TWI494576B - IC processor - Google Patents

Description

IC處理機

本發明係關於一種向測試IC(Integrated Circuit，積體電路)元件之測試頭搬送IC元件之IC處理機。

將於IC元件之製程中進行IC元件之通電試驗之試驗裝置稱為IC測試機。又，將為了進行利用IC測試機之通電試驗而搬送IC元件之搬送裝置稱為IC處理機。IC測試機藉由將經由試驗用插座安裝於測試頭之IC元件對測試頭進行按壓而使IC元件通電。將以此方式按壓插座內之IC元件之裝置稱為接觸頭。於近年來之IC處理機中，接觸頭安裝於以將IC元件裝填於插座之方式動作之機械臂。

且說，於裝填於試驗用插座之IC元件因一些情況而未自插座排出而放置之情形時，重新裝填之IC元件堆疊於殘留於插座內之IC元件上。此種狀況例如可能於作業者將電阻測定用虛設元件裝填於插座而進行測試頭之檢查之後，忘記將虛設元件自插座排出之情形時產生。若將2個IC元件堆疊於插座內，則殘留於插座內之IC元件與測試頭持續電性接觸，因此無法獲得重新裝填之IC元件之準確之試驗結果。又，亦存在若藉由接觸頭按壓重疊地裝填於插座內之IC元件則該等IC元件或接觸頭破損之情況。因此，必需適當地防止2個IC元件重疊地裝填於試驗用插座內之狀態之技術。以下，將此種狀態稱為IC元件之重疊兩個之狀態。

與此相關聯，於專利文獻1中揭示有如下技術：預先將照射橫跨 插座之光線之光纖感測器設置於插座，根據光纖感測器之光線是否被遮斷而判定IC元件是否殘留於插座內。又，於專利文獻2中揭示有如下技術：預先將線感測器或區域感測器等攝像裝置設置於插座之上方，藉由對於攝像裝置中獲取之插座之圖像資料進行解析，而判定IC元件是否殘留於插座內。更具體而言，於專利文獻2中，藉由比較針對每種插座預先準備之基準資料與於攝像裝置中所獲取之圖像資料，而判定IC元件是否殘留於插座內。

然而，根據使用如專利文獻1之光纖感測器之簡易之方法，存在於試驗對象之IC元件為薄型時(例如IC元件之厚度為0.5mm以下時)無法準確地檢測殘留於插座內之IC元件之情況。進而，根據專利文獻1之方法，於每次變更IC元件之尺寸時，必需將光纖感測器之光軸相對於插座精密地進行定位，因此作業者之準備作業之負擔較大。又，根據專利文獻2之方法，於每次變更IC元件或插座之顏色或形狀等時，必需調節照射插座之照明之位置或光量等、或產生新基準資料，因此作業者之準備作業之負擔仍較大。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平6-58986號公報

[專利文獻2]日本專利特開2009-145153號公報

謀求一種IC處理機，其即便變更測試頭之插座或試驗對象之IC元件之種類，亦無需大規模之準備作業便可防止IC元件之重疊兩個之狀態。

根據本發明之一態樣，提供一種IC處理機，其係向測試IC元件 之測試頭搬送IC元件者，且測試頭包括插座，該插座係具有載置IC元件之載置面且將載置於載置面之IC元件安裝於測試頭，IC處理機包括於與載置面垂直之方向上遠離插座而配置之非接觸位移計，非接觸位移計藉由朝向載置面發射光束而測定自非接觸位移計至載置於載置面之IC元件為止之距離。

根據本發明之一態樣，可基於朝向插座之載置面發射光束之非接觸位移計之測定距離，而判定IC元件成為重疊兩個之狀態之危險性。因此，根據本發明，無需變更插座或IC元件之種類時之大規模之準備作業，便可防止IC元件之重疊兩個之狀態。

