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半导体制造概論 第四章

2011-9-2 10:40| 发布者: editor04| 查看: 1523| 评论: 0

摘要: 八、半导体测试制程 测试制程乃是于 IC 封装后测试封装完成的产品的电性功能,以保证出厂的 IC ,在功能上 的完整性,并对已测试的产品,依其电性功能作分類(即分 Bin),作为 IC 不同等级产品的评 价依 ...
八、半导体测试制程
     测试制程乃是于 IC 封装后测试封装完成的产品的电性功能,以保证出厂的 IC ,在功能上 的完整性,并对已测试的产品,依其电性功能作分類(即分 Bin),作为 IC 不同等级产品的评 价依据;最后并对产品作外观检验(Inspect)作业。
     电性功能测试乃针对产品的各种电性參數进行测试,以确定产品能正常运作,用于测试的 机台将根据产品不同的测试项目而加载不同的测试程序;而外观检验的项目繁多,且视不同的 封装型态而有所不同,包含了引脚的各项性质、印字(mark)的清晰度及胶体(mold)是否损 伤等项目。而随表面黏着技术的发展,为确保封装成品与基版间的准确定位及完整密合,封装 成品接脚的諸多项性质的检验尤其重要。
     下图为半导体产品测试的流程图,其流程包括下面几道作业:

(一)上线备料
     上线备料的用意是将预备要上线测试的待测品,从上游厂商送來的包箱内拆封,并将一颗 颗的放在一个标准容器(几十颗放一盘,每一盘可以放的數量及其容器规格,依待测品的外形 而有不同)内,以利在上测试机台(Tester)时,待测品在分類机(Handler)内可以将待测品 定位,而使其内的自动化机械机构可以自动的上下料。
(二)测试机台测试(FT1、FT2、FT3)
     待测品在入库后,经过入库检验及上线备料后,再來就是上测试机台去测试;如前述,测 试机台依测试产品的电性功能种類可以分为邏辑 IC 测试机、内存 IC 测试机及混合式 IC(即 同时包含邏辑线路及類比线路)测试机三种,测试机的主要功能在于发出待测品所需的电性讯 号,并接受待测品因此讯号后所响应的电性讯号,并作出产品电性测试结果的判断,当然这些 在测试机台内的控制细节,均是由针对此一待测品所写的测试程序(Test Program)來控制。
     即使是同一類的测试机,因每种待测品其产品的电性特性及测试机台测试能力限制而有所 不同。一般來說,待测品在一家测试厂中,会有许多适合此种产品电性特性的测试机台可供其 选择;除了测试机台外,待测品要完成电性测试还需要一些测试配件:

(1)分類机(Handler)
     承载待测品进行测试的自动化机械结构,其内有机械机构将待测品一颗颗从标准容器内自动的送到测试机台的 测试头(Test Head)上接受测试,测试的结果会从测试 机台内传到分類机内,分類机会依其每颗待测品的电性测 试结果來作分類(此即产品分 Bin)的过程;此外分類机 内有升温装置,以提供待测品在测试时所需测试温度的测 试环境,而分類机的降温则一般是靠氮气,以达到快速降 温的目的。
     不同的 Handler、测试机台及待测品的搭配下,其测 试效果会有所不同。
     测试机台一般会有很多个测试头(Test Head),其个數视测试机台的机型规格而定,而每个测试头可以同时接上一部以上的分類机或针测机,因此一部测试机台可以同时的与多台的 分類机及针测机相連,而其連接的方式可分为平行处理及乒乓处理,前者指的是在同一测试机 台上,有多台分類机以相同的测试程序测试同一批待测品,而后者是在同一测试机台上,有多 台分類机以不同的测试程序同时进行不同批待测品的测试。


(2)测试程序(Test Program)
     每批待测产品都有在每个不同的测试阶段(FT1、FT2、FT3),如果要上测试机台测试, 都需要不同的测试程序,不同品牌的测试机台,其测试程序的语法并不相同,因此,即使此测 试机台有能力测试某待测品,但却缺少测试程序,还是没有用;一般而言,因为测试程序的内 容与待测品的电性特性息息相关,所以大多是客户提供的。
(3)测试机台接口

