DE102012103893A1

DE102012103893A1 - Modul zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit in einem Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen und Testsystem mit einem solchen Modul

Info

Publication number: DE102012103893A1
Application number: DE201210103893
Authority: DE
Inventors: Benno Stigloher; Stefan Thurmaier
Original assignee: TURBODYNAMICS GmbH
Current assignee: TURBODYNAMICS GmbH
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-11-07
Also published as: US20150123685A1; TWI572874B; US9519023B2; TW201350887A; WO2013164407A1; DE112013002297A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit in ein Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen. Das Modul umfasst ein Basiselement, eine Halterung und Führungselemente. Die Führungselemente sind derart ausgebildet, dass die Schnittstelleneinheit durch eine geradlinige, translatorische Bewegung aus einer Endposition in eine Zwischenposition und von der Zwischenposition in eine Entnahmeposition verfahrbar ist, die außerhalb des Testsystems angeordnet ist. Der Mechanismus umfasst einen Hebelmechanismus, der von einer Kulisse gesteuert wird, die quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Halterung beweglich gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit in einem Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen und ein Testsystem mit einem solchen Modul.
Aus der JP 09 159 730 A geht eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleiterbauelementen hervor, bei welcher eine Leistungsplatine (Performance Board) an einen Testkopf derart gekoppelt ist, dass sie ähnlich wie eine Schublade seitlich vom Testkopf herausgezogen werden kann. Die Leistungsplatine weist Führungslöcher auf, durch welche sich Führungsstifte des Testkopfes zur Positionierung derselben erstrecken. Durch das seitliche Herausziehen kann die Leistungsplatine einfach ausgetauscht werden.
Aus der EP 1 495 339 B1 bzw. US 2003/019 4821 A1 geht eine weitere Testvorrichtung zum Testen von Halbleiterbauelementen hervor, bei welcher eine Schnittstelleneinheit tragende Unteranordnung (sub-assembly) schwenkbar am Testsystem befestigt ist. Durch die schwenkbare Anordnung der Unteranordnung kann die Schnittstelleneinheit einfach vom Testsystem entfernt und ausgetauscht werden. Vorzugsweise ist an der Unteranordnung eine teleskopartige Auszieheinrichtung vorgesehen, mit welcher die Schnittstelleneinheit aus dem Bereich des Testsystems herausgezogen werden kann.
Weiterhin ist ein Testsystem bekannt, bei dem die Schnittstelleneinheit mittels einer Schublade ein- und ausgefahren werden kann, wobei die Schnittstelleneinheit im eingefahrenen Zustand der Schublade mit einer geradlinigen Bewegung senkrecht zur Ebene der Schnittstelleneinheit in eine Endposition bewegt wird. Hierbei wird die Bewegung in die Endposition mittels pneumatischer Zylinder betätigt und automatisch ausgeführt. Zudem sind zusätzliche pneumatische Zylinder vorgesehen, um die Endposition zu verriegeln. Diese Vorrichtung ist sehr vorteilhaft gegenüber der aus der EP 1 495 339 B1 bekannten Vorrichtung, da die Schnittstelleneinheit mit einer geradlinigen Bewegung in die Endposition gebracht wird. Bei der aus der EP 1 495 339 B1 bekannten Schwenkbewegung besteht eine erhebliche Gefahr die Kontaktstifte des Testsystems bzw. der Schnittstelleneinheit oder Passstifte, welche in entsprechende Passbohrungen der Schnittstelleneinheit eingreifen, zu beschädigen. Aufgrund der komplexen Bewegungsbahn der Schnittstelleneinheit beim Ein- und Ausfahren aus dem Testsystem sind mehrere unabhängig voneinander betätigbare pneumatische Zylinder-Kolbeneinheiten notwendig. Dieser Mechanismus erlaubt zwar ein sicheres Austauschen von Schnittstelleneinheiten, ohne dass Kontaktstifte beschädigt werden und das Austauschen kann von einem Benutzer mit weniger Handgriffen schnell ausgeführt werden. Diese Vorrichtung ist jedoch wesentlich aufwendiger als die aus der EP 1 495 339 B1 bekannte Vorrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit in einem Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen zu schaffen, das ein sicheres und zuverlässiges Austauschen der Schnittstelleneinheit ermöglicht, ohne dass Kontaktstifte oder Passstifte beschädigt werden, und das dennoch kostengünstig ausgebildet und im wesentlichen wartungsfrei ist.
