探針臺(tái)

探針測(cè)試臺(tái)x-y工作臺(tái)的分類

縱觀國內(nèi)外的自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)在功能及組成上大同小異，即主要由x-y向工作臺(tái)，可編程承片臺(tái)、探卡/探卡支架、打點(diǎn)器、探邊器、操作手柄等組成，并配有與測(cè)試儀（TESTER）相連的通訊接口。但如果按其x-y工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的不同可為兩大類，即：以美國EG公司為代表的平面電機(jī)型x-y工作臺(tái)（又叫磁性氣浮工作臺(tái)）自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)和以日本及歐洲國家生產(chǎn)的采用精密滾珠絲杠副和直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的x-y工作臺(tái)型自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)。由于x-y工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)差別很大，所以其使用維護(hù)保養(yǎng)不可一概而論，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。

x-y工作臺(tái)的維護(hù)與保養(yǎng)

無論是全自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)還是自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)，x-y向工作臺(tái)都是其最核心的部分。有數(shù)據(jù)表明探針測(cè)試臺(tái)的故障中有半數(shù)以上是x-y工作臺(tái)的故障，而工作臺(tái)故障有許多是對(duì)其維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)或盲目調(diào)整造成的，所以對(duì)工作臺(tái)的維護(hù)與保養(yǎng)就顯得尤為重要。本文僅對(duì)自動(dòng)探針測(cè)試臺(tái)x-y工作臺(tái)的維護(hù)與保養(yǎng)作一介紹。

2．1 平面電機(jī)x-y步進(jìn)工作臺(tái)的維護(hù)與保養(yǎng)

平面電機(jī)由定子和動(dòng)子組成，它和傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)相比其特殊性就是將定子展開，定子是基礎(chǔ)平臺(tái)， 動(dòng)子和定子間有一層氣墊，動(dòng)子浮于氣墊上，而可編程承片臺(tái)則安裝在動(dòng)子之上。這種結(jié)構(gòu)的x-y工作臺(tái)，由于動(dòng)子和定子間無相對(duì)摩擦故無磨損，使用壽命長。

而定子在加工過程中生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求如分辨力等，用機(jī)加工的方法在一平面的鐵制鑄件上加工出若干個(gè)線槽，線槽間的距離即稱為平面電機(jī)的齒距，而定子則按不同的細(xì)分控制方式，按編制好的運(yùn)行程序借助于平面定子和動(dòng)子之間的氣墊才能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)定子的損傷將直接影響工作臺(tái)的步進(jìn)精度及設(shè)備使用壽命，損壞嚴(yán)重將造成設(shè)備無法使用而報(bào)廢。

由于平面電機(jī)的定子及動(dòng)子是完全暴露在空氣中，所以潮濕的環(huán)境及長時(shí)期保養(yǎng)不當(dāng)將很容易使定子發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，另外重物的碰撞及堅(jiān)銳器物的劃傷都將對(duì)定子造成損傷，而影響平面電機(jī)的步進(jìn)精度及使用壽命，對(duì)于已生銹的定子可以用天然油石輕輕地向一個(gè)方向打磨定子的表面，然后用脫脂棉球蘸煤油清洗，整個(gè)過程操作要十分地細(xì)心，不可使定子表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。另外也可用沒有腐蝕性，不損壞定子的除銹劑除銹。對(duì)于正常情況下的定子則要定期作除塵清理工作，清理時(shí)應(yīng)先通入大氣以便動(dòng)子移動(dòng)，方法是用脫脂棉蘸少許大于95%的無水乙醇，輕擦定子表面，然后用專用工具撬起動(dòng)子，方法同前， 輕擦動(dòng)子表面，動(dòng)子的表面有若干個(gè)氣孔，它是定子和動(dòng)子間壓縮空氣的出孔，觀察這此氣孔的放氣是否均勻，否則用工具小心旋開小孔中內(nèi)嵌氣孔螺母檢查是否有雜質(zhì)堵塞氣孔，處理完畢后應(yīng)恢復(fù)內(nèi)嵌氣孔螺母原始狀態(tài)。需要特別注意的是在未加壓縮空氣時(shí)不可強(qiáng)行拉動(dòng)動(dòng)子，以免造成定子及動(dòng)子的損傷。平面電機(jī)應(yīng)使用在環(huán)境溫度15～25 ℃，相對(duì)濕度小于50%的環(huán)境中，其所需的壓縮空氣必須經(jīng)過干燥過濾處理且與環(huán)境空氣溫度差值小于5 ℃，氣壓為0．4±0．04MPa。

