TW201337287A - 探針針壓設定方法以及應用該方法之點測方法與系統 - Google Patents

Abstract

一種探針針壓設定方法，係在探針與待測物相對近接位移而電性接觸之過程中，藉由判斷一與探針電性連接之針壓檢測單元之跨電壓是否到達一預定之閾值，來決定是否停止探針與該待測物繼續近接位移，以確保探針能以適當之針壓與待測物確實電性接觸。其中，該針壓檢測單元具有一升壓元件以及一與該升壓元件並聯之探針連接線路，該探針連接線路具有二接點，係分別電性耦接用以點測該待測物之二探針。本發明亦同時揭露一種應用前述針壓設定方法之點測方法與點測系統，可快速且確實地設定針壓，以利待測物測試作業之進行。

Description

探針針壓設定方法以及應用該方法之點測方法與系統

本發明係與點測裝置(prober)之探針針壓(probing force)設定方法有關，特別是指一種利用一針壓檢測電路取代傳統之機械式尋邊器(edge sensor)來設定探針針壓之方法。本發明亦同時涉及一種應用前述探針針壓設定方法之點測方法，以及一種應用前述針壓設定方法之雙探針或多對探針之點測系統。

點測設備(prober)係為一種利用探針(probe)來檢測諸如發光二極體等半導體晶粒性能表現或特性參數之設備。在點測作業進行時，假使探針針壓(probing force)過大，不但晶粒表面會因針痕過長影響外觀檢驗品質，且可能會造成晶粒表面損傷，亦容易造成探針磨損，而一旦針壓過小，可能造成探針與晶粒接點接觸不良，進而影響點測結果，因此，如何確保探針能以適當的針壓抵接晶粒接點，一直是業者關注的議題。

傳統上，利用搭載於點測裝置中之機械式尋邊器(edge sensor)，例如在中華民國第M345241、M382589等新型專利說明書中所揭露之各式各樣尋邊器，可達成確保探針能確實接觸並施予一定壓抵力量於待測晶粒之接點的目的。一般而言，此等習用機械式尋邊器的結構，大抵上包含有一基座、一與該基座之間藉由一彈片彈性連接並可相對該基座擺動之擺臂，以及一可調預力施加器，其中，探針係固定於該擺臂上，且該可調預力施加器係藉由磁性吸力、磁性斥力或者彈簧回復力來施加一作用於該基座與該擺臂之間的預力，使該探針在未受力之狀態下，二個分別設於該基座與該擺臂上之電性接點可以保持接觸而電性導通，而一旦探針接觸並持續壓抵待測晶粒之接點至前述預力被克服之程度時，該擺臂將相對該基座擺動使該二電性接點分離造成斷路，因此，藉由該可調預力施加器給予特定之預力，並在偵測到前述二電性接點斷開時之關鍵點停止承載晶粒之升降載台上升，即可確保探針在點測作業時已經確實接觸並施予一特定壓抵力量於待測晶粒之接點上。

上述利用機械式尋邊器來設定探針針壓的方法雖然行之有年，惟機械式尋邊器在本質上具有若干缺點，例如：連接於基座與擺臂之間的彈片在長期使用之下容易彈性疲乏，以致在進行點測作業中，可能需要拆裝尋邊器以檢測並調整施加之預力來校正針壓；其次，二個分別設於基座與擺臂上之電性接點在長期使用之下容易碳化，不但必須清理保養，且清理完成之後還需要重新校正整個機械式尋邊器，徒增作業時間；此外，由於傳統之機械式尋邊器具有相當的高度，在配合積分球進行點測作業時，因積分球之開口無法盡量貼近待測晶粒之發光區，以致容易影響其量測準確度。

此外，中華民國第M406740號新型專利揭露有一種利用光學辨識技術來確認針尖位置之自動調整裝置，然而，此自動調整裝置係使用監視元件來擷取針尖影像，並輔以一發光元件照射針尖以提高其監視元件的辨識率，因此並不適合用於利用積分球來檢測光電元件的點測作業中，況且，利用光學辨識技術是否能確保探針每次都能以同樣的、適當的針壓抵觸待測物之接點，實是有待商榷。

簡言之，上述二種習用之探針針壓設定方法，有耗時、作業不便、重覆性待商榷等缺點而有待改進。

有鑑於此，本發明之目的之一在於提供一種探針針壓設定方法，不需藉助機械式尋邊器或光學辨識技術來設定針壓，以避免上述習用技術之缺點者。

為達成上述目的，本發明所提供之一種探針針壓設定方法，包含有下列步驟：a)使一第一探針與一第二探針間隔對應一待測物，其中該第一探針與該第二探針係分別電性耦接至一針壓檢測電路之一第一接點與一第二接點，該針壓檢測電路具有一電源以及與該電源電性連接之一針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件以及與該升壓元件並聯之一探針連接線路，該探針連接線路具有該第一與二接點；b)使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移，俾使該待測物能與該第一與第二探針接觸而彼此電性連接；c)在步驟b)進行時，擷取該針壓檢測單元之跨電壓；以及d)藉由判斷該針壓檢測單元之跨電壓是否到達一預定之閾值，決定是否停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移。

藉由以上之探針針壓設定方法，在該待測物確實與該等探針接觸而電性連接時，因該探針連接線路導通並與該升壓元件並聯，所量測之針壓檢測單元的跨電壓將明顯下降，利用此特性，在判斷前述跨電壓下降至一預定之閾值(threshold value)時，立即停止該待測物與該第一與第二探針相對近接位移，即可確保該等探針以一預定的針壓確實與該待測物抵接，以利後續測試作業之進行。換言之，本發明所提供之針壓設定方法不需藉助習用機械式尋邊器或光學辨識技術來設定針壓，故可免除習用機械式尋邊器以及光學辨識技術之缺點。

