CN201327500Y - 减少转位时间的测试系统 - Google Patents

Abstract

减少转位时间的测试系统包括具有测试源的测试器、连接到测试器的接口板、接口板的具有DUT1的第一插槽和具有DUT2的第二插槽、连接到所述测试器的第一机械手；连接到所述测试器的第二机械手；连接到所述测试器和接口板的开关，用于在每一时刻将测试器选择性地连接到第一插槽或第二插槽。还包括控制器，连接到所述第一机械手和第二机械手以及所述测试器。根据本实用新型的测试系统消除了机械手在器件测试操作中的空闲时间。

Description

减少转位时间的测试系统

分案申请说明

本案是2005年1月28日向中国知识产权局提交的实用新型专利申请200590000025.6的分案申请。

技术领域

本实用新型通常涉及自动化制造系统，更具体而言，涉及特别适

用于测试和质量控制的自动化和机器人型半导体设备系统及其改进，包括减少转位时间的延迟等。

背景技术

在许多行业中，自动化制造设备已经使得制造过程成为流水线。而且，这种自动化增加了可靠性和所获结果。自动化的不利方面在于设备操作中的时间延迟。具体来讲，在包含昂贵的制造设备的情况下，由于在机械操纵、复位等过程中的空闲或非测试使用时间，使得设备操作中的延迟(诸如在传送被测器件的机械移动过程中的延迟)限制了此类设备的收益率。因此，在制造工艺和操作中，一直致力于限制昂贵的测试设备处于空闲和不执行可应用的测试功能(例如，自动地更换下一个测试元件时)的时间。

在半导体制造中，半导体器件测试设备是一种成本昂贵的投资需求。通常，这种测试设备包括了用于处理被测器件的机器人型(robotic)机械手。这个机器人型机械手系统通常被称为“处理机”，它通常配置有一个或多个被称为“机械手”的机器人型手臂。机械手机械地捡出用于测试的器件，将该器件插入到接口测试板插槽中，并向测试器发出测试开始信号。然后，测试器实施对器件的测试，并向处理机返回测试结果和测试结束信号，这使得处理机将器件放置到测试后托盘(tray)中或用于容纳测试完器件的容器中。只要处理机检测到还存在另外的可用于测试的器件，就重复该过程。该整个系统有时被称为“测试间(test cell)”。

在处理机需要放置刚测试完的器件，并使用待测试的下一个器件来更换测试完器件的时间过程中，测试器实质上是空闲的。这个空闲时间有时被称为特定测试器和系统的“转位时间”，它涉及对待测试和已测试的器件的机械操纵。这些机械操纵在操作速度方面受到各种因素的限制，例如包括物理和速度的约束条件，以确保待测试的器件不被损坏、污染、坠落等。

测试一件器件所需要的时间有时被称为对于特定器件、测试、测试器和系统的“测试时间”。当系统以其制造能力来进行工作时，它或者在转位时间期间进行转位，或者在测试时间期间进行测试。

以前，测试设备制造商将减少转位时间的努力重点放在对增加机械操作速度的操纵设备的设计方面。尽管随着时间的过去，机器人型处理机在处理测试器件时的机械操作速度已经显著地增加，然而在测试之间操纵测试器件所需的机械转位时间仍然非常大。而且，随着机械操纵设备的操作速度的增加，用于该设备的成本也会增加，包括校准、更换频率、维护、零件和其它方面。在对多种类型的测试设备和处理机的机械操纵进行加速必须考虑到这些约束条件和预防措施的情况下，机械操纵的进一步加速受到经济和物理阻碍因素的影响。

无论如何，减少转位时间都可以使测试设备中的投资得到更大的收益率，特别是在测试设备非常昂贵的情况下。因此，进一步减少在制造环境中的测试操作中所涉及的转位时间，将会在工艺和技术方面带来显著的改进。特别是在半导体制造中，如果减少半导体器件测试中的转位时间，将可以带来经济上的收益和其它收益和优点。此外，在不需要对现有的器件处理机和类似的测试用机器人型或自动化组件的机械操作进行实质的改变或新开发的情况下，提供用来实现减少转位时间的新的和改进的系统和方法，也将是一种改进。

为了理解背景技术的目的，现在将叙述常规测试系统和操作：

参照图1，用于测试器件102的常规系统100包括测试器104、连接到测试器104的接口板106、和机器人型处理机108，该接口板106可以向被测器件102提供可用的测试器104资源(例如，由测试器运行的测试协议、信号和过程)。应理解的是，器件102可以是单个器件，或者是同时被连接到测试器和测试源以进行同时测试操作的多个器件，但是本文使用的单数术语“器件”涉及到被如此同时连接并被同时测试的器件。机器人型处理机108被通信连接到测试器104。接口板106被通信连接到测试器104。接口板106包括一个测试插槽110，用于在测试过程中接受和保持器件102。

测试插槽110提供了帮助机械手109与被测器件102对准的物理机制，以便当器件102经受电测试时，能够充分地保持在被测器件102和测试器104之间的电接触。通常，机械手109的精度过于严苛，以至于无法在被测器件102和测试器104以及相关测试源之间提供和保持准确的电接触，而测试插槽110则提供了在测试期间保持准确电接触所需要的精确对准机制。

而且，单个接口板可以具有一个以上的测试插槽。当在接口板上存在多个插槽时，每个插槽通常都已经被连接到单个测试器104之上的相应的不同组测试源。实际上，测试器104可以在每个插槽上执行不同的测试，但并不能在每个插槽上同时进行相同的测试。在测试源能够在相同时间驱动从测试器到多个器件的信号的特殊情况下，可能存在某些例外。这种源包括电源、数字驱动器和模拟波形产生器。在每种情况下，该源均被认为是来自特定测试器的输出源，并且在此类使用中，测试器均必须经过专门的配置，并具有以同时方式分别执行不同测试所需要的功能性。大多数常规测试器并不具有这种专门的配置或功能，并且与大多数常规测试器相比，不管怎样，所有这种专门的测试器都要更加昂贵和/或在应用方面受到限制。

