探针板卡、探针测试系统以及探针测试方法与流程

1.本公开涉及集成电路测试技术领域，具体而言，涉及一种探针板卡、探针测试系统以及探针测试方法。


背景技术：

2.集成电路测试技术领域属于新一代信息技术产业的核心产业，具有极其重要的战略地位，是推动国民经济和社会信息化发展的最主要的高新技术之一。集成电路，例如晶圆，需要进行各种测试，来检测集成电路的工作性能。


技术实现要素：

3.本公开一些实施例提供一种探针板卡，所述探针板卡包括：
4.电路板，呈平板状；
5.多个针板，分别通过多个可伸缩柱体连接在所述电路板的一侧，所述多个针板中的每一个远离所述电路板的一侧设置有至少一根探针，所述探针沿基本上垂直于所述电路板的方向延伸；以及
6.微控制器，设置在电路板上，配置为控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上伸缩，使得所述多个针板在垂直于所述电路板的方向上可移动。
7.在一些实施例中，所述多个针板均平行于所述电路板，所述多个针板上的所述探针的长度基本相同。
8.本公开一些实施例提供一种探针测试系统，包括：
9.前述实施例所述的探针板卡；
10.探针测试机台，承载所述探针板卡，所述探针测试机台还包括承载台，配置为承载测试部件；以及
11.自动测试机，配置为向所述探针板卡提供测试信号，
12.其中，所述微控制器、探针测试机台以及自动测试机通讯连接，
13.所述测试部件包括规则排布的多个测试区域，每个测试区域内设置有多个测试元件，响应于所述探针板卡执行一次探针探测，所述探针板卡与所述多个测试区域中的一个测试区域相同对准，所述多个针板与所述一个测试区域中的多个测试元件分别对准。
14.本公开一些实施例提供一种探针测试方法，采用前述实施例所述的探针测试系统，所述探针测试方法包括：
15.在平行于所述电路板的平面内移动所述承载台，使得所述探针板卡与需要复测的测试区域对准；
16.基于所述需要复测的测试区域的前次测试结果，调节所述的可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的至少一个针板处于测试位置，其他针板处于空置位置；以及
17.朝向所述探针板卡移动所述承载台使得所述探针板卡对所述需要复测的测试区域执行探针测试。
18.在一些实施例中，基于所述需要复测的测试区域的前次测试结果，调节所述的可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的至少一个针板处于测试位置，其他针板处于空置位置包括：
19.基于所述需要复测的测试区域的前次测试结果，调节所述的可伸缩柱体的伸缩长度，使得前次测试结果为未通过的测试元件对应的针板处于测试位置，前次测试结果为通过的测试元件对应的针板处于空置位置。
20.在一些实施例中，在移动所述承载台，使得所述探针板卡与需要复测的测试区域对准之前，所述探测测试方法还包括：
21.利用探针板卡对测试部件的多个测试区域依次执行探针测试。
22.在一些实施例中，利用探针板卡对测试部件的多个测试区域依次执行探针测试包括：
23.在平行于所述电路板的平面内移动所述承载台，使得所述探针板卡与需要测试的测试区域对准；以及
24.朝向所述探针板卡移动所述承载台使得所述探针板卡对所述需要测试的测试区域执行探针测试。
25.在一些实施例中，利用探针板卡对测试部件的多个测试区域依次执行探针测试之前还包括：
26.控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的伸缩长度以执行对针操作。
27.在一些实施例中，控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的伸缩长度以执行对针操作包括：
28.控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上自最短长度伸长至预定长度；
29.检测所述探针的针尖至所述电路板之间的距离，响应于同一针板中的探针对应的距离不同，探针测试机台发出警报，响应于所述同一针板中的探针对应的距离相同且不同针板中的探针对应的距离不同，调整所述多个可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的探针对应的距离均相同，记录所述多个针板的位置分别作为所述多个针板的测试位置。
30.在一些实施例中，所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的最短长度对应的所述多个针板的位置分别作为所述多个针板的空置位置
31.本公开实施例的上述方案与相关技术相比，至少具有以下有益效果：
