TW201439557A - 半導體元件測試用分選機 - Google Patents

Abstract

本發明涉及支援半導體元件的測試的半導體測試用分選機。根據本發明提供一種在校正半導體元件的位置之後能夠將半導體元件電連接到測試插座的新的形態的技術。而且，為此在能夠抓持半導體元件或解除抓持的抓持頭和設置有測試插座的插座板之間配備用於校正半導體元件的位置的凹袋板。根據本發明，可帶來半導體元件和測試插座之間的電連接的可靠性提高的效果。

Description

半導體元件測試用分選機

本發明涉及在測試半導體元件時使用的半導體元件測試用分選機。

半導體元件測試用分選機(以下，稱之為“分選機”)是將經過預定的製造工藝製造出的半導體元件電連接到測試機之後，根據測試結果將半導體元件分類的設備。

用於支持半導體元件的測試的分選機已被韓國公開專利第10-2002-0053406號(以下，稱之為“現有技術1”)或日本公開專利特開2011-247908號(以下，稱之為“現有技術2”)之類的多種專利文獻公開。

根據被公開的專利文獻，抓持頭(現有技術1中被命名為“轉位頭”，現有技術2中被命名為“壓迫裝置”)在抓持半導體元件的狀態下下降而使半導體元件電連接到插座板(現有技術2中被命名為“測試器”)上的測試插座(現有技術2中被命名為“檢測用插座”)。為此，抓持頭被構成為能夠進行 水準移動和垂直移動。在此，抓持頭的水準移動是在搬運半導體元件的往復器(現有技術2中被命名為“滑動台”)的上點和插座板的上點之間進行。而且，抓持頭的垂直移動是在從往復器抓持或釋放半導體元件時以及將半導體元件電連接到測試插座或解除電連接時進行。當然，往復器和抓持頭之間的位置或其他相關結構可具有多種形態。

通過抓持頭的下降而將半導體元件電連接到測試插 座的作業應該在被抓持頭抓持的半導體元件和測試插座之間實現精確的定位的狀態下進行。

但是，由於針對水準移動的控制公差或其他多種設 計因素，被抓持頭抓持的半導體元件和測試插座之間的精確的定位將非常困難。為瞭解決這一點，如參照現有技術2，一般在插座板上設置定位銷(現有技術2中命名為“引導銷”)，並在抓持頭上設置定位孔(現有技術2中命名為“引導孔”)。 由此，在抓持頭下降時，插座板的定位銷首先插入到抓持頭的定位孔，因而能夠在先行實現抓持頭和測試插座之間的精確的定位的狀態下，使半導體元件電連接到測試插座。

另外，因集成技術的發展等原因，半導體元件的端 子數量趨於增加。半導體製造商們試圖減小端子大小和端子之間的間距，以作為在有限的面積內容納較多數量的端子的方案。據此，被開發出端子之間的間隔由當前的0.50mm~0.40mm減少為0.35mm~0.30mm的產品，預計將來會進一步減小。當然，隨著端子之間的間距減小，端子的大小也應該隨之變小。例如，在BGA類型中，端子(焊球)之間 的間距在0.5mm的情況下，端子的直徑為0.33mm，但在端子之間的間距為0.35mm的情況下，端子的直徑將減小到0.23mm。尤其，最近的趨勢是將端子之間的間距減小到0.3mm，同時也將端子的直徑減小到0.20mm以下。在這樣的情況下，如果半導體元件哪怕以微小的程度偏離正位置或扭曲的姿態被抓持到抓持頭，則半導體元件和測試插座之間的電連接將發生故障。而且，還存在發生端子的損壞或短路的危險。

因此，半導體元件和測試插座之間的電連接有必要 更加精確地形成。

但是，若考慮到如上的端子的直徑或端子之間的間 距減小的趨勢，就僅依靠定位銷和定位孔得到半導體元件和測試插座之間的精確的定位而言，不遠的將來在如下點上將會非常困難。

