TW583744B - Apparatus for recognizing working height of device transfer system in semiconductor device test handler and method thereof - Google Patents

Description

583744 _案號 91136851_年月曰 修正_ 五、發明說明（1) ' 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種辨識工作高度識別裝置，應用於半 導體搬運機，特別是一種辨識元件輸送系統的工作高度， 並可適用於多種半導體設備以及如淬盤（tray)或轉換套件 (c h a n g e k i t )等替代元件的半導體搬運機的元件輸送系統 之工作高度識別裝置。 【先前技術】 一般而言，在半導體元件出廠前，都會在生產線上經 過測試作業，藉以分辨產品功能是否運作正常。 半導體搬運機就是一種測試此半導體元件的裝置，利 用元件輸送系統將淬盤上半導體元件動態地傳送至另一條 生產線，並將半導體元件裝載於測試座（t e s ΐ s i t e)的 測試槽（t e s t s o c k e ΐ)内，而完成產品測試，並將半導 體元件分類為多種等級而卸載於淬盤上；因此半導體搬運 機重複地進行上述的步驟，就可對複數個半導體元件進行 測試的作業。 請參考「第1圖」，圖中所揭示的為一般常見的半導 體搬運機台。其中於搬運機本體1( handler body)的前 方部位，裝設有裝載單元2( loading unit)，可容設複 數個淬盤，並於淬盤中安置複數個欲進行測試作業的半導 體元件；卸載單元3( unloading unit)包含有複數個淬 盤，係藉以容置測試完畢之半導體元件，並依據測試的結 果分類為良好或損壞的產品。 儲存部7配置於裝載單元2的後方區域，包含有加熱元 件（圖中未示）以及制冷元件（圖中未示）裝設其内，係

583744 _案號 91136851_年月日__ 五、發明說明（2) 藉以加熱或冷卻欲進行測試的半導體元件至一預定的測試 溫度。 卸載堆疊5( reject multi-stacker)裝設於卸載單 元3的後方，包含有複數個淬盤，係用以容置依據測試結 果分類為損壞的半導體元件。 測試座1 0裝設於搬運機本體1之後部，包含至少一個 測試槽1 1，電性相接於外部測試裝置，係用以測試每一半 導體元件的功能。第一索引單元12a以及第二索引單元1.2b 以平行移動的方式分別設置於測試槽1 1的兩旁，用以拾取 半導體元件而傳送至預設位置。 第一輸送部8 a以及第二輸送部8 b以向前方或後方運動 的方式設置於測試座1 0的最前端。第一輸送部8 a以及第二 輸送部8b自裝載單元2或儲存部7接收半導體元件，並傳送 至測試座1 0的測試槽1 1兩旁的預設位置。第一輸送部8 a以 及第二輸送部8b的一侧分別設置有第三輸送部9a以及第四 輸送部9 b。第三輸送部9a與第四輸送部9 b接收測試座1 0測 試完畢的半導體元件’並傳送出測試座1 0。 固定框架1 3分別裝設於搬運機本體1之前側以及測試 座1 0的前側，第一移動框架1 4 a以及第二移動框架1 4 b配置 於固定框架1 3，並沿著固定框架1 3進行左右的平移運動。 兩個元件輸送系統1 5分別設置於第一移動框架1 4 a以及第 二移動框架1 4b，並分別沿著上述兩個移動框架前後運 動，係用以拾取半導體元件。每一個元件輸送系統1 5包含 有複數個拾取臂（p i c k e r s，圖中未示），係藉以同時輸 送複數個半導體元件。

583744 _案號91136851 _年月日__ 五、發明說明（3) 其中，搬運機藉由上述元件，進行半導體元件（如 QFP， BGA， SOP等）的測試作業。在半導體元件在測試完 畢後，將可進行另一種半導體元件的測試。因此，淬盤以 及轉換套件，包含儲存部7，第一、第二、第三、第四輸 送部8 a、8 b、9 a、9 b以及測試槽1 1等元件，將更換為另一 種半導體元件所配合的轉換套件，而進行測試的作業。 如此一來，轉換套件依據欲進行測試的不同種類與厚 度的半導體元件，而具有不同大小的尺寸以及厚度；因 此，元件輸送系統1 5的工作區域也需要進行重設的動作。 然而，工作的高度必定配合半導體元件的種類以及轉 換套件的相關元件，而有所變化，所以使用者必須移動一 個又一個的元件輸送系統1 5之拾取與置放相關位置，然後 再移動元件輸送系統1 5的前進與後退的相關位置，來完成 工作高度的設定。此時在調整的過程中不僅會產生錯誤的 情形，且調整工作高度的過程也耗去相當多的1夺間；所以 每曰生產與測試的工作效率將大為降低。 【發明内容】 本發明為解決習知技術的問題，揭露一種半導體搬運 機的元件輸送系統之工作高度識別裝置，係用以辨識半導 體搬運機之元件傳輸系統的工作高度。 本發明之主要目的在於提供一種結構簡單的元件傳輸 系統之工作高度識別裝置，能夠更為快速且精準地量取重 設元·件輸送系統的工作高度。 於此舉一實施方式並加以概略地說明。元件輸送系統 依據搬運機之控制單元的命令，於淬盤與轉換套件之間進

