NL1008697C2 - Testinrichting, testsamenstel, werkwijze voor testen en werkwijze voor kalibreren van een testinrichting. - Google Patents

Description

Testinrichting, testsamenstel, werkwijze voor testen en werkwijze voor kalibreren van een testinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een testinrichting voor het testen van op een drager, 5 zoals een leadframe of substraat, bevestigde elektronische componenten. De uitvinding heeft tevens betrekking op een testsamenstel waarvan tenminste één zo’n testinrichting deel uitmaakt. Daarnaast verschaft de uitvinding werkwijze voor het testen van op een drager, zoals een leadframe, bevestigde elektronische componenten en een werkwijze voor het kalibreren van een testinrichting.

10

Het testen van elektronische componenten, in het bijzonder van halfgeleiders, vindt volgens de stand van de techniek veelal plaats nadat er meerdere elektronische componenten op een drager zijn geplaatst. De drager wordt vervolgens opgedeeld in segmenten waarop zich steeds één component bevindt. De losse dragersegmenten met 15 daarop bevestigde elektronische componenten worden voor het testen afzonderlijk tegen bijvoorbeeld een testcontact geplaatst waarmee de meting wordt verricht. Voor het testen volgens deze bekende werkwijze zijn testinrichtingen ontwikkeld met een grijper voor het aangrijpen van individuele elektronische componenten. De grijper is beweegbaar naar een testcontact zodat een elektronische component tegen het 20 testcontact kan worden gedrongen en de grijper is vervolgens weer terug te bewegen naar de uitgangspositie voor het afleggen van een geteste elektronische component. De bestaande werkwijzen en inrichtingen zijn relatief traag, onbetrouwbaar en leiden veelal niet tot de gewenste nauwkeurige meetresultaten.

25 De onderhavige uitvinding heeft tot doel verschaffen van een verbeterde testinrichting en werkwijze voor het testen van elektronische componenten waarmee met relatief hoge snelheid op nauwkeurige wijze kan worden getest.

De uitvinding verschaft daartoe een testinrichting volgens conclusie 1. In een 30 voorkeursuitvoering sluit de transportbaan voor toevoer van een drager aan op de transportbaan voor afvoer van een drager. In een andere voorkeursuitvoering loopt de transportbaan toevoer van een drager tenminste voor een deel evenwijdig aan tenminste een deel van de transportbaan voor afvoer van een drager. Met behulp van deze 1_ - - nJ9822059.nl.wpd 008697 -2- testinrichting kan een gehele drager met meerdere daarop bevestigde elektronische componenten in een keer aangegrepen worden. De aangegrepen drager en/of de daarop bevestigde elektronische componenten kunnen nu eenmaal of meerdere malen op verschillende posities in contact gebracht worden met één of meerdere testcontacten.

