CN1292092A - Ic处理机的控制方法及使用该方法的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明根据IC和承口的种类合适地控制试验臂的挤压力,运行速度和变位量。为了达到该目的,该方法包括检测载荷,加速度或速度,和IC的压进变位量,以便于将由试验臂(1)的推进杆(8)施加到承口(2)内的IC上的挤压力与由承口(2)和IC(5)的合成弹性常数确定的允许挤压力比较的步骤和根据该比较结果控制试验臂的移动,以便于使挤压力低于允许挤压力的步骤。

Description

IC处理机的控制方法及使用该方法的控制系统

本发明涉及一种对应IC及承口的种类正确地控制试验臂的动作的方法及使用这种方法的控制系统，这种试验臂是在半导体试验机上使用的IC处理机中把IC元件(以下称为IC)挤压在承口上的装置。

目前，IC处理机与半导体试验机组合使用。该IC处理机是这样的一种装置，即，在由IC装载机输送的IC放置在测定部的承口上的状态下用试验臂的推进杆挤压，在IC的导电部，例如导线脚与承口的导电体接触后，由半导体试验机判断IC特性是否优良之后，由卸载机从IC处理机上拿下并容纳。

最近，因为作为检查对象的IC的种类繁多，与之对应地要形成多种承口，而使承口多样化，必须对应于不同种类的IC，改变试验臂的动作特性。因为在半导体试验机中必须在短时间内处理大量的IC，所以也希望IC处理机能够高速处理每个IC，但越是高速化，由推进杆挤压时对IC产生的冲击越大，IC的导线脚和承口导电体的寿命会下降。

作为该解决方法，特开平9-89983号公报揭示了一种处理机，该处理机的构成是将各种IC的正确接触压力预先输入FD(floppy disc)，若操作员指定IC种类，CPU根据来自FD的数据，向控制阀输送信号，调整驱动试验臂的油压缸压力。

另外，特开平10-227834号公报揭示了由脉冲电机驱动处理机时，对应IC的种类可微调正确挤压力，速度，IC压进变位(或称位移)的机构。

但是，对于上述现有的方法，任何一种都必须预先将每种IC的IC处理机用的数据输入计算机内，而且这些数据也是依赖于由IC代表的每根导线脚的脚压，脚数和承口导电体的允许变位量为基础的经验值。

然而，对于实际的IC处理机，因为在IC放置于承口上的状态下，试验臂向承口挤压，所以不能保证由规定的数据所确定的值必然合适。例如，如果为了高速处理IC，而提高试验臂的压下速度，则试验臂接触IC组件时的冲击超过预想值，而且当该冲击力超过IC导线和承口导电体的弹性限度时，有可能损坏IC组件。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够对应于IC及承口的种类，合适地控制试验臂的挤压力，动作速度及变位的IC处理机的控制方法及控制系统。

为了完成上述目的，本发明在IC处理机的承口上挤压IC的导电部的试验臂的控制方法中，首先，由上述试验臂对承口上的IC反复多次挤压，用各传感器检测出其载荷，加速度或速度，以及试验臂的前端接触IC之后到停止的压进变位量，接着，从各检测数据求得IC和承口的合成弹性常数，以试验臂对IC的冲击力低于允许值方式决定试验臂的动作。

本发明的控制系统由载荷传感器，该载荷传感器检测出试验臂对IC的挤压力；加速度传感器，该加速度传感器检测上述试验臂的动作速度或加速度；变位传感器，该变位传感器检测上述试验臂接触IC后至停止前的压进变位量和控制装置构成；该控制装置依据各传感器的数据，求出IC及承口的合成弹性常数，并依据各数据识别作用于IC上的冲击力是否在允许值以下，且试验机的综合动作速度是否是成最快的挤压力，速度及变位。