首先，定位銷反復地插入和脫離定位孔，導致構成 定位孔的壁面被磨損。此時，定位銷和定位孔將失去正常功能。為了克服這一點，需要伴隨部件更換這一繁瑣的作業，但相應地會導致人力的損失和設備的運行率的下降。

其次，由於需要具備抓持頭在抓持半導體元件的狀 態下下降而將半導體元件電連接到測試插座的結構，因此半導體元件的抓持狀態尤其非常重要。但是，往復器或抓持頭的移動控制公差或半導體元件的載入公差將會影響由抓持頭抓持的半導體元件的精確的抓持。即，如圖1的(a)和(b)的誇張顯示，半導體元件D有可能無法正確地被抓持頭的拾取器P抓持或者以微小地旋轉的狀態下被抓持。但是，盡可能減 小所提及的設計公差的嘗試只能受限制。

本發明的目的在於提供一種在抓持半導體元件的抓持頭位元於插座板的上方的狀態下，能夠忽略抓持頭而校正半導體元件的位置或姿勢的技術。

為了達到如上的目的，根據本發明的半導體測試用，包括：插座板，具有與測試器側電連接的至少一個測試插座；凹袋板，可升降地配備於所述插座板的上側，在與所述至少一個測試插座對應的位置具有用於收容半導體元件的至少一個元件凹袋；升降部件，使所述凹袋板能夠升降，據此使收容於所述至少一個元件凹袋的至少一個半導體元件能夠電連接到所述至少一個測試插座或解除電連接；元件供應器，將至少一個半導體元件提供給所述至少一個元件凹袋。

所述元件供應器包括：抓持頭，具有能夠抓持半導體元件或解除抓持的至少一個拾取器；水準移動器，沿水準方向移動所述抓持頭；以及垂直移動器，沿上下方向移動所述抓持頭，所述升降部件為將所述凹袋板針對所述插座板進行彈性支撐的彈性部件，所述凹袋板借助所述抓持頭而下降，所述抓持頭根據所述垂直移動器的操作而下降。

所述凹袋板和所述抓持頭選擇性地分別設置有用於設定相互之間的位置的定位孔和插入到所述定位孔的定位銷。

還包括引導所述凹袋板的升降移動的同時限制所述 凹袋板的水準移動的引導器。

所述引導器固定設置在所述插座板。

為了達到如上的目的，根據本發明第一形態的半導體元件測試用分選機的操作方法，包括：第一步驟，利用抓持頭上的至少一個拾取器抓持至少一個半導體元件；第二步驟，向凹袋板的上方移動抓持頭；第三步驟，將被至少一個拾取器抓持的至少一個半導體元件提供給凹袋板上的至少一個元件凹袋；第四步驟，下降凹袋板，將收容於至少一個元件凹袋的至少一個半導體元件電連接到位於凹袋板下方的插座板上的至少一個測試插座；第五步驟，當所述第四步驟之後進行的測試結束時，借助抓持頭引出收容於至少一個元件凹袋的至少一個半導體元件。

所述第三步驟包括：第三a步驟，將抓持頭下降至下降位置；第三b步驟，使至少一個半導體元件下降。

通過使抓持頭進一步下降至相比下降位置更低的連接位置而以強制的方式實現所述第四步驟中的凹袋板的下降。

在所述第四步驟中下降至連接位置的抓持頭上的至少一個拾取器朝測試插座側對至少一個半導體元件施壓。

優選地，在所述第二步驟和第三步驟之間還包括步驟：設定凹袋板和抓持頭相互之間的位置。

執行所述第五步驟的同時，使凹袋板根據彈性力而上升。

為了達到如上的目的，根據本發明第二形態的半導 體元件測試用分選機的操作方法，包括：第一步驟，利用抓持頭上的至少一個拾取器抓持至少一個半導體元件；第二步驟，向凹袋板的上方移動抓持頭；第三步驟，使至少一個半導體元件朝下方下降；第四a步驟，校正下降的至少一個半導體元件的位置；第四b步驟，通過抓持頭朝插座板側對至少一個半導體元件施壓，使至少一個半導體元件電連接到插座板上的至少一個測試插座；第五步驟，當所述第四步驟之後進行的測試結束時，借助抓持頭使至少一個半導體元件從至少一個測試插座解除連接。

