專利名稱：測(cè)試裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)一種測(cè)試裝置及其方法，特別是有關(guān)于提供一系統(tǒng)板以測(cè)試待測(cè)元件的測(cè)試裝置及其方法。
背景技術(shù)：
在IC晶片制造過程的中，產(chǎn)品的可靠度是非常重要的考量因素的一，可靠度可以簡(jiǎn)單的描述成產(chǎn)品在正常使用條件下，能順利工作的使用期限。IC制造業(yè)者為了能夠在短時(shí)間內(nèi)得知產(chǎn)品的使用壽命，通常會(huì)使用加速壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)(Accelerated lifetime test)來預(yù)測(cè)產(chǎn)品的平均使用壽命，其方式是利用比正常工作條件更嚴(yán)格的工作環(huán)境，例如，較高的溫度、電壓、電流或壓力下進(jìn)行產(chǎn)品壽命測(cè)試，以求得產(chǎn)品在惡化條件下的壽命，再利用生命期模型(Life time model)計(jì)算出產(chǎn)品在正常使用條件下的壽命。
一般IC廠的可靠度測(cè)試依其測(cè)試裝置可以分為晶圓層次(Wafer-Level Reliability，WLR)及封裝層次(Package-Level Reliability，PLR)二種，前者是將晶圓直接放入依般生產(chǎn)線上的測(cè)試機(jī)臺(tái)做測(cè)試，后者則是先將晶圓切割成一顆顆的測(cè)試樣本，然后將這些樣本插入測(cè)試版，再將其放置于特殊的高溫爐內(nèi)做測(cè)試，其中封裝層次可靠度測(cè)試的壽命測(cè)試實(shí)驗(yàn)條件(stress condition)比較接近產(chǎn)品正常工作條件，結(jié)果也比較被業(yè)界所接受。
目前IC晶片使用的封裝層次IC晶片電性測(cè)試裝置如圖1所示，圖1為傳統(tǒng)測(cè)試裝置的外觀示意圖。測(cè)試裝置10包含溫度控制爐體12，以及耐高溫材料16固定設(shè)于爐門14內(nèi)外兩側(cè)，耐高溫材料16是用來隔絕溫度控制爐12內(nèi)外的溫度，其中上面有數(shù)個(gè)切開的細(xì)長(zhǎng)開口18供測(cè)試板(device under test board)30穿過而插在爐門14上面。測(cè)試板13包含待側(cè)元件插槽(socket)19，用于放置待側(cè)元件17、測(cè)試導(dǎo)線15以及測(cè)試介面11用以連接測(cè)試單元的連接端(圖中沒有顯示)，在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，將封裝成測(cè)樣本的待測(cè)元件(device under test)例如待測(cè)元件17裝置于測(cè)試元件插槽19上，并將測(cè)試板13以人工方式插入爐門14上耐高溫材料的細(xì)長(zhǎng)開口18接著將爐門14關(guān)閉，然后利用溫度控制爐提供可靠度測(cè)試所需的高溫環(huán)境，測(cè)試線路會(huì)提供電流和電壓以進(jìn)行測(cè)試。
傳統(tǒng)的產(chǎn)品可靠度高溫實(shí)驗(yàn)生命期測(cè)試是采用類似烤箱的預(yù)燒爐子，此爐子可以灌程式(pattern)加高溫、和高電壓，且頻寬通常小于250頻道(channel)，時(shí)鐘頻率小于5M赫茲(Hz)，而容納應(yīng)力程式(stress pattern)的向量存儲(chǔ)器容量(vector memory size)小于128K。
例如以南橋晶片、北橋晶片而言，所面臨到的缺點(diǎn)和困難如下，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的爐子頻寬通常小于250頻道，所以很難適用于有很多插腳(pin)的晶片，只能取某些信號(hào)插腳來做壓力程式，例如只能從幾百組程式中取其中1或2組程式作為應(yīng)力程式。這樣的缺點(diǎn)是錯(cuò)誤覆蓋率(faultcoverage rate)太低，也就是說反映出待測(cè)元件問題的機(jī)率很低，且因?yàn)槿菁{應(yīng)力程式的向量存儲(chǔ)器容量小于128K所以應(yīng)力程式的深度也沒辦法太長(zhǎng)，這樣也會(huì)造成錯(cuò)誤覆蓋率太低，也就是說反應(yīng)出待測(cè)元件問題的機(jī)率很低。
