TWI490511B - 浮動測頭及使用該浮動測頭之測試設備 - Google Patents

Description

浮動測頭及使用該浮動測頭之測試設備

本發明係關於一種浮動測頭及使用該浮動測頭之測試設備，尤指一種適用於吸取條狀半導體元件之浮動測頭及使用該浮動測頭之測試設備。

現行產線晶片測試產品，都以單顆測試為主，且測試前必需轉換成料管(tube)或料盤(tray)方式進料，造成多一道工序，且測試的時間及流程亦過長。另外，在做料管或料盤轉換時，容易造成卡料，且必需購買料管或料盤進行轉換。一般晶片尚未加工成單顆晶片前係呈一條狀半導體元件(strip)狀態，條狀半導體元件上排列未切割之複數半導體晶片，此時，若對此條狀半導體元件直接進行測試，如電性、溫度等測試，可減少了一段料管或料盤之轉換工序，大幅提高半導體晶片之產出率。

然而條狀半導體元件長度較長，面積大且厚度薄，故其本身變形量較大，若使用傳統測頭下壓吸取條狀半導體元件進行測試時，將會有兩個問題產生，其一為測 頭縱向下壓吸取條狀半導體元件之力道難以掌控，極易於下壓時壓傷條狀半導體元件；其二為條狀半導體元件本身若有變形狀況，一般測頭下壓若沒有對準條狀半導體元件，也極易損害條狀半導體元件。

發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之「浮動測頭及使用該浮動測頭之測試設備」，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種浮動測頭，在縱向上具有氣壓式阻尼之緩衝，以及在橫向上具有複數彈性回復裝置以容許橫向之偏位，故浮動測頭在下壓吸取條狀半導體元件時，可同時具有縱向緩衝、橫向快速對位機制，避免浮動測頭下壓時損壞條狀半導體元件。

本發明一種浮動測頭，包括有：一頂板、一夾板、一氣密件、一底板、複數彈性回復裝置以及一載板。頂板具有一連結至一氣壓泵之通道，而通道具有貫穿頂板底部之一通孔。夾板連結於頂板底部，具有對應通孔之一容置槽。氣密件容設於容置槽內，並具有一與通孔相連通之貫孔，氣密件界定出一包括通道、通孔、貫孔以及容置槽之氣密空間，藉氣壓泵之作用使氣密空間產生於縱向之氣壓緩衝效果。底板連結於夾板底部，而複數彈性回復裝置夾設於底板與夾板間，用以容許底板與夾板間橫向之偏位。載板連結於底板，且載板之底部設有用以吸取一條狀 半導體元件之複數吸頭。

如上所述，本發明之浮動測頭，在縱向上具有氣壓式阻尼之緩衝，以及在橫向上具有複數彈性回復裝置以容許橫向之偏位，故浮動測頭在下壓吸取條狀半導體元件時，可同時具有縱向緩衝、橫向快速對位機制，避免浮動測頭下壓時損壞條狀半導體元件。

前述之氣密件可為一環繞軟性材質之一柱體，而軟性材質可為橡膠或其他具相同功效之材質。再者，上述軟性材質可壓抵於容置槽之側壁，俾使氣壓泵之氣壓源不致外洩以產生氣密效果。又，前述之夾板可藉由複數螺栓連結至頂板，且頂板與夾板間可預留一間隙，俾使氣壓式阻尼得以產生作用。

上述之彈性回復裝置可更包括有：一具有一凹槽之盤體、一容設於凹槽之球體以及一彈簧。另外，凹槽可成一圓錐狀，而球體可彈性頂抵於圓錐狀頂部。再者，球體以及彈簧間可更夾設有一墊片。又，盤體可對應彈性頂抵於夾板之一凹槽內。

亦即，當長形之條狀半導體元件本身若有撓曲或不平整現象，浮動測頭本身可容許橫向上之偏位以配合條狀半導體元件，不致於對位不準確而產生壓傷條狀半導體元件之情況。其作用為，當浮動測頭下壓吸取條狀半導體元件時，若夾板與底板間因晶片撓曲或不平整而產生橫向之偏移，此時球體會壓抵彈簧往上位移以容許夾板與底板之橫向偏位，當浮動測頭吸取條狀半導體元件上移時， 球體因容設於盤體圓錐狀之關係，藉由彈簧之頂抵回復到原來之位置，而使底板復歸。

