TWI429148B - A substrate mounting device, a test head, and an electronic component testing device - Google Patents

A substrate mounting device, a test head, and an electronic component testing device Download PDF

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TWI429148B TW099137441A TW99137441A TWI429148B TW I429148 B TWI429148 B TW I429148B TW 099137441 A TW099137441 A TW 099137441A TW 99137441 A TW99137441 A TW 99137441A TW I429148 B TWI429148 B TW I429148B
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Description

基板安裝裝置、測試頭以及電子元件測試裝置
本發明係關於用以將第一電路基板對設於測試頭內的第二電路基板裝卸的基板安裝裝置，以及具有該裝置的測試頭及電子元件測試裝置。
在用於半導體積體電路元件等的被測試電子元件的測試的電子元件測試裝置的測試頭中具有複數的接腳電子卡，但是，這種測試頭係為將接腳電子卡從上方出入。因此，在更換或修理接腳電子卡時，必須將測試頭從配置於探針上的測試位置反轉到可以在測試頭內從上方接近的維修位置(例如參見專利文獻一)。
先行技術文獻
專利文獻一：特開2008-286657號公報
但是，此造成了為了將測試頭反轉必須要有處理器或額外的空間的問題。
本發明欲解決的課題為，提供能夠達成電子元件測試裝置的低成本化及省空間化的基板安裝裝置、測試頭、以及電子元件測試裝置。
[1]本發明的基板安裝裝置為用以將第一電路基板對設於測試頭內的第二電路基板裝卸的基板安裝裝置，其包括：導引裝置，其係在該測試頭內將該第一電路基板沿著第一方向導引，以及插拔裝置，使得上述在該測試頭內被導引的該第一電路基板，沿著相對於該第一方向實際上垂直相交的第二方向移動，使得該第一電路基板透過連接器和該第二電路基板電氣連接。
[2]在上述發明中，該基板安裝裝置更包括施壓裝置，其係將該導引裝置所導引之該第一電路基板，朝向遠離該第二電路基板的方向施壓。
[3]在上述發明中，該基板安裝裝置更包括固定裝置，其係用以固定該第一電路基板沿著該第二方向的移動。
[4]在上述發明中，該固定裝置係將該第一電路基板固定在該第一電路基板透過該連接器與該第二電路基板電氣連接的第一位置上。
[5]在上述發明中，該固定裝置係將該第一電路基板固定在該第一電路基板從該第二電路基板離開的第二位置上。
[6]在上述發明中，該固定裝置包括能沿著該第一方向滑動的止具，該止具藉由和該導引裝置的一部分卡合，而將該第一電路基板固定。
[7]在上述發明中，該基板安裝裝置包括移動裝置，其使得該插拔裝置相對於沿著與該第一及第二方向實質上垂直相交的第三方向上並列的複數個該導引裝置移動。
[8]在上述發明中，該導引裝置包括：沿著該第一方向設置在該測試頭中的導引軌道，以及接觸體，其係設置於該第一電路基板，在該導引軌道上滑動或迴轉。
[9]在上述發明中，該插拔裝置包括：滑動元件，具有凸輪從動件，並且能夠沿著該第一方向滑動，以及可動元件，其形成讓該凸輪從動件插入的凸輪，並且，可以沿著該第二方向對於該滑動元件相對移動。
[10]本發明的測試頭，其係為電氣連接於被測試電子元件的測試頭，其包括：第一電路基板，以及透過連接器與該第一電路基板電氣連接的第二電路基板，以及上述之使該第一電路基板對該第二電路基板裝卸之基板安裝裝置。
[11]本發明的電子元件測試裝置，其包括：如上述之測試頭，以及和該測試頭電氣連接，執行該被測試電子元件的測試的測試器本體，以及將被測試電子元件搬運到該測試頭的搬運裝置。
