JP5324439B2 - ピックアンドプレース装置 - Google Patents

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Description

本発明はテストハンドラーなどの自動化装備に適用可能なピックアンドプレース装置に係り、さらに詳しくは、半導体素子を積載または整列する異なる要素間において半導体素子を搬送するときに半導体素子同士の間隔を調整するための技術に関する。
テストハンドラーは、所定の製造工程を経て製造された半導体素子を顧客トレイ(customer tray)からテストトレイに搬入した後、テストトレイに積載された半導体素子がテスターによりテストできるように支援し、テストの結果に基づいて半導体素子を等級別に分類してさらにテストトレイから顧客トレイに搬出する機器であって、既に多数の公開文書に開示されている。
一般に、顧客トレイは、半導体素子の保管のための積載を目的とするものであるため、できる限り多数の半導体素子を把持するために、把持された半導体素子同士の横列及び縦列間隔が最小になるように設けられ、テストトレイは、積載される半導体素子同士にテストのために必要となる横列及び縦列の間隔を有するように設けられる。すなわち、顧客トレイにおける半導体素子同士の間隔よりもテストトレイにおける半導体素子同士の間隔の方が広くなっている。このため、半導体素子を顧客トレイからテストトレイに搬入したり、テストトレイから顧客トレイに搬出する場合には、半導体素子の列間隔を調整する必要がある。
もちろん、顧客トレイ及びテストトレイだけではなく、搬入部/搬出部に配備されるアライナーやプリサイザー、余分の半導体素子を保管・積載するバッファー、本願出願人による先行技術(大韓民国特許出願第10−2006−0007763号、発明の名称:テストハンドラー及びテストハンドラーの搬入方法)に開示されている可動型搬入テーブルや搬出部に配備されるソートテーブルなどにおいても半導体素子は任意の間隔を維持する。
本発明は上記の異なる要素(顧客トレイ、テストトレイ、アライナー、バッファー、可動型搬入テーブル、ソートテーブル)のうちいずれか2つの要素間において半導体素子を搬送するために、一方の要素から半導体素子をピッキングした後に他方の要素に半導体素子を載置するピックアンドプレース装置に関する。このピックアンドプレース装置が搬入部に配備されている場合にはローダーまたはローディングハンドとも呼ばれ、搬出部に配備されている場合にはアンローダーまたはアンローディングハンドとも呼ばれる。
これまで提案されているピックアンドプレース装置は、半導体素子をピッキングするために2X4、1X8または2X8のマトリックス状に配列された8個または16個のピッキング素子と、ピッキング素子の横方向間隔を変更して調整する横方向間隔調整装置及び/またはピッキング素子の縦方向間隔を変更して調整する縦方向間隔調整装置を備えることが普通であったが、最近には、ピッキング素子の軽量小型化に伴い、2X8マトリックスの構成を主として採用している。ここで、ピックアンドプレース装置にピッキング素子を2行に設ける理由は、1回につき搬送可能な半導体素子の数を増やして搬入または搬出にかかる時間を短縮するためであるが、このような2行構造のピックアンドプレース装置を用いて異なる要素間において半導体素子を搬送するためには、ピッキング素子の「縦列間間隔(横方向間隔、列間間隔)」だけではなく、「横列間間隔(縦方向間隔、行間間隔)」も調整しなければならない。
ところが、従来の間隔調整装置は、いずれか1本の行または列に属するピッキング素子の間隔はいずれも等間隔に調整する。すなわち、横列に限定して図1を参照すると、横列が2列であるピッキング素子11が、間隔調整装置の作動により選択的に第1の状態である図1Aの状態または第2の状態である図1Bの状態にある場合に、第1の状態におけるピッキング素子11の「横列間の間隔」はxであり、第2の状態におけるピッキング素子11の「横列間の間隔」はuである。このように従来の間隔調整装置は単に2種の調整状態(第1の状態及び第2の状態)しか提供することができなかった。このため、従来の間隔調整装置は、単に隣り合う「横列間の間隔」を任意の値xまたは他の任意の値uにしか維持することができなかった。これは、顧客トレイに把持される半導体素子の「横列間の間隔」がいずれもxと等間隔であり、テストトレイに把持される半導体素子の「横列間の間隔」がいずれもuと等間隔であることに起因する。なお、この点、縦列についても同様である。
