CN1198534A - 用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置,其包括用于从一用户托盘上拾起各半导体装置的真空吸取装置,一个用于使各真空吸取装置向上和向下运动的缸,及一个用于对已从各真空吸取装置中脱离出的各半导体装置进行定位的定准器。各半导体装置的定位操作是在取放装置将各半导体装置从用户托盘传送到测试托盘上时完成的。

Description

用于测试半导体装置 的机械手系统的 取放装置

本发明涉及用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置，更具体地说，涉及一种传送许多从一用户托盘上拾起并传送到一测试托盘上的半导体装置的取放装置。

在电子工业中，总是不断地要求生产诸如集成电路或半导体晶片之类的成本低且尺寸小的电子装置。增加这种电子装置的产量，即减少其单位成本的方法之一是借助于同时测试许多这种装置而增加这些电子装置的测试速度。

为了测试这样的半导体装置，要用一机械手系统。当这些半导体装置在一用于测试半导体装置的机械手系统中进行测试时，一个装纳许多半导体装置的托盘被用作一单元进行传送。此处，用户用于输入和输出该半导体装置的托盘称之为用户托盘，而用于机械手系统中的标准托盘称之为测试托盘。为了便于供给和输出这些被测试的半导体装置，该半导体装置需要从该用户托盘传送到该测试托盘或从该测试托盘传送到该用户托盘。

图1表示由美国专利No.5307011公开的机械手系统执行的测试过程。

含有被测试的半导体装置的用户托盘装载于一料盒上，并且该料盒由一升降机进行升降。一负载捕捉器抓住该升起的料盒中的用户托盘，并将该托盘装载于一缓冲器上。该用户托盘从该缓冲器被传送到一负载台上，并且一负载取放装置拾起该用户托盘中的半导体装置。

该负荷取放装置将这些半导体装置供给一定准器，然后，该定准器进行为了测试半导体装置而需要的定准操作。已由该定准器进行定准操作的半导体装置由该负载取放装置再一次拾起，然后将其放置于该测试托盘上。该测试托盘被传送入一饱和测试室，并且在该半导体装置穿过该饱和测试室的同时由测试头对其进行测试。

含有测试过的半导体装置的测试托盘在穿过一非饱和测试室的同时受环境条件作用，然后这些在该测试托盘上的半导体装置由一卸载取放装置拾起。该卸载取放装置将这些位于用户托盘中的半导体装置装载于一已卸载的台上，然后将该用户托盘根据测试结果分类并堆积于一分类料盒上。按这一过程，可对这些半导体装置进行测试并根据测试结果进行分类。

然而，这种常规的机械手系统存在这样的问题：即在用于装载的取放装置将半导体装置传送到测试托盘上之前，由于需要由独立的对准器进行对准操作，测试这些半导体装置需要消耗许多时间。

更详细地，该用于装载的取放装置执行一组操作，例如拾起半导体装置，将这些半导体装置定位于该对准器上以使该半导体装置相对该测试托盘精确地定位，并使这些半导体装置确切地定位于该测试托盘上。因此消耗了大量的时间。

为了克服现有技术中的上述问题提出了本发明，因此本发明的目的是提供一种用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置，当将许多半导体装置从一用户托盘传送至测试托盘时，该取放装置可减少由执行定准操而消耗的时间。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置，该取放装置包括：一个装于一支承架中的操作板；一个用于使该操作板升降的升/降缸；一组连接到该操作板上从而根据该操作板的升降进行升降的缸；及一组连接到各缸上的真空吸取装置由该真空吸取装置的各缸驱动进行升降。这些真空吸取装置设置得用于从一用户托盘上拾取各半导体装置。为了使这些由这些真空吸取装置拾起的半导体装置进行精确定位，一布置装置对这些真空吸取装置进行布置。一定位装置接纳从这些真空吸取装置中分离出的各半导体装置并使其定位。

该布置装置最好包括一个该真空吸取装置与其相连的伸展件，该伸展件可沿纵向伸展并缩回以便改变各真空吸取装置之间的距离；及一个用于使该伸展件伸缩的伸缩缸。

该伸展件最好包括一组彼此间以Z字形相互铰接的连杆，从而使各连杆间可绕枢轴相对转动。

优选的是该定位装置包括一对可滑动安装于该支架中的操作件。每个操作件带有一凸轮随动件。一弹簧使这些操作件相互受压。一凸轮件设置于这些操作件之间，该凸轮件具有该凸轮随动件与其接触的凸轮面。一定位缸设置得借助于驱动该凸轮件而使该操作件运动。一对杆件连接到这些操作件上。这些杆件根据这些操作件的运动而彼此靠近并离开。这些杆件形成得带有多个用于接纳当这些杆件相互接近时从这些真空吸取装置中分离出的半导体装置并对其进行定位的凹腔。

