CN114200179B - 晶圆自动测试系统的开放式测试头 - Google Patents

Abstract

一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，系由固定支架辅助，将弹簧针介面模组及仪器机箱设置于晶圆自动探针台上方，快速建构一种无机柜的晶圆自动测试系统，既可缩减晶圆自动测试系统的重量与体积，节省厂房空间使用，且仪器机箱可以近距离电连接弹簧针介面模组，这样能够缩短测试讯号线的长度，有助于提升测试仪器的性能表现。此开放式测试头，可以摆脱习知封闭式测试头的机壳束缚，改善自动测试系统的散热，并且可以降低晶圆自动测试系统的研发成本，也更容易进行自动测试系统的硬体维护与功能扩充升级。

Description

晶圆自动测试系统的开放式测试头

技术领域

本发明为一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，透过固定支架的辅助，将弹簧针介面模组及仪器机箱设置于晶圆自动探针台的上方，以开放式的组合方式，快速建构一种无机柜的晶圆自动测试系统，不但可以加快晶圆自动测试系统的研发速度，降低研发成本，也能够缩减晶圆自动测试系统的占地面积，提高厂房的空间使用效率。

背景技术

随着半导体与光电产业技术的持续不断进步，产品电路中的元件数量越来越多，在半导体或光电产业的元件参数或可靠度的测试分析领域，必须取得更大量的测试资料来进行更准确的分析，因此需要购置更大量的自动测试机，以获取足够的测试产能。但是工厂测试产线或实验室的空间有限，难以持续规划更多空间来设置自动测试机，因此如何能提升单位时间与有限空间内的测试产能，就是一个重要的课题。

参阅图13，关于晶圆自动测试系统的习用，主要有两种形式，其一是「封闭式测试头」，把重要的测试硬体资源全部放入一个封闭式的一测试头机壳701内，并且将该测试头机壳701安装设置于一晶圆自动探针台70上方。这种「封闭式测试头」所使用的测试硬体资源，通常为原厂独家研发的特殊硬体，因此容易成为封闭固化的系统，还必须受制于封闭式的该测试头机壳701的约束，因此「封闭式测试头」容易缺乏升级扩充的弹性，且成本与售价高昂。此外，由于所有测试硬体资源几乎全部放入一个封闭式机壳内，就必须设法解决大量硬体聚集在该测试头机壳701内的散热问题，于是需要增设强力的散热风扇，但是这容易导致噪音振动与耗能，甚至需要使用昂贵复杂的水冷式散热，造成更多的困扰不便。

参阅图14，另一种习用的晶圆自动测试系统是采用「仪器机柜」，可以在一仪器机柜711内部搭配各种厂牌的仪器设备，并将仪器设备电连接于一晶圆自动探针台71上方的一弹簧针介面72，此「仪器机柜」具有良好的组合弹性与扩充升级能力，而且其开放式架构也使得硬体设备比较容易进行调校与维修，但是其缺点在于该仪器机柜711占用空间较大，而且通常必须透过很长的讯号线，例如：讯号线总长度甚至需要4～5公尺，才能够电连接至晶圆待测物，因而造成某些测试性能方面的限制。虽然有仪器厂商已研发出小型化与模组化的仪器设备，例如：PXI模组化仪器，能够在仪器机柜中放置更多的仪器设备，提升空间使用效率；但是仍然必须面临着电连接至晶圆待测物的讯号线太长这个很典型的问题。

为了能够克服两种习知的缺点，创作人经过积极思考，原型试验及改善，研发出晶圆自动测试系统的开放式测试头，可解决习用的诸多缺失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，其结构简单，操作方便，能克服现有技术的缺陷，可以加快晶圆自动测试系统的研发速度，降低研发成本，也能够缩减晶圆自动测试系统的占地面积，提高厂房的空间使用效率。

