CN104241180B

CN104241180B - 用于半导体托盘的精密对准单元

Info

Publication number: CN104241180B
Application number: CN201410224990.7A
Authority: CN
Inventors: M·R·福克斯; E·G·阿努谢维休斯
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2019-09-17
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: CN104241180A; US20140361480A1; US10317460B2

Abstract

本发明描述了精密对准单元和技术，它们包括：托盘组件，其被构造成在测试系统中使用，其中该托盘组件包括形成于该托盘组件中的至少一个容穴，和至少一个销贯通部，该容穴被构造成容纳集成电路芯片；和器件定位单元，其包括被构造成延伸穿过该至少一个销贯通部的至少一个对准装置。在各实现方式中，为使用采用了本发明的技术的精密对准系统的方法包括：将精密对准单元安装至分选机的真空卡盘；将至少一个对准托盘装载至该分选机中；将该至少一个对准托盘放置在该精密对准单元上；并且对准设置在至少一个对准托盘上的至少一个集成电路芯片器件。

Description

用于半导体托盘的精密对准单元

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年6月7日提交的题为“PRECISION ALIGNMENT UNIT FORSEMICONDUCTOR TRAYS”的美国临时申请No.61/832,628的权益。美国临时申请No.61/832,628通过引用被整体合并于此。

技术领域

本申请涉及精密对准单元，用于在测试分选机中对准集成电路芯片器件。本申请还涉及相应的精密对准系统，以及使用精密对准系统对准集成电路芯片器件的方法。

背景技术

测试分选机是一种类型的自动测试装备(ATE)，被用来在制造后(例如，在裸片的封装之后)测试半导体封装和/或单独裸片。集成电路器件测试经常采用分选机，分选机包括机器人装置和构造成保持器件托盘的真空卡盘。在条式测试分选机的情况下，该分选机在输入区域处接收成堆的条料，装载这些条料以用于测试，并且然后将这些条料堆叠在分选机的输出区域中。

发明内容

本申请描述了精密对准单元和技术，它们包括：托盘组件，其被构造成在测试系统中使用，其中该托盘组件包括形成于该托盘组件中的至少一个容穴，和至少一个销贯通部，该容穴被构造成容纳和/或至少部分地围绕集成电路芯片；和器件定位单元，其包括被构造成延伸穿过该至少一个销贯通部的至少一个对准装置。在各实现方式中，精密对准系统包括该托盘组件、该器件定位单元、和被构造成固定该器件定位单元的真空卡盘。在各实现方式中，为使用采用了本发明的技术的精密对准系统的方法包括：将精密对准单元安装至分选机的真空卡盘；将至少一个对准托盘装载至该分选机中；将该至少一个对准托盘放置在该精密对准单元上；并且利用精密对准单元对准设置在至少一个对准托盘上的至少一个集成电路芯片器件。利用具有精密对准单元和对准托盘的分选机来测试单体化的IC封装导致对测试后处理的最小需求，并且组装者可以被转换而对测试硬件设计有很小的影响。

本“发明内容”被提供以便以简化的形式介绍对概念的选择，这些概念下面在“具体实施方式”中被进一步描述。本“发明内容”不意在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作确定所要求保护的主题的范围时的辅助。

附图说明

详细说明参考附图被描述。在说明书和图中的不同实例中使用相同的附图标记可以指代相似或相同的特征。

图1A为示出了依照本发明的示例实现方式的精密对准单元的概略性等距视图，该精密对准单元包括具有至少一个容穴和至少一个贯通部的承载托盘组件。

图1B为示出了依照本发明的示例实现方式的精密对准单元和具有对准装置的器件定位单元的一部分的概略性等距视图，该精密对准单元包括具有至少一个容穴和至少一个贯通部的承载托盘组件。

图1C为示出了依照本发明的示例实现方式的具有多个集成电路芯片器件的承载托盘组件的一部分的概略性等距视图。

图1D为示出了依照本发明的示例实现方式的承载托盘组件、器件定位单元、和真空卡盘的概略性等距视图。

图1E为示出了依照本发明的示例实现方式的真空弹簧组件的概略性等距视图。

图1F为示出了依照本发明的示例实现方式的分选机的概略性等距视图。

图2为示出了用于利用图1A至1F中所示的精密对准单元对准集成电路芯片器件的示例方法的流程图。

具体实施方式

概述

半导体器件、集成电路(IC)、或其它的器件在被集成至最终产品中以前通常进行可靠性测试。半导体测试装备制造商供应不同的条式测试分选机，它们被构造成测试位于条料上的一条的集成电路。这些分选机在输入区域接收成堆的具有集成电路的条料并且一次一个地将条料装载到分选机的真空固定卡盘上以便进行测试。在该条料上被测试的器件的数量可以是从一次一个单元到整个条料的任意数。测试后，这些器件被堆叠在分选机输出区域中。条式测试可以是快速的、准确的、并且几乎不拥堵的。然而，条式测试所需要的测试后IC处理可能是繁杂的和专门化的，并且一旦封装壳体被自定义设计的话封装成本杠杆作用可能是有限的。

