專利名稱：半導體器件的測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路芯片的測試系統(tǒng)，更具體地說，涉及保護電路板在檢測時不受低溫影響的、用于集成電路芯片的測試系統(tǒng)。
背景技術：
由于芯片上系統(tǒng)(SOC，System On Chip)的產(chǎn)品越來越高度集成化，測試的重要性也倍受重視。特別是由于SOC產(chǎn)品的應用越來越多樣化，必須保證產(chǎn)品即使是在極端環(huán)境下也能正確地工作。為了保證這點，產(chǎn)品要經(jīng)高溫測試、低溫測試、高電壓應力(HVS)測試等測試。特別是在接近-45℃至-90℃的溫度下進行的極低溫測試，是產(chǎn)品最難通過的測試。在高溫測試中顯示有很少的漏電故障，而在低溫測試中的漏電故障非常普遍。這是因為，在低溫下，電路板(也被稱為“測試電路板、底板或操作板”)下的超冷空氣被凝結成固態(tài)，即霜，它會引起漏電故障。大部分用于半導體封裝的測試裝置包括為了冷卻測試頭而使外部空氣連續(xù)流入測試頭的結構。在這種情況下，連接到半導體封裝的插頭的端子由金屬制成，從而以比電路板快的速度傳遞熱量。因此，先在電路板的底部產(chǎn)生霜，特別是在含焊料的插座區(qū)域。而且，當流過測試頭的外部空氣繼續(xù)流過電路板的底部時，會導致短路作用和漏電故障的霜的量增加。
這樣的漏電故障增加了測試產(chǎn)品特性所需的時間。更為嚴重的，測試本身不能進行。尤其是，由于漏電故障通常是在-90℃下進行的測試的開始時間出現(xiàn)，所以沒有在-90℃下測試產(chǎn)品的特性的先例。
漏電故障的出現(xiàn)如下。根據(jù)描述了飽和蒸氣壓力(es)和溫度(T)之間的關系的Clausius-Clapeyron方程，當壓力不變而含濕量恒定的空氣降到露點以下時，在空氣中的水蒸氣變得過飽和。這時在低溫的測試板的底部產(chǎn)生霜或水滴，并且這在產(chǎn)品的測試過程中導致漏電故障。當測試半導體產(chǎn)品時，漏電故障可能在包括功能測試和模擬測試在內的所有項目的測量中導致嚴重的誤差。因此，為了完成極低溫測試，必須去除漏電的源頭。
在傳統(tǒng)的解決這一問題的嘗試中，使用了一種用于替代有濕氣的空氣的材料，即加熱過的干燥氣體，來防止在低溫下結露等現(xiàn)象(日本公開專利No.12-35459，下文標記為“參考文獻1”)。在備選方法中，在預計有結露的電路板上涂敷隔離液體或隔離固體(日本公開專利No.6-118136，下文標記為“參考文獻2”)但是，在使用了加熱過的干燥氣體的參考文獻1中，因為不同結構的每個半導體測試裝置需要密封空間、干燥氣體、干燥通道、加熱板或插座向導，每個裝置模型的成本增加。此外，由于它們占據(jù)了大量的空間，多個測試裝置需要相當大的成本和空間。另外，由于干燥氣體需要送風裝置，所以它的實際應用有許多限制。
同時，在參考文獻2中，將隔離液體或隔離固體與電路板接合是最重要的。在使用隔離液體的情況下，當極低的溫度(-90℃)的液體凝固成固體時，隔離體的體積改變。在使用隔離固體的情況下，由于電路板和隔離體之間的熱膨脹不同，在其間的空隙中可能產(chǎn)生結露。因此，可能損壞電路板和與電路板的底部接合的電子部件。而且，在該方法中，在每個電路板上涂敷隔離液體和隔離固體很不方便，并且由于隔離液體和隔離固體的涂層不能被再利用，該過程包括了持續(xù)的花費。此外，在將隔離體與電路板接合之后，不容易除去接合后的隔離體。這使交換或測試電子部件很困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種針對上述傳統(tǒng)方法的局限性的系統(tǒng)。為此，本發(fā)明的一個特征是提供一種集成電路芯片的測試系統(tǒng)，其包括測試板并用于在極端環(huán)境的測試過程中防止電路板的下面結霜。
本發(fā)明的另一特征是提供一種集成電路芯片的測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)可以靈活地用于所有類型的半導體測試裝置并易于安裝和拆卸，以便與測試下的產(chǎn)品范圍相對應。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，集成電路芯片的測試系統(tǒng)包括測試電路板；溫度控制器，用于將安裝在測試電路板的第一表面上的一個或多個集成電路芯片置于預定的溫度工況下；密封單元，能可拆卸地與測試電路板的第二表面接合，用于密封至少所述第二表面的一部分，從而使第二表面的所述部分與周圍空氣隔絕；以及檢測器，用于與測試電路板電連接，從而測試一個或多個集成電路芯片的特性。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，用于測試一個或多個集成電路芯片的電路部分安裝到測試電路板的第二表面上，其中，第二表面被隔離的部分包括電路部分。
