TWI416652B - With a single through the shuttle shuttle of the semiconductor components test machine - Google Patents

Description

具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台

本發明係關於一種半導體元件測試機台，尤其是一種具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台。

目前測試半導體元件的方法，主要可以分為虛擬測試與實境測試，其中虛擬測試是指針對各IC的不同特性、根據預定的電路設計撰寫出特定的測試軟體，藉以確認例如腳位間是否非預期地短路或斷路、以及是否符合預定的邏輯關係；實境測試則是藉由已經具有完整功效的公板，僅將待測IC位置留白，將每個待測IC輪流補入該空白位置，測試此時公板是否能正常運作，從而確認此待測IC的功能正常，並依測試結果作為分類的依據。當要測試不同IC時，僅需替換不同公板及測試的軟體即可。

為提昇效率，目前測試機台輸送及量測待測半導體元件過程均已採自動化測試，如圖1所示，在入料區疊放有多組入料匣4，每一入料匣4中放置有多顆待測半導體元件。開始測試時，先將最下方的入料匣4向圖式下方移出約一行的間距，並由一個入料臂31將此入料匣4第一行內的待測半導體元件5移載至橫向移動的入料梭車33上，入料梭車33隨即右移至測試臂組件22₁ 可汲取的位置，再由測試臂組件22₁ 將待測半導體元件5移載於測試座21進行測試。

測試完成後，測試臂組件22₁ 將已測半導體元件6送至圖式上方的出料梭車34上，出料梭車34隨即右移至出料臂32可汲取的位置，並由出料臂32依測試的數據資料做為已測半導體元件6的分類依據，分別移載至圖式右下方諸多分類料匣中的對應分類料匣中。而在前一顆半導體元件受測時，入料臂31已將次一待測半導體元件5置放於入料梭車33，並移動至右側的另一測試臂組件22₂ 可汲取位置。因此，在左側測試臂組件22₁ 將完測半導體元件移出測試座21時，右側測試臂組件22₂ 可儘速將下一顆待測半導體元件5送進測試座21，繼續進行下一輪測試。

然而，當半導體元件移載時，左側測試臂組件22₁ 與右側測試臂組件22₂ 的移動需要彼此高度配合，使得機台本身的製造成本因而居高不下；且交接過程更需要與入料臂及出料臂移動速度彼此侷限：入料-測試-出料等三個步驟中，速度最慢的步驟將限制整體產出效率，而往返交接過程中，對於速度較快者會浪費些許的閒置等待時間。尤其移載路徑如圖1所示，入料臂僅需在左側的入料區與緊鄰的入料梭車間移動，而出料臂則需在出料梭車與圖式右下方的分類料匣間移動，使得出料臂移動路徑遠長於入料臂移動路徑，迫使整體循環配合的同步動作並不完美；一旦半導體元件在測試座上受檢測的時間再縮短，則上述同步化不完美的些許時間浪費在整體循環中所佔比例愈高、隨之拖慢產出效率的問題益形明顯，尤其進行大量的半導體元件測試時，產出效率將明確受到侷限。再加上測試臂組件係以二維移動方式進行半導體元件測試，結構較複雜，維修上也較麻煩，使得造價及維修成本相對偏高，在自動化測試流程中，無疑是可以進一步改良的標的。

因此，若能提供一種各傳輸機械臂均以一維方式移動而移載半導體元件、且能加快移載速度、以及簡化結構、降低成本的測試機台，使移載速度能提高至配合測試速度，不僅能夠降低測試時的閒置時間，而簡化的測試機台在造價上及維修上也相對的便宜，而且損壞的機率較低，使得自動化測試流程更不容易被迫中斷，達到降低成本的同時亦能夠更有效率的測試半導體元件的目的。

本發明之一目的在提供一種梭車沿著貫穿入料位置、交換位置、及出料位置的途徑往返移動，使得機台結構簡化的具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台。

