专利名称：具有静电放电能力的测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在IC芯片测试过程中消除静电放电(ESD)的一种新颖的控制方法。
技术背景
静电放电(ESD)是当今微电子领域中许多微芯片故障的重要原因。当今微芯片几何形状和大小的减小已经迫使众多的微芯片制造商设置大量防护措施以阻击这些由于静电放电而导致的设备故障。
静电放电引起大问题的一个关键领域是IC芯片测试。典型的，在测试过程中，将 IC芯片输送到测试单元，插入到插口中以与导电测试引脚接触。如果IC芯片的引线或焊球没有静电荷，这种引脚接触测试方法不会损伤元件。但是，在实际的环境中，IC芯片携带残留静电荷。在实际的制造过程中，每当IC芯片与另一种材料接触或分离(摩擦)时，由于摩擦起电，静电荷总会存在于IC芯片的基体(绝缘子)上。因此，停留在IC芯片基体上的静电荷在测试之前的更早过程中聚集到了一定的水平。静电荷潜伏在IC芯片上并后期释放的典型问题如图1所示。
同样的，在现实的组合印刷电路板(PCB)和晶圆裸片的测试中，在测试之前，将有一定电平的静电荷留在元件/裸片的基体(绝缘部分)上。为进行说明，图6a和6b分别示出组合PCB和晶圆裸片的截面图。为了说明本发明的简单性和明确性，仅对IC测试处理 (handler)进行完整描述，但是本发明的精神和范围同样可以应用于组合PCB和晶圆裸片的测试。
由于市场对产量更快更高的要求，制造速度随之上升，IC芯片可达到一个高危险的静电水平。在高速度高输出的微芯片测试处理中，静电放电是微电子行业一个普遍关注的问题。
为了克服上述问题，负离子用来抵消可能在测试过程之前或测试过程中留在芯片上的静电荷。具体的，本领域的该技术要在IC测试处理的现场周围的重要位置设置更多更强的负离子产生器以试图消除这种ESD威胁。但是，这种补偿法将带来负离子产生设备的高成本、日常维护的需要、强制性定期校准和故障时的维修费用等，将会导致在今天激烈的市场竞争中的高制造成本。即使设置了更多更强的负离子产生器，由于静电放电损害而产生的废品依然“来了又走”，不足为奇，并没有一个明确的长期绝对万无一失的解决方案。
因此，需要有进一步的研究和发展工作以采用一个更经济可行的办法克服上述缺点ο发明内容
本发明公开了一种选择和利用静电耗散(static dissipative)材料的新颖方法以在引线接触金属测试引脚之前降低IC芯片的静电水平。
图1所示为现有技术。
图2示出了本发明在测试插口本身或在测试引脚内如何构建静电耗散材料；静电耗散材料以如下方式设计在IC芯片的引线或焊球接触导电测试引脚之前首先碰触静电耗散材料；通过这种方式，在碰触导电测试引脚之前，新设计的IC芯片的引线和焊球的残留静电荷能够适度消退(无微火花)。
图3所示为图2中引脚涉及的另一微小变形；同样的，该设计结构也是在IC芯片的引线或焊球接触导电测试引脚之前首先碰触静电耗散材料以安全释放可能留在焊球引脚上的残留电荷而不产生任何微火花。
图4(a)示出了在焊球碰触静电耗散杆后静电荷如何流过静电耗散杆；图4(b)示出了在焊球碰触静电耗散中空圆柱后静电荷如何流过中空圆柱。
本发明的另一个实施例是利用静电耗散刷在IC芯片经过时轻微碰触焊球以允许在焊球与导电测试引脚接触之前进行安全静电放电。静电耗散刷接地以在IC芯片的焊球接触测试引脚之前允许其上的任何静电荷释放。该实施例如图5所示。
以上描述的本发明是新颖的，因为其允许在不使用负离子发生器的情况下使得可能留在微芯片的引线或焊球上的任何静电荷安全释放(没有微火花)。这样，几乎不需要维修费用。由于本发明只需要较低的一次性制造费用，因此其非常的独特且具有商业价值。
图1所示为IC芯片测试的火花问题；
图2所示为本发明测试引脚的新设计；
图3所示为本发明测试引脚新设计的替代方式；
图4(a)和(b)所示为本发明的静电耗散装置；
图5所示为在IC芯片测试之前的静电耗散刷应用方式；
图6a所示为PCB的潜伏静电荷剖面图6b所示为晶圆裸片的潜伏静电荷剖面图。
具体实施方式
