CN107976561A - 具有高温测试功能的测试座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于具有高温测试功能的测试座，包含：一测试座框架，为具有低热传导率的塑胶材料所形成；一测试座框罩，为具有高热传导率的金属材料所形成，配置于测试座框架之下；至少一浮置板，配置于测试座框罩之中，多个探针配置于至少一浮置板之中；至少一加热装置，配置于测试座框罩之中；以及至少一探测针座，用以容纳该多个探针穿过其中。本发明的测试座，无需大体积的测试座框罩即可以达到一个温度稳定、适于高温测试的有效率的设计。本发明可以有效地解决高温芯片测试的问题，并获得稳定的测试环境温度。

Description

具有高温测试功能的测试座
技术领域
本发明关于一半导体组件的测试座，特别涉及一种具有高温测试功能的测试座。
背景技术
随着时代的进步，人类对科技产品的需求已越来越高，在产品保持轻薄短小的原则下，功能需求却只增不减，在对于功能增强但体积缩小的情形下，电子电路已逐渐走向积体化，在制作有着强大功能的芯片时，所需的制作成本也随之提高，对于这些昂贵的芯片而言，品质管制的要求也必须越来越高。
影像感测芯片，例如互补式金属氧化层半导体影像感测芯片(CMOS imagesensor)或电荷耦合组件(CCD)等，在经过封装之后，仍须进行最终测试。
随着数位相机、行动电话、平板电脑、笔记型电脑、车用摄像头以及各式监视器等大量普及，造就了摄像装置庞大的需求规模，也逐步地提升影像感测器测试领域的蓬勃发展。
在准备出厂的影像感测芯片中，都一定要经过产品的检测。传统方法上，为了测试这些精密的影像感测芯片组件，待测芯片将焊接于测试电路板之上。然而，待测芯片焊接于测试电路板之上，测试完成之后难以取下，易使该待测芯片变成耗材，产生多余的成本。此外，待测芯片于焊接时，常造成接脚折损，亦造成不必要的浪费。
另一方面，封装完成的积体电路必须作电性测试，方可确保芯片的品质。以半导体封装厂来说，由于其生产量大，必须使用能快速测试的芯片测试系统。对于后续下游的电器制造商来说，由于芯片的使用数量相对来说明显较少，在组装前仍然必须先作测试以将可能的不良品筛选出来，借以降低成品或制程中的半成品的不合格率，而可降低整体的制造成本。
此外，一般传统的半导体组件多芯片测试座配备有加热装置，以使得待测芯片可以于大约100℃的高温之中来进行测试。意即，测试座结构的设计适用于温度100℃的测试环境。然而，当目标测试温度提高到比100℃的温度更高时，则传统的多芯片测试座的结构设计无法达到所设定的目标温度，如此即无法达到更高温度的芯片测试的目的。这是由于传统的多芯片测试座结构中，其金属测试座框架(metal socket frame)具有较高的热传导率(例如：铝的热传导率为237 Wm-1K-1)与较大的体积(例如：0.0327m3)。因此，由于金属测试座框架整体均为金属材质，其热传导率高且体积大而散热快，所以加热效能不佳、温度上升非常慢并且不稳定，热能散失严重而较难达到高温环境。
上述传统的多芯片测试座结构具有加热效能不佳与散热严重而无法达到更高测试温度以及温度不稳定的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于测试影像感测芯片的具有高温测试功能的测试座。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种具有高温测试功能的测试座，包括：一测试座框架，为具有低热传导率的塑胶材料所形成；一测试座框罩，为具有高热传导率的金属材料所形成，配置于测试座框架之下；至少一浮置板，配置于测试座框罩之中，多个探针配置于至少一浮置板之中；至少一加热装置，配置于测试座框罩之中；以及至少一探测针座，用以容纳该多个探针穿过其中。
其中塑胶材料为聚醚酰亚胺。其中金属材料为铝。
其中测试座框罩上设有一容置空间使得至少一浮置板配置于其中。
其中至少一浮置板的材料为铝。
至少一探测针座包括一探测针上座与一探测针底座，其中探测针上座与探测针底座上分别设有多个探针穿孔以使得该多个探针穿过该多个探针穿孔。其中探测针上座与探测针底座的材料为聚醚酰亚胺。
