TWI403732B - Semiconductor component testing sub-press under pressure device - Google Patents

Description

半導體元件測試分類機之下壓頭裝置

本發明係提供一種可大幅提升測試時的冷卻效能，達到確保測試品質之下壓頭裝置。

在現今，半導體元件(如IC)於製作完成後，均會於測試分類機上進行測試作業，以測試出不良品，以IC之測試分類機為例，該測試分類機之測試裝置上方係配置有一下壓頭裝置，該下壓頭裝置並設有可下壓IC之壓接機構，以使IC之接點確實接觸測試座而執行測試作業，由於IC在執行測試作業時，將會快速的產生自熱，以致超出預設的測試溫度範圍而影響測試良率，為防止IC過熱，業者係於測試分類機之下壓頭裝置上設有可降低IC溫度之熱傳導機構，以確保IC之測試品質。

請參閱第1、2圖，係為測試裝置10及下壓頭裝置20之示意圖，該測試裝置10係設有至少一具測試座12之電路板11，位於測試裝置10上方之下壓頭裝置20係包括有具下壓桿21及下壓治具22之壓接機構，以及裝配於下壓桿21及下壓治具22間之熱傳導機構，該熱傳導機構包含有熱交換本體23及致冷晶片24，該熱交換本體23之內部係設有具複數個隔板232之S型流道231，該S型流道231一端係連通輸入冷卻水液之入水管233，另一端則連通輸出冷卻水液之出水管234，另於熱交換本體23之頂面裝配有封蓋235，並使封蓋235連結下壓桿21，另致冷晶片24一端之放熱端係裝配貼合於熱交換本體23之底面，另一端之吸熱端則裝配連結下壓治具22；請參閱第3、4圖，當測試座12承置待測之IC13後，可控制下壓桿21帶動熱傳導機構及下壓治具22同步下降，並使下壓治具22壓抵接觸待測之IC13而執行測試作業，此時，熱交換本體23之入水管233係輸送冷卻水液至流道231內，並使冷卻水液沿S型流道231之流動路徑朝出水管234處流動，由於IC13於測試時所產生之自熱係經下壓治具22傳導至致冷晶片24之吸熱端，致冷晶片24之吸熱端於吸熱後，即由放熱端散熱，此時，可利用熱交換本體23內之冷卻水液與致冷晶片24之放熱端作一冷熱交換，使IC13之測試保持於預設的測試溫度範圍內；惟，該熱交換本體23供冷卻水液流動之流道231僅係為單向之S型流動路徑，由於IC13中間位置之自熱溫度最高，當水液流經前段路徑行程時，其因初始水溫較低，尚可與致冷晶片24之放熱端前段部作一較佳之冷熱交換，但水液流動至中段及後段路徑行程時，因水液之水溫已逐漸升高，即無法與致冷晶片24放熱端之中段部及後段部作一較佳之冷熱交換，而降低熱交換效能，以致致冷晶片24無法有效降低IC13中間位置之溫度，故此一熱傳導機構必須加以改善。

故，如何設計一種可提升冷卻效能，達到確保測試品質之半導體元件測試分類機的下壓頭裝置，即為業者研發之標的。

本發明之目的一，係提供一種半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其係於壓接機構之下壓桿與下壓治具間設有熱傳導機構，該熱傳導機構具有熱交換本體及熱傳導片，該熱交換本體之頂面連結於下壓桿，底面則裝設一下方連結下壓治具之熱傳導片，其中，該熱交換本體之底面係凹設有中空之容室，並於容室頂面之中間位置開設有一可流入冷卻流體之入水口，以及於容室之四周開設有複數個出水口，熱傳導片之頂面則設有陣列之鰭片，並使鰭片容置於熱交換本體之容室內，使得下壓治具壓接於半導體元件時，冷卻流體即可自中間熱點位置均勻的向四周擴散，以與熱傳導片之鰭片進行全面性的冷熱交換，進而大幅提升測試時的冷卻效能，達到確保測試品質之實用效益。

本發明之目的二，係提供一種半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其係於壓接機構之下壓桿與下壓治具間設有熱傳導機構，該熱傳導機構具有熱交換本體、熱傳導片及致冷晶片，該熱交換本體之頂面連結於下壓桿，底面則裝設一熱傳導片，熱傳導片下方再裝設一連結下壓治具之致冷晶片，其中，該熱交換本體之底面係凹設有中空之容室，並於容室頂面之中間位置開設有一可流入冷卻流體之入水口，以及於容室之四周開設有複數個出水口，熱傳導片之頂面則設有陣列之鰭片，並使鰭片容置於熱交換本體之容室內，使得下壓治具壓接於半導體元件時，冷卻流體即可自中間熱點位置均勻的向四周擴散，以與致冷晶片放熱端上方之熱傳導片的鰭片進行全面性的冷熱交換，進而大幅提升測試時的冷卻效能，達到確保測試品質之實用效益。