为实现上述目的，本发明公开了一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于包括：

一晶圆自动探针台，包含一升降机构并设置一固定支架；

一弹簧针介面模组，设置于该固定支架；及

至少一仪器机箱，设置于该固定支架，且该仪器机箱位于该弹簧针介面模组上方，该仪器机箱电连接该弹簧针介面模组；

由此，可以透过该固定支架的辅助，将该仪器机箱及该弹簧针介面模组分别设置于该晶圆自动探针台上方，因此该仪器机箱的下端面不需要承受该弹簧针介面模组的重量，且更容易进行仪器机箱的散热优化。

其中，该弹簧针介面模组与该仪器机箱分别设置至少一转接支架连接该固定支架。

还公开了一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于包括：

一晶圆自动探针台，包含一升降机构并设置一固定支架；

一承载装置，底部设有一容置空间，顶部设有一撑抵结构，该承载装置设置于该固定支架；

一弹簧针介面模组，设置于该容置空间，及

至少一仪器机箱，设置于该撑抵结构顶部，且该仪器机箱电连接该弹簧针介面模组；

由此，可以透过该固定支架和该承载装置的辅助，将该仪器机箱及该弹簧针介面模组分别设置于该晶圆自动探针台上方，因此该仪器机箱的下端面不需要承受该弹簧针介面模组的重量，且更容易进行仪器机箱的散热优化。

其中，该撑抵结构上方设置多个仪器机箱及至少一电源分配单元机箱，该些仪器机箱电连接该电源分配单元机箱。

其中，该承载装置的容置空间设有一阻隔结构。

其中，该阻隔结构凹设形成一收线槽。

其中，该承载装置的侧边设有一管线固定结构。

其中，该承载装置的侧边设有一挡板。

其中，该弹簧针介面模组的底面为一体成型或分离式设置一弹簧针塔。

其中，各仪器机箱的排列堆迭以水平、垂直、斜置或上述任意组合。

透过上述弹性组合的概念，可以直接运用市场上既有的仪器设备快速建构晶圆自动测试系统，就能够减少研制客制化特殊零件，大幅跳脱传统自动测试系统的研发模式，加快晶圆自动测试系统的开发时程，在成本方面更具竞争力，也更容易组建「无机柜(Cabinet-less)」自动测试系统，缩减晶圆自动测试系统的占地面积，以提升空间场地的使用效率。另外，该仪器机箱系设置于邻近该弹簧针介面模组的位置，可以大幅缩短讯号线的长度，有助于提升测试仪器的性能表现。

对于自动测试系统的设备用户而言，本发明的一种晶圆自动测试系统的开放式测试头具有很大的扩充升级弹性，只要调整或更换部分组成单元，就可以支援大部分的新测试需求，不必汰换整套自动测试系统，可以运用市场上既有的仪器设备，避免完全受制于传统的晶圆自动测试系统的设备原厂的特殊硬体零件，进而提升晶圆自动测试领域的创新发展动能，创造出更多的经济效益。

除了上述优点，本发明的一种晶圆自动测试系统的开放式测试头不需要将测试硬体全部封装包覆于一个封闭式的测试头机壳内，因此可以节省测试头机壳所导致的相关研制成本，而且摆脱了测试头机壳的束缚，也比较容易进行硬体维修及升级扩充；此外，开放式测试头的散热更良好，可以不必额外再设置更多散热风扇，因而更节能省电，也减少散热风扇所造成的噪音振动或电磁杂讯干扰，有助于晶圆精密量测。

