TWI690702B - 濕度計測試模組及其測試系統 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種濕度計測試模組及其測試系統，該濕度計測試模組包括有一腔體、一測試載盤以及一測試針測座。腔體具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，該濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，並容設有一鰭片，溫度水路環繞濕度腔體空間設置。測試載盤承載於腔體上，用以容置至少一半導體元件，所述鰭片可將濕度氣體由進氣端導引至測試載盤上的至少一半導體元件。藉此，本發明可透過簡易的結構設計，有效維持測試環境濕度、溫度及壓力的恆定性，同時可搭配既有的壓力計測試分類機來使用，減少開發成本及提高互用性。

Description

濕度計測試模組及其測試系統

本發明係關於一種濕度計測試模組及其測試系統，尤指一種適用於檢測待測晶片之濕度計測試模組及其測試系統。

在習知技術中，半導體元件進行壓測過程時之測試環境一般可對於溫度及壓力進行調整與控制，但針對環境濕度的部分，過去並未出現簡易且可進行批次測試之濕度計測試模組設計。

儘管過去曾嘗試於測試載盤之每一擺放半導體元件之位置點進行連通氣路及風道串流之小型腔體設計，但由於每一個測試位置點都需建構布置串連路線，故整體開發成本昂貴，且每一個測試位置點的溫度與濕度不易在控制的範圍內，無法進行全盤性的掌控，易造成每一半導體元件之測試環境有些微誤差，無法獲取精確的測試資訊。

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濕度計測試模組及其測試系統，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濕度計測試模組，藉由整合式之腔體設計，配合特殊幾何形狀之鰭片結構之設置，使得不論是測試載盤所接觸之調變濕度氣體，抑或是腔體內之濕度、溫度及壓力值，皆可維持其恆定性，提供精準的濕度測試環境，避免影響測試結果。

為達成上述目的，本發明之濕度計測試模組包括有一腔體、一測試載盤以及一測試針測座。腔體具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，該濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，藉以引導經調變後的濕度氣體進氣及排氣，並容設有一鰭片，該鰭片可將上述濕度氣體直接吹向位於測試載盤上之半導體元件，減少濕度氣體進入濕度腔體空間的底部，維持所述腔體環境之濕度值。而溫度水路環繞該濕度腔體空間設置，更進一步維持所述腔體環境之溫度值，確保濕度腔體空間之濕度值不會因為溫度的變動而產生波動起伏，有效維持濕度之恆定性。

測試載盤承載於腔體上，用以容置至少一半導體元件，使該至少一半導體元件可接觸經調變後的濕度氣體。測試針測座包括一測試載板及連接該測試載板之複數探針，用以取得半導體元件之測試訊息。其中，所述鰭片可將濕度氣體由進氣端導引至測試載盤上的至少一半導體元件。藉由上述設計，本發明可透過簡易的結構設計，有效維持測試環境濕度、溫度及壓力的恆定性，同時可搭配既有的壓力計測試分類機來使用，減少開發成本及提高互用性。

上述鰭片可為一圓弧狀之彎曲鰭片或一曲線造型之斜向鰭片。藉此，透過本發明鰭片之外觀造型，可將濕度氣體直接吹向位於測試載盤上之半導體元件，減少濕度氣體進入濕度腔體空間之底部，而造成氣流的擾動，維持腔體環境之濕度值。

上述腔體外側可更包括一外罩，用以避免腔體受外界環境溫度的干擾。藉此，厚實之外罩隔絕了腔體與外界環境的連結，將外在影響的程度降至最低，使濕度腔體空間可維持在一恆溫環境下，提升測試之精確性。

上述腔體可更包括一加熱元件或一致冷晶片，用以維持濕度腔體空間溫度的恆定性。藉此，除了可透過溫度水路達到保溫效果外，更可透過加熱元件或一致冷晶片之設置，主動式地調整濕度腔體空間之溫度參數，強化溫度的恆定性。

上述溫度水路可設置於該腔體之側壁及底部。藉此，多方設置溫度水路可有效避免熱能的散失，有效提升整體的恆溫效果。

本發明之另一目的係在提供一種濕度計測試系統，包括有一濕度計測試模組、一循環水溫控制器、一濕度控制模組以及一露點濕度計。濕度計測試模組包括有一腔體、一測試載盤以及一測試針測座，腔體具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，並容設有一鰭片，溫度水路環繞濕度腔體空間設置；測試載盤承載於腔體上，用以容置至少一半導體元件；測試針測座包括一測試載板及連接該測試載板之複數探針，用以取得該半導體元件之測試訊息。

