CN113655326A - 一种ic成品小批量测试设备及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IC成品小批量测试设备及其测试方法，包含机架以及设置在机架上的柔性振动盘、第一芯片吸取定位相机、四轴机械手、芯片安装定位相机、芯片测试座和第二芯片吸取定位相机，第一芯片吸取定位相机设置在柔性振动盘上方采集柔性振动盘上的芯片正反、位置和方向信息，芯片安装定位相机设置在柔性振动盘和芯片测试座之间用于采集吸取的芯片的安装位置和方向，四轴机械手端部设置有芯片吸盘用于吸取芯片，第二芯片吸取定位相机设置在四轴机械手端部用于精准获取被吸取芯片的位置和方向。本发明实现了不同种类的IC成品的全自动测试，全程自动操作完成，无需人工参与，节约了人力的同时大大提高了芯片测试的效率。

Description

一种IC成品小批量测试设备及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试设备及其测试方法，特别是一种IC成品小批量测试设备及其测试方法，属于半导体测试设备领域。

背景技术

在半导体后道封装测试工序生产过程中，有许多不同品种的小批量产品需要测试。目前通常的做法主要有人工测试和产品线针对性改造两种方式。人工测试是依靠人工抓取需要测试的芯片然后将待测芯片放置到测试基座内进行测试，由于IC芯片部分型号芯片体积小，长度小于5mm，且厚度很薄，人工在进行抓取的时候十分不便，导致测试的效率十分低下。另外，由于人手上很容易携带静电，操作之前还需要进行静电消除，如果静电并未消除则抓取芯片容易直接导致芯片被静电击穿失效，造成经济损失。而且人手在抓取过程中，操作不当很容易引起芯片的引脚变形等问题，造成测试失败。产品线改造方式则是需要对原先的产品线进行改造，直接将测试设备整合在原有产品生产线上，现场改造困难大且成本较高，一条生产线就需要改造增加一套测试设备，大大增加了总体的生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IC成品小批量测试设备及其测试方法，实现不同品种的IC成品的全自动测试。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：包含机架以及设置在机架上的柔性振动盘、第一芯片吸取定位相机、四轴机械手、芯片安装定位相机、芯片测试座和第二芯片吸取定位相机，第一芯片吸取定位相机设置在柔性振动盘上方采集柔性振动盘上的芯片正反、位置和方向信息，芯片安装定位相机设置在柔性振动盘和芯片测试座之间用于采集吸取的芯片的安装位置和方向，四轴机械手端部设置有芯片吸盘用于吸取芯片，第二芯片吸取定位相机设置在四轴机械手端部用于精准获取被吸取芯片的位置和方向。

进一步地，还包含料盒，料盒包含料盒平台、合格品盒和不合格品盒，料盒平台固定在机架上侧面上，料盒平台的上侧面上设置有两个与合格品盒和不合格品盒匹配的凹槽，合格品盒和不合格品盒分别卡设在料盒平台的两个凹槽内。

进一步地，所述凹槽的边沿设置有向凹槽内部倾斜的导向面。

进一步地，所述四轴机械手包含底座、第一旋转马达、摆臂、壳体、第二旋转马达、第三旋转马达和升降杆，底座固定在机架上侧，第一旋转马达固定在底座上侧，摆臂水平设置并且摆臂的一端设置在第一旋转马达上由第一旋转马达驱动，摆臂的另一端设置在第二旋转马达上由第二旋转马达驱动，第二旋转马达和升降杆设置在壳体内，第三旋转马达固定在升降杆下端由升降杆驱动沿竖直方向升降，芯片吸嘴设置在第三旋转马达上由第三旋转马达驱动并且吸嘴处设置有压力传感器。

进一步地，所述第二芯片吸取定位相机固定在壳体上。

进一步地，所述柔性振动盘包含料斗和震动盘体，料斗倾斜设置并且料斗下端下料口位于震动盘体上侧，料斗的下端下料口设置有自动阀板。

进一步地，所述震动盘体的两侧上方分别设置有一个光源，光源固定在光源支架上，光源支架套设在水平杆一端并通过螺栓紧固，水平杆与竖直杆上端固定，竖直杆下端固定在机架上。

进一步地，所述第一芯片吸取定位相机固定在相机固定支架一端，相机固定支架另一端套设在竖直调节杆上端并通过螺栓紧固，水平支架一端套设在竖直调节杆下端并通过螺栓紧固，水平支架另一段套设在竖直支架上端并通过螺栓紧固，竖直支架下端固定在机架上。

