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Dokumentenidentifikation DE19581448C2 20.06.2002
Titel Vorrichtungen und Verfahren zum automatischen Testen von Bauelementen
Anmelder Advantest Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Goto, Toshio, Kumagaya, Saitama, JP;
Kikuchi, Aritomo, Gyoda, Saitama, JP;
Hayama, Hisao, Gyoda, Saitama, JP
Vertreter Hoffmann, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 82166 Gräfelfing
DE-Anmeldedatum 02.10.1995
DE-Aktenzeichen 19581448
WO-Anmeldetag 02.10.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/JP95/02004
WO-Veröffentlichungsnummer 0009611392
WO-Veröffentlichungsdatum 18.04.1996
Date of publication of WO application in German translation 27.03.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.06.2002
IPC-Hauptklasse G01N 21/88
IPC-Nebenklasse G01B 11/24   G01R 31/00   
IPC additional class // G01R 31/26  

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatischen Testen von elektronischen Bauelementen (hier nachfolgend kollektiv als "Vorrichtungen" bezeichnet) wie Halbleitervorrichtungen, Filter, Schwinger etc..

STAND DER TECHNIK

Viele Testgeräte zur Messung der elektrischen Eigenschaften von zu testenden Vorrichtungen (allgemein DUT genannt) durch Anlegen von Signalen eines vorbestimmten Testmusters an die Vorrichtungen weisen ein automatisiertes Vorrichtungshandhabungsgerät (nachfolgend als Automatikhandler bezeichnet) als integralen Bestandteil auf. Als "Automatikhandler" wird hier das automatisierte Vorrichtungshandhabungs-Gerät bezeichnet, mit dem Vorrichtungen aus einer Schale (allgemein als Kundenschale oder Benutzerschale bezeichnet) entnommen werden, die mit den zu testenden Vorrichtungen beladen ist, und von einem Benutzer in einem Beladungs- Teilabschnitt des Handlers abgelegt wurde, die Vorrichtung hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften in einem Test-Teilabschnitt getestet werden, wo der Testkopf des Testgeräts angeordnet ist, und dann die getesteten Vorrichtungen auf der Basis der Testergebnisse sortiert und die sortierten Vorrichtungen automatisch in entsprechenden Schalen in einem Entladungs- Teilabschnitt angeordnet werden. Die bekannten Automatikhandler umfassen drei Arten (1) einen Neigungstyp-Automatikhandler, bei dem Vorrichtungen einem elektrischen Test an einer vorbestimmten Stelle in der Bewegungsbahn unterzogen werden, längs derer die Vorrichtungen aufgrund von Schwerkraft gleiten können, und auf der Basis der Testergebnisse in dem Entladungs-Teilabschnitt sortiert werden; (2) einen Horizontaltyp-Automatikhandler, bei dem eine mit DUTs beladene Schale auf einer horizontalen Ebene wie etwa einer Schiene bewegt werden und die DUTs an einer vorbestimmten Stelle gehandhabt (übertragen/transportiert und verarbeitet) und getestet werden, wonach sie auf der Basis der Testergebnisse sortiert werden; und (3) einen Automatikhandler, bei dem, wenn eine Schale in einer vorbestimmten Position angeordnet wird, die in der Schale gelagerten DUTs automatisch gehandhabt und getestet werden, wonach sie auf der Basis der Testergebnisse sortiert werden.

Während die vorliegende Erfindung auf jeden der vorgenannten Typen anwendbar ist, wird sie zur Vereinfachung der Erläuterung in der Anwendung auf einen unter die Kategorie des Typs (3) fallenden Automatikhandler beschrieben, bei dem, wenn eine mit Halbleitervorrichtungen, insbesondere ICs (integrierte Halbleiterschaltungen) als typische Halbleitervorrichtungen, beladene Schale an einer vorbestimmten Position in dem Beladungs-Teilabschnitt angeordnet wird, die DUTs (ICs) automatisch gehandhabt und getestet werden, wonach sie auf der Basis der Testergebnisse in dem Entladungs-Teilabschnitt sortiert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 soll zunächst ein Automatikhandler beschrieben werden, dessen allgemeiner Aufbau aus der JP 27194/1994 A bekannt ist. Während dieser Automatikhandler dazu ausgelegt ist, ICs zu handhaben, ist er gleichermaßen nützlich zur Handhabung von anderen Halbleitervorrichtungen als ICs und anderen Vorrichtungen. Der dargestellte Automatikhandler enthält einen ersten beweglichen Arm 12, der ein erstes Paar Schienen 11, die sich in X- Richtung (in Fig. 4 gesehen, von rechts nach links) erstrecken, überspannt und beweglich an ihnen montiert ist, und einen ersten Schlitten 13, der an dem beweglichen Arm 12 längs diesem in Y-Richtung, das heißt in Längsrichtung des Arms, beweglich montiert ist. Innerhalb des Bewegungsbereichs des Schlittens 13 befinden sich im vorderen Teil des Handlers ein erster Sortier-Teilabschnitt 24, ein Entladungs-Teilabschnitt 23, ein Beladungs-Teilabschnitt 14 und ein Leerschalen-Teilabschnitt 26, die, in Fig. 4 gesehen, nacheinander von der linken Seite aus angeordnet sind, während ein zweiter Sortier-Teilabschnitt 25 und eine Heizplatte 15 zum Erhitzen von DUTs auf eine vorbestimmte Temperatur, in Fig. 4 gesehen, nacheinander von der linken Seite aus im hinteren Teil des Handlers angeordnet sind. Es ist zu beachten, daß, falls es erwünscht ist, DUTs auf eine vorbestimmte Temperatur zu kühlen, Kühlplattenmittel vorgesehen werden. Einige Automatikhandler setzen eine Konstanttemperaturkammer oder -rinne ein, um DUTs auf einer eingestellten vorbestimmten Temperatur zu halten.

