[实用新型]具有风道散热装置的半导体构件测试机台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体构件测试机台，尤其是一种设有风道散热装置的半导体构件测试机台。

背景技术

随半导体组件的日趋集积化，单一半导体组件内所整合的电路日益复杂，耗电量与发热量都大幅攀升。另一方面，一旦操作环境的温度超过约摄氏120度以上，不仅硅芯片本身的材质可能受损，负责将半导体组件电性连结至电路板的焊锡也将因到达融点而熔融，从而造成半导体组件与电路板间导通问题及电路板污染等麻烦。

因此，无论在主机板、影像显示卡、或其它需采用高效能半导体组件的处所，如图1所示，在半导体组件10顶面涂布一层导热胶14，供黏贴设置一散热鳍片16，甚至更进一步于散热鳍片16上增设一散热风扇18，藉以将半导体组件10产生的热量经散热鳍片16传导及空气对流而导出，以免累积于半导体组件10上而导致损坏。

此外，如图2以覆晶封装为例，由于高效能的半导体组件10动辄具有数百组作为连接端部的凸块100，各凸块100的间距相当细微，需利用一较精密的电路板12做为桥梁，以其上表面122各接垫对应于半导体组件10底部的各凸块100，并经由该电路板12的布线，在电路板12下表面124形成空间上更分散的对应锡球120，供作为接触部而一一对应连结至一连接器的微型端子。为说明起见，以下将上述电路板称为引线电路板12，且将上述半导体组件10连同一引线电路板12合称为一半导体构件1，该半导体组件10顶部平坦表面称为顶面102、底部设置凸块100处称为基面104。

在半导体构件的品管检测过程中，为判定其好坏，必须经由通电及输入讯号测试，若测试时间仅数十秒，尚不致发生过热的问题；相反地，在测试时间较长而达数分钟以上时，半导体组件将逐渐升温，一旦散热设计不良，甚至可能导致半导体组件超过容许温度损及内部结构或造成引线电路板下方锡球熔融等问题。麻烦在于，待测半导体构件需先判别好坏才能真正焊固至电路板，此时还不能直接将散热鳍片及风扇固定其上。因此，如何在半导体构件测试机台上，让受测的半导体构件在受测过程中确保散热良好，无疑需要精心设计。

目前的测试机台是在测试电路板上设置一半导体构件用连接器，将待测构件置入连接器中，随即将上盖下压并如图3所示，利用上盖底面224的下延部分225将待测半导体构件1向下迫紧，确保其与连接器脚位的导电连结；上盖22中央则形成有一贯穿上盖22的宽阔通道223，上盖底面224与待测半导体构件顶面102间亦留有一开阔的风道。测试过程中，会将室温空气大量经该通道及风道灌流，藉由对流散热。

为简化计算过程，如图4所示，将上盖22底面224的温度定为通入气体温度T₁，半导体组件顶面102温度为运作温度T₂，半导体组件10与上盖22底面224温差ΔT＝T₂-T₁，风道高度H，半导体组件10边界长度L，组件表面积L²。此时，热流量dQ＝-λdA(dt/dh)；其中，λ为导热系数(W/m×K)，dA为导热面积，dt/dh则为紧临组件表面处的温差dt随高度dh变化的温差梯度。故热流量随空气流量、温差梯度dt/dh、及组件表面积L²大小等变数正变；其中，组件表面积L²为控制变因。

一般遭遇此问题时，最直接的反应是设法降低通入气体温度T₁，从而增大温度差ΔT。但一方面，降低通入气体温度将导致饱和蒸汽压下降，原先散布于空气中的水分子部分被迫以小水滴型态凝结于风道中，使待测半导体构件面临湿气侵蚀的不必要风险，要避免此问题发生，则要让冷却用的空气先一步被干燥，使操作过程明显复杂化；其次，降低通入气体温度需耗费大量能量；再者，一般期盼半导体组件的操作温度约在摄氏六、七十度，与室温的温差约摄氏四十度，即使将通入气体温度降低摄氏廿度，所造成温差增大比例仅50％。

若能在不需降低通入气体温度条件下，提升散热效能，不仅可确保测试过程顺利、避免不必要的耗能及湿度问题、更可让机台本身结构简化，有效增加测试机台的市场接受度，也增加使用此种机台的经济效益。

尤其，部分半导体组件在不同的操作温度环境下，可能有不同的讯号处理效率，此种信息对于选用半导体组件的电路设计者具有相当重要的参考价值，如何能在检测过程中，以简单的结构与低廉的成本提供不同操作环境温度，亦是值得投入深究的课题。

实用新型内容