TWI617820B - 用於測試半導體元件的分選機 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種能夠支援半導體元件的測試的用於測試半導體元件的分選機。根據本發明的用於測試半導體元件的分選機包括：接觸引導器，與測試器的插座板結合，並進行引導而使半導體元件能夠與設置在所述插座板的測試插座精確地電連接；及元件供應器，用於將半導體元件供應給所述接觸引導器，其中所述接觸引導器包括：結合板，與所述插座板結合；嵌入件，以與所述測試插座一對一地對應的方式可移動地設置於所述結合板，並具有用於放置被所述元件供應器供應的半導體元件的放置槽；及彈性部件，將所述嵌入件向上方彈性支撐，從而在所述元件供應器對被放置於所述嵌入件的半導體元件向下方加壓時，使所述嵌入件能夠相對於所述測試插座而下降。

Description

用於測試半導體元件的分選機
本發明涉及一種在測試半導體元件時使用的用於測試半導體元件的分選機。
用於測試半導體元件的分選機(以下稱為‘分選機’)是一種將經過預定的製造製程而製造的半導體元件電連接到測試器之後，根據測試結果而將半導體元件分類的裝置。
已公開的關於分選機的技術有：韓國公開專利第10-2002-0053406號(以下稱為‘現有技術1’)或日本案專利特開2011-247908號(以下稱為‘現有技術2’)等多種專利文件。
根據公開的專利文件，抓持頭(現有技術1中被命名為‘電感頭部’，現有技術2中被命名為‘壓迫裝置’)在抓持半導體元件的狀態下下降而使半導體元件電連接到位於插座板(現有技術2中被命名為‘測試器’)的測試插座(現有技術2中被命名為‘檢查用插座’)。為此，抓持頭以能夠水平移動和垂直移動的方式構成。其中抓持頭的水平移動在用於搬運半導體元件的往復部(shuttle)(現有技術2中被命名為「滑動台」)的上方地點和插座板的上方地點之間進行。並且，在將半導體 元件從往復部抓持或者解除抓持時，以及使半導體元件與測試插座電連接或解除電連接時，進行抓持頭的垂直移動。顯然，往復部和抓持頭之間的位置或其他相關的結構可以具有多種形態。
借助抓持頭的下降而使半導體元件電連接到測試插座的作業需要在實現被抓持頭抓持的半導體元件和測試插座之間的精確的位置設定的狀態下進行。
但是，因為對水平移動的控制公差或其他多種設計方面的原因，難以實現被抓持頭抓持的半導體元件與測試插座之間的精確的位置設定。為瞭解決上述問題，如現有技術2中所述，通常在插座板設置位置設定銷(現有技術2中被命名為‘引導銷’)，並在抓持頭設置位置設定孔(現有技術2中被命名為‘引導孔’)。因此，在抓持頭下降時，插座板的位置設定銷被先插入到抓持頭的位置設定孔，因此可以在先實現抓持頭和測試插座之間的精確的位置設定的狀態下，使半導體元件電連接到測試插座。
另外，由於集成技術的發展等，半導體元件的端子數逐漸變多。半導體元件製造商們為了能夠在有限的面積內收容大量的端子，而嘗試著減小端子的大小以及端子之間的間距。因此，目前開發有一種端子之間的間距從0.50mm~0.40mm減少到0.35mm~0.30mm的產品，並且預計將來會進一步減小。顯然，端子的大小自然應該隨著端子之間的間距的減少而變小。例如，在BGA類型中，在端子（ball）之間的間距為0.50mm的情況下，端子的直徑為0.33mm，但是在端子之間的間距為0.35mm的情況下，端子的直徑減少至0.23mm。尤其，最近的趨勢是隨著端子之間的間距減少至0.30mm，端子直徑也正減少至0.20mm以下。在此情況下，如果半導體元件以微小的程度脫離自身的位置或者以歪斜的姿勢被抓持頭抓持，則會產生半導體元件與測試插座之間的電連接不良。並且，存在發生端子受損或短路（Short）的隱患。
