CN111239448A - 测试机以及用于校准探针卡与待测器件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测试机以及用于校准探针卡与待测器件的方法。测试机包括：载物平台，包括承载面，且能沿平行于所述承载面的方向移动和绕垂直于所述承载面的转轴转动；探针卡，设置有多根向靠近所述载物平台一侧伸出的探针；对位组件，包括：至少两个第一激光发射装置，能发射多束第一激光束，所述第一激光束沿垂直于所述承载面的方向依次排列；第二激光发射装置，能发射多束第二激光束，所述第二激光束沿垂直于所述承载面的方向依次排列，且所述第二激光束垂直于所述第一激光束。采用这种测试机进行对位，探针卡与待测器件之间对位较准确，同时还减少了人工放置探针卡的时间，提高了探针卡与待测器件之间对准的准确度，避免了探针卡的损坏。

Description

测试机以及用于校准探针卡与待测器件的方法

技术领域

本发明总体来说涉及一种半导体加工技术领域，具体而言，涉及测试机以及用于校准探针卡与待测器件的方法。

背景技术

晶圆在被封装成完整芯片前需要进行测试，以筛选出不良的晶圆，从而降低封装成本。测试机用于对未封装的晶圆进行电学性能测试。测试机包括载物平台和探针卡。载物平台用于承载晶圆。探针卡是测试机连接晶圆的接口。探针卡上设置有多个探针，多个探针同时与晶圆上的多个焊垫直接接触来引导电信号。测试机上的测试仪器通过分析该电信号来获得晶圆的电学性能。

然而，晶圆放置在载物平台上后，由于晶圆上的焊垫非常小，探针卡与晶圆之间对位难度大，需要人工花费较长的时间进行对位，效率低下。尤其是，探针卡上的探针较为脆弱，在对位不准确时，探针容易顶到其他位置使得探针和晶圆均损坏。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种测试机，其包括：载物平台，包括承载面，且能沿平行于所述承载面的方向移动和绕垂直于所述承载面的转轴转动；探针卡，设置在所述载物平台的上方，能沿平行于所述承载面和垂直于所述承载面的方向移动以及绕垂直于所述承载面的转轴转动，所述探针卡包括多根向靠近所述载物平台一侧伸出的探针；对位组件，包括：至少两个第一激光发射装置，能发射平行于所述载物平台的所述承载面且高于所述承载面的多束第一激光束，所述第一激光束沿垂直于所述承载面的方向依次排列；第二激光发射装置，能发射平行于所述载物平台的所述承载面且高于所述承载面的多束第二激光束，所述第二激光束沿垂直于所述承载面的方向依次排列，且所述第二激光束垂直于所述第一激光束；其中，所述第一激光发射装置能沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第二激光发射装置能沿平行于所述第一激光束的方向移动。

根据本发明的一个实施例，所述对位组件还包括摄像机和第三激光发射装置，所述摄像机位于所述探针卡背离所述载物平台的一侧且能沿平行于所述承载面方向移动，所述第三激光发射装置安装于所述摄像机上，所述摄像机能朝载物平台一侧摄像，所述第三激光发射装置能向靠近所述载物平台一侧发射第三激光束，所述第三激光束垂直于所述承载面。

根据本发明的一个实施例，所述探针卡还包括部分或全部透明的探针座；

所述探针均从所述探针座向靠近所述载物平台的一侧延伸，至少一根所述探针安装在所述探针座的透明部分。

根据本发明的一个实施例，所述对位组件还包括激光接收装置；

所述激光接收装置的数量与所述第一激光发射装置的数量相同，所述激光接收装置与所述第一激光发射装置一一对应设置，所述第一激光发射装置与其相对应的所述激光接收装置分别位于所述载物平台的两侧；所述第一激光发射装置向与其相对应的所述激光接收装置发射所述第一激光束，所述激光接收装置用于感应是否接收到所述第一激光束。

根据本发明的一个实施例，所述测试机还包括平台运动机构，所述平台运动机构设置在所述载物平台的底部，所述平台运动机构包括：第一直线执行机构；第二直线执行机构，所述第二直线执行机构安装在所述第一直线执行机构上；第一转动执行机构，所述第一转动执行机构安装在所述第二直线执行机构上，所述载物平台安装在所述第一转动执行机构上；其中，所述第一直线执行机构用于驱动所述第二执直线行机构沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第二直线执行机构用于驱动所述第一转动执行机构沿平行于所述第一激光束的方向移动，所述第一转动执行机构用于驱动所述载物平台绕垂直于所述承载面的轴线转动。

根据本发明的一个实施例，所述测试机还包括探针运动机构，所述探针运动机构设置在所述载物平台的上方，所述探针运动机构包括：第三直线执行机构；第四直线执行机构，所述第四直线执行机构安装在所述第三直线执行机构上；升降机构，所述升降机构安装在所述第四直线执行机构上；第二转动执行机构，所述第二转动执行机构安装在所述升降机构上，所述探针卡安装在所述第二转动执行机构上；其中，所述第三直线执行机构用于驱动所述第四直线执行机构沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第四直线执行机构用于驱动所述升降机构沿平行于所述第一激光束的方向移动，所述升降机构用于驱动所述转动执行机构沿垂直于所述承载面的方向远离或靠近所述承载面，所述第二转动执行机构用于驱动所述探针卡绕垂直于所述承载面的方向的轴线转动。

