半導體元件獨立測試機臺及測試分類系統的製作方法

2023-05-25 16:18:11

專利名稱：半導體元件獨立測試機臺及測試分類系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體元件獨立測試機臺；本實用新型還涉及一種採用該獨 立測試機臺的測試分類系統。
背景技術：
半導體元件已經成為絕大部分電子設備中不可或缺的核心，例如各類電子產品中 的微處理器、數字相機內含的CMOS(互補性氧化金屬半導體)元件或電耦合元件(CCD); 而目前用來測試半導體元件的自動化測試機臺，除藉由電性檢測得以快速發現待測元件斷 路、短路或錯接製造誤失外，亦透過實境測試將待測半導體元件置入實際使用環境中運作， 獲得該待測元件在實際使用環境下的反應狀態，得知其是否可供實際裝機。 若所欲量測的元件為CCD，上述實境測試的測試電路板即為例如照相手機之電路 板，若所測元件為顯示卡用的IC，即可以顯示卡作為測試電路板，同理，應用於例如門禁管 制辨識的射頻(RF)IC亦復如此。 —種常見IC檢測分類機臺如圖1所示，系以第一置料裝置110容納盛裝待測IC 之料盤，並由移料裝置160從第一置料裝置110處之料盤中，以吸嘴吸取單一顆待測IC，沿 圖式之X-Y平面搬移至載送裝置140上，載送裝置140再將待測IC左右橫移至對應之取放 機構132處；再由三組取放機構132中之對應的取放器133供應至對應的測試器131的測 試，並將完測的IC取出，放回載送裝置140 ;再由移料裝置160自載送裝置140處取回完測 的IC，最終將完測IC依照檢測結果，移出至第二置料裝置150處分類或未合格區120收納。 由於入料與出料均由單一組移料裝置160執行，即使為提升檢測效率，額外在移 料裝置160上設置複數個例如以正方形排列的四個吸嘴，並且在測試裝置130設置對應的 複數組測試器131，嘗試同步檢測多顆待測IC ;但是詳細考慮檢測流程，如果每次吸取四顆 待測IC進行測試，即使假設料盤恰可容納8行與10列共計80顆IC，因此可以恰巧以整數 的20次吸取動作，檢測一整盤料盤中所容納IC，從而加快入料速度。 然而，在後續的分類過程中，由於必然產生部分次級品、不良品、或是需重測之產 品，使得每次完測的四顆IC將不可能全部被放入第二置料裝置150，若第二置料裝置150也 是如同前述的8行與10列共80個容置槽結構，依照目前常見的例如95%良率為例，每個料 盤中的80顆待測IC約有4顆不能順利通過檢測；將導致出料分類過程中，無法每次都恰好 填滿第二置料裝置150的各行，一旦有奇數的空缺出現，將迫使下一次分類置放時，移料裝 置160必須先填滿前一行的奇數空缺，再繼續換行置放剩下的IC，延緩置放過程的處理速 度。 尤其考慮在某一批的4顆完測IC中，若有一顆屬於不良品，則移料裝置160還需 要先後將合格的3顆置放至第二置料裝置150，並單獨將不良品放入未合格區120，使得移 料裝置160行走路線更加複雜而緩慢。受限於此種繁複的流程，檢測效率無法被進一步提 升，且機臺要能執行此種複雜動作，製造成本亦無法大幅降低；尤其是所有動作都需仰賴同 一組移料裝置160，移料裝置160之速度將成為整體檢測效率的瓶頸；加以，當受測試IC之檢測過程需耗費較長時間，移料裝置160將被迫空置等待，後續之分類作業亦無獨立運作 而需停止。 再者，當受測IC為RFIC或WiMAX —類產品時，由於易受外部電磁波幹擾，必須於 檢測前在機臺外增設一套隔絕電磁波的屏蔽裝置，並且經良好的接地與屏蔽確認，才能精 確執行檢測。然而，受限於此類產品的數量有限，且測試機臺價格甚高，許多封裝測試廠商 往往無法提供專屬機臺進行此類IC檢驗，而是在更換檢測生產線時，才臨時加裝屏蔽裝 置。在每次裝設過程中，都會浪費相當時間，若設一RFIC專屬檢測分類機臺，又將有閒置景 況發生，造成IC封裝測試廠商的兩難困境。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種簡化完測IC置放途徑並可提升速 率，且結構簡單，製造成本隨之降低，並易於批次檢測半導體元件的半導體元件獨立測試機
