TWI550275B - 用於承載托盤之浮動定位裝置 - Google Patents

Description

用於承載托盤之浮動定位裝置

本發明係關於一種用於半導體元件測試之定位裝置，尤指一種承載托盤(tray)之浮動定位裝置。

一般來說，在製造與測試操作期間，晶片封裝體會被放置在承載裝置中，藉此搬運及處理晶片封裝體。承載裝置可以承托晶片封裝體，並且避免晶片封裝體受到損傷。

晶片封裝體或其他電子元件於製造完成後通常需要經過測試，才能確定其是否能夠達到預設的功能，並由此挑出損壞的產品。在測試時，通常是將整批的電子元件放置於測試機台(tester)的托盤中，由測試機台上的取放裝置(handler)將一個一個電子元件取放運送至測試區，再由測試區的取放裝置(如吸嘴)將電子元件吸起，然後再將吸起的電子元件移到測試機台後，以一下壓動作來將電子元件中具有多電極接點(pads)的表面與測試頭中的測試端子(pogo pins)接觸，以便進行電子元件的測試。在測試完成後，將電子元件運回托盤區，再依測試結果將電子元件放入合格托盤或不合格的托盤中。

然而，在上述測試流程中，置於托盤的電子元件需透過取放裝置一個一個運送以與測試端子接觸，且測試後需再透過取放裝置將電 子元件放入合格托盤或不合格的托盤中，如此需耗費繁雜的步驟且效率不彰。

因此，為了提升測試效率，目前急需一種可一次對置於托盤上的複數電子元件進行測試之用於承載托盤之浮動定位裝置，無須取放裝置一個一個的搬運流程，以解決上述問題。

有鑑於此，為了提升測試效率，本發明之目的在於提供一種用於承載托盤之浮動定位裝置，其透過可浮動的頂柱來定位整個托盤，使得在托盤上之複數電子元件可一次與測試頭的多個測試端子接觸，而一次完成整個托盤上之該些電子元件之測試，省去由取放裝置一個一個取出電子元件的搬運流程，進而大幅提高測試的效率。

為達成上述目的，本發明提供之用於承載托盤之浮動定位裝置包括一基座、一承載板、一夾持機構以及複數頂柱。該承載板設置於該基座上，該承載板具有一承載面及一底面，用於承載一托盤於該承載面上。該夾持機構設置於該承載板之四周，用於將該托盤固定於該承載板上。該些頂柱固定於該基座上，用於提供頂起該承載板之力，該承載板可移動地設置於該些頂柱上，每一頂柱內具有一彈簧以及連接該彈簧一端之承座，該承座上設有一球體，該承載板之該底面上具有對應該球體之錐狀凹面與該球體接合，使得該承載板可在該些頂柱上移動及/或轉動。

在一較佳實施例中，該錐狀凹面定義出一椎角，該椎角介於90度至150度。

在一較佳實施例中，該承載板之該底面具有對應該些頂柱 之複數接觸部，該接觸部之一端形成該錐狀凹面，且該承載板之該底面具複數凹槽，該些接觸部嵌入該些凹槽。

在一較佳實施例中，每一頂柱包括一殼體，該殼體之一端具有一開口，該彈簧位於該殼體內，該承座連接該彈簧一端並可在該開口處上下移動。在此較佳實施例中，每一頂柱還包括一導銷，以及該殼體上對應之導槽，該導銷貫穿該承座，並且該導銷被限制於在該導槽內移動。

在一較佳實施例之浮動定位裝置中，進一步包括複數固定柱，該些固定柱設置於該基座及該承載板之間，該承載板具有對應該些固定柱之複數通孔，每一固定柱具有對應該通孔之螺孔以及穿過該通孔鎖合於該螺孔之螺絲，其中該通孔大於該螺絲之螺身，使得該承載板可在該些固定柱及該些頂柱上局部水平移動(XY)及/或轉動(Θ)。

