CN106955855A - 用于测试半导体元件的分选机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够支持半导体元件的测试的用于测试半导体元件的分选机。根据本发明的用于测试半导体元件的分选机包括：接触引导器，与测试器的插座板结合，并进行引导而使半导体元件能够与设置在所述插座板的测试插座精确地电连接；以及元件供应器，用于将半导体元件供应给所述接触引导器，其中，所述接触引导器包括：结合板，与所述插座板结合；嵌入件，以与所述测试插座一对一地对应的方式可移动地设置于所述结合板，并具有用于放置被所述元件供应器供应的半导体元件的放置槽；以及弹性部件，将所述嵌入件向上方弹性支撑，从而在所述元件供应器对被放置于所述嵌入件的半导体元件向下方加压时，使所述嵌入件能够相对于所述测试插座而下降。

Description

用于测试半导体元件的分选机
技术领域
本发明涉及一种在测试半导体元件时使用的用于测试半导体元件的分选机(handler)。
背景技术
用于测试半导体元件的分选机(以下称为‘分选机’)是一种将经过预定的制造工艺而制造的半导体元件电连接到测试器之后，根据测试结果而将半导体元件分类的装置。
已公开的关于分选机的技术有：韩国公开专利第10-2002-0053406号(以下称为‘现有技术1’)或日本公开专利特开2011-247908号(以下称为‘现有技术2’)等多种专利文献。
根据公开的专利文献，抓持头(现有技术1中被命名为‘电感头部’，现有技术2中被命名为‘压迫装置’)在抓持半导体元件的状态下下降而使半导体元件电连接到位于插座板(现有技术2中被命名为‘测试器’)的测试插座(现有技术2中被命名为‘检查用插座’)。为此，抓持头以能够水平移动和垂直移动的方式构成。其中，抓持头的水平移动在用于搬运半导体元件的往复部(shuttle)(现有技术2中被命名为“滑动台”)的上方地点和插座板的上方地点之间进行。并且，在将半导体元件从往复部抓持或者解除抓持时，以及使半导体元件与测试插座电连接或解除电连接时，进行抓持头的垂直移动。显然，往复部和抓持头之间的位置或其他相关的结构可以具有多种形态。
借助抓持头的下降而使半导体元件电连接到测试插座的作业需要在实现被抓持头抓持的半导体元件和测试插座之间的精确的位置设定的状态下进行。
但是，因为对水平移动的控制公差或其他多种设计方面的原因，难以实现被抓持头抓持的半导体元件与测试插座之间的精确的位置设定。为了解决上述问题，如现有技术2中所述，通常在插座板设置位置设定销(现有技术2中被命名为‘引导销’)，并在抓持头设置位置设定孔(现有技术2中被命名为‘引导孔’)。因此，在抓持头下降时，插座板的位置设定销被先插入到抓持头的位置设定孔，因此可以在先实现抓持头和测试插座之间的精确的位置设定的状态下，使半导体元件电连接到测试插座。
另外，由于集成技术的发展等，半导体元件的端子数逐渐变多。半导体元件制造商们为了能够在有限的面积内收容大量的端子，而尝试着减小端子的大小以及端子之间的间距。因此，目前开发有一种端子之间的间距从0.50mm～0.40mm减少到0.35mm～0.30mm的产品，并且预计将来会进一步减小。显然，端子的大小自然应该随着端子之间的间距的减少而变小。例如，在BGA类型中，在端子(ball)之间的间距为0.50mm的情况下，端子的直径为0.33mm，但是在端子之间的间距为0.35mm的情况下，端子的直径减少至0.23mm。尤其，最近的趋势是随着端子之间的间距减少至0.30mm，端子直径也正减少至0.20mm以下。在此情况下，如果半导体元件以微小的程度脱离自身的位置或者以歪斜的姿势被抓持头抓持，则会产生半导体元件与测试插座之间的电连接不良。并且，存在发生端子受损或短路(Short)的隐患。
因此，需要更精确地实现半导体元件与测试插座之间的电连接。
但是，考虑到上述的端子的直径或端子之间的间距减少的趋势，仅利用位置设定销和位置设定孔而实现半导体元件与测试插座之间的精确的位置设定的方法会因以下原因而在不远的将来可能变得非常困难。
