TW201708829A - 半導體元件影像測試裝置及其測試設備 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種半導體元件影像測試裝置及其測試設備，該半導體元件影像測試裝置包括有一測試電路模組及一移動式光源模組，測試電路模組設置於與一測試頭連接之一主架體上，包括至少一電路板、一界面板以及固設於界面板上之一針測座。設置於一升降裝置之移動式光源模組包括一基座、一光源供應裝置以及一裝載有複數鏡頭之鏡頭組載盤。其中，升降裝置可選擇式地驅動移動式光源模組頂抵或不頂抵測試電路模組，使測試載盤內之至少一半導體元件接觸或不接觸針測座。藉此，透過模組的設置，方便安裝、維修及取放光源供應裝置及複數光學鏡頭，同時測試訊號可直接傳送至影像測試電路及測試頭，俾能增加訊號傳遞的穩定性。

Description

半導體元件影像測試裝置及其測試設備

本發明係關於一種半導體元件影像測試裝置及其測試設備，尤指一種適用於測試半導體元件影像特性之測試裝置及其測試設備。

關於習知半導體元件影像測試裝置，目前市面上之配置架構係將測試光源設置於位於機台下方之一測試頭內，並在該測試頭上依序設置一轉接板(load board)、一測試板(DUT board)以及用於放置半導體元件之一承載盤，而在影像測試的過程中，透過一分類機上之一針測座下壓接合半導體元件與測試板，並將測試訊號經排線傳輸至測試頭中，藉以分析影像測試結果。

然而，在此測試架構下，必須使用到轉接板(load board)及測試板(DUT board)兩組以上之電路板來進行供電需求及訊號傳輸等作業，但也在層層轉接的過程中，頻寬相對變窄而無法達到高速傳輸頻率，因此無法滿足高效能半導體元件的測試規格。

發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之半導體元件影像測試裝置及其測試設備，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種半導體元件影像測試裝置，透過模組化之移動式光源模組的設置，方便安裝、維修及取放光源供應裝置及複數光學鏡頭，此外，本發明更適用於裸晶偵測(Chip Probing)及最終測試(FinalTesting)階段，在同一測試架構下提供晶圓級與封裝後之測試，不受現有分類機與載具之影響，方便改機換線。

本發明之另一目的係在提供一種半導體元件影像測試設備，將上述半導體元件影像測試裝置結合一分類機台，俾能有效整合影像測試及分類挑揀，達到快速且方便之進料及出料效率。

為達成上述目的，本發明之半導體元件影像測試裝置，包括有一測試電路模組及一移動式光源模組，測試電路模組設置於與一測試頭連接之一主架體上，包括至少一電路板、一界面板以及固設於該界面板上之一針測座，每一電路板係環繞設置於主架體之側表面上，並分別電連接測試頭與界面板。設置於一升降裝置之移動式光源模組包括一基座、一光源供應裝置以及一裝載有複數鏡頭之鏡頭組載盤，基座具有一容置空間，用以容置光源供應裝置，而在基座之上表面組設鏡頭組載盤，並於該鏡頭組載盤之上方放置一測試載盤，其中，升降裝置可選擇式地驅動該移動式光源模組頂抵或不頂抵測試電路模組，使測試載盤內之至少一半導體元件接觸或不接觸針測座。

藉由上述設計，即將測試電路部分與光源模組採分離式架構，測試訊號直接經由針測座傳送至影像測試電路及測試頭，俾能增加訊號傳遞的穩定性，同時，本發明僅需卸除部分元件，即能修改並測試其他最終測試之邏輯產品，達到影像測試共用裸晶偵測及最終測試之目的，方便產線彈性使用之需。

上述升降裝置可更包括一浮動機構，用以微調移動式光源模組及測試載盤之位置。藉此，使測試載盤上之半導體元件能更精準地與針測座相接合，避免因升降裝置往覆帶動所造成之精度偏移而使半導體元件受到損傷。

