CN218004799U - 芯片全自动批量测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种芯片全自动批量测试装置，包括：移载模块、测试模块及控制模块，所述移载模块及所述测试模块根据所述控制模块输出的控制命令执行操作；所述移载模块包括视觉机构及移动机构，所述视觉机构用于获取待测芯片的形貌和位置，以及位于所述待测芯片上的测试焊盘的形状和位置信息，所述移动机构通过所述视觉机构的引导对所述待测芯片进行抓取后将所述待测芯片移动到测试工位，以完成自动纠偏、探针系统套准、及自动压针的操作；所述测试模块用于对测试工位上的所述待测芯片进行光电特性参数测试。上述技术方案通过各模块之间的高效率配合衔接，实现了对复杂裸芯片的高效率全自动光电测试。

Description

芯片全自动批量测试装置

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，具体涉及芯片全自动批量测试装置。

背景技术

随着半导体集成电路广泛的运用，芯片的集成度越来越高，芯片制造的工艺复杂程度不断在增加。由于芯片在制造过程中不可避免的存在缺陷，因此，需要对芯片进行测试以辨别并剔除不合格的芯片。在部分特定的工艺情况下，芯片必须在划片后封装前仍进行测试，剔除掉不合格的芯片，并对芯片进行等级分类，以提高封装良率，降低成本。

但是，目前芯片划片后测试采用手工上片，需要经过探针和芯片焊盘对针、测试、及分类等步骤，测试效率较低，无法满足大批量自动化测试需求。

因此，提供芯片全自动批量测试装置以提高划片后芯片的测试效率，实现对复杂裸芯片的高效率全自动光电测试是需要解决的技术问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种芯片全自动批量测试装置，通过全自动地串行连续测试和分选，以提高划片后芯片的测试效率，实现对复杂裸芯片的高效率全自动光电测试。

为了解决上述问题，本申请提供了一种芯片全自动批量测试装置，包括：移载模块、测试模块及控制模块，所述移载模块及所述测试模块根据所述控制模块输出的控制命令执行操作；所述移载模块包括视觉机构及移动机构，所述视觉机构用于获取待测芯片的形貌和位置，以及位于所述待测芯片上的测试焊盘的形状和位置信息，所述移动机构通过所述视觉机构的引导对所述待测芯片进行抓取后将所述待测芯片移动到测试工位，以完成自动纠偏、探针系统套准、及自动压针的操作；所述测试模块用于对测试工位上的所述待测芯片进行光电特性参数测试。

在一些实施例中，所述芯片全自动批量测试装置还包括：具有编码信息的装载模块，所述装载模块包括：托盘或料盒，所述托盘或料盒具有多个芯片工位，所述芯片工位用于放置所述待测芯片，及放回分选后的芯片。

在一些实施例中，所述装载模块还包括：提篮，所述提篮具有多个卡槽，所述卡槽用于固定所述托盘或料盒。

在一些实施例中，所述控制模块控制所述装载模块将存放在提篮中承载待测芯片的托盘或料盒加载到指定的位置完成自动上料，并控制所述移载模块将分选完成后的芯片移动至指定的位置完成自动退料。

在一些实施例中，所述芯片全自动批量测试装置还包括：存储模块，与所述测试模块及所述装载模块连接，将所述测试模块获得的测试结果与所述装载模块的编码信息进行关联存储形成测试条件和测试结果的关联记录。

在一些实施例中，所述芯片全自动批量测试装置还包括：分选模块，所述分选模块连接至所述存储模块及所述移载模块，根据所述关联记录对所述待测芯片进行芯片的等级分类，并通过所述移载模块对所述待测芯片进行分选放置。

在一些实施例中，所述芯片全自动批量测试装置还包括：识别模块，所述识别模块连接至所述装载模块、所述移载模块及所述分选模块，以对所述装载模块上的编码信息进行识别，并在所述移载模块对所述待测芯片进行移动及所述分选模块对所述待测芯片进行分选时进行识别、定位和引导。

