TW419776B - Pick-and-place apparatus of a handler system for testing semiconductor devices - Google Patents

Description

經濟部中央榡準局員工消費合作社印策 —419776 ^ 五、發明説明（ί ) <發明之背景> 1. 發明之領域 本發明係關於在一種用以測試半導體元件之處理系統的取 放裝置，特別是從客戶盤傳送一些半導體元件至測試盤的取放 裝置 2. 先前技術之描述 ， 在電子工業中，經常須要以較少花費及較少尺寸生產電子 元件，例如積體電路或半導體晶片。增加電子元件產能並降低 單位花費的一方法亦即藉由同時大量測試元件來增加其測試速 度。 爲了測試此元件，可使用一種處理系統。當半導體元件在 處理架上測試時，可以承載以大量半導體元件的盤子當作傳送 的單位。在此，使用者用來輸進輸出半導體元件的盤子稱爲客 戶盤，而用於處理架上的標準盤稱爲測試盤。爲了提供及御出 測試的半導體元件，半導體元件可從客戶盤往測試盤或反方向 * 傳送。 ..索1圖係Tani美國專利號5,307,011所揭示處理系統所進行 的測試過程。 包括待測試半導體元件的客戶盤可送進倉室，且此倉室可 .由升、降機升起。載物取夾可從升起倉室取出客戶盤，並將其 /送至緩衝區。此客戶盤可從緩衝區再送至承載台，且承載取放 Η裝置可取出包含在客戶盤內的半導體元件。 承載取放裝置可提供含半導體元件的精度器(Precise^)，接 著此精度器(precisor)可執行測試半導體元件測試的特定方向之 3 ^^1- I 1^1 ^^^1 H .1 n ^^^1--^1 - - - - - ----—^1 1. I <祷先閔讀背φ之注意事項再填窝本頁) 本;紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) Α4说格（2丨0Χ297公釐） 419776 . Α7 Β7 經濟部中央搮準扃貝工消費合作社印裂 五、發明説明（> ) 運作。接受精度器(precisor)特定方向運作半導體元件可再次由 承載取放裝置取出放置於測試盤。測試盤可接著傳送至浸泡腔 室，而經過浸泡腔室時，半導體元件可被測試頭測試。 測試盤包括當經過非浸泡腔室時，半導體元件遭遇的環境 條件，且接著位於測試盤的半導體元件可由卸下取放裝置擷 取。此卸下取放裝置可將位妗客戶盤的半導體元件送至已卸下 的台階，且客戶盤可分類並依測試結果分類堆於倉室。根據此 程序，半導體元件可依據測試結果測試及分類。 然而，由於在載入取放裝置傳送至半導體至測試盤之前， 各別精度器(precisor)有特定方向運作執行，因此傳統的處理系 統有相當耗費測試半導體元件時間的問題。 更仔細地分析，戴入取放裝置可執行一些運作’例如拿起 半導體元件，將半導體元件放於精度器(precisor)以準確地將其 放置相對於測試盤上，以及將其精確地放置於測試盤。因此會 耗掉大量時間。' 4 <發明之總論> 本發明可提出來解決先前技術所描述的問題，因而本發明 \ 之一目的爲提供半導體元件處理系統一取放裝置，可降低半導 體元件從客戶盤到測試盤的時間。 爲了完成以上目的，本發明提供測試半導體元件處理系統 _的取放裝置，此取放裝置包括:安裝在架上的操作盤;用來提升 或降下操作盤的升降圓柱;大量圓柱可連接至操作盤來根據操作 盤的升降來升降;以及大量真空吸附元件可連接至圓柱藉由真空 吸附元件圓柱來升降。此真空吸附元件可安排來從客戶盤拿起 4 本紙張尺度適用中國國家標牟（CNS ) Α4規格（2丨0><297公釐） -------；----裝------訂----_!滅「 C請先s讀背面之注意^項再填窝本頁} 經濟部中央楳隼局貝工消費合作社印策 419776 . A7 ___B7_ 五、發明説明（今） 半導體元件。安排裝置可安排真空吸附元件來準確地將由真空 吸附元件拿起的半導體元件導向。此導向裝置接收並將真空吸 附元件放下的半導體元件導向。 此安排裝置最好是包括一開展部位，可連接至真空吸附元 件，此開展部位可沿著垂直延伸並縮回來改變真空吸附元件之 間的距離;以及延伸/縮回此開P部位。 此開展部位最好包括以鋸齒狀彼此大量的連桿使其能彼此 旋轉。 導向裝置最好包括可滑插入架內的一對操作組件。每個操 作組件附有凸輪追蹤器。