32.通过在探针板卡中增设微控制器，使得探针板卡中的多个针板相对于所述电路板的距离可调节，在对测试部件，例如为晶圆完成首次测试后对测试结果为ng的测试元件，例如为芯片单元进行复测时，可以将将需要测试的测试元件对应的针板调节至测试位置，将探针板卡中的其他针板调节至空置位置，以避免同一测试区域中的测试结果为ok的测试元件再次执行探针测试，降低芯片单元报废的概率。
33.采用探针板卡对对测试部件，例如为晶圆执行首次测试前，控制多个针板对应的多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的自最短长度伸长至预定长度，检测探针的针尖至所述电路板之间的距离，调整所述多个可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板
中的探针对应的距离均相同，记录所述多个针板的位置分别作为所述多个针板的测试位置，记录每个针板的测试位置，使得在进行探针复测时，可以将将需要的针板移动至测试位置，将其他针板移动至空置位置，提高测试效率。
附图说明
34.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。在附图中：
35.图1为本公开一些实施例提供的探针板卡的截面结构示意图；
36.图2为本公开一下实施例提供的测试系统的结构示意图；
37.图3为本公开一些实施例提供的探针板卡的仰视图；
38.图4为本公开一些实施例提供的测试部件的结构示意图；
39.图5为本公开一些实施例提供的探针测试方法的流程图；
40.图6为本公开一些实施例提供的探针板卡的截面结构示意图；以及
41.图7为本公开一些实施例提供的探针板卡的截面结构示意图。
具体实施方式
42.为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。
43.在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
44.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
45.应当理解，尽管在本公开实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些不应限于这些术语。这些术语仅用来将区分开。例如，在不脱离本公开实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
46.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
47.相关技术中，晶圆在进行探针测试时，通常需要在探针测试机台(prober)上配合自动测试机(ate，automatic test equipment)来执行测试。自动测试机(ate，automatic test equipment)的测试头例如通过弹簧针连接塔连接探针板卡对放置在探针测试机台
(prober)中的承载台上的晶圆进行探针测试。相关技术中的探针板卡，探针是固定在电路板上的，探针板卡制造完成后，探针针尖与电路板之间的距离是固定的。探针板卡完成一次探针测试通常对应被测晶圆中的一个测试区域中的多个测试单元，即芯片单元。在对晶圆执行完首次测试时，通常需要对测试结果为ng的芯片单元进行重新探针测试，在这种情况下，同一测试区域中的测试结构为ok的芯片单元也会被在再次扎上针痕。
48.随着技术的增长，人们对芯片的可靠性要求越来越高，很多晶圆在进行封装前可能需要3-4道甚至更多道流程测试，如果每道流程重测一次，总共针痕数目都要加倍。而针痕过多，面积过大的话则直接影响到后续封装工序，针痕过多的情况严重者则会造成芯片无法进行后续封装而报废。
49.本公开提供一种探针板卡，所述探针板卡包括：电路板，呈平板状；多个针板，分别通过多个可伸缩柱体连接在所述电路板的一侧，所述多个针板中的每一个远离所述电路板的一侧设置有至少一根探针，所述探针沿基本上垂直于所述电路板的方向延伸；以及微控制器，设置在电路板上，配置为控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上伸缩，使得所述多个针板在垂直于所述电路板的方向上可移动。通过在探针板卡中增设微控制器，使得探针板卡中的多个针板相对于所述电路板的距离可调节，在对测试部件，例如为晶圆完成首次测试后对测试结果为ng的测试元件，例如为芯片单元进行复测时，可以将将需要测试的测试元件对应的针板调节至测试位置，将探针板卡中的其他针板调节至空置位置，以避免同一测试区域中的测试结果为ok的测试元件再次执行探针测试，降低芯片单元报废的概率。
