堆疊式晶片的測試裝置的製作方法
2023-10-07 01:31:44
專利名稱：堆疊式晶片的測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於一種堆疊式晶片的測試裝置，更進一步說，關於一種包含內部具有堆疊式晶片的頂部晶片的測試頭，用以測試堆疊式晶片的底頂部晶片的測試裝置。
背景技術：
由於現今智慧型手機、行動計算產品及各種消費型產品的攜帶型電子產品皆追求以最低成本在有限佔據面積及最小厚度及重量下有更高的功能及效能，故有廠商針對單獨半導體晶片的整合進行研發，並發展出藉由堆疊式晶片或藉由堆疊晶粒封裝而形成堆疊多封裝總成。堆疊多封裝總成一般分成兩類，一種為Package-on-Package (POP),另一種為Package-1n-Package (PIP)。以POP總成結構來講，目前業界在一平方公分的單一晶片上遍布百餘個接點，一般在兩層結構下則包含了第一封裝(頂部晶片)及第二封裝(底部晶片)，而第一封裝堆疊於第二封裝上，每一個封裝表面都具有百餘微小焊接點(solder)以供連接，最終透過精密焊接技術將第一封裝與第二封裝彼此的間的焊接點進行相連接。而目前均藉由人工方式對各待測晶片進行逐一目測、手動測試。在堆疊式晶片封裝中，頂部晶片與底部晶片相互堆疊整合時，必須要進行最終測試良率的測試程序，因此在習知堆疊式晶片封裝中，則必須以手動方式將個別的頂部晶片置放堆疊於個別的底部晶片之上，再將測試頭下壓接觸於已堆疊於底部晶片上的頂部晶片的表面，以進行最終測試。然而，一旦測試結果發生低良率或連續性錯誤發生時，將難以辨別是頂部晶片或底部晶片的問題，若無法辨別，尋求其他解決途徑將造成處理步驟複雜化。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種堆疊式晶片的測試裝置，包含內部具有堆疊式晶片的頂部晶片的測試頭，用以測試堆疊式晶片的底頂部晶片的測試裝置，以解決先前技術的問題。本發明實施例提供一種測試裝置，用以測試一堆疊式晶片的一底部晶片，該底部晶片的上表面具有多個焊接點用以電性連接該堆疊式晶片的一頂部晶片的多個相對焊接點。該測試裝置包含一測試頭以及多個測試接點。該測試頭內部具有該頂部晶片。該些測試接點設置於該測試頭的下表面，電性連接於該測試頭內部的頂部晶片的該些相對焊接點，其中，當該測試頭的下表面接觸該底部晶片的上表面時，該些測試接點電性連接該些焊接點，以對該底部晶片進行測試。本發明實施例更提供一種測試裝置，用以測試一堆疊式晶片的一底部晶片，該底部晶片的上表面具有多個焊接點用以電性連接該堆疊式晶片的一頂部晶片的多個相對焊接點。該測試裝置包含一測試頭、多個測試探針、一吸嘴以及一氣流通道。該測試頭內部具有該頂部晶片。該些測試探針的第一端電性連接於該測試頭內部的頂部晶片的該些相對焊接點，該些測試探針的第二端自該測試頭的下表面向外伸出。該吸嘴設置於該測試頭的下表面的中間附近，用以吸附該底部晶片。該氣流通道貫穿該測試頭並連通該吸嘴，用以排出氣流以產生吸力。通過上述結構，本發明提供的一種堆疊式晶片的測試裝置，測試裝置包含內部具有堆疊式晶片的頂部晶片的測試頭，因此本發明的測試裝置能夠於堆疊式晶片的底部晶片與頂部晶片結合前對底部晶片先行測試，將有問題的底部晶片排除，以提高堆疊式晶片的良率。再者，本發明的測試裝置更可以吸附底部晶片，不需透過搬運臂，而直接利用測試頭吸附底部晶片，再移動測試臂搬運底部晶片，對於生產作業產出效能大大提升。
圖1A及圖1B為本發明的測試裝置的第一實施例的示意圖。圖2為本發明的測試裝置的第二實施例的示意圖。圖3A至圖3G為本發明第一實施例中的測試裝置的運作示意圖。圖4為本發明的測試裝置的第三實施例的示意圖。圖5A至圖5B為本發明的測試裝置的第四實施例的示意圖。圖6A至圖6C為本發明第三實施例中的測試裝置的運作示意圖。