因此，需要更精確地實現半導體元件與測試插座之間的電連接。
但是，考慮到上述的端子的直徑或端子之間的間距減少的趨勢，僅利用位置設定銷和位置設定孔而實現半導體元件與測試插座之間的精確的位置設定的方法會因以下原因而在不遠的將來可能變得非常困難。
第一、當位置設定銷反覆地插入到位置設定孔並脫離時，可能導致形成位置設定孔的壁面被磨損。在上述情況下，位置設定銷和位置設定孔將會喪失本身的功能。為了克服上述問題，需要伴隨部件替換等繁瑣的作業，因此會相應地導致人力資源的浪費及運行率的下降。
第二、由抓持頭進行的半導體元件的抓持可能變得不良。即，抓持頭需要具有在抓持半導體元件的狀態下下降而使半導體元件電連接到測試插座的結構，因此，半導體元件的抓持狀態非常重要。但是，往復部或抓持頭的行動控制公差或者半導體元件的載置公差會影響被抓持頭抓持的半導體元件的精確的抓持。因此，如圖1的（a）和（b）中誇張地示出，半導體元件D可能在沒有被拾取器P準確地抓持或微小地旋轉的狀態下被抓持。但是，用於盡可能地減少設計公差的嘗試必然會受到機械方面的局限。
因此，本發明的申請人提出了韓國公開專利10-2014-0121909號（以下稱為‘現有技術’）等具有可升降的凹袋板的技術。
根據現有技術，半導體元件被安裝到凹袋板而實現位置矯正，因此即使抓持頭在預定程度上不良地抓持半導體元件，半導體元件也可以適當地電連接到測試插座。
但是，端子之間的間距會逐漸微小化，並且諸多機械方面的公差會依然存在。並且，還需要考慮到放置於凹袋板的個別半導體元件可能由於熱膨脹或收縮而具有彼此不同的位置偏差。因為上述理由，預計遲早需要對每個半導體元件進行更加精確且獨立的位置控制。
本發明的目的如下。
第一，提供一種能夠與元件供應器無關地經過至少2個步驟而精確地矯正半導體元件的位置的技術。
第二，提供一種能夠使被元件供應器供應的多個半導體元件獨立地得到位置控制的技術。
用於實現上述目的的根據本發明的用於測試半導體元件的分選機包括：接觸引導器，與測試器的插座板結合，並進行引導而使半導體元件能夠與設置在所述插座板的測試插座精確地電連接；及元件供應器，用於將半導體元件供應給所述接觸引導器，其中所述接觸引導器包括：結合板，與所述插座板結合；嵌入件，以與所述測試插座一對一地對應的方式設置，且能夠沿水平方向遊動地設置在所述結合板，並具有用於放置被所述元件供應器供應的半導體元件的放置槽；及彈性部件，將所述嵌入件向上方彈性支撐，從而在所述元件供應器對被放置於所述嵌入件的半導體元件向下方加壓時，使所述嵌入件能夠相對於所述測試插座而下降。
所述嵌入件具有用於矯正與所述測試插座的位置的第一矯正孔和第二矯正孔，配備於所述測試插座的第一矯正銷插入到所述第一矯正孔而對所述嵌入件的位置進行一次校正，在放置於所述嵌入件的半導體元件被所述元件供應器向下方加壓時，配備於所述測試插座的第二矯正銷插入到所述第二矯正孔，從而對所述嵌入件的位置進行二次矯正。
借助於所述元件供應器而被供應至所述嵌入件的半導體元件借助於所述放置槽而得到一次位置矯正，並借助於所述第二矯正孔和第二矯正銷而得到二次位置矯正。
所述第二矯正孔的直徑小於所述第一矯正孔的直徑。
在所述第一矯正銷插入到所述第一矯正孔時，所述第二矯正銷的中心被矯正到能夠插入到第二矯正孔的位置。
所述第二矯正銷的高度低於所述第一矯正銷的高度，在所述嵌入件上升的狀態下，所述第一矯正銷的至少上端被插入到所述第一矯正孔，但是所述第二矯正銷處於從所述第二矯正孔脫離的狀態。
