以及所述光学整形元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向的投影与所述电路板的孔洞重叠。

可选的，所述固定元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向设置，且所述固定元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向的投影与所述电路板的孔洞重叠。

可选的，所述固定元件包括具有通孔的中空结构，所述固定元件沿着垂直于所述电路板的平面的方向设置，所述通孔沿着垂直于所述电路板的平面的方向的投影与所述电路板的孔洞重叠。

本发明还提供一种晶圆检测方法，所述晶圆包括光源芯片，包括以下步骤：

提供一电路板，所述电路板具有一孔洞，具有导电图案以及所述电路板包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端以及所述第二连接端分别于所述导电图案连接，所述第一连接端连接电源信号；将图像接收组件设置于所述电路板的第一面；将探针组件设置于所述电路板的第二面，所述探针组件与所述电路板的所述第二端连接；将光学整形元件设置于所述图像接收组件的一侧；将所述晶圆放置在所述承载台；通过所述探针组件连接所述晶圆上的所述光源芯片；通过所述图像接收组件获取所述光源芯片的光信息图片；通过所述处理器对所述光信息图片进行判断，完成检测。

如上所述，本发明探针卡、检测装置以及晶圆检测方法，通过探针卡的探针组件电接触晶圆上的光源芯片实现对光源芯片的电导通，通过图像接组件以及光学整形元件可以实现对光源芯片的光学性能检测，本发明可以在晶圆级上实现光源芯片的检测以及质量筛选，且可以同时实现对光源芯片进行光学性能检测以及电学性能检测，提高了检测效率降低了生产成本。

附图说明

图1显示为本发明一实施例的探针卡示意图；

图2显示为本发明又一实施例的探针卡示意图；

图3示为本发明另一实施例的探针卡示意图；

图4显示为本发明再一实施例的探针卡示意图；

图5显示为本发明一实施例的探针卡示意图；

图6显示为本发明又一实施例的探针卡示意图；

图7显示为本发明一实施例的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1-6，为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种探针卡，包括：

电路板10，所述电路板10具有一孔洞，具有导电图案；

图像接收组件30，设置于所述电路板10的第一面，且与所述孔洞对应；

探针组件13，设置于所述电路板10的第二面；

光学整形元件20，设置于所述图像接收组件30下方。

本发明的探针卡的探针组件13直接与晶圆40上的光源芯片41的金属接触区411连接并进行检测，若光源芯片41发出光源L，该光源L可以通过光学整形元件20以及电路板10的孔洞到达图像接收组件30，图像接收组件30获得光源信息图片，光源图片信息包括光场形状以及光场强度，后续可以对光源信息图片的各个像素点的灰阶值进行分析，如此便可以实现对光源芯片41的光学性能的判断；可以理解的，若光源芯片41发出光源L，则可以直接判定该光源芯片41为缺陷产品。如此，可以在晶圆40级就是实现对光源芯片41的质量筛选，在晶圆40级就可以直接淘汰不能发出光源L的缺陷光源芯片41以及分辨出光源信息符合合格条件的光源芯片41，可以提前预测针对某光源芯片41进行封装后的光源模组的光学性能；避免了在封装后进行光学性能检测，光源模组的光学性能不达标时，可能需要淘汰光源芯片41以及封装在光源模组的其他模块诸如光学元件等，降低的生产成本，同时提高了封装端的产品良率，避免了不必要的浪费。在某些实施方式中，电路板10可以是印刷电路板。

可以理解的，图1-6中的虚线组成的区域表示孔洞。

在某些实施方式中，上述探针卡还包括用于固定所述光学整形元件20的固定元件21。

在某些实施方式中，所述电路板10包括第一连接端11，与所述导电图案电连接，用于接收电源信号；以及第二连接端12，与所述导电图案电连接，用于与所述探针组件13连接。可以理解的，第一连接端11可以为设置在电路板10上的引脚，用于与电源连接。第二连接端12可以是焊锡，用于为探针组件13提供电信号。

在某些实施方式中，所述探针组件13至少包括导电探针。可以理解的，导电探针包括探针头，通过探针头实现对及晶圆40上的光源芯片41的金属接触区411的电连接；导电探针可以成组出现，当有多组导电探针时，可以实现同时对多个光源芯片41的检测。可以，理解的，每组导电探针的探针头的间距应当满足能实现与一个光源芯片41的金属接触区411顺利连接。