本發明之另一目的在提供一種貫穿輸送梭車具有複數承載座，其中部分因應入料需求、另部分則因應出料需求，使得入、出料動作可以被高度同步化的具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台。

本發明之再一目的在提供一種讓貫穿輸送梭車時序性在入料、出料位置間直線切換，使移載作業與測試作業效率提昇的具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台。

依照本發明揭露的一種具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台，係供測試複數放置在一個料匣內的待測半導體元件，該測試機台包含：一個分別形成有供置放至少一個容納有前述料匣的入料區、及供置放複數個測試完畢半導體元件料匣的出料區之基座；一組設置於該基座上的測試裝置，該測試裝置包括：至少一個具有至少一個測試位置的測試座；及至少一組對應上述測試座、供在一個對應上述測試座的交換位置與上述測試位置間搬移上述待測或測試完畢之半導體元件的測試臂組件；而該測試機台還包含：一組輸送裝置，包括：一個設置於該機台上、供在一個對應該入料區之汲取位置與一個入料位置間搬移上述待測半導體元件的入料臂；一個設置於該機台上、供在一個出料位置與一個對應上述出料區之釋放位置間搬移上述測試完畢半導體元件的出料臂；一個形成有複數承載座，並在一個貫穿該入料位置、交換位置、及出料位置的途徑中往返移動的貫穿輸送梭車。

由於本案所揭露之具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台，係先從入料臂於一個裝有待測半導體元件的入料匣，將待測半導體元件移載至貫穿輸送梭車的入料承載座，貫穿輸送梭車再受到驅動使得入料承載座對應於測試臂組件，同一時間出料承載座則對應至出料臂，而入料承載座則由測試臂組件之用於取/放料的機械臂移載至測試座進行測試，同時貫穿輸送梭車被驅動，使入料承載座承再次對應至入料臂，並再次由入料承載座承載下一批待測半導體元件，而入料臂移載完的同時，測試座亦測試完畢，貫穿輸送梭車則再次被驅動，出料承載座亦同樣的對應於測試臂組件，再由機械臂將已測試完畢的半導體元件從測試座汲取並移載並放置於出料承載座，當貫穿輸送梭車再次驅動使入料承載座對應於測試臂組件，而承載有已測半導體元件的出料承載座則同樣對應至出料臂，因此測試臂組件同樣的再移載下一批待測半導體元件時，出料臂同樣地將已測半導體元件移載出，透過時序性的切換使得移載作業與測試作業可以同步無礙，從而達成上述所有之目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請一併參考圖2及圖3所示，為本案具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台之第一較佳實施例，主要包括基座1’、測試裝置2’及輸送裝置3’，其中基座1’上形成有一個供擺放料匣的入料區11’及出料區12’，入料區11’處的料匣內，預先承載放置有複數個待測半導體元件5，而出料區12’則是分別供置放複數個料匣，每個料匣分別對應承載具有某特定電氣性質、且被測試分類完畢的半導體元件，為便於說明，在此定義位於入料區11’的料匣為入料匣4’，且在本例中，入料匣4’是以堆疊方式置放於入料區11’，而位於出料區12’的多個料匣為分類料匣7’。

設置在基座1’上的測試裝置2’在本例中包括一個測試座21’及一個對應的測試臂組件22’，測試臂組件22’則例釋為一個附有吸嘴220’及溫度調節件222’的機械臂221’，藉由吸嘴220’施加負壓吸引/釋放負壓方式汲取/釋放待測半導體元件5，溫度調節件222’則可依照需求進行溫度調節，尤其在進行半導體元件測試時，保持待測半導體元件5處於一個預定溫度，以測試出半導體元在模擬出的高溫環境或是低溫環境狀態下是否還能正常運作。機械臂221’則將吸嘴220’所汲取的待測半導體元件5移入測試座21’或反向移出。雖然在本例中係使用吸嘴以負壓/釋放負壓方式汲取半導體元件，但熟悉本技術者亦可使用例如夾持等方式進行移載，皆無礙於本案之實施。

