[发明专利]利用间接光电效应来测试电气元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用光电效应来对经排置于绝缘基板上的电气导体进行 非接触式电气测试。明确地说，本发明涉及连接媒体(如印刷电路与芯片 载体)的电气测试。

背景技术

连接媒体的电气测试是目前电子产业的一项主要难题且为上述连接 媒体的制造过程的必要部份。传统上，必须进行连续性测试及绝缘测试等 两项主要的测试序列，以确保互连导体没有任何制造缺陷。连续性测试包 含检查该导体在其末端之间是否被切断，更精确地说，是检查在该导体所 连结的连接点(通常为接触点板)之间是否被切断。因此，其目标即为测量 该导体介于该导体的上述连接点之间的电阻，并确保此电阻非常的低(其 大小通常为一欧姆)。绝缘测试包含确保该连接媒体的每个导体均电气绝 缘于其它导体，也就是，相对于其它导体且相对于所有其它导体均具有很 高的绝缘电阻，通常为数个百万欧姆。

随着硅芯片型的集成电路的微型化与复杂化，连接媒体的复杂度也随 之提高，如同它们所容纳的集成电路般。因此，高密度的连接媒体中的导 体的长度与宽度便必须不断地缩短，与上述集成电路相连的连接点的表面 积也同样必须不断地缩小。结果，以探针卡(probe cards)或钉床为主 (beds-of-nails)的公知测试方法便越来越不适用于此等连接媒体。

所谓“高密度”连接媒体的范围包含：HDI(高密度互连)印刷电路， 用在众多小型电子设备(移动电话、数码相机、MP3播放器、…等)中；以 及芯片载体，也称为“IC封装基板”、“FC-BGA”、“覆晶”、“球栅阵列”、… 等。实际上，芯片载体是中间转接连接媒体或“火花间隙(spark gap)”，经 排置于上述集成电路与上述印刷电路之间，这是因为集成电路的间距(介 于各导体间，尤其是介于输入/输出接点之间，的最小距离)通常远低于印 刷电路的间距。

因此，在它们的正侧面部上，最新一代的“芯片载体”会具有大量的 连接点(高达数千个)，焊接在硅芯片的输入/输出接点之上，上述连接点的 体积非常小，并且通常会被直径为数十个微米的焊接微球覆盖。在它们的 背侧面部上，则通常会有多个点处，从而和印刷电路板(如主机板)连接， 上述连接点同样会被焊接微球覆盖，不过上述微球的直径大于正侧面部上 微球的直径而数量则较少。正侧面部上的连接点及它们的焊接微球通常称 为“C4”，代表“可控塌陷芯片连接”；背侧面部上的连接点由于其形状与 矩阵排列(排列在多条横线与多条纵行之中)的关系则称为“BGA”，代表“球 栅阵列”。此等“芯片载体”还具有称为“C4-to-BGA”的多个导体(含有 “导道(via)”的导体，上述导道即穿过该基板且有时会穿过数层中间内嵌 导电层的金属通道)，用以将上述C4点连结至上述BGA点；以及称为 “C4-to-C4”的多个导体，用以连结正侧面部上的C4点，其仅会以二乘 二的方式来互连该集成电路的接点，而不会连接背侧面部，从而不会连接 至外界环境。“C4-to-C4”导体特别难以测试，因为上述导体无法从该芯片 载体的背侧面部来接取，并且其间距非常地窄小，仅有数十个微米。

因此，适合测试此等连接媒体的测试方法必须符合下面条件：

可接取上述导体的所有连接点，包含C4-to-C4或C4-to-BGA型的导 体在内，其前提为上述连接点之间的距离非常短，大小从数十个微米(各 C4点处间的距离)至数百个微米(各BGA点处间的距离)；

可进行绝缘测试与连续性测试，且一般来说，必须对电阻式、电容式、 或电感式元件进行测试或测量；

必须快速且每秒可测试数百个至数千个元件；

不能破坏上述连接点，尤其是C4型的点(因为焊接微球非常脆弱，并 且通常会在测试阶段前即经置妥)，以及

进行的成本必须非常低廉。

现在，若利用公知测试方法来测试芯片载体便会遭遇到各种技术问 题。首先，相较于C4型连接点的间距的微细度及它们的密度(每单位表面 积的连接点数量)，探针卡(其本身为配备有测试探针的印刷电路)及/或钉床 的技术性间距太高。其次，C4型焊球非常脆弱，并且易因和探针所产生 的任何物理接触而遭到破坏。