CN1797003B - 利用气流系统测量未封装的ic器件的测试装置及其测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于测试未封装的DUTs(4)的装置/测试处理机(1)利用气流系统可以避免测试过程中人和材料对DUTs(4)的接触。为了测试的进行，节约拉模铸造成本，在所述装置/测试处理机(1)上进行测试时DUTs(4)是未封装的。真空用于对DUTs(4)的表面施压以连接旋转金质探测仪器从而保证对DUTs(4)的破坏最小，以节约测试的成本。一个内置装置(5)的设置是为了连接真空软管。所述装置(5)与独立设置的真空泵连接，从测试槽(16)的测试探针的对面任何方向流出气流并在由所述提升/支持装置(8)和所述测试槽(16)形成的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理连接。为了改进整体的工作效率和所述测试装置(1)的成本，利用所述测试装置/测试处理机(1)的方法减少了转位时间。

Description

利用气流系统测量未封装的IC器件的测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种用于测试半导体集成电路的装置/测试处理机及其测试方法，尤其是一种为了达到测试未封装待测IC器件(DUT)的目的，便捷输送待测IC器件的操作方法，以及一套采用该方法测试待测IC器件(DUT)的装置/测试处理器。
背景技术
传统IC器件的测试一般是通过一个接一个拾取封装了的IC晶粒而实现的，它利用真空式设备并将DUTs(待测IC器件)放置在一个测试台上(带有可旋转的金质探测仪器)来测试IC晶粒。
美国专利号：5,894,217描述了一种带有回转台的测试处理机，IC器件被一个吸取力吸附在回转台里，以使回转台可拾取和放置所述IC器件。美国专利号：6,031,384描述了利用装载臂和接触臂进行IC测试的方法和装置，为了测试所述DUTs而没有设置真空室。
在IC器件测试中，经常使用一个自动测试处理机连接IC检测器以使IC器件自动地被测试，其测试位置在IC检测器的测试头部。通常有两种测试处理机，一种纵向转移型处理机，其中DUT在纵向利用自身重力转移，另一种水平转移型处理机，其中DUT置于一个盘子或运载模块上，水平转移到测试位置。本发明的测试装置/测试处理机旨在说明纵向转移型处理机。
在一个典型水平型测试装置/测试处理机，IC器件为了测试而在装卸区的盘子上排列成一行，一个接一个摘取、转移到IC检测器的测试头部，并利用一个装卸机构或一个测试处理机的机械手将其放置在测试头部的测试槽。被测IC器件从测试头部取下并转移到一个装卸区，而且将根据测试结果将其排列盘子上。
在这种测试处理机中，其中DUTs被传输和处理的全部路径不仅长而且复杂。因此，需要一段相当长的时间来放置DUT到测试槽中并开始测试，而后将已经测试完毕的IC器件还原到卸载区域。转位时间在半导体工业中的定义是处理IC器件所需的所有时间而不是测试单个实际设备所需的时间。
由于转位时间不是用于测试DUT的实际时间，人们认为越短的转位时间，测试装置就有越高的测试效率。传统的测试处理机需要一个相对长的转位时间因为器件转移路径的长度和测试处理机复杂的运动。
一个现代化的IC器件具有大量间距非常小的引脚。每个引脚的尺寸相当小，并且不坚固。因此需要一种精确配置的能力去保证精确地放置IC器件到测试位置以使得在测试中IC器件能与带有许多相应接触引脚的测试槽相配合。当IC器件的精细配置需要复杂的调整加上不同元件的同步，放置或提取测试槽里的IC器件的错误几率增加，这就使DUTs的引脚变形和使测试失败。
如图2所示的是传统测试处理机的一个例子。图2是表示测试处理机(100)的平面的示意图。带有被测IC器件的一个盘子(20)从装卸区转移到一个转移站(21)(点线表示)，在那里每个IC器件被装卸机构的吸入端(10)拾起并转移到一个置于IC测试器的测试头部的测试槽(31)。
