CN104215892A - 测试操作机与测试载具以及相关测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测试操作机，用于集成电路芯片的多种测试，其包含一空间以及一测试载具。空间具有一干燥状态。测试载具为一高热传导材质所制作，其具有多个定位结构以分别容置多个集成电路芯片，测试载具设置且热接触于空间内一可调温装置上，而可调温装置通过热传导控制测试载具上集成电路芯片的温度。本发明亦提供其相关的测试载具以及相关测试方法。

Description

测试操作机与测试载具以及相关测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试操作机，特别是一具有多个定位结构以定位集成电路芯片且并通过热传导调整集成电路芯片温度的测试操作机。

背景技术

用于集成电路芯片的测试操作机，根据客户或实际使用需求例如使用环境温度等作测试，而输出率(Throughput)常受限于测试操作机处理能力。参考图1，其中为一现有技术的转塔式测试操作机(TurretHandler)10的示意图，集成电路芯片(未显示)由入口站I进入，之后随转盘的旋转进入各工作站进行测试，举例而言，当中工作站T1、T2、T3、T4可分别为进行不同功能测试的工作站（亦可为相同功能的测试）。测试完成后，合格的集成电路芯片可由工作站Pas进行包装，不合格的集成电路芯片则由工作站Fai搜集。此种操作机通常可具有二至四个测试工作站，若根据需求而增加测试工作站，虽可提高处理量，但机台尺寸与成本将成倍数急剧增加，且其能增加的测试工作站最高数目仍十分受限，最多仅可达十六个。此外，对于使用环境温度的测试，一般包含常温、高温与低温测试，而转塔式测试操作机受限于架构使其温度测试的范围受到局限，仅适合于常温测试，例如摄氏零度以下的温度环境须密封进行测试以防外来空气导致结冰或结霜，或即使不是摄氏零度以下，于摄氏5-6度以下也会有因外来湿气而结露的问题，因此在转塔式测试操作机难以实现此种测试。并且，因集成电路芯片的取出/放置方式通过吸嘴吸附，因此所能测试的芯片尺寸不能小于真空吸嘴所能吸附的最小面积。总之，转塔式测试操作机具有输出率低（测试数目有限）、硬件成本高、无法进行非常温测试、以及芯片尺寸受限的缺点。

参考图2，其中为另一现有技术的托盘式测试操作机(Pick & PlaceHandler)20的示意图。其操作方式为将托盘内集成电路芯片IC置入封闭空间21内的一预温区，在预温区内提供工作气体对准备测试的集成电路芯片IC预先加温或降温，之后取出集成电路芯片IC放入测试区进行测试，完成后再取出集成电路芯片IC放入托盘内。操作过程包含多个取出与放入的动作，一般此动作通过真空吸嘴进行，故集成电路芯片IC尺寸不能小于真空吸嘴所能吸附的最小面积。托盘式测试操作机虽能进行常温、高温与低温测试，但缺点是需要预温区而另外耗费了空间。此外，进行非常温测试时，托盘式测试操作机是使用气体对预温区进行加温或降温，其加温与降温速度缓慢，遇有故障时需要将整个封闭空间21回温至常温才可进行故障排除，而整个封闭空间21的缓慢回温过程将大幅降低输出率。此外，图式中测试区举例具有四组测试位置，所对应的吸附装置也需要四个真空吸嘴，当测试位置增加时所需的尺寸、对应设备、与成本也大幅增加，且受限于真空吸嘴的设置与移动路径，其能增加的测试位置最高数目仍十分受限，最多仅可达三十二个。总之，托盘式测试操作机具有硬件成本高、占空间、输出率低（测试数目有限）、非常温测试的加温与降温速度缓慢、以及芯片尺寸受限的缺点。

