TWI442499B - Semi - packaged stacking wafer testing - Google Patents

Description

半封裝堆疊晶片測試分類機台

本發明係關於一種半封裝堆疊晶片測試分類機台，特別是指一種在下壓桿之下壓治具內部設置檢測晶片，透過該檢測晶片對逐一更替的待測半封裝堆疊晶片進行測試。

由於現今智慧型手機、行動計算產品及各種消費型產品之攜帶型電子產品皆追求以最低成本在有限佔據面積及最小厚度及重量下的較高半導體功能性及效能；故有廠商針對單獨半導體晶片之整合進行研發，並發展出了藉由堆疊晶片或藉由堆疊晶粒封裝而形成一堆疊多封裝總成；而堆疊多封裝總成一般分成兩類，一種為Package-on-Package(PoP)，另一種為Package-in-Package(PiP)。以PoP總成結構來講，目前業界在1cm² 的單一晶片上遍佈百餘個接點，一般在兩層結構下則包含了第一封裝(頂部封裝)及第二封裝(底部封裝)，而第一封裝(頂部封裝)係堆疊於第二封裝(底部封裝)上，每一個封裝表面都具有百餘微小接點(錫球)以供焊接，最終透過精密焊接技術將第一封裝與第二封裝彼此之間的接點進行相連接。而目前均藉由人工方式對各待測晶片進行逐一目測、手動測試。在堆疊晶片封裝中，頂部晶片與底部晶片相互堆疊整合時，必須要進行最終測試良率的測試程序，因此在習知堆疊晶片封裝中，則必須以手動方式將個別的頂部晶片置放堆疊於個別的底部晶片之上，再將測試臂下壓抵觸於已堆疊於底部晶片上之頂部晶片的表面，以進行系統測試；但，一旦測試結果發生低良率或連續性錯誤發生時，將難以辨別是頂部晶片或底部晶 片的問題，若無法辨別，尋求其他解決途徑將造成處理步驟複雜化。

因此，若是於半封裝堆疊晶片測試分類機台之下壓桿頭端結合檢測晶片，並且檢測晶片係為恆久正常的頂部晶片或具有相同效果，進行一完整的堆疊晶片的檢測；藉此於堆疊晶片封裝前，能夠先將底部晶片分類，將能夠提高堆疊晶片的良率，並可節省人力成本，如此應為一最佳解決方案。

本發明之主要目的在於提供一種設置於半封裝堆疊晶片測試分類機台上、並具有檢測晶片之下壓桿，於下壓桿之下壓治具設置有一檢測晶片，能夠藉由下壓桿進行設置於實體板上半封裝堆疊晶片測試，達成封裝前分類。

而本發明之半封裝堆疊晶片測試分類機台，用以與至少一測試座搭配以形成至少一個可供待測半封裝堆疊晶片插置之測試區，包含：一供料匣，係設於該機台上，用以容納至少一承置有半封裝堆疊晶片之料盤；一測試裝置，係設於該機台上，前端連結一個內部具有一檢測晶片的測試治具，自該檢測晶片處電性導接並向測試座方向延伸出複數個測試探點；一良品收料匣，係設於該機台上，並設有一料盤盛裝完測為良品之半封裝堆疊晶片；一次級品收料匣，係設於該機台上，並設有料盤收置次級品之半封裝堆疊晶片；至少一移載裝置，係設於該機台上，並可於該供料匣、測試裝置及良品收料匣間取放移載待測/完測之半封裝堆疊晶片；以及其中，該測試座係設置於一實體板上，該實體板電性相接於該機台，供該待測半封裝堆疊晶片放置於測試座內進行實境測試。