机器人型处理机108机械地移动和操作，以从一个或多个待测试器件中捡出和处理器件102。一旦机械手109捡出待测试器件102，处理机108将进行控制，把器件102转送到在接口板106的合适插槽110的位置中。然后，测试器104开始对器件102进行测试。在测试器104完成测试之后，处理机108机械地从插槽110中移除器件102，并将器件102转送到测试完器件的位置处。

在常规系统100的操作中，操作员在处理机108的输入端准备一组待测器件。然后，操作员指示处理机108开始取来待侧器件，并通过将器件插入到测试插槽110中来准备下一个可用的器件。一旦处理机108已感测到第一器件102处于测试插槽110中的合适位置并准备测试，则处理机108向测试器104发出测试开始信号。响应于该测试开始信号，测试器104经由测试插槽110来执行测试程序，该测试程序电子激励被测器件102，并测量来自器件102的输出响应。测试器104将该输出响应与一组期望响应数据进行比较，并判定结果为器件102“合格”或“不合格”。

如果接口板包含多个测试插槽，并且测试器能够采用测试器的不同测试源(如采用前文描述的某一专用测试器)同时进行测试，则所采用的测试器是诸如前面提到的特定的专用测试器，测试器必须查询处理机状态，以确定哪些测试插槽具有已准备进行测试的器件，哪些测试插槽没有这样的器件。然后，测试器可以忽略来自空的测试插槽的失败测试结果，并仅仅测试具有插入器件的有效测试插槽位置(site)。当然，如前面所叙述的，具有这些能力的此类特定测试器是相对稀少和昂贵的，并在应用方面受到限制。

一旦测试程序已结束了对器件102的测试，并且测试器104已作出了对于测试结果的合格/不合格确定，则测试器104将刚测试完的器件102的测试结果数据传送回处理机108，随后向处理机108传送测试结束信号。处理机108接收来自测试器104的测试结束信号，并使用该测试结果数据将刚测试完的器件102放置到测试完器件的输出堆放区中，比如分别放置在用于合格器件和用于不合格器件的单独存放区中。

如果接口板包含了多个测试插槽，并且测试器能够采用测试器的不同测试源(如使用前文所述的某一专用测试器)同时进行测试，则测试器必须为每个作为专用位置(site)的有效测试插槽位置传送结果数据，并且处理机必须据此来放置每个器件。同样，任何这样的配置均需要专用测试器，并且可能还需要专用处理机设备，而这些测试器和专用处理机设备均具有成本昂贵和应用受限的问题。

在系统100的实际操作中，一旦处理机108已经放置了刚测试完的器件102，则该过程将继续重复，直到不再剩余任何受测器件为止，或者直到处理机状态或测试器中出现的任何错误状况使操作停止为止，或者直到操作员介入来停止该测试为止。

在该常规系统100中的测试的每一情形中，处理机108均单独获得和转送正要被测试的相应器件102。在处理机108在测试之后进行捡出、在插槽110中设置和定位的机械操作过程中，测试器104保持空闲，并不实施任何测试。系统100的转位时间基本上是当移除和放置测试完的器件、然后取回并插入接下来的每一受测器件以进行测试时处理机108的机械操作所需要的时间。转位时间还包括在从测试器104到处理机108的测试结束信号与从处理机108到测试器104的下一测试开始信号之间的任何时间间隔。

参照图4，测试器件的常规过程400包括启动第一机械手的步骤402。在步骤402中，例如，信号被传送到具有第一机械手的机器人型处理机。由测试器或其它源传送该信号，用于向处理机指示第一机械手应当开始动作，来获得被测器件并对其定位。该器件例如是将由特定的测试器进行测试的半导体器件或任何其它的制造零件或元件。

在步骤404中，第一机械手机械地移动它的手臂，用于取回第一器件来进行测试。第一机械手夹紧或保持第一器件。然后，在步骤406中，第一机械手机械地捡出和操纵第一器件，例如，对第一器件进行适当定位以供测试。在步骤408中，第一机械手机械地将第一器件移动到与测试器连接的接口板，并将第一器件插入到插槽中或该接口板的其它测试槽中。

一旦第一器件被设置在插槽或其它测试槽中，测试器开始测试器件的步骤412。测试可以包括功率测试、逻辑测试和各种其它质量控制或器件兼容性测试中的任何一种。测试可能要花一些时间来完成，这取决于所执行的测试。在测试的过程中，第一机械手将第一器件保持在接口板的适当位置中，以进行测试。

当完成测试步骤412时，在步骤414中，激活送往处理机和第一机械手的测试信号，以便从插槽或其它测试间中机械地移除该器件。在步骤416中，第一机械手接着将第一器件移动到期望的测试后位置。在步骤418中，第一机械手在测试后位置释放第一器件。

然后，过程400返回到步骤402，以便对下一测试器件以及器件的下一测试重复这些步骤。正如前面所述，在过程400期间，处理机的第一机械手捡出、移动、放置、移除和分发每个器件的操作所需的时间，被称为测试系统的“转位时间”。在第一机械手操作的转位时间期间，测试器保持在没有实施测试的空闲状态中。在这个过程400中所需要的转位时间延迟和限制了整个过程400。

从对测试器件的常规系统和方面的前述说明中，可以容易的意识到和认识到，减少在常规系统和方法中所需要的转位时间将会提供显著的优点。而且，可以意识到和认识到，任何对需要专用测试器和处理设备的减少可能是非常昂贵的，并且在应用中受限制。