密封單元包括不可滲透的蓋，該蓋子能覆蓋所述被隔離的部分，還包括粘膠帶，用于將測試電路板的蓋子密封和粘合到第二表面上。
所述蓋子可由從包括合成樹脂、橡膠、金屬和陶瓷的集合中選取的材料構成，該蓋子可有透明的視窗或吸濕材料。
一個或多個集成電路芯片的安裝區(qū)域可位于安裝有電路部件的區(qū)域。
在一個實施例中，密封單元包括能覆蓋電路部分的不可滲透的蓋，通過螺釘將該蓋密封并接合到測試電路板的第二表面上。
溫度控制器將溫度受控的空氣供給一個或多個集成電路芯片，從而將所述一個或多個電路芯片置于預定溫度的工況下。而且，所述測試系統(tǒng)包括用于將空氣從溫度控制裝置供到測試電路板的第二表面與蓋子之間的空間的裝置。所述測試系統(tǒng)包括用于排放供到測試電路板的第二表面與蓋子之間的空間的空氣的裝置。
在本發(fā)明的所述優(yōu)選實施例中，集成電路芯片的測試系統(tǒng)可包括一個或多個通孔，用于將供到一個或多個集成電路芯片的空氣送到第二表面與蓋子之間的空間。
本發(fā)明可體現(xiàn)為不同的形式，并且不需要局限于所述的實施例而構建。提供所述實施例以使說明更徹底和完全，并且完整地將本發(fā)明的范圍傳達給本領域的技術人員。在附圖中，為了清楚而放大了所述層和區(qū)域的厚度。
本發(fā)明的所述集成電路芯片的測試系統(tǒng)包括安裝在測試電路板的底部上的密封裝置。該密封裝置將測試電路板與周圍的空氣流隔絕。因為將預定量的水蒸氣含量限制在密封裝置的內部空間中，該內部空間與空氣流隔離，所以在該區(qū)域中在一定程度上不產(chǎn)生霜，這對引起漏電故障足夠的重要。


結合附圖，從對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的下述詳細說明中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將會更易于理解，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的測試系統(tǒng)的透視圖；圖2示出如圖1所述的測試電路板和密封裝置的透視圖；圖3示出裝有密封裝置的測試電路板的底視圖；圖4示出沿圖3的線4-4截取的腰部橫截面圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的半導體器件測試系統(tǒng)進行極低溫測試的示圖；圖6和7分別示出根據(jù)傳統(tǒng)裝置和本發(fā)明的極低溫測試的測試結果曲線；圖8和9是根據(jù)本發(fā)明的密封裝置的備選實施例的示圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的半導體器件測試系統(tǒng)。
參照圖1，所述半導體器件測試系統(tǒng)包括測試電路板130、溫度控制裝置120、檢測器110和密封裝置140。
溫度控制裝置120將溫度非常低或溫度非常高的空氣提供給被測試的半導體集成電路芯片10(此后稱為“半導體器件”)，從而將半導體器件置于預定溫度的工況下(-90℃至125℃)。如圖5所示，溫度控制裝置120具有空氣噴嘴122和圍繞空氣噴嘴122的透明圓筒124?？蓮腡emptronic ofINTEST公司購得合適的溫度控制裝置。
檢測器110與測試電路板130電連接，以便測試半導體器件10的性能。檢測器110具有測試頭112或測量部分，該測量部分與測試電路板130電連接，并且進行測試。測試頭112在測試頭112的上部有安裝部分114，測試電路板130安裝在該處。通道銷117(通常稱作彈簧單高蹺銷Pogo pins)設置在安裝部分114上，該通道銷117與測試電路板130電連接。通道銷117包括在通道片116中，并且通道片116安裝在測試頭112中。雖然在附圖未示出，但檢測器110還包括操作部分和控制測試用的計算機。
圖2至圖4示出了測試電路板和密封裝置，這是本發(fā)明中最有特點的組件。