一方、本願出願の先行特許である大韓民国特許出願第10−2006−0003709号(発明の名称:テストハンドラー用のインサートモジュールとテストトレイ、以下、「先行技術」と称する。)に2個の半導体素子を収納(把持)するインサートモジュールが開示されており、テストトレイはこの種のインサートモジュールをマトリックス状に多数有している。
図2に基づき、先行技術によるテストトレイ200を横列に限定して説明する。図2から明らかなように、先行技術によるテストトレイ200は、テストトレイ200に設けられたインサートモジュール201にそれぞれ2個の半導体素子が積載されるように構成しているが、この場合、種々の要因を考慮してみたとき、把持された半導体素子の「横列間の間隔」は、把持された半導体素子が異間隔のtとuにて繰り返し配列されるように実現されることが一般的である。すなわち、同じインサートモジュール201に把持された半導体素子の横列間の間隔はtであり、隣り合うインサートモジュール201に把持された半導体素子の横列間の間隔はuである。
なお、図3に示すように、顧客トレイ300における半導体素子の「横列間の間隔」はxと等間隔である。
このため、先行技術の一実施形態による図2のテストトレイ200に対して従来の2行8列のピックアンドプレース装置を適用して、半導体素子を搬入時に図3の顧客トレイ300から図2のテストトレイ200に半導体素子を搬送したり、半導体素子を搬出時にテストトレイ200から顧客トレイ300に搬送する場合には、上述したように、ピックアンドプレース装置の横列間の間隔調整が極めて制限的に行われていたため、ピックアンドプレース装置の性能を最大限に発揮させることができなかった。具体的に、搬入時にテストトレイ200の例えば1、2番目の行に半導体素子を供給しようとする場合には、従来の2行8列のピックアンドプレース装置により1、2番目の行に16個の半導体素子を一括して供給することができたものの、例えば、2、3番目の行に半導体素子を供給する必要がある場合には、従来のピックアンドプレース装置における間隔調整の制限のために、最初に2番目の行に8個の半導体素子を供給し、次いで、3番目の行に8個の半導体素子を供給するしかなかった。このため、ピックアンドプレース装置の制御が複雑になり、しかも、搬送時間が遅延するという不都合があった。
大韓民国特許出願第10−2006−0003709号
そこで、本発明の第1の目的は、ピッキング素子の「列間間隔」を少なくとも3以上の値のいずれか1値に選択的に調整可能なピックアンドプレース装置を提供するところにある。
また、本発明の第2の目的は、少なくとも2以上の調整状態のうちいずれか一つの調整状態において、ピッキング素子の「隣り合う列間間隔」のうち少なくとも一つの「隣り合う列間間隔」には、少なくとも他の「隣り合う列間間隔」とは異なる値を持たせるピックアンドプレース装置を提供するところにある。
上記の如き目的を達成するために、本発明によるピックアンドプレース装置は、半導体素子が第1の列間隔に一定に積載される第1の積載要素と、半導体素子が第2及び第3の列間隔に交互に積載される第2の積載要素との間において半導体素子を移載するためのピックアンドプレース装置において、それぞれ少なくとも1以上のピッキング素子を有する多数のピッキング素子モジュールと、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔を第1から第3のモードにて調整するための間隔調整装置と、を備え、前記第1から第3の列間隔はそれぞれ異なる値を有し、前記第1のモードの場合に、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔はいずれも前記第1の列間隔と等間隔に調整され、前記第2のモードの場合に、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔は第1の列間隔から前記第2の列間隔、第3の列間隔の順に交互に調整され、前記第3のモードの場合に、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔は第1の列間隔から前記第3の列間隔、第2の列間隔の順に交互に調整されることを特徴とする。
