CN220094637U - 机械抱臂及晶圆测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械抱臂及晶圆测试设备，涉及半导体测试技术领域，本实用新型提供的机械抱臂包括抱臂本体、限位结构以及用于安装测试机的调节结构；抱臂本体用于与主机械臂连接；调节结构沿X向与抱臂本体滑动配合，调节结构具有用于与测试机接触贴合的安装平面，安装平面沿Y向可调以及以X向、Y向和Z向为轴角度可调，X向、Y向和Z向两两垂直；限位结构用于调节调节结构相对于抱臂本体在X向上的位置。本实用新型提供的机械抱臂可在多个自由度调整测试机的位置，减少了主机械臂本身自由度的调节，调节更加简单方便，同时可通过调节安装平面的位置、角度来适配更多类型的测试机，安装通用性更强。

Description

机械抱臂及晶圆测试设备

技术领域

本实用新型涉及半导体测试技术领域，尤其是涉及一种机械抱臂及晶圆测试设备。

背景技术

晶圆测试是半导体器件后道封装测试的第一步，目的是在封装前把不合格的芯片筛选出来，确保芯片上的每个小方格能基本满足器件的特征或设计规格书。后道封装测试通常包括电压、电流、时序和功能的验证，以节省封装的成本，同时可以更直接的知道晶圆的良率。

测试机工作时需要放置在探针台的上方，安装在测试机上的母板需要精确的与探针台的针卡盘对接。在测试前需要通过机械臂在六个自由度方向调整测试机的位置，而往往机械臂的重量较大，调节难度大，并不便于人员调节。另外，由于芯片测试种类不同，需要使用不同的测试机进行测试，传统机械臂与不同测试机连接，需要更换大量的零部件，安装通用性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机械抱臂及晶圆测试设备，机械抱臂可在多个自由度调整测试机的位置，减少了主机械臂本身自由度的调节，调节更加简单方便，同时可通过调节安装平面的位置、角度来适配更多类型的测试机，安装通用性更强。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种机械抱臂，包括抱臂本体、限位结构以及用于安装测试机的调节结构；

所述抱臂本体用于与主机械臂连接；

所述调节结构沿X向与所述抱臂本体滑动配合，所述调节结构具有用于与所述测试机接触贴合的安装平面，所述安装平面沿Y向可调以及以X向、Y向和Z向为轴角度可调，所述X向、所述Y向和所述Z向两两垂直；

所述限位结构用于调节所述调节结构相对于所述抱臂本体在所述X向上的位置。

进一步地，所述限位结构包括沿X向位于所述调节结构两侧的固定块以及与所述固定块螺纹连接的第一螺钉，所述固定块安装于所述抱臂本体上，所述第一螺钉贯穿所述固定块与所述调节结构的侧壁抵接。

