CN108474821A - 检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测具有多个电触头的装置的检测系统。该检测系统包括：装置桌，其可操作以保持至少一个受测装置；探针，其包括用于接触受测装置的电触头的至少一个探针端部；运动机构，其可操作以移动装置桌与探针中的一个或两个以使至少一个探针端部与受测装置的至少一个电触头相接触；以及轮廓确定系统，其被构造成确定受测装置的电触头的轮廓。

Description

检测系统
技术领域
本发明涉及一种检测系统。特别地，本发明涉及一种用于检测电子装置的完整性的检测系统。
背景技术
待检测的电子装置可例如包括半导体装置(例如集成电路)。在制造电子装置之后，对该装置进行检测是合乎要求的。例如，可对该电子装置中的一个或多个电路的完整性进行检测。
检测电子装置的方法可例如包括将电子信号(例如脉冲信号)输入到该装置中以及测量该信号从该装置的任何反射。如果该装置在其电路中包括任何断路或短路，则被输入到该装置的信号将至少部分被反射。如果该装置中不存在缺陷，则将没有或几乎没有输入信号被从该装置反射回。因此，可使用从受测装置(DUT)反射的信号的测量值来检测该装置的完整性以及探测该装置中的任何缺陷。
先前(例如在US20140021963中)已提议的适用于检测DUT的检测系统，该美国文献由此通过参引全部结合到本文中。
本发明的一个目的是提供一种改良的检测系统，该系统消除或减缓了现有技术的(无论在本文中或其它位置是否识别出的)一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于检测具有多个电触头的装置的检测系统，该检测系统包括：装置桌，其可操作以保持至少一个受测装置；探针，其包括用于接触受测装置的电触头的至少一个探针端部；运动机构，其可操作以移动装置桌与探针中的一个或两个，以使至少一个探针端部与受测装置的至少一个电触头相接触；以及轮廓确定系统，其被构造成确定受测装置的电触头的轮廓。
该轮廓确定系统可被构造成确定受测装置的电触头的三维轮廓。所确定的轮廓可包括多个位置，电触头的表面被设置在这些位置处。例如，所确定的轮廓可包括电触头在受测装置上的不同位置处的确定高度。轮廓确定系统可被构造成确定受测装置的轮廓，该轮廓包括受测装置的被设置在电触头之间的区域。该轮廓可例如包括处于受测装置上的不同位置处的受测装置的高度。
受测装置的电触头的位置、尺寸和/或形状对于不同的装置可以是不同的，并且在检测该装置之前可以是未知的。受测装置的电触头的(通过该轮廓确定系统确定的)轮廓可被用于确定应将探针(相对于该装置桌)移动到的位置，以便使探针端部接触该受测装置的电触头。该运动机构可将装置桌与探针中的一个或两个移动到确定位置，以使探针端部接触电触头。这可允许执行自动化程序，通过该自动化程序，探针可被连接至电触头，以便通过电触头检测该装置。
当与手动地移动该探针以接触电触头时，自动化程序可显著减少检测装置所需的时间量。在一些实施例中，该运动机构可移动该装置桌与探针中的一个或两个，以便在不同时间接触多个不同的电触头。这可允许通过多个不同的电触头检测装置。在这种实施例中，通过多个不同的电触头检测装置所需的时间被通过用于使探针端部接触电触头的自动化系统显著缩短。
运动机构可以是可操作的以平移该装置桌与探针中的一个或两个，和/或可以是可操作的以旋转装置桌与探针中的一个或两个。通常来说，运动机构可以是可操作的以执行装置桌和/或探针的任何运动，这改变了装置桌和/或探针桌的位置和/或定向。
该探针可包括至少两个探针端部，并且该运动机构可以是可操作的以使至少两个探针端部接触受测装置的至少两个电触头。这至少两个探针端部可同时接触至少两个电触头。
受测装置可包括接地板。该接地板可为与装置的其余部分分离开的元件并可被出于检测该装置的目的设置在该装置上。位于装置上的接地板被视为形成该受测装置的一部分。此外，接地板被视为受测装置的探针端部可接触的电触头的示例。本文中对于接触受测装置上的电触头的说明意在包括接触被放置在装置上的接地板。
轮廓确定系统可包括：辐射源，其被构造成利用辐射照射受测装置的至少一部分；辐射传感器，其被构造成探测从受测装置的电触头散射的辐射；以及控制器，其被构造成通过探测到的散射辐射确定受测装置的电触头的轮廓。
从受测装置的不同部分散射的辐射可出现在辐射传感器的视野内的不同位置处。控制器可通过散射辐射出现在视野中的位置确定受测装置上的散射辐射的位置。这可允许确定受测装置的散射表面的位置和/或形状。
辐射传感器可被设置成使得远离装置桌延伸不同量的受测装置的不同部分出现在辐射传感器的视野中的不同位置处。
这确保从与装置桌相距不同距离的位置散射的辐射出现在辐射传感器的视野内的不同位置处。因此，散射辐射在视野中出现的位置允许确定散射辐射的与装置桌相距的距离。这允许确定受测装置上的不同点的高度，并且因此可推导出受测装置的轮廓。
辐射传感器可以相对于从辐射源发出的辐射的传播方向倾斜的角度定向。
辐射源可被构造成利用辐射带照射受测装置的一条。
辐射传感器可被构造成探测从位于辐射带内的电触头散射的辐射，并且控制器被构造成确定受测装置的位于受测装置的照射带内的点的高度。
运动机构可以是可操作的以移动装置桌与辐射源中的一个或两个，以便利用辐射带扫描越过受测装置，并且控制器被构造成结合受测装置的在辐射带的不同位置处的点的高度，以确定受测装置的电触头的轮廓。
装置桌可包括延伸出该装置桌或延伸到该装置桌中的多个参照结构，并且该轮廓确定系统被构造成确定受测装置的电触头的轮廓相对于参照结构的位置的位置。
参照结构提供已知的参照点，可根据这种已知的参照点确定受测装置的电触头的位置。获知电触头相对于参照结构的位置允许确定探针应移动到的位置，以接触电触头。
参照结构可延伸出该装置桌，并且参照结构中的至少两个延伸出该装置桌不同距离。
运动机构可以是可操作的以移动装置桌与探针中的一个或两个，使得探针端部中的至少一个接触参照结构中的一个。
该检测系统可还包括校准系统，该校准系统被构造成允许确定至少一个探针端部相对于参照结构的位置。
确定探针端部相对于参照结构的位置允许探针端部精确地接触参照结构。这提供运动机构的已知构造的参照点，这导致探针相对于装置桌的已知位置。这可允许确定运动机构的其它构造，这些其它构造产生探针相对于装置桌的其它位置。在获知电触头相对于该装置桌的位置的情况下，可随后精确地移动该探针以接触所需的电触头。
该校准系统可与轮廓确定系统是相同的。例如，可使用用于确定电触头的轮廓的同一过程确定至少一个探针端部相对于参照结构的位置。作为选择，可使用不同的过程。例如，校准系统可包括照相机或显微镜，该照相机或显微镜可被用以直接观察探针端部相对于参照结构的位置。
可手动地调整该运动机构，同时(例如通过照相机或显微镜)观看探针端部相对于参照结构的位置，直到该探针端部接触该参照结构为止。
在一些实施例中，校准系统可包括用于探测探针端部与参照结构之间的接触的装置。例如，校准系统可包括电连续性检测器，该电连续性检测器探测探针端部与参照结构之间的电连续性。校准系统可包括位于探针和/或参照结构上的一个或多个压力传感器，这种压力传感器被构造成探测探针端部与参照结构之间的接触。
轮廓确定系统可还被构造成确定探针端部相对于受测装置的电触头的位置。
这可允许确定探针相对于受测装置和/或装置桌的位置。这使得在用于检测受测装置的检测过程期间能够更新探针相对于装置桌的位置的校准。
轮廓确定系统可例如在该探针端部接近该电触头时，确定探针端部相对于受测装置的电触头的位置。
检测系统可还包括控制器，该控制器被构造成通过受测装置的电触头的确定轮廓确定运动机构的构造，该构造使至少一个探针端部与受测装置的至少一个电触头相接触。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于检测具有多个电触头的装置的检测系统，该检测系统包括：可操作以保持至少一个受测装置的装置桌；包括用于接触受测装置的电触头的至少一个探针端部的探针；和可操作以移动装置桌与探针中的一个或两个以使至少一个探针端部接触受测装置的至少一个电触头的运动机构；其中，装置桌包括延伸出装置桌或延伸到装置桌中的多个参照结构。
参照结构在装置桌上的已知位置处提供参照点。可执行校准，在该校准中，确定受测装置的电触头相对于参照结构的位置及探针端部相对于参照结构的位置。确定电触头与探针端部相对于参照结构的位置可允许确定探针端部相对于电触头的位置。这允许运动机构移动该装置桌与探针中的一个或两个，以使探针端部精确地接触电触头，从而允许探针通过电触头来检测该受测装置。
装置桌可包括至少三个参照结构。在一些实施例中，装置桌可包括不止三个参照结构，例如八个参照结构。
探针可包括至少两个探针端部，并且运动机构可以是可操作的以使至少两个探针端部接触受测装置上的至少两个电触头。至少两个探针端部可同时接触至少两个电触头。
受测装置可包括接地板。该接地板可为与该装置的其它部分分离开的元件，并可被出于检测该装置的目的设置在该装置上。位于装置上的接地板被视为形成受测装置的一部分。此外，接地板被视为受测装置的电触头的示例，探针端部可接触该电触头。本文中对于接触受测装置上的电触头的说明意在包括接触被放置在装置上的接地板。
参照结构中的至少两个延伸出装置桌或延伸到装置桌中不同的距离。
延伸出装置桌或延伸到装置桌中不同距离的至少两个参照结构有利地提高了可相对于参照结构确定特征(例如电触头与一个或多个探针端部)的位置的精度。在一些实施例中，参照结构可全部延伸出装置桌或延伸到装置桌中大致相同的距离。然而，在这种实施例中，精确地接触被放置于不同高度处的电触头可依赖于轮廓确定系统的精度与线性度。通过将参照结构放置于不同高度(即延伸出装置桌或延伸到装置桌中不同的距离)，可在不同的高度处获得参照。这可允许补偿该轮廓确定系统中的任何非线性或尺度误差并且可提高接触位于不同高度的电触头的精度。
参照结构延伸出装置桌或延伸到装置桌中的距离可被称之为参照结构的高度。装置桌的被构造成支撑至少一个受测装置的区域可大致位于支撑平面中。参照结构延伸出装置桌或延伸到装置桌中的距离可被获取为在正交于该支撑平面的方向中的距离。在一些实施例中，参照结构可延伸出该支撑平面，并且参照结构延伸出装置桌或延伸到装置桌中的距离可被获取为参照结构延伸出该支撑平面的距离。在其它实施例中，参照结构可延伸出不同于该支撑平面的平面。例如，参照结构可被设置在与支撑平面不同的垂直高度处。参照结构可延伸出大致平行于支撑平面的平面。参照结构延伸出装置桌或延伸到装置桌中的距离可被获取为参照结构延伸出大致平行于支撑平面的平面的距离。
运动机构可以是可操作的以移动装置桌与探针中的一个或两个，使得探针端部中的至少一个接触参照结构中的一个。
运动机构可被手动操作以使探针端部接触参照结构。例如，可通过照相机或显微镜观看探针端部与参照结构，并且可在通过照相机或显微镜观看探针端部与参照结构的同时手动地操作该运动机构。该运动机构可被引导以使探针端部接触参照结构。
检测系统可还包括校准系统，该校准系统被构造成允许确定至少一个探针端部相对于参照结构的位置。
如上文中参照第一方面所述，确定探针端部相对于参照结构的位置允许探针端部精确地接触参照结构。这提供运动机构的已知构造的参照点，这产生了探针相对于装置桌的已知位置。这可允许确定运动机构的其它构造，这些其它构造产生探针相对于装置桌的其它位置。在获知电触头相对于装置桌的位置之后，可随后精确地移动探针以接触所需的电触头。