臺o 本實用新型所要解決的另一技術問題是提供一種分別簡化完測IC置放途徑與分
類途徑，從而大幅提升測試效率，且可依照測試速度與分類速度差異，輕易改變兩種機臺比 例，提升系統效率，還能分別簡化測試機臺與分類機臺結構，從而大幅降低造價，使得專屬 測試機臺成為可能的半導體元件測試分類系統。 為了解決上述技術問題，本實用新型提供的半導體元件獨立測試機臺，用於測試
複數分別容置於一個承載裝置之複數對應容置槽中的半導體元件，其創新點特徵是，該測
試機臺包含基座、搬移測試裝置和處理裝置，其中 該基座形成有入料位置和出料位置，入料位置用於置放容置有待測半導體元件的 承載裝置，出料位置用於置放容置有完測之半導體元件的承載裝置； 該搬移測試裝置具有至少一個測試位置，用於將待測半導體元件移至該測試位置 進行測試，並將完測半導體元件移出該測試位置； 該處理裝置用於接收該搬移測試裝置的測試結果，並將該測試結果與受測半導體
元件在承載裝置的容置槽位置共同記錄並輸出。 優選地，本實用新型上述承載裝置具有一個辨識標記。 優選地，本實用新型上述搬移測試裝置包括機械臂和測試埠 ，機械臂從承載裝 置的容置槽中汲取待測半導體元件並置放至該測試位置，並從測試位置將完測半導體元件 置放回相同的容置槽中，測試埠用以測試位於測試位置的待測半導體元件。優選地，該機 械臂具有複數用於分別吸取待測半導體元件的吸嘴，且上述測試埠具有數目對應於吸嘴 數目的測試單元。 優選地，本實用新型上述搬移測試裝置包括搬移器和測試頭，搬移器用以將該承 載裝置從入料位置移動至測試位置，再從測試位置移動至出料位置，測試頭用以批次測試 容納於承載裝置中的半導體元件。 優選地，本實用新型上述待測半導體元件以接點向上方式被容納於容置槽中，且 測試頭被設置於下壓臂下方。 優選地，本實用新型更包含一組屏蔽該至少一個測試位置，使該測試位置與外部 電磁隔絕的屏蔽裝置。[0020] 本實用新型提供的半導體元件測試分類系統，用於測試複數分別容置於至少一個 承載裝置之複數對應容置槽中的半導體元件並加以分類，其創新點在於該系統包含複數 組上述半導體元件獨立測試機臺及分類機臺，分類機臺的數目至少比獨立測試機臺少一 臺，該分類機臺包括基部、置換裝置和驅動裝置，其中 該基部形成有接收位置和備料位置，接收位置接收來自獨立測試機臺的承載裝 置，備料位置置放有複數用於置換的合格半導體元件； 該驅動裝置接收來自獨立測試機臺處理裝置輸出訊號，並依照輸出訊號驅動置換 裝置，將承載裝置中測試不合格的完測半導體元件與備料位置的合格半導體元件相互置 換，使承載裝置的容置槽中所容納的均為合格的完測半導體元件。 優選地，本實用新型更包含一組供將承載裝置由獨立測試機臺的出料位置移動至 分類機臺的該接收位置的移載裝置。 優選地，本實用新型上述分類機臺包括一組用於讀取承載裝置之辨識標記並輸出
訊號至驅動裝置之讀取裝置，上述驅動裝置同時接收來自該讀取裝置的訊號。 本實用新型藉由獨立的測試機臺，僅負責檢測並記錄檢測結果而暫時不執行分
類，使得每次移動效率最佳化，不僅簡化整體結構，並可提升檢測本身的流程速度；再者，由
於分類速率普遍高於測試速率，考慮此種測試與分類機臺的速度差異，將可藉由一臺分類
機臺配合複數測試機臺之系統配置，獲得整體處理系統之最佳效率，且將測試機臺與分類
機臺切割分離後，系統縮減了分類單元之設置空間，以及減少不必要的分類部分購置成本；
更因購置成本被大幅降低，從而使得專屬之特殊測試機臺易於實現，提供測試廠商更佳選
擇彈性。

