专利名称：具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统的制作方法
技术领域：
本发明关于一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，尤其是一种藉由旋动式测试手臂携行半导体元件运行替换于两个测试座之间的测试系统。
背景技术：
一般完整的集成电路制造，主要包括初期的集成电路设计与晶圆制造，中期的晶圆电性测试，及后期的最终测试与产品出货。于半导体元件日益微小化的同时，集成电路的制程在每一个制程阶段都相当重要。其中，电性测试能够针对各种半导体元件电性参数进行测试以确保产品能正常运作，实境测试则是于测试系统设备将根据产品不同的测试项目通过公板模拟实境而载入不同的测试程序或搭配不同的客制化测试仪器，确认半导体元件符合所要求规格。 目前半导体测试机台于后段测试的设计上多有创新，譬如本申请人Chroma ATEInc.所贩售的自动化系统功能测试机(ASFT)Model 3240、3260提供多组PCBlevel平行测试的大量生产机具，可配合多数不同的封装类型包括传统的QFP、TQFP、μ BGA、PGA及CSP封装，通过设计多测试埤位、多输送车机构等结构，增加测试的生产量(Throughput)。再者，同一个测试座若施以不同的测试讯号往往需要经过复杂的电路及程序设计，且每个待测物测试时间往往拉的比较长。在测试产业中时间就是金钱，每一个待测物的测试成本是以测试时间单位来计算，所以业界均尽全力的想要在节省测试时间、设计更好的测试流程下功夫，最直接的方式就是采用更精简且生产量高的机台。举一例来说，请参考图I所示为一习知机台部分方块示意图，本例以两组测试区(Sites)为例，每一组测试区均具备有输送装置、测试手臂、测试座以及测试板，如图所示，第一测试区11具有输送装置111、第一测试手臂112、第一测试座113及第一测试板1131，而第二测试区12具有输送装置121、第二测试手臂122、第二测试座123及第二测试板1231。以第一组测试区为例，测试流程必须将待测元件由输送装置111搬运至第一测试座113后，由第一测试手臂112下压迫紧待测元件后开始测试流程，测试时间依据测试程序繁复而定，各组测试区均相同，测试完毕再将完测待测元件由第一测试座113搬运至输送装置111上由后续机构进行等级分类。根据以上所述，若有四组测试区时，即需要四组测试手臂以及至少一组负责待测元件等级分类的搬运手臂，就算测试手臂可以负责搬移待测元件的任务而省下搬运手臂的成本，相对的就必须牺牲测试手臂单一功能性而增加因为携行于三维空间移动的时间。而由上述内容可知，部分测试机台于测试过程不断的搬运及等待造成了许多时间浪费，若是能够大幅地节省搬运所花费的时间并保留机台的弹性，适时的根据待测元件测试条件而更动测试流程，将能够提高测试半导体元件的产能达成率
发明内容
因此，本案发明人想到，若能够于一个机台在两个测试座之间使用一组受时间差控制的旋动式测试手臂，让半导体元件于第一测试座测试完成后，迅速直接被移转至第二测试座上或直接携行进行后续分类，而同一时间，原位于第二测试座或等待位置的半导体元件会一并由该旋动式测试手臂移转至下一个预定位置，通过此交叠更替方式减少不同测试时因搬运所花费的时间，而与传统的搬运手臂相互比较之下，更能够提高产能达成率，应为一最佳解决方案。本发明的目的在于提供一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，其能够减少不同测试时因搬运所花费的时间，提高产能达成率。 本发明提供的具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，通过电性耦接多个测试讯号至测试系统的一测试区，包含一具有多个承载座以承载半导体元件的输送装置；一第一测试座，位于该测试区内，该第一测试座与多个测试讯号的任一电性耦接；一第二测试座，位于该测试区内且相邻于该第一测试座，该第二测试座与多个测试讯号的任一电性耦接；一第一测试手臂，用以携行半导体元件运行于该输送装置、第一测试座、第二测试座之间；以及一第二测试手臂，用以携行半导体元件运行于该输送装置、第一测试座、第二测试座之间。更具体地说，该第一测试座及第二测试座分别耦接于测试讯号独立的仪器。更具体地说，该第一测试手臂及第二测试手臂交叠运行于该输送装置、第一测试座及第二测试座间，以替换待测或测试完毕的半导体元件于该承载座与该第一测试座或第二测试座的位置。更具体地说，该第一测试手臂及第二测试手臂通过一组Y-Z轴向位移机构，使该第一测试手臂及第二测试手臂于Y轴方向移动并携行待测或测试完毕的半导体元件于该承载座与该第一测试座及第二测试座的位置之间。更具体地说，远离该输送装置的两端位置分别具有承载半导体元件的一进料区及一分料区。本发明的有益效果在于，该具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，于机台上设置至少一个具有多个承载座的输送装置及多个测试座，各测试座耦接不同的电讯号产生仪器，搭配一组旋动式测试手臂，通过受同一驱动力的测试手臂携行待测物分别置于多个测试座之一，赋予各测试座独自对待测物的测试项目，通过交叠更替测试时间分配纾解取件、测试等待的时间，解决单一测试座测试时间等待过长的问题。本发明还解决了习用一测试手臂对应一测试座的拘限，让测试手臂能对应不同的测试座，使待测物能够接受不同的测试讯号，让测试项目具有更多样的选择性。