参照图3，其中显示另一现有技术的直下式测试操作机(GravityHandler)30的示意图。其中集成电路芯片IC通过地心引力往下，进入轨道后到达测试区32，判断良品与不良品后，通过一往复机构33分别放置于良品区Pasb与不良品区Faib。其调整温度方式为在预温区31进行，也是使用气体对预温区进行加温或降温，集成电路芯片IC进入轨道同时加温或降温。此类直下式测试操作机与托盘式测试操作机的缺点相似，虽然减少了真空吸嘴的使用，但增加了轨道与往复机构33，所占空间体积仍然相当大，且扩充性有限，若欲提高处理量，机台尺寸与成本也随之倍增。此外，直下式测试操作机依然受限于集成电路芯片IC尺寸，尺寸小时在轨道内滑动摩擦例可能大于集成电路芯片IC本身重量，造成滑动不顺，尺寸过大则可能不能容入轨道。此外，总之，直下式测试操作机与托盘式测试操作机相似，同样具有硬件成本高、占空间、输出率低（测试数目有限）、非常温测试的加温与降温速度缓慢、以及芯片尺寸受限的缺点。

根据前述的现有技术测试操作机，目前有几项缺点待解决：输出率低、扩充性低、欲提高产量时操作机的成本随之倍增、无法进行非常温测试或非常温测试的加温与降温速度缓慢、以及针对小尺寸芯片没有稳定的解决对策。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种测试操作机，以及其相关的测试载具以及相关测试方法。

为达上述目的，就其中一个观点，本发明提供一种测试操作机，用于集成电路芯片的多种测试，例如包含多种温度环境下的测试，该测试操作机包含：一空间；一可调温装置，设置于该空间内；一测试载具，具有多个定位结构以分别容置该些集成电路芯片，该测试载具用以热接触于该可调温装置，其中，该可调温装置通过接触方式热传导控制该测试载具上该些集成电路芯片的温度；以及一测试治具，用以对该些集成电路芯片进行测试。一空间以及一测试载具。空间具有一干燥状态。测试载具由一高热传导材质所制作，其具有多个定位结构以分别容置多个集成电路芯片，测试载具设置且热接触于空间内一可调温装置上，而可调温装置通过热传导控制测试载具上集成电路芯片的温度。

上述测试操作机中，该可调温装置可为一置具，该置具包含一连外温控管线，且该测试载具放置于该可调温装置上，该可调温装置可移动该测试载具以进行定位。

在一种较佳实施型态中，集成电路芯片嵌入、压入、卡入、或吸入于该定位结构内，且该集成电路芯片的接脚面向上。

在一种较佳实施型态中，该测试治具上具有至少一个探针，且该测试操作机宜更包含一清洁垫，用以对探该针进行清洁。

在一种较佳实施型态中，测试操作机更包含一影像传感器，通过影像辨识方式对该测试治具及／或该测试载具进行位置量测，并根据位置量测结果对测试治具与测试载具进行相对定位。

在一种较佳实施型态中，该测试载具以高热传导材质制作。该测试载具可呈晶圆形状。

在一种较佳实施型态中，该空间可受控而具有一干燥状态。

为达上述目的，就另一个观点，本发明提供一种测试载具，供使用于测试操作机的一空间内，其中该测试操作机具有一可调温装置，该测试载具包含多个定位结构，以分别容置多个集成电路芯片，且该测试载具以高热传导材质制作，通过与该可调温装置接触的热传导，以调整该些集成电路芯片的温度。

为达上述目的，就另一个观点，本发明提供一种测试方法，用于集成电路芯片测试，该测试方法包含：提供一空间，在该空间内具有一可调温装置与一测试治具；提供一测试载具，其上具有多个定位结构；将多个集成电路芯片分别设置于该些定位结构内；将测试载具放置且热接触于可调温装置上；以及通过该测试治具依序对该些集成电路芯片进行测试。

在一种较佳实施型态中，该多个集成电路芯片通过该测试载具接受来自该可调温装置的热传导以调整温度。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示一现有技术的测试操作机；

图2显示另一现有技术的测试操作机；

图3显示另一现有技术的测试操作机；

图4显示本发明的测试操作机的示意图；

图5显示本发明的测试载具的示意图；

图6A、6B显示本发明的测试治具对集成电路芯片进行定位的示意图；

图7A、7B显示本发明的对于测试治具进行清洁的示意图；

图8显示本发明的测试方法的流程图。

图中符号说明

10      转塔式测试操作机

20      托盘式测试操作机

21、41  空间

30      直下式测试操作机

31      预温区

32      测试区

33      往复机构

40      测试操作机

42      测试载具

422     定位结构

43      可调温装置

431     温控管线

44      测试治具

441     探针

45      影像传感器

46      清洁垫

461     砂纸

48      主控端

Fai、Pas、T1、T2、T3、T4  工作站

Faib    不良品区

I       入口站

IC      集成电路芯片

Pasb    良品区

S1、S2、S3、S4  步骤

Sn      锡脏污

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各芯片之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。

