TWI484200B - 測試操作機與測試載具以及相關測試方法 - Google Patents

Description

測試操作機與測試載具以及相關測試方法

本發明有關於一種測試操作機，特別是一具複數個定位結構以定位積體電路晶片且並藉熱傳導調整積體電路晶片溫度之測試操作機。

用於積體電路晶片的測試操作機，係根據客戶或實際使用需求例如使用環境溫度等作測試，而輸出率(Throughput)常受限於測試操作機處理能力。參考第1圖，其中為一先前技術之轉塔式測試操作機(Turret Handler)10之示意圖，積體電路晶片(未顯示)由入口站I進入，之後隨轉盤之旋轉進入各工作站進行測試，舉例而言，當中工作站T1、T2、T3、T4可分別為進行不同功能測試之工作站(亦可為相同功能之測試)。測試完成後，合格的積體電路晶片可由工作站Pas進行包裝，不合格的積體電路晶片則由工作站Fai蒐集。此種操作機通常可具有二至四個測試工作站，若根據需求而增加測試工作站，雖可提高處理量，但機台尺寸與成本將成倍數急劇增加，且其能增加之測試工作站最高數目仍十分受限，最多僅可達十六個。此外，對於使用環境溫度之測試，一般包含常溫、高溫與低溫測試，而轉塔式測試操作機受限於架構使其溫度測試之範圍受到侷限，僅適合於常溫測試，例如攝氏零度以下的溫度環境須密封進行測試以防外來空氣導致結冰或結霜，或即使不是攝氏零度以下，於攝氏5-6度以下也會有因外來濕氣而結露的問題，因此在轉塔式測試操作機難以實現此種測試。並且，因積體電路晶片的取出/放置方式藉由吸嘴吸附，因此所能測試的晶片尺寸不能小於真空吸嘴所能吸附之最小面積。總之，轉塔式測試操作機具有輸出率低(測試數目有限)、硬體成本高、無法進行非常溫測試、以及晶片尺 寸受限的缺點。

參考第2圖，其中為另一先前技術之托盤式測試操作機(Pick & Place Handler)20之示意圖。其操作方式為將托盤內積體電路晶片IC置入封閉空間21內之一預溫區，在預溫區內提供工作氣體對準備測試的積體電路晶片IC預先加溫或降溫，之後取出積體電路晶片IC放入測試區進行測試，完成後再取出積體電路晶片IC放入托盤內。操作過程包含多個取出與放入的動作，一般此動作藉由真空吸嘴進行，故積體電路晶片IC尺寸不能小於真空吸嘴所能吸附之最小面積。托盤式測試操作機雖能進行常溫、高溫與低溫測試，但缺點是需要預溫區而另外耗費了空間。此外，進行非常溫測試時，托盤式測試操作機是使用氣體對預溫區進行加溫或降溫，其加溫與降溫速度緩慢，遇有故障時需要將整個封閉空間21回溫至常溫才可進行故障排除，而整個封閉空間21的緩慢回溫過程將大幅降低輸出率。此外，圖式中測試區舉例具有四組測試位置，所對應之吸附裝置也需要四個真空吸嘴，當測試位置增加時所需之尺寸、對應設備、與成本也大幅增加，且受限於真空吸嘴的設置與移動路徑，其能增加之測試位置最高數目仍十分受限，最多僅可達卅二個。總之，托盤式測試操作機具有硬體成本高、佔空間、輸出率低(測試數目有限)、非常溫測試之加溫與降溫速度緩慢、以及晶片尺寸受限的缺點。

參照第3圖，其中顯示另一先前技術之直下式測試操作機(Gravity Handler)30之示意圖。其中積體電路晶片IC藉由地心引力往下，進入軌道後到達測試區32，判斷良品與不良品後，藉由一往復機構33分別放置於良品區Pasb與不良品區Faib。其調整溫度方式為在預溫區31進行，也是使用氣體對預溫區進行加溫或降溫，積體電路晶片IC進入軌道同時加溫或降溫。此類直下式測試操作機與托盤式測試操作機的缺點相似，雖然減少了真空吸嘴的使用，但增加了軌道與往復機構33，所佔空間體積仍然相當大，且擴充性有限，若欲提高處理量，機台尺寸與成本也隨之倍增。此外，直下式測試操作機依然受限於積體電路晶片IC尺寸，尺寸小時在軌道內滑動摩擦例可能大於積體電路晶片IC本身重量，造成滑動不順，尺寸過大則可能不能容入軌道。此外，總之，直下式測試操作機與托盤式測試 操作機相似，同樣具有硬體成本高、佔空間、輸出率低(測試數目有限)、非常溫測試之加溫與降溫速度緩慢、以及晶片尺寸受限的缺點。