1‧‧‧IC試驗系統

2‧‧‧測試頭

3‧‧‧插座

3a‧‧‧載置面

4‧‧‧IC處理機

5‧‧‧移動板

5a‧‧‧搬入區域

5b‧‧‧搬出區域

5c‧‧‧導引構件

6‧‧‧機械臂

7‧‧‧位移測定單元

8‧‧‧控制單元

10‧‧‧基台

61‧‧‧接觸頭

62‧‧‧吸附噴嘴

71‧‧‧非接觸位移計

72‧‧‧支持桿

72a‧‧‧端部

72b‧‧‧端部

73‧‧‧連桿構件

74‧‧‧氣缸

75‧‧‧第1接頭銷

76‧‧‧第2接頭銷

81‧‧‧記憶部

82‧‧‧判定部

83‧‧‧通知部

731‧‧‧第1延伸部

731a‧‧‧端部

731b‧‧‧端部

732‧‧‧第2延伸部

732b‧‧‧端部

741‧‧‧氣缸管

742‧‧‧活塞桿

743‧‧‧作動構件

A10‧‧‧方向

A21‧‧‧方向

A22‧‧‧方向

A23‧‧‧方向

A24‧‧‧方向

A31‧‧‧方向

A32‧‧‧方向

A33‧‧‧方向

A50‧‧‧方向

d‧‧‧測定距離

d₀ ‧‧‧基準距離

D‧‧‧IC元件

δ‧‧‧差分

R‧‧‧旋轉軸線

t‧‧‧閾值

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

圖1係包含本發明之一實施形態之IC處理機之IC試驗系統之俯視圖。

圖2係沿圖1之II-II線之剖面圖，表示本實施形態之IC處理機之機械臂將IC元件裝填於插座時之動作。

圖3係與圖2相同之剖面圖，表示本實施形態之IC處理機之機械臂將IC元件自插座排出時之動作。

圖4係圖1之局部放大圖，表示本實施形態之IC處理機之位移測定單元位於儲存位置時之狀態。

圖5係與圖4相同之局部放大圖，表示本實施形態之IC處理機之位移測定單元位於測定位置時之狀態。

圖6係沿圖5之IV-IV線之剖面圖。

圖7係用以說明利用本實施形態之IC處理機之重疊兩個判定處理之圖。

圖8係用以說明利用本實施形態之IC處理機之重疊兩個判定處理中使用之閾值之圖。

以下，參照圖式，詳細地說明本發明之實施形態。於該等圖式中，對相同之構成要素賦予相同之符號。再者，以下之記載並不限定申請專利範圍所記載之發明之技術範圍或用語之含義等。

參照圖1~圖8，對本發明之一實施形態之IC處理機進行說明。圖1係包含本實施形態之例示之IC處理機4之IC試驗系統1之俯視圖。如圖1般，IC試驗系統1包括平台狀之基台10、安裝於基台10之測試頭2、及排列於測試頭2之複數個插座3。測試頭2進行裝填於插座3之IC元件之通電試驗。各個插座3具有載置IC元件之載置面3a，且將載置於載置面3a之IC元件安裝於測試頭2。各個插座3之構造亦示於圖6中。

本實施形態之IC處理機4係為了進行利用IC試驗系統1之測試頭2之通電試驗而搬送IC元件之搬送裝置。圖1之例之IC試驗系統1包括一對IC處理機4、4，該等IC處理機4、4包含：可沿基台10之上表面向箭頭A10之方向移動之一對移動板5、5，及配置於基台10之上方之一對機械臂6、6。再者，於圖1之例中，將與移動板5、5之移動方向平行之方向設為X方向，將於基台10之上表面與X方向正交之方向設為Y方向(於其他圖式中亦相同)。本例之測試頭2具有沿Y方向排列之2行插座3，於各行中包含沿X方向(相當於本案發明之第1方向)排列之8個插座3。即，於本例之測試頭2，排列有合計16個插座。該等插座3之載置面3a係以與X方向及Y方向之兩者平行之方式定向。再者，於測試頭2與插座3之間，配置有被稱為性能板之印刷基板。一般而言，測試頭2上之插座3之個數及排列係根據性能板之電路圖案而決定。

