CN102921644B - 转塔式测试分选机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转塔式测试分选机，用于极小型半导体器件的测试、打标、分选、编带。由机架、倒置的DDR伺服电机、铅垂设置的转轴、安装于转轴上的铝合金的旋转台、机架等组成、喂料机构、下料编带机构、控制其它各个部件动作的计算机等组成。另在旋转台的圆周上均布有多个可升降的柔性机械手，旋转台下面、机架上安装有多个工作位，每个工作位上部均具有凹腔，适合放置尺寸为0.5mm×0.7mm-15mm×15mm的半导体器件。工作位具有上料位、多个测试位、旋转纠姿位、废料分级位、打标位、可扩展位和下料位。本发明处理速度快，检测分选效率高，对半导体器件损伤小，可以大规模用于极小型半导体器件的测试分选。

Description

转塔式测试分选机

技术领域

本发明涉及半导体器件的测试分选装置，尤其是指一种具有旋转台的半导体器件的测试分选机。

背景技术

微电子行业大量使用的半导体器件制造完成后，需要对其进行检测、分选、或还有在其上下表面打标（标记、商标或称Mark）、包装（如编带）等处理工序。现有工业应用中，上述各工作过程是独立进行的，其检测分选速度慢，设备种类多而繁杂，劳动量大，生产效率低下。

申请号为200810019777.7的专利申请文件公开了一种“新型QFN集成电路测试分选机测试单元装置”，包括推送气缸组件、测试主座组件、测试吸嘴座组件、金手指固定座、挡料组件、测试流道组件、滑轨组件、旋转块组件、光电开关组件和定位气缸组件，推送气缸组件)包括推送气缸、推送气缸固定座、浮动接头、连动杆和支撑杆，测试吸嘴座组件包括测试吸嘴座和定位夹爪，挡料组件包括挡料气缸、挡料块和挡料盖板，测试流道组件)包括测试流道和测试旋转块，滑轨组件包括滑轨支撑座、滑轨块固定座)、滑轨块和滑轨。其局部虽有旋转块组件，但是其主要移动部位是滑轨，每个测试分选周期只能进行单一的项目测试和分选，效率较低。

申请号为200420001551.1的专利申请文件公开了一种“ 元件测试分选机”，包括：振动入料组，具有可容纳待测试元件分片的料斗，并在该料斗一端延伸一导料管，该导料管末端形成定位架；转盘，其周围环设有数个沟槽洞，以依序接收及输送上述定位架的每一待测试元件；测试系统机构，依行进程序逐一探测每一沟槽洞的待测试元件，并执行既定的射频测试校验项目及存储校验修正值的对比分析后，再根据测试项目与测试值的预设属性进行分类；及收料管架，具有多组收纳区，以分别收纳经由分类后的已测试元件。该设备随和测试多个项目，但是原件进出沟槽洞消耗了过多时间，测试分选周期较长，速度不能适应大规模的生产要求。

申请号为200910025718.5的专利申请文件公开了一种“ 一种半导体器件测试分选机”中，公开了含旋转工作台测试分选机的一些技术特征，包括安装在立轴上端的旋转工作台，旋转工作台外圆周上均布有若干可升降的吸嘴，旋转工作台周围沿顺时针或逆时针方向依次布置有与吸嘴位置相对应的分离台、第一旋转定位装置、检测头、图像摄像头、副转盘、第二旋转定位装置、下料机构和编带机构，分离台与上料机构连接，第一旋转定位装置、第二旋转定位装置各包括一个与被检测器件相适配的模腔，模腔位于相应工位的吸嘴下方；副转盘周边均布有若干可容纳被检测器件的凹腔，副转盘侧面设有与凹腔对应的打标激光头。该装置虽然由计算机控制多个检测装置协同工作，可实现检测、打标、分选、编带等功能。但是由于，主电机的转轴朝上，必须有旋转工作台和副转盘的设置，运转部件较多，体积较大，相互干扰较多；而且，各个工位的结构特征和工位之间的相互关系特征，电机的技术特征均未有公开，难以实施。

申请号为200910025717.0的专利申请文件公开了一种“ 半导体器件测试分选机的旋转工作台，包括水平设置的转台，转台下侧中心设有转轴，转轴与一电机的轴端传动连接，转轴上套装有弹性抵触在转台下端面上的进气座，进气座侧面设有至少一个吸嘴，转台四周分布有若干可容纳半导体器件的大孔，大孔下侧设有上下贯穿转台的小孔，进气座上设有若干接通吸嘴并与小孔一一对应的气道；转台上侧周向呈上小下大的锥面，大孔轴线穿过所述锥面的轴线并垂直于锥面的母线设置。使用时，将激光头和图像摄像头设置在大孔的轴线方向上，激光头和图像摄像头不会相互干涉，转台和电机的尺寸小，可节约成本。该装置对旋转工作台和吸嘴的技术内容有所交代，可资借鉴。