在某些实施方式中，所述图像接收组件30以及所述光学整形元件20沿着垂直于所述电路板10的平面的方向设置，且所述图像接收组件30以及所述光学整形元件20沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。可以理解的，图像接收组件30在光学整形元件20以及电路板10的孔洞的正上方，并且电路板10的孔洞在一组导电探针的探针头的间距的正上方，如此，在对光源芯片41进行检测是，光源芯片41发出的光源L能够顺利到达光学整形元件20以及图像接收组件30。

在某些实施方式中，所述固定元件21包括透明材料，所述固定元件21沿着垂直于所述电路板10的平面的方向设置，且所述固定元件21沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。

在某些实施方式中，所述固定元件21包括具有通孔的中空结构，所述固定元件21沿着垂直于所述电路板10的平面的方向设置，所述通孔沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。

可以理解的，具有通孔的中空结构的所述固定元件21可以是透明的，也可是不透明的在此不做限定。

可以理解的，固定元件21可以是亚克力或者玻璃等透光材料制成的基板，在此不做限制。

在某些实施方式中，光学整形元件20可以直接嵌设在固定元件21的通孔中，嵌设在固定元件21的光学整形元件20设置在所述电路板10的孔洞区域，光学整形元件20可以覆盖并与所述电路板10的孔洞区域重合，或者，设在固定元件21的光学整形元件20与所述电路板10的孔洞在垂直于所述电路板10的平面的方向有一定的距离，但是设在固定元件21的光学整形元件20沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。

在某些实施方式中，所述固定元件21将所述光学整形元件20固定在所述电路板10的第一面。

在某些实施方式中，所述固定元件21将所述光学整形元件20固定在所述电路板10的第二面。

在某些实施方式中，所述固定元件21将所述光学整形元件20嵌设固定在所述电路板10的孔洞中。

可以理解的，光学整形元件20可以通过嵌设在固定元件21的通孔中以实现嵌设固定在所述电路板10的孔洞中，或者光学整形元件20可以通过粘在固定元件21上以实现嵌设固定在所述电路板10的孔洞中，在此不做限定。

可以理解的，在某些实施方式中，光学整形元件20可以通过粘连材料直接粘在所述应刷电路板的孔洞位置，此时，光学整形元件20的需要满足覆盖孔洞的条件，光学整形元件20可以设置在电路板10的两面的任意一面，在此不做限定。

在某些实施方式中，可以通过固定元件21实现将光学整形元件20固定在所述电路板10的孔洞区域，可以将将光学整形元件20固定在所述电路板10的两面的任意一面，在此不做限定。

在某些实施方式中，所述光学整形元件20包括漫射器。

在某些实施方式中，所述光学整形元件20包括衍射光学元件。

在某些实施方式中，所述光学整形元件20包括折射光学元件。

可以理解的，在某些实施方式中，本发明的探针卡可以实现对晶圆40级的光源芯片41的检测，当光源芯片41是垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)时，当垂直腔面发射激光器在很多利用飞行时间(time of flight,TOF)进行3D探测的应用中，需要用到光学整形元件20，此光学整形元件20通常是平顶光束整形漫射器(flat-top diffuser)；对于其他光源例如发光二极管(LED)，或者边发射激光器(edge-emitting laser，EEL)或者垂直腔面发射激光器的光源应用于其他不同领域，可能会需要其他的光学元件，例如光学透镜，衍射光学元件(diffractive optical element,DOE)，折射光学元件(refractive optical element,ROE)等，关于光学整形元件20在此并不做限定。

可以理解的，在某些实施方式中，通过本发明的探针卡实现对某一类特定的光源芯片41进行检测时，探针卡中的光学整形元件20可以与需要封装的光源模组中的光学元件相同；以垂直腔面发射激光器进行为例，当垂直腔面发射激光器在很多利用飞行时间(time of flight,TOF)进行3D探测的应用中，此时需要用到光学整形元件20，此光学整形元件20通常是平顶光束整形漫射器(flat-top diffuser)，即在封装后的光源模组中包括光源芯片41即垂直腔面发射激光器以及光学元件漫射器，则针对此应用条件下的光源芯片41即垂直腔面发射激光器进行检测的探针卡中的光学整形元件20则是漫射器。