於圖1之例中，一對IC處理機4、4以隔著插座3之方式於Y方向上相互對稱地配置，各個IC處理機4具有相互相同之構成。因此，以下僅對一IC處理機4進行說明。於圖1之例中，IC處理機4之移動板5具有 沿X方向排列而配置之搬入區域5a及搬出區域5b，藉由未圖示之驅動機構而沿X方向移動。此處，搬入區域5a為載置應裝填於插座3之試驗前之IC元件之區域。試驗前之IC元件藉由未圖示之搬入機器人而載置於搬入區域5a。又，搬出區域5b為載置自插座3排出之試驗後之IC元件之區域。載置於搬出區域5b之IC元件藉由未圖示之搬出機器人而被搬出至對應於通電試驗之結果之托盤。

如藉由圖1之箭頭A10所示般，移動板5可於搬入區域5a鄰接於插座3之搬入位置與搬出區域5b鄰接於插座3之搬出位置之間沿X方向移動。於圖1之例中，以實線表示位於搬出位置之移動板5，以一點鏈線表示位於搬入位置之移動板5。本例之移動板5藉由自搬出位置移動至搬入位置為止，而將載置於搬入區域5a之試驗前之IC元件搬送至插座3之附近。繼而，試驗前之IC元件藉由IC處理機4之機械臂6而裝填於插座3內。

於圖1之例中，IC處理機4之機械臂6連續地執行將試驗前之IC元件裝填於插座3之動作與將試驗後之IC元件自插座3排出之動作。圖2係沿圖1之II-II線之剖面圖，表示機械臂6將試驗前之IC元件裝填於插座3時之動作。再者，圖2之Z方向係與圖1之X方向及Y方向之兩者垂直之方向、即與插座3之載置面垂直之方向(於其他圖式中亦相同)。

於圖2之例中，機械臂6包括於IC元件D之通電試驗時將IC元件D對測試頭2進行按壓之接觸頭61，接觸頭61包括吸附並握持IC元件D之吸附噴嘴62。接觸頭61上之吸附噴嘴62之個數及排列係與測試頭2上之插座3之個數及排列對應。本例之機械臂6藉由按照以下之順序移動接觸頭61，而將試驗前之IC元件D裝填於插座3。再者，於圖2之例中，移動板5設為自搬出位置移動至搬入位置為止者。

首先，如圖2之實線所示，於移動板5位於搬入位置時，藉由使接觸頭61沿Y方向及Z方向移動，而使吸附噴嘴62抵接於搬入區域5a 上之IC元件D。繼而，若吸附噴嘴62吸附並握持IC元件D，則如圖2之箭頭A21所示，接觸頭61沿Z方向移動，藉此IC元件D自搬入區域5a被提昇。進而，如圖2之箭頭A22所示，接觸頭61沿Y方向移動，藉此IC元件D於Y方向上與插座3對齊排列。繼而，如圖2之箭頭A23所示，接觸頭61沿Z方向移動，藉此IC元件D載置於插座3之載置面3a。藉此，IC元件D之向插座3之裝填完成。此時之狀態以圖2之虛線表示。

其後，如圖2之箭頭A24所示，接觸頭61沿Z方向進一步移動，藉此插座3內之IC元件D對測試頭2進行按壓。藉此，插座3內之IC元件D與測試頭2電性連接，而開始IC元件D之通電試驗。如此，本例之機械臂6進而執行將插座3內之IC元件D對測試頭2進行按壓之動作。若開始IC元件D之通電試驗，則移動板5自搬入位置移動至搬出位置為止。

圖3係與圖2相同之剖面圖，表示機械臂6將試驗後之IC元件D自插座3排出時之動作。本例之機械臂6藉由按照以下之順序移動接觸頭61，而將試驗後之IC元件D自插座3排出。首先，如圖3之實線所示，若插座3內之IC元件D之通電試驗結束，則吸附噴嘴62再次吸附並握持插座3內之IC元件。繼而，如圖3之箭頭A31所示，接觸頭61沿Z方向移動，藉此IC元件D自插座3之載置面3a被提昇。進而，如圖3之箭頭A32所示，接觸頭61沿Y方向移動，藉此IC元件D於Y方向上相對於搬出區域5b而定位。繼而，如圖3之箭頭A33所示，接觸頭61沿Z方向移動，藉此IC元件D載置於搬出區域5b。此時之狀態以圖3之虛線表示。繼而，藉由將吸附噴嘴62之吸附狀態解除，IC元件D自插座3之排出完成。以下，有時將圖2及圖3所示之一系列步驟稱為IC元件之裝填排出步驟。

