技术领域
[0001] 本发明涉及探针卡领域，特别涉及一种衬底的探针焊接自动化方法。
相关背景技术
[0002] 探针卡(probe card)一般应用于裸晶测试。详细而言，裸晶测试为在集成电路(IC)尚未封装前，先以探针(probe)对IC的电气性能进行测试。
[0003] 随着半导体工艺微型化发展，探针卡须大幅提升其探针的焊点密度方能与日趋微型化的IC脚位间距对应。为满足前述需求，目前已有采用MEMS(micro electro mechanical systems；微机电系统)片针作为探针的探针卡被提出。然而，该探针卡的探针间距只有50‑70μm，MEMS片针厚度只有20μm，且各探针的位置误差须在2.5μm内才能达到正确的电测效果，因此造成了探针卡的制作困难。
[0004] 为解决上述问题，本领域亟需一种新颖的探针焊接自动化方法。
具体实施方式
[0030] 请参照图1至图3，其中，图1是本发明的手爪模组的一种实施例的立体示意图；图2是图1的手爪模组的俯视示意图；以及图3是图1的手爪模组的抓夹动作示意图。如图1至图3所示，手爪模组100为用于协助将探针焊接在衬底上的焊接操作，该探针具有针部及与该针部相连的片状基部，且手爪模组100包括第一爪臂110、第二爪臂120及压力感测装置130，其中，压力感测装置130为设在第一爪臂110与第二爪臂120之间，用于感测第一爪臂110向第二爪臂120靠近时对其产生的压力值，且压力感测装置130可为电容式压力感测装置、电阻式压力感测装置、压电式压力感测装置或扭矩式压力感测装置。
[0031] 第一爪臂110的一端具有第一夹持部111，其另一端具有横向延长部112，其中第一夹持部111与横向延长部112呈一个角度的连接，较佳为90度。第二爪臂120的一端具有第二夹持部121，其另一端设有与横向延长部112抵接的顶推件122，且第二爪臂120在该另一端为通过支点结构123与横向延长部112相连。另外，第二爪臂120内设有与顶推件122抵接的压电件124，压电件124，可包含至少一个陶瓷压电片，为依控制电压产生膨胀量以驱动顶推件122移动一段距离，从而驱使横向延长部112相对支点结构123旋转一个角度而使第一夹持部111向第二夹持部121靠近。
[0032] 由上述的说明可知，第一爪臂110的横向延长部112可相对支点结构123转动，且第一夹持部111与第二夹持部121间具有一个抓夹空间。在移动手爪模组100至探针并使该探针位于该抓夹空间中后，即可施加该控制电压至压电件124以驱使第一爪臂110的第一夹持部111向第二爪臂120的第二夹持部121靠近，从而以适当的夹持力夹取该探针。
[0033] 详细而言，该焊接操作包括：手爪模组100以水平移动的方式由该探针的侧边接近并对该片状基部执行夹持操作以露出该探针的上方空间，该夹持操作包括依该压力值与参考值之差调整该控制电压以决定第一夹持部111与第二夹持部121对该片状基部的夹持力；手爪模组100移动至该衬底上方并使该片状基部与该衬底上的预定焊垫对位抵接；以及利用雷射装置及红外线温度感测装置对加热区执行加热操作，其中，该加热区同时覆盖到该片状基部的至少一部分及该预定焊垫的至少一部分，且该加热操作包括：使该雷射装置输出雷射光以照射该加热区，及依该红外线温度感测装置感测到的该加热区的温度与目标温度之差调整该雷射光的强度。
[0034] 请一并参照图4及图5，其中，图4为本发明的衬底的探针焊接自动化设备的一种实施例的示意图；以及图5为图4的衬底的探针焊接自动化设备的焊接操作示意图。如图4及图5所示，探针焊接自动化设备200具有控制单元210、手爪模组220，影像装置230、雷射装置
240及红外线温度感测装置250，其中，手爪模组220为由图1中的手爪模组100实现。
[0035] 控制单元210为用于执行探针焊接自动化程序，该程序包括：
[0036] (一)执行第一影像反馈定位操作以驱使手爪模组220移动至备料区300并对探针20执行该夹持操作，其中，探针20具有针部21及与针部21相连的片状基部22；
[0037] (二)执行第二影像反馈定位操作以驱使手爪模组220移动至衬底10上方并使片状基部22与衬底10上的预定焊垫11对位抵接；以及
