CN1841693A - 半导体器件的测试装置以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种测试装置，其能够通过从半导体器件的背面将半导体器件按压到接触器上，对多个半导体器件中的任一个进行测试。测试电路板具有接触器，该接触器设有与待测试的半导体器件的外部连接端子对应的接触片。支撑板能够将半导体器件以对齐的状态安装在该支撑板上。工作台支撑该支撑板。按压头按压所述支撑板上安装的待测试的半导体器件，以使待测试的半导体器件的外部连接端子与接触器的接触片相接触。该工作台可移动到使安装在该支撑板上的至少一个待测试的半导体器件面对该接触器的位置。

Description

半导体器件的测试装置以及测试方法

技术领域

本发明涉及半导体器件的测试装置以及测试方法，特别涉及一种在与半导体器件导电的同时进行半导体器件的特性测试的测试装置及方法。

背景技术

近年来，诸如用于高级用户的MPU(微处理单元)或者用于个人计算机的CPU(中央处理单元)的半导体集成电路器件(后文中称为半导体器件)的电流和功耗与日俱增。在通过于单个外部封装(容置容器)中容置多个半导体器件而组成系统的SiP(系统封装，System in Package)中，存在一种通过在一个半导体器件的背面上安装另一个半导体器件而组成单个外部封装的PoP(封装堆叠，Package on Package)。

在具有这种PoP结构的半导体器件中，即使在第一个半导体器件的背面上安装的第二个半导体器件中也设有用于电连接到外部的外部连接端子，以便在使用第一个半导体器件上的外部连接端子进行特性测试的同时，使用所述第二个半导体器件上的外部连接端子对第二个半导体器件进行特性测试。

另外，近年来，为了实现便携式电子设备例如手机、数码相机、数码摄像机、笔记本电脑、PDA(个人数字助理)等，需要对半导体器件进一步小型化。

为此，即使在CSP(芯片尺寸封装，chip size package)例如FBGA(细间距球栅阵列，Fine-pitch Ball Grid Array)、FLGA(细间距矩栅阵列，Fine-pitch Land Grid Array)或者QFN(四边形平面无引脚封装，Quad FlatNon-lead Package)中，也在进行着小型化以及缩小间距。

由于半导体器件的外部封装的形式如上所述多种多样，因此需要在半导体器件的制造工艺和特性测试过程中准备许多种类的工具。

这里提供一种在利用工作台机件将对齐的扁平封装定位到针板而顺序传送托盘的同时，在预定位置进行测量测试的方法(例如，参照专利文献1)。

在该方法中，使用了IC测试处理机。该IC测试处理机包括：IC托盘，其具有设有定位机件的IC容置开口；工作台机件，用于高准确度地执行IC托盘的运动控制；针板，其被工作台机件连接在IC容置开口的运动控制范围内的预定位置处；以及IC卡座，其从托盘的容置开口的下面推升IC以使销与探针相接触。

此外，还提出一种通过将封装临时安装在板(布置板，例如托盘)上而在预定位置处执行测量测试的方法，其中扁平封装可安装在该板上，并且以与上述专利文献1相同的方式顺序传送(参照专利文献2)。

该方法中使用的板的主要目标是使相同的板用于同种外形的封装。在该方法中，使用了半导体器件的测试处理机。该测试处理机包括：上压装置，其具有支撑上下运动的IC的支撑部；IC测试器，其设置在上压装置的上方并且具有可与IC引脚接触的接触片；板，其可运动地设置在IC测试器与上述上压装置之间，并且具有可插入上述支撑部的插入开口以及支撑插入开口中的IC封装的接收台，该插入开口的宽度大小对于相同类型的IC以及不同类型的IC都是相同的；支撑导轨，其具有与该板的尺寸对应的预定宽度；以及沿支撑导轨传送板的装置。

在传统的半导体器件特性测试中，将如下述A或者B的方法作为使半导体器件与特性测试板电连接的处理方法。

方法A)：将待测试的半导体器件以其外部连接端子面对下表面的状态传送至安装在特性测试板上的接触器的位置；以该半导体器件定位在接触器的状态连接该半导体器件；以及利用按压头按压该半导体器件。

方法B)：将半导体器件以其外部连接端子面朝上的状态，容置在布置板中，或者将该半导体器件以放置在定位带(tacking tape)上的状态布置在工作台上；通过在X和Y方向上移动该工作台，将该工作台定位在接触器上；随后，通过提升该工作台将该半导体器件按压在接触器上。

这里，在测试方法A)中，由于传送/按压头在很大的范围内移动，所以很难通过冷却或者加热按压头来执行温度控制。并且，非常难以执行对半导体器件例如PoP的背面端子的特性测试。此外，由于半导体器件的外部封装形式多种多样，因此需要对应于每种半导体器件准备具有定位功能的接触器。另外，在方法B)中，由于以使外部连接端子面朝上时将半导体器件倒置并容置在布置盘中的状态，或者以将半导体器件放置在定位带上的状态将该半导体器件固定在工作台上，导致半导体器件的背面被覆盖，因此与上述方法A)一样，很难执行对背面端子的温度控制和特性测试。