5 Een belangrijk voordeel van de inrichting overeenkomstig de uitvinding is dat de benodigde tijd voor het testen van een elektronische component aanzienlijk kan worden teruggebracht. Door het gelijktijdig aangrijpen van meerdere elektronische componenten op een drager wordt de benodigde tijd voor het aangrijpen van een te testen object en het tot nabij het testcontact brengen van het te testen object aanzienlijk teruggebracht. Er 10 worden immers minder afzonderlijke objecten in de testinrichting gevoerd. Een ander voordeel van de testinrichting overeenkomstig de uitvinding is dat de positioneemauwkeurigheid van de component ten opzichten van de contacten toeneemt, waardoor de contactkwaliteit beter en constanter wordt. De drager bevat immers de oorspronkelijke referentiepunten (ook wel aangeduid als indexgaten) op basis waarvan 15 eerdere bewerkingen hebben plaatsgevonden. Wanneer de elektronische componenten voor de testinrichting gesepareerd worden dient voor latere positionering gebruik gemaakt te worden van afgeleide referentiepunten zoals bijvoorbeeld een aangespoten behuizing. Het moge duidelijk zijn dat gebruik van de oorspronkelijke referentiepunten op de drager een meer nauwkeurige positionering van de te testen objecten mogelijk 20 maakt. Hierdoor zal de nauwkeurigheid van de meting toenemen waardoor als gevolg minder producten onnodig worden afgekeurd. Nog een ander voordeel van de testinrichting overeenkomstig de uitvinding is dat deze het mogelijk maakt relatief vroeg in het productieproces te testen zodat relatief sneller terugkoppeling mogelijk is bij geconstateerde fouten en waardoor eventueel kostbare vervolgbewerkingen 25 achterwege gelaten kunnen worden. Doordat een te testen drager uit een toevoerbaan wordt genomen en een geteste drager in een afvoerbaan wordt geplaatst, kunnen er parallel aan elkaar meer testinrichtingen worden opgesteld voor het testen van een productiestroom van dragers. Aldus hoeft de capaciteit van de testinrichting geen bottleneck te zijn in een productieproces. De toevoer en afvoer van dragers kan 30 geschieden via een enkele transportbaan in welk geval het zinvol is bij te houden welke dragers zijn getest en welke niet zijn getest maar het is ook mogelijk verschillende 1008697 -3- transportbanen te gebruiken voor toevoer en afvoer van dragers. In deze laatste situatie is het minder noodzakelijk om bij te houden welke dragers zijn getest daar de aanwezigheid in de afvoerbaan reeds aangeeft dat een drager is getest. In beide varianten is het echter mogelijk om parallel aan elkaar testinrichtingen op te stellen.

5

In een voorkeursuitvoering is tenminste één transportbaan ingericht voor transport in twee richtingen. Hierdoor wordt de flexibiliteit van de testinrichting verder vergroot in het bijzonder met betrekking tot de opstelling waarin deze wordt toegepast.

10 De manipulator is voorkeur voorzien van twee in hoofdzaak loodrecht op elkaar staande lineaire geleidingen voor verplaatsing van de manipulator in een vlak. Daarbij kan de manipulator tevens zijn voorzien van een derde lineaire geleiding welke in hoofdzaak loodrecht staat op de overige twee lineaire geleidingen. Een dergelijke manipulator maakt een nauwkeurige positionering van de drager mogelijk ten opzichte van het 15 testcontact. Het is tevens mogelijk een dergelijke manipulator te gebruiken voor het meerdere malen met elkaar in contact brengen van drager en testcontact, bijvoorbeeld op verschillende plaatsen van de drager. Ook dan is een nauwkeurige positionering van drager ten opzichte van testcontact mogelijk. Een reeds eerder beschreven voordeel is de geringe benodigde transporttijd tussen twee metingen op eenzelfde drager. Nog een 20 ander voordeel van de manipulator met lineaire geleiding is dat deze relatief goedkoop is te vervaardigen en eenvoudig is in onderhoud.

In weer een ander voorkeursuitvoering is de testinrichting voorzien van identificatiemiddelen voor identificatie van een individuele drager. Aldus kunnen de 25 testresultaten van bepaalde posities op de drager gekoppeld worden aan de individuele drager zodat bij eventueel verdere bewerking van een drager rekening gehouden kan worden met de testresultaten.

In weer een ander voorkeursuitvoering is de manipulator voorzien van 30 positioneermiddelen voor positionering van de drager ten opzichte van de manipulator.

1008697

Met behulp van de positioneermiddelen kan de manipulator ten opzichte van de orginele referentiepunten op de drager worden gepositioneerd.

-4-

Voor verwerking van de testgegevens omvat de testinrichting bij voorkeur een 5 computersysteem dat in verbinding staat met het testcontact. In de praktijk is een dergelijk computersysteem een aantal malen duurder (bijvoorbeeld factor 4) dan de testinrichting zelf. De productiviteit toename van de testinrichting overeenkomstig de uitvinding ten opzichte van de stand van de techniek betekent ook dat de productiviteit van het relatief kostbare computersysteem toeneemt. Het terugdringen van de 10 bewerkingstijd per meting levert zodoende een voordeel dat verder reikt dan een meer optimale benutting van de testinrichting zonder randapparatuur.

