CN1625693A - 集成电路传送装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种集成电路传送装置，其能防止在处理集成电路封装件期间产生破裂。当手部3接触容纳在托盘件5上的集成电路封装件4时，测压元件6接触基部10的底面，关于手部3的下压量和下压速度的参考值在设定部分中设定，以便不会由于手部3和集成电路封装件4之间接触时的瞬间载荷而在集成电路封装件4中引起破裂。在传送操作中，当检测到手部3和集成电路封装件4之间的接触时，控制部分20控制手部驱动机构22的伺服马达，以便手部3根据在设定部分中设定的参考值运行。

Description

集成电路传送装置

技术领域

本发明一般涉及一种IC(集成电路)传送装置，其传送集成电路封装件，例如QFP(四边扁平封装件)、BGA(球栅阵列封装件)、CSP(芯片级封装件)和晶片级CSP。

背景技术

在电特性测试器、可见检查机器、老化测试器(burn-in tester)等中，集成电路传送装置用作处理器，用来捡取目标集成电路封装件并将其放置在适当位置或置换集成电路封装件。

如图1所示，在被放到测试器中之前，集成电路封装件4容纳于托盘件5中，集成电路传送装置朝着集成电路封装件4向下移动手部3以捡起容纳于托盘件5中的集成电路封装件4，然后将该集成电路封装件4传送到预定位置，接着将其放置在测试器中。向上或向下移动手部3的驱动装置设有集成电路输送装置，例如，提供一个驱动机构，譬如用来转动滚珠丝杠的伺服马达，以垂直升高或下降手部3，在手部3接触集成电路封装件4之后，手部3的底面(即，接触集成电路封装件4的表面)进一步降低一个预定量，以便将压力施加到集成电路封装件4上，从而夹住集成电路封装件4。

设定集成电路传送装置的典型过程如下。作为第一步，在集成电路封装件4处于托盘件5上的情况下，手部3的高度(行程)被适当地调节以便手部3能夹住集成电路封装件4。这时，经常采用根据以前传送的厚型QFP或BGA(大约3mm厚)的设定而调节的高度。对于厚型QFP或BGA，手部3在接触集成电路封装件4的顶面后进一步降低，直到手部3的底面高度大约低于集成电路封装件4的顶面2mm，以便确保夹紧操作，手部3在接触集成电路封装件4后的这个降低被称为“下压”。不充分的夹紧操作使得集成电路封装件在传送过程中从手部3落下。为此，需要执行“下压”操作。

只要集成电路传送装置能没有问题地传送集成电路封装件，例如不出现夹紧错误、使装置停止的错误、集成电路封装件的端子变形和集成电路封装件的外部形状的变形等问题，集成电路传送装置就被认为是具备传送集成电路封装件的能力的装置。

当手部3下降以捡取集成电路封装件时，手部3的下降速度是一个重要的因素，工作效率取决于该因素。关于下降速度，已经研制了大量的集成电路传送装置以改善传送速度，满足厚型QFP或BGA时代的需要。新近样式的集成电路传送装置能使集成电路封装件改变的分度时间(即集成电路封装件的每次传送之间的间隔)小于1秒。因为手部3的下降速度的减小导致工作效率的降低，所以通常采用厂商建议的下降速度。

当手部3朝着集成电路封装件4的顶面向下移动和接着在手部3接触顶面之后进一步向下移动一个预定距离时，由于几个因素，例如手部3的重量、手部3的形状、它们之间的接触面积和手部3的速度，所以集成电路封装件4上的冲击显著。手部3施加在集成电路封装件4上的载荷能分成两类载荷，即，当手部3接触集成电路封装件4时产生的冲击载荷和手部3在接触集成电路封装件4之后下压时产生的静载荷，这两类载荷的联合称为瞬间载荷。

以前，瞬间载荷没有受到控制，然而，在巨大的瞬间载荷的情况下，如果在使用集成电路传送装置中不考虑瞬间载荷，则会发生重大的质量问题，例如集成电路封装件内部的芯片中的破裂(此后称为芯片破裂)和可从集成电路封装件的外部看见的破裂。在薄型集成电路封装件的情况下(厚度小于1mm)，这些问题更可能发生。

保持质量意味着使集成电路封装件没有任何芯片破裂，然而，集成电路封装件内部的芯片破裂不能可视地检查或可视地检测到。

由于通过电特性测试，破裂依据它们的位置显现为各种形式的缺陷，破裂能被检测到。然而，芯片破裂包括不能在视觉上检测到的微小破裂。不幸地，存在这样的情况，其中即使通过电特性测试，具有微小破裂的集成电路封装件也被认为满足通过标准。因而，一个人不能自信地说通过电特性测试，所有具有芯片破裂的集成电路封装件都被作为次品除去。