Die Aufgabe wird durch ein Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit in einem Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen umfasst

– ein Basiselement, das am Testsystem befestigbar ist,
– eine Halterung zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit,
– Führungselemente, mit welchen die Halterung am Basiselement derart befestigt ist, dass die Halterung zwischen einer Endposition am Basiselement und einer Entnahmeposition bewegbar ist, wobei in der Endposition sich das Schnittstellenelement in einer Schnittstellenebene befindet und die Führungselemente zum Führen der Halterung auf einer vorbestimmten Bewegungsbahn umfassen zumindest einen Hebelmechanismus, der zumindest zum Führen einer geradlinigen Translationsbewegung der Halterung ein Stück in Richtung senkrecht zur Schnittstellenebene ausgehend von der Endposition ausgebildet ist, zumindest eine Kulisse zum Betätigen des Hebelmechanismus, wobei die Kulisse in eine Richtung quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Schnittstelleneinheit beweglich gelagert ist, und einem Betätigungsmittel zum Bewegen der Kulisse, so dass der Hebelmechanismus betätigt wird.

Das Modul kann mit seinem Basiselement an einem Testsystem befestigt werden. Testsysteme zum Testen von Halbleiterelementen umfassen in der Regel eine Testeinheit („Tester“) und eine Handhabungseinheit („Handler“ bzw. „Prober“). Die Testeinheit umfasst einen Testkopf, mit welchen die zu testenden Halbleiterelemente kontaktiert werden, und eine Auswerteelektronik. Die Handhabungseinheit umfasst Elemente, mit welchen die zu testenden Halbleiterelemente aufeinanderfolgend einer Testeinheit zugeführt werden. Damit mit einem solchen Testsystem unterschiedliche Halbleiterelemente getestet werden können, gibt es eine Schnittstelleneinheit, die im Bereich der Schnittstelle zwischen der Testeinheit und der Handhabungseinheit angeordnet ist und Kontaktelemente zum Kontaktieren der zu testenden elektrischen Halbleiterelemente aufweist. Die Kontaktelemente sind jeweils in einem für die zu testenden Halbleiterelementen spezifischen Muster angeordnet, um die Kontaktstellen der Halbleiterelemente korrekt kontaktieren zu können. Diese Schnittstelleneinheit ist je nach Testsystem entweder an der Testeinheit oder der Handhabungseinheit zu befestigen. Anstelle einer unmittelbaren Befestigung der Schnittstelleneinheit an der Testeinheit oder der Handhabungseinheit wird das erfindungsgemäße Modul mit seinem Basiselement an der Testeinheit oder der Handhabungseinheit befestigt.
Die Schnittstelleneinheit ist ein etwa ebenflächiges Bauteil, das üblicherweise aus einer starren Leiterplatte ausgebildet ist. Auf dieser Leiterplatte können die Kontaktstifte und in die Schnittstelleneinheit integrierte elektrischen Bauelemente vorstehen. Bei Gebrauch des Testsystems muss die Schnittstelleneinheit in einer bestimmten Position in der Testeinheit oder in der Handhabungseinheit des Testsystems angeordnet sein. Die Ebene, die die etwa ebenflächige Schnittstelleneinheit in der Position im Gebrauch beinhaltet wird im folgenden als Schnittstellenebene bezeichnet. Das erfindungsgemäße Modul ist derart ausgebildet, dass das am Testsystem befestigte Basiselement mit entsprechenden Führungselementen es erlaubt, die Schnittstelleneinheit in eine Endposition zu bewegen, die in der Schnittstellenebene liegt.
Die Führungselemente des Moduls sind derart ausgebildet, dass die Schnittstelleneinheit zwischen dieser Endposition und einer Entnahmeposition bewegbar ist, wobei die Halterung zum Halten der Schnittstelleneinheit auf einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführt wird. Diese Bewegungsbahn umfasst zumindest eine geradlinige Translationsbewegung ausgehend von der Endposition ein Stück senkrecht zur Schnittstellenebene. Dieser geradlinige Abschnitt der vorbestimmten Bewegungsbahn wird mittels eines Hebelmechanismus geführt. Weiterhin umfassen die Führungselemente zumindest eine Kulisse, die quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Halterung beweglich gelagert ist. Die Kulisse ist mit einem Betätigungsmittel bewegbar, wobei die Kulisse mit dem Hebelmechanismus derart in Eingriff steht, dass bei einer Bewegung der Kulisse der Hebelmechanismus betätigt wird.
Vorzugsweise ist die Kulisse zum Verriegeln des Hebelmechanismus in der Endposition ausgebildet.
Vorzugsweise weist das Modul zwei Hebelmechanismen auf, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Halterung angreifen und jeweils von einer Kulisse betätigbar sind.