De uitvinding verschaft tevens een testsamenstel voor het testen van op een drager, zoals leadframe, bevestigde elektronische componenten zoals beschreven in conclusie 15 10. Een dergelijk testsamenstel kan als zelfstandige eenheid opereren maar kan ook worden ingebouwd in een productielijn. Daarnaast kunnen naar keuze één of meerdere testinrichtingen in het testsamenstel worden opgenomen.

De uitvinding verschaft bovendien een werkwijze voor het testen van op een drager, 20 zoals een leadframe, bevestigde componenten zoals beschreven in conclusie 11. Daarbij kan een drager tijdens stap C) worden getest door deze in contact te brengen met een testcontact. Het is ook mogelijk dat een drager en/of op een drager bevestigde componenten meervoudig worden getest door deze op meerdere posities in contact te brengen met het testcontact. Het is ook nog mogelijk een drager en/of op een drager 25 bevestigde componenten meervoudig te testen door deze met meerdere testcontacten in contact te brengen. Dit kan zowel gelijktijdig als volgtijdig gebeuren. Door het uit een transportbaan nemen van een gehele drager met daarop bevestigde elektronische componenten worden de voordelen verkregen zoals reeds bovengaand beschreven naar aanleiding van de inrichting overeenkomstig de uitvinding. De relatief eenvoudige 30 werkwijze maakt het mogelijk deze met een relatief eenvoudige inrichting uit te voeren. Metingen kunnen worden verricht bij relatief hoge temperaturen (100-200 C°) maar het 1008697 -5- is ook mogelijk de werkwijze uit te voeren bij relatief lage temperaturen (-60 - -20 C°). De inrichting overeenkomstig de uitvinding is bruikbaar voor zowel koude als warme testomstandigheden.

5 Afhankelijk van de omstandigheden waarin de test wordt uitgevoerd kan de drager voor het testen uit dezelfde transportbaan of uit een andere transportbaan worden genomen waarin deze na het testen wordt geplaatst. In een “stand alone” toepassing van de werkwijze kan bijvoorbeeld een enkele transportbaan volstaan maar in een situatie waarin de werkwijze op verschillende posities gelijktijdig wordt uitgevoerd geniet een 10 meervoudige transportbaan de voorkeur.

Tenslotte verschaft de uitvinding ook een werkwijze voor het kalibreren van een testinrichting zoals beschreven in conclusie 17. In een voorkeurstoepassing van deze werkwijze wordt na de kalibratiebewerking de ijkdrager teruggevoerd naar de 15 uitgangspositie ervan. Door gebruikmaking van een ijkdrager, in de praktijk ook wel aangeduid als “golden leadframe”, kunnen zonder complexe omstellingen kalibratie bewerkingen worden uitgevoerd. Wanneer de ijkdrager weer wordt teruggevoerd naar de uitgangspositie ervan kan de kalibratiebewerking naar believen op een moment naar keuze worden herhaald. Het afhankelijk van de afmetingen van de testinrichting kan dit 20 met de manipulator of kan hiervoor een retourgang van een transportband worden gebruikt.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 25 figuur 1 en schematisch perspectivisch aanzicht op een inrichting overeenkomstig de uitvinding, figuur 2 een schematisch perspectivisch aanzicht op een variant van de in figuur 1 getoonde inrichting, en figuur 3 een schematisch aanzicht op een deel van de inrichting getoond in de 30 figuren 1 en 2 gekoppeld met een computer.