因?yàn)轭l率只能小于5MHz和一般實(shí)際的頻率大于100MHz的差距太大，例如在相同的應(yīng)力區(qū)域(stress area)和應(yīng)力時(shí)間(stress time)下，實(shí)際頻率可以應(yīng)力(stress)一百次，但由于爐子的頻率限制所以只能應(yīng)力5次，這樣的缺點(diǎn)是要花很長(zhǎng)的時(shí)間反應(yīng)出待測(cè)元件的問題。
因?yàn)閭鹘y(tǒng)預(yù)燒測(cè)試裝置反應(yīng)出待測(cè)元件問題的機(jī)率太低且花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，而且把待測(cè)元件從產(chǎn)品中拿出來測(cè)試所得到結(jié)果并不等于晶片在真實(shí)量產(chǎn)產(chǎn)品中得到的結(jié)果，所以可能無法反應(yīng)出實(shí)際產(chǎn)品的問題，因此需要一種新的測(cè)試裝置可以不用花太長(zhǎng)的時(shí)間且正確的反應(yīng)出實(shí)際產(chǎn)品的問題。

發(fā)明內(nèi)容因?yàn)閭鹘y(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置反應(yīng)自己出待測(cè)元件問題的機(jī)率太低且時(shí)間太長(zhǎng)，而且把待測(cè)元件從產(chǎn)品中拿出來測(cè)試所得到的結(jié)果并不是在真實(shí)的情況下所顯示出來的結(jié)果，很可能無法反應(yīng)出實(shí)際產(chǎn)品的問題，因此本發(fā)明用了一種新的測(cè)試裝置可以節(jié)省測(cè)試時(shí)間以正確地反應(yīng)出實(shí)際產(chǎn)品的問題。
本發(fā)明的實(shí)施例中將待測(cè)元件固定于系統(tǒng)板，并用強(qiáng)度模塊連接于該待測(cè)元件。強(qiáng)度模塊可以是加熱器，加熱器內(nèi)有加熱鐵塊放置于待測(cè)元件上加熱。強(qiáng)度模塊也可以是中空加熱鐵塊，中空加熱鐵塊可將待測(cè)元件蓋起來利用熱對(duì)流或熱輻射加熱，以測(cè)試待測(cè)元件。強(qiáng)度模塊也可以包含一個(gè)和待測(cè)元件串聯(lián)的可變電阻，如此就可以控制待測(cè)元件的電壓大以測(cè)試待測(cè)元件在高電壓下的特性。在本發(fā)明實(shí)施例中，也可以將待測(cè)試的系統(tǒng)板放在防靜電裝置例如鐵架上，如此可以防止靜電干擾。
相較于先前技術(shù)，本發(fā)明借著直接用加熱器在系統(tǒng)板上的待測(cè)元件上加熱，這樣子的測(cè)試是在完整真實(shí)系統(tǒng)下進(jìn)行的，所有的條件包括電壓、時(shí)鐘頻率都和產(chǎn)品真實(shí)使用情形時(shí)是一樣，如此測(cè)試可更精確的反應(yīng)出待測(cè)元件的問題，且測(cè)試的時(shí)間也可以縮短；且由于使用的加熱器體積較小，測(cè)試的時(shí)候可以節(jié)省能源。
相較于先前技術(shù)，由于本發(fā)明的裝置是直接針對(duì)客戶生產(chǎn)的產(chǎn)品在完整真實(shí)系統(tǒng)下測(cè)試、測(cè)試的應(yīng)力程式也是客戶產(chǎn)品真正使用的程式且時(shí)鐘頻率也是真正產(chǎn)品使用的時(shí)鐘頻率，所以可以直接反應(yīng)出客戶產(chǎn)品真正的問題，測(cè)試的結(jié)果會(huì)比傳統(tǒng)裝置更精確，且可以縮短測(cè)試所需的時(shí)間。因?yàn)槭菃为?dú)針對(duì)客戶產(chǎn)品中的待測(cè)元件測(cè)試，所以待測(cè)元件的每根插腳都被要求動(dòng)作，所以不會(huì)有機(jī)臺(tái)頻寬不足的問題。本發(fā)明用的加熱器比傳統(tǒng)的預(yù)燒爐子體積小，使用方便，且更省能源。