Obwohl nicht dargestellt, sind jeweils mit einer Mehrzahl von feldartig angeordneten DUTs beladene Schalen in dem Beladungs-Teilabschnitt 14 aufeinander gestapelt. Der bewegliche Arm 12 und der Schütten 13 nehmen eine oder mehrere DUTs (gewöhnlich durch Ansaugen) aus der obersten Schale des Stapels auf und übertragen ihn oder sie auf die Heizplatte 15, um ihn oder sie auf die Testtemperatur zu erhitzen. Der oder die erhitzen DUTs werden dann von dem beweglichen Arm 12 und dem Schütten 13 von der Heizplatte 15 auf einen ersten Übergabetisch (Zwischenplattform) 16 übertragen.

Ein zweites Paar Schienen 17, die sich in X-Richtung erstrecken, ist, in Fig. 4 gesehen, an der rechten Seite des ersten Schienenpaares 11 angeordnet, und ein zweiter beweglicher Arm 18 überspannt das zweite Paar Schienen 17 und ist längs diesen beweglich montiert. Ein zweiter Schlitten 19 ist an dem beweglichen Arm 18, längs diesem in Y-Richtung, das heißt in Längsrichtung des Arms, beweglich montiert. Der erste Übergabetisch 16 ist, wie durch einen Doppelpfeil dargestellt, zwischen einer ersten Position, die in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien gezeichnet ist, und innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Schlittens 13 liegt, und einer zweiten Position, die in Fig. 4 gestrichelt gezeichnet ist und innerhalb des Bewegungsbereichs des zweiten Schlittens 19 liegt, beweglich. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Übergabetisch 16, nachdem er erhitzte DUTs aufgenommen hat, zu der gestrichelt gezeichneten Position bewegt wird und, nachdem die DUTs von dem zweiten Schlitten 19 aufgenommen wurden, zu der ausgezogen gezeichneten Position zurückbewegt wird. Ein zweiter Übergabetisch (Zwischenplattform) 22, der sich vor dem ersten Übergabetisch 16 befindet, ist gleichermaßen zwischen einer in Fig. 4 ausgezogen gezeichneten Position, die innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Schlittens 13 liegt, und einer in Fig. 4 gestrichelt gezeichneten zweiten Position, die innerhalb des Bewegungsbereichs des zweiten Schlittens 19 liegt, beweglich.

Der zweite Schlitten 19 ist dazu ausgebildet, DUTs (gewöhnlich durch Ansaugen) aus dem ersten Übergabetisch 16 zu entnehmen, wenn er durch Bewegung des zweiten beweglichen Arms 18 sowie durch Bewegung des Schlittens längs des Arms zu dem Tisch bewegt wird, und die DUTs zu einem Test-Teilabschnitt zu fördern, wo die DUTs in Kontakt mit den Kontakten des Testkopfs 21 des Vorrichtungstesters gebracht werden und mit Testsignalen eines vorbestimmten Musters beliefert werden, so daß die DUTs hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften gemessen werden. Diese Messung findet in dem Vorrichtungstester statt, der dazu ausgelegt ist, Ausgangssignale von den DUTs über die Kontakte zu empfangen. Nach Abschluß des Tests werden die DUTs durch die Bewegung des beweglichen Arms 12 und des Schlittens 13 von dem Test-Teilabschnitt auf den zweiten Übergabetisch 22 übertragen, welcher sich in der gestrichelt gezeichneten Position befindet. Nach Empfang der DUTs wird der zweite Übergabetisch 22 zu der ausgezogen gezeichneten Position bewegt, wo die DUTs durch die Bewegungen des beweglichen Arms 12 und des Schlittens 13 von dem zweiten Übergabetisch 22 auf den Entladungs-Teilabschnitt 23 übertragen werden. Dabei werden nicht konforme oder schlechte Artikel sofort zu dem ersten und dem zweiten Sortier-Teilabschnitt 24 und 25 ausgeliefert, während nur konforme oder gute Artikel in dem Entladungs-Teilabschnitt 23 zurückgelassen werden. Wenn er von DUTs befreit ist, kehrt der zweite Übergabetisch 22 zu der gestrichelt gezeichneten Position zurück. In dem Beladungs-Teilabschnitt geleerte Schalen werden zu dem Leerschalen-Teilabschnitt 26 bewegt.