1008697 -6-

Figuur 1 toont een testinrichting 1 met een toevoerband 2 waarlangs een te testen leadframe 3 wordt aangevoerd. Wanneer het leadframe 3 een bepaalde positie bereikt heeft zal het worden aangegrepen door een manipulator 6 welke daartoe is voorzien van beweegbare grijpers 7. De manipulator 6 is beweegbaar opgehangen door middel van 5 een gestel 8. In dit gestel 8 is een verticale lineaire geleiding 9 opgenomen (Z-as) waarmee de manipulator 6 in verticale richting verplaatsbaar is. In het gestel 8 zijn tevens twee horizontale lineaire geleidingen 10,11 opgenomen welke geleidingen 10, 11 loodrecht op elkaar staan. Door de horizontale lineaire geleidingen 10,11 is de manipulator 6 beweerbaar in een vlak dat tenminste gedeeltelijk is gelegen boven de 10 toevoerband 2 voor leadframe 3 en een afvoerband 4 voor afvoer van geteste leadframes 5.

Na het van de toevoerband 2 nemen van een te testen leadframe 3 wordt de manipulator 6 bewogen tot boven een testcontact 12 dit testcontact 12 is voorzien van 15 positioneerpennen 13 die samen werken met indexgaten 25 aangebracht in de te testen leadframes 3. In plaats hiervan is het ook mogelijk de manipulator 6 te voorzien van positioneerpennen 13 die samenwerken met uitsparingen in het testcontact 12. Wanneer de manipulator 6 zich met een te testen leadframe 3 boven het testcontact 12 bevindt zal de manipulator 6 door de verticale lineaire geleiding 9 naar beneden worden bewogen 20 zodanig dat positioneerpennen 13 in de indexgaten van het leadframe 3 grijpen. Bij het naar beneden bewegen van manipulator 6 zal het leadframe 3, of een daarop bevestigde elektronische component, contact maken met geleidende aanslagen 14 die zijn aangebracht op het testcontact 12. Vervolgens kan de meting worden uitgevoerd, hierop zal aan de hand van figuur 3 nader worden ingegaan.

25

Na het verrichten van de eerste meting wordt de manipulator 6 over een beperkte afstand naar boven bewogen zodanig dat het leadframe 3 los komt van de positioneerpennen 13. Afhankelijk van het te doorlopen testprogramma kan het leadframe 3 nu over beperkte afstand in X of Y richting worden verplaatst om 30 vervolgens weer naar beneden te worden bewogen zodat een volgende test kan worden uitgevoerd met leadframe 3. Aldus kunnen meerdere testen worden uitgevoerd op één i 1008697 i -7- enkel leadframe 3. Veelal zal het aantal uit te voeren testen overeenkomen met het aantal elektronische componenten dat is aan gebracht op het leadframe 3. Doordat de relatieve verplaatsingen van het leadframe 3 bij opvolgende metingen aan hetzelfde leadframe 3 gering zijn, is de bewerkingstijd per uit te voeren test ook beperkt. Voor het 5 verrichten van meerdere zeer uiteenlopende testen op eenzelfde te testen leadframe 3 kunnen ook meerdere testcontacten 12 met uiteenlopende geometrie in eenzelfde testinrichting 1 worden geplaatst.

Nadat alle benodigde testen zijn uitgevoerd wordt de manipulator 6 verplaatst tot boven 10 de afvoerband 4 waarop een getest leadframe 5 wordt afgelegd door het openen van de grijpers 7. Afhankelijk van de hoeveelheid te testen leadframes en de complexiteit van de uit te voeren testen kunnen één of meerdere testinrichtingen 1 worden samengebouwd. De samenbouw van meerdere testinrichtingen 1 is relatief eenvoudig realiseerbaar wanneer toevoerband 2 en afvoerband 4 zijn gescheiden. Echter ook 15 wanneer er slechts één gecombineerde toe- en afvoerband wordt gebruikt is het mogelijk meerdere testinrichtingen 1 samen te bouwen. Er dient in dat geval echter wel een besturingssysteem te worden gebruikt dat bijhoudt welk leadframe 5 dat op de transporteur ligt reeds getest is en welk leadframe 3 nog niet getest is.