在此較佳實施例中，該螺絲之頭部大於該通孔，且該承載板之該承載面上開設有連通該些通孔之複數凹穴，該些凹穴大於該些通孔，用於容納該螺絲之頭部。

在此較佳實施例中，每一凹穴之一底壁上設有一滑動裝置，該滑動裝置夾設於該底壁及該螺絲之頭部之間。

在此較佳實施例中，該滑動裝置包括滾珠、滾針、塑膠墊片或上述組合之一。

在一較佳實施例中，該承載板上具有垂直該承載面之至少一定位銷。

相較於習知技術，本發明之用於承載托盤之浮動定位裝置，其透過可浮動的頂柱來浮動調整整個托盤的位置，當托盤上電子元件 之電極接點與測試頭確實對接之位置與預設位置稍有偏移時，承載板可移動及/或轉動到正確位置，也就是此時球體偏離錐狀凹面之最深處，而使得在托盤上之複數電子元件可準確與測試頭的多個測試端子接觸，而一次完成整個托盤上之該些電子元件之測試。由上可知，本發明之用於承載托盤之浮動定位裝置省去由取放裝置一個一個取出電子元件的搬運流程，進而大幅提高測試的效率。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，配合所附圖式，作詳細說明如下：

10‧‧‧托盤

12‧‧‧電子元件

13‧‧‧電極接點

20‧‧‧浮動定位裝置

30‧‧‧測試頭

32‧‧‧測試端子

34‧‧‧導引孔

220‧‧‧基座

230‧‧‧間隙

240‧‧‧承載板

242‧‧‧承載面

243‧‧‧定位銷

244‧‧‧底面

247‧‧‧凹槽

248‧‧‧接觸部

245‧‧‧錐狀凹面

250‧‧‧夾持機構

251‧‧‧螺絲

252‧‧‧通孔

253‧‧‧螺孔

255‧‧‧螺身

257‧‧‧頭部

258‧‧‧凹穴

259‧‧‧蓋子

260‧‧‧頂柱

261‧‧‧殼體

262‧‧‧彈簧

263‧‧‧開口

264‧‧‧承座

266‧‧‧球體

268‧‧‧導銷

269‧‧‧導槽

270‧‧‧滑動裝置

272‧‧‧底壁

274‧‧‧滾珠

276‧‧‧塑膠墊片

280‧‧‧固定柱

φ‧‧‧椎角

H‧‧‧預定高度

X、Y、Z‧‧‧方向

Θ‧‧‧角度

第1圖為本發明之一較佳實施例之浮動定位托盤與測試頭結合之作動示意圖。

第2圖為本發明之一較佳實施例之浮動定位裝置及該托盤之爆炸立體示意圖。

第3圖為第2圖之浮動定位裝置之沿AA’線段之結合後之剖面示意圖。

第4圖為本實施例之頂柱之剖面立體圖。

第5圖為第2圖之浮動定位裝置20之沿BB’線段之結合後之剖面示意圖。

本發明之數個較佳實施例藉由所附圖式與下面之說明作詳細描述，在不同的圖式中，相同的元件符號表示相同或相似的元件。平頭螺絲

請參照第1圖及第2圖，第1圖為本發明之一較佳實施例之浮 動定位托盤與測試頭結合之作動示意圖，第2圖為本發明之一較佳實施例之浮動定位裝置及該托盤之爆炸立體示意圖。需注意的是，上述圖式僅為說明用途，其並未以實際比例繪製。

如第1圖所示，本實施例之浮動定位裝置20係用於承載托盤10，以將托盤10內的複數個電子元件12(僅繪示一個作代表，且其之電極接點13朝上)朝上(如第1圖之虛線箭頭所示)移動與測試頭30中的測試端子32接觸，而一次完成整個托盤10上之該些電子元件之測試。值得一提的是，測試頭30中的測試端子32之數量對應該些電子元件12之電極接點13之數量，以同時進行電性測試。

如第2圖所示，本實施例之用於承載托盤10之浮動定位裝置20包括一基座220、一承載板240、一夾持機構250、複數頂柱260以及複數固定柱280。基座220可連接一移動機構(圖未示)，而可帶動承載板240及其上的托盤10往上移動。該移動機構可為本領域技術人員熟知的電力，油壓或氣壓等所驅動，在此不予以贅述。

如第2圖所示，承載板240設置於該基座220上，該承載板240具有一承載面242及一底面244，該承載板240用於承載托盤10於該承載面242上。夾持機構250設置於基座220上且位於承載板240之四周，當托盤10置於承載面242後，夾持機構250用於將該托盤10夾持以固定於該承載板240上。同樣地，該夾持機構250可為本領域技術人員熟知的電力，油壓或氣壓等所驅動，在此不予以贅述，且其具體結構並不限於圖式所示。