Wie oben beschrieben, handhabte der bekannte Automatikhandler DUTs von der Schale in dem Beladungs-Teilabschnitt, erhitzte oder kühlte sie nach Bedarf, brachte sie in Kontakt mit den Kontakten des Testkopfs des Vorrichtungstesters, damit sie hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften unter verschiedenen Bedingungen gemessen wurden, und sortierte die DUTs dann auf der Basis der Testergebnisse beispielsweise in (1) konforme Artikel, (2) nicht konforme Artikel und (3) Artikel, für die ein nochmaliges Testen erforderlich war. Es ist hier darauf hinzuweisen, daß Tests von ICs einschließlich LSIs (Large Scale Integrated Circuits), die typische Vertreter von Halbleitervorrichtungen sind, das Testen im Waferzustand sowie das Testen fertiggestellter, in Gehäuse verpackter ICs einschließt. Der herkömmliche IC-Test beinhaltete lediglich das Testen von deren elektrischen Eigenschaften, und selbst der Test fertiggestellter, in Gehäuse verpackter ICs erforderte zusätzlich zur Prüfung der elektrischen Eigenschaften lediglich eine visuelle Prüfung hinsichtlich ihrer äußeren Erscheinungsbilder. Dies beruht darauf, daß herkömmliche Gehäuse relativ groß waren, so daß sie leicht mit bloßem Auge untersucht werden konnten, und weit sehr genaue Toleranzen nicht erforderlich waren.

In den letzten Jahren ist jedoch die Miniaturisierung verschiedener Gerätschaften und die hohe Dichte, mit der Teile montiert werden, vorangeschritten, und ebenso wurden ICs mit einer Zunahme der Anzahl von oberflächenmontierten Gehäusen miniaturisiert. Nimmt man insbesondere das QFP (Quad Flat Package) als Beispiel, so betragen dessen Abmessungen nicht mehr als 10 mm × 10 mm bis 30 mm × 30 mm in Länge und Breite bei einer Dicke von nur 2 mm bis 10 mm. Ein solches Gehäuse ist an seinen vier Seiten mit Leiterstiften versehen, immerhin 8 bis 76 Leiterstifte an jeder Seite. Darüberhinaus ist das Rastermaß der Leiter extrem eng, von 0,3 mm bis 0,8 mm reichend, und überdies müssen die Bodenflächen der Leitungen flach sein, da sie direkt auf die Oberfläche einer Leiterplatte gelötet werden sollen.

Aus diesem Grund ist beim Testen der ICs des QFP-Typs und des SOP-(Small Outline Package)- Typs die Untersuchung ihrer äußeren Erscheinungsbilder ein wichtiger Faktor gewesen, so daß eine strikte visuelle Prüfung erforderlich gewesen ist und ein spezielles Außenerscheinungs- Prüfgerät zur Untersuchung der äußeren Erscheinungsbilder von ICs entwickelt wurde. Solch eine strikte visuelle Prüfung nahm jedoch eine beträchtliche Zeit in Anspruch, die unerwünschter Weise in einem schlechten Durchsatz und einer wesentlichen Erhöhung der Kosten für das Testen resultierte. Darüberhinaus konnten selbst hinreichend erfahrene Techniker nicht konforme Artikel fälschlicherweise für konforme Artikel halten oder etwas übersehen, wie etwa das Gegenteil beurteilen, und zwar aufgrund der visuellen Prüfung mit dem bloßen Auge. Außerdem wurde der Prozeß der Untersuchung der äußeren Erscheinung bislang als ein separater Schritt an jenen der elektrisch getesteten Vorrichtungen ausgeführt, die als "konforme Artikel" einsortiert wurden, was zu einer erhöhten Anzahl von Testschritten und der erforderlichen Zeit führte. Auch blieb die Testgenauigkeit des Außenerscheinungs-Prüfgeräts ungenügend. Ferner erforderte dieser extra Schritt der Untersuchung der äußeren Erscheinung zusätzliche Operationen des Transports der konformen ICs, die in einer Schale gelagert sind, zu einem Außenerscheinungs- Prüfgerät sowie des Zurückverfrachtens der ICs in die Schale nach der Untersuchung mit dem damit verbundenen Problem, daß während des Handlings die Leiter der ICs einer möglichen Verformung ausgesetzt waren.

Die DE 40 19 226 A1 offenbart ein Testgerät für gedruckte Leiterplatten, von denen mehrere Bilder, jeweils mit einer anderen Beleuchtung aufgenommen werden. Die resultierenden Bilder unterscheiden sich bezüglich ihrer Schatten, deren Größe, Position und Form einen Schluß auf die Größe und Position der auf der jeweiligen Leiterplatte montierten Bauelemente zuläßt. Zur Realisierung der unterschiedlichen Beleuchtungen offenbart die Druckschrift eine Lichtquelle, die Licht an mehrere Lichtleiter liefert. Jeder Lichtleiter enthält ein Lichtventil, das unter Steuerung durch eine Steuerungseinrichtung selektiv ein- oder ausgeschaltet werden kann. Die Aufnahmen erfolgen gemäß Fig. 2 des Dokuments mit einer TV-Kamera, an die eine Bewertungseinrichtung zur Verarbeitung der aufgenommenen Bilder und zum Vergleich mit Referenzwerten angeschlossen ist.