特别是，关于温度控制，由于各个半导体器件的温度特性不同，所以检测的一部分工作台的温度而后通过反馈温度检测的结果以冷却或者加热工作台的整个表面来进行温度控制的方法(参照专利文献3)不能将半导体器件控制在期望温度。

下面结合附图给出上述方法A)和B)的说明。图1示出根据上述方法A)的特性测试的工艺。

在该方法中，首先，以对齐方式容置在传送托盘中的半导体器件2被吸入头3取出(图1-(A))。然后，半导体器件2被传送并放置在定位工作台4上(图1-(B))。接着，半导体器件2被按压头/吸入装置5夹住，并且被传送至测试电路板6上安装的接触器7。通过按压头/吸入装置5将半导体器件2按压在接触器7上以电接触，从而执行特性测试(图1-(C))。

随后，由按压/吸入头5从接触器7中取出半导体器件2，并且将该半导体器件放置在定位工作台4上。随后，从定位工作台4中取出半导体器件2(图1-(D))，并且将其容置在传送托盘8中(图1-(E))。

下面结合图2说明上述方法B)的特性测试。

在该测试处理方法中，通过吸入孔13a的抽吸将半导体器件12固定在可在水平方向上移动的工作台13上，其中该半导体器件以其外部连接端子面朝上的方式容置在用作对齐板的传送托盘11中。然后，半导体器件12被按压到位于该半导体器件12上方的测试电路板14的接触器15上以电连接，从而执行测试测量。

应当注意，可以使用另一种方法来取代将半导体器件12容置在用作定位板的传送托盘11中的方法，其中，将半导体器件12放置在一侧上涂有UV固化粘合剂16aUV带16上，然后，在通过UV辐射固化UV固化粘合剂16a之后，剥落半导体器件12。根据这种方法，通过将半导体器件12放置在UV带16上并且将UV带16的周边固定在固定框17上来传送这些半导体器件12。

专利文献1：日本特许公开No.1-147382

专利文献2：日本特许公开No.63-114233

专利文献3：日本特许公开No.2003-66109

在上述专利文献1和2中所公开的方法中存在以下问题。

1)由于是顺序移动以对齐方式容置半导体器件的托盘，所以无法选择任意半导体器件进行测量测试。

2)由于上述原因，无法同时选择任意多个半导体器件进行测量测试。

3)由于为了执行扁平封装的测试而加热或者冷却半导体器件，从封装的底面进行温度控制，因此导致无法执行对安装在内部的芯片的顶面的温度控制。

4)由于无法选择任意多个半导体器件进行测量测试，因此无法对多个半导体器件进行温度控制。

另一方面，在图1所示的特性测试中，由于按压/吸入头5在很大的范围内移动，所以很难执行温度控制例如冷却或者加热被测试的半导体器件2。例如，很难在按压/吸入头5上设置液体冷却单元、用于空气冷却的散热片和鼓风机、或者用于加热的加热器以及温度传感器。

此外，在使用在很大范围内移动的按压/吸入头5的特性测试中，非常难以通过电接触半导体器件(例如上述背面具有外部连接端子的PoP)的端子来执行特性测试。例如，很难在上述按压/吸入头5上设置用于电连接的接触件如接触器、接触块(pat)和接线。

并且，当利用按压/吸入头5定位到接触器7时，在半导体器件放置在接触器7内部时，由于半导体器件的自重接触器上设置的定位导轨可以引导该半导体器件，从而实现在正常位置上的定位。在这种情况下，必须根据半导体器件的外部封装结构准备定位元件。在上述接触器7中，需要为半导体器件的外部封装的每个不同的外径或者端子排列准备专用的接触器。

另一方面，在图2所示的特性测试方法中，由于半导体器件12的背面被工作台13覆盖，因此很难执行温度控制例如冷却或者加热。在上述传送托盘11中，传统地，用于冷却的液体冷却单元和用于加热的加热器以及温度传感器和接线设置可在水平方向上移动的工作台13中。但是，需要通过设置并固定在工作台13的顶面上的传送托盘11将热量传递至半导体器件12。也就是说，用于热传递的路径是间接的热传导路径。这样，热传导路径的耐热性很大，因而很难执行温度控制。

此外，在图2所示的特性测试方法中，通过将温度传感器连接在工作台13上放置传送托盘11的特定位置，从而通过将温度传感器的检测结果反馈至温度控制器来执行冷却单元和加热器的运行或停止，由此将温度控制在期望温度范围内。因此，当执行具有不同温度特性的半导体器件的特性测试时，可以执行特定位置的温度控制，但是很难既执行特性测试又将全部半导体器件的温度控制在期望温度范围内。

此外，在图2所示的特性测试方法中，对齐且容置在传送托盘11的一个部分内的半导体器件12容置在该部分内且在某个范围内运动，以便于容置半导体器件。因此，很难在半导体器件12与接触器15之间执行准确定位。另外，由于半导体器件12的背面被传送托盘11覆盖，所以也非常难以通过电接触半导体器件(例如在其背面上具有外部连接端子的PoP)的外部连接端子来执行特性测试。

