TWI603100B - 被測器件之散熱器葉片組測試 - Google Patents

被測器件之散熱器葉片組測試 Download PDF

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Description

被測器件之散熱器葉片組測試 【相關申請案之交叉參考】
本揭示內容係2012年11月12日申請之美國臨時專利申請第61/725,241號之非臨時案，並主張該案之優先權，該案以引用之方式併入本文中。
本揭示內容之實施例係關於半導體處理之領域，且更特定言之係關於測試半導體器件。
本文中提供之背景描述係出於大致呈現本揭示內容之內文之目的。當前指名的發明者以本背景章節中描述之程度之工作以及在申請時可能尚無資格另外作為先前技術之描述之態樣既不明示亦不暗示承認作為針對本發明之先前技術。
當測試小型微電子器件時，諸如(例如)晶片、半導體晶粒等等，被測器件一般在自動測試設備中測試。被測器件由接合被測器件且施加真空以將被測器件保持在一定位置之一裝置自動拾取。被測器件移動至自動測試設備之一測試插槽，且耦接至該測試插槽。被測器件接著經受各種測試程序及操作。
當執行測試程序時，期望對被測器件施壓以確保被測器件之物理特性可承受各種環境。因此，被測器件一般在較高環境溫度下測試，諸如(例如)約90攝氏度。當操作時，被測器件產生約35攝氏度之內部溫度。因此，在測試程序期間，被測器件經受約125攝氏度，其係環境溫度及被測器件之內部操作溫度之總和。然而，每個器件一般不同且因此可建立較高或較低的內部操作溫度。因此，可能難以建立並且維持125攝氏度之整體測試環境溫度。雖然期望對被測器件施壓，但是不期望使被測器 件經受過高之溫度，因為其可能對被測器件造成損害，且因此導致被測器件故障。
本揭示內容提供一種經組態以接合一器件以經由自動測試設備測試該器件之裝置。該裝置包含一散熱器，其中該散熱器包括從該散熱器延伸之複數個翅片，且其中該散熱器經組態以接合該器件。該裝置進一步包含耦接至該散熱器之一熱傳導層；耦接至該熱傳導層之一第一支腿；及耦接至該熱傳導層之一第二支腿。該第二支腿與該第一支腿間隔開。透過(i)該熱傳導層及(ii)該散熱器界定一真空路徑。該真空路徑允許該裝置接合該器件以由該自動測試設備測試。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧被測器件
104‧‧‧半導體晶片
106‧‧‧基板
108‧‧‧第一熱傳導層
110‧‧‧第二熱傳導層
112‧‧‧順應組件
113‧‧‧腔
114‧‧‧散熱器
116‧‧‧翅片
118‧‧‧支腿
120‧‧‧真空路徑
122‧‧‧頂表面
124‧‧‧插槽
200‧‧‧裝置
202‧‧‧被測器件
204‧‧‧半導體晶片
206‧‧‧基板
208‧‧‧第一熱傳導層
210‧‧‧第二熱傳導層
212‧‧‧順應層
214‧‧‧散熱器
216‧‧‧翅片
218‧‧‧支腿
220‧‧‧真空路徑
220a‧‧‧點
220b‧‧‧點
220c‧‧‧點
224‧‧‧插槽
300‧‧‧裝置
302‧‧‧被測器件
304‧‧‧半導體晶片
306‧‧‧基板
308‧‧‧第一熱傳導層
310‧‧‧第二熱傳導層
314‧‧‧散熱器
316‧‧‧翅片
318‧‧‧支腿
320‧‧‧真空路徑
320a‧‧‧真空點
320b‧‧‧真空點
324‧‧‧插槽
400‧‧‧裝置
402‧‧‧被測器件
404‧‧‧半導體晶片
406‧‧‧基板
408‧‧‧第一熱傳導層
410‧‧‧第二熱傳導層
414‧‧‧散熱器
416‧‧‧翅片
418‧‧‧支腿
420‧‧‧真空路徑
420a‧‧‧真空點
420b‧‧‧真空點
424‧‧‧插槽
426‧‧‧支腿
428‧‧‧對接板
430‧‧‧箭頭
500‧‧‧步驟