例如，校准系统可包括照相机或显微镜，该照相机或显微镜可被用以直接观察探针端部相对于参照结构的位置。作为选择，校准系统可包括如参照第一方面所描述的轮廓确定系统。
在一些实施例中，校准系统可包括用于探测探针端部与参照结构之间的接触的装置。例如，校准系统可包括电连续性检测器，该电连续性检测器探测探针端部与参照结构之间的电连续性。校准系统可包括位于探针和/或参照结构上的一个或多个压力传感器，这种压力传感器被构造成探测探针端部与参照结构之间的接触。
参照结构中的至少一个可包括参照特征，该参照特征在该参照结构上标示出参照点，其中，运动机构是可操作的以移动装置桌与探针中的一个或两个，使得探针端部中的至少一个接触该参照点。
参照特征提供更为精确的位置参照点，该探针端部可被精确地移动至该位置参照点。这提高了测量该探针相对于装置桌的位置的精度。该参照特征在该参照结构上提供一点，该点是可通过检查(直接视觉检查或通过经由检查器械(例如照相机或显微镜)进行的检查)来进行解析的。这允许将探针端部引导成接触该参照点。
参照特征可被设置在参照结构的凸面或突出面上。这可减少探针端部无意地接触参照结构的其它区域的机会。
参照特征可例如包括位于该参照结构中的环形沟槽，并且探针端部可接触位于由环形沟槽所定界的区域内的参照点。参照特征可例如环绕参照结构的顶端。例如，在参照特征包括位于参照结构中的环形沟槽的实施例中，环形沟槽可围绕参照结构的顶端延伸。参照特征标示出参照点，该参照点大致位于参照结构的顶端并且处于环形沟槽的范围内。可使探针端部接触参照结构的顶端(即参照点)。
参照特征可具有大致等于探针端部的大小的的尺寸。
参照特征可包括形成在参照结构中且围绕参照结构的顶端延伸的大致呈环形的沟槽。
参照特征可包括形成在参照结构中的多个大致呈环形的沟槽，每一沟槽围绕参照结构的顶端延伸。
参照结构中的至少一个可包括大致呈球形的末端部分。
球形末端部分被大致平坦的边缘环绕。
参照结构中的至少一个包括具有在50微米或更小的等级范围内的粗糙特征的表面。
粗糙特征可例如包括脊部，这械脊部被机加工成参照结构的表面。
该装置桌可以是可操作的以保持多个受测装置。
检测系统可还包括在运动学方面受限的安装座，该装置桌被安装在该安装座上，其中，在运动学方面受限的安装座被构造成在多个自由度方面限制该装置桌的运动。
在运动学方面受限的安装座可例如在六个自由度方面限制该装置桌的运动。
检测系统可还包括装载装置，该装载装置可操作以自动地装载受测装置以及将受测装置从装置桌自动地进行卸载。
检测系统可还包括：信号发生器，其被构造成产生信号并将该信号引导通过探针端部中的至少一个，使得在使用中，信号被通过受测装置的电触头引导到受测装置中；以及信号取样器，其被构造成对通过探针端部中的至少一个的信号进行取样，使得在使用中，通过信号取样器对在受测装置中反射并通过探针端部的信号进行取样。
信号发生器可被构造成产生具有在0.01GHz至10THz的范围中的频率成分的宽带信号。
宽带信号可仅具有小于约1THz的频率成分。宽带信号可并不必然具有跨越本文中所指定的整个范围的频率成分，但可仅具有占用本文中所指定的范围的小区域的频率成分。例如，在一些实施例中，宽带信号可被限制于处于约0.25GHz-200GHz的范围中的频率成分。这种信号被视为具有处于0.01GHz至10THz的范围中的频率成分的宽带信号的示例。
信号发生器可包括：脉冲辐射源；第一信号转换装置，其被设置成从脉冲辐射源接收辐射脉冲并被构造成响应于来自脉冲辐射源的照射输出信号脉冲；以及传输线布置结构，其被构造成将来自第一信号转换装置的信号脉冲引导通过探针端部中的至少一个。
第一信号转换装置可被构造成基于光学信号产生电信号。第一信号转换装置可例如包括光电导元件。作为选择，第一信号转换装置可包括光电装置。
信号取样器可包括第二信号转换装置，其被设置成从脉冲辐射源接收辐射脉冲，并响应于来自脉冲辐射源的照射对在第二信号转换装置处接收到的信号脉冲进行取样；其中，传输线布置结构被构造成将从受测装置反射或通过受测装置传送并通过探针端部中的至少一个的信号脉冲引导到第二信号转换装置。
第二信号转换装置可被构造成基于光学信号产生电信号。第二信号转换装置可例如包括光电导元件。作为选择，第二信号转换装置可包括光电装置。脉冲辐射源可包括单个辐射源或可包括单独的辐射源，以照射第一信号转换装置与第二信号转换装置。例如，脉冲辐射源可包括第一激光器与第二激光器，该第一激光器被构造成照射第一信号转换装置，该第二激光器被构造成照射第二信号转换装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于检测装置的检测系统，该检测系统包括：脉冲辐射源，其被构造成提供产生辐射束及接收辐射束，其中，产生辐射束及接收辐射束为脉冲辐射束；第一信号转换装置，其被设置成接收产生辐射束的脉冲并被构造成响应于接收产生辐射束的脉冲输出信号脉冲；第二信号转换装置，其被设置成接收该接收辐射束的脉冲并被构造成响应于接收该接收辐射束的脉冲对信号脉冲进行取样；传输线布置结构，其被构造成将来自第一信号转换装置的信号脉冲引导到受测装置并将从受测装置反射或通过受测装置传送的信号脉冲引导到第二信号转换装置；以及直驱延迟线，其被设置在产生辐射束和/或接收辐射束的光学路径中，该延迟线被构造成在产生辐射束与接收辐射束之间引入光学延迟，使得产生辐射束的脉冲在与接收辐射束的对应脉冲入射在第二信号转换装置上的时间不同的时间入射在第一信号转换装置上；其中，延迟线包括：至少一个反射器，其被设置在产生辐射束和/或接收辐射束的光学路径中；以及同步线性马达，其被构造成移动该反射器，以改变产生辐射束和/或接收辐射束的光学路径长度，从而改变产生辐射束与接收辐射束之间的光学延迟。
包括同步线性马达的直驱延迟线允许快速扫描该延迟线，使得可快速地分析在相对于输入信号脉冲不同的多个时间延迟下来自受测装置的反射和/或传送。例如，直驱延迟线可操作以便以可与检流计驱动的延迟线的速度相比较的速度扫描延迟时间。然而，直驱延迟线能够扫描比检流计驱动的延迟线大的延迟时间范围，从而移除对于单独的快速扫描延迟线与慢速扫描延迟线的任何需要。可相对于现有技术布置结构大大地改良测量的总获取时间。例如，获取时间可比可利用现有技术布置结构获得的获取时间要快约60倍。
同步线性马达可为无刷马达。
第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可被构造成基于光学信号产生电信号。第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可例如包括光电导元件。作为选择，第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可包括光电装置。
脉冲辐射源可包括单个辐射源与射束分裂器，该射束分裂器被构造成将辐射源的输出分裂成产生辐射束与接收辐射束。作为选择，脉冲辐射源可包括分离开的辐射源，这些辐射源分别发出产生辐射束与接收辐射束。例如，脉冲辐射源可包括第一激光器与第二激光器，该第一激光器被构造成发出产生辐射束，该第二激光器被构造成发出第二辐射束。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于检测装置的检测系统，该检测系统包括：脉冲辐射源，其被构造成提供产生辐射束及接收辐射束，其中，产生辐射束及接收辐射束为脉冲辐射束；第一信号转换装置，其被设置成接收产生辐射束的脉冲并被构造成响应于接收产生辐射束的脉冲输出信号脉冲；第二信号转换装置，其被设置成接收该接收辐射束的脉冲并被构造成响应于接收该接收辐射束的脉冲对信号脉冲进行取样；传输线布置结构，其被构造成将来自第一信号转换装置的信号脉冲引导到受测装置并将从受测装置反射或通过受测装置传送的信号脉冲引导到第二信号转换装置；以及延迟线，其包括：第一反射器，其被设置在产生辐射束的光学路径中；第二反射器，其被设置在接收辐射束的光学路径中；以及可移动台，第一反射器与第二反射器被安装在该可移动台上，使得该可移动台在第一方向中的运动延长了产生辐射束的光学路径长度并缩短了接收辐射束的光学路径长度，并且可移动台在第二方向中的运动缩短了产生辐射束的光学路径长度并延长了接收辐射束的光学路径长度。
该布置结构意指，可移动台的运动沿相反的两个方向改变了产生辐射束的光学路径长度与接收辐射束的光学路径长度。因此，可移动台移动第一距离在产生辐射束的光学路径长度与接收辐射束的光学路径长度中引入为第一距离的至少两倍的差异。因此，需要可移动台的较小运动，以(相对于现有技术布置结构)改变产生辐射束与接收辐射束之间的光学延迟给定量。这有利地允许对光学延迟进行快速扫描。可因此缩短执行给定测量的获取时间。可移动台可通过马达(例如同步线性马达)移动。
第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可被构造成基于光学信号产生电信号。第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可例如包括光电导元件。作为选择，第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可包括光电装置。
脉冲辐射源可包括单个辐射源与射束分裂器，该射束分裂器被构造成将辐射源的输出分裂成产生辐射束与接收辐射束。作为选择，脉冲辐射源可包括单独的辐射源，这些辐射源分别发出产生辐射束与接收辐射束。例如，脉冲辐射源可包括第一激光器与第二激光器，该第一激光器被构造成发出产生辐射束，该第二激光器被构造成发出第二辐射束。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于检测装置的检测系统，该检测系统包括：脉冲辐射源，其被构造成提供产生辐射束及接收辐射束，其中，产生辐射束及接收辐射束为脉冲辐射束；第一信号转换装置，其被设置成接收产生辐射束的脉冲并被构造成响应于接收产生辐射束的脉冲输出信号脉冲；第二信号转换装置，其被设置成接收该接收辐射束的脉冲并被构造成响应于接收该接收辐射束的脉冲对信号脉冲进行取样；传输线布置结构，其被构造成将来自第一信号转换装置的信号脉冲引导到受测装置并将从受测装置反射或通过受测装置传送的信号脉冲引导到第二信号转换装置；以及辐射反馈系统，其包括；辐射传感器，其被构造成探测从脉冲辐射源发出的辐射脉冲的强度；衰减器，其被设置在从脉冲辐射源发出的辐射脉冲的光学路径中，该衰减器被构造成将辐射脉冲的强度降低可调整量；以及控制器，其被构造成响应于通过辐射传感器对辐射脉冲的强度进行的测量调整衰减器降低辐射脉冲的强度的量。
控制器可调整衰减器，使得辐射脉冲的平均功率随时间的变化而是大致恒定的，其中，在大于单个脉冲周期的时间周期中获取该平均值。辐射脉冲可例如被从脉冲辐射源通过光纤传送至辐射传感器。例如，光纤耦合效率中的改变导致了在辐射探测器处接收到并被通过辐射传感器探测到的辐射强度的改变。控制器可响应于由辐射探测器测量到的强度的改变补偿例如光纤耦合效率的任何改变。
控制器可例如为比例-积分-微分(PID)控制器。
第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可被构造成基于光学信号产生电信号。第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可例如包括光电导元件。作为选择，第一信号转换装置和/或第二信号转换装置可包括光电装置。