发明内容

本实用新型提供这些和其它的优点和改进，这包括在前面考虑中的改进和细微差别，但不具有在前面实际中所遭遇的问题和缺点。

本实用新型的一个目的是提供一种用于减少转位时间的测试系统。该系统包括测试器和接口板，所述测试器具有用于执行分立测试的测试源，所述系统还包括：接口板的第一引脚；接口板的第二引脚；与测试源连接的多工继电器；其特征在于，所述第一引脚和第二引脚与多工继电器并行连接，用于可操作地将测试源切换应用到第一引脚和第二引脚中的任一个，并且，在由测试器为多个器件执行测试操作期间的每一时刻，测试源通过可操作地切换多工继电器，以在每一时刻的基本立即地无转位时间的连贯性，在第一引脚和第二引脚中的任一个处为所有多个器件进行测试，反之亦然，除非并直到该测试被中断为止。

在另一个实施例中，每个开关响应准备测试的下一个器件的定位，这是通过处理机机械手的操作来依次确定。对于在一对相关的测试插槽的另一个测试插槽中的被测器件，在接收到的测试结束信号之前，每个机械手操作用于将用于测试的器件设置在可用(空闲)的测试插槽中。

在另一个实施例中，控制器被连接到第一机械手、第二机械手、开关和测试器。该控制器以自动和协调的方式控制机械手。协调是对于开关控制和与测试器的通信。在一个机械手失效(fail)的情况下，自动操作提供持续的操作。

本实用新型的另一个实施例是测试方法。该方法包括一旦完成在一对相关测试插槽的另一个测试插槽中的测试器件步骤，就立即测试在一个测试插槽中的器件，反之亦然。

在另一个实施例中，该方法包括在测试另一个测试插槽中的器件步骤的过程中，更换在一个测试插槽中用于测试的器件，反之亦然。

另一个实施例还包括切换在第一测试插槽和第二测试插槽之间的测试。

因此，对于本来会在第一机械手和第二机械手在测试操作中分别机械地操作用于捡出、在插槽上放置、和移除器件时花费的空闲时间，根据本实用新型的测试系统消除了测试器的这种空闲时间。

附图说明

本实用新型借助实例进行叙述，本实用新型并不局限于附图中的描述，附图中类似的标记表示类似的元件，其中：

图1是示出用于测试的现有系统的示意图，该系统包括测试器、将测试源互连到被测器件的接口板、接口板上的一个测试插槽、和带有单个机械手的自动化处理机；

图2是示出根据本实用新型特定实施例的用于测试的系统的示意图，该系统包括测试器、将测试器和其测试源互连到被测器件的接口板、两个测试插槽，这些测试插槽被并行地连接到相同组的测试源并被安装到接口板上、以及带有双机械手的自动化处理机；

图3是示出根据本实用新型特定实施例的用于测试的系统的示意图，该系统与图2的系统大体上类似，该系统包括在接口板上的开关，该开关位于接口板的两个测试插槽之间，用于切换在测试插槽之间的测试，该接口板将测试器和其信源互连到被测器件；

图4是示出用于测试的现有方法的流程图，该方法包括必要的转位时间，该转位时间用于使机械手移动和更换每个用于测试的下一个连续的测试器件，以致于在机械手移动和更换每个连续的测试器件的操作过程中，连续器件的测试被中断和保持空闲；

图5是示出根据本实用新型特定实施例的用于测试的方法的流程图，该方法包括可以忽略必要的转位时间，其中一对测试插槽和两个机械手实现在接口板上的每个测试插槽内器件的即时连续的测试，这些插槽被并行地连接到接口板上的相同组的测试源，该接口板将相同组的测试源互连到被测器件，在另一个测试插槽中执行测试的同时，通过移动和更换在一个测试插槽中的器件，就能实现可以忽略的转位时间，反之亦然；

图6是示出根据本实用新型特定实施例的根据图5方法测试数字器件引脚的系统的示意图，其中可以忽略转位时间。该系统包括在接口板上的开关，该开关在被并行连接到相同组的测试源的一对测试插槽中的每个测试插槽之间进行选择，以及两个机械手，这些机械手用于操纵在一个测试插槽中用于测试的器件，同时在另一个测试插槽中执行测试，反之亦然；

图7是示出根据本实用新型特定实施例的在图6的系统中使用的电子电路和硬件组件的示意图，它们用于控制在接口板上的一对测试插槽中的每个测试插槽之间电子连接的切换，其中开关在被并行连接到相同组的测试源的一对测试插槽中的一个测试插槽之间进行选择，并约束该操作，以便在任何指定的时刻仅仅有这对插槽中的一个插槽被连接到测试器，该开关为一个测试插槽提供与测试器的电隔离，同时将另一个插槽电连接到测试器，在测试中可以使用另一个插槽，反之亦然；

图8是示出根据本实用新型的特定实施例的系统的示意图，它与图6大体上类似，该系统用于根据图5的方法来检测测试器件的数字电源；

图9是示出根据本实用新型的特定实施例的系统的示意图，它与图6和8大体上类似，该系统用于根据图5的方法来检测测试器件的模拟引脚；

图10是示出根据本实用新型的特定实施例的系统的示意图，它与图6、8和9大体上类似，该系统用于根据图5的方法来检测测试器件的模拟电源；

图11是示出根据本实用新型的特定实施例用于测试光学器件的系统的示意图，该系统大体上依据图5、6、8、9、和10的原理；

图12是示出根据本实用新型特定实施例的在图5的方法测试周期和图6、8、9、10和11的系统中的时序关系的时序图。

具体实施方式

参照图2，用于测试器件的系统200包括测试器204、接口板206和机器人型处理机208，该接口板206通信地连接到测试器，以便将测试源与被测器件互连起来。机器人型处理机208被通信连接到测试器204。接口板206被通信连接到测试器和两个或更多的测试插槽210和212。测试插槽210和211经由与测试器204连接的接口板206，被并行地布线连接到测试器204以及测试器204的测试器资源。由于测试插槽210和212的并行连接性，每个插槽210、212与测试器204以及测试器204的相同测试资源单独接口；然而，测试器204在任何时刻都仅仅能够经由相同的测试资源测试插槽210、212中的一个或另一个。