另外，本發明可更包括一滾珠軸承組夾設於夾板與底板間，用以容許底板於夾板平面上之滑移。上述之滾珠軸承組可具有一本體及二滾珠軸承，本體可具有一螺孔、一套設部以及一承載部。二滾珠軸承可分設於底板之一卡抵部之上、下端面，且由本體之套設部穿入底板之一穿孔並抵靠於夾板，承載部可用以承載卡抵部下方之滾珠軸承，再藉由螺孔對應夾板上之一開孔進行鎖附固定，藉以連結底板與夾板。

另外，本發明可更包括一加熱板設置於載板上，用以加熱載板。又，複數支撐柱可夾設於底板與加熱板間。再者，本發明可更包括一位置感測器，設置於夾板上，用以感測頂板與夾板之間距。

前述載板內部具有複數通道相連於一真空泵以及複數吸頭間，用以產生吸源。又，上述之載板可更包括有複數扣件，用以扣合於底板之複數扣合部，以連結載板與底板。再者，載板可更包括有複數定位孔，用於浮動測頭下壓時定位之用途。另外，本發明可更包括一轉接板固設於頂板，俾使浮動測頭可連接至其他測試設備。

本發明之具有浮動測頭之測試設備，可用以測試一條狀半導體元件，包括有：一浮動測頭、一進出料裝置以及一測試裝置。

上述浮動測頭係固設一基座上，其結構與前述 之浮動測頭完全相同，故不再贅述。進出料裝置包括有一入料座、一入料取放裝置、一出料座及一出料取放裝置，用以對條狀半導體元件進行入料及出料之移載運送。而測試裝置固設於基座上，用以對條狀半導體元件進行測試。

前述之入料取放裝置可為一可縱向及橫向移動之入料吸取平台，用以吸取並移載入料座之條狀半導體元件。再者，上述之出料取放裝置亦可為一可縱向及橫向移動之出料吸取平台，用以吸取並移載測畢之條狀半導體元件至出料座。

另外，本測試設備可更包括一影像檢測裝置，固設於基座上，用以檢測條狀半導體元件之條碼。再者，前述之基座上可更固設有一移載平台，用以將入料取放裝置之條狀半導體元件運送至測試裝置。