所述結合板包括：結合框架，結合到所述插座板；及裝卸框架，可分離地結合於所述結合框架，並可以遊動地設置有所述嵌入件。
本發明具有以下效果。
第一，能夠與元件供應器無關地經過至少2個步驟而精確地矯正半導體元件的位置，因此可以提高半導體元件與測試插座之間的電連接的可靠性。
第二，被元件供應器供應的多個半導體元件獨立地得到位置控制，因此即使多個半導體元件因機械公差、熱膨脹或收縮等而具有彼此不同的位置偏差，也可以使半導體元件與測試插座之間的電連接精確地實現。
以下，對根據本發明的優選實施例進行說明，為了說明的簡潔而盡可能地將公知或者重複的說明省略或壓縮。 ＜對裝置的說明＞
圖2是根據本發明的用於測試半導體元件的分選機(200，以下簡稱為‘分選機’)的示意性平面結構圖。圖3是針對圖2的分選機的主要部位IP進行局部剖切的分解立體圖。
參照圖2和圖3，根據本發明的分選機200包括：往復部(shuttle)210、裝載部220、卸載部230、接觸引導器240及元件供應器250。
往復部210具有在沿左右方向連接裝載位置LP、抓持位置DP及卸載位置UP的的直線上進行往復運動的凹袋台211。
凹袋台211具有能夠載置半導體元件的16個裝載凹袋211a及16個卸載凹袋211b。其中裝載凹袋211a借助於凹袋台211的往復移動而在裝載位置LP和抓持位置DP之間進行進行往復移動，卸載凹袋211b借助於凹袋台211的往復移動而在抓持位置DP和卸載位置UP之間進行往復移動。裝載部220向往復部210的裝載凹袋211a裝載(loading)需要測試的半導體元件。
卸載部230用於從往復部210的卸載凹袋211b卸載(unloading)測試完畢的半導體元件。
作為參考，對於由裝載部220/卸載部230實現的半導體元件的裝載/卸載技術已經以多種形態得到公開且已被周知，因此省略對此的詳細說明。
接觸引導器240與測試器的插座板SP結合並進行引導而使半導體元件與設置在插座板SP的測試插座TS電連接。為此，如圖4所示，接觸引導器240包括結合板241、16個嵌入件242及多個彈性部件243。
結合板241與插座板SP結合，並包括結合框架241a和裝卸框架241b。
結合框架241a形成為四邊形框架形狀，並與插座板SP以固定的方式緊貼結合。
裝卸框架241b可分離地結合於結合框架241a，且使上方的16個嵌入件242以2*8行列的形態能夠沿上下方向或水平方向稍微遊動地得到設置。因此，在需要替換嵌入件242時，作業者只要僅把裝卸框架241b從結合框架241a分離之後進行替換作業即可。顯然，結合板241的結合框架241a和裝卸框架241b可以根據實施方式而無區分地一體地配備。
16個嵌入件242都具有相同的結構。嵌入件242以能夠沿著水平方向及垂直方向遊動的方式設置於裝卸框架241b，以與測試插座TS分別一對一地對應。所述嵌入件242收容被元件供應器250供應的半導體元件。圖5是嵌入件242的剖切立體圖。如圖5所示，嵌入件242具有用於收容半導體元件的放置槽RS。並且，形成放置槽RS的內壁面IF之間的間距隨著靠近下方而變窄。因此，在元件供應器250使半導體元件降落到放置槽RS時，半導體元件的姿勢及位置被內壁面IF的傾斜得到矯正而被放置。顯然，被放置在放置槽RS的半導體元件被薄的支撐薄膜242a支撐，並且半導體元件的端子通過支撐薄膜242a的暴露孔EH而向下方暴露。並且，如作為嵌入件242的底面立體圖的圖6所示，在嵌入件242形成有2個第一矯正孔PH1、4個第二矯正孔PH2及2個固定槽FS。