在本發明中，用導引裝置在該測試頭內將該第一電路基板沿著第一方向導引，藉由插拔裝置使第一電路基板沿著第二方向移動，透過連接器將第一電路基板連接於第二電路基板。
因此，不必將測試頭反轉到維修位置，就能夠使第一電路基板從測試頭出入，也不需要處理器，所以，能夠達成電子元件測試裝置的低成本化及省空間化。
下文配合圖式，說明本發明之實施型態。
第1圖為顯示本發明實施型態中之電子元件測試裝置的概略剖面圖。
本實施型態之電子元件測試裝置1係為用以測試內建於被測試半導體晶圓W之被測試電子元件(DUT：Device Under Test)之前製程用的測試裝置，如第1圖所示，其包括測試頭10、移動機構60及測試器(電腦主機)70。
在測試頭10上，裝有和內建於被測試半導體晶圓W之被測試電子元件(DUT)電氣連接的探針卡12。在本實施型 態中，不論是在測試時或者是在維修時，該測試頭10都是以透過開口81而面向探針80的方式設置在探針80上。
探針80為，在吸附台82上固持被測試半導體晶圓W，並使其自動供應到面對探針卡12的位置。再者，測試器70透過纜線71和測試頭10電氣連接，透過測試頭10而能夠在其和DUT之間輸出輸入訊號。
如上述構成之電子元件測試裝置1中，藉由探針80而將被測試半導體晶圓W按壓到探針卡12，在此狀態下，測試器70透過測試頭10而將測試訊號施加於DUT，並將從DUT輸出的訊號(回應訊號)和期待值相比較，並據以評估DUT的電氣特性。
接著針對本實施形態中的測試頭10的構成進行說明。
第2圖顯示本發明實施型態的測試頭的剖面圖，第3圖顯示沿著第2圖之III-III線的剖面圖，第4圖顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的滑動機構的斜視圖，第5A圖以及第5B圖是表示本發明實施型態中基板安裝裝置的插拔機構的側面圖，第6A圖~第7B圖是顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的止具的側面圖。
如第2圖以及第3圖所示，在本實施形態的測試頭10的內部，具有背板13及複數的接腳電子卡20。
背板13是透過電纜71和測試器70電氣連接(參照第1圖)，並且，透過並未特別圖示的內部接線和探針卡12電氣連接。另外，該背板13上裝有可以和安裝在接腳電子卡20的連接器21嵌合的連接器14，透過連接器14及21 將背板13和複數的接腳電子卡20電氣連接。
另外，在本實施形態的測試頭10，如同一圖所示，具有能夠讓接腳電子卡20沿著水平方向從測試頭10出入的基板安裝裝置30。
該基板安裝裝置30包括：將接腳電子卡20在測試頭10內沿著水平方向(圖中X方向)引導的導引機構40，以及使得在測試頭10中被引導的接腳電子卡20在垂直方向(圖中Z方向)移動使得連接器14及21插拔的插拔機構50，以及使插拔機構50沿著圖中Y方向移動的移動機構60。
基板安裝裝置30的導引機構40，如第4圖所示，由下列構成：沿著圖中X方向設置的上下的導軌41及42，以及設置於接腳電子卡20的上部的滾子22。
在上導引軌道41上，翼肋412互相面對突出形成導引溝411。滾子22透過軸承等等以可以轉動的方式裝設在接腳電子卡20。
藉由該導引機構40使得接腳電子卡20插入測試頭10內時，在將滾子22插入上導引軌道41的導引溝411內的狀態下，將接腳電子卡20壓入測試頭10中，則滾子22在導引溝411內轉動，使得接腳電子卡20被帶到測試頭10內。
因此，在測試頭10的側壁，事先設置如第4圖所示之由可以開關的門等構成的開關部15，在該開關部15開放的狀態下，透過開口151使得接腳電子卡20被插入測試頭10內。
此外，被插入導引溝411裡的滾子22係藉由翼肋412 翼肋412而被固持，所以藉由插拔機構50使得導引機構40全體上升，則接腳電子卡20也會隨之上升。另外，不用軸承，而使得由樹脂材料等等構成的摩擦少的元件形成滾子22亦可，在此情況下，滾子22在上導軌41內滑動。
另一方面，下導軌42係裝設在背板13上，透過若干的間隙將連接器21夾入，藉此沿著圖中X方向導引接腳電子卡20下部。