上述之測試裝置可包括一升降台、一測試座以及一固設於升降台之滑軌，浮動測頭可固設於滑軌上，用以吸取條狀半導體元件至測試座進行測試。

本測試設備可更包括一輸出平台固設於基座上，用以將測畢之條狀半導體元件移載至出料取放裝置。另外，前述之基座上可更固設有至少一加熱平台，用以加熱條狀半導體元件。

1‧‧‧浮動測頭

11‧‧‧頂板

111‧‧‧通道

112‧‧‧通孔

12‧‧‧夾板

121‧‧‧容置槽

122‧‧‧螺栓

123‧‧‧凹槽

124‧‧‧位置感測器

125‧‧‧開孔

13‧‧‧氣密件

131‧‧‧貫孔

132‧‧‧氣密空間

133‧‧‧橡膠

14‧‧‧底板

141‧‧‧卡抵部

142‧‧‧穿孔

143‧‧‧扣合部

15‧‧‧彈性回復裝置

151‧‧‧盤體

151a‧‧‧凹槽

152‧‧‧球體

153‧‧‧彈簧

154‧‧‧墊片

16‧‧‧載板

161‧‧‧吸頭

162‧‧‧通氣孔

163‧‧‧扣件

164‧‧‧定位孔

17‧‧‧滾珠軸承組

171‧‧‧本體

171a‧‧‧螺孔

171b‧‧‧套設部

171c‧‧‧承載部

172‧‧‧滾珠軸承

18‧‧‧轉接板

19‧‧‧加熱板

191‧‧‧支撐柱

21‧‧‧入料座

22‧‧‧入料取放裝置

221‧‧‧入料吸取平台

23‧‧‧出料座

24‧‧‧出料取放裝置

241‧‧‧出料吸取平台

3‧‧‧測試裝置

31‧‧‧升降台

32‧‧‧測試座

33‧‧‧滑軌

4‧‧‧影像檢測裝置

5‧‧‧移載平台

6‧‧‧輸出平台

7‧‧‧加熱平台

8‧‧‧基座

90‧‧‧氣壓泵

92‧‧‧條狀半導體元件

圖1係本發明浮動測頭一較佳實施例之爆炸圖。

圖2係本發明浮動測頭一較佳實施例之立體圖。

圖3係本發明浮動測頭一較佳實施例之側視剖面圖。

圖4係本發明浮動測頭一較佳實施例之滾珠軸承組與彈性回復裝置之爆炸圖。

圖5係本發明浮動測頭一較佳實施例之彈性回復裝置之剖視圖。

圖6係本發明浮動測頭一較佳實施例之彈性回復裝置之局部A剖視放大圖。

圖7係本發明測試設備一較佳實施例之整機立體圖。

圖8係本發明測試設備一較佳實施例之局部放大圖。

圖9係本發明測試設備一較佳實施例之測試裝置立體圖。

圖10係本發明測試設備一較佳實施例之測試裝置側視圖。

如圖1、圖2以及圖3所示，係本發明浮動測頭一較佳實施例之爆炸圖、立體圖以及側視剖面圖。如圖所示之浮動測頭1，包括有：一頂板11、一夾板12、二氣密件13、一底板14、複數彈性回復裝置15、一載板16、二滾珠軸承組17、一轉接板18、一加熱板19、二位置感測器124以及四支撐柱191。

頂板11具有一連結至一氣壓泵90之通道111，而通道111具有貫穿頂板11底部之二通孔112。轉接板18固設於頂板11，俾使浮動測頭1可連接至相關測試設備。

夾板12藉由四螺栓122連結於頂板11底部， 夾板12並具有對應二通孔112之二容置槽121，且頂板11與夾板12間預留一間隙。再者，本實施例之位置感測器124，設置於夾板12上，用以感測頂板11與夾板12之間距。

另外，本實施例之二氣密件13各容設於二容置槽121內，每一氣密件13具有一與每一通孔112相連通之貫孔131，每一氣密件13界定出一包括通道111、通孔112、貫孔131以及二容置槽121之氣密空間132，藉氣壓泵90之作用使氣密空間132產生於縱向之氣壓緩衝效果。再者，本實施例之氣密件13為一環繞橡膠133之一柱體，且橡膠133壓抵於容置槽121之側壁，俾使氣壓泵90之氣壓源不致外洩以產生氣密效果。

另外，本實施例之底板14連結於夾板12底部，而複數彈性回復裝置15於本實施例數量為四，夾設於底板14與夾板12間，用以容許底板14與夾板12間橫向之偏位。

本實施例之載板16連結於底板14，且載板16之底部設有用以吸取一條狀半導體元件92之複數吸頭161。另外，載板16內部具有複數通氣孔162相連於一真空泵(圖未示)以及複數吸頭161間，用以產生吸源，俾能吸取一條狀半導體元件92。又，本實施例之載板16包括有四扣件163，用以扣合於底板14之四扣合部143，以連結載板16與底板14，俾使載板16可彈性替換。再者，本實施例之載板16包括有二定位孔164，用於浮動測頭1下壓時定位之用途。

另外，本實施例之加熱板19設置與載板16上，用以加熱載板16。又，本實施例具有四支撐柱191夾設於 底板14與加熱板19間。

請繼續參考圖4，係本發明浮動測頭一較佳實施例之滾珠軸承組與彈性回復裝置之爆炸圖，並請一併參閱圖3。本實施例之二滾珠軸承組17夾設於夾板12與底板14間，用以容許底板14於夾板12平面上之滑移。每一滾珠軸承組17具有一本體171及二滾珠軸承172，本體171可具有一螺孔171a、一套設部171b以及一承載部171c。二滾珠軸承172分設於底板14之一卡抵部141之上、下端面，且由本體171之套設部171c穿入底板14之一穿孔142並抵靠於夾板12，承載部171c用以承載卡抵部141下方之滾珠軸承172，再藉由螺孔171a對應夾板12上之一開孔125進行鎖附固定，藉以連結底板14與夾板12。

請繼續參考圖5以及圖6，係本發明浮動測頭一較佳實施例之彈性回復裝置之剖視圖以及彈性回復裝置之局部A剖視放大圖，請一併參考圖4。圖中所示，彈性回復裝置15包括有：一具有一凹槽151a之盤體151、一容設於凹槽151a之球體152、一墊片154以及一彈簧153。另外，凹槽151a成一圓錐狀，而球體152彈性頂抵於圓錐狀頂部。又，盤體151可對應彈性頂抵於夾板12之一凹槽123內。