进一步地，所述调节结构包括球型轴承以及安装于所述球型轴承内圈的衬套座；

所述球型轴承用于以所述X向、所述Y向和所述Z向为轴调整所述衬套座的角度，所述安装平面相对于所述衬套座沿所述Y向可调。

进一步地，所述调节结构包括调节组件和安装件；

所述球型轴承安装于所述调节组件上，所述调节组件沿所述X向与所述抱臂本体滑动配合；

所述安装件沿所述Y向可相对于所述衬套座滑动，所述安装件至少部分伸入至所述抱臂本体内，所述安装平面形成于所述安装件位于所述抱臂本体内的一端。

进一步地，所述调节组件包括限位件以及依次连接的固定罩、调节板和滑移板；

所述滑移板沿X向与所述抱臂本体的内表面滑动配合，所述球型轴承安装于所述滑移板上；

所述调节板正对所述抱臂本体的外表面，所述调节板开设有通孔，所述安装件贯穿所述通孔延伸至所述固定罩内；

所述限位件伸入所述固定罩并与所述固定罩活动连接，所述限位件用于限定所述安装件沿所述Y向的位置以及以所述X向和所述Z向为轴时的转动角度。

进一步地，所述限位件包括第二螺钉以及多个第三螺钉；

所述第二螺钉与所述固定罩螺纹配合并沿所述Y向伸入所述固定罩内，以限定所述安装件沿所述Y向的位置；

各个所述第三螺钉与所述固定罩螺纹配合并伸入所述固定罩内，各个所述第三螺钉围绕所述Y向分布，以限定所述安装件以所述X向和所述Z向为轴时的转动角度。

进一步地，所述调节板上设有摩擦片，所述摩擦片与所述抱臂本体的外表面接触，以增加所述调节板与所述抱臂本体的摩擦。

进一步地，所述抱臂本体包括前臂以及分别连接于所述前臂两侧的两个侧臂，每一个所述侧臂上均连接有限位结构并滑动连接有所述调节结构。

进一步地，所述前臂以及两个所述侧臂上均安装有用于对所述测试机限位缓冲的缓冲凸起。

第二方面，本实用新型还提供一种晶圆测试设备，包括主机械臂、测试机、探针台以及上述方案所述的机械抱臂，所述机械抱臂安装于所述主机械臂上，所述测试机安装于所述机械抱臂上，所述探针台与所述主机械臂固定连接。

本实用新型提供的机械抱臂及晶圆测试设备能产生如下有益效果：

本实用新型提供的机械抱臂中，测试机可以安装于限位结构上通过限位结构来固定自身的位置。在将测试机与机械抱臂对接时，可沿X向将调节结构滑动至合适的位置并通过限位结构锁定调节结构的位置，还可以通过调节结构自身的结构来调整安装平面沿Y向的位置以及以X、Y、Z方向为轴的转动角度。

相对于现有技术来说，本实用新型第一方面提供的机械抱臂通过限位结构以及调节结构能够实现安装平面的X向、Y向的位置调节，还能够实现以X向、Y向和Z向为轴的角度调节，赋予了机械抱臂多个自由度的调节功能，减少了主机械臂本身自由度的调节，调节更加简单方便。同时，可通过调节安装平面的位置、角度来适配更多类型的测试机，安装通用性更强。

本实用新型第二方面提供的晶圆测试设备有本实用新型第一方面提供的机械抱臂，从而具有本实用新型第一方面提供的机械抱臂所具有的一切有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种机械抱臂的三维结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种机械抱臂截割后的三维结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种晶圆测试设备的结构示意图。

图标：1－抱臂本体；11－前臂；12－侧臂；121－上滑轨；122－下滑轨；13－缓冲凸起；2－限位结构；21－固定块；22－第一螺钉；3－调节结构；31－调节组件；311－限位件；3111－第二螺钉；3112－第三螺钉；312－固定罩；313－调节板；314－滑移板；3141－球型轴承；3142－衬套座；3143－压盖；315－摩擦片；32－安装件；321－支撑轴；322－安装板；3221－安装平面；4－主机械臂；5－测试机；6－探针台；7－母板；8－连接板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型第一方面的实施例在于提供一种机械抱臂，如图1和图2所示，包括抱臂本体1、限位结构2以及用于安装测试机5的调节结构3；抱臂本体1用于与主机械臂4连接，抱臂本体1内形成有用于容纳测试机5的容纳空间，且抱臂本体1朝向容纳空间的一侧为抱臂本体1的内表面，相对的另一侧为抱臂本体1的外表面；调节结构3沿X向与抱臂本体1滑动配合，调节结构3具有用于与测试机5接触的安装平面3221，安装平面3221沿Y向可调以及以X向、Y向和Z向为轴角度可调，X向、Y向和Z向两两垂直；限位结构2用于限定调节结构3相对于抱臂本体1的X向位置。

上述实施例所提供的机械抱臂能够在以下自由度上实现对测试机5位置的调整：1)、沿X向的移动；2)、沿Y向的移动；3)、以X向为轴转动角度可调；4)、以Y向为轴转动角度可调；5)、以Z向为轴转动角度可调。如此可有效减少主机械臂4本身自由度的调节，调节更加简单方便。同时，可通过调节安装平面3221的位置、角度来适配更多类型的测试机，安装通用性更强。

以下对限位结构2的结构进行具体说明：

需要说明的是，凡是能够限定调节结构3相对于抱臂本体1在X向位置的结构都可以是上述实施例所提及的限位结构2。例如：上述限位结构可以包括螺栓和螺母，调节结构3上开设有用于螺栓贯穿的通孔，抱臂本体1沿Y向开设有通槽，螺栓贯穿通孔后通过螺母锁紧，通过拧松拧紧螺母来调整调节结构的位置；或者限位结构2包括沿Y向位于调节结构3两侧的伸缩杆，伸缩杆通过自身的伸缩来限定调节结构3的位置。