脉冲辐射源可包括单个辐射源与射束分裂器，该射束分裂器被构造成将辐射源的输出分裂成产生辐射束与接收辐射束。作为选择，脉冲辐射源可包括单独的辐射源，这些辐射源分别发出产生辐射束与接收辐射束。例如，脉冲辐射源可包括第一激光器与第二激光器，该第一激光器被构造成发出产生辐射束，该第二激光器被构造成发出第二辐射束。
本发明的不同方面的特征可被与本发明的其它方面的特征相结合。
附图说明
现将作为示例、仅参照所附示意图描述本发明的实施例，在附图中：
－图1是用于利用根据本发明的实施例的检测系统进行检测的电子装置的示意图。
－图2是可被用于与图1的电子装置建立电接触的探针的示意图；
－图3A和图3B是包括接地板的电子装置的示意图；
－图4是可形成本发明的实施例的一部分的检测系统的一部分的示意图；
－图5是可形成本发明的替代实施例的一部分的检测系统的一部分的示意图；
－图6是根据本发明的实施例的检测系统的示意图；
－图7是可形成图6的检测系统的一部分的装载装置的实施例的示意图；
－图8是在截面图中示出的电子装置的一部分的示意图；
－图9A与图9B是可形成图6的检测系统的一部分的轮廓确定系统的实施例的示意图；
－图10是可形成图6的检测系统的一部分的装置桌的示意图；
－图11A、图11B与图11C是可形成图10的装置桌的一部分的参照结构的示意图；
－图12是可形成图6的检测系统的一部分的安装座(mount)的实施例的示意图；
－图13是根据本发明的实施例的检测系统的一部分的示意图；
－图14是可形成根据本发明的实施例的检测系统的一部分的延迟线布置结构的示意图；以及
－图15是可形成根据本发明的实施例的检测系统的一部分的辐射反馈系统的示意图。
具体实施方式
图1是电子装置1的示意图，该电子装置1可被利用根据本发明的实施例的检测系统进行检测。电子装置1可被称之为受测装置(DUT)。DUT1包括多个电触头3。这多个电触头3可例如包括球栅阵列(BGA)、平面栅格阵列(LGA)或管脚栅阵列(PGA)。可通过在电触头3中的至少两个与探针之间同时进行电接触来检测该DUT。
图2是可被用于与DUT 1的电触头3建立电接触的探针5的示意图。探针5包括同轴缆线区段7，该同轴缆线区段7以第一探针端部13和第二探针端部15结尾。同轴缆线区段7包括由外部导体11环绕的内部导体9，内部导体9与外部导体11被设置成处于同轴传输线构造中(用于图示出内部导体9的虚线表示内部导体9被外部导体11封装住)。内部导体9与外部导体11电隔离。内部导体9朝向探针7的端部延伸出外部导体11并渐缩以形成第一探针端部13。第二探针端部15由一翼片(fin)形成，该翼片延伸出外部导体11并电耦合至外部导体11。
为了检测DUT 1，第一探针端部13可与DUT 1上的第一电触头3接触，且第二探针端部15可与DUT 1上的第二电触头3接触。内部导体9与第一探针端部13可被用于将信号输入到DUT 1中并可因此被视为承载活动电流(live current)。第二探针端部15与外部导体11可被用于传导接地电流。作为选择，内部导体9可传导接地电流，而外部导体11可传导活动电流。
在一些实施例中，探针可包括不止两个探针端部。例如，探针可包括三个探针端部。包括三个探针端部的探针可包括传导活动电流的一个探针端部以及各自传导接地电流的两个探针端部。这种构造可被称之为接地-信号-接地探针构造。
在一些实施例中，DUT 1可设置有接地板，可对接地板进行对地连接。图3A与图3B为包括接地板2的DUT 1的示意图。图3A示出了与DUT 1的其余部分分离开的接地板2，并且图3B示出了与DUT 1的其余部分接触的接地板2。接地板2包括开口4，可穿过开口4触及到电触头3。
接地板2可包括层压结构。例如，接地板2可包括上传导层与下绝缘层。上传导层可例如包括镀金铜。下绝缘层可例如包括聚合体(例如聚四氟乙烯(PTFE))。下绝缘层起到防止触头3与上传导层之间的电接触的作用。
如图3B中所示，可通过使探针7的第一探针端部13接触电触头3，并使第二探针端部15接触接地板2对DUT 1进行检测。接地板2可为分离于待测装置的单独元件，并可仅为了检测该装置而被放置到该装置上。例如，接地板2可被放置到装置上，以便对不具有适用的相邻触头的电触头进行检测，其中，第二探针端部可被连接到该适用的相邻触头。
尽管接地板可为分离于待测装置的单独元件，出于说明的目的，放置在装置上的接地板2被视为形成受测装置DUT 1的一部分。此外，接地板2被视为探针端部13、15可与之接触的DUT 1的电触头的示例。本文中的任何对于接触DUT 1上的电触头3的说明意在包括接触放置在装置上的接地板2。
图4是可形成本发明的实施例的一部分的检测系统15的一部分的示意图。检测系统15包括信号发生器17与信号取样器19。信号发生器17可例如产生具有处于0.01GHz至10THz的范围中的频率成分的宽带信号。在一些实施例中，该信号发生器可产生具有处于0.25GHz至200GHz的范围中的频率成分的宽带信号。宽带信号可不必具有跨越本文中所指定的整个范围的频率成分，而是可仅具有占用本文中所指定的范围的小区域的频率成分。例如，具有处于约0.25GHz-200GHz的范围中的频率成分的宽带信号(但例如并不具有处于大于约200GHz的频率的实质频率成分)被视为具有处于0.01GHz至10THz的范围中的频率成分的宽带信号的示例。
信号发生器17产生用于输入到DUT 1中的信号。信号取样器19接收并分析从DUT 1反射的信号。信号发生器17与信号取样器19两者均被经由传输线21连接至探针7。探针7可例如类似于上文中参照图2描述的探针7并将不会参照图4更为详细地进行描述。图2与图4中的类似附图标记标示探针7的类似特征。
探针7的第一探针端部13被连接至DUT 1上的第一电触头3。第二探针端部15被连接至DUT 1上的第二电触头3。为了易于说明，图4中仅在DUT 1上示出了两个电触头3。然而，将会了解的是，DUT 1可包括不止两个电触头3。
探针7的被电连接至第一探针端部13的内部导体9被连接至传输线21，该传输线21将来自信号发生器17的信号传送至信号取样器19。由信号发生器17产生的信号可因此被通过传输线21、探针7的内部导体9、第一探针端部13传送到DUT 1的电触头3中。在DUT 1中反射的任何信号可被通过第一探针端部13、探针7的内部导体9、传输线21传送至信号取样器19以进行分析。
信号发生器17包括偏压元件16和第一光电导元件23。信号取样器19包括测量装置20和第二光电导元件25。第一光电导元件和第二光电导元件响应于辐射照射而是导电的，且在它们未被以辐射进行照射时是基本上不导电的。第一光电导元件23与第二光电导元件25可被选择性地以辐射进行照射，以便在第一光电导元件23处产生信号并在第二光电导元件25处对信号进行取样。信号发生器17与信号取样器19可被视为形成取样模块18，该取样模块18是可操作的以通过探针7将信号脉冲输入到DUT 1中，并接收来自DUT 1的信号反射。
检测系统15还包括辐射源27。辐射源27发出呈脉冲辐射束29的形式的辐射脉冲。辐射源27可例如包括激光器。辐射束被入射在射束分裂器31上，该射束分裂器31将脉冲辐射束29分裂成包括产生脉冲的产生射束33与包括接收脉冲的接收射束35。产生射束33被引导以入射在第一光电导元件23上，而接收射束35被引导以入射在第二光电导元件25上。
脉冲产生射束33致使信号脉冲被产生于第一光电导元件23并被输入到DUT 1中。偏压元件16将电位施加至第一光电导元件23。例如，偏压元件16可将DC电位或AC电位(例如，具有约30KHz的频率)施加至第一光电导元件23。在辐射脉冲被入射在第一光电导元件23上时，信号脉冲因偏压元件16与第一光电导元件23的照射的结合而被产生于第一光电导元件23。第一光电导元件因此用于基于光学信号产生电信号。
脉冲接收射束35用于在选定时间(在第二光电导元件25接收辐射脉冲时)对于第二光电导元件25接收到的电子信号进行取样。在第二光电导元件25取样的信号被通过测量装置20进行测量。第二光电导元件25可被视为基于(由接收射束35提供的)光学信号产生(由测量装置20测量到的)电信号。产生于第二光电导元件25的电信号同样基于从DUT 1反射的信号。该过程可被称之为对信号进行取样。
接收射束35至第二光电导元件25的光学路径包括延迟线37，该延迟线37被构造成在产生射束33的产生脉冲与接收射束35的接收脉冲之间引入光学延迟。由延迟线37引入的光学延迟致使产生脉冲在与入射在第二光电导元件25上的对应的接收脉冲不同的时刻入射在第一光电导元件23上。因此，在(从信号发生器17)传送至DUT 1的信号脉冲与由第二光电导元件22取样并由测量装置20接收的反射信号之间存在延迟。
可对输入信号脉冲与由信号取样器19取样的反射之间的延迟时间进行调整，以便对在将脉冲输入到DUT 1之后在不同延迟时间下来自DUT 1的反射进行分析。延迟线37包括可移动台39，接收射束35的光学路径中的反射器被安装在该可移动台39上。可移动台39的(如由图4中的双箭头所指示的)移动改变接收射束35的光学路径长度，并且因此改变入射在第一光电导元件23上的产生脉冲33与入射在第二光电导元件25上的接收脉冲之间的光学延迟。可移动台39可例如被扫描，以便对在不同延迟时间下来自DUT 1的反射进行分析。
应了解到的是，图4中所示的部件并未按照比例示出。检测系统15可包括不同于图4中所描绘且在上文中所述的那些部件不同的部件，和/或可包括除了所描述和所描绘的部件之外的附加部件。检测系统的其它实施例的细节被在US20140021963中给出，该美国文献被通过参引全部结合在本文中。US20140021963中所公开的任何特征均可被与本文中所描述的检测系统协同使用。
如上所述，第一光电导元件23与第二光电导元件25基于光学信号产生电信号。第一光电导元件23与第二光电导元件25可被视为信号转换装置的示例。在一些实施例中，可使用不同于光电导元件的信号转换装置。例如，可以其它形式的信号转换装置来替换第一光电导元件23和/或第二光电导元件25。
可形成本发明的实施例的一部分的替代信号转换装置可为光电装置，例如电光晶体。形成信号发生器的一部分的电光晶体可被构造成接收偏振辐射束(例如产生射束33)，并基于该偏振辐射束产生电信号。
形成信号取样器的一部分的电光晶体可被构造成，使得该晶体的光学特性响应于受到电场的影响而发生改变。例如，该晶体的双折射(birefringence)可响应于受到电场的影响而发生改变。从DUT 1入射在电光晶体上的电信号使晶体受到电场的影响。接收射束35可被引导以入射在电光晶体上，并且由该晶体传送的接收射束35可由一个或多个传感器进行探测。晶体的光学特性(例如双折射)的改变诱发接收射束35的改变，该接收射束35由该晶体进行传送并且可由一个或多个传感器进行探测。例如，来自DUT 1的信号可用以改变由晶体传送的接收射束35的偏振状态和/或振幅。可例如使用偏振光学元件与一个或多个光电二极管传感器测量偏振状态和/或振幅的改变。这可导致与从DUT 1接收到的信号成比例的测量信号。
类似于上文所述的光电导元件的操作，电光晶体可被与脉冲产生射束33和脉冲接收射束35协同使用，以产生信号脉冲，并在选定时间对反射信号进行取样。可在产生射束33与接收射束35之间引入光学延迟，以允许对在不同延迟时间下接收到的反射(如上文参照包括光电导元件的实施例所描述的那样)进行分析。
