KR100792726B1 - 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치 - Google Patents

반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치 Download PDF

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    • G01R31/2601—Apparatus or methods therefor

Abstract

본 발명은 커스터머 트레이에 안착된 반도체 소자들의 리드의 배열 방향이 가로 방향일 경우와 세로 방향일 경우 모두에 대해 테스트를 수행할 수 있도록 반도체 소자의 방향을 변환시켜 주는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 소자 방향 변환장치는 핸들러 본체에 설치되는 베이스와; 상기 베이스에 수직축(Z)을 중심으로 회전가능하게 설치되며, 그 상면에 반도체 소자가 안착되는 안착부가 형성된 회전부재와; 상기 회전부재를 90도씩 회전시키는 구동부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
반도체 소자, 핸들러, 방향 변환장치

Description

반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치{apparatus for orienting semiconductors in semiconductor test handler}
도 1은 커스터머 트레이에 반도체 소자들이 수납된 상태를 나타낸 평면도
도 2는 커스터머 트레이에 반도체 소자들이 다른 방향으로 수납된 상태를 나타낸 평면도
도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 핸들러의 일 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도
도 4는 도 3의 핸들러에 적용된 본 발명에 따른 반도체 소자 방향 변환장치의 일 실시예의 구조를 나타낸 사시도
도 5는 도 4의 반도체 소자 방향 변환장치의 정면도
도 6은 도 4의 반도체 소자 방향 변환장치의 측면도
도 7은 도 4의 반도체 소자 방향 변환장치의 부분 절개 사시도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 반도체 소자 방향 변환장치 110 : 베이스
115 : 서포트플레이트 120 : 회전부재
121 : 회전축부 123 : 안착블록
125 : 고정블록 126 : 안착부
128 : 볼플런저 130 : 구동부
131 : 모터 132 : 구동풀리
133 : 동력전달벨트 134 : 장력인가용 풀리
135 : 종동풀리
본 발명은 반도체 소자를 테스트하는 핸들러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테스트할 반도체 소자의 방향을 90도로 변환시켜서 테스트부로 공급하고, 테스트부로부터 반송된 테스트 완료된 반도체 소자의 방향을 다시 90도로 변환시켜 언로딩부의 커스터머 트레이에 재수납시킬 수 있도록 한 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 메모리 혹은 비메모리 반도체 소자 및 이들을 적절히 하나의 기판상에 회로적으로 구성한 모듈 아이씨(Module IC)들은 생산 후 여러 가지 테스트과정을 거친 후 출하되는데, 핸들러라 함은 상기와 같은 반도체 소자 및 모듈 아이씨 등을 자동으로 외부의 테스트장치에 전기적으로 접속하여 테스트를 수행하고, 테스트 완료된 반도체 소자를 테스트 결과에 따라 분류하는 장치를 말한다.
통상, 이러한 핸들러 중 많은 것들이 상온 상태에서의 일반적인 성능 테스트 뿐만 아니라, 밀폐된 챔버 내에서 전열히터 및 액화질소 분사시스템을 통해 고온 및 저온의 극한 상태의 환경을 조성하여 반도체 소자 및 모듈 아이씨 등이 이러한 극한 온도 조건에서도 정상적인 기능을 수행할 수 있는가를 테스트하는 고온테스트 및 저온 테스트도 수행할 수 있도록 되어 있다.
일반적인 핸들러에서 이루어지는 테스트 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 로딩부의 커스터머 트레이에 담겨진 반도체 소자를 픽커를 이용하여 교환부로 이송하면, 이 교환부에서는 테스트할 반도체 소자를 내열성의 금속 재질인 테스트 트레이에 장착한다. 이어서, 테스트 트레이는 반송장치에 의해 챔버부로 전달된다. 챔버부에서는 테스트 트레이들이 고온 또는 저온의 분위기에서 한 스텝씩 반송되면서 반도체 소자들이 소정의 테스트 온도로 가열 또는 냉각되고, 테스트헤드에 접속되어 전기적인 테스트가 이루어진다. 테스트가 완료된 테스트 트레이는 다시 반송장치에 의해 교환부로 반송되고, 이 교환부에서 테스트 완료된 반도체 소자들이 테스트 트레이에서 분리되어 픽커에 의해 테스트 결과별로 언로딩부의 커스터머 트레이에 분류 수납된다.