上述彈性回復裝置15作用為，當浮動測頭1下壓吸取條狀半導體元件92時，若夾板12與底板14間因條狀半導體元件92撓曲或不平整而將產生橫向之偏移，此時球體152會壓抵彈簧153往上位移以容許夾板12與底板14之橫向偏位，當浮動測頭1吸取到條狀半導體元件92上 移時，球體152因容設於盤體151圓錐狀之關係，藉由彈簧153回復到原來之位置，而使底板14復歸。

綜上所述，本發明之浮動測頭1在縱向上具有氣壓式阻尼之緩衝，以及在橫向上具有四彈性回復裝置15以容許橫向之偏位，故浮動測頭1在下壓吸取條狀半導體元件92時，可同時具有縱向氣壓緩衝、橫向快速對位機制，避免浮動測頭1下壓時損壞條狀半導體元件92。

如圖7及圖8所示，係本發明測試設備一較佳實施例之整機立體圖及局部放大圖。本實施例一種具有浮動測頭1之測試設備，包括有：一浮動測頭1、一進出料裝置、一測試裝置3、一影像檢測裝置4、一移載平台5、一輸出平台6以及四加熱平台7。圖中所示，浮動測頭1固設於一基座8之一滑軌33上，其結構與前述之浮動測頭1完全相同，故不再贅述。進出料裝置包括有一入料座21、一入料取放裝置22、一出料座23及一出料取放裝置24，用以對條狀半導體元件92進行入料及出料之移載運送。而測試裝置3固設於基座8上，用以對條狀半導體元件92進行測試。

本實施例之入料取放裝置22為一可縱向及橫向移動之入料吸取平台221，用以吸取並移載入料座21之條狀半導體元件92。再者，出料取放裝置24亦為一可縱向及橫向移動之出料吸取平台241，用以吸取並移載測畢之條狀半導體元件92至出料座23。

另外，本實施例之影像檢測裝置4，固設於基 座8上，用以檢測條狀半導體元件92之條碼。另外，移載平台5固設於基座8，用以將入料吸取平台221之條狀半導體元件92運送至測試裝置3。

如圖9及圖10所示，係本發明測試設備一較佳實施例之測試裝置立體圖及側視圖。本實施例之測試裝置3包括一升降台31、一測試座32以及一固設於升降台31之滑軌33，浮動測頭1固設於滑軌33上，用以吸取條狀半導體元件92至測試座32進行測試。

本實施例之輸出平台6固設於基座8上，用以將測畢之條狀半導體元件92置放於輸出平台6上，其中，浮動測頭1吸取並透過輸出平台6運送條狀半導體元件92至出料取放裝置24。另外，本實施例之四加熱平台7上固設於基座8上，用以加熱條狀半導體元件92。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧浮動測頭

11‧‧‧頂板

12‧‧‧夾板

121‧‧‧容置槽

122‧‧‧螺栓

124‧‧‧位置感測器

13‧‧‧氣密件

131‧‧‧貫孔

133‧‧‧橡膠

14‧‧‧底板

143‧‧‧扣合部

15‧‧‧彈性回復裝置

16‧‧‧載板

161‧‧‧吸頭

163‧‧‧扣件

164‧‧‧定位孔

17‧‧‧滾珠軸承組

18‧‧‧轉接板

19‧‧‧加熱板

191‧‧‧支撐柱

Claims (15)

