CN102236034A - 用于电子器件的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测试电子器件的晶圆处理装置，其包含有：第一夹具和第二夹具，其可移动地装配于转轴上，第一夹具和第二夹具中每一个被设置来固定其上装配有晶圆的晶圆载体；夹持狭长部，其位于第一夹具和第二夹具中的每一个上，该夹持狭长部被用来夹持在晶圆载体上以固定晶圆载体；其中，第一夹具和第二夹具被用来在装载位置和晶圆处理位置之间相反地移动晶圆载体，以处理晶圆。

Description

用于电子器件的测试装置

技术领域

本发明涉及一种用于电子器件具体如发光器件（LEDs）之类的半导体单元的测试装置。 

背景技术

传统的晶圆平台被如此设计以便于其上装配有晶圆的晶圆环在侧向上被装入在晶圆平台上，以在固定于晶圆上的电子器件分离期间固定晶圆。晶圆平台同样也在晶圆环上延展有粘性膜，以便于由粘性膜所固定的晶圆被展开并且其半导体单元被分开。在这种传统的结构中，这意味着晶圆环必须通过将晶圆环从晶圆平台处侧向拽出而被移离。然后，在新的晶圆连续地从下一个槽处移离以插置到晶圆平台以前，该晶圆环滑入至料盒槽以进行卸载。因此，晶圆的装载和卸载操作不能够并行。

而且，在传统的用于拾取和放置电子器件如LEDs的拾取臂中，拾取臂或者旋转，或者线性移动如上和下，以定位电子器件。对于需要在超过一个以上的轴线上移动的拾取臂而言，驱动机构之一（如马达）通常被安装在移动部件的上方。所以，移动部件的重量是大的，并且拾取臂的重量和在仅仅一个轴线上的移动限制了机器的性能。

另外，位于测试平台处的传统的测试插座（test contactor）结构具有某些不足。传统结构的一个示例是具有封装件支撑座以支撑封装件的集成式插座。当封装件支撑座被定位到测试平台时，驱动机构将器件连同封装件支撑座和插座一起推至顶板以进行测试。这种结构的缺点是需要多个测试插座，每个插座具有不同的电气特性以完成测试。所以，来自不同插座的测试结果可能变化。

另一种传统的测试插座结构在测试平台处具有带开口的固定顶板。一转盘平台具有多个封装件支撑座，该封装件支撑座内置在转盘平台中以固定电子器件。这种结构允许旋转转盘平台和顶板之间仅仅存在细小的间隙。当器件被定位到测试平台时，插座将器件上推至顶板位置以进行测试。当测试完成之后，插座向下移动，转盘平台定位到下一个封装件支撑座的位置。然而，这种结构不允许带镜片（lenses）的单元进行测试，因为顶板和转盘平台之间的细小间隙可能导致刮伤和损坏镜片。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种测试装置，其至少避免了现有技术前述的一些不足。

本发明一方面提供一种晶圆处理装置，其包含有：第一夹持器和第二夹持器，其可移动地装配于转轴上，第一夹持器和第二夹持器中每一个被设置来固定其上装配有晶圆的晶圆载体；以及夹持狭长部，其位于第一夹持器和第二夹持器中的每一个上，该夹持狭长部被用来夹持在晶圆载体上以固定晶圆载体；其中，第一夹持器和第二夹持器被用来在装载位置和晶圆处理位置之间相互反方向地移动晶圆载体，以处理晶圆。

本发明另一方面提供一种用于电子器件的拾取臂组件，该拾取臂组件包含有：第一拾取臂和第二拾取臂；旋转马达，其设置在第一拾取臂和第二拾取臂的上方，该旋转马达被用来驱动第一拾取臂和第二拾取臂以围绕旋转轴线转动；第一线性驱动器和第二线性驱动器，其设置在旋转马达的上方，以分别驱动第一拾取臂和第二拾取臂；第一连接机构和第二连接机构，该第一连接机构被用来将第一拾取臂耦接至第一线性驱动器，该第二连接机构被用来将第二拾取臂耦接至第二线性驱动器，第一连接机构和第二连接机构被用于引导第一拾取臂和第二拾取臂平行于旋转轴线线性移动。