好ましくは、前記間隔調整装置は、前記ピッキング素子モジュール同士の間隔を調整するカム部材と、前記カム部材を動作させるための動力を与える動力源と、を備える。
また、好ましくは、前記カム部材には、それぞれのピッキング素子モジュールから突き出た案内突起とそれぞれ摺動自在に係合されて前記案内突起同士の間隔を調整することにより前記ピッキング素子モジュール同士の間隔を変更するための複数の案内溝が凹設されている。
さらに、好ましくは、前記カム部材は板状であり、前記動力源は前記カム部材を並進移動させるための動力を与える。
上記の如き目的を達成するために、本発明によるピックアンドプレース装置は、横方向に一列に配列された多数のピッキング素子及び前記多数のピッキング素子同士の横方向間隔を調整するための横方向間隔調整装置をそれぞれ有するままで縦方向に一列に配列された多数のピッキング素子モジュールと、前記多数のピッキング素子モジュール同士の縦方向間隔を調整するための縦方向間隔調整装置と、を備え、前記縦方向間隔調整装置は、少なくとも3種の間隔調整モードを有することを特徴とする。
好ましくは、前記間隔調整装置は、ピッキング素子モジュール同士間隔を調整するためのカム部材と、前記カム部材を並進駆動するための駆動装置と、を備える。
本発明によれば、半導体素子を積載または整列する複数の異要素のうち少なくとも1要素に積載または整列される半導体素子同士の列間隔が異なる場合であっても、当該要素の間において半導体素子を移動することができることから、顧客トレイからテストトレイに半導体素子を搬入したり、テストトレイから顧客トレイに搬出する場合にも適切に半導体素子を移動することができるという効果がある。
以下、添付図面に基づき、本発明によるピックアンドプレース装置の好適な実施形態を詳述するが、重複する説明や周知の技術的な事項はできる限り省略または縮約する。
図4は、本発明の第1の実施形態によるピックアンドプレース装置450の斜視図である。
図4を参照すると、この実施形態によるピックアンドプレース装置450は、縦方向に並列されるピッキング素子モジュール40と、間隔調整装置50と、を備えている。
前記ピッキング素子モジュール40は、それぞれ8個のピッキング素子41が横方向に並列されるような構造を有する。このため、4個のピッキング素子モジュール40に配備されるピッキング素子41は4X8のマトリックス状に配列されている。具体的には、それぞれ8個のピッキング素子41が、4本の行(横列)が縦方向に列(縦列)をなすような構造を有し、1本の横列に配設される8個のピッキング素子41は縦方向に一緒に移動するように一体にモジュール化されている。なお、ピッキング素子モジュール40の一方の端(左側端)には案内突起42が突設され、他方の端(右側端)にはレール溝43が凹設されている。
間隔調整装置50は、取付板51と、ペアをなして設けられる背板及び前板52a、52bと、シリンダー53と、カム板54と、一対の案内レール55a、55bと、一対の摺動部材56a、56b及びガイドレール57などを備えている。
取付板51は前記ピッキング素子41の左側方(またはピッキング素子モジュール40の左側)に位置するが、この取付板51は、上述した背板及び前板52a、52bと、シリンダー53と、カム板54と、一対の案内レール55a、55bと、一対の摺動部材56a、56b及びガイドレール57などを支持するように設けられる。
背板及び前板52a、52bはそれぞれ取付板51の前後の両端からピッキング素子41の横列に沿って伸び、一方の端は取付板51に固定され、他方の端はガイドレール57と結合される。
シリンダー53は、カム板54を上下方向に移動させるための動力を与える動力源として設けられる。もちろん、場合によっては、シリンダー53に加えてモーター及び/またはギア装置をも適用して、カム板54を上下方向に移動させるための動力を与える動力源として働かせてもよい。
カム板54は取付板51と並行に配設され、シリンダー53の作動により上下方向に移動することによりピッキング素子モジュール40同士の間隔を調整する。このカム板54には、ピッキング素子モジュール40の数(例えば4個)にそれぞれ対応する案内溝54a、54b、54c、54dが概ね上下方向に長く凹設されているが、これらの案内溝54a、54b、54c、54dに前記案内突起42がそれぞれ摺動自在に嵌入する。以下、図4のピックアンドプレース装置を左側から眺めて示す側面図の図5に基づき、カム板54の案内溝54a、54b、54c、54dについて詳述する。