所述第三步驟是在抓持頭下降至下降位置的狀態下 進行。

所述第四b步驟執行為，使通過所述第四a步驟而以 位置被校正的狀態停止的至少一個半導體元件借助抓持頭進一步向下方下降。

執行第五步驟的同時，使凹袋板根據彈性力而上升。

根據本發明，由於凹袋板和測試插座的水準方向的位置總能夠維持準確地設定的狀態，因此具有能夠進一步提高半導體元件和測試插座之間的電連接的可靠性的積極效果。

200‧‧‧半導體元件測試用分選機

240‧‧‧元件供應器

241‧‧‧抓持頭

241a‧‧‧定位孔

P‧‧‧拾取器

242‧‧‧水準移動器

243‧‧‧垂直移動器

250‧‧‧插座板

251‧‧‧測試插座

260‧‧‧凹袋板

261‧‧‧元件凹袋

261c‧‧‧定位銷

270‧‧‧引導器

280‧‧‧彈簧

圖1為用於說明現有技術的問題的參考圖。

圖2為根據本發明的分選機的概念性的平面結構圖。

圖3為針對圖2的分選機的主要部位切開了局部的分解立體圖。

圖4為針對應用到圖2的分選機的元件供應器的示意性側面圖。

圖5為針對應用到圖2的分選機的插座板的抽樣圖。

圖6為針對應用到圖2的分選機的凹袋板的抽樣圖。

圖7為針對可應用到圖6的凹袋板的根據其他例的元件凹袋的底面立體圖。

圖8至圖12為用於說明針對根據本發明的分選機的主要部位的工作方法的參考圖。

以下，參照圖2至圖12對於如上所述的根據本發明的優選實施例進行說明。其中，為了說明的簡潔，對於已公知或重複的說明又或者附圖標記，盡可能省略或壓縮。

<對於設備的說明>

圖2為根據本發明的半導體元件測試用分選機200(以下，簡稱為“分選機”)的概念性的平面結構圖，圖3為針對圖2的分選機的主要部位IP切開了局部的分解立體圖。

參照圖2和圖3所示，根據本發明的分選機200包括：往復器(shuttle)210、載入部分220、卸載部分230、元件供應器240、插座板250(參照圖3)、凹袋板(pocket plate)260(參照圖3)、引導器270(參照圖3)、彈簧280(參照圖3) 。

往復器210具有在沿左右方向連接載入位置LP、抓持 位置DP以及卸載位置UP的直線上往復移動的凹袋工作臺211。凹袋工作臺211具有能夠載置半導體元件的8個載入凹袋211a和8個卸載凹袋211b。在此，載入凹袋211a根據凹袋工作臺211的往復移動而在載入位置LP和抓持位置DP之間進行往復移動，卸載凹袋211b根據凹袋工作臺211的往復移動而在抓持位置DP和卸載位置UP之間往復移動。載入部分220將需要進行測試的半導體元件載入到往復器210的各個載入凹袋211a。

卸載部分230從往復器210的卸載凹袋211b將完成測 試的半導體元件進行卸載。

在此需要說明的是，關於半導體元件的載入/卸載的 技術，以通過多種形態進行公開而所周知，因此省略對其的具體說明。

元件供應器240將8個半導體元件提供給凹袋板260 。為此，如圖4的概略的側面圖所示，元件供應器240包括抓持頭241、水準移動器242以及垂直移動器243。

抓持頭241可抓持8個半導體元件或者可以解除抓持 ，具備可借助真空壓分別抓持一個半導體元件或者解除抓持的8個拾取器P。這樣的抓持頭241上形成有多個定位孔241a，以用於設定與凹袋板260之間的精確的位置。