吸入端(10)设在一接触臂(50)上，它可相对于接触臂(50)在来回的方向移动。接触臂(50)可以沿着横杆(40)在左右方向(X)移动。这样，吸入端(10)可以利用在测试处理机表面的X和Y方向的运动自由地到达某个位置。
通过将IC器件放置在测试槽(31)上，一个IC检测器(没有表示出来)给放置在测试槽(31)上的IC器件提供了测试信号，然后IC检测发出的输出信号是通过IC检测器将它们和期望值相比较而计算的。吸入端(10)拾起已经测试完毕DUTs将其转移到一个位于接收站(22)的盘上(点线表示)，然后根据测试结果放置IC器件。位于盘上的IC器件被转移到一个卸载区域(23)，在那里IC器件为了下一步程序而从盘上被卸载，例如为客户装配、烧制、封装以及运送。
图1描述了如图2所示的装卸机构的吸入端的一个例子的侧视图。在这个例子当中吸入端(10)带有一个气管(没有显示出来)连接于一个空气桶以提供一个吸气力。当吸气力存在时，吸入端(10)吸引下面的IC器件并利用吸气力拾取IC器件。吸入端(10)在测试装置的横向(X)和纵向(Y)是可活动的。这样，吸入端(10)通过X-Y方向的运动一个接一个地从转移区21传输IC器件到测试槽(31)，接着从测试槽(31)到接收站(22)。
在传统测试装置/处理机的工作过程中，由于IC器件放置到测试槽(31)时的对准失误，将IC器件放置在测试槽(31)上的操作有时会失败。产生这种错误放置的基本原因是由于当吸入端(10)在横向(X)和纵向(Y)相对高速运动拾取IC器件时，吸入端(10)放置IC器件不可能很精确的接触到DUT的理想位置。更清楚一点，吸入端(10)不能接触到DUT的精确位置就是因为IC器件的表面条件的限制或是其它因素例如机械振动。
所以，如图1和2所示的作为示例的传统测试装置/处理机，为了IC器件的测试而将其放入测试槽需要一个相对长的转位时间，结果测试效率便被转位时间限制了。另外，有时放置错误是因为利用测试装置/处理机的装卸机构错误拾取IC器件。
而且，传统的测试装置/处理机为了测试的进行所有晶粒在测试过程中必须封装。这样会浪费拉模铸造材料。与转动的金质探测仪器或测试槽的物理接触会导致对IC元件的严重破坏。
本发明节约成本，因为被测器件是未封装的。更进一步，本发明利用真空对DUT表面的施力以使其与旋转金质探测仪器接触来确保对IC器件的破坏达到最小。
本发明的测试装置/测试处理机利用气流来对DUT施压并与探测仪器结合，而传统测试装置/测试处理机利用真空拾取臂来将DUTs放置到探测仪器上。本发明利用气流接触而传统测试装置/测试处理机利用物理压力接触。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种利用气流系统测试未封装的IC器件的装置/测试处理机以避免人和材料在进行测试的时候与DUTs的接触。
本发明的另一个目的是利用测试未封装的DUTs来节约成本。
本发明的另一目的是利用气流来对DUT表面施压以使待测器件与旋转金质探测仪器的接触，从而保证对未封装的IC的破坏最小化，并避免所述接触的物理力量。
本发明的另一目的是提供一种可以精确在测试位置放置IC器件的测试装置/测试处理机，并且没有位置误差和对IC器件的引脚的破坏。
本发明的另一目的是提供一种可以减少转位时间的测试装置/测试处理机以提高测试装置的总体效率，转位时间是处理每个IC器件的所有时间包括实际测试IC器件的时间。
本发明还有一个目的是提供一种利用所述装置/测试处理机测试未封装的IC器件的方法。
为了达到上述目的，本发明的装置/测试处理机有一个提升/支持装置，它朝着带有多个测试探针的测试装置/测试槽移动，利用真空对DUT表面施压以使其与旋转金质探测仪器接触，并将未封装的DUTs夹在测试槽和固定器之间。