図5を参照すると、それぞれの案内溝54a、54b、54c、54dは、カム板51の中央部を示すB線上においてそれぞれの「案内溝同士の間隔」が最小となり、B線を基準として上下の両側に位置するA線及びC線上においてそれぞれの「案内溝同士の間隔」が拡大するような形状を有する。案内突起42(またはピッキング素子モジュール40)同士の間隔が、案内突起42(またはピッキング素子モジュール40)が案内溝54a、54b、54cおよび54dに沿って移動または維持されるのに従って、変化するので、ここではA、B及びC線は説明の便宜上、「調整状態維持線」と定義する。
図5から明らかなように、本発明の一実施形態によれば、「隣り合う任意の両案内溝間の間隔」がA、B及びC線別にそれぞれ異なる。すなわち、例えば、隣り合う両案内溝54a及び54b間の間隔は、A線上においては「t」(第2の間隔)であり、B線上においては「x」(第1の間隔)であり、C線上においては「u」(第3の間隔)である。また、「案内溝54b及び54c間の間隔」は、A、B及びC線上においてそれぞれu、x、tの間隔を有し、「案内溝54c及び54d間の間隔」は、A、B及びC線上においてそれぞれt、x、uの間隔を有する。このため、案内突起42がA線上に位置しているときには、ピッキング素子モジュール40の縦方向への間隔がt、u、tの間隔に維持され、案内突起42がB線上に位置しているときには、ピッキング素子モジュール40の縦方向への間隔がx、x、xの間隔に維持され、案内突起42がC線上に位置しているときには、ピッキング素子モジュール40の縦方向への間隔がu、t、uの間隔に維持される。
一方、一対の案内レール55a、55bは、カム板54を挟んで取付板51の前後側に上下方向に長く設けられる。
一対の摺動部材56a、56bは、一対の案内レール55a、55bと上下方向に摺動自在に係合され、一方の端はカム板54に固定される。また、前側の摺動部材55bの他方の端はシリンダー53のピストンロッド53aと結合されている。このため、シリンダー53が作動すると、一対の摺動部材56a、56bがそれぞれ一対の案内レール55a、55bに沿って上下方向に摺動し、これにより、当然のことながら、摺動部材56a、56bと結合されたカム板54が上下方向に昇降可能になる。
図4に戻ると、ガイドレール57は、前後の両端が一対の背板及び前板52a、52bの他方の端と結合され、このガイドレール57には、レール溝43により、ピッキング素子モジュール40の右側端が前後方向に摺動自在に係合される。
以下、図5から図7と図11から図13を結びつけて、上記の構成を有するピックアンドプレース装置450の作動について説明する。
先ず、図11から図13を参照すると、図11及び図12(または図13)には、半導体素子を積載または整列するための要素(顧客トレイ、テストトレイ、可動型搬入テーブル、アライナー、バッファー、ソートテーブルなど)のうち「横列間の間隔」がxの第1の要素E1、及び「横列間の間隔」がt、u、t、u...の順に繰り返される第2の要素E2が示してある。説明の便宜上、縦列間の間隔は等間隔であるとする。ここで、図11に示す第1の要素E1は、例えば、顧客トレイ、ソートテーブルなどであってもよく、図12及び図13に示す第2の要素E2は、例えば、テストトレイ、可動型搬入テーブル、アライナーなどであってもよい。
先ず、半導体素子を第1の要素E1から第2の要素E2に移載する場合を想定して説明を行う。
この場合、ピッキング素子モジュール40同士の間隔は等間隔xである必要があるため、図5に示す状態、すなわち、間隔調整装置50が第1のモードにて調整状態を維持して各案内突起42が各案内溝54a、54b、54c、54dのB線上に位置する状態において第1の要素E1から半導体素子をピッキングした後、図示しない移動装置(例えば、XYロボット)により第2の要素E2の位置に移動しながら間隔調整装置50が動作して、第2のモードの調整状態になるようにシリンダー53が作動してカム板54を下方向に移動させることにより案内突起42をA線上に位置付けた後、ピッキングしていた半導体素子を第2の要素E2に載置する。