更具體的說，所述機台上設置有一組的影像擷取裝置，用以辨識該待 測半封裝堆疊晶片的外觀。

更具體的說，所述半封裝堆疊晶片測試分類機台，更包含至少一個於機台之前端設有可供承置空料盤之空匣。

更具體的說，所述移載裝置係包含一具有前端取放器及後端取放器之取放器模組及一轉運平台。

更具體的說，所述實體板電性相接於該機台，並預先設定一組通訊協定於實體板與機台間，測試機台透過該組通訊協定逐一記載每一個待測物的測試結果。

而本發明之半封裝堆疊晶片測試分類機台，亦可透過兩個測試裝置與一測試座搭配形成可供待測半封裝堆疊晶片插置之測試區。其中該半封裝堆疊晶片測試分類機台係包含一供料匣，係設於該機台上，用以容納至少一承置有半封裝堆疊晶片之料盤；至少兩個測試裝置，係分別設於該測試區的兩側，該測試裝置之前端係連結內部具有一檢測晶片的測試治具，自該檢測晶片處電性導接並向測試座方向延伸出複數個測試探點；至少兩組Y-Z軸向位移機構，係分別設於該測試區的兩側，該Y-Z軸向位移機構用以將該測試裝置能夠以Y方向及Z方向作動於移載裝置及該測試區之間；一良品收料匣，係設於該機台上，並設有一料盤盛裝完測為良品之半封裝堆疊晶片；一次級品收料匣，係設於該機台上，並設有料盤收置次級品之半封裝堆疊晶片；以及至少一移載裝置，係設於該機台上，並可於該供料匣、測試裝置及良品收料匣間取放移載待測/完測之半封裝堆疊晶片；因此該測試裝置能夠透過各自或同一組的Y-Z軸向位移機構帶動，先朝Y軸移位、同時間或些微差距的時間再以Z軸方向垂直向下，以輪替的方式取放待測 物於測試區內、外，同樣可以達成逐一對待測物進行測試及分類工作。

更具體的說，所述組移載裝置係包含至少兩個X-Y取料機構、兩個移載車及兩個滑軌，該兩個移載車及兩個滑軌係分別設於該測試區的兩側。

更具體的說，所述測試座係設置於一實體板上，該實體板電性相接於該機台，供該待測半封裝堆疊晶片放置於該測試座內進行測試。

有關於本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱圖一及圖二A，為本發明之壓接機構圖及測試第一實施例圖，由圖中可知，該本發明之半封裝堆疊晶片測試分類機台，用以與至少一測試座搭配以形成至少一個可供待測半封裝堆疊晶片91插置之第二測試區7，如圖二A所示，半封裝堆疊晶片測試分類機台包含一設於該機台上之供料匣1、測試裝置7、良品收料匣81、次級品收料匣82以及移載裝置(至少包含有一前端取放器3)，其中供料匣1用以容納至少一承置有待測半封裝堆疊晶片91之料盤11，而良品收料匣81係設有料盤811盛裝完測為良品之完測半封裝堆疊晶片92，且次級品收料匣82係設有料盤821收置次級品之半封裝堆疊晶片93，另外，除了供料匣1、良品收料匣81及次級品收料匣82之外，更有至少一個於機台之前端設有可供承置空料盤94之空匣2；而移載裝置係包含一前端取放器3及一轉運平台5，並可於供料匣1、測試裝置7及良品收料匣81間取放移載待測/完測之半封裝堆疊晶片(91、92)。所述移載裝置除了前端取放器3之外，另外可視客製化需求設置另一組後端取放器配合待測物之輸入輸出時間；於本實施例中後端取放器為非 必要性之設置。

測試裝置7包括一組壓接機構，而壓接機構係設有一可由驅動源驅動升降之下壓桿71，下壓桿71前端連結一個可拾取待測物件之治具，而所述的治具係為一內部設有檢測晶片721之下壓治具組72，且該下壓治具組72自檢測晶片721處電性導接並向測試座731之方向延伸出複數個測試探點，或以伸縮式探針取代；因此當下壓桿71進行壓迫使下壓治具組72的複數個測試探點迫緊抵觸於測試座731上的待測半封裝堆疊晶片91之接點時，將使該下壓治具組72內部之檢測晶片721、待測半封裝堆疊晶片91及測試座731電性相接形成一測試迴路；且該測試座係設置於一實體板73上(所謂實體板即為業界所稱公板)，透過實體板可以讓待測物進行實境測試，該實體板電性相接於該機台，故測試結果均可以透過預先設定一組通訊協定(如：串列通訊、RS232、TTL等)於實體板與機台間，讓測試機台透過該組通訊協定逐一記載每一個待測物的測試結果，並且依據每一個待測物的測試結果進行分類。

本發明主要係用於半導體自動化測試機台，因此在此提供從進料、測試到出料的測試運作示意圖，如圖二A至圖二J所示。請先參閱圖二A及圖二B，該待測半封裝堆疊晶片91要與檢測晶片721進行測試前，如前端取放器3將待測半封裝堆疊晶片91由供料匣1移至於第一測試區4，第一測試區4可設置至少一組的影像擷取裝置41，用以辨識待測半封裝堆疊晶片91的外觀、接點等，通過前端取放器3在移載時間之內，以該組影像擷取裝置41對待測物底面取像，透過前期比對確認是否進行下一階段的測試。於本實施例中，影像擷取裝置41的位置以設置在待測物的下方、並拍 攝待測物底面的位置較佳；也可視需求增設一組設置在待測物上方取像角度較佳位置的影像擷取裝置。目前在待測半封裝堆疊晶片91上的接點多達數百點，透過第一測試區4可以排除部分有問題的待測物。。