M3744 五 行 —般 揭 达 發明酬 曰 修正 拾取與輪、关生、、 運機本體，、“ ‘體元件的動作；此元件輪送系統裝設於 直可動=扒而產生垂直或水平的位移，並包含有複數個 露之一種^ ^臂，用以吸取半導體元件；依據本發明所 系統之—導體搬運機，包含有一提升塊裝設於元件輸 垂直的方^ 並產生上升或下降的位移；一觸控探測器 位移與目置於提升塊，並配合提升塊的上升或下降 器的位置·— ”、隹持接觸。一偵測單元用以偵測觸揸探測 位移。，—驅動單元用以驅動提升塊產生上升或下降的 本發明7， 揭㊉ ^ 了上述所提及之裝置用以辨識工作高度，還 識工作高度的方法，'包含有尋找拾取=最： 之偏移值/朱丨則器之最低點之間的偏移值△ z，债測單元 元；接荖梦Z 0 ’亚將此△ 2與△ z 0值儲存於搬運機控制單 動單元F夂：動兀件輸送系統至目標物的位置；'然後啟動驅 移：：：升塊以及觸控探測器；•元件輸送系統向下 :兀偵測到接觸目標物時，取得元件輪送系統的垂直位移 里h，U，計算量測單元與元件輸送系統之拾取臂之間的 工作位移量△ h，而藉以補償垂直位移量h。 較佳者，於尋找拾取臂之最低點以及觸控探測器之最 低點之間的偏移值△ Z，及横測單元之偏移值Λζ〇的步 驟，還包含有下列步驟：首先於搬運機本體安裝量測夹具 (measunng jlg);接著於量測失具配置元件輸送系 統’並下降觸控探測器；然後於下降元件輸送系統直到觸 控探測器觸碰到量測失具時’取得垂直位移量zl ;接著 以 的

第9頁 583744 ^ 祖36851 年月 日 修正 五、發明說明（5) " -------- ^ I降凡件輪送系統直到偵測單元偵測到觸控探測器，而 传垂直位移量z 〇 ;再來上升觸控探測器與提升塊，並同 :=卩牛^取| ,然後下降元件輸送系統直到拾取臂觸碰到 1㉟，具、’再如下降元件輸送系統拾取臂碰觸到量測夾 最後透過如述取得的的Z 1、Z 〇以及Z 2計算偏移值△ Z 與△ 並儲存於搬運機控制單元。 顧旦t壤本龟明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 .、、懂’下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作 詳細說明如下。 【實施方式】 | 依據本發明所揭露之一種半導體搬運機的元件輸送系 統之工作高度識別裝置，請參考「第2圖」，為本發明之 半導體搬運機的元件輸送系統之工作高度識別裝置之立體 示意圖。其中活動塊141可軸向活動於搬運機的第_移動 14a(請參照r第i圖」），支撐塊ι43裝設於活動塊i4i之 一側，並透過線性滑軌1 42進行上升或下降的軸向運動。 元件輸送系統1 5固接於支撐塊1 4 3，係用以拾取半導體元 件。垂直軸向的伺服馬達1 4 5驅動滾珠螺桿1 4 4，並連動支 撐塊1 4 3沿著線性滑軌1 4 2進行上升或下降的軸向運動。 兀件輪送系統1 5包含有一定位框架1 5丨，複數個拾取 臂1 5 2配置於定位框架1 5 1，其中拾取臂i 5 2之間隔距離可 動恶進行的調整，且每一拾取臂丨5 2連接有裝設於定位框 架151内的氣壓缸153，而藉以產生上升或下降的軸向運 動。 583744 ___銮號91136851_年月日__修正 _ 五、發明說明（6) 度識別裝置，裝設於定位框架1 5 1的一側。此工作高度識 別裝置所包含的元件與實際配置的態樣，續請參考「第2 圖」至「第4圖」，並於下文中配合圖示加以詳細說明。 工作高度識別裝置包含有一氣壓缸161，固接於定位 框架1 5 1之一側，一提升塊1 6 3設置於氣壓缸1 6 1之轴體1 6 2 的底端，一觸控探測器1 6 4耦接於提升塊1 6 3的滾珠轴襯 、圖中未示）可選擇地進行上升或下降的軸向運動，一限 制感測器1 6 6裝設於提升塊1 6 3之頂側，用以偵測觸控探測 器1 6 4的上升運動。一壓縮彈簧1 6 5耦接於提升塊1 6 3之底 側，並提供一軸向壓縮的彈力推抵觸控探測器1 6 4。 當元件輸送系統1 5下降使得觸控探測器1 6 4觸及某些 物體如夏測失具（measurement j ig)時，觸控探測器1 64 將ί因此上升。若不再接觸時，壓縮彈簧1 6 5將會提供一 回復壓縮彈力，推抵觸控探測器1 6 4回到初始的位置。 抬升至—^ 5垂直軸向的伺服馬達1 4 5將元件輸送系統1 5 一^^^ 、弋的高度，再啟動氣壓缸153使拾取臂152產生

