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JP4941988B2 - 高低温化ユニット及び高低温化テストハンドラ - Google Patents

高低温化ユニット及び高低温化テストハンドラ Download PDF

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  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Description

本発明は、電子部品や半導体装置等のデバイスに対して各種の工程処理を施すテストハンドラの改良に係り、特に、一度に大量のデバイスの高低温化を可能とするデバイスの高低温化ユニット及び高低温化テストハンドラに関する。
従来、デバイスの用途はオーディオ、テレビ、パソコン等、屋内で使用する機器が主体であったが、近年、自動車のIT化に伴い自動車用として多種多用な用途で用いられるようになっている。そのため、自動車の使用する環境、極端な例では、砂漠地帯や北極圏等、主に高温下や低温下での使用に対応する性能が求められている。
デバイスの構造は、シリコン基板上にアルミ配線等により構成されているペレット、それを搭載している基板(銅やガラエポ等)、それらを接続する配線(金、アルミ、半田等)、そして全体を保護する樹脂で構成されている。
上述のようにデバイスはさまざまな物質で構成されているが、それぞれ熱膨張係数、熱抵抗が異なり、常温時の特性と例えば砂漠などの高温下、北極圏などの低温下での特性が異なり、最悪の場合、高低温環境下において動作しない場合がある。そのため、デバイスの特性検査を行うに際しては、このような高低温下での使用を想定して行う必要がある。
また、デバイスは、上記の通り、積層される部品の性質により、熱膨張係数が異なるため、常温において組み立てた時点からの温度変化により、部品に含まれる物質がそれぞれ膨張し、最悪の場合には部品全体にクラック(ひび)が発生し機能しなくなることが考えられる。熱抵抗も部品を構成する物質の性質により異なるため、常温時に得た電気的特性が高低温下では得られなくなる場合がある。
そこで、例えば低温下での使用を想定して、ICをチャンバ内において低温環境下においてICの品質検査を行うIC用低温ハンドラが提案されている(特許文献1参照)。この文献によれば、装置を大型化することなく、チャンバ内を正圧に保ち湿分を含んだ外気がチャンバ内に混入しないように構成し、チャンバ内を低温環境下に保ちつつ、かつチャンバ内に流入する空気全体の湿分による装置の冷却部等への着霜を防止したものである。
また、高温下での使用を想定し、リードフレームに装着されたデバイスのテスト位置に搬送するまでの間に、レール状のヒータを設け、このレール状のヒータ上にテスト待ちのデバイスを複数個並べることによって、ヒータの熱でデバイスを所望の温度に加熱することを可能とした技術が提案されている(特許文献2参照)。
また、搬送経路の途中に加熱手段を備えた搬送レールを複数列設け、この搬送レール上をリードフレームが移動して、レール上でデバイスを加熱してテストを行う装置も提案されている(特許文献3参照)。
特開平6−148268号公報 特開2004−219226号公報 特開2005−62090号公報
ところで、高低温下を想定してデバイスのテストを行う場合、そのテスト温度は、高温テストで120℃前後、低温テストの場合で−40℃程度である。
高温環境への昇温方法としては、デバイスを例えば常温から125℃まで昇温するような場合、急激な温度変化はデバイスに与えるダメージが大きい。また、デバイス表面が所定温度に達していても、デバイス内部が所定温度に達していない場合もある。したがって、少なくとも90秒程度の時間を費やしてデバイスをゆっくり加熱する必要がある。この点は、低温環境下におく場合にも同様である。
この点、特許文献1及び2におけるテスト装置では、デバイスを一列に整列し、順次加熱又は冷却して1個ずつテストする処理を行っているため、デバイスを高温又は低温化させるソーク時間が、テスト時間に対して長いため、全体としての処理時間も長くなってしまっており、処理時間を短くするためには大量のデバイスを一度に温める必要があった。
また、従来より用いられているDIP/SIP(ピン挿入タイプ)のようなデバイスであれば、特許文献2及び3のように搬送レール内に電気ヒータを入れて印加する方法が主であったが、近年のSMD(表面実装タイプ)のデバイスでは、製品搬送を搬送アーム等で行うため、測定部内を高温エアーブロー等で高温槽化して測定するほうが好ましい。
さらに、特許文献3のようにレールを複数並列に設けた場合には、レールの数を増やして同時に大量のデバイスの処理を行う場合には、装置構成上スペースが必要となる。
また、特許文献3に示されるレールに対してデバイスを挿入する場合、レールの軸又は挿入方向に対して、電極部分が左右方向言い換えれば挿入方向と垂直方向に向くように挿入するのが一般的である。一方で、回転搬送テーブルを備えたテストハンドラにおけるテスト、特にデバイスの電極に接触して、電圧、電流、抵抗又は周波数等を測定する電気特性検査(以下、単に「電気テスト」ともいう。)においては、省スペースの問題から、接触子であるコンタクトを搬送テーブルの半径方向に向けて配置する構成が好ましい。
このような状況下、レールにデバイスを挿入して加熱する方式を、搬送テーブルを備えたテストハンドラの一処理工程として採用した場合、レールから排出されるデバイスをそのままの向きでピックアップしたとすると、デバイスの電極の向きは、前記コンタクトの向きとは90°異なるものとなる。すなわち、この場合には、レールから排出されたデバイスの向きを反転させる処理が必要となる。