再者，導銷23從接腳電子卡20下部突出，藉由將該導銷23插入形成於背板13的導孔(未圖示)，將連接器14及21定位。
在本實施形態中的基板安裝裝置30，其導引機構40的數量相同於收在測試頭10內之接腳電子卡20的數量。
如第5A圖以及第5B圖所示，本實施形態的導引機構40中，頭部46藉由連結柱43及卡合柱45而安裝在上導軌41上。插拔機構50透過頭部46，使得被固持在導引機構40上的接腳電子卡20下降。
此外，在頭部46上設置了鉤47，插拔機構50使得後述的卡合元件53的凹部531卡合在該鉤47上，而使得接腳電子卡20上升。
如第6A圖~第7B圖所示，導引機構40的連結柱43及卡合柱45均貫通測試頭10的框11。另外，在該框11上，設置有可以沿著水平方向(圖中X方向)滑動的止具48，連結柱43及卡合柱45則透過卡合孔481以及貫通孔482貫通該止具48。
另外，在連結柱43周圍以同軸狀的方式配置有螺旋彈簧44。該螺旋彈簧44係安裝在頭部46和測試頭10的框11之間，使得頭部46向框11遠離的方向施壓。藉此，能夠防止在由導引機構40將接腳電子卡20引導到測試頭10的時候，連接器14及21彼此之間互相干擾。
卡合柱45上形成了兩個切口451及452。而且，使止具48滑動時，則卡合孔481的周緣和第1或者第2個切口451或452卡和在一起，藉由插拔機構50使的導引機構40的上下移動被固定了。因此，止具48的貫通孔482具有相對於該止具48的滑動量足夠大的內徑。
具體言之，如第6A圖以及第6B圖所示，當使止具48卡合在卡合柱45上側的切口(第1個切口)451時，導引機構40被固定在下限位置(第1位置)，連接器14及21嵌合而背板13與接腳電子卡20維持在電氣連接的狀態。藉此，能夠防止嵌合著的連接器14及21因為反力而脫落。
另一方面，如第7A圖以及第7B圖所示，使止具48卡合在卡合柱45下側的切口(第2個切口)452時，導引機構40被固定在上限位置(第2位置)，能夠防止由導引機構40將接腳電子卡20引導到測試頭10內的時候，連接器14及21彼此之間的干涉。
基板安裝裝置30的插拔機構50，如第5A圖以及第5B圖所示，係由滑動元件51，可動塊52，卡合元件53所構成。
滑動元件51係被設置為，能夠透過線性導引511，在 後述的移動機構60的移動金屬板61上面沿著X方向滑動。凸部512從滑動元件51上面突出，凸輪從動件513以可以轉動的方式安裝在該凸部512上。
可動塊52插入滑動元件51以及移動金屬板61的貫通孔514及62，可以相對於滑動元件51以及移動金屬板61上下動。在該可動塊52上，形成在圖中右邊上升的形狀的凸輪521，滑動元件51的凸輪從動件513以可以轉動的方式插入該凸輪521中。
卡合元件53以可沿著圖中X方向滑動的方式，安裝在可動塊52下部，藉由拉動或按壓把手532，使卡合元件53相對於可動塊52滑動。在該卡合元件53上，形成和導引機構40的鉤47卡合的凹部531，藉由卡合元件53相對於可動塊52的滑動，能夠讓凹部531和鉤47卡合或放開。
此外，該插拔機構50具有用於操作接腳電子卡20的升降的槓桿54。該槓桿54以移動機構60之一端作為支點541，以滑動元件51的一端作為施力點542，以可轉動的方式安裝在滑動元件51以及移動機構60上。
藉由該插拔機構50使接腳電子卡20下降的時候，如第5B圖所示，壓低槓桿54，以支點541為中心讓槓桿54於圖中順時針旋轉。藉此，滑動元件51滑向圖中右側，凸輪從動件513在凸輪521內轉動，可動塊52則相對於測試頭10的框11下降。藉此，因為可動塊52壓低頭部46，所以，被固持在被上導軌41的接腳電子卡20也下降。而且，當連接器14及21嵌合時，接腳電子卡20就會和背板13電氣連接。
另一方面，在藉由插拔機構50讓接腳電子卡20上升的時候，如第5A圖所示，首先，將把手532拉到圖中右側，讓卡合元件53的凹部531卡合在導引機構40的鉤47上。接著，拉高槓桿54，以支點541為中心讓槓桿54在圖中逆時針旋轉。藉此，滑動元件51滑向圖中左側，凸輪從動件513在凸輪521內轉動，可動塊52相對於框11上升，頭部46就被向上拉。藉此，上導軌41所固持的接腳電子卡20也上升，而使得將接腳電子卡20和背板13連接的連接器14及21被去除。