本发明的测试处理机包括一个用于放置多个未封装的DUT的提升/支持装置，克服地心引力朝着设有多个测试探针的测试槽向上运动。所述提升/支持装置连接于一个靠近测试槽的支持固定器，所述提升/支持装置支持并提升多个IC器件以供测试装置/测试槽测试，并且将所述DUT夹在所述测试槽和支持固定器之间，气流从测试槽的测试探针的对面任何方向流出，一个橡胶/绝缘封条设在排列金属板上，金属板依次设在一个绝缘板上，绝缘板在装载板上，所述装载板与测试槽的对边连接。所述橡胶/绝缘封条隔离气流并在所述提升/支持装置和所述测试槽构成的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT朝着测试槽移动以便与测试槽的测试探针形成物理连接。
一个带有排列金属板的上部，排列金属板设在所述由非导电的绝缘材料做成的绝缘板上，它为了在测试位置精确放置DUT以便测试没有位置误差和对IC器件的破坏，而将所述测试槽排列在一起。所述排列金属板位于测试基座下面，测试基座在所述DUT位于其上的提升/支持装置的向上运动过程中被至少4个导柱机械带动工作。
一个位于上部里用于感应所述测试槽和所述未封装的DUTs(4)的排列放置的传感元件，所述传感元件依次感应信号并将其反馈到排列金属板，并通过移动改变所述DUT在所述提升/支持装置的导轨上的放置位置来正确放置所述DUT。这就减少了对所述DUT的引脚和接触时对所述测试槽(16)的破坏机会；一个在所述测试装置/测试处理机的所述上部里的测试基座支持管腔，它包括一个传感元件，一个橡胶/绝缘封条，一个排列金属板，一个装载板，一个绝缘板和一个测试槽；和一个在测试装置/测试处理机的所述上部里的连接于一个真空软管的装置最终与独立设置的真空泵连接，真空泵从测试槽的测试探针的对面任何方向流出气流，并在由所述提升/支持装置和所述测试槽构成的腔室内创造了一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT朝着测试槽向上移动以便与测试槽的测试探针形成物理连接。和一个带有多个被螺母固定在壳基板上的导柱的测试装置/处理机的下部，下部的管腔内包括提升/支持装置，在测试过程中它向上活动，测试完后向下活动，所述提升/支持装置和支持固定器都设在所述壳基板上。
根据本发明的一种装置/测试处理机，带有一个真空软管能够利用气流向DUT和旋转金质探测仪器施压从而用气流使未封装的DUT和旋转金质探测仪器接触以保证对IC的破坏最小。
根据本发明的一种测试装置，其中，在所述测试装置的所述上部和所述下部之间创造了压力差，高压位于所述测试装置的通道最低部。
根据本发明的一种测试装置，其中，所述提升/支持装置是高度抛光的非导体元件以支撑所述IC器件。
本发明为了在所述装置/测试处理机上进行测试，被测IC晶粒不必封装。这样节约了拉模铸造的材料，如果DUTs有些损坏时，保证了节约成本。
本发明还描述了利用所述装置/测试处理机测试未封装的IC器件的方法。
这种利用所述装置/测试处理机测试未封装的IC器件(4)的方法的步骤包括：
提升/支持装置克服地心引力朝着带有多个测试探针的测试槽向上运动，所述提升/支持装置连接于一个靠近测试槽的支持固定器，所述提升/支持装置支持并提升多个IC器件以供测试装置/测试槽测试，并且将所述DUT夹在所述测试槽和支持固定器之间，气流从测试槽的测试探针的对面任何方向流出，一个橡胶/绝缘封条设在排列金属板上，排列金属板依次设在一个绝缘板上，绝缘板在装载板上，所述装载板与测试槽的对边连接，所述橡胶/绝缘封条隔离气流并在所述提升/支持装置和测试槽创造的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT朝着测试槽移动以便与测试槽的测试探针形成物理连接。
为了在测试位置精确放置DUT以便测试没有位置误差和对IC器件的破坏，排列所述测试槽，所述排列金属板位于测试基座下面，测试基座在所述DUT位于其上的提升/支持装置的向上运动过程中被至少4个导柱机械带动工作。