하지만, 이와 같은 종래의 핸들러는 반도체 소자의 리드가 일방향으로 배열된 것만 테스트할 수 있는 문제가 있다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 것과 같이, 핸들러의 로딩부에 적재되는 커스터머 트레이(CT)에는 복수개의 반도체 소자(S)들이 소정 간격으로 배열된다. 이 커스터머 트레이(CT)에 안착된 반도체 소자(S)들은 그 리드(L)들이 장축(長軸), 즉 세로 방향으로 배열되는 것이 전형적이다.
따라서, 상기 반도체 소자(S)들이 접속되는 테스트헤드의 소켓 또한 상기 반도체 소자의 리드 방향과 상응하도록 구성된다.
그러나, 근래들어 반도체 소자의 종류가 다양화되면서 도 2에 도시된 것과 같이 반도체 소자(S)의 리드(L)들이 단축(短軸), 즉 가로 방향으로 배열된 상태로 커스터머 트레이(CT)에 안착되는 경우가 있다.
이러한 경우에는 반도체 소자의 리드 배열 방향과 핸들러에 장착되는 테스트헤드의 소켓의 접속핀 배열 방향이 어긋나게 되므로, 핸들러에서 반도체 소자를 테스트헤드에 접속시킬 수가 없으며, 따라서 테스트가 불가능하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 커스터머 트레이에 안착된 반도체 소자들의 리드의 배열 방향이 가로 방향일 경우와 세로 방향일 경우 모두에 대해 테스트를 수행할 수 있도록 반도체 소자의 방향을 변환시켜 주는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 핸들러 본체에 설치되는 베이스와; 상기 베이스에 수직축(Z)을 중심으로 회전가능하게 설치되며, 그 상면에 반도체 소자가 안착되는 안착부가 형성된 회전부재와; 상기 회전부재를 90도씩 회전시키는 구동부를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 핸들러의 구성의 일 실시예를 나타낸 것으로, 핸들러의 전방부에는 로딩부(10)가 배치되고, 이 로딩부(10)의 일측부에는 언로딩부(20)가 배치된다. 상기 로딩부(10)에는 테스트할 반도체 소자들이 다수개 수납되어 있는 사용자 트레이들이 적재된다. 그리고, 언로딩부(20)에는 테스트 완료된 반도체 소자들이 테스트결과에 따라 분류되어 사용자 트레이에 수납된다.
그리고, 핸들러의 중간부분의 양측부에는 상기 로딩부(10)로부터 이송되어 온 반도체 소자들과, 언로딩부(20)로 반송될 테스트 완료된 반도체 소자들이 일시적으로 안착되는 복수개의 버퍼부(40, 45)가 버퍼 이동유닛(미도시)에 의해 전,후진가능하게 설치되어 있다.
상기 버퍼부(40, 45) 사이에는 버퍼부(40, 45)의 테스트할 반도체 소자를 이송하여 테스트 트레이(T)에 재장착하는 작업과 테스트 트레이의 테스트 완료된 반도체 소자를 분리하는 작업이 이루어지게 되는 교환부(30)가 설치되어 있다. 테스트 트레이(T)에는 반도체 소자를 일시적으로 고정하는 복수개의 캐리어(C)들이 상하로 복수열로 배열되어 있다.
상기 로딩부(10)와 언로딩부(20)의 바로 후방에는 반도체 소자(S)의 방향을 90도로 전환시켜주는 반도체 소자 방향 변환장치(100)가 설치된다. 상기 반도체 소자 방향 변환장치(100)는 핸들러에 1개만 구성될 수도 있으나, 본 실시예에서와 같 이 2개 이상으로 구성될 수 있다. 이 경우, 로딩부(10)와 가까운 쪽에 설치된 반도체 소자 방향 변환장치(100)는 로딩부(10)에서 반송된 테스트할 반도체 소자들만 취급하고, 언로딩부(20)와 가까운 쪽에 설치된 반도체 소자 방향 변환장치(100)는 교환부(30)에서 반송된 테스트 완료된 반도체 소자들만 취급하도록 할 수 있다.
상기 반도체 소자 방향 변환장치(100)의 구성 및 작동에 대해서는 아래에 상세히 설명할 것이다.
핸들러의 전방부 상측에는 로딩부(10)와 언로딩부(20) 및 버퍼부(40, 45) 사이를 수평하게 이동하면서 반도체 소자들을 이송하는 제 1 로딩/언로딩픽커(51)와 제 2 로딩/언로딩픽커(52)가 각각 설치된다.
그리고, 상기 교환부(30) 및 버퍼부(40)의 상측에는 양측 버퍼부(40, 45)와 교환부(30) 간에 반도체 소자들을 이송하여 주는 복수개의 단축 픽커(61, 62)가 X축 방향으로 수평 이동하도록 설치된다.