在一些实施例中，所述芯片全自动批量测试装置所述控制模块为PLC控制器或工控机，所述控制模块与所述视觉机构、所述识别模块之间通过通过TCP/IP协议或总线通讯。

在一些实施例中，所述控制模块控制所述测试模块自动加载待测芯片在测试时所需的电学信号和/或光学激励信号，并控制所述测试模块采集所述待测芯片的输出信号，完成所述待测芯片的光电参数测试。

上述技术方案，通过所述控制模块控制所述移载模块及测试模块，使所述移动机构通过所述视觉机构引导所述移动机构对所述待测芯片进行抓取后将所述待测芯片移动到测试工位，并完成自动纠偏、探针系统套准、及自动压针的操作；并通过所述测试模块用于对测试工位上的所述待测芯片进行光电特性参数测试。通过各模块之间的高效率配合衔接，实现了对复杂裸芯片的高效率全自动光电测试。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请一实施例中的芯片全自动批量测试装置各组成部分的示意图；

图2是本申请一实施例中的移载模块中的抓取机构与视觉机构的示意图；

图3是本申请一实施例中的移载模块的芯片对位以及测试模块的探针系统的示意图；

图4是本申请一实施例中的装载模块的示意图；

图5是本申请一实施例中的移载模块的视觉机构和测试模块的测试辐射源的示意图；

图6是本申请一实施例中的托盘的示意图；

图7是本申请一实施例中的提篮的示意图；

图8是本申请一实施例中芯片全自动批量测试装置总图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请提供的芯片全自动批量测试装置的具体实施方式做详细说明。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。也就是说，本领域的技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置不限制本申请的范围。

图1是本申请一实施例中的芯片全自动批量测试装置各组成部分的示意图。下面请参阅图1，所述芯片全自动批量测试装置包括：移载模块M2、测试模块M3及控制模块N，所述移载模块M2及所述测试模块M3根据所述控制模块输出的控制命令执行操作；所述移载模块M2包括：视觉机构23(请参阅图2)及移动机构(未示出)，所述视觉机构23用于获取待测芯片的形貌和位置信息，以及位于所述待测芯片上的测试焊盘的形状和位置信息，所述移动机构通过所述视觉机构的引导对所述待测芯片进行抓取后将所述待测芯片移动到测试工位，并完成自动纠偏、探针系统套准、及自动压针的操作；所述测试模块M3用于对测试工位上的所述待测芯片进行光电特性参数测试。

在一些实施例中，所述控制模块N控制所述测试模块M3自动加载待测芯片在测试时所需的电学信号和/或光学激励信号，并控制所述测试模块采集芯片的输出信号，完成芯片的光电参数测试。

在本实施例中，所述移载模块M2还包括抓取机构2(请参阅图2)。图2是本申请一实施例中的移载模块中的抓取机构与视觉机构的示意图。所述抓取机构2包括：四轴机器人21及末端执行器22。在本实施例中，将所述视觉机构23安装在所述末端执行器22上，所述视觉机构23为视觉相机，所述视觉相机用于对芯片表面拍照，并输出待测芯片的位置信息，并通过所述抓取机构2抓取芯片。在一些实施例中，所述末端执行器22上安装有吸嘴，所述吸嘴表面有真空孔，用于吸取芯片，所述吸嘴接触芯片的空白区域，以避免损坏芯片。为了提高效率，可以同时安装多个吸嘴，减少抓取机构移动的次数。

图3是本申请一实施例中的移载模块的芯片对位以及测试模块的探针系统的示意图。下面请参阅图3，所述测试模块M3包括：测试板卡31，所述测试板卡31驱动芯片工作并采集所述芯片的输出信号。在本实施例中，所述测试板卡31包括：直流源、时序编辑器、及数据采集卡，通过所述直流源及时序编辑器将直流电压和时序加载到芯片上，驱动芯片工作，并通过所述数据采集卡采集芯片的输出信号，以实现对芯片的测试。

在本实施例中，所述测试模块M3还包括：探针及探针到位检测机构，所述探针到位检测机构连接至所述测试板卡，当所述探针到位检测机构检测到所述探针与所述芯片的焊盘接触时，所述探针到位检测机构输出一信号给控制模块N，完成探针的自动压针，再控制测试板卡完成芯片的自动测试。