以图1为例进行具体说明，限位结构2可以包括沿X向位于调节结构3两侧的固定块21以及与固定块21螺纹连接的第一螺钉22，固定块21可通过螺钉等连接件安装于抱臂本体1上，第一螺钉22贯穿固定块21与调节结构3的侧壁抵接。

在使用时，可以先拧动两个第一螺钉22使得两个第一螺钉22的端部均逐渐远离调节结构3的侧壁，随后沿X向调整调节结构3的位置，调整完毕后拧动两个第一螺钉22使得两个第一螺钉22的端部均逐渐靠近调节结构3的侧壁并接触，限定调节结构3的X向位置。

以下对调节结构3的结构进行具体说明：

在一些实施例中，如图2所示，调节结构3包括球型轴承3141以及固定安装于球型轴承3141内圈的衬套座3142。球型轴承3141外侧壁设置有转动球面，衬套座3142穿设于球型轴承3141且经过球型轴承3141的球心，衬套座3142的两端位于球型轴承3141外。

在使用时，安装平面3221相对于衬套座3142沿Y向可调，球型轴承3141能够以X向、Y向和Z向为轴调整衬套座3142的角度，从而实现安装平面3221以X向、Y向和Z向为轴的角度可调。

在上述实施例的基础上，如图2所示，调节结构3包括调节组件31和安装件32，其中：

球型轴承3141嵌设于调节组件31上，球型轴承3141的转动球面与调节组件31绕球型轴承3141球心转动配合，调节组件31沿X向与抱臂本体1滑动配合；

安装件32沿Y向可相对于衬套座3142滑动，安装件32具有安装平面3221，调节组件31可以通过调整安装件32的位置来调整安装平面3221的位置。

上述调节结构3结构简单，单独设置有用于与测试机5接触的安装件32，通过调整安装件32的位置便可以实现测试机5对接时各个自由度的调节。

在至少一个实施例中，安装件32与衬套座3142可拆卸连接，还可以通过更换安装件32来适应不同的测试机5，进一步提高安装通用性，且为适配不同的测试机5不需要更换大量的零部件。

具体地，如图2所示，安装件32包括支撑轴321以及安装于支撑轴321端部的安装板322；支撑轴321沿Y向可相对于衬套座3142滑动；安装板322上具有安装平面3221。

支撑轴321的端部垂直固定连接于安装板322上。

在一些实施例中，如图2所示，调节组件31包括限位件311、固定罩312和以及与固定罩312连接的滑移板组，其中：

滑移板组贯穿抱臂本体1的通槽并沿X向与抱臂本体1滑动配合，球型轴承3141安装于滑移板组上，安装件32背离安装平面3221的端部伸入固定罩312内；

固定罩312位于抱臂本体1的外侧，支撑轴321背离安装板322的一端伸入至固定罩312内，限位件311伸入固定罩312并与固定罩312活动连接，限位件311用于限定支撑轴321沿Y向的位置以及以X向和Z向为轴时的转动角度。

上述调节组件31中，对安装件32端部进行限位的结构(即限位件311)集成安装于固定罩312上，由于固定罩312位于抱臂本体1的外侧，因此其便于人员对安装件32位置的调整。

具体地，抱臂本体1上具有用于配合滑移板组的上滑轨121和下滑轨122，上滑轨121和下滑轨122对应滑移板组设置且沿Z向间隔分布，上滑轨121和下滑轨122的延伸方向均平行于X向。

在一些实施例中，如图2所示，限位件311可以包括第二螺钉3111以及多个第三螺钉3112，其中：

第二螺钉3111与固定罩312螺纹配合并沿Y向伸入固定罩312内。当与测试机5对接时，人员可以拧紧第二螺钉3111，使得安装件32上的安装平面3221能够与测试机5的侧面抵接。

各个第三螺钉3112与固定罩312螺纹配合并伸入固定罩312内，各个第三螺钉3112围绕Y向分布，以限定安装件32以X向和Z向为轴时的转动角度。

第三螺钉3112可以配置为多对，例如两对、三对、四对等，为了便于人员的操作，第三螺钉3112优选配置两对，其中第一对沿X向相对设置，第二对如图2所示沿Z向相对设置。

