TWI677692B - 測試板單元和包括其的用於測試半導體晶片的裝置 - Google Patents

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Abstract

一種測試板單元可以包括測試板、熱儲部和散熱片。測試板可以被配置為將測試電流提供給半導體晶片。熱儲部可以被配置為散掉半導體晶片中產生的熱量。散熱片可以耦接在測試板與熱儲部之間並且可以被配置為將熱量從半導體晶片傳遞至熱儲部。

Description

測試板單元和包括其的用於測試半導體晶片的裝置
各種實施例整體關於一種測試板單元和包括其的用於測試半導體晶片的裝置。更具體地，各種實施例關於一種能夠降低測試板中的溫度、在測試板中提供均勻溫度的測試板單元，以及包括該測試板單元的用於測試半導體晶片的裝置。
本申請要求2015年3月4日提交給韓國智慧財產權局的申請號為10-2015-0030467的韓國申請的優先權，該韓國申請透過引用全部合併於此。
通常，在半導體製造過程中，在製造(FAB)過程被執行之後，可以對半導體晶片執行用於測試半導體晶片的電特性的測試過程。根據測試過程，半導體晶片被安裝在測試室中的測試板上。例如，測試過程可以包括老化測試過程，在老化測試過程中，半導體晶片在高於室溫的溫度下正常地或不正常地執行。
然而，在老化測試過程中，測試結果可能因測試板的中心部分與邊緣部分之間的溫度差而不具有高可靠性。
根據實施例的示例，可以提供一種測試板單元。測試板單元可以包括測試板、熱儲部和散熱片。測試板可以被配置為將測試電流提供給半導 測試板的與第一表面相對的第二表面上。
熱儲部可以包括位於熱儲部的下表面上的至少一個散熱鰭。此外，熱儲部可以包括位於熱儲部的下表面上的至少一個熱管。
100‧‧‧半導體晶片
200‧‧‧測試板單元
201‧‧‧散熱片
202‧‧‧散熱通孔
203‧‧‧電極端子
210‧‧‧測試板
220‧‧‧基座
221‧‧‧導電通孔
230‧‧‧接地線
240‧‧‧測試圖案
240a‧‧‧上圖案
240b‧‧‧下圖案
300‧‧‧熱儲部
340‧‧‧凹槽
350‧‧‧固定件
400‧‧‧擱置架
400a‧‧‧擱置架
400b‧‧‧擱置架
410‧‧‧槽
500‧‧‧區域
A,B,C,J,P‧‧‧物體
Power‧‧‧熱功率
T1,T2‧‧‧溫度
Tamb‧‧‧環境溫度
Tjunc‧‧‧接面溫度
θJC,θJP,θJA‧‧‧熱阻
〔圖1〕是圖示根據實施例的各種示例的測試裝置中測試室的擱置架的代表的透視圖。
〔圖2〕是圖示被插入在測試室中的單個擱置架的示例代表的平面圖。
〔圖3〕是圖示包括四個擱置架的測試室的示例代表的剖面圖。
〔圖4〕是圖示測試裝置的測試板單元的示例代表的平面圖。
〔圖5〕是圖示包括熱儲部的測試板的示例代表的透視圖。
〔圖6〕是圖示包括熱儲部的測試板的示例代表的透視圖。
〔圖7〕是圖示具有熱儲部的測試板的熱傳遞路徑以及無熱儲部的測試板的熱傳遞路徑的示例代表的示圖。
〔圖8〕是圖示具有熱儲部的測試板上的熱分佈的示例代表的平面圖。
在下文中將參照附圖來更充分地描述實施例的各種示例，在附圖中，實施例的一些示例被圖示。然而，實施例可以以很多不同的形式來實施並且不應當被解釋為局限於本文所闡述的示例。更確切地說，實施的這些示例被提供使得本公開將是徹底和完整的，且將本公開的範圍充分地傳達給本領域具有通常知識者。在附圖中，為了清楚，層和區域的大小和相對大小可以被誇大。
將理解的是，當元件或層被稱為“在”另一個元件或層“上”，“連接至”或“耦接至”另一個元件或層時，其能夠直接在另一個元件或層上，連接至或耦接至另一個元件或層，或者可以存在中間元件或層。與此相反，當元件被稱為“直接在”另一個元件或層“上”，“直接連接至”或“直接耦接至”另一個元件或層時，不存在中間元件或層。相同的元件符號自始至終指相同的元件。如本文中所用，術語“和/或”包括相關所列項中的一個或更多個的任何組合和所有組合。