此外，在图3所示的使用UV带16的情况下，与上述传送托盘11的情况类似，由于半导体器件12的背面被UV带16覆盖，所以很难执行通过冷却或者加热进行的温度控制。另外，也很难从背面与半导体器件12的背面上的端子进行电接触。

发明内容

本发明的一般目的是提供一种消除上述问题、改进且有效的半导体器件的测试装置和方法。

本发明的更具体的目的是提供一种能够通过从半导体器件的背面将半导体器件按压在接触器上来对多个半导体器件中的任一半导体器件执行测试的半导体器件的测试装置和方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方案提供一种半导体器件的测试装置，其包括：测试电路板，具有接触器，该接触器设有与待测试的半导体器件的外部连接端子对应的接触片；支撑板，能够将所述半导体器件以对齐的状态安装在该支撑板上；工作台，用于支撑所述支撑板；以及按压头，用于按压安装在所述支撑板上的待测试的半导体器件，以使待测试的半导体器件的外部连接端子与该接触器的接触片相接触，其中该工作台可移动到使安装在该支撑板上的至少一个待测试的半导体器件面对该接触器的位置。

此外，根据本发明的另一方案，还提供一种半导体器件的测试方法，包括：将多个半导体器件以对齐的状态安装在支撑板上的步骤，每个半导体器件的一个主表面上具有外部连接端子，并且外部连接端子从支撑板露出；使支撑板面向测试装置的接触器的步骤；从第一个半导体器件的另一个主表面按压第一个半导体器件，以使第一个半导体器件的外部连接端子与该接触器的接触片相接触的步骤；经由接触器对第一个半导体器件进行测试的步骤；将第一个半导体器件容置在支撑板中的步骤；移动该支撑板的步骤；从第二个半导体器件的另一个主表面按压第二个半导体器件，以使第二个半导体器件的外部连接端子与该接触器的接触片相接触的步骤；以及经由接触器对第二个半导体器件进行测试的步骤。

根据本发明，将半导体器件背面(与半导体器件的电极面相对)朝下地安装在支撑板上，并且以其背面被按压头支撑的状态下按压在该接触器上。通过水平移动工作台而定位支撑板托住的多个半导体器件中的一个半导体器件，由此选择将由接触器按压的半导体器件。因此，在按压头上仅设置垂直移动的机件，由此使得按压头的结构很简单。这样，就能够在按压头上设置用于温度控制的加热器或者冷却单元，以通过按压头支撑与散热板接近的半导体器件的背面，因此，有效地进行半导体器件的温度控制。

通过下面的详细说明并结合附图，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是说明传统的半导体器件特性测试的工艺的第一实例的示意图；

图2是说明传统的半导体器件特性测试的工艺的第二实例的示意图；

图3是说明传统的半导体器件特性测试的工艺的第三实例的示意图；

图4是说明根据本发明第一实施例的测试方法的示意图；

图5是说明根据本发明第一实施例的测试方法的示意图；

图6是说明根据本发明第一实施例的测试方法的示意图；

图7是根据本发明第一实施例的测试方法中使用的测试装置的一部分的透视图；

图8是具有XY移动机件的XY工作台的透视图；

图9是具有凹入部分的支撑板的透视图，其中每个凹入部分设有一侧移动机件(one-side moving mechanism)；

图10是设有一侧移动机件的凹入部分的放大图；

图11是设有一侧移动机件的凹入部分的放大图；

图12是设有一侧移动机件的凹入部分的放大图；

图13是设有一侧移动机件的凹入部分的放大图；

图14是示出按压头的定位机件的外形的示意图；

图15是设有按压头的测试装置的示意图，其中在按压表面周围的定位导轨上设有倾斜表面；

图16是在按压表面的四个拐角上设有定位导轨的按压头的透视图；

图17是设有图16所示的按压头的测试装置的示意图；

图18是在定位导轨的末端上设有定位销的按压头的透视图；

图19是设有图18所示的按压头的测试装置的示意图；

图20是配置成利用按压头使半导体器件移动非常小的距离的测试装置的示意图；

图21是半导体器件的球电极与接触器的接触片相互接触的状态的放大图；

图22是配置成利用按压头使半导体器件以非常小的振幅移动的测试装置的示意图；

图23是半导体器件的球电极与接触器的接触片相互接触的状态的放大图；

图24是配置成使具有按压表面的按压头的端部可振动的测试装置的示意图；

图25是示出本发明第二实施例的测试装置的示意图，该测试装置在利用按压头冷却半导体器件的同时执行特性测试；

图26是示出本发明第二实施例的测试装置的示意图，该测试装置在利用按压头加热半导体器件的同时执行特性测试；

图27是示出本发明第二实施例的测试装置的示意图，该测试装置在利用按压头加热并冷却半导体器件的同时执行特性测试；

图28是示出本发明第三实施例的测试装置的示意图，该测试装置对其背面安装有端子的半导体器件执行特性测试；

图29是配置成使按压头的接触片与测试电路板的接触器电连接的测试装置的示意图；

图30是示出本发明第四实施例的测试装置的示意图，该测试装置具有多个接触器和多个按压头；

图31是示出图30中所示的测试装置的运行的示意图；以及

图32是示出对多个半导体器件同时进行测试的同时单独执行温度控制的测试装置的示意图。

具体实施方式

下面结合图4至图6说明本发明第一实施例的测试装置和方法。应当注意，图7示出本发明第一实施例的测试装置的一部分。

通过使用图7所示的测试装置执行本发明第一实施例的测试方法，该测试装置包括：支撑板21，多个待测试的半导体器件20以对齐的状态位于该支撑板21上；以及工作台22，以环形形成，用于支撑支撑板21的周边部分。

