一、武漢探針臺分類講解按操作自動化程度分類
1. 手動探針臺(Manual Probe Station)
特點:
所有操作(如晶圓移動、探針定位、接觸測試)均通過手動旋鈕或手柄完成。
結構簡單、成本低(通常為數十萬元級別),適合實驗室研發、小批量測試或教學場景。
精度依賴操作人員經驗,測試效率較低,適合對速度要求不高的場景(如科研樣品調試)。
武漢探針臺分類講解應用場景:
高校 / 研究所的半導體器件研發、新工藝驗證。
中小規模企業的樣品測試或失效分析。
2. 半自動探針臺(Semi-Automatic Probe Station)
特點:
部分環節自動化(如工作臺電動移動、顯微鏡自動對焦),但探針接觸和測試仍需人工干預。
精度高于手動臺(通常為微米級),效率適中,成本介于手動與全自動之間。
應用場景:
中小型工廠的中試階段測試。
對精度有一定要求但無需全自動化的場景(如射頻器件初步調試)。
3. 全自動探針臺(Fully Automatic Probe Station)
特點:
全流程自動化:通過計算機控制機械臂、視覺系統和測試儀器,實現晶圓上料、定位、探針接觸、數據采集及分選全自動化。
精度較高(亞微米級,甚至納米級),配備 AI 視覺算法實現自動對準,支持批量高速測試(每小時測試數千顆芯片)。
成本高昂(數百萬元至千萬元級別),需搭配測試儀器(如半導體參數分析儀、網絡分析儀)。
應用場景:
半導體晶圓廠(Foundry)的量產測試(如邏輯芯片、存儲芯片的晶圓級篩選)。
封裝企業的裸 Die 測試(如 Flip Chip、SiP 系統級封裝)。
二、按測試信號類型分類
1. 直流探針臺(DC Probe Station)
特點:
用于測試直流或低頻電信號(如電壓、電流、電阻等),探針結構簡單(普通金屬探針)。
對信號完整性要求較低,適合常規邏輯芯片、模擬芯片的基礎參數測試。
應用場景:
芯片研發階段的直流特性分析(如晶體管的 I-V 曲線測量)。
量產階段的良品篩選(如檢測開路、短路等基礎缺陷)。
2. 射頻探針臺(RF Probe Station)
特點:
針對高頻信號(如微波、毫米波,頻率可達 110GHz 以上),配備射頻探針(如 GSG 探針,Ground-Signal-Ground 結構)和低損耗信號鏈路,減少信號衰減和電磁干擾。
需考慮阻抗匹配(如 50Ω 標準)、屏蔽設計(防止外界干擾)和探針寄生參數(如電感、電容)。
應用場景:
通信芯片(如 5G 基站芯片、WiFi 6/7 芯片)的射頻性能測試。
雷達組件(如汽車毫米波雷達芯片)、衛星通信器件的高頻特性分析。
3. 光電探針臺(Optoelectronic Probe Station)
特點:
集成光學系統(如光纖耦合器、激光器、光譜儀),同時測試光信號和電信號的交互特性。
探針包括電探針和光探針,需實現光電對準(如微米級光纖與芯片光波導的耦合)。
應用場景:
光電器件測試(如激光器、光電探測器、硅光芯片)。
光通信模塊(如收發一體芯片 TOSA/ROSA)的光電性能驗證。
三、按測試環境與功能擴展分類
1. 常溫探針臺(Room Temperature Probe Station)
特點:
在室溫環境下進行測試,無額外環境控制模塊,結構簡潔、成本低。
應用場景:
大多數常規半導體測試(如研發階段的基礎性能驗證)。
2. 高低溫探針臺(Temperature-Controlled Probe Station)
特點:
集成溫控模塊(如加熱 / 制冷臺),測試溫度范圍通常為 - 196℃(液氮冷卻)至 400℃,部分設備可達更寬溫區。
需解決溫度均勻性、熱膨脹系數匹配(探針與晶圓的熱變形補償)等問題。
應用場景:
車規級芯片(需通過 AEC-Q100 認證)的高低溫可靠性測試。
功率器件(如 IGBT、SiC MOSFET)在高溫工況下的性能評估。
3. 磁場探針臺(Magnetic Field Probe Station)
特點:
配備永磁體或電磁線圈,可施加固定或可調磁場(如 0-10T),用于測試器件在磁場中的特性(如霍爾效應、磁阻效應)。
應用場景:
磁性存儲器件(如 MRAM、磁傳感器)的研發測試。
量子器件(如量子比特、拓撲絕緣體)的磁電特性分析。
4. 真空探針臺(Vacuum Probe Station)
特點:
測試腔可抽至真空環境(如 10?3 Pa 以下),減少空氣分子對器件的干擾(如氣體敏感型傳感器、真空電子器件)。
應用場景:
微機電系統(MEMS)器件(如加速度計、陀螺儀)的真空封裝前測試。
場發射器件(如碳納米管陰極)的真空環境性能驗證。
四、按適用晶圓尺寸分類
1. 小尺寸探針臺(≤8 英寸晶圓)
應用場景:
傳統半導體工藝(如功率器件、傳感器)的小尺寸晶圓測試。
研發階段的小批量晶圓(如 4 英寸、6 英寸實驗片)。
2. 大尺寸探針臺(12 英寸晶圓)
特點:
工作臺承重更大(需穩定支撐 12 英寸晶圓的重量),運動精度要求更高(適應制程的微小引腳間距)。
應用場景:
主流邏輯芯片、存儲芯片的量產測試(如 12 英寸晶圓的 7nm/5nm 制程芯片)。
五、按行業應用領域分類
1. 半導體晶圓級測試探針臺
核心應用:半導體制造流程中的晶圓測試(CP 測試,Chip Probing),篩選良品以降低封裝成本。
2. 封裝測試探針臺
核心應用:對封裝后的裸 Die、多芯片模塊(MCM)進行測試,如 Flip Chip 的凸點(Bump)接觸測試、2.5D/3D 封裝的 TSV(硅通孔)互連測試。
3. 科研與材料研究探針臺
核心應用:高校、研究所用于新型材料器件(如二維材料晶體管、鈣鈦礦光電器件)的特性分析,支持定制化測試環境(如氣體氛圍、壓力控制)。