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
結合附圖藉由下文詳細之描述將容易理解本揭示內容之實施例。為促進本描述，相同參考數字指示相同結構元件。本揭示內容之實施例在附圖之圖中藉由舉例之方式且並非限制之方式繪示。
圖1係根據本揭示內容之各種實施例之一裝置之截面圖，其用於接合一微電子器件以在自動測試設備中測試。
圖1A係根據本揭示內容之各種實施例之圖1之裝置之散熱器之端部之平面圖。
圖2係根據本揭示內容之各種實施例之另一裝置之截面圖，其用於接合一微電子器件以在自動測試設備中測試。
圖3係根據本揭示內容之各種實施例之另一裝置之截面圖，其用於接合一微電子器件以在自動測試設備中測試。
圖4係根據本揭示內容之各種實施例之另一裝置之截面圖，其用於接合一微電子器件以在自動測試設備中測試。
圖5係使用一裝置(諸如圖1至圖4中繪示之裝置之一者)以接合一微電子器件以在自動測試設備中測試之一方法之流程圖。
在下文詳細之描述中，對形成下文一部分之附圖進行參考，其中相同數字在各處指示相同部件，且其中以例證實施例之方式展示可實 踐本揭示內容之教示。應理解，在未脫離本揭示內容之範疇之情況下，可利用其他實施例且可進行結構或邏輯改變。因此，下文詳細之描述不應被看作限制意義，且根據本揭示內容之實施例之範疇藉由隨附申請專利範圍及其等效物而定義。
圖1繪示一裝置100，其一般稱為散熱器葉片組，其可耦接至一真空源(未繪示)以接合微電子器件並且將微電子器件移動至自動測試設備之測試插槽及從測試插槽移動，以測試該微電子器件。裝置100一般附接至將裝置100垂直及水平移動之一些種類之臂或桿(未繪示)以藉此移動接合之微電子器件。如所已知且將在本文中進一步描述，裝置100經由施加之真空而接合微電子器件。
裝置100經利用以接合被測器件102。在圖1之實例中，被測器件102係一半導體晶片104，其係耦接至基板106之球柵陣列(BGA)。
裝置100包含第一熱傳導層108、第二熱傳導層110。裝置100亦可包含如在本文中大致進一步討論之一順應組件112(繪示於圖1A中)。裝置100進一步包含一散熱器114，其包含從散熱器114徑向延伸之複數個翅片116。裝置100進一步包含提供支撐之支腿118。翅片116可能或可能不接合支腿118且可實際上為支腿118之部分。支腿118亦可為第二熱傳導層110之部分，即，若期望，支腿118(及視需要散熱器114)及第二熱傳導層110可為單件。雖然圖1係截面圖，但是翅片116係大致圓形的。然而，若期望，可利用其他形狀。同樣，第一熱傳導層108及第二熱傳導層110可為各種形狀，諸如(例如)圓形、正方形、矩形，等等。
真空路徑120透過第一熱傳導層108、第二熱傳導層110及散熱器114而界定。因此真空路徑120從被測器件102延伸至第一熱傳導層108之頂表面122。在使用期間，真空源(未繪示)施加真空以經由真空路徑120接合被測器件102，因此允許裝置100將被測器件102移動至與裝置100一起使用之自動測試設備之插槽124及從插槽124移動。
來自被測器件102之熱亦可透過散熱器114及支腿118而傳導至第二熱傳導層110，且藉此傳導至第一熱傳導層108。在測試期間，空氣透過包含裝置100及插槽124之自動測試設備之腔室移動。空氣移動 透過翅片116以藉此藉由從翅片116提取熱而建立散熱器114之冷卻效應。此種空氣移動藉由從散熱器114提取熱而幫助從被測器件102及從被測器件102周圍移動熱。來自翅片116之加熱空氣亦可幫助控制自動測試設備腔室內的環境溫度。