循環水溫控制器連接溫度水路，用以維持循環水溫的恆定性；濕度控制模組係以一輸送管路連接進氣端，包括有一濕度產生器及一管路溫控器，用以控制輸送至濕度計測試模組之氣體濕度值及溫度值；露點濕度計連接出氣端，用以精確測定濕度腔體空間內之氣體中的水分組成。

藉由上述設計，除了前述的濕度計測試模組之外，更需透過其他感知器與控制器之配合，方可將溫度水路及濕度氣體輸送至系統內，且在維持濕度計測試模組之壓力值及溫度值後，濕度腔體空間內部之濕度值才能維持在一恆定的狀態下，進行半導體元件之測試。因此，模組化之系統架構，建構出完整的控制系統，同時確保排除所有的外在因素，使溫度、壓力及濕度達到本發明所需之狀態，維持測試時之精確性。

上述濕度計測試系統可更包括一壓力計或一溫度計，連接腔體，精確量測濕度腔體空間之壓力值及溫度值。藉此，透過壓力計或一溫度計之設置，有效監控濕度腔體空間之內部狀態，避免濕度氣體之水分組成產生變化。

上述濕度計測試系統可更包括一氣壓調節閥，設置於輸送管路中，可調整由濕度控制模組送出之氣體流量。藉此，所述氣壓調節閥掌管了濕度計測試模組之進氣量，可作為一閥門來調整所需之進氣大小，完成測試需求並維持腔體所需之壓力值及溫度值。

上述濕度計測試系統可更包括一氣壓監控儀，連接輸送管路，用以監控由濕度控制模組送出之氣體壓力。藉此，若進出腔體之壓力值變化量超過臨界值時，該氣壓監控儀將會發出警告，避免過度的壓力變化影響濕度值。

上述輸送管路可為溫控保溫管，藉此，為了避免外在環境溫度影響該輸送管路內的溫度造成腔體的濕度改變，使用具有隔熱保溫材質之溫控保溫管可減少溫度散失與濕度變化，提升測試時之濕度精度。

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。

請參閱圖1至圖2，其分別為本發明第一實施例之濕度計測試模組之剖視圖及分解圖。圖中出示一種濕度計測試模組1，包括有一腔體2、一測試載盤3以及一測試針測座4，用以對半導體元件進行濕度環境之檢測作業。

如圖所示，在本實施例中，所述腔體2具有一濕度腔體空間21以及二條溫度水路22a,22b，該濕度腔體空間21具有一進氣端211及一排氣端212，藉以引導經調變後的濕度氣體進入及排出濕度腔體空間21，使該濕度腔體空間21內具有一特定濕度值之待測環境，以利於後續之檢測作業。所述溫度水路22a,22b係環繞該濕度腔體空間21來設置，其中，溫度水路22a設置於腔體2之側壁內，讓一特定溫度之水路覆蓋於腔體2之外周，減少外界環境對腔體2內部的影響，並維持濕度腔體空間21內溫度值的恆定性；溫度水路22b則設置於腔體2之底部，讓一特定溫度之水路覆蓋於腔體2之底側，此外，在本實施例中，所述溫度水路22b及腔體2之間更設置有一致冷晶片25，該致冷晶片25可主動式地調整濕度腔體空間21之溫度參數，強化腔體2溫度的恆定性，亦可將致冷晶片25改為其他類型之加熱元件，並不以此為限。

再者，腔體2之頂部凹設有一置放區20，可用以承載一容設有至少一半導體元件5之測試載盤3，藉此，本發明可透過腔體2頂部之缺口將濕度腔體空間21內之濕度氣體與半導體元件5進行接觸，達到測試目的。此外，測試載盤3上方覆蓋有一測試針測座4，該測試針測座4包括一測試載板41及連接該測試載板41之複數探針42，所述測試針測座4可密閉壓合腔體2，進行半導體元件5之濕度測試，並取得所述半導體元件5之測試訊息。在本實施例中，腔體2外側更包覆一外罩24，用以避免該腔體2受外界環境溫度的干擾。藉此，厚實之外罩24隔絕了腔體2與外界環境的連結，將外在影響的程度降至最低，使濕度腔體空間21可維持在一恆溫環境下，提升測試之精確性。