根据本发明的一个实施例，所述对位组件还包括所述相机运动机构，所述相机运动机构设置在所述探针卡背离所述载物平台的一侧，所述相机运动机构包括：第五直线执行机构；第六直线执行机构，所述第六直线执行机构安装在所述第五直线执行机构上，所述摄像机安装在所述第六直线执行机构上；其中，所述第五直线执行机构用于驱动所述第六直线执行机构沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第六直线执行机构用于驱动所述摄像机沿平行于所述第一激光束的方向移动。

根据本发明的一个实施例，所述对位组件还包括：直条形的第一导轨，平行于所述第二激光束；安装在所述第一导轨上的多个第一滑块，能沿所述第一导轨滑动；直条形的第二导轨，平行于所述第一激光束；安装在所述第二导轨上的多个第二滑块，能沿所述第二导轨滑动；其中，所述第一激光发射装置与所述第一滑块一一对应设置，每个所述第一激光发射装置设置在与其对应的所述第一滑块上，所述第二激光发射装置与所述第二滑块一一对应设置，每个所述第二激光发射装置设置在与其对应的所述第二滑块上。

根据本发明的一个实施例，所述对位组件还包括：直条形的第三导轨，平行于所述第一导轨；安装在所述第三导轨上的多个第三滑块，能沿所述第三导轨滑动；所述第三滑块的数量与所述激光接收装置的数量相同，所述第三滑块与所述激光接收装置一一对应设置，每个所述激光接收装置安装在与其对应的所述第三滑块上。

根据本发明的一个实施例，所述对位组件还包括：连接架，所述连接架分别连接所述第一滑块和与该第一滑块相对齐的所述第三滑块；第七直线执行机构，所述第七直线执行机构与所述连接架一一对应连接，用于驱动与其相对应的所述连接架沿平行于所述第一导轨的方向移动。

根据本发明的一个实施例，所述第一激光束、所述第二激光束的颜色均与所述第三激光束的颜色不同。

本发明的一个实施例中还提出了一种用于校准探针卡与待测器件的方法，其包括：

将所述待测器件放置于一承载面上，在所述待测器件与所述探针卡之间设置多组第一激光阵列和第二激光阵列，所述第一激光阵列包括多束第一激光束，所述第二激光阵列包括多束第二激光束，所述第一激光束和所述第二激光束相互垂直且均垂直于所述承载面，同一所述第一激光阵列中的多束所述第一激光束在所述承载面上的投影重合，多束所述第二激光束在所述承载面上的投影重合；

以所述第一激光束和所述第二激光束为标线将所述探针卡上的两根探针分别与所述待测器件上的两个焊垫相对准。

根据本发明的一个实施例，在将两根探针与两个所述焊垫相对准的过程中，包括：

将所述探针卡向靠近所述承载面方向移动，使得所述探针的针尖位于最靠近所述承载面和最远离所述承载面的所述第一激光束之间，同时还位于最靠近所述承载面和最远离所述承载面的所述第二激光束之间；移动所述第一激光阵列和所述第二激光阵列，使得两个所述第一激光阵列中最远离所述承载面的所述第一激光束分别被两根所述探针所遮挡，且所述第二激光阵列中最远离所述承载面的所述第二激光束分别被两根所述探针所遮挡；移动所述承载面使得两个所述焊垫分别与两个所述第一激光阵列中最靠近所述承载面的第一激光束相对齐，且与所述第二激光阵列中最靠近所述承载面的第二激光束相对齐。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：设置垂直于所述承载面的第三激光束，以所述第三激光束为标线将一根所述探针的中心与一个所述焊垫的中心对准。

根据本发明的一个实施例，在将一根所述探针的中心与一个所述焊垫的中心对准的过程中，包括：将所述第三激光束对准所述探针的中心，并记录下所述探针卡的位置；将探针卡移开，平移所述承载面使得所述焊垫的中心与所述第三激光束对准；将所述探针卡移回到所记录下的位置。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：将所述探针卡与所述承载面靠拢，通过观察所述第一激光束是否全部被所述探针遮挡来判断所述探针是否与所述焊垫相接触。

由上述技术方案可知，本发明的测试机以及用于校准探针卡与待测器件的方法的优点和积极效果在于：

采用本发明中的测试机进行第一步对位时，能先以第一激光发射装置所述发射的第一激光束和第二激光发射装置所发射出的第二激光束为标线将探针卡上的两根探针与待测器件上的两个焊垫分别对齐，探针卡与待测器件之间对位较准确，同时还减少了人工放置探针卡的时间，提高了探针卡与待测器件之间对准的准确度，避免了探针卡的损坏。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种测试机的结构示意图；