續之，當進行初步分析後，如圖二C至圖二F所示，該前端取放器3將待測半封裝堆疊晶片91移載至該轉運平台5之承載座52上，透過轉運平台5移動至測試機台後端之區域運載之待測半封裝堆疊晶片91由下壓治具組72吸附後直接下壓至第二測試區7之測試座731上，而測試座731係設於一實體板73上。

如圖二F所示，該第二測試區7之下壓桿71向下垂直方向作動進行壓迫，該下壓治具組72之複數個測試探點迫緊抵觸於該測試座731上的待測半封裝堆疊晶片91之電性接點，並於測試時使該下壓治具組72內部之該檢測晶片721、待測半封裝堆疊晶片91及測試座731電性相接形成一測試迴路，隨即開始進行實境測試。

測試完畢，如圖二G至圖二J所示，該下壓桿71上昇，該完測半封裝堆疊晶片92移至該轉運平台5上之另一個承載座51上，而該轉運平台5能夠再將完測半封裝堆疊晶片91移載至該機台前端之區域，使該前端取放器3由該轉運平台5上將完測半封裝堆疊晶片92移至該良品收料匣81；倘若完測半封裝堆疊晶片92品質未達到標準，則將完測半封裝堆疊晶片91移動至該次級品收料匣。

本發明之第二較佳實施例係應用於兩個測試裝置102,103以及一個測試座101搭配形成的測試區10，該兩個測試裝置102,103前端均連結內部具有一檢測晶片的下壓治具組，同樣向測試座101方向延伸出複數個測試 探點。如圖三所示，進料區140及測試後分類出料區150的配置、測試區與實體板之連接均大同小異，主要與第一實施例不同之處在於測試區10的側方分別增設了一組Y-Z軸向位移機構，其各自又有第一移載車111、第二移載車112搭配，使運送測試待測物95呈現不一樣的流程。

於一具體實施動作上，首先，X-Y取料機構130自供料匣140吸取待測物95後，將待測物95放置於第一移載車111(或第二移載車112亦同)，該第一移載車111透過滑軌120滑移至第一測試裝置102下方，由第一測試裝置102吸附待測物95後，透過Y-Z軸向位移機構帶動，第一測試裝置102先朝Y軸移位、同時間或些微差距的時間再以Z軸方向垂直向下，將待測物95迫緊於測試區10上的測試座101；此時第二測試裝置103將會自第二移載車112(或第一移載車111亦同)處吸附另一待測物95，等待第一次測試裝置102上的待測物95測試完畢後，待測物95會回放置第一移載車111而由X-Y取料機構130進行出料分類，同一時間第二測試裝置103也將透過Y-Z軸向位移機構帶動先朝Y軸移位、同時間或些微差距的時間再以Z軸方向垂直向下，將另一待測物95迫緊於測試區10上的測試座101。如此第一測試裝置102、第二測試裝置103以快速輪替、分工進行的方式取放待測物95於測試區10內、外，同樣可以達成逐一對待測物進行測試及分類工作。於實務上，第一測試裝置102及第二測試裝置103所吸附的待測物95可視吸嘴設計變化規格或數量等，皆為熟悉本項技藝人士所易於構思。

本發明所提供之一種半封裝堆疊晶片測試分類機台，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明讓半封裝堆疊晶片透過測試治具內部之檢測晶片與實體板上的測試座相接形成一測試迴路，進行測試。

2.本發明能夠於堆疊晶片封裝前對半堆疊晶片先以以影像分析將有外觀問題的晶片排除，以提高堆疊晶片的良率。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧供料匣

11‧‧‧料盤

2‧‧‧空匣

3‧‧‧前端取放器

4‧‧‧第一測試區

41‧‧‧測試臂

42‧‧‧測試座

5‧‧‧轉運平台

51‧‧‧承載座

52‧‧‧承載座

7‧‧‧第二測試區

71‧‧‧下壓桿

72‧‧‧下壓治具組

721‧‧‧檢測晶片

73‧‧‧實體板

731‧‧‧測試座

81‧‧‧良品收料匣

811‧‧‧料盤

82‧‧‧次級品收料匣

821‧‧‧料盤

91‧‧‧待測半封裝堆疊晶片

92‧‧‧完測半封裝堆疊晶片

93‧‧‧次級品之半封裝堆疊晶片

94‧‧‧空料盤

95‧‧‧待測物

10‧‧‧測試區

101‧‧‧測試座

102‧‧‧測試裝置

103‧‧‧測試裝置

111‧‧‧第一移載車

112‧‧‧第二移載車

120‧‧‧滑軌

130‧‧‧X-Y取料機構

140‧‧‧進料區

150‧‧‧出料區

圖一為本發明半封裝堆疊晶片測試分類機台之壓接機構圖；圖二A至圖二J為本發明半封裝堆疊晶片測試分類機台之第一實施測試運作示意圖；以及圖三為本發明半封裝堆疊晶片測試分類機台之第二實施部份架構示意圖。