輸送裝置3’則包括設置在機台上的入料臂31’、出料臂32’及貫穿輸送梭車33’。其中，入料臂31’及出料臂32’分別例釋為具有一個組吸引/釋放半導體元件的吸嘴310’、320’。同樣地，此處將入料臂31’從入料匣4’汲取待測半導體元件5的位置稱為汲取位置，釋放待測半導體元件5至貫穿輸送梭車33’上的位置定義為入料位置；而上述機械臂221’從貫穿輸送梭車33’汲取、或釋放半導體元件的位置為交換位置；出料臂32’由貫穿輸送梭車33’上取出完測半導體元件的位置則定義為出料位置，釋放至分類料匣7’之位置則為釋放位置。因此，貫穿輸送梭車33’在機台上的移動途徑係貫穿上述入料位置、交換位置、及出料位置並往返移動；並且藉由單一的貫穿輸送梭車進行輸送載運，簡化整體結構、有效降低製造成本。

且在本例中，貫穿輸送梭車33’包括兩個彼此分隔一段預定距離的承載座，分別為入料承載座331’及出料承載座332’，供分別放置待測半導體元件與完測半導體元件；入料承載座331’與出料承載座332’的間距，恰使得當入料承載座331’位於入料位置時，出料承載座332’位在交換位置；而當入料承載座331’抵達交換位置時，出料承載座332’抵達出料位置。

為提供工作人員作業方便，本案之檢測機台入料區11’及出料區12’在機台上位置係位於圖2下方的側邊，並於相對的上方側邊設置測試座21’，而貫穿輸送梭車33’則橫貫圖式的機台中央部份，使得測試座21’相對於入料區11’及出料區12’，分別位在貫穿輸送梭車33’的兩相對側邊；因此，工作人員可於同一側邊位置完成上、下料。

在進行移載測試作業時，一併參考圖4至圖6所示，首先如圖4所示由入料臂31’至汲取位置，從入料匣4’中透過吸嘴310’汲取待測半導體元件5，並移載至入料位置釋放，令待測半導體元件5被放置在貫穿輸送梭車33’的入料承載座331’上；同時，出料承載座332’正在交換位置接受機械臂221’所釋放的完測半導體元件。

隨後如圖5所示，當貫穿輸送梭車33’受驅動右移，使入料承載座331’對應移至交換位置，而對應於交換位置的機械臂221’則將入料承載座331’上所承載的待測半導體元件5由吸嘴220’汲取；相對地，出料臂32’同時吸取出料承載座332’上的完測半導體元件。

再如圖6所示，當待測半導體元件5被移載至測試位置後，機械臂221’將下降，使得被吸嘴220’汲取的待測半導體元件5被壓制在測試座21’上進行測試，並同時摸擬特定環境，由溫度調節件222’調整施加預定溫度至待測半導體元件5，並將測試結果傳輸至處理分類裝置23’。此過程中，出料臂32’已經依照處理分類裝置23’的指令，將所汲取的完測半導體元件釋放至對應的分類料匣7’中。而在進行測試的同時，貫穿輸送梭車33’亦會被驅動左移回復至原來位置，使入料承載座331’對應至入料位置，而出料承載座332’則對應至交換位置，準備承接下一輪半導體元件，進行下一循環運作。

由於，貫穿輸送梭車33’可以一肩承擔入料與出料的雙重責任，並且入料臂入料時間恰為測試臂組件出料時間，而測試臂組件入料又恰可供出料臂出料，此種設計讓貫穿輸送梭車一舉統合入料與出料的同步協調運作，使得入、出料動作可以被高度同步化，移載作業與測試作業效率從而提昇，機台之競爭力與市場接受度藉此提高，達成本發明所有上述目的。