下面请继续参阅图3，在本实施例中，所述测试模块还包括：调整机构3，所述调整机构3包括X轴调整机构32、Y轴调整机构33、Z轴调整机构34、及旋转调整机构35，通过上述机构实现对所述待测芯片在所述测试工位上的位置调整。所述测试模块还包括：真空平台36，可用于在真空吸附固定待测芯片。

在一些实施例中，所述测试模块还包括：搭载在测试模块M3的测试模块软件，所述测试模块M3接收测试板卡采集的数据并通过测试模块软件计算芯片的性能参数并生成报表。

在本实施例中，所述控制模块N还包括：计算机构，当所述探针到位检测机构检测到所述探针与所述芯片的焊盘未接触时，向所述移载模块输出一信号，使视觉相机移到芯片上方，对光电芯片表面拍照，并通过计算机构计算光电芯片表面焊盘位置和焊盘所对应的探针之间的位置偏差。通过所述控制模块N输出控制命令使X轴调整机构32、Y轴调整机构33、及旋转调整机构35分别对X轴、Y轴、角度θ的偏差进行补偿，从而实现针尖和芯片焊盘自动对准。例如，所述控制模块N控制所述移载模块M2中的四轴机器人移动到托盘左上第一个芯片工位正上方，通过位于四轴机器人末端的视觉相机对芯片拍照后，通过所述计算机构对拍照图片进行计算，得到芯片吸取位置信息；视觉相机将芯片吸取位置信息传递给所述控制模块N，所述控制模块N接收到芯片位置信息后，再将芯片位置信息传递给四轴机器人，控制四轴机器人将吸嘴移动到芯片的吸取位置，此时，吸嘴开启真空，将芯片从托盘芯片工位吸取到测试工位上；当在测试工位上检测到芯片后，所述控制模块N控制所述X轴调整机构32移动，将测试工位移动到针尖处。

在本实施例中，所述控制模块N为PLC控制器或工控机，所述控制模块N与所述视觉机构之间通过通过TCP/IP协议或总线通讯。在本实施例中，所述PLC控制器或工控机与四轴机器人之间也遵循TCP/IP协议进行通讯，所述PLC控制器或工控机与X轴调整机构32、Y轴调整机构33、Z轴调整机构34、及旋转调整机构35之间遵循串口协议进行通讯，所述PLC控制器或工控机与辐射源移载机构的电机之间遵循总线协议进行通讯，所述PLC控制器或工控机与测试模块M3之间通过总线协议通讯。

在另一些实施例中，可以将芯片上十字或T型对准标记用来作为位置基准。预先将对好针的芯片拍照，保存为标准模板图片。在进行测试对针过程中，相机在对芯片拍照后，通过机器视觉软件计算处理以得到芯片焊盘的位置信息并和标准模板图片上芯片焊盘位置信息比较，所述计算机构计算芯片焊盘位置和标准模板图片芯片焊盘在X轴、Y轴、角度θ的位置偏差，并通过所述PLC控制器或工控机输出控制命令使X轴调整机构32、Y轴调整机构33、及旋转调整机构35分别对X轴、Y轴、角度θ的偏差进行补偿，从而实现针尖和芯片焊盘自动对准。

在另一些实施例中，可以在芯片上预先设计一个测试焊盘，该焊盘面积大小设置为可以同时扎两根探针，在两根探针对应探针卡的信号接口接入一个直流电源和检测回路。例如，当探针和芯片焊盘没有接触时，此时回路是断开的，则控制器输出所述控制命令控制Z轴调整机构34升高Z轴，从而使测试工位上升；当测试工位上升到一定高度，芯片焊盘和两根探针接触，形成回路，则控制器输出所述控制命令控制Z轴调整机构34停止升高Z轴，通过此过程实现探针卡的自动压针，随后控制器控制测试模块M3对所述芯片进行自动光电特性测试。

下面请继续参阅图1，在本实施例中，所述芯片全自动批量测试装置还包括：装载模块M1，与所述移载模块M2连接，所述装载模块M1具有编码信息。在一些实施例中，所述编码信息通过托盘(绘示于图6)记录。

