CN219417576U - 一种探针台及其探针位置调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及晶圆检测技术领域，它涉及一种探针台及其探针位置调节机构，探针位置调节机构包括基座、活动块、探针安装座和直线驱动机构；探针安装座可转动地设置在基座上；探针安装座上设有受推部；活动块上设有两个推动部，两个推动部分布在受推部的两侧；直线驱动机构用于驱动活动块沿直线轨迹运动，活动块用于沿直线轨迹正向运动时通过一个推动部推动受推部的一侧，使探针安装座向一侧旋转；活动块用于沿直线轨迹反向运动时通过另一推动部推动受推部的另一侧，使探针安装座向另一侧旋转。根据本实用新型的技术方案，其实现了在探针台领域，在高刚性、高负载、高响应环境下的垂直和旋转方向的高精度运动控制。

Description

一种探针台及其探针位置调节机构

技术领域

本实用新型涉及晶圆检测技术领域，特别涉及一种探针台及其探针位置调节机构。

背景技术

垂直和旋转的高精密、高刚性定位作为探针台的重要定位机构，影响着晶元检测的稳定性与可检测芯片的能力。

在传统的Z轴设计中，由于高负载及高刚性的要求，使得对导向机构的精度、间隙以及相互安装的平行度提出了极高要求，各导向部件的阻力均匀性极大的影响了定位的双向重复精度。传统使用的直线导轨、交叉导轨等方式都不可避免的存在各导轨间的平行度问题。

现有的探针位置调节机构包括探针安装座和旋转驱动机构，探针安装座用于供探针安装，旋转驱动机构用于通过驱动探针安装座带动探针旋转，以对探针的角度进行调节。传统的旋转驱动机构一般采用电机直驱，或同步带、齿轮减速等方式。直驱时探针安装座的旋转精度由电机细分决定，而采用同步带或齿轮减速方式则会带来传动间隙问题，减速比也受硬件大小限制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种探针台及其探针位置调节机构，主要所要解决的技术问题是：如何提高探针安装座的旋转精度。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

第一方面，本实用新型的实施例提供一种探针位置调节机构，包括基座、活动块、探针安装座和直线驱动机构；

所述探针安装座可转动地设置在所述基座上，所述探针安装座用于供探针安装；所述探针安装座上设有受推部；

所述活动块上设有两个推动部，两个推动部分布在受推部的两侧；

所述直线驱动机构用于驱动活动块沿直线轨迹运动，所述活动块用于沿直线轨迹正向运动时通过一个推动部推动受推部的一侧，使探针安装座向一侧旋转；所述活动块用于沿直线轨迹反向运动时通过另一推动部推动受推部的另一侧，使探针安装座向另一侧旋转。

在一些实施方式中，所述的探针位置调节机构还包括弹性件，两个推动部中的至少一个为活动部；所述弹性件用于推动活动部，使活动部与受推部相抵。

在一些实施方式中，两个推动部中的一个为固定部，所述弹性件还通过活动部推动受推部，使受推部与固定部也相抵。

在一些实施方式中，所述活动块上设有摆臂，所述活动部设置在所述摆臂上，所述弹性件用于通过所述摆臂推动活动部，使活动部与受推部相抵。

在一些实施方式中，两个推动部中的至少一个上设有滚轮，以通过滚轮推动所述受推部。

在一些实施方式中，所述直线驱动机构包括丝杆螺母结构，以通过丝杆螺母结构驱动活动块沿直线轨迹运动。

在一些实施方式中，所述基座上设有轴环，所述探针安装座上设有凸轴，所述探针安装座通过凸轴套设在轴环内，所述凸轴与轴环转动配合。

在一些实施方式中，所述探针安装座上设有升降块，所述探针安装座通过升降块与探针连接；

所述探针位置调节机构包括用于对升降块的升降导向的花键导向结构。

在一些实施方式中，所述花键导向结构的数量为两个以上，且绕升降块的周向均匀设置。

第二方面，本实用新型的实施例还提供一种探针台，其可以包括上述任一种的探针位置调节机构。

借由上述技术方案，本实用新型探针台及其探针位置调节机构至少具有以下有益效果：

1、使用杠杆原理，采用侧向推拉方式，将电机的旋转精度转换成直线行走精度，有利于提高探针安装座的旋转精度。同时由于力臂长度原因，可将电机的推力提高；

2、使用浮动弹力负载预压方式，将双向间隙消除；

3、使用高精密过定位方式，一体加工式花键固定安装，用花键多方向约束形式保证导向的刚性。四个花键整体加工，整体安装，保证导向的高平行度，保证各导向点的受力均匀性，最终为定位精度提供可靠支持；

3、实现了在探针台领域，在高刚性、高负载、高响应环境下的垂直和旋转方向的高精度运动控制。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例提供的一种探针位置调节机构的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是探针安装座与轴环的装配示意图。

