半導体業界のテスト装置であるデバイス・ソーターには、圧縮空気が必要ですか。

チップテストにおける選別機の核心的な役割

半導体製造の後工程におけるテスト工程では、デバイスソーターはチップとテスト装置をつなぐ重要な自動化設備です。その主な役割は、検査対象のチップを高精度でテスト用ソケットへ搬送し、電気的特性試験を実施した後、試験結果に基づいてチップを分類・収集することです。高い効率と精度を確保するため、デバイスソーター内部には複雑な機械系および空気圧システムが統合されています。

選別機における圧縮空気の重要な用途

選別機に圧縮空気が必要かどうかという問いに対する答えは、肯定です。圧縮空気は選別機の稼働において欠かせない役割を果たしており、具体的な用途としては以下の点が挙げられます。

• 空気圧作動と駆動：装置内部の多くのシリンダー、空気圧クランプおよびバルブは、供給管の押し引き、パレットの位置決め、ならびに機械部品の高速な直線移動を実現するために、圧縮空気を動力源としています。
• 真空吸引システム：選別機のピックアンドプレース用ロボットアームは、通常、ベンチュリ管の原理に基づいて圧縮空気を用いて真空を発生させ、微小なチップを安全かつ安定的に吸着します。
• 清掃とブロー：チップをテストソケットに挿入する前に、装置は高圧の清浄空気を噴射し、ソケットの接点およびチップ表面の微細な粉塵を吹き飛ばして、良好なテスト接触を確保し、接触不良による誤判定を防止します。
• 温度制御補助高温・低温試験を必要とする温度制御式選別機においては、試験環境の温度安定性を維持するため、圧縮空気が気流循環の補助や、冷凍・加熱システムに組み込まれた空気圧比例バルブの駆動に用いられることが多い。

圧縮空気の品質と安定性に対する厳格な要求

選別機は大量の圧縮空気を消費しますが、一般的な工場用のエア供給源ではそのまま使用することはできません。半導体チップの試験環境では、エア供給源の品質に対して極めて厳しい基準が求められます。

• 極めて高い清浄度空気中に微小な粒子が含まれていると、精密なマイクロ空気圧バルブを詰まらせたり、試験用ソケットを汚染したりするおそれがあるため、多段階の高精度フィルタリングを必ず行う必要があります。
• 厳格な乾燥度：水分が空気圧システムに混入すると、部品の錆発生やシール材の劣化を招き、さらには低温試験時に凍結して配管を詰まらせるおそれがあります。そのため、圧縮空気の露点は極めて低い水準に抑制する必要があります。
• 絶対的な無油環境：油・ガス混合物はチップ表面およびテスト接点を著しく汚染するため、無油コンプレッサーを使用するか、エア供給源の前端に高効率の脱油フィルターを設置しなければなりません。
• 圧力安定性気圧の変動は、ロボットハンドの動作の歪みや吸着不良を引き起こすため、供気システムには高精度な調圧弁とガス貯蔵タンクを備え、気圧を一定に保つ必要があります。

ガス供給システムの日常的な保守・管理

選別機の安定稼働とテスト歩留まりを確保するため、工場の設備管理部門は圧縮空気システムの定期的な保守点検を実施する必要があります。これには、各段のフィルターエレメントの定期交換、エアタンクおよびフィルター底部に溜まる凝縮水の排出、さらに露点計や粒子カウンターを用いた空気供給源の品質の定期的な測定が含まれます。高品質で清浄かつ乾燥した空気を供給してこそ、選別機の性能を最大限に引き出し、チップ試験の円滑な進行を担保できます。