在一些实施例中，可在信号发生器17与信号取样器19中使用不同形式的信号转换装置。例如，可在信号发生器17中使用光电导元件，并可在信号取样器19中使用电光晶体。
尽管上文已经描述了下列实施例，其中，辐射束29被从辐射源27发出并被分裂成产生射束33与接收射束35，但在一些实施例中，可使用单独的辐射源以产生该产生射束与该接收射束。例如，在一些实施例中，可使用包括两个同步激光器的双激光器系统。激光器可被以可控制的方式进行同步，使得可对从两个激光器发出的辐射束之间的光学延迟进行控制和(例如电气地)调整。在这种实施例中，可对激光器之间的同步进行调整，以便分析在不同延迟时间下接收到的信号(如上文参照延迟线37所述)。包括双激光器系统的实施例可因此不包括延迟线，这是因为延迟线的功能可通过调整激光器之间的同步进行代替。然而，在一些实施例中，延迟线仍可与双激光器系统协同使用。
在包括不止一个辐射源的实施例(例如双激光器系统)中，多个辐射源可被视为共同形成脉冲辐射源。本文中对脉冲辐射源进行的说明意在包括单个辐射源或多个辐射源(例如双激光器系统)。在脉冲辐射源包括单个辐射源的实施例中，脉冲辐射源可还包括射束分裂器，该射束分裂器被构造成将辐射束分裂成产生辐射束和接收辐射束。
在一些实施例中，可使用不止一个探针7和不止一个取样模块18来检测DUT 1。图5是检测系统15'的一部分的示意图，该检测系统15'包括第一取样模块18a和第二取样模块18b。第一取样模块18a被连接至第一探针7a，并且第二取样模块18b被连接至第二探针7b。使第一探针7a与第二探针7b两者与DUT 1上的电触头3相接触。
第一取样模块18a与第二取样模块18b被提供从辐射源27(例如激光器)发出的辐射。辐射束27发出辐射束29，该辐射束29被通过射束分裂器31分裂成产生射束33与接收射束35。接收射束35被引导至延迟线37，该延迟线37是可操作的以便在产生射束33与接收射束35之间引入光学延迟。产生射束33被通过射束分裂器31分裂成第一部分33a与第二部分33b。接收射束33被通过射束分裂器31分裂成第一部分35a与第二部分35b。产生射束33a的第一部分与接收射束35a的第一部分被提供至第一取样模块18a。产生射束与接收射束的第一部分与第二部分被通过光纤耦合器34并经由反射镜38)耦合到光纤32中。产生射束33a的第二部分与接收射束35a的第二部分被提供至第二取样模块18b。
在图5中所示的布置结构中，使用共同的产生射束33与接收射束35操作第一取样模块18a与第二取样模块18b。在这种布置结构中，取样模块18a、18b测量在第一探针9A与第二探针9B之间通过DUT 1进行传送的信号是可能的，除了在DUT 1中反射的信号以外。可通过选择性地依次切断每一取样模块18a、18b处的脉冲的产生，可使反射信号与传送信号分离开。例如，第一取样模块18a可初始产生信号脉冲。可通过第二取样模块18b测量脉冲的传送，并可通过第一取样模块18a测量脉冲的反射。随后，第二取样模块18b产生信号脉冲。可通过第一取样模块18a测量脉冲的传送，并可通过第二取样模块18b测量脉冲的反射。
上文所述的测量值可被用于形成2x2矩阵S，该矩阵S描述了两个电触头之间的耦合，并由方程式(1)给定。
元素S11表示被在第一电触头处插入并被反射回第一电触头的信号。元素S22表示被在第二电触头处插入并被反射回第二电触头的信号。元素S12表示被在第一电触头处插入并被传送至第二电触头的信号。元素S21表示被在第二电触头处插入并被传送至第一电触头的信号。矩阵S可被称之为DUT 1的S-参数测量值或散射矩阵。
在一些实施例中，检测系统可包括不止两个取样模块并可通过不止两个电触头同时检测DUT 1。通常来说，可通过经由N个电触头对DUT 1进行取样而推导出N x N S-参数矩阵。
尽管图5中所示的实施例包括延迟线37，但将了解到的是，产生射束33与接收射束35之间的延迟可作为选择通过使用上文所述的双激光器系统引入。第一激光器可发出产生射束33，并且第二激光器可发出接收射束35。可使第一激光器与第二激光器同步，并且可对激光器之间的同步进行控制，以便控制产生射束与接收射束之间的光学延迟。
如上文已经描述的那样，可通过使用多种不同方法与多个电触头中的一个相接触的一个或多个探针7来检测DUT 1。信号被输入到DUT 1中，并且可对由DUT 1进行的信号反射和/或传送进行测量。在下述实施例中，着重于对由DUT 1反射的信号进行的测量。然而，将会了解到的是，相似的原理适用于测量所传送的信号。下列说明可因此同样适用于测量所传送的信号，这与测量反射信号成对比。
通过多个不同的电触头3检测DUT 1会是合乎要求的。这可通过移动探针7和/或DUT 1使得探针端部13、15接触不同的电触头3来实现。在探针7与DUT 1的每一位置处，信号脉冲可被通过探针7输入到DUT 1中，并且可在不同的延迟时间下对来自DUT 1的信号反射进行分析。
提供自动或半自动检测系统是合乎要求的，该自动或半自动检测系统使探针和/或DUT 1自动移动，使得探针端部接触不同的电触头，并且可通过不同的电触头检测DUT 1。提供自动或半自动检测系统可大大缩短检测DUT 1所需的时间(例如，相较于手动移动探针以接触电触头)。自动或半自动检测系统可允许通过多个电触头3快速地检测DUT 1。自动或半自动检测系统可允许紧连对多个装置1进行检测。
图6是根据本发明的实施例的检测系统101的示意图。检测系统包括装置桌103，该装置桌103是可操作的以保持至少一个装置1。在一些实施例中，装置桌103可被操作以保持多个装置1。装置桌103位于安装座104上。安装座104位于运动台106上。多个装置1可例如被保持在托盘105中。装置1的多个托盘105可被保持在托盘架107中。托盘105可被从托盘架107中卸载，以检测被保持在托盘107上的装置中的一个或多个(如图6中所示)。
检测系统101还包括装载装置109，该装载装置109是可操作的以自动地装载装置1及从装置桌103卸载装置1。例如，装载装置109可从托盘105转移装置1以及将装置1装载到装置桌103上。在被保持在装置桌103上的同时已对该装置1进行检测之后，装置1可被从装置桌103上卸载并被返回托盘105。
图7是装载装置109的实施例的示意图。装载装置109包括机器人，该机器人具有第一臂111、第二臂113和致动器115，该致动器115位于第二臂115的端部处。第一臂111、第二臂113与致动器115可围绕接合处117旋转。第一臂111、第二臂113和/或致动器115围绕接合处117的旋转允许致动器115在部件之间移动。装载装置109具有以虚线119标示出的外部触及范围。
图7中还示出了托盘105、第一装置桌103a与位于安装座104上的第二装置桌103b。装载装置109是可操作的以将装置1从托盘105装载到装置桌103上。在图7中示的描绘中，装载装置109处于将装置1从托盘105装载到第一装置桌103a上的过程中。装载装置109可通过使致动器115移动到一位置以拾取装置1来移动装置1。致动器115可随后夹持住该装置1，该装置1可被利用致动器115移动至不同的位置用以卸载。
在图7中所示的实施例中，装置桌103a、130b可各自操作以保持住六个装置。一旦已经利用装置1装载了装置桌103，该装置桌103就可被装载到安装座104上，在该安装座104处，可对装置1进行检测。可例如通过装载装置109将装置桌103移动并装载到安装座104上。如图7中所示，第一装置桌103a可被装载有多个装置，而第二装置桌103b位于安装座104上并且对第二装置桌103b上的装置1进行检测。这可改良检测系统101的产量。检测系统的产量可被视为每单位时间内检测的装置的数量。
再次返回图6，图6中示出的检测系统101还包括一对探针7。尽管图6中未详细示出，但探针7可类似于上文参照图6所述的探针的实施例。每个探针被连接至取样模块18。取样模块18是可操作的以通过探针7将信号脉冲输入到DUT 1中，并接收来自DUT 1的信号反射，如上文参照图4所述。图6的实施例的取样模块18可类似于上文参照图4所述的取样模块18，并可具有本文中所述的取样模块的任一特征。
在图6中所示的实施例中，取样模块被耦合至光纤121，这些光纤121在他们的另一端部处耦合至辐射源27。如上文参照图4所述，辐射源27发出辐射脉冲，这些辐射脉冲可被引导成入射在光电导元件上，这些光电导元件形成取样模块18的一部分。尽管图6未示出，但检测系统101可还包括一个或多个延迟线，这些延迟线被构造成在从辐射源27发出的辐射脉冲之间引入光学延迟。将并不参照图6更为详细地描述辐射源27与取样模块18的操作。如上文所述，可使用取样模块和/或辐射源的替代实施例。
探针7可通过探针7的探针端部13、15(图6中未示出)接触DUT 1上的电触头3(图6中未示出)。检测系统101包括运动机构122，该运动机构122是可操作的以移动装置桌103和探针7中的一个或两个，以使探针端部13、15接触DUT 1上的至少两个电触头3。该运动机构在图6中仅被示意性地示出为盒子122，这是因为它可采用多种不同的形式并可包括未详细示出的多个部件。
运动机构122可例如包括一个或多个致动器，这些致动器被构造成移动检测系统101的部件。例如，一个或多个致动器可被构造成移动探针7，以使探针7上的探针端部13、15接触DUT 1上的电触头3。另外或作为选择，一个或多个致动器可被构造成直接移动DUT 1位于其上的装置桌103。另外或作为选择，一个或多个致动器可被构造成移动安装座104，保持DUT1的装置桌103位于该安装座104上。另外或作为选择，一个或多个致动器可被构造成移动安装座104位于其上的运动台106。该运动机构是可操作的以转移和/或旋转一个或多个部件(例如装置桌103和/或探针7)。该运动机构是可操作的以调整一个或多个部件(例如装置桌103和/或探针7)的位置和/或定向。
将理解到的是，为了使探针7的探针端部13、15接触DUT 1的电触头3，获知待接触的电触头3相对于探针端部13、15的位置的位置是合乎要求的。这些位置的获知允许探针7和/或DUT 1位于其上的装置桌103进行所需运动，以便接触待确定的电触头。然而，DUT 1上的电触头3的位置、尺寸和/或形状对于不同的装置可以是不同的，并且在对该装置进行检测之前可能并不知道。
图8是处于截面图中的DUT 1的一部分的示意图。DUT 1包括多个电触头3(其在图8中被示出为球型电触头)。图8还示出了探针5，该探针5可被用于接触电触头3。图8中所示的探针7与上文参照图2所述的探针7，并且在此将并不详细地描述该探针7。
如图8中可见，电触头3并不全部具有相同的尺寸与形状。此外，相邻电触头3之间的节距123对于每一电触头3而言是不一致的。相邻触头3之间的节距123可能并不匹配探针7的探针端部13、15之间的节距125。因此，发现探针7相对于探针端部13、15同时接触DUT 1的两个电触头所处的DUT 1的位置与定向可能并不是微不足道的。例如，探针7可相对于DUT1倾斜，以便同时接触两个电触头3。探针7相对于DUT 1倾斜的角度可能是不同的，用在接触不同的电触头3。