しかしながら、上記のように高温又は低温化におけるテストを前提とした場合、加熱処理と電気テストの間に他の処理を挟むことは、加熱又は冷却したデバイスの設定温度より冷めるか温まるかという事態につながり、精度の高いテストの実現を妨げるものである。そのため、レールから排出したデバイスを、設定温度に保ったまま電気テスト等の他の処理を行うことのできる技術の実現が望まれていた。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、高温テスト及び低温テストを実施するハンドラにおいて、一度に大量のデバイスの高温化又は低温化を可能とし、装置全体としての高速処理を実現した電子部品や半導体装置等のデバイスの高低温化ユニット及び高低温化テストハンドラを提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項1の発明は、電子部品や半導体装置等のデバイスを、各種工程処理を施す工程処理装置を備えた搬送装置から受け取り、当該デバイスを所定の加熱又は冷却手段により加熱又は冷却して、前記搬送装置へ順次受け渡す高低温化ユニットであって、前記搬送装置からデバイスを受け取る受取り位置と、受け取ったデバイスを搬送して複数収納する搬送路と、前記搬送装置へデバイスを受け渡す受渡し位置と、を備えた収納レールと、前記収納レールを複数所定間隔で円環状に配置し保持する支持部と、この円環状に配置された複数の収納レールを前記支持部を介して間欠的に回転させる駆動手段と、を備えたドラムと、前記ドラムの受渡し位置から、前記搬送装置へ受け渡されたデバイスを受取り、デバイスの向きを変える方向変更装置と、を備えたことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1の高低温装置を備えた高低温化テストハンドラに関するものであって、半導体装置又は電子部品等のデバイスを保持する保持部を円周等配位置に備えたターンテーブルと、前記ターンテーブルの円周等配位置にデバイスの外観検査、電気特性検査、テーピング梱包等の各種処理工程を行う工程処理部とを備え、前記ターンテーブルを間欠回転させて前記保持部を、各工程処理部を停止位置として搬送する高低温化テストハンドラであって、前記搬送装置に設けられた保持部からデバイスを受け取り、このデバイスを加熱又は冷却して前記保持機構へ順次受け渡す高温化又は低温化あるいはその両方の機能を備えた高低温化ユニットを、前記一工程処理部として備え、前記高低温化ユニットは、前記搬送装置からデバイスを受け取る位置と、受け取ったデバイスを搬送して複数収納する搬送路と、前記搬送装置へデバイスを受け渡す位置と、を備えた収納レールと、前記収納レールを複数所定間隔で円環状に配置し保持する支持部と、この円環状に配置された複数の収納レールを前記支持部を介して間欠的に回転させる駆動手段と、を備えたドラムと、前記ドラムの受渡し位置から、前記搬送装置へ受け渡されたデバイスを受取り、所定の中心から回転してデバイスの向きを変える方向変更装置と、を備えたことを特徴とする。
以上の態様によれば、テストハンドラに用いられる高低温化ユニットを、内部にデバイスを複数個収納可能な収納レールを複数円環状に設け、これを支持部を介して回転可能に構成したことにより、この収納レール全体に、数多くのデバイスを同時に収納することが可能である。したがって、同時に多数のデバイスを保持し、加熱又は冷却することができ、別途設けたテストハンドラへデバイスを一つずつ受け渡すことが可能である。これにより、テストハンドラへの受渡しタイミングを遅らせることなく、かつ、高低温化ユニットにおいてデバイスに対するソーク時間、すなわち、含浸状態に置く加熱又は冷却時間を十分に確保することが可能となる。
また、収納レールを円環状に配置したことにより、平面状に収納レールを並列に並べて構成する場合に比べ、省スペース化が可能である。また、回転させるという簡単な作用により、1周する間にデバイスのソーク時間を十分確保することが可能である。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記加熱手段は、前記ドラム又はドラム近傍にヒータを備えるか、又は前記ユニット全体を高温雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項6の発明において、前記デバイスを加熱する手段は、前記ドラム又はドラム近傍にヒータを備えるか、又は前記ユニット全体を高温雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記冷却手段は、前記ドラム又はドラム近傍に冷却素子を備えるか、又は前記ユニット全体を冷却雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項6又は7記載の発明において、前記デバイスを冷却する手段は、前記ドラム又はドラム近傍に冷却素子を備えるか、又は前記ユニット全体を冷却雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする。
以上のような態様では、高温化ユニットにおいては、ドラム内部又は近傍にヒータ等の加熱手段を備え、赤外線を放射し、この放射される赤外線が直接的に又は収納レールを介して間接的にデバイスに伝導し、近い位置からデバイスを加熱することができる。この場合、収納レールは、熱伝導率の高い材料によって構成されるのが好ましい。また、ユニット全体をチャンバで覆い、チャンバ内を高温雰囲気にして加熱手段とすることも可能である。一方、低温化ユニットにおいては、ヒータに代えて冷却手段としてペルチェ素子を用いたり、チャンバ内を冷却雰囲気にして冷却手段とすることで、デバイスを冷却することが可能となる。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記支持部材は、前記円環状に配置された収納レールを両端において内周面から保持する円盤からなり、前記円盤の中心に回転軸が設けられ、前記駆動手段は、前記回転軸を回転させるものであることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記支持部材は、プーリーとこのプーリーに掛けられるベルトとからなり、前記収納レールは、前記ベルトに所定間隔で配置され、前記駆動手段は、前記プーリーの回転軸を回転させるものであることを特徴とする。