顺便提及，除非通过用声音扫描层析X射线摄影机(Scanning AcousticTomograph，SAT)对每个集成电路封装件进行单独的观察，否则由电特性测试过程产生的芯片破裂在现有的和随后的处理(即，老化处理或视觉检查处理)中不能被检测到。然而，仅仅在集成电路封装件的研制之初将SAT用作检查集成电路封装件内部是否有脱落物的检定试验(certificate test)，因此SAT不能在批量生产阶段使用。因而，存在这种情况，其中集成电路封装件内部的破裂或微小破裂在出货时被忽略并导致以后的问题。

发明内容

本发明的一般目标是提供一种集成电路传送装置，其能避免在集成电路封装件的处理期间产生集成电路封装件中的破裂。

本发明的另一个目标是提供一种控制这种集成电路传送装置的方法。

为了实现目标，根据本发明的一个方面，集成电路传送装置包括：手部，用来将集成电路封装件夹在托盘件上；手部驱动机构，用来朝着集成电路封装件向下移动所述手部；控制部分，用来控制所述手部驱动机构；测压元件(load cell)，将其布置成当所述手部接触集成电路封装件时该测压元件接触与手部结合的部件，并测量被手部的下降操作施加到其上的载荷；和，设定部分，用来设定关于所述手部的下降操作的参考值，其中所述控制部分构造成，在监测所述测压元件的输出时，基于所述参考值控制手部驱动机构。

根据该布置，通过监测测压元件产生的峰值，可以控制当手部接触集成电路封装件时管理由于冲击而瞬间施加到集成电路封装件上的瞬间载荷。此外，通过在连续地监测瞬间载荷时基于参考值控制手部驱动机构，可以传送集成电路封装件且不产生芯片破裂。因此，诊断由芯片破裂引起的集成电路封装件的低生产率所需的时间得到节省，并保证集成电路封装件在出货后的高质量。

优选地，参考值包括在所述手部接触集成电路封装件时，所述手部的下降速度。根据该布置，可以控制由于冲击而瞬间施加到集成电路封装件上的瞬间载荷的大小。

参考值不仅可以包括下降速度，还可以包括手部在接触集成电路封装件之后的下压量和下压速度。

下降操作中的不规律可以通过确定测压元件的峰值是否超过预定阀值来检测。

优选地，在接触集成电路封装件之前的手部下降速度高于在接触集成电路封装件之后的手部下降速度。根据该布置，集成电路传送装置的工作效率能增加。

优选地，手部驱动机构包括伺服马达或步进马达。根据该布置，可以用很高的精度来控制手部。

优选地，手部具有适合保持集成电路封装件的端面，例如，通过真空吸引。根据该布置，将本发明的适用范围扩大到传统的普通目的的集成电路传送装置变得可能。

根据本发明的另一方面，一种控制集成电路传送装置的方法，包括：使手部朝着集成电路封装件向下移动到托盘件上；改变手部的下降速度以便所述手部以预定速度接触所述集成电路；在所述手部接触集成电路封装件时监测测压元件的输出，将所述测压元件布置成当所述手部接触集成电路封装件时接触与手部结合的部件。

附图说明

图1是根据现有技术的集成电路传送装置的前视图；

图2是处于校准模式中的集成电路传送装置的前视图；

图3是处于集成电路封装件传送模式中的集成电路传送装置的前视图；

图4是根据本发明用于手部控制的框图；

图5是表示瞬间载荷的图；

图6是根据本发明的流程图，用来表示设定参考值的操作顺序；

图7是根据本发明的流程图，用来表示传送集成电路封装件的操作。

具体实施方式

下面，将参考附图对本发明的原理和实施方式进行描述。

设定部分24设定的示例参考值包括：在手部进一步向下移动并且在接触集成电路封装件之后向下压集成电路封装件期间的下压量和下压速度。设定部分24设定的另一个示例参考值包括：在手部进一步向下移动和在接触集成电路封装件之后向下压集成电路封装件期间的下压量，和测压元件在手部接触集成电路封装件时的输出构成。

为了增加工作效率，优选地，控制部分22控制手部驱动机构20以便使接触集成电路封装件之前的手部下降速度高于接触集成电路封装件之后的下压速度。为了精确地控制下压操作，垂直移动手部的手部驱动机构20优选地是伺服马达或步进马达。手部的一个例子是设有适合将集成电路封装件保持到其端面的机构。