參考圖1A，在散熱器114之端部可包含一順應組件112，其經組態以接合半導體晶片104。在一實施例中，順應組件112係耦接至界定在散熱器114內之腔113內之散熱器的彈性o形環，使得o形環之敞開部分包圍真空路徑120。彈性o形環耦接至散熱器114使得o形環從散熱器114偏置。當裝置用於測試被測器件102使得散熱器114接合被測器件102時，o形環從被測器件102移開，進入腔113中以允許散熱器114直接接合被測器件102。雖然散熱器114之端部繪示為圓形，但是若期望，亦可使用其他形狀。順應組件112藉由允許裝置100與用於測試之不同大小之器件一起使用而對裝置100提供適應性。順應組件112允許裝置順應具有不同尺寸(諸如(例如)高度、厚度，等等)之各種大小的器件以用於測試。順應組件112亦可幫助保護被測器件102以防從裝置100之過大壓力而開裂。
根據各種實施例，第一熱傳導層108及第二熱傳導層110可為單層。同樣，支腿118可為第二熱傳導層110之部分。因此，第一熱傳導層108及第二熱傳導層110及/或支腿118可為單個實體。第一熱傳導層108及第二熱傳導層110、散熱器114以及支腿118可從適宜於熱傳導之各種類型的金屬製成。
圖2繪示根據本揭示內容之用於將被測器件移動至自動測試設備之測試插槽及從測試插槽移動之裝置200之另一實施例。裝置200包含第一熱傳導層208、第二熱傳導層210、順應層212及散熱器214。散熱器214包含大致圓形之複數個翅片216。第二熱傳導層210亦包含與圖1中繪示之實施例之支腿118相反的進一步遠離散熱器214而定位的支腿218。支腿218可為第二熱傳導層210之部分，即，若期望，支腿218及第二熱傳導層210可為單個實體。
真空路徑220透過第一熱傳導層208及第二熱傳導層210、 順應層212及散熱器214而界定。此外，真空路徑220亦延伸透過支腿218。因此，真空路徑220現在端接於用於接合被測器件202之三個點220a、220b及220c。界定在支腿218內之三個點中之兩個點220a及220b可接合被測器件202之基板206。界定在散熱器214內之第三個點220c接合被測器件202之半導體晶片204。
隨著被測器件202被測試，來自被測器件202之熱透過散熱器214及支腿218而傳導至第二熱傳導層210，且藉此傳導至第一熱傳導層208。在測試期間，空氣透過包含裝置200及插槽224之自動測試設備之腔室移動。空氣移動透過翅片216以藉此藉由從翅片216提取熱而建立散熱器214之冷卻效應。此種空氣移動藉由從散熱器214提取熱而幫助從被測器件202及從被測器件202周圍移動熱。來自翅片216之加熱空氣亦可幫助控制自動測試設備腔室內的環境溫度。此外，熱可透過支腿218傳導至第二熱傳導層210且藉此傳導至第一熱傳導層208。
順應層212藉由允許裝置200與用於測試之具有不同大小之器件一起使用而對裝置200提供適應性。順應層212一般係可撓性的或「彈簧」類型的層，其允許裝置200順應具有不同尺寸(諸如(例如)高度、厚度，等等)之各種大小的器件，以在施加真空以導致散熱器214接合被測器件202且拉動被測器件202時用來測試。順應層212亦可幫助保護被測器件202以防從裝置200之過大壓力而開裂。順應層212可由熱傳導材料製成，以幫助將熱從被測器件202傳導開，或可由熱阻材料製成。
根據各種實施例，第一熱傳導層208及第二熱傳導層210可為單層。同樣，如前文所述，支腿218可為第二熱傳導層210之部分。因此，第一熱傳導層208及第二熱傳導層210及/或支腿218可為單個實體。第一熱傳導層208及第二熱傳導層210可為各種形狀，諸如(例如)，圓形、正方形、矩形，等等。第一熱傳導層208及第二熱傳導層210、散熱器214以及支腿218可由適宜於熱傳導之各種類型的金屬製成。
圖3繪示類似於圖2中繪示之裝置200之裝置300之另一實施例。然而裝置300不包含順應層。此外，圖3中繪示之裝置300不包含透過散熱器314界定以接合被測器件302之半導體晶片304的真空路徑。 因此，圖3之裝置300僅包含位於支腿318內的兩個真空點320a、320b。因此，圖3之裝置中之兩個真空點320a、320b接合被測器件之基板。