一方、図13に示すように、第2の要素E2のZ線まで既に半導体素子が載置されている場合、他の半導体素子はZ線以下の列に載置することを余儀なくされる場合がある。すなわち、半導体素子をt、u、tの間隔ではなく、u、t、uの間隔にて載置することを余儀なくされる場合がある。この場合には、間隔調整装置50が第1のモードにて調整状態を維持して第1の要素E1から半導体素子をピッキングした後、第2の要素E2への移動中に、間隔調整装置50が第3のモードの調整状態となるようにシリンダー53が作動してカム板54を上方向に移動させることにより、案内突起42をC線上に位置付け、この状態において、ピッキングしていた半導体素子を第2の要素E2に載置する。
一方、第2の要素E2から第1の要素E1に半導体素子を移載するときは、以下のように行う。
第2の要素E2に半導体素子がt、u、tの間隔にて維持されている場合には、図7の状態において半導体素子をピッキングし、第1の要素E1への移動中に図5の状態に切り換えた後、半導体素子を第1の要素E1に載置する。これに対し、第2の要素E2に半導体素子がu、t、uの間隔にて維持されている場合には、図8の状態において半導体素子をピッキングし、第1の要素E1への移動中に図5の状態に切り換えた後、半導体素子を第1の要素E1に載置する。
上述した実施形態においては、カム部材としてカム板54を採用し、動力源としてシリンダー53を採用しているが、動力源としてモーター及びギア装置を採用してもよく、図8に示すように、カム部材としてカム筒84を採用し、動力源としてモーター83を採用してもよい。図9は、図8のカム筒84に凹設されている案内溝の平面図である。
また、上述した実施形態において、カム板54はB線を基準として両側に位置するA線及びB線上における「案内溝同士の間隔」がB線上における「案内溝同士の間隔」よりも広くなるような形状を有しているが、図10に示すように、「案内溝同士の間隔」が最も狭いD線を基準としてある1方向に広くなるような形状も考慮可能である。もちろん、カム板の移動距離などを考慮する場合、図10に示すものよりは、上述した図4に示すカム板54の方がさらに好適に採用可能である。
さらに、上述した実施形態においては、ピッキング素子モジュールが4本の横列(4個のピッキング素子モジュール)に構成されている場合しか開示されていないが、より多数またはより少数の横列に構成することも可能である。例えば、ピッキング素子モジュールを2本の横列に構成することも可能であるが、この場合には、カム板に2本の案内溝のみ凹設すればよいため、「隣り合う案内溝同士の間隔」が1種しか存在しなくなる。この場合であっても、「案内溝同士の間隔」を3本の「調整状態維持線」上においてそれぞれx、t、uの間隔を有するように形成する必要があり、これにより、ピッキング素子の「横列間の間隔」が3種の調整間隔のいずれか1種に選択的に変更可能になる。
そして、上述した実施形態においては、ピッキング素子41の「横列間の間隔」しか調整できず、且つ、縦方向に配列されたピッキング素子41はモジュール化されているため縦列間の間隔は一定であると想定しているが、その逆の場合も想定可能である。また、マトリックス状に配列されたピッキング素子の横列間の間隔及び縦列間の間隔を互いに干渉することなく調整できるように実現することも可能であるが、この場合、縦列間の間隔または横列間の間隔を調整するための間隔調整装置のいずれか一方としては図5の間隔調整装置が採用され、他方としては従来の間隔調整装置が採用されてもよい。なお、必要に応じて、縦列間の間隔または横列間の間隔を調整するための2台の間隔調整装置を両方とも図4の間隔調整装置にしてもよい。
加えて、ピッキング素子を2列に構成することも可能であるが、この場合には、3段以上の所定の作動距離を有するシリンダーや3段以上の所定の回転距離を有するステップモーターなどを用いて、列間間隔を3以上の調整状態の値を有するように制御することが可能である。
以上、本発明についての具体的な説明を添付図面に基づく実施形態により行われてきたが、上述した実施形態は本発明の好適な例をとって説明しているだけであるため、本発明が上記の実施形態にのみ限定されるものであると理解されてはならず、本発明の権利範囲は請求の範囲及びその等価の概念として理解されるべきである。
上記のように、本発明によるピックアンドプレース装置は、半導体をピッキングするためのピッキング素子の間隔を選択的に調整しながら、テストトレイと顧客トレイとの間における半導体素子を移載する。したがって、上記ピックアンドプレース装置は、非常に高い効率で動作し得るので、半導体製造装置において、広範囲に用いることができる。