图4显示本发明的一测试操作机40，用于集成电路芯片的多种测试，其包含一空间41、一测试载具42、一可调温装置43、一测试治具44。若测试操作机40需要进行非常温测试，则空间41宜可具有一干燥状态，因此当进行摄氏5-6度以下的低温测试，提供的干燥状态可避免测试载具42上集成电路芯片IC表面结露或结霜，若空间41内的空气湿度稍高，集成电路芯片IC表面结露或结霜，可能导致电特性变化影响测试，故在此情况下空间41宜提供干燥状态以便利进行低温测试。干燥状态可通过压缩空气、液态氮，或其它干燥空气的方法而达成，而空间41可为密封、或非密封但以空气墙的方式阻绝外界空气流入。若进行高温测试时，环境湿度条件则相对地较不严苛。若测试操作机40仅需要进行常温测试，则空间41的密封度与湿度控制要求可相对更低。

测试载具42由一高热传导材质所制作，例如可为一金属材质所制作，其例如但不限于可为类似晶圆的形状，当然亦可为其它形状。测试载具42上具有多个定位结构(参照图5，符号422)以分别容置多个集成电路芯片IC；定位结构的数目视测试治具44的尺寸与受测的集成电路芯片IC尺寸而定，例如可为数百或上千个。测试载具42设置且热接触于可调温装置43上，可调温装置43通过接触方式热传导控制测试载具42的温度，进而控制测试载具42上集成电路芯片IC的温度，以符合测试所需。参阅图4、5，定位结构422例如为一凹孔，然实施时亦可为其它种类的结构，可视测试、放置取出、热传导的需求而定，此外定位结构422也不限于图5中方形结构，可依测试、放置取出、热传的需求改变设计，例如方形的四边中间段加宽以方便取出等。一实施例中，可通过一弹性工具将集成电路芯片IC压入多个定位结构422中以达到固定位置与热接触于测试载具42，然而实施时不限于此，也可通过嵌入、卡入、或吸入等方式将集成电路芯片IC固定于多个定位结构422中。在一实施例中，集成电路芯片IC可在离线(off-line)状态下先固定于多个定位结构422中，在进行测试，如此可不影响测试操作机40的输出率。

图4所显示的可调温装置43可例如为芯片测试机台内的一置具，此置具一方面可承置测试载具42、并于需要与测试治具44进行相对定位时移动测试载具42（置具可包含或连接于一移动动力装置，未示出），另方面包含一连于外部的温控管线431，而此温控管线内部包含流动的热传导工作液体，用以控制温度，达成升温/降温效果。然而，实施时可不受限于此，可调温装置43亦可仅具调温作用而不具有承置的作用，例如测试载具42以其它方式承置。本实施例不需如现有技术当进行非常温测试时需独立空间进行预热/预冷，可在同一空间内与同样的集成电路芯片IC位置上进行多种温度测试，因此可减少现有技术中重复取出/置入的动作所导致的故障，也减少人工排除的需求，故可增加机台输出率。再者，因使用接触热传导的效率较气体热对流高出许多，故本实施例的升降温效率也较现有技术快许多。并且，集成电路芯片IC测试的数量仅依定位结构的数量而定，非如现有技术中会受限于机台大小、真空吸嘴的数量、或轨道数量等复杂因素，同时可测试的集成电路芯片数目几乎不受限制，输出率极高。举例而言，在测试载具42上一次可容纳的受测芯片数目可达数百颗，远高于现有技术的任何一种测试操作机。此外，针对不同尺寸的集成电路芯片IC，本发明仅需设计不同的测试载具42，而不需要如现有技术般需要更改转盘或轨道、因此本发明具有较佳的扩充性。以上显示，本发明的测试操作机40较现有技术无论成本、结构复杂度、以及操作便利上都容易许多，除此之外，在空间41、测试载具42、可调温装置43的尺寸设计上，可设法使其与现有半导体设备相同，如此则某些零件可共享，而包围空间41的外壳可为过时的半导体制程机台，如此可节省成本。

