CN101013656A - 测试处理机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试处理机。用于改变已在其上装载半导体器件的测试托盘的姿态的姿态改变单元在均热室中改变测试托盘的姿态。当测试托盘的姿态改变的同时，可以对器件进行预热/预冷，从而减小了均热室的长度并缩短了预热/预冷时间。

Description

测试处理机及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于支持半导体器件的测试的测试处理机，更具体地讲，涉及一种用于改变测试托盘的姿态的该测试处理机的姿态改变单元的操作方法和布置结构。

背景技术

通常，测试处理机支持通过预定的制造工艺制造的半导体器件(在下文中，称作“器件”)的测试，并根据测试结果分选这些器件并将这些器件装载在用户托盘上。为了根据测试结果分选器件，测试处理机使测试托盘靠着测试器头循环。根据在测试处理机和测试器之间的对接方法，将测试处理机分为下头对接(under head docking)型和侧面对接(side docking)型。

侧面对接型测试处理机将器件从用户托盘传送到水平姿态测试托盘，将装载器件的测试托盘的水平姿态改变成垂直姿态，预热/预冷垂直姿态测试托盘，并将垂直姿态测试托盘连接到垂直姿态测试器头。在测试后，测试处理机将垂直姿态测试托盘回复(restore)到正常温度，将测试托盘的垂直姿态改变成水平姿态，并根据测试结果分选器件并将器件卸载到用户托盘。

如所公知的，侧面对接型测试处理机包括装载单元、垂直姿态改变单元、均热室(soak chamber)、测试室、退均热室(de-soak chamber)、水平姿态改变单元和卸载单元。现在将参照图12来简要说明测试处理机的结构。

装载单元1120将装载到用户托盘1110上的器件传送并装载到水平姿态测试托盘。

垂直姿态改变单元1130位于均热室1200的向上的方向上，并在将测试托盘提供给均热室1200之前将测试托盘的水平姿态改变成垂直姿态。

均热室1200顺序地容纳通过垂直姿态改变单元1130使姿态改变成垂直姿态的测试托盘，并具有用于对装载在各测试托盘上的器件进行预热/预冷的温度环境。进入均热室1200的测试托盘被紧密地平移到具有垂直姿态的测试室1100。在平移过程中，对装载在测试托盘上的器件进行充分地预热/预冷。

测试室1100安装在测试处理机内，在测试室中，可以通过测试器测试在均热室1200提供的测试托盘上装载的器件。为此，测试室1100具有用于测试器件的温度环境。

退均热室1300(回复室)将加热或冷却的器件回复到正常温度。

水平姿态改变单元1230位于退均热室1300的向上的方向上，用于将退均热室1300传送的测试托盘的垂直姿态改变成水平姿态。

卸载单元1260根据测试结果分选完成测试的器件，并将这些器件卸载(传送并装载)到用户托盘1310。

随着近来对器件的需求和生产的增长，已将测试处理机开发成通过在一个测试托盘上装载许多器件来增加每次测试的器件的数量，即，扩大测试托盘以运送许多器件。如果将测试托盘在二维上扩大成一次测试许多器件，则用于改变测试托盘的姿态的空间在三维上扩大。

在侧面对接型测试处理机中，姿态改变单元安装在均热室的向上的方向上，将通过姿态改变单元使姿态改变的测试托盘以向下的方向传送并容纳在均热室中。当侧面对接型测试处理机采用扩大的测试托盘时，为了防止在用于改变测试托盘的姿态的空间和均热室的壁之间的干扰，必须将测试处理机的整体尺寸增加得比测试托盘的扩大的尺寸大几倍。然而，测试处理机仅在预定的外观标准(例如宽度、长度和高度)下才能付诸于实际应用。结果，与测试托盘增大的趋势相比，测试处理机已达到最大尺寸。