20 De testinrichting 1 overeenkomstig de uitvinding heeft als voordeel dat zeer weinig productafhankelijke onderdelen deel uitmaken van de testinrichting 1. Hierdoor is de testinrichting 1 relatief snel omstelbaar voor het verwerken van verschillende productsoorten. Het meest product afhankelijke onderdeel in de testinrichting 1 is het testcontact 12 dat bijvoorbeeld door middel van snelkoppelingen snel uitwisselbaar kan 25 worden uitgevoerd.

Figuur 2 toont een testinrichting 15 waarin naast de in figuur 1 weergegeven onderdelen tevens twee overzetters 16, 17 zijn opgenomen voor het uit transportbaan 26 nemen van een te testen leadframe 3 en het na testen op transportbaan 26 plaatsen van een getest 30 leadframe 5. Een leadframe 3 wordt door de overzetter 16 verplaatst naar een invoerstation 18 waarboven een camera 19 staat opgesteld. Hiermee kan een eerste 10U8697 -8- visuele inspectie van het leadframe 3 worden uitgevoerd. De camera 19 kan ook zijn uitgevoerd als datacode aangebrachte code waardoor deze identificeerbaar is. Op basis van deze informatie kan een relatie gelegd worden tussen de testresultaten en de individuele componenten op het leadrame 3. Deze gegevens zijn de basis voor het later 5 sorteren van de geteste producten. De manipulator 6 grijpt het leadframe 3 aan in het invoerstation 18 en verplaatst het naar het testcontact 12 alwaar de testen zoals bovenstaand beschreven worden uitgevoerd. Na het verrichten van de testen zal het geteste leadframe 5 door de manipulator 6 worden geplaatst in een afvoerstation 20. Naast de camera 19 geplaatst bij invoerstation 18 is het ook mogelijk dat andere 10 testapparatuur wordt opgesteld nabij invoerstation 18 en afvoerstation 20.

De testinrichting 15 is voorzien van een gestel 27 ter ondersteuning van de manipulator 6, dat eenvoudiger is uitgevoerd dan het gestel 8 zoals weergegeven in figuur 1. Het gestel 27 verschaft de manipulator 6 slechts bewegingsvrijheid in twee richtingen, te 15 weten de X- en Z-richting. Aangezien de bewegingsvrijheid in Y-richting zoals weergegeven in figuur 1 bij de testinrichting 15 overbodig is vanwege de aanwezigheid van overzetters 16,17, volstaat het relatief eenvoudige gestel 27.

De overzetters 16, 17 vergroten de capaciteit van de testinrichting 15 doordat de 20 manipulator 6 een leadframe 3, 5 over slechts een beperkt afstand hoeft te verplaatsen aangezien de bewerkingen door overzetters 16,17 en manipulator 6 parallel kunnen plaatsvinden is de productiviteit van de testinrichting 15 groter dan die van testinrichting 1. Daarnaast maken de in- en afvoerstations 18,20 extra controles mogelijk.

25

In figuur 3 is schematisch een computer 22 weergegeven als visualisatie van een zogeheten test systeem dat in de praktijk bestaat uit een mainframe met relatief complexe testssoftware. Per testinrichting 1,15 wordt een afzonderlijk testsysteem 22 gebruikt. Het testsysteem 22 is door middel van een signaalleiding 23 verbonden met de 30 geleidende aanslagen 14 van het testcontact 12. Tevens is schematisch een sensor 24 weergegeven die is opgenomen in de manipulator 6 voor identificatie van een i : /'· : i >. , r

- U L O IJ d I

-9- aangegrepen leadframe 3. De testresultaten van een leadframe 3 kunnen aldus gekoppeld worden aan de identiteit van het leadframe 3.