핸들러의 후방부에는 다수개로 분할된 밀폐 챔버들 내에 고온 또는 저온의 환경을 조성한 뒤 반도체 소자가 장착된 테스트용 트레이(T)들을 수직 자세로 순차적으로 이송하며 반도체 소자를 소정의 온도 조건하에서 테스트하는 테스트부(700)가 설치된다.
상기 테스트부(700)는, 상기 교환부(30)에서 이송되어 온 테스트 트레이를 전방에서부터 후방으로 한 스텝(step)씩 단계적으로 이송시키며 반도체 소자들을 소정의 온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있도록 된 예열/예냉챔버(71)와, 상기 예열/예냉챔버(71)를 통해 이송된 테스트 트레이의 반도체 소자들을 외부의 테스트장비 (도시 않음)와 결합된 테스트소켓(도시 않음)에 장착하여 테스트를 수행하는 테스트챔버(72)와, 상기 테스트챔버(72)를 통해 이송된 테스트 트레이를 후방에서부터 전방으로 한 스텝(step)씩 단계적으로 이송시키면서 테스트완료된 반도체 소자를 초기의 상온 상태로 복귀시키는 제열/제냉챔버(73)로 구성된다.
또한, 상기 테스트부(70)의 전방에는 교환부(30)로부터 전달된 테스트 트레이 및 제열/제냉챔버(73)의 테스트 트레이(T)를 각각 측방의 예열/예냉챔버(71) 및 교환부(30)로 이송하는 전방측 이송유닛(76)이 설치된다. 그리고, 테스트부(70)의 후방에는 예열/예냉챔버(71) 및 테스트챔버(72)의 테스트 트레이(T)를 각각 테스트챔버(72) 및 제열/제냉챔버(73)로 이송하는 후방측 이송유닛(77)이 설치된다.
상기 테스트챔버(72)에는 테스트 트레이(T)가 테스트보드(74)에 정렬되었을 때 테스트 트레이(T)를 테스트보드(74)로 가압하여 접속시키는 콘택트유닛(75)이 전후진 이동 가능하게 설치된다.
그리고, 상기 테스트부(70)에서는 테스트 트레이(T)가 수직 자세(직립 상태)로 이동하고, 교환부(30)에서는 테스트 트레이(T)에 반도체 소자를 장착 및 분리하는 작업이 테스트 트레이(T)의 수평 자세(누운 상태)에서 이루어진다. 따라서, 상기 테스트부(70)의 전단부와 교환부(30)의 사이에는 테스트 트레이(T)를 수평상태에서 직립 상태로, 직립 상태에서 수평상태로 전환시키면서 반송하여 주는 로테이터(80)가 90도로 왕복 회동 가능하게 설치된다.
한편, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 소자 방향 변환장치(100)는, 핸들러 본체에 고정되는 베이스(110)와; 상기 베이스(110)에 수직축(Z) 을 중심으로 회전가능하게 설치되는 회전축부(121)와, 상기 각 회전축부(121)의 상부에 고정되는 고정블록(125)과, 상기 각 고정블록(125)의 상측에 착탈 가능하게 결합되는 안착블록(123)으로 구성된 복수개의 회전부재(120)들과; 상기 회전부재의 회전축부(121)들을 90도씩 회전시키는 구동부(130)로 구성된다.
이 실시예에서 상기 회전부재(120)들은 베이스(110)에 일정한 간격으로 일렬로 배열되며, 하나의 구동부(130)에 의해 동기적으로 회전하도록 구성된다.
미설명부호 115는 상기 각 회전축부(121)의 상부를 회전 가능하게 지지하는 서포트플레이트이다.
상기 구동부(130)는 상기 베이스(110)의 일단에 설치되는 모터(131)와, 상기 모터(131)의 축에 결합되어 회동하는 구동풀리(132)와, 상기 회전축부(121)들의 외주면에 결합된 종동풀리(135)와, 상기 구동풀리(132)와 종동풀리(135)들의 외면에 걸쳐져 결합되어 구동풀리(132)의 회전력을 각 종동풀리(135)들로 전달하는 동력전달벨트(133)를 포함하여 구성된다.
