TWI548876B - 半導體元件測試裝置及其測試設備 - Google Patents

Description

半導體元件測試裝置及其測試設備

本發明係關於一種半導體元件測試裝置及其測試設備，尤指一種適用於半導體元件探針壓測之測試裝置及其測試設備。

在習知技術中，封裝後之半導體元件，例如透過層疊封裝技術(Package on Package,POP)進行封裝之半導體元件，需經過電性測試篩檢分類確保符合規格後，才能最終進行出貨，其中，習知技術係透過一種壓合式晶片測試座進行測試作業，其結構主要分為上測試座及下測試座，上測試座包括有上部探針以及一固定基座，通常以一吸嘴頭真空吸附半導體元件至基座之凹槽內，使得半導體元件直接貼附於吸嘴頭，且所述上部探針與半導體元件上表面之接點直接相連接。此外，在下測試座部分，通常係為一承載座並設置有一晶片槽，用以接觸該半導體元件之下表面之接點。

然而，在習知技術中，當吸嘴頭吸取半導體元 件時，並非每次都能一次準確到位，因此若上部探針裸露於基座中，則容易在未精準對位下造成半導體元件破壞受損，在壓測作業中缺乏一種校準及緩衝機制，因而在測試流程中常會出現異常狀況。

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測試裝置及其測試設備，係可控制浮動容置座之移動行程，有效隱藏或露出上部探針，使得半導體元件測試的裝載過程中，利用彈性體所提供之緩衝彈力，提供更好的保護機制，藉以吸收壓測過程中的衝擊應力，有效防止測試異常狀況產生。

為達成上述目的，本發明之半導體元件測試裝置主要包括有一上測試座及一下測試座，分別提供半導體元件上、下表面各接點之測試環境。上測試座固設於一上治具，包括有複數上部探針、一基座、一浮動容置座以及夾設於基座與浮動容置座間之至少一彈性體。下測試座固設於一下治具，包括有複數下部探針、一校準座及一晶片槽。

藉由上述設計，在半導體元件之壓測作業中， 當上測試座向下壓入至下測試座，至少一彈性體遭壓縮，促使每一上部探針由浮動容置座之每一探針口中露出，藉以電性測試一半導體元件。藉此，唯有當半導體元件確實平整置於上、下測試座之間，且施加一壓合作用力時，上部探針方能露出並與半導體元件之表面接點接觸，進行檢測作業。

反之，在壓測作業前或壓測作業後，上測試座未壓入至下測試座，至少一彈性體未遭壓縮，使得每一上部探針係隱藏於浮動容置座之每一探針口之內。藉此，在一般狀態下，上部探針皆隱藏在每一探針口內，就算半導體元件已貼附於浮動容置座上，若彈性體尚未受到壓縮，該每一上部探針並不會露出於探針口與接點接觸。藉此，在晶片檢測之前置作業中具備高度的保護效果，有效防止測試異常狀況產生。

上述上治具可具有一吸嘴頭，其穿過基座中央之一通孔。藉此，半導體元件係利用吸嘴頭內部所提供之一真空吸附力量，將其貼附於浮動容置座上，使得該半導體元件尚未放置於下測試座前，得以吸附承載於上測試座上，方便使用者操作及取附半導體元件。

上述彈性體可為橡膠材質之條狀物，係容置於基座表面之複數填充槽內，且不限制該等填充槽之設置方式，可為直線或彎曲槽體，但在各方位須為對稱排列，使得每一彈性體產生相同的形變量，該每一上部探針方能順利從探針口中露出。

上述浮動容置座可具有複數止擋部，其係為複數凸起邊框。藉此，當上測試座壓入至下測試座時，可提供足夠之強度，避免浮動容置座之周緣毀損，以及可使半導體元件免於直接碰撞下測試座。