下面对附图进行简单说明。

图1本发明一个实施例的试验臂控制系统的简要框图。

图2是说明图1实施例的计算机动作的流程图。

图3示出IC被设在试验臂前端上的推进杆挤压在承口上的状态的断面图。

图4示出一例试验对象的立体图。

图5是示出与图4所示的IC配合使用的一例承口的立体图。

图6是示出由推进杆经IC组件把承口的保护板下压，图5示出的承口的导电脚突出状态的立体图。

图1是本发明一实施例的IC处理机中的试验臂控制系统整体构成的方框图。

图1上半部分是由脉冲电机3，驱动电路17，试验臂1，推进杆8，IC5，导电体4及承口2构成的IC检查部的主要部分。在试验臂1的前端上设置了使用应变仪式载荷传感器9和应变仪式加速度传感器10。支承承口2的基盘F4上设置变位传感器11，该变位传感器11使用过电流式非接触变位计。轻质，高刚性的铝制悬臂7作为变位传感器11用的靶6安装在推进杆8上方。

下半部分是收集处理各传感器9-11检测出的电气信号的系统，该系统由放大器12，A／D变换器13，计算机14及D／A变换器16构成。检测出的信号经数字化后进行运算处理，在脉冲电机3的动作需要进行调整时，将控制信号输入驱动电路17。下面，更详细地进行说明。

在图1中，在框架F1上固定了试验臂本体1，该本体1具备脉冲电机3。推进杆8安装在该试验臂本体1的下端，并可作上下移动。在该推进杆8的前端上，形成有吸着孔20，孔20用于以负压吸着IC5。吸着孔20通过形成在推进杆8及试验臂本体1内部的空气孔与压缩机21联通。

因支承板F2连接脉冲电机3，推进杆8经载荷传感器9及框架F3固定在支承板F2上，因此，这些推进杆8，支承板F2、F3通过脉冲电机3一体地上下移动。

推进杆8的下方，设置了承口2，该承口2安装在框架F4上，在该承口2的IC容纳部上设计导电体4，该导电体配置成与IC5的导线等的导电体接触。

在上述框架F2上固定了传感器臂7，该传感器臂7由轻质，高刚性铝等材料形成，在其下端上安装变位传感器用的靶6。该靶6被安装在传感器臂7上面对变位传感器11的位置上，该变位传感器11安装在装载上述承口2的框架F4上。

上述一对框架F2、F3中，于下方框架F3上设置加速度传感器10。

上述试验臂1的构成是在其下端上具有推进杆8，推进杆8以其前端上吸着IC5的状态在脉冲电机3作用下上下移动，另外，试验臂1通过控制脉冲电机3的转数和转动速度，就可调整对IC及承口2的挤压力，动作速度以及IC压进变位量，如后述那样，在与承口2刚要接触前减速，缓解IC和承口2之间的冲击。

上述载荷传感器9是用于检测出对着IC5及承口2的试验臂1，即推进杆8的挤压力，在本实施例中，在框架F2、F3之间安装有应变仪式载荷变换器，即负载感应器。加速度传感器10主要检测试验臂1下降时的加速度或速度变化，使用应变仪式或压电式传感器。也可以使用速度传感器，并由如计算机对其输出进行微分来代替加速度传感器。变位传感器11是检测被推进杆8吸着的IC5与承口2的导电体4接触的状态下与推进杆分离，放置于承口2上后，从推进杆8再次下降即将接触IC前的位置到接触后被压进到停止的变位量D，在本实施例中使用过电流式非接触变位计。

下面，参照图1更详细地说明用于控制这种构成的试验臂1的动作的控制系统构成。

上述脉冲电机3及压缩机20连接驱动电路7，各自的转动速度和转数等受到控制。

另一方面，载荷传感器9，加速度传感器10及变位传感器11各自的输出端子连接放大器12，被输入的模拟感应信号被放大后，由A／D变换器13变换成数字信号。该数字信号被供给到计算机14的CPU18。该计算机14控制包含与该CPU18连接的运算电路15及存储器M的系统整体的动作。存储器M包含存储CPU18的操作程序的ROM及临时存储运算电路15运算所用的数据的RAM等。

运算电路15的输出数据经D／A变换器16变换成模拟信号，作为驱动信号供给驱动电路17，该驱动电路17驱动脉冲电机3及压缩机21。

上述系统构成是放大器12将来自各传感器9-11的模拟微弱电信号放大并输出，A／D变换器13将放大后的模拟信号数字化并输送到计算机14。计算机14的CPU18根据设定程序由运算电路15运算处理检测数据和存储器M内的存储数据，发出试验臂1对应于IC和承口2的种类最合适的动作的指令，操作员能够对逐个画面进行监视。

