專利名稱：未封裝半導體芯片的測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種半導體器件的測試裝置，特別涉及一種用于未封裝或裸芯片的交流(AC)測試和老化試驗的裝置。
半導體工業已進入一個嶄新的發展階段。已提出一種在一塊電路板上安裝數塊半導體芯片的多芯片組件(MCM)代替單芯片封裝。這種多芯片組件(MCM)具有比已往更快的工作速度、更大的電容量和更高的集成度。除這些優點外，MCM存在一個要解決的問題，即，與單芯片封裝技術相比，MCM的集成規模增大，但生產率極大地降低。這樣一種低生產率會產生所不希望的大量廢料，因而需要花錢又費力的再處理。因此，要求用那些通過了常規封裝技術中那樣的測試的、已知為好的芯片(KGD)來生產MCM，這些芯片未經封裝但已證實是可靠的。MCM的成功的開發取決于KGD的有效性。
為了確保半導體芯片的可靠性，一般要對半導體芯片進行一系列的測試。其中一個測試是AC測試，測試中，所有的輸入和輸出端皆連接到測試信號發生電路上，用以驗證輸入和輸出端子的信號間的傳輸特性。另一測試為令給定的芯片處于高于正常工作溫度和電壓的過度條件下，用以驗證其壽命。這些測試可以檢測出有缺陷的芯片，并消除組裝或處理后可能發生的失效。
然而，電連接未封裝或裸芯片與測試信號發生電路很困難，除非芯片已封裝。所以，一般要用與芯片焊盤連接的外引線來封裝芯片，并把外引線插入其中后再安裝到測試板上的測試插座中，方可進行測試。但這種測試技術的缺點是，封裝可能的劣質芯片會造成浪費，而且限制了一次測試裸芯片數量的增加。
美國專利5006792中提出了解決這些問題的方法，即，提供一種倒裝芯片測試插座轉接器，對其芯片鍵合焊盤上形成有多個焊料凸點的裸芯片進行老化試驗。倒裝片插入測試插座轉接器中，進行老化試驗。這種測試插座轉接器包括具有與外殼相配的懸臂梁的基片。用這種插座轉接器的這種技術可以在封裝前測試裸芯片。
然而，按這種已有技術，由于鍵合焊盤間間距細，所以必須提供能在芯片的鍵合焊盤上精確形成焊料凸點的芯片測試裝置。另一個問題是，為了確保測試的可靠性，一次只能測一塊芯片。所以，一個KGD的成本會增加，且這種測試對生產大量的KGD無益。而且，在這種很難處理芯片的測試期間只能單個地處理芯片。另外，在要測試的芯片改變時，必須改變上述插座轉接器的結構，使之與另一種構形的鍵合焊盤相適應。
測試裸芯片的另一技術公開于美國專利5479105，該專利提供了一種管芯測試裝置，其中包括帶有安裝在管芯焊盤上的裸芯片的引線框。管芯焊盤由拉桿支撐，引線由膠帶支撐。裸芯片通過連線與引線相連。該引線框置于包括下插口和上插口的測試插座中。下插口有狹槽，懸于下插口的上插口有槽洞和與引線框的引線接觸的測試探針。銷釘穿過槽洞，并導入置于引線框外圍的孔中，然后插入狹槽中，引線框借助于該銷釘固定于上下插口之間，引線框的一側由夾具夾持于上下插口之間。測試插座有一其上帶電觸點的柱塞部分，該部分設置于插座的邊緣，以便可以插入測試板中。
盡管這種測試技術克服了上述技術中的問題，但仍存在一些缺陷。首先，由于這種測試插座的柱塞部分必須垂直插入測試板中，引線框帶有通過連線與其引線相連的裸芯片，引線框處于直立狀態。因而，連線在剛性環境中易折斷。第二，在測試插座關閉時，銷釘必須穿通槽洞、導向孔和狹槽，這會導致生產率降低。
因此，本發明的目的是提供一種低成本測試未封裝半導體芯片的改進裝置。
本發明的另一個目的是提供一種測試各種未封裝半導體芯片的改進裝置，可以不考慮芯片數量的多少或芯片鍵合焊盤的構形如何。
本發明還有一個目的是提供一種穩定測試未封裝半導體芯片的裝置。
可以實現本發明的這些和其它目的的測試裝置包括裝有芯片的引線框；支撐引線框的板；帶有測試探針的基板；容納基板的底座；及按壓引線框的蓋。所述引線框帶有多根彼此電隔離的引線，這些引線實際由膠帶來支撐。至少一塊要測試的半導體芯片借助連線與所述引線鍵合。該引線框至少包括一組引線。每組引線分別屬于與所述引線鍵合的一塊芯片，而且各組引線彼此是隔開的。每組引線還包括于其上安裝芯片的焊盤。