50.本公开还提供一种探针测试方法，所述探针测试方法包括：在平行于所述电路板的平面内移动所述承载台，使得所述探针板卡与需要复测的测试区域对准；基于所述需要复测的测试区域的前次测试结果，调节所述的可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的至少一个针板处于测试位置，其他针板处于空置位置；以及朝向所述探针板卡移动所述承载台使得所述探针板卡对所述需要复测的测试区域执行探针测试。采用探针板卡对测试部件，例如为晶圆执行首次测试前，控制多个针板对应的多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的自最短长度伸长至预定长度，检测探针的针尖至所述电路板之间的距离，调整所述多个可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的探针对应的距离均相同，记录所述多个针板的位置分别作为所述多个针板的测试位置，记录每个针板的测试位置，使得在进行探针复测时，可以将将需要的针板移动至测试位置，将其他针板移动至空置位置，提高测试效率。
51.下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。
52.图1为本公开一些实施例提供的探针板卡的截面结构示意图。如图1所示，本公开一些实施例提供一种探针板卡100,所述探针板卡100包括电路板10、多个针板20以及微控制器40。
53.电路板10，例如为印刷电路板，呈平板状，其形状例如为矩形、圆形等。多个针板20分别通过多个可伸缩柱体30连接在所述电路板10的一侧，所述多个针板20中的每一个远离所述电路板10的一侧设置有至少一根探针21，所述探针21沿基本上垂直于所述电路板10的方向延伸。如图1所示，电路板10面向针板20的一侧设置有连接板件11，多个针板20分别通过多个可伸缩柱体30连接在所述电路板10的连接板件11上，在他实施例中，连接板件11可
以省略，多个针板20分别通过多个可伸缩柱体30连接在所述电路板10面向所述针板20的表面上。
54.微控制器40设置在电路板10上，配置为控制所述多个可伸缩柱体30在垂直于所述电路板10的方向上伸缩，使得所述多个针板20在垂直于所述电路板10的方向上可移动。如图1所示，微控制器40设置在电路板10面向针板20的一侧上，在其他实施例中，为控制器40还可以设置在电路板10远离所述针板20的一侧上。
55.通过在探针板卡中增设微控制器，使得探针板卡中的多个针板相对于所述电路板的距离可调节，在对测试部件，例如为晶圆完成首次测试后对测试结果为ng的测试元件，例如为芯片单元进行复测时，可以将将需要测试的测试元件对应的针板调节至测试位置，将探针板卡中的其他针板调节至空置位置，以避免同一测试区域中的测试结果为ok的测试元件再次执行探针测试，降低芯片单元报废的概率。
56.在一些实施例中，所述多个针板20均平行于所述电路板10，所述多个针板20上的所述探针21的长度基本相同。以便于多个针板20位于测试位置时，多个针板20对应的可伸缩柱体30伸缩的长度相同，便于控制。同一针板20上的探针的长度是相同的，以保证可以对同一测试元件执行探针测试，当同一针板20上的探针的长度不同时，该针板可以发生损坏，需要维修或替换针板。
57.图2为本公开一下实施例提供的测试系统的结构示意图，如图2所示，本公开提供一种探针测试系统1000，探针测试系统1000包括前述实施例中的探针板卡100、探针测试机台400以及自动测试机200。
58.探针测试机台400承载所述探针板卡100，所述探针测试机台400还包括承载台410，承载台410配置为承载测试部件500，例如晶圆。自动测试机200配置为向所述探针板卡提供测试信号，具体地，自动测试机200的测试头210通过弹簧针连接塔300连接执行探针测试的探针板卡100，对位于探针测试机台400的测试腔中由承载台410承载的晶圆500执行探针测试。所述微控制器40、探针测试机台400以及自动测试机200通讯连接。具体地，例如探针测试机台400可以将测试部件500，例如晶圆的整体测试结果传输给微控制器40以及自动测试机200，使得微控制器40可以在进行复测时调整探针板卡100上各针板20的状态，使得需要进行复测的测试元件对应的针板20调整至测试位置。
59.图3为本公开一些实施例提供的探针板卡的仰视图，图4为本公开一些实施例提供的测试部件的结构示意图。为了清楚的表明探针板卡在探针测试时与测试元件的位置对应关系，以探针板卡100包括2
×
2个针板20，每个针板20上具有2
×
2根探针，相应的测试部件，例如晶圆包括2
×
2个测试区域，每个测试区域具有2
×
2个测试单元，来进行举例说明。
60.如图4所示，所述测试部件500包括规则排布的多个测试区域510，例如为2
×
2(即2行2列排布)的测试区域，每个测试区域510内设置有多个测试元件511，例如为芯片单元，数量例如为2
×
2个。