下面，参照图3至图6，说明IC5在押到承口2的导电体4上受推进杆8挤压的状态以及IC5及承口2的构成。

在图3中，承口2的基座2a装载在框架F4上。如图5，图6所示，多个导电脚2b直立在基座2a上，导电脚2b的前端被插入保护板2c上形成的多个通孔2d中。

保护板2c受到插在其四个角上的通孔内的4根保护柱2e及绕在该保护柱2e周围的螺施弹簧2f保持，可在基座2a上作上下移动。该螺旋弹簧2f应该这样来设定，通常时如图5所示，在导电脚2b不从保护板2c的表面突出的状态下，具有托住保护板2c的弹力。

推进杆8的前端吸着来自图中未示出的IC装载机的IC5，然后放置到承口2上，在下一步，由推进杆8紧压承口2上的IC5时，保护板2c顶着螺旋弹簧2f的弹力下降，如图6所示，导电脚2b就会从保护板2c的表面突出。图3示出推进杆8的前端吸着的IC5与保护板2c正好接触的状态。

在承口2装载于框架F4上的状态下，该承口2由盖23、24固定并受到保护。

IC5成为例如如图4所示那样各自的多个导线脚5b从平板状的IC组件5a的4个侧面突出的形状。

作为确立IC导电体和承口侧的导电体的电接触的方法，除图4所示的方法之外，可以采用IC的导线脚和承口的弹性导电体相互以弹性力接触的弹导电体方式，或者，由形成在IC的一个表面上的多个工作球(handball)构成的导电体和埋入橡胶承口内的导电粒子构成的导电体相互接触的导电橡胶方式等各种方法。

在本实施例中，虽然说明了IC5被试验臂1侧的推进杆8吸着的方式，但也可以采用从IC装载机直接将IC5放置到承口2上，再用推进杆挤压IC的方式。

这里，说明如上构成的IC处理机的动作。

首先，由CPU18利用来自各传感器9-11的数据，按如下方式决定试验臂1的合适挤压力，冲击力，动作速度和压进变形量。

挤压力

如果设定IC导线5b的弹性常数为K1，代表承口2的螺旋弹簧2f的弹性常数为K2，则IC5和承口2两者之和的合成常数K由下列公式

K=K(K1+K2)／K1·K2求得。K的值是由挤压载荷P和变位量δ的比得到，即

K=P／δ

其中，P是在推进杆8接触IC5的状态下由载荷传感器9测定的挤压载荷，δ是在推进杆8接触IC5之后，IC5在承口2内下降规定距离时的由变位传感器11测出的IC5的压进变位量。此时，推进杆8的压进变位量δ是从IC5接触保护板2c时的推进杆8的加速度变化从零变化到负的规定值时刻的推进杆8的位置到推进杆8下降由IC5预先决定的规定距离的位置的距离，或者，到挤压载荷P超过规定值时，推进杆8由计算机14控制而停止前的距离，是IC5的导线脚5b受承口2的导电脚2d挤压时的收缩量δ1和支承承口2的主要构成导电体4的保护板2c的螺旋弹簧2f的变位量δ2的和(δ=δ1+δ2)。δ1，δ2的大小由各自的弹性常数决定。

冲击力

在IC5与作为导电体4的保护板2c接触时产生的冲击根据即将接触前和刚接触后的时间Δt时的推进杆8下降速度的变化量(ΔV=V1-V0)求得。这里，冲击力F由

F=m．(ΔV／Δt)公式求出。然而，从上式可知，接触前的推进杆8的下降速度V0相对于试验臂1的动作速度被充分地减速，而且，如果在被推进杆8的前端吸着的IC5与承口2的保护板2c接触的前后，保持一定速度，接触时的冲击力成为极小或0。这里，ΔV／Δt是加速度，可用加速度传感器10检测出。

另一方面，因IC5和承口的保护板2c接触而产生的反作用力等于由推进杆8施加到IC5上的挤压力P。该挤压力P可由设置在推进杆8上方的载荷传感器9(负载感应器)检测出。如果把试验臂1前端的推进杆8的质量定为m，则冲击力F是m和加速度的积，并可从上式求得。实际上，该质量m不仅包含推进杆8，还包括与该推进杆8结合的，由脉冲电机3驱动的全部部件，例如，框架F2、F3，传感器9、10，及传感器臂7等的全部质量。