支撑板21由诸如铝或者不锈钢的金属材料或者诸如塑料的树脂材料制成。支撑板21设有凹入部分21a，用于在X方向和Y方向上以对齐的状态容置半导体器件20。每个凹入部分21a具有与每个半导体器件20的外形基本相同的形状，并且穿过支撑板21延伸，以容置一个半导体器件20。每个凹入部分21a在其内表面上具有台阶部分，以将在相应的凹入部分21a的内部托住每个半导体器件20，防止从其中掉落(例如，参照图4)。此外，支撑板21还设有定位孔21b。

以半导体器件20的一个主表面上设置的外部连接端子20a例如球电极暴露在正面的状态下，将待测试的半导体器件20容置在凹入部分21a中。因此，从支撑板21的背面上的凹入部分21a暴露出每个半导体器件20的另一主表面。

工作台22为圆柱状，并且在安装有上述支撑板21的顶面22b上设有吸入孔22b和定位销22c。

在将支撑板21放置在工作台22的顶面22b上时，通过将支撑板21上设置的定位孔21b分别装配在定位销22c上，进行支撑板21的定位。

吸入孔22a与吸入装置例如真空泵连接(图中未示)。

测试电路板23设置在工作台22的上方，也就是，在面对待测试的半导体器件20的外部连接端子20a侧。

接触器24设置在测试电路板23的下表面上。接触器24具有多个接触片24a，其通过接触待测试的半导体器件20的外部连接端子20a使半导体器件20与测试电路板23电连接。

另一方面，按压头25设在工作台22的内部空间中，该按压头25被上下移动的机件可移动地支撑(图中未示)。按压头25具有按压表面25a，其支撑并且按压由支撑板21支撑的每个半导体器件20的另一主表面20b。

测试电路板23和按压头25保持预定位置，并且在水平(横向)方向上不移动。按压头25与接触器24相对应地位于接触器24的正下方，以便可以相对于接触器24上下移动。

这里，在支撑板21放置并且固定在工作台22上的状态下，由支撑板(定位板)21托住的半导体器件20位于按压头25与接触器24之间。

工作台22是一种具有XY移动机件26的XY工作台，XY移动机件26包括用于X方向的线性导轨26A和用于Y方向的线性导轨26B。这样，工作台22便可在X和Y方向上移动(水平方向)。

因此，通过在水平(横向)方向上移动工作台22，可以将支撑板21托住的多个半导体器件20中的任一半导体器件移动到测试电路板23的接触器24的正下方的位置。也就是，工作台22可在水平方向上移动，以使所选择的半导体器件20的电极20a定位在接触器24的接触片24d的正下方。

如图4所示，如果按压头25在这种状态下向上移动，则按压头25的按压表面25a与半导体器件20的另一主表面开始接触。

按压头25的顶部具有小于半导体器件20的尺寸，以便该顶部能够插入到支撑板21的凹入部分21a中。因此，按压头25的按压表面25a向上推半导体器件20，从而半导体器件20的外部连接端子20a通过与设置在其上的接触器24的接触片24a开始接触而被接触片24a按压。

这样，在半导体器件20经由测试电路板23与测试装置电连接的状态下，进行电性测试。在测试完成之后，向下移动按压头25，从而将半导体器件20容置在支撑板21的凹入部分21a中。

随后，如图5所示，在水平方向上移动工作台22，以将下一个半导体器件20定位在测试电路板23的接触器24的正下方。

虽然在图5所示的实例中，是将临近已经测试的那个半导体器件20的下一个半导体器件20定位在接触器24的正下方，但是可以选择任一半导体器件20作为下一个待测试的半导体器件。

在下一个半导体器件定位在接触器24的正下方的状态下，再次向上移动按压头50，并且在使半导体器件20的外部接触端子与接触器24的接触片相接触的同时，进行希望的电测试。

在测试之后，向下移动按压头25，以将待测试的半导体器件20容置在支撑板21的凹入部分21a中，水平移动工作台22，以将下一个待测试的半导体器件20移动至接触器24的正下方的位置。然后，向上移动按压头25，以在使半导体器件20的外部连接端子与接触器24的接触片相接触的同时，进行电测试。

这样，在本发明第一实施例的测试装置和方法中，水平(横向)移动以对齐状态安装有多个半导体器件的支撑板21，以将待测试的半导体器件顺序移动至接触器24的正下方的位置，然后，向上移动按压头25以推升半导体器件20，从而在使半导体器件20的外部连接端子与接触器24的接触片相接触的同时，进行电测试。