一个位于管腔上部里的传感元件感应所述测试槽和所述未封装的DUTs的排列放置，所述传感元件依次感应并将信号反馈到排列金属板，并通过移动改变所述DUT在所述提升/支持装置的导轨上的放置位置来正确放置所述DUT。这就减少了对所述DUT的引脚和接触时对所述测试槽破坏的机会；气流从测试槽的测试探针的对面任何方向流出，一个橡胶/绝缘封条设在一排金属板上，金属板依次设在一个绝缘板上，绝缘板在装载板上，所述装载板与测试槽的对边连接，所述橡胶/绝缘封条隔离气流并在所述提升/支持装置和测试槽构成的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT朝着测试槽移动以便与测试槽的测试探针形成物理连接。
根据本发明的一种测试方法，其中，在所述方法中使用的所述气流为过滤过的空气。
为了改进整体的工作效率和所述测试装置的成本利用所述测试装置/测试处理机的测试方法减少了转位时间。
附图说明
图1是说明传统的用于封装了的IC器件的测试装置/测试处理机及其测试方法的平面示意图；
图2是说明传统的用于封装了的IC器件的测试装置/测试处理机及其测试方法的另一平面示意图；
图3是根据本发明装置的等比例的平面示意图，用于说明测试未封装的IC器件的测试装置/测试处理机。
图4是根据本发明装置平面示意图，用于说明当测试区处于打开位置时测试未封装的IC器件的测试装置/测试处理机。
图5是根据本发明装置平面示意图，用于说明当测试区处于关闭位置时测试未封装的IC器件的测试装置/测试处理机。
具体实施方式
根据本发明的测试装置/测试处理机(1)有一个提升/支持装置(8)，用于放置多个未封装的DUT(4)。所述提升/支持装置(8)克服地心引力朝着测试槽(16)向上运动。测试槽(16)设有多个测试探针(图上未示出)。所述提升/支持装置(8)连接于一个靠近测试槽(16)的支持固定器(图上未示出)。所述提升/支持装置(8)支持并提升多个IC器件(4)以供测试装置/测试槽(16)测试，并且将所述DUT(4)夹在所述测试槽(16)和支持固定器之间。气流从测试槽(16)的测试探针的对面任何方向流出(图上未示出)。一个橡胶/绝缘封条(12)设在一排列金属板(17)上，排列金属板(17)依次设在一个绝缘板(14)上。绝缘板(14)在装载板(15)上。所述装载板(15)与测试槽(16)的对便连接。所述橡胶/绝缘封条(12)隔离气流并在所述提升/支持装置(8)和测试槽(16)创造的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理链接。
测试装置/测试处理机(1)的机构内包括两部分，即上部(3)和下部(2)。
上部(3)有一排列金属板(17)设在一个绝缘板(14)上。所述绝缘板(14)是由非导电的绝缘材料组成，它为了在测试位置精确放置DUT(4)以便测试并没有位置误差，而将所述测试槽(16)排列在一起。这导致对DUT(4)的引脚(未在图上示出)的破坏的可能性达到最小。所述金属板(17)位于测试基座(11)下面。测试基座(11)在所述DUT(4)上的提升/支持装置(8)的运动过程中被至少4个导柱(6)机械带动工作。
测试装置/测试处理机(1)的下部(2)有多个被螺母固定在壳基板(18)上的导柱(6)。下部(2)的管腔内包括所述提升/支持装置(8)，在测试过程中它可以在向上活动测试完后可以向下活动。所述提升/支持装置(8)和支持固定器设在所述壳基板(18)上。
一个传感元件(9)，例如：漏送传感器是嵌入在所述测试装置/测试处理机(1)管腔的上部(3)里，用于感应所述测试槽(16)和所述未封装的DUTs(4)的排列放置。所述传感元件(9)感应并将信号反馈到排列金属板(17)，并通过移动改变所述DUT(4)在所述提升/支持装置(8)的导轨(7)上的放置位置来正确放置所述DUT(4)。这就减少了对所述DUT(4)的引脚(未在图上示出)和在接触时对所述测试槽(16)破坏的机会。