以上のような態様によれば、収納レールを円環状に配置するに際し、目的や用途、装置の配置スペースに応じて様々な構成を採用することが可能となる。
請求項9の発明は、請求項6〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記方向変更装置は、前記ターンテーブルの隣り合う保持部の位置と一致する位置に、前記保持部からデバイスを受け取る受取位置と、受け渡す受渡位置をそれぞれ備え、さらに、前記受取位置と受渡位置とが前記方向変更装置の中心に対して成す角と、前記ターンテーブルの隣り合う保持部の前記ターンテーブル中心に対して成す角の和が、前記デバイスの向きを変える方向変更角度であることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項6〜9のいずれか1項に記載の発明において、前記高低温化ユニットでは、デバイスの電極を前記ターンテーブルの接線方向に平行に向けて前記収納レールに挿入するように構成され、前記ターンテーブルにおける、前記高低温化ユニットの下流側で隣合う位置に、デバイスの電気特性を検査する電気特性検査装置が設けられ、この電気特性検査装置では、前記電極を前記ターンテーブルの半径方向に水平に向けて検査するように構成され、前記方向変更装置は、前記高低温化ユニットから前記搬送装置へ受け渡されたデバイスを受取り、このデバイスの方向を90°変更して、前記搬送装置へ受渡すことを特徴とする。
また、請求項11の発明は、請求項6〜10のいずれか1項に記載の発明において、前記保持部は、前記ターンテーブルに対して10°置きに36箇所設けられ、前記受取位置と受渡位置とが前記方向変更装置の中心に対して成す角が80°であることを特徴とする。
以上のような態様では、搬送装置側から、収納レールにデバイスを受け取り収納し、再度、搬送装置へデバイスを受け渡すことにより、搬送装置の一処理工程処理装置として構成することができるので、従来のレールにデバイスを保持し、これを順次加熱し、受け渡すような構成に比較し、高温テストのために新たにテストハンドラ用意するような必要もなく、装置設置の省スペース化とともに、装置コストを安価に抑えることができるようになる。
また、方向変更装置において、受取位置と受渡位置とが前記方向変更装置の中心に対して成す角と、前記ターンテーブルの隣り合う保持部の前記ターンテーブル中心に対して成す角の和が、デバイスの向きを変える方向変更角度としたことにより、ターンテーブルの保持部の位置と、方向変更装置のデバイスの載置位置とを組み合わせるという、より簡易な構成で、デバイスの向きを所望の角度に変更することができる。
特に、本発明のようなターンテーブルを備えた搬送装置における電気特性検査では、隣り合う工程処理部の幅方向のスペースの問題から、デバイスの電極に接触してデバイスの電気特性を測定する接触子であるコンタクトを、ターンテーブルの接線方向ではなく、半径方向に平行に向けて配置することとしている。
一方で、高低温化ユニットの収納レールに対しては、デバイスの電極をターンテーブルの接線方向に平行に向けて挿入する必要がある。そこで、本発明では、高温又は低温雰囲気のチャンバ内に設けられた方向変更装置において、高低温化ユニットから出てきたデバイスの向きを、90°変更することによって、そのまま電気特性検査に移行することができる。また、従来であれば、チャンバの外に反転装置を設け、反転させており、チャンバ外での時間の経過により、デバイスが所定の温度より上下してしまっていたが、本発明によれば、そのようなことがなく、デバイスを所定の温度に保ったまま、精度の高い電気テストを行うことが可能となる。
以上のような本発明によれば、高温テスト及び低温テストを実施するハンドラにおいて、一度に大量のデバイスの高温化又は低温化を可能とし、装置全体としての高速処理を実現した電子部品や半導体装置等のデバイスの高低温化ユニット及び高低温化テストハンドラを提供することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、本実施形態とする)を、図1〜図4を参照して説明する。
(1)本実施形態の構成
本実施形態における高低温化テストハンドラは、高低温化ユニットを、テストハンドラにおける外観検査工程や電気特性検査工程あるいはテーピング工程等と同様の位置づけの一工程を構成する工程処理装置として、テストハンドラの円周等配位置に設けたものである。
[1.高低温化テストハンドラの全体構成]
本実施形態の高低温化テストハンドラの全体構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態の高低温化ユニットをその一工程処理装置として含む高低温化テストハンドラの平面図(a)と側面模式図(b)である。なお、本実施形態では、1つのテストハンドラの工程処理装置として、電子部品や半導体装置等のデバイスを高温化する高温化ユニット11と、デバイスを低温化、又は高温化されたデバイスを常温化する低温化ユニット12とを異なる位置に設けている。ただし、本実施形態は最適な実施態様を示すものであり、ここで示すほか、高温化ユニット11又は低温化ユニット12のいずれかのみを工程処理装置として設けることも可能である。
図1に示すように、本実施形態の高低温化ユニット1は、電子部品や半導体装置等のデバイスに対して各種工程処理を施すテストハンドラHの円周等配位置に設けられた工程処理装置の一部をなす高温化ユニット11と、低温化ユニット12とからなる。
より具体的には、図1の位置1において、パーツフィーダから整列搬送されるデバイスを、ターンテーブルTの下方に伸びるように、円周等配位置に複数(ここでは、10度間隔で36個)設けられた吸着保持機構のノズルNによってピックアップされる。このターンテーブルTは、図中時計回り方向に、10°ずつ間欠回転するものであり、位置2においてデバイスの電極の極性チェックを外観カメラ等によってなされる外観検査装置が設けられ、位置3において極性の修正を行う反転装置が設けられている。