此时，接触器24并不移动而是保持在相同的位置，而按压头25也仅上下移动。也就是，不需要提供具有复杂结构的部件例如上下移动的接触器24等类似物，因此简化了测试装置的结构。另外，通过仅仅在水平(横向)方向上移动工作台22，就能够选择性地测试任一半导体器件。

另外，不需要移动测试电路板23和接触器24，由此简化了测试装置的结构。

此外，通过使托住半导体器件20的支撑板21连接在工作台22上，使得支撑板21本身可用作容置/传送托盘，从而无需将半导体器件20从托盘传送至定位工作台，这就简化了测试工艺。

应当注意，虽然将工作台22构造并且设置成仅在水平方向上可移动，但是包括按压头25的工作台22也可在上下方向(垂直方向)上移动。

例如，当将支撑板21安装在工作台22上或者从工作台22上卸下支撑板21时，通过将工作台22移动很大的距离而使工作台22与接触器24之间形成很大的空间，由此可以消除对支撑板的移动的限制。

下面将结合图9至图13说明作为定位和固定机件的实例的一侧移动机件。图9示出具有凹入部分21Aa的支撑板21A，每个凹入部分21Aa设有一侧移动机件27。

如图10至图13所示，一侧移动机件27包括一侧移动板27A和弹簧27B。一侧移动板27A被弹簧27B推动，而与矩形凹入部分21Aa中容置的半导体器件20的拐角部分接触，从而半导体器件20被凹入部分21Aa的一个拐角挤压。

如图10所示，凹入部分21Aa具有能够容置每个半导体器件20的构造和面积，并且一侧移动板27A位于拐角处，从而可在对角线的方向上移动。弹簧27B在对角线的方向上推动一侧移动板27A。支撑板21A中的每个凹入部分21Aa形成有在准确位置处形成的两个侧边，这两个侧边形成一个拐角，在该拐角处，一侧移动机件27挤压半导体器件20。

因此，如图11所示，通过一侧移动板27A挤压半导体器件20以与上述两个侧边接触，每个半导体器件20被准确地定位在支撑板21A的预定位置。

如上所述，通过工作台22的定位销22c，相对于工作台22准确地定位支撑板21A。因此，相对于工作台22准确地布置支撑板21A上安装的半导体器件20。

应当注意，在容置半导体器件20之前的状态下，必须将一侧板27A牵引在拐角处而抵压在弹簧27B上。为此，在一侧移动板27A设有开关孔27Aa，从而通过将例如销插入在开关孔27Aa中并且移动该销，来移动一侧移动板27A而抵压在弹簧27B上并且保持。

通过使用一侧移动机件27，具有不同尺寸的半导体器件可被容置并且定位在具有相同尺寸的凹入部分中。

例如，如图12所示，通过充分牵引一侧移动板27A，将尺寸大于图11所示的半导体器件20的半导体器件20A容置在凹入部分21Aa中。另一方面，通过撞击弹簧27B而将一侧移动板27A移动很大距离，由此也能够将尺寸小于图11所示的半导体器件20的半导体器件20B容置在凹入部分21Aa中。

虽然如上所述能够将半导体器件高准确度地定位在支撑板上以与接触器24的接触片开始接触，但是通过在按压头25的按压表面上设置定位机件而由按压头托住半导体器件时，也可以将半导体器件的外部连接端子相对于接触器24的接触片准确地定位。

下面将说明在按压头25上设置的定位机件。图14示出在按压头25上设置的定位机件的轮廓。

为了通过按压头25定位半导体器件，处理按压头25的按压表面25a，使得在按压头25支撑半导体器件20时，将半导体器件20定位在按压表面25a上。也就是，如图14所示，通过形成从按压头25的按压表面25a的周边突出的定位导轨25b，以使半导体器件20落在定位导轨内部，能够定位半导体器件20。按压头25和接触器24不能在水平方向上移动，这样能将按压头25和接触器24相互准确地定位。

应当注意，定位导轨25b无需形成在按压表面25a的整个周边上，而是可以设在按压表面25a的每个侧边的一部分上。

图15示出通过在按压表面25a的周边上的定位导轨25b上设置倾斜表面而使半导体器件20很容易地落在按压表面25a上的实例。

在图15中，定位导轨25b设置在按压表面25a的每个侧边的中心，从而在支撑板25的凹入部分21a中支撑半导体器件20的四个拐角。因此，虽然在图中未示出，但是按压头25的四个拐角是被切掉的。

在图15所示的实例中，当按压头25向上移动从而半导体器件20被按压头25支撑时，半导体器件20通过在定位导轨25b的倾斜表面上滑动而被引导至按压表面25a，这样即使在支撑板21上设置的半导体器件20的位置准确度并不是很高，也能够提供高准确度的定位。

应当注意，在图15所示的实例中，工作台22也可以上下移动，以便在利用按压头25按压半导体器件20之前，在向上移动工作台22并且半导体器件与接触器24很近的状态下，向上移动按压头25。因此，通过轻微地提升半导体器件，使半导体器件的外部连接端子能够与接触器的接触片开始接触。