动作速度

任意时刻t时的试验臂1的推进杆8的动作速度V(t)利用传感器11检测出的变位数据D(t)或由传感器10检测出的加速度数据A(t)，如下求得。

V(t)={D(t)-D(t-Δt}／Δt

V(t)=V(t-Δt)+A(t)／t

压进变位量

压进变位量δ(t)能够根据由变位传感器11测得的数据D(t)按下式求得。

δ(t)=D(t)-D(t-Δt)

另一方面，预定下一次的数据输入计算机14的存储器M内。

(1)试验臂1(推进杆8)的动作速度V。该速度根据脉冲电机3的驱动转数及转动速度来求得。

(2)试验臂1的制动位置HB和停止位置HS(参照图1)。

(3)制动后的推进杆8的下降速度V0。该下降速度也根据脉冲电机3的驱动转数及转动速度求出。

(4)允许压进变位量δa(IC5被推进杆8压到承口2的保护板2C上之后，到推进杆8停止前的变位量)。

(5)允许挤压力Pa(由推进杆8的压进变位量δ和合成弹性常数K决定)。

下面，根据图2的流程说明CPU18对数据处理的过程及运算过程。

首先，试验臂1的推进杆8将IC5挤压到承口2的导电体4即保护板2c上，挤压多次，测量载荷P和变位D，根据前式计算出IC5和承口2的合成弹性常数K(步骤S0)。此时的挤压力设定在由IC5和承口2所代表的范围内，通过多次挤压，将其结果平均，就可减少误差，得到正确的数据。

在接着的步骤S1，将试验臂1的动作速度V，试验臂1的制动位置HB及停止位置HS，制动后的下降速度V0，允许压进变位量δa，以及允许挤压力Pa与在步骤S0中求得的合成弹性常数K一起，作为初始条件存储在存储器M内。

这里，按需要，在步骤S21中，对由驱动电路17驱动的脉冲电机3进行调整。

按这样作好了起动的准备工作后，在步骤S22中，由操作员按压起动开关，开始控制动作，脉冲电机3高速转动，试验臂1的推进杆8从其初期位置开始急速下降。CPU18以从驱动电路17输出的脉冲数来监视该脉冲电机的转数，当该脉冲数达到与试验臂1的制动数量相当时，将指令输送给驱动电路17，对脉冲电机3采取制动措施。

在该阶段，最初于步骤S23，CPU18获取来自各传感器9-11的输入数据。其结果，在步骤S3，S4，S5中，将各时刻t的载荷数据P(t)，加速度数据A(t)，变位数据D(t)被存储在储存器M内。

然后，利用于步骤S4中获取的加速度数据A(t)，在步骤S7中求出推进杆8的下降速度V1(t)，同时，利用于步骤S5中获取的变位数据D(t)，于步骤S8中求出推进杆8的下降速度V2。

于步骤S9中确认这些速度V1(t)、V2(t)是否相等，如果在允许误差范围内，然后，将其中的一个速度数据，例如V2(t)在下一步骤S10中与设定的制动后的下降速度V0比较。如果两者的差在正常范围内，则进行下一步动作。

当测出的速度比初期设定值V0大时，于步骤S11中设定制动位置HB的变更，从步骤S24跳到步骤S2把制动位置HB变更到例如更接近于承口2的位置。

在该制动位置HB变更后，于步骤S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10再次获取数据，对速度进行比较。

另一方面，与之平行地，于步骤S25中由载荷传感器9直接求出IC5和承口2的接触压力(冲击力)，并作为P1(t)，同时，于步骤S6中，根据推进杆8的质量m和加速度A(t)算出一个值作为P2(t)，于步骤S12中对两者比较。即使两者一致，也多少有些不同，并于步骤S13中比较该载荷，例如P1和存储器M内的允许挤压力Pa。