具體實施例方式有關於本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。請參閱圖1A及圖 1B，說明本發明的測試裝置的第一實施例。測試裝置包含一測試臂21、一測試頭22、多個測試接點224以及一測試座23。測試裝置用以測試堆疊式晶片的一底部晶片5，底部晶片5的上表面51具有多個焊接點511用以電性連接堆疊式晶片的一頂部晶片221的多個相對焊接點222。測試臂21可沿垂直方向移動，測試頭22安裝於測試臂21的下端，測試頭22內部具有堆疊式晶片的頂部晶片221。多個測試接點224設置於測試頭22的下表面225，且多個測試接點224電性連接於測試頭22內部的頂部晶片221的多個相對焊接點222。當測試頭22的下表面225接觸底部晶片5的上表面51時，多個測試接點224電性連接多個焊接點511，以對底部晶片5進行測試。測試頭22內部的頂部晶片221為一正常(Golden Sample)的頂部晶片，因此當測試結果有誤時,可判定是底部晶片出了問題，藉此於堆疊式晶片封裝前，能夠先將底部晶片分類，將能夠提高堆疊式晶片的良率，並節省成本。底部晶片5容置於測試座23中，測試座23並與底部晶片5的下表面52的信號接點521電性連接。多個測試接點224可透過不同方式電性連接於測試頭22內部的頂部晶片221的多個相對焊接點222，例如透過線材或探針等電性導體，一端電性連接至頂部晶片221的多個相對焊接點222，另一端通過測試頭22電性連接多個測試接點224。測試臂21裝配於半導體測試機臺，測試臂21透過螺杆、皮帶輪組的傳動，讓測試臂21於測試座23的上方位置作垂直升降的移動。當測試臂21向下移動靠近測試座23，使測試頭22的下表面225接觸底部晶片5的上表面51時，測試頭22內部的頂部晶片221與測試座23的底部晶片5形成測試迴路。請參閱圖2，說明本發明的測試裝置的第二實施例。在本實施例中，多個測試接點224可透過多個測試探針223電性連接於測試頭22內部的頂部晶片221的多個相對焊接點222。多個測試接點224包含多個測試探針223，多個測試探針223的第一端電性連接於測試頭22內部的頂部晶片221的多個相對焊接點222，多個測試探針223的第二端自測試頭22的下表面225向外伸出。當測試臂21沿垂直方向向下移動時，測試頭22將靠近測試座23使多個測試探針223接觸底部晶片5的上表面51的焊接點511，而底部晶片5的下表面52的信號接點521與測試座23電性連接，因此測試頭22內部的頂部晶片221、底部晶片5及測試座23電性連接形成測試迴路。請參閱圖3A至圖3G，說明本發明第一實施例中的測試裝置的運作，本發明主要用於自動化測試機臺，在此從進料、測試到出料的測試運作一併說明。如圖3A至圖3C所示，搬運臂4由進料區I載有多個底部晶片5的載盤11上將底部晶片5搬運至測試區2，由測試裝置於測試區2中對底部晶片5進行測試。如圖3D所示，測試臂21沿垂直方向向下移動將測試頭22靠近測試座23，使測試頭22的多個測試探針223接觸測試座23上的底部晶片5的上表面51的焊接點511，此時測試頭22內部的頂部晶片221與測試座23的底部晶片5形成測試迴路，對底部晶片5進行測試。測試區2的數目可依據需求有不同的配置，可以同時具有四個、甚至六個測試區，也可以僅具有單一測試區，故搬運臂4能以程式編輯，逐次逐批或逐次逐一將底部晶片5放在不同的測試區2，以達成最佳的測試效能。如圖3E至圖3F所示，測試完成後，測試臂21則會上升，完成測試的底部晶片5由搬運臂4送離測試區2。最後，如圖3G所示，搬運臂4將完成測試的底部晶片5搬運至出料區3後，並能夠將底部晶片5分類於出料區3的載盤31上。請參閱圖4，說明本發明的測試裝置的第三實施例。在本實施例中，測試裝置更包含一吸嘴61以及一氣流通道62，如此測試裝置可吸附底部晶片5，配合測試臂21的移動，使測試裝置具有搬運臂4的 功能。吸嘴61設置於測試頭22的下表面225的中間附近，氣流通道62貫穿測試頭22，一端連通吸嘴61，另一端連接空氣壓縮機(圖末示)，用以排出氣流以產生吸力。