第一、当位置设定销反复地插入到位置设定孔并脱离时，可能导致形成位置设定孔的壁面被磨损。在上述情况下，位置设定销和位置设定孔将会丧失本身的功能。为了克服上述问题，需要伴随部件替换等繁琐的作业，因此会相应地导致人力资源的浪费及运行率的下降。
第二、由抓持头进行的半导体元件的抓持可能变得不良。即，抓持头需要具有在抓持半导体元件的状态下下降而使半导体元件电连接到测试插座的结构，因此，半导体元件的抓持状态非常重要。但是，往复部或抓持头的移动控制公差或者半导体元件的载置公差会影响被抓持头抓持的半导体元件的精确的抓持。因此，如图1的(a)和(b)中夸张地示出，半导体元件D可能在没有被拾取器P准确地抓持或微小地旋转的状态下被抓持。但是，用于尽可能地减少设计公差的尝试必然会受到机械方面的局限。
因此，本发明的申请人提出了韩国公开专利10-2014-0121909号(以下称为‘现有技术’)等具有可升降的凹袋板的技术。
根据现有技术，半导体元件被安装到凹袋板而实现位置矫正，因此即使抓持头在预定程度上不良地抓持半导体元件，半导体元件也可以适当地电连接到测试插座。
但是，端子之间的间距会逐渐微小化，并且诸多机械方面的公差会依然存在。并且，还需要考虑到放置于凹袋板的个别半导体元件可能由于热膨胀或收缩而具有彼此不同的位置偏差。因为上述理由，预计迟早需要对每个半导体元件进行更加精确且独立的位置控制。
发明内容
本发明的目的如下。
第一，提供一种能够与元件供应器无关地经过至少2个步骤而精确地矫正半导体元件的位置的技术。
第二，提供一种能够使被元件供应器供应的多个半导体元件独立地得到位置控制的技术。
用于实现上述目的的根据本发明的用于测试半导体元件的分选机包括：接触引导器，与测试器的插座板结合，并进行引导而使半导体元件能够与设置在所述插座板的测试插座精确地电连接；以及元件供应器，用于将半导体元件供应给所述接触引导器，其中，所述接触引导器包括：结合板，与所述插座板结合；嵌入件，以与所述测试插座一对一地对应的方式设置，且能够沿水平方向游动地设置在所述结合板，并具有用于放置被所述元件供应器供应的半导体元件的放置槽；以及弹性部件，将所述嵌入件向上方弹性支撑，从而在所述元件供应器对被放置于所述嵌入件的半导体元件向下方加压时，使所述嵌入件能够相对于所述测试插座而下降。
所述嵌入件具有用于矫正与所述测试插座的位置的第一矫正孔和第二矫正孔，配备于所述测试插座的第一矫正销插入到所述第一矫正孔而对所述嵌入件的位置进行一次校正，在放置于所述嵌入件的半导体元件被所述元件供应器向下方加压时，配备于所述测试插座的第二矫正销插入到所述第二矫正孔，从而对所述嵌入件的位置进行二次矫正。
借助于所述元件供应器而被供应至所述嵌入件的半导体元件借助于所述放置槽而得到一次位置矫正，并借助于所述第二矫正孔和第二矫正销而得到二次位置矫正。
所述第二矫正孔的直径小于所述第一矫正孔的直径。
在所述第一矫正销插入到所述第一矫正孔时，所述第二矫正销的中心被矫正到能够插入到第二矫正孔的位置。
所述第二矫正销的高度低于所述第一矫正销的高度，在所述嵌入件上升的状态下，所述第一矫正销的至少上端被插入到所述第一矫正孔，但是所述第二矫正销处于从所述第二矫正孔脱离的状态。
所述结合板包括：结合框架，结合到所述插座板；以及装卸框架，可分离地结合于所述结合框架，并可以游动地设置有所述嵌入件。
本发明具有以下效果。
第一，能够与元件供应器无关地经过至少2个步骤而精确地矫正半导体元件的位置，因此可以提高半导体元件与测试插座之间的电连接的可靠性。
第二，被元件供应器供应的多个半导体元件独立地得到位置控制，因此即使多个半导体元件因机械公差、热膨胀或收缩等而具有彼此不同的位置偏差，也可以使半导体元件与测试插座之间的电连接精确地实现。
附图说明
图1是用于说明现有技术的问题的参照图。
图2是根据本发明的分选机的示意性平面结构图。
图3是针对图2的分选机的主要部位进行局部剖切的分解立体图。