61.在采用图3中的探针板卡对图4中的测试部件500之间探针测试时，需要执行四次探测测试，每次对测试部件500中的一个测试区域510执行探针测试，按照预定顺序历遍所述探测部件500的四个测试区域510。
62.响应于所述探针板卡执行一次探针探测，所述探针板卡500与所述多个测试区域510中的一个测试区域相同对准，所述多个针板20与所述一个测试区域中的多个测试元件
511分别对准。具体地，每个针板20上的多条探针21分别与对应测试元件511上的多个测试垫5111分别对准，在执行探测测试时，每个针板20上的多条探针21分别扎入对应测试元件511上的多个测试垫5111中以完成测试。
63.本领域技术人员可以理解的是，上述实施例中仅仅是为了说明探针板卡及其上的针板与测试部件及其上的测试区域以及测试元件之间的对应关系，探针板卡上针板的数量及排布以及每个针板上的探针数量可以根据实际需要设计，相对应的，测试部件，例如为晶圆上的测试区域以及各测试区域中的测试元件，例如芯片单元的排布及数量与探针板卡上针板的数量及排布以及每个针板上的探针数量相匹配。
64.图5为本公开一些实施例提供的探针测试方法的流程图，如图5所示，本公开一些实施例提供一种探针测试方法，采用前述实施例中所述的探针测试系统1000，所述探针测试方法包括以下步骤：
65.s105：在平行于所述电路板的平面内移动所述承载台，使得所述探针板卡与需要复测的测试区域对准；
66.在完成测试部件，例如为晶圆的整体探针测试后，基于获得的测试结果，确定需要进行复测的测试元件，例如为前次测试结果为ng的测试测元件，例如为芯片单元，需要进行复测的测试元件所在的测试区域为需要进行复测的测试区域。在执行复测时，承载台410携带着测试部件500在平行于电路板10的平面内移动，使得探针板卡100与需要复测的测试区域对准。
67.s107：基于所述需要复测的测试区域的前次测试结果，调节所述的可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的至少一个针板处于测试位置，其他针板处于空置位置；
68.在一些实施例中，步骤s107具体包括：基于所述需要复测的测试区域的前次测试结果，调节所述的可伸缩柱体的伸缩长度，使得前次测试结果为未通过的测试元件对应的针板处于测试位置，前次测试结果为通过的测试元件对应的针板处于空置位置。
69.具体地，本实施例中需要对前次测试结果为ng的测试元件进行复测，在该测试元件所在的测试区域中，区分前次测试结果为ng的测试元件以及前次测试结果为ok的测试元件。针对同一测试区域中测试结果不同的测试元件，例如为芯片单元调节其相应的针板20与电路板10支架之间的距离。具体通过调节针板20对应的可伸缩柱体30的伸缩长度来实现。在进行复测的测试区域中，前次测试结果为未通过，即为ng的测试元件对应的针板20调整至测试位置，前次测试结果为通过，即为ok的测试元件对应的针板20调整至空置位置。测试位置和空置位置的具体确定将在后续详细描述。
70.图6为本公开一些实施例提供的探针板卡的截面结构示意图，如图6所示，探针板卡100例如为处于执行重测的情形，部分针板20处于测试位置，部分针板20处于空置位置。
71.s109：朝向所述探针板卡移动所述承载台使得所述探针板卡对所述需要复测的测试区域执行探针测试。
72.具体地，承载台410携带测试部件500，例如为晶圆朝向探针板卡移动，使得探针板卡100对需要复测的测试区域执行探针测试，即位于测试位置的针板20上的探针扎入需要复测的测试元件、例如芯片单元中，例如为扎入测试元件的测试垫5111中。而位于空置位置的针板20上的探针与相对应的该测试区域中的其他测试元件无接触。
73.如此，在对测试部件，例如为晶圆完成首次测试后对测试结果为ng的测试元件，例
如为芯片单元进行复测时，可以将将需要测试的测试元件对应的针板调节至测试位置，将探针板卡中的其他针板调节至空置位置，以避免同一测试区域中的测试结果为ok的测试元件再次执行探针测试，降低芯片单元报废的概率。
74.在一些实施例中，步骤s105之前，所述探测测试方法还包括以下步骤：
75.s103：利用探针板卡对测试部件的多个测试区域依次执行探针测试。
76.具体地，步骤s103包括以下步骤：
77.s1031：在平行于所述电路板的平面内移动所述承载台，使得所述探针板卡与需要测试的测试区域对准；
78.具体地，在前次探测测试，例如为首次探测测试时，承载台410携带着测试部件500在平行于电路板10的平面内移动，使得探针板卡100与待测的测试区域对准。
79.s1033：朝向所述探针板卡移动所述承载台使得所述探针板卡对所述需要测试的测试区域执行探针测试。
80.具体地，承载台410携带测试部件500，例如为晶圆朝向探针板卡移动，使得探针板卡100对需要测试的测试区域执行探针测试，此时，探针板卡100上的针板20均位于测试位置，其上的探针对应扎入相应的测试元件、例如芯片单元中，例如为扎入测试元件的测试垫5111中。来实现该测试区域中测试元件的探测测试。