测试操作机40中又可包含一测试治具44，此测试治具44包含探针441以对集成电路芯片IC进行各样测试，且测试治具44可包含或连接于一移动动力装置（未示出），以于需要与测试载具42进行相对定位时移动测试治具44。集成电路芯片IC放置于测试载具42上时，其接脚面向宜朝上，其目的为方便测试治具44上探针441对集成电路芯片IC依序进行各样测试，测试可为平行或序列方式。传统的测试治具的定位方式为透过基准点校正，其缺点为当测试的数量增多时，各别位置的状况难以完全掌握，例如生产过程中各别尺寸差异、或长期使用所造成磨损等，皆会影响定位的精准度。在一较佳实施例中，本发明所提供的测试治具44定位方式宜为影像辨识，可依各别集成电路芯片IC定位状况实时调整位置进行测试，故障的人工排除需求也可由此降低。影像辨识的方式可参考图6A、6B，图6A显示其中一种影像辨识方式，通过影像传感器45分别对测试治具44（探针441）及／或测试载具42（集成电路芯片IC脚位）进行位置量测，取得相对位置后，根据该信息移动测试治具44或测试载具42（亦即移动测试载具42的置具，例如移动可调温装置43）以使探针441正对于集成电路芯片IC脚位，然后探针441接触集成电路芯片IC脚位后开始测试。在一实施例中，可根据影像传感器45取得的位置信息直接反馈控制测试治具44或测试载具42的相对移动（如图所示）；在另一实施例中，影像传感器45可将取得的位置信息传送到一个主控端48（例如可位于空间41的外部），予以放大显示并提供人为监控的功能。

此外，当探针441持续进行感测，可能会沾黏到脚位上的脏污，例如图7A中所显示的锡脏污Sn等，图7B中显示探针441可通过一清洁垫46进行清洁，清洁垫46可通过例如上下左右移动等方式来清洁脚位上的脏污，而清洁垫46上也可视需要而加一砂纸(emery paper)461以加强清洁效果。清洁垫46例如可设置在空间41内的合适位置（例如角落），如此有需要时，探针441可在空间41内直接通过清洁垫46进行清洁，如此在去除脏污时即可不需停机人工排除及维修，亦可减少因脏污造成故障或测试错误的机会。

参考图4，根据另一观点，本发明提供一种测试载具42，设置于一测试操作机40的一空间41内，测试操作机可用于包含多重温度环境测试的集成电路芯片测试，而空间41宜具有一干燥状态，测试载具42宜具有晶圆的形状并包含多个定位结构422，以分别容置多个集成电路芯片IC，并通过测试载具42接受来自一可调温装置43的热传导以调整集成电路芯片IC的温度。集成电路芯片IC可通过嵌入、压入、卡入、或吸入方式固定于定位结构422内，且集成电路芯片IC的接脚面向上，以方便测试。其中测试载具42可为一金属载具。关于实施的详细描述，请参照前述实施例的说明，于此不详述。

参考图4、5、8，其中显示本发明提供的一种测试方法以及其中相关的芯片关系，此方法用于集成电路芯片测试，其中包含多重温度环境测试，该测试方法包含：提供一可调湿度空间41(步骤S1)，以符合例如低温测试的干燥环境需求，且该可调湿度空间41内具有一可调温装置43与一测试治具44；提供一测试载具42，此测试载具42宜具有高热传导性，其上具有多个定位结构422(步骤S2)；将多个集成电路芯片IC分别设置于定位结构422内(步骤S3)；将测试载具42放置且热接触于可调温装置43上(步骤S4)，如此集成电路芯片IC可通过高热传测试载具42接受来自可调温装置43的高热传以调整温度，以符合多种温度测试的需求；以及通过一测试治具44依序对集成电路芯片IC进行测试(步骤S5)。

参考图6A、6B，在一实施例中，通过测试治具44依序对集成电路芯片IC进行测试(步骤S4)的步骤又可包含：通过影像传感器45分别感测测试治具44的探针441以及集成电路芯片IC的脚位，以获得探针441与脚位的相对位置；根据前述的相对位置，进行探针441与脚位的对位，以获得正确的测试位置。其它关于本发明的测试方法的详细内容，可参照前述实施例的说明。

