TWI480561B - 測試組件 - Google Patents

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Description

測試組件
本發明是有關於一種測試組件(test assembly)，且特別是有關於一種用於測試一半導體元件(semiconductor device)的測試組件。
圖1繪示習知之一種測試組件的示意圖。請參考圖1，習知之測試組件100適於測試一半導體元件10(例如為一晶圓)。測試組件100包括一主電路板(main circuit board)110、一空間轉換器(space transformer)120、多個焊球(solder ball)130、多個測試探針(test probe)140與一底部填膠(underfill)150。空間轉換器120配置於主電路板110上。這些焊球130配置於主電路板110與空間轉換器120之間，且空間轉換器120藉由這些焊球130而電性連接至主電路板110。這些測試探針140配置於空間轉換器120之相對於這些焊球130的另一側，且電性連接至空間轉換器120。
底部填膠150填充於主電路板110與空間轉換器120之間並包覆這些焊球130。底部填膠150可以降低這些焊球130之連接處的疲勞熱應力，使得主電路板110與空間轉換器120和這些焊球130的焊接點的可靠度得以提高。
當測試組件100進行測試半導體元件10時，放置於一臺座(stage)(未繪示)的半導體元件10會以特定的壓力往上頂靠與撞擊這些測 試探針140。此時，底部填膠150與這些焊球130也會受到上述壓力的作用。然而在長時間的受壓與撞擊下，底部填膠150並無法完全保護這些焊球130以維持主電路板110與空間轉換器120的良好電性連接。所以習知之測試組件100中的這些焊球130經過長時間使用後會發生裂縫甚至斷裂，而導致主電路板110與空間轉換器120之間的電性連接關係不佳。
此外，在發生上述電性連接關係不佳的情況後，使用者想要將這些焊球130卸除重置也會因為底部填膠150的存在所導致的沾黏現象(adhesion)而不易進行。
本發明提出一種測試組件，其可改善測試中主電路板與空間轉換器之間的電性連接件(electrical connection element)受壓而容易產生缺陷的問題。
本發明提出一種測試組件，其主電路板與空間轉換器之間的電性連接件的卸除重置因無上述底部填膠之沾黏而較為簡單。
本發明提供一種測試組件，適於測試一半導體元件。測試組件包括一主電路板、一空間轉換器、多個電性連接件、一中介加強件(intermediary stiffener)與多個測試探針。空間轉換器配置於主電路板上且具有彼此相對之一第一表面與一第二表面。空間轉換器的第一表面面向主電路板。這些電性連接件配置於主電路板與空間轉換器的第一表面之間，且空間轉換器藉由這些電性連接件而電性連接至主電路板。中介加強件配置於主電路板與空間轉換器的第一表面之間。中介加強件具有多個容置貫穿孔(accommodating through hole)，且各個電性連接件位於這些容置貫穿 孔之一內。這些測試探針配置於空間轉換器的第二表面且電性連接至空間轉換器。
在本發明之一實施例中，上述中介加強件的抗壓強度(compressive strength)優於各個電性連接件的抗壓強度。
在本發明之一實施例中，上述中介加強件為一可拆卸式元件(detachable element)。
在本發明之一實施例中，上述這些電性連接件是以陣列的方式配置於主電路板與第一表面之間，且這些電性連接件是以一對一的對應關係位於這些容置貫穿孔內。
在本發明之一實施例中，上述測試組件更包括一探針頭(probe head)，且這些測試探針穿過探針頭。
在本發明之一實施例中，上述中介加強件更包括一主體(main body)與一外框(outer frame)。主體配置於主電路板與第一表面之間。這些容置貫穿孔貫穿主體。外框與主體連接且配置於探針頭與主電路板之間。
在本發明之一實施例中，上述測試組件更包括一保持件(holding element)，配置於主電路板上。保持件施壓於探針頭，以維持探針頭、空間轉換器、中介加強件與主電路板之間的位置關係。
在本發明之一實施例中，上述測試組件更包括一主加強件 (main stiffener)，配置於主電路板上。主加強件與中介加強件分別位於主電路板的相對兩側。
在本發明之一實施例中，上述中介加強件的材質為陶瓷或塑膠。
在本發明之一實施例中，上述各個測試探針為一垂直式測試探針(vertical type probe)或任何形式之探針。
當測試組件進行測試半導體元件時，中介加強件可承受半導體元件頂靠與撞擊這些測試探針所產生的壓力的絕大部分，使得這些電性連接件僅需來承受此壓力的較少部分。因此，與習知技術相較，本發明實施例之測試組件的這些電性連接件經過長時間使用後較不易發生缺陷，使得主電路板與空間轉換器之間的仍可維持良好電性連接關係。