第11頁 用以^卜，限制感測器166包含有一光發射單元166a，係 距一 ^ ^光束；一光接收單元166b，與光發射單元166a相 發射單2 Tr離，配置於提升塊163之頂部，係藉以接收光 升阻p # a 6 a所發射之光束光源。當觸控探測器1 6 4的上 限制射單元76趨射光束至光接收單元166b，而使 本菸:166能夠猎以偵測觸控探測器164的上升運動。 至於本日:所揭示之裝置於上文中已經做了詳細的描述， 度識別;、i之一種半導體搬運機的元件輸送系統之工作高 首二，將在下文輔以圖示並詳細說明之。 583744 案號 91136851 年 月 曰 修正 五、發明說明（7) 上升的位移運動，然後元件輸送系統1 5將移動至工作高度 的量取位置，如轉換套件（如淬盤2 0 0或輸送部8 a、8 b、 9a、或9b)的上方。 接著氣壓缸1 6 1驅動而下降轴體1 6 2，使得觸控探測器 1 6 4之底端低於拾取臂1 5 2之底部，並經由伺服馬達1 4 5的 驅動而使得軸體1 6 2緩慢的下降，此時元件輸送系統1 5將 持續的下降，使得觸控探測器1 6 4觸及淬盤2 0 0或轉換套件 之半導體元件1 0 0而產生上升的位移，而被限制感測器1 6 6 偵測到觸控探測器1 64上升的運動。 當限制感測器1 6 6偵測到探測器1 6 4的上升運動後，將 傳送一債測訊號至控制單元（圖中未示），接著控制單元 將讀取此時元件輸送系統1 5的位置，並加以計算其工作高 度。 如上所述，可量得搬運機之半導體元件1 0 0與觸控探 測器1 6 4之間的工作高度，但是拾取臂1 5 2安裝的位置以及 透過限制感測器1 6 6偵測的觸控探測器1 6 4的相關位置，分 別具有偏移值（of f set value)，因此必須計算補償這些 偏移值（步驟1 0 0)後，才能取得拾取臂1 5 2的實際工作高 度’其主要流程請参考「第5圖」。 依據本發明所揭露之一種半導體搬運機的元件輸送系 統之工作高度辨識方法，首先上述所提及的偏移值，將於 計算實際工作高度前，先行輸入搬運機的控制單元（步驟 1 0 1)，至於取得拾取臂1 5 2以及觸控探測器1 6 4之間的偏 移值，以及限制感測器1 6 6的偏移值（步驟1 0 0)，將於下 文詳加說明。

第12頁 583744 平 案號 9Π36851 五、發明說明（8) 請參考「第6A圖」與「第6B圖」，首先裝設量測夾具 (圖中未示）於搬運機本體的任意點（步驟2 〇 〇)，且移 動疋件輸送系統1 5於量測夾具之一侧（步驟2 〇 1)。 接者元件輸送糸統1 5之氣壓缸1 5 3啟動而使拾取臂152 下降（步驟2 0 3)，同時氣壓缸1 6 1驅動使觸控探測器丨6 4 下降並低於拾取臂1 5 2。（步驟2 0 2) 接著啟用伺服馬達1 45，而使得元件輸送系統丨5緩慢 的下降，直到觸控探測器丨64觸及量測夾具的上方表面又 (步驟2 0 4)，此時垂直位移量z丨將編碼而儲存於搬 的控制單元（圖中未示）（步驟2 〇 5)。 隨即元件輸送系統1 5持續的下降（步驟2〇6)，直 限制感測器1 6 6偵測到觸控探測器i 6 4的上升運動（步驟 ΓΓη。並將此時垂直位移量Z〇編碼儲存於控制單:（步 驟 Z (J 8) 〇 然後軋壓缸1 6 1驅動提升塊並連動驅動 上升’同時拾取臂152下降（步驟2〇9)，使得：:臂。4