本发明第三方面提供一种用于电子器件的自动测试系统，该自动测试系统包括：多个载体，其被配置来运送待测试的电子器件；旋转转盘，其上安装有多个载体，以将载体连同电子器件一起移动至测试位置；顶板，其位于测试位置处，测试工具装配在该顶板上以测试电子器件；插座，其设置在测试位置；以及上推马达，其被用来和插座相耦接，以将插座连同电子器件一起朝向顶板推动，而测试电子器件的特性。

参阅后附的描述本发明实施例的附图，随后来详细描述本发明是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本发明的限制，本发明的特点限定在权利要求书中。

附图说明

图1所示为根据本发明较佳实施例所述的用于将晶圆传送至晶圆平台和从晶圆平台处传送晶圆的晶圆交换臂组件的俯视立体示意图；

图2所示为晶圆交换臂组件的仰视立体示意图；

图3所示为晶圆交换臂组件的前视示意图；

图4所示为晶圆交换臂组件的夹持狭长部（clamping finger）的侧视放大示意图；

图5A和图5B所示为晶圆夹持子组件的平面示意图，其表明了分别位于开启和闭合位置的夹持狭长部；

图6所示为晶圆平台的立体示意图，其表明了用于固定晶圆环和延展晶圆环的粘性膜的装置；

图7所示为晶圆平台的侧视示意图；

图8所示为根据本发明较佳实施例所述的双拾取臂组件的立体示意图；

图9所示为双拾取臂组件的前视示意图；

图10所示为双拾取臂组件从图9中的A方向所视的侧视示意图；

图11所示为双拾取臂组件的前视剖面示意图；

图12所示为根据本发明较佳实施例所述的包含有转盘平台的测试系统的立体示意图；

图13所示为包含在转盘平台中的单元载体的放大平面示意图；

图14所示为用于安装半导体单元的测试工具的顶板的放大平面示意图；

图15所示为根据本发明较佳实施例所述的插座的侧视示意图；

图16所示为插座的夹持组件（clamping assembly）的侧视示意图；以及

图17所示为插座的平面示意图。

具体实施方式

图1所示为根据本发明较佳实施例所述的用于在装载位置和位于晶圆处理位置处的晶圆平台26之间的晶圆交换臂组件的俯视立体示意图。晶圆被装配在晶圆载体16、18上。图2所示为晶圆交换臂组件的仰视立体示意图，而图3所示为晶圆交换臂组件的前视示意图。

正时皮带（timing belt）44上通过夹具（clamps）42、40固定有两个夹持器（clampers）12、14。通过正时皮带轮（timing pulleys）46、48，该夹持器与单独的马达24相耦接和被其驱动来移动，正时皮带44被连接至该正时皮带轮46、48上。夹持器12、14可沿着线性移动导轨20、22移动以引导它们的线性移动。每个夹持器12、14被装配有高度驱动机构，如双作用气动缸（double-acting pneumatic cylinder）28、30，以提升或降低夹持器12、14。所有上述设备均安装在托架转轴（carriage shaft）19上。

夹持器12、14被操作来在装载位置和晶圆平台26所处的晶圆处理位置之间相互反方向（reciprocally）地移动晶圆载体16、18。换句话说，在一个夹持器14正在传送一个晶圆载体18到装载位置的同时，另一个夹持器12可以传送另一个晶圆载体16到晶圆平台26上。

晶圆夹持设计的构造更详细地可以参见图4、图5A和图5B。图4所示为晶圆交换臂组件的夹持狭长部50的侧视放大示意图。图5A和图5B所示为晶圆夹持子组件的平面示意图，其表明了分别位于开放和闭合位置的其夹持狭长部50、52、54、56。

存在两对夹持狭长部50、52和54、56。一V型凹槽被内置在每个夹持狭长部50、52、54、56的夹持区域，其中之一请参见图4的特写所示。当夹持位置不精确时，这种结构对于晶圆的自我定位而言是有用的。当夹持狭长部夹持在晶圆载体16、18上时，V型凹槽的这种几何结构能够引导晶圆至稳定位置以被传送。

夹持狭长部50、52、54、56通过轴承62、64相对于每个夹持器12、14在枢轴上旋转。这两对夹持狭长部50、52、54、56的开口被以可延伸的气动活塞70、72形式存在的偏转驱动机构（deflection actuators）驱动，该偏转驱动机构围绕轴承62、64产生旋转力矩（turning moments）。在使用平衡销58、60固定晶圆载体16、18的同时，夹持狭长部闭合以夹持晶圆载体16、18是通过释放来自气动活塞70、72的压力和使用弹簧回复机构66、68以闭合夹持狭长部的方式而得以完成的。

