TWI639005B - 半導體封裝元件之檢測系統及其熱阻障層元件 - Google Patents

Abstract

一種半導體封裝元件之檢測系統包含一測試電路板、一測試基座、至少一探針銷及一熱阻障層元件。測試電路板具有至少一電性接點。測試基座用以容納一受驗元件。探針銷位於測試基座上，用以接觸受驗元件。熱阻障層元件位於測試電路板與測試基座之間，電性連接且熱隔絕探針銷與電性接點。

Description

半導體封裝元件之檢測系統及其熱阻障層元件

本發明有關於一種檢測系統，尤指一種半導體封裝元件之檢測系統。

一般而言，半導體封裝元件(例如半導體封裝晶片)在製作完成後會進行電性檢測，以確保半導體封裝元件在出貨時的品質。在進行電性檢測時，受驗元件(DUT)會被放置於一檢測裝置之測試基座(socket)上，以便受驗元件的端點(如銲球solder ball)電性連接測試電路板(load board)，藉此對受驗元件進行電性測試。

然而，在對受驗元件進行高溫檢測時，測試人員常常發現受驗元件在測試基座上的實際溫度明顯低於檢測裝置之設定溫度，導致高溫檢測之試驗數據不夠精準，故受驗元件無法在預定溫度之環境中進行檢測。

故，如何研發出一種解決方案以改善上述所帶來 的缺失及不便，實乃相關業者目前刻不容緩之一重要課題。

本發明之一實施例提供了一種檢測系統之熱阻障層元件。熱阻障層元件包含一絕緣墊及至少一導電隔熱部。導電隔熱部形成於絕緣墊上，且導電隔熱部具有包含奈米碳管之氣凝膠，或者，具有包含奈米碳管之矽膠。

在本發明一或複數個實施例中，絕緣墊包含一墊體與至少一容納區，容納區形成於墊體內，且連接墊體之二相對表面，且導電隔熱部一體成形地位於容納區內。

在本發明一或複數個實施例中，絕緣墊包含一墊體與至少一貫孔。貫孔貫穿墊體，且連接墊體之二相對表面，且導電隔熱部覆蓋其中一表面及貫孔。

在本發明一或複數個實施例中，至少一導電隔熱部為多個時，這些導電隔熱部間隔地位於絕緣墊上。

在本發明一或複數個實施例中，導電隔熱部以一矩陣方式排列。

在本發明一或複數個實施例中，導電隔熱部之表面具有一凹陷槽。

本發明之另一實施例提供了一種半導體封裝元件之檢測系統。檢測系統包含一測試電路板、一測試基座、至少一探針銷及一熱阻障層元件。測試電路板具有至少一電性接點。測試基座用以容納一受驗元件。探針銷位於測試基座上，用以電性連接受驗元件與電性接點。熱阻障層元件位於探針銷 與電性接點之間，電性導接探針銷與電性接點，至少減緩探針銷與電性接點之間的熱傳遞。

在本發明一或複數個實施例中，熱阻障層元件包含一絕緣墊與至少一導電隔熱部。絕緣墊受夾合於測試電路板與測試基座之間。導電隔熱部形成於絕緣墊上，直接夾合於電性接點及探針銷之間，用以熱阻隔探針銷與電性接點。

在本發明一或複數個實施例中，絕緣墊包含一墊體與至少一容納區，容納區形成於墊體內，且連接墊體之二相對表面，且導電隔熱部一體成形地位於容納區內。

在本發明一或複數個實施例中，絕緣墊包含一墊體與至少一貫孔。貫孔貫穿墊體，且連接墊體之二相對表面，且導電隔熱部覆蓋其中一表面及貫孔，且探針銷伸入貫孔內並接觸導電隔熱部。

在本發明一或複數個實施例中，導電隔熱部、至少一電性接點與探針銷分別為多個時，這些導電隔熱部間隔地位於絕緣墊上，且每個導電隔熱部分別被夾合於其中一電性接點以及其中一探針銷之間。