在系统200中，处理机208和测试器204基本上如参照图1以及关于处理机108和测试器204的系统100所描述的那样进行通信，其中处理机208发出测试开始信号，以便启动由测试器204执行的测试，然后测试器204向处理机208返回各种结果数据和有关测试完成的测试结束信号，以便处理机208接着启动下一测试器件的机械放置操作。即使在多位置结构中(其中多个插槽被布线连接到测试器的不同测试资源，以允许经由单独的测试源同时进行测试)，识别这种多位置结构中的遗漏器件所需的相同信息被类似地由处理机208传送到测试器204。由于这些通信基本是常规的通信(不管测试器是否经由不同测试资源进行同时测试)，系统200中的测试器204可以是具有对各器件或各组器件进行顺序测试的能力的任何常规测试器，使得一旦完成这些测试资源的前一测试，就可以经由测试器立即启动同一测试源的下一测试。

机器人型处理机208包括第一机械手212和第二机械手214，每一机械手均连接到机器人型处理机208，并由机器人型处理机208以协调和自动的方式进行控制。第一机械手212和第二机械手214中的每个机械手均能够处理一个单独的测试器件(或多个器件，如果机械手212、214具有在每次机械操作中处理一个以上测试器件的能力的话)。当第一机械手212已经捡出待测试的第一器件、并将其放置在接口板206的插槽210中时，另一个第二机械手214同时地取回待测试的下一个第二器件。在对插槽210中的第一器件进行测试的期间，第二个机械手捡出并在插槽211处堆放待测试的第二器件。

上文使用的术语“堆放”是表示由机械手214处理的第二器件并未被插入到插槽211中，而是被机械地放置到插槽211的接近插入的位置，但还未与插槽211电接触。然后，当处理机208接收到来自测试器204的测试结束信号时，机械手212从插槽210中移除第一器件，而机械手214同时将第二器件插入到插槽211中。只要机械手214已经将第二器件完全插入到插槽211中，并且在第二器件和插槽211之间实现完全的电接触，处理机208就向测试器204发出下一个测试开始信号，开始对插入到插槽211上的器件进行测试。

从什么被传送到测试器204、什么受到测试器204的控制以及在测试器204处测试什么的角度来看，插槽210和插槽211之间并没有什么不同，因为它们都被连接到测试器204，并具有相同的测试资源集合。然而，在每个时刻，测试器204仅仅通过与插槽210、211之一有关的任何特定测试资源来执行测试。在测试器204向处理机208发出的每个测试结束信号、与测试器204向处理机208发出的每个下一测试开始信号之间的任何迟滞时段中，在测试器204上产生可以忽略的转位时间。由于插槽210、211经由接口板206与测试器208并行接口，因此在任何时刻，仅仅在被布线连接到每一相同测试资源集合的插槽210、211之一中具有插入的器件。在下文中，这种将每个下一待侧器件对方在接近插入插槽的位置、但不与插槽电连接的操作被称为“预先放置”；而术语“机械手对器件定位”包括完全插入以便电接触，或者将器件相对于插槽来预先放置。

在系统200中，当开始对插槽211中的第二器件进行测试时，作为对系统200的要求(并且也是采用任何常规测试器的操作所作的配置)，第一机械手212已经从插槽210中移除第一器件，并毫无延迟地进行到对刚测试完的第一器件进行放置、然后取回和预先放置下一个未测试的器件以进行测试。机械手212收回已经测试过的第一器件、直到预先设置下一未测器件的机械动作，是在对插槽211中的第二器件进行测试的时间期间内发生的。机械手(机械手212或机械手214)在其它机械手(分别是机械手214或212)将下一个器件保持在插槽中以进行有效测试的时间期间内的机械运动，在本文中被称为“机械手转位”。机械手212上的机械手转位是在机械手214正对插槽211中的第二器件进行测试、并且机械手214未进行机械转位时发生的。类似地，机械手214上的机械手转位是在机械手212正对插槽210中的器件进行测试、并且机械手212未进行机械转位时发生的。只要还存在未被测试并且正等待测试的额外器件、或者不存在使系统200的操作停止的错误状况、或者操作员没有介入中断该程序，便重复相应的机械手的机械操作和相关的机械手转位。

参照图3，用于测试器件的系统300包括测试器304、具有第一机械手312和第二机械手314的机器人型处理机308、具有第一插槽310和第二插槽311的接口板306和继电器316。处理机308通信地连接到测试器304，并经由接口板306通信地连接到继电器316。接口板306被通信连接到测试器304、处理机308、继电器316、插槽310和311。第一插槽310和第二插槽311经由继电器316，与测试器304并行地通信连接，使得选择地在测试插槽310或插槽311之间切换测试器304，来进行通信连接。

继电器316包括开关元件(未详细显示)，用于分别在第一插槽310和第二插槽311之间切换测试连接性。在低频测试中不需要继电器316(如图2中显示)，这是因为将来自测试器304的信号分给第一和第二插槽310、311并不会产生引起显著定时和阻抗问题的不对称。应当始终实行与接口板306和接口板206(如图2中所示)的设计中的轨迹长度匹配规则，这是因为大多数半导体测试系统使用TDR(时域反射仪)来校准在测试器和被测器件上的所有接口引脚之间所有信号连接中的传播延迟。即使当通过如系统300中的继电器进行切换时，用于分割后信号的非相等轨迹长度匹配将使TDR系统混乱，并导致错误的校准数据和无效的测试结果。另外和在可能的情况下，在任何测试间接口硬件的设计中，都应当遵守给定TDR系统所需要的传输线路阻抗规范(profile)。

然而，当执行更高频率的测试时，将来自测试器304的信号分给插槽310、311可能产生不对称，以致定时和阻抗问题可能非常严重。因此，在这种更高频率测试的情况下，一方面系统300(图3)在测试插槽310和测试插槽311之间切换测试信号，而另一方面，如果可行的话，防止插槽310和311的相应测试中的测试信号在不同的时间间隔处阻抗不对称。在接口板306设计中遵守轨迹长度匹配规则，将允许在系统300上正常地、并且无错误地执行TDR。