將理解的是，雖然可以在本文中使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件、元件、區域、層和/或部分，但是這些元件、元件、區域、層和/或部分不應當受這些術語限制。這些術語僅用於將一個元件、元件、區域、層或部分與另一個區域、層或部分區分開。因此，在不脫離本發明的教導的情況下，以下討論的第一元件、元件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、元件、區域、層或部分。
為了便於描述，可以在本文中使用空間關係術語(諸如，“下”、“之下”、“下面”、“之上”和“上面”等)來描述如圖中所示的一個元件或特徵與另一個元件或特徵的關係。將理解的是，除了在圖中描繪的方向以外，空間關係術語意在包含設備在使用或操作中的不同方向。例如，如果圖中的設備被翻轉，則被描述為在其他元件或特徵“之下”或“下”的元件將被定向為在其他元件或特徵“之上”。因此，示例性術語“之下”能夠包含之上和之下兩個方向。設備可以被另外定向(旋轉90度或在其他方向處)，並且本文中所用的空間關係描述符被相應地解釋。
本文所用的術語僅是出於描述實施例的特定示例的目的，而非 不意在對本公開進行限制。如本文中所用，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式“一個”和“該”也意在包括複數形式。還將理解的是，當在本說明書中使用術語“包括”時，說明存在陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件和/或元件，但是不排除一個或更多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、元件和/或其組合的存在或增加。
本文參考剖面圖來描述實施例的示例，所述剖面圖是實施例的理想化示例(和中間結構)的示意性示圖。這樣，可預期到由於例如製造技術和/或公差而導致的來自示圖形狀的變化。因此，實施例的示例不應當被解釋為局限於本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀上的偏差。例如，被圖示為矩形的注入區域通常在其邊緣處將具有圓形或彎曲特徵和/或注入濃度的梯度而非從注入區域至非注入區域的二元變化。同樣地，由注入形成的掩埋區域可以導致掩埋區域與表面(透過該表面進行注入)之間的區域中的一些注入。因此，在圖中所示的區域本質上是示意性的，以及其形狀不意在圖示設備的區域的實際形狀，且不意在限制本公開的範圍。
除非另有定義，否則本文中所用的所有術語(包括技術術語和科技術語)具有與本領域具有通常知識者通常理解的意義相同的意義。還將理解的是，術語(諸如，在常用字典中定義的那些術語)應當被解釋為具有與它們在相關領域的上下文中的意義一致的意義，並且除非在本文中明確定義，否則將不能以理想化或過於形式化的意義來解釋。
在下文中，將參照附圖來解釋實施例的示例。
實施例的該示例的測試板單元可以容納在測試室中。測試室可以包括被配置為在測試過程中冷卻測試板單元的迴圈風扇和排氣管道。
圖1是圖示根據實施例的各種示例的測試裝置中測試室的擱置架的代表的透視圖。
參照圖1，測試室可以包括至少一個擱置架400。擱置架400可以包括在其中可以插入測試板的多個槽410。
圖2是圖示被插入測試室中的單個擱置架的示例代表的平面圖。
參照圖2，測試室可以被劃分為至少一個區域500。區域500(即，第一區域或第二區域)可以包括兩個層疊的擱置架400a和400b。
圖3是圖示包括四個擱置架的測試室的示例代表的剖面圖，以及圖4是圖示測試裝置的測試板單元的示例代表的平面圖。
參照圖3和圖4，測試板單元200可以插入至擱置架400a和400b(即，見圖2)中。測試板單元200可以包括測試板210、基座220、導電件(未圖示)和熱儲部300。
測試板210可以被安裝在個人電腦中。測試板210可以包括被配置為將操作訊號傳輸至基座220中的半導體晶片100的訊號線(未圖示)。測試板210可以將測試電流提供給半導體晶片100。因此，測試板210可以包括電連接至半導體晶片100的一個或更多個測試圖案240。測試圖案240可以包括上圖案240a和下圖案240b。
基座220可以佈置在測試板210的上表面上。半導體晶片100可以被安裝在基座220上。