Aus der Druckschrift EP 0 491 663 A1 ist die Umwandlung analoger Bildsignale in digitale Pixeldaten bekannt.

Die US 5,105,149 offenbart ein Prüfgerät für elektronische Bauelemente, bei dem mit Hilfe einer Kamera eine Prüfung der äußeren Erscheinung durchgeführt wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe eine Vorrichtung und ein Verfahren der angegebenen Art zu schaffen, mit denen die elektrischen Eigenschaften von DUTs automatisch getestet und ihre äußeren Erscheinungsbilder mit hoher Geschwindigkeit und genau in einem Durchlauf geprüft werden können, wobei diese letztere Prüfung nur bei solchen DUTs erfolgt, bei denen dies nötig ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Besonders geeignet für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung ist ein automatisches Vorrichtungs-Außenerscheinungs-Prüfgerät mit einem im wesentlichen rechtwinkligen Rahmen, einer in der Mitte des Rahmes montierten Kamera zum Fotografieren eines DUTs und einem Beleuchtungsgerät, welches eine Mehrzahl helligkeitssteuerbarer lichtemittierender Elemente aufweist, die um die Kamera herum angeordnet und an dem Rahmen montiert sind. Die Helligkeit jedes der lichtemittierende Elemente des Beleuchtungsgeräts kann gesteuert werden, um eine Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung zu beseitigen und genauer als andere Teile zu untersuchende Teile des DUTs beleuchten, um so einen unterscheidbaren Kontrast von Licht und Schatten zu schaffen, so daß das Streckenauflösungsvermögen für den DUT auf weniger als 0,1 mm/Pixel erhöht werden kann. Mit der Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der ein solches kompaktes und hohe Präzision aufweisendes automatisches Vorrichtungs-Außenerscheinungs- Prüfgerät in einem Automatikhandler eingesetzt ist, ist es möglich die Prüfung der äußeren Erscheinungsbilder von DUTs automatisch und genau auszuführen ebenso wie das Testen von deren elektrischen Eigenschaften, und zwar in einem Durchlauf innerhalb desselben einzigen Automatikhandlers. Demgemäß kann die für die Prüfung der äußeren Erscheinungsbilder erforderliche Zeit deutlich verringert werden, wodurch auch die Prüfung der äußeren Erscheinungsbilder in im wesentlichen derselben Zeit ausgeführt werden kann wie der, die zum Testen ihrer elektrischen Eigenschaften allein erforderlich ist. Anders ausgedrückt, die zur Ausführung der Außenerscheinungs-Prüfung erforderliche Zeit kann praktisch auf Null reduziert werden, was zu einer Erhöhung des Durchsatzes und einer Verringerung der Testkosten führt. Da ferner die Prüfung der Inspektion äußerer Erscheinungsbilder der Vorrichtungen in einem Durchlauf mittels des einzigen Prüfprozesses ausgeführt werden kann, ist eine vollständig automatisierte Prüfung möglich, was zu einer wesentlichen Erhöhung des Wirkungsgrads beim Testen von ICs führt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Automatikhandlers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform eines Vorrichtungs-Meßverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des Automatikhandlers von Fig. 1 darstellt,

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Automatikhandlers von Fig. 1,

Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf ein Beispiel eines herkömmlichen Automatikhandlers.

BESTE ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Während, wie oben angegeben, die vorliegende Erfindung auf einen Automatikhandler zum Transport und Handhaben nicht nur von Halbleitervorrichtungen, sondern allen Arten von Vorrichtungen einschließlich Filtern, Schwingern etc. einsetzbar ist, wird die Erfindung hier unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform angewendet auf einen Automatikhandler zum Transport und zum Handhaben von ICs beschrieben, die typische Vertreter von Halbleitervorrichtungen sind.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Automatikhandlers gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Aussehen des Automatikhandlers zeigt. Wie aus einem Vergleich der Fig. 1 und 4 ersichtlich, weist der Automatikhandler 9 dieser Ausführungsform eine Konstruktion auf, die generell der des in Fig. 4 gezeigten herkömmlichen Automatikhandlers gleicht, abgesehen davon, daß ein Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27 an der Stelle liegt, wo der Leerschalen- Teilabschnitt 26 des herkömmlichen Automatikhandlers angeordnet ist, während der Leerschalen-Teilabschnitt bei dieser Erfindung an einer in Fig. 1 nicht sichtbaren Stelle angeordnet ist. Dementsprechend sind Komponenten in Fig. 1, die solchen in Fig. 4 entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen versehen und werden nicht noch einmal beschrieben, so weit dies nicht erforderlich ist.

