TWI311350B - A testing method of ball grid array package - Google Patents

Description

1311350 97-06-10 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體封裝的測試方法，且特別 是有關於一種球格陣列式(BGA)封裝的測試方法。 【先前技術】 電子工業是近年來發展速度最快之重要的工業之 一 ’它逐漸地改變世界並且提供許多影響我們日常生活的 產例如丫了動電g舌、電腦、視聽產品等產品，爲了達到 輕、薄、短、小的趨勢，所使用的主要電子元件均以半導 體封裝爲主流，而上述關鍵技術之一就是電子構裝 (Electronic Packaging)，因此諸多高密度、高效能的半 導體封裝結構也就因應而生。其中，特別是以具有面陣列 (area array)之球格陣列式（Ball Grid Array，BGA)封裝結 構或針格陣列式(Pin Grid Array，PGA)封裝結構，爲目前半 導體封裝結構的主流。 以球格陣列式(BGA)封裝結構而言，常見以有機基板 (organic substrate)或陶瓷基板（ceramic substrate)作爲晶片 之承載器(carrier)，而晶片配置於承載器之後，晶片之電子 訊號可藉由承載器之內部線路而向下繞線（routing)至承 載器之底面，最後經由承載器之銲球(s〇lder bal1)而傳遞至 外界的電子裝置。由於承載器具有佈線密集、訊號傳輸路 徑短、電氣特性良好等優點，因此廣泛成爲晶片封裝結構 之構件之一，且銲球係以面陣列的方式形成於承載器之底 5 1311350 97-06-10 面，因此一直是高腳位(High pin count)半導體元件常用的 封裝結構。 一般而言，在完成晶片與承載器之封裝製程之後，會 依照所指定的各項測試流程，對封裝完成之成品進行成品 測試(Final test)，以檢測出不符合品質要求之半導體封裝成 π口。其中’成品測試之流程包括產品外觀品質檢測(incoming Quality Assurance，IQA)、功會g性測試（Function Test)、老化 測試（Burn-in Test)以及開路/通路測試（Open/Short Test) 等。下文針對習知球格陣列式(BGA)封裝的測試方法作進一 步的說明。 請同時參考第1A〜1B圖，其中第1A圖繪示習知球格 陣列式封裝之測試方法的流程方塊圖，而第1B圖繪示習知 球格陣列式封裝之測試方法的示意圖。首先如步驟S10所 市，提供一球格陣列式封裝成品的待測物（Device Under Test，DUT)100，並以目測或影像檢測的方式，對球格陣列 式封裝成品之待測物100進行產品外觀品質檢測(IQA)，以 初步篩選合格之待測物100，接著如步驟S20所示，針對此 待測物100進行一功能性測試，其方式例如以一探針卡 (Probe Card)10接觸待測物100之銲球110，並在常溫狀態 下讓此待測物100正常運作，最後將探針卡10所得到之測 試結果傳回測試機台(Tester)，以進行待測物100之電性特 性的分析以及偵錯。 接著如步驟S30所示，對此待測物100進行一老化測 試，其方式例如在高溫(攝氏約I25度)的環境中進行，並且 外界提供超過待測物1〇〇工作電壓、電流的電功率。由於 1311350 97-06-10 待測物100在超出其正常運作之環境下進行測試’因此會 加速待測物100之電性特性、工作速度的老化。最後’可 藉由老化測試所得到的數據來推斷出此待測物100之正常 工作壽命。當完成老化測試之後’接著如步驟S40所示’ 對此待測物100進行一開路/通路測試’其方式係將待測物 100於一通電狀態下，以確定待測物100之內部線路的開路 狀態或通路狀態是否正常。 同樣請參考第1B圖，在進行BGA封裝成品之待測物 100的成品測試時，先將待測物100放置於老化插座(burn-in socket)20上，且探針卡1〇係以多個陣列排列之爪型探針 12來分別夾持待測物1〇〇之銲球11〇 ’其中銲球11〇例如 爲錫鉛（Sn/Pb)合金。