第一矯正孔PH1和第二矯正孔PH2為了精確地設置半導體元件和測試插座TS之間的位置而配備
配備於測試插座TS的第一矯正銷PP1(參照圖8)插入到第一矯正孔PH1而對嵌入件242的位置進行一次矯正。因此，被元件供應器250供應的半導體元件也被放置於嵌入件242的放置槽RS而被放置在矯正後的位置，其中矯正的程度與嵌入件242的位置借助於第一矯正孔PH1和第一矯正銷PP1而得到矯正的程度相當。
配備於測試插座TS的第二矯正銷PP2(參照圖8)插入到第二矯正孔PH2而對嵌入件242的位置進行二次矯正。上述第二矯正孔PH2的直徑比第一矯正孔PH1的直徑小，並且第二矯正孔PH2為了微調半導體元件的位置而配備。
過後對第一矯正孔PH1和第二矯正孔PH2的功能進行更詳細的說明。
彈性部件243的上端插入到固定槽FS，且彈性部件243在其上端被插入到固定槽FS的狀態下得到固定。
彈性部件243向上方彈性支撐嵌入件242，以維持嵌入件242和測試插座TS之間的間距，從而在元件 供應器250向下方加壓被放置於嵌入件242的半導體元件時，嵌入件242能夠相對於測試插座TS而下降。這種彈性部件243可以由螺旋彈簧來配備，且其下端被測試插座TS支撐。
元件供應器250從位於抓持位置DP的裝載凹袋211a抓持16個半導體元件之後供應到結合板241，並且從結合板241抓持測試完畢的16個半導體元件之後供應至位於抓持位置DP的卸載凹袋211b。為此，如圖7的示意性側視圖所示，元件供應器250包括抓持頭251、水平移動器252及垂直移動器253。
抓持頭251可以抓持16個半導體元件或解除抓持，並具有能夠利用真空壓而分別將一個半導體元件抓持或解除抓持的16個拾取器P。
水平移動器252用於使抓持頭251沿著前後水平方向移動，並且可由氣缸配備。抓持頭251可以借助於這種水平移動器252而位於插座板SP的上方，或者位於抓持位置DP的上方。
垂直移動器253用於使抓持頭251沿著上下方向移動，並且可由電機配備。抓持頭251可以借助於這種垂直移動器253而將半導體元件從抓持位置DP或結合板241適當地吸附抓持，或者放下，進而，可以將放置於插座板SP的半導體元件向測試插座TS側加壓。
作為參考，如圖8的摘取平面圖所示，插座板SP具有16個測試插座TS。被放置於接觸引導器240的嵌入件242的16個半導體元件借助抓持頭251的下降而朝16個測試插座TS被加壓，並電連接到測試器。並且，測試插座TS分別具有2個第一矯正銷PP1 和4個第二矯正銷PP2 。第一矯正銷PP1 被插入到第一矯正孔PH1 而對嵌入件242的位置進行一次矯正，而且在半導體元件和嵌入件242被元件供應器250向下方加壓而移動時，第二矯正銷PP2 插入到第二矯正孔PH2 而對嵌入件242和半導體元件的位置進行精確的二次矯正。為此，第一矯正銷PP1 和第二矯正銷PP2 配備成上端為圓滑的曲線形的圓錐形狀，與第一矯正孔PH1 和第二矯正孔PH2 的直徑對應地，第二矯正銷PP2 的直徑h小於第一矯正銷PP1 的直徑H。顯然，可以將第一矯正銷PP1 和第二矯正銷PP2 部分從測試插座TS的電連接部分SA分離而獨立地命名為插座引導器。 ＜對主要部分的功能的說明＞