在系统300中，处理机308和测试器304基本上如参照图1和相对于处理机108和测试器104的系统100所描述的那样进行通信，其中处理机308发出测试开始信号，以启动由测试器304执行的测试，然后测试器304向处理机308返回各种结果数据和关于测试完成的测试结束信号，以便处理机308接着启动下一个测试器件的机械放置操作，也就是，机械手对下一个器件进行定位，以进行测试。

进一步在系统300中，在处理机308和继电器316之间经由接口板306的通信连接，向处理机308提供常规的信号以及与测试器302的通信，以进行适当的处理机308操作。处理机308自身检测(或“了解”)插槽310或插槽311中的哪个插槽已经在其中对等被测试的下一个器件进行了定位。因此，处理机308能够控制继电器316的切换，以便依据容纳下一个测试器件的插槽310或311，在第一插槽310或第二插槽311之间切换测试器302和测试器资源。用于继电器316控制的算法被集成处理机308中的控制机械手312、314的相同程序中。具体来讲，一旦从测试器304向处理机308发出测试结束信号，则处理机308向继电器316发送控制信号，并依据由处理机308检测出的插槽310或311中的下一个等待测试器件来切换继电器316。测试器304的操作实际上不需要改变，这是因为为了测试器304操作的目的，测试器304仅仅继续下一个器件的测试，并将每个插槽310、311分别作为连接到相同测试器资源集合的单个插槽来处理。

测试器不对存在两个不同的物理插槽位置(插槽310和插槽311)的情况进行检测，也不具有表明该情况的指示符(即不“知道”)。因此，测试器308不具有也不需要具有控制继电器316切换所需的信息。由于处理机308具有可用于控制继电器316切换的信息，因此处理机308可以用来切换继电器316。

替换地，尽管如果测试器304必须控制继电器316(正如可能在某些应用中或本文的替代实施例中用到的)，在测试器308上执行的测试程序必须查询继电器308，接收切换数据，将数据处理为信息，以便作出有关在插槽之间的切换和测试器件位置的判定，并随后向继电器发送控制信号。这一替代方案需要代码修改、重新编译、代码测试、相关、和发布。由于可能需要处理机308在处理机308系统软件中具有更新的命令集合，因此预期这种测试器308切换控制的变型将额外地增加处理机308的设计成本。这个工作既成本昂贵又消耗时间，不过可以将其作为对继电器316的切换进行控制以及对多个插槽中的器件进行连续分别的测试的替代方案，以花费成本的代价来实现。

在系统300的操作中，第一插槽310通过继电器316被通信连接到测试器304，用于测试在第一插槽310中放置的器件。然后，继电器316使第一插槽310与测试器304的通信断连，并将第二插槽311通过继电器316通信连接到测试器304。通过这种方式，由测试器308对第一插槽310中的器件进行测试，随后立即对测试第二插槽311中的另一个器件进行测试。在测试第二插槽311中的另一个器件的时间过程中，第一机械手312操纵将用于第一插槽310的器件放入第一插槽310和从第一插槽310中取出，反之亦然。这样，对于本来会在第一机械手312和第二机械手314在测试操作中分别机械地操作用于捡出、在插槽上放置、和移除器件时花费的空闲时间，系统300消除了测试器308的这种空闲时间。

参照图5，方法500在图2的系统200中或图3的系统300中运行。在方法500中，在步骤502启动第一机械手，开始取回第一测试器件，以便在与测试器相连接的接口板的第一插槽中进行测试。方法500中的测试器还被连接到第二插槽，但与第一插槽并行地通信连接。方法500可以包括对测试器信号进行中继，比如在高频测试环境中在图3的系统300中发生的信号中继；或者，替换地，也可以对测试器的信号进行分割，从而不对测试插槽测试信号进行中继。无论是否进行任何中继，都可将相同的方法500应用到机械手的测试操作上。

在步骤504中，第一机械手随后移动到用于测试的第一器件。在步骤506中，第一机械手捡出第一器件。第一机械手在步骤508中将第一器件移动到第一接口板，并在步骤510中将第一器件插入到第一接口板的第一插槽中。

此后，在步骤512中，测试器开始经由第一插槽来测试第一器件。

一旦在步骤510中在第一接口板中对第一器件进行定位，并且当测试第一器件的步骤512开始时，就在步骤520启动第二机械手。在步骤522中，第二机械手移动到第二器件。在步骤524中，第二机械手捡出第二器件，并在步骤526中将第二器件移动到第二接口板。在步骤528中，第二机械手将第二器件插入到接口板的第二插槽中(或者在具有继电器的系统配置中进行第一器件的测试的同时；或者在没有任何继电器的情况下，在完成第一器件的测试并将第二器件插入第二插槽之后从第一插槽中移除第一器件的时刻)。

一旦完成了对于第一器件的测试，在步骤514中，第一机械手从第一接口板的第一插槽中移除第一器件。一旦完成第一器件的测试，在步骤530中测试器就立即开始第二器件的测试。如果测试环境涉及测试器的高频信号，(图3中的)继电器将测试器的测试信号从第一插槽切换到第二插槽，以便开始第二器件的测试。正如前文所述，在低频测试中，继电器不是必要的，并且可以在第一插槽和其中的器件、以及第二插槽和其中的器件之间分割测试器的测试信号，而无需考虑定时和阻抗的不对称问题。不管是哪种情况，第一器件的测试将结束，并第二器件的测试将立即开始。这样，事实上并不存在测试器的空闲时间，并且方法500中的转位时间非常小。

在步骤530中对第二器件进行测试期间，在步骤514中第一机械手从第一插槽中移除第一器件。在步骤516中，第一机械手之后移动第一器件，比如移动到受测器件的测试后(post-test)位置。在步骤518中，第一机械手释放第一器件。响应于来自处理机的表明下一个器件正等待第一机械手捡起以便在步骤512中进行测试的信号指示，在步骤502中再次启动第一机械手。然后，方法500相对于第一机械手再次继续执行方法500的这些步骤。

