(57)【要約】【課題】本発明は、ＩＣテストハンドラの搬送に於いて、ＢＧＡ実装などのＩＣチップボール配置の中心位置を計測し、基準位置とのずれを補正し、テストソケットに正確に挿入し、良品の不良判定を減少させ、ＩＣチップ、テストソケットの破壊を防止し、かつ、処理数を落とさない。【手段】ＩＣテストハンドラのアライメントステージ２１からテストソケット２４へのＩＣチップの搬送経路に、ラインセンサーＣＣＤカメラ２３を設備し、ＩＣチップ１６の吸着状態で搬送を停止せず、当該カメラをよぎることで、ボール配置中心を計測し、画像処理システム２７とテストハンドラ搬送系２８、１８、１９、２０に移動補正指示し、ＩＣチップをテストソケット２４中心に挿入する。【選択図】図３
2005055416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップ等を吸着し搬送して試験する装置、通常ＩＣテストハンドラと称する装置のＩＣ搬送装置の吸着したＩＣチップ等が、アライメントステージからＩＣテスタと接続したテストソケットに搬送途中、例えばＱＦＰなどの場合はモールド部から出ているリード端子全体からの重心位置を正確に計測するため、あるいはＢＧＡなどボール端子が付いている場合のＩＣチップは、ボール全体の配置状態より中心位置を正確に計測するため、ラインセンサーＣＣＤカメラを用い、よぎる構造にした画像処理システム。
【請求項２】
ＩＣチップ等を吸着し搬送して試験する装置、通常ＩＣテストハンドラと称し、既に販売され使用されている装置に於いて、ラインセンサーＣＣＤカメラを、装置搬送系の吸着したＩＣチップがよぎることにより、ＩＣチップの中心位置を計測する画像処理ユニットを、後付けするシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、テストハンドラの検査前の吸着したＩＣチップを正確に位置決めし、ＩＣ試験装置との接続に於いて、試験用のテストソケットに正確に挿入し、電気的に接続、試験し、良品を不良に判定させない、及びＩＣとテストソケットを損傷させないために画像処理システムを用いることがあるが、このテストハンドラ装置と、及び画像処理システ厶に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＩＣテスタとテストハンドラによるＩＣチップの電気的試験を行う場合、正確に接続する必要がある。従来は、画像処理システムを用いないことが大半で、ＩＣチップ毎に製作されたアライメントステージと称する位置決め部品に、搬送装置により、ＩＣチップを落とし込み、位置決めする。これをアライメント工程と云う。さらに搬送して、テストソケットに挿入し接続させ、試験していた。これを検査工程と云う。この試験結果により、ＩＣチップの良品、不良品、再試験品等に分類し、分類毎に、収納トレーに収納する。これを分類工程と云う。アライメント動作は、ＩＣチップの外形基準によるので、ＩＣチップ外形の製作の精度により、十分な位置決めができないことが、多ピン化、リード端子ピッチの微細化、ＩＣチップの小型化により、多くなってきた。リード端子が微細化すると、僅かな力がリード端子にかかっても容易に曲り、損傷し、商品価値を無くすダメージをＩＣチップに与える。又、最近一部の装置には、これを解決する画像処理装置を組み込み販売され始めたが、既に使用されている装置そのものを廃棄し、買い換えるには多額の投資が必要で、半導体メーカーには大きな負担である。又、販売された画像処理システムは、エリアセンサーＣＣＤカメラを用い、吸着したＩＣチップのサイズにより、又、多チャンネルの場合は、その吸着している視野のエリアが広く、エリアセンサーＣＣＤカメラを使用すると分解能は低く、解像度が低いとも云うが、そのために正確な位置決めができない。又、エリアセンサーＣＣＤカメラは、アライメントステージより吸着したＩＣチップの中心位置を計測するために、トランスファの吸着ヘッドの搬送を一旦停止しなければならず、処理する数量に影響する。既に出願されている特許によれば、特開平１０−１２３２０７の場合、エリアセンサーＣＣＤカメラによるので、カメラ位置で一旦停止する必要がある。又、テストソケットを計測するカメラを用いない。