其它类型的分选机使用用于测试单体化的集成电路芯片器件的托盘。这些托盘包括每个集成电路芯片器件被容纳于其中的容穴。然而，为使用机械臂来将每个集成电路芯片传送进或传送出该容穴，在该容穴中提供了额外的空间以用于机械臂操纵和夹紧集成电路芯片。这允许在托盘中未对准的集成电路芯片器件。集成电路芯片器件的对准是必需的以便用每个集成电路芯片上的引线接触测试装备。

因此，描述了精密对准单元和技术，它们包括：托盘组件，其被构造成在测试系统中使用，其中该托盘组件包括形成于该托盘组件中的至少一个容穴，和至少一个销贯通部(pass-through)，该容穴被构造成容纳集成电路芯片；和器件定位单元，其包括被构造成延伸穿过该至少一个销贯通部的至少一个对准装置。在各实施方式中，精密对准系统包括该托盘组件、该器件定位单元、和被构造成固定该器件定位单元的真空卡盘。在各实现方式中，使用采用了本发明的技术的精密对准系统的方法包括：将精密对准单元安装至分选机的真空卡盘；将至少一个对准托盘装载至该分选机中；将该至少一个对准托盘放置在该精密对准单元上；并且利用精密对准单元对准设置在至少一个对准托盘上的至少一个集成电路芯片器件。利用具有精密对准单元和对准托盘的分选机来测试单体化的IC封装导致对测试后处理的最小需求，并且组装者可以被转换而对测试硬件设计没有影响。

示例的实现方式

图1A至1F示出了依照本发明的示例实现方式的精密对准单元100。如在图1A至1F中所示，精密对准单元100包括承载托盘组件102和器件定位单元104。当在测试期间使用时，承载托盘组件102被放置在器件定位单元104上，使得每个集成电路芯片器件108可以被对准以用于分选机测试装备和每个器件引线114之间的正确接触。

图1A和1B示出了包括承载托盘组件102的精密对准单元100。在各实现方式中，承载托盘组件102可以包括被构造成用于安全分选、测试、和传输集成电路器件(例如，集成电路芯片器件108)的标准的承载托盘，例如与某些规格相一致的JEDEC托盘(例如，典型的JEDEC托盘尺寸测量为322.6mm x136mm以及6.35mm的厚度)。在各实施方式中，各JEDEC托盘利用模制复合物或其它的复合物构造成，诸如铝和/或聚合物。承载托盘组件102由于这些托盘的强度和最小扭曲及运动可以起保护每个集成电路芯片器件108的作用。在各实现方式中，每个承载托盘组件102被构造成在中心区域中具有平坦的凹穴以便容许由真空拾取工具自动化递交。此外，承载托盘组件102可以被构造成可堆叠的以便分选容易。当两个或多个承载托盘组件102被堆叠时，每个集成电路芯片器件108由于被堆叠的顶部和底部托盘的安全构型而被防止扭曲或翻转。

如在图1A至1D中所示，承载托盘组件102包括集成电路芯片器件108可被安置于其中的至少一个容穴110。在各实施方式中，承载托盘组件102包括在固定位置的行和列中具有容穴110的JEDEC托盘。JEDEC托盘中的每个容穴110(或凹穴)的间距(例如，节距)可以由JEDEC标准限定。该间距允许自动化拾放机器(例如，分选机600)或其它的分选机器从承载托盘组件102中在尺寸上定位并拾取集成电路芯片器件108。在各实现方式中，每个容穴110具有宽松的容穴公差(例如，在容穴110的壁和集成电路芯片器件108之间在容穴的每一侧上存在空间)使得各集成电路芯片器件108在装载和卸载时不会粘住。

如在图1A至1D中所示，承载托盘组件102包括对准装置106可被插入其中的至少一个贯通部112。在各实现方式中，贯通部112包括延伸自且穿过承载托盘组件102的背侧(例如，被构造成接触或面对器件定位单元104的那侧)到达容穴110和承载托盘组件102的前侧的槽或其它开口。在一个实施方式中并且如在图1A和1B中所示，贯通部112包括位于容穴110中心的十字或加号形状的开口。此构型允许对准装置106延伸穿过贯通部112并朝向集成电路芯片器件108运动，如在图1A中由每个对准装置106上的运动箭头所指出的。在其它的实施方式中，贯通部112可以包括其它的形状或形式，例如矩形、正方形、和/或卵圆形。

