一种封装晶圆阵列微探针全自动测试系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子测试领域，尤其涉及一种封装晶圆阵列微探针全自动测试系统及方法。
【背景技术】
[0002]集成电路(IC)制造是高新技术领域最核心的产业之一。据统计，2014年我国集成电路产量达1035亿块，与2013年相比，增长12.9%，据预测，2015年我国电子信息产业市场容量将达到14万亿元，驱动电子制造技术持续高速高水平发展。IC封装测试业作为IC产业的重要一环，其生存和发展与IC产业息息相关，以确定和评估集成电路元器件功能和性能的过程。
[0003]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，将引发世界半导体技术发展方式的根本性改变。
[0004]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。所以封装晶圆全自动测试的技术路线已引起业界的严重关注。
【发明内容】
[0005]本发明所解决的技术问题在于提供一种测试前不用切割、测试效率高的封装晶圆阵列微探针全自动测试系统及方法。
[0006]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种封装晶圆阵列微探针全自动测试方法，包括如下步骤:
步骤一、运用机器视觉取得晶圆局部位置图像，通过图像处理算法计算晶圆的精密位置；
步骤二、实现微探针阵列与芯片上的微凸点的精确对准，并使微探针阵列和微凸点接触；
步骤三、将芯片的电学性能通过微探针引出来，对其进行分析判断，从而完成对芯片的测试。
[0007]其中，步骤一具体为:通过运动平台使晶圆以及CXD图像传感器运动至事先设定位置，CCD图像传感器获取晶圆局部灰度图像，通过数据传输线传送至电脑，接着图像处理程序对接收的图片进行图像处理，计算出当前晶圆的精确位置以及偏转角度。
[0008]其中，步骤二具体为:再由上位机发出指令，控制运动平台移动相应的距离，同时转动相应的角度，使晶圆中的某块芯片处于CCD视场的正中心，最后根据CCD视场中心和探针卡中心的相对距离将晶圆运动至探针卡下方，控制Z方向运动导轨运动使阵列微探针与晶圆上的微凸点接触。
[0009]其中，步骤三具体为:获取当前的芯片的电学数据，经连接线传输至四线式线材测试机，四线式线材测试机根据事先设定的判定条件判定该芯片是否合格，并最终在电脑中显示出来，在将晶圆上的所有芯片测完之后，整个运动平台将运动至初始位置。
[0010]一种封装晶圆阵列微探针全自动测试系统，包括运动平台、承片台、视觉模块、运动控制卡、探针卡模块、四线式线材测试机和电脑，其中，承片台、视觉模块以及探针卡模块安装在运动平台上，随着运动平台一起运动，运动控制卡控制运动平台的运动，探针卡模块与四线式线材测试机连接，电脑与运动控制卡以及四线式线材测试机连接。
[0011 ] 其中，所述运动平台包括X方向运动导轨、Y方向运动导轨、Z方向运动导轨和旋转平台，其中X方向运动导轨和Y方向运动导轨安装在水平工作台上，Z方向运动导轨安装在一固定于水平工作台上的铝合金支架上，旋转平台安装在X方向运动导轨上，运动导轨的一端都装有一个伺服电机，通过联轴器与运动导轨的丝杠连接，旋转平台则通过一个步进电机来驱动。
[0012]其中，所述承片台包括玻璃盘、支腿、底座、定位片和托盘，底座通过内六角螺栓固定在旋转平台上，可以随着旋转平台一起转动，托盘安装在四个支腿上，玻璃盘则嵌入托盘中，测试前需将晶圆通过定位片固定在玻璃盘上。
[0013]其中，所述视觉模块包括CXD图像传感器和LED环形灯，CXD图像传感器通过传感器支架安装在Z方向运动导轨上，LED环形灯安装在CXD图像传感器上，CXD图像传感器由数据线连接至电脑，LED环形灯通过连接线连接至一光源亮度调节器。
[0014]其中，所述探针卡模块包括阵列微探针、探针盘、探针导向盘、PCB板、插线引脚和铝合金板，阵列微探针安装在探针盘以及探针导向盘内，微探针的一端与PCB板上的凸点接触，插线引脚安装在PCB板上，整个探针卡模块通过铝合金板与外部支架连接，从而安装在Z方向运动导轨上，插线引脚通过导线连接至四线式线材测试机。
[0015]有益效果:本发明可以实现封装晶圆的阵列微探针全自动测试，操作简单，只需操作几个按钮即可实现所有测试过程；测试结果便于观察，测试过程中，既可以通过线材测试机了解晶圆测试情况，也可以通过上位机显示界面了解当前测试的芯片的位置以及测试结果；测试效率以及准确率较高，可以在较短的时间内完成对晶圆的测试。
【附图说明】
[0016]图1为封装晶圆的阵列微探针全自动测试系统的整体布局图。
[0017]图2为探针卡的结构图。
[0018]图3为承片台的结构图。
[0019]图4为封装晶圆的阵列微探针全自动测试系统的流程图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0021]参见图1、图2、图3，封装晶圆的阵列微探针全自动测试系统包括LED光源亮度调节器1、运动平台、承片台5、晶圆6、LED环形灯7、(XD图像传感器8、伺服电机10、探针卡模块11、步进电机12、运动控制卡13、四线式线材测试机14、电脑15。
[0022]本实施例中，运动平台包括X方向运动导轨3、Y方向运动导轨2、Z方向运动导轨9和旋转平台4，其中X方向运动导轨3和Y方向运动导轨2安装在水平工作台上，Z方向运动导轨9安装在铝合金支架上，旋转平台安装在X方向运动导轨3上，运动导轨的一端都装有一个伺服电机10，通过联轴器与运动导轨的丝杠连接，旋转平台4则通过一个步进电机12来驱动。
[0023]本实施例中，承片台5包括玻璃盘26、支腿23、底座22、定位片25和托盘24，底座22通过内六角螺栓固定在旋转平台4上，可以随着旋转平台4 一起转动。托盘24安装在四个支腿23上，玻璃盘26则嵌入托盘24中，测试前需将晶圆6通过定位片25固定在玻璃盘26上。
[0024]本实施例中，视觉模块包括CO) (Charge-coupled Device)图像传感器8和LED环形灯7，CXD图像传感器8安装在Z方向运动导轨9上，LED