為使　貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第5圖，本發明之測試分類機係於機台上配置有供料裝置30、收料裝置40、空匣裝置50、複數個測試裝置60及輸送裝置70，該供料裝置30係設有至少一料盤31，用以承置複數個待測之半導體元件，該收料裝置40係設有複數個料盤41，用以承置不同等級之完測半導體元件，例如良品半導體元件、次級品半導體元件及不良品半導體元件，該空匣裝置50係用以收置供料裝置30之空料盤31，並將空的料盤31補置於收料裝置40處，用以承置完測之半導體元件，各測試裝置60係設有具至少一測試座62之電路板61，用以承置待測之半導體元件，並將測試結果傳輸至中央控制單元(圖未示出)，由中央控制單元控制各裝置作動，該輸送裝置70係設有第一移料臂71、第二移料臂72及載台73，該第一移料臂71係設有可作X-Y-Z軸向位移之取放器711，用以於供料裝置30、收料裝置40、空匣裝置50及載台73間移載待測/完測之半導體元件，第二移料臂72係設有可作X-Y-Z軸向位移之取放器721，用以於載台73及各測試裝置60間移載待測/完測之半導體元件，該載台73則可作Y軸向位移，用以於第一移料臂71及第二移料臂72間載送待測/完測之半導體元件，於測試裝置60之測試座62之上方位置設有對應之下壓頭裝置80；請參閱第6、7、8圖，該下壓頭裝置80包括有壓接機構及熱傳導機構，該壓接機構係設有一可升降位移之下壓桿81，並以下壓桿81驅動一可壓接半導體元件之下壓治具82，又該熱傳導機構係裝配於壓接機構之下壓桿81下方，其包括有熱交換本體83及熱傳導片84，該熱交換本體83之底面係凹設有中空之容室831，該容室831係於頂面相對應受測之半導體元件熱點位置處開設有一可流入冷卻流體之入水口832，於本實施例中，該入水口832係設於容室831頂面中間位置，並使入水口832連通一位於熱交換本體83側面且可輸入冷卻水液、氣體等流體之流體輸入管833，另於容室831之四周開設有複數個出水口834，各出水口834可連通一位於熱交換本體83另側面之流體輸出管837，於本實施例中，各出水口834係連通於熱交換本體83頂面之導流槽835，各導流槽835則匯流至一排放口836，該排放口836再於熱交換本體83內連通至一位於熱交換本體83另側面之流體輸出管837，用以輸出已冷熱交換後之冷卻流體，再於熱交換本體83之頂面裝配一可防止流體外洩之封蓋838，並以封蓋838連結壓接機構之下壓桿81，又該熱傳導片84之底面係可下壓受測之半導體元件，以接觸傳導半導體元件的熱源，於本實施例中，該熱傳導片84之底面更包含連結有一下壓治具82，並以該下壓治具82下壓受測之半導體元件，以接觸傳導半導體元件的熱源，再將該熱源傳導至熱傳導片84，另熱傳導片84之頂面係裝配於熱交換本體83，其中，熱傳導片84之頂面更設有陣列之鰭片841，並使鰭片841容置於熱交換本體83之容室831內。

請參閱第9、10圖，當下壓頭裝置80之下壓桿81帶動熱傳導機構及下壓治具82作Z軸向向下位移時，下壓治具82係壓抵半導體元件90進行測試作業，由於半導體元件90在執行測試作業時，將會快速的產生自熱，該下壓治具82即將半導體元件90之高溫傳導至熱傳導機構之熱傳導片84及鰭片841，此時，該熱傳導機構之流體輸入管833可輸送冷卻流體至熱交換本體83內，於本實施例中，係輸送冷卻水液至熱交換本體83內，並使冷卻水液由位於中間位置之入水口832注入於容室831內，由於入水口832位於中間位置，而可使冷卻水液先與熱傳導片84所對應受測半導體元件之中間熱點部位之鰭片841作一冷熱交換，而可大幅降低半導體元件90中間熱點部位之高溫，接著可利用各出水口834分散於容室831四周之設計，使水液由中間位置作放射狀向四周流動，而可與熱傳導片84四周部位之鰭片841作大面積且均勻的冷熱交換，以全面降低半導體元件90四周部位之高溫，進而提升熱傳導機構之冷卻效能，使半導體元件90均勻降溫；接著已升溫之水液由各出水口834流入於熱交換本體83頂面之導流槽835中，再匯流至排放口836，而排入於流體輸出管837中，由流體輸出管657輸出水液。