图2是根据一示例性实施方式示出的平台运动机构的示意图；

图3是根据一示例性实施方式示出的探针运动机构的示意图；

图4是根据一示意性实施方式示出的一种用于校准探针卡与待测器件的方法的流程图；

图5是根据一示例性实施方式示出的在第一步对位中激光束与探针相对准状态下的测试机的示意图；

图6是根据一示例性实施方式示出的在第一步对位中激光束与焊垫相对准状态下的测试机的示意图；

图7是根据一示例性实施方式示出的在第一步对位完成后探针与焊垫相接触状态下的测试机的示意图；

图8是根据一示例性实施方式示出的相机运动机构的结构示意图；

图9是根据一示例性实施方式示出的在第二步对位中探针中心与第三激光束对准状态下的测试机的示意图；

图10是根据一示例性实施方式示出的在第二步对位中焊垫中心与第三激光束对准状态下的测试机的示意图；

图11是根据一示例性实施方式示出的在第二步对位完成后探针与焊垫相接触状态下的测试机的示意图；

图12是根据一示例性实施方式示出的连接架和第七直线执行机构的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参照图1，图1示出了本实施例中的一种测试机1的结构。该测试机1用于测试待测器件2的电学性能，该待测器件2可以是晶圆或芯片。待测器件2上设置有多个焊垫21。该测试机1包括载物平台11、平台运动机构15(参照图2)、探针卡12、探针运动机构16(参照图3)、对位组件13。

载物平台11可以是方形平台或圆形平台。载物平台11包括承载面111。承载面111设置在载物平台11的顶部。承载面111为平面，用于承载待测器件2。承载面111可以是呈水平设置。待测器件2安放在承载面111上时，待测器件2的焊垫21朝上。

对位组件13包括第一导轨132、第二导轨136、第一滑块133、第二滑块137、第一激光发射装置131和第二激光发射装置135。第一导轨132和第二导轨136均为直条形。第一导轨132设置在载物平台11的一侧，第二导轨136设置在载物平台11相邻于第一激光发射装置131的另一侧。第一导轨132和第二导轨136均平行于承载面111。第一导轨132和第二导轨136相互垂直。第一滑块133设置在第一导轨132上且能沿第一导轨132滑动。第二滑块137设置在第二导轨136上且能沿第二导轨136滑动。

第一激光发射装置131至少设置两个。第一滑块133的数量与第一激光发射装置131的数量相同，第一激光发射装置131与第一滑块133一一对应设置，每个第一激光发射装置131设置在与其相对应的第一滑块133上。由于第一滑块133能沿第一导轨132滑动，两个第一激光发射装置131也能沿第一导轨132移动来调节两个第一激光发射装置131之间的间距。第二激光发射装置135安装在第二滑块137上，第二激光发射装置135能沿第二导轨136移动。

第一激光发射装置131和第二激光发射装置135均包括沿垂直于承载面111的方向依次排列的多个激光器(未示出)，每个激光器都能发射出一束激光。第一激光发射装置131朝靠近载物平台11一侧的方向发射多束第一激光束138。第一激光束138平行于承载面111。每个第一激光发射装置131所发射的多束第一激光束138在垂直于承载面111的方向上依次排列。同一个第一激光发射装置131发射出的多条第一激光束138在载物平台11上的正投影重叠在一起。第一激光束138均平行于第二导轨136。第二激光发射装置135朝靠近载物平台11一侧的方向发射多束第二激光束139。第二激光束139平行于承载面111。第二激光束139还垂直于第一激光束138且平行于第一导轨132。第二激光发射装置135所发射的多束第二激光束139在垂直于承载面111的方向上依次排列。第二激光发射装置135发射出的多条第二激光束139在载物平台11上的正投影重叠在一起。第一激光束138和第二激光束139均能从载物平台11上方穿过。

两个第一激光发射装置131分别设置在两个第一滑块133上，可以通过调节两个第一激光发射装置131之间的距离来调节两束第一激光束138之间的间距，以适应待测器件2上焊垫21的规格和焊垫21间的间距，以及不同尺寸的探针卡12。

参照图2，平台运动机构15设置在载物平台11的底部。平台运动机构15用于驱动载物平台11沿平行于承载面111移动以及绕垂直于承载面111的转轴转动。平台运动机构15包括第一直线执行机构151、第二直线执行机构154和第一转动执行机构157。载物平台11设置在第一转动执行机构157上，第一转动执行机构157用于驱动载物平台11绕垂直于承载面111的转轴转动。第一转动执行机构157可以是电机，该电机的主轴158垂直于承载面111且连接于载物平台11的底部，电机的主轴158转动能带动载物平台11绕垂直于承载面111的转轴转动。

第一转动执行机构157安装在第二直线执行机构154上，第二直线执行机构154用于驱动第一转动执行机构157沿平行于第一激光束138的方向移动。第二直线执行机构154安装在第一直线执行机构151上，第一直线执行机构151用于驱动第二直线执行机构154沿平行于第二激光束139的方向移动。

在本实施例中，第一直线执行机构151和第二直线执行机构154均设置为电缸。第一直线执行机构151包括第一缸体152以及第一伸缩杆153，第一伸缩杆153可以缩入或伸出于第一缸体152。第二直线执行机构154包括第二缸体155以及第二伸缩杆156，第二伸缩杆156可以缩入或伸出于第二缸体155。