在本發明一或複數個實施例中，這些導電隔熱部依據一矩陣方式排列。

在本發明一或複數個實施例中，導電隔熱部之表面具有一凹陷槽，且探針銷伸入凹陷槽內。

在本發明一或複數個實施例中，導電隔熱部具有包含奈米碳管之氣凝膠，或者，具有包含奈米碳管之矽膠。

本發明之另一實施例提供了一種半導體封裝元件 之檢測系統。檢測系統包含一測試電路板、一測試基座、至少一探針銷及一熱阻障層元件。測試電路板具有至少一電性接點。測試基座具有一凹槽。凹槽用以容納一受驗元件。探針銷位於測試基座上，用以電性連接受驗元件與電性接點。熱阻障層元件位於凹槽內，覆蓋探針銷，用以電性導接探針銷與受驗元件，且至少減緩探針銷與受驗元件之間的熱傳遞。

如此，藉由以上實施例所述之檢測系統，由於熱阻障層元件介於探針銷與電性接點之間，或者探針銷與受驗元件之間，測試基座以及受驗元件所受到之熱能不致迅速朝測試電路板之方向散去，不僅降低受驗元件的試驗數據不夠精準的機會，也確保熱能不致傷害測試電路板。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施例及相關圖式中詳細介紹。

10、11、12、13‧‧‧檢測系統

100‧‧‧測試電路板

101‧‧‧測試電路板之一面

110‧‧‧電性接點

200‧‧‧測試基座

210‧‧‧凹槽

211‧‧‧凹槽之底面

220‧‧‧管道

300、301、302、303‧‧‧熱阻障層元件

310‧‧‧絕緣墊

311‧‧‧墊體

311A‧‧‧第一表面

311B‧‧‧第二表面

312‧‧‧容納區

313‧‧‧貫孔

320‧‧‧導電隔熱部

321‧‧‧凹陷槽

322‧‧‧弧形底面

400‧‧‧探針銷

410‧‧‧上端部

420‧‧‧下端部

500‧‧‧分配手臂

600‧‧‧加熱器

700‧‧‧溫度感測器

800‧‧‧受驗元件

810‧‧‧端點

A1、A2、M‧‧‧區域

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示本發明一實施例之檢測系統的側視示意圖；第2圖繪示第1圖之區域M之局部放大圖；第3圖繪示第2圖之局部分解圖；第4圖繪示第1圖之熱阻障層元件之上視圖；第5圖繪示本發明一實施例之檢測系統的局部放大圖；第6圖繪示本發明一實施例之檢測系統的局部放大圖；以及 第7圖繪示本發明一實施例之檢測系統的側視示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明中空體實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

有鑑於上述半導體封裝元件(後稱受驗元件)在測試基座上的實際溫度明顯低於檢測系統之設定溫度，導致受驗元件之試驗數據不夠精準，對此發明人經實驗後證明測試基座及受驗元件之熱能有一部分是透過連接於測試基座與測試電路板之間的探針銷之引導而朝測試電路板之方向散去，導致受驗元件與測試基座之處的實際溫度無法接近或等同檢測裝置之設定溫度。針對上述，本發明提出一具有熱阻障設計之檢測系統，可以至少減緩受驗元件與測試電路板之間的熱傳遞，進而讓受驗元件可以在預定溫度之環境中進行檢測，進而提高受驗元件於高溫檢測之試驗數據的精準度。

第1圖繪示本發明一實施例之檢測系統10的側視示意圖。第2圖繪示第1圖之區域M之局部放大圖。第3圖繪示第2圖之局部分解圖。如第1圖至第3圖所示，在本實施例中，半導體封裝元件之檢測系統10包含一測試電路板100、一測試基座200、一熱阻障層元件300及多個探針銷400。測試電路板 100具有多個電性接點110。這些電性接點110間隔地排列於測試電路板100之一面101。測試基座200具有一凹槽210。凹槽210用以容納一半導體封裝元件(例如半導體封裝晶片，後稱受驗元件800)。這些探針銷400位於測試基座200上，且間隔地排列於測試基座200之內。每個探針銷400穿過測試基座200之管道220，使得每個探針銷400之一端(即探針銷400之上端部410)伸入凹槽210或至少自凹槽210之底面211暴露出來，其另端(即探針銷400之下端部420)抵接熱阻障層元件300。探針銷400包括彈簧探針(pogo pin)，但不以此為限。熱阻障層元件300位於測試電路板100與測試基座200之間，不僅能夠電性導接探針銷400與電性接點110，還能夠至少減緩探針銷400與電性接點110之間的熱傳遞。