因為多個測試探針223的第一端電性連接於測試頭22內部的頂部晶片5的多個相對焊接點222，多個測試探針223的第二端自測試頭22的下表面225向外伸出，所以氣流通道62與多個測試探針223交會的部分可能會有些微的氣流洩漏，但對吸嘴61的吸力不會造成影響。一般來說，吸嘴61的材質為具有彈性的橡膠，所以吸嘴61的高度可與多個測試探針223相同或略突出於多個測試探針223，當測試頭22的下表面225接觸底部晶片5的上表面51時，吸嘴61會自然被壓縮。更進一步的設計為多個測試探針223可伸縮動作，當測試裝置吸附底部晶片5時，多個測試探針223的第二端向測試頭22的下表面225退縮，使吸嘴61突出多個測試探針223 ;當測試裝置測試底部晶片5時，多個測試探針223的第二端外伸突出吸嘴61，以電性連接多個焊接點511。請參閱圖5A至圖5B，說明本發明的測試裝置的第四實施例。有別於上述實施例的測試頭22本身可具有吸附底部晶片5的功能，在本實施例中，提供了一種外掛吸附模組的測試頭22。吸附模組安裝於測試臂21的側邊，可移動至測試臂21的下端遮蓋測試頭22，用以吸附底部晶片5。吸附模組包含一吸嘴71、一通氣管72以及一旋轉臂73。旋轉臂73安裝於測試臂21的側邊，具有一 L型末端，吸嘴71設置於L型末端。通氣管72的一端連通吸嘴71，另一端連接空氣壓縮機(圖末示)，用以排出氣流以產生吸力。旋轉臂73可相對測試臂21沿垂直方向移動，當旋轉臂73移動至測試臂21的下端時，可旋轉使L型末端遮蓋測試頭22。如此，吸嘴71可被定位於測試臂21的側邊或是測試頭22的下方，當測試裝置要搬運底部晶片5時，如圖5A所示，吸嘴71藉由旋轉臂73移動至測試頭22的下方，配合測試臂21的移動，達到搬運臂4的功能。另一方面，當測試裝置測試底部晶片5時，如圖5B所示，吸嘴71被移動至測試臂21的側邊，測試頭22藉由測試臂21向下移動靠近測試座23，以對底部晶片5進行測試。請參閱圖6A至圖6C，說明本發明第三實施例中的測試裝置的運作。在第三實施例中，測試裝置具有吸嘴61可吸附底部晶片5，再配合測試臂21的移動，使測試裝置具有搬運臂4的功能。如圖6A所示，測試臂21移動至進料區1，利用測試頭22上的吸嘴61由載有多個底部晶片5的載盤11上吸附底部晶片5，再移動測試臂21將底部晶片5搬運至測試區2，並於測試區2中進行測試，圖6A相當於圖3A至圖3C的運作。如圖6B所示，由於測試臂21將底部晶片5 搬運至測試座23時，測試頭22即靠近測試座23，此時只需停止吸附底部晶片5，使測試頭22的多個測試探針223接觸測試座23上的底部晶片5的上表面51的焊接點511，測試頭22內部的頂部晶片221與測試座23的底部晶片5即形成測試迴路，可對底部晶片5進行測試。如圖6C所示，測試完成後，再次利用測試頭22上的吸嘴61吸附底部晶片5，測試臂21上升，移動至出料區3，將完成測試的底部晶片5搬運至出料區3，並將底部晶片5分類於出料區3的載盤31上，圖6C相當於圖3E至圖3G的運作。從上述的運作說明可以很明顯的看出測試裝置具有吸附功能的好處，相較於第一實施例的測試裝置的運作，第三實施例的測試裝置的運作簡易許多，除了大幅縮短測試時間，測試頭22直接搬運底部晶片5，也可避免測試頭22與測試座23定位的問題。綜上所述，本發明提供的一種堆疊式晶片的測試裝置，測試裝置包含內部具有堆疊式晶片的頂部晶片的測試頭，因此本發明的測試裝置能夠於堆疊式晶片的底部晶片與頂部晶片結合前對底部晶片先行測試，將有問題的底部晶片排除，以提高堆疊式晶片的良率。再者，本發明的測試裝置更可以吸附底部晶片，不需透過搬運臂，而直接利用測試頭吸附底部晶片，再移動測試臂搬運底部晶片，對於生產作業產出效能大大提升。藉由以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請的專利範圍的範疇內。
權利要求