从下面参照各附图的说明中可更好地理解本发明，并且本发明的各个目的及优点也将被更完全地理解，其中：

图1是一个表示由一常规的机械手系统执行半导体装置的测试过程的示意图；

图2是本发明的机械手系统的取放装置的透视图；

图3是图2的前视图；

图4和5是该取放装置的伸展件的平面图，该两图分别表示该伸展件的伸展及收缩状态；及

图6是图2所示取放装置中定准器的放大透视图，图中表示一半导体装置设置于该定准器上。

下面将参照各附图详细说明本发明。

图2是本发明的机械手系统的取放装置的透视图，而图3是图2的前视图。

本发明的用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置100可沿X坐标(水平)和Y坐标(垂直)运动。用于使该装置100沿X坐标运动的X坐标驱动系统(Y坐标驱动系统在图中未示出)包括一个装在X坐标支承杆101上的导轨102，及一个沿该导轨102运动的导向块103。该导向块103由X坐标驱动电机驱动，该电机由一连接件106及图中未示出的正时皮带连接到其上。该X坐标支承杆101连接Y坐标驱动系统上，所以它可沿Y坐标运动。因此该取放装置100可沿X坐标和Y坐标两者运动。

一支架件104固定在连接件106的下侧，并且一升/降缸107(后文称为第一缸)装在该连接件106的前侧。一对侧壁件105设置在该支架件104的两侧端部处。一槽115形成于该支承件104的区域内，该第一缸107的活塞杆107a穿过该槽。

一托架116连接到该第一缸107的活塞杆107a的较下端上。托架116可沿活塞杆107a滑动。一个用于朝活塞杆107a的较下端弹性地偏压该托架116的缓冲弹簧113装在该活塞杆107a上。该缓冲弹簧113吸收由该第一缸107的升降操作而产生的冲击。

一对连杆117从该托架116底部向下延伸。该托架116由该连杆117与一操作板114相连。因此，该操作板114由该第一缸107进行升降。侧壁件105给该操作板114的升降运动导向。

一个带有一导轨127a的导向杆127设置于该操作板114下方并相距该操作板以一预定的固定距离设置。该操作板114和导杆127相互固定。因此，当该操作板114由该第一缸107降下时，该导杆127与该操作板114也一起下降。

一较下的板108安装在该取放装置100的较下部分，并且一组定位销130装在该较下板108上。这些定位销130在该较下板108下降时与该机械手系统的机体接触。当这些定位销130与该机械手系统的机体接触时，该操作板114的下降操作停止。然后，该取放装置100停止于为了从处于该取放装置下方的用户托盘110中拾起这些半导体装置所要求的位置处。

在形成于该导杆127上的导轨127a上安装一组能沿导轨127a的纵向运动的支承件118。一组真空吸取装置升/降缸112(下文称之为第二缸)装在支承件118上。因此，当导杆127根据该操作板114的升降而升降时，装在该支承件118上的第二缸112进行升降运动。

一托架118a连接到每个第二缸112的活塞杆112a上，并且一真空吸取装置111固定在该托架118a上。托架118a可沿活塞杆112a滑动。一用于朝活塞杆112a的较下端弹性地偏压托架118a的缓冲弹簧112b安装在活塞杆112a上。缓冲弹簧112b吸收在第二缸112的升降操作中影响真空吸取装置的振动。该第二缸112借助于使该托架118a升降而使该真空吸取装置111产生升降。当这些真空吸取装置111由该第二缸112驱动下降时，它们拾起这些在用户托盘110上的半导体装置。

如图4和5所示，各支承件118以交替的方式设置于该取放装置100的前部和后部。如图3所示，每个支承件118的上部连接到一伸展件121上。该伸展件121设置于该操作板114和导向杆127之间。