在某些实施方式中，通过本发明的探针卡实现对光源芯片41进行检测时，光源芯片41与光学整形元件20的间距可以与最后的封完成后的光源模组中的光源芯片41与光学整形元件20的间距可以相同，如此，在晶圆40级测试时，就可以实现和光源模组工作情况一致的测试条件，晶圆40级测试可以直接预测光源芯片41在光源模组工作情况下的性能。

在某些实施方式中，通过本发明的探针卡实现对光源芯片41进行检测时，光源芯片41与光学整形元件20的间距可以与最后的封完成后的光源模组中的光源芯片41与光学整形元件20的间距可以不同，通过计算测试时光源芯片41和光学整形元件20的距离与封装到最终封装后的光源模组中的光源芯片41与光学元件两者之间的距离的差别，来预测光源新芯片在光源模组工作情况下的性能。

请参阅图3-4，在某些实施方式中，图像接收组件30可以为影像获取装置，诸如图像接收组件30可以仅为CCD相机。

请参阅图5-6，在某些实施方式中，所述图像接收组件30至少包括图像获取模块32以及显示模块31。可以理解，图像接收组件30可以包括一个相机和一显示屏幕。可以理解的，图像接收组件30对光源芯片41的光场形状和光场强度分布进行收集。对于不同的光源芯片41，或者不同的光学元件或者光源模组不同的应用场景，光学性能的判断标准也不同。以垂直腔面发射激光器(VCSEL)结合平顶光束整形漫射器(flat-top diffuser)的应用为例，其光学性能的判断标准为光场强度分布是否符合预期平顶光束整形规格。平顶光束整形的规格可以包括光场的形状，光场沿不同轴向发散角度的大小，光场的均匀程度，光场的窗口效率(window efficiency)等。可以根据实际的需求对判断的标准进行设计。可以通过对图像接收组件30获得的光学信息图像中的各个像素点的亮度级别即灰阶值来判断正在测试的光源芯片41的光场强度的分布。

请参阅图7并结合图1-6，本发明还提供一种检测装置，包括：中央处理模块100；与所述中央处理模块100连接的存储模块110；与所述中央处理模块100连接的控制模块120；与所述控制模块120连接的承载台；与所述控制模块120连接的探针卡140，其中，所述探针卡140包括；电路板10，所述电路板10具有一孔洞，具有导电图案；图像接收组件30，设置于所述电路板10的第一面；探针组件13，设置于所述电路板10的第二面；光学整形元件20，设置于所述图像接收组件30下方；固定元件21，设置为固定所述光学整形元件20；以及与所述探针卡140的所述图像接收组件30连接的镜头模块150。

在某些实施方式中，所述图像接收组件30以及所述光学整形元件20沿着垂直于所述电路板10的平面的方向设置，且所述图像接收组件30以及所述光学整形元件20沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。

在某些实施方式中，所述固定元件21沿着垂直于所述电路板10的平面的方向设置，且所述固定元件21沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。

在某些实施方式中，所述固定元件21包括具有通孔的中空结构，所述固定元件21沿着垂直于所述电路板10的平面的方向设置，所述通孔沿着垂直于所述电路板10的平面的方向的投影与所述电路板10的孔洞重叠。

在某些实施方式中，可将用于判断的光源芯片41的光学信息图片作为标准判断图片存储在存储模块110中，检测装置中的探针组件13直接与晶圆40上的光源芯片41的金属接触区411连接并进行检测，若光源芯片41发出光源L，该光源L可以通过光学整形元件20以及电路板10的孔洞到达图像接收组件30，图像接收组件30获得光源信息图片，光源图片信息包括光场形状以及光场强度，后续中央处理模块100可以对光源信息图片的各个像素点的灰阶值、波长或者强度等进行分析，在此不做具体限定。诸如，中央处理模块100会将实际获得的光源信息图片与存储模块110中的标准判断图片进行对比，具体的，可以对比实际获得的光源信息图片与标准判断图片的各个像素点的灰阶值，若两者的变化不大，即两者的像素点的灰阶值基本相同，则中央处理模块100可以判断测试的光源芯片41为合格产品，亦或者，通过对比实际获得的光源信息图片与标准判断图片的各个像素点的灰阶值，对光源芯片41的光学性能进行级别分类，控制模块120根据中央处理模块100的判断以及分类结果对光源芯片41进行标记。直接在晶圆40级检测筛掉不符合标准的光源芯片41。便可以实现对光源芯片41的光学性能的判断。

