CN101315410B

CN101315410B - 半导体元件的预烧测试装置

Info

Publication number: CN101315410B
Application number: CN200710103798A
Authority: CN
Inventors: 刘大纲; 汤永仁
Original assignee: King Yuan Electronics Co Ltd
Current assignee: King Yuan Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: CN101315410A

Abstract

一种预烧板(Bum-In Board)结构，包括一个基板，其上设置有一个控制单元及多条金属导线；多个次控制单元，设置于基板上并与控制单元电连接；多个插座装置，与多个次控制单元相应设置于基板上，并与次控制单元电连接；以及多个直流至直流转换器，与多个插座装置相应设置于基板上并与插座装置电连接；其中直流至直流转换器将输入预烧板的直流电压降低并同时将输入预烧板的电流升高，然后将降低的直流电压及升高后的电流输出至每一相应的测试座。

Description

半导体元件的预烧测试装置

技术领域

本发明涉及一种半导体测试装置，尤其涉及一种在预烧板上设置独立电源转换器的半导体元件预烧测试装置。

背景技术

随着科技的进步以及工业上的需要，使得半导体设计公司(IC Designhouse)必须设计及制造更复杂的芯片，例如整合多颗不同功能的芯片于一颗IC的SOC芯片(System on Chip)或是高运算及控制能力的可程序化逻辑门阵列(FPGA)芯片等，这些高性能的芯片有共同的特色，就是需要供应大电流才能使其工作。由于大电流会产生大的功率消耗，因此这些芯片均会产生高热，也因此使得这些芯片必须常常在高温下工作。

为了确保上述高性能芯片能够在制造过程中筛选出正常的芯片，所以在半导体厂完成芯片制造后，都会进行可靠度的测试，以目前所使用的方法而言，都是对这些芯片进行环境测试，例如芯片的操作寿命测试(Operational Life Tests；OLTs)，这种测试方法是将这些芯片放入一个高温烤箱中，并以一些模拟的控制信号输入芯片，以模拟芯片在高温环境下执行这些控制信号的状况，其目的是希望在制造过程中通过这些测试过程来发现不良品，以确保每一颗制造出的芯片都能符合设计的正常工作。

如前所述，这些高性能芯片必须消耗大的功率，因此在测试时，每一颗芯片必须供应大的电流，例如一颗FPGA芯片需要供应20A的电流，因此当同时对多颗FPGA芯片进行预烧测试时，例如在一块预烧测试板(Bum-in Board；BIB)同时对16颗芯片测试，电源供应器(Power Supply)就必须供应320A的电流，然而如此的大电流无法通过电路板(PCB)来传递，而必须使用很粗的输送线(cable)，这会使得测试非常困难。为解决此问题，美国专利第6140829即披露一种使用烤箱来进行高性能芯片可靠度的预烧测试(Bum-in Testing)的结构，如图1所示。首先，是让电源供应器(20)所供应的电压及电流先经过一个直流至直流转换器(DC to DCConverter)，将电源供应器所提供的较高的电压降低并同时将电流升高，经过如此的转换后，并不会改变提供给测试芯片的功率，然后再将经过DC to DC Converter转换后的较低电压及较高的电流送至位于烤箱内的预烧板。很明显地，美国专利第6140829为了供应这些功率至位于烤箱内的预烧板，其电路系统(Circuitry)必须经过位于烤箱外的slot board15以及位于烤箱内的DUT board13(也可称为预烧板)，其间还经过多个连接器(connector)。如此的结构，使得测试设备非常复杂且昂贵，同时经过多块板子及连接器后，除了会使功率消耗外，也会使得模拟的控制信号产生相位上的变化，而使其无法测试高速的芯片。

为此，本发明提出一种不需使用烤箱的预烧测试装置，其可同时解决上述功率传递消耗、测试信号以及无法供应大电流给芯片的问题。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，为了能有效时解决上述功率传递消耗以及测试信号的问题，本发明主要目的在提供一种具有独立直流电源转换以及控制电路的预烧板，可用以解决已有技术在功率传递的问题。

