一种防静电破坏的IC晶片电性测试设备及防静电破坏的方法

摘要

本发明是提供一种防静电破坏的IC晶片电性测试设备及一种防静电破坏的方法。该测试设备包含有一温度控制炉壳体、一炉门连结于该温度控制炉壳体、至少一对耐高温绝热夹条设于该炉门之一侧，以及一连动式导杆设于该炉门上。其中该连动式导杆是连接于该对耐高温绝热夹条以控制该对耐高温绝热夹条的开启与闭合，使该对耐高温绝热夹条在开启时能让一待测元件测试板(DUT board)穿过该耐高温绝热夹条以插拔于该炉门上，而不触碰摩擦到该耐高温绝热夹条，藉此避免产生静电现象。

说明书

技术领域

本发明提供一种IC晶片电性测试设备及一种防静电破坏的方法，尤指一种能防止因静电现象导致待测元件(device under test，DUT)被破坏的IC晶片电性测试设备及一种防静电破坏的方法。

发明背景

在IC晶片制造过程中，产品的“可靠性(reliability)”为非常重要的考量因素之一，可靠性可简单描述为产品在正常使用条件下，能顺利工作的使用期限。IC制造业者为了能在短时间内得知产品的使用寿命，通常会使用“加速寿命测试实验”(Accelerated lifetime test)来预测产品的平均使用寿命，其方式是利用比正常工作条件更严格的工作环境，例如在较高的环境温度、电压、电流或压力下进行产品寿命测试，求得产品在恶化条件下的寿命，再利用生命期模型(Lifetime Model)计算出产品在正常使用条件下的寿命。一般IC厂的可靠性测试依其测试方法可以分为“晶圆层次”(Wafer-Level Reliability，WLR)及“封装层次”(Package-Level Reliability，PLR)二种，前者是将晶圆直接放入一般生产线上的测试机台做测试，而后者则是先将晶圆切割封装成一颗颗的测试样本，然后将这些样本插入测试板，再将其放置于特殊的高温炉内做测试。其中“封装层次”可靠性测试的寿命测试实验条件(stress condition)较接近产品正常工作条件，结果也较为业界所接受。

目前IC晶片厂最常使用的封装层次IC晶片电性测试设备是如图1所示，图1为习知一IC晶片电性测试设备10的外观示意图，IC晶片电性测试设备10包含一温度控制炉壳体12、以及一或二片耐高温材料20，如橡胶，固定地设于炉门14上。耐高温材料20是无法移动，用于隔绝温度控制炉内外的温度，其上有数个切开的缝隙22，供测试板(DUT board)18穿过而插于炉门14上。习知IC晶片电性测试设备10通常另包含一组测试线路接点(未显示)设于炉门14外侧，用于外接测试线路，以使用该测试线路进行IC晶片的电性测试。在进行测试时，将封装成测试样本的待测元件(device under test，DUT)16装置于测试板18上的插槽(socket)26，并将测试板18插于炉门14上，如图1所示，将炉门14关闭，然后利用温度控制炉提供可靠性测试所需的高温环境，藉测试线路提供电流、电压以进行测试。

但在习知IC晶片电性测试设备10的设计上有无法防止静电破坏待测元件的缺失：当操作人员将测试板18穿过耐高温材料的缝隙22插于炉门14上(loadDUT boards)时，测试板18上的金手指24及板面导电处与该耐高温材料会相互摩擦产生静电现象，破坏待测元件的结构与完整性，导致在尚未正式测试电性时，元件就已遭静电破坏而失去正常功能，同样的，在测试完成，操作人员将测试板18从炉门14取下(unload)时，也会因为与该耐高温材料摩擦产生静电，破坏元件的良率，造成莫大的损失。