当安装件32以X向为轴转动至合适的角度后，可通过第一对第三螺钉3112锁定安装件32端部的位置；当安装件32以Z向为轴转动至合适的角度后，可通过第二对第三螺钉3112锁定安装件32端部的位置。

具体地，第二螺钉3111和第三螺钉3112位置的锁紧可以通过其上的螺帽来实现。

如图2所示，滑移板组可以包括调节板313和滑移板314；调节板313可通过螺钉等连接件连接于固定罩312与滑移板314之间，调节板313正对抱臂本体1的外表面，调节板313开设有用于安装件32贯穿的通孔；滑移板314沿X向与抱臂本体1的内表面滑动配合，球型轴承3141安装于滑移板314上。

上述滑移板组中，将滑移板组拆分成调节板313和滑移板314，能够便于滑移板组与抱臂本体1的装配，使得抱臂本体1的侧臂12能够被夹设于调节板313和滑移板314之间，形成稳定的滑移结构。

其中，滑移板314上设有与上滑轨121配合的第一凸起以及与下滑轨122配合的第二凸起，第一凸起嵌设且滑动连接于上滑轨121，第二凸起嵌设且滑动连接于下滑轨122。为实现球型轴承3141的轴向限位，滑移板314上设有压盖3143，压盖3143将球型轴承3141限位在滑移板314内。

由于滑移板314上的轴承为球型轴承3141，可实现安装件32以X向和Z向为轴旋转时的角度微调。

在一些实施例中，如图2所示，调节板313上设有摩擦片315，摩擦片315与抱臂本体1的外表面接触。

摩擦片315的设置可增加调节板313与抱臂本体1的摩擦，从而在调节过程中，沿X向调节完毕调节结构3的位置后，有利于调节结构3保持在预设的位置处。

在至少一个实施例中，调节板313朝向抱臂本体1的一侧设有摩擦片315，摩擦片315沿Z向分布于调节板313的顶端与底端，摩擦片315可沿X向延伸。

摩擦片315的材料可以为橡胶等摩擦系数较大的材料。

以下对抱臂本体1的结构进行具体说明：

在一些实施例中，如图1所示，抱臂本体1包括前臂11以及分别连接于前臂11两端的两个侧臂12，每一个侧臂12上均连接有限位结构2并滑动连接有调节结构3，以实现在Y向上对测试机5的夹紧固定。

在一些实施例中，前臂11以及两个侧臂12上均安装有缓冲凸起13，缓冲凸起13能够对固定的测试机5进行限位缓冲。同时双侧的缓冲凸起13夹紧测试机5后，安装平面3221以Y向为轴的转动自由度无需再进行限制。

具体地，每个侧臂12上均设置有两个缓冲凸起13，两个缓冲凸起13分别位于调节结构3的两侧，且两个缓冲凸起13的高度不同。前臂11上设置有两个缓冲凸起13，两个缓冲凸起13分别位于前臂11的两端，两个缓冲凸起13的高度相同。

当然，前臂11以及两个侧臂12上缓冲凸起13的个数并不限于以上举例，人员可根据实际情况进行增减。

缓冲凸起13可以包括连接柱和缓冲垫，连接柱连接于抱臂本体1上，缓冲垫连接于连接柱的端部，用于与测试机5接触。

本实用新型第二方面的实施例在于提供一种晶圆测试设备，本实用新型第二方面的实施例提供的晶圆测试设备包括主机械臂4以及上述机械抱臂，机械抱臂安装于主机械臂4上。

本实用新型第二方面提供的晶圆测试设备有本实用新型第一方面的实施例提供的机械抱臂，从而具有本实用新型第一方面的实施例提供的机械抱臂所具有的一切有益效果。

在一些实施例中，如图3所示，晶圆测试设备还包括测试机5和探针台6，测试机5安装于机械抱臂上，测试机5的底部安装有母板7，探针台6与主机械臂4固定连接。

具体地，主机械臂4通过连接板8固定连接于探针台6的一侧，主机械臂4的底部不需要设置多余的固定平台，使整体设备结构紧凑且占用面积较小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种机械抱臂，其特征在于，包括抱臂本体(1)、限位结构(2)以及用于安装测试机(5)的调节结构(3)；