請一併參照第2圖及第3圖，第3圖為第2圖之浮動定位裝置20之沿AA’線段之結合後之剖面示意圖。本實施例之頂柱260具有八個，幾 何均勻分布於基座220之四周。然而，本發明並不限制頂柱260之數量。該些頂柱260固定於該基座220上，該些頂柱260用於提供頂起該承載板240之力，該承載板240可移動地設置於該些頂柱260上。

詳細而言，請一併參照第4圖，第4圖為本實施例之頂柱260之剖面立體圖。每一頂柱260內具有彈簧262以及連接該彈簧262一端之承座264，該承座264上設有一球體266，其中該球體266較佳為鋼珠。如第3圖所示，承載板240之該底面244上具有對應該球體266之錐狀凹面245與該球體266接合，使得該承載板240可在該些頂柱260上小範圍地移動及/或轉動。也就是說，承載板240僅能在球體266不離開錐狀凹面245的範圍內浮動，其中限制承載板240移動範圍的方式將詳敘於後。

如第3圖所示，根據承載板240之移動範圍，該錐狀凹面245可定義出一椎角φ，該椎角φ介於90度至150度，其中椎角φ越大，球體266對承載板240施加之水平分力就越小，椎角φ越小，球體266對承載板240施加之水平分力就越大。

一併參照第3圖及第4圖，在此實施例中，該承載板240之底面244具有對應該些頂柱260之複數接觸部248，該接觸部248之一端形成該錐狀凹面245，且該承載板240之底面244具複數凹槽247，該些接觸部248嵌入該些凹槽247。然而，在其他實施例中，錐狀凹面245可直接形成在底面244上。

如第4圖所示，每一頂柱260還包括殼體261，該殼體261之一端具有開口263，彈簧262位於該殼體261內，承座264連接彈簧262一端並可在該開口263處上下移動。詳細而言，當承載板240(即接觸部248)需要 偏移以準確對接時，則啟動浮動機制，球體266會離開錐狀凹面245最深處，此時會將承座264往下壓，完成浮動定位。當測試完成後，接著彈簧262會施力將球體266頂上去，使得球體266回到錐狀凹面245最深處，同時將承載板240(即接觸部248)拉回初始位置。在此較佳實施例中，每一頂柱260還包括導銷268，以及殼體261上對應之導槽269。該導銷268貫穿該承座264，並且導銷268被限制於在該導槽269內移動，而限制承座264下降的距離，減少球體266完全脫離錐狀凹面245的可能性。

請參照第2圖及第5圖，第5圖為第2圖之浮動定位裝置20之沿BB’線段之結合後之剖面示意圖。除了上述導銷268及導槽269之限位機構外，還可透過固定柱280來限制承載板240的移動範圍。如第5圖所示，該些固定柱280設置於該基座220及該承載板240之間，本實施例之固定柱280具有四個，然而本發明並不限制固定柱280之數量。承載板240具有對應該些固定柱280之複數通孔252，每一固定柱280具有對應該通孔252之螺孔253以及穿過該通孔252鎖合於該螺孔253之螺絲251。螺絲251並未將承載板240鎖固於固定柱280之頂端，而是抵抗頂柱260往上的推力將承載板240稍微下壓，而將其鎖固於距離基座220一預定高度H。進一步而言，承載板240與固定柱280之頂端存在一間隙230，該間隙230較佳介於1毫米至4毫米之間。當托盤10上的電子元件在與測試端子接觸時，間隙230可提供承載板240於Z方向的浮動空間，並限制下壓的距離小於等於間隙230。

另外，該通孔252大於螺絲251之螺身255，使得承載板240可在該些固定柱280及該些頂柱260上局部水平移動(XY)及/或轉動(θ)，而XY方向(平行承載面242)上之最大移動範圍限制於該些通孔252內，而不 會有脫離之虞。由上可知，本實施例之浮動定位裝置20具備X、Y、Z及θ四個自由度，該些自由度之限制範圍係由固定柱280決定。

此外，為了限制承載板240朝Z方向的移動範圍，螺絲251之頭部257大於該通孔252，且該承載板240之該承載面242上開設有連通該些通孔252之複數凹穴258，該些凹穴258大於該些通孔252，凹穴258用於容納螺絲251之頭部257，以免突出於承載面242。據此，為了使承載面242平坦，凹穴258上還設有蓋子259，以防止托盤10上的電子元件在與測試端子接觸時因應力而彎曲造成接觸不良。