该伸展件121由一组连杆119组成。这些连杆119由各连接销120以Z字形相互连接起来使它们彼此间可绕枢轴旋转，并且各连接杆119的中部相互之间组装起来以便可绕枢轴旋转。该伸展件121具有这种结构后就可沿其纵向伸展并缩回，该伸展件121可由伸展/缩回缸122(下面称为第三缸)驱动在其长度方向上伸展或缩回。

下面将参照各附图更详细地说明这一伸展件121的伸展及缩回机构。一连接片124装在该第三缸122的活塞杆122a的端部处，并且该连接片124连接到一销123上，该销123穿过一个形成于该操作板114中的长孔125设置于该伸展件121的中部。

该支承件118分别连接到各连杆119的交叉点上。这些支承件118由各张紧弹簧126相互连接，从而可防止该伸展件121的不受控制的运动。

该伸展件121连接到一对装纳于在该操作板114的较下中部形成的导向凹腔128中的辊子129上。当该伸展件121伸展并缩回时，各辊子129因各连杆119的转动或者相互接近或者相互离开，并且各辊子129的运动由该导向凹腔128导向。因此可有效地给该伸展件121的伸展和缩回运动导向。

当第三缸122的活塞杆122a前进时，如图4所示，该伸展件121伸展。然后这些支承件118和固定在该支承件118上的第二缸112沿导杆127伸展，所以它们之间的距离增加，并且随各第二缸112的伸展，这些真空吸取装置111之间的距离增加。

当第三缸112的活塞杆122a从这些支承件118的伸展状态缩回时，如图5所示该伸展件121缩回。然后各支承件118沿导杆127运动使它们之间的距离减小，因此各真空吸取装置之间的距离变窄。

本发明的用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置配设有一个用于对拾起的各半导体装置在从用户托盘传送到测试托盘上的同时进行定位的装置。

如图中所示，这样的定位装置包括一对操作件133，定位缸136，凸轮件134及一定准器138。

各操作件133装在支承板131上，可沿着在该支承板131上形成的导轨140滑动。每个操作件133具有一凸轮随动件132。各操作件133接受一弹簧141的弹性力，所以它们相互彼此间受偏压力作用。

该定位缸136固定在该支承板131上。该定位缸136的活塞杆136a用一连接件150连接到该凸轮件134上。因此，当定位缸136工作时，该凸轮件134向上和向下运动。

该凸轮件134具有一个与装在该操作件133上的凸轮随动件132接触的凸轮面135。当该凸轮件134朝上和朝下运动时，该操作件133水平运动。

定准器138连接到该操作件133的较下部分上。一凹腔139形成于该支承件131和较下板108之间，并且当该操作件133水平运动时该定准器138在该凹腔139中作水平运动。

如图6所示，定准器138由一对形成有若干定位凹腔137的杆件138a和138b构成，其中该定位凹腔137形成于相应于由伸展件121伸开的真空吸取装置111的位置的位置。该定位凹腔137具有以一预定角度倾斜的斜面142。该半导体装置109可由该斜面142平顺地装纳于该定位凹腔137中。

该凸轮件134的凸轮面135之上部具有一狭窄部分而其下部具有一较宽的部分，其中该上部的宽度为当杆件138a和138b相互接近时可将该半导体装置109配合地装纳于该定位凹腔137中。

当凸轮件134由该定位缸136的工作带动向上和向下运动时，这些操作件133由凸轮随动件132和弹簧141的作用而往复运动以致使其相互接近或相互离开。连接到各操作件133上的杆件138a和138b相互靠近至适合于使该半导体装置109定位的程度，或相互离开至可使该半导体装置109通过的程度。

下面将说明具有这种结构的本发明的用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置的工作情况。

首先，为了拾起各半导体装置109，该取放装置100控制该第一缸107使该操作板114降低；然后该导杆127和较下板108与其一起下降；该支承件118和固定在该支承件118处的第二缸112也与其一道下降。当该操作板114的下降受到该定位销130阻止时，该第一缸107停止工作。

在这种状况，该伸展件121处于缩回状态，所以各真空吸取装置111之间的距离与用户托盘110上的各半导体装置109之间的距离一致。在这种状态，各第二缸112工作，从而使各真空吸取装置111下降到各半导体装置109上。

当各真空吸取装置111直接下降到各半导体装置109上时，各真空吸取装置111拾起放在用户托盘110上的半导体装置109。然后该第二缸112使已经拾起半导体装置109的真空吸取装置111上升。然后，该第一缸107升起操作板114使第二缸112上升。