在本實施例中，詳細來說，熱阻障層元件300包含一絕緣墊310與多個導電隔熱部320。每個絕緣墊310位於測試電路板100與測試基座200之間。導電隔熱部320形成於絕緣墊310上，直接夾合於其中一電性接點110及其中一探針銷400之間，用以熱阻隔探針銷400與電性接點110。更具體地，絕緣墊310包含一墊體311與多個容納區312。墊體311具有相對配置之第一表面311A與第二表面311B，且第一表面311A面向測試電路板100。這些容納區312間隔地形成於墊體311內，且每個容納區312連接墊體311之第一表面311A與第二表面311B。每個導電隔熱部320一體成形地位於容納區312內。墊體311介於任二容納區312之間的區域A1分別對齊任二電性接點110之間的區域A2。

在本實施例中，在製成熱阻障層元件300時，首先將這些已成形之導電隔熱部320分別排列於一模具內，接著，於模具內填滿絕緣墊310之液態原料，待絕緣墊310固化成型後，開模後即可得到厚度相同或不同厚度的熱阻障層元件300，其中每個導電隔熱部320填滿於容納區312內，分別與墊體311之第一表面311A與第二表面311B齊平。

如第1圖與第2圖，檢測系統10更包含一分配手臂500(handler test arm)。分配手臂500用以移動不同之受驗元件800至測試基座200，並於測試完成後移除測試基座200上之受驗元件800。如此，當分配手臂500(handler test arm)將一受驗元件800放入凹槽210內，使得受驗元件800之多個端點810(如銲球solder ball)分別一一接觸這些探針銷400之上端部410，此時，受驗元件800之每個端點810便能夠透過對應位置之探針銷400與導電隔熱部320電性連接測試電路板100之其中一電性接點110。

在測試期間，由於熱阻障層元件300受夾合於測試電路板100與測試基座200之間，熱阻障層元件300能夠熱阻隔這些探針銷400與測試電路板100，或者，至少能夠減緩探針銷400與電性接點110之間的熱傳遞，故，測試基座200(包含受驗元件800)之位置所受到之熱能不致迅速透過探針銷400散去。如此，不僅降低受驗元件800的試驗數據不夠精準的機會，也確保熱能不致傷害測試電路板100。

此外，檢測系統10更包含一加熱器600與一溫度感測器700。加熱器600位於分配手臂500上，用以對測試基座 200(包含受驗元件800)加熱至預設溫度，以控制測試基座200(包含受驗元件800)之位置之環境溫度。溫度感測器700位於分配手臂500或測試基座200(圖中未示)，用以感測受驗元件800的溫度。然而，若僅考慮測試電路板不致受到熱能傷害之目的，本發明不限必須具有加熱器與溫度感測器。

第4圖繪示第1圖之熱阻障層元件300之上視圖。如第4圖所示，這些導電隔熱部320間隔地排列於絕緣墊310上，舉例來說，但不以此為限，這些導電隔熱部320以一矩陣方式排列於絕緣墊310上。然而，只要配合受驗元件800之端點810、探針銷400以及測試電路板100之電性接點110之排列方式，本發明不限於這些導電隔熱部320之排列方式。此外，絕緣墊310呈矩形，且這些導電隔熱部320呈圓形，且絕緣墊310之面積不大於測試基座200底面之面積，然而，本發明不限於絕緣墊310、導電隔熱部320之形狀以及絕緣墊310之面積。