支撐板帶有多個窗口，形成這些窗口為的是通過它們暴露引線框的引線。基板上的測試探針與通過支撐板的窗口暴露的引線接觸。基板上可形成帶探針孔的保護層。測試探針可以是彈簧高蹺針(resilient pogopin)或彈性彎曲引線。基板還包括用連接測試探針與測試信號發生電路的電纜。
底座包括用于容納基板的上開口和用于穿過電纜的下開口。上開口大于下開口，這樣基板便可以插到上開口中，并安裝于其上。底座可以包括彈性聯接支撐板的彈簧。壓蓋置于引線框之上，以便按壓引線框。壓蓋上有保護連線的凹腔。
本發明的測試裝置還包括驅動裝置，該裝置固定于壓蓋上，用于上下移動壓蓋。測試裝置的底座至少包括一個垂直延伸到壓蓋的導向件，導向件至少有一斜的狹長切口。壓蓋可以通過導向件中斜的狹長切口固定于驅動裝置上。因此，壓蓋可以傾斜地上下移動。
本發明的測試裝置還至少包括一個在底座的上開口外的導向釘。底座上的導向釘穿過支撐板的通孔和線結框的導向孔，然后，插到壓蓋的凹槽中。
圖1是展示本發明的未封裝半導體芯片測試裝置的主要部件間的立體關系的分解透視圖。
圖2是展示用于圖1中的測試裝置的引線框的放大透視圖。
圖3是整體展示本發明的測試裝置的剖面示意圖。
圖4A和4B是說明利用圖3的測試裝置測試未封裝半導體芯片的工藝過程的放大剖面圖。
圖5是展示本發明的測試裝置中的基板底面的平面圖。
圖6A和6B是說明本發明的測試裝置的壓蓋的運作的透視圖。
圖7是展示本發明的另一未封裝半導體芯片測試裝置的各主要部件間的立體關系的局部拆分分解透視圖。
圖8是展示圖7的測試裝置的主要零部件的剖面示意圖。
以下將結合展示本發明的優選實施例的各附圖更充分地說明本發明。然而，本發明可以有許多不同形式的具體體現，并不限于這里所述的實施例；提供這些實施例僅是為了充分完全地公開本發明，并向本領域的技術人員展示本發明的范圍。在各附圖中，相同的數字始終表示相同的部件。
圖1示出了本發明的未封裝半導體芯片1的測試裝置100的主要部件間的立體關系，圖2示出了用于圖1的測試裝置100的引線框10。參見圖1，測試裝置100包括帶有至少一個要測試半導體芯片的引線框10。如圖2所示，引線框10帶有多根引線12和不導電的膠帶18。屬于一塊芯片1的每組引線12與其它引線及引線框10電隔離，并且實際上由膠帶18支撐。引線12包圍半導體芯片1，特別是未封裝芯片或裸芯片，然后，利用連線14將它們鍵合。導向孔16可以使引線框10就位。引線框10可以沒有焊盤，如圖2所示。另一方面，引線框10也可以包括焊盤，如這里引證的II U.Kim的美國專利5548884制造KGD陣列的方法所述。盡管沒有安裝芯片的焊盤，但芯片可以借助于連線與引線機械且電連接。
引線框10放置在支撐板20上。為了支撐引線框10，在支撐板20上設置與引線框10的導向孔16相應的通孔26。引線框10的引線12通過形成于支撐板20上的窗口22暴露出來，以便引線12可以與置于其下的基板30連接。
基板30包括多個將通過支撐板20的窗口與引線框10的引線12接觸的測試探針33。測試探針33從基板30向上延伸，每個探針33皆連到相應的一根向下延伸的電纜34上。這多根電纜34又與未示出的測試信號發生電路相連，用于向和從芯片1傳輸電信號。彈簧高蹺針或彈性彎曲引線可用作測試探針33。盡管本實施例中使用了彈簧高蹺針，但也可以用彎曲引線，如圖7和8所示。可以在基板30上設置保護層32，以保護測試探針33。這種情況下，測試探針33插入保護層32中的探針孔中。為了防止由于測試中產生的熱而變形，保護層32最好由如聚酰胺等材料構成。