圖1為一常見半導體元件測試分類系統的俯視示意圖； 圖2為本實用新型第一實施例之半導體元件獨立測試機臺的立體示意圖； 圖3為本實用新型第一實施例之半導體元件測試分類系統的方塊示意圖； 圖4為本實用新型第一實施例之半導體元件測試分類系統的俯視示意圖； 圖5為本實用新型第二實施例之半導體元件獨立測試機臺的立體示意圖； 圖6為本實用新型第二實施例之半導體元件測試分類系統的俯視示意圖； 圖7為本實用新型第三實施例之半導體元件測試分類系統分類完成後的承載裝 置堆棧示意圖。
其中110為第一置料裝置；120為未合格區；130為測試裝置；131為測試器；132
為取放機構；133為取放器；140為載送裝置；150為第二置料裝置；160為移料裝置；2、2' 為測試分類系統；20、20'為獨立測試機臺；200為基座；23、23"為處理裝置；241為機械臂； 242、243為測試埠 ；244為屏蔽裝置；2413為吸嘴；2423、2433為測試單元；251'為搬移 器。252'為測試頭；253'為下壓臂；3、3'為分類機臺；300為基部；32、32'為讀取裝置；33、 33"為驅動裝置；34、34'為置換裝置；35、35'為移載裝置；51、51'、52、52"為承載裝置；520 為容置槽；53為辨識標記；61為入料位置；62為出料位置；63為測試位置；65、65'為備料 位置；66為接收位置；91、92、91'為半導體元件;93，為接點。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，進一步闡述本實用新型，具體實施例中為方便說明 而避免圖面紊亂，包括連接單元與支架線路等易於明了的結構均予省略。。這些實施例應理 解為僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的保護範圍。在閱讀了本實用新型記 載的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等效變化和修 飾同樣落入本實用新型權利要求書所限定的範圍。 本實用新型第一實施例提供的半導體元件獨立測試機臺如圖2所示，系以實境測 試為例；作為承載裝置的料盤，其容置槽數目則以4X8共計32顆為例；並利用一組搬移測 試裝置進行半導體元件之測試動作。 獨立測試機臺20的基座200上形成有一個入料位置及一個出料位置，並分別容置 裝有待測半導體元件91及完測半導體元件92的兩個承載裝置51、52，本實施例中的搬移測 試裝置則包括一組搬移半導體元件91、92的機械臂241，且為提升單一批次檢測數量，該組 機械臂241例釋為具有四個吸嘴2413，以同時汲取四個待測半導體元件91，且位於測試位 置63之測試埠 242、243亦例釋為具有四個相對應的測試單元2423、2433，使每一測試端 口 242、243均可批次接受四顆待測半導體元件91進行檢測。 請一併參照圖3，待測半導體元件91檢測完後，檢測結果由測試埠 242、243傳至 處理裝置23加以處理；本實施例的特殊之處在於無論完測半導體元件92的測試結果如 何，均仍以機械臂241搬移所有完測半導體元件92至出料位置置放於同一完測半導體元件 92承載裝置52中。 尤其如本實施例所示，當受測半導體元件91承載裝置51與完測半導體元件92承 載裝置52配置結構相同時，更可完全將完測半導體元件92擺放在待測時之相同位置，由 此，32顆元件可被單純以8次(每次4顆)的形式完成全部測試過程，亦即，整盤32顆元件 之測試，僅需花費8次簡單之入料動作，以及8次單純的出料移動，大幅簡化機械臂之機械 動作，從而加速整盤元件的測試流程。 為便於辨識各元件的測試結果，每一個完測半導體元件92承載裝置52均設置有 例示為條形碼的辨識標記53，並由處理裝置23分別記錄承載裝置52的辨識標記53、每一 顆完測半導體元件92在承載裝置52中容置槽520的所在位置、以及每顆元件之測試結果。 