彈簧可使操作組件彼此偏移。凸輪組 件可置於兩個操作組件之間，凸輪組件之凸輪表面可與凸輪追 蹤器接觸。導引圓柱可藉由驅動凸輪組件來移動操作組件。操 作組件上連接了一對桿組件。桿組件可根據操作組件的移動而 彼此靠近或遠離。當桿組件彼此接近時，桿組件附有導引凹槽 藉由導引被真空吸附元件放下之半導體元件的導引組件。. ' . . <圖式之簡單^明> •本發明之上述物件及優點可藉由詳細的較佳實施例及參考 附i而得到淸楚之了解。 第1圖係傳統半導體元件測試處理系統的圖示； 第2圖係根據本發明處理系統取放裝置的透視圖； ，第3圖係第2圖的前視圖； . 第4圖及第5圖係取放裝置開展部位的平面圖，分別顯示開 展部位的延伸與縮回的狀態;以及 第6圖係第2圖所示取放裝置上精度器(precisor)的放大透視 5 I-----.---<_ 1 裝------订 I ----Ί 寐' (請先Μ讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標卒（CNS > Α4規格（210X297公釐） 經濟部中夫橾準局貝工消費合作社印製 419776 . A7 B7 五、發明説明（φ) 圖，顯示由精度器(preds.or)所處置的半導體元件。 <圖式中元件名稱與符號對照> 100 :取放裝置 101 : X座標支撐桿 .102:導引軌道 103 :導引區塊 , 106 :連結組件 104 :架框組件 107 :升降圓柱、第一圓柱 105 :側壁組件 115 __ 槽 107 a :活塞桿. 116 :托架 113 :緩衝彈簧 114:操作盤、. ， ' 127:導引桿 / I27a :導引軌 、 108 :較低盤 130 :接腳 110 :客戶盤 ，118:支撐組件 112 :真空吸附元件升降圓柱、第二圓柱 118a:托架 112a :活塞桿 6 ----------裝------訂-----Jt 铱 (祷先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4ii格（210X297公釐）

419 77G 五、發明説明（Γ) 111 :真空吸附元件 經濟部中央標準局負工消費合作社印繁 112b :緩衝彈簧 121 ： 開展部位 119 · 連桿 120 ： 連桿接腳 124 ： 連接片 122 ： 第三圓柱 122a :活塞桿 125 ： 長洞 123 ： 接腳 126 ： 張力彈簧 129 ： 滾軸 j 128 ： 導引凹槽 133 ： 操作組件 136 : 導引圓柱. 134 ： 凸輪組件 138 ： precisor 131 ： 支撐盤 140 ： 導引軸 132 ： 凸輪追蹤器 141 : 彈簧 136 ： 導引圓柱 136a :活塞桿 150 ： 連接組件 ---------1赛------,ιτ----^:-级 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4说格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 ，… A7 ______B7_ 五、發明説明（& ) 134 :凸輪組件 135 :凸輪表面 139 :凹槽 138a、138b :桿組件 142 :傾斜表面。 <較佳具體實施例之詳細描述$ 以下，本發明將參考附圖而得到詳細的解釋。 第2圖係根據本發明處理系統取放裝置的透視圖，且第3圖 係第2圖的前視圖。 處理系統的取放裝置100可沿著X座標(水平)及Υ座標(垂直) 方向移動。沿著X座標方向的X座標趨動系統(圖中Υ座標趨 動系統未在此顯示)包括荄裝在X座標支撐桿101的導引軌道 102，且導引Μ塊103可沿著導引軌道102移動。此導引區塊103 可由連結組件106連結的X座標驅動馬達及未顯示的時規皮帶所 驅動。X座標支撐桿101可連接至Υ库標驅動系統，使其可沿著 Υ座標移動.，藉此取放裝置可沿著X座標及Υ座標移動。 '^架框組件104可固定在連接組件106之較低端，以及升降 乂 圓柱107(以下是指’第一圓柱’)可安裝在連接組件106的前側。 一對側壁組件105可置於架框組件104的兩側未端。槽115可在 架框組件104上的區域，並可經由通過第一圓柱107的活塞桿 107a。 ,, 一托架116可連接至第一圓柱107的活塞桿107a之較低端。 托架116可沿著活塞桿107a滑行。安裝在活塞彳f 107a上的緩衝 彈簧113可用來彈性地將托架116偏向活塞桿107a之較低端。緩 8 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------- I裝------訂---- (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 衝彈簧113可吸收第一圓柱107升降(下降)運作所產生的震動。 一對連接桿117可從托架116往下延伸。托架116可藉由連接 桿117連接至操作盤114 »因此，操作盤114可由第一圓柱升降 (下降）。側壁組件105可導引操作盤114的升降。 具導引軌127a的導引桿127可置於操作盤114的下方，並置 於預定的固定位置。操作盤丨14及導引桿127可彼此固定。因 此，當操作盤114由第一圓柱107控制而下降時，導引桿127可 與操作盤114 一·起下降。 較低盤108可安裝在取放裝置100的較下端，且大量位置固 定的接腳130可安裝在較低盤108。當較低盤108下降時，位置 固定的接腳130可與處理系統的主體接觸。當位置固定的接腳 130可與處理系統的主體釋觸時，操作盤114的下降動作會停 止。接著，取放裝置100會停在所須的位置以便從下面的客戶 盤110取出半導體元件。 在導引桿127上形;成的導引軌12?a上，安裝了大量的支撐組 件118來沿著_引軌127a垂直移動。大量的真空吸附元件升降 圓柱·Π2(在下文是指第二圓柱)可安裝在支撐組件118上。因 此''，當導引桿127根據操作盤114的升降而升降時，安裝在支撐 組件118上的第二圓柱112可因此而升降。 托架118a可連接至每個第二圓柱112的活塞桿112a，且真空 吸附元件111可固定至托架118a »托架118a可沿著活塞桿112a 滑行。安裝在活塞桿112a上的緩衝彈簧112b可用來彈性地將托 架118a偏向活塞桿112a之較低端。緩衝彈簧112b可吸收第二圓 柱112升降(下降)運作所產生影響真空吸附元件111的震動。第 9 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS ) A4規潘 ( 210X297公釐） 請 先 Μ 讀 裝 訂 h f 419776 經濟部中央標準局員工消費合作社印東 五、發明説明（f) 二圓柱112可藉由來升降托架118a來升降真空吸附元件111。當 真空吸附元件111由第二圓柱112下降時，可拿起在客戶盤110 上的半導體元件。 支撐組件118可如第4圖及第5圖所示選擇性地置於取放裝置 100的前後部位。如第3圖所示，每個支撐組件118的較上部位 可連接至開展部位121。開展萍位121可置於操作盤114及導引 桿127之間。 開展部位121包括大量的連桿119。此連桿1丨9藉由連桿接腳 120彼此以鋸齒狀連接來彼此相對地旋轉，且各別連桿U9的中 心部位可彼此相對地組裝來旋轉。擁有如此的架構下，開展部 位121可沿著垂直方向延伸並收縮。開展部位丨21可延伸並收縮 的距離爲一個延伸/收縮圓梓(在下文是指第三圓柱）。 開展部位121的延伸收縮機制可參考附圖而得到更詳細的說 明。連接片124可安裝在第三圓柱122的活塞桿122a末端，且連 接片124可經由操作盤114形成的長_125連接至開啓部位.121中 心部位提供的接腳123。 支撐組件118可分別連接至連桿119的交插點。支撐組件118 可i張力彈簧126彼此連接，藉此可避免開啓部位121的未控制 移動。 開啓部位121可連接至位於操作盤114較低中央部分所形成 導引凹槽內的一對滾軸129。當開啓部位121延伸及收縮時，滾 ^軸129會藉由旋轉連桿119而彼此靠近或分開，且滾軸129的移 動由導引凹槽128所控制。因此，開啓部位121可有效地延伸及 收縮。 10 (婧先聞讀背面之注$項再填寫本頁) .裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ洗格（2丨0X297公釐） 9776 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（7) 當第三圓柱122的活塞桿122a前進時，開啓部位121可如第4 圖延伸。