当在步骤530中完成第二器件的测试时，关于第一机械手的方法500已经按照步骤510对第一插槽中中下一个相继测试器件进行了定位(如果系统中没有继电器，则在测试完成并从第二插槽移除第二器件、并将下一相继器件插入第一插槽的时刻；或者，当在系统包含继电器时，则在完成第二插槽的测试时将测试器资源切换到第一插槽的时刻)。这样，通过步骤512开始下一个相继器件的立即测试。

在下一相继器件的测试期间，方法500相对于第二机械手，在步骤532中继续进行从第二接口板中移除第二器件的操作。接下来，在步骤534中，第二机械手将第二器件移动到测试后位置。在步骤536中，通过第二机械手将第二器件释放到该位置。

在步骤512中在第一插槽进行测试期间，通过在步骤520中再次启动第二机械手，方法500继续相对于第二机械手的操作。当在步骤512中进行在第一接口板的测试时，第二机械手继续进行方法500的步骤522、524、526和528。在完成第一接口板处的测试的时刻，第二机械手已经通过方法500对第二接口板中的下一相继测试器件进行了定位，并在步骤530中进行器件的测试。

当然，在第二器件的测试期间，方法500相对于第一机械手，继续进行方法500的步骤514、516、518，并返回到步骤502。通过这种方式，测试器实际上在连续的步骤512、530中连续地执行了相应器件的连续测试。当在步骤512中进行测试时，第二机械手依据方法500的步骤532、534、536操作，再次返回到步骤520，并继续进行操作。类似地，当测试接下来进行到步骤530时，第一机械手通过方法500的步骤514、516、518进行操作，并返回到步骤502、504、506、508和510。方法500以这样的方式连续执行，直到该方法被中断(例如，由测试管理员人为地中断，或者由于故障自动地中断，等等)，或者直到在方法500中测试完和处理完了所有测试器件。

对于前述的(图2和3中的)系统200、300和(图5中的)方法500，可以作出各种替代方案和添加。具体来讲，某些常规的接口板可以具有多个测试插槽或测试槽，用于通过测试器同时对多个器件进行测试。在这种情况中，机器人型处理机可以具有多个机械手，这些机械手可以在单次行程(pass)中同时操纵、移动多个测试器件并将其放置在接口板中。系统200、300类似地可以包括与测试器并行连接的双接口板(或者，如果可行的话，包括并行连接的插槽和/或接口板的集合)，然而，每个接口板均具有多个插槽，用于在每个相应板上同时放置和测试器件。方法500将类似地进行，不过除了将由相应的机械手同时处理多个器件之外。

在其它的替代方案中，可以使用超过两个的多个机械手、和超过两个的多个接口板。在这种情况下，每个接口板均可以同样具有多个测试插槽，这些测试插槽用于在多个器件的每个板上同时进行测试。接口板可以与测试器并行地通信连接，并且可以按照需要，使用任何必要的继电器来切换测试信号。

而且，在各种制造和测试操作中，可以使用根据系统200、300的测试系统和根据方法500的测试步骤和过程。例如，半导体器件仅仅是一种适合采用这些系统和方法来测试的器件。其它的器件可以包括具有合适的光测试板、继电器和测试器的光学器件；具有合适的机械和物理测试槽和测试器的机械设备；和任何各种其它的可能。在每个这种可能中，并行连接到测试器的接口，结合多个机械手的操作，就可以减少和消除在测试过程中的转位时间。

考虑到前述内容，给出了一个实例半导体测试配置的说明，它并没有限制本文叙述的范围。

1.半导体自动测试设备(ATE)-实例实施例：

参照图6，可以使用数字设备测试系统600来测试半导体芯片等。该系统600涉及在测试器和IC(被测器件)之间的接口，数字器件引脚，数字测试源，继电器和继电器控制，以及继电器组(闩锁单刀双掷)。系统600包括常规的自动化测试设备(ATE)602。ATE 602是通过电源(未显示)来驱动的，并且它包括用于经由ATE 602来控制和执行可应用的测试的测试计算机603。ATE 602具有用于电源604、接地606和数字引脚电子设备608、610、612、614、616的连接端口。ATE 602经过在ATE 602的通信端口619处的连接器618，被通信连接到具有双机械手的机器人型设备机械手603。机器人型设备处理机620包括机器人型控制器622，该机器人型控制器622经由连接器618来接收和处理来自ATE 602的信号和测试信息。

设备处理机620的公用端口624在其控制端口628处连接到继电器控制626。继电器控制626还连接到ATE 602的接地606端口。来自继电器控制626的端口629的输出控制信号被连接到继电器组630。

继电器组630例如包括一系列的继电器开关630a至630e。继电器组630和继电器控制626的细节将在后面结合图7进行更具体的叙述。为了结合图6来进行论述，每个继电器开关630a至630e分别被连接到第一被测器件(DUT1)640和第二被测器件(DUT2)650的各自的相应数字引脚。在图6中，开关630a至630e被设置为向DUT1 640传送测试信号。如前面关于图5中方法500所描述的，DUT1 640和DUT2 650都是经由各自的接口板(在图6中未显示)被连接到继电器组630的。采用这种方法，在完成DUT1 640的测试之后，继电器控制626实现继电器组630的开关630a至630e的切换，以便随后测试DUT2 650。

基于来自机器人型设备机械手624的控制信号，继电器控制626选择切换继电器组630的开关630a至630e。例如，当完成一个器件的测试时，机器人型设备机械手624与ATE 602的测试计算机603进行通信(通过来回地交换信号)。在该实例中，刚一完成在接口板上的DUT1 640的放置，机器人型设备机械手624就启动ATE 602的测试过程，该接口板通过继电器组630被连接到ATE 602。然后，ATE 602根据由ATE 602的测试计算机603编程和控制的测试协议来实施测试。