吸着したＩＣチップの重心位置と、テストソケットの中心位置とを、２つのカメラで計測し、２つの重心位置を合わせる方法では無い。高い位置決め精度を必要とする小型化されたＩＣチップには、不十分である。特開平１１−１０８９９０の場合、前記のテストソケット重心位置へ高精度に合わせることが困難なのを、吸着したＩＣチップと、テストソケットを、同時に写せる位置に鏡を用い、ＩＣチップ重心位置とテストソケット中心を合わせる方法で解決した。この場合、一旦カメラ位置で停止する時間の短縮も、テストソケット上にて、エリアセンサーＣＣＤカメラにより計測するので解決している。だが、既に販売しているテストハンドラに後付け接続するには、鏡とエリアセンサーＣＣＤカメラを設備可能なスペースに余裕のあるテストハンドラは皆無だ。特開平１０−１４８５０７の場合、供給トレーのＩＣチップ位置と、アライメント位置のＩＣチップの中心位置と、テストソケットの中心位置を、ＩＣ搬送機構に設備されたエリアセンサーＣＣＤカメラを用い計測する。カメラ位置で一旦停止する時間ロスは無いが、吸着前のＩＣチップ中心位置の計測なので、吸着時にずれるＩＣチップ位置の誤差と、搬送系の組立累積誤差、ＢＧＡなどの外形基準とボール位置の���心位置誤差には対応しない。又、２チャンネル以上の吸着ヘッドにも対応しない。又、全て１個の吸着ヘッド、一個のエリアセンサーＣＣＤカメラで、トレーからの供給搬送、アライメントから加熱部への搬送、加熱部からテストソケットへの搬送では、処理数を多くしたい場合、テスト時間の短いＩＣチップには向いていない装置レイアウト構造だ。特開２００３−３５７４６、特開２００３−４３１０６の場合、ＩＣチップ吸着位置撮像用のエリアセンサーＣＣＤカメラ２個と、テストソケット撮像用のエリアセンサーＣＣＤカメラ２個と、さらに収納トレーへの高精度の収納のためＩＣチップ用のエリアセンサーＣＣＤカメラ１個を設備する。２個ずつのカメラは、２チャンネル吸着ヘッドを、さらに２組持つ。この仕様の装置構造が現在の最も普及している大量処理、量産型のレイアウトで、この装置レイアウトにも対応する高分解能のエリアセンサーＣＣＤカメラ、停止しない撮像、少ないカメラ数、一枚の画像処理用ドライバーボードによる廉価装置、後付け可能装置の発明が必要だ。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  図１の１は、ＩＣチップである。２は、ＩＣチップ毎に交換するチェンジキットのアライメントステージである。図は、分り易くするためにＩＣチップとアライメントステージの寸法差を大きく極端に描いてあるが、供給トレーから吸着ヘッドで搬送され、このアライメントステージにＩＣチップを落とし込む。しかし、ＩＣチップ外形とアライメントステージの内径は、少しの差、５、６、７、８のギャップがある。落とし込んでも、必ずアライメントステージ中心とＩＣチップの中心とは、３と４の位置ずれを起こす。不確実な位置決めは装置の不備による搬送停止の原因であり、これをジャムと云う。正確な位置決めはＩＣチップの受け渡しがスムースとなり、ジャムを低減する。自動制御の搬送系は、ティーチング作業として、このアライメントステージの中心位置をスタート地点とし、Ｚ・Ｘ・Ｙ軸の搬送動作をして、テストソケットの中心位置へのＸ・Ｙ・Ｚ軸の終着地点とし、各位置を教え込む。しかしながら、ＩＣチップの外形基準とアライメントステージの内径基準の、ギャップ分の位置決め誤差が発生する。図２は、ＩＣチップ実装の一種の、ＢＧＡやマイクロＢＧＡを、ボール側から観た図である。ＩＣチップの外形１１の中心位置と、数あるボール１０の中心位置は、９のように同じにならず、ずれて、ボール位置と外形との差ができ、１２、１３、１４、１５がそれぞれ、ウエーハよりＩＣチップとして切り出す時に、厳密には中心位置が違う。ＩＣチップを、テストソケットに高精度に挿入するには、この外形基準の重心位置ではなく、たくさん装着されているボール位置の中心位置を計測する必要がある。テストソケットの中心位置は、ティーチング作業でもテストソケットの外形と、その固定用チェンジキット、図３、２５が高精度に製作されていれば、一度、その終着点として装置に教えてあれば、必要ないこともある。ＩＣチップから脱落した場合のテストソケット内ボール検出外観検査、ＩＣチップの脱落ボール検出の外観検査、使用されるべきテストソケットの撮像による確認作業には有効だ。同じように、吸着した、ＩＣチップのリード端子位置中心、ボール位置中心の計測の他に、テストするべきＩＣチップの確認作業にも有効だ。既に販売、使用しているテストハンドラ装置にも後付けするためには、搬送系の機構改造の無いこと、大きな制御ソフトの修正の無いこと、追加する画像処理系スペースが狭小のこと、処理数に影響の無いこと、などが挙げられる。
