CN201007721Y - 具有风道散热装置的半导体构件测试机台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有风道散热装置的半导体构件测试机台，藉由风道及具风道散热装置底面与半导体组件顶面的间隔设计，强制来自供气装置的散热气流吹过该间隔，而具风道散热装置受到一致动装置的驱动而可相对载台移动，并自动将受测半导体构件抵紧于连接器，让测试过程完全自动化。更由于间隔的大小远小于半导体组件的尺寸，使得具风道散热装置底面与半导体组件顶面的温差梯度相较于现有技术被明显增大，从而让散热效果获得大幅提升，有效解决自动检测过程中的散热问题；尤其可进一步藉由控制间隔大小，精确提供不同程度的降温环境，更让测试的精密度大幅提升。

Description

具有风道散热装置的半导体构件测试机台

技术领域

本实用新型涉及一种半导体构件测试机台，尤其是一种设有风道散热装置的半导体构件测试机台。

背景技术

随半导体组件的日趋集积化，单一半导体组件内所整合的电路日益复杂，耗电量与发热量都大幅攀升。另一方面，一旦操作环境的温度超过约摄氏120度以上，不仅硅芯片本身的材质可能受损，负责将半导体组件电性连结至电路板的焊锡也将因到达融点而熔融，从而造成半导体组件与电路板间导通问题及电路板污染等麻烦。

因此，无论在主机板、影像显示卡、或其它需采用高效能半导体组件的处所，如图1所示，在半导体组件10顶面涂布一层导热胶14，供黏贴设置一散热鳍片16，甚至更进一步于散热鳍片16上增设一散热风扇18，藉以将半导体组件10产生的热量经散热鳍片16传导及空气对流而导出，以免累积于半导体组件10上而导致损坏。

此外，如图2以覆晶封装为例，由于高效能的半导体组件10动辄具有数百组作为连接端部的凸块100，各凸块100的间距相当细微，需利用一较精密的电路板12做为桥梁，以其上表面122各接垫对应于半导体组件10底部的各凸块100，并经由该电路板12的布线，在电路板12下表面124形成空间上更分散的对应锡球120，供作为接触部而一一对应连结至一连接器的微型端子。为说明起见，以下将上述电路板称为引线电路板12，且将上述半导体组件10连同一引线电路板12合称为一半导体构件1，该半导体组件10顶部平坦表面称为顶面102、底部设置凸块100处称为基面104。

在半导体构件的品管检测过程中，为判定其好坏，必须经由通电及输入讯号测试，若测试时间仅数十秒，尚不致发生过热的问题；相反地，在测试时间较长而达数分钟以上时，半导体组件将逐渐升温，一旦散热设计不良，甚至可能导致半导体组件超过容许温度损及内部结构或造成引线电路板下方锡球熔融等问题。麻烦在于，待测半导体构件需先判别好坏才能真正焊固至电路板，此时还不能直接将散热鳍片及风扇固定其上。因此，如何在半导体构件测试机台上，让受测的半导体构件在受测过程中确保散热良好，无疑需要精心设计。

目前的测试机台是在测试电路板上设置一半导体构件用连接器，将待测构件置入连接器中，随即将上盖下压并如图3所示，利用上盖底面224的下延部分225将待测半导体构件1向下迫紧，确保其与连接器脚位的导电连结；上盖22中央则形成有一贯穿上盖22的宽阔通道223，上盖底面224与待测半导体构件顶面102间亦留有一开阔的风道。测试过程中，会将室温空气大量经该通道及风道灌流，藉由对流散热。

为简化计算过程，如图4所示，将上盖22底面224的温度定为通入气体温度T₁，半导体组件顶面102温度为运作温度T₂，半导体组件10与上盖22底面224温差ΔT＝T₂-T₁，风道高度H，半导体组件10边界长度L，组件表面积L²。此时，热流量dQ＝-λdA(dt/dh)；其中，λ为导热系数(W/m×K)，dA为导热面积，dt/dh则为紧临组件表面处的温差dt随高度dh变化的温差梯度。故热流量随空气流量、温差梯度dt/dh、及组件表面积L²大小等变数正变；其中，组件表面积L²为控制变因。