請參閱第11圖，係本發明下壓頭裝置之熱傳導機構另一實施例，該熱傳導機構包含有熱交換本體83、熱傳導片84及致冷晶片85，該熱交換本體83之底面係凹設有容室831，該容室831係於頂面相對應受測之半導體元件熱點位置處開設有一可流入冷卻流體之入水口832，於本實施例中，該入水口832係設於容室831頂面中間位置，並使入水口832連通一位於熱交換本體83側面且可輸入水液、氣體等流體之流體輸入管833，另於容室831之四周開設有複數個出水口834，各出水口834係連通於熱交換本體83頂面之導流槽835，各導流槽835之一端則匯流於一排放口836，該排放口836則於熱交換本體83之內部連通至位於熱交換本體83另側面之流體輸出管837，用以輸出已冷熱交換後之冷卻流體，再於熱交換本體83之頂面裝配一可防止流體外洩之封蓋838，並以封蓋838連結壓接機構之下壓桿81，又該熱傳導片84之頂面係裝配於熱交換本體83，該熱傳導片84之頂面並設有陣列之鰭片841，並使鰭片841容置於熱交換本體83之容室831內，其中，於熱傳導片84之底面係裝配有致冷晶片85，該致冷晶片85之放熱端係貼合熱傳導片84，而吸熱端則可下壓受測之半導體元件，以接觸傳導半導體元件的熱源，於本實施例中，該致冷晶片85之吸熱端更包含連結有一下壓治具82，並以該下壓治具82下壓受測之半導體元件，以接觸傳導半導體元件的熱源，再將該熱源傳導至致冷晶片85之吸熱端；請參閱第12圖，於壓接機構之下壓桿81帶動下壓治具82壓抵待測之半導體元件90執行測試作業時，該半導體元件90所產生之自熱可經由下壓治具82傳導至致冷晶片85之吸熱端，而與致冷晶片85之吸熱端進行冷熱交換，以使半導體元件90能保持於預設的測試溫度範圍內，又致冷晶片85之放熱端會將高溫傳導至熱傳導片84之鰭片841，此時，該熱交換本體83之流體輸入管833可輸入冷卻水液，並使冷卻水液經位於中間位置之入水口832注入於容室831內，而可使冷卻水液先與熱傳導片84所對應受測半導體元件之中間熱點部位之鰭片841作一冷熱交換，以使致冷晶片85放熱端之中間熱點部位大幅降溫，使得致冷晶片85吸熱端之中間部位迅速冷卻，接著冷卻水液由中間位置作放射狀向四周之各出水口834流動，並與熱傳導片84之鰭片841四周部位作一冷熱交換，以使致冷晶片85放熱端之四周部位均勻散熱，接著各出水口834之水液流入至熱交換本體83頂面之導流槽835中，並匯流至排放口836，再排入於流體輸出管837中，使流體輸出管837輸出水液，達到提升冷卻效能之實用效益。

據此，本發明半導體元件測試分類機之下壓頭裝置確實可大幅提升冷卻效能，以提升測試品質及生產效能，實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。

[習式]

10．．．測試裝置

11．．．電路板

12．．．測試座

13．．．半導體元件

20．．．下壓頭裝置

21．．．下壓桿

22．．．下壓治具

23．．．熱交換本體

231．．．流道

232．．．隔板

233．．．入水管

234．．．出水管

235．．．封蓋

24．．．致冷晶片

[本發明]