根據前述之先前技術測試操作機，目前有幾項缺點待解決：輸出率低、擴充性低、欲提高產量時操作機之成本隨之倍增、無法進行非常溫測試或非常溫測試之加溫與降溫速度緩慢、以及針對小尺寸晶片沒有穩定之解決對策。

本發明有關於一種測試操作機，以及其相關之測試載具以及相關測試方法。

就其中一個觀點，本發明提供一種測試操作機，係用於積體電路晶片之多種測試，例如包含多種溫度環境下的測試，該測試操作機包含：一空間；一可調溫裝置，設置於該空間內；一測試載具，具有複數個定位結構以分別容置該些積體電路晶片，該測試載具用以熱接觸於該可調溫裝置，其中，該可調溫裝置藉接觸方式熱傳導控制該測試載具上該些積體電路晶片之溫度；以及一測試治具，用以對該些積體電路晶片進行測試。一空間以及一測試載具。空間具有一乾燥狀態。測試載具係一高熱傳導材質所製作，其具有複數個定位結構以分別容置複數個積體電路晶片，測試載具設置且熱接觸於空間內一可調溫裝置上，而可調溫裝置藉熱傳導控制測試載具上積體電路晶片之溫度。

上述測試操作機中，該可調溫裝置可為一置具，該置具包含一連外溫控管線，且該測試載具放置於該可調溫裝置上，該可調溫裝置可移動該測試載具以進行定位。

在一種較佳實施型態中，積體電路晶片係嵌入、壓入、卡入、或吸入於該定位結構內，且該積體電路晶片之接腳面向上。

在一種較佳實施型態中，該測試治具上具有至少一個探針，且該測試操作機宜更包含一清潔墊，用以對探該針進行清潔。

在一種較佳實施型態中，測試操作機更包含一影像感測器，藉由影像辨識方式對該測試治具及/或該測試載具進行位置量測，並根據位置量測結果對測試治具與測試載具進行相對定位。

在一種較佳實施型態中，該測試載具以高熱傳導材質製作。該測試載具可呈晶圓形狀。

在一種較佳實施型態中，該空間可受控而具有一乾燥狀態。

就另一個觀點，本發明提供一種測試載具，供使用於測試操作機之一空間內，其中該測試操作機具有一可調溫裝置，該測試載具包含複數個定位結構，以分別容置複數個積體電路晶片，且該測試載具係以高熱傳導材質製作，藉由與該可調溫裝置接觸之熱傳導，以調整該些積體電路晶片之溫度。

就另一個觀點，本發明提供一種測試方法，用於積體電路晶片測試，該測試方法包含：提供一空間，在該空間內具有一可調溫裝置與一測試治具；提供一測試載具，其上具有複數個定位結構；將複數個積體電路晶片分別設置於該些定位結構內；將測試載具放置且熱接觸於於可調溫裝置上；以及藉由該測試治具依序對該些積體電路晶片進行測試。

在一種較佳實施型態中，該複數個積體電路晶片藉由該測試載具接受來自該可調溫裝置之熱傳導以調整溫度。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧轉塔式測試操作機

20‧‧‧托盤式測試操作機

21、41‧‧‧空間

30‧‧‧直下式測試操作機

31‧‧‧預溫區

32‧‧‧測試區

33‧‧‧往復機構

40‧‧‧測試操作機

42‧‧‧測試載具

422‧‧‧定位結構

43‧‧‧可調溫裝置

431‧‧‧溫控管線

44‧‧‧測試治具

441‧‧‧探針

45‧‧‧影像感測器

46‧‧‧清潔墊

461‧‧‧砂紙

48‧‧‧主控端

Fai、Pas、T1、T2、T3、T4‧‧‧工作站

Faib‧‧‧不良品區

I‧‧‧入口站

IC‧‧‧積體電路晶片

Pasb‧‧‧良品區

S1、S2、S3、S4‧‧‧步驟

Sn‧‧‧錫髒污

第1圖顯示一先前技術之測試操作機。

第2圖顯示另一先前技術之測試操作機。

第3圖顯示另一先前技術之測試操作機。

第4圖顯示本發明之測試操作機之示意圖。

第5圖顯示本發明之測試載具之示意圖。

第6A、6B圖顯示本發明之測試治具對積體電路晶片進行定位之示意圖。

第7A、7B圖顯示本發明之對於測試治具進行清潔之示意圖。

第8圖顯示本發明之測試方法之流程圖。

有關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一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各晶片之間之功能作用關係，至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。

