一种rf探针薄膜与探针台光学自动贴合装置与方法
阅读说明：本技术 一种rf探针薄膜与探针台光学自动贴合装置与方法 (Device and method for optically and automatically attaching RF probe film and probe station ) 是由 于海超 徐兴光 赵梁玉 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明一种RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置与方法属于MEMS加工和半导体芯片测试技术领域；该贴合装置包括探针台单元,探针薄膜单元,出胶单元和测距单元；所述探针台单元包括：探针台,探针台底座,探针台相机,X轴平台,Y轴平台和Z轴平台；所述探针薄膜单元包括：探针薄膜,探针薄膜底座,探针薄膜相机和探针薄膜台升降台；所述出胶单元包括：胶桶,针头和伺服推杆；所述测距单元包括测距传感器；该贴合方法通过真空吸附方法固定探针台和探针薄膜,利用光学自动检测手段,先后将探针台调整到滴胶工位完成滴胶和移动到探针薄膜下方进行粘贴；本发明能够实现探针薄膜与探针台自动贴合,贴合精度高,平面度高,滴胶精确,良品率高。(The invention relates to an optical automatic laminating device and method for an RF probe film and a probe station, belonging to the technical field of MEMS processing and semiconductor chip testing; the laminating device comprises a probe station unit, a probe film unit, a glue outlet unit and a distance measuring unit; the probe station unit includes: the device comprises a probe station, a probe station base, a probe station camera, an X-axis platform, a Y-axis platform and a Z-axis platform; the probe film unit includes: the probe film lifting platform comprises a probe film, a probe film base, a probe film camera and a probe film platform lifting platform; the play gluey unit includes: the rubber barrel, the needle head and the servo push rod; the distance measuring unit comprises a distance measuring sensor; the attaching method fixes a probe station and a probe film by a vacuum adsorption method, and adjusts the probe station to a glue dripping station to finish glue dripping and move to the lower part of the probe film for attaching by an optical automatic detection means; the invention can realize the automatic fitting of the probe film and the probe station, and has the advantages of high fitting precision, high flatness, accurate glue dripping and high yield.)
技术领域
本发明一种RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置与方法属于MEMS加工和半导体芯片测试技术领域。
背景技术
在MEMS半导体探针卡制作工艺中，需要把经过光刻、刻蚀、微电铸及化学机械抛光等工艺生产后的探针薄膜通过专用胶水贴合在探针台上；目前，探针薄膜与探针台主要通过手工贴合的方式，这种贴合方式存在以下技术问题：
首先，手工贴合操作不便，位置精度不高；
其次，传统探针台通过螺钉与底座紧固，在探针薄膜贴合后，由于薄膜面积大于探针台面积，且探针台高度很低，在这种情况下，拆卸螺钉时容易折弯探针薄膜，严重时造成探针损坏；
第三，传统手工贴合过程中对探针薄膜采用机械压平的方式，探针薄膜的平面度难以得到保证；
第四，传统手工贴合过程中同样采用手工滴胶，不仅滴胶速度慢，而且滴胶量难以做到精确控制，如果滴胶过少，会造成探针薄膜与探针台贴合不牢靠，影响探针卡使用寿命，如果滴胶过多，会造成探针薄膜非贴合处固化，影响探针薄膜上下运动时的挠性，同样影响探针卡使用寿命；
总之，手工贴合方式存在贴合位置不准、平面度低、滴胶不精确、良品率低等技术问题；然而，市面上还没有探针薄膜与探针台自动贴合的装置。