深圳市远望工业自动化设备有限公司的“测试分选打标编带一体机”，江都市东元机电设备有限公司“SH-16转塔式分选机”，虽提及转塔式分选机，还处于研制中，技术尚未成熟定型，而且其组成部件的技术内容基本也未有充分的公开介绍。

发明内容

发明目的：提供一种适合极小型半导体器件使用的转塔式测试分选机，使得检测、打标、分选、编带可在一台结构紧凑，检测效率高的机器上实现。

技术方案：本发明的转塔式测试分选机，用于半导体器件的测试、打标、分选和编带。含有机架、主电机、转轴、旋转台、多个工作位、喂料机构、下料编带机构、控制其它各个部件动作的计算机等部件。旋转台的圆周上均布有多个可升降的柔性机械手，柔性机械手的下部是吸嘴，旋转台下面、机架上安装有分别对应于各个吸嘴的多个工作位，每个工作位上部均具有凹腔，便于吸嘴取放被检测半导体器件。

主电机是倒置安装的DDR伺服电机（直接驱动旋转的伺服电机），转轴铅垂设置，转轴一端连接主电机，转轴的另一端通过轴承连接在机架上。

旋转台的主要制造材料是铝合金，局部镂空以减轻重量（不影响强度的前提下）。

旋转台的主要制造材料是铝合金，旋转台的局部镂空以减轻重量。

工作位具有各自不同功能，包括有上料位、1-6个测试位、1-2个旋转纠姿位（所述的旋转纠姿位具有自行旋转功能，以调整位姿错误半导体器件旋转的角度，便于后面的工作位工作）、1-3个剔除废料的废料分级位、1-2个激光打标位、1-4个扩展位（备功能扩展使用）、下料位。

测试位含有电性能测试位、Mark视觉测试位、引脚三维视觉测试位，每个视觉测试位含有图像摄像头，能够实现芯片表面Mark、引脚三维的多重视觉检测功能。

工作位上均具有凹腔，适合放置尺寸为0.5mm×0.7mm-15mm×*15mm的半导体器件。

喂料机构将半导体器件输入后，通过主电机带动旋转台旋转，微电机驱动柔性机械手升降，通过吸嘴精准抓取半导体器件，放置到不同工作位；首先进入上料位，当一种参数检测完毕后，由前一个工作位依次被吸嘴吸取，随旋转台的旋转，转移释放到下一个工作位，再进行其他参数的检测，不合格的半导体器件由废料分级位剔除出去，合格的半导体器件由下料位送到编带机构包装输送出去。 

所述的喂料机构由振动盘和气轨输送机构组成，振动盘能够实现芯片整列排序输送，气轨输送机构能够实现芯片悬浮前移、几乎无损伤。

每个所述的柔性机械手分别采用各自的微电机驱动实现在各个工位上的升降，吸嘴配合的吸取放置动作；各个微电机采用PD控制器（比例微分控制器）控制，以提高其响应速度，减轻运动冲击震动，减少芯片损伤。

每1-3个所述的测试位之后布置1个废料分级位，便于发现次品、废品及时剔除。

所述的引脚视觉测试位优选采用CCD检测器检测（CCD英文全称：Charge-coupled Device；中文全称：电荷耦合元件，或称为CCD图像传感器，能够把光学影像转化为数字信号）。

使用的所述的编带机构可以同时具有编带和计数功能。

该测试分选及工作时，通过计算机控制各个部件动作：半导体器件从喂料机构进料，由吸嘴吸到上料位，旋转台转动，半导体器件依次被吸嘴吸取或放置于每一个工作位，在测试位检测，在旋转纠姿位旋转纠正姿态，在废料分级位剔除次品、废品，在打标位进行激光打标，在可扩展位实现扩张功能，最后合格产品在下料位被吸嘴放置到下料编带机构进行编带包装和计数。

有益效果：

1、该装置由计算机控制多个检测装置协同工作，在一台机器上实现检测、打标、分选、编带；工作位功能多样，而且可以按需扩张功能。

2、该装置结构紧凑，部件设计合理，多工位连续工作，转速快，测试、分选、打标、包装速度快，达到处理半导体器件1000-40000片/小时，可明显提高检测分选效率。

3、而且气轨输送机构和柔性机械手对半导体器件的损伤小，次品、废品的检出率高，编带机构能够实现合格品计数准确、包装完好。

4、工作位上具有凹腔，适合尺寸介于0.5mm×0.7mm-15mm×15mm之间的多种规格的极小型半导体器件的测试分选使用。填补了高效率的极小型半导体器件测试分选机的市场空白，可以大规模用于极小型半导体器件的测试分选。

附图说明

图1是本发明的一个主电机、旋转台、工作位局部的结构示意图；

图2是本发明的一个旋转台的立体结构示意图；

图中：1、主电机；2、旋转台；3、柔性机械手；4、吸嘴；5、图像摄像头；6、工作位（测试位）；7、凹腔；8、转轴；9、轴承；10、机架；11、工作位（旋转纠姿位）；12、微电机；13、气泵；80、转轴孔。