Wie in der perspektivischen Ansicht von Fig. 3 gezeigt, enthält der Automatikhandler 9 dieser Ausführungsform einen Steuer/Stromversorgungs-Teilabschnitt 34, der im unteren Teil angeordnet ist, um die Systemsteuerung des Automatikhandlers auszuführen, das Senden und Empfangen von Signalen zwischen dem Handler und dem Vorrichtungstester zu steuern (der bei der dargestellten Ausführungsform ein IC-Tester zur Lieferung von Testsignalen eines vorbestimmten Musters an zu testende ICs zur Messung von deren elektrischen Eigenschaften ist) und zur Versorgung der verschiedenen Teilabschnitte des Handlers mit elektrischer Leistung, und einen im vorderen Teil über dem Steuer/Leistungs-Teilabschnitt 34 gelegenen Beladungs/Entladungs-Teilabschnitt 31. Hinter dem Beladungs/Entladungs-Teilabschnitt 31 befindet sich ein Heiz-Teilabschnitt 32 und angrenzend an den Beladungs/Entladungs-Teilabschnitt 31 und den Heiz-Teilabschnitt 32, an der rechten Seite in Fig. 3 gesehen, befindet sich ein Test- Teilabschnitt 33. Ein Fernseh-(TV)-Monitor 35 zur Überwachung des Zustands eines ICs, der gerade hinsichtlich seiner äußeren Erscheinung inspiziert wird, ist an der linken oberen Seite des Beladungs/Entladungs-Teilabschnitts 31 montiert. Es sei angemerkt, daß die schattierten Teile der Oberseiten des Heiz-Teilabschnitts 32 und des Test-Teilabschnitts 33 Belüftungen sind. Der schattierte Teil der rechtsseitigen Vorderfläche des Steuer/Leistungs-Teilabschnitts 34 ist ein Lautsprecher.

36 ist ein Handgriff, mit dem man den oberen Deckel des Automatikhandlers 9 anheben kann, woraufhin eine Ebene freigelegt wird, die den ersten Sortier-Teilabschnitt 24, den zweiten Sortier-Teilabschnitt 25, den Entladungs-Teilabschnitt 23, den Beladungs-Teilabschnitt 14, den Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27, die Heizplatte 15 des Heiz-Teilabschnitts 32 und den ersten und den zweiten Übergabetisch (Zwischenplattformen) 16, 22 enthält, die alle innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Schlittens 13 in Fig. 1 angeordnet sind. Der Raum unterhalb des Beladungs-Teilabschnitts 14 ist so ausgestaltet, daß er eine Mehrzahl von zum Beispiel mehr als 20 mit ICs beladenen Schalen aufnimmt. Abhängig von der Größe der ICs sind mehr als 50 ICs in einer Schale enthalten, und der Beladungs-Teilabschnitt 14 ist in der Lage 20 bis 50 solcher Schalen aufzunehmen. Beim Testen von ICs einer Serie (Partie) sind etwa einer bis dreitausend ICs in dem Beladungs-Teilabschnitt 14 untergebracht, bereit für den Test. Die in der obersten Schale in dem Beladungs-Teilabschnitt 14 angeordneten ICs werden zuerst gehandhabt und in einer horizontalen Ebene umherbewegt. Dies ist auch der Fall für andere Vorrichtungen als ICs.

Der Heiz-Teilabschnitt 32 wird benutzt, wenn ICs bei einer erhöhten Temperatur getestet werden sollen. Wenn ICs bei einer abgesenkten Temperatur getestet werden sollen, wird der Heiz-Teilabschnitt 32 durch einen Kühl-Teilabschnitt ersetzt. Anstelle des Heiz-Teilabschnitts 32 kann eine Konstanttemperaturkammer eingesetzt werden, um darin eine vorbestimmte Temperatur aufrechtzuerhalten.

In dem Raum unterhalb des Test-Teilabschnitts 33 ist ein Testkopf (nicht gezeigt) des IC- Testers angeordnet, so daß die ICs so gehandhabt werden können, daß ihre Leitungen in elektrischen Kontakt mit den Kontakten des Testkopfs gebracht werden können, damit sie hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften gemessen werden. Wenn der elektrische Test abgeschlossen ist, werden bei einem Beispiel nur jene der getesteten ICs, die sich als konforme Artikel erwiesen haben (Artikel guter Qualität) zu dem Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27 gefördert, um der Außenerscheinungsprüfung unterzogen zu werden, während nicht konforme ICs (ICs schlechter Qualität) zu den entsprechenden Schalen für nicht konforme Artikel ausgeliefert werden. Es ist verständlich, daß natürlich alle getesteten ICs der Außenerscheinungsprüfung unterzogen werden können. Nach Abschluß des elektrischen Testens und der Prüfung der äußeren Erscheinung werden die ICs zu dem Entladungs-Teilabschnitt 23 transportiert, wo sie sortiert werden.

Der Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27 enthält ein automatisches Vorrichtungs-Außenerscheinungs-Prüfgerät, welches eine CCD-(Charge Coupled Device)-Kamera 28, die mittig in einer durch einen Grundrahmen ausgebildeten Öffnung montiert ist, und einen allgemein rechtwinkligen Beleuchtungskörper 29, der an dem verbleibenden Teil des Grundrahmens außerhalb der Öffnung montiert ist, und einen Außenerscheinungs-Prüfständer 30, um einen IC am Ort zu fixieren. Der Beleuchtungskörper 29 umfaßt ein Feld aus einer Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen, deren Helligkeitssteuerung (einschließlich der Ein-Aus-Steuerung) möglich ist. Während bei der dargestellten Ausführungsform zwei Sätze solcher automatischen Vorrichtungs-Außenerscheinungs-Prüfgeräte installiert sind, damit zwei ICs gleichzeitig geprüft werden können, können bedarfsweise vier Sätze installiert werden, um gleichzeitig vier ICs zu prüfen. Obwohl nicht dargestellt, ist verständlich, daß der untere Steuer/Leistungs-Teilabschnitt 34 eine Bildverarbeitungseinheit und eine Funktionsverarbeitungseinheit enthält.