图2和3表示本发明的一个实施例。图2表示处于执行校准的状态中的集成电路传送装置，图3表示处于传送集成电路封装件的状态中的集成电路传送装置。为了垂直升高和下降手部3，基部10设置在滚珠丝杠2的底部，手部3安装于该基部上，并且设置用来旋转滚珠丝杠2的、手部驱动机构20的伺服马达。滚珠丝杠2可旋转地连接到基部10。当通过手部驱动机构20使滚珠丝杠2旋转时，滚珠丝杠2的上下运动引起基部10的上下运动，而不会引起基部10的旋转运动。手部3具有一个端面，其适合通过真空吸附保持集成电路封装件4并将集成电路封装件夹在其上。

集成电路封装件4容纳在托盘件5上，托盘件5例如是往复移动送件装置、台架、承窝和容器，集成电路封装件4从托盘件5传送到测试器或其它希望的位置。如图2中所示，测压元件6设置到这样的位置，在该位置，当手部3的端面接触托盘件5时，测压元件6接触基部10的底面，手部3例如是传送手、夹头和接触器。或者，如图3中所示，测压元件6设置到这样的位置，在该位置，当手部3的端面接触容纳在托盘件5上的集成电路封装件4时，测压元件6接触基部10的底面。虽然基部10在尺寸上相对较大以便使基部10和测压元件6之间容易接触，但只要它能接触测压元件6，基部10在尺寸上不必大于传统的基部。为了使测压元件6的高度可调，测压元件6被固定到滚珠丝杠7的顶端，滚珠丝杠7的高度可通过例如伺服马达的驱动机构8调节。

测压元件6中设有应变器(strain gage)，由应变器作为输出产生的电压被发送到手部驱动机构20的控制部分22。手部3的端面和集成电路封装件4之间的接触瞬间产生的冲击载荷与随后下压时的静载荷作为测压元件6的输出发送到控制部分22，因而，可以检测施加到集成电路封装件4上的瞬间载荷。如图4所示，控制部分22将那些输出存储在存储装置中，该存储装置结合在设定部分24中或独立于控制部分22设置。按照另一方案，设定部分24可以结合在控制部分22中。

在用于确定测压元件6的基准位置的校准模式中，如图2中所示，准备好其中没有容纳集成电路封装件4的托盘件，然后，手部3下降到手部3的端面接触托盘件5的位置。手部3的该位置确定为手部3的基准位置。保持这个情况，调节测压元件6的位置(高度)以便测压元件6接触基部10的底面，测压元件6的该位置确定为测压元件6的基准位置。

在图3中所示的用于传送集成电路封装件4的传送模式中，基于在校准模式中确定的基准位置，对每种类型的集成电路封装件确定基准位置。例如，在1mm厚度的薄型集成电路封装件的情况下，手部3接触薄型集成电路封装件的位置在基准位置上方1mm，同样，测压元件6的位置通过伺服马达调节到在校准模式中确定的基准位置的上方1mm，然后测压元件6保持在那个调节好的位置上。

通过将集成电路传送装置设定在图3所示的传送模式中和通过记录在集成电路封装件4的每次传送时测得的瞬间载荷的峰值，可以随时执行瞬间载荷的测量。除了能监测瞬间载荷外，通过将测压元件6的应变器的电压经由电缆反馈给手部驱动机构20的伺服马达，在连续监测瞬间载荷的同时，该集成电路传送装置能在瞬间载荷处于载荷规范之内的情况下运行。

这里，载荷规范确定了在其附近不能产生芯片破裂的载荷的大小，因为引起芯片破裂的瞬间载荷的大小(即，芯片破裂的潜在可能性)在集成电路封装件之间是不同的，所以在其附近不能产生芯片破裂的载荷的大小应该在评估阶段预先确定。虽然也可以使用推挽计(push-pull gage)等用于评估的装置，但根据本实施方式的集成电路传送装置能进行这种评估。具体地，手部3在伺服马达的控制下以大约20mm/min的下降速度下降，当手部3接触集成电路封装件4时，得到测压元件6的仪器读数。在改变载荷的同时对集成电路封装件的几个样品做出该测量(即，样品1为1kg，样品2为2kg等等)，通过SAT(声音扫描层析X射线摄影机)对这些样品进行观察以确定临界载荷。