根據各種實施例，第一熱傳導層308及第二熱傳導層310可為單層。同樣，支腿318可為第二熱傳導層310之部分。因此，第一熱傳導層308及第二熱傳導層310及/或支腿318可為單個實體。第一熱傳導層308及第二熱傳導層310可為各種形狀，諸如(例如)，圓形、正方形、矩形，等等。第一熱傳導層308及第二熱傳導層310、散熱器314以及支腿318可由適宜於熱傳導之各種類型的金屬製成。
圖4繪示根據本揭示內容之用於將被測器件移動至自動測試設備之測試插槽及從插槽移動之裝置400之另一實施例。圖4中繪示之裝置400包含第一熱傳導層408、第二熱傳導層410及散熱器414。裝置400類似於圖3中繪示之裝置300，但是亦包含由兩個支腿426界定之側面熱傳導井。兩個支腿426接合自動測試設備之對接板428。在測試期間，移動腔室之空氣將再次移動透過散熱器414之翅片416。同樣，將透過第一熱傳導層408及第二熱傳導層410而傳導熱。額外的熱亦將移動透過側面熱傳導井，如由箭頭430所指示。
根據各種實施例，第一熱傳導層408及第二熱傳導層410可為單層。同樣，支腿418及/或支腿426可為第二熱傳導層410之部分。因此，第一熱傳導層408及第二熱傳導層410、支腿418及/或支腿426可為單個實體。第一熱傳導層408及第二熱傳導層410可為各種形狀，諸如(例如)，圓形、正方形、矩形，等等。第一熱傳導層408及第二熱傳導層410以及支腿418即426可由適宜於熱傳導之各種類型的金屬製成。
圖5係使用裝置(諸如圖1至圖4中繪示之裝置之一者)以接合微電子器件以在自動測試設備中測試之方法500之流程圖。因此，裝置一般包括散熱器、耦接至散熱器之熱傳導層、耦接至熱傳導層之第一支腿、耦接至熱傳導層之第二支腿，其中第二支腿與第一支腿間隔開，其中散熱器包括從散熱器延伸之複數個翅片，其中散熱器經組態以接合器件，且其中真空路徑界定在裝置內。在502，裝置接合器件使得散熱器接合器件。在504，將真空施加至真空路徑以將器件與裝置保持在一起。在506，在器 件之測試期間，空氣在自動測試設備內移動，使得空氣移動經過翅片。
因此，本揭示內容提供各種裝置以允許在被測器件藉由自動測試設備之測試期間在被測器件周圍的熱傳導。裝置經利用以接合被測器件，且將被測器件移動至自動測試設備之測試插槽，及從測試插槽移動。此藉由將真空源(未繪示)施加至裝置之一者而達成，使得該裝置內界定之真空路徑之端接點接合被測器件，且將被測器件保持在抵靠裝置之一定位置。因此，裝置可將被測器件移動至自動測試設備之測試插槽及從測試插槽移動。
裝置亦在測試期間接合被測器件。在測試期間，測試腔室內移動之空氣移動透過裝置之散熱器上包含之翅片。此幫助將熱從散熱器提取至空氣中。此外，取決於裝置之組態，熱透過散熱器傳導至一個或多個熱傳導層及/或支腿。相應地，裝置幫助控制及維持用於測試各種微電子器件(諸如半導體晶片及器件)之適當加熱條件。此可導致微電子器件之改良測試，且幫助防止被測器件由於微電子器件之過熱而故障。
各種操作可以對理解本揭示內容之實施例可能有幫助之方式描述為依序的多個分立操作；然而，描述之順序不應解譯為暗示此等操作係依賴於順序的。
此外，本發明之進一步態樣係關於一個或多個以下條目。
一個態樣可包含一裝置，其經組態以接合一器件以經由自動測試設備測試該器件。該裝置包含一散熱器，其中該散熱器包括從該散熱器延伸之複數個翅片，且其中該散熱器經組態以接合該器件。該裝置進一步包含耦接至該散熱器之一熱傳導層；耦接至該熱傳導層之一第一支腿；及耦接至該熱傳導層之一第二支腿。該第二支腿與該第一支腿間隔開。一真空路徑透過(i)該熱傳導層及(ii)該散熱器而界定。該真空路徑允許該裝置接合該器件以由該自動測試設備測試。