Dieses automatische Vorrichtungs-Außenerscheinungs-Prüfgerät ist in der Lage jene Teile eines ICs 10, die hinsichtlich ihrer äußeren Erscheinung untersucht werden sollen (die vertikal verlaufenden Abschnitte und die Stirnflächen der äußeren horizontal verlaufenden Abschnitte der IC Leitungen zum Beispiel) geeignet zu beleuchten, indem die Helligkeit der lichtemittierenden Elemente eingestellt wird, um dadurch einen unterscheidbaren Kontrast von Licht und Schatten zu schaffen. Die CCD-Kamera 28 wird das Bild in Pixeldaten umsetzen, die sich aus 484 × 624 Punkten zusammensetzen, und sie an die Bildverarbeitungseinheit liefern. Die Bildverarbeitungseinheit und die Funktionsverarbeitungseinheit werden die Pixeldaten vor Ausführung der Messung transformieren, um dadurch die Messung der Pixeldaten zu vereinfachen. Genauer gesagt wird vor Ausführung der Messung das Streckenauflösungsvermögen für den IC 10 auf weniger als 0,1 mm/Pixel verbessert. Das heißt, das Bild wird mit einer Dichte von mehr als 100 Pixeln pro Strecke von 10 mm aufgenommen, um das Auflösungsvermögen zu erhöhen. Für den IC des QFP-Typs schließen die Meßmerkmale beispielsweise die Anzahl von Leiterstiften, die Breite der Leiterstifte, das Rastermaß der Leiterstifte, die Flachheit (vertikale Dicke der Stirnflächen) der äußeren Enden der Leiterstifte und ähnliches ein.

Im Fall des ICs des QFP-Typs, der von seinen vier Seiten abstehende Leiterstifte aufweist, kann der Außenerscheinungs-Prüfständer 30 einen Drehtisch umfassen, der jedesmal, wenn die äußere Erscheinung der Leiterstifte einer Seite geprüft ist, um 90° gedreht oder weitergeschaltet werden kann, bis die Messung der äußeren Erscheinungsbilder aller vier Seiten abgeschlossen ist. Wenn das Stattfinden der Messung Zeit in Anspruch nimmt, können die Meßmerkmale zur Messung in zwei oder drei Gruppen unterteilt werden. Bei dem vorgenannten Beispiel können die Anzahl von Leiterstiften, die Breite der Leiterstifte und das Rastermaß der Leiterstifte eine Gruppe darstellen, die von einer zusätzlichen Überkopfkamera fotografiert werden kann. Gleichzeitig mit der Messung durch die Überkopfkamera und im selben Arbeitstakt kann die horizontal ausgerichtete Kamera nur die Flachheit (vertikale Dicke) der äußeren Enden der Leiterstifte an einer Seite jedesmal messen, wenn der Außenerscheinungs-Prüfständer 30 um 90° gedreht ist, bis die Messung aller vier Seiten abgeschlossen ist.

Das Projizieren von Licht sowohl von oben als auch von der Seite kann jedoch oft zu einer unzufriedenstellenden Beleuchtung führen. In dem Fall kann der Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27 vorzugsweise an einigen beabstandeten Stellen angeordnet werden. Im Fall von Fig. 1 beispielsweise kann die oben genannte erste Merkmalsgruppe durch Beleuchten und Fotografieren des ICs von oben an dem ersten Übergabetisch 16 erfolgen, gefolgt von der Messung der Flachheit der äußeren Enden der Leiterstifte an dem Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27. Das Hauptziel ist es, den Durchsatz der Außenerscheinungsprüfung soweit wie möglich zu erhöhen, um auch die Außenerscheinungsprüfung gleichzeitig mit dem elektrischen Testen im wesentlichen in derselben Zeitspanne auszuführen, wie sie für das Testen der elektrischen Eigenschaften allein erforderlich ist.

Wenn die Außenerscheinungsprüfung beendet ist, werden die getesteten ICs auf der Basis der zusammengeführten Daten der elektrischen Testergebnisse und der Außenerscheinungsprüfergebnisse sortiert, wonach die sortierten ICs von dem ersten Schlitten 13 und dem beweglichen Arm 12 zu zugehörigen Schalen gefördert werden. Beispielweise werden konforme Artikel, nicht konforme Artikel und Artikel, die noch einmal getestet werden müssen, zu dem Entladungs-Teilabschnitt 23, dem ersten Sortier-Teilabschnitt 24 bzw. dem zweiten Sortier-Teilabschnitt 25 gefördert. Die oben beschriebenen Testschritte werden wiederholt, bis alle ICs 10 aller Schalen, die in dem Beladungs-Teilabschnitt 14 eingelagert sind, getestet und gemessen wurden.