第4圖顯示本發明之一測試操作機40，係用於積體電路晶片之多種測試，其包含一空間41、一測試載具42、一可調溫裝置43、一測試治具44。若測試操作機40需要進行非常溫測試，則空間41宜可具有一乾燥狀態，此因當進行攝氏5-6度以下之低溫測試，提供之乾燥狀態可避免測試載具42上積體電路晶片IC表面結露或結霜，若空間41內之空氣濕度稍高，積體電路晶片IC表面結露或結霜，可能導致電特性變化影響測試，故在此情況下空間41宜提供乾燥狀態以便利進行低溫測試。乾燥狀態可藉由壓縮空氣、液態氮，或其他乾燥空氣之方法而達成，而空間41可為密封、或非密封但以空氣牆的方式阻絕外界空氣流入。若進行高溫測試時，環境濕度條件則相對地較不嚴苛。若測試操作機40僅需要進行常溫測試，則空間41的密封度與濕度控制要求可相對更低。

測試載具42係一高熱傳導材質所製作，例如可為一金屬材質所製作，其例如但不限於可為類似晶圓的形狀，當然亦可為其他形狀。測試載具42上具有複數個定位結構(參照第5圖，符號422)以分別容置複數個積體電路晶片IC；定位結構的數目視測試治具44的尺寸與受測的積體 電路晶片IC尺寸而定，例如可為數百或上千個。測試載具42設置且熱接觸於可調溫裝置43上，可調溫裝置43藉接觸方式熱傳導控制測試載具42之溫度，進而控制測試載具42上積體電路晶片IC之溫度，以符合測試所需。參閱第4、5圖，定位結構422例如為一凹孔，然實施時亦可為其他種類之結構，端視測試、放置取出、熱傳導之需求而定，此外定位結構422也不限於第5圖中方形結構，可依測試、放置取出、熱傳之需求改變設計，例如方形之四邊中間段加寬以方便取出等。一實施例中，可藉由一彈性工具將積體電路晶片IC壓入複數個定位結構422中以達到固定位置與熱接觸於測試載具42，然而實施時不限於此，也可且藉由嵌入、卡入、或吸入等方式將積體電路晶片IC固定於複數個定位結構422中。在一實施例中，積體電路晶片IC可在離線(off-line)狀態下先固定於複數個定位結構422中，再進行測試，如此可不影響測試操作機40的輸出率。

第4圖所顯示之可調溫裝置43可例如為晶片測試機台內之一置具，此置具一方面可承置測試載具42、並於需要與測試治具44進行相對定位時移動測試載具42(置具可包含或連接於一移動動力裝置，未示出)，另方面包含一連於外部的溫控管線431，而此溫控管線內部包含流動之熱傳導工作液體，用以控制溫度，達成升溫/降溫效果。然而，實施時可不受限於此，可調溫裝置43亦可僅具調溫作用而不具有承置的作用，例如測試載具42以其他方式承置。本實施例不需如先前技術當進行非常溫測試時需獨立空間進行預熱/預冷，可在同一空間內與同樣的積體電路晶片IC位置上進行多種溫度測試，因此可減少先前技術中重複取出/置入之動作所導致之故障，也減少人工排除的需求，故可增加機台輸出率。再者，因使用接觸熱傳導的效率較氣體熱對流高出許多，故本實施例之升降溫效率也較先前技術快許多。並且，積體電路晶片IC測試之數量僅依定位結構之數量而定，非如先前技術中會受限於機台大小、真空吸嘴之數量、或軌道數量等複雜因素，同時可測試的積體電路晶片數目幾乎不受限制，輸出率極高。舉例而言，在測試載具42上一次可容納的受測晶片數目可達數百顆，遠高於先前技術之任何一種測試操作機。此外，針對不同尺寸的積體電路晶片IC，本發明僅需設計不同的測試載具42，而不需要如先前技術般需要更改 轉盤或軌道、因此本發明具有較佳的擴充性。以上顯示，本發明之測試操作機40較先前技術無論成本、結構複雜度、以及操作便利上都容易許多，除此之外，在空間41、測試載具42、可調溫裝置43的尺寸設計上，可設法使其與現有半導體設備相同，如此則某些零件可共用，而包圍空間41的外殼可為過時的半導體製程機台，如此可節省成本。