附图说明

图1为本发明第一实施例的立体示意图。

图2为本发明使用转接支架的第二实施例的立体示意图。

图3为本发明使用承载装置的第三实施例的立体示意图。

图4为本发明仪器机箱及弹簧针介面模组设置于承载装置的立体示意图。

图5为图4的立体分解示意图。

图6为图5弹簧针介面模组的另一视角的立体示意图。

图7为本发明第四实施例的立体示意图。

图8为两个仪器机箱结合电源分配单元机箱的立体示意图。

图9为图8的立体分解示意图。

图10为图9承载装置的另一视角的立体示意图。

图11仪器机箱于垂直方向散热的气流示意图。

图12仪器机箱于水平方向散热的气流示意图。

图13为习用的封闭式测试头的立体示意图。

图14为习用的仪器机柜的立体示意图。

具体实施方式

参阅图1为本发明的第一实施例，系揭露一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，包括一晶圆自动探针台10、一弹簧针介面模组20及至少一仪器机箱30，该晶圆自动探针台10包含一升降机构12并设置一固定支架14；该弹簧针介面模组20设置于该固定支架14；该仪器机箱30设置于该固定支架14，且该仪器机箱30系位于该弹簧针介面模组20上方，该仪器机箱30电连接该弹簧针介面模组20，形成一个无机柜的晶圆自动测试系统，亦即不必在该晶圆自动探针台10周边设置体积庞大的仪器机柜，有助于节省测试产线或实验室的有限空间，而且该仪器机箱30非常靠近该弹簧针介面模组20，可以大幅缩减讯号线材的长度，避免线材太长所造成的讯号衰减或劣化，有助于提升自动测试系统的性能。

参阅图2为本发明的第二实施例，若该弹簧针介面模组20或该仪器机箱30的尺寸与该晶圆自动探针台10不匹配时，可分别于该弹簧针介面模组20与该仪器机箱30设置至少一转接支架40，再透过各该转接支架40连接至该晶圆自动探针台10的该固定支架14，以达到固定结合的目的。另外，透过各该转接支架40的辅助，可增加该仪器机箱30与该固定支架14之间的散热空间，提升该仪器机箱30的稳定性与使用寿命。

参阅图3～图6为本发明的第三实施例，揭露一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，包括一晶圆自动探针台10、一承载装置42、一弹簧针介面模组20及至少一仪器机箱30，该晶圆自动探针台10包含一升降机构12并设置一固定支架14，该承载装置42底部设有一容置空间421，该承载装置42顶部设有一撑抵结构422，该承载装置42设置于该固定支架14，且以该承载装置42作为基础结构，将该弹簧针介面模组20设置于该容置空间421，以及将该仪器机箱30水平摆放设置于该撑抵结构422顶部，且该仪器机箱30电连接相关讯号线(图未示)至该弹簧针介面模组20，即可完成开放式测试头的基本组装，上述的开放式测试头并未采用封闭式的测试头机壳来封装所有测试硬体，因此不必大费周章的设计制造一个封闭式的测试头机壳或是设法解决封闭式测试头机壳内部的散热问题，于是研发成本自然可以降低，而且能够更快速的完成晶圆自动测试系统的研发。

由上述结构，可以使得该仪器机箱30的设置邻近该弹簧针介面模组20，因此可以大幅缩短两者之间的讯号线长度，有助于提升自动测试系统的测试性能，还可以降低讯号线材成本。由于本发明采用开放式测试头的架构，因此该转接支架40及该承载装置42都可以依照实际应用来进行适度的尺寸调整，以达到理想的机箱间距与散热条件，且开放式架构有利于该弹簧针介面模组20及该仪器机箱30可以各自分离拆换，容易进行维修保养或升级汰换。

继续参阅图6，揭露该弹簧针介面模组20的底面为一体成型或分离式设置一弹簧针塔201，若该弹簧针塔201为分离式设置，则可方便进行拆换或调整安装方位。

参阅图7～图10为本发明的第四实施例，揭露若使用多个仪器机箱30，可以另外配置至少一电源分配单元机箱50，图中系举例二该仪器机箱30以垂直摆放固定于该承载装置42上，于各该仪器机箱30之间设置该电源分配单元机箱50，且该些仪器机箱30电连接该电源分配单元机箱50，该电源分配单元机箱50的设置有助于提供更完善的用电安全机制，可进一步提升开放式测试头的机能完整性与系统成熟度。