图4是本申请一实施例中的装载模块的示意图。下面请参阅图4，所述装载模块M1包括：水平移载机构41、导轨机构42、垂直升降机构43、及料仓44。所述料仓44用于放置所述托盘。在一些实施例中，通过所述抓取机构2实现对所述托盘的抓取，并通过所述装载模块M1中所述水平移载机构41、导轨机构42、垂直升降机构43的配合将所述待测芯片移动到测试工位。

在一些实施例中，所述移载模块M2还包括：辐射源移载机构。图5是本申请一实施例中的移载模块的视觉机构和测试模块的测试辐射源的示意图。所述辐射源移载机构5包括：水平移载系统51、垂直移载系统53、及测试辐射源54。所述视觉机构52搭载在所述辐射源移载机构5上。所述测试辐射源54作为所述芯片在光学测试中的激励光源，所述辐射源移载机构5在芯片需要进行光学测试时，通过水平移载系统51、垂直移载系统53将所述测试辐射源54移动到所述芯片的上方，并通过视觉机构52确认所述芯片的位置。在一些实施例中，可以设置多个测试辐射源，分别作为所述芯片在不同光学条件中的激励光源，以更全面快速地检测所述芯片的光电性能。

所述芯片全自动批量测试装置还包括具有编码信息的装载模块包括：托盘或料盒，所述托盘或料盒具有多个芯片工位，所述芯片工位用于放置所述待测芯片，及放回分选后的芯片。图6是本申请一实施例中的托盘的示意图。下面请参阅图6，在本实施例中，所述托盘具有多个芯片工位61，所述芯片工位61的行间距和列间距位置固定，使得移动机构在将第一个所述待测芯片移动到测试工位后，可以按照第一个所述待测芯片的移动距离与芯片之间的列间距之和对第一个所述待测芯片所在行的其他芯片进行快速移载，加快对待测芯片的移载速度，提高检测效率。在本实施例中，所述托盘的底部具有二维码，所述托盘的二维码为所述编码信息，用于记录所述托盘的编号信息。在另一些实施例中，可以用具有识别功能的图标记录托盘编号信息，所述图标显示在托盘上未被遮盖的区域。

在本实施例中，所述装载模块还包括：提篮，所述提篮具有多个卡槽，所述卡槽用于固定所述托盘或料盒。图7是本申请一实施例中的提篮的示意图。下面请参阅图7，所述提篮具有多个卡槽72，所述卡槽72用于固定所述托盘。在本实施例中，在所述提篮的侧面设置二维码，所述二维码为所述编码信息，用于记录所述提篮的编号信息。在本实施例中，所述编码信息包括提篮的二维码及托盘的二维码。所述提篮的每个卡槽中可放入一块托盘，且所述卡槽的间距固定，使移动机构能够准确快速的对下一托盘进行操作。

所述控制模块N控制所述装载模块M1将存放在提篮中承载待测芯片的托盘或料盒加载到指定的位置完成自动上料，并控制所述移载模块将分选完成后的芯片移动至指定的位置完成自动退料。

在一些实施例中，所述移载模块M2还包括：托盘夹取机构、托盘定位机构、托盘传送机构。用于将提篮里的托盘夹取出来，通过传送带将托盘传送到取料位置，然后通过气缸控制托盘夹取机构下压，固定托盘。

下面请继续参阅图1，所述芯片全自动批量测试装置还包括：存储模块M4，所述存储模块M4与所述测试模块M3及所述装载模块M1连接，将所述测试模块获得的测试结果与所述装载模块的编码信息进行关联存储以形成测试条件和测试结果的关联记录。在本实施例中，所述芯片全自动批量测试装置还包括：分选模块M5，所述分选模块M5连接至所述存储模块M4及所述移载模块M2，所述分选模块M5根据所述关联记录对所述待测芯片进行芯片的等级分类，并通过所述移载模块对所述待测芯片进行分选放置。所述PLC控制器或工控机与分选模块M5之间通过总线协议通讯。