基座之一外框係匹配嵌合校準座之凹槽。藉此，使上測試座能精準與下測試座對位連接，達到一次定位的功效。

本發明另包括一種半導體元件測試設備，係設置於一分類機上，主要包括有：一測試頭、一上治具、一上測試座、一承載台、一下治具及一下測試座。上治具係以至少一扣環卡扣測試頭，上測試座固設於上治具，包括有複數上部探針、一基座、一浮動容置座以及夾設於基座與浮動容置座間之至少一彈性體。固接於下測試座之下治具係設置於承載台上，包括有複數下部探針、一校準座及一晶片槽。藉此，建構出一種適用於分類機之半導體元件測試設備，具有完整的結構特徵，可同時進行輸送、分類、測試、挑揀之一系列自動化流程，提供使用者更完善、更精確之半導體元件測試設備。

藉由上述設計，在半導體元件之壓測作業中，當上測試座向下壓入至下測試座，至少一彈性體遭壓縮，促使每一上部探針由浮動容置座之每一探針口中露出，藉以電性測試一半導體元件。藉此，唯有當半導體元件確實平整置於上、下測試座之間，且施加一壓合作用力時，上 部探針方能露出並與半導體元件之表面接點接觸，進行檢測作業。

反之，在壓測作業前或壓測作業後，上測試座未壓入至下測試座，至少一彈性體未遭壓縮，使得每一上部探針係隱藏於浮動容置座之每一探針口之內。藉此，在一般狀態下，上部探針皆隱藏在每一探針口內，就算半導體元件已貼附於浮動容置座上，若彈性體尚未受到壓縮，該每一上部探針並不會露出於探針口與接點接觸。藉此，在晶片檢測之前置作業中具備高度的保護效果，有效防止測試異常狀況產生。

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。

1‧‧‧半導體元件測試裝置

10‧‧‧半導體元件

101‧‧‧接點

2‧‧‧上測試座

20‧‧‧上治具

201‧‧‧二扣環

21‧‧‧上部探針

22‧‧‧基座

221‧‧‧通孔

222‧‧‧填充槽

223‧‧‧探針口

224‧‧‧外框

23‧‧‧彈性體

24‧‧‧浮動容置座

241‧‧‧止擋部

242‧‧‧探針口

25‧‧‧吸嘴頭

26‧‧‧鎖附件

27‧‧‧墊片

3‧‧‧下測試座

30‧‧‧下治具

31‧‧‧下部探針

32‧‧‧晶片槽

33‧‧‧校準座

331‧‧‧凹槽

4‧‧‧半導體元件測試設備

41‧‧‧測試頭

42‧‧‧承載台

43‧‧‧支架體

44‧‧‧滑槽

5‧‧‧分類機

51‧‧‧輸送載具

52‧‧‧滑軌

53‧‧‧承載盤

圖1係本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之立體圖。

圖2係本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之上測試座之分解圖。

圖3係本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之下測試座之分解圖。

圖4係本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之未壓合狀態A-A剖視圖。

圖5係本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之壓合狀態A-A剖視圖。

圖6係本發明一較佳實施例之半導體元件測試設備之立體參考圖。

圖7係本發明一較佳實施例之半導體元件測試設備之立體放大圖。

請參閱圖1至圖3，本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之立體圖、上測試座之分解圖以及下測試座之分解圖。圖1出示一種半導體元件測試裝置1，包括有一上測試座2及一下測試座3。

首先，針對本發明半導體元件測試裝置之上測試座2進行說明，請同時對照圖1及圖2，本發明固設於一上治具20之上測試座2之結構排列方式依序為：複數上部探針21、一基座22、複數彈性體23以及一浮動容置座24。複數上部探針21係對應穿設於基座22之每一探針口223，該基座22除了具有「口」字型的探針口223環狀排列於基座22中之外，基座22中央另具有一通孔221，係留作為擺放吸嘴頭25之穿透孔。此外，在基座22之上表面上還具有四填充槽222，該等填充槽222係為對稱排列，其具有各自之容置空間係用來存放彈性體23，基座22另定義出一外框224結構，在本實施例中係為具導角之方形結構，可用以提高定位精度，該一次定位效果將會在內文後段配合下測試 座詳加描述。