參照圖2至圖4，測試電路板130(通常稱作“測試下的器件(DUT)板”)包括插座132，半導體器件10安裝在該插座上；電路部件134，用于測試半導體器件10；以及接觸墊片136，與位于測試頭112的安裝部分114處的通道銷117連接。插座132與測試電路板130焊接連接。電路部件134可以包括如電阻器、電容器、電感器的有源器件，以及如繼電器的開關器件。它們優(yōu)選靠近插座132被焊接的區(qū)域安裝。
測試電路板130包括用于將低溫低濕的空氣從溫度控制裝置120導向到測試電路板130的底部130b與密封裝置140之間的空間(a)(此后稱作“內部空間”)的裝置。該空氣導向裝置包括在插座132附近形成的第一和第二通孔139a和139b。如圖5所示，溫度控制裝置提供的低溫低濕的空氣通過第一通孔139a流入內部空間(a)，并通過第二通孔139b流出?？蛇x擇地，第二通孔139b可以形成在密封裝置140的蓋子，而不是形成在測試電路板130上。第一和第二通孔地位置和作用將在下文詳細加以描述。
密封裝置140可拆卸地安裝到測試電路板130的底部130b上，并且密封圍繞測試下芯片的測試電路板130的底部130b。密封裝置140安裝到測試電路板130的底部130b上，從而使插座132被焊接的區(qū)域與周圍的空氣隔離或隔絕。
密封裝置140包括能覆蓋電路部件134的不可滲透的蓋142和粘合部件144，用于將蓋142粘合到測試電路板130的底部130b上?？蓪⒄衬z帶、雙面粘膠帶和粘合劑用作粘合部件。例如，蓋142優(yōu)選制成足夠大，以封住圍繞測試下的電路的測試電路板130的底部130b區(qū)域。
蓋142可由如合成樹脂制成，具有彈性以保證與測試電路板130的可靠粘合。蓋142具有與外圍空氣隔絕的內部空間(a)，所述電路部分134以及確認窗(confirmatory window)142a位于該空間(a)的中心處，該確認窗允許對內部空間(a)進行外部檢查。通過這種方式，用戶可以通過確認窗142a觀察是否有霜在內部空間(a)中產(chǎn)生。例如，除了合成樹脂以外，蓋142可以由橡膠、金屬和陶瓷中的一種制成。同時，為了從所述內部空間中去除濕氣，蓋142可以由吸濕材料制成(未示出)。
本發(fā)明的結構特征在于半導體器件的測試系統(tǒng)包括用于從測試電路板底部的空氣隔絕的密封裝置，并且密封裝置能可拆卸地與測試電路板地底部接合。另外，密封裝置的結構簡單，該結構可靈活應用于多種測試電路板，并且可針對產(chǎn)品的頻繁變化進行改動。根據(jù)所述的結構特征，當插座的電路部分和焊接區(qū)域與過冷或加熱的空氣接觸時，可將含濕氣的空氣流隔絕。由此，除去通常造成漏電故障的起因。由于所述密封裝置可靈活地應用于所有類型的半導體器件測試系統(tǒng)，并且有一些密封裝置可用于多種裝置，所以不需要額外的器件或裝置用于在非常低的溫度下進行測試，很大程度地限制了所需地存放空間和成本。例如，測試下的半導體器件10可包括晶片芯片或封裝裝置，并且可使用相同的密封裝置。
下面將參照圖1至5說明極低溫測試，該測試使用了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導體器件的測試系統(tǒng)。
首先，借助于雙面膠帶將密封裝置140的蓋142接合并固定到測試電路板130的底部130b上。蓋142安裝在測試電路板的底部上，從而使裝有電路部分134的焊接區(qū)域(如圖3所示w)隔離，以使焊接區(qū)域w只暴露于容納在內部空間(a)中的測試環(huán)境空氣。測試電路板130安裝在檢測器110的測試頭112的安裝部分114處，從而使裝有半導體器件10的插座132面朝向上的方向。插座132被插座蓋132a所覆蓋，溫度控制裝置120的透明圓筒124作用在測試電路板130的上表面130a上。空氣噴嘴122如圖所示在插座蓋132a的上方。由溫度控制裝置120提供的低溫、低濕測試環(huán)境空氣穿過空氣噴嘴122施加在位于插座蓋132a中的半導體器件10上。當半導體器件10被冷卻時，插座132的焊接部分和鄰近的電路部分134緩慢地冷卻。然而，在內部空間(a)中的水蒸氣含量非常少，并且受控制。因此，即使在測試環(huán)境中的所有水蒸氣都凝結成霜，霜的生成量與傳統(tǒng)裝置的非常低的溫度測試相比非常少。在本發(fā)明中，因為大大減少了絕對水蒸氣含量，所以產(chǎn)生的霜不會達到引發(fā)漏電故障的程度。