2．2 滾珠絲杠副和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)x-y工作臺(tái)的維護(hù)與保養(yǎng)

相對(duì)于平面電機(jī)工作臺(tái)，絲杠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)組成較復(fù)雜，工作臺(tái)由上層（x向）及下層（y向）兩部分組成。工作臺(tái)由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)x、y向精密滾珠絲杠副帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向部分采用精密直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。由于運(yùn)動(dòng)部分全部采用滾動(dòng)功能部件，所以具有傳動(dòng)效率高、摩擦力矩小，使用壽命長等特點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的工作臺(tái)應(yīng)放置在溫度23±3 ℃，濕度≤70%，無有害氣體的環(huán)境中，滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌應(yīng)定期加精密儀表油，但不可過多，值得指出的是，這種結(jié)構(gòu)的工作臺(tái)在裝配過程中，從直線導(dǎo)軌的直線性，上下層工作臺(tái)之間的垂直度以及工作臺(tái)的重復(fù)性，定位精度等都是用專業(yè)的儀器儀表調(diào)整，用戶一般情況不能輕易改變，一旦盲目調(diào)整后很難恢復(fù)到原來的狀態(tài)，所以對(duì)需要調(diào)整的工作臺(tái)應(yīng)有專業(yè)生產(chǎn)廠家或經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)人員完成。

目前世界出貨量第一的型號(hào)吸收了最新的工藝科技例如OTS，QPU和TTG相關(guān)技術(shù)，這種全新的高精度系統(tǒng)為下一代小型化的設(shè)計(jì)及多種測(cè)試條件提供保證。

特性1：OTS-最近的位置對(duì)正系統(tǒng)（光學(xué)目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)） 　OTS通過對(duì)照相機(jī)相對(duì)位置的測(cè)量來保證其絕對(duì)位置的精度。這是非常引人注目的技術(shù)，來源于東京精密的度量技術(shù)。OTS實(shí)現(xiàn)了以自己為參照的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。

特性2：QPU-高剛性的硅片承載臺(tái)（四方型系統(tǒng)）　為了有效的達(dá)到接觸位置的精度，硅片承載臺(tái)各部分的剛性一致是非常重要的，UF3000使用新的4軸機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置（QPU），達(dá)到高剛性，高穩(wěn)定度的接觸。

特性3：裝載部件

令客戶滿意的測(cè)試環(huán)境，可以提供從前部開始的通常的8“，12”及基本檢查單元。也為自動(dòng)物料輸送系統(tǒng)應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。

特性4：TTG（一點(diǎn)即到）

更加方便的操作，UF3000采用在顯示屏上點(diǎn)一下，相關(guān)的屏幕就會(huì)切換到新的位置顯示。相關(guān)的設(shè)定十分方便。屏幕的顯示模式也可以由客戶自行定義。

探針臺(tái)分類

探針臺(tái)從操作上來區(qū)分有：手動(dòng)，半自動(dòng)，全自動(dòng)

從功能上來區(qū)分有：溫控探針臺(tái)，真空探針臺(tái)（超低溫探針臺(tái)），RF探針臺(tái)，LCD平板探針臺(tái)，霍爾效應(yīng)探針臺(tái)，表面電阻率探針臺(tái)

經(jīng)濟(jì)手動(dòng)型

根據(jù)客戶需求定制

chuck尺寸：4"*4" 6"*6" 8"*8" 12"*12" (可選）

X-Y移動(dòng)行程：4"*4" 6"*6" 8"*8" 12"*12"(可選）

chuck Z軸方向升降10mm（選項(xiàng)）方便探針與樣品快速分離

顯微鏡：金相顯微鏡、體式顯微鏡、單筒顯微鏡（可選）

顯微鏡移動(dòng)方式：立柱環(huán)繞型、移動(dòng)平臺(tái)型、龍門結(jié)構(gòu)型（可選）

探針座：有0.7um、2um、10um精度可選，磁性吸附帶磁力開關(guān)