在本發明所提供之探針針壓設定方法中，該針壓檢測電路更可包含有一與該電源電性連接且與該針壓檢測單元串聯之分壓元件，以保護該針壓檢測電路。

最好，上述分壓元件的電阻值，係小於該針壓檢測單元之升壓元件的電阻值，例如一為100K歐姆，另一為400K歐姆，但不以此為限。

在本發明所提供之一較佳實施例中，該針壓檢測電路更包含有一第一開關以及一第二開關，該第一開關之一端與該第一探針電性連接，另一端可切換至與該第一接點電性連接；該第二開關之一端與該第二探針電性連接，另一端可切換至與該第二接點電性連接。然而此等開關之設置，係使該等探針可快速地切換至與該針壓檢測電路或一測試電路電性連接，以利針壓設定作業完成後可快速地切換至待測物之測試作業，因此，就針壓設定方法而言，並非必要、不可或缺之元件。

在本發明所提供之探針針壓設定方法的步驟c)中，可藉由一與該針壓檢測電路電性連接之訊號轉換器來擷取該針壓檢測單元之跨電壓。其次，在步驟d)中，可利用包含軟體或判斷電路等習用之判斷模組，甚或人工方式讀取該訊號轉換器所擷取之跨電壓，來判斷該跨電壓是否到達一預定閾值。

在本發明所提供之探針針壓設定方法的步驟b)中，所謂：「使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移。」係指該等探針固定不動而該待測物朝向該等探針近接位移，或者該待測物不動而該等探針朝向該待測物近接位移，或者該等探針與該待測物彼此朝向對方近接位移。而在本發明所提供之一較佳實施例中，在步驟a)中，該待測物係承置於一升降載台，而該第一與第二探針係分別受一探針夾持器夾持而固定不動地對應設置於該待測物之上方；因此在步驟b)中，係藉由該升降載台之上升而達成使該第一與第二探針相對該待測物近接位移之目的；而在步驟d)中，當該針壓檢測單元之跨電壓到達該預定之閾值時，則停止該升降載台上升，藉以達成「停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移」之目的。

此外，在本發明所提供之探針針壓設定方法的步驟d)中，當判斷該針壓檢測單元之跨電壓尚未到達該預定之閾值時，更可包含有下列步驟：藉由判斷該升降載台是否上升到達一預定之最高位置，決定是否停止該升降載台上升。以避免施予待測物之針壓有超負載之可能。

本發明之另一目的在於提供一種使用前述探針針壓設定方法的點測方法，其步驟a)至步驟d)係與前述者相仿，惟在步驟a)中，該針壓檢測電路更包含有一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該探針連接線路之第一接點或一測試電路之一第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該探針連接線路之第二接點或該測試電路之一第二接點電性耦接；藉此在執行步驟d)之後，亦即在該針壓檢測單元之跨電壓到達一預定之閾值時，停止該第一與第二探針相對該待測物近接位移之後，可進行一切換步驟，亦即進行步驟e)切換該第一與第二開關，使該第一探針及第二探針分別與該測試電路之第一接點與第二接點電性耦接，以利該測試電路進行待測物之測試作業。

依據本發明所提供之一較佳實施例，在步驟d)中，當判斷該針壓檢測單元之跨電壓尚未到達該預定之閾值時，更包含有下列步驟：判斷該升降載台之位置，若該升降載台已經到達一預定之最高位置時，停止該升降載台上升，並進行步驟e)，若該升降載台尚未到達該預定之最高位置時，回到步驟b)或步驟c)，亦即，讓升降載台持續上升，且持續擷取跨電壓並進一步進行步驟d)之判斷步驟。

此外，為加速整體點測作業速度，本發明所提供之點測方法更可包含有下列步驟：

f)　在該測試作業完成後，下降該升降載台至一使該待測物與該第一與第二探針分離以致電性絕緣之預備位置；以及

g)　切換該第一與第二開關，使該第一探針及第二探針分別與該針壓檢測電路之第一接點與第二接點電性耦接，以利下一批次待測物之點測作業。

本發明之又一目的在於提供一種實施前述點測方法的點測系統，其包含有：一升降載台，用以承載一待測物，且該升降載台之上方係用以間隔對應設置用以點測該待測物之一第一探針與一第二探針；一測試電路，具有一第一與一第二接點；一針壓檢測電路，具有一電源以及一與該電源電性連接之針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件、一與該升壓元件並聯且具有一第一接點與一第二接點之探針連接線路，以及一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該探針連接線路之第一接點或該測試電路之第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該探針連接線路之第二接點或該測試電路之第二接點電性耦接；一與該針壓檢測電路電性連接且用以擷取該針壓檢測單元之跨電壓的訊號轉換器；以及一升降控制器，係與該訊號轉換器及該升降載台電性連接，用以根據該訊號轉換器所擷取之跨電壓數值來控制該升降載台之作動。

上述點測系統之各個探針係可為由探針夾具夾持固定的直線狀針體或具有預定彎曲角度之彎針，或者為固定於一探針卡之懸臂式探針。

其次，本發明所提供之點測系統，亦可應用於需使用多對探針之點測作業中，例如應用於待測物係為包含有多數個晶片之晶圓的點測作業中，此時前述多對探針係可固定於一探針卡，且每一對探針係可電性耦接至一單獨的針壓檢測電路，並藉由檢測機擷取各該針壓檢測電路之針壓檢測單元之跨電壓，來確認每一對探針是否已經確實接觸各個對應晶片的電性接點；另一方面，本發明之點測系統亦可應用於高功率之發光二極體晶片之點測作業中，此時，一對電性耦接於一針壓檢測電路之探針，係同時接觸該高功率LED晶片的其中之一電性接點，而另一對探針係同時接觸該高功率LED晶片的另一電性接點。