Das Betätigungsmittel zum Bewegen der Kulisse ist vorzugsweise ein endloser Treibriemen. Ein solcher Treibriemen kann ein Zahnriemen, ein Stahlseil oder eine Kette sein. Das Betätigungsmittel kann auch ein Stangenmechanismus sein.
Vorzugsweise weist der Hebelmechanismus zumindest einen mit einem Ende am Basiselement schwenkbar befestigten und mit dem anderen Ende an der Halterung schwenkbar befestigten Hebelarm auf, wobei an der Kulisse eine Kurvenbahn ausgebildet ist, die mit einem an diesem Hebelarm angeordneten Schwenkzapfen in Eingriff steht, um durch eine Bewegung der Kulisse eine Schwenkbewegung des Hebels bezüglich des Basiselementes zu steuern, wobei der Hebelarm einen Verriegelungszapfen aufweist, der von dem an dem am Basiselement befestigten Ende des Hebelarms weiter entfernt ist als der Schwenkzapfen und mit einer weiteren Verriegelungskurvenbahn an der Kulisse zumindest in der Endposition in Eingriff steht.
Die Kurvenbahnen sind gegenüber der Schnittstellenebene geneigt ausgebildet, wobei die Kurvenbahnen vorzugsweise jeweils einen Verriegelungsabschnitt aufweisen, in dem sich die jeweiligen Zapfen in der Endposition befinden und der eine geringere Neigung gegenüber der Schnittstellenebene als der übrige Abschnitt mit der Kurvenbahn aufweist. Durch diesen Verriegelungsabschnitt wird die Endposition der Halterung bzw. der Schnittstelleneinheit mittels der Kulisse fixiert, wobei die Kulisse selbst nur mit geringer Kraft in dieser Position gehalten werden muss. Hierzu genügt die Reibungskraft des Systems oder ein Federelement, insbesondere eine Luftdruckfeder, mit welcher die Bewegung in die oder von der Endposition unterstützt werden kann.
Vorzugsweise ist ein Betätigungshebel vorgesehen, mit dem die Kulissen betätigt werden können. Dieser Betätigungshebel kann mit einer Rasteinrichtung versehen sein, die zumindest Rasteinstellungen aufweist, die der Endposition und einer Zwischenposition entsprechen.
Der Hebelmechanismus weist vorzugsweise eine Geradeführung auf, welche zwei Hebelarme umfasst, die miteinander mittels eines gemeinsamen Schwenkgelenkes schwenkbar gekoppelt sind, wobei beide Hebelarme jeweils mit einem Ende am Basiselement und/oder der Halterung mittels jeweils einem Schwenkgelenk schwenkbar angeordnet sind und wobei zumindest einer der beiden Hebelarme am entsprechenden anderen Teil, umfassend die Halterung und das Basiselement, schwenkbar angeordnet ist, und die Abstände vom gemeinsamen Schwenkgelenk zu den jeweiligen Schwenkgelenken, mit welchen die Hebelarme an der Halterung und dem Basiselement befestigt sind, gleich lang sind.
Bei einer Ausführungsform kann der Hebelmechanismus eine Geradeführung mit zwei miteinander gekoppelten Hebelarmen und eine zusätzliche Führung mit zumindest einem Hebelarm aufweisen, deren Schwenkbewegung jeweils mittels einer separaten Kurvenbahn der Kulisse derart gesteuert wird, dass die Halterung ausgehend von der Endposition zunächst eine geradlinige Translationsbewegung senkrecht zur Schnittstellenebene und danach eine Schwenkbewegung ausführt.
Vorzugsweise weist die Halterung teleskopartig ausfahrbare Schienen auf, um die Schnittstelleneinheit linear Verfahren zu können.
Mit dem erfindungsgemäßen Modul wird beim Austauschen einer Schnittstelleneinheit die Schnittstelleneinheit aus der Endposition in eine Zwischenposition verfahren, in der alle Kontakte und Passstifte bzw. Passbohrungen gelöst sind, und dann aus der Zwischenposition mittels der Teleskopschienen in eine Entnahmeposition verfahren, in welcher die Schnittstelleneinheit einfach ausgetauscht werden kann. Hierbei ist lediglich die Testeinheit ein kleines Stück anzuheben. Es besteht keine Notwendigkeit, die Testeinheit vollständig von der Handhabungseinheit zu entfernen. Hierdurch wird beim Austauschen der Schnittstelleneinheit erheblich Zeit gespart.
Das erfindungsgemäße Modul ist im wesentlichen aus mechanischen Bauteilen ausgebildet, und benötigt grundsätzlich weder eine elektrische noch eine pneumatische Steuerung. Es ist daher sehr wartungsarm und zuverlässig.
