[发明专利]一种全自动探针台图像定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路测试装备技术，尤其是一种用于晶圆测试的全自动探针台图像定位系统。

背景技术

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。晶圆测试是集成电路制造的一道重要工序，准确的测试能够及时剔除不良品，减少封装测试成本的浪费，提高产品良好率。探针台是晶圆测试主流设备，与测试机连接后能够自动完成对集成电路的电性能测试。探针台的主要功能是实现晶圆焊盘与探针卡针尖的精密对位，这个过程称为对针过程。现有技术中，探针台的对针方式多为手动对针，即操作工借助显微镜，利用操作杆手动移动载片台，肉眼判断对针的准确程度。人工视觉检查对针效果，效率低且精度不高，同时降低了探针台的自动化程度，不能满足大批量晶圆测试的需求。

如专利公开号为CN103760391A一种内置多探针模块，包括底座，底座上设置电气测试用印刷电路板和焊接位；探针活动设置在底座上，并可根据待测试器件之结构调整探针在底座上的位置排布，这种具有内置多探针模块之探针台，内置多探针模块设置在用于放置待测试器件的卡盘上方，根据待测试器件测试需求，调整内置多探针模块，形成不同类型之探针卡。又如专利公开号为CN104698230A设计的一种半导体芯片测试手动探针台，包括探针台底座、承片台、承片台座、快速寻址机构、锁紧机构及微调机构，锁紧机构由真空吸盘构成，微调机构由连杆、微调导向板、微调手柄、关节轴承、调心轴承构成，真空吸盘与探针台底座的台面为真空锁紧状态时，快速寻址机构被固定锁紧；微调手柄底端和关节轴承连接，微调手柄中部通过调心轴承连接连杆一端，连杆另一端与承片台座连接，拨动微调手柄，调心轴承能在水平面内做360°摆动，并带动连杆在水平面内做任何方向的移动，实现承片台座的微调。

发明内容

本发明的目的是为了解决探针台能够自主完成焊盘与探针的精密对位，以提高探针台的自动化水平，同时减轻操作人员劳动强度的问题，提供一种结构合理，取像快捷准确的全自动探针台图像定位系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种全自动探针台图像定位系统，包括具有相对位移关系的第一相机模块和第二相机模块，以及接受分析第一相机模块和第二相机模块所发出的图像信息的计算机，其特征是所述的第二相机模块在XY平台上做x、y方向直线运动，同时设有与第二相机模块做同步运动的标定块，相对XY平台处于固定位置的控针卡；由第一相机模块完成拍摄晶圆焊盘图像任务；由第二相机模块完成拍摄探针卡针尖图像任务；由标定块来确定第一相机模块与第二相机模块的位置关系。本技术方案利用计算机和光学技术，由第一相机模块和第二相机模块拍摄采集工作对象的图像，将获取的图像与样本图像进行比对，来确定焊盘与针尖的位置；通过控制XY平台运动来带动第二相机模块和载片台沿x-y方向运动，同时控制标定块在标定位和自由位之间运动，以完成图像的采集和相机间的标定。进一步，本方案适应在功能及组成上不同的自动探针测试台，如可编程承片台、探卡/探卡支架、打点器、探边器、操作手柄等，可配置与测试仪（TESTER）相连的通讯接口。结合磁性气浮工作台型自动探针测试台，或采用精密滚珠丝杠副和直线导轨结构的x-y工作台型自动探针测试台可获得更高作业效率、更精准点位的效果。

作为优选，所述的第一相机模块包括第一高倍镜头和第一低倍镜头两种倍率，第一高倍镜头和第一低倍镜头可根据作业需要进行切换。其中，第一低倍镜头视野大但分辨率低，用于快速寻找焊盘；第一高倍镜头视野小但分辨率高，用于精确确定焊盘位置。

作为优选，所述的第二相机模块包括第二高倍镜头和第二低倍镜头两种倍率，第二高倍镜头和第二低倍镜头可根据所拍摄物体分辨率高低的需要进行切换。其中，第二低倍镜头视野大但分辨率低，用于快速寻找控针卡针尖；第二高倍镜头视野小但分辨率高，用于精确确定控针卡针尖位置。

作为优选，所述的标定块包括透光玻璃，并在透光玻璃中心刻有宽度≤0.2mm的十字光标。标定块主要用于第一相机模块与第二相机模块的相对位置标定。随着产品焊接精度要求增大，十字光标的宽度可适时改变。

作为优选，所述的标定块与动力装置相连，在标定位与自由位之间运行。标定时，动力装置带动标定块运动至第二相机模块高倍镜头上方即标定位，第一相机模块高倍镜头和第二相机模块高倍镜头分别获取十字光标的图像，二者间位置关系确定。

作为优选，所述的XY平台设置在基座上，标定块和第二相机模块通过第二相机模块支架与XY平台连接。