導電件可以包括被配置為將操作訊號傳輸至基座220中的半導體晶片100的訊號線。例如，導電件可以包括被配置為將位址訊號提供給半導 體晶片100的位址線。例如，導電件可以包括被配置為將輸入訊號提供給半導體晶片100的命令線。例如，導電件可以包括被配置為將電源提供給半導體晶片100的電源線和接地線230。在實施例的該示例中，導電件可以包括接地線230。
導電件可以包括散熱片201和散熱通孔202。散熱片201可以與測試板210的下表面緊密接觸。散熱通孔202可以被配置為在測試圖案的上圖案與下圖案之間傳輸電訊號。從半導體晶片100產生的熱量可以透過散熱通孔202來傳遞至散熱片201。
散熱片201可以具有與測試板210的下表面的面積基本上相同的面積。散熱片201可以被配置為圍繞透過其可以傳遞熱量的基座220的電極端子203。
電訊號可以透過散熱通孔202在測試圖案的上圖案與下圖案之間傳輸。因此，散熱通孔202可以具有用於將散熱片201與半導體晶片100的接地端子電連接的功能以及用於將接地線230電連接至半導體晶片100的接地端子的功能。基座220可以包括被配置為將測試板210的接地線230與半導體晶片100的接地端子電連接的導電通孔221。
散熱片201可以被配置為圍繞基座220的電極端子203。散熱通孔202可以被配置為在由散熱片201圍繞的區域中圍繞基座220的電極端子203。散熱通孔201可以包括具有內表面的熱通孔，銅層可以形成在該內表面上。
圖5是圖示包括熱儲部的測試板的示例代表的透視圖，以及圖6是圖示包括熱儲部的測試板的示例代表的透視圖。
參照圖5和圖6，熱儲部300可以使用固定件350來與測試板 210的下表面結合(即，見圖3)。熱儲部300可以具有被配置為與散熱片201緊密接觸的上表面。因此，在熱儲部300與散熱片201之間不會形成任何空氣間隙。
多個散熱鰭(未圖示)可以佈置在熱儲部300的下表面上。可替換地，熱管(未圖示)可以佈置在熱儲部300的下表面上。散熱鰭或熱管可以均勻地分佈在熱儲部300的下表面上。可替換地，散熱鰭或熱管可以集中和/或分佈在熱儲部300的下表面的中心部分上。
當熱儲部300與外部設備電連接時，來自外部設備的雜訊可以改變半導體晶片100的電特性。因此，熱儲部300可以與外部設備分離。可替換地，絕緣層可以形成在熱儲部300的外表面上。
熱儲部300可以不限於特定形狀。熱儲部300可以具有空氣可以沿熱儲部300的厚度方向(thickwise)穿過其的通道，以便將均勻的熱流提供給測試板210。熱儲部300可以具有氣體可以經由其穿過熱儲部300的通道，以便將均勻的熱流提供給測試板210。
如上所述，熱儲部300可以包括散熱鰭或熱管。熱儲部300可以具有多個凹槽340或孔。圖5也圖示了測試板單元200。
圖7是圖示具有熱儲部的測試板的熱傳遞路徑以及無熱儲部的測試板的熱傳遞路徑的示例代表的示圖。
圖7圖示根據從半導體晶片產生的熱量的散熱通道的熱阻的示例代表。在圖7中，電阻的符號可以表示熱阻。熱阻可以與電阻的符號的大小成比例。
在圖7中，θJC、θJP和θJA可以表示在當具有不同溫度(T1、T2) 的兩個物體(A、B、C、J和P中的至少兩個)彼此連接時熱量從高溫流向低溫的情況下測量的熱阻。即，T1可以是第一物體(A、B、C、J或P)的溫度，以及T2可以是不同於第一物體(A、B、C、J或P)的第二物體(A、B、C、J或P)的溫度。熱阻θJC、θJP和θJA可以與關於流過物體(A、B、C、J或P)之間的連接點的電流的功耗或者電源的熱值成反比。熱阻θ可以與物體之間的溫度差(T2-T1)成比例。節點J可以是晶片中的電晶體的接面，節點P可以是晶片中的電焊盤，節點C可以是用於覆蓋晶片的外殼，節點B可以是連接至焊盤的測試板，以及節點A可以是位於晶片外部的環境。
因此，熱阻可以在功耗可以大約是0的位置處增加。與此相反，與當熱量可以直接從半導體晶片100散掉時相比，當熱量可以透過電訊號的路徑來傳遞時，熱阻可以被降低以傳遞熱量。即，能夠注意的是，熱量可以透過基座220與測試板210之間的連接點來傳遞以改善散熱效率(即，見圖3)。
為了透過電訊號路徑快速散熱，散熱片201可以與熱儲部300緊密接觸而無空氣間隙。