此外，由于预热/预冷过程在测试托盘改变成垂直姿态后开始，所以均热室必须具有相对长的平移部。因此，难以减小测试处理机的长度和缩短预热/预冷时间。

发明内容

因此，根据上面的问题做出本发明，本发明的一个目的是提供一种无需明显增加测试处理机的整体尺寸就可增大测试托盘的尺寸的技术。

本发明的另一目的是提供一种在缩短测试处理机的总处理时间的同时获得测试托盘的姿态改变时间和预热/预冷时间的技术。

根据本发明，上述和其它目的可通过提供一种测试处理机来完成，该测试处理机包括：装载单元，用于将装载在用户托盘上的器件装载到测试托盘上；姿态改变单元，用于改变已通过所述装载单元将所述器件装载在其上的所述测试托盘的姿态；均热室，用于顺序地容纳通过所述姿态改变单元被改变姿态的所述测试托盘；测试室，在所述测试室中，由测试器测试装载在由所述均热室提供的所述测试托盘上的所述器件；温度控制器，用于在将所述测试托盘提供到所述测试室之前，对装载在所述测试托盘上的所述器件进行预热/预冷；卸载单元，用于将所述测试室中完成测试的所述器件卸载到所述用户托盘上。在这里，在所述测试托盘通过所述姿态改变单元改变姿态并容纳在所述均热室中的同时，所述温度控制器持续地对所述测试托盘上的所述器件进行预热/预冷。另外，所述姿态改变单元包括：旋转器，姿态可改变地安装在所述均热室中，用于夹持送进所述均热室的所述测试托盘；第一动力源，用于为改变所述旋转器的姿态提供动力。

优选地，所述第一动力源安装在所述均热室的外部，并与所述温度控制器的预热/预冷隔离。

优选地，所述测试处理机还包括止动器单元，用于防止所述测试托盘在所述旋转器的姿态改变过程中分离。

优选地，所述止动器单元包括：止动器，用于钩住已送进所述旋转器的所述测试托盘的后端或使所述测试托盘的后端脱钩；第二动力源，用于为所述止动器的操作提供动力；动力传送轴，用于将来自所述第二动力源的动力传送到所述止动器。

优选地，所述第二动力源安装在所述均热室的外部，并与所述温度控制器的预热/预冷隔离。

根据本发明的一方面，上述和其它目的可通过提供一种测试处理机的操作方法来完成，所述方法包括：装载步骤，将用户托盘上的器件装载到测试托盘上；姿态改变步骤，在完成所述装载步骤之后，改变所述测试托盘的姿态并对所述测试托盘上的所述器件进行预热/预冷；平移步骤，平移在所述姿态改变步骤中姿态改变的所述测试托盘，并对所述测试托盘上的所述器件进行持续地预热/预冷；测试步骤，测试在所述姿态改变步骤和所述平移步骤中预热/预冷的所述器件；卸载步骤，将在所述测试步骤中完成测试的所述器件从所述测试托盘卸载到所述用户托盘。

优选地，所述装载步骤将所述用户托盘上的所述器件装载到水平姿态的测试托盘上，所述姿态改变步骤将所述测试托盘的水平姿态改变成垂直姿态。

优选地，所述平移步骤顺序地容纳并平移所述姿态改变的测试托盘并对各测试托盘上的所述器件进行预热/预冷。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的上面和其它目的、特征及其它优点将更加清楚地理解，在附图中：

图1是示出了根据本发明的测试处理机中的均热室的内部结构的示意侧视图；

图2是示出了图1中的测试处理机的姿态改变单元的透视图；

图3是沿着图2中的V-V线截取的剖视图；

图4是从图2中的III-III方向看到的侧视图；

图5是示出了布置在图2中的姿态改变单元中的止动器和第二动力传动轴的示意性底视图；

图6示出了从图2中的VI方向看到的姿态改变单元的水平姿态，尤其是测试托盘的可允许送进状态；

图7示出了进入的测试托盘在图2中的姿态改变单元中的分离防止状态；

图8示出了图2中的姿态改变单元的垂直姿态；

图9示出了测试托盘在图2中的姿态改变单元中的下降容许状态；

图10示出了测试托盘在图2中的姿态改变单元中的下降过程；

图11是示出了根据本发明的测试处理机的操作方法的流程图；

图12是示出了传统的侧面对接型测试处理机的示意性结构示图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。在附图中，即使在不同的图中描述相同或相似的元件，相同或相似的元件也由相同的标号表示。