上述中，该些仪器机箱30并不限定只能使用两个，该电源分配单元机箱50亦不限定只能使用一个，系可根据使用者的功能需求来扩充该些仪器机箱30及该电源分配单元机箱50的数量。

继续参阅图9及图10，该承载装置42的该容置空间421设有一阻隔结构423，该阻隔结构423凹设形成一收线槽424，且该承载装置42前后侧边分别设有一管线固定结构425及一挡板426，该挡板426设置于该承载装置42侧边系以不影响散热及维修便利性为原则；该收线槽424能收纳线材；该管线固定结构425能提供管线穿伸，用以限制管线位移范围，避免管线乱晃或脱落，进而提升系统安全可靠性，该挡板426则能减少线材外露，除了提升系统的简洁美观之外，亦能减少线材晃动。

参阅图11，系揭露该些仪器机箱30于垂直方向散热的气流示意图，其中一该仪器机箱30热气向下方排出散逸，另一该仪器机箱30则是将热气向上方放排出。透过该承载装置42底部设置的该阻隔结构423能够阻挡排放的热气于该承载装置42中心产生回流短路效应，以加强散热效果。

参阅图12，系揭露该些仪器机箱30于水平方向散热的气流示意图，热气能从该些仪器机箱30的侧边排气孔散逸。

于上述中的各该仪器机箱30的排列，可根据散热或其他安装需求而改变装设方向，设置方向可为水平、垂直、斜置或上述任意组合。

Claims (10)

1.一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，包括：

一晶圆自动探针台，包含一升降机构并设置一固定支架；

一弹簧针介面模组，设置于该固定支架；及

至少一仪器机箱，设置于该固定支架，且该仪器机箱位于该弹簧针介面模组上方，该仪器机箱电连接该弹簧针介面模组；

由此，可以透过该固定支架的辅助，将该仪器机箱及该弹簧针介面模组分别设置于该晶圆自动探针台上方，不需要将测试硬体全部封装包覆于一个封闭式的测试头机壳内，摆脱了测试头机壳的束缚且更好的进行硬体维修及升级扩充；此外，开放式测试头的散热更良好且减少散热风扇所造成的噪音振动或电磁杂讯干扰。

2.如权利要求1所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该弹簧针介面模组与该仪器机箱分别设置至少一转接支架连接该固定支架。

3.一种晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于包括：

一晶圆自动探针台，包含一升降机构并设置一固定支架；

一承载装置，底部设有一容置空间，顶部设有一撑抵结构，该承载装置设置于该固定支架；

一弹簧针介面模组，设置于该容置空间，及

至少一仪器机箱，设置于该撑抵结构顶部，且该仪器机箱电连接该弹簧针介面模组；

由此，可以透过该固定支架和该承载装置的辅助，将该仪器机箱及该弹簧针介面模组分别设置于该晶圆自动探针台上方，不需要将测试硬体全部封装包覆于一个封闭式的测试头机壳内，摆脱了测试头机壳的束缚且更好的进行硬体维修及升级扩充；此外，开放式测试头的散热更良好且减少散热风扇所造成的噪音振动或电磁杂讯干扰。

4.如权利要求3所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该撑抵结构上方设置多个仪器机箱及至少一电源分配单元机箱，该些仪器机箱电连接该电源分配单元机箱。

5.如权利要求3所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该承载装置的容置空间设有一阻隔结构。

6.如权利要求5所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该阻隔结构凹设形成一收线槽。

7.如权利要求3-6中任一项所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该承载装置的侧边设有一管线固定结构。

8.如权利要求3-6中任一项所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该承载装置的侧边设有一挡板。

9.如权利要求3-6中任一项所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，该弹簧针介面模组的底面为一体成型或分离式设置一弹簧针塔。

10.如权利要求3所述的晶圆自动测试系统的开放式测试头，其特征在于，各仪器机箱的排列堆迭以水平、垂直、斜置或上述任意组合。