値得注意的是，錫鉛合金具有低熔點 的特性，可作爲絕佳的焊接材料’然而在進行老化測試時， 係在攝氏125度的高溫環境下進行’且高功率負載之晶片 120更使待測物100內部產生高熱，致使錫鉛銲球110在環 境高溫以及高功率所產生之高熱下，其溫度非常接近錫鉛 合金的熔點(約180度）。一方面，銲球11〇的硬度隨溫度升 高而降低，另一方面，銲球110受到爪型探針12之夾持而 產生變形，以至於完成老化測試之後，銲球110因變形而 損傷，並影響後續製程之良率，更不利於此BGA封裝成品 與外界電子裝置如電路板、主機板等結合之可靠度。 【發明内容】 因此，本發明的目的就是在提供一種球格陣列式封裝 的測試方法，用以解決銲球因老化測試而變形，進一步改 善其後續製程之良率及可靠度。 7 1311350 97-06-10 爲達上述目的，本發明提出一種球格陣列式封裝的測 試方法。首先，提供一球格陣列式封裝半成品，其係由一 承載器、一晶片及一封裝材料所組成，其中承載器具有— 第一表面及對應之一第二表面，第一表面具有多個接點分 別與晶片電性連接，而第二表面具有多個銲球墊，而封裝 材料包覆晶片及部分第一表面；接著對球格陣列式封裝半 成品進行一功能性測試；接著對球格陣列式封裝半成品進 行一老化測試；將多個銲球，分別植接於這些銲球墊，以 形成一球格陣列式封裝；最後對球格陣列式封裝進行一開 路/通路測試。 爲達上述目的，本發明提出一種球格陣列式封裝的測 試方法。首先，提供一球格陣列式封裝半成品，此球格陣 列式封裝半成品包括一承載器、多個晶片以及一封裝材 料。其中’承載器具有多個封裝單元，而承載器具有一第 一表面及對應之一第二表面，每一封裝單元之第一表面具 有多個接點’而第二表面具有多個銲球墊，這些接點分別 與銲球墊電性連接。晶片係分別配置於這些封裝單元，並 與對應的這些封裝單元之接點電性連接。封裝材料係分別 包覆晶片及封裝單元的部分第一表面。接著對球格陣列式 封裝半成品進行一功能性測試；接著對球格陣列式封裝半 成品進行一老化測試；接著將多個銲球，分別植接於這些 靜球墊’以形成多個球格陣列式封裝；最後將這些球格陣 列式封裝分離’以形成個別獨立的球格陣列式封裝。 依照本發明的較佳實施例所述，上述之功能性測試之 前還包括進行一產品外觀品質檢測。此外，老化測試係以 8 1311350 97-06-10 多個探針，分別接觸這些銲球墊’以進行測試。另外’開 路/通路測試係以多個爪型探針’分別夾持這些銲球’以進 行測試。 本發明因以BGA封裝半成品爲待測物’以進行功能 性測試以及老化測試，並在完成老化測試之後’再植接銲 球於承載器之銲球墊上，由於銲球於老化測試之後才形 成，因此銲球不會受到損傷，故可提高後續製程之良率， 更可改善BGA封裝成品與外界電子裝置如電路板、主機板 等結合之可靠度。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 【實施方式】 請同時參考第2圖及第3A〜3C圖，其中第2圖繪示依 照本發明一較佳實施例之一種球格陣列式封裝的測試方法 的流程方塊圖，而第3A〜：3C圖依序繪示本發明之球格陣列 式封裝之測試方法的示意圖。 首先如步驟sίο所示，提供一球格陣列式(BGA)封裝 半成品的待測物2〇〇，其係由一承載器210、一晶片22〇及 一封裝材料23〇所組成。晶片2;2〇配置於承載器21〇之第 一，面212上，而封裝材料23〇係可包覆晶片22〇以及部 份第一表面以2。此外，承載器21〇之第一表面212具有多 女點2U分別與晶片22〇電性連接，且承載器21〇之第 一表面2U具有多個銲球墊以8。上述在完成晶片22〇與承 9 1311350 97-06-10 載器210之封裝製程之後，會依照所指定的各項測試流程’ 對此待測物200進行測試。其中，測試的流程包括產品外 觀品質檢測(IQA)、功能性測試(Function Test)、老化測試 (Birni-in Test)以及開路/通路測試(Open/Short Test)等。下文 針對本發明之球格陣列式封裝的測試方法作進一步的說 明。 値得注意的是，由於待測物200之第二表面216暴露 出銲球墊218，且銲球墊218尙未配置銲球，因此本發明可 藉由平面格陣列(Land Grid Array)封裝所使用之探針卡來 進行步驟S20所示之功能性測試。如第3A圖所示，其方式 係以一探針卡30之多個探針32來接觸銲球墊218,而探針 32的頂端分別接觸待測物200之銲球墊218，並在常溫狀 態下讓此待測物200正常運作，最後經由探針卡30所得到 之測試結果傳回測試機台（Tester)，以進行待測物200之電 性特性的分析以及偵錯。 