其中至少一加热装置为一温度过热保护装置。其中该测试座框架上设有一开口使得至少一浮置板裸露于其中。其中测试座框架整体包覆测试座框罩。
本发明提供一种具有高温测试功能的测试座，包含：一上盖构件，包括一上盖框架、至少一透镜架与至少一工作压件，其中至少一透镜架与至少一工作压件配置于上盖框架之中；以及一测试座构件，用以枢接上盖构件；其中测试座构件包括一测试座框架、一测试座框罩、至少一浮置板、至少一加热装置、一温度过热保护装置与至少一探测针座；其中测试座框架，为具有低热传导率的塑胶材料所形成；其中测试座框罩，为具有高热传导率的金属材料所形成，配置于测试座框架之下；其中至少一浮置板，配置于测试座框罩之中，多个探针配置于至少一浮置板之中；其中至少一加热装置与温度过热保护装置，配置于测试座框罩之中；以及其中至少一探测针座，用以容纳该多个探针穿过其中。
其中上盖构件还包括一上盖，枢接上盖框架。
附图说明
图1显示本发明的具有高温测试功能的测试座的分解示意图。
图2显示本发明的具有高温测试功能的测试座的示意图。
图3显示本发明的用具有高温测试功能的测试座的截面示意图。
图4显示本发明的一实施例的具有高温测试功能的测试座温度监控实验的示意图。
主要部件附图标记：
10 上盖构件；
20 测试座构件；
100 上盖框架；
101 开口；
102、103 卡接凸部；
110 上盖；
111 开口；
112 卡接凹部；
120、121 透镜架；
130、131 工作压件；
140 测试座框架；
141 开口；
142 前端开口；
143 卡接凹部；
150 测试座框罩；
151、152 开口；
160、161 过热保护装置；
165、166 加热装置；
170、171 浮置板；
172、173 探针；
180、181 探测针上座；
182、183、192、193 探针穿孔；
190、191 探测针底座；
200 测试芯片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
为了提供超高温的影像芯片测试环境，本发明的具有高温测试功能的测试座包括测试座框架(socket frame)与测试座框罩(frame cover)，其为二个热传导的差异较大的材料组成且具有不同结构，以确保可以达到高温的测试环境。在本发明之中，当芯片配置于测试座构件(socket assembly)之上，会使用工作压件(work press)来固定芯片。加热装置(heater)配置于测试座构件之中。透镜架(lens holder)配置于工作压件之中。工作压件可以置于上盖构件(lid assembly)之中。上盖构件结合测试座构件之后，可以进行高温的影像芯片测试。
如图1所示，其显示本发明的用于测试影像感测芯片的测试机构的组件分解示意图。测试机构包括一上盖框架(lid frame)100、上盖(lid cover)110、透镜架120/121、工作压件130/131、一测试座框架140、一测试座框罩150、过热保护装置(thermal switch)160/161、加热装置(heater)165/166、浮置板(floating plate)170/171、探测针上座180/181与探测针底座190/191，其他部分组件未显示于图中。测试机构的组合结构请参考图2。上盖110配置于上盖框架100之上。透镜架120、121分别配置于工作压件130、131之中或之上。在一实施例之中，透镜架120、121与工作压件130、131配置于上盖框架100的开口101之中。
本发明提供浮置板170、171分别配置于测试座框罩150与探测针上座180、181之间。在一实施例中，测试座框罩150之中间设有开口151、152，以提供一空间使得浮置板171、170分别穿过该开口151、152。换言之，测试座框罩150的开口151、152的尺寸约略大于浮置板171、170的尺寸，使浮置板171、170得以穿过开口151、152。开口151相邻于开口152使得浮置板171与170可以相邻配置。开口151、152的形状可以为矩形或其他形状。在本实施例之中，开口151、152的形状为矩形，而浮置板171、170的形状亦为矩形。此外，测试座框罩150的左右两侧各设有凹槽，以提供一空间使得过热保护装置160、161分别配置于测试座框罩150的凹槽之下。换言之，测试座框罩150上的凹槽的尺寸约略大于过热保护装置160、161的尺寸，使过热保护装置160、161得以配置于凹槽之下。凹槽的形状可以为矩形或其他形状。