此外，在本實施形態中，係針對凸輪方式的插拔機構50進行說明，但並不以此為限，例如，也可以用在上下方向驅動的氣缸等等的致動器構成插拔機構。另外，在本實施形態中，係以手動方式驅動插拔機構50，但並不以此為限，例如也可以使用馬達等等來驅動插拔機構。
基板安裝裝置30的移動機構60，係包括：設有上述插拔機構50的移動板61，裝在該移動板61和測試頭10的框11之間的線性導引63。移動板61係能夠藉由線性導引63，在框11上面沿著Y方向滑動。藉由該移動機構60，插拔機構50能夠沿著圖中Y方向移動，所以，能夠以一個插拔機構50對應複數個導引機構40。
具體言之，如第4圖所示，當接腳電子卡20由一個導引機構40帶到測試頭10內時，如第5B圖所示，藉由插拔機構50壓下接腳電子卡20，連接器14及21嵌合而使接腳電子卡20和背板13電氣連接。在此狀態下，如第6A圖所示，使止具48向圖中左側滑動卡合於卡合柱45第1個切口451，而將導引機構40固定，藉此，即使沒有插拔機構50，也能夠維持接腳電子卡20和背板13的連接狀態。
接著，藉由移動機構60使插拔機構50移向旁邊的導引機構40上方(參照第3圖)，以同樣的要領，將接腳電子卡20和背板13電氣連接，在此狀態下，藉由止具48固定導引機構40。藉由重複像這樣的動作，一個插拔機構50能夠對應複數個導引機構40。
如上述，在本實施形態中，藉由導引機構40將接腳電子卡20接腳電子卡20沿著水平方向(圖中X方向)引導到測試頭10內之後，再由插拔機構50使得接腳電子卡20沿著垂直方向(圖中Z方向)移動，透過連接器14及11使得接腳電子卡20和背板13電氣連接。
因此，不必將測試頭10反轉到維修位置，就能夠使接腳電子卡20從測試頭10出入，不需要處理器，而能夠達成電子元件測試裝置1的低成本化和省空間化。
此外，上述說明的實施形態，係記載以使本發明容易被理解，並非記載用以限定本發明。因此，上述的實施形態所教示的各要素係包括屬於本發明技術範圍的全部的設計變更或均等物。
例如，在上述的實施形態中，係針對用於測試半導體晶圓所內建之DUT的前製程用的測試裝置之基板安裝裝置進行說明，但並不特別以此為限。例如，也可以適用於測試已封裝的DUT的後製程用的測試裝置的基板安裝裝置。
另外，在上述的實施形態中，係以第1以及第3個方向作為水平方向，以第2個方向作為垂直方向進行說明，不過，只要第1-第3方向之間的相對關係成立即可，並不特別限定於此。
1‧‧‧電子元件測試裝置
10‧‧‧測試頭
11‧‧‧框
13‧‧‧背板(第二電路基板)
14‧‧‧連接器
15‧‧‧開關部
20‧‧‧接腳電子卡(第一電路基板)
21‧‧‧連接器
22‧‧‧滾子(接觸體)
30‧‧‧基板安裝裝置
40‧‧‧導引機構(導引裝置)
41‧‧‧上導引軌道
44‧‧‧螺旋彈簧(施壓裝置)
48‧‧‧止具(固定裝置)
50‧‧‧插拔機構(插拔裝置)
51‧‧‧滑動元件
513‧‧‧凸輪從動件
514‧‧‧貫通孔
52‧‧‧可動塊(可動元件)
521‧‧‧凸輪
53‧‧‧卡合元件
54‧‧‧槓桿
60‧‧‧移動機構(移動裝置)
第1圖為顯示本發明實施型態中之電子元件測試裝置的概略剖面圖。
第2圖顯示本發明實施型態的測試頭的剖面圖。
第3圖顯示沿著第2圖之III-III線的剖面圖。
第4圖顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的滑動機構的斜視圖。
第5A圖顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的插拔機構的側面圖，其顯示已上升狀態的插拔機構。
第5B圖顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的插拔機構的側面圖，其顯示已下降狀態的插拔機構。