进一步地，还包含计算机，计算机固定在机架外侧，第一芯片吸取定位相机、芯片安装定位相机、和第二芯片吸取定位相机分别与计算机连接将采集的数据上传至计算机，柔性振动盘、四轴机械手和芯片测试座分别与计算机连接由计算机进行控制。

一种IC成品小批量测试设备的测试方法，其特征在于包含以下步骤：

将需要测试的IC芯片放置在柔性振动盘的料斗中，料斗定量下料至震动盘体中，震动盘体震动将芯片分散，当震动盘体中芯片被全部吸走时，料斗再次下料；

第一芯片吸取定位相机采集震动盘体内芯片的图像信息，识别芯片的正反、粗略位置和方向，然后计算机将可吸取的芯片进行排序并控制四轴机械手按照顺序依次将芯片吸走；剩余芯片继续在震动盘体内震动分散、翻面，并通过第一芯片吸取定位相机重复识别芯片的正反、粗略位置和方向直至所有芯片均被吸走；

四轴机械手移动到待吸取芯片的上方，第二芯片吸取定位相机采集下方芯片的图像信息，并通过计算机判断芯片的精确位置和方向，通过反馈的精确位置和方向调整四轴机械手的位置对芯片进行精准吸取；

四轴机械手将吸取芯片移动到芯片安装定位相机的正上方，安装定位相机采集四轴机械手上吸取的芯片的图像信息，并通过计算机识别安装位置和方向，计算得到四轴机械手需要调整的芯片位置补偿值，并控制四轴机械手进行调整；

四轴机械手移动芯片至测试座并将芯片安装至测试座内进行测试，待测试完成后，四轴机械手根据测试结果将芯片移动至相应的料盒进行存储。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的一种IC成品小批量测试设备及其测试方法实现了不同种类的IC成品的全自动测试，降低了测试成本，全程自动操作完成，无需人工参与，节约了人力的同时大大提高了芯片测试的效率；另外本发明采用吸盘吸取芯片，避免了芯片被静电击穿以及引脚弯曲的风险；本发明通过多个相机对芯片的位置和方向进行判定，从而实现了芯片的精准定位，保证了整个测试的稳定性。

附图说明

图1是本发明的一种IC成品小批量测试设备的示意图。

图2是本发明的一种IC成品小批量测试设备的内部示意图。

图3是本发明的四轴机械手的示意图。

图4是本发明的第一芯片吸取定位相机和柔性振动盘的示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，本发明的一种IC成品小批量测试设备，包含机架1以及设置在机架1上的柔性振动盘2、第一芯片吸取定位相机3、四轴机械手4、芯片安装定位相机5、芯片测试座6和第二芯片吸取定位相机7，第一芯片吸取定位相机3设置在柔性振动盘2上方采集柔性振动盘2上的芯片正反、位置和方向信息，芯片安装定位相机5设置在柔性振动盘2和芯片测试座6之间用于采集吸取的芯片的安装位置和方向，四轴机械手4端部设置有芯片吸盘用于吸取芯片，第二芯片吸取定位相机7设置在四轴机械手4端部用于精准获取被吸取芯片的位置和方向。

本发明的IC成品小批量测试设备还包含料盒，料盒包含料盒平台8、合格品盒9和不合格品盒10，料盒平台10固定在机架1上侧面上，料盒平台8的上侧面上设置有两个与合格品盒9和不合格品盒10匹配的凹槽，合格品盒8和不合格品盒9分别卡设在料盒平台的两个凹槽内。凹槽的边沿设置有向凹槽内部倾斜的导向面，这样放置合格品盒9和不合格品盒10的时候，只要放置到凹槽位置，盒体会自动沿着导向面滑动到凹槽中心对盒体进行精准的自动定位，从而方便合格品盒9和不合格品盒10的放置。同时为了保证盒体放置后的稳定性，可以将盒体采用磁性金属材料，在料盒平台8的凹槽底部安装磁铁，从而将盒体吸附固定在凹槽内，避免在设备运行过程中盒体发生位移。

如图3所示，四轴机械手4包含底座11、第一旋转马达12、摆臂13、壳体14、第二旋转马达、第三旋转马达和升降杆15，底座11固定在机架1上侧，第一旋转马达12固定在底座11上侧，摆臂13水平设置并且摆臂13的一端设置在第一旋转马达12上由第一旋转马达12驱动，摆臂13的另一端设置在第二旋转马达上由第二旋转马达驱动，第二旋转马达和升降杆15设置在壳体14内，第三旋转马达固定在升降杆15下端由升降杆15驱动沿竖直方向升降，芯片吸嘴设置在第三旋转马达上由第三旋转马达驱动并且吸嘴处设置有压力传感器。通过第一旋转马达12和第二旋转马达构成的两级水平旋转机构从而实现了机械手能够在工作范围内的任意水平位置进行移动。升降杆15可以控制吸嘴上下升降从而完成对芯片的吸取，第三旋转马达则可以控制吸嘴上吸附的芯片的角度和方向，从而便于对芯片的角度和方向进行调节从而实现对芯片的精确定位安装。第二芯片吸取定位相机7固定在壳体14上。