图16示出在按压表面25a的四个拐角上设有定位导轨25b的按压头25的实例。在图16中，支撑板21的凹入部分21a和置于凹入部分21a中的半导体器件20在按压头25上方。

半导体器件20被支撑部件21b支撑，所述支撑部件21b在对应于半导体器件20的侧边的中心部分的位置上延伸。具有倾斜表面的定位导轨25b设置在按压头25的按压表面25a的四个拐角外侧。

由于按压表面25a小于支撑板21的支撑部件21b所包围的面积，所以按压表面25a从支撑板21的凹入部分21a的底面突出。因此，通过进一步向上移动的按压头25，从支撑板21提升如图17所示的由按压表面25a支撑的半导体器件20，从而半导体器件20的外部连接电极被按压在接触片上。

应当注意，在图17所示的实例中，工作台22也可以上下移动，以便在利用按压头25的按压表面25a提升半导体器件20之前，在向上移动工作台22而使半导体器件20与接触器24很近的状态下，向上移动按压头25。因此，通过轻微地提升半导体器件20，使半导体器件20能够与接触器开始接触。

图18示出在按压表面25a的四个拐角上设置的定位导轨25b上设有定位销25c的按压头。在向上移动按压头25时，从定位导轨25b的末端突出的定位销25c与接触器24中设置的定位孔相配合，如图19所示。因此，将接触器24和按压头25相互高准确度地定位，由此高准确度地定位半导体器件。

下面说明能够改进上述实施例中半导体器件20的球电极20a与接触器24的接触片24a之间的电连接的结构。

图20示出利用按压头25将半导体器件20移动很小距离(微移)的结构。也就是，在向上移动按压头25以使半导体器件20与接触器24相接触之后，在水平方向上使按压头25微移很小距离。因此，水平移动半导体器件20的外部连接端子(球电极)20a，得到外部连接端子20a与接触器24的接触片24a相接触的状态。

也就是，由于在摩擦接触片24a的表面的同时使外部连接端子20a移动很小距离，所以可去除附着在外部连接端子20a或者接触片24a的表面上的氧化膜或者杂质，这样改善了外部连接端子20a与接触片24a之间的导电性。

作为使按压头25移动很小距离的装置实例，可以给按压头25安装一个电压驱动器例如压电元件。

图22示出利用按压头25使半导体器件20以非常小的振幅振动的另一结构。在向上移动按压头25之后，在水平方向上以非常小的振幅振动(微移)按压头25。因此，在外部连接端子与接触器24的接触片24a相接触的状态下，半导体元件20的外部连接端子20a在水平方向上微振。

也就是，由于在摩擦接触器24的接触片24a的表面的同时外部连接端子20a以非常小的振幅振动，所以可去除附着在外部连接端子20a或者接触片24a的表面上的氧化物或者杂质，这样改善了外部连接端子20a与接触片24a之间的导电性。

作为以非常小的振幅振动按压头25的装置实例，可以给按压头25安装一个超声波振荡器例如压电元件。

这里，如果按压头25的按压表面25a与接触器24的多个接触片24a的端面形成的表面之间的平行度保持得不好，则会对半导体器件20的一部分外部连接端子(球电极)20a施加很大的压力，而对其它部分未施加足够的压力。在这种情况下，会恶化半导体器件20的电连接性能，也就无法执行预定的测试。

采用图24所示的结构可以有效解决上述问题。

如图24所示，按压头25A的端部25Ab与主体25Ac分离，并且在端部25Ab与主体25Ac之间设置球25Ad。端部25Ab与主体25Ac通过在主体25Ac周围的弹簧25Ae相互连接。

使用按压头25A的这种结构，球25Ad在单点处支撑具有按压表面25Aa的端部25Ab。这样，端部25Ab能够在所有方向上倾斜。因此，如果由接触器24的多个接触片24a的端面形成的平面与按压表面25Aa相互不平行，则在按压按压头25的动作中，按压表面25Aa能够随着接触片24a的倾斜而移动，这样使得按压表面25Aa与由接触片24a的端面形成的表面相互平行(所谓的表面复制动作)。由此，能将半导体器件20的所有外部连接端子20a均匀地按压在相应的接触片24a上，这样改善了导电性。

下面结合图25至图27说明本发明的第二实施例。图25至图27示出根据本发明第二实施例用于执行测试方法的按压头的结构。图25示出利用按压头25B冷却半导体器件20的同时执行特性测试的测试装置。

按压头25B设有冷却片30，并且鼓风机31设置在按压头25B的附近。由鼓风机31直接吹向冷却片30的气流冷却按压头25B。也就是，在测试的过程中，在按压头25B将半导体器件20按压在接触器24上而对半导体器件进行特性测试时，半导体20产生热量，所产生的热量从半导体器件20的背面20b传递至按压头25B，从而从冷却片30释放到大气中，由此冷却半导体器件20。

由于按压头25B的按压表面25Ba与半导体器件20的几乎整个背面20b接触，传递热量的面积很大，因此能够有效地冷却半导体器件20。此外，由于按压头25B仅与一个半导体器件20相接触，所以能有效地冷却半导体器件20。