目前针对习知IC晶片电性测试设备的缺失的补救方法，一般是使用由测试设备原厂所提供的特殊夹具，在将测试样本放置于测试板的插槽时，先以该特殊夹具封闭每一颗IC待测元件，使操作人员在插入测试板于炉门上时不会有静电产生，然后在进行电性测试前，再将每一颗待测元件上的夹具一一拆下，才能进行测试；测试完毕，操作人员欲将测试板取下之前，同样也必须先装上原厂所附的防静电夹具，才能取下测试板。此利用夹具的方法虽然可以有效防止静电产生，但在执行电性测试时必须花费很多时间装设、取下夹具，步骤也非常麻烦，甚至当操作人员在装设夹具时，也可能因为步骤的繁复导致人为疏失而破坏了待测元件，仍然无法有效改善电性测试的成本与效果。因此一种使用步骤简单的防静电破坏的IC晶片电性测试设备实为当前IC制造厂所急切需要的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种使用步骤简单且能有效防止静电破坏元件的IC晶片电性测试设备及方法，以解决上述习知IC晶片电性测试设备及方法的问题。

一种防静电破坏的IC晶片电性测试设备，其包含有：

一温度控制炉壳体；

一炉门，连结于该温度控制炉壳体；

至少一对耐高温绝热夹条设于该炉门之一侧，以隔绝该温度控制炉内外的温度；以及

一连动式导杆设于该炉门内，连接该对耐高温绝热夹条以控制该对耐高温绝热夹条的开启与闭合，使该对耐高温绝热夹条在开启时能让一放置待测元件的测试板穿过该耐高温绝热夹条以插拔于该炉门上，而不触碰摩擦到该耐高温绝热夹条，藉此避免产生静电现象。

所述的测试设备另包含一开关设于该温度控制炉壳体外，可以控制该对耐高温绝热夹条的开启与闭合。

所述的测试设备另包含有一隔热棉设于该炉门内，用于封闭隔绝该温度控制炉内外的温度，其中该隔热棉上具有至少一切开的缝隙，以供该测试板从该缝隙中穿过而插拔于该炉门上。

所述的该隔热棉上的缝隙是大于该测试板的厚度，使该测试板穿过该缝隙时不会因触碰摩擦到该隔热棉而产生静电现象。

一种使用IC晶片电性测试设备防静电破坏的方法，其中该测试设备包含一温度控制炉壳体、一炉门连接于该温度控制炉壳体、至少二对耐高温绝热夹条分别设于该炉门内外侧以封闭隔绝该温度控制炉内外的温度、一耐高温隔热棉设于该炉门内以封闭隔绝炉内外的温度，以及至少二连动式导杆可控制每一对耐高温绝热夹条的开启与闭合，其中该方法包含下列步骤：

利用该连动式导杆使每一对耐高温绝热夹条开启；

将已放置待测元件的测试板穿过每一对开启的耐高温绝热夹条以插于该炉门上；

利用该连动式导杆使每一对耐高温绝热夹条闭合；

关闭该炉门；以及

执行测试作业。

所述的方法另包含下列步骤：于执行测试作业后利用该连动式导杆使每一对耐高温绝热夹条开启；以及将该测试板从该炉门取下。

所述的方法，其中当每一对耐高温绝热夹条开启时能让该测试板穿过而不触碰摩擦到该耐高温绝热夹条，藉此避免产生静电现象。

所述的耐高温绝热夹条是由耐高温高分子材料所构成。

所述的连动式导杆是以一设于该温度控制炉壳体外的开关加以控制，由操作该开关可控制每一对耐高温绝热夹条的开启与闭合。

所述的开关为自动按钮式装置。

所述的开关为手动拉杆式装置。

所述的耐高温隔热棉上具有至少一切开的缝隙，以供该测试板从该缝隙中穿过而插拔于该炉门上，且该缝隙是大于该测试板，使该测试板穿过该缝隙时不会因触碰摩擦到该耐高温隔热棉而产生静电现象。

所述的测试设备是用于测量待测元件的电性。

由于本发明的IC晶片电性测试设备具有一设置于炉门内的连动式导杆，能够以手动或自动控制使耐高温绝热夹条开启，使操作人员在将测试板插于炉门上时，不会触碰摩擦到耐高温绝热夹条，因此不会产生静电破坏待测元件的现象，而完成此项动作后，可控制该连动式导杆使该耐高温绝热夹条闭合，进行电性测试。因此本发明可以利用简单的方法，便有效防止静电的产生，不但节省整个测试时间，也可以提高所有IC晶片测试的准确性。