接著支撐組件118及固定在支撐組件118的第二圓柱 112可沿著導引桿127延伸使得其間的距離增加，且當第二圓柱 112延伸時，真空吸附元件111之間的距離增加。 當第三圓柱122的活塞桿122a從支撐組件118收縮時，開啓 部位121可如第5圖收縮。接f支撐組件118可沿著導引桿127移 動使得其間的距離減少，因而真空吸.附元件之間的距離減少。 根據本發明測試半導體元件的處理系統取放裝置還設有在 半導體元件從客戶盤傳送至測試盤時導引其取起的裝置》 如圖所示，此導引裝置包括一對操作組件133、導引圓柱 136、凸輪組件134以及精度器(precisor)138。 操作組件133可架在支撐盤131上，使其能沿著支撐盤131的 導引軸140滑行。每個操作組件133有一凸輪追蹤器132。操作 組件133可從彈簣141接受彈力使其能彼此傾斜。 導引圖柱136固定於支撐盤131上。導引圓柱136的活塞桿 1.36a可以連接組件150連接至凸輪組件134。因此，當導引圓柱 136運作時，凸輪組件B4可上下移動。 ^凸輪組件134其凸輪表面135可與安裝在操作組件133上的凸 輪追蹤器132接觸。當凸輪組件134上下移動時，操作組件133 可水平移動。 精度器(prec1S〇r)138連接至操作組件133的較下端。凹槽 139可在支撐組件131及較下盤108之間形成，且當操作組件133 水平移動時，精度器(precisor)138可在凹槽139內水平移動。 如第6圖所示，精度器(precisor)138包含一對桿組件138a及 11 本紙張尺度速用中國國家梯準（CNS ) A4说格（210X297公釐） (請先Mt*背面之注意事項再填寫本頁) '裝-1 — I ^ 訂-I--- 叙 經濟部中央榇準局男工消背合作社印裝 , s A7 ____ΒΊ_ ____ 五、發明説明U0 ) 138b可形成大量的導引凹槽137，其中導引凹槽137可在對應於 由開展部位121展開的真空吸附位置上形成。導引凹槽137有以 預定角度傾斜的表面142。半導體元件1〇9可平坦地放在導引凹 槽137的傾斜表面142。 凸輪組件134的凸輪表面135在較上端有窄的部位，而在下 端有寬的部位，其中較上端昀寬度可在桿組件138a及138b彼此 接近時，使半導體元件109可符合導引凹槽137。 當凸輪組伶134由導引圓柱136的運作而上下移動時，操作 組件133會倒置來逼近另一個或藉由凸輪追蹤器132以及彈簧 141彼此相距更遠。連接至操作組件133的桿組件138a及138b可 彼此接近至一程度，可適當地導引半導體元件109或使彼此距 離變遠到一種程度使得半導體元件109可通過。 根據本發明測試半導體元件的處理系統取放裝置之操作架 構將在下文中描述。 首先，爲了拿起宇導體元件109,，取放裝置1〇〇可操作第一 圓柱107來降下(降低)操作盤114。接著導引桿127及較低盤108 可一起降落。另外，支撐組件118以及固定在支撐組件us的第 二圓柱可一起下降。當操作盤114的下降受到預定位置接腳13〇 的阻擋時，第一圓柱107會停止運作。 在此狀況下，開啓部位121爲收縮狀態使得真空吸附元件 •111之間的距離相當於在客戶盤110內半導體元件109之間的距 〃，離。在此狀態下，第二圓柱112可運作來降低真空吸附元件ui 至半導體元件109。 當真空吸附元件111直接降低至半導體元件109，真空吸附 12 . 本紙張尺度適财卵家鮮（CNS ) A现》· ( 21GX297公釐j I. - -- —I - - - Ln n - 1 ί- I - --ITr I I- - i^i - -I— - , (锖先w讀背面之注意事項再填寫本w) 經濟部中央標準局舅工消费合作社印«. 4ί^776 _Β7_ 五、發明説明（丨/ ) 元件111可取起客戶盤110內半導體元件109，接著第二圓柱112 可升起已取起半導體元件109的真空吸附元件111。接著，第一 圓柱107可升起操作盤114來升起第二圓柱112。 根據此程序，當半導體元件109由真空吸附元件111取起並 升至預定位置時，取放裝置100可沿著Y座標移動至測試盤。當 其移向測試盤時，第三圓柱0J延伸開展部位121來展開連接至 開展部位121的支撐組件118。