當結合板241緊貼固定於插座板SP時，如圖9所示，第一矯正銷PP1 處於插入到第一矯正孔PH1 的狀態。此時，在第一矯正銷PP1 插入到第一矯正孔PH1 的程序中，嵌入件242的位置得到一次矯正。顯然，因為嵌入件242單獨地遊動，因此嵌入件242會對準對應的測試插座TS而分別得到位置矯正。並且，在圖8的狀態下，雖然第二矯正銷PP2 從第二矯正孔PH2 脫離，然而由於由第一矯正銷PP1 和第一矯正孔PH1 的作用而促使的嵌入件242的位置矯正，如圖10的底面圖所示，第二矯正銷PP2 的中心O位於第二矯正孔PH2 內，因此可以使第二矯正銷PP2 隨後插入到第二矯正孔PH2 。為此，如圖9所示地，第二矯正銷PP2 的高度優選小於第一矯正銷PP1 的高度。
另外，在元件供應器250使位於結合板241的上方的抓持頭251下降預定高度的狀態下，如果使半導體元件降落，則半導體元件被插入到嵌入件242的放置槽RS的同時其位置及姿勢得到一次矯正。
隨後，如果元件供應器250使抓持頭251進一步下降所需高度，則抓持頭251在下降的程序中向下方加壓半導體元件和嵌入件242，從而使第二矯正銷PP2 插入到第二矯正孔PH2 。據此，在嵌入件242和半導體元件的位置被精確地二次矯正的狀態下，半導體元件與測試插座TS得到電連接。顯然，嵌入件242和半導體元件的位置此時也被獨立地控制。
進而，即使結合板241緊貼固定到插座板SP，如圖11所示，也可以實現為僅使第一矯正銷PP1 的上端末端處於插入到第一矯正孔PH1 的狀態。在上述情況下，半導體元件被放置於嵌入件242的放置槽RS的同時其位置及姿勢得到一次矯正，且放置於嵌入件242的半導體元件被向下方加壓而借助第一矯正銷PP1和第一矯正孔PH1 而其位置得到二次矯正，然後借助第二矯正銷PP2 和第二矯正孔PH2 而其位置得到三次的精確的矯正。即，根據本發明，可以包含利用可分別遊動的嵌入件242而使半導體元件的位置經過2個以上的步驟而得到精確的矯正的多種示例。
另外，本實施例中舉了16個半導體元件被一次性測試的示例，但是本發明可以良好地應用到1次測試1個以上的半導體元件的情形。顯然，拾取器的數量、嵌入件的數量及測試插座的數量可以配備成與一次性得到測試的半導體元件的數量相同。
並且，本實施例中舉了只構成有一個往復部的例子，但是如本案人在先申請的10-2012-0110424（韓國）號所公開，可以應用到構成多個往復部和多個抓持頭的情形。
如前述，參考附圖及實施例對本發明進行了具體的說明，但是上述實施例只是本發明的優選實施例，所以應理解到本發明不應局限於上述實施例，並且本發明的權利範圍應包括申請專利範圍的範圍及與其等同概念。
200‧‧‧用於測試半導體元件的分選機
240‧‧‧接觸引導器
241‧‧‧結合板
241a‧‧‧結合框架
241b‧‧‧裝卸框架
242‧‧‧嵌入件
RS‧‧‧放置槽
PH1‧‧‧第一矯正孔
PH2‧‧‧第二矯正孔
243‧‧‧彈性部件
250‧‧‧元件供應器
SP‧‧‧插座板
TS‧‧‧測試插座
PP1‧‧‧第一矯正銷
PP2‧‧‧第二矯正銷
SA‧‧‧電連接部分
210‧‧‧往復部
211‧‧‧凹袋台
211a‧‧‧裝載凹袋
211b‧‧‧卸載凹袋
220‧‧‧裝載部
230‧‧‧卸載部
242a‧‧‧支撐薄膜
251‧‧‧抓持頭
252‧‧‧水平移動器
253‧‧‧垂直移動器
LP‧‧‧裝載位置
DP‧‧‧抓持位置
IP‧‧‧主要部位
UP‧‧‧卸載位置
IF‧‧‧內壁面
EH‧‧‧暴露孔
FS‧‧‧固定槽
P‧‧‧拾取器
H、h‧‧‧直徑
圖1是用於說明現有技術的問題的參照圖。
圖2是根據本發明的分選機的示意性平面結構圖。
圖3是針對圖2的分選機的主要部位進行局部剖切的分解立體圖。
圖4是應用於圖2的分選機的接觸引導器的分解立體圖。
圖5是應用於圖4的接觸引導器的嵌入件的剖切立體圖。
圖6是應用於圖4的接觸引導器的嵌入件的底面立體圖。