상기 각 회전부재(120)들 사이에는 상기 동력전달벨트(133)를 내측 방향으로 가압하는 장력인가용 풀리(134)들이 설치된다. 상기 장력인가용 풀리(134)들은 동력전달벨트(133)의 양측 외측에 2열로 배열되거나, 일측편에 1열로 배열되며, 동력전달벨트(133)를 내측으로 가압함으로써 동력전달벨트(133)의 내면이 각 회전축부(121)의 종동풀리(135)의 외주면과 견고하게 접촉하도록 함과 더불어 접촉면적을 넓히는 작용을 한다. 따라서, 상기 장력인가용 풀리(134)에 의해 동력전달벨트(133)의 운동이 각 회전축부(121)로 확실히 전달될 수 있게 된다.
상기 동력전달벨트(133)는 예를 들어 타이밍벨트를 이용할 수 있는데, 이 경우 구동풀리(132)와 각 종동풀리(135)의 외주면에는 타이밍벨트의 내측 톱니와 치합하는 톱니들이 형성됨이 바람직하다.
상기 모터(131)는 스텝모터나 서보모터와 같이 위치 제어가 가능한 모터를 적용하여 구성되며, 상기 회전부재(120)들을 일방향으로 90도씩 회전시키거나, 이와 다르게 양방향으로 교대로 90도씩 회전시키도록 제어된다.
도 7에 도시된 것과 같이, 상기 회전부재(120)의 안착블록(123)의 상부면에는 반도체 소자가 안착되는 안착부(126)가 오목한 홈 형태로 형성된다. 그리고, 상기 안착부(126)의 중앙에는 안착블록(123)의 하단부까지 관통되는 관통공(127)이 형성된다. 이 관통공(127)은 이후 핸들러의 픽커가 안착부(126) 상에 반도체 소자를 안착시킬 때 로딩/언로딩픽커(51, 52)의 흡착노즐(미도시)에 반도체 소자가 없는 경우, 상기 흡착노즐이 안착부(126)의 상면에 닿으면서 진공압이 형성되는 것을 방지하기 위한 목적으로 형성된다. 본 발명의 핸들러는 상기 로딩/언로딩픽커(51, 52)가 안착부(126) 상에 반도체 소자를 놓을 때 상기 로딩/언로딩픽커(51, 52)에 제공되는 진공압에 의해 반도체 소자의 유무를 감지하기 때문에, 만약 안착부(126) 상에 반도체 소자가 없는 상태에서 로딩/언로딩픽커(51, 52)의 흡착노즐이 안착부(126)에 닿아 진공압이 형성되면 반도체 소자의 유무 판단이 부정확하게 이루어지게 된다.
그리고, 상기 안착블록(123)의 하부면 중앙에는 고정블록(125)의 중앙부에 형성되는 결합공(125a) 내측으로 삽입되는 결합돌기(124)가 형성된다. 상기 결합돌 기(124)의 외주면에는 원주방향을 따라 홈(124a)이 형성되며, 상기 고정블록(125)에는 상기 안착블록(123)의 홈(124a)에 삽입되면서 안착블록(123)을 지지하는 볼(128a)과 이 볼(128a)을 탄성적으로 지지하는 스프링(128b)으로 이루어진 볼플런저(128)(ball plunger)가 설치된다.
따라서, 작업자가 안착블록(123)의 결합돌기(124)를 고정블록(125)의 결합공(125a)에 삽입하면, 상기 볼플런저(128)의 볼(128a)이 홈(124a)에 삽입되면서 안착블록(123)을 고정되게 지지하고, 반대로 안착블록(123)을 강하게 당기면 상기 안착블록(123)의 홈(124a)에서 볼(128a)이 이탈되면서 안착블록(123)이 고정블록(125)에서 분리될 수 있게 된다.
상기 안착블록(123)은 테스트 대상 반도체 소자의 종류와 크기 등에 따라 교체된다.
상기와 같이 구성된 핸들러는 다음과 같이 작동한다. 먼저, 이해를 돕기 위해 핸들러의 로딩부(10)에 적재되는 커스터머트레이(CT)와 이에 수납되는 반도체 소자들의 리드 배열은 도 2에 도시된 것과 같은 가로 배열인 것으로 하여 설명한다.
작업자가 테스트할 반도체 소자들이 수납된 사용자 트레이를 로딩부(10)에 적재시키고 핸들러를 가동하면, 제 1로딩/언로딩픽커(51)가 로딩부(10)의 반도체 소자들을 진공 흡착하여 로딩부(10)와 가까운 쪽의 반도체 소자 방향 변환장치(100)로 반송하고, 각 회전부재(120)의 안착부(126) 상에 안착시킨다.