在所述测试装置/测试处理机(1)的所述上部(3)里的测试基座(11)在测试过程中支持管腔。所述测试基座(11)包括一个传感元件(9)，一个橡胶/绝缘封条(12)，一个排列金属板(17)，一个装载板(15)，一个绝缘板(14)和一个测试槽(16)。
为了在测试装置/测试处理机(1)的所述上部(3)里连接一个真空软管(未在图上示出)构造了一个嵌入装置(5)。所述装置(5)最终与单独设置的真空泵连接，真空泵从测试槽(16)的测试探针(未在图上示出)的对面任何方向流出气流的(未在图上示出)并在由所述提升/支持装置(8)和所述测试槽(16)形成的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的DUT(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理连接。
可以理解，尽管本发明的特征以及优点在前面的说明中已经阐明，但是这些揭露仅仅是为了说明，在后述的权利要求的保护范围内可以对其进行改变。

Claims (9)

1.一种利用气流系统测量未封装的IC器件的测试装置，其特征在于，该测试装置包括：
一个用于放置多个未封装的IC器件(4)的提升/支持装置(8)，克服地心引力朝着带有多个测试探针的测试槽(16)向上运动，所述提升/支持装置(8)连接于一个靠近测试槽(16)的支持固定器，所述提升/支持装置(8)支持并提升多个IC器件(4)以供测试槽(16)测试，并且将所述IC器件(4)夹在所述测试槽(16)和支持固定器之间，气流从测试槽(16)的测试探针的对面任何方向流出，一个橡胶/绝缘封条(12)设在一个排列金属板(17)上，排列金属板(17)依次设在一个绝缘板(14)上，绝缘板(14)在装载板(15)上，所述装载板(15)与测试槽(16)的对边连接，所述橡胶/绝缘封条(12)隔离气流，在所述提升/支持装置(8)和测试槽(16)创造的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的IC器件(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理连接；
一个带有排列金属板(17)的上部(3)，排列金属板(17)设在一个由非导电的绝缘材料组成的绝缘板(14)上，所述排列金属板(17)为了在测试位置精确放置IC器件(4)以便测试并没有位置误差，而将所述测试槽(16)排列在一起，所述排列金属板(17)位于测试基座(11)下面，测试基座(11)在所述IC器件(4)上的提升/支持装置(8)的运动过程中被至少4个导柱(6)机械带动工作；
一个位于上部(3)里用于感应所述测试槽(16)和所述未封装的IC器件(4)的排列放置的传感元件(9)，所述传感元件(9)依次感应并将信号反馈到排列金属板(17)，并通过移动改变所述IC器件(4)在所述提升/支持装置(8)的导轨(7)上的放置位置来正确放置所述IC器件(4)，这就减少了对所述IC器件(4)的引脚和在接触时对所述测试槽(16)破坏的机会；
在所述测试装置(1)的所述上部(3)里的测试基座(11)在测试过程中支持管腔，所述测试基座(11)包括一个传感元件(9)，一个橡胶/绝缘封条(12)，一个排列金属板(17)，一个装载板(15)，一个绝缘板(14)和一个测试槽(16)；
为了在测试装置(1)的所述上部(3)里连接一个真空软管构造了一个嵌入的装置(5)，所述嵌入的装置(5)最终与位于从测试槽(16)的测试探针的对面任何方向流出气流的真空管连接并在由所述提升/支持装置(8)和所述测试槽(16)创造的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的IC器件(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理链接；和
