CN109425812B - 半导体封装元件的检测系统及其热阻障层元件 - Google Patents

Abstract

一种半导体封装元件的检测系统及其热阻障层元件。半导体封装元件的检测系统包含一测试电路板、一测试基座、至少一探针销及一热阻障层元件。测试电路板具有至少一电性接点。测试基座用以容纳一受验元件。探针销位于测试基座上，用以接触受验元件。热阻障层元件位于测试电路板与测试基座之间，电性连接且热隔绝探针销与电性接点。如此，测试基座及受验元件的热能不致迅速朝测试电路板的方向散去，不仅降低受验元件的试验数据不够精准的机会，也确保热能不致伤害测试电路板。

Description

半导体封装元件的检测系统及其热阻障层元件

技术领域

本发明有关于一种检测系统，尤指一种半导体封装元件的检测系统。

背景技术

一般而言，半导体封装元件(例如半导体封装晶片)在制作完成后会进行电性检测，以确保半导体封装元件在出货时的品质。在进行电性检测时，受验元件(DUT)会被放置于一检测装置的测试基座(socket)上，以便受验元件的端点(如焊球solder ball)电性连接测试电路板(load board)，借此对受验元件进行电性测试。

然而，在对受验元件进行高温检测时，测试人员常常发现受验元件在测试基座上的实际温度明显低于检测装置的设定温度，导致高温检测的试验数据不够精准，故受验元件无法在预定温度的环境中进行检测。

故，如何研发出一种解决方案以改善上述所带来的缺失及不便，实乃相关业者目前刻不容缓的一重要课题。

发明内容

本发明的一实施例提供了一种检测系统的热阻障层元件。热阻障层元件包含一绝缘垫及至少一导电隔热部。导电隔热部形成于绝缘垫上，且导电隔热部具有包含纳米碳管的气凝胶，或者，具有包含纳米碳管的硅胶。

在本发明一或多个实施例中，绝缘垫包含一垫体与至少一容纳区，容纳区形成于垫体内，且连接垫体的二相对表面，且导电隔热部一体成形地位于容纳区内。

在本发明一或多个实施例中，绝缘垫包含一垫体与至少一贯孔。贯孔贯穿垫体，且连接垫体的二相对表面，且导电隔热部覆盖其中一表面及贯孔。

在本发明一或多个实施例中，至少一导电隔热部为多个时，这些导电隔热部间隔地位于绝缘垫上。

在本发明一或多个实施例中，导电隔热部以一矩阵方式排列。

在本发明一或多个实施例中，导电隔热部的表面具有一凹陷槽。

本发明的另一实施例提供了一种半导体封装元件的检测系统。检测系统包含一测试电路板、一测试基座、至少一探针销及一热阻障层元件。测试电路板具有至少一电性接点。测试基座用以容纳一受验元件。探针销位于测试基座上，用以电性连接受验元件与电性接点。热阻障层元件位于探针销与电性接点之间，电性导接探针销与电性接点，至少减缓探针销与电性接点之间的热传递。

在本发明一或多个实施例中，热阻障层元件包含一绝缘垫与至少一导电隔热部。绝缘垫受夹合于测试电路板与测试基座之间。导电隔热部形成于绝缘垫上，直接夹合于电性接点及探针销之间，用以热阻隔探针销与电性接点。

在本发明一或多个实施例中，绝缘垫包含一垫体与至少一容纳区，容纳区形成于垫体内，且连接垫体的二相对表面，且导电隔热部一体成形地位于容纳区内。

在本发明一或多个实施例中，绝缘垫包含一垫体与至少一贯孔。贯孔贯穿垫体，且连接垫体的二相对表面，且导电隔热部覆盖其中一表面及贯孔，且探针销伸入贯孔内并接触导电隔热部。

在本发明一或多个实施例中，导电隔热部、至少一电性接点与探针销分别为多个时，这些导电隔热部间隔地位于绝缘垫上，且每个导电隔热部分别被夹合于其中一电性接点以及其中一探针销之间。

在本发明一或多个实施例中，这些导电隔热部依据一矩阵方式排列。

在本发明一或多个实施例中，导电隔热部的表面具有一凹陷槽，且探针销伸入凹陷槽内。

在本发明一或多个实施例中，导电隔热部具有包含纳米碳管的气凝胶，或者，具有包含纳米碳管的硅胶。

本发明的另一实施例提供了一种半导体封装元件的检测系统。检测系统包含一测试电路板、一测试基座、至少一探针销及一热阻障层元件。测试电路板具有至少一电性接点。测试基座具有一凹槽。凹槽用以容纳一受验元件。探针销位于测试基座上，用以电性连接受验元件与电性接点。热阻障层元件位于凹槽内，覆盖探针销，用以电性导接探针销与受验元件，且至少减缓探针销与受验元件之间的热传递。