其结果，如果P(t)≤Pa，即冲击力在允许值内，则进入下一步动作，如果P(t)大于Pa，则于步骤S14减少脉冲电机3的转转数或转速，再返回步骤S24。

另外，于步骤S5得到的变位数据D(t)在步骤S15中，作为IC5相对于承口2的压进变位数据D(t)与存储器M内的允许值δa比较，数据D(t)超过δa值时，在步骤S16中，设定试验臂1的推进杆8的停止位置的变更，从步骤S24返回到步骤S2，进行该停止位置HS的变更。该数据HS的变更也可以改变试验臂1的推进杆8的冲程，即脉冲电机3从开始到停止的总转数的设定。

因为操作员能够通过例如与CPU18连接的监视器30确认步骤S10中的推进杆8的动作速度是否良好和步骤S13、S15中的动作状态，所以如果最初的设定值合适，就继续保持这样使用，如果不合适，则加以修正。在满足步骤S13、S15的条件范围内，通过增大试验臂1的动作速度V，就能够加大试验臂1对IC5的处理能力，因为被试验臂1前端的推进杆8吸着的IC5与承口2接触后，即将进一步下降之前减速到V0，则即使动作速度V稍有增加，也能够有效地抑制冲击。

如上所述，通过把本发明的控制方法及计测控制系统组装到IC处理机上，相对于不同种类的IC和承口，在短时间内，可使试验臂1合适地动作。

根据本发明的IC的控制方法及利用方法的控制系统是为了在IC元件试验时，使设计在IC元件表面上的导电体和半导体检查装置的作为检查探针的导电体良好接触使用，本发明能够迅速、正确地进行这种操作，因此，能够迅速正确地对大量IC元件在出厂时进行检查。

Claims (10)

1．一种试验臂的控制方法，是挤压被输送到IC处理机的承口内的IC，其特征在于：

由上述试验臂对承口上的IC反复挤压多次，用各传感器检测其载荷，加速度或速度，及IC的压进变位量；

根据各检测出的数据，预先求出IC及承口的合成弹性常数；并且利用所求出的合成弹性常数，控制试验臂的动作，使得试验臂对IC的冲击力为允许值以下。

2．一种IC处理机的控制方法，其特征在于该方法具有将放置在承口上的IC被试验臂的推进杆挤压时的挤压力与预先设定的允许挤压力比较的步骤和根据该比较结果，控制试验臂的动作，以便确保低于上述允许挤压力。

3．根据权利要求2所述的IC处理机的控制方法，其特征在于具有根据承口和IC的合成弹性常数预先求出上述预先设定的允许挤压力的步骤。

4．根据权利要求2所述的IC处理机的控制方法，其特征在于包含在上述推进杆接触上述承口上的IC前后控制上述推进杆使其动作速度保持一定的步骤。

5．根据权利要求3所述的IC处理机的控制方法，其特征在于根据上述承口和IC的合成弹性常数求出允许挤压力的步骤包含对利用上述推进杆反复挤压上述承口上的IC多次后得到的合成弹性常数求出平均值的步骤。

6．一种试验臂的测试控制系统，该系统具有检测试验臂对IC的挤压力的载荷传感器；

检测上述试验臂的动作速度或加速度的加速度传感器；

检测上述试验臂与IC接触后至停止前的压进变位量的变位传感器；和

根据来自各传感器的数据，求出IC及承口的合成弹性常数的同时，根据各数据，控制试验臂的驱动，以使作用于IC上的冲击力在允许值以下，且试验臂的动作为最快速的挤压力，速度及变位。

7．根据权利要求6所述的测试控制系统，其特征在于上述控制装置具有存储器，该存储器预先存储作为初期条件的试验臂的动作速度，试验臂的制动位置及停止位置，制动后的试验臂的动作速度，允许压进变位量和允许挤压力。

8．根据权利要求6所述的测试控制系统，其特征在于由上述控制装置根据IC的压进变位量和上述合成弹性常数求得上述允许值。

9．根据权利要求8所述的测试控制系统，其特征在于包含使上述试验臂以高速移动到上述制动位置，并从上述制动位置以规定的低速移动上述试验臂。

10．根据权利要求6所述的测试控制系统，其特征在于还具有显示由上述控制装置的控制内容的监视器。

11．根据权利要求7所述的测试控制系统，其特征在于具有把上述设定的初期条件与来自上述各传感器的测定数据比较的装置和根据比较结果，在上述测定值与初期条件不同时修正上述初期条件的装置。

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