圖1為傳統(tǒng)測(cè)試裝置的外觀示意圖；圖2A和圖2B為本發(fā)明實(shí)施例的高溫測(cè)試裝置的外觀示意圖；圖3A和圖3B為本發(fā)明實(shí)施例的高電壓測(cè)試裝置的外觀示意圖圖4A和圖4B為本發(fā)明實(shí)施例在鐵架上的高電壓測(cè)試裝置的外觀示意圖；及圖4C和圖4D為本發(fā)明實(shí)施例在鐵架上的高電壓測(cè)試裝置的外觀示意圖。
具體實(shí)施方式接下來是本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明所沿用的現(xiàn)有技藝，在此僅作重點(diǎn)式的引用，以助本發(fā)明的闡述。而且下述內(nèi)文中相關(guān)的圖示亦并未依據(jù)實(shí)際比例繪制，其作用僅在表達(dá)出本發(fā)明的特征。
本發(fā)明的實(shí)施例將待測(cè)元件固定于系統(tǒng)板內(nèi)，并用強(qiáng)度模塊連接于待測(cè)元件，強(qiáng)度模塊可施加可靠性強(qiáng)度于該待測(cè)元件以進(jìn)行測(cè)試，強(qiáng)度模塊可以是一加熱器而可靠性強(qiáng)度為溫度，如此加熱器就可以提供溫度給待測(cè)元件，例如由圖2A所示本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試系統(tǒng)可包含加熱鐵塊21、加熱器22、待測(cè)元件23和系統(tǒng)板24。由圖2A可知有一加熱鐵塊21由一條電線連接到加熱器22上，加熱器22有插頭?？梢詫⒓訜徼F塊21放到待測(cè)元件23上加熱，只要加熱器22的插頭插電，然后打開電源開關(guān)設(shè)定好加熱要達(dá)到的溫度(圖中沒有顯示)就可以開始加熱，等到加熱器22中的加熱鐵塊21達(dá)到了想要的溫度，接下來就可以輸入程式(pattern)到待測(cè)元件23以測(cè)試待測(cè)元件23的品質(zhì)。由于先前技術(shù)的加熱是用加熱器吹風(fēng)方式，且以待測(cè)元件周遭的環(huán)境做為溫度參考點(diǎn)，現(xiàn)在改為以加熱鐵塊21接觸，且直接以待測(cè)元件23為溫度參考點(diǎn)，這樣測(cè)量的待測(cè)元件23溫度比較準(zhǔn)確。
本發(fā)明的加熱裝置并不一定要用加熱鐵塊直接接觸待測(cè)元件，也可以如圖2B所示將中空的加熱鐵塊27直接在待測(cè)元件23上面，然后由中空的加熱鐵塊使用熱對(duì)流或熱輻射的方式加熱待測(cè)元件23，如此也可以得到類似的效果。此外，待測(cè)元件可以是南橋晶片、北橋晶片、多媒體晶片、可攜式硬碟晶片、IA晶片、網(wǎng)絡(luò)晶片或其他種類的元件。
系統(tǒng)板提供給待測(cè)元件的操作環(huán)境和客戶產(chǎn)品在完整真實(shí)系統(tǒng)下的操作環(huán)境是一樣的，例如測(cè)試的應(yīng)力程式是客戶產(chǎn)品真正使用的程式，時(shí)鐘頻率是真正產(chǎn)品使用的時(shí)鐘頻率，待測(cè)元件的每根插腳也是真正產(chǎn)品使用時(shí)用到的插角，所以可以直接反應(yīng)出客戶產(chǎn)品真正的問題，測(cè)試的結(jié)果會(huì)比傳統(tǒng)裝置更精確。
本發(fā)明的實(shí)施例中的強(qiáng)度模塊也可以包含可變電阻而可靠性強(qiáng)度就是電壓，如此就可以提供電壓給待測(cè)元件以進(jìn)行測(cè)試，例如圖3A所示本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)可包含加熱鐵塊31、加熱器32、待測(cè)元件33、系統(tǒng)板34和可變電阻35。加熱鐵塊31由一條電線連接到加熱器32上，加熱器32有插頭，可變電阻35和待測(cè)元件33串聯(lián)。借著調(diào)整可變電阻35的電阻值，電源供應(yīng)端可以提供不同的電壓給待測(cè)元件33，待測(cè)元件33的電源供應(yīng)端的位置最好離待測(cè)元件33越近越好，可以將電壓調(diào)整到比原先客戶產(chǎn)品上的待測(cè)元電壓還高，通常是調(diào)到電源電壓值的1.2倍，將加熱鐵塊31放到待測(cè)元件33上，只要加熱器32的插頭插電，打開電源開關(guān)設(shè)定好加熱要達(dá)到的溫度(圖中沒有顯示)就可以開始加熱，等到加熱器32中的加熱鐵塊31達(dá)到了想要的溫度，接下來就可以輸入程式到待測(cè)元件33以測(cè)試待測(cè)元件33的品質(zhì)。