下面请继续参阅图1，所述芯片全自动批量测试装置还包括：识别模块M6，所述识别模块连接至所述装载模块M1、所述移载模块M2及所述分选模块M5，以对所述装载模块M1上的编码信息进行识别，并在所述移载模块对所述待测芯片进行移动及所述分选模块对所述待测芯片进行分选时进行识别、定位和引导。在本实施例中，所述识别模块M6包括扫码枪，用于对提篮和托盘上的编码信息进行扫码识别，所述PLC控制器或工控机与所述识别模块M6之间通过通过TCP/IP协议或总线通讯。在本实施例中，将所述识别模块M6的扫码枪45与所述移动机构连接对所述托盘的底部进行扫码获取所述托盘的编码信息。

图8是本申请一实施例中芯片全自动批量测试装置总图。下面请参阅图8，所述芯片全自动批量测试装置搭载前述各模块，可实现批量全自动地连续抓取裸芯片，自动放置到探针台系统的测试工位上，自动完成套准和扎针，并加载驱动和激励信号完成光电测试，最后根据测试结果完成芯片分选，打通了划片后裸芯片的上料、测试、分选等全流程。

上述技术方案，通过设置具有编码信息的装载模块M1及识别模块M6，实现对待测芯片的准确识别，通过具有视觉机构和移动机构的移载模块M2，加快对待测芯片的移载速度，提高检测效率。通过所述测试模块M3的探针及探针到位检测机构，实现芯片焊盘和探针对准，并通过所述测试模块M3的测试板卡驱动芯片工作并采集所述芯片的输出信号，实现对所述芯片的测试。通过存储模块M4，将所述测试模块获得的测试结果与所述装载模块的编码信息进行关联存储以形成关联记录，便于分选模块M5根据所述关联记录对所述待测芯片进行分拣，提高分拣效率。实现全自动的芯片测试，提高芯片测试效率。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种芯片全自动批量测试装置，其特征在于，包括：

移载模块、测试模块及控制模块，所述移载模块及所述测试模块根据所述控制模块输出的控制命令执行操作；

所述移载模块包括视觉机构及移动机构，所述视觉机构用于获取待测芯片的形貌和位置信息，以及位于所述待测芯片上的测试焊盘的形状和位置信息，所述移动机构通过所述视觉机构的引导对所述待测芯片进行抓取后将所述待测芯片移动到测试工位，以完成自动纠偏、探针系统套准、及自动压针的操作；

所述测试模块用于对测试工位上的所述待测芯片进行光电特性参数测试。

2.根据权利要求1所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，还包括：

具有编码信息的装载模块，所述装载模块包括：托盘或料盒，所述托盘或料盒具有多个芯片工位，所述芯片工位用于放置所述待测芯片，及放回分选后的芯片。

3.根据权利要求2所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，所述装载模块还包括：

提篮，所述提篮具有多个卡槽，所述卡槽用于固定所述托盘或料盒。

4.根据权利要求3所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，所述控制模块控制所述装载模块将存放在提篮中承载待测芯片的托盘或料盒加载到指定的位置完成自动上料，并控制所述移载模块将分选完成后的芯片移动至指定的位置完成自动退料。

5.根据权利要求2所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，还包括：

存储模块，与所述测试模块及所述装载模块连接，将所述测试模块获得的测试结果与所述装载模块的编码信息进行关联存储形成测试条件和测试结果的关联记录。

6.根据权利要求5所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，还包括：

分选模块，所述分选模块连接至所述存储模块及所述移载模块，根据所述关联记录对所述待测芯片进行芯片的等级分类，并通过所述移载模块对所述待测芯片进行分选放置。

7.根据权利要求6所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，还包括：

识别模块，所述识别模块连接至所述装载模块、所述移载模块及所述分选模块，以对所述装载模块上的编码信息进行识别，并在所述移载模块对所述待测芯片进行移动及所述分选模块对所述待测芯片进行分选时进行识别、定位和引导。

8.根据权利要求7所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，所述控制模块为PLC控制器或工控机，所述控制模块与所述视觉机构、所述识别模块之间通过通过TCP/IP协议或总线通讯。

9.根据权利要求1所述的芯片全自动批量测试装置，其特征在于，所述控制模块控制所述测试模块自动加载待测芯片在测试时所需的电学信号和/或光学激励信号，并控制所述测试模块采集所述待测芯片的输出信号，完成所述待测芯片的光电参数测试。

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