換言之，本發明之再一目的在於提供一種可實施前述點測方法且具有多對探針之點測系統，其包含有：一升降載台，用以承載一待測物，且該升降載台之上方係用以間隔對應設置用以點測該待測物之第一至第四探針；一第一與一第二測試電路，該第一測試電路具有一第一與一第二接點，該第二測試電路具有一第三與一第四接點；一針壓檢測電路，具有一電源以及與該電源電性連接之一第一與一第二針壓檢測單元；該第一針壓檢測單元包含有一第一升壓元件、一與該第一升壓元件並聯且具有一第一與一第二接點之第一探針連接線路，以及一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該第一探針連接線路之第一接點或該第一測試電路之第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該第一探針連接線路之第二接點或該第一測試電路之第二接點電性耦接；該第二針壓檢測單元包含有一第二升壓元件、一與該第二升壓元件並聯且具有一第三與一第四接點之第二探針連接線路，以及一第三開關與第四開關，該第三開關係使該第三探針可切換地與該第二探針連接線路之第三接點或該第二測試電路之第三接點電性耦接，而該第四開關係使該第四探針可切換地與該第二探針連接線路之第四接點或該第二測試電路之第四接點電性耦接；一與該針壓檢測電路電性連接且用以分別擷取該第一針壓檢測單元與該第二針壓檢測單元之跨電壓的訊號轉換器；以及一升降控制器，係與該訊號轉換器及該升降載台電性連接，用以根據該訊號轉換器所擷取之跨電壓數值來控制該升降載台之作動。

有關本發明所提供之探針針壓設定方法、點測方法及點測系統之詳細內容及特點，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在技術領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

以下將藉由所列舉之實施例配合隨附之圖式，詳細說明本發明之技術內容及特徵，其中：第一圖係為本發明一第一較佳實施例所提供之點測系統之示意圖，其中顯示探針耦接於針壓檢測電路且待測物尚未與探針接觸；第二圖係類同第一圖，惟顯示待測物與探針接觸；第三圖係類同第二圖，惟顯示探針耦接於測試電路；第四圖係為本發明第一較佳實施例所提供之點測系統之作業流程圖；第五圖係為第一較佳實施例所提供之點測系統之針壓檢測電路的等效電路示意圖；第六圖A係為升降載台之位置以及針壓檢測單元之跨電壓相對時間之關係圖；第六圖B係第六圖A之部分放大圖，用以說明升降載台之位移關係；第七圖係為本發明一第二較佳實施例所提供之點測系統的示意圖；第八圖A係為本發明一第三較佳實施例所提供之點測系統的示意圖；第八圖B係為一示意圖，顯示一對探針同時接觸待測物之一電性接點，而另一對探針同時接觸該待測物之另一電性接點；以及第八圖C係為本發明第三較佳實施例所提供之點測系統之針壓檢測電路的等效電路示意圖。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例中，相同的參考號碼，表示相同或類似的元件或結構特徵。

本發明所提供之探針針壓設定方法的主要技術特徵，係在探針與待測物相對近接位移而電性接觸之過程中，藉由判斷一與探針電性連接之針壓檢測單元之跨電壓是否到達一預定之閾值，來決定是否停止探針與該待測物繼續近接位移，以確保探針能以適當之針壓與待測物確實電性接觸。

詳而言之，本發明所提供之探針針壓設定方法，包含有以下主要步驟：a)使一第一探針與一第二探針間隔對應一待測物，其中該第一探針與該第二探針係分別電性耦接至一針壓檢測電路之一第一接點與一第二接點，該針壓檢測電路具有一電源以及與該電源電性連接之一針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件以及與該升壓元件並聯之一探針連接線路，該探針連接線路具有該第一與二接點；b)使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移，俾使該待測物能與該第一與第二探針接觸而彼此電性連接；c)在步驟b)進行時，擷取該針壓檢測單元之跨電壓；以及d)藉由判斷該針壓檢測單元之跨電壓是否到達一預定之閾值，決定是否停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移。

換言之，當判斷所擷取之跨電壓到達所設定的閾值時，即立刻停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移，即可確保該等探針能以預定的針壓確實電性抵接該待測物，以利進行後續之待測物測試作業。

其次，利用上述之探針針壓設定方法，本發明可同時提供一種簡單且快速的點測方法，該點測方法主要包含有下列步驟：a)使一第一探針與一第二探針間隔對應一待測物，其中該第一探針與該第二探針係分別電性耦接至一針壓檢測電路之一第一接點與一第二接點；該針壓檢測電路具有一電源以及與該電源電性連接之一針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件、一與該升壓元件並聯且具有該第一與二接點之探針連接線路，以及一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該探針連接線路之第一接點或一測試電路之一第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該探針連接線路之第二接點或該測試電路之一第二接點電性耦接；b)使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移，俾使該待測物能與該第一與第二探針接觸而彼此電性連接；c)在步驟b)進行時，擷取該針壓檢測單元之跨電壓；d)在該針壓檢測單元之跨電壓到達一預定之閾值時，停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移；以及e)切換該第一與第二開關，使該第一探針及第二探針分別與該測試電路之第一接點與第二接點電性耦接，以利該測試電路進行測試作業。

以下將先行介紹可以用來實施上述探針針壓設定方法與點測方法之點測系統的詳細結構與特點，透過此點測系統，當可對上述方法有更具體的瞭解。

請先參閱第一至三圖及第五圖，本發明第一較佳實施例所提供、可用以實施上述探針針壓設定方法以及點測方法的點測系統10，主要包含有一升降載台12、一針壓檢測模組14、一檢測機16以及一測試機18。

該升降載台12係與一般用於工具機或點測設備中可沿Z軸上下垂直移動或可沿X、Y與Z三軸移動之工作平台相同，該升降載台12之頂面係用以承載固定一準備進行點測作業之待測物20，該待測物20可以是(但不限於)LED晶片、LED封裝模組、具有多個晶片之晶圓等物件。如第五圖所示，在此實施例中，該待測物20係以LED封裝模組為例。