同時，提供給半導體器件10的空氣的一部分通過孔132b流出進入到透明圓筒124和插座蓋132a之間的圓柱區(qū)域，該孔132b在插座蓋132a的側面形成，所述空氣的另一部分通過第一通孔139a流入內部空間(a)。流入內部空間(a)的空氣通過第二通孔139b流出進入到透明圓筒124和插座蓋132a之間的圓柱區(qū)域124a。在圓柱區(qū)域124a中的空氣通過排放孔125排出，該排放孔125位于透明圓筒124的上部。用這種方法，將低溫、低濕的空氣提供給內部空間(a)，從而防止在內部空間(a)中產(chǎn)生甚至很少的霜。上述空氣的流動如圖5所示。
圖6和7是比較曲線，分別示出了根據(jù)傳統(tǒng)裝置和本發(fā)明裝置的極低溫測試的結果。
首先，圖6是測試結果曲線，其中，沒有任何密封裝置140，分別測量了作為溫度的函數(shù)的無缺陷單元的持續(xù)時間和最小冷卻時間，并且計算了二者的平均值。在圖6中，最小冷卻時間是使測試電路板冷卻到預定溫度的最少時間。因為測試電路板被冷卻，而且還被除濕以防止在測試電路板上產(chǎn)生霜，所以需要有最小冷卻時間。
該無缺陷單元(Bin1)代表在測試電路板中不出現(xiàn)漏電的狀態(tài)。無缺陷單元的參數(shù)持續(xù)時間代表在將測試電路板冷卻到預定溫度并保持該預定溫度時，直至在測試電路板的底部因霜產(chǎn)生漏電所經(jīng)過的時間。
因此，為了進行所述測試電路板的極低溫測試，當將測試電路板冷卻到預定的溫度并且在該溫度下檢測半導體器件的特性時，該測試電路板應該在極低溫測試的過程中保持無缺陷單元的狀態(tài)。
然而，在圖6中示出的傳統(tǒng)裝置的極低溫測試結果中，如果預定溫度是-45℃，最小冷卻時間是17分鐘，而無缺陷單元的持續(xù)時間為7分鐘。因為外部空氣的流動沒有從測試電路板的底部隔離，在將測試電路板冷卻到-45℃之前，霜通過外部空氣在測試電路板的底部上產(chǎn)生。這導致漏電。因此，無法在-45℃進行測試電路板的極低溫測試。參照圖6，可在比-40℃高的溫度下測試所述測試電路板的極低溫特性，-40℃是對應于表示無缺陷單元的持續(xù)時間的曲線與表示最小冷卻時間的曲線的交叉點的溫度。但是，在-40℃或-40℃以下不可能進行所述極低溫測試。
圖7的示出的結果中，使用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的測試系統(tǒng)，分別測量了隨溫度變化的無缺陷單元和最小冷卻時間，并且計算了二者的平均值。
如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明，可見無缺陷單元的持續(xù)時間大大增加。在-70℃或-70℃以上，根本不產(chǎn)生漏電故障。在低溫-90℃下，除去最小冷卻時間的低溫測試的真實時間為28分鐘。測試時間取決于產(chǎn)品的類型和測量的項目，考慮到平均的測試時間為20分鐘，本發(fā)明的測試系統(tǒng)能在極低溫下有充足的時間周期測試大部分的產(chǎn)品。
如上所述，在本發(fā)明中，可在非常低的溫度-90℃下測試半導體器件，-90℃是在傳統(tǒng)裝置中不可能達到的溫度。即，除了工業(yè)產(chǎn)品以外，能在非常低的溫度下測試用于軍事和衛(wèi)星的產(chǎn)品。
圖8和9示出密封裝置的備選實例。
圖8和9示出的密封裝置160和測試電路板150與圖2示出的密封裝置140和測試電路板130履行相同的功能。根據(jù)該實例的密封裝置160包括硬蓋162和密封部件164。測試電路板150具有插座152、電路部件154和接觸墊156，如上文所述。蓋162包括一側開口的盒形硬塑料部件，并且該蓋162具有用于觀測的確認窗162a。蓋162由多個螺釘190密封固定在測試電路板150的底部。密封部件164，例如以單環(huán)或多重同心環(huán)的形式，如圖所示，接合到測試電路板150和蓋162的接觸表面163上并與其保持一致。
圖9示出變形后的圖8所示的密封裝置的空氣引導裝置。在圖9中示出的空氣引導裝置包括供給管167，用于直接將低溫低濕空氣直接從溫度控制裝置120供到內部空間(a)；流入孔168a，與供給管167相連；以及流出孔168b，用于將供給內部空間(a)的空氣排出。雖然在附圖中未示出，但連接供給管167以便從溫度控制裝置120接收空氣。在該實施例中，不需要穿過測試電路板的孔139a和139b。
雖然參照優(yōu)選事實例對本發(fā)明加以詳細的圖示和說明，但本領域的技術人員應明白在不脫離如所附權利要求所限定的本發(fā)明的設計思想和范圍的同時，可在此做出各種形式和細節(jié)上的改變。