Es wird nun das Vorrichtungs-Meßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, das den Automatikhandler verwendet, der gemäß obiger Erläuterung aufgebaut ist, und zwar gleichermaßen eingesetzt bei ICs als typischen Vertretern von Halbleitervorrichtungen und mit Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 2.

Zuerst werden mehrere zehn Schalen, jeweils mit einer Anzahl von ICs 10 beladen, in dem Beladungs-Teilabschnitt 14 des Beladungs/Entladungs-Teilabschnitts 31 aufeinander gestapelt. Nachdem der Automatikhandler 9 bereit gemacht wurde und den Betrieb beginnt (Schritt 50) werden zu testende ICs 10 von dem Beladungs-Teilabschnitt 14 mittels des ersten Schlittens 13 und des beweglichen Arms 12 auf den ersten Übergabetisch 16 gefördert (der sich an der ausgezogen gezeichneten Position befindet (Schritt 51). Es ist hier anzumerken, daß, wenn die ICs unter Bedingungen einer vorbestimmten erhöhten Temperatur getestet werden sollen, sie zu der Heizplatte 15 des Heiz-Teilabschnitts 32 transportiert werden, um auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt zu werden, bevor sie auf den ersten Übergabetisch 16 gefördert werden. Wenn ICs 10 transportiert werden, werden (nicht gezeigte) Saugkissen, die an dem ersten Schlitten 13 montiert sind, in Anlage an die Oberseiten der ICs gebracht und nehmen sie durch mittels einer Vakuumpumpe erzeugtes Vakuum in herkömmlicher Weise auf.

Der erste Übergabetisch 16 wird dann, in Fig. 1 gesehen, nach rechts bewegt (Schritt 52), und die ICs werden von dem zweiten Schlitten 19 zu dem Test-Teilabschnitt 33 gefördert, wo sie in elektrischen Kontakt mit den Kontakten des Testkopfs 21 gebracht werden (Schritt 53), wonach sie dem elektrischen Test unterzogen werden (Schritt 54).

Nach dem elektrischen Test werden die getesteten ICs 10 von dem zweiten Schlitten 19 von dem Test-Teilabschnitt 33 auf den zweiten Übergabetisch 22 gefördert (der sich in der gestrichelt gezeichneten Position befindet) (Schritt 55), welcher dann, in Fig. 1 gesehen, nach links verschoben wird (Schritt 56). Die getesteten ICs 10 werden dann von dem ersten Schlitten 13 zu dem Entladungs-Teilabschnitt 23 gefördert, wo sie auf der Basis der Daten der elektrischen Testergebnisse nach Kategorien sortiert werden. Im Schritt S7 wird bestimmt, ob die elektrisch getesteten ICs unter eine oder mehrere bestimmte Kategorien fallen, für die die Außenerscheinungsprüfung erforderlich ist. Jene ICs, etwa nicht konforme Artikel, die nicht unter die eine oder mehreren bestimmten Kategorien fallen, werden von dem ersten Schlitten 13 direkt entweder zu dem ersten Sortier-Teilabschnitt 24 oder dem zweiten Sortier-Teilabschnitt 25 transportiert und in die entsprechenden Schalen eingelagert (Schritt 60).

Jene ICs andererseits, etwa konforme Artikel, die unter die eine oder mehreren als die Außenerscheinungsprüfung erfordernd bestimmten Kategorien fallen, werden von dem ersten Schlitten 13 im Schritt 58 zu dem Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27 transportiert, wo sie der Außenerscheinungsprüfung unterzogen werden (Schritt 59). Bei dieser Ausführungsform ist der Außenerscheinungs-Prüfteilabschnitt 27 in dem Entladungs-Teilabschnitt 31 angeordnet, obwohl er gewünschten Falls in dem Test-Teilabschnitt 33 installiert werden könnte. Wenn die Außenerscheinungsprüfung abgeschlossen ist, werden die getesteten ICs auf der Basis der zusammengeführten Daten der elektrischen Testergebnisse und der Außenerscheinungsprüfergebnisse sortiert, wonach die sortierten ICs von dem ersten Schlitten 13 zu den zugehörigen Schalen gefördert werden (Schritt 60). Beispielsweise werden konforme Artikel, nicht konforme Artikel und erneut zu testende Artikel zu dem Entladungs-Teilabschnitt 23, dem ersten Sortier- Teilabschnitt 24 bzw. dem zweiten Sortier-Teilabschnitt 25 gefördert, um drin eingelagert zu werden. Die oben beschriebenen Testschritte werden wiederholt, bis alle ICs 10 aller Schälen, die in dem Beladungs-Teilabschnitt 14 eingelagert sind, getestet und gemessen wurden (Schrift 61). Wenn entschieden wird, daß die Messungen aller ICs ausgeführt wurden (JA im Schritt 61) wird der Test beendet (Schritt 61).