第6A圖顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的止具的側面圖，其顯示將滑動機構固定在下限位置的狀態。
第6B圖顯示從第6A圖的狀態解除止具的狀態的側面圖。
第7A圖顯示本發明實施型態中基板安裝裝置的止具的側面圖，其顯示將滑動機構固定在上限位置的狀態。
第7B圖顯示從第7A圖的狀態解除止具的狀態的側面 圖。
1‧‧‧電子元件測試裝置
10‧‧‧測試頭
12‧‧‧探針卡
13‧‧‧背板
20‧‧‧接腳電子卡
30‧‧‧基板安裝裝置
60‧‧‧移動機構
61‧‧‧開口
62‧‧‧吸附台
70‧‧‧測試器
71‧‧‧纜線
W‧‧‧被測試半導體晶圓

Claims (11)

  1. 一種基板安裝裝置，用以將第一電路基板對設於測試頭內的第二電路基板裝卸，包括：導引裝置，其係在該測試頭內將該第一電路基板沿著第一方向導引；以及插拔裝置，使得上述在該測試頭內被導引的該第一電路基板，沿著相對於該第一方向實際上垂直相交的第二方向移動，使得該第一電路基板透過連接器和該第二電路基板電氣連接；該第一電路基板係為以其主面的法線方向與第三方向實際上平行的方式，收納於該測試頭內的接腳電子卡；該第二電路基板係為以其主面的法線方向與該第二方向實際上平行的方式，收納於該測試頭內的背板；該第三方向係與該第一方向實際上垂直相交，且也與該第二方向實際上垂直相交。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板安裝裝置，更包括施壓裝置，其係將該導引裝置所導引之該第一電路基板，朝向遠離該第二電路基板的方向施壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之基板安裝裝置，更包括固定裝置，其係用以固定該第一電路基板沿著該第二方向的移動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之基板安裝裝置，該固定裝置係將該第一電路基板固定在該第一電路基板透過該連接器與該第二電路基板電氣連接的第一位置 上。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之基板安裝裝置，該固定裝置係將該第一電路基板固定在該第一電路基板從該第二電路基板離開的第二位置上。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之基板安裝裝置，該固定裝置包括能沿著該第一方向滑動的止具，該止具藉由和該導引裝置的一部分卡合，而將該第一電路基板固定。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之基板安裝裝置，包括複數個導引裝置，沿著該第三方向上並列；以及移動裝置，使得該插拔裝置沿著該第三方向相對於該些導引裝置移動。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之基板安裝裝置，該導引裝置包括：導引軌道，沿著該第一方向設置在該測試頭中；以及接觸體，其係設置於該第一電路基板，在該導引軌道上滑動或迴轉。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之基板安裝裝置，該插拔裝置包括：滑動元件，具有凸輪從動件，並且能夠沿著該第一方向滑動；以及可動元件，其形成讓該凸輪從動件插入的凸輪，並且，可以沿著該第二方向對於該滑動元件相對移動。
  10. 一種測試頭，電氣連接於被測試電子元件，包括： 第一電路基板；第二電路基板，透過連接器與該第一電路基板電氣連接；以及基板安裝裝置，如申請專利範為第1至9項中任一項所述者，使該第一電路基板對該第二電路基板裝卸。
  11. 一種電子元件測試裝置，包括：測試頭，如申請專利範圍第10項所述者；測試器本體，和該測試頭電氣連接，執行該被測試電子元件的測試；以及搬運裝置，將被測試電子元件搬運到該測試頭。
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