此外，本发明的另一主要目的在提供一种不需使用烤箱就能进行预烧测试的装置，其因为本发明的预烧板不需在高温中工作，因此可以在预烧板上设置独立直流电源转换以及控制电路，以解决已有技术在功率传递消耗以及测试信号上的问题。

鉴于上述情况，本发明首先提供一种预烧板(Bum-In Board)结构，包括一个基板，其上设置有一个控制单元及多条金属导线；多个次控制单元，设置于基板上并与控制单元电连接；多个插座装置，与多个次控制单元相应设置于基板上，并与次控制单元电连接；以及多个直流至直流转换器，与多个插座装置相应设置于基板上并与插座装置电连接；其中直流至直流转换器将输入预烧板的直流电压降低并同时将输入预烧板的电流升高，然后将降低的直流电压及升高后的电流输出至每一相应的测试座。

本发明接着提供一种半导体元件的预烧测试装置，包括：一个与直流电源板连接的驱动板；一个预烧板，其上设置控制单元及多个测试单元，且每一该测试单元均由插座装置、次控制单元及直流至直流转换器所组成；一个延伸板，其上设置多条金属导线用以连接驱动板及预烧板，且具有适当宽度；一个加热板，其上设置多个加热器，且多个加热器的位置与多个测试单元中的插座装置相对应；及一个电源供应装置，其提供第一直流电压、第一电流、第二直流电压以及第二电流，第一直流电压及第一电流通过延伸板与直流至直流转换器连接，而第二直流电压及第二电流则通过延伸板与加热板连接；其中直流至直流转换器将第一直流电压降低并同时将第一电流升高，然后再将降低的直流电压及升高后的电流输出至每一相应的测试座。

附图说明

图1是公知技术的示意图；

图2是本发明的预烧板俯视示意图；

图3是本发明的半导体元件预烧测试装置俯视示意图；

图4是本发明的加热板示意图；

图5是本发明的预烧板的另一实施例的俯视示意图；以及

图6是本发明的插座装置的示意图

主要元件标记说明

10 驱动板

20 直流电源板

30 预烧板

31 控制单元

32 测试单元

320 插座装置

3201 下座

3202 上盖

3203 加热块

3204 加热器电源接点

321 测试座

322 次控制单元

323 直流至直流转换器

324 外接导线

325 连接座

327 连接器

34 连接线区

35 插座装置

342 金属导线

37 基板

40 延伸板

50 电源供应器

52 第一电源

54 第二电源

60 加热板

62 加热器

64 感应控制器

70 隔热装置

具体实施方式

本发明在此所探讨的方向为一种预烧测试装置(Burn-in TestApparatus)。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的结构。显然地，本发明的实施并未限定于预烧测试装置的所属领域的技术人员所公知的特殊细节。另一方面，众所周知的预烧测试装置的组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以权利要求为准。

首先，请参照图2，为本发明的预烧板(Bum-In Board)结构的俯视图。如图2所示，预烧板包括一个基板37，其上设置有一个控制单元31及多条金属导线(图中未示出)；多个次控制单元322，设置于基板37上，并通过多条金属导线与控制单元31电连接；多个插座装置35，其分别包括测试座321及连接座325，且各个插座装置35与各个次控制单元322电连接而设于该基板37上；以及多个直流至直流转换器323，与多个测试座321相应设置于基板37上，并与测试座321电连接。同时，基板37的前端还设置连接线区34，其上设置多条金属导线342(也称金手指)。

为了详细说明本发明的预烧板的工作方式，请同时参照图3，其中图3是本发明的半导体元件预烧测试装置的俯视图。如图3所示，本发明的预烧板30上的每一个测试单元32均由一个插座装置35、一个次控制单元322以及一个直流至直流转换器323所组成，其中插座装置35包括测试座321及一个连接座325，直流至直流转换器323的输入端通过延伸板40与电源供应器50的第一电源52所提供的第一直流电压及第一电流连接。当电源供应器50的第一直流电压及第一电流经过直流至直流转换器323的转换后，其可将第一直流电压降低并同时将第一电流升高，然后，通过直流至直流转换器323的输出端将降低后的直流电压及升高后的电流供应给测试座321。例如，在测试SOC芯片时，若每一颗SOC芯片的额定电压为1V而额定电流为20A，此时本发明的电源供应器50所提供的第一直流电压可以为12V而第一电流可以为2A。由于本发明所使用的直流至直流转换器323具有将电压降低并同时将电流升高的功能，因此当电源供应器50所提供的第一直流电压12V及第一电流2A通过直流至直流转换器323转换后，直流至直流转换器323的输出可以将第一直流电压降低至1V并同时将第一电流升高至20A，然后再将转换后的第一直流电压及第一电流送到测试座321上，当测试座321与SOC芯片连接后，就可以提供SOC芯片所需的额定电压为及额定电流。