根据本发明，测试处理机包括装载单元、均热姿态改变单元(垂直姿态改变单元)、均热室、测试室、退均热室、退均热姿态改变单元(水平姿态改变单元)和卸载单元。与本发明不是密切关联的装载单元、测试室、退均热室和卸载单元的技术内容已是公知的，并且已在背景技术中简单地提到。因此，省略了对其的详细说明。

根据本发明的主要技术特点，垂直姿态改变单元安装在均热室中，更详细地讲，姿态改变单元的旋转器安装在均热室中，从而在垂直姿态改变过程中可对测试托盘进行预热/预冷。现在将参照图1至图8详细说明这种结构特点。

图1是示出了根据本发明的测试处理机中的均热室的内部结构的示意侧视图。图2是示出了本发明的姿态改变单元的透视图。图3是沿着图2中的V-V线截取的剖视图。图4是从图2中的III-III方向看到的侧视图。图5是示出了布置在图2中的姿态改变单元中的止动器(stopper)和第二动力传动轴的示意性底视图。

参照图1，测试处理机1包括均热室10、均热姿态改变单元100、测试室130、第一温度控制单元150和第二温度控制单元180。均热姿态改变单元100执行测试托盘20在均热室10中的垂直姿态改变。均热室10和测试室130互相联接，例如，在俯视图中呈L型。退均热室(未示出)与均热室10对称地设置测试室130的侧面。退均热姿态改变单元(未示出)位于退均热室上。例如，退均热姿态改变单元的结构可与均热改变单元100的结构相同。例如，在俯视图中，均热室10、测试室130和退均热室可呈U形布置。

在均热室10中，通过持续地预热/预冷测试托盘20来顺序地进行测试托盘20的垂直姿态改变和平移。在垂直姿态改变过程中，主要通过位于测试室130上部的第一温度控制单元150对测试托盘20进行预热/预冷，在平移过程中，主要通过位于均热室10下部的第二温度控制单元180对测试托盘20进行预热/预冷。此外，第一温度控制单元150选择性地向在均热室10的后部的测试室区(备用(standby)单元，完成平移和预热/预冷的测试托盘20在该备用单元中准备进入测试单元)提供热空气或冷空气。第一温度控制单元150和第二温度控制单元180中的至少任一个可包括：加热器，用于发热；加热器风扇，用于将加热器发出的热量扩散到测试托盘端；喷嘴，用于注射LN2气体。

均热姿态改变单元(或垂直姿态改变单元)100将测试托盘20的水平姿态改变成在均热室10中的垂直姿态。均热姿态改变单元100包括旋转器110、第一动力源、第一动力传动轴112R、止动器120、第二动力源、第二动力传动轴122、法兰130和轴承140。另一方面，退均热姿态改变单元(未示出)将测试托盘20的垂直姿态改变成退均热室(未示出)内部或外部的水平姿态。退均热姿态改变单元的结构可以与均热姿态改变单元100的结构相同，但并不受此限制。在下文中，姿态改变单元指均热姿态改变单元100。优选地，退均热姿态改变单元在退均热室内执行测试托盘20的水平姿态改变。这种结构使得在测试托盘20的水平姿态改变过程中能够对半导体器件进行加热或冷却，从而可将半导体器件稳定地回复到正常温度。在这种情况下，退均热室的内部温度与正常温度比较接近。因此，即使退均热姿态改变单元的全部组件安装在退均热室中，也不会降低退均热姿态改变单元的耐久性。与退均热姿态改变单元不同，均热姿态改变单元100必须在相当高或低的温度下进行操作。因此，均热姿态改变单元100需要用于防止耐久性降低的结构，这将在随后进行描述。

旋转器110位于均热室10内部空间的上部。旋转器110通过可旋转的第一动力传动轴112R轴向地结合到均热室10的一个侧壁上，通过空转轴(idlingshaft)112L轴向地结合到均热室10的另一侧壁上。旋转器110是可旋转的，并且夹持测试物体位于其上的测试托盘20，即，已装载器件。用于支撑沿着一对送进轨(entering rail)110-1R和110-1L送进的测试托盘20的支架110-2安装在旋转器110的后部。顶盖110-3螺栓结合到旋转器110的上部区域，其中，顶盖110-3用于覆盖旋转器110而跨过旋转器110，并连接这对送进轨110-1R和110-1L的中间部分。