可以理解的，本发明提供的探针卡140以及检测装置还可以实现对光源芯片41的电学性能的检测，在对光源芯片41进行检测时，若光源芯片41不能发出光源L，则可以直接判定该芯片为缺陷产品。可以认定该光源芯片41的电学性能不达标。若光源芯片41发出光源，此时可以同时通过探针卡140实现对光源芯片41的电学性能的检测以及通过图像接收组件30和光学整形元件20实现对光源芯片41的光学性能的检测。对光源芯片41的电学性能的检测可以是测试光源芯片41在接通时即发出光源时的伏安特性，具体的可以测试光源芯片41的电流-电压特征曲线来实现电学检测。

在某些实施方式中，检测装置的探针卡140的所述图像接收组件30连接的镜头模块150，镜头模块150可以是显微镜头，可以通过显微镜头来检测光源芯片41中的电路连接，以及检测光源芯片41或者晶圆40上是否有划痕或者颗粒物等其他缺陷，可以对晶圆40的制造进行评估，针对某一制程出现的问题可以及时进行调整。

在某些实施方式中，存储模块110可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

上述的处理模块可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件

本发明还提供一种晶圆40检测方法，所述晶圆40包括光源芯片41，包括以下步骤：提供一电路板10，所述电路板10具有一孔洞，具有导电图案以及所述电路板10包括第一连接端11和第二连接端12，所述第一连接端11以及所述第二连接端12分别于所述导电图案连接，所述第一连接端11连接电源信号；将图像接收组件30设置于所述电路板10的第一面；将探针组件13设置于所述电路板10的第二面，所述探针组件13与所述电路板10的所述第二端连接；将光学整形元件20设置于所述图像接收组件30下方；将所述晶圆40放置在所述承载台；通过所述探针组件13连接所述晶圆40上的所述光源芯片41；通过所述图像接收组件30获取所述光源芯片41的光信息图片；通过所述处理器对所述光信息图片进行判断，完成检测。

如此，可以在晶圆40级就是实现对光源芯片41的质量筛选，在晶圆40级就可以直接淘汰不能发出光源的缺陷光源芯片41以及分辨出光源信息符合合格条件的光源芯片41，可以提前预测针对某光源芯片41进行封装后的光源模组的光学性能；避免了在封装后进行光学性能检测，光源模组的光学性能不达标时，可能需要淘汰光源芯片41以及封装在光源模组的其他模块诸如光学元件等，降低的生产成本，同时提高了封装端的产品良率，避免了不必要的浪费。

可以理解，图像接收组件30可以包括一个相机和一显示屏幕。可以理解的，图像接收组件30对光源芯片41的光场形状和光场强度分布进行收集。对于不同的光源芯片41，或者不同的光学元件或者光源模组不同的应用场景，光学性能的判断标准也不同。以垂直腔面发射激光器(VCSEL)结合平顶光束整形漫射器(flat-top diffuser)的应用为例，其光学性能的判断标准为光场强度分布是否符合预期平顶光束整形规格。平顶光束整形的规格可以包括光场的形状，光场沿不同轴向发散角度的大小，光场的均匀程度，光场的窗口效率(window efficiency)等。可以根据实际的需求对判断的标准进行设计。可以通过对图像接收组件30获得的光学信息图像中的各个像素点的亮度级别即灰阶值来判断正在测试的光源芯片41的的光场强度的分布。

如上所述，本发明探针卡140、检测装置以及晶圆40检测方法，通过探针卡140的探针组件13电接触晶圆40上的光源芯片41实现对光源芯片41的电导通，通过图像接组件以及光学整形元件20可以实现对光源芯片41的光学性能检测，本发明可以在晶圆40级上实现光源芯片41的检测以及质量筛选，且可以同时实现对光源芯片41进行光学性能检测以及电学性能检测，提高了检测效率降低了生产成本。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。