测试座框架140为一种低热传导率的材料所构成的组件。举例而言，测试座框架140的材料为一塑胶材料。在塑胶材料之中，聚醚酰亚胺(Polyetherimide, PEI)材料的热传导率约为0.3 Wm-1K-1，且具有优异的机械强度、刚性、电器性能及卓越的耐热性(可达温度170℃)，其为一种热可塑性非结晶型塑胶材料。长时间的耐潜变(creep)性使得PEI材料在很多结构强度的应用能取代金属及其他材料，并且其在经常变化的温度、湿度和频率条件之下，还可维持优异稳定的电气特性。因此，本发明可以选用PEI作为测试座框架140的材料。测试座框架140的低的热传导率可以避免加热装置165、166所发出的热能过度散失，并维持稳定的测试温度。
相较于测试座框架140为一种低热传导率的材料，测试座框罩150为一种高热传导率的材料所构成的组件。举例而言，测试座框罩150的材料为一金属材料。在金属材料之中，铝之热传导率约为237 Wm-1K-1。因此，本发明选用铝作为之测试座框罩150的材料。测试座框罩150的高热传导率可以让测试的温度可以较快速上升，以有效率的缩短测试时间。加热装置165、166分别配置于浮置板171、170之下，因此可以将其发出的热能直接传导至浮置板171、170。在一实施例中，测试座框架140的尺寸大于测试座框罩150，因此测试座框架140可以将测试座框罩150整个包覆住，以避免加热装置165、166所发出的热能过度散失。在一实施例中，测试座框架140的中间设有开口141，以提供一空间使得浮置板171、170分别穿过测试座框罩150的开口151、152之后仍然裸露于开口141之中。换言之，测试座框架140的开口141的尺寸大于测试座框罩150的开口151、152二者相加的尺寸，使得开口151、152裸露。
如图2所示，其显示本发明的用于测试影像感测芯片的测试机构的组件示意图。测试机构包括上盖构件(lid assembly)10与测试座构件20。上盖构件10由上盖框架100、上盖110、透镜架120/121与工作压件130/131所组合而成，其中透镜架120/121与工作压件130/131可以固定或配置于上盖框架100的开口101、上盖110的开口111之中(如图1所示)。举例而言，上盖110的两侧之上设有卡接凹部112，而上盖框架100的两侧之上设有卡接凸部103、之下设有卡接凸部102。利用位于上方的上盖框架100的卡接凸部103对应(准)卡接位于上方的上盖110上的卡接凹部112(如图1所示)，以达到上盖110枢接上盖框架100的目的。测试座构件20由测试座框架140、测试座框罩150、过热保护装置160/161、加热装置165/166、浮置板170/171、探针172/173、探测针上座180/181与探测针底座190/191所组合而成，其中过热保护装置160/161、加热装置165/166分别配置于测试座框罩150的凹槽之下，且过热保护装置160/161、加热装置165/166的导线则通过测试座框架140的前端开口142与测试座框罩150的前端开口而延伸至外部。浮置板170、171分别嵌入于测试座框罩150的开口151、152之中。浮置板170、171之上分别设置有多个探针(pogo pins)172、173配置于其中。该多个探针172、173的长度足够可以分别穿过浮置板170、171的上表面至下表面、探测针上座180、181的上表面至下表面、以及探测针底座190、191的上表面至下表面，使得于上述组件组合完成测试座构件20之后，该多个探针172、173的上表面与下表面可以裸露出来，如图3所示。该多个探针172、173的上表面电性连接测试芯片200的焊接垫，而该多个探针172、173的下表面则电性连接外部电路，以达到测试芯片200电性的目的。探测针上座180、181之上分别设置有多个探针穿孔182、183，而探测针底座190、191之上分别设置有多个探针穿孔192、193，以利于浮置板170、171组合探测针上座180、181以及探测针底座190、191时，其中的多个探针172、173得以穿过该多个探针穿孔182、183、192、193。