为了使探针端部13、15接触DUT 1的电触头，可确定实现该接触的运动机构122的构造。该运动机构122是可操作的以移动装置桌103与探针7中的一个或两个，以采用所确定的构造，其中，探针7的探针端部13、15接触DUT 1上的电触头3。本文对于装置桌103的运动的说明可包括装置桌103的直接运动，或可包括装置桌103位于其上的另一部件的运动。例如，装置桌103位于其上的安装座104的运动为装置桌103的运动的示例。同样，装置桌103位于其上的运动台106的运动为装置桌103的运动的另一示例。
为了确定使探针7的探针端部13、15接触DUT 1的电触头3的运动机构122的构造，获知DUT 1的电触头的位置、尺寸和/或形状是合乎要求的。再次参照图6，检测系统101还包括轮廓确定系统127。该轮廓确定系统127被构造成确定装置的电触头的轮廓。例如，该轮廓确定系统可被构造成确定装置的电触头的三维轮廓。电触头的确定轮廓随后被用于确定使探针7的探针端部13、15接触DUT 1的电触头3的运动机构122的构造。
图9中更为详细地示出了轮廓确定系统127的实施例。图9A是从侧面观看的轮廓确定系统127的实施例的示意图。图9B是从上方观看的装置1的示意图，其中，该装置1被通过轮廓确定系统127以辐射带进行照射。
轮廓确定系统127包括辐射源129、辐射传感器131及控制器133。辐射源129被构造成利用辐射135照射受测装置的至少一部分。在图9中所示的实施例中，辐射源129被构造成利用辐射带135照射装置1的一条。辐射传感器131被构造成探测从装置1散射的辐射。例如，辐射传感器131可探测从装置1上的电触头3散射的辐射。该控制器被构造成通过探测到的散射辐射确定装置1的电触头的轮廓(例如三维轮廓)。
辐射源129可例如包括一个或多个发光二极管(LED)。在一些实施例中，辐射源129可包括激光器。然而，激光器通常发出相干辐射。从装置1散射的相干辐射可形成干涉图案(例如，斑纹图案)，干涉图案可被通过辐射传感器131观看并可影响由辐射传感器131进行的测量。从LED发出的辐射与从激光器发出的辐射相比通常是较为不相干的。因此，使用一个或多个LED有利地减少了任何干涉效应对于由辐射传感器131进行的测量所造成的冲击。
辐射传感器131可例如包括照相机。在图9中所示的实施例中，辐射传感器131相对于从辐射源129发出的辐射135的传播方向成倾斜角α定向。辐射传感器131被设置成，使得具有不同高度的装置1的不同部分看似处于辐射传感器131的视野中的不同位置处。控制器133可通过出现散射辐射的辐射传感器的视野中的位置确定该装置1上的散射辐射的位置。这可允许确定受测装置的散射表面的位置和/或形状。
如上文所述，在图9中所示的实施例中，辐射源129被构造成利用辐射带135照射装置1的一条。辐射传感器131被构造成探测位于该辐射带内的从装置1(例如从该装置1的电触头)散射的辐射。该控制器133被构造成确定位于该装置1的受照射带内的该装置的点的高度。
辐射带135可被越过该装置1进行扫描，如由图9B中的双箭头所指示的那样。例如，运动机构122可移动该装置1位于其上的装置桌103与辐射源129中的一个或两个以利用该辐射带135扫描越过该装置1。装置1上的辐射带135的每一位置处，控制器133确定位于辐射带135内的装置1的点的高度。控制器133将处于辐射带135的不同位置处的装置1的确定高度相结合，以确定装置1的三维轮廓。装置1的轮廓包括位于装置1上的电触头3的轮廓。
在一些实施例中，辐射源127与辐射传感器131可被设置成，使得来自电触头3的镜面反射被接收于辐射传感器131。这可增强在辐射传感器131处接收到的探测信号，并且可因此改良轮廓确定的精度。这种实施例可特定适用于确定包括电触头3的平面栅格阵列(LGA)的装置的轮廓。当与其它形式的电触头相比较时，形成平面栅格阵列的电触头3可具有相对小的高度。LGA的轮廓可因此难以探测。探测来自LGA的镜面反射可改良确定LGA轮廓的精度。
在一些实施例中，轮廓确定系统127可包括多个辐射源127。第一辐射源可被定向为，使得来自电触头3的镜面反射被接收于辐射传感器131。第一辐射源可被用于确定包括LGA的装置1的轮廓。第二辐射源可被定向为，使得在辐射源处接收漫散射辐射，而非镜面反射。第二辐射源可被用于确定并不包括LGA的装置的轮廓。
在其它实施例中，轮廓确定系统127可由不同于上文中参照图9所描述的装置所不同的装置确定DUT 1上的电触头3的轮廓。例如，轮廓确定系统127可包括从上方获取DUT 1的图像的照相机。可在获取到的图像上执行图像处理，以便探测图像中的电触头3的位置。在一些实施例中，可将关于电触头3的位置的二维信息与从一个或多个附加传感器获取到的信息相结合，这些附加传感器被构造成提供关于DUT 1的高度的信息。
在一些实施例中，可通过以辐射束照射电触头3并测量从电触头3反射的辐射的返回时间来确定DUT 1上的电触头3的高度。返回时间可被用于确定电触头3的高度。例如，轮廓确定系统127可包括激光器与辐射传感器，该激光器被构造成利用激光射束照射DUT 1的一部分，该辐射传感器被设置成用以测量从DUT 1反射的激光辐射的返回时间。控制器可基于该返回时间确定DUT 1上的点的高度。激光器和/或DUT 1可被移动，以照明DUT 1上的不同位置并确定DUT 1在不同位置处的高度。DUT 1在DUT 1上的不同位置处确定的高度可被结合，以形成DUT 1的轮廓，该轮廓包括DUT 1上的电触头3的轮廓。
在一些实施例中，关于DUT 1的处于不同位置的高度的(例如如上所述使用激光器获取到的)信息可被与从获取到的DUT 1的图像推导出的信息相结合。例如，可将从其推导出DUT 1上的电触头3的位置的DUT 1的图像与高度信息相结合，以确定DUT 1上的电触头3的轮廓。
尽管已经描述了可确定DUT 1的电触头的三维轮廓的实施例，但在一些实施例中，二维轮廓可能是足够的。例如，如果DUT 1将要包括被成直线设置的多个电触头3，则可能足够的是，根据沿该线的位置确定电触头3的高度，从而确定电触头3的二维轮廓。在DUT 1包括电触头3的更为复杂的布置结构的实施例中，确定电触头3的三维轮廓是合乎要求的。
为了确定使探针7的探针端部13、15接触DUT 1的电触头3的运动机构122的构造，所期望的是获知DUT 1的轮廓相对于探针7的位置的位置。在一些实施例中，这可通过确定DUT 1的轮廓相对于DUT 1被保持其上的装置桌103的位置来实现。同样可确定探针7相对于装置桌103的位置，从而提供DUT 1轮廓的相对于探针7的位置的位置。
本文中对于元件相对于另一元件的位置的位置的说明意在包括两个元件的相对定向。例如，确定探针7相对于装置桌103的位置可包括确定探针7与装置桌103的相对定向。
图10是装置桌103的示意图。图10中还示出了协作系统，该协作系统可被用于描述装置桌103的位置与定向。装置桌103可被在x方向、y方向和z方向中平移并可被相对于x轴旋转一方位角并被相对于z轴旋转一极角θ。
装置桌103包括装置安装位置137，在这些装置安装位置137处，可将装置1安装在装置桌103上。在图10中所示的实施例中，装置桌103包括六个装置安装位置137。在其它实施例中，装置桌103可包括多于或少于六个的装置安装位置137。
装置1可通过将该装置1真空夹持至装置桌103而被保持在装置桌上的适当位置中。在图10的实施例中，装置安装位置137设置有真空端口139，这些真空端口139是可操作的以将真空施加至装置的底侧，以便将该装置1夹持至该装置桌103。
图10中所示的装置桌103包括抓握位置141。抓握位置141提供了接触点，可在这些接触点处抓握住该装置桌103以便保持并移动该装置桌103。例如，图7中所示的装载装置109的致动器115可在抓握位置141处抓握住该装置桌103。
装置桌103还包括短路垫143，该短路垫143提供了一位置，在该位置处，部件可在其中一起短路。例如，可使两个探针端部13、15均接触短路垫143，以使它们一起短路。这可允许进行一个或多个参照测量。例如，可获取来自短路探针端部的信号反射的测量值，以作为参照测量值。可在探针端部13、15并未被一起短路时获取另一参照测量值。短路垫143可例如被镀金。
装置桌103的底侧包括安装点145。安装点145可被构造成与安装座104接口连接，其中，装置桌103可被定位在安装座104上。安装座104可包括在运动学方面受限的安装座。下文参照图12更为详细地描述安装座104的实施例，该装置桌103可被定位在该安装座104上。
装置桌103还包括参照结构147。参照结构147可例如被装配到装置桌103中的孔。参照结构147在装置桌103上的可能已知的位置处提供参照点。参照结构147可在装置桌103上提供参照位置，可针对这些参照位置测量DUT 1上的电触头3的轮廓。例如，轮廓确定系统127可确定装置桌103的轮廓，该轮廓包括位于装置桌上的DUT 1上的电触头3的轮廓，并且也可包括装置桌103上的参照结构147的轮廓。参照结构147可被在所确定的轮廓中识别出。由于参照结构147可位于装置桌103上的已知位置处，因此在装置桌103的确定轮廓中识别参照结构147可允许确定位于装置桌103上的DUT 1上的电触头3的位置。装置桌103上的电触头3的确定位置可允许确定一位置，其中，应使探针7相对于装置桌103移动到该位置，以便接触电触头3。
参照结构147可延伸出装置桌103(如图10中所示)。在替代实施例中，参照结构147可延伸到装置桌103中(例如参照结构可凹陷到装置桌103中)。在图10中所示的实施例中，参照结构147位于与支撑装置1的高度不同的竖直高度上(即处于图10中所示的z轴上的不同位置处)。被构造成支撑装置1的装置安装位置137可大致位于支撑平面中。在图10中所示的实施例中，参照结构147延伸出大致平行于支撑平面的平面。在其它实施例中，参照结构147可延伸出该支撑平面。参照结构147可在垂直于支撑平面的方向中延伸(如图10中所示)。
参照结构147中的至少两个可延伸出装置桌103或延伸到装置桌103中持续不同距离。例如，在一些实施例中，所有的参照结构可延伸出装置桌103或延伸到装置桌103中持续不同距离。参照结构147延伸出装置桌103或延伸到装置桌103中所持续的距离可被称为参照结构147的高度。参照结构147延伸出装置桌或延伸到装置桌中所持续的距离可被获取为正交于支撑平面的方向中的距离。在图10的实施例中，参照结构147延伸出装置桌103所持续的距离可被获取为参照结构147延伸出大致平行于支撑平面的平面所持续的距离。在参照结构147延伸出支撑平面的实施例中，该距离可被获取为参照结构147延伸出支撑平面所持续的距离。
延伸出装置桌103或延伸到装置桌103中持续不同距离的参照结构147有利地提高了可相对于参照结构147确定特征(例如DUT 1上的电触头3)的位置的精度。在一些实施例中，参照结构可全部延伸出装置桌103或延伸到装置桌103中持续大致相同的距离。然而，在这种实施例中，精确地接触放置在不同高度处的电触头3可依赖于轮廓确定系统127的精度与线性度。通过将参照结构147定位于不同的高度处(即延伸出装置桌103或延伸到装置桌103中持续不同距离)，可在不同高度处获得参照。这可允许补偿轮廓确定系统127中的任何非线性或标度误差，且可改良接触位于不同高度处的电触头3的精度。
为了精确地确定DUT 1上的电触头3的轮廓相对于装置桌103的位置，在装置桌103上设置至少三个参照结构147可能是优选的。在一些实施例中，可设置不止三个参照结构147。例如，在图10的实施例中，可设置八个参照结构147。