所述抱臂本体(1)用于与主机械臂(4)连接；

所述调节结构(3)沿X向与所述抱臂本体(1)滑动配合，所述调节结构(3)具有用于与所述测试机(5)接触贴合的安装平面(3221)，所述安装平面(3221)沿Y向可调以及以X向、Y向和Z向为轴角度可调，所述X向、所述Y向和所述Z向两两垂直；

所述限位结构(2)用于调节所述调节结构(3)相对于所述抱臂本体(1)在所述X向上的位置。

2.根据权利要求1所述的机械抱臂，其特征在于，所述限位结构(2)包括沿X向位于所述调节结构(3)两侧的固定块(21)以及与所述固定块(21)螺纹连接的第一螺钉(22)，所述固定块(21)安装于所述抱臂本体(1)上，所述第一螺钉(22)贯穿所述固定块(21)与所述调节结构(3)的侧壁抵接。

3.根据权利要求1所述的机械抱臂，其特征在于，所述调节结构(3)包括球型轴承(3141)以及安装于所述球型轴承(3141)内圈的衬套座(3142)；

所述球型轴承(3141)用于以所述X向、所述Y向和所述Z向为轴调整所述衬套座(3142)的角度，所述安装平面(3221)相对于所述衬套座(3142)沿所述Y向可调。

4.根据权利要求3所述的机械抱臂，其特征在于，所述调节结构(3)包括调节组件(31)和安装件(32)；

所述球型轴承(3141)安装于所述调节组件(31)上，所述调节组件(31)沿所述X向与所述抱臂本体(1)滑动配合；

所述安装件(32)沿所述Y向可相对于所述衬套座(3142)滑动，所述安装件(32)至少部分伸入至所述抱臂本体(1)内，所述安装平面(3221)形成于所述安装件(32)位于所述抱臂本体(1)内的一端。

5.根据权利要求4所述的机械抱臂，其特征在于，所述调节组件(31)包括限位件(311)以及依次连接的固定罩(312)、调节板(313)和滑移板(314)；

所述滑移板(314)沿所述X向与所述抱臂本体(1)的内表面滑动配合，所述球型轴承(3141)安装于所述滑移板(314)上；

所述调节板(313)正对所述抱臂本体(1)的外表面，所述调节板(313)开设有通孔，所述安装件(32)贯穿所述通孔延伸至所述固定罩(312)内；

所述限位件(311)伸入所述固定罩(312)并与所述固定罩(312)活动连接，所述限位件(311)用于限定所述安装件(32)沿所述Y向的位置以及以所述X向和所述Z向为轴时的转动角度。

6.根据权利要求5所述的机械抱臂，其特征在于，所述限位件(311)包括第二螺钉(3111)以及多个第三螺钉(3112)；

所述第二螺钉(3111)与所述固定罩(312)螺纹配合并沿所述Y向伸入所述固定罩(312)内，以限定所述安装件(32)沿所述Y向的位置；

各个所述第三螺钉(3112)与所述固定罩(312)螺纹配合并伸入所述固定罩(312)内，各个所述第三螺钉(3112)围绕所述Y向分布，以限定所述安装件(32)以所述X向和所述Z向为轴时的转动角度。

7.根据权利要求5所述的机械抱臂，其特征在于，所述调节板(313)上设有摩擦片(315)，所述摩擦片(315)与所述抱臂本体(1)的外表面接触，以增加所述调节板(313)与所述抱臂本体(1)的摩擦。

8.根据权利要求1所述的机械抱臂，其特征在于，所述抱臂本体(1)包括前臂(11)以及分别连接于所述前臂(11)两侧的两个侧臂(12)，每一个所述侧臂(12)上均连接有限位结构(2)并滑动连接有所述调节结构(3)。

9.根据权利要求8所述的机械抱臂，其特征在于，所述前臂(11)以及两个所述侧臂(12)上均安装有用于对所述测试机(5)限位缓冲的缓冲凸起(13)。

10.一种晶圆测试设备，其特征在于，包括主机械臂(4)、测试机(5)、探针台(6)以及如权利要求1－9任一项所述的机械抱臂，所述机械抱臂安装于所述主机械臂(4)上，所述测试机(5)安装于所述机械抱臂上，所述探针台(6)与所述主机械臂(4)固定连接。