举例而言，测试座框架140的两侧之上设有卡接凹部143。利用位于上方的上盖框架100的卡接凸部102对应(准)卡接位于下方的测试座框架140的卡接凹部143，以达到上盖框架100枢接测试座框架140的目的，如图2所示。
在一实施例之中，本发明的测试座可用于测试一影像感测芯片，例如互补式金属氧化层半导体(CMOS)影像感测芯片或电荷耦合组件(CCD)。影像感测芯片具有一感光区域，感光区域面向一光源所发出的光线。感光区域主要由画素阵列构成，画素阵列面向光源处可覆盖一微透镜(micro lens)使得光线可以照射到画素阵列的每一画素。微透镜具有一定的透光度，其材质可为硅、石英、玻璃、高分子透光材料及其他光学材料等其中之一或其组合。
举例而言，测试座框罩150之上具有多个固定孔，以利于相对应的固定组件(例如：螺丝)得以固定测试座框罩150于工作台之上。固定孔可以为螺孔。
在一实施例之中，浮置板170、171的材料为金属，例如铝。在一实施例之中，探测针上座180、181的材料为塑胶材料，例如PEI材料。在一实施例之中，探测针底座190、191的材料为塑胶材料，例如PEI材料。在一实施例之中，上盖构件10可以包含防漏光、防光折射或散射、防导电的结构设计或材料，例如为经由一阳极处理的铝金属板，或者为耐高温的塑胶件。
在一实施例之中，透镜架120、121分别配置有透镜，其可视张角可以达到130度。
此外，测试座亦可以设置一扩散片(diffuser)，配置于透镜之上。光借由扩散片可以扩散及散射光。扩散片可以让通过的光线降低亮度。举例而言，扩散片可以借由挤压聚苯乙烯(polystyrene, PS)或聚碳酸酯(polycarbonate, PC)所制成。扩散片的材料包括工程塑胶。另外，具有与扩散片材质不同折射率的空隙或扩散剂分布于光扩散片内。扩散片内部的空隙或扩散剂折射或反射进入扩散片的光。特别是，当足够数量的空隙或扩散剂呈现于扩散片内时，进入扩散片的光在其内部折射或反射足够次数后散射。所以，当进入扩散片的光离开扩散片时，光的强度是一致且其发散角度增加。然而，部分进入扩散片的光在借由扩散片内部的空隙或扩散剂折射或反射后被吸收。所以，当光通过扩散片时会发生光损耗，亦即会产生光衰减。
在一实施例之中，测试座亦设有一固定环(ring)，用以固定扩散片。举例而言，固定环设有一开口得以容纳扩散片，并且压住、固定该扩散片，以避免扩散片上下移动。
如上所述，在本发明之中，提出二件式的测试座结构(包括测试座框架140与测试座框罩150)，取代传统的金属测试座框架；其中测试座框罩150容纳加热装置165、166，以接收加热装置165、166所提供的热能。其中主要的测试座框罩150的材料为金属，属于高热传导率材料以快速吸收热能；然而，本发明的测试座框罩150的体积比传统的金属测试座框架的体积小约64%大约0.0116m3)，即可以获得更佳的热传导效率。并且，由于低热传导率的测试座框架140整体包覆高热传导率的测试座框罩150，所以热能不会过度散失，并且温度可以稳定的维持。因此，本发明可以克服现有技术的测试座结构，加热装置165、166所发出的热能传导至金属测试座框架之后，热能快速散失而无法持续提高测试温度的问题。换言之，本发明的测试座，无须大体积的测试座框罩150即可以达到一个温度稳定、适于高温测试的有效率的设计。
本发明可以有效地解决高温芯片测试的问题，并获得稳定的测试环境温度。
