TWI264075B - Apparatus and method for testing semiconductor devices - Google Patents

Description

1264075 A7 五、發明說明（I ) 【發明領域】 本發明有關半導體器件之、、丨

此類$ # 2抑 “忒裝置與方法，尤其有II 此類為件呈早體形式時的測試。 【發明背景】 半導體電路最初是製成薄片狀晶片(wafer 材料之圓形薄晶片，諸如矽夺訊古 干 一電路稱為一個小片（die)。在 母 a H 在4片上形成這些小片後， 丹將潯日日片切割，使各小只姑 使合j月彼此分離。隨後，每一小片祜 、、且裝到一半導體封裝内，並 焊、、、糸（b〇n d w i r e )連接小 片之焊接點（bond pads)與封穿之择咖 ^ 3 丁衮之插腳（pins)。在絮鉬 件：Π,ΐ，須對小片進行許多測試。尤其是半導體器 片一部份時所須進行的測試。此種測試通稱為 曰曰0測试，係用來棄置成形不正確的小片。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 小片一旦組裝到-封裝内，即須再度測試，以確 ^已正確組裝且小片在組裝及加工期間未受損，並確認所 產生的器件仍符合設計規範。此項測試可在數種不同的溫 度下實施，以檢查可能對溫度敏感的參數。例如，商用= 件可在代、25π及歡下測試。專供軍事應用之器; 可在更極端的溫度下測試，例如-55。(：、2 5。(：及125°c。 〜同時應了解的是，半導體器件的加工通常分成兩類·· 刚端加工與後端加工。前端加工包括的處理諸如承托小片 之薄晶片製造，及小片與薄晶片之分離。前端加工通常是 咼度自動化的。另一方面，後端加工包括器件組裝與封裝 處理，而這些處理之性質與自動化程度具有更廣的差異。 k張尺度適用中國國家標準（cns)a 1264075 A7 五、發明說明（2 ) 為了供應組件給各種不同的後端加工裝置與方法，因 生許多不同的半導體小片傳送方法。其中一種主要的 是’組件究竟應以附著在焊接框架（leadframe) 單體形式，或以單體形式傳送。因此，以往在前端與後端 加工間出現的測試方法與裝置，可能需要具有高度彈性， 並可測試大量器件達成合理效率的產出量，以免造成製造 與組裝處理時間之減緩。 簡言之，半導體器件之測試是製程中重要的一環，為 了防止造成加X時間的嚴重延遲，必須設計各種方法與裝 置促使半導體ϋ件以最有時效及最可靠的方式進行測試。 【先前技術】 當小片被組裝到半導體封裝内時，封裝通常形成所謂 的焊接框架的一部份。以往，谭接框架可能包括單列半導 體封裝，然而近年來的焊接框架可能包括二或多列半導體 封裝’使半導體封裝安排成一陣列。當半導體封裝與焊接 框架相連時’它們是彼此絕緣的，並藉一或多個繫桿與焊 接框架實際連接。在此情況下，這些器件以往稱為非單體 (n〇n-singulated)半導體器件。2〇〇1年6月2?曰提 出之美國專利申請案（案號不明）''Meth〇d and APPaj：atUS f〇r testing S en, conduct o r "、1 C e S (半導體器件之測試方法與裝置），說明非單體 t導體器件之測試方法與裝置。該案業已讓與本發明之讓 又人、’其内容以參照方式併入此處。 半導體器件一旦彼此分離後，即稱為單體 請 先 Μ 讀 背 注 意 事

訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^紙張尺度適國國家標準(^)_Α4規f (210 x 297 公釐） 1264075