可搭配Probe card測(cè)試

適用領(lǐng)域：晶圓廠、研究所、高校等

半自動(dòng)型

chuck尺寸800mm/600mm

X,Y電動(dòng)移動(dòng)行程200mm/150mm

chuck粗調(diào)升降9mm，微調(diào)升降16mm

可搭配MITUTOYO金相顯微鏡或者AEC實(shí)體顯微鏡

針座擺放個(gè)數(shù)6～8顆

顯微鏡X-Y-Z移動(dòng)范圍2"x2"x2"

可搭配Probe card測(cè)試

適用領(lǐng)域：8寸/6寸Wafer、IC測(cè)試之產(chǎn)品

電動(dòng)型

chuck尺寸1200mm，平坦度土1u（不銹鋼或鍍金）

X,Y電動(dòng)移動(dòng)行程300mm x 300mm

chuck粗調(diào)升降9mm，微調(diào)升降16mm，微調(diào)精度土1u

可搭配MITUTOYO晶像顯微鏡或者AEC實(shí)體顯微鏡

針座擺放個(gè)數(shù)8～12顆

顯微鏡X-Y-Z移動(dòng)范圍2“x2”x2“

材質(zhì)：花崗巖臺(tái)面 不銹鋼

可搭配Probe card測(cè)試

適用領(lǐng)域：12寸Wafer、IC測(cè)試之產(chǎn)品

LCD半自動(dòng)探針臺(tái)

機(jī)械手臂取放片

電動(dòng)、鍵入坐標(biāo)尋位置

量測(cè)尺寸（mm）：1800x1600、1300x1200、1200x1000

LCD手動(dòng)探針臺(tái)

白熾燈或者LED整面背光

TFT元件特性、Driver IC量測(cè)分析

機(jī)臺(tái)尺寸（mm）：800x600、500x400、300x300

PCB量測(cè)探針臺(tái)（TDR）

高頻測(cè)試探頭GSG / GS / SG

頻率10GHZ / 40GHZ / 50GHZ / 67GHZ

機(jī)臺(tái)尺寸同LCD 探針臺(tái)

太陽能產(chǎn)業(yè)探針臺(tái)（Solar Cell 量測(cè)系統(tǒng)）

量測(cè)軟體:

I-V /C-V Curve, Isc, Voc,

Pmax, Imax, Vmax, RS, Fill Factor,

Power Convert Efficiency

采用KEITHLEY Source Meter

可加配任意品牌之太陽光模擬器

1.什么是探針臺(tái)

探針臺(tái)是一種輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)，測(cè)試人員把需要量測(cè)的器件放到探針臺(tái)載物臺(tái)（chuck）上，在顯微鏡配合下，X-Y移動(dòng)器件，找到需要探測(cè)的位置。接下來測(cè)試人員通過旋轉(zhuǎn)探針座上的X-Y-Z的三向旋鈕，控制前部探針（射頻或直流探針），精準(zhǔn)扎到被測(cè)點(diǎn)，從而使其訊號(hào)線與外部測(cè)試機(jī)導(dǎo)通，通過測(cè)試機(jī)測(cè)試人員可以得到所需要的電性能參數(shù)。

2探針臺(tái)應(yīng)用

手動(dòng)探針臺(tái)廣泛應(yīng)用于，科研單位研發(fā)測(cè)試、院校教學(xué)操作、企業(yè)實(shí)驗(yàn)室芯片失效分析等領(lǐng)域。一般使用于研發(fā)測(cè)試階段 ，批量不是很大的情況，大批量的重復(fù)測(cè)試推薦使用探卡。

主要功能：搭配外接測(cè)試測(cè)半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀、示波器、網(wǎng)分等測(cè)試源表，量測(cè)半導(dǎo)體器件IV CV脈沖/動(dòng)態(tài)IV等參數(shù)。