1‧‧‧供料匣

11‧‧‧料盤

2‧‧‧空匣

3‧‧‧前端取放器

4‧‧‧第一測試區

41‧‧‧測試臂

5‧‧‧轉運平台

51‧‧‧承載座

52‧‧‧承載座

7‧‧‧第二測試區

71‧‧‧下壓桿

72‧‧‧下壓治具組

721‧‧‧檢測晶片

73‧‧‧實體板

731‧‧‧測試座

81‧‧‧良品收料匣

811‧‧‧料盤

82‧‧‧次級品收料匣

821‧‧‧料盤

91‧‧‧待測半封裝堆疊晶片

92‧‧‧完測半封裝堆疊晶片

93‧‧‧次級品之半封裝堆疊晶片

94‧‧‧空料盤

Claims (8)

1. 一種半封裝堆疊晶片測試分類機台，用以與至少一測試座搭配以形成至少一個可供待測半封裝堆疊晶片插置之測試區，包含：一供料匣，係設於該機台上，用以容納至少一承置有半封裝堆疊晶片之料盤；一測試裝置，係設於該機台上，前端連結一個內部具有一檢測晶片的測試治具，自該檢測晶片處電性導接並向該測試座方向延伸出複數個測試探點；一良品收料匣，係設於該機台上，並設有一料盤盛裝完測為良品之半封裝堆疊晶片；一次級品收料匣，係設於該機台上，並設有一料盤收置次級品之半封裝堆疊晶片；至少一移載裝置，係設於該機台上，並可於該供料匣、測試裝置及良品收料匣間取放移載待測/完測之半封裝堆疊晶片；以及其中，該測試座係設置於一實體板上，該實體板電性相接於該機台，供該待測半封裝堆疊晶片放置於該測試座內進行測試。
2. 如申請專利範圍第1 項所述之半封裝堆疊晶片測試分類機台，其中該機台上設置有一組的影像擷取裝置，用以辨識該待測半封裝堆疊晶片的外觀。
3. 如申請專利範圍第1 項所述之半封裝堆疊晶片測試分類機台，更包含至少一個於機台之前端設有可供承置空料盤之空匣。
4. 如申請專利範圍第1 項所述之半封裝堆疊晶片測試分類機台，其中該 移載裝置係包含一具有前端取放器及後端取放器之取放器模組及一轉運平台。
5. 如申請專利範圍第1 項所述之半封裝堆疊晶片測試分類機台，該實體板電性相接於該機台，並預先設定一組通訊協定於實體板與機台間，測試機台透過該組通訊協定逐一記載每一個待測物的測試結果。
6. 一種半封裝堆疊晶片測試分類機台，用以與至少兩個測試裝置與一測試座搭配形成可供待測半封裝堆疊晶片插置之測試區，包含：一供料匣，係設於該機台上，用以容納至少一承置有半封裝堆疊晶片之料盤；至少兩個測試裝置，係分別設於該測試區的兩側，該測試裝置之前端係連結內部具有一檢測晶片的測試治具，自該檢測晶片處電性導接並向該測試座方向延伸出複數個測試探點；至少兩組Y-Z軸向位移機構，係分別設於該測試區的兩側，該Y-Z軸向位移機構用以將該測試裝置能夠以Y方向及Z方向作動於該測試區之間；一良品收料匣，係設於該機台上，並設有一料盤盛裝完測為良品之半封裝堆疊晶片；一次級品收料匣，係設於該機台上，並設有料盤收置次級品之半封裝堆疊晶片；以及至少一組移載裝置，係設於該機台上，並可於該供料匣、測試裝置及良品收料匣間取放移載待測/完測之半封裝堆疊晶片。
7. 如申請專利範圍第6 項所述之半封裝堆疊晶片測試分類機台，其中該 組移載裝置係包含至少兩個X-Y取料機構、兩個移載車及兩個滑軌，該兩個移載車及兩個滑軌係分別設於該測試區的兩側。
8. 如申請專利範圍第6 項或第7 項所述之半封裝堆疊晶片測試分類機台，其中該測試座係設置於一實體板上，該實體板電性相接於該機台，供該待測半封裝堆疊晶片放置於該測試座內進行測試。