由气动活塞70、72所驱动的带有晶圆锁具74的特定设计的晶圆平台26被使用来固定晶圆。其同样也装配有延展聚酯薄膜的功能，在该聚酯薄膜上安装有晶圆衬底。当锁具74被皮带驱动机构80和推进器（screw）82通过传动装置(gear)78驱动时，该锁具在延展方向84上移动(参见图7)。

以下是这些机构在操作过程中的描述。当需要晶圆进行交换处理时，交换臂被触发来完成这个处理。在开始处理时，假定夹持器12、14没有固定晶圆。马达24开始驱动旋转正时皮带44的正时皮带轮48。当两个夹持器12、14固定在同一个同步皮带上时，夹持器12、14同时地移动32、34至其目标位置。一旦夹持器12、14位于其目标位置，即分别位于晶圆平台26上一个晶圆载体16的已处理晶圆和另一个晶圆载体18的未处理晶圆的上方，那么夹持狭长部50、52、54、56机构处于开启位置（图5A）。

为了在固定有已处理晶圆的晶圆载体16上和固定有未处理晶圆的晶圆载体18上握紧，气动缸（pneumatic cylinders）28、30被触发以将夹持器12、14向下推动36、38。在此时，夹持狭长部50、52、54、56机构被驱动至闭合位置（图5B）以固定晶圆，如图1所示。平衡销58、60被使用来平衡晶圆，以防万一夹持狭长部的位置没有夹持在晶圆的重心位置。这可以避免引起可能导致晶圆跌落的倾斜力矩。

图6所示为晶圆平台26的立体示意图，其表明了用于固定晶圆环和延展晶圆环的粘性膜的装置。图7所示为晶圆平台26的侧视示意图。当未处理晶圆18到达晶圆平台26的顶部时，晶圆锁具74被开启以允许固定有晶圆18的夹持器14向下移动。一旦通过双作用气动缸30将晶圆18向下移动36，锁具74被闭合76以固定晶圆18，而夹具的夹持狭长部54、56开启以释放晶圆18。然后夹具向上移动36、38，而延展机构84被触发以展开晶圆18而从晶圆18处拾取半导体单元。

本装置还提供了一种双拾取臂组件100。图8所示为根据本发明较佳实施例所述的双拾取臂组件100的立体示意图。托架110被安装在旋转马达120的下方。线性移动导轨112、114固定在托架110的相对两端。第一和第二拾取臂102、104被安装在线性移动导轨112、114上，该线性移动导轨112、114引导拾取臂102、104的垂直移动。带有旋转球轴(ball bearings)128、130的两个桨型轴套(paddle-like bearing housings)116、118被安装到两个拾取臂102、104上。

图9所示为双拾取臂组件的前视示意图。图10所示为双拾取臂组件从图9中的A方向所视的侧视示意图。这两个轴承128、130和旋转马达120的中心同轴，但是它们不在同一个高度水平上，如图9所示。

图11所示为双拾取臂组件100的前视剖面示意图。两个连接机构(linkages)，其可以是具有不同直径的薄壁的圆柱体132、134的形式，穿过旋转马达120的中心，固定在两个轴承系统128、130的内环上。由于它们的外径不同，所以较小的圆柱体132插置并设置在较大的圆柱体134的内部。这两个圆柱体132、134的另外一端相应地固定在安装在旋转马达120顶部的线性马达106、108上。薄壁的圆柱体132、134将每个拾取臂102、104耦接在各自的线性马达106、108上，以引导拾取臂102、104在平行于旋转马达120的旋转轴线的对应方向上线性移动。该旋转轴线设置在两个拾取臂102、104之间。

当两个拾取臂102、104需要将半导体单元从一个位置传送到另一个位置时，旋转马达120被用来转动托架110。旋转马达120可操作来驱动拾取臂102、104以围绕旋转轴线转动。拾取和放置半导体单元的功能通过单独的第一拾取臂和第二拾取臂102、104得以实现，第一拾取臂和第二拾取臂102、104被两个线性马达106、108通过薄壁的圆柱体132、134在垂直方向上驱动。轴承系统128、130用于将旋转功能126和垂直方向上的驱动功能122分离以及引导拾取臂102、104旋转。