30．．．供料裝置

31．．．料盤

40．．．收料裝置

41．．．料盤

50．．．空匣裝置

60．．．測試裝置

61．．．電路板

62．．．測試座

70．．．輸送裝置

71．．．第一移料臂

711．．．取放器

72．．．第二移料臂

721．．．取放器

73．．．載台

80．．．下壓頭裝置

81．．．下壓桿

82．．．下壓治具

83．．．熱交換本體

831．．．容室

832．．．入水口

833．．．流體輸入管

834．．．出水口

835．．．導流槽

836．．．排放口

837．．．流體輸出管

838．．．封蓋

84．．．熱傳導片

841．．．鰭片

85．．．致冷晶片

90．．．半導體元件

第1圖：習式下壓頭裝置之壓接機構及熱傳導機構的配置示意圖。

第2圖：習式熱傳導機構之零件分解圖。

第3圖：習式壓接機構及熱傳導機構之使用示意圖。

第4圖：習式熱傳導機構之冷卻水液流動示意圖。

第5圖：本發明測試分類機之各裝置配置示意圖。

第6圖：本發明下壓頭裝置之零件分解圖。

第7圖：本發明熱傳導機構熱交換本體之另一角度示意圖。

第8圖：本發明下壓頭裝置之組裝示意圖。

第9圖：本發明之使用示意圖(一)。

第10圖：本發明之使用示意圖(二)。

第11圖：本發明下壓頭裝置另一實施例之示意圖。

第12圖：本發明下壓頭裝置另一實施例之使用示意圖。

80．．．下壓頭裝置

81．．．下壓桿

82．．．下壓治具

83．．．熱交換本體

831．．．容室

832．．．入水口

833．．．流體輸入管

834．．．出水口

835．．．導流槽

836．．．排放口

837．．．流體輸出管

838．．．封蓋

84．．．熱傳導片

841．．．鰭片

90．．．半導體元件

Claims (10)

1. 一種半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其係設於測試裝置之上方，包含有壓接機構及熱傳導機構，其中；壓接機構：係設有至少一可升降位移之下壓桿；熱傳導機構：係設於壓接機構之下壓桿下方，其具有熱交換本體及具鰭片之熱傳導片，該熱交換本體之頂面設有壓接機構之下壓桿，並設有可容置鰭片之容室，另於相對應受測之半導體元件熱點位置處開設有至少一相通容室之入水口，容室於四周則開設有至少一出水口，該熱傳導片之底面係接觸傳導半導體元件的熱源，頂面則設有鰭片，並裝配連結於熱交換本體，且使鰭片容置於熱交換本體之容室內。
2. 依申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構係於熱交換本體之內部凹設有中空之容室，並於容室之頂面中間位置設有入水口，入水口係連通一位於熱交換本體側面之流體輸入管。
3. 依申請專利範圍第2項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構之熱交換本體，其四周之出水口係連通於熱交換本體頂面之導流槽，導流槽則匯流至一排放口，該排放口再連通一位於熱交換本體另側面之流體輸出管。
4. 依申請專利範圍第3項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構更包含於熱交換本體之頂面裝配有封蓋，並以該封蓋連結壓接機構之下壓桿。
5. 依申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構之熱傳導片底面更包含連結有下壓治具，並以下壓治具下壓受測之半導體元件，以接觸傳導半導體元件的熱源，再將該熱源傳導至熱傳導片。
6. 一種半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其係設於測試裝置之上方，包含有壓接機構及熱傳導機構，其中；壓接機構：係設有至少一可升降位移之下壓桿；熱傳導機構：係設於壓接機構之下壓桿下方，其具有熱交換本體、具鰭片之熱傳導片及致冷晶片，該熱交換本體之頂面設有壓接機構之下壓桿，並設有可容置鰭片之容室，另於相對應受測之半導體元件熱點位置處開設有至少一相通容室之入水口，容室於四周則開設有至少一出水口，該熱傳導片之頂面係設有鰭片，並裝配連結於熱交換本體，且使鰭片容置於熱交換本體之容室內，該致冷晶片之上方係連結於熱傳導片，下方則接觸傳導半導體元件的熱源。
7. 依申請專利範圍第6項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構係於熱交換本體之內部凹設有中空之容室，並於容室之頂面中間位置設有入水口，入水口係連通一位於熱交換本體側面之流體輸入管。
8. 依申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構之熱交換本體，其四周之出水口係連通係連通於熱交換本體頂面之導流槽，導流槽則匯流至一排放口，該排放口再連通一位於熱交換本體另側面之流體輸出管，再於頂面裝配有封蓋，並以該封蓋連結壓接機構之下壓桿。
9. 依申請專利範圍第6項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構之致冷晶片係於上方放熱端貼合連結於熱傳導片，下方吸熱端則接觸傳導半導體元件的熱源。
10. 依申請專利範圍第9項所述之半導體元件測試分類機之下壓頭裝置，其中，該熱傳導機構之致冷晶片的下方吸熱端更 包含連結有下壓治具，並以下壓治具下壓受測之半導體元件，以接觸傳導半導體元件的熱源，再將該熱源傳導至致冷晶片的吸熱端。