第二缸体155安装在第一伸缩杆153上，第一伸缩杆153缩入或伸出于第一缸体152的方向与第二激光束139平行。第一转动执行机构157安装在第二伸缩杆156上，第二伸缩杆156缩入或伸出于第二缸体155的方向与第一激光束138平行。

第一伸缩杆153通过伸缩，带动第二缸体155沿平行于第二激光束139的方向运动，进而带动载物平台11沿平行于第二激光束139的方向运动。第二伸缩杆156通过伸缩，带动第一转动执行机构157沿平行于第一激光束138的方向运动，进而带动载物平台11沿平行于第一激光束138的方向运动。

参照图3，探针卡12是测试机1连接待测器件2的接口。探针卡12设置在载物平台11的上方。探针卡12包括探针座121和多根探针122。探针座121为平板，平行于承载面111。探针座121可以是印刷电路板(PCB板)。探针122从探针座121中且朝向靠近载物平台11一侧伸出。探针122垂直于载物平台11的承载面111。探针122与待测器件2的焊垫21相接触能引出待测器件2发出的电信号。第一激光束138和第二激光束139的光束直径小于探针122的直径。

探针卡12上的探针122与待测器件2上的焊垫21一一对应设置，测试时，每个探针122的针尖需要与其对应的焊垫21相接触。当多个焊垫21在待测器件2上成行排列时，探针122在探针卡12上也成行排列。

探针运动机构16设置在载物平台11的上方，探针运动机构16包括第三直线执行机构161、第四直线执行机构164、升降机构167和第二转动执行机构160。探针卡12安装在第二转动执行机构160上，探针卡12位于第二转动执行机构160的下方。第二转动执行机构160用于驱动探针卡12绕垂直于承载面111的轴线转动。第二转动执行机构160可以是电机，电机的主轴垂直于承载面111并向靠近载物平台11一侧的方向伸出，探针卡12的探针座121安装在主轴1601上，该探针座121垂直于主轴1601，电机的主轴1601转动能驱动探针卡12绕垂直于承载面111的轴线转动。

第二转动执行机构160安装在升降机构167上。升降机构167用于驱动第二转动执行机构160沿垂直于承载面111的方向远离或靠近承载面111。升降机构167安装在第四直线执行机构164上。第四直线执行机构164用于驱动升降机构167沿平行于第一激光束138的方向运动。第四直线执行机构164安装在第三直线执行机构161上。第三直线执行机构161用于驱动第四直线执行机构164沿平行于第二激光束139的方向运动。

在本实施例中，第三直线执行机构161、第四直线执行机构164、升降机构167均设置为电缸。第三直线执行机构161包括第三缸体162以及第三伸缩杆163，第三伸缩杆163可以缩入或伸出于第三缸体162。第四直线执行机构164包括第四缸体165以及第四伸缩杆166，第四伸缩杆166可以缩入或伸出于第四缸体165。升降机构167包括第八缸体168以及第八伸缩杆169，第八伸缩杆169可以缩入或伸出于第八缸体168。

第四缸体165安装在第三伸缩杆163上，第三伸缩杆163缩入或伸出于第三缸体162的方向与第二激光束139平行。第八缸体168安装在第四伸缩杆166上，第四伸缩杆166缩入或伸出于第四缸体165的方向与第一激光束138平行。第二转动执行机构160安装在第八伸缩杆169上，第八伸缩杆169缩入或伸出于第八缸体168的方向垂直于承载面111。

第三伸缩杆163通过伸缩，带动第四缸体165沿平行于第二激光束139的方向运动，进而带动探针卡12沿平行于第二激光束139的方向运动。第四伸缩杆166进行伸缩带动第八缸体168沿平行于第一激光束138的方向运动，进而带动探针卡12沿平行于第一激光束138的方向运动。第八伸缩杆169通过伸缩，带动第二转动执行机构160沿垂直于承载面111的方向远离或靠近承载面111，进而带动探针卡12沿垂直于承载面111的方向远离或靠近承载面111。

参照图4，本实施例还提出了一种用于校准探针卡12与待测器件2的方法。在使用测试机1对待测器件2进行测试前，先采用该方法将探针卡12与待测器件2对准。该方法包括以下步骤：

步骤S10：以第一激光束和第二激光束为标线将探针卡上的两根探针分别与待测器件上的两个焊垫相对准。

步骤S10包括步骤S11～S14：

步骤S11、在待测器件与探针卡之间设置第一激光束阵列和第二激光束阵列。

将待测器件2放置于一承载面111上，在待测器件2与探针卡12之间设置多组第一激光阵列和第二激光阵列，第一激光阵列包括多束第一激光束138，第二激光阵列包括多束第二激光束139，第一激光束138和第二激光束139相互垂直且均平行于承载面111，同一第一激光阵列中的多束第一激光束138在承载面111上的投影重合，多束第二激光束139在承载面111上的投影重合。