當然，如熟悉本技術領域者所能輕易理解，此處之測試埠 242、243亦可因應測試需求，被 設計成分別負責彼此相異的二組不同測試流程而先後運作，將兩種測試步驟在單一測試機 臺中進行，提升機臺使用的彈性；或加裝屏蔽裝置244以進行例如RFIC之檢測。 當測試速率與分類速率相當時，則可一併參照圖4所示，組成本實用新型半導體 元件測試分類系統2之第一實施例，本實施例中分類機臺3系被設置於測試機臺20輸送流 道下遊位置，將上述待測半導體元件91由測試機臺20入料位置61處之承載裝置51搬移 至測試埠 242，經測試完畢而置於出料位置62處之承載裝置52中；並以移載裝置35將 承載裝置52與完測之半導體元件92搬移至分類機臺3之接收位置66，由例示為條形碼讀 取器的讀取裝置32讀取辨識標記53，從而使驅動裝置33得知待處理的承載裝置52為何。 驅動裝置33從而取得承載裝置52內所有各容置槽520的半導體元件92之對應 信息，並指令置換裝置34移除承載裝置52中的不合格元件，再由分類機臺3基部300上之 備料位置65處的備料承載裝置中，取出一顆合格的完測元件補滿承載裝置52中的空缺，使得承載裝置52迅速完成分類作業而可出貨。 另一方面，如熟悉本技術領域者所能輕易理解，依照目前技術，測試待測半導體元 件並不一定要將元件從料盤中取出，如圖5所示本實用新型之第二實施例，其中，所有待測 半導體元件91'是以接點93'向上方式被容納於承載裝置51'的容置槽中，測試機臺20'則 以一組例釋為皮帶與皮帶輪之搬移器251'運送承載裝置51'至測試位置，並利用下方設置 有複數測試頭252'的下壓臂253'向下位移，直接接觸各待測半導體元件91'之接點93'， 為提升檢測效率，本實施例中系將測試頭252'之個數設計為等同於承載裝置51'之容置槽 數目，藉以將整盤待測元件一次測完。當然，無論測試頭252'個數是否等同於容置槽，其皆 為熟悉本技術領域者所能輕易理解。 延續前述，當測試速度需費時數分鐘，且分類速度遠高於測試速度時，本實用新型 之第二實施例之半導體元件測試分類系統2'將如圖6所示，圖中左側的兩臺測試機臺20' 分別藉由輸送流道，將完測之承載裝置傳輸至圖中右側分類機臺3'移載裝置35'之接收位 置。來自不同測試機臺20'之承載裝置將分別由讀取裝置32'讀取其辨識標記，並由驅動 裝置參照各承載裝置容置槽中，各對應元件之測試信息，驅動置換裝置34'由備料位置65' 上料盤中撿取合格元件，替換承載裝置內的不合格元件；由於一盤例如32顆元件中，平均 僅1至2顆不符合標準，因此分類機臺3'可以迅速更換這1至2顆元件後，將裝滿合格元 件的承載裝置快速輸出而結束所有測試與分類作業。 如熟悉本技術領域者所能輕易理解，承前文所例，驅動裝置藉由條形碼讀取器讀 取條形碼以確認待處理的承載裝置承載物型號；另一方面，如圖7所示本實用新型之第三 實施例，在承載裝置52"亦可省略條形碼之編排，本實施例中例示有三臺獨立測試機臺，機 臺測試埠檢測完畢後，將檢測結果傳至處理裝置23"加以處理，依一預設順序先後送抵分 類機臺，再由驅動裝置33"能夠依此預設順序進行分類。 經由上述揭露，測試作業中的完測IC置放流程因而簡化，測試速度從而提高，並 使批次檢測流程更順暢；測試機臺整體結構亦因此而簡化，造價隨之降低，使得特殊測試流 程具有專屬測試機臺成為可行。測試完畢後之分類流程亦同步被簡化，無論測試或分類作 業都可分別加快，大幅增進檢測分類效能；尤其使用者可考慮自身產品測試速度與分類速 度差異，輕易改變兩種機臺比例，提升系統整體效率。且當測試機臺與分類機臺並非如現有 技術必須採取一比一比例設置，無疑減少不必要的分類機臺數目，藉此減少無謂成本與空 間耗用，更增加廠商競爭力。