为了使贵审查委员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而所附附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为习知一IC晶片电性测试设备的外观示意图；

图2为本发明第一实施例防静电破坏的IC晶片电性测试设备的外观示意图；

图3为图2中炉门结构的正面示意图；

图4为本发明第二实施例防静电破坏的IC晶片电性测试设备的外观示意图；

图5为图4中一炉门结构的正面示意图。

图示的符号说明：

10  IC晶片电性测试设备      12  温度控制炉壳体

14  炉门                    16  待测元件

18  测试板                  20  耐高温材料

22  耐高温材料上的缝隙      24  金手指

26  插槽                    30  IC晶片电性测试设备

32  温度控制炉壳体          34  炉门

36  待测元件                38  测试板

40  耐高温绝热夹条          42  连动式导杆

44  载片                    46  隔热棉

48  金属板                  50  炉门主体

52  绝热箱                  54  跳线板结构体

56  跳线板                  58  插槽

60  IC晶片电性测试设备      62  温度控制炉壳体

64  炉门                    70  耐高温绝热夹条

72  连动式导杆              74  载片

76  隔热棉                  78  耐高温金属板

80  炉门主体                82  绝热箱

84  跳线板结构体            86  跳线板

具体实施方式

请参考图2与图3，图2为本发明第一实施例防静电破坏的IC晶片电性测试设备30的外观示意图，图3为图2中炉门34结构的正面示意图。IC晶片电性测试设备30包含有一温度控制炉壳体32、一炉门34连结于该温度控制炉壳体32、复数对(图中仅显示五对)耐高温绝热夹条40设于炉门上，以及一连动式导杆42设于炉门34内。其中，耐高温绝热夹条40可由高分子材料制成，例如耐高温橡胶。需注意的是，本发明的IC晶片电性测试设备30包括，但不限于，加热板式(heating plate type)以及热对流式加热炉。IC测试加热方式并非本发明的重点，只要IC测试板需利用穿插于炉门上以进行电性测试的场合，皆应属本发明的应用范畴。

请参阅图3，炉门34一般分成三部分(详细结构视不同机台型态而定)：炉门主体50、绝热箱52以及跳线板结构体54。其中跳线板结构体54上有复数个跳线板(jump board)56，藉由跳线板结构体54可外接测试线路，以提供测试时所需的电流、电压等测试讯号。炉门主体50上有一把手(未显示)以方便开启或关上炉门34。绝热箱52是凸出于炉门34，类似一方形盒室，其表面覆盖一整片金属板48，金属板48上有五个长形孔洞(未显示)，可分别被五对耐高温绝热夹条40由内侧覆盖封闭。绝热箱52内包含有连动式导杆42以及至少一层隔热棉46。连动式导杆42是为一驱动轴承，其上设有五对长条型载片44，每一对载片44分别连接每一对耐高温绝热夹条40且能左右带动耐高温绝热夹条40移动，进行开启关闭动作。此外，连动式导杆42外接一开关(switch)(未显示)，例如自动按钮式或手动拉杆式装置，亦可设计为远端遥控装置，藉由该开关可控制连动式导杆42，带动连动式导杆42上的每对载片44以使每对耐高温绝热夹条40开启或闭合。其中，连动式导杆42带动载片44的方式可为电动式或机械式，举例来说，连动式导杆42可为一导螺杆，藉着设于其上的齿轮和卷带来带动载片44的移动，当各对载片44向外移动分开时，便会使连接于其上的耐高温绝热夹条40左右对开，露出铁板48的长形孔洞，能让已经放置了待测元件36的测试板38通过而不会触碰到金属板48或耐高温绝热夹条40；当各对载片44被齿轮及卷带带动向彼此靠近时，每一对连接于载片44的耐高温绝热夹条40便会被载片44带动而闭合，此时耐高温绝热夹条40便会夹住已插于炉门34上的测试板38，以紧密隔绝温度控制炉内外的温度。隔热棉46则是用于提高整个温度控制炉的绝热效果，以螺丝拴在绝热箱52内部，同样的，隔热棉46上也有切开的五个缝隙(未显示)，分别对准金属板48上的五个孔洞。该五个缝隙是稍大于测试板38的厚度，使测试板38在穿过该缝隙时不会因碰触摩擦到隔热棉46而产生静电现象。