五、發明說明（3 ) (singulated)器件。測試單體器件的方法已有夕 是通常因為器件已脫離焊接框架，所以必須_ ★夕種，但 地個別測试，如此顯著增加測試大量琴件所+ 件 希望對每-器件實施多重測試時，例;Q在環:若 器件必須在不同温度下測試時，個別測試特 J 91 ε在丨 4 3。 一言如’以往單體器件必須以大致個別的 试。亦即，一次只可能測試一個器件（或者最多3。、 也’、 譬如，以往係使用-種測試座。每一測試座—或」個）。 器件，並與-載板連接。單體載板上或許最多； 四個不同的測試座。載板可放置在_熱 』時放置 要的溫度下測試-器件（或載板上可設置的所有器以^更在所 另一種測試個別器件的方法牽涉到滑動件。 载的器件裝載到執道或管體内，允許它們滑進=: 至，在該處加熱至所要的溫度。器件以一欠 …谷 ::接觸器機構，由接觸器機構移動_測試頭接== 【發明概要】 根據本發明，其中提供一種在測試操 電子器件之裝置，此裝置包括一本體及一支撐構4早體 構!係以無傳導性高電阻係數材料製：，並=多 數凹槽。母一凹槽可容置一個別之單體器件。 匕括夕 較佳是，每一凹槽設有與之聯結之 以可脫離的方式固持一個單體器件。例二，上’以於凹槽内 包括吸力裝置或抓持裝置。 以固持裝置可 r is a (cns)a4 mfmo χ 297 ^) (請先閱讀背面之注意事項巧填寫本頁) n n n n - 訂，· 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 I n n 1264075 A7 五、發明說明（4 ) 在本發明之較佳實施例中， °亥等凹槽之形狀與欲客詈 其中的器件之形狀相符。在一實 、 I例中，母一凹槽設有朝豆 底部向内漸縮之側面，及至少― σ 主ν 一個洋凸之突出部，用以支 撐器件之導線並定義容置器件本 ® <二間。此種凹槽有助 於容置設有導線之器件。另一凹禅 凹槽實例為一淺槽，並設有 一扁平底面，用以在其中容置大致平 八双十坦無導線的器件。 依照欲測試的器件性質而定， 」用相同的本體配合不 同的支撐構件使用。同時，支樓槿杜 了文保構件可隨時互換。基本上， 單一本體上可放置多數支撐構件。 較佳疋，該本體設有一埋入式加 測試的電子器件。 丨加熱-件’用以加熱欲 從另一方面看來’本發明亦有關-種單體電子器件之 測試裝置，此種裝置包括⑴多數载體裝置，每一載 置可承載多數單體器件；（2)輸入裝置，可將單體器件放 置到該等載體裝置上；（3)至少一個環境控制裝置，可使 欲測試之器件進入選定的環境條件；（4)一測試頭；⑸ 卸除裝置，可將測試過的器件從載體裝置卸下，以供進一 步的處理；及（6)輸送裝置，可在輸入梦 w 】八裝置、壞境控制裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 置、測試頭、及卸除裝置間輸送該等載體裝置。 從再一方面看來，本發明亦有關一種單體電子器件之 測試裝置，此種裝置包括（1)多數載體裝置，每一載體裝 置可承載多數翠體器件；（2)輸入袭置，可將單體器件放 置到該等載體裝置上；（3) —測試頭；Μ)卸除裝置，可 將測試過的器件從載體裝置卸下，以供進一步的處理；及 1264075 ---- B7 五、發明說明（5 (5)輪送裝置，可在輪入裝 送該等载體裝置。 劂忒碩、及卸除裝置間輸 從再一方面看來，本發 ^ 測試方法，此種方法·才有關一種早體電子器件之 置上·將藝妒驻匕舌將多數單體器件置於-載體裝 頭輸送至-輪出位¥•'式頭；將載體裝置從該測試 下。 ， ，以及將該等單體器件從載體裝置卸 【圖式簡要說明】 I I 訂 圖包ΐ在參照附圖以舉例方式說明本發明若干實施例。附 體外=為根據本發明第一實施例之單體器件支撐構件立 趙外圖_為根據本發明第二實施例之支樓構件組合趙之立 圖3顯示各種不Θ支撐構件之剖面圖； 圖4為圖2所不支撐構件置於一載體構件上之剖面 圖’顯示利用一抓持裝置將單體器件固持在支撐構件上； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5為圖1所示支撐構件置於圖1所示載體構件上 之剖面圖，顯示利用吸力將單體器件固持在支撐構件上； 圖6為圖1所不支撐構件組合體置於一載體構件上之 立體外觀圖； 圖7為圖2所示支撐構件組合體置於一載體構件上之 立體外觀圖； 圖8為根據本發明另一實施例之支撐構件組合體與載 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 1264075 A7