     这是一个要将待测品接脚上的讯号,連接上测试机台的测试头上的讯号传送接点的一个转 换接口,此转换接口,依待测品的电性特性及外形接脚數的不同而有很多种類,如:Hi-Fix( 内存類产品)、Fixture Board(邏辑類产品)、Load Board(邏辑類产品)、Adopt Board+ DUT Board(邏辑類产品)、Socket(接脚器,依待测品其接脚的分布位置及脚數而有所不同)。
     每批待测品在测试机台的测试次數并不相同,这完全要看客户的要求,一般而言,邏辑性 的产品,只需上测试机台一次(即 FT2)而不用 FT1 、FT3,如果为内存 IC,则会经过二 至三次的测试,而每次的测试环境温度要求会有些不同。测试环境的温度选择,有三种选择, 即高温、常温及低温,而温度的度數有时客户也会要求,升温比降温耗时许多,至于那一道要 用什么温度,这也视不同客户的不同待测品而有所不同。
      每次测试完,都会有测试结果报告,若测试结果不佳,则可能会 Hold 住本批待测品的现象产生。

(三)预烧爐(Burn-In Oven)(测试内存 IC 才有此程序)
     在测试内存性产品时,在 FT1 之后,待测品都会上预烧爐裡去 Burn In,其目的在于提 供待测品一个高温、高电压、高电流的环境,使生命周期较短的待测品在 Burn In 的过程中提 早的显现出來,在 Burn In 后必须在 96 个小时内,待测品 Burn In 物理特性未消退之前完成后 续测试机台测试的流程,否则就要将待测品重回预烧爐去重新 Burn In。在此会用到的配件,包 括 Burn-In Board 及 Burn In Socket..等。
(四)电性抽测
     在每一道机台测试后,都会有一个电性抽测的动作(俗称 QC 或 Q 货),此作业的目的在 将此完成测试机台测试的待测品抽出一定數量,重回测试机台在测试程序、测试机台、测试温 度都不变下,看其测试结果是否与之前上测试机台的测试结果相一致,若不一致,则有可能是 测试机台故障、测试程序有问题、测试配件损坏、测试过程有瑕疵..等原因。原因小者,则需 回测试机台重测;原因大者,将能将此批待测品 Hold 住,等待工程师、生管人员与客户协调 后再作决策。
(五)卷标扫描(Mark Scan)
     利用机械视觉设备对待测品的产品上的产品 Mark 作检测,内容包括 Mark 的位置歪斜度及内容的清晰度..等。
(六)人工检脚或机器检脚
     检验待测品 IC 的接脚的对称性、平整性及共面度等,这部份作业有时会利用雷射扫描的方 式來进行,也会有些利用人力來作检验。
(七)检脚抽检与弯脚修整
     对于弯脚品,会进行弯脚品的修復作业,然后再利用人工进行检脚的抽验。
(八)加温烘烤(Baking)
     在所有测试及检验流程之后,产品必需进烘烤爐中进行烘烤,将待测品上水气烘干,使产 品在送至客户手中之前,不会因水气的腐蚀而影响待测品的质量。
(九)包装(Packing)
     将待测品依其客户的指示,将原來在标准容器内的待测品的分類包装成客户所指定的包装 容器内,并作必要的包装容器上的商标粘贴等。
(十)出货的运送作业
     由于最终测试是半导体 IC 制程的最后一站,所以许多客户就把测试厂当作他们的成品仓库,以避免自身工厂的成品存放的管理,另一方面也减少不必要的成品搬运成本,因此针对客户 的要求,测试厂也提供所谓的「Door to Door」的服务,即帮助客户将测试完成品送至客户指 定的地方(包括客户的产品买家),有些客户指的地点在海外者,便需要考虑船期的安排,如果 在国内者,则要考虑货运的安排事宜。



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