参照图1，先将待测器件2放置在载物平台11上，将待测器件2设置有焊垫21的一侧朝上。开启第一激光发射装置131和第二激光发射装置135，第一激光发射装置131发射出多束第一激光束138，每个第一激光发射装置131所发射出的所有第一激光束138组成一组第一激光阵列，第二激光发射装置135发射出多束第二激光束139，第二激光发射装置135所发射出的所有第二激光束139组成一个第二激光阵列。第一激光束138和第二激光束139均位于待测器件2与探针卡12之间。

步骤S12、调整探针卡与承载面之间的距离。

将探针卡12向靠近承载面111方向移动，使得探针12的针尖位于最靠近承载面111和最远离承载面111的第一激光束138之间，同时还位于最靠近承载面111和最远离承载面111的第二激光束139之间。

参照图5，探针运动机构16驱动探针卡12靠近承载面111，直至探针122的针尖高于最底部的第一激光束138和第二激光束139且低于最顶部的第一激光束138和第二激光束139。

步骤S13、将探针与第一激光束和第二激光束对准。

移动第一激光阵列、第二激光阵列和探针卡12，使得两个第一激光阵列中最远离承载面111的第一激光束138分别被两根探针122所遮挡，且第二激光阵列中最远离承载面111的第二激光束139分别被两根探针122所遮挡。

参照图5，调节探针卡12、第一激光发射装置131和第二激光发射装置135的位置，使得两个第一激光发射装置131分别发射出的最顶部的第一激光束138被两根探针122所遮挡，同时第二激光发射装置135所发射出的最顶部的第二激光束139正好被两根探针122中的一根所遮挡，另一根探针122的针尖与最底部的第二激光束139对齐。

步骤S14、将焊垫与第一激光束和第二激光束对齐。

移动承载面111使得两个焊垫21分别与两个第一激光阵列中最靠近承载面111的第一激光束138相对齐，且与第二激光阵列中最靠近承载面的第二激光束139相对齐。

参照图6，移动载物平台11，使得待测器件2上与这两根探针122相对应的两个焊垫21分别与两个第一激光发射装置131所发射的最底部的第一激光束138相对齐，并且这两个焊垫21还均与最底部的第二激光束139相对齐。

这样就完成了探针卡12与待测器件2之间的第一步对位，参照图7，在完成第一步对位后继续驱动探针122靠近承载面111可以使得每个探针122的针尖与其相对于的焊垫21相抵，对位较准确。

进一步的，探针卡12的探针座121设置成全透明或部分透明。至少有一根探针122安装在探针座121的透明部分。对位组件13还包括摄像机143、第三激光发射装置144和相机运动机构17。摄像机143、第三激光发射装置144和相机运动机构17均设置在探针卡12背离载物平台11的一侧。第三激光发射装置144固定在摄像机143上。第三激光发射装置144向靠近所述载物平台一侧发射第三激光束145，第三激光束145垂直于承载面。摄像机143朝载物平台一侧摄像。摄像机143所拍摄的图像可以通过外接显示器实时播放。摄像机143所拍摄的图像优选为放大图像。摄像机143可以是电荷耦合摄像机(CCD Camera)。

参照图8，摄像机143安装在相机运动机构17上，相机运动机构17用于驱动相机沿平行于承载面111的方向上移动。相机运动机构17包括第五直线执行机构171和第六直线执行机构174。第六直线执行机构174安装在第五直线执行机构171上。摄像机143安装在第六直线执行机构174上。

第五直线执行机构171用于驱动所述第六直线执行机构174沿平行于第二激光束139的方向运动，第六直线执行机构174用于驱动摄像机143和第三激光发射装置144沿平行于所述第一激光束138的方向运动。

第五直线执行机构171和第六直线执行机构174均设置为电缸。第五直线执行机构171包括第五缸体172以及第五伸缩杆173，第五伸缩杆173可以缩入或伸出于第五缸体172。第六直线执行机构174包括第六缸体175以及第六伸缩杆176，第六伸缩杆176可以缩入或伸出于第六缸体175。

第六缸体175安装在第五伸缩杆173上，第五伸缩杆173缩入或伸出于第五缸体172方向与第二激光束139平行。摄像机143安装在第六伸缩杆176上，第六伸缩杆176缩入或伸出于第六缸体175的方向与第一激光束138平行。

第五伸缩杆173通过伸缩，带动第六缸体175沿平行于第二激光束139的方向运动，进而带摄像机143和第三激光发射装置144沿平行于第二激光束139的方向运动。第六伸缩杆176通过伸缩，带动的摄像机143和第三激光发射装置144沿平行于第一激光束138的方向运动。

在将探针卡12和待测器件2进行第一步对位后，还可以进行第二步对位以使得探针卡12和待测器件2之间对位更准确，即探针卡12上的探针122位于待测器件2上的焊垫21的中心区域。