1008697

Claims (18)

1. Testinrichting voor het testen van op een drager, zoals een leadframe, bevestigde elektronische componenten omvattende: 5. een transportbaan voor toevoer van een te testen drager, een manipulator voor aangrijping en verplaatsing van een aangevoerde drager, een testcontact waarmee een drager en/of tenminste één op de drager bevestigde component door de manipulator in contact te brengen is, en een transportbaan voor afvoer van een geteste drager.

2. Testinrichting volgens conclusie 1, waarbij de transportbaan voor toevoer van een drager aansluit op de transportbaan voor afvoer van een drager.

3. Testinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de transportbaan voor toevoer 15 van een drager tenminste voor een deel evenwijdig loopt aan tenminste een deel van de transportbaan voor afvoer van een drager.

4. Testinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tenminste één transportbaan is ingericht voor transport in twee richtingen. 20

5. Testinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de manipulator is voorzien van twee in hoofdzaak loodrecht op elkaar staande lineaire geleidingen voor verplaatsing van de manipulator in een vlak.

6. Testinrichting volgens conclusie 5, waarbij de manipulator is voorzien van een derde lineaire geleiding welke in hoofdzaak loodrecht staat op de twee overige lineaire geleidingen.

7. Testinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij deze 30 identificatiemiddelen omvat voor identificatie van een individuele drager. 1 (; ·; · PP Q 7 -11-

8. Testinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de manipulator is voorzien van positioneermiddelen voor positionering van de drager ten opzichte van de manipulator.

9. Testinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij deze tevens een computersysteem omvat voor het verwerken van de testgegevens, welke computersysteem in verbinding staat met het testcontact.

10. Testsamenstel voor het testen van op een drager, zoals een leadframe, bevestigde 10 elektronische componenten omvattende: - een toevoerstation voor dragers met elektronische componenten, - tenminste één testinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarvan de transportbaan voor toevoer van een te testen drager aansluit op het toevoerstation, 15. een afvoerstation voor dragers met elektronische componenten dat aansluit op de transportbaan voor afvoer van geteste dragers, en - een centraal besturingssysteem voor gesynchroniseerde besturing van toevoerstation, tenminste één testinrichting en het afvoerstation.

11. Werkwijze voor het testen van op een drager, zoals een leadframe, bevestigde elektronische componenten waarbij achtereen volgens de stappen worden doorlopen: A) het langs een transportbaan toevoeren van een te testen drager, B) het uit de transportbaan nemen van de te testen drager, C) het testen van tenminste één elektronische component op de uit de transportbaan 25 genomen drager, en D) het terug in een transportbaan plaatsen en afvoeren van de geteste drager.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij een elektronische component en/of een drager tijdens stap C) wordt getest door deze in contact te brengen met een testcontact. 30 1008697 -12-

13. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, waarbij een drager en/of op een drager bevestigde elektronische componenten meervoudig worden getest door deze op meerdere posities in contact te brengen met het testcontact.

14. Werkwijze volgens een der conclusies 11-13, waarbij een drager en/of op een drager bevestigde elektronische componenten meervoudig worden getest door deze met meerdere testcontacten in contact te brengen.

15. Werkwijze volgens een der conclusies 11-14, waarbij de drager voor het testen 10 uit dezelfde transportbaan wordt genomen waarin deze na het testen wordt terug geplaatst.

16. Werkwijze volgens een der conclusies 11-14, waarbij de drager voor het testen uit een andere transportbaan wordt genomen dan waarin deze na het testen wordt 15 geplaatst.

17. Werkwijze voor het kalibreren van een testinrichting, waarbij een ijkdrager met een werkwijze voor een der conclusies 11-16 door een testinrichting wordt gevoerd en bij constatering van een van een norm afwijkend meetresultaat de instelling van de 20 testinrichting zodanig wordt gewijzigd dat de meetresultaten aan een gestelde norm voldoen.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij na de kalibratiebewerking de ijkdrager wordt terug gevoerd naar de uitgangspositie ervan. 25 1O0P Q a 7