一旦通过ATE 602完成DUT1 640的测试，通过例如将DUT1 640的测试结果传送到处理机620，ATE 602向机器人型设备处理机620传送测试完成信号。然后，处理机620控制机械手，以便合适地将DUT1640从连接到ATE 602的接口板上的插槽中移除DUT1 640。一旦接收到来自ATE 602的测试结束信号，处理机620向继电器控制626发送信号，继电器控制626翻转(flip)继电器组630的开关630a至630e，通过继电器组630将DUT2 650通信连接到ATE 602。然后，处理机620向ATE 602发出下一个测试开始信号，ATE 602接着开始DUT2 650的测试。

正如结合图5中的方法500的叙述，每当测试器件时，机器人型设备处理机620操纵它的一个机械手，用于移除和移动已经测试完的器件，并检索和放置用于测试的新器件。设备处理机620的操作与继电器组630和ATE 602相协调，确保了在移除和更换另一个器件时，ATE 602实质上在连续地测试器件。

图7描述了在零转位环境-继电器控制中，继电器控制电路的细节。参照图7，与结合图6中的叙述类似，继电器700包括继电器控制626和继电器组630。为了图7中的图示以及对继电器700的说明的目的，仅仅为每一个继电器控制626和继电器组630提供了单个开关630a。开关630a操作在两个可能的连接之间，即，连接器632至引脚A，DUT1，或连接器634至引脚A，DUT2。开关630a实现这种连接器632、634与来自测试器(图7中未显示)的单个测试信号636的通信连接。正如继电器700中典型的设置，来自机器人型设备机械手(图7中未显示)作为724a、724b输入的相关信号，促使开关630a通过信号636将开关630a连接到连接器632或634，正如对相应DUT1或DUT2的测试所期望的。

从图6的机器人型设备处理机620的公用端口624(图7中未显示)中，继电器控制626具有第一控制信号724a和第二控制信号724b的输入。每个控制信号724a、724b连接到相应的“Darlington Driver(达林顿驱动器)”或等效的功率晶体管驱动器726a、726b。这些驱动器726a、726b是可以从例如NTE电子公司的零件号NTE215 Silicon NPNTransistor Darlington Driver中获取的。相应的驱动器726a、726b连接到接地，并连接到继电器组730。

图7中显示的继电器组730实质上是对图6系统600中使用的继电器组的简化，其中每个被测器件(即DUT1和DUT2)的多个引脚通过继电器组630被同时连接到测试器602。尽管如此，图7的继电器组730叙述了图6中对应的继电器组630的单个开关630a。开关630a被放置在线圈631a、631b之间的继电器组630上。线圈631a、631b通过继电器控制626的相应晶体驱动器726a、726b的输出被分别驱动。采用这种方式，继电器控制626切换开关630a，以便在每次测试情况下经过测试信号636来选择通信连接用于测试的引脚A、DUT1 632或引脚A、DUT2 634。

通常在这些实施例中，在第一测试器件上将执行完整的测试协议，然后继电器控制626将产生对用于测试的第二器件的切换，此后重复操作。在任何器件的测试过程中，检索用于测试的下一个器件，并将下一个器件设置在用于随后测试的接口板中。然后，一旦完成对于器件的测试，继电器控制626将继电器组630切换到用于测试的下一个连续的器件，采用这种方式就可以立即开始和继续对每个下一个连续器件的测试，而不具有任何显著的转位延迟。

参照图8，对图6的系统600进行了图解，以显示用于测试中器件的数字电源的连接。该系统600涉及在测试器和IC(被测器件)之间的接口，数字电源器件引脚，数字电源测试源，继电器和继电器控制，以及继电器组(闩锁单刀双掷)。特别地，系统600包括ATE 602、机器人型设备处理机620、继电器控制626、和继电器组830，继电器组830经由开关830a至830d被连接在电源连接器802、804和接地连接器806、808以及每个DUT1 640和DUT2 650的相应数字电源引脚之间。如同图6的系统600一样，图7中的系统600用来提供DUT1 640、随后是DUT2 650的基本连续的顺序功率测试，其中在机器人型机械手处理和更换每个相应的DUT的同时，另一DUT通过继电器组830的开关830a至830b而被通信连接到测试器602以进行测试。

参照图9，对图6和8的系统600进行了图解，以显示各器件、DUT1 640和DUT2 650的模拟引脚测试的连接。图9中的系统600涉及在测试器和IC(被测器件)之间的接口，模拟器件引脚，模拟测试源，继电器和继电器控制，A接地，以及继电器组(闩锁单刀双掷)。在图9的系统600中，ATE 602在模拟数字转换器连接902、904、906、908处连接到继电器组930的相应开关930a、930b、930c、930d。在其模拟引脚处，每个开关930a、930b、930c、930d连接到相应的DUT1 640和DUT2 650。如同前面叙述的系统600一样，经过机械手630，开关930a、930b、930c、930d受到继电器控制626的控制，以便以实际上不中断的连贯性，分别与测试器602通信连接，以测试每个相应的DUT1640和DUT2 650的。当对DUT中的一个进行测试时，处理机620移动另一个DUT，并将其替换为下一个用于测试的器件。

参照图10，对图6、8和10的系统600进行了图解，以显示各器件、DUT1 640和DUT2 650的模拟功率测试的连接。图10中的系统600涉及在测试器和IC(被测器件)之间的接口，模拟电源器件引脚，模拟电源测试源，继电器和继电器控制，以及继电器组(闩锁单刀双掷)。在图10的系统600中，ATE 602在公用电源连接1002、1004处，经由继电器组1030的线圈连接到继电器控制626。开关1030d、1030c、1030b、1030a被连接到测试器602的DUT电源连接1006、1008、1010、1012。与前面的论述类似，继电器组1030的各开关1030d、1030c、1030b、1030a中的每一个都选择性地在其模拟功率引脚处，将测试器602通信连接到相应DUT1 640和DUT2 650中的每一个。经过机械手630，开关1030d、1030c、1030b、1030a受到继电器控制626控制，以便以实际上不中断的连贯性，分别通信连接测试器602，以测试相应DUT1 640和DUT2 650中的每一个。当对DUT中的一个进行测试时，处理机620移动另一个DUT，并将其替换为下一个用于测试的器件。

