探針臺（Probe Station）

探針臺是半導體（包括集成電路、分立器件、光電器件、傳感器）行業重要的檢測裝備之一，其廣泛應用于復雜、高速器件的精密電氣測量，旨在確保質量及可靠性，并縮減研發時間和器件制造工藝的成本。通過與測試儀器的配合，探針臺將參數特性不符合要求的芯片記錄下來，在進入后序工序前予以剔除，大大降低器件的制造成本。探針臺主要用于晶圓制造環節的晶圓檢測、芯片研發和故障分析等應用。

半導體測試可以按生產流程可以分為三類：驗證測試、晶圓測試測試、封裝檢測。晶圓檢測環節需要使用測試儀和探針臺，測試儀/機用于檢測芯片功能和性能，探針臺實現被測芯片與測試機的連接，通過探針臺和測試機的配合使用對晶圓上的裸芯片進行功能和電參數測試或射頻測試，可以對芯片的良品、不良品的進行篩選。

探針臺的作用是什么？

探針臺可以將電探針、光學探針或射頻探針放置在硅晶片上，從而可以與測試儀器/半導體測試系統配合來測試芯片/半導體器件。這些測試可以很簡單，例如連續性或隔離檢查，也可以很復雜，包括微電路的完整功能測試。可以在將晶圓鋸成單個管芯之前或之后進行測試。在晶圓級別的測試允許制造商在生產過程中多次測試芯片器件，這可以提供有關哪些工藝步驟將缺陷引入最終產品的信息。它還使制造商能夠在封裝之前測試管芯，這在封裝成本相對于器件成本高的應用中很重要。探針臺還可以用于研發、產品開發和故障分析應用。

探針臺如何工作？

探針臺可以固定晶圓或芯片，并精確定位待測物。手動探針臺的使用者將探針臂和探針安裝到操縱器中，并使用顯微鏡將探針尖端放置到待測物上的正確位置。一旦所有探針尖端都被設置在正確的位置，就可以對待測物進行測試。對于帶有多個芯片的晶圓，使用者可以抬起壓盤，壓盤將探針頭與芯片分開，然后將工作臺移到下一個芯片上，使用顯微鏡找到精確的位置，壓板降低后下一個芯片可以進行測試。半自動和全自動探針臺系統使用機械化工作臺和機器視覺來自動化這個移動過程，提高了探針臺生產率。

探針臺的分類

探針臺可以按照使用類型與功能來劃分，也可以按照操作方式來劃分成：手動探針臺、半自動探針臺、全自動探針臺。

手動探針臺系統顧名思義是手動控制的，這意味著晶圓載物臺和卡盤、壓盤、顯微鏡以及定位器/操縱器都是由使用者手動移動的。因此一般是在沒有很多待測器件需要測量或數據需要收集的情況下使用手動探針臺。該類探針臺的優點之一是只需要最少的培訓，易于配置環境和轉換測試環境，并且不需要涉及額外培訓和設置時間的電子設備、PC或軟件。

手動探針臺

半自動探針臺主要應用于需要精確運動、可重復接觸和采集大量數據的場合。一些公司也使用半自動探針系統來滿足其小批量生產要求。半自動探針系統的組成部件大部分與手動探針臺相似，但載物臺和控制裝置除外。晶圓載物臺通常是可編程的，并通過軟件與電子控制器來控制移動與方位。軟件為探針臺系統增加了很多功能，使用者可以通過軟件或機械操縱桿以各種速度向任何方向移動載物臺，程序可以設置映射以匹配器件，可以選擇要檢測的器件。

半自動探針臺

全自動探針臺相比上述兩種添加了晶圓材料處理搬運單元（MHU）和模式識別（自動對準）。負責晶圓的輸送與定位，使晶圓上的晶粒依次與探針接觸并逐個測試。可以24小時連續工作，通常用于芯片量產或有一些特殊要求如處理薄晶圓、封裝基板等。全自動探針臺價格也是遠比手動/半自動探針臺要昂貴。

探針臺由哪些部分組成？

樣品臺（載物臺）：是定位晶圓或芯片的部件設備。通常會根據晶圓的尺寸來設計大小，并配套了相應的精密移動定位功能。

光學元件：這個部件的作用使得用戶能夠從視覺上放大觀察待測物，以便精確地將探針尖端對準并放置在待測晶圓/芯片的測量點上。有的采用立體變焦顯微鏡，有的采用數碼相機，或者兩者兼有。

光學元件

卡盤：有一個非常平坦的金屬表面，卡盤用夾具來固定待測物，或使用真空來吸附晶圓。

探針（探針卡）：待測芯片需要測試探針的連接，才能與測試儀器建立連接。常見的有普通 DC 測試探針、同軸DC測試探針、有源探針和微波探針等。探針頭插入單個探針臂并安裝在操縱器上。探針尖端尺寸和材料取決于被探測特征的尺寸和所需的測量類型。探針尖直接接觸被測件，探針臂應與探針尖匹配。

探針（探針卡）

探針夾具及電纜組件：探針夾具用于夾持探針、并將探針連接至測量儀器。電纜組件用于轉接、延展探針夾具上的電纜組件。

操縱器（定位器）：探針臺使用操縱器將探針放置在被測物上，它可以很容易地定位探針并快速固定它們。通常使用磁鐵或真空把它們固定在適當的位置。一旦固定，操縱器可以在X、Y和Z方向上精確定位探針尖端，并且在某些情況下提供旋轉運動。

操縱器（定位器）