在进行IC晶片的电性测试时，本发明方法如下所述。操作人员先将炉门34打开，利用连动式导杆42的开关控制连动式导杆42，使每一对耐高温绝热夹条40开启(即左右对开)，然后将已放置待测元件36的测试板38穿过每一对开启的耐高温绝热夹条40，插于炉门34上，接着再以开关控制连动式导杆42使每一对耐高温绝热夹条40闭合夹住各测试板38，关闭炉门34，随后藉由插于跳线板结构体54上的跳线板56，通入电压及电流，进行测试作业。测试完毕后将待测元件36取下的方式则是先将炉门34打开，利用连动式导杆42使每一对耐高温绝热夹条40开启，从炉门34上拔取下各测试板38，以便将各待测元件36从测试板38上的插槽58中取出。

请参阅图4与图5，图4为本发明第二实施例防静电破坏的IC晶片电性测试设备60的外观示意图，图5为图4中一炉门64结构的正面示意图。在IC晶片电性测试设备60中设置有二温度控制炉壳体62、二炉门64，每一炉门64各内设有20对耐高温绝热夹条70以及二连动式导杆72。如图5所示，在绝热箱82表面设有一片耐高温金属板78，例如铁板，以及十对耐高温绝热夹条70，每对耐高温绝热夹条70各以一对可左右移动的载片74与连动式导杆72连接，载片74的材质为耐高温金属，例如铁。其中，耐高温金属板78上有十个长形孔洞(未显示)，设于每对耐高温绝热夹条70的后方。藉由连动式导杆72可控制每对耐高温绝热夹条70的开启与闭合；而在绝热箱82的另一面(与炉门主体80接触处)也有同样的装置，设有十对耐高温绝热夹条70以及一连动式导杆72，两者是以载片74相连。在绝热箱72中的二连动式导杆72另连接一手动或自动开关(未显示)，藉由该开关可操控连动式导杆72，进而使绝热箱82上的二十对耐高温绝热夹条70同时开启与闭合。当耐高温绝热夹条70开启时，能使已放置了待测元件的测试板(未显示)穿过耐高温绝热夹条70以及耐高温金属板78的长形孔洞并插于炉门64上，而不会产生静电破坏待测元件的情形。在绝热箱82内亦可填充其他隔热材质，增加温度控制炉的热利用性。

在本实施例中，对每一测试板都会有前后二对(分别在绝热箱82的内外侧)耐高温绝热夹条70将测试板夹住，因此对整个温度控制炉能提供更佳的绝热效果。再者，一IC晶片电性测试设备60有二温度控制炉，而每一温度控制炉的炉门64共可插放十片测试板，故可以一次测试较多的样本，取得更佳的平均测试数据，而该二温度控制炉也可同时以不同的温度、电流、电压对待测元件进行测试，故IC晶片电性测试设备60不但可以节省测试设备所占的空间，也提供测试条件更多的选择。

相较于习知IC晶片电性测试设备，本发明主要是利用连动式导杆操控耐高温绝热夹条的开启与闭合，如此，不论操作人员要将测试板插于炉门上或从炉门上取下，都不会因为触碰摩擦到该耐高温绝热夹条而产生静电破坏待测元件，因此可以有效防止静电破坏IC晶片。另一方面，习知IC晶片电性测试设备中所使用的测试板不需经过任何更改就可直接使用于本发明中，故不需针对本发明再制作新的测试板。由此可知，本发明不但能节省许多习知电性测试设备使用时所耗费的测试时间，也能将IC晶片在测试中受损害的机率降到最低，进而提高可靠性测试的准确度，也能有助于IC晶片厂的成本控制。

本发明的IC晶片电性测试设备所使用的材质及温度控制炉能提供温度350℃的电性测试，为一般IC晶片电性的可靠性测试所需的温度，但对于不同的测试需求，也可以利用本发明的精神，设计出符合测试需求的电性测试设备，例如以不同的设备材质配合热源提供更高的温度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。