如在图1A、1B、1D、和1E中所示，精密对准单元100包括被构造成设置在承载托盘组件102和真空卡盘402之间的器件定位单元104。在各实现方式中，器件定位单元104包括通常与承载托盘组件102相同尺寸(或稍大)的托盘或单元。此外，器件定位单元104包括至少一个对准装置106。在一个实施方式中并且如在图1A和1E中所示，对准装置106包括被构造成延伸穿过承载托盘组件102中的贯通部112的圆柱形销。在本实施方式中，起着对准装置106作用的四个圆柱形销延伸穿过承载托盘组件102中的贯通部112，四个圆柱形销之一位于集成电路芯片器件108的每一侧上，其中这些圆柱形销被构造成向内运动并对准集成电路芯片器件108，使得集成电路芯片器件108上的器件引线114被正确地与分选机600的测试装备对准。

在一个特殊的实现方式中，器件定位单元104包括如在图1E中示出的真空弹簧组件500。在本实施方式中，器件定位单元104包括空隙502，弹簧504，和板506。在该特殊的实现方式中并且在图1D中示出的，器件定位单元104被放置在分选机600内部的真空卡盘402上，并且承载托盘组件102被放置在该器件定位单元104上。当该器件定位单元104被放置在该真空卡盘402上时，真空可以由真空卡盘402施加以便将该器件定位单元104保持在位，其中该真空促使各销运动。当真空由真空卡盘402施加到器件定位单元104时，该真空可以被施加到空隙502，其又移动由弹簧504保持在位的板506。至少一个对准装置106可以被接合至或形成为板506和/或器件定位单元104的一部分。当该板506运动并且被该真空致动时，对准装置106随着板506运动并且同时以预定的方式对准设置在承载托盘组件102中的集成电路芯片器件108。

在其它的实施方式中，(各)对准装置106可以包括不同的形状和/或构型。例如，对准装置106可以包括楔构型。在本例中，该楔可以被构造成以类似于对圆柱形销的以上描述的方式运动。在另外的楔的实例中，楔构型可以被构造成固定的。在该另外的楔的实例中，楔的一部分可以在设置于承载托盘组件102中的集成电路芯片器件108的每一侧上延伸穿过贯通部112并且依靠重力来向下推动集成电路芯片器件108以便实现集成电路芯片器件108的对准。在另一实施方式中，对准装置106可以包括挡块。在该挡块的实施方式中，挡块构型可以防止损伤并可以提供对集成电路芯片器件108的更好地对准，诸如为带引线的集成电路芯片器件108。在更其它的实施方式中，对准装置106可以包括滑动的长方体，真空隔膜精密件(Vacuum Diaphragm précising)，线引导对准，弹性体压缩对准，凸轮致动对准，容穴滑块对准，悬臂机械对准和气囊致动对准。

如在图1D中所示，精密对准单元100包括真空卡盘402，真空卡盘402被构造成接收分选机600中的器件定位单元104和承载托盘组件102。在各实现方式中，真空卡盘402可以采用真空来将器件定位单元104和承载托盘组件102保持在位。如所示出的，真空卡盘402大致为矩形的(例如，尺寸大于或等于器件定位单元104)。利用真空卡盘402，空气被从器件定位单元104后面的空腔中泵吸，并且大气压力提供向下保持器件定位单元104的力。

如在图1F中所示，分选机600可以被构造成利用和/或包括精密对准单元100，后者包括承载托盘组件102和器件定位单元104。分选机600可以包括被构造成定位精密对准单元100的装备从而(各)集成电路芯片器件108被利用高精度探针直接测试。利用该精密对准单元100可以最小化在最后测试时的组转换次数，增加温度测试能力，允许对所有封装类型几乎无限制的平行测试能力，减少分选机拥堵，增加非WLP封装时的每小时产能(UPH)测试输出，和/或消除对多个测试分选机型号和制造商的要求。

示例的方法

图2示出了采用精密对准技术来测试集成电路芯片器件108的示例的方法200。方法200采用对准单元，诸如图1A至1F中所示的精密对准单元100。

在所示的方法200中，器件定位单元被安装至分选机的真空卡盘(挡块202)。在各实现方式中，安装器件定位单元104包括将器件定位单元104安装(例如，放置，安装，等)在真空卡盘402上，其中该器件定位单元104已被构造和定制为处理特定尺寸的集成电路芯片器件108。在某些实例中，被定制的器件定位单元104可以被称作套件。此外，安装器件定位单元104可以包括将真空施加至真空卡盘402，该真空卡盘可以起到将器件定位单元104保持在位的作用。此外，在某些实施方式中被施加的真空可以起致动至少一个对准装置106的作用，如上面所述。

至少一个承载托盘组件被装载至分选机中(方块204)。在各实现方式中并且一旦器件定位单元104被安装，承载托盘组件102中的一堆集成电路芯片器件108就可以被装载至分选机600的输入区域中。在这些实现方式中，承载托盘组件102连同集成电路芯片器件108可以被朝向真空卡盘402和器件定位单元104传输。