图Ia示出了一个典型的微芯片(10)，残留静电荷潜伏在其基体上并在其导体部分例如焊球(11)感应流动电荷。这种在测试插口(1 上漂浮的流动电荷一旦碰触到另一个金属物体或金属地平面就会快速放电。
图Ib所示为焊球(11)碰触到金属测试引脚(13)时微火花(ESD)的产生。这种微火花能导致微芯片的直接损害或更坏的隐藏损害(潜在故障)。这种隐藏的潜在故障将导致电子设备或机器在一段预成熟期使用后的故障，造成重大经济损失。
本发明公开了正确类型材料的结合、方式和使用方法以用于提供一种不采用负离子产生器的IC芯片无火花测试操作。图2示出了怎样设计的一个测试装置(14)以允许在金属引脚(16)碰触焊球(11)之前，静电耗散杆(1 先碰触焊球(11)。静电耗散杆(15) 的直径可小于测试引脚(16)。该静电耗散杆(15)垂直插入测试引脚(16)的中空通道并在弹簧(17)作用下从测试引脚的顶部突出。
静电耗散杆的材料可浸渍抗静电添加剂或导电添加剂。该材料优选具有IO4-IO11 欧的体积电阻，更优选的，IO6-IO8欧。这样将保证在接触时静电荷能够快速放电，而欧姆值不会显著降低导致太过快速放电而引起不希望的火花(ESD)。在焊球(11)上残留的静电荷将流过测试引脚(14)的静电耗散杆(1 然后流到大地。
图3公开了测试装置(14)的另一种替代方式，其允许静电耗散筒(15)在金属引脚(16)碰触焊球(11)之前先碰触焊球(11)。该静电耗散筒(1 的外径略小于浮动插座 (12)的“孔”的直径，该静电耗散筒(15)的内径略小于焊球(11)或引线的直径。本实施例中，由于盘状弹簧(17)的作用，静电耗散筒(15)能沿着插座(12)的开孔轻松的上下滑动。 测试引脚(16)的直径略小于中空静电耗散筒(15)的内径以允许该静电耗散筒(15)的自由运动。每个静电耗散筒(1 均与测试引脚(16)接触以便在焊球(11)碰触其时耗散或流失静电荷。
图如示出了在焊球接触静电耗散杆后静电荷怎样流过该静电耗散杆。图4b示出了在焊球接触静电耗散中空筒后静电荷怎样流过该静电耗散中空筒。
本发明的另一个微小变形如图5所示。将线状静电耗散刷毛(18)用于在测试之前将焊球(11)上的静电荷释放。所有这些刷毛(18)由接地的导电夹持器(19)夹持。当IC 芯片(10)通过真空吸垫由旋转臂00)拾取时，旋转臂将首先将芯片(10)旋转至与静电耗散刷毛(18)对面进行刷洗。该刷洗运动将静电荷从微芯片(10)的焊球上释放，经过静电耗散刷毛(18)，流到导电夹持器(19)并最终流到加工设备所在的地面(图幻。因此在焊球(11)接触测试引脚(16)时，微芯片(10)上将没有残留电荷，从而消除了这种微芯片测试中微火花的产生。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，通过允许静电耗散材料在金属引脚(16) 碰触焊球(11)之前先碰触焊球(11)以消除ESD微火花，实施方式可以进行多种变形。
在测试处理器的测试单元的制造过程中，本发明不需要采用任何负离子产生装置。因此，定期检查平衡电压(士开关电压)的繁琐任务以及对紧凑型IC测试处理器内的大量负离子引脚的定期清洗都将废止。本发明这种金属引脚上包含静电耗散材料的改进， 允许静电耗散材料在焊球/引线被金属引脚接触之前与它们先接触，这种改进同样适用于如图6a和6b所示的组合印刷电路板测试和晶圆裸片的测试。
该低成本，清洁和高效的解决方案简单易行，易于制造。在微芯片测试处理器的测试单元、印刷电路板的测试和晶圆裸片的测试中，其是代替一种负离子装置的新颖有用的替代方式。
总之，尽管本发明采用上述实施例进行具体描述，但在不背离本发明的精神和范围内，可以在上述讨论之外采取各种修改。
权利要求
1.一种用于在测试模块(10)时消除静电放电(微火花)损害的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括相对于所述模块(10)定位在将要测试的所述模块(10)的测试点(导体)的插口夹持器(12)；至少一个部分定位于所述插口夹持器(12)内用于在所述测试点与其汇聚时与所述测试点(11)导电接合的测试件(14)，所述测试件(14)包括与中空圆筒测试引脚(16)滑动接合的静电耗散杆(1 和用于偏置所述静电耗散杆(1 从所述中空圆筒测试引脚(16)顶部显著突出的偏置装置(17)。