图4是应用于图2的分选机的接触引导器的分解立体图。
图5是应用于图4的接触引导器的嵌入件的剖切立体图。
图6是应用于图4的接触引导器的嵌入件的底面立体图。
图7是应用于图2的分选机的元件供应器的示意性侧视图
图8是配备于测试器的插座板的摘取平面图。
图9是应用于图2的分选机的结合板与插座板彼此固定的状态的剖面图。
图10是用于说明图9的状态下的第一矫正销及第一矫正孔和第二矫正销及第二矫正孔之间的位置关系的参照图。
图11是示出能够被应用于图2的分选机的结合板与插座板彼此固定的状态的另一示例的剖面图。
符号说明
200：用于测试半导体元件的分选机
240：接触引导器 241：结合板
241a：结合框架 241b：装卸框架
242：嵌入件 RS：放置槽
PH1：第一矫正孔 PH2：第二矫正孔
243：弹性部件 250：元件供应器
SP：插座板 TS：测试插座
PP1：第一矫正销 PP2：第二矫正销
具体实施方式
以下，对根据本发明的优选实施例进行说明，为了说明的简洁而尽可能地将公知或者重复的说明省略或压缩。
<对装置的说明>
图2是根据本发明的用于测试半导体元件的分选机(200，以下简称为‘分选机’)的示意性平面结构图。图3是针对图2的分选机的主要部位IP进行局部剖切的分解立体图。
参照图2和图3，根据本发明的分选机200包括：往复部(shuttle)210、装载部220、卸载部230、接触引导器240及元件供应器250。
往复部210具有在沿左右方向连接装载位置LP、抓持位置DP及卸载位置UP的的直线上进行往复运动的凹袋台211。
凹袋台211具有能够载置半导体元件的16个装载凹袋211a及16个卸载凹袋211b。其中，装载凹袋211a借助于凹袋台211的往复移动而在装载位置LP和抓持位置DP之间进行进行往复移动，卸载凹袋211b借助于凹袋台211的往复移动而在抓持位置DP和卸载位置UP之间进行往复移动。装载部220向往复部210的装载凹袋211a装载(loading)需要测试的半导体元件。
卸载部230用于从往复部210的卸载凹袋211b卸载(unloading)测试完毕的半导体元件。
作为参考，对于由装载部220/卸载部230实现的半导体元件的装载/卸载技术已经以多种形态得到公开且已被周知，因此省略对此的详细说明。
接触引导器240与测试器的插座板SP结合并进行引导而使半导体元件与设置在插座板SP的测试插座TS电连接。为此，如图4所示，接触引导器240包括结合板241、16个嵌入件242及多个弹性部件243。
结合板241与插座板SP结合，并包括结合框架241a和装卸框架241b。
结合框架241a形成为四边形框架形状，并与插座板SP以固定的方式紧贴结合。
装卸框架241b可分离地结合于结合框架241a，且使上方的16个嵌入件242以2*8行列的形态能够沿上下方向或水平方向稍微游动地得到设置。因此，在需要替换嵌入件242时，作业者只要仅把装卸框架241b从结合框架241a分离之后进行替换作业即可。显然，结合板241的结合框架241a和装卸框架241b可以根据实施方式而无区分地一体地配备。
16个嵌入件242都具有相同的结构。嵌入件242以能够沿着水平方向及垂直方向游动的方式设置于装卸框架241b，以与测试插座TS分别一对一地对应。所述嵌入件242收容被元件供应器250供应的半导体元件。图5是嵌入件242的剖切立体图。如图5所示，嵌入件242具有用于收容半导体元件的放置槽RS。并且，形成放置槽RS的内壁面IF之间的间距随着靠近下方而变窄。因此，在元件供应器250使半导体元件降落到放置槽RS时，半导体元件的姿势及位置被内壁面IF的倾斜得到矫正而被放置。显然，被放置在放置槽RS的半导体元件被薄的支撑薄膜242a支撑，并且半导体元件的端子通过支撑薄膜242a的暴露孔EH而向下方暴露。并且，如作为嵌入件242的底面立体图的图6所示，在嵌入件242形成有2个第一矫正孔PH1、4个第二矫正孔PH2及2个固定槽FS。
第一矫正孔PH1和第二矫正孔PH1为了精确地设置半导体元件和测试插座TS之间的位置而配备