发明内容
针对探针薄膜与探针台手工贴合方式存在的一系列技术问题，本发明公开了一种RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置与方法，不仅可以代替手工贴合，而且具有贴合精度高，平面度高，滴胶精确，良品率高的技术优势。
本发明的目的是这样实现的：
一种RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，包括：探针台单元，探针薄膜单元，出胶单元和测距单元；
所述探针台单元包括：探针台，探针台底座，探针台相机，X轴平台，Y轴平台和Z轴平台；所述探针台真空吸附在探针台底座上方，探针台底座下方设置有X轴平台，Y轴平台和Z轴平台，在X轴平台，Y轴平台和Z轴平台的驱动下，探针台底座承载探针台进行三维平移；所述探针台上设置有探针台标记，设置在探针台上方的探针台相机通过识别所述探针台标记，确定探针台位置；
所述探针薄膜单元包括：探针薄膜，探针薄膜底座，探针薄膜相机和探针薄膜台升降台；所述探针薄膜真空吸附在探针薄膜底座下方，探针薄膜底座上方设置有探针薄膜台升降台，在探针薄膜台升降台的驱动下，探针薄膜底座承载探针薄膜进行上下运动；所述探针薄膜上设置有薄膜标记，设置在探针薄膜下方的探针薄膜相机通过识别所述薄膜标记，确定探针薄膜位置；
所述出胶单元包括：胶桶，针头和伺服推杆；所述胶桶内放置有胶水，针头安装在胶桶端部，伺服推杆设置在胶桶内部，在伺服推杆的推动下，实现胶水从针头处挤出；
所述测距单元包括测距传感器，所述测距传感器用于测量探针台与探针薄膜之间的距离。
上述RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，所述探针台底座设计有凹槽，所述凹槽开有通道，将探针台放置在所述凹槽中，通过通道将凹槽抽真空，实现探针台真空吸附在探针台底座上方。
上述RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，所述探针薄膜底座设计有凸台，所述凸台开有通道，将探针薄膜放置在所述凸台下方，并用定位销将探针薄膜固定，通过通道将凸台抽真空，实现探针薄膜真空吸附在探针薄膜底座下方，再去掉定位销。
上述RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，所述伺服推杆最小运动距离为1微米。
上述RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，所述测距传感器安装在X轴平台，Y轴平台或Z轴平台上。
上述RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，所述探针台相机，探针薄膜相机，X轴平台，Y轴平台，Z轴平台，伺服推杆，探针薄膜台升降台和测距传感器均连接PC机，在PC机控制下，所述探针台相机，探针薄膜相机，X轴平台，Y轴平台，Z轴平台，伺服推杆，探针薄膜台升降台和测距传感器协同工作。
一种RF探针薄膜与探针台光学自动贴合方法，包括以下步骤：
步骤a、将探针台真空吸附在探针台底座上方；
步骤b、将探针薄膜真空吸附在探针薄膜底座下方；
步骤c、探针台相机对探针台成像，通过获取探针台标记位置，获得探针台位置信息，并反馈给PC机；
步骤d、探针薄膜相机对探针薄膜成像，通过获取薄膜标记位置，获得探针薄膜位置信息，并反馈给PC机；
步骤e、PC机根据探针台位置，控制X轴平台，Y轴平台和Z轴平台，将探针台调整到滴胶工位；
步骤f、PC机控制伺服推杆，实现出胶单元点滴胶或线滴胶；
步骤g、PC机根据探针台位置和探针薄膜位置，控制X轴平台，Y轴平台和Z轴平台，将探针台移动到探针薄膜下方；
步骤h、PC机根据测距传感器得到的探针台至探针薄膜的距离，控制探针薄膜台升降台向下运动，使探针台和探针薄膜的距离达到阈值；
步骤i、将胶水冷却凝固；
步骤j、探针台底座和探针薄膜底座破真空，PC机控制探针薄膜台升降台向上运动，取出探针台和探针薄膜贴合后的工件。
有益效果：
第一、本发明提供了一种RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置与方法，通过在探针台上设置探针台标记，所述探针薄膜上设置有薄膜标记，并设置有测距单元，利用探针台相机和探针薄膜相机成像，测距单元测距，并控制X轴平台，Y轴平台，Z轴平台，伺服推杆和探针薄膜台升降台协调工作，实现探针薄膜与探针台光学自动贴合，这种方式能够代替传统手工贴合的方式，解决了操作不便，位置精度不高的技术问题。
第二、在本发明中，探针台与探针台底座之间采用真空吸附的方式，代替传统螺钉紧固的方式，有效避免拆卸螺钉时折弯探针薄膜，造成探针损坏的问题。
第三、在本发明中，探针薄膜与探针薄膜底座之间采用真空吸附的方式，代替传统探针薄膜底座机械压平探针薄膜方式，这样可以使探针薄膜的平面度可以做到10微米以下。
第四、本发明还提供了一种出胶单元，代替传统手工滴胶的方式，不仅滴胶速度快，而且能够精确控制滴胶量，有效克服传统方式中滴胶过少造成探针薄膜与探针台贴合不牢靠，或滴胶过多造成探针薄膜非贴合处固化的问题，进而提高探针卡使用寿命。
附图说明
图1为本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的结构示意图。
图2为探针台真空吸附在探针台底座的结构示意图。
图3为探针薄膜真空吸附在探针薄膜底座的结构示意图。
图4为出胶单元的结构示意图。