【問題を解決する手段】
【０００４】  本発明は、次の構成となったＩＣ用テストハンドラ用の画像処理システムである。ＩＣテストハンドラには、まずＩＣ供給トレーから、ＩＣチップ毎に違うアライメントステージに搬送するＸ、Ｙ、Ｚ軸、及びＩＣを吸着するヘッドを持つトランスファがある。このアライメントステージから、ＩＣテスタと接続するテストソケットに搬送するＸ、Ｙ、Ｚ軸のトランスファがある。高温部がある場合は、高温部よりテストソケットに搬送する。この場合、ヒートプレートは、アライメントステージとして高温部のヒータと温度センサーと温調器が接続していて、位置決めもしていると解釈すれば良い。このアライメントステージから、テストソケットにピックアップ搬送するトランスファのＩＣチップの吸着位置を、ラインセンサーＣＣＤカメラで撮像して、ＩＣチップを、正確にテストソケットにプレース挿入する。搬送系は、ラインセンサーＣＣＤカメラ真上をよぎる構造となる。ＩＣチップの外形より端子が出ている構造、例えばＱＦＰなどでは、全てのリード端子の重心位置、ボールが付いている構造、例えばＢＧＡなどでは、ボール全体の配置の中心位置を、画像処理ドライバーボードと演算装置ＣＰＵによる画像処理システムで計測し、テストハンドラ制御系に、補正量を指示し、テストソケットの中心位置に高精度に位置決めする。テストソケットに正確に挿入されたＩＣチップは、電気的特性試験され、分類される。この分類結果により、収納トレーに分類収納するＸ、Ｙ、Ｚ軸のトランスファを持つ。本画像処理システムは、ＩＣチップ吸着位置を計測するラインセンサーＣＣＤカメラと、オプションとして装置されることがあるテストソケットの中心位置を計測するエリアセンサーＣＣＤカメラと、画像処理ドライバーボードと画像処理用ＣＰＵと、それらを接続するケーブルと、図では記入していないが、画像処理用照明装置、例えば光度を調節するＬＥＤ照明が装置される。本画像処理システムは、テストハンドラの製品に当初から装置される場合と、既に使用されている場合には、画像処理ユニットとして、後付けする。この場合、テストハンドラ制御系との接続が必要で、制御ソフトの若干の修正をする。吸着搬送されるＩＣチップが、ラインセンサーＣＣＤカメラをよぎる速度を、一定、及び指定された速度にする必要がある。又、基凖位置から計測による補正の制御が必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】  図３のＩＣチップ１６は、２２のアライメント固定チェンジキットで固定された２１のアライメントステージから吸着ヘッド１７によりピックアップ搬送され、１８のＺ軸トランスファ、２０のＹ軸トランスファ、１９のＸ軸トランスファにより、テストソケット２４に搬送され、プレース挿入される。２５は、テストソケットの固定用のチェンジキットである。ＩＣチップ１６は、ラインセンサーＣＣＤカメラ真上をよぎる。正確に書けばＩＣチップの搬送経路にラインセンサーＣＣＤカメラを設備する。ＩＣチップがラインセンサーＣＣＤカメラ真上をよぎった時に、前記ＣＣＤカメラで取り込んだ画像を記憶し、演算処理する画像処理ドライバーボード２６と、予め、先にティーチングした、アライメントステージ位置中心位置から、テストソケット位置中心位置に搬送する基準データの位置座標を記憶していて、その位置座標からの補正量を算出する画像処理用ＣＰＵ２７と、装置搬送系制御部２８に伝達し、挿入位置を補正移動搬送する。テストソケット真上には、Ｘ、Ｙ軸のトランスファの干渉しない位置に、エリアセンサーＣＣＤカメラ２９を設備する。ＩＣチップの大型の場合及び、後述するが、複数チャンネルの場合、視野に対しエリアセンサーＣＣＤカメラの分解能が不足する。この場合など、装置のテストソケット中心位置は、ティーチング作業を何回か繰り返し、ＩＣチップ毎の位置を記憶するか、装置設計ＣＡＤデータにより、さらに装置、チェンジキット固有の補正をして高精度の位置決めを実施する。