Das Modul kann in ein vollautomatisches Testsystem integriert und an eine entsprechende Steuerung angeschlossen werden. Hierzu genügt lediglich ein einziges automatisch ansteuerbares Stellelement, wie z.B. ein Elektromotor oder eine pneumatische Kolben-/Zylindereinheit, um den Treibriemen zu betätigen.
An der Schnittstelleneinheit können zwei nach unten vorstehende Positionierzapfen angeordnet sein, die in entsprechende Positionierbuchsen eingreifen. Die Positionierbuchsen sind an der Handhabungseinheit befestigt. Die Positionierzapfen und die Positionierbuchsen bilden ein pneumatisch betätigbares Positioniersystem (docking system) und sind entsprechend der US 6,870,362 B2 ausgebildet. Die Kombination eines Moduls zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit mit einem Mechanismus zum geradlinigen Anheben der Schnittstelleneinheit aus der Endposition in eine Zwischenposition und einer Einrichtung zum Herausziehen der Schnittstelleneinheit, wie z.B. den Teleskopschienen, stellt einen eigenständigen Erfindungsgedanken dar, da das Modul die Schnittstelleneinheit in der Endposition nur grob positionieren muss und eine Feinjustierung durch das Positioniersystem erfolgt.
Das Modul kann mit einer Abstandseinstelleinrichtung versehen sein, die mehrere über einen Treibriemen miteinander gekoppelten Gewindeelemente, insbesondere Gewindeflansche oder Gewindebuchsen, aufweist, die mit korrespondierenden Gewindeelementen an der Handhabungseinheit oder der Testeinheit in Eingriff stehen. Mittels eines Betätigungselementes, wie z.B. einem Stellrad, kann der Treibriemen derart betätigt werden, dass sich alle Gewindeelemente der Abstandseinstelleinrichtung synchron drehen und der Abstand zwischen dem Modul und der Handhabungseinheit bzw. der Testeinheit verändert wird. Diese Abstandseinstelleinrichtung ist sehr vorteilhaft in Kombination mit dem Modul zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit mit einem Mechanismus zum geradlinigen Anheben aus der Endposition in eine Zwischenposition und einer Einrichtung zum Herausziehen der Schnittstelleneinheit, wie z.B. den Teleskopschienen, da hierdurch unterschiedlichste Typen von Schnittstelleneinheiten mit unterschiedlichen Dicken bzw. Höhen eingesetzt werden können und diese einfach ausgetauscht, positioniert und justiert werden können. Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 schematisch ein Testsystem in einer perspektivischen Ansicht mit einem Modul zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit,
2 das Modul aus 1 in einer Entnahmeposition,
3 das Modul aus 1 in einer Zwischenposition,
4 das Modul aus 1 in einer Endposition,
5 eine Kulisse des Moduls aus 1 in einer Seitenansicht,
6 ein Modul zum Austausch einer Schnittstelleneinheit für ein vertikales Testsystem, in perspektivischer Ansicht
7 das Modul aus 6 im Bereich eines oberen Hebelmechanismus in einer perspektivischen Teilansicht,
8 der Hebelmechanismus aus 7 zusammen mit einer Teleskopschiene ohne die übrigen Teile des Moduls in einer perspektivischen Ansicht,
9–11 ein Austauschmodul für ein horizontales Testsystem, das an der Unterseite einer Testeinheit befestigt ist, in perspektivischer Ansicht in unterschiedlichen Stellungen,
12 ein Hebelmechanismus des Austauschmoduls aus den 9 bis 11 in perspektivischer Teilansicht,
13 der Hebelmechanismus aus 12, wobei eine Halteplatte der Kulisse entfernt ist, so dass weitere Teile sichtbar sind,
14–16 den Hebelmechanismus aus 12 und 13, wobei jeweils in unterschiedlichen Ebenen Teile weggeschnitten sind,
17, 18 jeweils eine Kulisse einer Seitenansicht,
19 das Modul aus 6 in perspektivischer Ansicht mit einer Schnittstelleneinheit in Endposition und einer Abstandseinstelleinrichtung, die explosionsartig herausgestellt ist, 20 ein Abstandseinstellelement der Abstandseinstelleinrichtung nach 19 in einer perspektivischen Teilansicht.
In den 1 bis 5 ist ein Testsystem 1 zum Testen von Halbleiterelementen mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls 2 zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit schematisch dargestellt.
Der Begriff Halbleiterelemente umfasst Halbleiterbauelemente und Wafer.