再者，為簡化說明，於圖2及圖3中僅表示一IC處理機4之移動板5及機械臂6，但另一IC處理機4之移動板5及機械臂6亦可與其等同樣 地動作。即，一對IC處理機4、4中之移動板5、5及機械臂6、6可交替地執行上述裝填排出步驟。藉此，插座3中之IC元件之更換頻度增大，因此可提高測試頭2之運行率。

若參照圖1~圖3，則本例之IC處理機4包括以與移動板5一併沿X方向移動之方式裝設於移動板5之下表面之位移測定單元7。位移測定單元7具有非接觸位移計71，藉由朝向測定對象物發射光束而測定自非接觸位移計71至測定對象物為止之距離。非接觸位移計71例如可為發射雷射光束之雷射位移計、或發射超音波光束之超音波位移計等。圖4係表示圖1之IC處理機4中之位移測定單元7之附近之局部放大圖。圖4之例之位移測定單元7包括：雷射位移計，其作為非接觸位移計71；支持桿72，其支持非接觸位移計71；L字狀之連桿構件73，其使由支持桿72支持之非接觸位移計71相對於移動板5進行相對移動；及氣缸74，其以使連桿構件73作動之方式固定於移動板5之下表面。

圖4之例之支持桿72於一端部72a支持非接觸位移計71。支持桿72藉由固定於移動板5之下表面之導引構件5c而可沿Y方向滑動地裝設於移動板5。於支持桿72之另一端部72b，形成有供第1接頭銷75插入之Z方向之銷孔。又，本例之連桿構件73包括：第1延伸部731，其沿連桿構件73之長邊方向延伸；及第2延伸部732，其自第1延伸部731之一端部731a與第1延伸部731大致垂直地延伸。連桿構件73可繞位於上述端部731a之Z方向之旋轉軸線R旋轉地裝設於移動板5。而且，於第1延伸部731之另一端部731b，形成有供第1接頭銷75插入之Z方向之銷孔。即，支持桿72之端部72b與第1延伸部731之端部731b係藉由第1接頭銷75而可繞Z方向之旋轉軸線旋轉地連結。又，於第2延伸部732之另一端部732b，形成有供第2接頭銷76插入之Z方向之銷孔。

又，本例之氣缸74包括：氣缸管741，其使壓縮空氣之能量產生；活塞桿742，其藉由壓縮空氣之能量而沿X方向直線移動；及作 動構件743，其安裝於活塞桿742之前端部。於作動構件743，形成有供第2接頭銷76插入之Z方向之銷孔，第2延伸部732之端部732b與作動構件743藉由第2接頭銷76而可繞Z方向之旋轉軸線旋轉地連結。而且，作動構件743於接近氣缸管741之後方位置與遠離氣缸管741之前方位置之間往返移動。於圖4中，表示有位於後方位置之作動構件743。藉由聯合具有以上構造之支持桿72、連桿構件73、及氣缸74，作動構件743之X方向之往返運動經由繞旋轉軸線R旋轉之連桿構件73而轉換為非接觸位移計71之Y方向之往返運動。藉此，本例之位移測定單元7可於對應於作動構件743之後方位置之儲存位置(參照圖4)與對應於作動構件743之前方位置之測定位置之間沿Y方向移動。位於如圖4之儲存位置之位移測定單元7不與執行上述裝填排出步驟之機械臂6發生干涉。