与现有技术相比，本发明具有下列的优点：1.提供各种尺寸例如小尺寸集成电路芯片的解决对策。2.输出率高，单批测试的集成电路芯片数目远超过现有技术。3.扩充性佳，欲提高产量或是改变测试的集成电路芯片种类时，测试操作机仅需更改局部设计，即更改测试载具的设计，成本增加有限。4.降低故障排除需求。5.不需要预温/预冷室，减少空间需求。6.提供低温环境温度测试的解决对策，并降低不同温度环境间切换所需时间，提高环境温度测试的效率。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。本发明的基本型态，不必须包括说明书中所述的所有特点，例如本发明不必须以影像辨识方式进行定位，而空间41不必须密封。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效变化。举例而言，测试方法中步骤S1与步骤S2可互换等。又例如，可调温装置并非局限于具导热或导冷流体的管线，其它如高热传效果的材质也可应用于此。再例如，虽然不需要预温/预冷室是本发明的优点，但本发明并不排除可以设置预温/预冷室。故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (17)

1.一种测试操作机，用于集成电路芯片的测试，其特征在于，该测试操作机包含：

一空间；

一可调温装置，设置于该空间内；

一测试载具，具有多个定位结构以分别容置该些集成电路芯片，该测试载具用以热接触于该可调温装置，其中，该可调温装置通过接触方式热传导控制该测试载具上该些集成电路芯片的温度；以及

一测试治具，用以对该些集成电路芯片进行测试。

2.如权利要求1所述的测试操作机，其中，该可调温装置为一置具，该置具包含一连外温控管线，且该测试载具放置于该可调温装置上。

3.如权利要求1所述的测试操作机，其中，该可调温装置可移动该测试载具以进行定位。

4.如权利要求1所述的测试操作机，其中，所述的集成电路芯片嵌入、压入、卡入、或吸入于该定位结构内，且该集成电路芯片的接脚面向上。

5.如权利要求1所述的测试操作机，其中，该测试治具上具有至少一个探针，且该测试操作机还包含一清洁垫，用以对探该针进行清洁。

6.如权利要求1所述的测试操作机，其中，还包含一影像传感器，通过影像辨识方式对该测试治具及／或该测试载具进行位置量测，并根据位置量测结果对测试治具与测试载具进行相对定位。

7.如权利要求1所述的测试操作机，其中，该测试载具以高热传导材质制作。

8.如权利要求1所述的测试操作机，其中，该测试载具呈晶圆形状。

9.如权利要求1所述的测试操作机，其中，该空间可受控而具有一干燥状态。

10.一种测试载具，供使用于测试操作机的一空间内，其特征在于，该测试操作机具有一可调温装置，该测试载具包含多个定位结构，以分别容置多个集成电路芯片，且该测试载具以高热传导材质制作，通过与该可调温装置接触的热传导，以调整该些集成电路芯片的温度。

11.如权利要求10所述的测试载具，其中，该测试载具呈晶圆形状。

12.如权利要求10所述的测试载具，其中，该测试载具为一金属载具。

13.一种测试方法，用于集成电路芯片测试，其特征在于，该测试方法包含：

提供一空间，在该空间内具有一可调温装置与一测试治具；

提供一测试载具，其上具有多个定位结构；

将多个集成电路芯片分别设置于该些定位结构内；

将测试载具放置且热接触于于可调温装置上；以及

通过该测试治具依序对该些集成电路芯片进行测试。

14.如权利要求13所述的测试方法，其中，该多个集成电路芯片通过该测试载具接受来自该可调温装置的热传导以调整温度。

15.如权利要求13所述的测试方法，其中，该空间可受控而具有一干燥状态。

16.如权利要求13所述的测试方法，其中，该测试治具上具有至少一个探针，且该测试方法还包含：在该空间内提供一清洁垫，以及以该清洁垫清洁该探针。

17.如权利要求13所述的测试方法，其中，该测试治具上具有至少一个探针，且该通过一测试治具依序对该些集成电路芯片进行测试的步骤包含：

通过至少一影像传感器分别感测该测试治具的探针以及至少一个集成电路芯片，以获得该探针与该集成电路芯片的相对位置；以及

根据该相对位置，进行该探针与该集成电路芯片的相对定位。