如此，通过以上实施例所述的检测系统，由于热阻障层元件介于探针销与电性接点之间，或者探针销与受验元件之间，测试基座以及受验元件所受到的热能不致迅速朝测试电路板的方向散去，不仅降低受验元件的试验数据不够精准的机会，也确保热能不致伤害测试电路板。

以上所述仅系用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施例及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1绘示本发明一实施例的检测系统的侧视示意图；

图2绘示图1的区域M的局部放大图；

图3绘示图2的局部分解图；

图4绘示图1的热阻障层元件的上视图；

图5绘示本发明一实施例的检测系统的局部放大图；

图6绘示本发明一实施例的检测系统的局部放大图；以及

图7绘示本发明一实施例的检测系统的侧视示意图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施例，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的多个实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

有鉴于上述半导体封装元件(后称受验元件)在测试基座上的实际温度明显低于检测系统的设定温度，导致受验元件的试验数据不够精准，对此发明人经实验后证明测试基座及受验元件的热能有一部分是透过连接于测试基座与测试电路板之间的探针销的引导而朝测试电路板的方向散去，导致受验元件与测试基座之处的实际温度无法接近或等同检测装置的设定温度。针对上述，本发明提出一具有热阻障设计的检测系统，可以至少减缓受验元件与测试电路板之间的热传递，进而让受验元件可以在预定温度的环境中进行检测，进而提高受验元件于高温检测的试验数据的精准度。

图1绘示本发明一实施例的检测系统10的侧视示意图。图2绘示图1的区域M的局部放大图。图3绘示图2的局部分解图。如图1至图3所示，在本实施例中，半导体封装元件的检测系统10包含一测试电路板100、一测试基座200、一热阻障层元件300及多个探针销400。测试电路板100具有多个电性接点110。这些电性接点110间隔地排列于测试电路板100的一面101。测试基座200具有一凹槽210。凹槽210用以容纳一半导体封装元件(例如半导体封装晶片，后称受验元件800)。这些探针销400位于测试基座200上，且间隔地排列于测试基座200之内。每个探针销400穿过测试基座200的管道220，使得每个探针销400的一端(即探针销400的上端部410)伸入凹槽210或至少自凹槽210的底面211暴露出来，其另端(即探针销400的下端部420)抵接热阻障层元件300。探针销400包括弹簧探针(pogo pin)，但不以此为限。热阻障层元件300位于测试电路板100与测试基座200之间，不仅能够电性导接探针销400与电性接点110，还能够至少减缓探针销400与电性接点110之间的热传递。

在本实施例中，详细来说，热阻障层元件300包含一绝缘垫310与多个导电隔热部320。每个绝缘垫310位于测试电路板100与测试基座200之间。导电隔热部320形成于绝缘垫310上，直接夹合于其中一电性接点110及其中一探针销400之间，用以热阻隔探针销400与电性接点110。更具体地，绝缘垫310包含一垫体311与多个容纳区312。垫体311具有相对配置的第一表面311A与第二表面311B，且第一表面311A面向测试电路板100。这些容纳区312间隔地形成于垫体311内，且每个容纳区312连接垫体311的第一表面311A与第二表面311B。每个导电隔热部320一体成形地位于容纳区312内。垫体311介于任二容纳区312之间的区域A1分别对齐任二电性接点110之间的区域A2。

在本实施例中，在制成热阻障层元件300时，首先将这些已成形的导电隔热部320分别排列于一模具内，接着，于模具内填满绝缘垫310的液态原料，待绝缘垫310固化成型后，开模后即可得到厚度相同或不同厚度的热阻障层元件300，其中每个导电隔热部320填满于容纳区312内，分别与垫体311的第一表面311A与第二表面311B齐平。

如图1与图2，检测系统10还包含一分配手臂500(handler test arm)。分配手臂500用以移动不同的受验元件800至测试基座200，并于测试完成后移除测试基座200上的受验元件800。如此，当分配手臂500(handler test arm)将一受验元件800放入凹槽210内，使得受验元件800的多个端点810(如焊球solder ball)分别一一接触这些探针销400的上端部410，此时，受验元件800的每个端点810便能够透过对应位置的探针销400与导电隔热部320电性连接测试电路板100的其中一电性接点110。

在测试期间，由于热阻障层元件300受夹合于测试电路板100与测试基座200之间，热阻障层元件300能够热阻隔这些探针销400与测试电路板100，或者，至少能够减缓探针销400与电性接点110之间的热传递，故，测试基座200(包含受验元件800)的位置所受到的热能不致迅速透过探针销400散去。如此，不仅降低受验元件800的试验数据不够精准的机会，也确保热能不致伤害测试电路板100。