測試操作機40中又可包含一測試治具44，此測試治具44包含探針441以對積體電路晶片IC進行各樣測試，且測試治具44可包含或連接於一移動動力裝置(未示出)，以於需要與測試載具42進行相對定位時移動測試治具44。積體電路晶片IC放置於測試載具42上時，其接腳面向宜朝上，其目的為方便測試治具44上探針441對積體電路晶片IC依序進行各樣測試，測試可為平行或序列方式。傳統之測試治具之定位方式為透過基準點校正，其缺點為當測試之數量增多時，各別位置之狀況難以完全掌握，例如生產過程中各別尺寸差異、或長期使用所造成磨損等，皆會影響定位之精準度。在一較佳實施例中，本發明所提供之測試治具44定位方式宜為影像辨識，可依各別積體電路晶片IC定位狀況即時調整位置進行測試，故障的人工排除需求也可藉此降低。影像辨識之方式可參考第6A、6B圖，第6A圖顯示其中一種影像辨識方式，藉由影像感測器45分別對測試治具44(探針441)及/或測試載具42(積體電路晶片IC腳位)進行位置量測，取得相對位置後，根據該資訊移動測試治具44或測試載具42(亦即移動測試載具42之置具，例如移動可調溫裝置43)以使探針441正對於積體電路晶片IC腳位，然後探針441接觸積體電路晶片IC腳位後開始測試。在一實施例中，可根據影像感測器45取得的位置資訊直接反饋控制測試治具44或測試載具42的相對移動(如圖所示)；在另一實施例中，影像感測器45可將取得的位置資訊傳送到一個主控端48(例如可位於空間41的外部)，予以放大顯示並提供人為監控的功能。

此外，當探針441持續進行感測，可能會沾黏到腳位上的髒污，例如第7A圖中所顯示之錫髒污Sn等，第7B圖中顯示探針441可藉由一清潔墊46進行清潔，清潔墊46可藉由例如上下左右移動等方式來清潔腳位上的髒污，而清潔墊46上也可視需要而加一砂紙(emery paper)461 以加強清潔效果。清潔墊46例如可設置在空間41內的合適位置(例如角落)，如此有需要時，探針441可在空間41內直接藉由清潔墊46進行清潔，如此在髒污即可不需停機人工排除及維修，亦可減少因髒污造成故障或測試錯誤之機會。

參考第4圖，根據另一觀點，本發明提供一種測試載具42，係設置於一測試操作機40之一空間41內，測試操作機可用於包含多重溫度環境測試之積體電路晶片測試，而空間41宜具有一乾燥狀態，測試載具42宜具有晶圓的形狀並包含複數個定位結構422，以分別容置複數個積體電路晶片IC，並藉由測試載具42接受來自一可調溫裝置43之熱傳導以調整積體電路晶片IC之溫度。積體電路晶片IC可藉由嵌入、壓入、卡入、或吸入方式固定於定位結構422內，且積體電路晶片IC之接腳面向上，以方便測試。其中測試載具42可為一金屬載具。關於實施之詳細描述，請參照前述實施例之說明，於此不詳述。

參考第4、5、8圖，其中顯示本發明提供之一種測試方法以及其中相關之晶片關係，此方法用於積體電路晶片測試，其中包含多重溫度環境測試，該測試方法包含：提供一可調濕度空間41(步驟S1)，以符合例如低溫測試之乾燥環境需求，且該可調濕度空間41內具有一可調溫裝置43與一測試治具44；提供一測試載具42，此測試載具42宜具有高熱傳導性，其上具有複數個定位結構422(步驟S2)；將複數個積體電路晶片IC分別設置於定位結構422內(步驟S3)；將測試載具42放置且熱接觸於於可調溫裝置43上(步驟S4)，如此積體電路晶片IC可藉由高熱傳測試載具42接受來自可調溫裝置43之高熱傳以調整溫度，以符合多種溫度測試之需求；以及藉由一測試治具44依序對積體電路晶片IC進行測試(步驟S5)。

參考第6A、6B圖，在一實施例中，藉由測試治具44依序對積體電路晶片IC進行測試(步驟S5)之步驟又可包含：藉由影像感測器45分別感測測試治具44之探針441以及積體電路晶片IC之腳位，以獲得探針441與腳位之相對位置；根據前述之相對位置，進行探針441與腳位之對位，以獲得正確的測試位置。其他關於本發明之測試方法之詳細內容，可參照前述實施例之說明。