接著，請參閱圖3至圖10，其分別為本發明第二實施例至第八實施例之濕度計測試模組之剖視圖。如圖所示，本發明第二實施例至第八實施例濕度計測試模組1a~1g之基本架構皆與第一實施例相同，唯一不同的地方在於圖3第二實施例之濕度腔體空間21內容設有一鰭片23a，該鰭片23a係為一圓弧狀之彎曲鰭片；圖4第三實施例之濕度腔體空間21內容設有一鰭片23b，該鰭片23b係為一曲線造型之斜向鰭片；圖5第四實施例之濕度腔體空間21內容設有一鰭片23c，該鰭片23c係為一M字形之彎曲鰭片；圖6第五實施例之濕度腔體空間21內容設有一鰭片23d，該鰭片23d係為一直線造型之斜向鰭片；圖7第六實施例之濕度腔體空間21內容設有一鰭片23e，該鰭片23e係為一球型之彎曲鰭片；圖8第七實施例之濕度腔體空間21內容設有複數鰭片23f，在本實施例中設有三鰭片23f，每一鰭片23f係為一直線造型之斜向鰭片；圖9第八實施例之濕度腔體空間21內容設有一鰭片23g以及一升降機構26，該升降機構26包括有一滑軸261、一套管262以及一固定螺栓263，該鰭片23g係為圓弧狀之彎曲鰭片，組設於滑軸261之一端，滑軸261穿設於套管262內，可調整鰭片23g之升降高度，當調整至特定位置後，利用固定螺栓263緊迫並固定滑軸261位置。如圖9所示，升降機構26於一上升狀態，使鰭片23g可固定於較高的位置；相對地，如圖10所示，升降機構26於一下降狀態，使鰭片23g可固定於較低的位置。藉此，所述升降機構26方便使用者根據測試需求調整鰭片23g的設置位置。

上述七種鰭片皆可將濕度氣體直接導引至位於測試載盤3上之半導體元件5，減少濕度氣體進入濕度腔體空間21之底部，而造成氣流的擾動，維持腔體環境之穩定的濕度值。此外，根據實驗數據所知，若在濕度腔體空間21內容設有鰭片23a~23g的情況下，俾能大幅提升相對濕度誤差至1%的範圍，且斜向鰭片之效果又比彎曲鰭片來的好。

請參閱圖11，其係本發明第九實施例之濕度計測試模組之剖視圖。如圖所示，本發明除了採用前述單一腔體之結構設計外，亦可合併數個腔體形成複數腔體之架構，在本實施例中，所述濕度計測試模組1h包括有二腔體2,2’、一承載於二腔體2,2’上之測試載盤3以及一測試針測座4，每一腔體2,2’分別具有獨立的濕度腔體空間21,21’’、溫度水路22a,22a’、溫度水路22b,22b’、鰭片23a,23a’以及致冷晶片25,25’，並分區控制測試載盤3上特定區域的半導體元件5，以提供更精準的濕度測試環境。在本實施例中，測試針測座4對應個別腔體2,2’分別設有一測試載板41,41’及連接該測試載板41,41’之複數探針42,42’，用以取得該半導體元件5之測試訊息。

在此架構下，每一腔體2,2’於進氣端211,211’與一排氣端212,212’具有分接的進氣管路及排氣管路，並分別於進氣端211,211’設置獨立的氣壓調節閥65,65’，可控制每一腔體2,2’的進氣壓力值，減少因進氣壓力的偏差而造成的濕度值差異過大。綜上所述，當測試載盤3具有較大面積範圍且所承載之半導體元件5較多時，為了避免不同測試位置之半導體元件5之濕度值差異過大，故可選用本發明複數腔體之架構來解決此問題，讓每一腔體之容積減少，使局部之濕度值可更為精確，以消除誤差值的產生。

藉由上述設計，本發明可藉由整合式之腔體設計，配合特殊幾何形狀之鰭片結構之設置，使得不論是測試載盤所接觸之調變濕度氣體，抑或是腔體內之濕度、溫度及壓力值，皆可維持其恆定性，提供精準的濕度測試環境，避免影響測試結果。