用于校准探针卡12与待测器件2的方法还包括步骤S20。

步骤S20：设置垂直于承载面111的第三激光束145，以第三激光束145为标线将一根探针122的中心与一个焊垫21的中心对准。步骤S20包括步骤S21～S22。

步骤S21、将第三激光束对准探针的中心，并记录下探针卡的位置。

参照图9，记录下第一步对位后探针卡12的位置，打开第三激光发射装置144，第三激光发射装置144向靠近承载面111的方向发射第三激光束145。一边观看摄像机143所拍摄的图像，一边通过操作相机运动机构17调整摄像机143和第三激光发射装置144的位置，使得第三激光发射装置144发射出的第三激光束145正好对准一根探针122的中心。在本实施例中，由于探针卡12的探针座121设置成全透明或者部分透明，并且探针座121的透明部分设置有探针122，可以将第三激光束145对准该探针122。

步骤S22、将探针卡移开，平移承载面使得焊垫21的中心与第三激光束对准。

在第三激光束145对准该探针122的中心后，通过操作探针运动机构16将探针卡12移开以使得第三激光束145能照射到待测器件2。参照图10，然后，一边观看摄像机143所拍摄的图像，一边通过操作平台运动机构15平移载物平台11使得待测器件2上与该探针122相对应的一个焊垫21的中心与第三激光束145对准。

步骤S23、将探针卡移回到所记录下的位置。

将探针卡12移回到第一步对位后的位置。这样就完成了探针卡12与待测器件2之间的第二步对位。

在第二步对位过程中，由于第三激光发射装置144紧靠摄像机143，从摄像机143的镜头的角度来观察第三激光束145照射到探针122的中心或照射到焊垫21的中心时所观察的结果与实际结果之间的误差小，探针122与焊垫21能更准确地相对齐。完成第二步对位后，探针122的针尖能与待测器件2的焊垫21的中心对准。参照图11，继续驱动探针卡12靠近承载面111，探针卡12上的探针122的针尖插到与其相对应的焊垫21的中心，减少了人工放置探针卡12的时间，提高了探针卡12与待测器件2之间对准的准确度，避免了探针卡12的损坏。

进一步的，第一激光束138、第二激光束139和第三激光束145的颜色可以相同，例如可以均为红色、蓝色或绿色。

第一激光束138、第二激光束139的颜色也可以均与第三激光束145不相同，例如，第一激光束138和第二激光束139均为蓝色，第三激光束145为红色。将第一激光束138和第二激光束139的颜色设置成与第三激光束145的颜色不相同可以更明显地将第三激光束145与第一激光束138和第二激光束139区别开来。

第一激光束138、第二激光束139的颜色、第三激光束145的颜色互不相同。第一激光束138可以设置成绿色，第二激光束139可以设置成蓝色，第三激光束145可以设置成红色。这样，三种激光束的颜色互不相同，不容易混淆。

进一步的，参照图12，对位组件13还包括激光接收装置140、第三导轨141和第三滑块142。激光接收装置140的数量和第三滑块142的数量均与第一激光发射装置131的数量相同。第三导轨141与第一导轨132平行。第三滑块142均设置在第三导轨141上。第三滑块142能沿第三导轨141滑动。激光接收装置140与第三滑块142一一对应设置，激光接收装置140安装在与其对应的第三滑块142上。激光接收装置140能沿第三导轨141调整位置。

激光接收装置140与第一激光发射装置131一一对应设置，将激光接收装置140的位置调整到与其对应的第一激光发射装置131相对齐，激光接收装置140能接收到与其相对于的第一激光发射装置131所发射出的第一激光束138。

激光接收装置140包括多个光敏传感器(未示出)，多个光敏传感器沿垂直于承载面111的方向依次排列成一列。光敏传感器布置在激光接收装置140朝向第一激光发射装置131的一侧。激光接收装置140上的光敏传感器与该激光接收装置140相对应的第一激光发射装置131发射出的第一激光束138一一对应，光敏传感器接收并感应与其相对应的第一激光束138。

用于校准探针卡与待测器件的方法还包括步骤S30。

步骤S30：将探针卡12与承载面111靠拢，通过观察第一激光束138是否全部被探针122遮挡来判断探针122是否与焊垫21相接触。

在第二步对位完成后，驱动探针卡12向靠近承载面111的方向移动以使得探针122与待测器件2的焊垫21相接触，若激光接收装置140还能接收到第一激光束138，表明探针122未接触到焊垫21，探针卡12并未移动到位。同时，测试机1主动发布用于提醒测试人员探针122未接触焊垫21的警报，能减少了测试人员排查探针是否接触到待测器件的时间，提高了测试效率。

进一步的，参照图12，对位组件13还包括连接架181以及第七直线执行机构182。连接架181的数量、第七直线执行机构182的数量均与第一滑块133的数量相同。每个连接架181将第一滑块133与该第一滑块133相对应的第三滑块142相互连接在一起以使得第一激光发射装置131与该第一激光发射装置131相对应的激光接收装置140相对齐。

第七直线执行机构182与连接架181一一对应设置，第七直线执行机构182用于驱动连接架181沿平行于第一导轨132的方向运动。第七直线执行机构182为电缸，第七直线执行机构182包括第七缸体183以及能伸出或缩入于第七缸体183的第七伸缩杆184。