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ICs als Beispiels beschrieben wurde, ist leicht ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung auf andere Halbleitervorrichtungen als ICs und Vorrichtungen wie Filter, Schwinger (Vibratoren) und ähnliches anwendbar ist.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß es gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der in dem Automatikhandler ein kompaktes und sehr genaues automatisches Vorrichtungs- Außenerscheinungs-Prüfgerät enthalten ist, möglich ist, automatisch und genau die Prüfung der äußeren Erscheinungsbilder von DUTs, die Feinheit und Genauigkeit erfordern, zusätzlich zum Testen der elektrischen Eigenschaften in einem Durchlauf innerhalb desselben einzigen Automatikhandlers auszuführen. Demzufolge kann die von der Außenerscheinungsprüfung für die DUTs in Anspruch genommene Zeit in dem Ausmaß merklich verringert werden, daß auch die Prüfung der äußeren Erscheinungsbilder von DUTs im wesentlichen in derselben Zeitspanne ausgeführt werden kann wie sie für das Testen der elektrischen Eigenschaften von DUTs alleine erforderlich ist. In anderen Worten, die zum Ausführen der Außenerscheinungsprüfung erforderliche Zeit kann praktisch auf Null reduziert werden, was zu einer Erhöhung des Durchsatzes und einer Verringerung der Testkosten führt.

Da die Prüfung der äußeren Erscheinungsbilder von DUTs in einem Durchlauf durch einen einzigen Testprozeß ausgeführt wird, wird darüberhinaus eine vollständig automatisierte Prüfung ermöglicht, die zu einer signifikanten Verbesserung des Wirkungsgrads beim Testen von DUTs führt. Ferner beseitigt die vorliegende Erfindung die Notwendigkeit zusätzlicher Schritte, die bislang für die Außenerscheinungsprüfung nach Abschluß des elektrischen Tests erforderlich waren, wie etwa Operationen des Transports "konformer" DUTs, die in einer Schale eingelagert sind, zu dem Vorrichtungs-Außenerscheinungs-Prüfgerät und Anordnen der DUTs zurück in der Schale nach der Prüfung, wodurch die Anzahl von erforderlichen Testschritten reduziert wird. Auch tritt nicht das Problem auf, daß die Leitungen "konformer" DUTs während der Außenerscheinungsprüfung einer Verformung unterliegen.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum automatischen Testen von Bauelementen (10) mit:

    einem Beladungs-Teilabschnitt (14) zur Bereitstellung der zu prüfenden Bauelemente (10),

    einem Test-Teilabschnitt (33) zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften der Bauelemente (10),

    einem Teilabschnitt (27) zum Testen der äußeren Erscheinung derjenigen Bauelemente (10), deren elektrischer Test als positiv gewertet wurde, wobei der Teilabschnitt (27) ein kompaktes Prüfgerät mit hoher Auflösung und helligkeitssteuerbaren Beleuchtungsmitteln (29) umfasst,

    einem Entladungs-Teilabschnitt (23) zum Lagern der Bauelemente (10) mit positiv getesteter Außenerscheinung, und

    Sortier-Teilabschnitten (24, 25) zum Lagern von Bauelementen (10), deren elektrischer Test oder Außenerscheinungstest negativ bewertet wurde, nach vorbestimmten Kategorien.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das im Teilabschnitt (27) verwendete Prüfgerät

    Beleuchtungsmittel (29) mit einer Mehrzahl helligkeitssteuerbarer lichtemittierender Elemente,

    eine Kamera (28) zum Umsetzen der äußeren Erscheinung der Bauelemente (10) in Pixeldaten, und

    einen Prüfständer (30) zum Fixieren der Bauelemente (10) während des Tests umfasst.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der Teilabschnitt (27) zum Testen der äußeren Erscheinung der Bauelemente (10) mehrere Prüfgeräte enthält, und jedes dieser Geräte eine Gruppe von Merkmalen des äußeren Erscheinungsbildes misst.
  4. 4. Verfahren zum automatischen Testen von Bauelementen (10) bei dem:

    eine mit mehreren Bauelementen (10) beladene Schale von einem Beladungs-Teilabschnitt (14) zu einem Test-Teilabschnitt (33) transportiert wird,

    im Test-Teilabschnitt (33) eine Prüfung der elektrischen Eigenschaften der Bauelemente (10) durchgeführt wird,

    nur die im Test-Teilabschnitt (33) positiv getesteten Bauelemente (10) zu einem Teilabschnitt (27) weitergeleitet werden,

    die Bauelemente (10) im Teilabschnitt (27) von Beleuchtungsmitteln (29) mit einer Mehrzahl helligkeitssteuerbarer lichtemittierender Elemente beleuchtet werden,

    im Teilabschnitt (27) die äußere Erscheinung der Bauelemente (10) mit einer Kamera (28) aufgenommen, die Bilder in Pixeldaten umgesetzt und diese ausgewertet werden,

    die Bauelemente (10) mit positiv getesteter Außenerscheinung zu einem Entladungs- Teilabschnitt (23) gefördert werden, und

    die Bauelemente (10) deren elektrischer Test oder Außenerscheinungstest negativ bewertet wurde entsprechend vorbestimmter Kategorien sortiert und gelagert werden.






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