なお、本実施形態では、ターンテーブルTへのデバイスの供給手段をパーツフィーダとしているが、これは部品供給手段の一例を示すに過ぎず、その他、例えばリードフレームでの供給、チューブ(スティック)供給、ウェーハ供給等、周知のあらゆる供給手段に代替可能である。
そして、位置4に本実施形態に係る高温化ユニット11が設けられ、ここにおいて、ノズルNに保持されたデバイスが、所定の温度に加熱される。加熱されたデバイスは、再びノズルNに保持され、位置5の高温テスト装置において、加熱されたデバイスの電気テスト処理がなされる。また、位置6には、後述する高温テスト装置におけるデバイスの向きの構成から、高温テスト装置から排出されたデバイスの向きを90°変更する反転装置が設けられている。
位置7には、本実施形態に係る低温化ユニット12が設けられ、ここにおいて、ノズルNに保持され搬送されたデバイスが、加熱された温度から常温にまで冷却される。そして、常温のデバイスが、位置8において、低温テスト装置によって電気テストがなされる。なお、この低温化ユニット12では、デバイスを常温より冷却し冷却された状態で位置8の電気テスト工程を施しても構わない。
以上のような電気テスト工程までを終えたデバイスは、そのままノズルNに保持された状態で、反転装置(位置9)、不良品を判別する外観検査装置(位置10)、不良品と良品とを複数分類しそのレベルに応じて分類してシュートする分類ソート装置(位置11,12)、良品を順次テープに梱包するテーピング装置(位置13,14)、テーピング梱包されなかったデバイスを廃棄する強制排出装置(位置15)を経るようになっている。なお、位置1〜15までにおける工程処理装置の配置は、本実施形態における例示であり、高低温化ユニット1及び高低温テスト装置以外の工程処理装置の配置は、デバイスの品種やユーザの目的に応じて、変更可能なものである。
[2.高低温化ユニットの構成]
次に、高低温化ユニット1の構成について、図2〜6を参照して説明する。図2は、図1の平面図で表した全体構成から、位置5及び6並びに位置7及び8における高低温化ユニット1についてのみ抽出した斜視図(a)及び平面図(b)である。
なお、高温化ユニット11と低温化ユニット12の構成は、後述するように、加熱手段を備えるか、冷却手段を備えるかの相違である。そこで、以下では、これらを区別なく、高低温化ユニット1として説明する。
[2−1.ドラムの構成]
図2に示すように、高低温化ユニット1は、モータM1によりベルトを介して回転力を付与され、回転軸Oを中心として回転するドラム2を備える。
このドラム2は、図2(a)及び図3にその断面図を示すように、筒状で内部にデバイスの搬送路とドラム2外周面方向に開口部とを備えた収納レール21を、複数円環状に配置してなる。ドラム2はまた、この収納レール21を円環状に維持する支持部材22を収納レール21の両端部に備える。この支持部材22は、円盤状に構成され、ドラム2両端部において収納レール21を内周面側から支持している。そして、この支持部材22がその中心部においてドラム2の中心軸に設けられた回転軸Oと連結している。
ここで、高低温化ユニット1の加熱又は冷却手段について説明する。高温化ユニット11においては、ドラム2内部又は近傍にヒータ等の加熱手段を備え、赤外線を放射し、この放射される赤外線が直接的に又は収納レールを介して間接的にデバイスに伝導し、近い位置からデバイスを加熱する。この場合、収納レール21は、熱伝導率の高い材料によって構成されるのが好ましい。また、ユニット全体をチャンバで覆い、チャンバ内を高温雰囲気にして加熱手段とすることも可能である。一方、低温化ユニット12においては、ヒータに代えて冷却手段としてペルチェ素子を用いたり、チャンバ内を冷却雰囲気にして冷却手段とするものである。なお、チャンバ内の雰囲気を高温化又は低温化する場合には、加熱又は冷却手段として、図2の一点鎖線にて示すように、高温エアーブロー等によりなる高低温化部4にて、高温又は低温環境にする。この場合、具体的には、高温の場合にはチャンバ内を120℃前後に、低温の場合には−40℃程度にするものである。
本実施形態では、図3(a)に示すように、このドラム2は、この収納レール21を45度間隔で8個配置し、回転軸OがモータM1の駆動により回転され、収納レール21の間隔、すなわち45°間隔で間欠的に回転するようになっている。
図3(b)に示すように、一つの収納レール21の形状は、断面が方形で縦長に構成され、筒型の一つの面であってドラム2を構成した場合に外周に位置する面に、細溝を備えている。また、収納レール21の搬送路を形成する内周面の大きさは、処理対象となる半導体装置の大きさによって設計されるものであり、搬送される半導体装置が詰まったり側面と接触しないで搬送可能な程度の大きさに適宜設計されるものである。
また、ドラム2及び収納レール21の軸方向の長さについては、収納レール21の搬送路内に待機させる半導体装置の数、一括処理するための所望の半導体装置数によって決定される。この半導体装置の待機数は、テストハンドラHに対する受け渡し時間間隔(テストハンドラHの間欠回転1回あたりの搬送時間と一工程における処理時間との和)と、半導体装置を所定の温度にするための加熱又は冷却時間とを考慮される。例えば、デバイスの加熱時間が90秒であるとすると、ターンテーブルTの間欠回転のタイミングが0.2〜0.3秒であるから、一つの収納レール21に対して、約50個のデバイスが収納されるように構成している。
また、図2に示すように、ドラム2は、テストハンドラHからデバイスを受け取る収納レール21に挿入する挿入位置Xと、収納レール21から排出する排出位置Yとを同一の方向に備える。すなわち、ターンテーブルT側に、デバイスをテストハンドラHから受け取り、収納レール21に挿入する挿入位置Xと、デバイスを収納レール21から排出する排出位置Yをともに備える。挿入位置Xは、円環状の最頂部の収納レール21aに設けられ、排出位置Yは、この挿入位置XよりもターンテーブルTの回転方向上流側であって、ドラム2の回転方向下流側の収納レール21bに設けられている。