一般遭遇此问题时，最直接的反应是设法降低通入气体温度T₁，从而增大温度差ΔT。但一方面，降低通入气体温度将导致饱和蒸汽压下降，原先散布于空气中的水分子部分被迫以小水滴型态凝结于风道中，使待测半导体构件面临湿气侵蚀的不必要风险，要避免此问题发生，则要让冷却用的空气先一步被干燥，使操作过程明显复杂化；其次，降低通入气体温度需耗费大量能量；再者，一般期盼半导体组件的操作温度约在摄氏六、七十度，与室温的温差约摄氏四十度，即使将通入气体温度降低摄氏廿度，所造成温差增大比例仅50％。

若能在不需降低通入气体温度条件下，提升散热效能，不仅可确保测试过程顺利、避免不必要的耗能及湿度问题、更可让机台本身结构简化，有效增加测试机台的市场接受度，也增加使用此种机台的经济效益。

尤其，部分半导体组件在不同的操作温度环境下，可能有不同的讯号处理效率，此种信息对于选用半导体组件的电路设计者具有相当重要的参考价值，如何能在检测过程中，以简单的结构与低廉的成本提供不同操作环境温度，亦是值得投入深究的课题。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可大幅提升降温效力、结构简单、可避免散热气体扰流问题、可调整控制降温程度的具有风道散热装置的半导体构件测试机台。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种具有风道散热装置的半导体构件测试机台，该半导体构件包括：一具有顶面及设有复数连接端部基面的半导体组件；一侧安装且电性连接该半导体组件连接端部、另一侧导引延伸有对应该连接端部的复数接触部的引线电路板；

该测试机台包含：

一载台，该载台包括一测试电路板，及一安装于该测试电路板上，用以承载并电性连接该半导体构件接触部的具复数电极的连接器；

一致动装置；

一供气装置；

一受该致动装置驱动以相对该载台移动的具风道的散热装置，该散热装置包括：

一具有底面的本体，其中形成有贯穿该本体的风道；

一延伸自该本体底面，供抵压该半导体构件引线电路板，使得该引线电路板接触部抵推接触该连接器的电极的抵推部；

一设置在该本体形成该风道的另一端处，连接该供气装置的接头。藉此，来自该供气装置的气体穿经该风道吹向该半导体组件。

作为优选技术方案，本发明上述风道一端优选延伸自该底面，最好延伸自该底面中央或接近一侧边处。

作为另一优选技术方案，本发明上述具风道的散热装置抵推部高度使得当该引线电路板接触部抵推接触该连接器的电极时，该本体底面与该待测半导体组件顶面间距远小于该半导体组件顶面的一边长；上述本体底面最好可相对该抵推部移动，藉此调整该本体底面与该待测半导体组件顶面的间距；上述本体底面最好由接近该风道处朝向远离该风道倾斜，使远离该风道处的底面接近该载台的倾斜面。

相对于现有技术，本实用新型藉由选择缩减本体底面与半导体组件顶面间距，不仅仍维持原有操作模式、大致维持原有简单结构、并让温度差的梯度立即骤增，在完全无须降低通入气体温度的条件下，同时达成提升半导体构件降温效率，避免不必要的能源消耗，甚至可藉此调控降温程度，提供待测半导体构件不同温度的操作环境，以获得温度与运算速度的对应窗体，亦可规划散热气体流动方向而不生扰流，确实解决了前述技术问题。