散熱效率可以與測試板210的大小以及散熱通孔202(即，半導體晶片100與熱儲部300之間的電連接)的數量成比例。因此，半導體晶片100中的熱量可以透過增加半導體晶片100與熱儲部300之間的電連接來快速地散掉。
根據實施例的示例，導電件和熱儲部能夠有效地散掉來自測試板的熱量，並且將熱量均勻地分佈在測試板中。
圖8是圖示具有熱儲部的測試板上的熱分佈的示例代表的平面圖。
參照圖8，能夠注意的是，當熱儲部300可以被應用至測試板210時(即，見圖3)，測試板單元200的熱強度可以是均勻分佈的。圖8圖示擱置架400。
根據實施例的示例，熱量可以透過很多電訊號路徑來傳遞以改善測試板的散熱效率。
此外，熱量可以透過快速散熱而不集中在測試板的中心部分，使得測試板可以具有均勻的溫度分佈。
此外，可以使用具有簡單結構的測試板單元來獲得快速散熱和均勻的溫度分佈，使得測試裝置可以具有低成本。
雖然以上已經描述了各種實施例，但是本領域具有通常知識者將理解的是，所描述的實施例僅作為示例。因此，本文中所描述的電路和方法不應當基於所描述的實施例而受到限制。

Claims (14)

  1. 一種測試板單元，包括：測試板，被配置為將測試電流提供給半導體晶片；熱儲部，被配置為散掉從半導體晶片產生的熱量並且熱儲部包括至少一個散熱孔；以及散熱片，插入在測試板與熱儲部之間並且被配置為將熱量傳遞至熱儲部，其中，散熱片包括第一表面及第二表面，第一表面面向測試板，第二表面面向熱儲部，且散熱片的整個第一表面與測試板接觸，並且散熱片的第二表面包括第一部分及第二部分，第一部分與熱儲部接觸，第二部分透過散熱孔與熱儲部分離。
  2. 如請求項1所述的測試板單元，還包括形成在熱儲部的外表面上的絕緣層。
  3. 如請求項1所述的測試板單元，還包括散熱通孔，散熱通孔佈置在測試板中以將半導體晶片與散熱片電連接。
  4. 如請求項3所述的測試板單元，其中，散熱通孔包括具有銅層的熱通孔，所述銅層形成在熱通孔的內表面上。
  5. 如請求項1所述的測試板單元，其中，測試板包括被配置為將測試電流提供給半導體晶片的測試圖案，且散熱片電連接至測試圖案。
  6. 一種測試板單元，包括：測試板，被配置為將測試電流提供給半導體晶片；散熱片，包括第一表面及第二表面，第一表面貼附至測試板，散熱片的第二表面係相對散熱片的第一表面；熱儲部，被配置為散掉從半導體晶片產生的熱量並且熱儲部係部分地與散熱片的第二表面接觸；以及散熱通孔，佈置在測試板中以將半導體晶片與熱儲部電耦接。
  7. 如請求項6所述的測試板單元，其中，熱儲部透過散熱片與散熱通孔電耦接到半導體晶片的測試板。
  8. 如請求項7所述的測試板單元，其中，在散熱片與測試板之間基本上不存在間隙。
  9. 如請求項6所述的測試板單元，還包括形成在熱儲部的外表面上的絕緣層。
  10. 如請求項6所述的測試板單元，其中，測試板包括被配置為將測試電流提供給半導體晶片的測試圖案，且散熱片電連接至測試圖案。
  11. 一種用於測試半導體晶片的裝置，所述裝置包括：測試板，被配置為將測試電流提供給半導體晶片；基座，佈置在測試板上並且被配置為容納半導體晶片；熱儲部，被配置為散掉從半導體晶片產生的熱量並且該熱儲部包括至少一個散熱孔；以及散熱片，耦接在測試板與熱儲部之間並且被配置為將熱量傳遞至熱儲部，其中，散熱片包括第一表面及第二表面，第一表面面向測試板，第二表面面向熱儲部，且散熱片的整個第一表面與測試板接觸，並且散熱片的第二表面包括第一部分及第二部分，第一部分與熱儲部接觸，第二部分透過散熱孔與熱儲部分離。
  12. 如請求項11所述的裝置，其中，基座佈置在測試板的第一表面上，且散熱片佈置在與測試板的第一表面相對的測試板的第二表面上。
  13. 如請求項11所述的裝置，其中，基座包括電連接至半導體晶片的電極端子，以及散熱片被配置為圍繞基座的電極端子。
  14. 如請求項11所述的裝置，還包括散熱通孔，散熱通孔佈置在測試板中以將半導體晶片與散熱片電連接，其中基座佈置為與散熱通孔重疊。
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