2025/5/10大约 5 分钟
🧠 一、什么是探针卡？
探针卡（Probe Card），是半导体测试环节中连接芯片晶圆和测试仪器的重要工具。你可以把它理解为一种“测试用的插针垫子”，当芯片还在晶圆上没有切割时，探针卡就用它细小的针头和芯片上的接点（pad 或 bump）接触，通过这些针头把电信号送进去或读出来，从而判断芯片是否正常。
🧩 二、探针卡的结构组成（逐一拆解）
一张探针卡并不复杂，主要由以下几个部分组成：
1. 探针（Probes）
作用：直接接触芯片电极，传输电信号。
分类：
- 悬臂式针（Cantilever Probe）：一根一根悬挂，便宜耐用，适合大pitch测试。
- 垂直针（Vertical Probe）：成束垂直排列，适合小pitch测试如WLCSP。
- MEMS探针：采用微纳技术制造，尺寸小、精度高，适用于高端测试。
2. 载板（PCB / Interposer）
- 作用：将探针与测试系统连接起来，类似“中转站”。
- 特点：多层板，内有信号线、电源线、接地层等，确保信号质量。
3. 针座/针模（Needle Holder / Space Transformer）
- 作用：用来固定探针的位置，同时将信号转换至PCB的接口。
- 结构：一般为陶瓷或金属材料，加工精度极高。
4. 接口（Connector）
- 作用：探针卡与上位机（Tester）连接的物理接口，可能是 Socket、焊接、弹性接触等方式。
5. 框架与支撑结构
- 作用：确保探针卡结构稳定，能够安装在探针台上进行精准对位。
⚙️ 三、探针卡的工作原理（图解式理解）
探针卡的工作过程可以用一个形象的流程来说明：
芯片电极 <=> 探针卡针尖 <=> 探针结构 <=> PCB线路 <=> 测试仪器关键点解释：
- 接触：探针卡被放置在探针台上，轻轻压在芯片晶圆上，针尖和芯片的电极（pad 或 bump）对齐。
- 传导：针尖传递电流、电压或信号至 PCB。
- 反馈：测试仪器读取信号或送出刺激，判断芯片功能是否正常。
- 切换测试点：通过探针台移动或晶圆移动，实现多个芯片测试。
💡一个探针卡通常会同时测试1颗或多颗芯片，有的高并行卡甚至可以一次测试几十颗芯片！
🔬 四、常见探针卡分类（功能和结构）
| 类型 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 悬臂式探针卡 | 成本低，易维护，可靠性高 | 通用测试，老化测试，良率分析 |
| 垂直式探针卡 | 支持小间距排列，电气性能一致性高 | WLCSP、倒装芯片、图形处理芯片等 |
| MEMS探针卡 | 微型、精度高、支持高频高并行 | 射频、汽车芯片、AI处理器等 |
| 多DUT探针卡 | 同时测试多个芯片，提高测试效率 | 量产线高速测试 |
| 高电流探针卡 | 承受大电流，常用于功率测试 | 电源管理芯片，IGBT等 |
🛠️ 五、探针卡设计流程（小白可学）
你不需要一开始就掌握所有CAD仿真技能，下面是一个逐步学习的设计路径：
了解芯片规格：
- pad位置、尺寸、间距、电气参数、电流大小。
选择探针类型：
- 根据间距、电流、电压需求选悬臂、垂直或MEMS。
布针设计（平面图）：
- 使用 AutoCAD 绘制布针图，确保所有pin对准芯片pad。
结构建模（3D）：
- 使用 SolidWorks 建立针座、载板结构、整体装配。
电气仿真：
- 使用 Altium Designer 或 ANSYS 检查电气路径、信号完整性。
测试打样：
- 输出图纸，联系厂家打样，进行接触测试。
量产支持：
- 完善装配图、使用说明，支持客户批量使用。
🧪 六、使用与维护要点
- 每次使用前进行 针尖检查：是否断针、歪斜、污染。
- 定期 清洗探针头，使用IPA酒精或等离子清洗。
- 定期检查 探针力值和阻抗，保持测试一致性。
- 如果探针磨损严重，及时更换以防影响良率。
🧭 七、快速入门推荐工具（适合小白）
| 工具 | 用途 | 零基础推荐程度 |
|---|---|---|
| AutoCAD LT | 绘制平面布针图 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| SolidWorks | 三维结构建模 | ⭐⭐⭐⭐ |
| EasyEDA | 简易PCB设计 | ⭐⭐⭐ |
| Ansys Q3D | 电气仿真 | ⭐⭐ |
| Excel | 计算针长、力值等 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
📘 八、写在最后：从0到1，成为专业设计师的路径
你并不需要一开始就懂所有软件或设计技巧。真正的关键是：
- 理解芯片pad和针的接触关系
- 学会布针逻辑和基本尺寸控制
- 熟悉几个基本软件工具（2D + 3D）
- 多看实物，多问客户，多总结经验
💬 一句话总结：探针卡设计 = 几何+接触力+电路+工艺的综合艺术，懂原理再加一点点软件技能，你就能做出来！
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