基板30插入底座40的開口中。各開口皆分成兩部分，即，上開口42和下開口44。由于每個上開口42的尺寸大于下開口44所以每塊基板30能安裝在鄰近下開口44的上表面43上。基板30容納于上開口42中，電纜34穿過下開口44。可以在底座40的上開口42之外區域上設置導向釘46或彈簧48。每個導向釘46同時插在支撐板20的通孔26和引線框10的導向孔16中。彈簧48彈性聯接支撐板30與底座40，這樣便支撐板20可以上下移動。另外可以在支撐板20上設置聯接彈簧48的孔28。而且，可以分別在底座40和基板30上設置接合件45和對應的孔35，以便基板30牢固地安裝于底座40的上開口42中。底座40最好由如玻璃纖維等低熱膨脹系數(TEC)的材料構成，從而使之免受測試時所產生熱的影響。
而且，在引線框10之上役有向下按壓引線框10的蓋50。在壓蓋50的下表面上形成有凹腔52和凹槽56，如圖3至4B所示。當壓蓋50按壓引線框10時，可以由凹腔52保護連接芯片1與引線框10的引線12的連線14。每個凹槽56與穿過導向孔16和通孔26的各導向釘46相配。壓蓋50由不導電材料構成。
圖3所示的凹槽56、底座40上的導向釘46、引線框10中的導向孔16和支撐板20中的通孔26是對準的。另外，圖1所示的主要部件即底座40、基板30、支撐板20、引線框10和壓蓋50水平地安裝在一起。特別是，由于未封裝芯片1和引線框10的引線12置于同一水平面上，并進行了引線鍵合，所以可以很穩定地進行本發明的測試。
圖3示意性地示出了本發明的整個測試裝置100，圖4A和4B示出了利用圖3的測試裝置100測試未封裝半導體芯片1的工藝過程。圖1示出的測試裝置的主要部件結合在一起，如圖3所示。圖3中，測試裝置100還包括驅動壓蓋50的裝置60。驅動裝置60固定在壓蓋50上。圖3中的參考數字60、62、64和66表示的是驅動裝置及有關的部件。下面是對此的詳細說明。
如圖3至4B所示，包括保護層32、如彈簧高蹺針的測試探針33及電纜34的基板30插在如圖1所示的底座40的上開口42中。支撐板20上的引線框10置于基板30和壓蓋50之間。彈簧48彈性地支撐著支撐板20，而壓蓋50是可移動地支撐著。以下是對壓蓋50的說明。
引線12和芯片1通過支撐板20的窗口22暴露出來。由于窗口22的尺寸大于基板30上的保護層32，所以在引線框10向下移動時，測試探針33可以與窗口22中的引線12接觸。壓蓋50按壓引線框10時，壓蓋50的凹腔52的大小足以與其中的芯片1、連線14和膠帶8相配。而且，為了有效地散發芯片1產生的熱，盡管未示出，但基板30和保護層32上可形成有開口。如上所述，底座40上的導向釘46穿過支撐板20和引線框10，并插在壓蓋50的凹槽56中。
驅動裝置60工作時，壓蓋50向下移動，按壓引線框10。因此，在圖3所示的彈簧48壓縮的同時，支撐板20上的引線框10也向下移動，然后與基板30上的測試探針33接觸，從而可以進行合適的測試過程。測試后，驅動裝置60向相反的方向動作，壓蓋50恢復原來的位置。引線框10也借助與支撐板20聯接的彈簧48復位。
圖5示出了測試裝置的基板30的底表面。如圖5所示，基板30有多個測試探針孔33a、電纜孔34a和在底座上固定基板30的孔35。相應于每個探針孔33a形成有兩個電纜孔34a。兩個電纜孔34a分別插輸入和輸出電纜。參考數字37表示連接測試探針與電纜的線。
圖6A和6B示出了測試裝置的壓蓋50的運作。參見圖6A和6B，驅動裝置60可以是由氣缸操縱的連桿。導向部件66垂直延伸到壓蓋50，并且其中有斜槽68。壓蓋50借助連接部件62、64通過斜槽68固定到驅動裝置60上。因此，當驅動裝置60垂直上下移動時，壓蓋50沿槽68的傾斜角相對于一側傾斜地上下移動，便于引線框10的負載或卸載。
此后，將詳細說明本發明的另一實施例。圖7是本發明的另一未封裝半導體芯片測試裝置的主要部件的局部拆分分解透視圖，圖8示出了圖7的測試裝置200的主要零部件。圖7和8中，本實施例和前述實施例相同的部件用相同的參考數字表示。因此，不再詳細說明這些相同的部件，以下主要說明的是兩者間的不同點。