此外，上述升降裝置可為三軸移動平台，因本發明之測試電路模組係為固定於一主架體上之一固定裝置，若要進行接合對準作業，就必須透過下方之移動式光源模組來調整至最佳位置，故三維之升降裝置可幫助該光源模組提供精準且有效率之移動對位方式。

上述鏡頭組載盤可包括32個容置槽，可在單次上壓過程中同時對32組半導體元件進行測試，其每組半導體元件受光源供應裝置照射後所傳出的訊號會直接經由針測座傳至界面板及測試頭，不但能使傳輸距離縮短，提升傳輸速度，更可保有批次測試之高效能。此外，若要改變單次半導體元件之測試數量，僅需更換測試載盤即可達成，不會影響整體測試品質或浪費太多更換元件之時間。

另一方面，本發明之半導體元件影像測試設備包括有一種半導體元件影像測試裝置及一分類機台。而該測試電路模組包括有一測試電路模組及一移動式光源模組，其中，測試電路模組設置於與一測試頭連接之一主架體上，包括至少一電路板、一界面板以及固設於該界面板上之一針測座，每一電路板係環繞設置於主架體之側表面上，並分別電連接測試頭與界面板。設置於一升降裝置之移動式光源模組包括一基座、一光源供應裝置以及一裝載有複數鏡頭之鏡頭組載盤，基座具有一容置空間，用以容置光源供應裝置，而在基座之上表面組設鏡頭組載盤，並於該鏡頭組載盤之上方放置一測試載盤，其中，升降裝置可選擇式地驅動該移動式光源模組頂抵或不頂抵測試電路模組，使測試載盤內之至少一半導體元件接觸或不接觸針測座。分類機台搭接於半導體元件影像測試裝置，包括至少一移行機構，其用以將已取放至少一半導體元件之測試載盤輸送至鏡頭組載盤之上方，並於測試後將測試載盤輸送回分類機台中。

藉由上述設計，本發明之半導體元件影像測試設備係結合測試電路模組、移動式光源模組以及具有至少一移行機構之分類機台，除了可將分類挑揀後之半導體元件由晶片承載盤循環輸送至測試載盤之外，上述各結構係為模組化之分離式架構，故僅需變更特定模組，即可應用至其他測試產線中，具有高度相容性，方便測試人員進行模組更換。

其中，上述至少一移行機構可為三移行機構，提供循環不間斷之取料及送料流程，有效掌握測試過程中各階段之配送時間差，使得升降裝置可不停地將測試載盤內之待測半導體元件與針測座抵觸，具有高度銜接特性，藉以提高測試效率。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參閱圖1，係本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試設備之側視圖。圖中出示一種半導體元件影像測試設備10，其包括有一半導體元件影像測試裝置1及一分類機台7，其中，該半導體元件影像測試裝置1又包括有一測試電路模組2及一移動式光源模組3。在本實施例中，上述測試電路模組2、一移動式光源模組3以及分類機台7係為分離式架構，因此在相同測試架構下可針對部分模組進行微調並測試其他最終測試之邏輯產品，達到影像測試共用裸晶偵測及最終測試之目的，方便產線彈性使用。

如圖所示，半導體元件影像測試裝置1之測試電路模組2包括四電路板21、一界面板22以及固設於該界面板22上之一針測座23，設置於與一測試頭20連接之一主架體201上，而該測試頭20係以一支撐臂200固定於一固定座202中，在本實施例中，每一電路板21係環繞設置於主架體201之側表面上並分別電連接測試頭20與界面板22，可將其視為一固定端，作為測試頭20與界面板22間之溝通橋樑，增進影像測試訊號傳遞的穩定性。

另一方面，本發明之分類機台7係搭接於半導體元件影像測試裝置1，形成所述之半導體元件影像測試設備10，包括平行設置於該分類機台7內之三組移行機構71，分別滑設於滑軌上，其用以將已取放半導體元件5之測試載盤34輸送至移動式光源模組3之上方，並於測試後將該測試載盤34輸送回分類機台7。在本實施例中，分類機台7會先利用真空吸取頭(圖未示)吸取承載盤(圖未示)內之半導體元件5至每一測試載盤34中，再利用機械手臂72將每一測試載盤34依序置放於移行機構71上， 完成影像測試前之前置作業。