五、發明說明（6 ) 體構件之立體外觀圖； =9顯示在測試處理中使用-懸吊式加熱元件；以及 例。顯示利用本發明-實施例進行之測試順序實 【較佳實施例詳細說明】 首先請參照圖1，其中_示_插 5¾ M m ^、 種承載夕數單體半導體 試程序之支撐構件h支撐構…括以無 材料諸ΓΑ形成大致矩形之構件。無傳導性高電阻 構件 αΓΓ。P°lymers Inc•提供之 T°ri〇n。支擇 設有多數間2,每1槽^大^ 41: 試之單體器件。在圖1所示實施例中， 槽2,分成兩列’每列五個。但應了解凹槽數 :比十個更多或更少’且凹槽之輪扉可有多種變化。二 :凹槽内形成一㈣3貫穿支樓構件外 二件各。凹槽都是設在支編1之上表面，並未貫;支 圖6顯示器件支撐構件1與-本體4之組人體" 體夕^觀圖。本體4係用傳導性材料披覆-層非傳導性材 二體4大致為矩形，並稱微大於支擇構件1。 本-1之肩部5在本體之上表面定義一凹 =在Γ槽與支樓構件1的大小相同，支揮構件可工 則係放在肩部5上。圖5為圖6之剖面圖。 毒件 圖2、4、7顯示本發明第二實施例，其中 件1係置於本體4之凹槽内。在此實施例中，同樣設有 _ 8 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格_>21〇 X 297公^ 1264075 A7 Β7 五、發明說明（7 ) 十個凹槽2 ’分成二列，每列五個。士口以下將會說明的， 圖1與圖2的一個實施例設計，係供不同類型的半導體 器件使用。尤其是圖：與圖6之實施例，係專供設有導 線從一囊封本體部延伸之半導體器件使用，而圖2與圖▽ 斤不之貝鈀例主要係供無導線器件或區域陣列封裝使用， 此類器件相當薄而且沒有延伸的導線。 …百先請參照圖5，從其中可以看出，凹槽2之側壁1〇 稍微朝内傾斜，以助欲連接的器件在凹# 2 β定位。每 一凹槽2内設有多個直立的導壁丄丄，而位於導壁丄丄内 的凹槽表面12,略高於導壁工工與側壁1〇間的凹槽表面 13。此種設計的目的係為了使凹槽的輪廓可容置一特別 封裝的半導體裔件，以供測試。尤其是器件的囊封本體， 須合置在導壁11内側並放在表面12上。器件的導線則 以^角從本體延伸，並可放在導壁頂端獲得支撐，然後往 凹& 2之表面13朝下延伸’但是未必需要接觸表面η。 2此可以了解，凹槽2之大小與形狀設計，應配合特別 囊封之+導體器件大小與形狀，而後者可能為—字形 或四邊形器件。 口 ^二11内側之表面12内設有一吸孔14，經由孔徑 、设於本體4内的吸入通道16連接。以此方式， ^經=入通道16、孔徑15及吸孔14施加的吸力，

請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項繾 囊 I裝 頁I 訂 # 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 Bn ή 中未示「提：持因定：在凹槽2内。吸力可經由-單向間(圖 下方仍會保持真空，確保器件繼續固持定位。或者，^

1264075 A7 B7 五、發明說明（8 ) 孔可與設在本體4内的單一共用真空室連通，使共 空室與所有凹槽2連通而將吸力供應至該處。 ，、 圖1 2、4、7顯示之本發明實施例係專供用於大 平的半導體器件，諸如無導線器件與區域陣列封裳 施例與圖所示實施例間的重要差異在於' ; 注