附图说明

图1是传统半导体构件组设于电路板状态示意图(说明半导体构件在应用状态时，与电路板、散热器之关系)；

图2是传统覆晶封装半导体构件侧视示意图；

图3是传统手动测试机台的部分放大示意图；

图4是传统半导体构件置入测试机台的透视示意图(说明测试过程中，温度分布与结构关系)；

图5是本实用新型第一较佳实施例的立体示意图；

图6是图5的部分放大立体示意图；

图7是图5在使用状态的侧面剖视示意图(洗明测试过程中，温度分布与结构关系)；

图8是图5的本体底面仰视示意图(说明具风道散热装置底部结构)；

图9是本实用新型第二较佳实施例的剖视示意图；

图10是本实用新型第三较佳实施例的剖视示意图。

其中：1为半导体构件；3为构件测试机台；10为半导体组件；12为电路板；14为导热胶；16为散热鳍片；18为散热风扇；22为上盖；30为载台；31为测试端口；32为输送装置；33为测试电路板  34为机械臂；35为具风道散热装置；100为凸块；102为顶面；104为基面；120为锡球；122为上表面；124为下表面；223为宽阔通道；224、354、354’、354”为底面；225为下延部分；330为连接器；350为本体；351为卡制装置；352为接头；353、353’、353”为风道；355、355’为抵推部；356、356’为排气缺口；357为吸嘴；358’为压电组件；3530、3530”为开口端。

具体实施方式

有关本实用新型前述及其它技术内容、特点与功效，在配合附图和较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。为说明起见，  以下实施例中仍以如图2所示覆晶封装的半导体构件1作为待测物，当然并非以此为限。

如图5所示，本实用新型第一较佳实施例提供的具有风道散热装置的半导体构件测试机台3，包括一作为基础的载台30，在本实施例中，载台30上配置有六组测试端口31，以及供应待测半导体构件进入各测试端口31及输送测试完毕的半导体构件脱离的输送装置32；每一测试端口31上置放有一测试电路板33，并分别设置有一上下移动的机械臂34作为致动装置，每一机械臂34的下端则各设置一具风道散热装置35；机台并设有分别连结至各具风道散热装置35的供气装置(图中未标示)。

当待测半导体构件是用于主机板时，此测试电路板33即可选择公板，若待测半导体构件是用于例如显示卡时，此测试电路板33即选择去除半导体构件的显示卡；每一测试电路板上原本安装半导体构件的位置均分别安装一承载待测半导体构件的连接器330，各连接器330分别具有复数电极，供电性连接该半导体构件的所有对应接触部。

在本实施例中，此具有风道散热装置35如图6及图7所示具有一本体350，本体350的侧面设有两组卡制装置351，供将其组装至机械臂34下端，本体350之中则形成有一贯穿的风道，风道一端形成有一暴露于本体一侧面的接头352，以连接供气装置，让供气装置提供的气体进入风道353中。

如图8所示，本实施例中在本体350底部中央部分形成风道353的另一开口端3530，故由供气装置进入风道353的气体，将从本体350底部中央吹出；本体底面354的边缘向下延伸出四组抵推部355，供向下抵压半导体构件1的引线电路板12，确保引线电路板12的接触部抵接于连接器330的电极，而抵推部355间留有排气缺口356，让风道353所吹出气体由此等缺口356向四方逸散；且本体350中亦形成有一吸气通道，而在本体底面354设置有连结吸气通道的两处吸嘴357，以便在测试前及完成测试后，于此抽气施加负压而吸取搬移受测的半导体构件1。

由于本实施例中将本体底面354与半导体组件顶面102间的距离h被大幅缩减至远小于半导体组件10的一边长L，亦即，容许通入气体行经之截面被大幅缩减，故当单位时间内由供气装置通入的风量不变，此时的风速必须增快；加以，由于间距h缩小，本体底面354与半导体组件顶面102温差梯度dt/dh随h反变而大幅提高。由此，在不改变其它任何条件状况下，仅需将本体底面354与半导体组件顶面102间距h改为原订间距之半(H/2)，即可轻易将散热效率提高约100％；若缩减为原订间距的1/3，更可提升散热效率至超过两倍。