請參閱圖12，係本發明第一實施例之濕度計測試系統之系統架構圖。圖中出示一種濕度計測試系統10，包括有一濕度計測試模組1、一循環水溫控制器61、一濕度控制模組62、一露點濕度計63、一壓力計641、一溫度計642、一氣壓調節閥65以及一氣壓監控儀66，其中，關於濕度計測試模組1之技術特徵已於前述說明書內文中詳加述說，故在此便不在贅述。

在本實施例中，進行測試所需之濕度環境係透過濕度控制模組62來提供，該濕度控制模組62包括有一濕度產生器621及一管路溫控器622，該濕度產生器621可生成特定水分組成之濕度氣體，並透過管路溫控器622掌控所述濕度氣體之溫度水平，提供一具有特定溫度及濕度之氣流。上述氣流係以一輸送管路7連接濕度控制模組62至進氣端211，經濕度計測試模組1後，由出氣端212送出至露點濕度計63，在本實施例中，該輸送管路7係為溫控保溫管，其使用具有隔熱保溫材質可減少不必要的溫度散失與濕度變化，有效避免輸送管路7受外在環境溫度的影響而造成腔體2的濕度改變，進而提升測試精度。

上述濕度氣體輸送的過程中，位於輸送管路7之進氣端211連接氣壓調節閥65，以調整適當的空氣壓力進入濕度計測試模組1內，進而限定了上述氣流之壓力值。除了透過氣壓調節閥65主動控制氣壓的高低之外，更可在進氣端211及出氣端212之位置設置氣壓監控儀66，故當濕度氣體在進出濕度計測試模組1時，若腔體壓力值變化量超出預設範圍時，氣壓監控儀66將發出警告，避免過度的壓力變化影響濕度值。

此外，濕度計測試模組1亦設有偵測腔體2內部濕度氣體之壓力計641及溫度計642，連接該腔體2，精確量測濕度腔體空間21之壓力值及溫度值，確保測試過程中各種環境參數的恆定性。再者，針對溫度水路22a,22b之溫度控制方面，本發明設有循環水溫控制器61來進行溫度水路22a,22b的溫度調整，該循環水溫控制器61連接溫度水路22a,22b，使水流溫度可保持在一定值。最後，本發明在出氣端212設有露點濕度計63，用以精確測定濕度腔體空間21內之氣體中的水分組成，並計算其濕度值。

藉由上述設計，除了前述的濕度計測試模組1外，更需透過其他感知器與控制器之配合，方可將溫度水路及濕度氣體輸送至系統內，且在維持濕度計測試模組之壓力值及溫度值後，濕度腔體空間內部之濕度值才能維持在一恆定的狀態下，進行半導體元件之測試。因此，模組化之系統架構，建構出完整的控制系統，同時確保排除所有的外在因素，使溫度、壓力及濕度達到本發明所需之狀態，維持測試之精確性。

再者，本發明濕度計測試系統亦可彈性搭接至一分類機上，使得該分類機不僅可提供溫度及壓力之測試方案，同時可對於濕度環境進行檢測，且所述模組化之設計也省去了不少開發成本，簡化分類機之複雜架構，形成一實用之多功能設計。

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。

1,1a~1h:濕度計測試模組

10:濕度計測試系統

2,2’:腔體

20:置放區

21,21’:濕度腔體空間

211,211’:進氣端

212,212’:排氣端

22a,22a’:溫度水路

22b,22b’:溫度水路

23a~23g,23a’:鰭片

24:外罩

25,25’:致冷晶片

26:升降機構

261:滑軸

262:套管

263:固定螺栓

3:測試載盤

4:測試針測座

41,41’:測試載板

42,42’:探針

5:半導體元件

61:循環水溫控制器

62:濕度控制模組

621:濕度產生器

622:管路溫控器

63:露點濕度計

641:壓力計

642:溫度計

65,65’:氣壓調節閥

66:氣壓監控儀

7:輸送管路

圖1係本發明第一實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖2係本發明第一實施例之濕度計測試模組之分解圖。 圖3係本發明第二實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖4係本發明第三實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖5係本發明第四實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖6係本發明第五實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖7係本發明第六實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖8係本發明第七實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖9係本發明第八實施例之濕度計測試模組與升降機構上升狀態之剖視圖。 圖10係本發明第八實施例之濕度計測試模組升降機構下降狀態之剖視圖。 圖11係本發明第九實施例之濕度計測試模組之剖視圖。 圖12係本發明第一實施例之濕度計測試系統之系統架構圖。