頁 試的器件大致為扁平且相當薄。因此，支撐構件i J 成的凹槽2相對地很淺’且凹槽内不須提供 件 只是放在凹槽表面12上。在此實施例中，並 吸: 將器件固持在凹槽內，而是使用抓持構件2q。每一凹^ 2之：側設二個抓持構件2〇。藉由移動氣動操作之心 ’母一抓持構件20可以-樞軸2:為中心掩轉。活塞 本體4 «成的空氣供應通道23連接。對2 ^空 時’活塞22帛上移動，迫使抓持構件 聲 二==2。可為彈簧加載式，以於移除空氣供應 時乃可向内朝彼此樞轉，並抓持凹槽内固持的器件。 支撐構件可一次承載多個單體半導體器件 ==的拾取與放置裝置置於各凹槽内，並可用吸 可利用載2 =持定位。單體器件—旦被置入載體上，即 ==在輪送裝置上的移動而運送到一或多個測試位 二支樓構件可有多種不同形式，供不同 載體構件上vr用。而且’依照欲測試的器件性質而定， 不同形式的支揮構件。如圖3所示， :凹二扁平器件用的淺凹槽到設有支撐壁之深凹槽盘中深 度凹槽’凹槽可有各種不同的變化。 1 __ ίο 2 本紙張尺度適用中 1264075 A7 五、發明說明（9) 請 閱 讀 背 面 注 意 事 項屬 圖8顯示本發明另一實施例，其 28，可支撐多個較小的支樓構件2二广卜載體構件 復設有多數凹槽’使每一支樓構母二支撐構件29 件。同樣地，此等支撐構件在通用之載^個半導體器 型式，可視欲測試的器件而改變。在單 ^數目與 多數較小的支撐構件時，可以緩和支撐構件在力供 時有關熱應力方面的潛在難題。 在加熱與冷卻 需要注意的是，在測試中為 載體構件可設置多數預埋犬加孰^於加熱+導體器件， 延伸之帶狀力例如橫貫載體構件 I伸之咖熱…牛，如圖4、5所示之 :埋=元件可經由載體構件末端所設的電二 訂 =電為了避免電弧’可以在載體構件靜止時才對加熱元件 另-種加熱半導體器件以供測試之方法，係下降一懸 2/接加牛’諸如圖9所示之加熱板27，直到加熱板 2 7接近或接觸器件為止。 經濟部智慧財產局員工消費合作、社印製 圖1 〇顯不運用本發明一實施例之環境測試方法與裝 置實例1 10暴員示-載體移動通過一測試裝置時的步驟 、、序。順序從位置Α開始，在此將欲測試之單體器件置 於支擇構件上形成的凹槽内。然後用升降裝置30將載體 升至位置Β。載體被一輔助裝置（kicker means)從位置 B移到一輸送器31上。輸送器31隨後將載體運送至位 =c。載體隨後從位置C橫向移出輸送器31，進入一環 士兄控制裝置3 2。環境控制裝置3 2之目的係於器件受測

(CNS)A4 規格（210 X 297 公釐） 1264075 A7 五、發明說明（10) 如’將器件加熱或冷卻，使器件在所要的溫度下受測。卷 器件在位置D時，使用測試裝置3 3執行測試。圖1〇中 雖未顯示，但是測試裝置3 3可包括一測試探頭。測試探 頭包括多個彈簧高蹺式銷（p〇g〇 pj_ns)，可接觸容置於 凹槽内的單體裔件之導線’並可在器件上實施適當的測 試。測試頭的輪廓視載體上的單體器件數目、類型及配置 而定，因此可以改變。載體可設適當的識別裝置以識別载 體上的器件數目、類型及配置，以便可事先設定測試頭 輪廓。 測試程序之後，載體被一輸送器以平行B至c的方向 移至位置E，然後再以C至D的反方向移至位置F。單體 器件在位置F攸載體卸下。通過測試程序的器件可用任 何適合的裝置運送，以供進一步處理，而未通過測試的器 件則可予以破壞。載體隨後用升降裝置34下降到與位= A水平的位置G，空的載體可用一輸送器送返位置A，再 度開始下一循環。 ±在此應注意的是，對於測試結果不明確的器件，可繼 續讓其留在載體上再度進行測試。此外，若希望在相同严 f下重複測試器件，可讓器件留在載體上再度測試，或者戴 件可繼續留在載體上作第二次測試，但環境控制裝置μ 可設定為不同的溫度。 通常，提供載體裝置以承載多數單體器件進行測試， 可允許高度彈性及建構模組化測試設備的能力。例如，在 圖10所示實施例中，可以提供第二環境控制裝置與第二 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 再I 填. ί裝 頁；

I I I I I 訂 鼸 I I I I [ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1264075 A7 五、發明說明（11) =忒裝置，使器件可以依序在兩種溫度下受測。當然，環 =控制裝置可設置加熱或冷卻器件的裝置。在加熱的情： 時，環境控制裝置可包括例如一烘摅， ' 心、電給前述之預埋式加熱元件，或可包括如 置 之懸吊式加熱元件，或包括以上之組合體。若不 置為冷卻室時，則可設置裝置引進冷 《兄工制裝 液態氮。 〃體’諸如揮發性 【元件標號表】 經濟部智慧財產局員X消費合作钍印製 1 支撐構件 2 凹槽 3 吸孔 4 本體 5 肩部 10 側壁 11 導壁 12 表面 13 表面 14 吸孔 15 孑L徑 16 吸入通道 20 抓持構件 2 1 柩轴 22 氣動活塞 2 3 空氣供應通道 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 .- 本終、張尺度適用中國國家縣（CNS)A4規格 (210 x 297 公爱） 1264075 A7 B7 五、發明說明（12) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 5 加熱元件 2 6 電插頭 2 7 加熱板 2 8 載體構件 2 9 支撐構件 30 升降裝置 3 1 輸送器 32 環境控制裝置 33 測試裝置 34 升降裝置 (請先閱讀背面之注意事項-SH填寫本頁) I· 訂，·