测试装置(1)的下部(2)，该下部(2)具有多个被螺母固定在壳基板(18)上的导柱(6)，下部(2)的管腔内包括所述提升/支持装置(8)，在测试过程中它可以在向上活动测试完后可以向下活动，所述提升/支持装置(8)和支持固定器设在所述壳基板(18)上。
2.根据权利要求1所述的一种测试装置(1)，其特征在于：在所述测试装置的所述上部(3)和所述下部(2)之间创造了压力差，高压位于所述测试装置(1)的通道(13)最低部。
3.根据权利要求1所述的一种测试装置(1)，其特征在于：所述测试装置(1)带有一个能够利用气流向IC器件(4)和旋转金质探测仪器施压、用气流使未封装的IC器件(4)和旋转金质探测仪器接触、以保证对IC的破坏最小的、连接于真空软管的装置(5)。
4.根据权利要求1所述的一种测试装置(1)，其特征在于：所述提升/支持装置(8)是高度抛光的非导体元件以支撑所述IC器件(4)。
5.一种利用根据权利要求1所述的测试装置(1)测试未封装的IC器件(4)的方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
提升/支持装置(8)克服地心引力朝着带有多个测试探针的测试槽(16)向上运动，所述提升/支持装置(8)连接于一个靠近测试槽(16)的支持固定器，所述提升/支持装置(8)支持并提升多个IC器件(4)以供测试槽(16)测试，并且将所述IC器件(4)夹在所述测试槽(16)和支持固定器之间；
气流从测试槽(16)的测试探针的对面任何方向流出，一个橡胶/绝缘封条(12)设在一排列金属板(17)上，排列金属板(17)依次设在一个绝缘板(14)上，绝缘板(14)在装载板(15)上，所述装载板(15)与测试槽(16)的对边连接；
所述橡胶/绝缘封条(12)隔离气流并在所述提升/支持装置(8)和测试槽(16)创造的腔室内创造一个真空室，导致被支撑的未封装的IC器件(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理连接；
为了在测试位置精确放置IC器件以便测试没有位置误差和对IC器件(4)的破坏，排列所述测试槽，所述排列金属板(17)位于测试基座下面，测试基座(18)在所述IC器件位于其上的提升/支持装置的向上运动过程中被至少4个导柱(6)机械带动工作；和
位于管腔上部(3)里的传感元件(9)感应所述测试槽(16)和所述未封装的IC器件(4)的排列放置，所述传感元件(9)依次感应并将信号反馈到排列金属板(17)，并通过移动改变所述IC器件(4)在所述提升/支持装置(8)的导轨(7)上的放置位置来正确放置所述IC器件(4)，这就减少了对所述IC器件(4)的引脚和接触时对所述测试槽(16)破坏的机会；
气流从测试槽(16)的测试探针的对面任何方向流出，在由所述测试装置(1)的所述上部(3)里的真空软管形成的腔室里创造了一个真空室，连接于一个独立设置的真空泵，导致被支撑的未封装的IC器件(4)朝着测试槽(16)移动以便与测试槽(16)的测试探针形成物理连接。
6.根据权利要求5所述的一种测试方法，其特征在于：气流在所述IC器件(4)和旋转金质探测仪器上一起施压以连接未封装的IC器件(4)和旋转金质探测仪器。
7.根据权利要求5所述的一种测试方法，其特征在于：利用真空产生的力量向所述IC器件表面施加压力以连接旋转金质探测仪器从而保证对未封装的IC器件(4)的破坏最小。
8.根据权利要求5所述的一种测试方法，其特征在于：在所述方法中使用的所述气流为过滤过的空气。
9.根据权利要求5所述的一种测试方法，其特征在于：为了改进整体的工作效率和降低所述测试装置(1)的成本，利用所述测试装置(1)的方法减少转位时间。
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