由于先前技術(shù)的加熱是用加熱器吹風(fēng)方式，且以待測(cè)元件周遭的環(huán)境做為溫度參考點(diǎn)，現(xiàn)在改為以加熱鐵塊31接觸，且直接以待測(cè)元件33為溫度參考點(diǎn)，這樣測(cè)量的待測(cè)元件33溫度比較準(zhǔn)確。
本發(fā)明中高電壓測(cè)試的加熱裝置并不一定要用加熱鐵塊直接接觸待測(cè)元件，也可以如圖3B所示將中空的加熱鐵塊47直接在待測(cè)元件33上面，然后由加熱器使用熱對(duì)流或熱輻射的方式加熱待測(cè)元件33，如此也可以得到類似的效果。
此外，本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)可加防靜電裝置承載系統(tǒng)板及待測(cè)元件，防靜電裝置可以是金屬架例如鐵架，如此效果會(huì)更好。例如圖4A所示的測(cè)試系統(tǒng)可包含加熱鐵塊41、加熱器42、待測(cè)元件43、系統(tǒng)板44和鐵架46。由圖4A可知有加熱鐵塊41由一條電線連接到加熱器42上，加熱器42有一插頭，系統(tǒng)板44放在鐵架46上面，鐵架可以接地以防止靜電干擾，將加熱鐵塊41放到待測(cè)元件43上，只要加熱器42的插頭插電打開電源開關(guān)設(shè)定好加熱要達(dá)到的溫度(圖中沒有顯示)后就可以開始加熱，當(dāng)加熱器42中的加熱鐵塊41達(dá)到了想要的溫度，接下來就可以輸入程式到待測(cè)元件43以測(cè)試待測(cè)元件43的品質(zhì)。由于先前技術(shù)的加熱是用加熱器吹風(fēng)方式，且以待測(cè)元件43周遭的環(huán)境做為溫度參考點(diǎn)，現(xiàn)在改為以加熱鐵塊41接觸，且直接以待測(cè)元件43為溫度參考點(diǎn)，這樣測(cè)量的待測(cè)元件溫度比較準(zhǔn)確。
本發(fā)明中在鐵架上進(jìn)行高溫測(cè)試的加熱裝置并不一定要用加熱鐵塊直接接觸待測(cè)元件43，也可以如圖4B所示將中空的加熱鐵塊47直接在待測(cè)元件43上面，然后由加熱器使用熱對(duì)流或熱輻射的方式加熱待測(cè)元件43，如此也可以得到類似的效果。
在鐵架上進(jìn)行測(cè)試的裝置中，也可以改變待測(cè)元件43的電壓以進(jìn)行高電壓測(cè)試，由圖4C所示的測(cè)試系統(tǒng)可包含加熱鐵塊41、加熱器42、待測(cè)元件43、系統(tǒng)板44、可變電阻45和鐵架46。加熱鐵塊41由一條電線連接到加熱器42上，加熱器42有一插頭，系統(tǒng)板44放在鐵架46上面，鐵架可以接地以防止靜電干擾，借著調(diào)整可變電阻45的電阻值，電源供應(yīng)端可以提供不同的電壓給待測(cè)元件43，待測(cè)元件43的電源供應(yīng)端的位置最好離待測(cè)元件43越近越好，可以將電壓調(diào)整到比原先客戶產(chǎn)品上待測(cè)元件的電壓還高，通常是調(diào)到電源電壓值的1.2倍。接著將加熱鐵塊41放到待測(cè)元件43上，只要加熱器42的插頭插電打開，電源開關(guān)設(shè)定好加熱要達(dá)到的溫度(圖中沒有顯示)后就可以開始加熱，當(dāng)加熱器42達(dá)到了想要的溫度，接下來就可以輸入程式到待測(cè)元件43以測(cè)試待測(cè)元件43的品質(zhì)。
本發(fā)明中在鐵架上進(jìn)行高電壓測(cè)試的加熱裝置并不一定要用加熱鐵塊直接接觸待測(cè)元件43，也可以如圖4D所示將中空的加熱鐵塊47直接在待測(cè)元件43上面，然后由加熱器使用熱對(duì)流或熱輻射的方式加熱待測(cè)元件43，如此也可以得到類似的效果。