附图标记：1、基座；2、探针安装座；3、轴环；4、升降块；5、花键导向结构；6、受推部；7、活动块；81、活动部；82、固定部；9、直线驱动机构；10、螺丝件；11、弹性件；21、凸轴；301、轴孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提出的一种探针位置调节机构，其包括基座1、活动块7、探针安装座2和直线驱动机构9。探针安装座2用于供探针安装。探针安装座2可转动地设置在基座1上，在一个具体的应用示例中，如图3所示，基座1上可以设有轴环3，轴环3可以通过螺丝等固定在基座1上。轴环3具有轴孔301。探针安装座2上设有凸轴21，该凸轴21与探针安装座2可以为一体成型式结构。探针安装座2通过凸轴21套设在轴环3内，凸轴21与轴环3转动配合。其中，凸轴21可以直接套设在轴环3的轴孔301内，也可以通过轴承安装在轴环3的轴孔301内。

如图1所示，探针安装座2上设有受推部6，该受推部6可以为凸出探针安装座2的受推块，受推块通过螺丝等固定在探针安装座2上。

前述的活动块7上设有两个推动部，两个推动部分布在受推部6的两侧。在一个具体的应用示例中，该两个推动部中的至少一个上设有滚轮，以通过滚轮推动受推部6，如此可以减小推动时的摩擦阻力。

前述的直线驱动机构9用于驱动活动块7沿直线轨迹运动。直线驱动机构9可以设置在基座1上。活动块7用于沿直线轨迹正向运动时通过一个推动部推动受推部6的一侧，使探针安装座2向一侧旋转；活动块7用于沿直线轨迹反向运动时通过另一推动部推动受推部6的另一侧，使探针安装座2向另一侧旋转。在一个具体的应用示例中，直线驱动机构9可以包括丝杆螺母结构，以通过丝杆螺母结构驱动活动块7沿直线轨迹运动。其中，丝杆螺母结构为现有技术，在此不再赘述。丝杆螺母结构具有螺母座，活动块7设置在螺母座上，比如可以通过螺丝等与螺母座连接。

在上述示例中，使用杠杆原理，采用侧向推拉方式，将电机的旋转精度转换成直线行走精度，有利于提高探针安装座2的旋转精度。同时由于力臂长度原因，可将电机的推力提高。

如图2所示，前述的探针位置调节机构还可以包括弹性件11，弹性件11可以为弹簧或弹性塑胶等。前述两个推动部中的至少一个为活动部81；弹性件11用于推动活动部81，使活动部81与受推部6相抵，如此可以消除活动部81与受推部6之间的间隙，从而可以进一步提高探针安装座2的旋转精度。

如图2所示，两个推动部中的一个为固定部82，前述的弹性件11还通过活动部81推动受推部6，使受推部6与固定部82也相抵，如此使两个推动部均与受推部6相抵，具体来说，活动部81与受推部6的一侧相抵，固定部82与受推部6的另一侧相抵，如此使两个推动部与受推部6之间均没有间隙，将双向间隙消除，从而可以进一步提高探针安装座2的旋转精度。

为了实现弹性件11通过活动部81推动受推部6，使受推部6与固定部82也相抵的功能，如图2所示，前述的活动块7上设有摆臂13，摆臂13的一端通过转轴与活动块7连接，使摆臂13可相对活动块7摆动。前述的活动部81设置在摆臂13上，活动部81可随摆臂13一起旋转。前述的弹性件11用于通过摆臂13推动活动部81，使活动部81与受推部6相抵。在一个具体的应用示例中，探针位置调节机构还包括螺丝件10。摆臂13的自由端设有过孔，螺丝件10背离螺帽的一端穿过过孔与活动块7螺接固定，弹性件11套设在螺丝件10上、且位于螺丝件10的螺帽与摆臂13之间，弹性件11推动摆臂13运动，使摆臂13带动其上的活动部81与受推部6相抵，活动部81推动受推部6的一侧，使受推部6的另一侧与固定部82相抵。

如图1所示，前述的探针安装座2上还设有升降块4，探针安装座2通过升降块4与探针连接。探针可在升降块4的带动下升降，以对探针的高度进行调节。探针位置调节机构还包括花键导向结构5，花键导向结构5用于对升降块4的升降导向。花键导向结构5包括花键轴和用于套设在花键轴上的花键轴套。其中，花键导向结构5可以为滚珠花键，其为市购件，具体结构在此不再赘述。

在上述示例中，使用高精密过定位方式，一体加工式花键固定安装，用花键多方向约束形式保证导向的刚性。

如图1所示，前述花键导向结构5的数量可以为两个以上，且绕升降块4的周向均匀设置。在一个具体的应用示例中，花键导向结构5的数量为四个。四个花键整体加工，整体安装，保证导向的高平行度，保证各导向点的受力均匀性，最终为定位精度提供可靠支持。

本实用新型的实施例还提出一种探针台，其可以包括上述任一种的探针位置调节机构。由于探针台采用上述探针位置调节机构的缘故，其可以实现在探针台领域，在高刚性、高负载、高响应环境下的垂直和旋转方向的高精度运动控。