图11更为详细地示出了参照结构147的实施例。图11A是参照结构147的侧面图的示意图。图11B是以透视的方式示出的参照结构147的示意图。图11C更为详细地示出了参照结构147的端部。
参照结构147包括柱形结构。柱可例如具有约2-3mm的直径。参照结构147包括大致呈球形的末端部分149。球形末端部分149被由大致平坦的边缘151所环绕。球形末端部分149与大致平坦的边缘151提供了可在装置桌103的确定轮廓中容易地识别出的特征。例如，球形末端部分149与大致平坦的边缘151可相对容易地将几何函数拟合到轮廓数据中。因此，可容易地识别出参照结构147相对于确定轮廓中的其它特征(例如DUT 1上的电触头3)的位置。
参照结构147可包括其它特征，这些特征改良参照结构147对于轮廓确定系统127的能见度。例如，测量从对象以倾斜角散射的辐射的轮廓确定系统127(例如图9中所示的轮廓确定系统127)可在确定对象的轮廓时特别良好地工作，这些对象从待确定轮廓的表面漫散射出相当大量的辐射。可为参照结构147设置小尺度的粗糙特征，这些粗糙特征用于提高来自参照结构147的辐射的漫散射。例如，可为参照结构147设置尺度为约50微米或更小的粗糙特征。这可改良参照结构147对于轮廓确定系统127的能见度。
在一些实施例中，可在参照结构147的表面中为参照结构147设置脊部。脊部可例如间隔开约40微米。脊部可被视为粗糙特征的示例。
图11中所示的参照结构147包括参照特征153。参照特征153标示出探针端部可与参照结构147相接触的参照点。该参照特征可具有约等于探针端部13、15的大小的尺寸。本文对于尺寸约等于探针端部13、15的大小的参照特征153作出的任何说明应被解译为意指参照特征153的尺寸约为探针端部13、15的大小(或可与探针端部13、15的大小相比较)。应了解到的是，尺寸约等于探针端部13、15的大小的参照特征153不应受限于具有完全相同的大小的特征。如将在下文中更为详细说明的那样，参照特征153意在被作为探针端部可被移动至的点，以便执行对于探针7相对于装置桌103的位置进行的校准。参照特征153与探针端部13、15具有相同大小的程度可由校准所需的精度来确定。
在图11中所示的实施例中，参照特征153包括参照结构中的沟槽。该沟槽为大致呈环形的并环绕参照结构149的顶端延伸。沟槽149可例如具有约150微米的直径。沟槽的深度可为约10微米。在一些实施例中，参照特征153可包括具有不同尺寸的多个环形沟槽，每一沟槽均围绕参照结构147的顶端延伸。在其它实施例中，参照特征153可包括位于参照结构147上的激光蚀刻标示、在参照结构147上标示出的交叉瞄准线(例如形成交叉瞄准线的一对沟槽)或可为一些其它特征。通常来说，参照特征153可包括任何特征，该特征可通过检查(直接视觉检查或通过检查器械(例如照相机或显微镜)进行的检查)进行解析。这允许探针端部被引导成接触通过参照特征153标示出的参照点。
如上文所暗示的那样，参照特征153可被用在探针7相对于装置桌103的位置的校准中。如上文所解释的那样，由装置桌103所保持的DUT 1上的电触头3的位置被通过轮廓确定系统127相对于装置桌103上的参照结构147予以确定。为了确定致使探针端部13、15与DUT 1的电触头接触的运动机构122的构造，所期望的是，精确地校准确定探针7相对于装置桌103的位置的运动机构122。
可通过使探针7接触参照结构147来校准运动机构122。由于装置桌103上的参照结构147的位置是已知的，因此使探针7接触参照结构147提供了探针7的已知位置，该已知位置可被用于校准该运动机构122。为了提高校准的精度，可使探针端部13、15于或接近参照点处接触参照结构147，该参照点由参照结构147上的参照特征153标示。如上文所述，参照特征153的尺寸可与探针端部13、15的尺寸相比较。因此，参照特征153提供更为精确的参照点，其中，探针端部可被精确地移动到该更为精确的参照点。例如，可使探针端部13、15移动以接触图11C中所示的环形沟槽153内的参照结构。
参照特征153可例如环绕住参照结构147的顶端。例如，在参照特征153包括位于参照结构中的环形沟槽的实施例中，环形沟槽可围绕参照结构147的顶端延伸(如图11C中所示)。参照特征153标示出参照点，该参照点基本上位于参照结构147的顶端处且处于环形沟槽的范围内。可使探针端部接触参照结构的顶端(即参照点)。
参照特征153可被设置在参照结构147的凸面或突出面上。这可减少探针端部无意地接触参照结构147的其它区域的机会。
在一些实施例中，可手动地操作该运动机构122，以使探针端部13、15接触参照结构。换言之，可由人调整运动机构122的构造，直到探针端部13、15接触该参照结构147为止。检测系统101可包括校准系统，该校准系统允许确定探针端部13、15相对于参照结构147的位置。该校准系统可例如包括照相机或显微镜，可通过照相机或显微镜观看探针端部13、15与参照结构147。可由操作者调整该运动机构122，同时通过该校准系统观看探针端部13、15与参照结构147。可对运动机构122进行调整，直到探针端部13、15接触该参照结构147为止(例如在或接近由参照特征153标示出的参照点)。
这提供了对于运动机构122的已知构造的说明，这导致了探针7相对于装置桌103的已知位置。这可允许确定运动机构122的其它构造，这些其它构造导致了探针7相对于装置桌103的其它位置。在获知电触头3相对于装置桌103的位置的情况下，可随后精确地移动探针7以接触所需的电触头3。在一些实施例中，可通过轮廓确定系统127探测参照结构147上的参照特征153。因此，可在DUT 1的电触头3的轮廓中探测在运动机构122的校准期间使用的参照特征153的位置。这可改良确定电触头3相对于探针7的位置的位置的精度。
在一些实施例中，可使探针7的多个探针端部13、15在不同时间接触参照结构147，以便提供运动机构122的其它参照构造并改良校准的精度。可移动探针7以在不同时间接触多个不同的参照结构147，从而进一步改良该校准。为了在所有方向中精确地校准该运动机构，所期望的是使探针7接触在x方向、y方向和z方向中定位于不同位置的参照结构147。
可使探针端部13、15在多个不同的定向中接触参照结构147。例如，可将探针(例如通过改变探针与z轴形成的角度θ和/或改变探针与x轴形成的角度)旋转至不同定向(例如四个或更多个不同的定向)，同时接触参照结构147。探针7的不同定向可提供其它参照位置，这可改良运动机构的校准。
上文已描述的校准系统被构造成允许确定探针端部相对于参照结构147的位置的实施例包括照相机或显微镜，可通过照相机或显微镜观看探针端部与参照结构147。在一些实施例中，校准系统可包括其它部件。例如，该校准系统可包括轮廓确定系统129，该轮廓确定系统129可在探针端部被朝向参照结构147移动时确定参照结构147与探针端部的轮廓。这可允许操作者确定探针端部相对于参照结构147的位置，并使探针端部接触该参照结构147。
在一些实施例中，该校准系统可包括用于探测探针端部与参照结构之间的接触的装置。例如，该校准系统可包括电连续性检测器，该电连续性检测器探测探针端部与参照结构之间的电连续性。该校准系统可包括位于探针和/或参照结构上的一个或多个压力传感器，这些压力传感器被构造成探测探针端部与参照结构之间的接触。
可更新对于运动机构122的校准，而无需使探针端部13、15接触参照结构147。例如，在一些实施例中，在探针7接近DUT 1的电触头3(例如在对DUT 1的检测期间)时，可更新对于运动机构122的校准。轮廓确定系统129可确定探针7的探针端部13、15的轮廓以及探针端部13、15所接近的电触头3的轮廓。所确定的轮廓可被用于确定探针端部13、15关于电触头3的位置。这可被用于确定运动机构122的当前校准的精度，并可在需要的情况下更新该校准。例如，在已利用新探针7来替换探针7之后，可对运动机构122的校准进行更新。
图12是在两幅透视图中所示的安装座104的实施例的示意图。图12中还示出了可被设置在安装座104上的装置桌103。安装座104为在运动学方面受限的安装座，该安装座在多个自由度方面限制了装置桌103的运动。例如，在运动学方面受限的安装座104可在六个自由度方面限制装置桌103的运动。限制装置桌103的运动允许以可重复且受控的方式移动装置桌103，这允许精确地放置该装置桌103。在一些实施例中，装置桌103可被保持在安装座104上的固定位置中，并且探针7可被围绕装置桌103移动，以接触装置桌103上的不同元件。
安装座104包括球式支座157，该球式支座157装配到位于装置桌103的底侧上的安装点145中。安装点145包括V形沟槽，球式支座157位于这些V形沟槽中。球式支座157可沿着沟槽状安装点145滑动，以调整装置桌103相对于安装座104的定向。每一球式支座157具有两个接触点，该接触位置具有球式支座157位于其中的沟槽状安装点145。在具有三个安装点145与三个球式支座157的情况下，总共有六个接触点。每一表面接触点可具有唯一的正交方向。六个接触点的结合用于在6个自由度方面限制装置桌103的运动。
安装座104还包括真空密封件159。真空密封件159可允许装置桌103被真空夹持至安装座104。在其它实施例中，可利用不同的夹持机构将装置桌103夹持至安装座104。例如，装置桌103可被磁性地、静电地或机械地夹持至安装座104。真空密封件可允许将真空泵通过安装座104与装置桌103上的真空端口139流体连接。
安装座104还包括清洁垫161。清洁垫161提供一表面，在该表面上可对探针7的探针端部13、15进行清洁。例如，运动机构122可将探针端部13、15拖拉越过清洁垫161，该清洁垫161可用于从探针端部13、15移除污垢、锡渣或任何其它沉积物。
上文已经描述了检测系统101的实施例，该检测系统101被构造成在使电触头3与探针7接触之前，确定一个或多个装置1上的电触头3的轮廓。可在相继的台中执行装置的轮廓确定与探测。例如，可初始使用轮廓确定系统127确定其上保持有一个或多个装置1的装置桌103的轮廓。随后，可将装置桌103移动至探测台，在该探测台处，使一个或多个探针7与位于装置桌103上的DUT 1上的电触头3接触。随后可使用一个或多个探针7检测DUT 1。在轮廓确定台期间获取的装置桌103的轮廓被用于确定待在探测台期间使用的运动机构122的构造，以接触装置桌103上的装置1上的电触头3。
为了改良检测系统101的产量，可在探测第二装置桌103上的装置1的同时，确定第一装置桌103的轮廓。一旦已确定第一装置桌103的轮廓，就可随后将第一装置桌103移动至探测台，以便对第一装置桌103上的装置1进行探测。在对第一装置桌103上的装置1进行探测的同时，可在对第三装置桌103上的装置1进行探测的准备中，确定第三装置桌103的轮廓。
图6的检测系统101包括运动台106。运动台可例如为线性运动台106，该线性运动台106是可操作的，以使装置桌103在轮廓确定台与探测台之间移动。
在已通过轮廓确定系统127确定装置桌103的轮廓之后，(例如，通过控制器)确定待在探测期间使用的运动机构122的构造。在探测台期间，运动机构122可将装置桌103与探针7中的一个或两个移动至多个不同的位置和/或定向，以使探针7的探针端部13、15与位于探针桌103上的DUT1上的多个不同的电触头3相接触。