由于本發(fā)明的裝置是直接針對(duì)客戶生產(chǎn)的產(chǎn)品在完整真實(shí)系統(tǒng)下測(cè)試、測(cè)試的應(yīng)力程式也是客戶產(chǎn)品真正使用的程式且時(shí)鐘頻率也是真正產(chǎn)品使用的時(shí)鐘頻率，所以可以直接反應(yīng)出客戶產(chǎn)品真正的問題，測(cè)試的結(jié)果會(huì)比傳統(tǒng)裝置更精確，且縮短測(cè)試所需的時(shí)間。因?yàn)槭菃为?dú)針對(duì)客戶產(chǎn)品中的待測(cè)元件測(cè)試，所以待測(cè)元件的每根插腳都被要求動(dòng)作，所以不會(huì)有機(jī)臺(tái)頻寬不足的問題。本發(fā)明用的加熱器比傳統(tǒng)的預(yù)燒爐子體積小，使用方便，且更省能源，所以本發(fā)明確實(shí)改善了傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試裝置，其系用以測(cè)試一待測(cè)元件，包含一系統(tǒng)板，該待測(cè)元件固定于該系統(tǒng)板；一防靜電裝置，用以承載該系統(tǒng)板及該待測(cè)元件；及一強(qiáng)度模塊連接于該待測(cè)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，上述強(qiáng)度模塊包含一溫度供給端連接于一溫度供給器與該待測(cè)元件，且由該溫度供給器提供一溫度強(qiáng)度于該待測(cè)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，上述強(qiáng)度模塊包含一電壓調(diào)整器連接于一電壓源供給器，且該電壓源供給器用以提供一電壓強(qiáng)度于該待測(cè)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)試裝置，其特征在于，上述電壓調(diào)整器系為一可變電阻器，其一端電性連接于該電壓源供給器，另一端則電性連接于該待測(cè)元件的電源輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，上述待測(cè)元件為南橋晶片、北橋晶片、多媒體晶片、可攜式硬碟晶片、IA晶片或網(wǎng)絡(luò)晶片。
6.一種測(cè)試方法，包含將一待測(cè)元件固定于一系統(tǒng)板；通過一防靜電裝置用以防止該系統(tǒng)板及該待測(cè)元件受到靜電干擾；該系統(tǒng)板提供一操作環(huán)境予該待測(cè)元件；及施加一可靠性強(qiáng)度于該待測(cè)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，上述可靠性強(qiáng)度包含一溫度強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)試方法，其特征在于，上述溫度強(qiáng)度系通過一金屬材質(zhì)進(jìn)行熱傳導(dǎo)，并經(jīng)由該待測(cè)元件的一構(gòu)裝表面?zhèn)魉椭猎摯郎y(cè)元件內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，上述可靠性強(qiáng)度包含一電壓強(qiáng)度，且通過調(diào)整該電壓強(qiáng)度后再傳送至該待測(cè)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，上述待測(cè)元件為南橋晶片、北橋晶片、多媒體晶片、可攜式硬碟晶片、IA晶片或網(wǎng)絡(luò)晶片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改良測(cè)試實(shí)驗(yàn)的裝置和方法，該裝置包含了系統(tǒng)板和強(qiáng)度模塊，系統(tǒng)板內(nèi)有待測(cè)元件，強(qiáng)度模塊則和待測(cè)元件連接，強(qiáng)度模塊可以提供不同范圍的溫度和電壓給待測(cè)元件以進(jìn)行測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/26GK1909202SQ200510088589
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者顏文東 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司