柔性振动盘2包含料斗16和震动盘体17，料斗16倾斜设置并且料斗16下端下料口位于震动盘体17上侧，料斗16的下端下料口设置有自动阀板，通过控制自动阀板的开合从而控制整个柔性振动盘2进行定量的下料。

如图4所示，震动盘体的两侧上方分别设置有一个光源18，光源18固定在光源支架19上，光源支架19套设在水平杆20一端并通过螺栓紧固，水平杆20与竖直杆21上端固定，竖直杆21下端固定在机架1上，水平杆20与竖直杆21支架也采用可调节的套杆结构进行固定，从而方便对光源18的位置进行调节。

第一芯片吸取定位相机3固定在相机固定支架22一端，相机固定支架22另一端套设在竖直调节杆23上端并通过螺栓紧固，水平支架24一端套设在竖直调节杆23下端并通过螺栓紧固，水平支架24另一段套设在竖直支架25上端并通过螺栓紧固，竖直支架25下端固定在机架1上。部件之间通过可调节的套杆结构固定，方便对相机的位置进行调节。

本发明的一种IC成品小批量测试设备还包含计算机26，计算机26固定在机架1外侧，第一芯片吸取定位相机、芯片安装定位相机、和第二芯片吸取定位相机分别与计算机连接将采集的数据上传至计算机，柔性振动盘、四轴机械手和芯片测试座分别与计算机连接由计算机进行控制。

一种IC成品小批量测试设备的测试方法，包含以下步骤：

将需要测试的IC芯片放置在柔性振动盘的料斗中，料斗定量下料至震动盘体中，震动盘体震动将芯片分散，当震动盘体中芯片被全部吸走时，料斗再次下料。

第一芯片吸取定位相机采集震动盘体内芯片的图像信息，识别芯片的正反、粗略位置和方向，然后计算机将可吸取的芯片进行排序并控制四轴机械手按照顺序依次将芯片吸走。芯片为正方形或者矩形片体，计算机对采集到的图片进行二值化处理后，并通过设置合适的灰度阈值只保证最终正面的芯片可以被以区别度最大的在二值图中表示出，然后通过算法识别其中的矩形体，重叠的芯片则无法识别，将识别出来的芯片按顺序标号依次进行吸取。剩余芯片继续在震动盘体内震动分散、翻面，并通过第一芯片吸取定位相机重复识别芯片的正反、粗略位置和方向直至所有芯片均被吸走。

四轴机械手移动到待吸取芯片的上方，第二芯片吸取定位相机采集下方芯片的图像信息，并通过计算机判断芯片的精确位置和方向，通过反馈的精确位置和方向调整四轴机械手的位置对芯片进行精准吸取。由于第一芯片吸取定位相机采集的是整个振动盘内的全部芯片，由于相机镜头实际为圆形镜头，采集的图像的边缘其实是扭曲 ，真实的照片是通过算法将圆形扭曲的图像通过转化为我们看到的矩形图像，肉眼并不能分辨出其中的图像扭曲，但是由于芯片体积很小，在这种精确操作中，处于图像边缘的芯片所表示的位置实际上与实际位置是扭曲偏离了的，就会造成吸取的误差。我们通过第二芯片吸取定位相机进行二次定位，第二相机在对应芯片正上方进行拍摄，避免了图片扭曲影响，从而可以获取芯片的精确位置从而实现芯片的精确吸取。

四轴机械手将吸取芯片移动到芯片安装定位相机的正上方，安装定位相机采集四轴机械手上吸取的芯片的图像信息，并通过计算机识别安装位置和方向，计算得到四轴机械手需要调整的芯片位置补偿值，并控制四轴机械手进行调整。