圖5係與圖4相同之局部放大圖，表示位於測定位置之位移測定單元7。又，圖6係沿圖5之VI-VI線之剖面圖。如圖5及圖6般，若位移測定單元7移動至測定位置，則非接觸位移計71於Y方向上與插座3對齊排列，並且於Z方向上遠離插座3而配置。因此，位於測定位置之非接觸位移計71藉由朝向插座3之載置面3a發射雷射光束，可測定至存在於光束之行進方向之測定對象物為止之距離。以下將以此方式測定之距離稱為測定距離d。又，位於測定位置之非接觸位移計71藉由與移動板5一併沿X方向移動，可於插座3內之複數個測定點測定測定距離d。

本實施形態之IC處理機4係執行基於非接觸位移計71之測定距離d，而判定IC元件D成為重疊兩個之狀態之危險性之處理。以下將該處理稱為重疊兩個判定處理。此處，若再次參照圖1，則本實施形態之IC處理機4包括控制IC處理機4之各部之動作並且執行各種運算處理之控制單元8。尤其，本例之控制單元8包括：記憶部81，其儲存各種 資料；判定部82，其執行上述重疊兩個判定處理；及通知部83，其將各種訊息通知給作業者。

繼而，參照圖7，對利用控制單元8之判定部82之重疊兩個判定處理進行說明。圖7係與表示位於測定位置之非接觸位移計71及插座3之附近之圖6相同之剖面圖。於重疊兩個判定處理中，判定部82首先自非接觸位移計71獲取關於插座3內之複數個測定點之測定距離d。繼而，判定部82自記憶部81獲取非接觸位移計71至插座3之載置面3a之距離。以下，有時將該距離稱為基準距離d₀ 。基準距離d₀ 可預先藉由非接觸位移計71測定並儲存於記憶部81。基準距離d₀ 亦可與測定距離d同樣地對複數個測定點進行測定。繼而，判定部82關於各測定點計算基準距離d₀ 與測定距離d之間之差分δ(δ=d₀ -d)。自圖7可知，於在插座3內存在IC元件D等測定對象物之情形時，該差分δ表示測定對象物之Z方向之厚度。

繼而，判定部82自記憶部81獲取重疊兩個判定處理用之閾值t。該閾值t可由作業者預先設定並儲存於記憶部81。參照圖8，對閾值t之一例進行說明。圖8係與表示位於測定位置之非接觸位移計71及插座3之附近之圖6及圖7相同之剖面圖。本例之閾值t表示自位於測定位置之非接觸位移計71至載置面3a之距離之變動量之最大容許值。此種距離之變動有可能因例如IC處理機4之各部之重複動作、及伴隨高溫試驗之各部之熱變形等而產生。因此，本例之閾值t可基於移動板5及位移測定單元7之可動部之重複精度、與伴隨高溫試驗之插座3、移動板5及位移測定單元7之變形量等而決定。

若再次參照圖7，則判定部82比較關於各測定點計算之差分δ與閾值t。繼而，判定部82算出差分δ大於閾值t之測定點(即δ>t之測定點)之占總測定點之比率。以下將差分δ大於閾值t之測定點稱為異常測定點。繼而，判定部82判定異常測定點之比率是否超出一定水準。此處 所謂之一定水準例如指總測定點之75%。繼而，於異常測定點之比率超出一定水準之情形時，判定部82判定為插座3內之狀態異常。即，判定部82判定為，由於在插座3內已裝填有至少1個IC元件D，故有可能於插座3內重疊地裝填有2個以上之IC元件D。於此情形時，控制單元8之通知部83對作業者通知警告訊息。另一方面，於異常測定點之比率未超出一定水準之情形時，判定部82判定為插座3內之狀態正常。即，判定部82判定為，由於在插座3內不存在IC元件D，故不可能於插座3內重疊地裝填有2個以上之IC元件D。

若再次參照圖5，則本例之非接觸位移計71以與移動板5(相當於本案發明之搬送部)一併沿X方向移動之方式藉由支持桿72支持。因此，若移動板5自搬出位置朝向搬入位置移動，則非接觸位移計71沿由圖5之箭頭A50所示之方向移動。其結果為，非接觸位移計71可藉由朝向沿X方向排列之8個插座3之載置面3a依序發射雷射光，而測定至裝填於該等插座3之IC元件D為止之距離。因此，本例之IC處理機4可藉由1個非接觸位移計71而執行對於沿X方向排列之複數個插座3之重疊兩個判定處理。又，非接觸位移計71藉由移動板5之驅動機構而沿X方向移動，因此無需將用以使非接觸位移計71移動之另外之驅動機構安裝於IC試驗系統1。