根据这一过程，当各半导体装置109已由真空吸取装置111拾取并提升到一预定位置时，该取放装置100就沿Y坐标运动到测试托盘。当该装置100朝测试托盘运动的同时，该第三缸122使该伸展件121伸展，从而使这些连接到该伸展件121上的支承件118伸展。因此，各真空吸取装置111运动，所以各真空吸取装置彼此间的距离增加，并且将由各真空装置111拾起的各半导体装置109安置好，以致其位置与形成于该定准器138上的定位凹腔137的位置重合。然后定位缸136工作使凸轮件134向下运动。当该凸轮件134向下运动时，因弹簧141的作用各操作件133相互靠近，因而该定准器138的各杆件138a和138b相互靠近。

当各杆件138a和138b相互靠近时，各真空吸取装置111停止吸取工作并同时排出空气，因此各半导体装置109沿着各斜面142掉入各定位凹腔137中。按这一过程对在测试托盘中被测试的半导体装置109进行定位操作。

当该取放装置100的定位操作完成后，各真空吸取装置111靠第二缸112的操作再次下降。各真空吸取装置111借助于其真空吸力作用又将该定准器138中的各半导体装置109吸起。当各真空吸取装置111已拾起各半导体装置109时，各真空吸取装置111由各第二缸112作用再次升起，当该取放装置100移动到测试托盘上方的预定位置时，第二缸112使各真空吸取装置111下降到测试托盘上，并且将各半导体装置109放置于该测试托盘上。

按本发明，由于定位操作是在该取放装置将各半导体装置从用户托盘传送到测试托盘上的同时完成的，因此减少了大约20％的行程时间。

尽管已对本发明的优选实施例进行了详细说明并且在图中示出了，但应清楚地看到该实施例及各附图只是为了解释本发明，并不能限制本发明，因此本发明的实质及范围只由所附的权利要求书中的各权利要求限定。

Claims (6)

1.一种用于测试半导体装置的机械手系统的取放装置，所述取放装置包括：

一支承架；

一个装在所述支承架上的操作板；

一个用于使所述操作板升降的升降缸；

一组连接到所述操作板上并根据所述操作板的升降而升降的缸；

一组连接到各缸上从而随其升降的真空吸取装置，所述真空吸取装置用于从一用户托盘上拾起各半导体装置；

用于使所述真空吸取装置在各半导体装置由所述真空吸取装置拾起之后运动到一预定关系的布置装置；及

当所述半导体装置从所述真空吸取装置上脱离时用于接纳这些半导体装置并对其进行定位的定位装置。

2.如权利要求1所述的机械手系统的取放装置，其特征在于：所述布置装置包括：

一个与所述真空吸取装置相连的伸展件，所述伸展件沿一纵向伸展并缩回，以便改变所述真空吸取装置之间的距离；及

一个用于使所述伸展件伸缩的伸缩缸。

3.如权利要求2所述的机械手系统的取放装置，其特征在于：所述伸展件包括一组相互间按Z字形并可绕枢轴转动地连接的连杆，从而各连杆相互间可绕枢轴相对转动。

4.如权利要求3所述的机械手系统的取放装置，其特征在于：所述伸展件装载有一个装纳于一形成于所述操作板中的凹腔中的辊子，所述凹腔在该伸展件伸展和缩回时给所述辊子和所述连杆的运动导向。

5.如权利要求1所述的机械手系统的取放装置，其特征在于：所述定位装置包括：

一对可滑动地装在所述支承架上的操作件，每个所述操作件带有一凸轮随动件；

一个用于使所述各操作件彼此相互偏压的弹簧；

一个设置于所述各操作件之间的凸轮件，所述凸轮件具有一与所述凸轮随动件接触的凸轮面；

一个连接到所述凸轮件上用于在所述凸轮件的驱动作用下使所述各操作件运动的定位缸；

一对分别连接到所述操作件上的杆件，所述各杆件根据所述各操作件的运动彼此靠近和离开，其中所述各杆件形成得带有用于给当所述各杆件相互接近时从所述各真空吸取装置上脱离出来的所述各半导体装置定位的定位凹腔。

6.如权利要求5所述的机械手系统的取放装置，其特征在于，每个所述凹腔的上部包括一个用于将所述各半导体装置导向进入所述定位凹腔中的斜面。

Images