当然，如熟于此技术者所能轻易理解，虽然本实施例中抵推部是抵推于引线电路板位置，但实际制造时亦无任何理由限制不得设于抵推半导体组件的位置；而此间距缩减模型系相对于现有技术之一简化模型，且由于通入气体由中央向四方逸散，在半导体组件顶面正对风道开口的位置，极易产生扰流，因此本实用新型第二较佳实施例提供的具有风道散热装置的半导体构件测试机台如图9所示，风道353’延伸自底面354’接近一侧边处，且仅在相反侧面形成有排气缺口356’，因此由风道353’通入的气体自然由风道开口端3530’朝向相对边缘流动，进一步解决扰流问题。

且在本实施例中，本体底面354’与抵推部355’间，更设置有复数压电组件358’，藉由控制施加于压电组件358’上的电压，调控本体底面354’与半导体组件顶面102之间距h’，经由逐步微调测试后，更可逐一建立不同间距、不同气体流量时的降温效率参考数值窗体，使得所有测试条件对于降温的影响被清楚界定，将降温的效果定量化。换言之，一旦待测半导体构件会随操作环境温度不同，而产生运算速度的显着变化时，此机台可以依照测试者的需求，控制气体流量与间距，从而精密控制决定操作环境温度，符合测试者的需求。

再者，由于通入散热气体的温度会随行经距离而逐渐升高，本实用新型第三较佳实施例提供的具有风道散热装置的半导体构件测试机台如图10所示，藉由控制本体底面354”从接近该风道353”开口端3530”处朝向远离风道353”开口处倾斜，使远离风道353”处的底面354”更接近半导体组件的顶面102而让h”＞h’”；换言之，由控制间距缩减补偿温差缩减，而确保温差梯度dt’”/dh’”不致比dt”/dh”大幅减小，让半导体组件10不会因为与风道353”开口远近不一，造成散热效果递减的问题。

本实用新型上述实施例藉由在本体中形成风道，并且让具风道散热装置受致动装置的驱动而相对载台移动，以将受测半导体构件迫紧而电连接于连接器，达成测试的自动化；同时大幅缩减具风道散热装置本体底面与半导体组件顶面间距，使温差梯度被显着提升，通入气体的散热效率从而大增；尤其藉由控制该间距，使得操作测试环境的降温程度被定量化，更是业界技术之一大变革。

Claims (7)

1.一种具有风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征是，该半导体构件包括：一具有顶面及设有复数连接端部基面的半导体组件；一侧安装且电性连接该半导体组件连接端部、另一侧导引延伸有对应该连接端部的复数接触部的引线电路板；

该测试机台包含：

一载台，该载台包括一测试电路板，及一安装于该测试电路板上，用以承载并电性连接该半导体构件接触部的具复数电极的连接器；

一致动装置；

一供气装置；

一受该致动装置驱动以相对该载台移动的具风道的散热装置，该散热装置包括：

一具有底面的本体，其中形成有贯穿该本体的风道；

一延伸自该本体底面，供抵压该半导体构件引线电路板，使得该引线电路板接触部抵推接触该连接器的电极的抵推部；

一设置在该本体形成该风道的另一端处，连接该供气装置的接头。

2.根据权利要求1所述的具有风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征在于，该风道一端延伸自该底面。

3.根据权利要求2所述的设有具风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征在于，该风道延伸自该底面中央。

4.根据权利要求2所述的具有风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征在于，该风道延伸自该底面接近一侧边处。

5.根据权利要求1所述的具有风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征在于，该具风道的散热装置抵推部高度使得当该引线电路板接触部抵推接触该连接器的电极时，该本体底面与该待测半导体组件顶面间距远小于该半导体组件顶面的一边长。

6.根据权利要求5所述的具有风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征在于，该本体底面可相对该抵推部移动，藉此调整该本体底面与该待测半导体组件顶面的间距。

7.根据权利要求5所述的具有风道散热装置的半导体构件测试机台，其特征在于，该本体底面由接近该风道处朝向远离该风道倾斜，使远离该风道处的底面接近该载台的倾斜面。

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