图I :为习用半导体元件测试示意图；图2 :为本发明具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统的实施架构图；图3 :为本发明具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统的旋动式测试手臂运作范围示意图。图4 :为本发明具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统的第一实施例图；以及
图5:为本发明具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统的第二实施例图。
具体实施例方式有关于本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。请参阅图2、图3，为本发明一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统的实施架构图及旋动式测试手臂运作范围示意图，由图中可知，本实施例应用于测试待测物需要施加不同的测试讯号，并以现有的仪器设备来产生测试讯号，通过电性耦接前述多个仪器设备至半导体元件测试系统的测试区21，该测试区21与输送装置23位于进料区26与分料区27之间，该测试区21内具有第一测试座211及第二测试座212。输送装置23则负责反复载送待测及完测的半导体元件于进料区26与分料区27之间。其中，第一测试座211具有第一测试位置，而第一测试位置与多个测试仪器的任一电性导接，于本实施例中，第一测试位置与第一测试仪器2111电性耦接，而第二测试座
212亦具有与多个测试仪器的任一电性导接的第二测试位置，本实施例中，第二测试位置与第二测试仪器2121电性耦接，其中第一测试位置及第二测试位置用于置放待测半导体元件25。该第一测试位置及第二测试位置可置放单一或多个的半导体元件。在本实施例图式仅为示意，该第一测试手臂221及该第二测试手臂222的运行路线是覆盖第一测试座211、第二测试座212以及输送装置23，以便携行、放置待测半导体元件25。而该第一测试手臂221与该第二测试手臂222为一旋动式测试手臂22，因此当启动该旋动式测试手臂22时，第一测试手臂221与第二测试手臂222则能够轮替交叠移动，以抓取、吸取或放置半导体元件25。操作上旋动式测试手臂22运行有不同的操作交叠模式，譬如通过齿轮组让两组手臂轮替的运行、也可以通过独立的动力带动使各组手臂通过时间差运行，或采用马达等方式，由于该硬件控制技术属熟知该项技艺人士可知，故不一一赘述。由于第二测试座212与第一测试座211是相邻设置,且第一测试座211亦与具有多个承载座231的输送装置23相邻设置，因此当旋动式测试手臂22藉由Y-Z轴向位移机构24移动于输送装置23与第一测试座211或第二测试座212之间时，由于输送装置23及第一测试座211、第二测试座212相邻，将能够替换待测或测试完毕的半导体元件25于该承载座231与该第一测试座211及第二测试座212的位置之间。如图3及图4，根据较佳实施方式之一，依据半导体元件测试项目条件假设每一个待测物仅需经过一个测试仪器讯号时，第一测试座211及第二测试座212将可耦接二台提供讯号相同的测试仪器2111、2121，或者耦接一对二输出的测试仪器讯号。第一测试手臂221被规划运行于该输送装置23、第一测试座211之间，而第二测试手臂222运行于该输送装置23、第二测试座212之间，因此当第一测试座211与第二测试座212所提供的测试讯号相同时，各测试手臂及测试座即俩俩配对。第一测试手臂221能够藉由旋动式测试手臂22的旋动移动至承载座231上方，将承载座231上待测半导体元件25取起，返回将待测物置放在第一测试座211的第一测试位置上，并于测试完毕后再次移动第一测试手臂221，即将测试完毕的半导体元件25搬运至承载座231上；而根据已设定的时间差，第一测试手臂221、第二测试手臂222动作时间会交错，该第二测试手臂222与第二测试座212运作流程与第一测试手臂221亦同。再请参考图5，根据较佳实施方式之二，依据半导体元件测试项目条件假设每一个待测物需要经过二个不同测试仪器讯号时，第一测试座211及第二测试座212将会耦接不同讯号的测试仪器。为方便说明先后顺序，于后段说明会将待测半导体元件25细分为第一待测半导体元件250及第二待测半导体元件251。所以，当第一测试座211与第二测试座212施以测试项目不同时，藉由旋动该旋动式测试手臂22使第一测试手臂221携行承载座231上第一待测半导体元件250并置放于第一测试座211的第一测试位置上，此时第二测试手臂222将预备或已经移至承载座231上方并取起第二待测半导体元件251。第一待测半导体元件250将会停留在第一测试座211一段时间，通常是几秒钟的时间，视第一测试仪器2111测试程序而定，在第一测试座211位置测试完毕后，第一测试手臂221以极短的时间将第一待测半导体元件250携行至第二测试座212的测试位置上，再次由第二测试仪器2121施以测试讯号，在此同时第二测试手臂·222同样以极短的时间将第二待测半导体元件251由承载座231携行至第一测试座211的测试位置上。