很明显地，通过直流至直流转换器323的设置，电源供应器50只需提供正常电压12V及正常电流2A至延伸板40上，再通过延伸板40上的金属导线将电压及电流送到每一个直流至直流转换器323，然后再将转换后的直流电压及电流送到每一个测试座321上，因此解决使用大电流(例如常用技术为同时测试16颗SOC而必须提供320A的电流)的困扰。

在此要强调，本发明所使用的直流至直流转换器323是可以达到的，因为在美国专利6936999及7000125中均已披露一种称为point-of-load(POL)的元件可以达到此转换的目的，由于POL的结构并非本发明的请求特征，本发明使用此已有技术POL来达到本发明预烧测试的目的，故不对POL的结构及其工作方式详细叙述。

继续请参照图3，预烧板30是通过前端的连接线区34与延伸板40连接，而延伸板40的另一端则与驱动板10连接，其中驱动板10与直流电源板20连接，并且在其上还设置多个控制卡，用以提供测试所需的信号；预烧板30测试芯片所需要的电源主要由电源供应器50的第一电源52通过延伸板40提供，同时预烧板30上还设置多个测试单元32及一个控制单元31；此外，本发明还提供加热板60，其上设置多个加热器62，如图4所示，且这多个加热器62的位置与多个测试单元32中的测试座321相对应(加热器的数量与测试单元的数量不符)。此外，加热板60上的每一个加热器62与测试单元32中的次控制单元322连接，通过此次控制单元322控制每一加热器62的启动与温度状况；而加热板60所需的电源由电源供应器50的第二电源54经过延伸板40供应至加热板60之上。通过此加热板60的设置，故本发明的预烧测试装置就不需要使用烤箱，而是直接将加热器62与位于测试座321上的芯片背面接触并加热，使得芯片也可以在高温环境下进行模拟测试。

当本发明的预烧测试装置要进行测试时，将多个完成封装的待测芯片(图中未示出)固接于每一测试座321上，然后将加热板60盖在预烧板30之上，并通过连接器327将加热器62与次控制单元322连接；此外，每一加热器62与每一待测芯片的背面接触。当测试开始时，驱动板10会驱动预烧板30上的控制单元31，并通过控制单元31与每一个次控制单元322进行信号传递，通过次控制单元322来将每一加热器62加热至设定的温度；同时，也通过次控制单元322来控制直流至直流转换器323的启动与关闭，当直流至直流转换器323被启动时，可使电源供应器50所提供的第一直流电压及第一电流，能够通过直流至直流转换器323将转换后的适当直流电压及电流送至测试座321中，以提供待测芯片于测试时所需的电源。

此外，为了有效阻隔加热板60所产生的高温，以防止此高温影响驱动板上的操作信号，本发明的延伸板40可以制作成具有适当的宽度，而可以在此宽度的空间中加入隔热装置70，以隔离加热板60所产生的热。另外，当预烧测试结束后，为使加热器62能够快速降温，因此，本发明的预烧测试装置可以再上散热板(图中未示出)，散热板上设置多个散热器，例如使用风扇，且多个散热器的位置与多个测试单元中的加热器相对应，其也可通过驱动板来控制，而散热板所需的电源可以由电源供应器50或其它电源提供，本发明并不加以限制。

很明显地，本发明所披露之预烧测试装置不需使用传统的烤箱，也因此可以在预烧板30上设置所需的电路元件，例如次控制单元322及直流至直流转换器323，也因此可以解决已有技术在功率传递消耗以及测试信号的问题。