具体实施方式

实施例：

如图 1 所示的半导体器件测试分选机，由机架10、主电机1、转轴8、旋转台2、多个工作位、喂料机构、下料编带机构、控制其它各个部件动作的计算机组成，旋转台2的圆周上均布有16个可升降的柔性机械手3，柔性机械手3的下部是吸嘴4，吸嘴4连接到气泵13，旋转台2下面、机架10上安装有分别对应于各个吸嘴4的多个工作位1。

如图2所示的旋转台2中心具有安装转轴8的转轴孔80，外圆周上连接有16个柔性机械手3。

各个工作位具有各自不同的功能，包括：上料位、4个测试位6、2个旋转纠姿位11、3个废料分级位、1个激光打标位、4个可扩展位、下料位。测试位6含有电性能测试位、Mark视觉测试位、引脚三维视觉测试位；每个视觉测试位6含有图像摄像头5。每2个测试位6之后布置1个废料分级位。

每个工作位上均具有凹腔7，适合放置尺寸为0.5mm×0.7mm-15mm×15mm的半导体器件。

主电机1是倒置安装的DDR伺服电机，转轴8铅垂设置，转轴8一端连接主电机1，转轴8中部安装有旋转台2，转轴8的另一端通过轴承9活动连接在机架10上；旋转台2的制造材料是铝合金，旋转台2的局部镂空以减轻重量。

喂料机构由振动盘和气轨输送机构组成，振动盘能够实现芯片整列排序输送，气轨输送机构能够实现芯片悬浮前移。

每个柔性机械手3分别采用各自的微电机12驱动升降；采用PD控制器控制各个微电机12，提高其响应速度。

引脚三维视觉测试6位采用CCD检测器检测。

使用的编带机构还具有计数功能。

工作时，通过计算机控制各个部件动作：喂料机构将半导体器件输入后，通过主电机1带动旋转台2旋转，微电机12驱动柔性机械手3升降，通过吸嘴4精准抓取半导体器件，放置到不同工作位6或11；首先进入上料位，当一种参数检测完毕后，由前一个工作位依次被吸嘴4吸取，随旋转台2的旋转，转移释放到下一个工作位，再进行其他参数的检测，不合格的半导体器件由废料分级位剔除出去，合格的半导体器件由下料位送到编带机构包装输送出去。

Claims (1)

1.一种转塔式测试分选机，用于半导体器件的测试、打标、分选和编带，含有机架（10）、主电机（1）、转轴（8）、旋转台（2）、多个工作位（6；11）、喂料机构、下料编带机构、控制其它各个部件动作的计算机；旋转台（2）的圆周上均布有多个可升降的柔性机械手（3），柔性机械手（3）的下部是吸嘴（4），旋转台（2）下面、机架（10）上安装有分别对应于各个吸嘴（4）的多个工作位（6；11），其特征在于：

主电机（1）是倒置安装的DDR伺服电机，转轴（8）铅垂设置，转轴（8）一端连接主电机（1），转轴（8）中部安装有旋转台（2），转轴（8）的另一端通过轴承（9）活动连接在机架（10）上；

旋转台（2）的主要制造材料是铝合金，旋转台（2）的局部镂空以减轻重量；

工作位（6；11）包括有上料位、1-6个测试位（6）、1-2个旋转纠姿位（11）、3个废料分级位、1-2个激光打标位、1-4个扩展位、下料位；

测试位（6）含有电性能测试位、Mark视觉测试位、引脚三维视觉测试位；每个视觉测试位（6）含有图像摄像头（5），能够实现芯片表面Mark、引脚三维的多重视觉检测功能；

每个工作位（6；11）上部均具有凹腔（7），适合放置尺寸为0.5mm×0.7mm-15mm×15mm的半导体器件；

喂料机构将半导体器件输入后，通过主电机（1）带动旋转台（2）旋转，微电机（12）驱动柔性机械手（3）升降，通过吸嘴（4）精准抓取半导体器件，放置到不同工作位（6；11）；首先进入上料位，当一种参数检测完毕后，由前一个工作位依次被吸嘴（4）吸取，随旋转台（2）的旋转，转移释放到下一个工作位，再进行其他参数的检测，不合格的半导体器件由废料分级位剔除出去，合格的半导体器件由下料位送到编带机构包装输送出去；

所述的喂料机构由振动盘和气轨输送机构组成，振动盘能够实现芯片整列排序输送，气轨输送机构能够实现芯片悬浮前移；

每个所述的柔性机械手（3）分别采用各自的微电机（12）驱动升降；各个微电机（12）采用PD控制器控制，以提高其响应速度；

每1-3个所述的测试位（6）之后布置1个废料分级位；所述的引脚三维视觉测试位（6）采用CCD检测器检测。

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