該針壓檢測模組14主要包含有一針壓檢測電路22以及對應於該待測物20之第一接點20a與第二接點20b上方之一第一探針24a與一第二探針24b。該針壓檢測電路22具有一電源(如本實施例所提供之直流電源)26、一與該電源26電性連接之分壓元件(如本實施例所提供之電阻R1)，以及與該分壓元件串聯之一針壓檢測單元28。其中，該分壓元件具有保護該針壓檢測電路22之迴路電流之功用，用以承受該針壓檢測單元28可能產生之短路電流；該針壓檢測單元28包含有一升壓元件(如本實施例所提供之電阻R2)以及與該升壓元件並聯之一探針連接線路30，該探針連接線路30具有斷開之一第一接點30a與一第二接點30b，該升壓元件用以提供一特定偏壓至該第一接點30a與第二接點30b。此外，該針壓檢測電路22更包含有一一端與該第一探針24a電性連接之第一開關SW1以及一一端與該第二探針24b電性連接之第二開關SW2，透過該第一、第二開關SW1、SW2，該第一接點30a可電性耦接於該第一探針24a，而該第二接點30b可電性耦接於該第二探針24b，使該升壓元件所提供之特定偏壓可透過該第一探針24a及第二探針24b分別輸入該待測物20之第一接點20a與第二接點20b。再者，升壓元件主要設計為克服該待測物20之第一接點20a與第二接點20b之間導通所需之能障，或者依該待測物20之內部元件特性而觸發該待測物20運作於特定導通狀態所需施加於第一接點20a與第二接點20b之間的操作偏壓，該電源26及分壓元件係依照該待測物20於導通狀態可承受之電流功率而提供最適之電性規格。因此，在此實施例中，當該待測物20為LED封裝模組時，若為以LED元件之正、負電極分別與該第一接點20a及第二接點20b電性連接，則該升壓元件所提供之特定偏壓則需大於LED元件的順向導通電壓(forward-bias)，而致使LED封裝模組存在一等效電阻包括模組導線之歐姆接觸電阻與線電阻以及LED元件之歐姆接觸電阻與接面橫向電阻，相較於該升壓元件有較低甚至接近短路的電阻特性，此時分壓元件則需承受較高之直流分壓甚至接近該電源26之直流電壓。故在最為簡便的電路設計結構下，申請人實際採用之電源26係可產生5V之直流電源，而該分壓元件及升壓元件係分別具有可調變或固定為100K及400K歐姆之電阻R1、R2，使該第一探針24a及第二探針24b與該待測物20之第一接點20a與第二接點20b達到歐姆接觸的瞬間，該升壓元件可提供約4V的操作偏壓至待測物20，使LED元件自截止轉為線性操作之導通狀態，並由LED元件之導通電流特性使該升壓元件與探針連接線路30之並聯等效電阻降低為接近該分壓元件甚或近似該待測物20的等效電阻，進而降低該針壓檢測電路22中該針壓檢測單元28之分壓。其次，上述之探針24a、24b之型態並無特定的限制，例如，可為由探針夾具夾持固定的直線狀針體或具有預定彎曲角度之彎針，或者為固定於一探針卡之懸臂式探針。

該檢測機16主要具有一訊號轉換器32、一升降控制器34以及一介面控制器36。其中該訊號轉換器32係可為一般用以擷取電壓訊號之電位計或進而更轉換該電壓訊號之類比/數位訊號轉換器(A/D converter)，其訊號擷取線路32a係跨接於該針壓檢測電路22之針壓點測單元28的二端，以擷取該針壓檢測單元28之跨電壓。而該升降控制器34，係與該訊號轉換器32及該升降載台12電性連接，該升降控制器34可控制該升降載台12之驅動馬達(圖中未示)，使該升降載台12可帶動該待測物20，於一該待測物20與該第一、第二探針24a、24b分離而彼此電性絕緣之預備位置(如第一圖所示)，與於一使該待測物20與該等探針24a、24b接觸而電性連接之接觸位置(如第二圖所示)之間往復位移，而且，在該升降控制器34控制該升降載台12由該預備位置上升至該接觸位置之過程中，該升降控制器34更可根據該訊號轉換器32所擷取之電壓訊號顯示出該待測物20已經確實與該等探針24a、24b接觸時，停止該升降載台12之作動，使該待測物20可確實保持在與該等探針24a、24b接觸而電性連接之狀態，以便該測試機18進行點測作業。而該介面控制器36係電性連接該測試機18之一介面控制器38，以利該檢測機16與該測試機18彼此之間控制指令之交換。

該測試機18主要包含有前述與該檢測機16之介面控制器36電性連接之介面控制器38，以及一與該介面控制器38電性連接之測試單元40，該測試單元40具有一測試電路42，其具有斷開的一第一接點42a與一第二接點42b，而且，如第三圖所示，透過該第一、第二開關SW1、SW2之切換動作，該第一接點42a可電性耦接於該第一探針24a，而該第二接點42b可電性耦接於該第二探針24b，如此一來，在探針針壓設定完成之後，經由前述切換手段，該測試機18即可對該待測物20進行點測作業。

特別藉由第四圖及其他圖式，以下將針對如何利用該針壓檢測電路22來判斷探針已經確實接觸待測物之電性接點(探針已經施予電性接點足夠之針壓)的原理，亦即本發明所提供之探針針壓設定方法，以及整個點測系統之作業流程(亦即使用前述針壓設定方法之點測方法)進一步詳細介紹，以使所屬技術領域具有通常知識之人士能更加瞭解本發明之技術特徵並得以據以實施本發明。

當待測物固定於升降載台12而開始進行測試時(如第一圖所示)，亦即，進入第四圖所示之步驟S1時，點測系統10之檢測機16首先將利用該升降控制器34作動該升降載台12，使該升降載台12可位移並保持在該預備位置。

其次，在步驟S2中，整個點測系統將切換到針壓檢測模式，亦即，檢測機16將下達控制指令，使第一開關SW1與第二開關SW2同步切換到該第一探針24a與該探針連接線路30之第一接點30a電性耦接，且該第二探針24b與該第二接點30b電性耦接之狀態(如第一圖所示)。如此一來，即完成本發明探針針壓設定方法中之步驟a)，亦即，此時該第一探針24a與第二探針24b係分別電性耦接該第一接點30a與第二接點30b，且呈現間隔對應該待測物20的狀態。