水準移動器242沿前後方向移動抓持頭241。

垂直移動器243沿上下方向移動抓持頭241。

如圖5的抽取平面圖所示，插座板250具有8個測試插 座251，各個測試插座251分別與測試器(未圖示，根據不同的見解還可以被區分為測試器的主體)側形成電連接。這樣的插座板250被設置為固定。

凹袋板260可升降地設置在插座板250的上側。如圖6 的抽樣圖所示，這樣的凹袋板260包括8個元件凹袋261和設置框架262。

每一個元件凹袋261設置在與插座板250的測試插座 251一一對應的位置，並包括主體261a、支撐板261b以及定位銷261c。元件凹袋261區別於一般的測試分選機中使用的外掛程式。即，外掛程式中缺少用於固定半導體元件的插鎖或者杆。

主體261a具有可收容半導體元件的平截面為四邊形 的收容空間RS。在此，構成收容空間RS的壁面形成傾斜，從而趨向下側時相互面對的壁面之間的寬度變窄。據此，收容空間RS的下端的面積減小到大致與半導體元件的平面面積幾乎一致的面積。由此，在收容空間RS內自由降落的半導體元件根據傾斜的壁面而其位置或姿勢得到校正，從而能夠安置於收容空間RS內。即，凹袋板260具有校正半導體元件的位置或姿勢的位置校正單元或姿勢校正單元的功能。

支撐板261b支撐被收容到收容空間RS的半導體元 件。據此，防止被收容到收容空間RS內的半導體元件從下方脫離。而且，支撐板261b上形成有用於朝下方露出半導體元件的端子的多個露出孔EH。

考慮到小的端子的突出高度，支撐板261b的形態優 選為盡可能薄的薄膜形態。但是，根據不同的實施方案，還可以考慮如圖7所示地省略支撐板而在主體261A上形成與主體261A形成一體的支撐台SJ。當然，優選為在支撐台SJ上形成有多個定位槽PS，以用於設定端子的位置。

定位銷261c用於設定凹袋板260和抓持頭241相互之 間的位置。即，在抓持頭241下降時，凹袋板260的定位銷261c先行插入到抓持頭241的定位孔241a中，據此凹袋板260和抓持頭241相互之間的位置將會精確地被設定。當然，根據不同的實施方案，定位銷可配備於抓持頭，定位孔可形成於凹袋板。

設置框架262上形成有用於設置8個元件凹袋261的 設置孔262a和用於插入引導器270的插入孔262b。

引導器270被設置為下端固定於插座板250，上端貫 穿凹袋板260的插入孔262b。這樣的引導器270在引導凹袋板260的升降移動的同時限制凹袋板260的水準移動。即，根據引導器270，凹袋板260的水準移動被限制，僅可以升降移動。據此，凹袋板260和插座板250相互之間的水準方向的位置總是維持準確地設定的狀態。

彈簧280為將凹袋板260針對插座板250向上彈性支 撐的彈性部件。通過這樣的彈簧280的彈性支撐，凹袋板260可設置為能夠升降，在這一點上，彈簧280起到作為升降部件的作用。

<對於操作方法的說明>

進而，參照圖8至圖12對於根據本發明的分選機200 的主要部位的操作方法進行說明。

抓持頭241從位於抓持位置DP的凹袋工作臺211的 載入凹袋211a抓持半導體元件D。接著，水準移動器242啟動而如圖8所示，將抓持頭241朝插座板250的上方亦即凹袋板260的上方移動。

在圖8的狀態下，垂直移動器243啟動而如圖9的放大 抽取圖部分的具體示出，將抓持頭241下降至下降位置FP(以拾取器的下端為准)。此時，凹袋板260的定位銷261c插入到抓持頭241的定位孔241a而實現凹袋板260和抓持頭241相互之間的定位。