Vi :觸言控探測器164。接著元件輪送系祕將下降 (y驟210)直到拾取臂152觸及量測夹具之頂 2 ?旦。，拾取臂152處及量測夾具之頂面的同：，；垂直 位私里z 2編碼儲存於控制單元（步驟2 1 2)。 、 依據上述所描述之垂直位移，、 移值△ z〇以及拾取臂i52與觸_ 义Y测器1 66之偏 △ Z將由下列計算式得到H則益164之間的偏移值

583744 _案號91136851_年月曰 修正_ 五、發明說明（9) △ z 二！22-21|(步驟214) 因此依據上述儲存於搬運機控制單元的偏移值，就可 以尋得本發明之工作高度識別裝置實際的工作高度。 既然找到偏移值之後，使用者可以依據半導體元件或 轉換套件的不同，而可動態地尋得工作高度。 回到主流程，並請參考「第1圖」以及「第5圖」，元 件輸送系統1 5於裝載單元2的工作高度先行確認，接著元 件輸送系統1 5將移動至工作高度確認目標物，如裝載單元 2之淬盤（圖中未示）的上方（步驟1 0 2)，氣壓缸1 6 1將 下降軸體1 6 2而連動觸控探測器1 6 4產生下降的位移運動。 然後，元件輸送系統1 5將緩慢的下降（步驟1 0 3)， 直到觸控探測器1 6 4觸及淬盤上的半導體元件，並被限制 感測器1 6 6偵測到觸控探測器1 6 4的上升運動（步驟 104)，此時將垂直位移量h編碼儲存於搬運機的控制單元 (步驟1 05)。 接著搬運機的控制單元依據垂直位移量h以及前述之 偏移值，而計算實際的工作位移量△ h，其中計算式如下 所示： △ h = h + Z\z - △zO (步驟 106) 請參考「第1圖」，測量儲存板7以及輸送部8 a、8 b、 9 a、9 b的工作高度，因為此時半導體元件並未置放於上述 元件，因此將工作高度減去儲存板7與輸送部8 a、8 b、

第14頁 583744 __案號91136851_年月日_^_ 五、發明說明（10) 9a、9b的工作高度，就可以得到半導體元件的厚度。 透過上述的計算式，減去或加上上述的各垂直位移量 或偏移值’那麼各元件輸送糸統1 5的工作位移量△ h以及 半導體元件之厚度，就得到極為精確的量測。 依據本發明所揭露之一種半導體搬運機的元件輸送系 統之工作高度識別裝置，經由簡單的機構即可動態地量取 元件輸送系統的工作高度；因此在更換淬盤與轉換套件 後，需重新設定元件輸送系統工作高度的相關作業時，不 僅減少所需的時間，且量測更為精確，而大幅提昇半導體 元件的測試效率。 以上所述者，僅為本發明其中的較佳實施例而已，並 非用來限定本發明的實施範圍；即凡依本發明申請專利範 圍所作的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

第15頁 583744 案號 91136851 月 曰 修正 圖式簡單說明 第1圖為習知半導體搬運機台之示意圖； 第2圖為為本發明之半導體搬運機的元件輸送系統之 工作高度識別裝置之立體示意圖； 第3圖為本發明之半導體搬運機的元件輸送系統之工 作高度識別裝置之局部示意圖； 第4圖為本發明之半導體搬運機的元件輸送系統之工

作 高 度識別 裝 置 之 作 動 示 意圖； 第5圖為本發曰J 弓之半導體搬運機的元件輸送系 作 度識別 方 法 之 主 流 程 圖； 第6 Α圖 為 本 發 明 之 半 導體搬運機的 元件輸送： 作 高 度識別 方 法 之 副 流 程 圖；及 第6B圖 為 本 發 明 之 半 導體搬運機的 元件輸送. 作 度識別 方 法 之 副 流 程 圖。 [ 圖 示符號 說 明 ] 1 搬 運 機 本 體 2 裝 載 單 元 3 卸 載 單 元 5 卸 載 堆 疊 7 儲 存 部 8 a 第 一 送 部 8b 第 — 物J 送 部 9 a 第 二 άΔ. m 送 部 9b 第 四 輸 、、/ 迗 部 10 測 言式 座 11 測试 槽 第16頁 583744 _案號 91136851_年月日_修正 圖式簡單說明 12a 第 一 索 引 單 元 12b 第 二 索 引 單 元 13 固 定 框 架 14a 第 一 移 動 框 架 14b 第 --* 移 動 框 架 15 元 件 送 系 統 100 半 導 體 元 件 141 活 動 塊 14a 活 動 框 架 142 線 性 滑 軌 143 支 撐 塊 144 滾 珠 螺 桿 145 伺 服 馬 達 15 元 件 輸 送 系 統 151 定 位 框 架 152 拾 取 臂 153 氣 壓 缸 161 氣 壓 缸 162 軸 體 163 提 升 塊 164 觸 控 探 測 器 165 壓 縮 彈 簧 166 限 制 感 測 器 166a 光 發 射 單 元 166b 光 接 收 單 元

