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艾博納微納米科技(江蘇)有限責任公司

自動探針臺常見故障排查與解決方案

時間:2025-7-2 閱讀:120
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   自動探針臺是半導體測試中的關鍵設備,用于晶圓級芯片的電性能測試。由于涉及高精度機械運動、電氣接觸和軟件控制,設備在長期運行中可能出現各種故障。本文將介紹自動探針臺的常見故障類型、排查方法及解決方案,幫助工程師提高設備穩定性和測試效率。
 
  1.探針接觸不良
 
  故障現象
 
  -測試信號不穩定,接觸電阻波動大
 
  -部分芯片測試失敗,但手動調整后恢復正常
 
  可能原因
 
  -探針磨損或污染(氧化、殘留物)
 
  -探針卡(ProbeCard)未正確安裝或對位偏移
 
  -探針壓力不足或過大
 
  解決方案
 
  1.清潔或更換探針:使用IPA(異丙醇)清潔探針尖,嚴重磨損時需更換。
 
  2.重新校準探針卡:確保探針卡安裝牢固,并重新執行Z軸高度校準。
 
  3.調整接觸壓力:根據芯片工藝(如CMOS、GaN)優化下壓力,避免過壓損傷Pad。
 
  2.定位精度偏差
 
  故障現象
 
  -探針無法準確對準測試Pad,導致短路或開路
 
  -重復測試時坐標漂移
 
  可能原因
 
  -機械導軌磨損或松動
 
  -光學對位系統(CCD)校準偏差
 
  -環境振動或溫度變化影響
 
  解決方案
 
  1.檢查機械結構:清潔并潤滑X/Y/Z軸導軌,緊固松動部件。
 
  2.重新校準光學系統:使用標準校準片調整CCD對位參數。
 
  3.優化測試環境:減少外部振動,保持恒溫(±1°C)以降低熱漂移影響。
 
  3.電氣測試異常(信號噪聲、短路)
 
  故障現象
 
  -測試數據波動大,信噪比(SNR)下降
 
  -探針臺與測試機(如Keysight、Teradyne)通信異常
 
  可能原因
 
  -接地不良,引入電磁干擾(EMI)
 
  -電纜或連接器接觸不良
 
  -測試程序參數設置錯誤
 
  解決方案
 
  1.優化接地:確保探針臺、測試機共地,必要時使用屏蔽線。
 
  2.檢查線纜連接:更換老化或松動的同軸電纜/探針線。
 
  3.復核測試程序:確認電壓/電流范圍、采樣率等參數符合芯片規格。
 
  4.軟件控制故障
 
  故障現象
 
  -系統死機或通信中斷
 
  -運動控制卡(MotionController)報錯
 
  可能原因
 
  -軟件版本不兼容或驅動沖突
 
  -運動控制卡硬件故障
 
  -數據傳輸延遲或丟包
 
  解決方案
 
  1.更新軟件/固件:安裝廠商提供的最新補丁。
 
  2.重啟控制系統:重新初始化運動控制卡,必要時更換硬件。
 
  3.檢查通信協議:確保GPIB/LAN/USB連接穩定,避免網絡擁堵。
 
  5.真空吸附失效
 
  故障現象
 
  -晶圓固定不牢,測試過程中移位
 
  -真空泵噪音異常
 
  可能原因
 
  -真空管路泄漏或堵塞
 
  -吸盤(Chuck)表面劃傷,密封性下降
 
  -真空泵功率不足
 
  解決方案
 
  1.檢查真空管路:用酒精檢測漏氣點,更換破損氣管。
 
  2.維護吸盤:清潔或拋光Chuck表面,更換老化密封圈。
 
  3.校準真空泵:調整壓力閾值,必要時升級高流量泵。
 
  6.溫度控制異常
 
  故障現象
 
  -高溫/低溫測試時溫度波動大
 
  -溫控模塊(TEC)報錯
 
  可能原因
 
  -熱電偶或溫度傳感器故障
 
  -散熱風扇或制冷劑不足
 
  -PID參數設置不合理
 
  解決方案
 
  1.更換傳感器:校準或更換失效的熱電偶。
 
  2.檢查散熱系統:清理風扇灰塵,補充制冷劑(如液氮系統)。
 
  3.調整PID參數:通過階躍響應測試優化溫控算法。
 
  總結:預防性維護建議
 
  1.定期校準:每周檢查光學對位、探針壓力及運動精度。
 
  2.清潔保養:每月清理探針卡、吸盤和導軌,避免灰塵堆積。
 
  3.記錄故障日志:建立設備維護檔案,快速定位高頻故障點。
 
  通過系統化的故障排查和預防性維護,可顯著提升自動探針臺的穩定性和測試效率,降低半導體量產測試中的停機風險。

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