值得一提的是，本實施例之螺絲251較佳為平頭螺絲，每一凹穴258之底壁272上設有一滑動裝置270，該滑動裝置270夾設於底壁272及螺絲251之頭部257之間，用於減少底壁272與頭部257之間的磨擦力，使得承載板240水平移動順利。詳細來說，該滑動裝置270可包括滾珠274、滾針、塑膠墊片276或上述組合之一。在此實施例中，滑動裝置270即滾珠274與塑膠墊片276的組合，然而，其他降低摩擦力之機構亦在本發明範圍中。

需注意的是，請再參照第1圖及第2圖，該承載板240上具有垂直該承載面242之至少一定位銷243，本實施例中，定位銷243位於承載面242之對角兩處。當浮動定位裝置20將托盤10內的電子元件12朝上移動時，定位銷243會先插入測試頭30的導引孔34以先進行托盤10的粗定位，接著若對不準時，再透過頂柱260的浮動機制使托盤10移動到確實對接的位置，以準確完成測試。

綜上所述，本發明之用於承載托盤10之浮動定位裝置20透過可浮動的頂柱260來浮動調整整個托盤10的位置，當托盤10上電子元件12 之電極接點13與測試端子32確實對接之位置與預設位置稍有偏移時，承載板240可透過浮動機制移動及/或轉動到正確位置，也就是此時球體266偏離錐狀凹面245之最深處，而使得在托盤10上之複數電子元件12可準確與測試頭30的多個測試端子32接觸，而一次完成整個托盤10上之該些電子元件12之測試。由上可知，本發明之浮動定位裝置20省去由取放裝置一個一個取出電子元件12的搬運流程，進而大幅提高測試的效率。

雖然本發明以已較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之變更和潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧浮動定位裝置

220‧‧‧基座

240‧‧‧承載板

242‧‧‧承載面

244‧‧‧底面

247‧‧‧凹槽

248‧‧‧接觸部

245‧‧‧錐狀凹面

260‧‧‧頂柱

262‧‧‧彈整

264‧‧‧承座

266‧‧‧球體

280‧‧‧固定柱

φ‧‧‧椎角

Claims (10)

1. 一種用於承載托盤之浮動定位裝置，包括：一基座；一承載板，設置於該基座上，該承載板具有一承載面及一底面，用於承載一托盤於該承載面上；一夾持機構，設置於該承載板之四周，用於將該托盤固定於該承載板上；以及複數頂柱，固定於該基座上，用於提供頂起該承載板之力，該承載板可移動地設置於該些頂柱上，每一頂柱內具有一彈簧以及連接該彈簧一端之承座，該承座上設有一球體，該承載板之該底面上具有對應該球體之錐狀凹面與該球體接合，使得該承載板可在該些頂柱上局部移動及/或轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之浮動定位裝置，其中該錐狀凹面定義出一椎角，該椎角介於90度至150度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之浮動定位裝置，其中該承載板之該底面具有對應該些頂柱之複數接觸部，該接觸部之一端形成該錐狀凹面，且該承載板之該底面具複數凹槽，該些接觸部嵌入該些凹槽。
4. 如申請專利範圍第1項所述之浮動定位裝置，其中每一頂柱包括一殼體，該殼體之一端具有一開口，該彈簧位於該殼體內，該承座連接該彈簧一端並可在該開口處上下移動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之浮動定位裝置，其中每一頂柱還包括一導銷，以及該殼體上對應之導槽，該導銷貫穿該承座，並且該導銷被限制於在該導槽內移動。
6. 如申請專利範圍第1項所述之浮動定位裝置，進一步包括複數固定柱，該些固定柱設置於該基座及該承載板之間，該承載板具有對應該些固定柱之複數通孔，每一固定柱具有對應該通孔之螺孔以及穿過該通孔鎖合於該螺孔之螺絲，其中該通孔大於該螺絲之螺身，使得該承載板可在該些固定柱及該些頂柱上局部水平移動及/或轉動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之浮動定位裝置，其中該螺絲之頭部大於該通孔，且該承載板之該承載面上開設有連通該些通孔之複數凹穴，該些凹穴大於該些通孔，用於容納該螺絲之頭部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之浮動定位裝置，其中每一凹穴之一底壁上設有一滑動裝置，該滑動裝置夾設於該底壁及該螺絲之頭部之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之浮動定位裝置，其中該滑動裝置包括滾珠、滾針、塑膠墊片或上述組合之一。
10. 如申請專利範圍第1項所述之浮動定位裝置，其中該承載板上具有垂直該承載面之至少一定位銷。