而後，該檢測機16即開始進行該訊號轉換器32讀取該針壓檢測單元28之跨電壓的步驟S3，此時該探針連接線路30係呈斷路之狀態，所量得的跨電壓係為電阻R2之跨電壓。

而後，如第四圖步驟S4所示，檢測機16透過該升降控制器34控制該升降載台12上升至待測物20之第一與第二接點20a與20b分別與該第一與第二探針24a與24b接觸而電性連接之接觸位置(如第二圖所示)。亦即，透過該升降載台12之上升動作，來實現本發明探針針壓設定方法之步驟b)中所謂「使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移」的動作。然而，必須說明的是，實現此步驟b)之方式並不以此為限，例如可使該待測物固定不動地設置於一工作台上，而令裝設有夾持該等探針之探針夾具之主軸頭向下移動，朝向該待測物進給，同樣可實現步驟b)。或者使承載有該待測物之升降載台與裝設有該等探針之主軸頭同時作動，彼此朝向對方近接位移，亦可實現步驟b)。

為完成本發明探針針壓設定方法之步驟c)，如第四圖步驟S5所示，訊號轉換器32在上述升降載台12之整個上升過程中，持續讀取該針壓檢測單元28之跨電壓，縱使在待測物20接觸該等探針24a與24b之後仍持續讀取，此時，升降載台12仍保持持續上升，以致各該探針24a、24b施予待測物接點20a、20b之針壓持續增加。

以下將繼續說明本發明探針針壓設定方法之步驟d)，亦即，如何藉由判斷該針壓檢測單元之跨電壓是否到達一預定之閾值，決定是否停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移。

如第四圖步驟S6所示，本實施例中係利用該訊號轉換器32擷取該針壓檢測單元28之跨電壓，並藉由諸如軟體或整合於(或外接於)該訊號轉換器32之判斷電路等類的判斷模組來判斷該跨電壓之數值是否到達一預先設定之閾值(threshold value)，若到達該設定之閾值則進行步驟S7，若尚未到達則進行步驟S8。詳而言之，請參閱第六圖A與B，在第六圖A與B中，左邊縱軸代表升降載台12之位置，右邊縱軸表示該訊號轉換器32所量測的該針壓檢測單元28之跨電壓，橫軸代表時間，而曲線C1表示升降載台位置與時間的關係曲線，而曲線C2表示跨電壓與時間的關係曲線。如圖中所示，在時間開始到t1(約略十幾毫秒)之區間中，曲線C1隨時間遞增，意味著該升降載台12自初始位置Xi持續上升，此時由於該第一與第二探針24a、24b尚未與該待測物20接觸，故該探針連接線路30係呈斷路之狀態，此時訊號轉換器32所量得的跨電壓係為電阻R2之跨電壓(約為4V)，故在此區間中，曲線C2係呈一直線。其次，當第一與第二探針24a、24b與該待測物20之第一與第二接點20a、20b接觸之後(t1之後)，由於此時該訊號轉換器32所量得的該針壓檢測單元28跨電壓，係為電阻R2與探針24a、24b本身電阻加上待測物20內電阻並聯後之等效電阻的跨電壓，因此曲線C2將呈現一明顯的電壓下降趨勢，在此同時，當訊號轉換器32一偵測到該跨電壓數值由一恆定值下降時，升降控制器34可發出指令控制該升降載台12以一較低之上升速率緩步進給，使各該探針24a、24b施予待測物接點20a、20b之針壓緩步增加，而後，當訊號轉換器32所擷取之針壓檢測單元28之跨電壓數值到達一預先設定之閾值Vt時(例如約2～3V)，對應於時間t2，該升降控制器34即發出指令控制該升降載台12停止上升(停止位置Xf)，使該待測物20可保持在與該等探針24a與24b確實接觸之狀態(亦即探針24a與24b以特定之針壓確實抵接待測物之接點20a與20b)。在此需說明的是，該閾值Vt之設定可視探針、待測物之種類或其他需要而定，不限於前述Vt之2～3V電壓範圍，實際上，若預定之閾值設定更低，則探針之針壓將相對提高(因為升降載台之上升量將增加)，反之，若閾值設定更高，針壓將相對降低(因為升降載台停止的時間提早)。此外，申請人曾經就傳統使用機械式尋邊器之針壓設定方法與此方法進行比較，實驗結果顯示，使用此方法進行針壓設定，當跨電壓到達所述定之閾值Vt即停止升降載台上升的時間點t2，比利用機械式尋邊器藉由其二電性接點跳脫斷開而停止升降載台上升的時間點t3約提早了5ms左右，換言之，本發明具有較佳的反應速度，可避免針壓過負荷的情況發生，有效提升待測物表面針痕的外觀檢驗品質，且降低待測物表面損傷與探針磨損的缺陷。

其次，在步驟S6中，若判斷跨電壓之數值尚未到達設定之閾值，則進行該升降載台是否到達所設定之一最高位置之判斷步驟S8，若尚未到達，則整個點測系統10之作業回到步驟S5，若已經到達(雖然量測的跨電壓尚未到達所設定的閾值)，則進行步驟S7，立即停止該升降載台之作動，以避免施予待測物20之針壓有超負載之可能。換言之，本發明所提供之點測方法中，在步驟d)中可進一步加入過負荷保護之判斷機制，藉由判斷該升降載台是否上升到達一預定之最高位置，決定是否停止該升降載台上升。詳而言之，在進行點測作業之步驟d)時，可進一步加入判斷該升降載台位置之步驟，若該升降載台已經到達一預定之最高位置時，則停止該升降載台上升，並進行後續測試作業，倘若該升降載台尚未到達該預定之最高位置時，則回到步驟d)之前的步驟，亦即使升降載台持續上升，並持續擷取且判斷跨電壓是否到達所設定之閾值。然而，必須說明的是，此額外的步驟僅為一保護機制，並非本發明之探針針壓設定方法的必要步驟。