1. 一種浮動測頭，包括有：一頂板，具有一連結至一氣壓泵之通道，該通道具有貫穿該頂板底部之一通孔；一夾板，連結於該頂板底部，具有對應該通孔之一容置槽；一氣密件，容設於該容置槽內，並具有一與該通孔相連通之貫孔，該氣密件界定出一包括該通道、該通孔、該貫孔以及該容置槽之氣密空間，藉該氣壓泵之作用使該氣密空間產生於縱向之氣壓緩衝效果；一底板，連結於該夾板底部；複數彈性回復裝置，夾設於該底板與該夾板間，用以容許該底板與該夾板間橫向之偏位；一載板，連結於該底板，且該載板之底部設有用以吸取一條狀半導體元件之複數吸頭；以及一滾珠軸承組，夾設於該夾板與該底板間，用以容許該底板於該夾板平面上之滑移，該滾珠軸承組具有一本體及二滾珠軸承，該本體具有一螺孔、一套設部以及一承載部，該二滾珠軸承分設於該底板之一卡抵部之上、下端面，且由該本體之該套設部穿入該底板之一穿孔並抵靠於該夾板，該承載部用以承載該卡抵部下方之該滾珠軸承，再藉由該螺孔對應該夾板上之一開孔進行鎖附固定，用以連結該底板與該夾板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之浮動測頭，其中，該彈性回復裝置包括：一具有一凹槽之盤體、一容設於該凹槽之球體以及一彈簧。
3. 如申請專利範圍第2項所述之浮動測頭，其中，該球體以及該彈簧間更夾設有一墊片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之浮動測頭，其更包括一位置感測器，設置於該夾板，用以感測該頂板與該夾板之間距。
5. 如申請專利範圍第1項所述之浮動測頭，其中，該載板內部具有複數通道相連於一真空泵以及該複數吸頭間，用以產生吸源。
6. 如申請專利範圍第1項所述之浮動測頭，其中，該載板更包括有複數扣件，用以扣合於該底板之複數扣合部，藉以連結該載板與該底板。
7. 一種具有浮動測頭之測試設備，用以測試一條狀半導體元件，包括有：一浮動測頭，固設於一基座上，包括：一頂板、一夾板、一氣密件、一底板、複數彈性回復裝置、一載板以及一滾珠軸承組；該頂板具有一連結至一氣壓泵之通道，該通道具有貫穿該頂板底部之一通孔；該夾板連結於該頂板底部，具有對應該通孔之一容置槽；該氣密件容設於該容置槽內，並具有一與該通孔相連通之貫孔，該氣密件界定出包括該通道、該通孔、該貫孔以及該容置槽之一氣密空間，藉該氣壓泵作用使該氣密空間產生於縱向之氣壓緩衝效果；該底板連 結於該夾板底部，該複數彈性回復裝置夾設於該底板與該夾板間，用以容許該底板與該夾板間橫向之偏位；該載板連結於該底板，且該載板之底部設有用以吸取一條狀半導體元件之複數吸頭；該滾珠軸承組夾設於該夾板與該底板間，用以容許該底板於該夾板平面上之滑移，該滾珠軸承組具有一本體及二滾珠軸承，該本體具有一螺孔、一套設部以及一承載部，該二滾珠軸承分設於該底板之一卡抵部之上、下端面，且由該本體之該套設部穿入該底板之一穿孔並抵靠於該夾板，該承載部用以承載該卡抵部下方之該滾珠軸承，再藉由該螺孔對應該夾板上之一開孔進行鎖附固定，用以連結該底板與該夾板；一進出料裝置，包括有一入料座、一入料取放裝置、一出料座及一出料取放裝置，用以對該條狀半導體元件進行入料及出料之移載運送；以及一測試裝置，固設於該基座上，用以對該條狀半導體元件進行測試。
8. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其中，該彈性回復裝置包括：一具有一凹槽之盤體、一容設於該凹槽之球體以及一彈簧。
9. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其中，該入料取放裝置係為一可縱向及橫向移動之入料吸取平台，用以吸取並移載該入料座之該條狀半導體元件。
10. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其中，該出料取放裝置係為一可縱向及橫向移動之出料吸取平台，用以吸取並移載測畢之該條狀半導體元件至該出料座。
11. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其更包括一影像檢測裝置，固設於該基座上，用以檢測該條狀半導體元件。
12. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其更包括一移載平台，固設於該基座上，用以將該入料取放裝置之該條狀半導體元件運送至該測試裝置。
13. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其中，該測試裝置包括一升降台、一測試座以及一固設於該升降台之滑軌，該浮動測頭係固設於該滑軌上，用以吸取該條狀半導體元件至該測試座進行測試。
14. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其更包括一輸出平台固設於該基座上，用以將測畢之該條狀半導體元件移載至該出料取放裝置。
15. 如申請專利範圍第7項所述之測試設備，其中，更包括至少一加熱平台，固設於該基座上，用以加熱該條狀半導體元件。