在探测台之前，可确定运动机构的一系列构造，该运动机构设法在最短的可能时间中接触待检测的电触头中的每一个。例如，可对可能的运动机构序列执行全球搜索，以便发现使执行该探测台所需的时间最小化的序列。可使用诸如遗传算法或模拟退火算法之类的算法搜索运动机构构造的最佳序列。
探针7和/或探针桌103的一些形式的运动可被以比其它形式的运动更快地执行。例如，探针7的旋转可比探针7的平移相比花费较长的时间来执行。因此，可寻求在探测台期间包括使探针7进行少量旋转的解决方案。例如，可搜索探针7在探测台期间的不同角度定向的总数是相对小的解决方案。
存在探针7相对于探针桌103的一些定向，这些定向实现了与电触头的以不合乎要求的方式的接触。例如，探针7的一些构造可能造成探针端部13、15在电触头3上打滑的风险。探针7的打滑可致使探针端部13、15中的一个与电触头3分离开。可合乎要求的是，寻求探针定向，在这些探针定向下，使探针端部13、15相对近地定位于电触头3上的最高点，以减少探针端部13、15在电触头3上滑动的机会。
在一些实施例中，检测系统101可包括多个探针7(如图6中所示)。多个探针可被用于同时检测位于单个装置桌103上的不同DUT 1。另外或作为选择，可使用多个探针7同时通过不同的电触头3检测单个DUT 1。这可缩短检测单个DUT 1所需的时间量和/或检测位于装置桌103上的所有DUT 1所需的时间量。因此，可改良检测系统101的产量。
上文已描述了对于检测系统的多种改良，这多种改良允许对多个装置1进行自动检测。本文中也设想到了(例如图4中所示的)取样模块18、辐射源与延迟线的创造性改良，并且这些改良将在下文中参照图13-15进行描述。
图13是根据本发明的实施例的检测系统201的一部分的示意图。图13中所示的检测系统201可类似于上文参照图4描述的检测系统，并可包括许多相同或类似的部件。
检测系统201包括取样模块203。取样模块203包括第一和第二光电导元件204、信号发生器(图13中未示出)及信号取样器(图13中未示出)。取样模块203类似于上文参照图4描述的取样模块18，并且将不再对其更为详细地进行描述。
取样模块被经由同轴缆线205连接至探针207。使探针207接触DUT 1上的电触头3。来自取样模块203的信号被通过探针207输入到DUT 1中，并且来自DUT 1的信号反射返回到取样模块用于进行分析。
检测系统201还包括辐射源209、射束分裂器211及延迟线213。辐射源209可包括激光器，该激光器可例如发出近红外线辐射(波长例如为约800nm、约1000nm或约1560nm)。从辐射源209发出的辐射束210入射在射束分裂器211上。辐射束210可为脉冲辐射束。辐射束的脉冲可例如具有小于约1皮秒的脉冲宽度。射束分裂器211将辐射束210分裂成产生射束215及接收射束217。产生射束215与接收射束217被耦合到光纤207中并被传送至取样模块203。在取样模块203中，产生射束被引导以入射在第一光电导元件204上，并且接收射束被引导以入射在第二光电导元件204上。
延迟线213位于接收射束217的光学路径上，并且被构造成在产生射束215的脉冲与接收射束217的脉冲之间引入光学延迟。延迟线213可类似于上文参照图4描述的延迟线37并可包括被安装在运动台(图13中未示出)上的一个或多个反射器。该运动台可被移动以扫描产生射束215与接收射束217之间的光学延迟。
现有技术延迟线布置结构包括分离开的慢速扫描延迟线与快速扫描延迟线。快速扫描延迟线可为检流计驱动的延迟线。在这种布置结构中，快速扫描延迟线可并不提供足够大范围的延迟时间。例如，快速扫描延迟线可引入约50皮秒的最大光学延迟。在现有技术布置结构中，可在50皮秒范围的延迟时间(对应于快速扫描延迟时间的最大光学延迟)上获取数据段，并且随后可移动该慢速扫描延迟线，以便在另一50皮秒范围的延迟时间上获得另一数据段。不同的数据段随后被链接在一起，以便获得完整的数据集。在慢速扫描延迟线的不同位置处获取多个不同数据集的过程可导致大获取时间，以便获取完整的数据集。
在图13中所示的实施例中，仅使用单个延迟线213。延迟线213能够以可与使用由检流计驱动的延迟线所获得的速度相比较的速度扫描越过大范围的延迟时间。延迟线213为直驱延迟线，其包括同步线性马达，该同步线性马达被构造成移动反射器，以改变由延迟线213引入的光学延迟。该线性马达可为无刷式的，其降低了马达中的摩擦力并改良了效率。该运动台可包括高质量交叉滚子轴承或空气轴承。相反，现有技术的延迟线布置结构使用滚珠丝杠驱动器，该滚珠丝杠驱动器限制了运动台的最高速度和加速度。滚珠丝杠同样引入了一些程度的后冲力，该后冲力被通过本文中设想到的直驱延迟线所避免。
可使用本文中所设想到的直驱线获得的总测量获取时间可被参照现有技术布置结构大大地改良。例如，获取时间可比可利用现有技术布置结构所能获得的时间要快约60倍。
图13的检测系统201还包括数字取样模块219。数字取样模块219从延迟线213接收第一信号221并从取样模块203接收第二信号223。数字取样模块219同时对第一信号221和第二信号223进行取样，并维持这两个信号之间的配准，使得来自取样模块的数据可被分配至由延迟线213引入的特定延迟时间。数字取样模块与控制器225接口连接，该控制器225可为计算机。控制器225可储存由数字取样模块219取样的数据。
图14是根据本发明的实施例的检测系统的一部分的延迟线布置结构的示意图。图14中所示的布置结构包括辐射源301，该辐射源301发出辐射束303。辐射束303入射在射束分裂器305上，该射束分裂器305将辐射束分裂成产生射束307与接收射束309。产生射束307与接收射束309两者被提供至延迟线布置结构。该延迟线布置结构包括第一反射器单元311与第二反射器单元313，该第一反射器单元311接收该产生射束307，该第二反射器单元313接收该接收射束309。第一反射器单元311与第二反射器单元313可各自包括单个反射器或多个反射器。第一反射器单元311与第二反射器单元313可包括角反射器。
第一反射器单元311与第二反射器单元313被安装在可移动台315上。可移动台315可在第一方向317与第二方向319中移动。可移动台315在第一方向中的运动延长了产生射束307的光学路径长度，并缩短了接收射束309的光学路径长度。可移动台315在第二方向319中的运动缩短了产生射束307的光学路径长度，并延长了接收射束309的光学路径长度。
在图14中所示的布置结构中，可移动台309的运动改变了产生射束与接收射束在相反的两个方向中的光学路径长度。因此，可移动台309运动第一距离在产生射束与接收射束的光学路径长度中引入为第一距离的至少两倍的差异。因此需要可移动台的较小运动，以便使产生射束与接收射束之间的光学延迟(相对于现有技术布置结构)改变一给定量。这有利地允许对光学延迟进行快速扫描。可因此明显缩短执行给定测量的获取时间。
在图14的实施例中，延迟线布置结构还包括棱镜321(例如屋脊棱镜)，这些棱镜321位于产生射束307与接收射束309的光学路径中。棱镜可将辐射反射回第一反射器单元与第二反射器单元，使得辐射脉冲于反射器单元311、313处经历多次反射。使辐射脉冲于反射器单元311、313处经历多次反射延长了脉冲通过该延迟线布置结构的总光学路径。这可提高被引入在产生射束的脉冲与接收射束的脉冲之间的光学延迟。
从该延迟线布置结构输出的产生射束307与接收射束309被通过耦合器323耦合到光纤321中。光纤321可将产生射束与接收射束传送至取样模块。
图15是可形成根据本发明的实施例的检测系统的一部分的辐射反馈系统的示意图。图15中所示的布置结构包括辐射源401(例如激光器)，该辐射源401发出辐射束403。该辐射束403被耦合到光纤405中。该光纤405可被用于将辐射束403传送至取样模块(如上文参照其它实施例所述)。光纤405的光纤耦合效率可随着时间的流逝而改变。例如，光纤405的温度或其它因素的改变(例如用于将辐射束403耦合到光纤405中的光学元件中的蠕变)可导致耦合效率随着时间的流逝而改变。
光纤405的光纤耦合效率中的改变将使从光纤405输出(并可被提供至取样模块)的辐射束的功率发生改变。维持从光纤405输出并可被提供至取样模块的辐射的大致恒定的平均功率可能是合乎要求的。
为了稳定从光纤405输出的辐射的功率，提供了辐射反馈系统。该辐射反馈系统包括辐射传感器409、衰减器413及控制器411。从光纤405输出的辐射束403被入射在射束分裂器407上。该射束分裂器407将辐射束的第一部分408引导至辐射传感器409。辐射束的第二部分410可例如被提供至取样模块。
辐射传感器409被构造成探测从光纤405输出的辐射的强度(该辐射可包括辐射脉冲)。衰减器413被放置在辐射束的光学路径中，该辐射束在将辐射束耦合到光纤405中之前从辐射源401发出。衰减器413被构造成将该辐射束的强度降低可调整量。控制器411被构造成响应由辐射传感器409对辐射束的强度进行的测量调整衰减器降低辐射束的强度的量。例如，如果辐射传感器409探测到辐射束403的强度增大，则控制器411可其作用以增大衰减器413衰减辐射束403的量。如果辐射传感器409探测到辐射束403的强度的降低，则控制器411可起作用以降低衰减器413衰减辐射束403的量。辐射反馈系统可因此起作用，以维持从光纤405输出的辐射束的大致恒定的平均功率。
辐射束可被脉冲化且辐射反馈系统可起作用，以维持辐射束的大致恒定的平均功率，其中，在不止一个脉冲周期中获取平均值。辐射反馈系统可并不起作用以改变各个脉冲的时间轮廓。在一些实施例中，辐射束的脉冲重复率可为约100MHz(即10纳秒的脉冲周期)。辐射反馈系统可起作用以降低低于约1KHz的频率下的功率不稳定性。
控制器411可包括比例-积分-微分(PID)控制器。衰减器413可包括液晶可变延迟器(retarder)，该液晶可变延迟器可与偏振器相结合，以提供辐射束403的电压控制式衰减。在其它实施例中，可使用不同形式的衰减器。例如，衰减器413可包括电动可变中性密度滤光轮、声光调制器或光电调制器。
在一些实施例中，检测系统的一个或多个光学部件可以是基于光纤的。例如，本文中所描述的辐射源中的任一个可包括光纤激光器。另外或作为选择，本文中所描述的任何射束分裂器或辐射可以是基于光纤的。在一体实施例中，延迟线的一个或多个部件可以是基于光纤的。基于光纤的延迟线可包括受到拉伸的一段光纤(例如使用压电线轴)。然而，基于光纤的延迟线可能无法获得在使用诸如本文中所述的延迟线之类的自由空间延迟线的情况下是可能的延迟时间范围。因此，包括延迟线的检测系统的光学部件可并不全部为基于光纤的。
在包括双激光器系统的实施例(其中可通过调整两个激光器之间的同步来调整产生射束与接收射束之间的光学延迟)中，产生射束和/或接收射束的整个路径可为基于光纤的。
检测系统的多个创造性方面已在上文中进行描述，并且被在本发明的具体实施例的背景中在图中予以示出。将了解到的是，所述和/或所示方面中的任一个可被结合在单个实施例中。例如，一个实施例的一个或多个特征可被与另一实施例的一个或多个特征相结合。将进一步了解到的是，尽管已描述了包括不止一个创造性方面的一些实施例，但本文中同样设想到了仅包括单个创造性方面的实施例。大体来说，所述实施例中的任一个的特征中的任一个可被单独使用或可被与所述实施例的其它特征中的任一个结合使用。