在該點測系統執行步驟S7之後，即進行步驟S9，整個點測系統10將切換到待測物測試模式，亦即，檢測機16將下達控制指令，使第一開關SW1與第二開關SW2同步切換到使該第一探針24a與該測試電路42之第一接點42a電性耦接，且該第二探針24b與該第二接點42b電性耦接之狀態(如第三圖所示)。如此，即可進行待測物之測試作業。

之後，檢測機16將進行該升降載台12是否真正已經停止上升之判斷步驟S10，等到確定該升降載台12已經停止，檢測機16將透過其介面控制器36發出指令，經由介面控制器38通知該測試機18進行點測作業步驟S11。

之後，在步驟S12中，當判斷該測試機18完成點測作業之後，該升降載台12即下降回到預備位置(回到步驟S1)，以準備另一梯次的待測物點測作業。換言之，本發明所提供之點測方法，在步驟e)之後，可以進一步包含下列步驟：f)在該測試作業完成後，下降該升降載台至一使該待測物與該第一與第二探針分離以致電性絕緣之預備位置，如第四圖中之步驟S1；以及g)切換該第一與第二開關，使該第一探針及第二探針分別與該針壓檢測電路之第一接點與第二接點電性耦接，如第四圖中之步驟S2。藉此，可達成連續進行待測物點測作業之目的。

由以上陳述可知，本發明所提供之探針針壓設定方法利用簡單的針壓檢測電路22，配合針壓檢測單元28之跨電壓讀取與判斷，即可確保探針24a、24b以適當之針壓電性抵接待測物20，因此，整個針壓設定之方式可謂十分簡便。此外，利用前述針壓設定方法，並配合一開關切換手段，本發明可提供一種十分簡便且快速的點測方法。簡言之，本發明所提供之針壓設定方法不需藉助習用機械式尋邊器或光學辨識技術來設定針壓，故可免除習用機械式尋邊器以及光學辨識技術之缺點。其次，應用於本發明之針壓設定方法的探針，可使用簡單的夾具夾持，以致積分球可較為接近光電待測物之發光區，以獲得較為準確之量測結果。再者，本發明之針壓測試方法可搭配業界現有之點測設備使用，因此具有相當之適用性。

另一方面，在上述所揭露之實施例中，用以實施本發明之針壓設定方法(點測方法)之點測系統係應用於一般LED模組只需一對探針進行點測作業之情形，然而，本發明之針壓設定方法(點測方法)，亦可應用於需使用多對探針之點測系統中，例如應用於待測物係為包含有多數個晶片之晶圓的點測作業中，或者應用於單一電性接點需要一對探針進行點測作業的高功率發光二極體晶片之點測作業中。

詳而言之，在多晶片之晶圓點測作業中，可使用包含有多對探針之探針卡進行點測作業，此時每一對探針係可電性耦接至一單獨的針壓檢測單元，並藉由檢測機擷取並判斷各個針壓檢測單元之跨電壓數值是否全部到達所設定之閾值，來確認每一對探針是否已經以預定之針壓確實接觸各個對應晶片的電性接點，再進行測試作業。有關此部分的具體技術內容，可參照第七圖本發明第二較佳實施例所揭示之點測系統10’，在此實施例中，係以該針壓檢測模組14’包含有四對探針為例，當然，取決於待測物之型態，該探針之數量可以更少或更多。

如第七圖所示，該點測系統10’的針壓檢測電路22’包含有一共用的直流電源26以及四組並聯的針壓檢測單元28a～28d，每組針壓檢測單元同樣具有並聯的一電阻(R21～R24)與一分別可與二探針(24a～24h)電性耦接之探針連接線路(301～304)，且四組針壓檢測單元28a～28d分別電性連接於點測機16之訊號轉換器32，如此一來，該訊號轉換器32可同時監測各該針壓檢測單元28a～28d之跨電壓，並藉由判斷模組判斷各該針壓檢測單元28a～28d之跨電壓數值是否全部到達所設定之閾值，來決定是否停止作動該升降載台12，如此，可確保每一對探針係以適當之針壓接觸各個對應晶片的電性接點，以利後續測試作業之進行。由於此實施例之點測系統10’的整個作業流程係與第一較佳實施例所揭露之作業流程類同，差異僅在於在此實施例中必須確認每一針壓檢測單元28a～28d之跨電壓數值都到達所設定之閾值才停止升降載台12之作動，因此，有關具有多對探針之點測系統之詳細作業流程，容申請人在此不予贅述。

其次，就高功率發光二極體晶片而言，正、負電極大多設計為大面積的接觸電極以降低歐姆接觸電阻承受大電流功率，同理，晶片封裝模組亦大多有大面積的電性接點與正、負電極電性導通；因此就高功率LED晶片之點測作業而言，如第八圖A至C所示，通常係以一對探針(第一探針24a與第二探針24b)同時接觸該高功率LED晶片(待測物20)的其中之一電性接點20a，而另一對探針(第三探針24c與第四探針24d)係同時接觸該高功率LED晶片20的另一電性接點20b。在應用於此點測作業時，本發明所提供之點測系統可具體實施如下所述。

如第八圖A至C所示，本發明第三較佳實施例所提供之點測系統10”同樣包含有一用以承載待測物20之升降載台12、一針壓檢測模組14”、一檢測機16以及一測試機18。

該針壓檢測模組14”具有一針壓檢測電路22”以及對應於該待測物上方之第一至第四探針24a～24b，該針壓檢測電路22”具有一直流電源26以及與該直流電源26電性連接之一第一針壓檢測單元28a與一第二針壓檢測單元28b。該第一針壓檢測單元28a包含有一第一電阻R21以及與該第一電阻R21並聯之一第一探針連接線路301，該第一探針連接線路301具有一第一接點30a與一第二接點30b，用以分別電性耦接該第一與第二探針24a與24b。同樣地，該第二針壓檢測單元28b包含有一第二電阻R22以及與該第二電阻R22並聯之一第二探針連接線路302，該第二探針連接線路302具有一第三接點30c與一第四接點30d，用以分別電性耦接該第三與第四探針24c與24d。其次，該針壓檢測電路22”更包含有一與該直流電源26電性連接且與該第一針壓檢測單元28a串聯之電阻R11，以及一與該直流電源26電性連接且與該第二針壓檢測單元28b串聯之另一電阻R12。