如上文所說明的，與成本高且復雜的傳統(tǒng)方法不同，本發(fā)明能通過將測試下的電路與周圍空氣隔絕而防止產(chǎn)生霜，霜是在測試中反過來造成漏電故障的原因。另外，沒有必要為了非常低的溫度測試而改變硬件或測試裝置。因此，本發(fā)明可不附加額外的成本或空間地應用于現(xiàn)有的測試系統(tǒng)。另外，本發(fā)明可靈活地用于現(xiàn)有的測試系統(tǒng)，而且能簡便地連接或拆卸，從而立即適應于任何測試下的產(chǎn)品的即時變化。這使能減少開發(fā)產(chǎn)品的時間。最后，本發(fā)明適用于各種測試系統(tǒng)。
權利要求
1.一種集成電路芯片的測試系統(tǒng)，包括測試電路板；溫度控制器，其用于將安裝在測試電路板的第一表面上的一個或多個集成電路芯片置于預定的溫度工況下；密封單元，可拆卸地與測試電路板的第二表面接合，其用于密封至少所述第二表面的一部分，從而使第二表面的所述部分與周圍空氣隔絕；以及檢測器，其與測試電路板電連接，測試一個或多個集成電路芯片的特性。
2.如權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其中，用于測試一個或多個集成電路芯片的電路部件安裝到測試電路板的第二表面上，其中，第二表面的被隔離部分包括所述電路部件。
3.如權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其中，密封裝置包括不可滲透的蓋，其能覆蓋第二表面的所述被隔離部分；粘合部件，其用于將所述蓋密封和接合到測試電路板的所述第二表面上。
4.如權利要求3所述的測試系統(tǒng)，其中，所述蓋由從包括合成樹脂、橡膠、金屬和陶瓷的集合選取的材料構成。
5.如權利要求3所述的測試系統(tǒng)，其中，所述蓋具有透明的視窗。
6.如權利要求3所述的測試系統(tǒng)，其中，所述蓋還包括設置在第二表面和所述蓋之間的吸濕材料。
7.如權利要求3所述的測試系統(tǒng)，其中，所述粘合部件是膠帶。
8.如權利要求3所述的測試系統(tǒng)，其中，所述粘合部件是雙面膠帶。
9.如權利要求2所述的測試系統(tǒng)，其中，所述電路部分安裝在與裝有一個或多個集成電路芯片的位置對應的區(qū)域中。
10.如權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其中，預定的溫度工況的范圍從-90℃到125℃。
11.如權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其中，密封單元包括能覆蓋所述第二表面的被隔離部分的不可滲透蓋，其中，該蓋通過螺釘與測試電路板的第二表面連接。
12.如權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其中，溫度控制器將溫度受控的空氣提供給所述一個或多個集成電路芯片，從而將所述一個或多個集成電路芯片置于預定溫度的工況下。
13.如權利要求12所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括空氣供給裝置，用于將溫度受控的空氣從溫度控制裝置供到第二表面的被隔離部分。
14.如權利要求13所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將供到在第二表面的所述被隔離部分中的空間的空氣排出的裝置。
15.如權利要求13所述的測試系統(tǒng)，其中，所述空氣供給裝置包括在測試電路板上形成的一個或多個通孔，從而使供給一個或多個集成電路芯片的空氣流向第二表面的所述被隔離部分中的空間。
全文摘要
一種集成電路芯片的測試系統(tǒng)，用于在低溫測試的過程中防止電路板結霜。所述測試系統(tǒng)包括能可拆卸地與測試電路板的第二表面接合的密封裝置，其用于將第二表面的一部分密封，從而使第二表面的所述部分與周圍空氣隔絕。用這種方法，密封單元防止霜在測試電路的焊接結部分產(chǎn)生，霜的產(chǎn)生會導致在測試中的漏電故障。
文檔編號G01R31/26GK1433059SQ03101430
公開日2003年7月30日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權日2002年1月7日
發(fā)明者金允珉, 金基烈 申請人:三星電子株式會社