配备于测试插座TS的第一矫正销PP1(参照图8)插入到第一矫正孔PH1而对嵌入件242的位置进行一次矫正。因此，被元件供应器250供应的半导体元件也被放置于嵌入件242的放置槽RS而被放置在矫正后的位置，其中矫正的程度与嵌入件242的位置借助于第一矫正孔PH1和第二矫正销PP1而得到矫正的程度相当。
配备于测试插座TS的第二矫正销PP2(参照图8)插入到第二矫正孔PH2而对嵌入件242的位置进行二次矫正。上述第二矫正孔PH2的直径比第一矫正孔PH1的直径小，并且第二矫正孔PH2为了微调半导体元件的位置而配备。
过后对第一矫正孔PH1和第二矫正孔PH2的功能进行更详细的说明。
弹性部件243的上端插入到固定槽FS，且弹性部件243在其上端被插入到固定槽FS的状态下得到固定。
弹性部件243向上方弹性支撑嵌入件242，以维持嵌入件242和测试插座TS之间的间距，从而在元件供应器250向下方加压被放置于嵌入件242的半导体元件时，嵌入件242能够相对于测试插座TS而下降。这种弹性部件243可以由螺旋弹簧来配备，且其下端被测试插座TS支撑。
元件供应器250从位于抓持位置DP的装载凹袋211a抓持16个半导体元件之后供应到结合板241，并且从结合板241抓持测试完毕的16个半导体元件之后供应至位于抓持位置DP的卸载凹袋211b。为此，如图7的示意性侧视图所示，元件供应器250包括抓持头251、水平移动器252及垂直移动器253。
抓持头251可以抓持16个半导体元件或解除抓持，并具有能够利用真空压而分别将一个半导体元件抓持或解除抓持的16个拾取器P。
水平移动器252用于使抓持头251沿着前后水平方向移动，并且可由气缸配备。抓持头251可以借助于这种水平移动器252而位于插座板SP的上方，或者位于抓持位置DP的上方。
垂直移动器253用于使抓持头251沿着上下方向移动，并且可由电机配备。抓持头251可以借助于这种垂直移动器253而将半导体元件从抓持位置DP或结合板241适当地吸附抓持，或者放下，进而，可以将放置于插座板SP的半导体元件向测试插座TS侧加压。
作为参考，如图8的摘取平面图所示，插座板SP具有16个测试插座TS。被放置于接触引导器240的嵌入件242的16个半导体元件借助抓持头251的下降而朝16个测试插座TS被加压，并电连接到测试器。并且，测试插座TS分别具有2个第一矫正销PP1和4个第二矫正销PP2。第一矫正销PP1被插入到第一矫正孔PH1而对嵌入件242的位置进行一次矫正，而且在半导体元件和嵌入件242被元件供应器250向下方加压而移动时，第二矫正销PP2插入到第二矫正孔PH2而对嵌入件242和半导体元件的位置进行精确的二次矫正。为此，第一矫正销PP1和第二矫正销PP2配备成上端为圆滑的曲线形的圆锥形状，与第一矫正孔PH1和第二矫正孔PH2的直径对应地，第二矫正销PP2的直径h小于第一矫正销PP1的直径H。显然，可以将第一矫正销PP1和第二矫正销PP2部分从测试插座TS的电连接部分SA分离而独立地命名为插座引导器。
<对主要部分的功能的说明>
当结合板241紧贴固定于插座板SP时，如图9所示，第一矫正销PP1处于插入到第一矫正孔PH1的状态。此时，在第一矫正销PP1插入到第一矫正孔PH1的过程中，嵌入件242的位置得到一次矫正。显然，因为嵌入件242单独地游动，因此嵌入件242会对准对应的测试插座TS而分别得到位置矫正。并且，在图8的状态下，虽然第二矫正销PP2从第二矫正孔PH2脱离，然而由于由第一矫正销PP1和第一矫正孔PH1的作用而促使的嵌入件242的位置矫正，如图10的底面图所示，第二矫正销PP2的中心O位于第二矫正孔PH2内，因此可以使第二矫正销PP2随后插入到第二矫正孔PH2。为此，如图9所示地，第二矫正销PP2的高度优选小于第一矫正销PP1的高度。
另外，在元件供应器250使位于结合板241的上方的抓持头251下降预定高度的状态下，如果使半导体元件降落，则半导体元件被插入到嵌入件242的放置槽RS的同时其位置及姿势得到一次矫正。