請一併參閱圖2及圖3，係分別為本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試裝置之圖1之A-A剖視圖及半導體元件影像測試裝置之局部分解圖。如圖所示，設置於一升降裝置4上之移動式光源模組3，包括一基座31、一光源供應裝置32以及一裝載有複數鏡頭330之鏡頭組載盤33，並將上述測試載盤34利用移行機構71輸送至鏡頭組載盤33之上方。其中，本實施例之升降裝置4係為一種可沿三軸移動之平台，可提供移動式光源模組3精準且有效率之移動對位方式，並於所述升降裝置4之頂面增設有一浮動機構6，用以微調移動式光源模組3及其測試載盤34之位置。藉此，可使位於測試載盤34上之半導體元件5能更精準地與針測座23相接合，避免因升降裝置4往覆帶動所造成之精度偏移而使半導體元件5受到損傷。

再者，移動式光源模組3之基座31具有一容置空間310，用以容置光源供應裝置32，在本實施例中係為一LED光源，用以進行影像分析。而在該基座31之上表面具有一穿孔312及位於穿孔兩側之二定位銷311，穿孔312上方組設有鏡頭組載盤33，其在本實施例中包括32個容置槽331，分別可容置32個鏡頭330並對應上方測試載盤34內之每一半導體元件5，其中，測試載盤34兩側之二定位孔341係分別套接基座之二定位銷311，藉此定位測試載盤34的位置，使其精準地與針測座23連接，並能夠在單次上壓過程中同時對32組半導體元件5進行測試。然而，針對容置槽331之數量並不以特定數量為限，若要改變單次半導體元件5之測試數量，僅需更換鏡頭組載盤33即可達成，不會影響整體測試品質或浪費太多更換元件之時間。

此外，將移動式光源模組3結合升降裝置4之設計加上與測試電路模組2採分離設置的優點在於：影像測試訊號可直接經由針測座23傳送至影像測試電路及測試頭20，不需要另外裝設轉接板或其他插槽。藉此，傳輸距離將大幅縮短，俾能提升傳輸速度並增加訊號傳遞的穩定性，更使得訊號的輸送頻寬不易受到影響。同時，本發明僅需卸除部分元件，即能修改並測試其他最終測試之邏輯產品，達到影像測試共用裸晶偵測及最終測試之目的，方便產線彈性使用之需。

請參閱圖4，係本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試裝置之測試狀態圖。如圖所示，當已取放半導體元件5之該測試載盤34置於該鏡頭組載盤33之上方後，升降裝置4便可驅動該移動式光源模組3向上頂抵測試電路模組2，使得每一半導體元件5可分別與針測座23之探針接觸，而每一半導體元件5受光源供應裝置32照射後所傳出之影像訊號會直接經由針測座23回傳至界面板22及測試頭20，完成測試作業。結束後，升降裝置4則再次驅動該移動式光源模組3向下遠離測試電路模組2，使得每一半導體元件5分別與針測座23之探針不接觸。藉此，經由升降裝置4的往覆帶動，可連續批次檢驗每一半導體元件5之光學特性，確保其性能無缺陷。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧半導體元件影像測試裝置
10‧‧‧半導體元件影像測試設備
2‧‧‧測試電路模組
20‧‧‧測試頭
200‧‧‧支撐臂
201‧‧‧主架體
202‧‧‧固定座
21‧‧‧電路板
22‧‧‧界面板
23‧‧‧針測座
3‧‧‧移動式光源模組
31‧‧‧基座
310‧‧‧容置空間
311‧‧‧定位銷
312‧‧‧穿孔
32‧‧‧光源供應裝置
33‧‧‧鏡頭組載盤
330‧‧‧鏡頭
331‧‧‧容置槽
34‧‧‧測試載盤
341‧‧‧定位孔
4‧‧‧升降裝置
5‧‧‧半導體元件
6‧‧‧浮動機構
7‧‧‧分類機台
71‧‧‧移行機構
72‧‧‧機械手臂