1.一種堆疊式晶片的測試裝置，用以測試一堆疊式晶片的一底部晶片，該底部晶片的上表面具有多個焊接點用以電性連接該堆疊式晶片的一頂部晶片的多個相對焊接點，該測試裝置包含: 一測試頭，該測試頭內部具有該頂部晶片；以及 多個測試接點，設置於該測試頭的下表面，電性連接於該測試頭內部的頂部晶片的該些相對焊接點； 其中，當該測試頭的下表面接觸該底部晶片的上表面時，該些測試接點電性連接該些焊接點，以對該底部晶片進行測試。
2.如權利要求1所述的測試裝置，其特徵在於，更包含: 一測試臂，沿一垂直方向移動，該測試臂的下端用以安裝該測試頭。
3.如權利要求2所述的測試裝置，其特徵在於，更包含: 一測試座，用以容置該底部晶片，並與該底部晶片的下表面的信號接點電性連接； 其中，當該測試臂向下移動靠近該測試座，使該測試頭的下表面接觸該底部晶片的上表面時，該測試頭內部的頂部晶片與該測試座的底部晶片形成一測試迴路。
4.如權利要求1所述的測試裝置，其特徵在於，該些測試接點包含多個測試探針，該些測試探針的第一端電性連接於該測試頭內部的頂部晶片的該些相對焊接點，該些測試探針的第二端自該測試頭的下表面向外伸出。
5.如權利要求1所述的測試裝置，其特徵在於，更包含: 一吸嘴，設置於該測試頭的下表面的中間附近，用以吸附該底部晶片；以及 一氣流通道，貫穿該測試頭並連通該吸嘴，用以排出氣流以產生吸力。
6.如權利要求2所述的測試裝置，其特徵在於，更包含: 一吸附模組，安裝於該測試臂的側邊，並可移動至該測試臂的下端遮蓋該測試頭，用以吸附該底部晶片。
7.如權利要求6所述的測試裝置，其特徵在於，該吸附模組包含: 一旋轉臂，安裝於該測試臂的側邊，具有一 L型末端，可相對該測試臂沿該垂直方向移動，當該旋轉臂移動至該測試臂的下端時，可旋轉使該L型末端遮蓋該測試頭； 一吸嘴，設置於該L型末端；以及 一通氣管，連通該吸嘴，用以排出氣流以產生吸力。
8.—種堆疊式晶片的測試裝置，用以測試一堆疊式晶片的一底部晶片，該底部晶片的上表面具有多個焊接點用以電性連接該堆疊式晶片的一頂部晶片的多個相對焊接點，該測試裝置包含: 一測試頭，該測試頭內部具有該頂部晶片； 多個測試探針，該些測試探針的第一端電性連接於該測試頭內部的頂部晶片的該些相對焊接點，該些測試探針的第二端自該測試頭的下表面向外伸出； 一吸嘴，設置於該測試頭的下表面的中間附近，用以吸附該底部晶片；以及 一氣流通道，貫穿該測試頭並連通該吸嘴，用以排出氣流以產生吸力。
9.如權利要求8所述的測試裝置，其特徵在於，當該測試裝置吸附該底部晶片時，該些測試探針的第二端向該測試頭的下表面退縮，使該吸嘴突出該些測試探針；當該測試裝置測試該底部晶片時，該些測試探針的第二端外伸突出該吸嘴，以電性連接該些焊接點。
10.如權利要求8所述的測試裝置，其特徵在於，更包含: 一測試臂，沿一垂直方向移動，其特徵在於，該測試臂的下端用以安裝該測試頭。
11.如權利要求10所述的測試裝置，其特徵在於，更包含: 一測試座，用以容置該底部晶片，並與該底部晶片的下表面的信號接點電性連接； 其中，當該測試臂向下移動靠近該測試座，使該測試頭的下表面接觸該底部晶片的上表面時，該測試頭內部的頂部晶片與該測試座的底部晶片形成一測試迴路。
全文摘要
一種堆疊式晶片的測試裝置，用以測試一堆疊式晶片的一底部晶片，該底部晶片的上表面具有多個焊接點用以電性連接該堆疊式晶片的一頂部晶片的多個相對焊接點。該測試裝置包含一測試頭以及多個測試接點。該測試頭內部具有該頂部晶片。該些測試接點設置於該測試頭的下表面，電性連接於該測試頭內部的頂部晶片的該些相對焊接點，其中，當該測試頭的下表面接觸該底部晶片的上表面時，該些測試接點電性連接該些焊接點，以對該底部晶片進行測試。
文檔編號H01L21/66GK103219257SQ20131008818
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月19日 優先權日2012年5月10日
發明者陳建名, 呂孟恭 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司