[发明专利]定位器系统及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位器系统及定位负载方法的技术领域。特别是，公开了一种用于自动集成电路（IC）测试设备的测试头定位器及一种定位IC测试设备的方法。

背景技术

用于集成电路（ICs）的自动测试设备（ATE）已发展至使得便于在IC制造过程所选阶段的IC的电子测试。这样的ATE通常包括测试头，使用测试头定位器（或机械手），该测试头必须被操作进入与测试外设的对接位置。测试头定位器通常描述在例如美国专利第7276894、7245118、6911816、6888343、5608334、5450766、5030869、4893074、4715574、4705447、4527942号和WIPO公开第WO05015245A2、WO2008137182A2和WO04031782A1号里。用于它们在用于集成电路或其它电子装置的自动测试设备的测试头定位器领域的教导，前述文件的全部内容通过引用并入本文。

简言之，传统的自动测试系统通常包括用于将IC待测设备（DUT）精确置于且约束在固定位置测试点的外围设备。还包括用于测试DUT的可动测试头。外围设备例如可以是用于测试装置的晶片探测器，在它们与硅晶片或用于定位和测试封装器件的封装处理器分开之前。实际上，测试头围绕一个或多个轴平移和/或旋转并且接近包括在外围设备中的DUT测试点。在对接之前，测试头和DUT测试点的匹配连接器精确地对准，以免损坏任何易碎的电子及机械部件。一旦对接，测试头的测试电子器件通过各个DUT的触点传输信号并且执行在DUT内的特定测试程序。在测试过程中，测试头接收来自DUT的输出信号，该信号指示其电气特性。

为了精确匹配测试头和外围设备，测试头随意地能够以所有六个空间自由度运动。为了便于这样的运动，测试头定位器系统通常用于相对于外围精确地定位测试头。测试头定位器系统在本领域中还可称作测试头定位器或测试头机械手。

现参考美国专利第6888343号中所描述的示例性测试头定位器，测试头502耦合至主臂511，并且主臂511可滑动地耦合至沿柱545的长度垂直延伸的直线导轨510，如图5A和5B中最佳所示。马达2416可适于使主臂511（和测试头502）沿直线导轨510垂直平移。在脱开马达时，配重组件在基本上固定的垂直位置偏压主臂511（和测试头502）的重量。如图23和24中最佳所示，马达2416安装至柱545的框架2422，并且通过同步带2420间接地连接至滑轮2421。滑轮2421通过紧固件2407（在图23中所示，但未标记）安装至滑轮2406，从而滑轮2421和2406同时旋转。缆线2410环绕着滑轮2421而定位。缆线2410的一端耦合至主臂511的底座736并且缆线2410的相反端耦合至平衡块2413。操作中，如果马达2416的离合器2426接合，那么马达2416使滑轮2406和2421旋转，从而使连接至底座736的缆线2410的端部沿Y轴平移。因此，缆线2410使主臂511的底座736和测试头502一起在垂直方向上平移。一旦马达2416的离合器2426脱开，平衡块2413就使底座736和测试头502暂停在基本上固定的垂直位置。此外，随着马达2416的离合器2426的脱开，测试头502处于基本上失重的状态并且由于相对小的外部（手动）所施加的力而易于垂直移动。这作为顺应性是公知的并且其使得操作员能够手动定位测试头或对接设备，以便操纵测试头进入或离开与外设的对接位置。该方案的第二实施例描述在目前尚未公开的美国专利申请第12/405547号中。然而，该布置：1）需要在柱的顶部内的体积，其可对于给定高度的柱来说减少垂直行程，2）可需要相对昂贵的耦合部件，3）不限制顺应运动的范围，以及4）不设置任何装置用于当驱动负载到位时检测干扰。本发明的目的是提供一种机构，用于驱动平衡负载并且以克服一个或多个的这些影响的方式允许顺应运动。

此外，在WO05015245A2、WO04031782A1，以及美国专利第4705447号里所公开的示例性测试头定位器每个采用气动设备而不是配重支撑测试头处于基本上失重的顺应状态。在WO05015245A2和WO04031782A1中，设置有气动控制器，除了提供顺应性之外，其还使测试头的垂直平移自动化。

上述测试头定位器系统可能是满足需要的；但是，考虑到重量、效率、简易性以及成本，继续需要进一步改善用于测试头的垂直支撑系统。另外，在上述测试头定位器系统中，顺应垂直运动的范围仅由在定位器中能得到的垂直运动的全行程所限制。在一些应用中，可优选的是使顺应运动被限制至比较小的范围。

发明内容