この挿入位置Xには、図4(a)及び(b)にその詳細拡大図を示すように、ノズルNの下降動作(Z軸移動)により、受け取ったデバイスCを一時載置するステージ23aが設けられ、このステージ23aに置かれたデバイスを一つずつ収納レール21bに向かって挿入する押入れ部材23bが設けられている。この押入れ部材23bは、ステージ23a上をターンテーブルT側から、収納レール21b側に向かってテストハンドラHのターンテーブルTの回転タイミングに合わせて往復移動するように構成されている。
一方、排出位置Yは、円環状の最頂部に位置する収納レール21aの、ターンテーブルT側端部に設けられている。この排出位置Yには、図4(a)及び(c)にその詳細拡大図を示すように、収納レール21aの側端部にあるデバイスCを収納レールから分離し、テストハンドラHのノズルNによってピックアップするための位置に移動させるエスケープ24aが設けられている。また、このエスケープ24aに対して、収納レール21a内のデバイスを順次送り出すための送り部材24bが設けられている。
この送り部材24bは、収納レール21bの開口部から挿入され、収納レール21a軸方向に、テストハンドラHの反対側からターンテーブルT側に向けて、移動するものである。その駆動機構は、ドラム2の側方に設けられ、図示しないモータの回転によりボールネジBが回転し、これに連結した支持部24cが移動することにより実現するものである。
この送り部材24bの移動タイミングも、テストハンドラHにおけるターンテーブルTの間欠回転のタイミングと同期しており、ノズルNの移動に伴って、収納レール21a内に収納されたデバイスを一つずつエスケープ24aに向かって排出するようになっている。この送り部材24bはまた、収納レール21aの溝に挿入される位置から退避レール21cに退避し、収納レール21aに干渉しない位置に移動するように構成されており、収納レール21aに収納された一群のデバイスをすべてターンテーブルT側に搬送した後は、溝に干渉しない位置であるテストハンドラHとは反対の端部にの退避レール21cに移動するようになっている。
また、エスケープ24aは、デバイスCを収納レール21bから受け取った後、収納レール21aの搬送路と平行な面、すなわち、図中矢印方向に45°回転し挿入位置Xまで移動して、ノズルNに当該加熱されたデバイスを受け渡すようになっている(回転後を図中に二点鎖線で示す。)。
なお、収納レールの溝内に載置されたデバイスを、搬送させる機構は、振動やエアを搬送方向に向けて作用させる構成など、公知の直線状の部品移送手段のいずれの構成を用いることもできる。この点、本実施形態では、図に一例として示す送り部材24bのように、搬送路の溝と略同一の形状からなり、この溝内を収納レール21a方向に移動するように構成することとしている。
[2−2.分離テーブルの構成]
本実施形態の高低温化ユニット1は、図2に示すように、ドラム2の下流側に隣接して分離テーブル3を備える。ここで、この分離テーブル3の高低温化ユニット1における役割を説明する。
図1における本実施形態のテストハンドラHにおいて、位置1においてパーツフィーダ等の部品供給装置からは、ターンテーブルTの接線方向に平行な向きに電極を向けてピックアップされ、その後の位置2〜4の工程においては、そのまま電極の向きを変更せずに処理が行われる。
これに対して、位置5又は位置8において実施される高低温テスト装置においては、ターンテーブルTの一工程処理として配置する関係上、ターンテーブルTの接線方向の幅スペースを抑えることが必要となる。
そのため、高低温テスト装置において、幅方向のスペースを必要とする接触子であるコンタクト電極の向きを、ターンテーブルTの接線方向ではなく、半径方向に向けて配置することとしている。
一方、本実施形態における高低温化ユニット1は、デバイスを収納レール21に挿入するものであるが、このレールに対しては、上述のように、デバイスの電極を挿入方向に対して90°にして行う必要がある。そして、その収納レール21は、ターンテーブルTの半径方向に向かって配置されている。
このような事情においては、高低温化ユニット1から排出されたデバイスを、電気テストを行う前に、90°反転させる必要がある。しかし、例えば、高低温化ユニット1の下流側の位置に、図1の位置6又は位置9に配置したような従来からある反転装置を設けたのでは、時間を掛けて加熱又は冷却したデバイスが、時間の経過により、所定の温度より上下してしまい、電気テストにおいて、所望の温度によるテストが行えない結果となる。
そこで、本実施形態においては、ドラム2と同一のチャンバ内に配置した分離テーブル3により、チャンバ内のドラム2における状態と同様の高低温雰囲気中にてデバイスを90°回転させることとしたものである。
分離テーブル3の具体的な構成を図5に示す。図5(a)は本実施形態における分離テーブル3の構成を示す模式図であり、図5(b)は従来の分離テーブル(又は衛星テーブル)の構成を示す模式図である。
図5(b)に示す従来の分離テーブル30は、ターンテーブルTからの受取りポジション及び受渡しポジションを共通の位置Rとし、ターンテーブルTの中心Pと、分離テーブル30の中心Qとを結んだ線上に当該位置Rの中心が位置するように構成される。そのため、分離テーブル30に搭載されるデバイスの電極の向きは、ターンテーブルT及び分離テーブル30の接線lと平行となる。そのため、分離テーブル30の回転によっても、デバイスの向きは変わらない。
一方、図5(a)に示す本実施形態の分離テーブル3では、受取りポジションR1と受渡しポジションR2を中心にから80°の角度を以って別々に設けている。さらに、ターンテーブルTの中心位置Pと、分離テーブル3の中心位置Qとを結んだ直線がこれらポジションR1とR2との中点を通るように、分離テーブル3をターンテーブルに対して配置した。