第17頁 583744 案號91136851 年 月 日 修正 2 0 0 淬盤 圖式簡單說明 步 驟 100 計 算 偏 移 值 步 驟 101 將 偏 移 值 戰'J 步 驟 102 移 動 元 件 m 物 步 驟 103 下 降 元 件 步 驟 104 限 制 感 測 器 步 驟 105 儲 存 垂 直 位 步 驟 106 計 算 並 儲 存 步 驟 200 裝 設 量 測 夾 步 驟 201 移 動 元 件 輸 步 驟 202 驅 動 氣 壓 缸 步 驟 203 下 降 元 件 fm 步 驟 204 觸 控 探 測 器 步 驟 205 儲 存 垂 直 位 步 驟 206 下 降 元 件 m 步 驟 207 限 制 感 測 器 步 驟 208 .儲 存 垂 直 位 步 驟 209 啟 動 氣 壓 缸 臂 步 驟 210 下 降 元 件 輸 步 驟 211 拾 取 臂 觸 及 步 驟 212 儲 存 垂 直 位 步 驟 213 計 算 限 制 感 步 驟 214 計 算 拾 取 臂 △ z以及△ z 0 入控制單元 送系統至工作高度確認目標 送系統 偵測到觸控探測器 移量h 工作位移量△ h 具於搬運機本體、 送系統至量測夾具 使該觸控探測器下降 送系統 觸及量測夾具 移量z 1 > 送糸統 偵測到觸控探測器 移量z 0 上升觸控探測器，下降拾取 送系統 量測夾具 移量z 2 測器之偏移值△ z 0 與觸控探測器之偏移值△ z

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Claims (1)

1. 583744 - -塞莖-J1136851 年月曰 倏正 ^ 六、申請專利範圍 ， " 糸、、充之工作兩度識別裝置，其中該驅動單元係為一設 置於該元件輪送系統一側之氣壓缸。 4 · 一種半導體搬運機的元件輸送系統之工作高度識別方 法，係包含下列步驟： 、，里取一拾取臂之底端以及一觸控探測器底端的高 度差’而得到一偏移值Δζ ; 讀取一偵測單元所提供之偏移值ΑζΟ ; 將偏移值△ζ以及偏移值△ ζ 0儲存於一控制單 元； 、二 % 一 移動一元件輸送系統至待測物，並啟動一驅動單 元使一提升塊與一觸控探測器下降； 下降該元件輸送系統直到該偵測單元偵測到該 控探測器的移動； 讀取該元件輸送系統之垂直位移量h ;及 依據該垂直位移量h ’計算一測量單元以及該元 件輸送系統之拾取臂的工作 立移量△&。 5·如申、f青專利範圍第4項所述之—種半導體搬運機的元件 輪迗系統之工作高度識別方法，其中該量取該拾取

   之底端以及一觸控探測器底端之高度差， 含下列步驟： 尺包 裝設一量測夾具於該半導體搬運機； 配置该元件輸送系統於該量測爽具· 下降該觸控探測器； a

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   案號 91136851 六、申請專利範圍 夾具，而取得垂直位移量zl 持續下降該元件輪送系統直到該偵一 該觸控探測器，而取得垂直位移量z〇 ;、"早兀偵測到 上升該提升塊以及觸控探測器； 下降該拾取臂； 具 下降該元件輸送系統直到該拾取 而取得垂直位移量z2 ;及 用啁及该1測夹 依據該垂直位移量z0、zl、22進 到偏移值△ Z以及△ z 〇。 ^处理而得 專利範圍第5項所述之半導體搬 糸統之工作高度識別方法，其 ^ =件輪送 直位穸旦0八τ 口茨偏移值Λζ係為垂 △ ζΟ # ί恭Ϊ垂直位移量Zl的絕對值，該偏移值 糸為垂直位移量2〇減去垂直位移量21的絕對值。

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