權利要求一種半導體元件獨立測試機臺，用於測試複數分別容置於一個承載裝置之複數對應容置槽中的半導體元件，其特徵是，該測試機臺包含基座、搬移測試裝置和處理裝置，其中該基座形成有入料位置和出料位置，入料位置用於置放容置有待測半導體元件的承載裝置，出料位置用於置放容置有完測之半導體元件的承載裝置；該搬移測試裝置具有至少一個測試位置，用於將待測半導體元件移至該測試位置進行測試，並將完測半導體元件移出該測試位置；該處理裝置用於接收該搬移測試裝置的測試結果，並將該測試結果與受測半導體元件在承載裝置的容置槽位置共同記錄並輸出。
2. 根據權利要求1所述的獨立測試機臺，其特徵是，該承載裝置具有一個辨識標記。
3. 根據權利要求1所述的獨立測試機臺，其特徵是，該搬移測試裝置包括機械臂和測 試埠 ，機械臂從承載裝置的容置槽中汲取待測半導體元件並置放至該測試位置，並從測 試位置將完測半導體元件置放回相同的容置槽中，測試埠用以測試位於測試位置的待測 半導體元件。
4. 根據權利要求3所述的獨立測試機臺，其特徵是，該機械臂具有複數用於分別吸取 待測半導體元件的吸嘴，且上述測試埠具有數目對應於吸嘴數目的測試單元。
5. 根據權利要求1所述的獨立測試機臺，其特徵是，該搬移測試裝置包括搬移器和測 試頭，搬移器用以將該承載裝置從入料位置移動至測試位置，再從測試位置移動至出料位 置，測試頭用以批次測試容納於承載裝置中的半導體元件。
6. 根據權利要求5所述的獨立測試機臺，其特徵是，待測半導體元件以接點向上方式 被容納於容置槽中，且測試頭被設置於下壓臂下方。
7. 根據權利要求l-6任何一項所述的獨立測試機臺，其特徵是，更包含一組屏蔽該至 少一個測試位置，使該測試位置與外部電磁隔絕的屏蔽裝置。
8. —種半導體元件測試分類系統，用於測試複數分別容置於至少一個承載裝置之複數 對應容置槽中的半導體元件並加以分類，其特徵是，該系統包含複數組權利要求2-7中任 何一項所述的半導體組件獨立測試機臺及至少一臺分類機臺，且分類機臺的數目少於獨立 測試機臺，該分類機臺包括基部、置換裝置和驅動裝置，其中該基部形成有接收位置和備料位置，接收位置接收來自獨立測試機臺的承載裝置，備 料位置置放有複數用於置換的合格半導體元件；該驅動裝置接收來自獨立測試機臺處理裝置輸出訊號，並依照輸出訊號驅動置換裝 置，將承載裝置中測試不合格的完測半導體元件與備料位置的合格半導體元件相互置換， 使承載裝置的容置槽中所容納的均為合格的完測半導體元件。
9. 根據權利要求8所述的測試分類系統，其特徵是，更包含一組供將承載裝置由獨立 測試機臺的出料位置移動至分類機臺的該接收位置的移載裝置。
10. 根據權利要求8所述的測試分類系統，其特徵是，該分類機臺包括一組用於讀取承 載裝置之辨識標記並輸出訊號至驅動裝置之讀取裝置；上述驅動裝置同時接收來自該讀取 裝置的訊號。
11. 根據權利要求io所述的測試分類系統，其特徵是，該辨識標記為條形碼，且該讀取裝置為條形碼讀取器。
專利摘要本實用新型公開了一種半導體元件獨立測試機臺。該測試機臺則包含一個基座、一組搬移測試裝置及一組處理裝置，以其測試容置於一個承載裝置的複數半導體元件，由搬移測試裝置將該等待測半導體元件移至/移出一個測試位置並進行測試，處理裝置則接收該搬移測試裝置測試結果，將該測試結果與受測半導體元件之位置紀錄一併輸出，使後續分類機臺可輕鬆配合不同複數測試機臺，得以持續進行其它獨立測試機臺的分類作業，且測試分類系統配置將更富彈性。本實用新型還公開了一種採用上述半導體元件獨立測試機臺的測試分類系統。
文檔編號B07C5/34GK201522545SQ20092007407
公開日2010年7月7日 申請日期2009年6月11日 優先權日2009年6月11日
發明者曾一士 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司