圖7是應用於圖2的分選機的元件供應器的示意性側視圖
圖8是配備於測試器的插座板的摘取平面圖。
圖9是應用於圖2的分選機的結合板與插座板彼此固定的狀態的剖面圖。
圖10是用於說明圖9的狀態下的第一矯正銷及第一矯正孔和第二矯正銷及第二矯正孔之間的位置關係的參照圖。
圖11是示出能夠被應用於圖2的分選機的結合板與插座板彼此固定的狀態的另一示例的剖面圖。
無
無
SP‧‧‧插座板
TS‧‧‧測試插座
PP1‧‧‧第一矯正銷
PP2‧‧‧第二矯正銷
SA‧‧‧電連接部分

Claims (7)

  1. 一種用於測試半導體元件的分選機，包括：接觸引導器，與測試器的插座板結合，並進行引導而使半導體元件能夠與設置在所述插座板的測試插座精確地電連接；及元件供應器，用於將半導體元件供應給所述接觸引導器，其中所述接觸引導器包括：結合板，與所述插座板結合；及嵌入件，以與所述測試插座一對一地對應的方式設置，且能夠沿水平方向遊動地設置在所述結合板，並具有用於放置被所述元件供應器供應的半導體元件的放置槽；所述嵌入件具有用於矯正與所述測試插座的位置的第一矯正孔和第二矯正孔，配備於所述測試插座的第一矯正銷插入到所述第一矯正孔而對所述嵌入件的位置進行一次校正，在放置於所述嵌入件的半導體元件被所述元件供應器向下方加壓時，配備於所述測試插座的第二矯正銷插入到所述第二矯正孔，從而對所述嵌入件的位置進行二次矯正。
  2. 一種用於測試半導體元件的分選機，包括：接觸引導器，與測試器的插座板結合，並進行引導 而使半導體元件能夠與設置在所述插座板的測試插座精確地電連接；及元件供應器，用於將半導體元件供應給所述接觸引導器，其中所述接觸引導器包括：結合板，與所述插座板結合；嵌入件，以與所述測試插座一對一地對應的方式設置，且能夠沿水平方向遊動地設置在所述結合板，並具有用於放置被所述元件供應器供應的半導體元件的放置槽；及彈性部件，將所述嵌入件向上方彈性支撐，從而在所述元件供應器對被放置於所述嵌入件的半導體元件向下方加壓時，使所述嵌入件能夠相對於所述測試插座而下降，所述嵌入件具有用於矯正與所述測試插座的位置的第一矯正孔和第二矯正孔，配備於所述測試插座的第一矯正銷插入到所述第一矯正孔而對所述嵌入件的位置進行一次校正，在放置於所述嵌入件的半導體元件被所述元件供應器向下方加壓時，配備於所述測試插座的第二矯正銷插入到所述第二矯正孔，從而對所述嵌入件的位置進行二次矯正。
  3. 如請求項1或2之用於測試半導體元件的分選機，其中借助於所述元件供應器而被供應至所述嵌入件的半導體元件借助所述放置槽而得到一次位置矯正，並借助所述第二矯正孔和第二矯正銷而得到二次位置矯正。
  4. 如請求項1或2之用於測試半導體元件的分選機，其中所述第二矯正孔的直徑小於所述第一矯正孔的直徑。
  5. 如請求項4之用於測試半導體元件的分選機，其中在所述第一矯正銷插入到所述第一矯正孔時，所述第二矯正銷的中心被矯正到能夠插入到第二矯正孔的位置。
  6. 如請求項1或2之用於測試半導體元件的分選機，其中所述第二矯正銷的高度低於所述第一矯正銷的高度，在所述嵌入件上升的狀態下，所述第一矯正銷的至少上端被插入到所述第一矯正孔，但是所述第二矯正銷處於從所述第二矯正孔脫離的狀態。
  7. 如請求項1或2之用於測試半導體元件的分選機，其中所述結合板包括：結合框架，結合到所述插座板；及裝卸框架，可分離地結合於所述結合框架，並可遊動地設置有所述嵌入件。
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