與先前技術相比，本發明具有下列之優點：1.提供各種尺寸例如小尺寸積體電路晶片之解決對策。2.輸出率高，單批測試的積體電路晶片數目遠超過先前技術。3.擴充性佳，欲提高產量或是改變測試的積體電路晶片種類時，測試操作機僅需更改局部設計，即更改測試載具之設計，成本增加有限。4.降低故障排除需求。5.不需要預溫/預冷室，減少空間需求。6.提供低溫環境溫度測試之解決對策，並降低不同溫度環境間切換所需時間，提高環境溫度測試之效率。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。本發明之基本型態，不必須包括說明書中所述之所有特點，例如本發明不必須以影像辨識方式進行定位，而空間41不必須密封。對於熟悉本技術者，當可在本發明精神內，立即思及各種等效變化。舉例而言，測試方法中步驟S1與步驟S2可互換等。又例如，可調溫裝置並非侷限於具導熱或導冷流體之管線，其他如高熱傳效果之材質也可應用於此。再例如，雖然不需要預溫/預冷室是本發明的優點，但本發明並不排除可以設置預溫/預冷室。故凡依本發明之概念與精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

40‧‧‧測試操作機

41‧‧‧空間

42‧‧‧測試載具

43‧‧‧可調溫裝置

431‧‧‧溫控管線

44‧‧‧測試治具

441‧‧‧探針

IC‧‧‧積體電路晶片

Claims (15)

1. 一種測試操作機，用於積體電路晶片之測試，該測試操作機包含：一空間；一可調溫裝置，設置於該空間內；一測試載具，具有複數個定位結構以分別容置該些積體電路晶片，該測試載具用以熱接觸於該可調溫裝置，其中，該可調溫裝置藉一高熱傳導材質以接觸方式熱傳導控制該測試載具上該些積體電路晶片之溫度；以及一測試治具，用以對該些積體電路晶片進行測試；其中，該可調溫裝置包含一連外溫控管線，且該測試載具放置於該可調溫裝置上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之測試操作機，其中該可調溫裝置可移動該測試載具以進行定位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之測試操作機，積體電路晶片係嵌入、壓入、卡入、或吸入於該定位結構內，且該積體電路晶片之接腳面向上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之測試操作機，其中該測試治具上具有至少一個探針，且該測試操作機更包含一清潔墊，用以對該探針進行清潔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之測試操作機，更包含一影像感測器，藉由影像辨識方式對該測試治具及/或該測試載具進行位置量測，並根據位置量測結果對測試治具與測試載具進行相對定位。
6. 如申請專利範圍第1項所述之測試操作機，其中該測試載具呈晶圓形狀。
7. 如申請專利範圍第1項所述之測試操作機，其中該空間可受控而具有一乾燥狀態。
8. 一種測試載具，供使用於測試操作機之一空間內，其中該測試操作 機具有一可調溫裝置，該測試載具包含複數個定位結構，以分別容置複數個積體電路晶片，且該測試載具係以高熱傳導材質製作，藉由一連外溫控管線以調整該測試載具之溫度，以及該測試載具與該可調溫裝置接觸之熱傳導，以調整該些積體電路晶片之溫度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之測試載具，其呈晶圓形狀。
10. 如申請專利範圍第8項所述之測試載具，其中該測試載具係一金屬載具。
11. 一種測試方法，用於積體電路晶片測試，該測試方法包含：提供一空間，在該空間內具有一可調溫裝置與一測試治具；提供一測試載具，其上具有複數個定位結構；將複數個積體電路晶片分別設置於該些定位結構內；將測試載具放置且熱接觸於於可調溫裝置上；以及藉由該測試治具依序對該些積體電路晶片進行測試。
12. 如申請專利範圍第11項所述之測試方法，其中該複數個積體電路晶片藉由該測試載具接受來自該可調溫裝置之熱傳導以調整溫度。
13. 如申請專利範圍第11項所述之測試方法，其中該空間可受控而具有一乾燥狀態。
14. 如申請專利範圍第11項所述之測試方法，其中該測試治具上具有至少一個探針，且該測試方法更包含：在該空間內提供一清潔墊，以及以該清潔墊清潔該探針。
15. 如申請專利範圍第11項所述之測試方法，其中該測試治具上具有至少一個探針，且該藉由一測試治具依序對該些積體電路晶片進行測試之步驟包含：藉由至少一影像感測器分別感測該測試治具之探針以及至少一個積體電路晶片，以獲得該探針與該積體電路晶片之相對位置；以及根據該相對位置，進行該探針與該積體電路晶片之相對定位。