另外，在半导体单元能够被测试的地方存在测试系统200。图12所示为根据本发明较佳实施例所述的包含有转盘平台204的测试系统200的立体示意图。其为自动的测试系统，并包含有两个主要模块。该主要模块包含有转盘平台204和设置在测试位置处的于垂直方向上移动的插座214、216，该转盘平台204具有安装于其上的多个载体206以运送如半导体单元之类的电子器件。当半导体单元放置在转盘平台204的载体206上时，转盘马达208驱动转盘平台204将载体206旋转至位于插座214顶部的位置处。

图13所示为包含在转盘平台204中的单元载体206的放大平面示意图。存在几个槽孔，包括用于插置接触片（contact strips）234的接触片槽孔220、用于插置夹持狭长部236的夹持槽孔218、和用于插置真空夹持器240穿过载体206以和放置其上的半导体单元相通的真空槽孔224。

图14所示为用于安装测试半导体单元的测试工具的顶板212的放大平面示意图。顶板212通过台体210被固定，并在球形安装位置232处装配有积分球（integrated sphere）（图中未示）。在球形安装位置232处还居中设置有上推槽孔226、228、230，以将半导体单元进一步上推252而利用积分球进行测试。

图15所示为根据本发明较佳实施例所述的插座214的侧视示意图。插座214具有两个主要部件。针对半导体单元的稳定性和精密定位（preciseing）存在夹持组件236。针对在朝向或背离顶板212的方向上驱动插座214，尤其是针对将带有半导体单元的插座214上推252进行测试还设置有和插座214有效耦接的线性马达250。

图16所示为插座214的夹持组件236的侧视示意图。插座214的夹持组件236被更详细地展示。夹持组件236由两个垂直夹持狭长部组成。每个垂直夹持狭长部固定在容置于托架240中的带有线性移动导轨242、244的块体上。垂直夹持狭长部所允许的移动方向256垂直于夹持组件236的夹持狭长部的长度方向。两个连杆条(linkage bars)246相应地连接到两个线性移动导轨242、244上。在V型配置中，连杆条246的另外一端被一并连接至单独的杆条248。

单独的杆条248被固定在一平台上，并通过线性音圈马达250驱动。当线性音圈马达250向下拉拽杆条248时，其驱动V型连杆条246朝向彼此移动256。那样使得夹持组件236在半导体单元上闭合并将其夹持。另一方面，当线性音圈马达250上推杆条254时，其使得夹持组件236开启。而且，在夹具236的中心设置有真空夹持器238，以有助于将半导体单元锁固在插座214上。

图17所示为插座214的平面示意图。一旦半导体单元放置在载体206的支撑表面222上，那么转盘马达208转动。当带有半导体单元的载体206到达插座214的顶部时，线性马达250将插座214向上移动以使得插座214接触半导体单元的底部。由于存在来自真空夹持器238的真空吸附力，所以半导体单元被牢牢地吸附在载体206上。然后线性音圈马达250向下拉拽254单独的杆条248，以触发V型杆条机构246而使用插座234使得夹具236固定半导体单元和精确定位其位置。

在牢牢固定半导体单元之后，线性马达250更进一步地上推插座214以将载体206穿越通过载体206的不同的槽孔218、220、224和顶板212的上推槽孔226、228、230，而使用积分球进行测试。

此处描述的本发明在所具体描述的内容基础上很容易产生变化、修正和/或补充，可以理解的是所有这些变化、修正和/或补充都包括在本发明的上述描述的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种晶圆处理装置，其包含有：

第一夹持器和第二夹持器，其可移动地装配于转轴上，第一夹持器和第二夹持器中每一个被设置来固定其上装配有晶圆的晶圆载体；以及

夹持狭长部，其位于第一夹持器和第二夹持器中的每一个上，该夹持狭长部被用来夹持在晶圆载体上以固定晶圆载体；

其中，第一夹持器和第二夹持器被用来在装载位置和晶圆处理位置之间相互反方向地移动晶圆载体，以处理晶圆。

2.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其中，第一夹持器和第二夹持器中的一个被用来传送一晶圆载体到晶圆处理位置，而第一夹持器和第二夹持器中的另一个传送另一晶圆载体到装载位置。