ここで、従来は、ターンテーブルTから分離テーブル30同一のポジションから受け取り、同一のポジションにおいて受け渡すことで、デバイスの向きは変わらなかったが、本実施形態の分離テーブル3では、異なるポジションで受け取り受渡しを行うため、受け取り時と受渡し時において、デバイスの向きが変更する。
より具体的には、分離テーブル3では、ポジションR1とポジションR2が上記の通り、80°の角度を設けて設けられているため、分離テーブル3のR1に搭載されたデバイスが分離テーブルの回転によってR2まで移動することで、デバイスの向きは、80°変わる。また、ターンテーブルTにおいて、ノズルが、受取り位置R1でデバイスを分離テーブル3に受渡し、10°回転した受渡し位置R2でデバイスを分離テーブル3より受け取ることにより、デバイスを渡した際よりも、10°異なった角度で、受け取ることとなる。したがって、分離テーブル3におけるデバイスにおける向きの変更80°と、ターンテーブルTにおける向きの変更10°とにより、全体として、ノズルNに保持されたデバイスは、R1からR2の移動によって、向きが90°変更されることとなる。
なお、上記のターンテーブルTにおいて10°としたノズルの配置角度と、分離テーブル3において80°とした位置R1とR2との配置角度は、例示であり、分離テーブル3のR1とR2の角度は、ターンテーブルTにおけるノズルの配置角度に応じて、適宜変更可能である。この配置角度は、デバイスの向きの変更角度θ1が、ターンテーブルTのノズルの配置角度θ2と、分離テーブル3における載置角度θ3の和となるように設定するように構成すればよい。すなわち、[変更角度θ1]=[ノズルの配置角度θ2]+[載置角度θ3]となるように構成する。
また、分離テーブル3は、図2に示すモータM2の回転力をベルトを介して受けることにより、R1とR2の80°の角度を、ターンテーブルTにおける間欠回転のタイミングとあわせ、往復動するものである。
(2)本実施形態の作用
以上のように構成される本実施形態の高低温化ユニット1の作用について、図6の作用を示した模式図を用いて説明する。なお、以下では、図2の位置4における高温化ユニット11及び位置5の高温テスト装置14の実施例について説明し、位置7及び位置8の低温化ユニット及び低温テスト装置の場合についは省略するが、低温化ユニット12及び低温テスト装置14における処理の内容は高温化ユニット11及び高温テスト装置13における処理と同様である。
本実施形態において、位置1におけるパーツフィーダからは、テストハンドラHの36個のノズルNにデバイスが受け渡される。ノズルNに保持されたデバイスは、順次位置1〜位置3を移動し、位置4の高低温化ユニットに搬送されてくる。
ノズルNに保持された加熱前のデバイスCは、位置4の高温化ユニット11の挿入位置Xにおいて、ノズルN1のZ軸方向の下降動作によりステージ23aに受け渡される。ステージ23aに載置されたデバイスC1は、押入れ部材23bによって、収納レール21aに順次挿入される(図4(a)参照)。
ここで、上記の通り、収納レール21は、デバイスの品種や収納レール21の長さ設定などの実施態様により、挿入可能なデバイスの数は適宜設定可能であるが、ここでは、25個とする。したがって、収納レール21aに25個のデバイスが挿入されると、ドラム2は、収納レール一つ分である45°回転する。また、テストハンドラHへの受渡し時間からみると、上述のとおり、本実施形態においては一列の収納レールに約25個のデバイスが収納されるように構成しており、これを0.2〜0.3秒の間隔で間欠回転するテストハンドラHのノズルに受け渡すとすると、収納レール21一列のデバイスがすべて受け渡される時間は、10〜15秒程度である。すなわち、ドラム2は、10〜15秒間隔で間欠回転を行うことになるから、収納レール21bの挿入位置XにおけるノズルNから収納レールへのデバイスの挿入作業も10〜15秒程度で行われるようにする。
一方、収納レール21bでは、収納レール21aでのデバイスの収納作業が完了し、図2又は図3に示す矢印方向に1回転(ここでは、挿入位置Xの位置から排出位置Yまでの315°の回転)し、十分に加熱されたデバイスが収納された状態となっている。この収納レール21bに対して、図4に示す押出し部材24bが、ターンテーブルTと反対側の端部より収納レール21b内に挿入され、デバイスをエスケープ24aに対して一つずつ押し出す。デバイスが載置されたエスケープ24aは、図4(a)の矢印方向又は(c)の二点鎖線にて示す位置に45°回転して移動し、挿入位置Xにエスケープ24a上のデバイスを運び、このデバイスをノズルNが受け取る。
ノズルNは加熱済みのデバイスを保持した状態で、ターンテーブルTは10°回転し、ノズルNは、分離テーブル3の受取り位置R1に位置する。このポジションにおいて、ノズルNは、加熱済みのデバイスを、分離テーブル3の受取り位置R1において、分離テーブル3に受け渡す。
ノズルNは、ターンテーブルTの10°の回転に伴って、分離テーブル3の受渡し位置R2に位置し、加熱済みでさらに分離テーブル3により80°回転したデバイスを受取る。ここで、このデバイスは、ノズルNが、受渡し際のノズル位置より10°ずれた位置であるR2で受け取るため、分離テーブル3による回転角度80°と、このノズル位置の回転角度10°を加算して、デバイスは、90°回転した状態でノズルNに受け取られることとなる。
次に、ターンテーブルTはさらに10°回転し、ノズルNは、高温テスト装置13上に位置し、ノズルNのZ軸方向の下降動作により、デバイスの電極を高温テスト装置13のコンタクトに接触させ、電気テストを実行する。電気テスト後、ターンテーブルTはさらに10°回転し、ノズルNは、位置9の反転装置上に位置し、ノズルNのZ軸方向の下降動作により、加熱及びテスト済みのデバイスを90°回転させる。なお、この反転装置は、例えば、本出願人が先に提案した特開2004−186328号公報に開示される装置のほか、従来からある機構を用いることができる。