在这个时间点，第一待测半导体元件250、第二待测半导体元件251分别位于第一测试座211、第二测试座212接受测试。在上述测试完成后，第一待测半导体元件250由第一测试手臂221自第二测试座212的测试位置携行至承载座231放置，第二待测半导体元件251由第二测试手臂222自第一测试座211的测试位置在极短的时间内携行至第二测试座212放置接受测试。而第一测试手臂221在放置完成第一待测半导体元件250后，另一承载座将移动至第一测试手臂221下方取件一个新的待测半导体元件25，再迅速的携行移动至第一测试座211接受第一测试仪器2121测试仪器施以测试讯号，由第一测试手臂221、第二测试手臂222周而复始的旋动式进行测试。在本较佳实施设计中，以第二测试座212到承载座231的距离相对远，所以移动时间较长，所以长时间的测试流程将会分配在第二测试仪器2121，让第二测试座212到承载座231及测试手臂取件时间加上第一测试仪器测试2111的总时间接近第二测试仪器2121的测试时间。根据以上本发明的机构设计,通过以下试算公式Max. UPH = (3600/(B+C))*N，可以概略得知产能率；其中参数B为测试手臂的运行周期时间(Cycle Time)、参数C为机构时间(Index Time)、参数N为待测物数量(Device Number)。当待测物的输入讯号测试时间小于或等于I. 9秒，B的参数即以I. 9代入运算、C为机构时间为O. 5秒、待测物N为4时，每小时(3600秒)可测试的数量即得UPH = ■ —°°— x4 = 6,000 (Max)
(1.9 + 0.5)由上述运算结果可知，本发明所能得的实际运作达成率较习知测试手臂来得更好，同样的测试时间下，本发明能完成更多的待测物测试。本发明所提供的一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，与其他习用技术相互比较时，更具备下列优点本发明于机台上设置至少一个具有多个承载座的输送装置及多个测试座，各测试座耦接不同的电讯号产生仪器，搭配一组旋动式测试手臂，通过不同的测试手臂携行待测物分别置于多个测试座之一，赋予各测试座独自对待测物的测试项目，通过交叠更替测试时间分配纾解取件、测试等待的时间，解决单一测试座测试时间等待过长的问题。本发明能够解决习用一测试手臂对应一测试座的拘限，让一测试手臂能对应不同的测试座，使待测物能够接受不同的测试讯号，让测试项目具有更多样的选择性。本发明所提出两个测试座，当待测物所接受的测试讯号相同时，将能够大幅度的提高测试速度。藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。·
权利要求
1.一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，其特征在于，通过电性耦接多个测试讯号至测试系统的一测试区，包含 一具有多个承载座以承载半导体元件的输送装置； 一第一测试座，位于该测试区内，该第一测试座与多个测试讯号的任一个电性耦接；一第二测试座，位于该测试区内且相邻于该第一测试座，该第二测试座与多个测试讯号的任一个电性耦接； 一第一测试手臂，用以携行半导体元件运行于该输送装置、第一测试座、第二测试座之间；以及 一第二测试手臂，用以携行半导体元件运行于该输送装置、第一测试座、第二测试座之间； 其中，该第一测试手臂及第二测试手臂交叠运行于该输送装置、第一测试座及第二测试座间，以替换待测或测试完毕的半导体元件于该承载座与该第一测试座或第二测试座的位置。
2.如权利要求I所述的一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，其特征在于，该第一测试座及第二测试座分别耦接于测试讯号独立的仪器。
3.如权利要求I所述的一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，其特征在于，该第一测试手臂及第二测试手臂通过一组Y-Z轴向位移机构，使该第一测试手臂及第二测试手臂于Y轴方向移动并携行待测或测试完毕的半导体元件于该承载座与该第一测试座及第二测试座的位置之间。
4.如权利要求I所述的一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，其特征在于，远离该输送装置的两端位置分别具有承载半导体元件的一进料区及一分料区。
全文摘要
一种具有旋动式测试手臂的半导体元件测试系统，通过电性耦接多个测试仪器至测试系统的一测试区，包含一具有多个承载座以承载待测物的输送装置、位于该测试区内的具有至少一个测试位置的第一测试座、具有至少一个测试位置的第二测试座、第一测试手臂及第二测试手臂，而该第一测试手臂及第二测试手臂，系能够携行待测物运行于该输送装置、第一测试座、第二测试座之间，因此于同一机台上将能够藉由旋动式测试手臂进行两种不同的量测或两个测试座仅用于量测一种功能时，由于具有两个测试座能同时运作，因此能降低整体量测所花费的时间，提升测试速率。
文档编号H01L21/66GK102945814SQ20121040273
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者陈建名, 蔡译庆, 欧阳勤一 申请人:致茂电子(苏州)有限公司