图5为本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合方法的流程图。
图中：1探针台、2探针台底座、3探针薄膜、4探针薄膜底座、5探针台相机、6探针薄膜相机、7X轴平台、8Y轴平台、9Z轴平台、10胶桶、11针头、12伺服推杆、13探针薄膜台升降台、14测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细介绍。
具体实施方式一
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，结构示意图如图1所示，该RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置包括：探针台单元，探针薄膜单元，出胶单元和测距单元；
所述探针台单元包括：探针台1，探针台底座2，探针台相机5，X轴平台7，Y轴平台8和Z轴平台9；所述探针台1真空吸附在探针台底座2上方，如图2所示；探针台底座2下方设置有X轴平台7，Y轴平台8和Z轴平台9，在X轴平台7，Y轴平台8和Z轴平台9的驱动下，探针台底座2承载探针台1进行三维平移；所述探针台1上设置有探针台标记，设置在探针台1上方的探针台相机5通过识别所述探针台标记，确定探针台1位置；
所述探针薄膜单元包括：探针薄膜3，探针薄膜底座4，探针薄膜相机6和探针薄膜台升降台13；所述探针薄膜3真空吸附在探针薄膜底座4下方，如图3所示；探针薄膜底座4上方设置有探针薄膜台升降台13，在探针薄膜台升降台13的驱动下，探针薄膜底座4承载探针薄膜3进行上下运动；所述探针薄膜3上设置有薄膜标记，设置在探针薄膜3下方的探针薄膜相机6通过识别所述薄膜标记，确定探针薄膜3位置；
所述出胶单元包括：胶桶10，针头11和伺服推杆12；所述胶桶10内放置有胶水，针头11安装在胶桶10端部，伺服推杆12设置在胶桶10内部，在伺服推杆12的推动下，实现胶水从针头11处挤出，如图4所示；
所述测距单元包括测距传感器14，所述测距传感器14用于测量探针台1与探针薄膜3之间的距离。
具体实施方式二
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，在具体实施方式一的基础上，进一步限定所述探针台底座2设计有凹槽，所述凹槽开有通道，将探针台1放置在所述凹槽中，通过通道将凹槽抽真空，实现探针台1真空吸附在探针台底座2上方。
上述技术方案，为探针台1真空吸附在探针台底座2上方提供了一种具体实现方法。
具体实施方式三
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，在具体实施方式一的基础上，进一步限定所述探针薄膜底座4设计有凸台，所述凸台开有通道，将探针薄膜3放置在所述凸台下方，并用定位销将探针薄膜3固定，通过通道将凸台抽真空，实现探针薄膜3真空吸附在探针薄膜底座4下方，再去掉定位销。
上述技术方案，为探针薄膜3真空吸附在探针薄膜底座4下方提供了一种具体实现方法。
具体实施方式四
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，在具体实施方式一的基础上，进一步限定所述伺服推杆12最小运动距离为1微米。
具体实施方式五
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，在具体实施方式一的基础上，进一步限定所述测距传感器14安装在X轴平台7，Y轴平台8或Z轴平台9上。
具体实施方式六
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合装置，在具体实施方式一的基础上，进一步限定所述探针台相机5，探针薄膜相机6，X轴平台7，Y轴平台8，Z轴平台9，伺服推杆12，探针薄膜台升降台13和测距传感器14均连接PC机，在PC机控制下，所述探针台相机5，探针薄膜相机6，X轴平台7，Y轴平台8，Z轴平台9，伺服推杆12，探针薄膜台升降台13和测距传感器14协同工作。
具体实施方式七
以下是本发明RF探针薄膜与探针台光学自动贴合方法的具体实施方式。
本实施方式下的RF探针薄膜与探针台光学自动贴合方法，流程图如图5所示，该RF探针薄膜与探针台光学自动贴合方法包括以下步骤：
步骤a、将探针台1真空吸附在探针台底座2上方；
步骤b、将探针薄膜3真空吸附在探针薄膜底座4下方；
步骤c、探针台相机5对探针台1成像，通过获取探针台标记位置，获得探针台1位置信息，并反馈给PC机；
步骤d、探针薄膜相机6对探针薄膜3成像，通过获取薄膜标记位置，获得探针薄膜3位置信息，并反馈给PC机；
步骤e、PC机根据探针台1位置，控制X轴平台7，Y轴平台8和Z轴平台9，将探针台1调整到滴胶工位；
步骤f、PC机控制伺服推杆12，实现出胶单元点滴胶或线滴胶；
步骤g、PC机根据探针台1位置和探针薄膜3位置，控制X轴平台7，Y轴平台8和Z轴平台9，将探针台1移动到探针薄膜3下方；
步骤h、PC机根据测距传感器14得到的探针台1至探针薄膜3的距离，控制探针薄膜台升降台13向下运动，使探针台1和探针薄膜3的距离达到阈值；
步骤i、将胶水冷却凝固；
步骤j、探针台底座2和探针薄膜底座4破真空，PC机控制探针薄膜台升降台13向上运动，取出探针台1和探针薄膜3贴合后的工件。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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