本実施形態の高低温化ユニット1においては、以上のような処理がターンテーブルTの円周等配位置に設けられた36個の各ノズルにおいて、順次行われるものである。
(3)本実施形態の効果
以上のように作用する本実施形態の高低温化テストハンドラHによれば、高温又は低温雰囲気のチャンバ内に配置された高低温化ユニット1を、回転軸Oを中心として回転可能に構成されたドラム2により構成し、このドラム2に、縦長で内部に搬送路を備えデバイスを複数個収納可能な収納レール21を複数円環状に設けたことにより、この収納レール21並びにドラム2全体に、数多くのデバイスを同時に収納することが可能である。
したがって、本実施形態の高低温化ユニット1においては、同時に多数のデバイスを保持し、加熱又は冷却することができ、さらに、ドラム2からは、テストハンドラHへデバイスを一つずつ受け渡すことが可能である。これにより、テストハンドラHへの受渡しタイミングを遅らせることなく、かつ、ドラム2においてデバイスに対するソーク時間、すなわち、含浸状態に置く加熱又は冷却時間を十分に確保することが可能である。
また、収納レール21を円環状に配置し、この収納レール21の挿入位置XにてターンテーブルTのノズルNからデバイスを受け渡した後、これを1回転させてからテストハンドラHにデバイスを受け渡す、という構成を採用することにより、例えば、平面状に収納レールを並列に並べて構成する場合に比べ、省スペース化が可能である。また、回転させるという簡単な作用により、1周する間にデバイスのソーク時間を十分確保することが可能である。
さらに、テストハンドラHからのデバイスの挿入位置Xと、テストハンドラHへのデバイスの排出位置Yとを、同一の収納レール21の位置に設けず、隣り合う位置で設けることにより、収納レールへのデバイスの入替えがスムーズに行えるようになる。特に、ターンテーブルT側から、収納レールにデバイスを受け取り収納し、再度ターンテーブルT側からデバイスを受け渡すことにより、テストハンドラHの一処理工程処理装置として構成することができるので、従来のレールにデバイスを保持し、これを順次加熱し、受け渡すような構成に比較し、高温テストのために新たにテストハンドラ用意するような必要もなく、装置設置の省スペース化とともに、装置コストを安価に抑えることができるようになる。
また、分離テーブル3を、ドラム2と同一の高温又は低温雰囲気のチャンバ内に配置し、この分離テーブル3により、後続の処理工程である電気テストのために、デバイスの向きを90°変更することができる。この点、従来であれば、チャンバの外に反転装置を設け、反転させており、チャンバ外での時間の経過により、デバイスが所定の温度より上下してしまっていた。本実施形態によれば、そのようなことがなく、デバイスを所定の温度に保ったまま、精度の高い電気テストを行うことが可能となる。
また、分離テーブル3に、デバイスの受取り位置R1と受渡し位置のR2とを二つ設け、さらにこれらの位置の中点を、ターンテーブルTと分離テーブル3との中心を結んだ線上に位置させた。また、電気テストのためのデバイスの向きの変更角度を、受取り位置R1と受渡し位置R2との、ターンテーブルTの中心に対する配置角度と、分離テーブル3の中心に対する配置角度との和とした。これにより、ターンテーブルTのノズル位置と、分離テーブル3の載置位置とを組み合わせるという、より簡易な構成で、デバイスの向きを所望の角度に変更することができる。
(4)他の実施形態
本発明は、第1の実施形態において示した態様に限られるものではなく、例えば次のような態様も含むものである。上記実施形態においては、ドラム2において、収納レール21を円環状として略真円形に配置しているが、本発明においては、例えば、収納レールを楕円状に配置するなど、収納レールを回転させてソーク時間を確保するような構成であれば、円環状配置の意義は真円に限られるものではない。また、配置する収納レールの長さ及び数は、設計事項であり、テストハンドラの処理時間や、デバイスの加熱又は冷却時間に応じて適宜変更可能である。
また、ドラムの収納レールを円環状に保持する支持部材については、上記実施形態のような構成に限られず、例えば、図6に示すドラム20のように、プーリーにベルトを配しこのベルト上に収納レールを固定した構成など、やはり収納レールを回転させてソーク時間を確保できる構成であれば、いかなる構成を採用することも本発明の範囲に含まれる。このように、本発明では、収納レールを円環状に配置するに際し、目的や用途、装置の配置スペースに応じて様々な構成を採用することが可能となる。
本実施形態においては、収納レールへのデバイスの挿入及び排出を押入れ部材23b又は押出し部材24bとより行っているが、本発明はこれに限らず、エアシュートや振動搬送など公知のあらゆる搬送方法を採用可能である。例えば、収納レールからのデバイスの排出は、ターンテーブルT側に傾け、デバイスの自重によって、テストハンドラHの排出位置Y方向に移動するように構成することも可能である。
本発明の実施形態における高低温化テストハンドラの全体構成を示す平面模式図(a)及び側面模式図(b)。 本発明の実施形態における高低温化ユニットの全体構成を示す斜視図(a)及び平面図(b)。 本発明の実施形態におけるドラムの構成を示す側断面図(a)及び斜視図(b)。 本発明の実施形態におけるドラムの構成部材を示す斜視図。 本発明の実施形態における分離テーブルの構成を示す部分拡大図(a)及び従来の分離テーブルを示す部分拡大図(b)。 本発明の他の実施形態におけるドラムの構成を示す模式図。
符号の説明
1…高低温化ユニット
2…ドラム
3…分離テーブル
4…高低温化部
11…高温化ユニット
12…低温化ユニット
13…高温テスト装置
14…高温テスト装置
21…収納レール
21a…収納レール
21b…収納レール
21c…退避レール
22…支持部材
23a…ステージ
23b…押入れ部材
24a…エスケープ
24b…押出し部材
24c…支持部
30…分離テーブル
B…ボールネジ