在圖9的狀態下，通過解除拾取器P的真空壓或者提 供壓縮供氣而如圖10的放大抽取圖部分所示，使貼附到拾取器P的半導體元件D下降。據此，半導體元件D借助構成元件凹袋261的收容空間RS的壁面而使水準位置和姿勢得到校正的同時，下降至能夠由支撐板261b支撐的收容空間RS的下端之後停止。在此，下降至收容空間RS的下端之後停止的半導體元件的水準位置和姿勢已精確地被校正。

在圖10的狀態下，垂直移動器243再次啟動而使抓持 頭241下降。據此，如圖11的放大抽取圖部分所示，拾取器P的下端抵接到半導體元件D的上面而對半導體元件D向下施壓。而且，此時抓持頭241的一部分抵接到元件凹袋261的上面，從而抓持頭241變成能夠對元件凹袋261向下施壓的狀態。

而且，隨著垂直移動器243的持續的操作，如圖12 的放大抽取圖部分所示，抓持頭241下降至相比下降位置FP更低的連接位置CP(以拾取器的下端為基準)。即，拾取器P維持向下施壓收容於元件凹袋261的半導體元件D的狀態的同時，抓持頭241直至到達連接位置CP繼續下降。據此，由抓持頭241施加到元件凹袋261的施壓力，凹袋板260克服彈簧280的彈性力而強制朝下方下降。當然，引導器270引導凹袋板260的下降。

在圖12的狀態下，半導體元件D電連接到測試插座 251。當然，此時拾取器P的下端處於持續施壓及支撐半導體元件D的狀態，在此狀態下，執行借助測試器的半導體元件D的測試。

在此需要說明的是，雖然在本說明書的圖中沒有針 對半導體元件的端子和插座(例如，彈簧針或PCR插座)詳細地示出，但由於這部分屬於通常的內容，因此進行了省略。

完成測試之後，垂直移動器243啟動而使抓持頭241 上升。當然，隨著抓持頭241的上升，抓持頭241帶來的施壓力被解除，凹袋板260也將受到彈簧280的彈性力而上升。此時，真空壓作用於拾取器P。據此，隨著抓持頭241的上升，半導體元件D也上升，半導體元件D和測試插座251之間的電連接將被解除。而且，抓持頭241經過下降位置FP而進一步上升，從而半導體元件D從元件凹袋261被引出。

當完成抓持頭241的上升之後，水準移動器242啟動而使抓持頭241朝位於抓持位置DP的卸載凹袋211b上方移動 。接著，將由抓持頭241抓持的半導體元件D載置到位於抓持位置DP的凹袋工作臺211的卸載凹袋211b。

另外，雖然在本實施例中例舉了8個半導體元件同時 被測試的示例，但只要是同時測試1個以上的半導體元件的情形，則均可以優選應用本發明。當然，拾取器的數量、元件凹袋的數量、測試插座的數量將配備為與同時測試的半導體元件的數量相同。

而且，雖然在本實施例中例舉了僅配備一個往復器 的示例，但是在由本發明的申請人在先申請的韓國專利第10-2012-0110424號那樣，配備多個往復器和多個抓持頭的情形下，也可以優選應用本發明。

如上所述，關於本發明的具體說明是通過參照附圖的實施例進行的，但上述的實施例僅僅是以本發明的優選實施例為例進行說明的，因此並不能理解為本發明局限於上述實施例，本發明的權利範圍應理解為申請專利範圍以及其等同概念。

240‧‧‧元件供應器

241‧‧‧抓持頭

250‧‧‧插座板

251‧‧‧測試插座

260‧‧‧凹袋板

261‧‧‧元件凹袋

261c‧‧‧定位銷

262b‧‧‧插入孔

270‧‧‧引導器

280‧‧‧彈簧

P‧‧‧拾取器

Claims (13)