Das Testsystem weist eine Handhabungseinheit 3 (Prober) und eine Testeinheit 4 (Tester) auf. Im Betrieb ist die Handhabungseinheit 3 unterhalb der Testeinheit 4 angeordnet (1), wobei zwischen der Handhabungseinheit 3 und der Testeinheit 4 das Modul 2 zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit angeordnet ist. Dieses Modul 2 wird im folgenden als Austauschmodul 2 bezeichnet.
Im ersten Ausführungsbeispiel dient die Handhabungseinheit 3 zum Zuführen von Wafern 43 an die Schnittstelleneinheit 20. Sowohl die Handhabungseinheit 3 als auch die Testeinheit 4 sind etwa quaderförmig ausgebildet, wobei die einander gegenüberliegenden Seitenflächen, zwischen welchen sich das Austauschmodul 2 befindet, horizontal angeordnet sind. Dieses Testsystem wird deshalb als horizontales Testsystem bezeichnet.
Das Austauschmodul 2 weist ein Basiselement 5 auf, das am Testsystem 1 befestigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Basiselement 5 an der Handhabungseinheit 3 befestigt. Das Basiselement ist ein steifer rahmenförmiger Körper aus Aluminium oder Stahl, der an die Kontur der Handhabungseinheit 3 angepasst ist. Das Basiselement weist eine vordere und hintere Querstrebe 6, 7 und eine rechte und linke Längsstrebe 8, 9 auf. Die Positionen „vorne“ und „hinten“ bzw. „rechts“ und „links“ sind aus der Blickrichtung eines Bedieners des Testsystems 1 gewählt, da ein solches Testsystem in der Regel eine Seite aufweist, von welcher ein Bediener Zugang zum System hat, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in den 1 bis 4 sich in den Zeichnungen unten rechts befindet.
An den Innenseiten der Längsstreben 8, 9 ist jeweils ein Hebelmechanismus 10 befestigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Hebelmechanismen 10 identisch ausgebildet, weshalb im Folgenden nur einer der beiden Hebelmechanismen 10 erläutert wird.
Der Hebelmechanismus weist ein Kreuzgelenk bestehend aus einem ersten und einem zweiten Hebelarm 11, 12 auf.
Der erste Hebelarm 11 ist mit einem Ende mit einem ortsfesten Schwenkgelenk 13 an der Innenseite der Längsstrebe 8, 9 befestigt. Mit seinem anderen Ende ist der erste Hebelarm 11 mit einem weiteren Schwenkgelenk 14 an einer Teleskopschiene 15 befestigt. Die Teleskopschiene 15 wird unten näher erläutert. Das Schwenkgelenk 14 ist in Längsrichtung der Teleskopschiene 15 verschieblich ausgebildet.
Der erste und der zweite Hebelarm 11, 12 sind etwa in ihrer Längsmitte schwenkbar mit einem Schwenkgelenk 16 verbunden.
Der zweite Hebelarm 12 ist mit einem Ende mit einem in Längsrichtung der Längsstrebe 8, 9 verschieblichen Schwenkgelenk 17 an der Innenseite der Längsstrebe 8, 9 befestigt. Mit seinem anderen Ende ist der zweite Hebelarm 12 mit einem weiteren, ortsfesten Schwenkgelenk 18 an der Teleskopschiene 15 befestigt.
Das Kreuzgelenk kann wie eine Schere aufgeklappt (2, 3) oder zusammengeklappt (4) sein. Beim Auf- und Zuklappen des Kreuzgelenkes wird die Teleskopschiene bzgl. des Basiselementes 5 angehoben bzw. abgesenkt. Hierbei ist die Teleskopschiene 15 immer parallel zur jeweiligen Längsstrebe 8, 9 angeordnet.
Da die beiden ortsfesten Schwenkgelenke 13, 18 gegenüberliegend angeordnet sind und die Abschnitte der Hebelarme vom gemeinsamen Schwenkgelenk 16 zu den Schwenkgelenken 13, 14, 17, 18, mit welchen die Hebelarme 11, 12 am Basiselement 5 und an der Teleskopschiene 15 angelenkt sind, jeweils gleich lang sind, ist die Bewegung beim Öffnen und Schließen des Kreuzgelenkes der Teleskopschiene 15 geradlinig. Das Kreuzgelenk bildet somit eine Geradeführung, da es die Teleskopschiene 15 entlang einer geradlinigen Bewegungsbahn führt.
Die beiden Teleskopschienen 15 halten einen Halterahmen 19, der eine Halterung zum Halten einer Schnittstelleneinheit 20 bildet. Die Schnittstelleneinheit 20 ist aus einem Versteifungsrahmen 20/1 und einer Interfaceplatine 20/2 ausgebildet.