當然，如熟於此技術領域者所能輕易理解，若測試過程耗時較長，則相較之下移載時間較短，貫穿輸送梭車勢必需停頓等待。為解決此類問題，提升整體產出效率，請參考圖7至11本案之第二較佳實施例所示，係以兩組共四個測試座21”、及兩組左、右測試臂組件22₁ ”、22₂ ”進行半導體元件的測試作業，其中測試臂組件22₁ ”、22₂ ”各別具有一個機械臂221₁ ”、221₂ ”；當然，本例的貫穿輸送梭車33”也同樣包括兩個入料承載座331”及兩個出料承載座332”，供同時承載兩個半導體元件；且入料臂31”、出料臂32”與機械臂221₁ ”、221₂ ”皆分別具有兩個吸嘴，供同時汲取與釋放兩個半導體元件。由於本例中具有兩組彼此左右平行配置的測試臂組件，因此無論入料位置、交換位置、與出料位置都必須隨之有稍微錯開的左右因應位置。

如圖7所示，當貫穿輸送梭車33”位於圖式左側位置時，入料承載座331”對應於偏左入料位置，此時入料臂31”一次將兩個待測半導體元件5置放於入料承載座331”中，且出料承載座332”位於對應於左側測試臂組件22₁ ”的偏左交換位置，接收其完測半導體元件。隨後如圖8所示，貫穿輸送梭車33”受到驅動而右移，使入料承載座331”對應於左側測試臂組件22₁ ”的偏左交換位置，由機械臂221₁ ”汲取位於入料承載座331”內的兩個待測半導體元件5；同時，出料臂32”也由位於偏左出料位置處的出料承載座332”中，取出兩個已測半導體元件6加以分類，完成一次循環的上半程。

接著如圖9所示，入料承載座331”再受到驅動向左移動，進行本循環的下半程；為因應右側測試臂組件22₂ ”的完測時段，出料承載座332”此時是回到右側交換位置，使得入料承載座331”同步回復右側入料位置，再次承接由入料臂31”所釋放的下一批(兩個)待測半導體元件5，同時測試臂組件22₂ ”則將兩個已測半導體元件6由機械臂221₂ ”釋放至兩個出料承載座332”；此時，機械臂221₁ ”則將前一步驟中所汲取的待測半導體元件5分別壓制在所屬的兩個測試座21”上，並將測試結果傳至處理分類裝置23”。

故如圖10所示，當機械臂221₁ ”與測試座21”持續進行測試過程中，入料承載座331”將再度右移至偏右交換位置，供機械臂221₂ ”的吸嘴汲取，且出料承載座332”也右移至偏右出料位置，供出料臂32”汲取完測半導體元件，再度依照處理分類裝置23”指示分類至適當的分類料匣中。

最後如圖11所示，貫穿輸送梭車回復到左側，使入料承載座331”對應於偏左入料位置，再度接納由入料臂31”送來的下一批待測半導體元件5，機械臂221₁ ”則將已測試完畢的完測半導體元件6移載至偏左交換位置的出料承載座332”上，機械臂221₂ ”則持續將所汲取的待測半導體元件5移至所屬的測試位置並壓制在測試座21”上，並將測試結果傳至處理分類裝置23”，從而完成整個循環。

同樣地，由於僅需使用單一組貫穿輸送梭車，機台本身的結構因而簡化、成本隨之降低，且梭車與入料臂、出料臂各自承擔的責任與移動路徑相當單純，彼此間具有高度的協調性，機台整體產出效率從而大幅提昇，尤其無論測試時間長短，都可以有效因應，提昇機台應用彈性，達成所有上述目的。