接着，请同时参照图5及图6，其分别为本发明的预烧板的另一具体实施例的俯视示意图及插座装置的示意图。如图5所示，本实施例的预烧板包括一个基板37，其上设置有一个控制单元31及多条金属导线(图中未示出)；多个次控制单元322设置于基板37上，并与控制单元31电连接；多个插座装置320与多个次控制单元322相应设置于基板37上，故插座装置320可与次控制单元322电连接；多个直流至直流转换器323与多个插座装置320相应设置于基板37上，并与插座装置320电连接。同时，基板37的前端还设置连接线区34，其上设置多条金属导线342(也称金手指)。

此外，本实施例的插座装置320由一个下座3201与一个上盖3202所组成，下座3201的底部固接于基板37之上，其另一端上则设置一个测试座321；而上盖3202在与下座3201相对的一侧上，设有加热块3203，而此加热块3203的内部则安装加热器(图中未示出)，故当插座装置320下座3201上的测试座321与完成封装的待测芯片接合，并将上盖3202盖下时，则加热块3203会与待测芯片接触，由于加热块3203内的加热器是通过上盖侧端的电源接头3204通过外接导线324与次控制单元322电连接，故可通过次控制单元322来控制加热器的温度，使得待测芯片能够在设定的温度下进行测试。

很明显地，本实施例的插座装置320的上盖3202上已设置加热器及加热块3203，因此，可以直接取代图4中的加热板60，来执行待测芯片的测试。由于插座装置320的电路连接及控制方式与图4相同，故其进行预烧测试的过程与图3的方式相同，故不再赘述其加热及测试的过程。

显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在权利要求的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效更动或改进，均应包含在权利要求范围内。

Claims

1.一种半导体元件的预烧测试装置，其特征在于包括：

驱动板，与直流电源板连接；

预烧板，其上设置控制单元及多个测试单元，且每一该测试单元均由插座装置、次控制单元及直流至直流转换器所组成，该插座装置包含有测试座及连接座，且该插座装置与该各次控制单元电连接，以及该直流至直流转换器与该测试座电连接；

延伸板，其上设置多条金属导线用以连接该驱动板及该预烧板，且具有适当宽度；

加热板，其上设置多个加热器，且该多个加热器的位置与该多个测试单元中的该插座装置的该测试座相对应，并该加热器通过一连接器与该次控制单元连接，该加热板通过该次控制单元来控制该直流至直流转换器的启动与关闭；及

电源供应器，提供第一直流电压、第一电流、第二直流电压及第二电流，该第一直流电压及该第一电流通过该延伸板与该直流至直流转换器连接，而该第二直流电压及该第二电流则通过该延伸板与该次控制单元连接；

其中该驱动板会驱动该预烧板上的该控制单元，并通过该控制单元与该次控制单元进行信号传递，并且该直流至直流转换器将该第一直流电压降低并同时将第一电流升高，然后再将该降低的直流电压及该升高后的电流输出至每一相应的测试座。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于该直流至直流转换器为POL模块。

3.一种半导体元件的预烧测试装置，其特征在于包括：

驱动板，与直流电源板连接；

预烧板，其上设置控制单元及多个测试单元，且每一该测试单元均包括插座装置、次控制单元及直流至直流转换器，且该插座装置与该各次控制单元电连接，以及该直流至直流转换器与该插座装置电连接；

延伸板，其上设置多条金属导线用以连接该驱动板及该预烧板，且具有适当宽度；及

电源供应器，提供第一直流电压、第二直流电压、第一电流及第二电流，该第一直流电压及该第一电流通过该延伸板与该直流至直流转换器连接，而该第二直流电压及该第二电流通过该延伸板与该预烧板上的次控制单元连接；

其中该驱动板会驱动该预烧板上的该控制单元，并通过该控制单元与该次控制单元进行信号传递，并且该直流至直流转换器将该第一直流电压降低并同时将第一电流升高，然后再将该降低的直流电压及该升高后的电流输出至每一相应的插座装置；该插座装置包括下座及上盖，而该下座与基板固接，且该下座上设置测试座，该上盖的一侧与该下座连接，且相对该测试座的位置上设置加热块以及加热器电源接头。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于该直流至直流转换器为POL模块。