1. 一種半導體元件測試用分選機，其特徵在於，包括：插座板，具有與測試器側電連接的至少一個測試插座；凹袋板，可升降地配備於所述插座板的上側，在與所述至少一個測試插座對應的位置具有用於收容半導體元件的至少一個元件凹袋；升降部件，使所述凹袋板能夠升降，據此使收容於所述至少一個元件凹袋的至少一個半導體元件能夠電連接到所述至少一個測試插座或解除電連接；元件供應器，將至少一個半導體元件提供給所述至少一個元件凹袋。
2. 根據請求項1所述的半導體元件測試用分選機，其特徵在於，所述元件供應器包括：抓持頭，具有能夠抓持半導體元件或解除抓持的至少一個拾取器；水準移動器，沿水準方向移動所述抓持頭；以及垂直移動器，沿上下方向移動所述抓持頭，所述升降部件為將所述凹袋板針對所述插座板進行彈性支撐的彈性部件，所述凹袋板借助所述抓持頭而下降，所述抓持頭根據所述垂直移動器的操作而下降。
3. 根據請求項2所述的半導體元件測試用分選機，其特徵在於，所述凹袋板和所述抓持頭選擇性地分別設置有用於設定相互之間的位置的定位孔和插入到所述定位孔的定位銷。
4. 根據請求項1所述的半導體元件測試用分選機，其特徵在於，還包括引導所述凹袋板的升降移動的同時限制所述凹袋板的水準移動的引導器。
5. 根據請求項4所述的半導體元件測試用分選機，其特徵在於，所述引導器固定設置在所述插座板。
6. 一種半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，包括：第一步驟，利用抓持頭上的至少一個拾取器抓持至少一個半導體元件；第二步驟，向凹袋板的上方移動抓持頭；第三步驟，將被至少一個拾取器抓持的至少一個半導體元件提供給凹袋板上的至少一個元件凹袋；第四步驟，下降凹袋板，將收容於至少一個元件凹袋的至少一個半導體元件電連接到位於凹袋板下方的插座板上的至少一個測試插座；第五步驟，當所述第四步驟之後進行的測試結束時，借助抓持頭引出收容於至少一個元件凹袋的至少一個半導體元件。
7. 根據請求項6所述的半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，所述第三步驟包括：第三a步驟，將抓持頭下降至下降位置；第三b步驟，使至少一個半導體元件下降。
8. 根據請求項6所述的半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，通過使抓持頭進一步下降至相比下降位置更低的連接位置而以強制的方式實現所述第四步驟中的凹袋板 的下降。
9. 根據請求項6所述的半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，在所述第四步驟中下降至連接位置的抓持頭上的至少一個拾取器朝測試插座側對至少一個半導體元件施壓。
10. 一種半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，包括：第一步驟，利用抓持頭上的至少一個拾取器抓持至少一個半導體元件；第二步驟，向凹袋板的上方移動抓持頭；第三步驟，使至少一個半導體元件朝下方下降；第四a步驟，校正下降的至少一個半導體元件的位置；第四b步驟，通過抓持頭朝插座板側對至少一個半導體元件施壓，使至少一個半導體元件電連接到插座板上的至少一個測試插座；第五步驟，當所述第四步驟之後進行的測試結束時，借助抓持頭使至少一個半導體元件從至少一個測試插座解除連接。
11. 根據請求項10所述的半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，所述第三步驟是在抓持頭下降至下降位置的狀態下進行。
12. 根據請求項10所述的半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，所述第四b步驟執行為，使通過所述第四a步驟而以位置被校正的狀態停止的至少一個半導體元件借助抓持頭進一步向下方下降。
13. 根據請求項6或10所述的半導體元件測試用分選機的操作方法，其特徵在於，執行第五步驟的同時，使凹袋板根據彈性力而上升。