因此，真空吸附元件111移動使 得兩者之間距離增加，且由真空吸附元件111取起的半導體元 件109可安置使其位置對應於精度器(precisor) 138形成導引凹 槽137的位置。 接著導引圓柱136可運作來將凸輪組件134往下移動。當凸 輪組件134往下移動時，學作組件133由於彈簧141的作用而彼 此靠近，且藉此使精度器(precisor) 138的桿組件138a及138b互 相逼近。 當桿組件138a及138b互相逼近時，真空吸附元件111停止吸 附動作且同時排出空間，藉此半導體元件109可沿著傾斜面M2 落至導引凹槽137。根據此程序，在測試盤待測試的半導體元 件109的導引動作可執行。 當取放裝置100的導引動作完成時，真空吸附元件111可藉 由第二圓柱112的運作而再次降下。真空吸附元件111使用其吸 "附力再次將精度器(precisor) 138的半導體元件109取起。當真 .空吸附元件111已取起半導體元件109，真空吸附元件111由第 二圓柱112再次升起。當取放裝置1〇〇傳送至測試盤上的預定位 置’真空吸附元件111可由第二圓柱112降下至測試盤，且將半 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） (婧先Mt*背面之注$項再填寫本頁) •裝.

•IT

4 1 < 7 7 A 「 - w ί 1 \ ·< . m - A / B7 五、發明说明（/> ) 導體元件109放至測試盤。 根據本發明，因爲當取放裝置100從客戶盤傳送至測試盤 時，導引動作已完成’可降低大約20%的運行時間。 雖然本發明已參考特定之實施例來描述，對於任何熟習此 技藝之人士都可在不超出本發明之精神及附加的申請專利範圍 內作任何之變化。 -------：----^I I----IT----^--^、線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局員工消費合泎.社印¾ 本紙張尺度通用申國國家榡準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 1.— 申請專利範圍 種用來測試半導體元件處理系統的取放裝置，此取放裝置 包括： —架構； 安裝在此架構的操作盤； 用來升降此操作盤的升降圓柱； 大量連接至此操作盤的圓柱可根據操作盤的升降來升降； 大量連接至升降圓柱的真空吸附元件，此真空吸附元件可用 來從客戶盤取起半導體元件； 在由真空吸附元件取起之後，用來移動此真空吸附元件至預 定位置的安排裝置； 當從真空吸附元件放下時，用來接收並導引半導體元件的導 引裝置。 ^ 2·如申請專利範圍第1項之取放裝置，其中安排裝置 包括： 開啓部位可連接至真空吸附元件，此開啓部位可沿著改變真 窣吸附元件ή縱向距離來延伸及收縮;以及 甩來延伸及收縮此部位的延伸/收縮的圓柱。 3_如申請專利範圍第2項之處的取放裝置，其中開啓部位 包括大量連桿可以鋸齒狀形可彼此旋轉。 ^ 4.如申請專利範圍第3項之取放裝置，其中開啓部位 ;在操作盤的凹槽內附有滾軸，當開啓部位延伸及收縮時，此 凹槽可導引滾軸及連桿_動。 i如申請專利範圍第1項取放裝置，其中導引裝置 包含： !；； 15 本紙張尺度逋用中國國家搮率（CNS) A4規格（210x297公羡） ------：---^ Γ 裝------訂-----Γ 線 t請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一對操作組件可滑跨於此架構下，每個操作組件都附有凸輪 追蹤器； 用來使操作組件彼此偏移的彈簧； 位於操作組件之間的凸輪組件，此凸輪組件有凸輪表面與凸 輪追蹤器接觸； 連接凸輪組件藉驅動此凸輪組件來移動操作組件的導引圓柱; 以及_ 一對桿組件可連接至此操作組件，此桿組件可分別根據此操 作組件的移動而彼此靠近或遠離，當桿組件彼此接近時，其 中桿組件可形成導引被真空吸附元件吸附半導體元件的導引 凹槽β 4專 6,如申請專利範圍第5項之取放裝置，其中每個凹槽 的較上部位包括導引半導體jpl至導引凹槽的傾斜面。 ---------穿-- (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榇隼局貝工消费合作社印裝 本紙肖中關家料（CNS ) A4A^ ( 2[Q><297公爱）