C…デバイス
H…(高低温)テストハンドラ
M1,M2…モータ
N…ノズル
O…回転軸
R1…受取り位置
R2…受渡し位置
T…ターンテーブル
X…受取り位置
Y…受渡し位置

Claims (11)

  1. 電子部品や半導体装置等のデバイスを、各種工程処理を施す工程処理装置を備えた搬送装置から受け取り、当該デバイスを所定の加熱又は冷却手段により加熱又は冷却して、前記搬送装置へ順次受け渡す高低温化ユニットであって、
    前記搬送装置からデバイスを受け取る受取り位置と、受け取ったデバイスを搬送して複数収納する搬送路と、前記搬送装置へデバイスを受け渡す受渡し位置と、を備えた収納レールと、前記収納レールを複数所定間隔で円環状に配置し保持する支持部と、この円環状に配置された複数の収納レールを前記支持部を介して間欠的に回転させる駆動手段と、を備えたドラムと、
    前記ドラムの受渡し位置から、前記搬送装置へ受け渡されたデバイスを受取り、デバイスの向きを変える方向変更装置と、
    を備えたことを特徴とする高低温化ユニット。
  2. 前記加熱手段は、前記ドラム又はドラム近傍にヒータを備えるか、又は前記ユニット全体を高温雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする請求項1に記載の高低温化ユニット。
  3. 前記冷却手段は、前記ドラム又はドラム近傍に冷却素子を備えるか、又は前記ユニット全体を冷却雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする請求項1又は2記載の高低温化ユニット。
  4. 前記支持部材は、前記円環状に配置された収納レールを両端において内周面において保持する円盤からなり、
    前記円盤の中心に回転軸が設けられ、
    前記駆動手段は、前記回転軸を回転させるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の高低温化ユニット。
  5. 前記支持部材は、プーリーとこのプーリーに掛けられるベルトとからなり、
    前記収納レールは、前記ベルトに所定間隔で配置され、
    前記駆動手段は、前記プーリーの回転軸を回転させるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の高低温化ユニット。
  6. 半導体装置又は電子部品等のデバイスを保持する保持部を円周等配位置に備えたターンテーブルと、前記ターンテーブルの円周等配位置にデバイスの外観検査、電気特性検査、テーピング梱包等の各種処理工程を行う工程処理部とを備え、前記ターンテーブルを間欠回転させて前記保持部を、各工程処理部を停止位置として搬送する高低温化テストハンドラであって、
    前記搬送装置に設けられた保持部からデバイスを受け取り、このデバイスを加熱又は冷却して前記保持機構へ順次受け渡す高温化又は低温化あるいはその両方の機能を備えた高低温化ユニットを、前記一工程処理部として備え、
    前記高低温化ユニットは、
    前記搬送装置からデバイスを受け取る位置と、受け取ったデバイスを搬送して複数収納する搬送路と、前記搬送装置へデバイスを受け渡す位置と、を備えた収納レールと、前記収納レールを複数所定間隔で円環状に配置し保持する支持部と、この円環状に配置された複数の収納レールを前記支持部を介して間欠的に回転させる駆動手段と、を備えたドラムと、
    前記ドラムの受渡し位置から、前記搬送装置へ受け渡されたデバイスを受取り、所定の中心から回転してデバイスの向きを変える方向変更装置と、
    を備えたことを特徴とする高低温化テストハンドラ。
  7. 前記デバイスを加熱する手段は、前記ドラム又はドラム近傍にヒータを備えるか、又は前記ユニット全体を高温雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする請求項6に記載の高低温化テストハンドラ。
  8. 前記デバイスを冷却する手段は、前記ドラム又はドラム近傍に冷却素子を備えるか、又は前記ユニット全体を冷却雰囲気のチャンバ内に設けてなることを特徴とする請求項6又は7記載の高低温化テストハンドラ。
  9. 前記方向変更装置は、前記ターンテーブルの隣り合う保持部の位置と一致する位置に、前記保持部からデバイスを受け取る受取位置と、受け渡す受渡位置をそれぞれ備え、さらに、前記受取位置と受渡位置とが前記方向変更装置の中心に対して成す角と、前記ターンテーブルの隣り合う保持部の前記ターンテーブル中心に対して成す角の和が、前記デバイスの向きを変える方向変更角度であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の高低温化テストハンドラ。
  10. 前記高低温化ユニットでは、デバイスの電極を前記ターンテーブルの接線方向に平行に向けて前記収納レールに挿入するように構成され、
    前記ターンテーブルにおける、前記高低温化ユニットの下流側で隣合う位置に、デバイスの電気特性を検査する電気特性検査装置が設けられ、この電気特性検査装置では、前記電極を前記ターンテーブルの半径方向に水平に向けて検査するように構成され、
    前記方向変更装置は、前記高低温化ユニットから前記搬送装置へ受け渡されたデバイスを受取り、このデバイスの方向を90°変更して、前記搬送装置へ受渡すことを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の高低温化テストハンドラ。
  11. 前記保持部は、前記ターンテーブルに対して10°置きに36箇所設けられ、
    前記受取位置と受渡位置とが前記方向変更装置の中心に対して成す角が80°であることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載の高低温化テストハンドラ。
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