结合起来参照图6至10，已图示出、并可以理解的是：在系统600中，可以同时使用继电器组630、830、930、1030中的多种继电器组，以便以紧凑地连贯性来执行DUT1 640和DUT2 650中的相应DUT的测试。在对DUT的一个进行测试的期间内，处理机620移动和更换另一个DUT。在这种配置中，继电器控制626控制每个继电器组630、830、930、1030的切换，以便可以按照DUT1 640和DUT2 650的方式相继测试每个DUT。由于处理机620在另一个DUT的测试期间使用用于测试的新器件来更换DUT，所以可以忽略对系统600的转位时间，并且测试器602基本连续地进行连续器件的测试。

2.光学器件自动测试设备(ATE)-实例实施例：

参照图11，用于测试光学器件的另一测试系统1100使用类似的继电器元件，以便由测试器1102执行持续连续的测试。测试器1102包括图像捕获器1104，它具有CCD接收器和CCD图像处理器。图像捕获器1104被连接到测试器1102的测试计算机1108。测试器1102还包括电源1106和来自于该电源的连接1110、1112、1114。

测试器1102的测试计算机1108经过连接器1116通信连接到机器人型机械手1118。机器人型机械手1118基本如前面的叙述，包括该机械手1118具有双机械手，并且接收测试信息，以及经由与继电器控制626的连接来控制各双器件、DUT1 1040和DUT2 1050的测试，如前面所详细叙述的。继电器控制626控制继电器1130的开关1130a的切换。该切换实现了跨越继电器1130、在测试器1102和分别用于相应DUT1 1040和DUT2 1050的各测试捕获元件1032、1034之间的通信连接。如同系统600的前面叙述一样(图6、8、9和10)，系统1100紧凑地相继切换在DUT1 1040和DUT2 1050之间的测试。在对DUT中的一次进行测试的期间，机械手1118移动下一个用于测试的器件，并将其替换为下一个用于测试的器件。采用这种方式，测试器110基本继续地对每个连续的下一个器件进行测试操作，因此具有可以忽略的空闲转位时间。

如图11所示，应注意的是，当来自DUT 2的光通过DUT 1的反射镜的透明面传播时，DUT 2照明的强度将大于DUT照明的强度，用于补偿功率损耗。

参照图12，时序图1200示出了在此处所述的这种测试系统中，用于相应的第一器件和第二器件(即DUT1和DUT2)的测试周期。该示意图显示了在单一场景模式下测试的三个器件的顺序。在时序图1200中可以看得出转位时间是可以忽略的，这是由于机械手可以在另一个器件被测试的同时，通过双机械手来操作一个器件，反之亦然。因此，在每个时刻，用于测试的器件被放置在插槽中用于测试，并且系统在这些器件之间切换测试，以便在每个这样的时刻，已经为该器件的连续测试做好准备，以便进行测试。一旦完成一个器件的测试，则在将测试切换到下一个器件时，就可以立即测试另一器件。

在前述的说明书中，已经参照特定的实施例对本实用新型进行了叙述。然而，本领域的普通技术人员会意识到，在脱离如下文权利要求书中所公开的本实用新型的范围的情况下，可以对本实用新型进行各种修改和改动。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的，而不是起限制意义，所有的这种修改都应被认识是包含在本实用新型的范围内。

上面已经叙述了有关特定实施例的好处、其它优点和对问题的解决方案。然而，这些好处、优点、对问题的解决方案以及可能产生任何好处、优点或解决方案、或者使任何好处、优点或解决方案变得更突出的任何元件并不认为是任何权利要求或所有权利要求的关键、必需或必要的特征或元件。如本文中的使用，术语“包括”、“包含”或对它的任何其它变形都应被理解为覆盖了非排他性的包含，以便包括一系列元件的过程、方法、物品或设备并不仅仅包括那些元件，而是可以包括没有明确列出的其它元件、或者这种过程、方法、物品或设备所固有的其它元件。

Claims (6)

1.用于减少转位时间的测试系统，该系统包括测试器和接口板，所述测试器具有用于执行分立测试的测试源，所述系统还包括：

接口板的第一引脚；

接口板的第二引脚；

与测试源连接的多工继电器；

其特征在于，所述第一引脚和第二引脚与多工继电器并行连接，用于可操作地将测试源切换应用到第一引脚和第二引脚中的任一个，

其中，在由测试器为多个器件执行测试操作期间的每一时刻，测试源通过可操作地切换多工继电器，以在每一时刻的基本立即地无转位时间的连贯性，在第一引脚和第二引脚中的任一个处为所有多个器件进行测试，反之亦然，除非并直到该测试被中断为止。

2.如权利要求1所述的系统，还包括：

与多工继电器和测试器连接的控制器，用于分别和连贯地操作切换所述多工继电器，以便将测试源分别和连贯地施加到第一引脚和第二引脚。

3.如权利要求2所述的系统，还包括：

作为控制器的第一机械手，其连接到测试器；以及

作为控制器的第二机械手，其连接到测试器。

4.如权利要求3所述的系统，还包括：

接口板的第一测试插槽，包括第一引脚；

接口板的第二测试插槽，包括第二引脚；

其中，第一机械手与第一测试插槽相结合地操作，第二机械手与第二测试插槽相结合地操作，以便在第一测试插槽和第二测试插槽处以基本立即地无转位时间的连贯性，分别对多个器件中的各一个进行测试。

5.如权利要求3所述的系统，包括：

与测试器连接的处理机；

其中该处理机包括第一机械手和第二机械手，并且该处理机是控制器。

6.如权利要求1所述的系统，其中由测试源分别在第一引脚和第二引脚处进行的测试是时间异步的。

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