第一动力源设置在均热室10的外部，并由气压缸111(称作“第一动力源”，以与下面将讨论的第二动力源的气压缸相区分)组成。第一动力源111的活塞杆111a通过连接件(link)111b在切线方向上结合到第一动力传动轴112R。在该实施例中，当活塞杆111a通过第一动力源111的操作向前移动时，旋转器110保持垂直姿态。在这里，采用气压缸作为第一动力源111。向前/向后旋转的电动机或螺线管单元也可用作第一动力源111。第一动力源111可设置在均热室10中。在这种情况下，均热室10的环境会影响第一动力源111的操作或寿命。优选地，第一动力源111设置在均热室10的外部。具有优良的高低温特性和耐久性的气压缸或电动机可有效地用作安装在均热室10中的第一动力源111。这种气压缸或电动机价格昂贵，将增加测试处理机的成本。

第一动力传动轴112R穿过均热室10的壁可旋转地安装，并以空心管形状形成。第一动力传动轴112R通过连接件111b在由第一动力源111提供的动力下旋转，从而将旋转力传递到旋转器110。

如图2至图5所示，止动器120设置在旋转器10的前方顶部区域并可旋转大约90°。如图5中详细地所示，止动器120包括：延伸单元120a，具有延伸至以与测试托盘20的后端相邻的前端；吊钩单元120b，设置地延伸单元120a的前端并与延伸单元120a一起旋转，用于直接钩住完全送进旋转器110的测试托盘20的后端；偏心突起(eccentric protrusion)单元120c，在延伸单元120a的后端具有偏心突起120c-1。止动器120的延伸单元120a通过支撑架120d固定到顶盖110-3的中间部分，从而在向前或向后的方向上可旋转。当延伸单元120a旋转时，使吊钩单元120b旋转以钩住容纳在旋转器110中的测试托盘20或使其脱钩。偏心突起120c-1从延伸单元120a的旋转中心倾斜地形成在偏心突起单元120c上。当推或拉偏心突起120c-1时，延伸单元120a旋转。即，在第二动力传送轴122上具有长孔122a-1的滑块122a用作凸轮(cam)，偏心突起单元120c用作凸轮随动件。将在随后详细说明这种结合结构。

第二动力源由气压缸121(称作“第二动力源，以与作为第一动力源的气压缸相区分)组成，并设置在均热室10的外部。在该实施例中，第二动力源121在均热室10外部安装在第一动力传送轴112R的侧面方向上。

仍参照图2和图3，第二动力传送轴122穿过第一动力传送轴112R的内部，并且其轴中心与第一动力传送轴112R的轴中心相同。第二动力传送轴122沿着顶盖110-3可滑动地安装。更详细地讲，第二动力传送轴122的一侧延伸到第二动力源121的活塞杆121a一侧，第二动力传送轴122的另一侧延伸到均热室10的内部。此外，第二动力传送轴122的一端与第二动力源121的活塞杆121a共轴布置并结合(如果需要，则第二动力传动轴122可与活塞杆121a合并)。第二动力传送轴122的延伸到均热室10的内部的另一端固定地结合到具有长孔122a-1的滑块122a，用于充分地容纳止动器120的偏心突起单元120c的偏心突起120c-1。因此，当活塞杆121a在第二动力源121的操作下向前或向后移动时，第二动力传送轴122和滑块122a向前或向后移动以推拉偏心突起120c-1，从而使止动器120旋转。结果，通过吊钩单元120b钩住由旋转器110夹持的测试托盘20或使测试托盘20脱钩。

法兰130通过均热室10的壁固定地结合并以空心管形状形成。第一动力传送轴112R穿过法兰130。由于第二动力传送轴122穿过第一动力传送轴112R，所以第一动力传送轴112R和第二动力传送轴122穿过法兰130。

轴承140位于法兰130和第一动力传送轴112R之间，用于平稳地旋转第一动力传送轴112R。

现在将参照图6至图10来详细描述姿态改变单元100的操作。

图6至图10是示出了从图2中的VI方向看到姿态改变单元100的姿态改变过程的操作状态图。

在最初状态，姿态改变单元100的旋转器110在均热室10的上部空间中保持水平姿态(活塞杆111a向前移动)，止动器120在脱钩方向上旋转，从而产生图6中的允许送进测试托盘20的状态。在这里，已通过装载单元将器件装载到其上的测试托盘20通过水平传送单元(未示出)送进均热室10。