随后，如果元件供应器250使抓持头251进一步下降所需高度，则抓持头251在下降的过程中向下方加压半导体元件和嵌入件242，从而使第二矫正销PP2插入到第二矫正孔PH2。据此，在嵌入件242和半导体元件的位置被精确地二次矫正的状态下，半导体元件与测试插座TS得到电连接。显然，嵌入件242和半导体元件的位置此时也被独立地控制。
进而，即使结合板241紧贴固定到插座板SP，如图11所示，也可以实现为仅使第一矫正销PP1的上端末端处于插入到第一矫正孔PH1的状态。在上述情况下，半导体元件被放置于嵌入件242的放置槽RS的同时其位置及姿势得到一次矫正，且放置于嵌入件242的半导体元件被向下方加压而借助第一矫正销PP1和第一矫正孔PH1而其位置得到二次矫正，然后借助第二矫正销PP2和第二矫正孔PH2而其位置得到三次的精确的矫正。即，根据本发明，可以包含利用可分别游动的嵌入件242而使半导体元件的位置经过2个以上的步骤而得到精确的矫正的多种示例。
另外，本实施例中举了16个半导体元件被一次性测试的示例，但是本发明可以良好地应用到1次测试1个以上的半导体元件的情形。显然，拾取器的数量、嵌入件的数量及测试插座的数量可以配备成与一次性得到测试的半导体元件的数量相同。
并且，本实施例中举了只构成有一个往复部的例子，但是如本申请人在先申请的10-2012-0110424(韩国)号所公开，可以应用到构成多个往复部和多个抓持头的情形。
如上文所述，参考附图及实施例对本发明进行了具体的说明，但是上述实施例只是本发明的优选实施例，所以应理解到本发明不应局限于上述实施例，并且本发明的权利范围应包括权利要求书的范围及与其等同概念。

Claims (7)

1.一种用于测试半导体元件的分选机，包括：
接触引导器，与测试器的插座板结合，并进行引导而使半导体元件能够与设置在所述插座板的测试插座精确地电连接；以及
元件供应器，用于将半导体元件供应给所述接触引导器，
其中，所述接触引导器包括：
结合板，与所述插座板结合；
嵌入件，以与所述测试插座一对一地对应的方式设置，且能够沿水平方向游动地设置在所述结合板，并具有用于放置被所述元件供应器供应的半导体元件的放置槽；以及
弹性部件，将所述嵌入件向上方弹性支撑，从而在所述元件供应器对被放置于所述嵌入件的半导体元件向下方加压时，使所述嵌入件能够相对于所述测试插座而下降。
2.如权利要求1所述的用于测试半导体元件的分选机，其中，
所述嵌入件具有用于矫正与所述测试插座的位置的第一矫正孔和第二矫正孔，
配备于所述测试插座的第一矫正销插入到所述第一矫正孔而对所述嵌入件的位置进行一次校正，
在放置于所述嵌入件的半导体元件被所述元件供应器向下方加压时，配备于所述测试插座的第二矫正销插入到所述第二矫正孔，从而对所述嵌入件的位置进行二次矫正。
3.如权利要求2所述的用于测试半导体元件的分选机，其中，
借助于所述元件供应器而被供应至所述嵌入件的半导体元件借助所述放置槽而得到一次位置矫正，并借助所述第二矫正孔和第二矫正销而得到二次位置矫正。
4.如权利要求2所述的用于测试半导体元件的分选机，其中，
所述第二矫正孔的直径小于所述第一矫正孔的直径。
5.如权利要求4所述的用于测试半导体元件的分选机，其中，
在所述第一矫正销插入到所述第一矫正孔时，所述第二矫正销的中心被矫正到能够插入到第二矫正孔的位置。
6.如权利要求2所述的用于测试半导体元件的分选机，其中，
所述第二矫正销的高度低于所述第一矫正销的高度，
在所述嵌入件上升的状态下，所述第一矫正销的至少上端被插入到所述第一矫正孔，但是所述第二矫正销处于从所述第二矫正孔脱离的状态。
7.如权利要求1所述的用于测试半导体元件的分选机，其中，
所述结合板包括：
结合框架，结合到所述插座板；以及
装卸框架，可分离地结合于所述结合框架，并可游动地设置有所述嵌入件。
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