Mittels der Teleskopschienen 15 ist der Halterahmen verschieblich gelagert, so dass er aus dem Bereich oberhalb der Handhabungseinheit 3 heraus gezogen werden kann.
Der Halterahmen 19 weist Ausnehmungen 21 in welche an der Schnittstelleneinheit 20 vorstehende Vorsprünge 22 eingesetzt werden können, so dass die Schnittstelleneinheit 20 im Halterahmen 19 gehalten wird.
Außen am Versteifungsrahmen 20/1 der Schnittstelleneinheit 20 stehen zwei Halteplatten 23 vor. An den Halteplatten sind jeweils zwei nach unten vorstehende Positionierzapfen angeordnet. Die Positionierzapfen können in entsprechende Positionierbuchsen 24 eingreifen. Die Positionierbuchsen 24 sind an der Handhabungseinheit 3 befestigt. Die Positionierzapfen und die Positionierbuchsen 24 bilden ein pneumatisch betätigbares Positioniersystem (docking system) und sind entsprechend der US 6,870,362 B2 ausgebildet.
Die Hebelmechanismen 10 sind jeweils mit einer Kulisse 25 gekoppelt. Die Kulisse 25 ist am Basiselement 5 linear verschieblich gelagert. Die Kulisse 25 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist eine erste Kurvenbahn 26 und eine zweite Kurvenbahn 27 auf. Die erste Kurvenbahn 26 wird im Folgenden als Schwenkkurvenbahn 26 und die zweite Kurvenbahn als Verriegelungskurvenbahn 27 bezeichnet. Die Kurvenbahnen 26, 27 sind langgestreckte Ausnehmungen in der Kulisse 25, in welche der erste Hebelarm 11 mit einem Schwenkzapfen (nicht sichtbar in 1 bis 5) und einem Verriegelungszapfen 28 eingreift.
Die beiden Kulissen 25, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch ausgebildet sind, sind an einen Treibriemen 29 gekoppelt, der mittels mehrerer am Basiselement 5 angeordneter Umlenkrollen 30 derart geführt ist, dass sich jeweils ein Abschnitt des Treibriemens entlang eines der beiden Hebelmechanismen erstreckt und an diesen Abschnitten des Treibriemens jeweils eine der beiden Kulissen gekoppelt ist, so dass beim Bewegen des Treibriemens 29 beide Kulissen vom Treibriemen geradlinig verschoben werden.
Der Treibriemen 29 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Zahnriemen. Er kann jedoch auch als Kette, Stahlseil oder aus einer Stangenmechanik ausgebildet sein.
Am Basiselement ist eine Leiste 31 angeordnet, die an der vorderen Seite ein Stück am Basiselement vorsteht. An dem entfernten Ende der Leiste 31 ist ein Betätigungshebel 32 angeordnet, der mit einer Rasteinrichtung versehen ist. Der Betätigungshebel 32 ist an ein Ritzel gekoppelt, das mit dem Treibriemen kämmend in Eingriff steht, so dass beim Drehen des Ritzels mittels des Betätigungshebels der Treibriemen 29 bewegt wird. Die Leiste 31 steht so weit am Basiselement 5 vor, dass auch bei geschlossenem Testsystem der Betätigungshebel 32 frei zugänglich ist.
An Stelle des Betätigungshebels 32 kann auch eine automatische Betätigungseinrichtung, wie z.B. ein pneumatischer Hub-/Kolbenmechanismus vorgesehen sein, um den Treibriemen 29 zu bewegen.
Zwischen dem Treibriemen 29 und dem Basiselement 5 ist eine Federeinrichtung 33, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gasdruckfeder 33 ist, gekoppelt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Gasdruckfeder 33 mit einem Ende an einer der beiden Kulissen 25 und mit dem anderen Ende am Basiselement 5 befestigt.
In 4 ist der Adapter 20 in einer Endposition gezeigt, in welcher die Positionierzapfen in entsprechende Positionierbuchsen 24 eingreifen und darin fixiert sind. In dieser Endposition befindet sich die Schnittstelleneinheit in der zum Betreiben des Testsystems 1 erforderlichen Position. In 4 ist die Schnittstelleneinheit 20 mit einem schematisch vereinfacht dargestellten Interfaceplatine 20/2 gezeigt. Die Ebene, in der sich die Interfaceplatine 20/2 in der Endposition befindet, wird im Folgenden als Schnittstellenebene 34 bezeichnet.