當然，除前一實施例以兩組左右平行配置的測試臂組件進行移載測試作業，亦可使用圖12到圖17所示本案之第三較佳實施例的兩組測試臂組件22₁ ’’’、22₂ ’’’的機械臂221₁ ’’’、221₂ ’’’，上下交替輪轉測試，至於入料區、出料區、入料臂、出料臂等結構，均與前述實施例相同，本例中，每一機械臂221₁ ’’’、221₂ ’’’都具有四個吸嘴，貫穿輸送梭車33’’’亦因此分別具有四個入料承載座331’’’及四個出料承載座332’’’。請一並參考如圖13及14所示，貫穿輸送梭車33’’’先移至入料位置，同時入料臂31’’’汲取並移載四個待測半導體元件5至入料承載座331’’’中，機械臂221₂ ’’’則在交換位置處下移，將四個已測半導體元件釋放至出料承載座332’’’後上移；此時，機械臂221₁ ’’’正由準備位置下移，將其所汲取的四個待測半導體元件5下壓至測試位置，於測試座上進行測試。

接著如圖15所示，貫穿輸送梭車33’’’右移，使入料承載座331’’’移至對應交換位置，請一併參照圖16，機械臂221₂ ’’’再度下降、汲取位於入料承載座331’’’的待測半導體元件5後上升，機械臂221₁ ’’’則保持在測試位置。此時，出料承載座移至出料位置，供出料臂汲取四個完測半導體元件，並依照處理分類裝置23’’’指示，分類釋放至各個對應分類料匣7’’’。

隨後一併參考如圖17所示，機械臂221₁ ’’’將攜帶測試完畢的半導體元件由測試位置上移，準備向圖式左方移動，前往交換位置；機械臂221₂ ’’’則向圖式右方移動至準備位置。隨即，貫穿輸送梭車33’’’將回移至啟始狀態，入料承載座331’’’重新回到入料位置，接納入料臂所釋放的待測半導體元件5，而機械臂221₁ ’’’下移至交換位置將完測半導體元件釋放至出料承載座332’’’，機械臂221₂ ’’’此時將攜帶半導體元件下移，並迫緊至測試座進行測試，從而回復如圖12的流程，進入下一循環，如此不斷重複，直到全部測試完畢。

經由上述結構設計，不僅使得單一的貫穿輸送梭車完整肩負入料與出料使命，簡化測試機台結構、有效降低製造成本，也使得各工作崗位的部件具有高度協調性，可有效率地同步進行半導體元件移載、測試、與分類，提昇檢測效率與產出，達到降低成本、同時提昇效率的目的。惟以上所述者，僅本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1’．．．基座