根据本发明的二件式的测试座结构，亦即低热传导率的测试座框架140整体包覆高热传导率的测试座框罩150的二件式测试座结构，取代传统的金属测试座框架，可以很容易地达到150℃的测试温度，并且测试温度可以稳定地维持，如图4所示。如图4所示，其有关于测试座温度监控的实验，其中A测试区域与B测试区域分别为测试座框罩150的开口151与152所在的区域。由图4显示加热装置165、166大约加热10分钟即达到目标测试温度150℃。10分钟之后，过热保护装置160/161可以于温度150℃之上下温度而切换开关，例如可以设定于温度小于150℃的一定数值(例如145℃)时启动加热，温度大于150℃的一定数值(例如155℃)时关闭加热，以维持温度于150℃。
从上述可知，本发明的二件式的测试座结构可以提供一个测试温度150℃或甚至更高的测试环境。本发明的二件式的测试座结构可以应用于汽车感测器芯片或其他需要高温测试环境的芯片。换言之，相较于传统的具有金属测试座框架的多芯片测试座仅能提供约100℃的测试环境，本发明则提供了传统的多芯片测试座所无法达到的超高温测试环境。本发明具有现有技术所无法预期的功效。
根据上述，本发明具有底下的优点：
一、新的测试座设计概念提供了一个超高温度的测试环境；
二、测试环境的温度稳定度得到提升；
三、测试硬体的升温效率得到提升。
本发明而非用以限定本发明。其专利保护范围当视前附的权利要求及其等同领域而定。凡本领域技术人员，在不脱离本专利精神或范围内，所作的更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包含在前述的权利要求内。

Claims (10)

1.一种具有高温测试功能的测试座，其特征在于，包括：
一测试座框架，为塑胶材料所形成；
一测试座框罩，为金属材料所形成，配置于该测试座框架之下；
至少一浮置板，配置于该测试座框罩之中，多个探针配置于该至少一浮置板之中；以及
至少一探测针座，用以容纳该多个探针穿过其中。
2.如权利要求1所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，该塑胶材料为聚醚酰亚胺，该金属材料为铝。
3.如权利要求1所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，该至少一探测针座包括一探测针上座与一探测针底座，其中该探测针上座与该探测针底座上分别设有多个探针穿孔以使得该多个探针穿过该多个探针穿孔。
4.如权利要求1所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，还包括一加热装置与一过热保护装置，均配置于该测试座框罩之中。
5.如权利要求1所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，该测试座框架整体包覆该测试座框罩。
6.一种具有高温测试功能的测试座，其特征在于，包含：
一上盖构件，包括一上盖框架、至少一透镜架与至少一工作压件，其中该至少一透镜架与该至少一工作压件配置于该上盖框架之中；以及
一测试座构件，用以枢接该上盖构件；
其中该测试座构件包括一测试座框架、一测试座框罩、至少一浮置板、至少一加热装置与至少一探测针座；
其中该测试座框架为塑胶材料所形成；
其中该测试座框罩为金属材料所形成，配置于该测试座框架之下；
其中该至少一浮置板，配置于该测试座框罩之中，多个探针配置于该至少一浮置板之中；以及
其中该至少一探测针座，用以容纳该多个探针穿过其中。
7.如权利要求6所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，该上盖构件还包括一上盖，枢接该上盖框架。
8.如权利要求6所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，该至少一探测针座包括一探测针上座与一探测针底座，其中该探测针上座与该探测针底座上分别设有多个探针穿孔以使得该多个探针穿过该多个探针穿孔。
9.如权利要求6所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，还包括一过热保护装置，配置于该测试座框罩之中。
10.如权利要求6所述的具有高温测试功能的测试座，其特征在于，该测试座框架整体包覆该测试座框罩。
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