參考以下說明及隨附申請專利範圍或利用如下文所提之本發明的實施方式，即可更加明瞭本發明的這些特色及優點。
10、20‧‧‧半導體元件
100、200、400‧‧‧測試組件
110、210、410‧‧‧主電路板
120、220、420‧‧‧空間轉換器
130‧‧‧焊球
140、240、440‧‧‧測試探針
150‧‧‧底部填膠
222、224‧‧‧表面
230‧‧‧電性連接件
250、350、450‧‧‧中介加強件
252、352‧‧‧容置貫穿孔
254、454‧‧‧主體
260‧‧‧主加強件
270、470‧‧‧固定件
456‧‧‧外框
480‧‧‧探針頭
490‧‧‧保持件
圖1繪示習知之一種測試組件的示意圖。
圖2A繪示本發明第一實施例之一種測試組件的示意圖。
圖2B繪示圖2A之中介加強件的俯視示意圖。
圖3繪示第二實施例之一種中介加強件的俯視示意圖。
圖4A繪示本發明第三實施例之一種測試組件的示意圖。
圖4B繪示圖4A之中介加強件的俯視示意圖。
 【第一實施例】
圖2A繪示本發明第一實施例之一種測試組件的示意圖。請參考圖2A，第一實施例之測試組件200，適於測試一半導體元件20，例如為一晶圓。測試組件200包括一主電路板210、一空間轉換器220、多個電性連接件230、多個測試探針240與一中介加強件250。空間轉換器220配置於主電路板210上且具有彼此相對之一第一表面222與一第二表面224。空間轉換器220的第一表面222面向主電路板210。各個電性連接件230例如為一焊球，其材料包括錫。這些電性連接件230配置於主電路板210與空間轉換器220的第一表面222之間。空間轉換器220藉由這些電性連接件230而電性連接至主電路板210。詳言之，空間轉換器220之配置於第一表面222的多個電性接墊(electrical pad)(未繪示)的其中之一藉由這些電性連接件230的其中之一而電性連接至主電路板210的多個電性接墊(未繪示)的其中之一。此外，空間轉換器220內部具有線路而可視為一基板(substrate)。
這些測試探針240配置於空間轉換器220的第二表面224且電性連接至空間轉換器220。本實施例中，各個測試探針240例如為一垂直式測試探針，其例如為一彎樑探針(buckling beam)。各個測試探針240除了為垂直式測試探針之外，也可為其他任何形式之探針，但是並未以圖面繪示。
圖2B繪示圖2A之中介加強件的俯視示意圖。請參考圖2A與圖2B，中介加強件250配置於主電路板210與空間轉換器220的第一表面222之間。中介加強件250包括多個容置貫穿孔252與一主體254。這些容置貫穿孔252貫穿主體254。此外，中介加強件250為任何不導電的材質，例如陶瓷或塑膠。在本實施例中，中介加強件250並未黏接主電路板210與空間轉換 器220，而為一可拆卸式元件。
各個電性連接件230位於這些容置貫穿孔252的其中之一內。中介加強件250的抗壓強度可優於各個電性連接件230的抗壓強度。本實施例中，這些電性連接件230例如是以陣列的方式配置於主電路板210與空間轉換器220的第一表面222之間，且這些電性連接件230例如是以一對一的對應關係位於這些容置貫穿孔252內。
在本實施例中，測試組件更包括一主加強件260與多個固定件(fastener)270。各個固定件270例如為一螺栓，主加強件260藉由這些固定件270而固定地配置於主電路板210上。主加強件260用以補強主電路板210的結構強度。主加強件260與中介加強件250分別位於主電路板210的相對兩側。
當測試組件200進行測試半導體元件20時，放置於一臺座(未繪示)的半導體元件20會以特定的壓力往上頂靠與撞擊這些測試探針240。此時，中介加強件250與這些電性連接件230也會受到上述壓力的作用。然而，中介加強件250具有足夠的抗壓強度以承受上述壓力的絕大部分，使得這些電性連接件230僅需來承受此壓力的較少部分。因此，與習知技術相較，本實施例之測試組件200的這些電性連接件230經過長時間使用後較不易發生裂縫甚至斷裂，使得主電路板210與空間轉換器220之間的仍可維持良好電性連接關係。
在經過更長時間使用後，即使這些電性連接件230仍不可避免地產生缺陷而影響主電路板210與空間轉換器220的電性連接關係，然而，由於中介加強件250可為可拆卸元件，所以在主電路板210與空間轉換 器220分離後，中介加強件250可拆離，進而將這些電性連接件230熔化卸除再重置。因此，與習知技術相較，本實施例之測試組件200的這些電性連接件230的卸除重置的過程較為簡單。
【第二實施例】
圖3繪示第二實施例之一種中介加強件的俯視示意圖。請參考圖2A、圖2B與圖3，本實施例之中介加強件350的各個容置貫穿孔352的尺寸不同於第一實施例之中介加強件250的各個容置貫穿孔252的尺寸。本實施例之中介加強件350可取代第一實施例之中介加強件250，使得這些電性連接件230的其中至少兩個可位於這些容置貫穿孔352的其中之一內。
【第三實施例】