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试点(11)为焊球。
3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述模块(10)为集成电路芯片。
4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述模块(10)为印刷电路板。
5.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述模块(10)为晶圆裸片。
6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述静电耗散杆(15)由浸渍抗静电添加剂或导电添加剂的静电耗散材料制成。
7.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述静电耗散杆(15)的直径小于所述中空圆筒测试引脚(16)的内径。
8.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述静电耗散杆(15)的所述静电耗散材料具有IO4-IO11欧的测量体积电阻。
9.一种用于在测试模块(10)时消除静电放电损害的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括相对于所述模块(10)定位在将要测试的所述模块(10)的测试点(导体)的插口夹持器(12)；至少一个部分位于所述插口夹持器(12)内用于在所述测试点与其汇聚时与所述测试点(11)导电接合的测试件(14)，所述测试件(14)包括与中空静电耗散圆筒(15)滑动接合的测试引脚(16)和用于偏置所述中空静电耗散圆筒(1 从所述测试引脚(16)向上滑动的偏置装置(17)。
10.如权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述中空静电耗散圆筒(15)的外径略小于所述插口夹持器(12)的插口直径，所述中空静电耗散圆筒(15)的内径略小于所述测试点(11)的直径。
11.如权利要求10所述的测试装置，其特征在于，所述测试点(11)为焊球。
12.如权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述测试引脚(16)具有略小于所述中空静电耗散圆筒(1 内径的直径。
13.一种用于在测试模块(10)前消除静电放电(微火花)损害的静电放电装置，其特征在于，所述静电放电装置包括导电夹持器(19)，导电夹持器(19)具有大量的、从其水平伸出的静电耗散刷毛(18)；与所述导电夹持器(19)相邻定位的测试装置；旋转臂(20)，包括至少一个具有用于拾取将要测试的所述模块(10)的真空吸垫的臂件，所述旋转臂00)旋转所述模块(10)至与所述静电耗散刷毛(18)相对以刷洗消除所述模块(10)的残留电荷。
14.如权利要求13所述的静电放电装置，其特征在于，所述导电夹持器(19)接地。
全文摘要
本发明涉及一种在测试模块(10)时消除静电放电损害的测试装置。所述测试装置包括相对于所述模块(10)定位在将要测试的所述模块(10)的测试点(导体)的插口夹持器(12)，至少一个部分位于插口夹持器(12)内用于在所述测试点与其汇聚时与所述测试点(11)导电接合的测试件(14)，所述测试件(14)包括与中空圆筒测试引脚(16)滑动接合的静电耗散杆(15)和用于偏置所述静电耗散杆(15)从所述中空圆筒测试引脚(16)顶部显著突出的偏置装置(17)。
文档编号G02B27/00GK102511008SQ200980159709
公开日2012年6月20日 申请日期2009年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者高国兴 申请人:大科防静电技术咨询(深圳)有限公司