此外，检测系统10还包含一加热器600与一温度感测器700。加热器600位于分配手臂500上，用以对测试基座200(包含受验元件800)加热至预设温度，以控制测试基座200(包含受验元件800)的位置的环境温度。温度感测器700位于分配手臂500或测试基座200(图中未示)，用以感测受验元件800的温度。然而，若仅考虑测试电路板不致受到热能伤害的目的，本发明不限必须具有加热器与温度感测器。

图4绘示图1的热阻障层元件300的上视图。如图4所示，这些导电隔热部320间隔地排列于绝缘垫310上，举例来说，但不以此为限，这些导电隔热部320以一矩阵方式排列于绝缘垫310上。然而，只要配合受验元件800的端点810、探针销400以及测试电路板100的电性接点110的排列方式，本发明不限于这些导电隔热部320的排列方式。此外，绝缘垫310呈矩形，且这些导电隔热部320呈圆形，且绝缘垫310的面积不大于测试基座200底面的面积，然而，本发明不限于绝缘垫310、导电隔热部320的形状以及绝缘垫310的面积。

在本实施例中，导电隔热部320的材料为纳米碳管气凝胶，是为一种包含纳米碳管(carbon nano tube)的气凝胶(Aerogel)。碳管气凝胶是极轻又具有弹性的固体物质。因为其坚固的结构，使碳管气凝胶可以支撑比其重量100倍以上的重量。碳管气凝胶具有大量的孔洞(不大于100纳米)，其孔洞分布广，具有良好的透气性。此外，与其他气凝胶不同的是，由于碳管气凝胶的纳米碳管具有链结性，可电连接上述任一导电隔热部两侧的导体，故，碳管气凝胶可同时导电，也可以能阻绝热量转移，以提供良好的热阻隔能力。

然而，本发明不限于此，只要能同时符合导电及隔热(或低导热)特性，导电隔热部的材料亦可以为纳米碳管硅胶，亦即一种具有包含纳米碳管的硅胶。

图5绘示本发明一实施例的检测系统11的局部放大图。如图5所示，图5的热阻障层元件301大致相同图2的热阻障层元件300，相同的部件沿用相同的符号。然而，图5的热阻障层元件301与图2的热阻障层元件300差别在于：至少一个或每个导电隔热部320面向探针销400的表面具有一凹陷槽321。凹陷槽321具有一弧形底面322，弧形底面322连接垫体311的第二表面311B。探针销400伸入凹陷槽321内，且抵靠凹陷槽321的弧形底面322。由于弧形底面322具有一特定弧度，使得伸入的探针销400不致轻易脱离导电隔热部320的位置，以致定位于对应导电隔热部320，进而维持电气传导的性能。

图6绘示本发明一实施例的检测系统12的局部放大图。如图6所示，图6的热阻障层元件302大致相同图2的热阻障层元件300，相同的部件沿用相同的符号。然而，图6的热阻障层元件302与图2的热阻障层元件300差别在于：绝缘垫310包含一垫体311与多个贯孔313。垫体311具有相对配置的第一表面311A与第二表面311B，第一表面311A面向测试电路板100。这些贯孔313间隔地排列于垫体311上，且每个贯孔313连接垫体311的第一表面311A与第二表面311B。每个导电隔热部320覆盖第一表面311A及贯孔313，使得每个探针销400伸入对应的贯孔313内并接触对应的导电隔热部320。由于探针销400可有效地被限位于贯孔313内，使得对应的探针销400得以接触对应导电隔热部320，不致轻易脱离导电隔热部320，进而维持电气传导的性能。

此外，本实施例中的至少一个或每个导电隔热部320面向贯孔313的表面也可以具有图5所示的凹陷槽321，以降低探针销400于对应的导电隔热部320上滑动的机会。

图7绘示本发明一实施例的检测系统13的侧视示意图。如图7所示，图7的检测系统13大致相同图1的检测系统10，相同的部件沿用相同的符号，其差别在于：图7的热阻障层元件303并非如图1的热阻障层元件300位于测试电路板100与测试基座200之间，而是热阻障层元件303位于凹槽210的底面211，且覆盖这些探针销400，用以电性导接探针销400与受验元件800，且至少减缓探针销400与受验元件800之间的热传递。

如此，当一受验元件800被放入凹槽210内时，热阻障层元件303直接位于受验元件800与这些探针销400之间，使得每个导电隔热部320直接位于受验元件800的其中一端点810以及其中一探针销400之间，亦即，每个导电隔热部320接触其中一探针销400的上端部410以及受验元件800的其中一端点810(如焊球solder ball)。此时，由于每个探针销400的下端部420直接接触测试电路板100的其中一电性接点110，受验元件800的每个端点810便能够透过对应位置的导电隔热部320与探针销400电性连接测试电路板100的电性接点110。