該檢測機16主要具有一訊號轉換器32、一升降控制器34以及一介面控制器36。其與第一實施例之差異在於該訊號轉換器32電性連接於該針壓檢測電路22”之方式，係使得該訊號轉換器32可同時擷取該第一與第二針壓檢測單元28a與28b之跨電壓。

而該測試機18與第一實施例所揭露者實質上相同，皆具有一與該檢測機16之介面控制器36電性連接之介面控制器38，以及一與該介面控制器38電性連接之測試單元40。惟該測試單元40之測試電路42具有並聯的二個第一接點42a、42b，用以分別電性耦接該第一與第二探針24a與24b，以及並聯的二個第二接點42c、42d，用以分別電性耦接該第三與第四探針24c與24d。

此外，藉由設置於該針壓檢測電路22中之一第一至第四開關SW1～SW4，使得該第一至第四探針24a～24b可切換地分別與針壓檢測電路22之第一至第四接點30a～30d同步耦接，或者與該測試單元40之第一至第二接點42a～42d同步電性耦接。如此一來，本發明第三較佳實施例所提供之點測系統10即可應用於高功率發光二極體晶片之點測作業中。

當然，本發明所提供之針壓檢測電路，亦可應用於待測物之一接點同時點觸有一第一與一第二探針，而另一接點只點觸有一第三探針之點測作業情形，此時該第一、二探針之間可電性連接一組針壓檢測電路，而第三探針與該第一與第二探針之間，可以按實際針壓設定之需要與否，而連接或不連接另一組針壓檢測電路。

綜上所陳，利用本發明所揭露的針壓檢測電路以及跨電壓擷取與判斷步驟，本發明提供了一種十分簡單且確實的針壓設定方法，以及一種應用前述方法的點測方法及點測系統。然而，必須加以說明的是，本案發明說明及圖式中所揭露用以實施前述方法的點測系統，僅是示例性的列舉可實施前述探針針壓設定方法與點測方法的幾種可行系統，並非以此限制實施本發明之針壓設定及點測方法之點測系統結構，換言之，舉凡各種替代性的設備修改或構件整合，例如，將點測機16與測試機18整合成一兼具跨電壓擷取與判斷、升降載台控制、針壓檢測模式與測試模式切換機制以及測試電路的控制機台，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10、10’、10”．．．點測系統

12．．．升降載台

14、14’、14”．．．針壓檢測模組

16．．．檢測機

18．．．測試機

20．．．待測物

20a～20b．．．待測物接點

22、22’、22”．．．針壓檢測電路

24a～24h．．．探針

26．．．直流電源

28．．．針壓檢測單元

28a～28d．．．針壓檢測單元

30．．．探針連接線路

301～304．．．探針連接線路

30a～30d．．．接點

32．．．訊號轉換器

32a．．．訊號擷取線路

34．．．升降控制器

36．．．介面控制器

38．．．介面控制器

40．．．測試單元

42．．．測試電路

42a～42d．．．接點

C1．．．升降載台位置曲線

C2．．．跨電壓曲線

R1．．．電阻

R11、R12．．．電阻

R2．．．電阻

R21～R24．．．電阻

SW1～SW4．．．開關

Vt．．．閾值

Xi．．．初始位置

Xf．．．停止位置

第一圖係為本發明一第一較佳實施例所提供之點測系統之示意圖，其中顯示探針耦接於針壓檢測電路且待測物尚未與探針接觸；

第二圖係類同第一圖，惟顯示待測物與探針接觸；

第三圖係類同第二圖，惟顯示探針耦接於測試電路；

第四圖係為本發明第一較佳實施例所提供之點測系統之作業流程圖；

第五圖係為第一較佳實施例所提供之點測系統之針壓檢測電路的等效電路示意圖；

第六圖A係為升降載台之位置以及針壓檢測單元之跨電壓相對時間之關係圖；

第六圖B係第六圖A之部分放大圖，用以說明升降載台之位移關係；

第七圖係為本發明一第二較佳實施例所提供之點測系統的示意圖；

第八圖A係為本發明一第三較佳實施例所提供之點測系統的示意圖；

第八圖B係為一示意圖，顯示一對探針同時接觸待測物之一電性接點，而另一對探針同時接觸該待測物之另一電性接點；以及

第八圖C係為本發明第三較佳實施例所提供之點測系統之針壓檢測電路的等效電路示意圖。

S1～S12．．．點測步驟

Claims (17)