1a:濕度計測試模組

2:腔體

21:濕度腔體空間

211:進氣端

212:排氣端

22a:溫度水路

22b:溫度水路

23a:鰭片

24:外罩

25:致冷晶片

3:測試載盤

4:測試針測座

41:測試載板

42:探針

Claims (13)

1. 一種濕度計測試模組，包括有：一腔體，具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，該濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，並容設有一鰭片，該溫度水路環繞該濕度腔體空間設置；一測試載盤，承載於該腔體上，用以容置至少一半導體元件；以及一測試針測座，包括一測試載板及連接該測試載板之複數探針，用以取得該至少一半導體元件之測試訊息；其中，該鰭片可將濕度氣體由該進氣端導引至該測試載盤上的該至少一半導體元件。
2. 一種濕度計測試模組，包括有：複數腔體，該每一腔體分別具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，該濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，並容設有一鰭片，該溫度水路環繞該濕度腔體空間設置；一測試載盤，承載於該複數腔體上，用以容置至少一半導體元件；以及一測試針測座，包括一測試載板及連接該測試載板之複數探針，用以取得該至少一半導體元件之測試訊息；其中，該鰭片可將濕度氣體由該進氣端導引至該測試載盤上的該至少一半導體元件。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之濕度計測試模組，其中，該鰭片係為一圓弧狀之彎曲鰭片。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之濕度計測試模組，其中，該鰭片係為一曲線造型之斜向鰭片。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項之濕度計測試模組，其中，該腔體外側更包括一外罩，用以避免該腔體受外界環境溫度的干擾。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項之濕度計測試模組，其中，該腔體更包括一加熱元件或一致冷晶片，用以維持濕度腔體空間溫度的恆定性。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項之濕度計測試模組，其中，該溫度水路設置於該腔體之側壁及底部。
8. 一種濕度計測試系統，包括有：一濕度計測試模組，包括有一腔體、一測試載盤以及一測試針測座，該腔體具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，該濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，並容設有一鰭片，該溫度水路環繞該濕度腔體空間設置；該測試載盤承載於該腔體上，用以容置至少一半導體元件；該測試針測座包括一測試載板及連接該測試載板之複數探針，用以取得該至少一半導體元件之測試訊息；一循環水溫控制器，連接該溫度水路，用以維持循環水溫的恆定性；一濕度控制模組，係以一輸送管路連接該進氣端，包括有一濕度產生器及一管路溫控器，用以控制輸送至該濕度計測試模組之氣體濕度值及溫度值；以及一露點濕度計，連接該出氣端，用以測定該濕度腔體空間內之氣體中的水分組成。
9. 一種濕度計測試系統，包括有：一濕度計測試模組，包括有複數腔體、一測試載盤以及一測試針測座，該每一腔體分別具有一濕度腔體空間以及一溫度水路，該濕度腔體空間具有一進氣端及一排氣端，並容設有一鰭片，該溫度水路環繞該濕度腔體空間設置；該測試載盤承載於該複數腔體上，用以容置至少一半導體元件；該測試針測座包括一測 試載板及連接該測試載板之複數探針，用以取得該至少一半導體元件之測試訊息；一循環水溫控制器，連接該溫度水路，用以維持循環水溫的恆定性；一濕度控制模組，係以一輸送管路連接該進氣端，包括有一濕度產生器及一管路溫控器，用以控制輸送至該濕度計測試模組之氣體濕度值及溫度值；以及一露點濕度計，連接該出氣端，用以測定該濕度腔體空間內之氣體中的水分組成。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項之濕度計測試系統，其更包括一壓力計或一溫度計，連接該腔體，量測該濕度腔體空間之壓力值及溫度值。
11. 如申請專利範圍第8項或第9項之濕度計測試系統，其更包括一氣壓調節閥，設置於該輸送管路中，可調整由濕度控制模組送出之氣體流量。
12. 如申請專利範圍第8項或第9項之濕度計測試系統，其更包括一氣壓監控儀，連接該輸送管路，用以監控由濕度控制模組送出之氣體壓力。
13. 如申請專利範圍第8項或第9項之濕度計測試系統，其中，該輸送管路係為溫控保溫管。

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