尽管上文已描述了本发明的具体实施例，但将了解到的是，可以除所述方式以外的其它方式来实施本发明。上文的描述意在是说明性的而非限制性的。因此，本领域技术人员将会明白的是，可对本发明进行修改而并不脱离下列权利要求的范围。

Claims (33)

1.一种用于检测具有多个电触头的装置的检测系统，所述检测系统包括：
装置桌，所述装置桌能够操作以保持至少一个受测装置；
探针，所述探针包括用于接触受测装置的电触头的至少一个探针端部；
运动机构，所述运动机构能够操作以移动所述装置桌和所述探针中的一个或两个，以使所述至少一个探针端部接触受测装置的至少一个电触头；以及
轮廓确定系统，所述轮廓确定系统被构造成确定受测装置的所述电触头的轮廓。
2.如权利要求1所述的检测系统，其中，所述轮廓确定系统包括：
辐射源，所述辐射源被构造成利用辐射照射受测装置的至少一部分；
辐射传感器，所述辐射传感器被构造成探测从所述受测装置的电触头散射的辐射；以及
控制器，所述控制器被构造成通过探测到的散射辐射确定受测装置的所述电触头的轮廓。
3.如权利要求2所述的检测系统，其中，所述辐射传感器被设置为使得延伸远离所述装置桌不同量的所述受测装置的不同部分出现在所述辐射传感器的视野中的不同位置处。
4.如权利要求3所述的检测系统，其中，所述辐射传感器被以相对于从所述辐射源发出的辐射的传播方向倾斜的角度定向。
5.如权利要求2至4中的任一项所述的检测系统，其中，所述辐射源被构造成利用辐射带照射受测装置的一条。
6.如权利要求5所述的检测系统，其中，所述辐射传感器被构造成探测从位于所述辐射带内的电触头散射的辐射，并且所述控制器被构造成确定所述受测装置的位于所述受测装置的受照射条内的点的高度。
7.如权利要求6所述的检测系统，其中，所述运动机构能够操作以移动所述装置桌与所述辐射源中的一个或两个，以利用辐射带扫描越过所述受测装置，并且所述控制器被构造成结合所述受测装置在所述辐射带的不同位置处的点的确定高度，以确定受测装置的所述电触头的轮廓。
8.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述装置桌包括多个参照结构，所述多个参照结构延伸出所述装置桌或延伸到所述装置桌中，并且所述轮廓确定系统被构造成确定受测装置的所述电触头的所述轮廓相对于所述参照结构的位置的所述位置。
9.如权利要求8所述的检测系统，其中，所述参照结构延伸出所述装置桌，并且所述参照结构中的至少两个延伸出所述装置桌不同的距离。
10.如权利要求8或权利要求9所述的检测系统，其中，所述运动机构能够操作以移动所述装置桌与所述探针中的一个或两个，使得所述探针端部中的至少一个接触所述参照结构中的一个。
11.如权利要求10所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括校准系统，所述校准系统被构造成允许确定所述至少一个探针端部相对于所述参照结构的位置。
12.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述轮廓确定系统还被构造成确定探针端部相对于受测装置的电触头的位置。
13.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括控制器，所述控制器被构造成通过受测装置的所述电触头的确定轮廓确定所述运动机构的构造，所述构造使所述至少一个探针端部与所述受测装置的至少一个电触头接触。
14.一种用于检测具有多个电触头的装置的检测系统，所述检测系统包括：
装置桌，所述装置桌能够操作以保持至少一个受测装置；
探针，所述探针包括用于接触受测装置的电触头的至少一个探针端部；以及
运动机构，所述运动机构能够操作以移动所述装置桌和所述探针中的一个或两个，以使所述至少一个探针端部与受测装置的至少一个电触头接触；
其中，所述装置桌包括延伸出所述装置桌或延伸到所述装置桌中的多个参照结构。
15.如权利要求14所述的检测系统，其中，所述参照结构中的至少两个延伸出所述装置桌或延伸到所述装置桌中不同的距离。
16.如权利要求14或15所述的检测系统，其中，所述运动机构能够操作以移动所述装置桌和所述探针中的一个或两个，使得所述探针端部中的至少一个接触所述参照结构中的一个。
17.如权利要求16所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括校准系统，所述校准系统被构造成允许确定所述至少一个探针端部相对于所述参照结构的位置。
18.如权利要求16或17所述的检测系统，其中，所述参照结构中的至少一个包括参照特征，所述参照特征在所述参照结构上标示出参照点，所述运动机构能够操作以移动所述装置桌和所述探针中的一个或两个，使得所述探针端部中的至少一个接触所述参照点。
19.如权利要求18所述的检测系统，其中，所述参照特征包括形成在参照结构中并围绕所述参照结构的顶端延伸的大致呈环形的沟槽。
20.如权利要求19所述的检测系统，其中，所述参照特征包括形成在参照结构中的多个大致呈环形的沟槽，每一沟槽围绕所述参照结构的顶端延伸。
21.如权利要求14至20中的任一项所述的检测系统，其中，所述参照结构中的至少一个包括大致呈球形的末端部分。
22.如权利要求21所述的检测系统，其中，所述呈球形的末端部分被大致平坦的边缘所环绕。
23.如权利要求14至22中的任一项所述的检测系统，其中，所述参照结构中的至少一个包括具有在50微米或更小的等级范围内的粗糙特征的表面。
24.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述装置桌能够操作以保持多个受测装置。
25.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括在运动学方面受限的安装座，所述装置桌被安装在所述安装座上，所述在运动学方面受限的安装座被构造成在多个自由度方面限制所述装置桌的运动。
26.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括装载装置，所述装载装置能够操作以自动地装载受测装置以及将所述受测装置从所述装置桌自动地卸载。
27.如前一权利要求所述的检测系统，其中，所述检测系统还包括：
信号发生器，所述信号发生器被构造成产生信号并引导所述信号通过所述探针端部中的至少一个，使得在使用中，所述信号被通过所述受测装置的电触头引导到受测装置中；以及
信号取样器，所述信号取样器被构造成对通过所述探针端部中的至少一个的信号进行取样，使得在使用中，通过所述信号取样器对在所述受测装置中反射并通过探针端部的信号进行取样。
28.如权利要求27所述的检测系统，其中，所述信号发生器被构造成产生具有在0.01GHz至10THz的范围中的频率成分的宽带信号。
29.如权利要求27或28所述的检测系统，其中，所述信号发生器包括：
脉冲辐射源；
第一信号转换装置，所述第一信号转换装置被设置成从所述脉冲辐射源接收辐射脉冲并被构造成响应于来自所述脉冲辐射源的照射输出信号脉冲；以及
传输线布置结构，所述传输线布置结构被构造成将来自所述第一信号转换装置的所述信号脉冲引导通过所述探针端部中的至少一个。
30.如权利要求29所述的检测系统，其中，所述信号取样器包括：
第二信号转换装置，所述第二信号转换装置被设置成从所述脉冲辐射源接收辐射脉冲，并响应于来自所述脉冲辐射源的照射对在所述第二信号转换装置处接收到的信号脉冲进行取样；
其中，所述传输线布置结构被构造成将从受测装置反射或通过受测装置传送并通过所述探针端部中的至少一个的信号脉冲引导到所述第二信号转换装置。
31.一种用于检测装置的检测系统，所述检测系统包括：
脉冲辐射源，所述脉冲辐射源被构造成提供产生辐射束及接收辐射束，其中，所述产生辐射束及所述接收辐射束为脉冲辐射束；
第一信号转换装置，所述第一信号转换装置被设置成接收所述产生辐射束的脉冲并被构造成响应于接收所述产生辐射束的脉冲输出信号脉冲；
第二信号转换装置，所述第二信号转换装置被设置成接收所述接收辐射束的脉冲并被构造成响应于接收所述接收辐射束的脉冲对信号脉冲进行取样；
传输线布置结构，所述传输线布置结构被构造成将来自所述第一信号转换装置的信号脉冲引导到受测装置，并将从所述受测装置反射或通过受测装置传送的信号脉冲引导到所述第二信号转换装置；以及
直驱延迟线，所述直驱延迟线被设置在所述产生辐射束和/或所述接收辐射束的光学路径中，所述延迟线被构造成在所述产生辐射束与所述接收辐射束之间引入光学延迟，使得所述产生辐射束的脉冲在与所述接收辐射束的对应脉冲入射在所述第二信号转换装置上的时间不同的时间入射在所述第一信号转换装置上；
其中，所述延迟线包括：
至少一个反射器，所述至少一个反射器被设置在所述产生辐射束和/或所述接收辐射束的所述光学路径中；以及
同步线性马达，所述同步线性马达被构造成移动所述反射器，以改变所述产生辐射束和/或所述接收辐射束的光学路径长度，从而改变所述产生辐射束与所述接收辐射束之间的光学延迟。
32.一种用于检测装置的检测系统，所述检测系统包括：
脉冲辐射源，所述脉冲辐射源被构造成提供产生辐射束及接收辐射束，其中，所述产生辐射束及所述接收辐射束为脉冲辐射束；
第一信号转换装置，所述第一信号转换装置被设置成接收所述产生辐射束的脉冲并被构造成响应于接收所述产生辐射束的脉冲输出信号脉冲；
第二信号转换装置，所述第二信号转换装置被设置成接收所述接收辐射束的脉冲并被构造成响应于接收所述接收辐射束的脉冲对信号脉冲进行取样；
传输线布置结构，所述传输线布置结构被构造成将来自所述第一信号转换装置的信号脉冲引导到受测装置并将从所述受测装置反射或通过受测装置传送的信号脉冲引导到所述第二信号转换装置；以及
延迟线，所述延迟线包括：
第一反射器，所述第一反射器被设置在所述产生辐射束的光学路径中；
第二反射器，所述第二反射器被设置在所述接收辐射束的光学路径中；以及
可移动台，所述第一反射器与所述第二反射器被安装在所述可移动台上，使得所述可移动台在第一方向中的运动延长了所述产生辐射束的光学路径长度并缩短了所述接收辐射束的光学路径长度，并且所述可移动台在第二方向中的运动缩短了所述产生辐射束的光学路径长度并延长了所述接收辐射束的光学路径长度。
33.一种用于检测装置的检测系统，所述检测系统包括：
脉冲辐射源，所述脉冲辐射源被构造成提供产生辐射束及接收辐射束，其中，所述产生辐射束及所述接收辐射束为脉冲辐射束；
第一信号转换装置，所述第一信号转换装置被设置成接收所述产生辐射束的脉冲并被构造成响应于接收所述产生辐射束的脉冲输出信号脉冲；
第二信号转换装置，所述第二信号转换装置被设置成接收所述接收辐射束的脉冲并被构造成响应于接收所述接收辐射束的脉冲对信号脉冲进行取样；
传输线布置结构，所述传输线布置结构被构造成将来自所述第一信号转换装置的信号脉冲引导到受测装置并将从所述受测装置反射或通过受测装置传送的信号脉冲引导到所述第二信号转换装置；以及
辐射反馈系统，所述辐射反馈系统包括；
辐射传感器，所述辐射传感器被构造成探测从所述脉冲辐射源发出的辐射脉冲的强度；
衰减器，所述衰减器被设置在从所述脉冲辐射源发出的辐射脉冲的所述光学路径中，所述衰减器被构造成将所述辐射脉冲的强度降低可调整量；以及
控制器，所述控制器被构造成响应于所述辐射传感器对于所述辐射脉冲的强度进行的测量调整所述衰减器降低所述辐射脉冲的强度的量。
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