尽管瞬间载荷是冲击载荷与静载荷的结合，但可以依次监测这两类载荷。与该实施方式中一样，如果这两类载荷被分别管理，就能通过连续监测测压元件6的仪器读数来管理最初施加到集成电路封装件4上的冲击载荷。然而，在集成电路传送装置的高速运行状态中依据测压元件6的输出来检测静载荷可能是困难的。但能在集成电路封装件4容纳于托盘件5中之前对静载荷进行检测。因此在产品批次(production lots)的设定中作为每日检测事件或例行检测事件对静载荷进行管理是可能的。因而，不必需要在集成电路传送装置的运行期间控制静载荷。

此外，静载荷是最终施加在手部3的端面和集成电路封装件4的顶面之间的载荷。在其附近产生芯片破裂的静载荷的大小是相当大的(例如10kg)，另一方面，冲击载荷能产生芯片破裂，即使它是静载荷的十分之一(例如1kg)。因而，根据本发明，不必对每个集成电路封装件4都管理静载荷，定期的检查是完全足够的。

取决于使用测压元件6的方式，也可以在集成电路封装件4的每次传送时检测冲击载荷和静载荷。例如，通过扩大与手部3连接的基部10的尺寸和通过在手部3两侧上每侧一个地提供两个测压元件，冲击载荷和静载荷能得到检测。这样，测压元件之一测量冲击载荷，而另一个测压元件通过将手部3保持在其最低位置中一个固定的时间段来测量静载荷。

图5表示根据本实施方式的集成电路传送装置的测压元件6测量的瞬间载荷(即，冲击载荷和静载荷)。当手部3接触集成电路封装件时的瞬间产生冲击载荷，当手部3随后将压力施加到集成电路封装件时产生静载荷，在实际的试验中，瞬间载荷在几个条件下被测量，其中特别重要的和有利的参数是下压量和下压速度。

传统上使用大约2mm的下压量，然而，我们如下设定参数。在手部3接触集成电路封装件4的情况下，下压速度被设定成下降速度极限值的百分之七十。下压量被设定成0.1mm、0.4mm、0.7mm和1.0mm。测量结果在下面的表1中示出。

表1

下压量(速度＝70％)	0.1mm	0.4mm	0.7mm	1.0mm
					冲击载荷	0.43kgf	0.78kgf	0.95kgf	1.39kgf
静载荷	0.29kgf	0.32kgf	0.47kgf	0.74kgf

当下压量增加时，冲击载荷从0.43kgf增加到1.39kgf。

然后，下压速度被设定成下降速度的极限值的60％、70％、80％和90％，下压量被固定在0.4mm(0.4mm的下压量是不能引起传送问题的极限量)。测量结果在下面的表2中示出。

表2

下压速度(量＝4mm)	60％	70％	80％	90％
					冲击载荷	0.41kgf	0.77kgf	0.96kgf	1.36kgf
静载荷	0.29kgf	0.34kgf	0.48kgf	0.74kgf

在表2中，下压速度被表示为下降速度的极限值的百分数。相似地，当下压速度增加时载荷增加。这样，通过在接触集成电路封装件4之前立即控制手部3的下降速度，从而控制了手部3的下压速度，可以减小冲击载荷。此外，在使用合适的下压量和下压速度的状态中，可以通过连续监测瞬间载荷来检测夹紧操作中的不规律。

图6表示用来设定图4中所示的设定部分24的参考值的操作。首先，集成电路封装件作为样品放置在托盘件5上，然后由于基于预定下压量和下压速度驱动手部驱动机构20的伺服马达，样品被手部3夹住。这时，测压元件6的峰值被记录，该峰值指出瞬间载荷。

然后，在改变样品的同时重复夹紧操作。在每次夹紧操作，根据对各个样品预先确定的下压量和下压速度改变设定。测压元件6在每次夹紧操作所测量的峰值被记录下来，在完成具有预定条件的操作后，通过SAT对那些样品进行观察，以基于没有经受任何破裂的样品来确定下压量和下压速度的最优值以及瞬间载荷的极限值。应该注意，尽管该实施方式包括将下压量和下压速度作为参考值来使用，但是，其它类型的参数，例如测压元件的输出(例如冲击能量的峰值或计算值)可以作为参考值被另外使用或替换使用。

图7表示在完成参考值的设定之后，传送集成电路封装件4的实际操作。一旦操作开始和伺服马达发动，就通过使用测压元件6对载荷进行连续监测，控制部分22控制手部驱动机构20的伺服马达，以便下压量和下压速度与在设定部分24中设定的参考值相符。例如，当从手部3的端面到集成电路封装件4的距离变成预定阀值(例如2mm)时，控制部分22改变手部3的下降速度，以便手部3以参考值的速度接触集成电路封装件4。