接著如步驟幻0所示，對待測物200進行一老化測 試，其方式如第3A圖所示，先將待測物200放置於一插座 (socket)20上，在高溫(攝氏約125度)的環境中進行，並且 外界提供超過待測物200工作電壓、電流的電功率，以進 行老化測試。接著請同時參考步驟S4〇及第3B圖，完成老 化測試之後，再將多個銲球240，分別植接於承載器210 之銲球墊218上’以形成一球格陣列式(BGA)封裝的成品 2〇2。値得注意的是，由於銲球24〇於老化測試之後才形成， 因此銲球240不會產生變形，故可提高後續之製程的良率。 接著請同時參考步驟S5〇及第3C圖，進行一開路/通 .1311350 97-06-10

路測S式，將BGA封裝之成品202於一通電狀態下，並且婷 球240可分別以一探針卡40之多個爪型探針42夾持，以 進行測試，用以確定此BGA封裝之成品2〇2的內部線路的 通路狀憩或開路狀態是否正常。此時，由於銲球240在常 溫下不會因爪型探針42夾持而變形，因此有利於改善BGA 封裝之成品2〇2與外部電子裝置如電路板或主機板連接時 之可靠度。 請參照第4A〜4C圖，其繪示依照本發明—較佳實施例 之另一種球格陣列式(BGA)封裝的測試方法的示意圖。請參 考4A圖，以目前生產與製作流程而言，爲符合大量生產之 求以及簡化承載器之製作’通常在單一片大面積之承載 器310上先製作多個封裝單元31〇a(僅繪示其二），而每一 封裝單兀310a之第一表面3丨2具有多個接點314，且第二 表面316具有多個銲球墊3 18,這些接點314可藉由封裝單 兀310a內部之線路而分別電性連接至這些舞球墊318。之 後再將多個晶片320以及封裝材料do配置於承載器31〇 上’其中晶片320分別與封裝單元310a之接點314電性連 接，而封裝材料330係分別包覆這些晶片32〇及封裝單元 310a的部份第一表面312。上述在完成晶片320與承載器 3 10之封裝製程之後，會依照所指定的各項測試流程，對此 球格陣列式封裝半成品的待測物3〇〇進行測試。其中，測 試的流程包括產品外觀品質檢測（IQA)、功能性測試 (Function Test)、老化測試(Burn-in Test)以及開路/通路測試 (Open/Short Test)等。 値得注意的是，由於待測物300之第二表面316暴露 11 1311350 97-06-10 出銲球墊318，而銲球墊318尙未配置銲球，因此本發明可 藉由平面格陣列(Land Grid Array)封裝所使用之探針卡來 進行一功能性測試，其測試方法如上所述，如第4A圖所 不’同樣以一探針卡40之多個探針42來接觸封裝單元310a 之銲球墊318。接著對待測物3〇〇進行一老化測試，其方式 同樣在高溫(攝氏約I25度）的環境中進行，並且外界提供超 過待測物工作電壓、電流的電功率，以進行老化測試。接 著請參考第4B圖，完成老化測試之後，再將多個銲球“ο， 分別植接於承載器310之銲球墊318上，以形成多個球格 陣列式(BGA)封裝3〇2。最後如第4C圖所示，再進行切單 (singulation)的步驟’將球格陣列式封裝3〇2分離，以形成 個別獨立的BGA封裝之成品304。 此外’請參考第3D圖’在分離這些BGA封裝之成品 304之後，還可對每一 BGA封裝的成品3〇4進行一開路/ 通路測試，其方式係將BGA封裝之成品304於一通電狀態 下，並且銲球340可分別以一探針卡50之多個爪型探針52 夾持，以進行測試，用以確定此BGA封裝之成品3‘〇4之內 部線路的開路狀態或通路狀態是否正常。 綜上所述，本發明之球格陣列式封裝的測試方法乃是 藉由成品測試之分析測試結果，來判斷出不符合要求之封 裝產品’其中於功能性測試以及老化測試之後，再將靜球 植接於球格陣列式封裝半成品的銲球墊上，接著再進行開 路/通路測試。由於銲球在老化測試之後才形成於銲球墊 上，因此在後段的開路/通路測試過程中，銲球不會因爪型 探針夾持而產生變形，故可提高後續製程之良率，且改善 12 1311350 97-06-10 球格陣列式封裝之成品與外界電子裝置結合之可靠度。