圖4A繪示本發明第三實施例之一種測試組件的示意圖。圖4B繪示圖4A之中介加強件的俯視示意圖。請參考圖2A、圖4A與圖4B，第三實施例之測試組件400與第一實施例之測試組件200的不同之處在於，測試組件400更包括一探針頭480與一保持件490，且測試組件400之中介加強件450更包括一外框456。
中介加強件450的外框456與主體454連接，且外框456配置於探針頭480與主電路板410之間。在本實施例中，各個測試探針440例如為一垂直式測試探針，其例如為一彈簧探針(pogo pin)。各個測試探針440穿過探針頭480而電性連接至空間轉換器420。保持件490藉由這些固定件470而配置於主電路板410上。保持件490施壓於探針頭480，以維持探針頭480、空間轉換器420、中介加強件450與主電路板410之間的位置關係。
本發明之上述實施例的測試組件具有以下其中之一或其他 的優點。當測試組件進行測試半導體元件時，中介加強件可承受半導體元件頂靠與撞擊這些測試探針所產生的壓力的絕大部分，使得這些電性連接件僅需來承受此壓力的較少部分。因此，與習知技術相較，本發明實施例之測試組件的這些電性連接件經過長時間使用後較不易發生缺陷，使得主電路板與空間轉換器之間的仍可維持良好電性連接關係。
此外，在經過更長時間使用後，即使這些電性連接件仍不可避免地產生缺陷，然而由於中介加強件可為可拆卸元件，所以在主電路板與空間轉換器分離後，中介加強件可拆離，進而將這些電性連接件熔化卸除再重置。因此，與習知技術相較，本發明實施例之測試組件的這些電性連接件的卸除重置的過程較為簡單。
在不脫離本發明精神或必要特性的情況下，可以其他特定形式來體現本發明。應將所述具體實施例各方面僅視為解說性而非限制性。因此，本發明的範疇如隨附申請專利範圍所示而非如前述說明所示。所有落在申請專利範圍之等效意義及範圍內的變更應視為落在申請專利範圍的範疇內。
20‧‧‧半導體元件
200‧‧‧測試組件
210‧‧‧主電路板
220‧‧‧空間轉換器
240‧‧‧測試探針
222、224‧‧‧表面
230‧‧‧電性連接件
250‧‧‧中介加強件
252‧‧‧容置貫穿孔
254‧‧‧主體
260‧‧‧主加強件
270‧‧‧固定件

Claims (10)

  1. 一種測試組件，適於測試一半導體元件，包括：一主電路板；一空間轉換器，配置於該主電路板上且具有彼此相對之一第一表面與一第二表面，其中該第一表面面向該主電路板；多個電性連接件，配置於該主電路板與該第一表面之間，其中該空間轉換器藉由該些電性連接件而電性連接至該主電路板；一中介加強件，支撐於該主電路板與該第一表面之間，其中該中介加強件具有多個容置貫穿孔，且各該電性連接件位於該些容置貫穿孔之一內，並且該中介加強件的抗壓強度優於各該電性連接件的抗壓強度；多個測試探針，配置於該第二表面且電性連接至該空間轉換器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之測試組件，其中該中介加強件接觸該主電路板與該第一表面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之測試組件，其中該中介加強件為一可拆卸式元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之測試組件，其中該些電性連接件是以陣列的方式配置於該主電路板與該第一表面之間，且該些電性連接件是以一對一的對應關係位於該些容置貫穿孔內。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之測試組件，更包括一探針頭，其中該些測試探針穿過該探針頭。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之測試組件，其中該中介加強件更包括一主體與一外框，其中該主體配置於該主電路板與該第一表面之間，該些容置貫穿孔貫穿該主體，並且該外框與該主體連接且配置於該探針頭與該主電路板之間。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之測試組件，更包括一保持件，配置於該主電路板上，並施壓於該探針頭，以維持該探針頭、該空間轉換器、該中介加強件與該主電路板之間的位置關係。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之測試組件，其中該中介加強件的材質為不導電材質。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之測試組件，其中該中介加強件的材質為陶瓷或塑膠。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之測試組件，其中各該電性連接件為一焊球。
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