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Claims (1)

1. 包括 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1264075 、申請專利範固 r一種在測試㈣„切 〜 一本體及一支撐構件；其體电子器件之裝置 高電阻係數材料製成，並勺4 ^撐構件係用無傳導性 容置一個別之單體器件。、，匕括夕數凹槽，每—凹槽可 2 ·如申請專利範圍第1項之裝 之聯結之裝置，以於該凹:、，其令每一凹槽設有與 單體器件。 1 2以可脫離的方式固持一 3 ·如申請專利範圍第2項 吸力裝置。 、’其中該固持裝置包括 4·如申請專利範圍第3項之裝置，一一 吸孔，與該本體内μ 、 母凹槽設有一 令篮冏，又置的吸入通道連通。 如申請專利範圍第3項之 吸孔，與該本體内設置& „、 ，/、令母—凹槽設有一 円°又置的早一共用真空室連诵 6.如申請專利範圍第2項 甘士 抓持裝置。 員之裝置，其令該固持裝置包括 7·如申請專利範圍第6項 _ i}k Xi- M ., 、、置，/、中該抓持裝置包括 -對抓持構件，分別置於每一凹槽之兩側。 ·!#------、玎----------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦^ _ -I II .

   1 .如申清專利範圍第7項 “ 貝之裝置’其^亥抓持構件可在 兩位置間抱轉，第一位置為抓持構件與器件接合時〖 位置，第二位置為抓持構件與器件脫離時的位置。 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該抓持構件可秦 由一氣動活塞構件而樞轉。 2 1〇.如申請專利範圍第丄項之裝置，其中該凹槽之形狀 與其内欲谷置的器件形狀一致。 1264075 t、申請專利範圍 11 · 如申請專利範圚泫Ί s 朝凹梯广山&巳圍弟1項之裝置，其令每一凹槽設有 朝凹槽底知向内如 円漸縮之側面，及至少二個浮凸之突出 用1乂支今女32 9Λ 空間。 ^ ^件之導線及定義容置該器件本體之 12 · 如申請專利範園笛Ί Ί ^ 突出部定義的空門^ 之裝置，其中由該浮凸之 Ί. 其表面高於凹槽其餘部份之底面。 h· 如申請專利範 - 凹槽，且开C 裝置’其令每一凹槽為淺 7成扁平底面，以於其内容置大致平扭、盔 導線之器件。 一…、 1 4 · 如申請專利範圚筮Ί s ^ 蓄乾圍4 1項之裝置，其中該支撐構件係 置於3玄本體內$ 士、 v成的開口内側，並放在該本體沿開口 側壁延伸之肩部上。 15·如申請專利範圍帛14，之裝置，其中單一本體上 置有多數支撐構件。 16·如中請專利範圍第1項之裝置，其中該本體設有-工7員里式加熱元件，用以加熱欲測試的電子器件。 •夕種單體電子器件之測試裝置，包括： 夕數載體裝置’每一載體裝置可承載多個單體器 件； 輪入裝置’可將單體器件置於該等載體裝置上； 至少—個環境控制裝置，可使該等欲測試的器件進 入選定的環境條件； 一測試頭； 卸除裝置，可從該等載體裝置卸除已測試之器件， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   CNS ) ( 210X297公釐） 1264075 A8 Bg C8 D8 ^申請專利範圍 一————一一一— 以供進一步處理；及 輸送裝置，可在該輪入 測試頭、及該卸除f置門心、：衣見控制裝置、該 丨于' 裒置間輪送該等载體裝置。 丄8.—種單體電子器件之測試農i，包括： 多數載體裝置，每一載 件； 戟體裝置可承載多個單體器 輸入裝置，可將單髀哭#班^ ^ ^ 早體裔件置於該等載體裝置上· 一測試頭； 卸除裝置’可從該等盤㈣技罢 以徂、隹·^田 寺載體裝置卸除已測試之器件， 以供進一步處理；及 輸送裝置，可在該輪入裝置、該 裝置間輸送該等載體裝置。 Λ/、 及該卸除 W -種單體電子器件之測試方法，包括 器件置於-載體裝置上；輸送該載體裝置：體 將該載體裝置從測試頭輸送至-輪出位置；以及: 该載體裝置卸除該等單體器件。 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •I裝 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製