四轴机械手移动芯片至测试座并将芯片安装至测试座内进行测试，待测试完成后，四轴机械手根据测试结果将芯片移动至相应的料盒进行存储。

本发明的一种IC成品小批量测试设备及其测试方法实现了不同种类的IC成品的全自动测试，降低了测试成本，全程自动操作完成，无需人工参与，节约了人力的同时大大提高了芯片测试的效率；另外本发明采用吸盘吸取芯片，避免了芯片被静电击穿以及引脚弯曲的风险；本发明通过多个相机对芯片的位置和方向进行判定，从而实现了芯片的精准定位，保证了整个测试的稳定性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：包含机架以及设置在机架上的柔性振动盘、第一芯片吸取定位相机、四轴机械手、芯片安装定位相机、芯片测试座和第二芯片吸取定位相机，第一芯片吸取定位相机设置在柔性振动盘上方采集柔性振动盘上的芯片正反、位置和方向信息，芯片安装定位相机设置在柔性振动盘和芯片测试座之间用于采集吸取的芯片的安装位置和方向，四轴机械手端部设置有芯片吸盘用于吸取芯片，第二芯片吸取定位相机设置在四轴机械手端部用于精准获取被吸取芯片的位置和方向。

2.根据权利要求1所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：还包含料盒，料盒包含料盒平台、合格品盒和不合格品盒，料盒平台固定在机架上侧面上，料盒平台的上侧面上设置有两个与合格品盒和不合格品盒匹配的凹槽，合格品盒和不合格品盒分别卡设在料盒平台的两个凹槽内。

3.根据权利要求2所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：所述凹槽的边沿设置有向凹槽内部倾斜的导向面。

4.根据权利要求1所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：所述四轴机械手包含底座、第一旋转马达、摆臂、壳体、第二旋转马达、第三旋转马达和升降杆，底座固定在机架上侧，第一旋转马达固定在底座上侧，摆臂水平设置并且摆臂的一端设置在第一旋转马达上由第一旋转马达驱动，摆臂的另一端设置在第二旋转马达上由第二旋转马达驱动，第二旋转马达和升降杆设置在壳体内，第三旋转马达固定在升降杆下端由升降杆驱动沿竖直方向升降，芯片吸嘴设置在第三旋转马达上由第三旋转马达驱动并且吸嘴处设置有压力传感器。

5.根据权利要求4所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：所述第二芯片吸取定位相机固定在壳体上。

6.根据权利要求1所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：所述柔性振动盘包含料斗和震动盘体，料斗倾斜设置并且料斗下端下料口位于震动盘体上侧，料斗的下端下料口设置有自动阀板。

7.根据权利要求6所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：所述震动盘体的两侧上方分别设置有一个光源，光源固定在光源支架上，光源支架套设在水平杆一端并通过螺栓紧固，水平杆与竖直杆上端固定，竖直杆下端固定在机架上。

8.根据权利要求1所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：所述第一芯片吸取定位相机固定在相机固定支架一端，相机固定支架另一端套设在竖直调节杆上端并通过螺栓紧固，水平支架一端套设在竖直调节杆下端并通过螺栓紧固，水平支架另一段套设在竖直支架上端并通过螺栓紧固，竖直支架下端固定在机架上。

9.根据权利要求1所述的一种IC成品小批量测试设备，其特征在于：还包含计算机，计算机固定在机架外侧，第一芯片吸取定位相机、芯片安装定位相机、和第二芯片吸取定位相机分别与计算机连接将采集的数据上传至计算机，柔性振动盘、四轴机械手和芯片测试座分别与计算机连接由计算机进行控制。

10.一种权利要求1-9任一项所述的IC成品小批量测试设备的测试方法，其特征在于包含以下步骤：

将需要测试的IC芯片放置在柔性振动盘的料斗中，料斗定量下料至震动盘体中，震动盘体震动将芯片分散，当震动盘体中芯片被全部吸走时，料斗再次下料；

第一芯片吸取定位相机采集震动盘体内芯片的图像信息，识别芯片的正反、粗略位置和方向，然后计算机将可吸取的芯片进行排序并控制四轴机械手按照顺序依次将芯片吸走；剩余芯片继续在震动盘体内震动分散、翻面，并通过第一芯片吸取定位相机重复识别芯片的正反、粗略位置和方向直至所有芯片均被吸走；

四轴机械手移动到待吸取芯片的上方，第二芯片吸取定位相机采集下方芯片的图像信息，并通过计算机判断芯片的精确位置和方向，通过反馈的精确位置和方向调整四轴机械手的位置对芯片进行精准吸取；

四轴机械手将吸取芯片移动到芯片安装定位相机的正上方，安装定位相机采集四轴机械手上吸取的芯片的图像信息，并通过计算机识别安装位置和方向，计算得到四轴机械手需要调整的芯片位置补偿值，并控制四轴机械手进行调整；

四轴机械手移动芯片至测试座并将芯片安装至测试座内进行测试，待测试完成后，四轴机械手根据测试结果将芯片移动至相应的料盒进行存储。

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