图26示出利用按压头25C加热半导体器件20的同时执行特性测试的测试装置。按压头25C上设有用于加热的加热器32，以通过加热器32产生的热量加热按压头25C。

也就是，当加热按压头25C时，热量便传递至被按压在接触器24上而进行特性测试的半导体器件20，这样半导体器件20被加热。

如上所述，由于按压头25C的按压表面25Ca与半导体器件20的背面20b的几乎整个表面接触，传递热量的面积很大，因此能够有效地加热半导体器件20。此外，由于按压头25C仅与一个半导体器件20相接触，所以能有效地加热半导体器件20。

图27示出利用按压头25D加热并/或冷却半导体器件20的同时执行特性测试的测试装置。按压头25D设有用于冷却的冷却片30以及用于加热的加热器32，并且鼓风机31设置在按压头25D的附近。通过加热加热器32来加热按压头25D，并且由鼓风机31直接吹向冷却片30的气流冷却按压头25D。

将温度传感器33嵌入在按压头25D中。温度传感器33检测按压头25D附近的温度，并将对应于检测到的温度的信号发送至温度控制器34。按压头25D附近的温度接近于半导体器件20的温度。这样，可以将由温度检测器检测到的温度视为半导体器件20的温度。

温度控制器34根据温度检测器33检测到的温度，调节对加热器32的供电或者对鼓风机31的供电，以将温度传感器33检测到的温度(也就是半导体器件20的温度)控制在希望的目标温度。

由于按压头25D的按压表面25Da与半导体器件20的背面20b的几乎整个表面接触，传递热量的面积很大，因此能够有效地加热或者冷却半导体器件20。此外，由于按压头25D仅与一个半导体器件20相接触，所以能有效地加热或者冷却半导体器件20。

下面结合图28和图29说明本发明第三实施例的测试装置和测试方法。图28示出对背面20b设有外部连接端子的半导体器件20执行特性测试的测试装置和测试方法。

如图28所示，接触片25Eb设置在按压头25E的按压表面25Ea上。接触片25Eb与半导体器件20的背面20b上形成的外部连接端子20c接触。接触片25Eb具有容纳外部连接端子20c的结构。也就是，按压头24E的接触片25Eb接触并且按压半导体器件20的外部连接端子20c，由此，将半导体器件20的外部连接端子20c按压在接触器24上。

如上所述，根据本实施例，即使半导体器件20的两侧都具有外部连接端子，也能够同时接触两侧的外部连接端子，由此允许对半导体器件20进行测试。

图29示出图28中所示实施例的改型。在该改型中，按压头25E的接触片25Eb与测试电路板23的接触器24电连接。接触片25Ec设置在按压头25E上设置的接触片25Eb的周围，并且接触片25Eb和接触片25Ec都与按压头25E的一侧电连接。

为此，在对应于接触片25Ec的位置设置穿过电极(through electrode)21b，其穿过支撑板21延伸。因此，在本实施例中，由绝缘材料例如合成树脂等类似物形成支撑板21。另外，接触片24c围绕接触片24a设置。此外，工作台22构成为可在上下方向(垂直方向)上移动。

在上述结构中，当向上移动工作台22和按压头25E以使半导体器件20按压到接触片24上时，半导体器件20的背面20b的外部连接端子20c与按压头20E的接触片25Eb接触，并且按压头25E的接触片25Ec与支撑板21的穿过电极21b接触。此外，支撑板21的穿过电极21b与接触器24的接触片24c接触。因此，半导体器件20的背面20b的外部连接端子20c通过接触片25Eb、接触片25Ec、穿过电极21b和接触片24c与测试电路板23电连接。

根据上述结构，无需在作为可移动部件的按压头25E的一侧连接一个电路，就可以从测试电路板23将信号和电源提供给半导体器件20，以及将半导体器件20输出的信号输出至测试电路板23。

下面结合图30和图31说明本发明第四实施例的测试装置和测试方法。

在图30所示的本发明第四实施例的半导体器件的测试装置中，在测试电路板23上设置了多个接触器24-1、24-2和24-3，并且相应地设置了多个按压头25-1、25-2和25-3。使用接触器24-1、24-2和24-3和相应的按压头25-1、25-2和25-3，能够同时接触多个半导体器件。

在具有上述结构的测试装置中，如图31所示，单独控制每个按压头向上移动，以选择性地向上移动多个按压头并且选择性地测试半导体器件。

在图31所示的实例中，按压头25-1和25-3向上移动，但是按压头25-2未向上移动。根据这种结构，在例如确定对应按压头25-2的半导体器件20是次品的情况下，通过不向上移动对应的按压头而不对相关的半导体器件20进行测试，以实现有效的测试。