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 【圖式簡單說明】 第1A圖繪示習知球格陣列式封裝之測試方法的流程 方塊圖。 第1B圖繪示球格陣列式封裝之測試方法的示意圖。 第2圖繪示依照本發明一較佳實施例的一種球格陣列 式封裝的測試方法的流程方塊圖 第3A〜3C圖依序繪示本發明之球格陣列式封裝之測 試方法的示意圖。 第4A〜4C圖繪示依照本發明一較佳實施例之另一種 球格陣列式封裝的測試方法的示意圖。 【主要元件符號說明】 10、30、40、50 :探針卡 12、32、42、52 :探針 20 :插座 100、200、300 :待測物 110 :銲球 120 __晶片 202、302 :球格陣列式封裝 13 1311350 97-06-10 210、310 :承載器 212 ' 312 :第一表面 214、314 :接點 216、316 :第二表面 218、318 :銲球墊 220、320 :晶片 230、330 :封裝材料 240、340 :銲球 310a :封裝單元 S10、S20 ' S30、S40、S50 :步驟 14

Claims (1)

1. •1311350 97-06-10 十、申請專利範圍： 1.一種球格陣列式封裝的測試方法，包括： 提供一球格陣列式封裝半成品，該球格陣列式封裝半 成品包括： 一承載器，具有複數個封裝單元，其中該承載器具 有一第一表面及對應之一第二表面，每一該些封裝單元之 該第一表面具有複數個接點，而該第二表面具有複數個銲 球墊，該些接點分別與該些銲球墊電性連接； 複數個晶片，分別配置於該些封裝單元，並與對應 的該些封裝單元之該些接點電性連接；以及 一封裝材料，分別包覆該些晶片及該些封裝單元的 部分該第一表面； 對該球格陣列式封裝半成品進行一功能性測試； 對該球格陣列式封裝半成品進行一老化測試； 將複數個銲球，分別植接於該些銲球墊，以形成複數 個球格陣列式封裝；以及 將該些球格陣列式封裝分離，以形成個別獨立的該些 球格陣列式封裝。 ~ 一 、2·如申請專利範圍第1項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，其巾贿㈣格關雜裝㈣，娜成個別獨 立的該些球格_式封裝之前，M包括麵些球格陣列式 封裝進行一開路/通路測試。 3.如申請專购g第2項所述之球格關式封裝的測 試方法，其巾騰腿麵針，分別 夾持該些銲球，以進行測試。 ,1311350 97-06-10 4. 如申請專利範圍第1項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，其中該功能性測試係以複數個探針，分別接觸該 些銲球墊，以進行測試。 5. 如申請專利範圍第1項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，其中該老化測試係以複數個探針，分別接觸該些 銲球墊，以進行測試。 6. 如申請專利範圍第1項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，其中該老化測試的溫度約爲攝氏125度。 7. 如申請專利範圍第1項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，其中在該功能性測試之前還包括進行一產品外觀 品質檢測。 8. 如申請專利範圍第1項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，在分離該些球格陣列式封裝後，更包括對該些球 格陣列式封裝進行一開路/通路測試。 9. 如申請專利範圍第8項所述之球格陣列式封裝的測 試方法，其中該開路/通路測試係以複數個爪型探針，分別 夾持該些銲球，以進行測試。 16 1311350 97-06-10 七、 指定代表圖： (一） 本案之指定代表圖：圖3A (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 30 :探針卡 32 :探針 20 :插座 200 :待測物 210 :承載器 212 :第一·表面 214 :接點 216 :第二表面 218 :銲球墊 220 :晶片 230 :封裝材料 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 的化學式： 無 4