接著，將上述彈性體23配合填充槽222之形狀置入其中，在本實施例中係對應上述填充槽222而填入彎狀彈性體23，且為橡膠材質之條狀物，具有壓縮彈性及可恢復性，雖不限制該每一填充槽222及彈性體23之設置方式，但在各方位須為對稱排列，使得每一彈性體23在壓縮方向上產生相同的形變量，該每一上部探針21方能順利從浮動容置座24之探針口242中露出。

填充完彈性體23之後，將浮動容置座24放置於該基座22之對應凹槽中，其同樣包括有「口」字型的探針口223環狀排列於浮動容置座24上，此技術特徵類似有啟動閘門的功用，可掌控上部探針21之位置狀態，提供一種更完善之保護機制。另外，上述浮動容置座24於上表面具有複數止擋部241，其係為複數凸起邊框。藉此，當上測試座2壓入至下測試座3時，可提供足夠之強度，避免浮動容置座24之周緣毀損，以及可使半導體元件免於直接碰撞下測試座3。最後，利用複數鎖附件26及墊片27，將基座22、複數彈性體23及浮動容置座24固定為單一結構體，以上係為上測試座2之結構分解概況。

另一方面，針對本發明半導體元件測試裝置1之下測試座3進行說明，請同時對照圖1及圖3，下測試座3如圖所示包括有複數下部探針31、一晶片槽32及一校準座33，上述下部探針31係對應穿入每一晶片槽32。其中，固定式之下測試座3係鎖固於一下治具30。因此，下測試 座3係為傳統固定式之探針插槽，僅用以裝載及連接半導體元件，在本實施例中並未設置有浮動機構。

此外，校準座33具有一凹槽331設計，係用以與基座22之一外框224匹配嵌合。藉此，當進行壓測作業時，可方便使用者能精準地將上測試座2與下測試座3對位連接，達到一次定位的功效。

請參閱圖4及圖5，係本發明一較佳實施例之半導體元件測試裝置之未壓合狀態A-A剖視圖及壓合狀態A-A剖視圖。如圖4所示，在壓測作業前或壓測作業後，上測試座2未壓入至下測試座3，在基座22與浮動容置座24間之彈性體23並未遭壓縮，使得每一上部探針21係隱藏於浮動容置座24之每一探針口242之內。藉此，當上測試座2尚未吸附半導體元件10或已吸附半導體元件10但尚未進行壓測作業時，上部探針21皆隱藏在每一探針口242內，就算半導體元件10已貼附於浮動容置座24上，若彈性體23尚未受到壓縮，該每一上部探針21並不會露出於探針口242與接點101接觸。藉此，在晶片檢測之前置作業中具備高度的保護效果，避免上部探針21在壓測作業前接觸半導體元件10之上表面之接點101，有效防止測試異常狀況產生。

接著，如圖5所示，當半導體元件10已貼附於浮動容置座24上準備進行壓測作業時，首先，可利用基座2之一外框224匹配嵌合校準座33之凹槽331(圖3所示)，並藉由止擋部241之凸起邊框，避免浮動容置座24之周緣 毀損，以及可使半導體元件10免於直接碰撞下測試座3。其中，當向下施加壓測力時(如圖5箭頭所示)，彈性體23漸漸遭到壓縮，當壓縮量超過一特定值時，促使每一上部探針21由浮動容置座24之每一探針口242中露出，接觸半導體元件之上表面之接點101，藉以電性測試該半導體元件10。如此，唯有當半導體元件10確實平整置於上、下測試座之間，且施加一壓合作用力時，上部探針21方能露出並與半導體元件10之表面接點101接觸，進行檢測作業，使上部探針21能精準接觸半導體元件10之上表面之接點101，提供測試精準度。