그리고, 상기 반도체 소자 방향 변환장치(100)의 모터(131)에 소정의 제어신 호가 인가되면서 모터(131)가 동작하고, 상기 모터(131)의 구동풀리(132)가 회전하게 된다. 상기 구동풀리(132)의 회전은 동력전달벨트(133)를 통해 각 회전부재(120)들로 전달되어 회전부재(120)들이 시계방향 또는 반시계방향으로 90도로 회전한다. 이에 따라, 회전부재(120)의 안착부(126) 상에 안착된 반도체 소자의 방향이 90도 변환된다.
상기와 같이 테스트 대상 반도체 소자의 방향이 변환되면, 다시 제 1로딩/언로딩픽커(51)가 반도체 소자 방향 변환장치(100)의 반도체 소자들을 진공 흡착하여 로딩측 버퍼부(40)로 반송한다.
이어서, 로딩측 단축픽커(61)들이 독립적으로 이동하면서 상기 로딩측 버퍼부(40) 상의 반도체 소자를 진공 흡착하여 교환부(30)의 테스트 트레이(T)에 장착시킨다.
교환부(30)의 테스트 트레이(T)에 반도체 소자가 모두 장착되면, 로테이터(80)가 90도 회전하여 테스트부(70)의 전방부로 반송되고, 테스트부(70) 내측에서 소정의 과정을 거쳐 테스트가 진행된다.
테스트부(70)에서 테스트가 완료되면, 다시 로테이터(80)에 의해 테스트 트레이(T)가 교환부(30)로 수평 상태로 반송된다.
그리고, 상기 언로딩측 단축픽커(62)들이 교환부(30)의 테스트 트레이(T)에서 테스트 완료된 반도체 소자를 진공 흡착하여 언로딩측 버퍼부(45)로 반송한다. 제 2로딩/언로딩픽커(52)는 언로딩측 버퍼부(45)의 반도체 소자들을 언로딩부(20)와 가까운 쪽의 반도체 소자 방향 변환장치(100)로 반송하고, 전술한 것과 동일한 방식으로 반도체 소자를 다시 90도로 변환시켜 커스터머 트레이(CT)에 놓여질 수 있는 상태로 만든다.
테스트 완료된 반도체 소자들의 방향이 90도 변환되면, 상기 제 2로딩/언로딩픽커(52)가 반도체 소자 방향 변환장치(100)의 반도체 소자들을 진공 흡착하여, 언로딩부(20)의 각 사용자 트레이에 테스트 결과별로 분류하여 재수납시킨다.
본 발명의 핸들러는 상술한 것과 같은 과정을 반복적으로 수행하면서 반도체 소자들의 테스트를 수행한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 커스터머 트레이에 수납된 반도체 소자들의 리드 배열방향이 가로 방향이더라도, 반도체 소자들의 방향을 90도 변환시켜 테스트부로 공급할 수 있으므로, 테스트헤드의 소켓 구조를 바꾸지 않고도 테스트할 수행할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 핸들러 본체에 설치되는 베이스와;
    상기 베이스에 수직축을 중심으로 회전가능하게 설치되며, 그 상면에 반도체 소자가 안착되는 안착부가 형성된 회전부재와;
    상기 회전부재를 90도씩 회전시킴에 따라 안착된 상기 반도체 소자의 방향을 변환시켜 주는 구동부를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회전부재는,
    상기 베이스에 회전 가능하게 설치된 회전축부와,
    상기 회전축부의 상부에 결합되며, 상부면에 상기 안착부가 형성된 안착블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 회전부재는 상기 회전축부에 고정되게 결합되며, 상기 안착블록이 착탈 가능하게 고정되는 고정블록을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 안착블록의 하단부에 오목한 홈이 형성되고, 상기 고정블록에는 상기 안착블록의 홈에 탄성적으로 삽입되며 지지하는 볼과 상기 볼을 탄성적으로 지지하는 스프링으로 이루어진 볼플런저가 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 안착블록의 안착부에 안착블록의 하부까지 관통되는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는, 상기 베이스에 설치되는 모터와, 상기 모터의 축에 결합된 구동풀리와, 상기 구동풀리와 상기 회전부재의 외주면에 걸쳐져 연결되어 구동풀리의 회전력을 전달하는 동력전달벨트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 동력전달벨트의 외측에서 상기 동력전달벨트를 내측으로 가압하도록 설치되어 동력전달벨트의 장력을 인가하는 적어도 1개의 장력인가용 풀리를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 회전부재는 복수개가 베이스에 일정 간격으로 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 반도체 소자 방향 변환장치.
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