一順應組件可耦接至該散熱器，其中該順應組件經組態以基於該器件之尺寸而調整。
該順應組件可包括一o形環。
該真空路徑可進一步透過(i)該第一支腿及(ii)該第二支 腿而界定。
該熱傳導層可為一第一熱傳導層。該裝置可進一步包括耦接至該第一熱傳導層之一第二熱傳導層，且該真空路徑進一步透過該第二熱傳導層而界定。
該器件可包括耦接至一基板之一半導體晶片。該第一支腿及該第二支腿可經組態以接合該基板，且該真空路徑可透過(i)該第一支腿及(ii)該第二支腿而界定。
該器件可包括一半導體晶片，且(i)該第一支腿及(ii)該第二支腿可經組態以接合該半導體晶片。
該熱傳導層、該第一支腿及該第二支腿可為一單個實體。
該裝置可進一步包括耦接至該熱傳導層之一第三支腿及耦接至該熱傳導層之一第四支腿。該第三支腿及該第四支腿可經組態以接合該自動測試設備之一對接板。
該熱傳導層、該第三支腿及該第四支腿可為一單個實體。
該熱傳導層、該第一支腿、該第二支腿、該第三支腿及該第四支腿可為一單個實體。
另一態樣可包含一種使用一裝置用自動測試設備測試一器件之方法，其中該裝置包括一散熱器；耦接至該散熱器之一熱傳導層；耦接至該熱傳導層之一第一支腿；耦接至該熱傳導層之一第二支腿，其中該第二支腿與該第一支腿間隔開，其中該散熱器包括從該散熱器延伸之複數個翅片，其中該散熱器經組態以接合該器件，且其中一真空路徑界定於該裝置內。該方法包括將該器件與該裝置接合使得該散熱器接合該器件；將一真空施加至該真空路徑以將該器件與該裝置保持在一起；及在該器件之測試期間，移動該自動測試設備內之空氣使得空氣移動經過該等翅片。
該真空路徑可透過(i)該熱傳導層及(ii)該散熱器而界定。將該真空施加至該真空路徑以將該器件與該裝置保持在一起可包括施加該真空使得該裝置使該器件保持抵靠該散熱器。
該器件可包括耦接至一基板之一半導體晶片；且該第一支腿及該第二支腿經組態以接合該基板。該真空路徑可透過該熱傳導層，該 第一支腿及該第二支腿而界定。將該真空施加至該真空路徑以將該器件與該裝置保持在一起可包括施加該真空使得該裝置使該基板保持抵靠該第一支腿及該第二支腿。
出於本揭示內容之目的，片語「A/B」意味著A或B。出於本揭示內容之目的，片語「A及/或B」意味著「(A)，(B)或(A及B)」。出於本揭示內容之目的，片語「A、B及C之至少一者」意味著「(A)，(B)，(C)，(A及B)，(A及C)，(B及C)或(A，B及C)」。出於本揭示內容之目的，片語「(A)B」意味著「(B)或(AB)」，即，A為可選元素。
描述可使用片語「在一實施例中」或「在實施例中」，其可各指一個或多個相同或不同實施例。此外，如相對於本揭示內容之實施例使用之術語「包括」、「包含」、「具有」及類似術語係同義詞。
雖然已在本文中繪示及描述某些實施例，但是在未脫離本揭示內容之範疇之情況下，經計算以達成相同目的之許多種替代及/或等效實施例或實施可取代所繪示及描述之實施例。本揭示內容旨在涵蓋本文中討論之實施例之任何改編或變動。因此，本文中描述之實施例明確旨在僅受到申請專利範圍及其等效物所限制。

Claims (18)

  1. 一種經組態以接合一器件以經由自動測試設備測試該器件之裝置，該裝置包括：一散熱器，其中該散熱器包括從該散熱器延伸之複數個翅片，且其中該散熱器經組態以接合該器件；一熱傳導層，其耦接至該散熱器；一第一支腿，其耦接至該熱傳導層；及一第二支腿，其耦接至該熱傳導層，其中該第二支腿與該第一支腿間隔開；其中一第一真空路徑穿過該散熱器，其中一第二真空路徑穿過該第一支腿，其中一第三真空路徑穿過該第二支腿，且其中該第一真空路徑與該第二真空路徑及該第三真空路徑的每一個均不同；及其中該第一真空路徑，該第二真空路徑及該第三真空路徑允許該裝置接合該器件以由該自動測試設備測試。