就关于测压元件的输出的参考值而言，当手部3的端面接触集成电路封装件4时，控制部分22确定测压元件6的峰值是否超过预定阀值(在设定部分24中设定的参考值)，该确定能实现集成电路传送装置的不规律性的检测(例如，调节上的错误或由环境因素引起的错误)。在手部3接触集成电路封装件4之后，控制部分22可以控制手部驱动机构20的伺服马达，以便下压量和测压元件6的输出与在设定部分24中设定的参考值相符。

应该注意，尽管该实施方式包括使用作为手部驱动机构20的伺服马达，但是其它类型的马达例如脉冲马达同样是适用的。

另外，本发明不局限于这些实施方式，在不背离本发明范围的情况下，可以做出改变和改进。

例如，本发明不局限于在托盘件上夹住集成电路封装件的手部，而是可应用这样的手部，其用于在相对于例如承窝的目标件定位、放置或连接集成电路封装件时处理集成电路封装件。在这种情况下，上述下压操作被执行。

顺便提及，日本特许公开专利JP2001-51018披露了一种集成电路测试器，其中测压元件用来控制集成电路封装件上的载荷，然而，在该传统的集成电路测试器中，为了保证集成电路封装件的端子和承窝的端子之间的电接触，测压元件用来监测当接触件被压靠在容纳于测量设备(例如承窝)中的集成电路封装件上时产生的接触压力，从而使电特性稳定。然而，在该传统的集成电路测试器中，没有考虑到在手部接触集成电路封装件的情况下的瞬间载荷，仅仅执行了静载荷的测量。虽然在本发明中使用了测压元件，但本发明不同于这些现有技术的情况，特别是在使用测压元件的目的和方式方面。

Claims (12)

1.一种集成电路传送装置，包括：

手部，用来将集成电路封装件夹在托盘件上；

手部驱动机构，用来朝着所述集成电路封装件向下移动所述手部；

控制部分，用来控制所述手部驱动机构；

测压元件，其布置成当所述手部接触集成电路封装件时接触与手部结合的部件，并测量被手部的下降操作施加到其上的载荷；和

设定部分，用来设定关于所述手部的下降操作的参考值，其特征在于，

所述控制部分构造成，在监测所述测压元件的输出时基于所述参考值控制手部驱动机构。

2.如权利要求1所述的集成电路传送装置，其中，所述参考值包括当所述手部接触集成电路封装件时，所述手部的下降速度。

3.如权利要求1所述的集成电路传送装置，其中，如果所述测压元件的输出的峰值超过预定阀值，所述控制部分检测下降操作中的不规律。

4.如权利要求3所述的集成电路传送装置，其中，所述预定阀值被确定为不会在集成电路封装件中引起破裂。

5.如权利要求2所述的集成电路传送装置，其中，所述控制部分改变所述手部的下降速度，以使手部以所述参考值的速度接触所述集成电路。

6.如权利要求2所述的集成电路传送装置，其中，所述参考值进一步包括所述手部在接触所述集成电路封装件之后进一步下降而被下压到集成电路封装件上时的下压量和下压速度。

7.如权利要求2所述的集成电路传送装置，其中，所述参考值进一步包括所述手部在接触所述集成电路封装件之后进一步下降而被下压到集成电路封装件上的过程中的下压量和所述测压元件的输出。

8.如权利要求2所述的集成电路传送装置，其中，所述关于手部下降速度的参考值小于在接触集成电路封装件之前的手部下降速度。

9.如权利要求1所述的集成电路传送装置，其中，用来移动所述手部的手部驱动机构包括伺服马达或步进马达。

10.如权利要求1所述的集成电路传送装置，其中，所述手部在其端面上设有适合保持所述集成电路封装件的机构。

11.一种集成电路传送装置包括：

手部，其构造成用以保持集成电路封装件；

手部驱动机构，用来朝着目标向下移动带有集成电路封装件的手部；

控制部分，用来控制所述手部驱动机构；

测压元件，其布置成当集成电路封装件接触所述目标时接触与手部结合的部件，并测量被手部的下降操作施加到其上的载荷；和

设定部分，用来设定关于所述手部的下降操作的参考值，其中

所述控制部分构造成当监测所述测压元件的输出时基于所述参考值控制手部驱动机构。

12.一种控制集成电路传送装置的方法，包括下列步骤：

使手部朝着集成电路封装件向下移动到托盘件上；

改变所述手部的下降速度以便手部以预定速度接触所述集成电路；

在所述手部接触集成电路封装件时监测测压元件的输出，所述测压元件布置成当所述手部接触集成电路封装件时接触与手部结合的部件。

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