従来のピックアンドプレース装置を説明するための概略図である。 本願出願人の先行出願技術によるテストトレイの具体例を示す概略図である。 通常の顧客トレイの概略図である。 本発明の第1の実施形態によるピックアンドプレース装置の斜視図である。 図4のピックアンドプレース装置の作動状態を示す側面図である。 図4のピックアンドプレース装置の作動状態を示す側面図である。 図4のピックアンドプレース装置の作動状態を示す側面図である。 本発明の第2の実施形態によるピックアンドプレース装置の斜視図である。 図8のピックアンドプレース装置に適用されたカム筒の案内溝の形状を示す図である。 本発明の第3の実施形態によるピックアンドプレース装置の斜視図である。 図4のピックアンドプレース装置を説明するために参照される半導体素子を積載または整列する要素の概略図である。 図4のピックアンドプレース装置を説明するために参照される半導体素子を積載または整列する要素の概略図である。 図4のピックアンドプレース装置を説明するために参照される半導体素子を積載または整列する要素の概略図である。
符号の説明
450:ピックアンドプレース装置、
41:ピッキング素子、
42:案内突起、
43:レール溝、
50:間隔調整装置、
51:取付板、
52a、52b:側板、
53:シリンダー、
54:カム板、
55a、55b:案内レール、
56a、56b:摺動部材、
57:ガイドレール、

Claims (5)

  1. 半導体素子が第1の列間隔に一定に積載される第1の積載要素と、半導体素子が第2及び第3の列間隔に交互に積載される第2の積載要素との間において半導体素子を移載するためのピックアンドプレース装置において、
    それぞれ少なくとも1以上のピッキング素子を有する多数のピッキング素子モジュールと、
    前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔を第1から第3のモードにて調整するための間隔調整装置と、を備え、
    前記第1から第3の列間隔はそれぞれ異なる値を有し、
    前記第1のモードの場合に、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔はいずれも前記第1の列間隔と等間隔に調整され、
    前記第2のモードの場合に、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔は第1の列間隔から前記第2の列間隔、第3の列間隔の順に調整され、
    前記第3のモードの場合に、前記多数のピッキング素子モジュール同士の間隔は第1の列間隔から前記第3の列間隔、第2の列間隔の順に調整される、
    ピックアンドプレース装置。
  2. 前記間隔調整装置は、
    前記ピッキング素子モジュール同士の間隔を調整するカム部材と、
    前記カム部材を動作させるための動力を与える動力源と、を備える、
    請求項1に記載のピックアンドプレース装置。
  3. 前記カム部材には、
    それぞれのピッキング素子モジュールから突き出た案内突起とそれぞれ摺動自在に係合されて前記案内突起同士の間隔を調整することにより前記ピッキング素子モジュール同士の間隔を変更するための複数の案内溝が凹設されている、
    請求項2に記載のピックアンドプレース装置。
  4. 前記カム部材は板状であり、
    前記動力源は前記カム部材を並進移動させるための動力を与える、
    請求項3に記載のピックアンドプレース装置。
  5. 横方向に一列に配列された多数のピッキング素子及び前記多数のピッキング素子同士の横方向間隔を調整するための横方向間隔調整装置をそれぞれ有するままで縦方向に一列に配列された多数のピッキング素子モジュールと、
    前記多数のピッキング素子モジュール同士の縦方向間隔を調整するために少なくとも3種の間隔調整モードを有する縦方向間隔調整装置と、
    を備え、
    前記縦方向間隔調整装置は、
    カム部材と、
    前記カム部材を駆動するための動力を与える動力源と、を有する、
    ピックアンドプレース装置。
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