エリアセンサーＣＣＤカメラは、工業用としては、３０万画素、１００万画素が主流で、３００万画素まで利用したとしても、片方向６００画素、１０００画素、１８００画素までである。ＩＣチップ１個、１チャンネルから、例えば方形４個、４チャンネルとして、ＩＣチップサイズ方形約３ｍｍから方形約３８ｍｍとし、視野４０ｍｍ方形から、視野１２０ｍｍ方形と仮定したなら、視野４０÷６００画素＝６６μｍ分解能。最高で４０÷１８００＝２２μｍ。１２０÷１８００＝６６μｍ。視野４０ｍｍなら１画素あたり、２２μｍ〜６６μｍ、視野１２０ｍｍなら６６μｍ〜２００μｍである。実際には、高精度計測には、最小計測サイズに対し光学的に３画素は必要なので、３００万画素使用で６６μｍ〜２００μｍ、３０万画素使用１９８μｍが精度。一般的なパルス、サーボモータ使用のテストハンドラの位置決め精度は±２５μｍである。最近はリニアモータも使用され、１μｍ精度のリニアエンコーダも付属している。エリアセンサーＣＣＤカメラの画像処理システムでのテストハンドラの位置決めは、解像度で不足するのである。ラインセンサーＣＣＤカメラは、カメラ１個あたり２０００画素から、１００００画素であり、同じ視野４０÷２０００画素＝２０μｍ分解能。最高で４０÷１００００＝４μｍ。３画素必要としたら、１２μｍ〜６０μｍ。だいたい同じ費用としたら、エリア１００万画素対ライン７０００万画素。４０ｍｍ方形視野で、４０÷１０００＝４０μｍ、４０÷７０００＝５．７μｍと約７倍の精度の差となる。図４は、エリアセンサーＣＣＤカメラと、ラインセンサーＣＣＤカメラの比較の図である。３０がエリアセンサー素子、３１がレンズ、３３が被写体、３２が撮像エリア、３４が被写体ＩＣチップの吸着ヘッドであり、テストソケットのブラケットである。３５が垂直走査、３６が水平走査と云う。３７がラインセンサー素子で、３８がレンズ、３９が撮像ライン、４０が被写体、４１が主走査、４２が副走査で被写体の移動、４３がＩＣチップの吸着ヘッドである。ビデオカメラに代表されるエリアセンサーＣＣＤカメラは桝目配列された受光セルが画素と呼ばれ、正方形の解像単位を構成する。レンズによってセンサー素子の受光面に結像された被写体の全体像は、受光セルによって瞬時に一括撮像され、画像信号として出力される。ラインセンサーＣＣＤカメラは、センサー素子の構造は受光セルが一列に配列された線状であり被写体の撮像ライン上の画像が受光セルに結像して線状の部分画像として撮像される。一列の受光セルにおいて一定時間の間隔の撮像、読み出し動作が繰り返し行われ、主走査と呼ばれる。被写体の全体像を撮像するためには、主走査の位置、すなわち撮像ラインを被写体上で順次移動させて画面上に展開させる必要がある。これは副走査と呼ばれ、通常は被写体を一定速度でカメラ視野内にて移動させる。必要とする解像度と速度に応じてセンサー素子を選択する。ラインセンサーは必要に応じた高解像度が容易に得られる特性があり、今後、多く生産される多ピンのＢＧＡ、マイクロＢＧＡのボール配列の中心位置計測には、高精度の画像処理が必要となり、エリアセンサーＣＣＤカメラより有利である。特にＩＣチップの外観検査する場合は、１０μｍサイズの欠陥を発見する時に、その１／３の分解能は必要で約３μｍ以下となり、ラインセンサーＣＣＤカメラを主走査方向に直列に複数個接続することで、視野が広くても可能となる。図５は、複数吸着ヘッドのチャンネルのテストハンドラに於いてＩＣチップの中心計測だけでなく、その例えば２個の場合４４と４５のＩＣチップでは、５７、５８の中心計測の他に、５０の中心位置の計測が必要で、もし基準位置よりずれて補正が必要な場合、その補正が必要な許容範囲を予め決めておき、もし外れた場合、テストソケットへの挿入を、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の補正移動を２度行うことで、解決する。最初から、複数吸着ヘッドの相互位置関係を移動補正させる短いトランスファ軸を追加しても良い。同じように、４４、４５、４６のＩＣチップの場合は、３チャンネルの場合であり、ＩＣチップの中心位置は、５７、５８、５９であり、ＩＣチップ間の中心位置は、５０、５１、５２である。