Wofür braucht man Mikromanipulatoren?
Ein Mikromanipulator für Wafer Probing ist ein Präzisionsgerät, das in Kombination mit einem Mikroskop verwendet wird, um Prüfnadeln (Microprobes) oder Wafer Probes mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich zu platzieren. Er "übersetzt" grobe Handbewegungen in feinste, erschütterungsfreie Steuerungsbewegungen.
Die Hauptaufgabe beim Wafer Probing ist es, die Funktionalität von integrierten Schaltkreisen (Chips) zu prüfen. Die Kontaktflächen (Pads) auf einem Wafer sind oft kleiner als 50 Mikrometer. Mikromanipulatoren ermöglichen es, die Testnadeln exakt auf diese mikroskopischen Punkte auszurichten und so den elektrischen Kontakt für Messungen herzustellen.
Wie ist ein Mikromanipulator aufgebaut?
Der komplette Mikromanipulator besteht neben der Mechanik zur Feinjustierung aus einem Fuß und einem Probe Arm.
Der Fuß stellt die mechanische Fixierung des Micropositioners auf einer Befestigungsebene, der sogenannten Probe Platen, des Wafer Probers dar. Zur Wahl stehen bolt-down-, magnetische oder Vakuumbefestigungen:
- Bei der bolt-down Befestigung wird eine Fußplatte des Mikromanipulators direkt auf der Platen angeschraubt. Dazu müssen in der Platen passende Gewindelöcher vorhanden sein.
- Die magnetische Befestigung kommt ohne zusätzliche Einrichtungen aus. Sie benötigt eine magnetisierbare Fläche, auf der sie stabil stehen kann.
- Die Vakuumbefestigung saugt den Mikromanipulator durch Unterdruck an der Befestigungsfläche (Platen) des Probers an. Ist keine zentrale Unterdruckleitung vorhanden, muss eine kleine, lokale Vakuumpumpe vorgesehen werden. Jeder Micropositioner wird über seinen eigenen, dünnen Schlauch mit einem Vakuumverteiler am Prober angeschlossen und mit Vakuum versorgt.
Der Probe Arm ist die Schnittstelle zur Messtechnik. Die Bandbreite des Angebotes reicht von einfachen über koaxiale bis hin zu triaxialen Signalführungen. Für Anwendungen im Bereich hoher Ströme und Spannungen gibt es spezielle Arme.
HF Probe-Arme sollten eine Tilt-Mechanik aufweisen, um die Planarisierung der HF-Probes vornehmen zu können.
Welche Arten von Mikromanipulatoren gibt es?
Einfache Micropositioner
Beim Antasten von elektrischen Kontakten – sowohl auf Leiterplatten als auch auf Halbleitersubstraten – braucht man nicht immer höchste Positioniergenauigkeit. Einfache Mikromanipulatore sind gut geeignet für Standardkontakte. Für robuste Signale reichen auch einfache koaxiale, manchmal sogar unabgeschirmte, Leitungen aus.
Mittelklasse Micropositioner
Mittelklasse Micropositioner ermöglichen es, auch feinere Strukturen anzutasten und sind flexibler, was die Probearme betrifft. Für anspruchsvolle Aufgaben, bei denen gesteigerte Ansprüche an Positioniergenauigkeit und Flexibilität gestellt werden, sind stabile und ausbaufähige Micropositioner erforderlich.
Performance Micropositioner
Mit den Performance Mikromanipulatoren können selbst schwierigste Antastaufgaben für die Fehleranalyse gemeistert werden.
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