在本實施例中，導電隔熱部320之材料為奈米碳管氣凝膠，是為一種包含奈米碳管(carbon nano tube)之氣凝膠(Aerogel)。碳管氣凝膠是極輕又具有彈性的固體物質。因為其堅固的結構，使碳管氣凝膠可以支撐比其重量100倍以上的重量。碳管氣凝膠具有大量的孔洞(不大於100奈米)，其孔洞分布廣，具有良好的透氣性。此外，與其他氣凝膠不同的是，由於碳管氣凝膠之奈米碳管具有鏈結性，可電連接上述任一導電隔熱部兩側之導體，故，碳管氣凝膠可同時導電，也可以能阻絕熱量轉移，以提供良好的熱阻隔能力。

然而，本發明不限於此，只要能同時符合導電及 隔熱(或低導熱)特性，導電隔熱部之材料亦可以為奈米碳管矽膠，亦即一種具有包含奈米碳管之矽膠。

第5圖繪示本發明一實施例之檢測系統11的局部放大圖。如第5圖所示，第5圖之熱阻障層元件301大致相同第2圖之熱阻障層元件300，相同的部件沿用相同的符號。然而，第5圖之熱阻障層元件301與第2圖之熱阻障層元件300差別在於：至少一個或每個導電隔熱部320面向探針銷400之表面具有一凹陷槽321。凹陷槽321具有一弧形底面322，弧形底面322連接墊體311之第二表面311B。探針銷400伸入凹陷槽321內，且抵靠凹陷槽321之弧形底面322。由於弧形底面322具有一特定弧度，使得伸入之探針銷400不致輕易脫離導電隔熱部320之位置，以致定位於對應導電隔熱部320，進而維持電氣傳導之性能。

第6圖繪示本發明一實施例之檢測系統12的局部放大圖。如第6圖所示，第6圖之熱阻障層元件302大致相同第2圖之熱阻障層元件300，相同的部件沿用相同的符號。然而，第6圖之熱阻障層元件302與第2圖之熱阻障層元件300差別在於：絕緣墊310包含一墊體311與多個貫孔313。墊體311具有相對配置之第一表面311A與第二表面311B，第一表面311A面向測試電路板100。這些貫孔313間隔地排列於墊體311上，且每個貫孔313連接墊體311之第一表面311A與第二表面311B。每個導電隔熱部320覆蓋第一表面311A及貫孔313，使得每個探針銷400伸入對應之貫孔313內並接觸對應之導電隔熱部320。由於探針銷400可有效地被限位於貫孔313內，使得 對應之探針銷400得以接觸對應導電隔熱部320，不致輕易脫離導電隔熱部320，進而維持電氣傳導之性能。

此外，本實施例中之至少一個或每個導電隔熱部320面向貫孔313之表面也可以具有第5圖所示之凹陷槽321，以降低探針銷400於對應之導電隔熱部320上滑動的機會。

第7圖繪示本發明一實施例之檢測系統13的側視示意圖。如第7圖所示，第7圖之檢測系統13大致相同第1圖之檢測系統10，相同的部件沿用相同的符號，其差別在於：第7圖之熱阻障層元件303並非如第1圖之熱阻障層元件300位於測試電路板100與測試基座200之間，而是熱阻障層元件303位於凹槽210之底面211，且覆蓋這些探針銷400，用以電性導接探針銷400與受驗元件800，且至少減緩探針銷400與受驗元件800之間的熱傳遞。

如此，當一受驗元件800被放入凹槽210內時，熱阻障層元件303直接位於受驗元件800與這些探針銷400之間，使得每個導電隔熱部320直接位於受驗元件800之其中一端點810以及其中一探針銷400之間，亦即，每個導電隔熱部320接觸其中一探針銷400之上端部410以及受驗元件800之其中一端點810(如銲球solder ball)。此時，由於每個探針銷400之下端部420直接接觸測試電路板100之其中一電性接點110，受驗元件800之每個端點810便能夠透過對應位置之導電隔熱部320與探針銷400電性連接測試電路板100之電性接點110。

在測試期間，由於熱阻障層元件303受夾合於受驗 元件800與探針銷400之間，可有效地避免測試基座200(包含受驗元件800)所受到之熱能透過這些探針銷400迅速散去，不僅降低受驗元件800的試驗數據不夠精準的機會，也確保熱能不致傷害測試電路板100。

