探針測試臺x-y工作臺的分類

縱觀國內(nèi)外的自動探針測試臺在功能及組成上大同小異，即主要由x-y向工作臺，可編程承片臺、探卡/探卡支架、打點器、探邊器、操作手柄等組成，并配有與測試儀（TESTER）相連的通訊接口。但如果按其x-y工作臺結(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（又叫磁性氣浮工作臺）自動探針測試臺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工作臺型自動探針測試臺。由于x-y工作臺的結(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)別對待。

x-y工作臺的維護(hù)與保養(yǎng)

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

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

平面電機(jī)由定子和動子組成，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， 動子和定子間有一層氣墊，動子浮于氣墊上，而可編程承片臺則安裝在動子之上。這種結(jié)構(gòu)的x-y工作臺，由于動子和定子間無相對摩擦故無磨損，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子之間的氣墊才能實現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動。對定子的損傷將直接影響工作臺的步進(jìn)精度及設(shè)備使用壽命，損壞嚴(yán)重將造成設(shè)備無法使用而報廢。

由于平面電機(jī)的定子及動子是完全暴露在空氣中，所以潮濕的環(huán)境及長時期保養(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銳器物的劃傷都將對定子造成損傷，而影響平面電機(jī)的步進(jìn)精度及使用壽命，對于已生銹的定子可以用天然油石輕輕地向一個方向打磨定子的表面，然后用脫脂棉球蘸煤油清洗，整個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。對于正常情況下的定子則要定期作除塵清理工作，清理時應(yīng)先通入大氣以便動子移動，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子，方法同前， 輕擦動子表面，動子的表面有若干個氣孔，它是定子和動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不可強(qiáng)行拉動動子，以免造成定子及動子的損傷。平面電機(jī)應(yīng)使用在環(huán)境溫度15～25 ℃，相對濕度小于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工作臺的維護(hù)與保養(yǎng)

相對于平面電機(jī)工作臺，絲杠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的工作臺結(jié)構(gòu)組成較復(fù)雜，工作臺由上層（x向）及下層（y向）兩部分組成。工作臺由兩個步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動x、y向精密滾珠絲杠副帶動工作臺運(yùn)動，導(dǎo)向部分采用精密直線滾動導(dǎo)軌。由于運(yùn)動部分全部采用滾動功能部件，所以具有傳動效率高、摩擦力矩小，使用壽命長等特點。這種結(jié)構(gòu)的工作臺應(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)的工作臺在裝配過程中，從直線導(dǎo)軌的直線性，上下層工作臺之間的垂直度以及工作臺的重復(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)，所以對需要調(diào)整的工作臺應(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)計及多種測試條件提供保證。

特性1：OTS-最近的位置對正系統(tǒng)（光學(xué)目標(biāo)對準(zhǔn)） 　OTS通過對照相機(jī)相對位置的測量來保證其絕對位置的精度。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實現(xiàn)了以自己為參照的光學(xué)對準(zhǔn)系統(tǒng)。

特性2：QPU-高剛性的硅片承載臺（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。也為自動物料輸送系統(tǒng)應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。

特性4：TTG（一點即到）

更加方便的操作，UF3000采用在顯示屏上點一下，相關(guān)的屏幕就會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。

探針臺分類

探針臺從操作上來區(qū)分有：手動，半自動，全自動

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

經(jīng)濟(jì)手動型

根據(jù)客戶需求定制

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

X-Y移動行程：4"*4" 6"*6" 8"*8" 12"*12"(可選）

chuck Z軸方向升降10mm（選項）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）

顯微鏡移動方式：立柱環(huán)繞型、移動平臺型、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測試

適用領(lǐng)域：晶圓廠、研究所、高校等

半自動型

chuck尺寸800mm/600mm

X,Y電動移動行程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實體顯微鏡

針座擺放個數(shù)6～8顆

顯微鏡X-Y-Z移動范圍2"x2"x2"

可搭配Probe card測試

適用領(lǐng)域：8寸/6寸Wafer、IC測試之產(chǎn)品

電動型

chuck尺寸1200mm，平坦度土1u（不銹鋼或鍍金）

X,Y電動移動行程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實體顯微鏡

針座擺放個數(shù)8～12顆

顯微鏡X-Y-Z移動范圍2“x2”x2“

材質(zhì)：花崗巖臺面 不銹鋼

可搭配Probe card測試

適用領(lǐng)域：12寸Wafer、IC測試之產(chǎn)品

LCD半自動探針臺

機(jī)械手臂取放片

電動、鍵入坐標(biāo)尋位置

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

LCD手動探針臺

白熾燈或者LED整面背光

TFT元件特性、Driver IC量測分析

機(jī)臺尺寸（mm）：800x600、500x400、300x300

PCB量測探針臺（TDR）

高頻測試探頭GSG / GS / SG

頻率10GHZ / 40GHZ / 50GHZ / 67GHZ

機(jī)臺尺寸同LCD 探針臺

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

量測軟體:

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

探針臺是一種輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)，測試人員把需要量測的器件放到探針臺載物臺（chuck）上，在顯微鏡配合下，X-Y移動器件，找到需要探測的位置。接下來測試人員通過旋轉(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)扎到被測點，從而使其訊號線與外部測試機(jī)導(dǎo)通，通過測試機(jī)測試人員可以得到所需要的電性能參數(shù)。

2探針臺應(yīng)用

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

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

用途：以往如果需要測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)，測試人員一般會采用表筆去點測。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對于精密微?。{米級）的微電子器件（如IC、wafer、Chip、LCD Array、CMOS Camera Module、Pitch微小的Connector），表筆點到被測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原件的內(nèi)部訊號引導(dǎo)出來，便于其電性測試設(shè)備（不屬于本機(jī)器）對此測試、分析。

探針臺執(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，移動范圍12mm，移動精度可以達(dá)到0.7微米。這樣可以把探針很好的點到待測點上（說明探針是耗材，一般客戶自己準(zhǔn)備），探針探測到的信號可以通過探針桿上的電纜傳輸?shù)脚c其連接的測試機(jī)上，從而得到電性能的參數(shù)。對于重復(fù)測試同種器件，多個點位的推薦使用探針臺安裝探卡進(jìn)行測試。

3、工作環(huán)境

探針臺應(yīng)放在堅固穩(wěn)定的臺面上，如地基有震動的情況，需要配置主動防震裝置，避免在高溫、潮濕、激烈震動、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、氣動移動支架 2、移動范圍：50mm*50nm2、探針臺：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（針座，探針等），1套 1) 手動探針臺，寬大的測試空間，能對晶圓、芯片及單器件進(jìn)行IV/CV及S參數(shù)測試 2) 載片臺直徑：6英寸，平坦度：±5um 3) 載片臺整體采用氣浮移動方式，快速移動范圍：185×235 mm，可單手控制自由移動，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) 載片臺快速旋轉(zhuǎn)角度：360°，精細(xì)調(diào)節(jié)范圍：±5° 5) 載片臺具備兩個獨(dú)立的附加載臺，陶瓷吸波材料制作，可用于吸附射頻校準(zhǔn)片 6) 載片臺采用完全獨(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 8) 平臺高度可調(diào)整范圍25mm；平臺大小可同時容納10個直流針座或者4個射頻針座。 9) 搭配筒式顯微鏡，可后仰90度抬頭，增大平臺可操作空間 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。