Die Schwenkkurvenbahn 26 (5) weist einen ersten flachen Abschnitt 26/1 (in 5 unten), einen stärker geneigten Abschnitt 26/2 und einen zweiten flachen Abschnitt 26/3 (in 5 oben) auf. Die Neigung der drei Abschnitte bezieht sich auf die Schnittstellenebene 34, d.h., dass die flachen Abschnitte 26/1 und 26/3 nur eine sehr geringe Neigung bzgl. der Schnittstellenebene 34 und der geneigte Abschnitt 26/2 eine stärkere Neigung gegenüber der Schnittstellenebene 34 aufweisen. Im Folgenden werden der erste flache Abschnitt 26/1 als erster Verriegelungsabschnitt 26/1, der geneigte Abschnitt 26/2 als Betätigungsabschnitt 26/2 und der zweite flache Abschnitt als zweiter Verriegelungsabschnitt 26/3 bezeichnet.
Beim Verschieben der Kulisse 25 gleitet der Schwenkzapfen des Hebelarms 11 in der Schwenkkurvenbahn 26 derart, dass beim Gleiten des Schwenkzapfens vom ersten Verriegelungsabschnitt 26/1 entlang dem Betätigungsabschnitt 26/2 zum zweiten Verriegelungsabschnitt 26/3 der Zapfen angehoben und damit der Hebelarm 11 um das Schwenkgelenk 13 geschwenkt wird. Die Schwenkbewegung wird vor allem durch das Zusammenwirken des Schwenkzapfens und des Betätigungsabschnittes 26/2 ausgeführt. Die Verriegelungsabschnitte 26/1 und 26/2 sind derart flach ausgebildet, dass sie keine oder nur eine sehr geringe Schwenkbewegung bewirken. Bei dieser Schwenkbewegung, bei der der Schwenkzapfen vom ersten Verriegelungsabschnitt 26/1 entlang dem Betätigungsabschnitt 26/2 zum zweiten Verriegelungsabschnitt 26/3 gleitet, wird das Kreuzgelenk geöffnet und der Halterahmen 19 mit dem Adapter 20 aus der Endposition nach oben in eine Zwischenposition gehoben (3). Dadurch dass der zweite Verriegelungsabschnitt 26/3 sehr flach ausgebildet ist, wird das Kreuzgelenk durch die Kulisse 25 in dieser Zwischenposition verriegelt.
In dieser Zwischenposition kann der Halterahmen 19 und der Adapter 20 mittels der Teleskopschienen aus dem Bereich oberhalb der Handhabungseinheit 3 heraus gezogen werden. Der Halterahmen 19 und der Adapter 20 befinden sich dann in einer Entnahmeposition (2), in welcher der Adapter 20 von einem Benutzer einfach ausgetauscht werden kann. Es sind Einrichtungen vorgesehen, die verhindern, dass die Teleskopschienen ausgezogen werden, wenn sie sich nicht in der Zwischenposition befinden. Diese Einrichtungen sind in den schematisch vereinfachten 1 bis 5 nicht dargestellt.
Wird die Kulisse 25 zurück bewegt, so dass der Schwenkzapfen von dem zweiten Verriegelungsabschnitt 26/3 entlang dem Betätigungsabschnitt 26/2 zum ersten Verriegelungsabschnitt 26/1 gleitet, dann wird der Hebelarm 11 nach unten geschwenkt, so dass das Kreuzgelenk geschlossen wird. Diese geschlossene Stellung (4) stellt die Endposition dar. Beim Absenken des Hebelarms greift der Verriegelungszapfen 28 in die Verriegelungskurvenbahn 27 ein, die eine nach oben offene Öffnung aufweist und bzgl. der Schnittstellenebene 34 flach (= geringe Neigung bzgl. Schnittstellenebene 34) verläuft. Der Verriegelungszapfen 28 und die Verriegelungskurvenbahn 27 sind vom Schwenkgelenk 13 weiter entfernt als der Schwenkzapfen und die korrespondierende Schwenkkurvenbahn 26, so dass aufgrund des längeren Hebels eine stärkere zusätzliche Verriegelung des Kreuzgelenks in der Endposition erzielt wird.
Der Verriegelungszapfen 28 und die Verriegelungskurvenbahn 27 bewirken eine zusätzliche Fixierung der Teleskopschienen 15 und verhindern ein Durchbiegen derselben. Es kann daher auch ohne ein Positioniersystem umfassend die Positionierzapfen und die Positionierbuchsen 24 möglich sein, die geforderten Toleranzen zu erfüllen. Dies gilt insbesondere bei Testsystemen zum Testen von Halbleiterbauteilen, da hier die Toleranzen größer als bei Testsystemen zum Testen von Wafern sind.