[0038] (三)驱使雷射装置240及红外线温度感测装置250对加热区执行加热操作以使探针20焊接在预定焊垫11上，其情形请参照图5。详细而言，雷射装置240可具有对焦振镜系统，该加热区同时覆盖到片状基部22的至少一部分及预定焊垫11的至少一部分，且该加热操作包括：依雷射装置240的照射区的感测影像调控该对焦振镜系统以控制雷射光斑大小及照射位置以将该照射区调整到该加热区；使雷射装置240输出雷射光以照射该加热区；及依红外线温度感测装置250感测到的该加热区的温度与目标温度之差调整该雷射光的强度，从而优化探针20的焊接过程。另外，由于红外线温度感测装置250及雷射装置240的对焦振镜系统均为现有技术，故其原理在此不拟赘述。
[0039] 另外，在上述的程序中，该第一影像反馈定位操作包括利用影像装置230拍摄包括手爪模组220和备料区300的影像以获得该第一夹持部、第二夹持部及片状基部的相对位置，并依据该相对位置执行负回授控制以修正手爪模组220的位置，从而使该第一夹持部及第二夹持部包围片状基部22。
[0040] 另外，该第二影像反馈定位操作包括利用影像装置230(或另一影像装置)拍摄包括手爪模组220和衬底10的影像以获得探针20和预定焊垫11的相对位置，并依据该相对位置执行负回授控制以修正手爪模组220的位置，从而使片状基部21与预定焊垫11对位抵接。
[0041] 另外，该手爪模组的细精度移动可通过多轴定位装置搭配步进马达实现。
[0042] 由上述的说明可知，本发明公开了一种衬底的探针焊接自动化方法。请参照图6，绘示本发明的衬底的探针焊接自动化方法的一种实施例的流程图，其为由控制单元执行。如图6所示，该方法包括：执行第一影像反馈定位操作以驱使如前述的手爪模组移动至备料区并对该探针执行该夹持操作(步骤a)；执行第二影像反馈定位操作以驱使该手爪模组移动至衬底上方并使该片状基部与该衬底上的预定焊垫对位抵接(步骤b)；以及驱使雷射装置及红外线温度感测装置对加热区执行加热操作，其中，该加热区同时覆盖到该片状基部的至少一部分及该预定焊垫的至少一部分，且该加热操作包括：使该雷射装置输出雷射光以照射该加热区，及依该红外线温度感测装置感测到的该加热区的温度与目标温度之差调整该雷射光的强度(步骤c)。
[0043] 在上述的步骤中：该手爪模组为由图1的手爪模组100实现；该第一影像反馈定位操作包括利用影像装置拍摄包括该手爪模组和该备料区的影像以获得该第一夹持部、第二夹持部及片状基部的相对位置，并依据该相对位置执行负回授控制以修正该手爪模组的位置，从而使该第一夹持部及第二夹持部包围该片状基部；该第二影像反馈定位操作包括利用影像装置拍摄包括该手爪模组和该衬底的影像以获得该探针和该预定焊垫的相对位置，并依据该相对位置执行负回授控制以修正该手爪模组的位置，从而使该片状基部与该预定焊垫对位抵接；以及该雷射装置可具有对焦振镜系统，且该加热操作包括依该雷射装置的照射区的感测影像调控该对焦振镜系统以控制雷射光斑大小及照射位置以将该照射区调整到该加热区。另外，该手爪模组及雷射装置的细精度移动可通过多轴定位装置搭配步进马达实现。
[0044] 通过前述所公开的设计，本发明具有以下的优点：
[0045] 一、本发明的手爪模组可利用压电件及压力感测装置实现精密夹持控制以避免损伤片针。
[0046] 二、本发明的衬底的探针焊接自动化方法可通过前述的手爪模组提供不损伤片针的夹持操作，并通过影像反馈定位操作将片针精确地置放在衬底的焊垫上。
[0047] 三、本发明的衬底的探针焊接自动化方法可通过影像反馈定位操作使雷射光精准地同时照射片针底部及对应焊垫以使衬底与探针达到较佳的爬锡焊接效果，从而优化片针的焊接质量。
[0048] 四、本发明的衬底的探针焊接自动化方法可依红外线温度感测装置感测到的焊接区的温度调整雷射光的照射强度，从而优化片针的焊接过程。
[0049] 五、本发明的衬底的探针焊接自动化设备可通过前述的手爪模组提供不损伤片针的夹持操作，并通过影像反馈定位操作将片针精确地置放在衬底的焊垫上。
[0050] 六、本发明的衬底的探针焊接自动化设备可通过影像反馈定位操作使雷射光精准地同时照射片针底部及对应焊垫以使衬底与探针达到较佳的爬锡焊接效果，从而优化片针的焊接质量。
[0051] 七、本发明的衬底的探针焊接自动化设备可依红外线温度感测装置感测到的焊接区的温度调整雷射光的照射强度，从而优化片针的焊接过程。
[0052] 本发明所公开的内容，是较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为本领域技术人员所易于推知的，俱不脱离本发明的专利权范畴。