此外，在此實施方式中，檢測系統13也配置有合適的定位機制，使得熱阻障層元件303得以固定於凹槽210內，不致隨著檢測過程而被帶起或產生位移。所述定位機制例如透過夾合或黏合方式，將熱阻障層元件303得以固定於凹槽210之底面211。然而，本發明不限於此。

須了解到，本發明具有通常知識者因應任何需求與限制也可以將第7圖之熱阻障層元件303改為第2圖、第5圖與第6圖之熱阻障層元件300~302。

如此，藉由以上實施例所述之檢測系統，無論熱阻障層元件介於探針銷與電性接點之間，或者介於探針銷與受驗元件之間，測試基座以及受驗元件所受到之熱能都能被確保不致迅速朝測試電路板之方向散去，不僅降低受驗元件的高溫檢測之試驗數據受到影響的機會，也確保熱能不致傷害測試電路板。

最後，上述所揭露之各實施例中，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，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。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為準。

Claims (11)

1. 一種半導體封裝元件之檢測系統，包含：一測試電路板，具有至少一電性接點；一測試基座，用以容納一受驗元件；至少一探針銷，位於該測試基座上，用以電性連接該受驗元件與該電性接點；以及一熱阻障層元件，位於該探針銷與該電性接點之間，電性導接該探針銷與該電性接點，用以至少減緩該探針銷與該電性接點之間的熱傳遞。
2. 如請求項1所述之檢測系統，其中該熱阻障層元件包含：一絕緣墊，受夾合於該測試電路板與該測試基座之間；以及至少一導電隔熱部，形成於該絕緣墊上，直接夾合於該電性接點及該探針銷之間，用以熱阻隔該探針銷與該電性接點。
3. 如請求項2所述之檢測系統，其中該絕緣墊包含一墊體與至少一容納區，該容納區形成於該墊體內，且連接該墊體之二相對表面，其中該導電隔熱部一體成形地位於該容納區內。
4. 如請求項2所述之檢測系統，其中該絕緣墊包含一墊體與至少一貫孔，該貫孔貫穿該墊體，且連接該墊 體之二相對表面，其中該導電隔熱部覆蓋該二相對表面其中之一及該貫孔，且該探針銷伸入該貫孔內並接觸該導電隔熱部。
5. 如請求項2所述之檢測系統，其中該至少一導電隔熱部、該至少一電性接點與該至少一探針銷分別為複數個時，該些導電隔熱部間隔地位於該絕緣墊上，且每一該些導電隔熱部分別被夾合於該些電性接點其中之一以及該些探針銷其中之一之間。
6. 如請求項5所述之檢測系統，其中該些導電隔熱部依據一矩陣方式排列。
7. 如請求項2所述之檢測系統，其中該導電隔熱部之表面具有一凹陷槽，且該探針銷伸入該凹陷槽內。
8. 如請求項2所述之檢測系統，其中該導電隔熱部具有包含奈米碳管之氣凝膠，或者，具有包含奈米碳管之矽膠。
9. 一種半導體封裝元件之檢測系統，包含：一測試電路板，具有至少一電性接點；一測試基座，具有一凹槽，該凹槽用以容納一受驗元件；至少一探針銷，位於該測試基座上，用以電性連接該受驗元件與該電性接點；以及 一熱阻障層元件，位於該凹槽內，覆蓋該探針銷，用以電性導接該探針銷與該受驗元件，且至少減緩該探針銷與該受驗元件之間的熱傳遞。
10. 如請求項9所述之檢測系統，其中該熱阻障層元件包含：一絕緣墊，受夾合於該測試電路板與該測試基座之間；以及至少一導電隔熱部，形成於該絕緣墊上，直接夾合於該電性接點及該探針銷之間，用以熱阻隔該探針銷與該電性接點。
11. 如請求項10所述之檢測系統，其中該導電隔熱部具有包含奈米碳管之氣凝膠，或者，具有包含奈米碳管之矽膠。