81.待上述测试区域中的测试元件的探针测试结束后，承载台410携带测试部件500，例如为晶圆远离探针板卡而移动，使得针板20上的探针脱离相应的测试元件，随后移动承载台410，使得探针板卡与需要测试的下一测试区域对准，并执行探针测试，即对下一测试区域执行步骤s1031以及s1033，直至历遍所有测试区域。
82.在一些实施例中，如图5所示，在步骤s103之前，所述探测测试方法还包括以下步骤：
83.s101：控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的伸缩长度以执行对针操作。
84.步骤s101具体包括以下步骤：
85.s1011：控制所述多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上自最短长度伸长至预定长度。
86.具体地，在执行晶圆的整体探针测试前，微控制器40控制探针板卡100上的多个针板200对应的多个可伸缩柱体300在垂直与电路板10的方向上自最短长度伸长至预定长度。预定长度例如为1～3cm，例如为2cm。使得各针板20朝向远离所述电路板10方向移动，以便于后续调整确定测试位置。
87.s1013：检测所述探针的针尖至所述电路板之间的距离，响应于同一针板中的探针对应的距离不同，探针测试机台发出警报，响应于所述同一针板中的探针对应的距离相同且不同针板中的探针对应的距离不同，调整所述多个可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的探针对应的距离均相同，记录所述多个针板的位置分别作为所述多个针板的测试位置。
88.具体地，探针测试机台利用图像测距、激光测距等测距方式监测各针板20上的探针21的针尖至所述电路板10的距离。具体地，对各针板20上的各探针的针尖至所述电路板10的距离均进行探测。同一针板20上，探针对应的距离应当相同，即探针针尖应当位于同一
平面上。本公开中，探针对应的距离指的是该探针针尖至所述电路板的距离。若同一针板20上探针对应的距离不同，则该针板20不能对处于平面状态的测试元件之间探针测试，探针测试机台400发出警报，提醒用户采取相应措施，例如更换不合格的针板20。
89.在各针板均满足其上的探针对应的距离相同时，监测不同针板20上的探针对应的距离是否相同，探针板卡100在执行对于测试区域的整体探针探测时，探针板卡100上个各针板20上的探针针尖需要位于同一平面上，以完成整个测试区域510内的多个测试元件511的同步测试。若同一针板中的探针对应的距离相同不同针板20中的探针对应的距离不同，则通过微处理器40调整所述多个可伸缩柱体30的伸缩长度，使得所述多个针板中的探针对应的距离均相同。例如，由于所有的可伸缩柱体30在步骤s1011中均处于预定长度，可以选择大多数的探针对应的距离相同的针板保持固定，微调与探针对应的距离处于异常的针板，使得所有针板中的探针对应的距离均相同。此时微控制器40记录各针板的位置分别作为它们的测试位置，以便于后续执行复测时，微控制器40可以直接控制需要执行探针测试的针板移动至相应的测试位置。
90.图7为本公开一些实施例提供的探针板卡的截面结构示意图，如图7所示，探针板卡100例如为处于执行测试部件，例如晶圆进行整体测试的情形，所有针板20均处于测试位置。
91.如此，采用探针板卡对测试部件，例如为晶圆执行首次测试前，控制多个针板对应的多个可伸缩柱体在垂直于所述电路板的方向上的自最短长度伸长至预定长度，检测探针的针尖至所述电路板之间的距离，调整所述多个可伸缩柱体的伸缩长度，使得所述多个针板中的探针对应的距离均相同，记录所述多个针板的位置分别作为所述多个针板的测试位置，记录每个针板的测试位置，使得在进行探针复测时，可以将将需要的针板移动至测试位置，将其他针板移动至空置位置，提高测试效率。
92.在一些实施例中，所述多个可伸缩柱体30在垂直于所述电路板的方向上的最短长度对应的所述多个针板20的位置分别作为所述多个针板20的空置位置。例如如图1所示，所有针板均处于空置位置。
93.在其他实施例中，空置位置还可以选取其他位置，例如为可伸缩柱体30相对最短长度伸长0.1～3.0mm的位置，作为针板20的空置位置，只需要保证针板20处于空置位置时，其相对于的测试元件不会被探针扎入。
94.最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用举例的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
95.以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。