即，测试托盘20沿着这对送进轨110-1R和110-1L水平地送进旋转器110，直到测试托盘20接触支架110-2。

在测试托盘20送进旋转器110之后，第二动力源121启动，第二动力传送轴122滑到均热室10中，并且滑块122a也滑动以推动偏心突起120c-1。因此，止动器120在钩住方向上旋转大约90°，从而产生图7中的防止测试托盘20分开的状态。即，止动器120钩住测试托盘20的端部，从而测试托盘20可稳定地位于旋转器110中。

在上面的状态中，当第一动力源111工作并且活塞杆111a向后移动时，如图8中所示，旋转器110绕着空转轴112L和第一动力传送轴112R旋转90°，将测试托盘20的水平姿态改变成垂直姿态。垂直姿态测试托盘20的底端由垂直移动轨30支撑。因为第二动力传送轴122安装成穿过第一动力传送轴112R，所以即使旋转器110旋转，如果没有人工力，第二动力传送轴122的状态仍保持它原来的状态。

如图9中所描述的，当通过传感器(未示出)感测由垂直移动轨30支撑的测试托盘20时，第二动力源121再次启动，活塞杆121a向后移动。因此，第二动力传送轴122向后移动，止动器120在脱钩方向上旋转大约90°，从而准备了测试托盘20的退出环境。在上面的过程，主要通过第一温度控制单元150对测试托盘20进行预热/预冷。

如图10中所示，在垂直移动轨30下降过程中，测试托盘20也可通过自重下降。然后，通过平移单元40使测试托盘20平移到均热室10的下部(参照图1)，主要通过第二温度控制单元180对测试托盘20进行充分地预热/预冷。

另一方面，当确定测试托盘20已完全从旋转器110退出时，第一动力源111再次启动，活塞杆111a向前移动。如图6中所示，旋转器110的姿态改变成水平姿态。因此，其上已装载有器件的新测试托盘20可送进旋转器110。

通过重复上面的过程，其上已装载有器件的测试托盘20被运送到均热室10的下部空间中。在测试托盘20通过平移单元40紧密地平移到测试室(未示出)以被顺序地容纳的同时，执行对测试托盘20的预热/预冷。结果，在送进测试室之前，充分地对测试托盘20进行了预热/预冷。

即，如上所述，在改变测试托盘20的姿态的过程中或者在将姿态改变的测试托盘20向着向下的方向移动的过程中，可执行预热/预冷，从而缩短了使其上已装载测试物体(即器件)的测试托盘20平移到测试室一侧的平移距离D(参照图1)，并获得了足够的对器件进行预热/预冷时间。由于平移距离D的缩短带来的余量长度E(参照图1)获得的余量空间可用作对于其它器件的安装空间。即使扩大测试托盘20，测试处理机的整体尺寸也不会明显地改变。

现在将参照图11来总结根据本发明的测试处理机的整个操作方法。

1.器件装载(S910)

将用户托盘的器件装载到水平姿态测试托盘上。

2.姿态改变和预热/预冷(S920)

在装入器件之后，将测试托盘的水平姿态改变成垂直姿态并进行预热/预冷。

3.预热/预冷和平移(S930)

将垂直姿态测试托盘以垂直姿态紧密地平移到测试室并进行预热/预冷。

4.测试(S940)

测试装载到被平移到具有测试环境的测试室中的测试托盘上的器件。

5.回复、平移和姿态改变(S950)

在测试之后，将测试托盘以垂直姿态远离测试室平移并使热或冷器件回复到正常温度，将测试托盘的垂直姿态改变成水平姿态。

6、卸载(S950)

根据测试结果对装载到水平姿态测试托盘上的器件进行分选并卸载到用户托盘。

根据前述方法，在测试托盘的垂直姿态改变过程中执行预热/预冷，从而缩短了预热/预冷时间和总测试时间。

虽然已出于示例说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种变更、添加和代替。例如，如果测试处理机在均热室内部进行测试托盘的垂直姿态改变，并在垂直姿态改变过程中对半导体器件进行预热/预冷，则不管测试托盘的水平姿态改变是在退均热室内部还是外部进行，测试处理机都在本发明的权利范围内存在。本领域的技术人员易于明白本发明所包含的内容。