用途：以往如果需要測(cè)試電子元器件或系統(tǒng)的基本電性能（如電流、電壓、阻抗等）或工作狀態(tài)，測(cè)試人員一般會(huì)采用表筆去點(diǎn)測(cè)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于精密微?。{米級(jí)）的微電子器件（如IC、wafer、Chip、LCD Array、CMOS Camera Module、Pitch微小的Connector），表筆點(diǎn)到被測(cè)位置就顯得無能為力了。于是一種高精度探針座應(yīng)運(yùn)而生,利用高精度微探針將被測(cè)原件的內(nèi)部訊號(hào)引導(dǎo)出來，便于其電性測(cè)試設(shè)備（不屬于本機(jī)器）對(duì)此測(cè)試、分析。

探針臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由探針座和探針桿兩部分組成.在探針座有X-Y-Z三向調(diào)節(jié)旋鈕，控制固定在針座上的探針桿做三向移動(dòng)，移動(dòng)范圍12mm，移動(dòng)精度可以達(dá)到0.7微米。這樣可以把探針很好的點(diǎn)到待測(cè)點(diǎn)上（說明探針是耗材，一般客戶自己準(zhǔn)備），探針探測(cè)到的信號(hào)可以通過探針桿上的電纜傳輸?shù)脚c其連接的測(cè)試機(jī)上，從而得到電性能的參數(shù)。對(duì)于重復(fù)測(cè)試同種器件，多個(gè)點(diǎn)位的推薦使用探針臺(tái)安裝探卡進(jìn)行測(cè)試。

3、工作環(huán)境

探針臺(tái)應(yīng)放在堅(jiān)固穩(wěn)定的臺(tái)面上，如地基有震動(dòng)的情況，需要配置主動(dòng)防震裝置，避免在高溫、潮濕、激烈震動(dòng)、陽光直接照射和灰塵較多的環(huán)境下使用。使用最佳溫度范圍為5℃～40℃，最佳濕度是40%到85%，空氣中之濕度若低于30%以下，可靠濕度控制器予以控制，使維持50%～60%之范圍。使用時(shí)門窗盡可能關(guān)閉，使室內(nèi)達(dá)到除濕效果。

使用電源：220V，50Hz

顯微鏡系統(tǒng)：1、氣動(dòng)移動(dòng)支架 2、移動(dòng)范圍：50mm*50nm2、探針臺(tái)：1、可加載真空/磁性吸附探針座 2、卡盤平整度：＜5μm。

2.1 探針臺(tái)（針座，探針等），1套 1) 手動(dòng)探針臺(tái)，寬大的測(cè)試空間，能對(duì)晶圓、芯片及單器件進(jìn)行IV/CV及S參數(shù)測(cè)試 2) 載片臺(tái)直徑：6英寸，平坦度：±5um 3) 載片臺(tái)整體采用氣浮移動(dòng)方式，快速移動(dòng)范圍：185×235 mm，可單手控制自由移動(dòng)，包含鎖死裝置，千分尺精細(xì)調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)范圍：25×25mm 4) 載片臺(tái)快速旋轉(zhuǎn)角度：360°，精細(xì)調(diào)節(jié)范圍：±5° 5) 載片臺(tái)具備兩個(gè)獨(dú)立的附加載臺(tái)，陶瓷吸波材料制作，可用于吸附射頻校準(zhǔn)片 6) 載片臺(tái)采用完全獨(dú)立的真空孔吸附，真空孔直徑0.5um；可分區(qū)吸附樣品，并具備各分區(qū)獨(dú)立真空控制開關(guān) 7) 平臺(tái)包含三擋抬升方式，包括接觸位（0）、分離位（300μm）和裝載位（3mm），且有相應(yīng)阻尼緩沖設(shè)計(jì) 8) 平臺(tái)高度可調(diào)整范圍25mm；平臺(tái)大小可同時(shí)容納10個(gè)直流針座或者4個(gè)射頻針座。 9) 搭配筒式顯微鏡，可后仰90度抬頭，增大平臺(tái)可操作空間 10) 顯微鏡系統(tǒng)的最大放大倍率400倍，可連續(xù)變焦 11) 顯微鏡XY方向移動(dòng)范圍：50 x 50 mm 12) 顯示器尺寸：21吋 13) 4套射頻針座，精確度±2μm，重復(fù)性±2μm。