1. 一種探針針壓設定方法，包含有下列步驟：a)　使一第一探針與一第二探針間隔對應一待測物，其中該第一探針與該第二探針係分別電性耦接至一針壓檢測電路之一第一接點與一第二接點，該針壓檢測電路具有一電源以及與該電源電性連接之一針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件以及與該升壓元件並聯之一探針連接線路，該探針連接線路具有該第一與二接點；b)　使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移，俾使該待測物能與該第一與第二探針接觸而彼此電性連接；c)　在步驟b)進行時，擷取該針壓檢測單元之跨電壓；以及d)　藉由判斷該針壓檢測單元之跨電壓是否到達一預定之閾值，決定是否停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移。
2. 如請求項1所述之探針針壓設定方法，其中該針壓檢測電路更包含有一與該電源電性連接且與該針壓檢測單元串聯之分壓元件。
3. 如請求項2所述之探針針壓設定方法，其中該分壓元件的電阻值，係小於該針壓檢測單元之升壓元件的電阻值。
4. 如請求項1所述之探針針壓設定方法，其中該針壓檢測電路更包含有一第一開關以及一第二開關，該第一開關之一端與該第一探針電性連接，另一端可切換至與該第一接點電性連接；該第二開關之一端與該第二探針電性連接，另一端可切換至與該第二接點電性連接。
5. 如請求項1所述之探針針壓設定方法，在步驟c)中，係藉由一與該針壓檢測電路電性連接之訊號轉換器來擷取該針壓檢測單元之跨電壓。
6. 如請求項1所述之探針針壓設定方法，在步驟a)中，該待測物係承置於一升降載台，而該第一與第二探針係分別對應於該待測物之上方；在步驟b)中，係藉由該升降載台之上升而達成使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移；而在步驟d)中，當該針壓檢測單元之跨電壓到達該預定之閾值時，則停止該升降載台上升。
7. 如請求項6所述之探針針壓設定方法，在步驟d)中，當判斷該針壓檢測單元之跨電壓尚未到達該預定之閾值時，更包含有下列步驟：藉由判斷該升降載台是否上升到達一預定之最高位置，決定是否停止該升降載台上升。
8. 一種點測方法，包含有下列步驟：a)　使一第一探針與一第二探針間隔對應一待測物，其中該第一探針與該第二探針係分別電性耦接至一針壓檢測電路之一第一接點與一第二接點；該針壓檢測電路具有一電源以及與該電源電性連接之一針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件、一與該升壓元件並聯且具有該第一與二接點之探針連接線路，以及一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該探針連接線路之第一接點或一測試電路之一第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該探針連接線路之第二接點或該測試電路之一第二接點電性耦接；b)　使該待測物與該第一及第二探針相對近接位移，俾使該待測物能與該第一與第二探針接觸而彼此電性連接；c)　在步驟b)進行時，擷取該針壓檢測單元之跨電壓；d)　在該針壓檢測單元之跨電壓到達一預定之閾值時，停止該待測物與該第一及第二探針相對近接位移；以及e)　切換該第一與第二開關，使該第一探針及第二探針分別與該測試電路之第一接點與第二接點電性耦接，以利該測試電路進行測試作業。
9. 如請求項8所述之點測方法，其中該針壓檢測電路更包含有一與該電源電性連接且與該針壓檢測單元串聯之分壓元件。
10. 如請求項8所述之點測方法，在步驟c)中，係藉由一與該針壓檢測電路電性連接之訊號轉換器來擷取該針壓檢測單元之跨電壓。
11. 如請求項8所述之點測方法，在步驟a)中，該待測物係承置於一升降載台，而該第一與第二探針係分別對應於該待測物之上方；在步驟b)中，係藉由該升降載台之上升而達成使該待測物與該第一與第二探針相對近接位移；而在步驟d)中，當該針壓檢測單元之跨電壓到達該預定之閾值時，則停止該升降載台上升。
12. 如請求項11所述之點測方法，在步驟d)中，當判斷該針壓檢測單元之跨電壓尚未到達該預定之閾值時，更包含有下列步驟：判斷該升降載台之位置，若該升降載台已經到達一預定之最高位置時，停止該升降載台上升，並進行步驟e)，若該升降載台尚未到達該預定之最高位置時，回到步驟c)。
13. 如請求項12所述之點測方法，更包含有下列步驟：f)　在該測試作業完成後，下降該升降載台至一使該待測物與該第一與第二探針分離以致電性絕緣之預備位置；以及g)　切換該第一與第二開關，使該第一探針及第二探針分別與該針壓檢測電路之第一接點與第二接點電性耦接。
14. 一種點測系統，包含有：一升降載台，用以承載一待測物，且該升降載台之上方係用以間隔對應設置用以點測該待測物之一第一探針與一第二探針；一測試電路，具有一第一與一第二接點；一針壓檢測電路，具有一電源以及一與該電源電性連接之針壓檢測單元，該針壓檢測單元包含有一升壓元件、一與該升壓元件並聯且具有一第一接點與一第二接點之探針連接線路，以及一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該探針連接線路之第一接點或該測試電路之第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該探針連接線路之第二接點或該測試電路之第二接點電性耦接；一訊號轉換器，係與該針壓檢測電路電性連接，用以擷取該針壓檢測單元之跨電壓；以及一升降控制器，係與該訊號轉換器及該升降載台電性連接，用以根據該訊號轉換器所擷取之跨電壓數值來控制該升降載台之作動。
15. 如請求項14所述之檢測系統，其中該針壓檢測電路更包含有一與該電源電性連接且與該針壓檢測單元串聯之分壓元件。
16. 一種點測系統，包含有：一升降載台，用以承載一待測物，且該升降載台之上方係用以間隔對應設置用以點測該待測物之第一至第四探針；一第一測試電路與一第二測試電路，該第一測試電路具有一第一與一第二接點，該第二測試電路具有一第三與一第四接點；一針壓檢測電路，具有一電源以及與該電源電性連接之一第一與一第二針壓檢測單元；該第一針壓檢測單元包含有一第一升壓元件、一與該第一升壓元件並聯且具有一第一與一第二接點之第一探針連接線路，以及一第一開關與一第二開關，該第一開關係使該第一探針可切換地與該第一探針連接線路之第一接點或該第一測試電路之第一接點電性耦接，而該第二開關係使該第二探針可切換地與該第一探針連接線路之第二接點或該第一測試電路之第二接點電性耦接；該第二針壓檢測單元包含有一第二升壓元件、一與該第二升壓元件並聯且具有一第三與一第四接點之第二探針連接線路，以及一第三開關與第四開關，該第三開關係使該第三探針可切換地與該第二探針連接線路之第三接點或該第二測試電路之第三接點電性耦接，而該第四開關係使該第四探針可切換地與該第二探針連接線路之第四接點或該第二測試電路之第四接點電性耦接；一訊號轉換器，係與該針壓檢測電路電性連接，用以分別擷取該第一針壓檢測單元與該第二針壓檢測單元之跨電壓；以及一升降控制器，係與該訊號轉換器及該升降載台電性連接，用以根據該訊號轉換器所擷取之跨電壓數值來控制該升降載台之作動。
17. 如請求項16所述之點測系統，其中該針壓檢測電路更包含有一與該電源電性連接且與該第一針壓檢測單元串聯之分壓元件，以及一與該電源電性連接且與該第二針壓檢測單元串聯之另一分壓元件。