圖1係本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試設備之側視圖。 圖2係本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試裝置之圖1之A-A剖視圖。 圖3係本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試裝置之局部分解圖。 圖4係本發明一較佳實施例之半導體元件影像測試裝置之測試狀態圖。

1‧‧‧半導體元件影像測試裝置

2‧‧‧測試電路模組

21‧‧‧電路板

22‧‧‧界面板

23‧‧‧針測座

3‧‧‧移動式光源模組

31‧‧‧基座

310‧‧‧容置空間

311‧‧‧定位銷

312‧‧‧穿孔

32‧‧‧光源供應裝置

33‧‧‧鏡頭組載盤

330‧‧‧鏡頭

331‧‧‧容置槽

34‧‧‧測試載盤

341‧‧‧定位孔

4‧‧‧升降裝置

5‧‧‧半導體元件

6‧‧‧浮動機構

Claims (9)

1. 一種半導體元件影像測試裝置，包括有： 一測試電路模組，設置於與一測試頭連接之一主架體上，包括至少一電路板、一界面板以及固設於該界面板上之一針測座，該每一電路板係環繞設置於該主架體之側表面上，並分別電連接該測試頭與該界面板；以及 一移動式光源模組，設置於一升降裝置上，包括一基座、一光源供應裝置以及一裝載有複數鏡頭之鏡頭組載盤，該基座具有一容置空間，用以容置該光源供應裝置，而在該基座之上表面組設該鏡頭組載盤，並於該鏡頭組載盤之上方放置一測試載盤，其中，該升降裝置可選擇式地驅動該移動式光源模組頂抵或不頂抵該測試電路模組，使該測試載盤內之至少一半導體元件接觸或不接觸該針測座。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體元件影像測試裝置，其中，該升降裝置更包括一浮動機構，用以微調該移動式光源模組及該測試載盤之位置。
3. 如申請專利範圍第1項之半導體元件影像測試裝置，其中，該升降裝置係為三軸移動平台。
4. 如申請專利範圍第1項之半導體元件影像測試裝置，其中，該鏡頭組載盤係包括32個容置槽。
5. 一種半導體元件影像測試設備，包括有： 一種半導體元件影像測試裝置，包括一測試電路模組及一移動式光源模組，該測試電路模組設置於與一測試頭連接之一主架體上，包括至少一電路板、一界面板以及固設於該界面板上之一針測座，該每一電路板係環繞設置於該主架體之側表面上，並分別電連接該測試頭與該界面板；該移動式光源模組設置於一升降裝置上，包括一基座、一光源供應裝置以及一裝載有複數鏡頭之鏡頭組載盤，該基座具有一容置空間，用以容置該光源供應裝置，而在該基座之上表面組設該鏡頭組載盤，並於該鏡頭組載盤之上方放置一測試載盤，其中，該升降裝置可選擇式地驅動該移動式光源模組頂抵或不頂抵該測試電路模組，使該測試載盤內之至少一半導體元件接觸或不接觸該針測座；以及 一分類機台，搭接於該半導體元件影像測試裝置，包括至少一移行機構，其用以將已取放至少一半導體元件之該測試載盤輸送至該鏡頭組載盤之上方，並於測試後將該測試載盤輸送回該分類機台中。
6. 如申請專利範圍第5項之半導體元件影像測試設備，其中，該升降裝置更包括一浮動機構，用以微調該移動式光源模組及該測試載盤之位置。
7. 如申請專利範圍第5項之半導體元件影像測試設備，其中，該升降裝置係為三軸移動平台。
8. 如申請專利範圍第5項之半導體元件影像測試設備，其中，該鏡頭組載盤係包括32個容置槽。
9. 如申請專利範圍第5項之半導體元件影像測試設備，其中，該至少一移行機構係為三移行機構。