予め定めたＩＣチップ間の基準位置より、外れた場合は、２回、又は、３回で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の挿入動作をする。さらに同じように、４チャンネルもある。４４、４５、４８、４９のＩＣチップによる方形の４チャンネルの場合は、５６の４個のＩＣチップの中心位置より大きく外れた時も、複数動作による挿入となる。最近は、２チャンネルのトランスファでＩＣチップを交互に搬送し、片側のトランスファでＩＣチップを搬送中にもう一方のトランスファ側のテストソケットで試験を実行、連続試験が一般的で、ダブル搬送機構と云う。この場合は、２チャンネルの視野のラインセンサーＣＣＤカメラが２っのトランスファの吸着ヘッド真下にそれぞれ一個ずつ設備され、合計２台とする。２��のトランスファが、それぞれのラインセンサーＣＣＤカメラをよぎる。
【発明の効果】
【０００６】  そもそも、本装置のテストハンドラ用画像処理システムの目的は、各種ＩＣチップ実装に応じた中心計測をラインセンサーＣＣＤカメラでＩＣチップ搬送中に行い、テストソケットに正確に挿入し、良品の不良判定を減少させ、あるいは、テストソケットへの挿入動作で位置決めが不十分なことによる良品ＩＣチップ、テストソケットを破壊させないことである。この際、テストハンドラ装置の処理数を減少させないように、吸着したＩＣチップは、ラインセンサーＣＣＤカメラをよぎることで撮像し、停止させない。既に使用されているテストハンドラに於いては、最低限の改造、アライメントステージとテストソケット間の搬送経路にラインセンサーＣＣＤカメラ、同じくＬＥＤ照明、画像処理ドライバーボード、画像処理用ＣＰＵ、そして、それらを接続するケーブルの増設、そして、装置搬送系ソフトの修正であり、さらにオプションとして、テストソケット真上にエリアセンサーＣＣＤカメラと照明の増設で、さらに使い易さが向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】アライメントステージと、ＩＣチップの位置図
【図２】ＢＧＡ実装のＩＣチップのボール配置とその中心位置図
【図３】テストハンドラ搬送系と画像処理システム図
【図４】エリアセンサーＣＣＤカメラとラインセンサーＣＣＤカメラ
【図５】ＩＣチップの複数チャンネル吸着位置の中心計測
【符号の説明】
（１）ＩＣチップ、（２）アライメントステージ、（３）アライメントステージ中心位置、（４）ＩＣチップの中心位置、（５）（６）（７）（８）アライメントステージとＩＣチップの隙間、（９）ＢＧＡ実装のＩＣチップの中心位置、（１０）ＩＣチップのボール端子、（１１）ＩＣチップ外形、（１２）（１３）（１４）（１５）ＩＣチップの外形とボール配置とのズレのある差の例、（１６）ＢＧＡ実装ＩＣチップ、（１７）吸着ヘッド、（１８）Ｚ軸トランスファ、（１９）Ｘ軸トランスファ、（２０）Ｙ軸トランスファ、（２１）アライメントステージ、（２２）アライメントステージ固定チェンジキット、（２３）ラインセンサーＣＣＤカメラ、（２４）テストソケット、（２５）テストソケット固定用チェンジキット、（２６）画像処理ドライバーボード、（２７）画像処理用ＣＰＵ、（２８）装置搬送系制御部、（２９）エリアセンサーＣＣＤカメラ、（３０）エリアセンサー素子、（３１）レンズ、（３２）撮像エリア、（３３）被写体、（３４）被写体ＩＣチップの吸着ヘッド、（３５）垂直走査、（３６）水平走査、（３７）ラインセンサー素子、（３８）レンズ、（３９）撮像ライン、（４０）被写体、（４１）主走査、（４２）副走査、（４３）ＩＣチップ吸着ヘッド、（４４）複数チャンネルＩＣチップの一個目、（４５）同じく２個目、（４６）同じく３個目、（４７）同じく４個目、（４８）方形４チャンネルの３個目、（４９）方形４チャンネルの４個目、（５０）２チャンネルの中心、（５１）３チャンネルの中心、（５２）４チャンネルの中心、（５３）（５４）（５５）（５７）（５８）（５９）ＩＣチップの中心、（５６）方形４チャンネルの中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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