如上所述，本发明提供了如下优点。

首先，通过设置在均热室中的姿态改变单元(更详细地讲，设置在均热室中的旋转器)夹持其上已装载测试物体(即器件)的测试托盘，并使测试托盘的姿态改变。在姿态改变之后，在测试托盘的姿态被改变的同时或者直到测试托盘稳定地位于平移单元上，持续地对器件进行预热/预冷。因此，可缩短器件的总测试时间。

第二，通过将测试托盘的水平姿态改变成均热室中的垂直姿态并缩短平移距离，无需增大测试处理机的整体尺寸就可扩大测试托盘。

第三，旋转器或止动器安装在均热室内部，用于操作旋转器或止动器的动力源安装在均热室的外部，从而各动力源均不会受到均热室内部环境的影响。结果，测试托盘在均热室内的姿态改变没有因均热室的环境缩短动力源的寿命或者劣化动力源的操作状态。

Claims (8)

1、一种测试处理机，包括：

装载单元，用于将装载在用户托盘上的器件装载到测试托盘上；

姿态改变单元，用于改变已通过所述装载单元将所述器件装载在其上的所述测试托盘的姿态；

均热室，用于顺序地容纳通过所述姿态改变单元被改变姿态的所述测试托盘；

测试室，在所述测试室中，由测试器测试装载在由所述均热室提供的所述测试托盘上的所述器件；

温度控制器，用于在将所述测试托盘提供到所述测试室之前，对装载在所述测试托盘上的所述器件进行预热/预冷；

卸载单元，用于将所述测试室中完成测试的所述器件卸载到所述用户托盘上，

其中，

在所述测试托盘通过所述姿态改变单元改变姿态并容纳在所述均热室中的同时，所述温度控制器持续地对所述测试托盘上的所述器件进行预热/预冷，

所述姿态改变单元包括：

旋转器，姿态可改变地安装在所述均热室中，用于夹持送进所述均热室的所述测试托盘；

第一动力源，用于为改变所述旋转器的姿态提供动力。

2、根据权利要求1所述的测试处理机，其中，所述第一动力源安装在所述均热室的外部，并与所述温度控制器的预热/预冷隔离。

3、根据权利要求1所述的测试处理机，还包括止动器单元，用于防止所述测试托盘在所述旋转器的姿态改变过程中分离。

4、根据权利要求3所述的测试处理机，其中，所述止动器单元包括：

止动器，用于钩住已送进所述旋转器的所述测试托盘的后端或使所述测试托盘的后端脱钩；

第二动力源，用于为所述止动器的操作提供动力；

动力传送轴，用于将来自所述第二动力源的动力传送到所述止动器。

5、根据权利要求4所述的测试处理机，其中，所述第二动力源安装在所述均热室的外部，并与所述温度控制器的预热/预冷隔离。

6、一种测试处理机的操作方法，包括：

装载步骤，将用户托盘上的器件装载到测试托盘上；

姿态改变步骤，在完成所述装载步骤之后，改变所述测试托盘的姿态并对所述测试托盘上的所述器件进行预热/预冷；

平移步骤，平移在所述姿态改变步骤中姿态改变的所述测试托盘，并对所述测试托盘上的所述器件进行持续地预热/预冷；

测试步骤，测试在所述姿态改变步骤和所述平移步骤中预热/预冷的所述器件；

卸载步骤，将在所述测试步骤中完成测试的所述器件从所述测试托盘卸载到所述用户托盘。

7、根据权利要求6所述的测试处理机的操作方法，其中：

所述装载步骤将所述用户托盘上的所述器件装载到水平姿态的测试托盘上，

所述姿态改变步骤将所述测试托盘的水平姿态改变成垂直姿态。

8、根据权利要求6所述的测试处理机的操作方法，其中：

所述平移步骤顺序地容纳并平移所述姿态改变的测试托盘并对各测试托盘上的所述器件进行预热/预冷。

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