圖7和8中，包括一個未封裝芯片1的引線框110可以放在支撐板20上。另外，底座50的開口數大于要測芯片1的數量。因此，可以用單獨的引線框110單獨測試芯片1。彈性彎曲引線133也是本實施例的特點。彎曲引線133用作測試探針，代替前述實施例中的彈簧高蹺針。這種情況下，不形成例如前述實施例中的保護層等部件。由于彎曲引線133有彈力，所經其長度可經減小。因此，由于信號路徑縮短，所以可以改善電性能。
各附圖和說明書公開了本發明的典型優選實施例，盡管上述公開中用了特定術語，但它們只是一般性和說明性的，并不是為了限定，以下的權利要求書闡述了本發明的范圍。
權利要求
1.一種測試未封裝半導體芯片的裝置，包括帶有多根彼此電隔離的引線的引線框，所述引線實際由不導電的膠帶來支撐，其中至少有一塊要測試的半導體芯片借助多根連線與所述每根引線鍵合；支撐所述引線框的板，所述支撐板形成有多個窗口，用以通過它們暴露所述引線框的所述引線；至少一塊基板，所述基板帶有多個測試探針，測試探針通過所述支撐板的窗口分別與所述引線框的每根所述引線接觸，所述基板還帶有多根連接所述測試探針與測試信號發生電路的電纜；具有多個容納所述基板的上開口的底座，所述底座還具有多個用于所述電纜穿過的下開口，其中所述上開口大于所述下開口，以便所述基板可以插入所述上開口，并裝于其中；及按壓所述引線框使所述引線框的所述引線能與所述基板的所述探針接觸的蓋，所述壓蓋至少具有一個保護所述連線的凹腔。
2.根據權利要求1的測試裝置，還包括驅動所述壓蓋的裝置，所述驅動裝置固定于所述壓蓋上，因而所述壓蓋可以上下移動。
3.根據權利要求2的測試裝置，其特征在于，所述底座至少包括一個導向件，該導向件延伸到所述壓蓋，且其中至少有一個斜槽，所述壓蓋通過所述導向件中的斜槽固定于所述驅動裝置上，因而所述壓蓋可以傾斜地上下移動。
4.根據權利要求1的測試裝置，還包括在所述底座上所述上開口之外的至少一個導向釘，其中所述引線框中至少具有一個插入所述導向釘的導向孔。
5.根據權利要求4的測試裝置，其特征在于，所述壓蓋至少包括一個插入所述底座上的所述導向釘的凹槽。
6.根據權利要求5的測試裝置，其特征在于，所述支撐板中至少包括一個插入所述底座上的所述導向釘的通孔。
7.根據權利要求6的測試裝置，其特征在于，所述底座上的所述導向釘、所述引線框中的導向孔、所述壓蓋的凹槽、和所述支撐板中的通孔是對準的。
8.根據權利要求1的測試裝置，其特征在于，所述引線框至少包括一組引線，每組引線分別屬于鍵合到所述引線上的一塊半導體芯片。
9.根據權利要求8的測試裝置，其特征在于，每組引線彼此是隔開的。
10.根據權利要求8的測試裝置，其特征在于，每組引線分別包括于其上安裝所述半導體芯片的焊盤。
11.根據權利要求1的測試裝置，其特征在于，所述基板包括帶有多個探針孔的保護層，探針孔中可以分別插入所述基板的所述測試探針。
12.根據權利要求1的測試裝置，其特征在于，所述測試探針是彈簧高蹺針或彈性彎曲引線。
13.根據權利要求1的測試裝置，其特征在于，所述底座至少包括一個彈性聯接所述支撐板的彈簧。
全文摘要
根據本發明的未封裝半導體芯片測試裝置包括引線框，該引線框帶有與由膠帶支撐的其它引線隔離開并通過連線鍵合到引線上的芯片。引線框置于有窗口的支撐板上，以便可以通過窗口暴露出引線框的引線，使之與置于板下的測試探針接觸。底座容納基板，基板上的電纜穿過底座的開口，并與測試板相連，壓蓋按壓引線框時，支撐板上的引線框向下移動，引線與測試探針接觸。測試后，該壓蓋借驅動裝置復位，同樣引線框借助彈力復位。
文檔編號G01R31/28GK1165401SQ9710430
公開日1997年11月19日 申請日期1997年5月4日 優先權日1996年5月10日
發明者鄭和晉, 金英浩 申請人:三星電子株式會社