11’．．．入料區

12’．．．出料區

2’．．．測試裝置

21、21’、21”．．．測試座

22₁ 、22₂ 、22’、22₁ ”、22₂ ”、22₁ ’’’、22₂ ’’’．．．測試臂組件

220’．．．吸嘴

222’．．．溫度調節件

221’、221₁ ”、221₂ ”、221₁ ’’’、221₂ ’’’．．．機械臂

23’、23”、23’’’．．．處理分類裝置

3’．．．輸送裝置

31、31’、31”、31’’’．．．入料臂

32、32’、32”、32’’’．．．出料臂

33．．．入料梭車

34．．．出料梭車

33’、33”、33’’’．．．貫穿輸送梭車

331’、331”、331’’’．．．入料承載座

332’、332”、332’’’．．．出料承載座

310’、320’．．．吸嘴

4、4’．．．入料匣

5．．．待測半導體元件

6．．．已測半導體元件

7’、7’’’．．．分類料匣

圖1是習知半導體元件檢測機台的俯視圖；

圖2是本發明第一較佳實施例具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台的俯視圖；

圖3是圖2具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台的前視圖；

圖4是圖2入料臂汲取待測半導體元件並放置在之入料承載座之機台的俯視圖；

圖5是圖2測試臂組件汲取位於交換位置的入料承載座所承載之半導體元件之機台的俯視圖；

圖6是圖2貫穿輸送梭車被驅動左移回復至原來位置，準備承接下一輪半導體元件進行下一循環運作之機台的俯視圖；

圖7是本發明第二較佳實施例以兩測試臂組件進行半導體元件的測試作業之機台的俯視圖；

圖8是圖7貫穿輸送梭車受驅動後向右移動之機台的俯視圖；

圖9是圖7入料承載座受到驅動向左移動，進行本循環的下半程之機台的俯視圖；

圖10是圖7入料承載座將再度右移至偏右交換位置，且出料承載座也右移至偏右出料位置之機台的俯視圖；

圖11是圖7使入料承載座再度接納由入料臂送來的下一批待測半導體元件，測試臂組件則將已測試完畢的完測半導體元件移載至偏左交換位置的出料承載座之機台的俯視圖；

圖12是本發明第三較佳實施例由兩組測試臂組件上下交替輪轉測試之機台的俯視圖；

圖13是圖12具有兩組測試臂組件上下交替輪轉測試機台的前視圖；

圖14是圖12具有兩組測試臂組件上下交替輪轉測試機台的側視圖；

圖15是圖12貫穿輸送梭車右移使入料承載座移至對應交換位置之機台的俯視圖；

圖16是圖12兩組測試臂組件各別同步進行汲取及下壓測試待測半導體元件之機台的側視圖；及

圖17是圖12兩組測試臂組件位置交替互換之機台的側視圖。

22₁ ’’’、22₂ ’’’．．．測試臂組件

221₁ ’’’、221₂ ’’’．．．機械臂

33’’’．．．貫穿輸送梭車

31’’’．．．入料臂

331’’’．．．入料承載座

332’’’．．．出料承載座

5．．．待測半導體元件

Claims (6)

1. 一種具有單一貫穿輸送梭車之半導體元件測試機台，係供測試複數放置在一個料匣內的待測半導體元件，該測試機台包含：一個分別形成有供置放至少一個容納有前述料匣的入料區、及供置放複數個測試完畢半導體元件分類料匣的出料區之基座；一組設置於該基座上的測試裝置，該測試裝置包括：至少一個具有至少一個測試位置的測試座；及至少一組對應上述測試座、供在一個對應上述測試座的交換位置與上述測試位置間搬移上述待測或測試完畢之半導體元件的測試臂組件；及一組輸送裝置，包括：一個設置於該機台上、供在一個對應該入料區之汲取位置與一個入料位置間搬移上述待測半導體元件的入料臂；一個設置於該機台上、供在一個出料位置與一個對應上述出料區之釋放位置間搬移上述測試完畢半導體元件的出料臂；及一個形成有複數承載座，並在一個貫穿該入料位置、交換位置、及出料位置的途徑往返移動的貫穿輸送梭車；其中，該上述承載座彼此分隔一段預定距離，且分別在該入料位置到該交換位置之間、以及該交換位置到該出料位置之間移動。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體元件測試機台，其中該入料區及該出料區係位於該貫穿輸送梭車的一側邊，且上述測試座係位於該貫穿輸送梭車的相對側邊。
3. 如申請專利範圍第1項之半導體元件測試機台，其中該組測試臂組件具有 兩具分別在該交換位置、該測試位置、及一準備位置間交互輪轉的機械臂，每一機械臂具有一組吸引/釋放上述半導體元件的吸嘴。
4. 如申請專利範圍第1項之半導體元件測試機台，其中該組測試臂組件具有至少一個供施加一個預定溫度給上述待測半導體元件的溫度調節件。
5. 如申請專利範圍第1項之半導體元件測試機台，更包含一組用以接收該測試座測試結果，並驅動該出料臂將上述測試完畢半導體元件由該出料位置，釋放至對應測試完畢半導體元件料匣的處理分類裝置。
6. 如申請專利範圍第1項之半導體元件測試機台，其中上述測試座具有複數個測試位置，且上述入料臂、測試臂組件、及出料臂分別具有數目對應於測試位置的複數汲取/釋放件，以及該貫穿輸送梭車上形成有數目對應該等汲取/釋放件的一組入料承載座、及一組出料承載座。