在测试期间，由于热阻障层元件303受夹合于受验元件800与探针销400之间，可有效地避免测试基座200(包含受验元件800)所受到的热能透过这些探针销400迅速散去，不仅降低受验元件800的试验数据不够精准的机会，也确保热能不致伤害测试电路板100。

此外，在此实施方式中，检测系统13也配置有合适的定位机制，使得热阻障层元件303得以固定于凹槽210内，不致随着检测过程而被带起或产生位移。所述定位机制例如透过夹合或粘合方式，将热阻障层元件303得以固定于凹槽210的底面211。然而，本发明不限于此。

须了解到，本发明具有通常知识者因应任何需求与限制也可以将图7的热阻障层元件303改为图2、图5与图6的热阻障层元件300～302。

如此，通过以上实施例所述的检测系统，无论热阻障层元件介于探针销与电性接点之间，或者介于探针销与受验元件之间，测试基座以及受验元件所受到的热能都能被确保不致迅速朝测试电路板的方向散去，不仅降低受验元件的高温检测的试验数据受到影响的机会，也确保热能不致伤害测试电路板。

最后，上述所揭露的各实施例中，并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，皆可被保护于本发明中。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种检测系统的热阻障层元件，其特征在于，包含：

一绝缘垫，包含一垫体与至少一容纳区，该容纳区连接该垫体的二相对表面，且为一贯穿该垫体的贯孔；以及

至少一导电隔热部，形成于该绝缘垫上，

其中该导电隔热部一体成形地填满于该贯孔内，该导电隔热部具有包含纳米碳管的气凝胶，或者，具有包含纳米碳管的硅胶；或者

该导电隔热部覆盖该二相对表面其中之一及该贯孔，且该导电隔热部具有包含纳米碳管的气凝胶，或者，具有包含纳米碳管的硅胶。

2.根据权利要求1所述的热阻障层元件，其特征在于，该至少一导电隔热部为多个时，所述多个导电隔热部间隔地排列于该绝缘垫上。

3.根据权利要求2所述的热阻障层元件，其特征在于，所述多个导电隔热部以一矩阵方式排列。

4.根据权利要求1所述的热阻障层元件，其特征在于，该导电隔热部的表面具有一凹陷槽。

5.一种半导体封装元件的检测系统，其特征在于，包含：

一测试电路板，具有至少一电性接点；

一测试基座，用以容纳一受验元件；

至少一探针销，位于该测试基座上，用以电性连接该受验元件与该电性接点；以及

一热阻障层元件，位于该探针销与该电性接点之间，电性导接该探针销与该电性接点，用以至少减缓该探针销与该电性接点之间的热传递。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，该热阻障层元件包含：

一绝缘垫，受夹合于该测试电路板与该测试基座之间；以及

至少一导电隔热部，形成于该绝缘垫上，直接夹合于该电性接点及该探针销之间，用以热阻隔该探针销与该电性接点。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，该绝缘垫包含一垫体与至少一容纳区，该容纳区形成于该垫体内，且连接该垫体的二相对表面，为贯穿该垫体的贯孔，其中该导电隔热部一体成形地位于该容纳区内。

8.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，该绝缘垫包含一垫体与至少一贯孔，该贯孔贯穿该垫体，且连接该垫体的二相对表面，其中该导电隔热部覆盖该二相对表面其中之一及该贯孔，且该探针销伸入该贯孔内并接触该导电隔热部。

9.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，该至少一导电隔热部、该至少一电性接点与该至少一探针销分别为多个时，所述多个导电隔热部间隔地位于该绝缘垫上，且每一所述导电隔热部分别被夹合于所述多个电性接点其中之一以及所述多个探针销其中之一之间。

10.根据权利要求9所述的检测系统，其特征在于，所述多个导电隔热部依据一矩阵方式排列。

11.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，该导电隔热部的表面具有一凹陷槽，且该探针销伸入该凹陷槽内。

12.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，该导电隔热部具有包含纳米碳管的气凝胶，或者，具有包含纳米碳管的硅胶。

13.一种半导体封装元件的检测系统，其特征在于，包含：

一测试电路板，具有至少一电性接点；

一测试基座，具有一凹槽，该凹槽用以容纳一受验元件；

至少一探针销，位于该测试基座上，用以电性连接该受验元件与该电性接点；以及

一热阻障层元件，位于该凹槽内，覆盖该探针销，用以电性导接该探针销与该受验元件，且至少减缓该探针销与该受验元件之间的热传递。

14.根据权利要求13所述的检测系统，其特征在于，该热阻障层元件包含：

一绝缘垫，受夹合于该测试电路板与该测试基座之间；以及

至少一导电隔热部，形成于该绝缘垫上，直接夹合于该电性接点及该探针销之间，用以热阻隔该探针销与该电性接点。

15.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，该导电隔热部具有包含纳米碳管的气凝胶，或者，具有包含纳米碳管的硅胶。

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