  2. 如申請專利範圍1之裝置，其進一步包括：一順應組件，其耦接至該散熱器，其中該順應組件經組態以基於該器件之尺寸而調整。
  3. 如申請專利範圍2之裝置，其中該順應組件包括一o形環。
  4. 如申請專利範圍1之裝置，其中：該熱傳導層係一第一熱傳導層；該裝置進一步包括耦接至該第一熱傳導層之一第二熱傳導層；及該(i)第一真空路徑、(ii)該第二真空路徑、以及(iii)該第三真空路徑的每一個進一步穿過該第二熱傳導層。
  5. 如申請專利範圍1之裝置，其中：該器件包括耦接至一基板之一半導體晶片；以及該第一支腿及該第二支腿經組態以接合該基板。
  6. 如申請專利範圍1之裝置，其中：該器件包括一半導體晶片；及(i)該第一支腿及(ii)該第二支腿經組態以接合該半導體晶片。
  7. 如申請專利範圍1之裝置，其中(i)該熱傳導層，(ii)該第一支腿及(iii)該第二支腿係一單個實體。
  8. 如申請專利範圍1之裝置，其進一步包括：一第三支腿，其耦接至該熱傳導層；及一第四支腿，其耦接至該熱傳導層，其中(i)該第三支腿及(ii)該第四支腿經組態以接合該自動測試設備之一對接板。
  9. 如申請專利範圍8之裝置，其中(i)該熱傳導層，(ii)該第三支腿及(iii)該第四支腿係一單個實體。
  10. 如申請專利範圍9之裝置，其中(i)該熱傳導層，(ii)該第一支腿，(iii)該第二支腿，(iv)該第三支腿及(iv)該第四支腿係一單個實體。
  11. 一種使用一裝置用自動測試設備測試一器件之方法，其中該裝置包括一散熱器；耦接至該散熱器之一熱傳導層；耦接至該熱傳導層之一第一支腿；耦接至該熱傳導層之一第二支腿，其中該第二支腿與該第一支腿間隔開，其中該散熱器包括從該散熱器延伸之複數個翅片，其中該散熱器經組態以接合該器件，其中一第一真空路徑穿過該散熱器，其中一第二真空路徑穿過該第一支腿，其中一第三真空路徑穿過該第二支腿，且其中該第一真空路徑與該第二真空路徑及該第三真空路徑的每一個均不同，且其中該方法包括：將該器件與該裝置接合使得該散熱器接合該器件；將一真空施加至(i)該第一真空路徑、(ii)該第二真空路徑、以及(iii)該第三真空路徑以將該器件與該裝置保持在一起；及在該器件之測試期間，移動該自動測試設備內之空氣使得空氣移動經過該等翅片。
  12. 如申請專利範圍11之方法，其中該熱傳導層包括一分出以形成該第一真空路徑、該第二真空路徑、以及該第三真空路徑的單獨真空路徑。
  13. 如申請專利範圍11之方法，其中該單獨真空路徑穿過該散熱器的的一中央部。
  14. 如申請專利範圍11之方法，其中該裝置包括一半導體晶片耦接至一基板，且其中施加該真空進一步包括：施加該真空在該第二真空路徑以及該第三真空路徑以將該基板與該裝置接合；以及 施加該真空在該第一真空路徑以將該半導體晶片與該裝置接合。
  15. 如申請專利範圍1之裝置，其中該熱傳導層包括一分出以形成該第一真空路徑、該第二真空路徑、以及該第三真空路徑的單獨真空路徑。
  16. 如申請專利範圍1之裝置，其中該單獨真空路徑穿過該散熱器的的一中央部。
  17. 申請專利範圍1之裝置，其中：該裝置包括一半導體晶片耦接至一基板；該第二真空路徑以及該第三真空路徑經組態以接合該基板；以及該第一真空路徑經組態以接合該半導體晶片。
  18. 一裝置，包括：一散熱器，其中該散熱器包括從該散熱器延伸之複數個翅片，且其中該散熱器經組態以接合一被測器件；一熱傳導層，其耦接至該散熱器；一第一支腿，其耦接至該熱傳導層；及一第二支腿，其耦接至該熱傳導層，其中一真空路徑穿過該散熱器的的一中央部，且其中該真空路徑允許該裝置接合該被測器件。
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