第七伸缩杆184连接于连接架181，优选连接于连接架181的中部，第七伸缩杆184伸出或缩入于第七缸体183时，能同时带动第一滑块133和第三滑块142运动。这样，在调整第一激光发射装置131的位置时能同时调整激光接收装置140的位置以使得第一激光发射装置131发射出的第一激光束138始终能被激光接收装置140所接收。

对位组件还可以包括一个用于接收第二激光束139的激光接收装置(图中未示出)，该激光接收装置和第二激光发射装置135分别设置在载物平台11的相对两侧。该激光接收装置能跟随第二激光发射装置135的移动而移动使得该激光接收装置始终处于能接收第二激光束139的位置。

在第二步对位完成后，驱动探针卡12向靠近承载面111的方向移动以使得探针122与待测器件2的焊垫21相接触，若激光接收装置还能接收到第二激光束139，表明探针122未接触到焊垫21，探针卡12并未移动到位。同时，测试机1主动发布用于提醒测试人员探针122未接触焊垫21的警报，这能减少了测试人员排查探针是否接触到待测器件2的时间，提高了测试效率。

在本实施例中，将第一直线执行机构151、第二直线执行机构154、第三直线执行机构161、第四直线执行机构164、第五直线执行机构171、第六直线执行机构174、第七直线执行机构182和升降机构167设置成电缸是最优选的一个实施例，可以理解地，还可以将第一直线执行机构151、第二直线执行机构154、第三直线执行机构161、第四直线执行机构164、第五直线执行机构171、第六直线执行机构174、第七直线执行机构182和升降机构167设置成其他公知的直线执行机构，例如齿轮齿条机构、电推杆、丝杠、油缸或气缸。

应理解，以上描述的多个示例可沿多个方向(如倾斜、颠倒、水平、垂直，等等)并且以多个构造被利用，而不背离本发明的原理。附图中示出的实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被示出和描述，本发明并不限于这些实施例的任何具体的细节。

当然，一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述，本领域技术人员就将容易理解，可对这些具体的实施例做出多种改型、添加、替代、删除以及其他变化，并且这些变化在本发明的原理的范围内。因此，前面的详细描述应被清楚地理解为是仅以说明和示例的方式来给出的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种测试机，其特征在于，包括：

载物平台，包括承载面，且能沿平行于所述承载面的方向移动和绕垂直于所述承载面的转轴转动；

探针卡，设置在所述载物平台的上方，能沿平行于所述承载面和垂直于所述承载面的方向移动以及绕垂直于所述承载面的转轴转动，所述探针卡包括多根向靠近所述载物平台一侧伸出的探针；

对位组件，包括：

至少两个第一激光发射装置，能发射平行于所述载物平台的所述承载面且高于所述承载面的多束第一激光束，所述第一激光束沿垂直于所述承载面的方向依次排列；

第二激光发射装置，能发射平行于所述载物平台的所述承载面且高于所述承载面的多束第二激光束，所述第二激光束沿垂直于所述承载面的方向依次排列，且所述第二激光束垂直于所述第一激光束；

其中，所述第一激光发射装置能沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第二激光发射装置能沿平行于所述第一激光束的方向移动。

2.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，所述对位组件还包括摄像机和第三激光发射装置，所述摄像机位于所述探针卡背离所述载物平台的一侧且能沿平行于所述承载面方向移动，所述第三激光发射装置安装于所述摄像机上，

所述摄像机能朝载物平台一侧摄像，所述第三激光发射装置能向靠近所述载物平台一侧发射第三激光束，所述第三激光束垂直于所述承载面。

3.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，所述探针卡还包括部分或全部透明的探针座；

所述探针均从所述探针座向靠近所述载物平台的一侧延伸，至少一根所述探针安装在所述探针座的透明部分。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测试机，其特征在于，所述对位组件还包括激光接收装置；

所述激光接收装置的数量与所述第一激光发射装置的数量相同，所述激光接收装置与所述第一激光发射装置一一对应设置，所述第一激光发射装置与其相对应的所述激光接收装置分别位于所述载物平台的两侧；

所述第一激光发射装置向与其相对应的所述激光接收装置发射所述第一激光束，所述激光接收装置用于感应是否接收到所述第一激光束。

5.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，所述测试机还包括平台运动机构，所述平台运动机构设置在所述载物平台的底部，所述平台运动机构包括：

第一直线执行机构；

第二直线执行机构，所述第二直线执行机构安装在所述第一直线执行机构上；

第一转动执行机构，所述第一转动执行机构安装在所述第二直线执行机构上，所述载物平台安装在所述第一转动执行机构上；

其中，所述第一直线执行机构用于驱动所述第二执直线行机构沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第二直线执行机构用于驱动所述第一转动执行机构沿平行于所述第一激光束的方向移动，所述第一转动执行机构用于驱动所述载物平台绕垂直于所述承载面的轴线转动。