下面介绍一下本实用新型的工作原理和优选实施例。

本实用新型在于设计一种探针台及其探针位置调节机构，其使用高精密过定位方式，一体加工式花键固定安装，用花键多方向约束形式保证导向的刚性，同时四花键的整体加工，整体安装，保证导向的高平行度，保证各导向点的受力均匀性，最终为定位精度提供可靠支持。另外，使用杠杆原理，采用侧向推拉方式，将旋转精度转换成直线行走精度，同时由于力臂长度原因，可将精度及推力极大提高。同时使用浮动弹力负载预压方式，将双向间隙消除。

其解决了如下技术问题：1、有效解决高刚性、高负载下的导向平行问题；2、有效解决高刚性、高负载个受力均衡问题；3、极大提高旋转的最小分辨率、精度；4、保证在高刚性、高负载的定位精度问题。

高刚性、高负载、高精度垂直旋转定位系统作为探针台的核心定位系统，决定着对晶元检测的能力。在晶元检测时，垂直旋转方向的精度决定着检测时的接触稳定性，同时结构的刚性也决定着检测晶元的能力。本实用新型的技术方案采用矩阵四花键导向方式作为垂直方向的导向，同时将花键间隙最大化，以更好的发挥刚性优势。在花键的使用及安装中，以保证各花键间的相互平行度为首要指标，通过工装治具方式，通过安装匹配，将四花键整体加工出安装面，使安装后仍能保持足够的平行度。在旋转的安装中，通过轴承与平面的配合，同时增加单向预压，避免运动波动，提升线性精度的同时，避免反向间隙的存在。

本实用新型的技术效果：实现了在探针台领域，在高刚性、高负载、高响应环境下的垂直和旋转方向的高精度运动控制。

这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种探针位置调节机构，其特征在于，包括基座(1)、活动块(7)、探针安装座(2)和直线驱动机构(9)；

所述探针安装座(2)可转动地设置在所述基座(1)上，所述探针安装座(2)用于供探针安装；所述探针安装座(2)上设有受推部(6)；

所述活动块(7)上设有两个推动部，两个推动部分布在受推部(6)的两侧；

所述直线驱动机构(9)用于驱动活动块(7)沿直线轨迹运动，所述活动块(7)用于沿直线轨迹正向运动时通过一个推动部推动受推部(6)的一侧，使探针安装座(2)向一侧旋转；所述活动块(7)用于沿直线轨迹反向运动时通过另一推动部推动受推部(6)的另一侧，使探针安装座(2)向另一侧旋转。

2.根据权利要求1所述的探针位置调节机构，其特征在于，还包括弹性件(11)，两个推动部中的至少一个为活动部(81)；所述弹性件(11)用于推动活动部(81)，使活动部(81)与受推部(6)相抵。

3.根据权利要求2所述的探针位置调节机构，其特征在于，

两个推动部中的一个为固定部(82)，所述弹性件(11)还通过活动部(81)推动受推部(6)，使受推部(6)与固定部(82)也相抵。

4.根据权利要求2或3所述的探针位置调节机构，其特征在于，

所述活动块(7)上设有摆臂(13)，所述活动部(81)设置在所述摆臂(13)上，所述弹性件(11)用于通过所述摆臂(13)推动活动部(81)，使活动部(81)与受推部(6)相抵。

5.根据权利要求4所述的探针位置调节机构，其特征在于，还包括螺丝件(10)；

所述摆臂(13)的自由端设有过孔，所述螺丝件(10)背离螺帽的一端穿过过孔与活动块(7)螺接固定，所述弹性件(11)套设在螺丝件(10)上、且位于螺丝件(10)的螺帽与摆臂(13)之间。

6.根据权利要求1至3、5中任一项所述的探针位置调节机构，其特征在于，

两个推动部中的至少一个上设有滚轮，以通过滚轮推动所述受推部(6)。

7.根据权利要求1至3、5中任一项所述的探针位置调节机构，其特征在于，

所述直线驱动机构(9)包括丝杆螺母结构，以通过丝杆螺母结构驱动活动块(7)沿直线轨迹运动。

8.根据权利要求1至3、5中任一项所述的探针位置调节机构，其特征在于，

所述基座(1)上设有轴环(3)，所述探针安装座(2)上设有凸轴(21)，所述探针安装座(2)通过凸轴(21)套设在轴环(3)内，所述凸轴(21)与轴环(3)转动配合。

9.根据权利要求1至3、5中任一项所述的探针位置调节机构，其特征在于，

所述探针安装座(2)上设有升降块(4)，所述探针安装座(2)通过升降块(4)与探针连接；

所述探针位置调节机构包括用于对升降块(4)的升降导向的花键导向结构(5)；所述花键导向结构(5)的数量为两个以上，且绕升降块(4)的周向均匀设置。

10.一种探针台，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的探针位置调节机构。