根据图31所示的结构，能够同时测试多个半导体器件20。另外，通过适当结合上述实施例的结构，能够获得各种效果。

例如，通过在上述第二实施例中添加控制半导体器件的温度的结构，在测试多个半导体器件时，能够单独执行适于每个半导体器件的温度控制。

图32示出对多个半导体器件同时进行测试的同时单独执行温度控制的实例。在图32所示的实例中，设置按压头25-1和按压头25-2，以同时对两个半导体器件20进行测试。按压头25-1设置有加热器32-1、使用冷却水的冷却单元35-1以及温度传感器33-1。类似地，按压头25-2设置有加热器32-2、使用冷却水的冷却单元35-2以及温度传感器33-2。加热器32-1和冷却单元35-1被温度控制器34-1控制。加热器32-2和冷却单元35-2被温度控制器34-2控制。

因此，被按压头25-1按压的半导体器件20的温度被温度控制器34-1控制，而被按压头25-2按压的半导体器件20的温度被温度控制器34-2控制。也就是，在单独控制每个半导体器件的温度的状态下，对半导体器件20进行测试。

本发明并不限于特定公开的实施例，并且在不脱离本发明的范围内可以进行变化和修改。

本发明基于在2005年3月31日申请的日本在先申请No.2005-105226，在此通过参考将其全部内容援引在此。

Claims (20)

1、一种半导体器件的测试装置，包括：

测试电路板，具有接触器，该接触器设有与待测试的半导体器件的外部连接端子对应的接触片；

支撑板，能够将所述半导体器件以对齐的状态安装在该支撑板上；

工作台，用于支撑所述支撑板；以及按压头，用于按压安装在所述支撑板上的待测试的半导体器件，以使待测试的半导体器件的外部连接端子与所述接触器的接触片相接触，

其中所述工作台可以移动到使安装在所述支撑板上的至少一个待测试的半导体器件面对所述接触器的位置。

2、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，还包括定位机件，用于将所述支撑板相对于所述工作台定位。

3、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，其中所述支撑板设有凹入部分，用于容置待测试的半导体器件。

4、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，其中还形成有从所述按压头的按压表面周围突出的定位导轨，用于将半导体器件引导到按压表面上。

5、如权利要求4所述的半导体器件的测试装置，其中还设有从所述定位导轨突出的定位销，并且在所述接触器的对应于定位销的位置上设有定位孔。

6、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，其中所述按压头在水平方向上微移或者微振。

7、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，其中所述按压头的按压表面能够以相对于水平方向的任意方向倾斜。

8、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，还包括温度控制机件，用于控制所述按压头的按压表面的温度。

9、如权利要求8所述的半导体器件的测试装置，其中所述温度控制机件包括设置在所述按压头上的冷却片以及将空气流吹向冷却片的鼓风机。

10、如权利要求8所述的半导体器件的测试装置，其中所述温度控制机件包括设置在所述按压头上的加热器。

11、如权利要求8所述的半导体器件的测试装置，其中所述温度控制机件包括冷却单元，其设置在所述按压头中并且具有冷却剂流经的流道。

12、如权利要求8所述的半导体器件的测试装置，其中所述温度控制机件包括：温度传感器，用于检测所述按压头的按压表面附近的温度；以及温度控制器，用于基于温度传感器检测到的温度进行温度控制。

13、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，其中所述半导体器件的背面具有安装端子，并且在所述按压头的按压表面设置有用于与安装端子相接触的第一接触片。

14、如权利要求13所述的半导体器件的测试装置，在所述按压头的所述按压表面上设置有围绕第一接触片的第二接触片，还设置有穿过所述支撑板延伸的用于与第二接触片相接触的穿过电极，并且在所述接触器上设置有用于与穿过电极相接触的第三接触片。

15、如权利要求1所述的半导体器件的测试装置，其中在所述测试电路板上连接有多个所述接触器，并且设置有对应于多个接触器的多个所述按压头。

16、一种半导体器件的测试方法，包括：

将多个半导体器件以对齐的状态安装在支撑板上的步骤，每个半导体器件的一个主表面上具有外部连接端子，该外部连接端子从支撑板露出；

使所述支撑板面对测试装置的接触器的步骤；

从第一个半导体器件的另一个主表面按压第一个半导体器件，以使第一个半导体器件的外部连接端子与所述接触器的接触片相接触的步骤；

经由所述接触器对所述第一个半导体器件进行测试的步骤；

将所述第一个半导体器件容置在所述支撑板中的步骤；

移动所述支撑板的步骤；

从第二个半导体器件的另一个主表面按压第二个半导体器件，以使第二个半导体器件的外部连接端子与所述接触器的接触片相接触的步骤；以及

经由所述接触器对所述第二个半导体器件进行测试的步骤。

17、如权利要求16所述的半导体器件的测试方法，其中当将所述第一个或者第二个半导体器件按压到所述接触器上时，微移或者微振所述第一个或者第二个半导体器件。

18、如权利要求16所述的半导体器件的测试方法，其中当对所述第一个或者第二个半导体器件进行测试时，仅对待测试的所述第一个或者第二个半导体器件的背面冷却或者加热。

19、如权利要求18所述的半导体器件的测试方法，其中检测所述待测试的第一个或者第二个半导体器件附近的温度，并且根据检测到的温度对所述待测试的第一个或者第二个半导体器件进行温度控制。

20、如权利要求16所述的半导体器件的测试方法，其中所述第一个半导体器件是从一组半导体器件中选择的至少一个半导体器件。

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