再者，於本例之IC處理機4中，於機械臂6執行IC元件之裝填排出步驟之期間，位移測定單元7可保持於如圖4之儲存位置。另一方面，於IC元件之裝填排出步驟因一些理由被停止時，位移測定單元7移動至如圖5之測定位置，而可開始利用判定部82之重疊兩個判定處理。因此，根據本例之IC處理機4，於再次開始暫時停止之IC元件D之裝填排出步驟之前，可判定IC元件D之重疊兩個之狀態之危險性，因此可確實地防止IC元件D之重疊兩個之狀態。再者，IC元件之裝填排出步驟於設置於IC試驗系統1之各部之感測器檢測到若干異常時可自動地停止，為了檢查測試頭2或插座3等，可藉由作業者以手動停 止。

如上所述，根據本實施形態之IC處理機4，可基於朝向插座3之載置面3a發射雷射光束之非接觸位移計71之測定距離d，執行IC元件之重疊兩個判定處理。因此，根據本實施形態之IC處理機4，即便變更插座3或IC元件D之種類，亦僅將新基準距離d₀ 或閾值t儲存於記憶部81，即可判定IC元件D之重疊兩個狀態之危險性。其結果為，根據本實施形態之IC處理機4，無需變更插座3或IC元件D之種類時之大規模之準備作業。又，一般而言，雷射位移計具有微米單位之解析度，因此根據本實施形態之IC處理機4，於測試厚度未達0.5mm之薄型之IC元件D之情形時，亦可準確地判定IC元件D之重疊兩個之狀態之危險性。藉此，可確實地防止IC元件D之重疊兩個之狀態。

本發明並不僅限定於上述實施形態，可於申請專利範圍所記載之範圍內進行各種改變。又，上述各部之尺寸、形狀、材質等僅為一例，為達成本發明之效果，可採用多種尺寸、形狀、材質等。

2‧‧‧測試頭

3‧‧‧插座

3a‧‧‧載置面

71‧‧‧非接觸位移計

72‧‧‧支持桿

d‧‧‧測定距離

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

Claims (5)

1. 一種IC處理機，其係向測試IC元件之測試頭搬送上述IC元件者，且上述測試頭包括插座，該插座係具有載置上述IC元件之載置面且將載置於上述載置面之上述IC元件安裝於上述測試頭；上述IC處理機包括機械臂及非接觸位移計，該機械臂係執行對於上述插座之上述IC元件之裝填排出步驟，該非接觸位移計係於與上述載置面垂直之方向上遠離上述插座而配置；上述非接觸位移計係藉由朝向上述載置面發射光束而測定自上述非接觸位移計至載置於上述載置面之上述IC元件之距離；還包括移動機構，其係使上述非接觸位移計移動至上述非接觸位移計不與執行上述裝填排出步驟中之上述機械臂發生干涉之儲存位置。
2. 如請求項1之IC處理機，其中複數個上述插座沿第1方向排列於上述測試頭；上述非接觸位移計能夠以朝向複數個上述插座之各自之上述載置面依序發射光束之方式與上述第1方向平行地移動。
3. 如請求項2之IC處理機，其進而包括搬送部，該搬送部係與上述第1方向平行地移動而搬送上述IC元件；上述非接觸位移計以與上述搬送部一併於與上述第1方向平行地移動之方式被支持於上述搬送部。
4. 如請求項1之IC處理機，其進而包括判定部，該判定部係基於藉由上述非接觸位移計測定之距離，判定是否具有於上述載置面重疊地載置2個以上之上述IC元件之可能性。
5. 如請求項1之IC處理機，其中上述非接觸位移計為發射雷射光束之雷射位移計。