然后，承载托盘组件被放置在器件定位单元上(方块206)。在各实现方式中，分选机600将自分选机600的输入区域被传输的承载托盘组件102放置到器件定位单元104上。在某些实施方式中，将承载托盘组件102放置到器件定位单元104上可以包括施加真空(如果先前没有施加的话)，该真空可以起致动被包括在器件定位单元104上的对准装置106的作用。

至少一个集成电路芯片器件被对准(方块208)。在各实现方式中，对准装置106使设置于承载托盘组件102的(各)容穴110中的至少一个集成电路芯片器件108对准。在某些实施方式中，对准(各)集成电路芯片器件108包括利用产生自真空卡盘402的真空致动对准装置106，如上面所述的，其中对准装置106接触集成电路芯片器件108并且将集成电路芯片器件108物理地移动至对准位置中。在其它的实施方式中，对准(各)集成电路芯片器件108包括使用重力或利用上面所述的对准装置106的其它的方法(例如，使用挡块，滑动的长方体，真空隔膜精密件，线引导对准，弹性体压缩对准，凸轮致动对准，容穴滑块对准，悬臂机械对准和气囊致动对准)。

在集成电路芯片器件108对准之后，集成电路芯片器件108可以通过分选机600或其它的测试装备被测试并且通过上面描述的类似方法被从分选机600移除。

结论

尽管该主题已经以针对结构特征和/或工艺操作的语言进行描述，将被理解的是，限定于所附的权利要求中的主题不必然地限于上述的特定特征或动作。相反，上述的特定特征或动作是作为实现这些权利要求的实例的形式被公开的。

Claims

1.一种精密对准单元，包括：

承载托盘组件，其被构造成在测试系统中使用，所述承载托盘组件包括

形成于所述承载托盘组件中并被构造成容纳集成电路芯片器件的至少一个容穴，和

至少一个销贯通部，其从所述承载托盘组件的第一侧延伸至所述承载托盘组件的与所述第一侧相反的第二侧，所述第一侧被构造成面对

器件定位单元，所述第二侧被构造成包含所述至少一个容穴；并且

所述器件定位单元包括被构造成延伸穿过承载托盘组件中的所述至少一个销贯通部的至少一个对准装置，所述至少一个对准装置包括不止一个销，所述不止一个销在所述集成电路芯片器件的不止一个侧上设置并被构造成向内移动并对准所述集成电路芯片器件。

2.如权利要求1所述的精密对准单元，其中所述承载托盘组件包括JEDEC标准矩阵托盘。

3.如权利要求1所述的精密对准单元，其中所述至少一个销贯通部包括延伸穿过所述承载托盘组件的销贯通部。

4.如权利要求1所述的精密对准单元，其中所述至少一个对准装置包括圆柱形销。

5.如权利要求1所述的精密对准单元，其中所述至少一个对准装置包括挡块。

6.如权利要求1所述的精密对准单元，其中所述至少一个对准装置包括楔。

7.如权利要求1所述的精密对准单元，其中所述至少一个对准装置包括滑动的长方体。

8.一种精密对准系统，包括：

形成于所述托盘组件中并被构造成容纳集成电路芯片器件的至少一个容穴，和

至少一个销贯通部，其从所述承载托盘组件的第一侧延伸至所述承载托盘组件的与所述第一侧相反的第二侧，所述第一侧被构造成面对器件定位单元，所述第二侧被构造成包含所述至少一个容穴，

所述器件定位单元包括被构造成延伸穿过承载托盘组件中的所述至少一个销贯通部的至少一个对准装置，所述至少一个对准装置包括不止一个销，所述不止一个销在所述集成电路芯片器件的不止一个侧上设置并被构造成向内移动并对准所述集成电路芯片器件；以及

真空卡盘，其被构造成固定所述器件定位单元，其中所述托盘组件被设置在所述器件定位单元上。

9.如权利要求8所述的精密对准系统，其中所述承载托盘组件包括JEDEC标准矩阵托盘。

10.如权利要求8所述的精密对准系统，其中所述至少一个销贯通部包括延伸穿过所述承载托盘组件的销贯通部。

11.如权利要求8所述的精密对准系统，其中所述至少一个对准装置包括圆柱形销。

12.如权利要求8所述的精密对准系统，其中所述至少一个对准装置包括挡块。

13.如权利要求8所述的精密对准系统，其中所述至少一个对准装置包括楔。

14.如权利要求8所述的精密对准系统，其中所述至少一个对准装置包括滑动的长方体。

15.如权利要求8所述的精密对准系统，其中被构造成固定所述器件定位单元的所述真空卡盘产生真空，所述真空利用真空弹簧组件启动对准装置的运动。