另一方面，彈性體23可依據上部探針21之露出量，設計適當彈性體23之厚度；再者，彈性體23亦可依據半導體元件10的尺寸，分設多個彈性體23於基座22及浮動容置座24之間，藉此彈性體23於上測試座2及下測試座3快速壓合的過程中，可提供緩衝之效果，提高上測試座2及下測試座3的使用壽命。

再者，請參閱圖6及圖7，係為本發明一較佳實施例之半導體元件測試設備之立體參考圖及立體放大圖，並請一併參閱圖1至圖3。在本實施例中，本發明之半導體元件測試設備4係將前述半導體元件測試裝置1整合至一分類機5中，如圖6所示，一分類機5可包括複數輸送載具51滑設於一滑軌52上，用以承載半導體元件10，並藉由可滑動之複數輸送載具51將半導體元件10輸送出測試區至承載盤53中。接著，如圖7所示，係為壓合狀態下之半 導體元件測試設備4，如前較佳實施例所述，包括有固設於上治具20之上測試座2及固設於下治具30之下測試座3，本實施例之特徵在於：前述半導體元件測試裝置1係設置於分類機5中，上治具20係以二扣環201卡扣一測試頭41，下治具30係乘載於一承載台42上，本實施例中係以一支架體43連接測試頭41及一滑槽44。藉此，將本發明之半導體元件測試裝置1整合至一分類機5中，可同時進行輸送、分類、測試、挑揀之一系列自動化流程，俾能減少半導體元件受損機率並增進測試效率。

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‧‧‧半導體元件測試裝置

2‧‧‧上測試座

20‧‧‧上治具

21‧‧‧上部探針

22‧‧‧基座

24‧‧‧浮動容置座

25‧‧‧吸嘴頭

3‧‧‧下測試座

30‧‧‧下治具

31‧‧‧下部探針

32‧‧‧晶片槽

33‧‧‧校準座

Claims (12)

1. 一種半導體元件測試裝置，包括有：一上測試座，固設於一上治具，包括有複數上部探針、一基座、一浮動容置座以及夾設於該基座與該浮動容置座間之至少一彈性體；以及一下測試座，固設於一下治具，包括有複數下部探針、一校準座及一晶片槽；其中，當該上測試座向下壓入至下測試座，該至少一彈性體遭壓縮，促使該每一上部探針由該浮動容置座之每一探針口中露出，藉以電性測試一半導體元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試裝置，其中，當該上測試座未壓入至下測試座，該至少一彈性體未遭壓縮，使得該每一上部探針係隱藏於該浮動容置座之每一探針口之內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試裝置，其中，該上治具具有一吸嘴頭，其穿過該基座中央之一通孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試裝置，其中，該彈性體係為橡膠材質。
5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試裝置，其中，該浮動容置座具有複數止擋部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試裝置，其中，該基座之一外框係匹配嵌合該校準座之凹槽。
7. 一種半導體元件測試設備，包括有：一測試頭； 一上治具，係以至少一扣環卡扣該測試頭；一上測試座，固設於該上治具，包括有複數上部探針、一基座、一浮動容置座以及夾設於該基座與該浮動容置座間之至少一彈性體；一承載台；一下治具，係設置於該承載台上；以及一下測試座，固設於一下治具，包括有複數下部探針、一校準座及一晶片槽；其中，當該上測試座向下壓入至下測試座，該至少一彈性體遭壓縮，促使該每一上部探針由該浮動容置座之每一探針口中露出，藉以電性測試一半導體元件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試裝置，其中，當該上測試座未壓入至下測試座，該至少一彈性體未遭壓縮，使得該每一上部探針係隱藏於該浮動容置座之每一探針口之內。
9. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試裝置，其中，該上治具具有一吸嘴頭，其穿過該基座中央之一通孔。
10. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試裝置，其中，該彈性體係為橡膠材質。
11. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試裝置，其中，該浮動容置座具有複數止擋部。
12. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試裝置，其中，該基座之一外框係匹配嵌合該校準座之凹槽。