6.根据权利要求5所述的测试机，其特征在于，所述测试机还包括探针运动机构，所述探针运动机构设置在所述载物平台的上方，所述探针运动机构包括：

第三直线执行机构；

第四直线执行机构，所述第四直线执行机构安装在所述第三直线执行机构上；

升降机构，所述升降机构安装在所述第四直线执行机构上；

第二转动执行机构，所述第二转动执行机构安装在所述升降机构上，所述探针卡安装在所述第二转动执行机构上；

其中，所述第三直线执行机构用于驱动所述第四直线执行机构沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第四直线执行机构用于驱动所述升降机构沿平行于所述第一激光束的方向移动，所述升降机构用于驱动所述转动执行机构沿垂直于所述承载面的方向远离或靠近所述承载面，所述第二转动执行机构用于驱动所述探针卡绕垂直于所述承载面的方向的轴线转动。

7.根据权利要求2所述的测试机，其特征在于，所述对位组件还包括所述相机运动机构，所述相机运动机构设置在所述探针卡背离所述载物平台的一侧，所述相机运动机构包括：

第五直线执行机构；

第六直线执行机构，所述第六直线执行机构安装在所述第五直线执行机构上，所述摄像机安装在所述第六直线执行机构上；

其中，所述第五直线执行机构用于驱动所述第六直线执行机构沿平行于所述第二激光束的方向移动，所述第六直线执行机构用于驱动所述摄像机沿平行于所述第一激光束的方向移动。

8.根据权利要求4所述的测试机，其特征在于，所述对位组件还包括：

直条形的第一导轨，平行于所述第二激光束；

安装在所述第一导轨上的多个第一滑块，能沿所述第一导轨滑动；

直条形的第二导轨，平行于所述第一激光束；

安装在所述第二导轨上的多个第二滑块，能沿所述第二导轨滑动；

其中，所述第一激光发射装置与所述第一滑块一一对应设置，每个所述第一激光发射装置设置在与其对应的所述第一滑块上，所述第二激光发射装置与所述第二滑块一一对应设置，每个所述第二激光发射装置设置在与其对应的所述第二滑块上。

9.根据权利要求8所述的测试机，其特征在于，所述对位组件还包括：

直条形的第三导轨，平行于所述第一导轨；

安装在所述第三导轨上的多个第三滑块，能沿所述第三导轨滑动；

所述第三滑块的数量与所述激光接收装置的数量相同，所述第三滑块与所述激光接收装置一一对应设置，每个所述激光接收装置安装在与其对应的所述第三滑块上。

10.根据权利要求9所述的测试机，其特征在于，所述对位组件还包括：

连接架，所述连接架分别连接所述第一滑块和与该第一滑块相对齐的所述第三滑块；

第七直线执行机构，所述第七直线执行机构与所述连接架一一对应连接，用于驱动与其相对应的所述连接架沿平行于所述第一导轨的方向移动。

11.根据权利要求2所述的测试机，其特征在于，所述第一激光束、所述第二激光束的颜色均与所述第三激光束的颜色不同。

12.一种用于校准探针卡与待测器件的方法，其特征在于，包括：

将所述待测器件放置于一承载面上，在所述待测器件与所述探针卡之间设置多组第一激光阵列和第二激光阵列，所述第一激光阵列包括多束第一激光束，所述第二激光阵列包括多束第二激光束，所述第一激光束和所述第二激光束相互垂直且均垂直于所述承载面，同一所述第一激光阵列中的多束所述第一激光束在所述承载面上的投影重合，多束所述第二激光束在所述承载面上的投影重合；

以所述第一激光束和所述第二激光束为标线将所述探针卡上的两根探针分别与所述待测器件上的两个焊垫相对准。

13.根据权利要求12所述的用于校准探针卡与待测器件的方法，其特征在于，在将两根探针与两个所述焊垫相对准的过程中，包括：

将所述探针卡向靠近所述承载面方向移动，使得所述探针的针尖位于最靠近所述承载面和最远离所述承载面的所述第一激光束之间，同时还位于最靠近所述承载面和最远离所述承载面的所述第二激光束之间；

移动所述第一激光阵列和所述第二激光阵列，使得两个所述第一激光阵列中最远离所述承载面的所述第一激光束分别被两根所述探针所遮挡，且所述第二激光阵列中最远离所述承载面的所述第二激光束分别被两根所述探针所遮挡；

移动所述承载面使得两个所述焊垫分别与两个所述第一激光阵列中最靠近所述承载面的第一激光束相对齐，且与所述第二激光阵列中最靠近所述承载面的第二激光束相对齐。

14.根据权利要求12或13所述的用于校准探针卡与待测器件的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置垂直于所述承载面的第三激光束，以所述第三激光束为标线将一根所述探针的中心与一个所述焊垫的中心对准。

15.根据权利要求14所述的用于校准探针卡与待测器件的方法，其特征在于，在将一根所述探针的中心与一个所述焊垫的中心对准的过程中，包括：

将所述第三激光束对准所述探针的中心，并记录下所述探针卡的位置；

将探针卡移开，平移所述承载面使得所述焊垫的中心与所述第三激光束对准；

将所述探针卡移回到所记录下的位置。

16.根据权利要求14所述的用于校准探针卡与待测器件的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述探针卡与所述承载面靠拢，通过观察所述第一激光束是否全部被所述探针遮挡来判断所述探针是否与所述焊垫相接触。

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