3.如权利要求2所述的晶圆处理装置，该装置还包含有：

马达，其与第一夹持器和第二夹持器相耦接，该马达被用来驱动第一夹持器和第二夹持器在相反的方向上移动。

4.如权利要求3所述的晶圆处理装置，该装置还包含有：

正时皮带，其上固定有第一夹持器和第二夹持器，其中该正时皮带通过正时皮带轮耦接至马达。

5.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其中该转轴包含有线性导轨，第一夹持器和第二夹持器装配于该线性导轨上，以用于引导第一夹持器和第二夹持器的线性移动。

6.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其中，每个夹持狭长部具有V型凹槽，以夹持在晶圆载体上和引导晶圆载体至稳定位置而被运送。

7.如权利要求1所述的晶圆处理装置，该装置还包含有：

高度驱动机构，其用于驱动夹持器相对于转轴提升或者降低。

8.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其中夹持狭长部相对于夹持器在枢轴上转动，该夹持器包含有偏转驱动机构以相对于夹持器移动夹持狭长部而夹持或者释放晶圆载体。

9.一种用于电子器件的拾取臂组件，该拾取臂组件包含有：

第一拾取臂和第二拾取臂；

旋转马达，其设置在第一拾取臂和第二拾取臂的上方，该旋转马达被用来驱动第一拾取臂和第二拾取臂以围绕旋转轴线转动；

第一线性驱动器和第二线性驱动器，其设置在旋转马达的上方，以分别驱动第一拾取臂和第二拾取臂；

第一连接机构和第二连接机构，该第一连接机构被用来将第一拾取臂耦接至第一线性驱动器，该第二连接机构被用来将第二拾取臂耦接至第二线性驱动器，第一连接机构和第二连接机构被用于引导第一拾取臂和第二拾取臂平行于旋转轴线线性移动。

10.如权利要求9所述的拾取臂组件，其中第一拾取臂和第二拾取臂设置在旋转马达的相对两侧以便于旋转轴线位于第一拾取臂和第二拾取臂之间。

11.如权利要求9所述的拾取臂组件，该拾取臂组件还包含有：

托架，其安装在旋转马达的下方，支撑有第一拾取臂和第二拾取臂的线性移动导轨装配在该托架上。

12.如权利要求11所述的拾取臂组件，该拾取臂组件还包含有：

第一旋转轴承系统和第二旋转轴承系统，其设置在托架中，第一旋转轴承系统和第二旋转轴承系统安装在第一拾取臂和第二拾取臂上以引导第一拾取臂和第二拾取臂旋转。

13.如权利要求9所述的拾取臂组件，其中第一连接机构和第二连接机构包括穿过旋转马达中心的薄壁圆柱体，该薄壁圆柱体被固定至各自的第一线性驱动器和第二线性驱动器。

14.如权利要求13所述的拾取臂组件，其中第一连接机构包括圆柱体，该圆柱体的直径小于第二连接机构的圆柱体的直径，第一连接机构设置在第二连接机构的内部。

15.一种用于电子器件的自动测试系统，该自动测试系统包括：

多个载体，其被配置来运送待测试的电子器件；

旋转转盘，其上安装有多个载体，以将载体连同电子器件一起移动至测试位置；

顶板，其位于测试位置处，测试工具装配在该顶板上以测试电子器件；

插座，其设置在测试位置；以及

上推马达，其被用来和插座相耦接，以将插座连同电子器件一起朝向顶板推动，而测试电子器件的特性。

16.如权利要求15所述的自动测试系统，其中顶板还包含有上推槽孔，该上推槽孔被成形和被配置来在电子器件被插座推抵时通过上推槽孔接收电子器件。

17.如权利要求15所述的自动测试系统，其中插座包括：

夹持组件，其包含有夹持狭长部，该夹持狭长部被用来延伸穿越顶板中的夹持槽孔，以夹持在电子器件上而使得电子器件稳定和精确定位。

18.如权利要求17所述的自动测试系统，该自动测试系统还包含有：

连杆条，其将夹持狭长部耦接至线性驱动机构上，其中线性马达的驱动使得夹持狭长部在垂直于每个夹持狭长部的长度方向上移动。

19.如权利要求15所述的自动测试系统，其中上推马达包含有线性马达，该线性马达被用于耦接至插座上，以在朝向或者背离顶板的方向上提升或者降低插座。

20.如权利要求15所述的自动测试系统，其中载体包含有：分别通过接触片槽孔和夹持槽孔用于插置插座的导电接触片的接触片槽孔和用于插置夹持组件的夹持狭长部的夹持槽孔，该夹持组件被用来在测试过程中夹持在电子器件上。

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