Beim Absenken wird die Gasdruckfeder 33 gespannt, so dass die Gasdruckfeder 33 dem Gewicht des Halterahmens 19, des Adapters 20 und der Schnittstelleneinheit entgegenwirkt. Hierdurch kann mit geringer Kraft der Betätigungshebel 32 betätigt werden, um das Modul von der Endposition (4) in die Zwischenposition (3) und wieder zurück zu bewegen. Die Rasteinrichtung des Betätigungshebel weist zumindest Raststellungen für die Endposition und die Zwischenposition auf, so dass in Verbindung mit der Verriegelungswirkung der Schwenkkurvenbahn 26 und der Verriegelungskurvenbahn 27 das Umtauschmodul 2 sicher in der Endposition bzw. in der Zwischenposition gehalten wird.
In der Zwischenposition kann der Halterahmen mittels der Teleskopschienen 15 herausgezogen werden, um den Adapter 20 mit der Schnittsteleneinheit auszutauschen.
Durch die geradlinige Führung des Kreuzgelenkes mit den Hebelarmen 11, 12 wird sicher gestellt, dass die Positionierzapfen korrekt in die Positionierbuchsen 24 ein- bzw. herausgeführt werden und falls weitere Kontaktstifte an der Schnittstelleneinheit vorgesehen sind, diese nicht beschädigt werden.
Das erste, oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein Testsystem zum Testen von Wafern, die an die Schnittstelleneinheit mit einer Handhabungseinheit (Prober) zugeführt werden. Im Rahmen der Erfindung kann das Testsystem auch zum Testen von Halbleiterbauelementen ausgebildet sein. Eine Handhabungseinheit zum Zuführen von Waferscheiben wird in der Fachwelt als „Prober“ und einen Handhabungseinheit zum Zuführen von einzelnen integrierten Schaltkreisen als „Handler“ bezeichnet.
Die 6 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Austauschmoduls 2 für ein Testsystem, das zum Testen von Halbleiterbauelementen ausgebildet ist. Dieses Testsystem ist ein vertikales Testsystem, das heißt, dass die Handhabungseinheit und die Testeinheit (nicht dargestellt) nebeneinander angeordnet sind und die in Kontakt stehenden Verbindungsseiten vertikal ausgerichtet sind. Dementsprechend ist eine etwa ebenflächig ausgebildete Schnittstelleneinheit, die sich zwischen der Handhabungseinheit 3 und der Testeinheit 4 befindet, vertikal anzuordnen.
Dieses Austauschmodul 2 für ein vertikales Testsystem ist im Wesentlichen genauso ausgebildet, wie das in den 1 bis 5 gezeigte Austauschmodul für ein horizontales Testsystem. Deshalb werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals neu erläutert. Auch dieses Austauschmodul 2 weist zwei Hebelmechanismen 10, einen unteren Hebelmechanismus und einen oberen Hebelmechanismus auf, die jeweils ein Kreuzgelenk aus einem ersten Hebelarm 11 und einen zweiten Hebelarm 12 aufweisen. Die beiden Hebelmechanismen 10 sind identisch ausgebildet. Der untere Hebelmechanismus 10 muss das Gewicht der Schnittstelleneinheit 20 und des Halterahmens 19 sowie der Teleskopschiene 15 tragen. Deshalb ist der erste Hebelarm 11 und der zweite Hebelarm 12 breiter und steifer als im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Gewichtskraft im Wesentlichen verzerrungsfrei aufnehmen und an das Basiselement 5 Wo ist 5? ableiten zu können.
Die Kulissen 25 sind jeweils an zwei Schlitten 35 mittels einer Verbindungsplatte 43 befestigt. In 7 ist die Verbindungsplatte weggelassen worden, damit die Schlitten und die Kulisse besser erkennbar sind. Die Schlitten 35 sind verschieblich auf einer Schiene 36 gelagert. Die Schlitten 35 sind mit einem Befestigungsblock 37 verbunden, der am Treibriemen 29 befestigt ist.
Die Kulisse 25 weist die gleichen Kurvenbahnen 26, 27 wie im ersten Ausführungsbeispiel auf. In den Kurvenbahnen greifen der Verriegelungszapfen 28 und der Schwenkzapfen 38 (8) ein. Der Verriegelungszapfen 28 und der Schwenkzapfen 38 sind als am Hebelarm 11 vorstehende Rollen ausgebildet, die in die Ausnehmung der Kurvenbahnen 26, 27 passen.
An der Teleskopschiene 15 ist ein Verriegelungsblech 39 schwenkbar angeordnet, wobei das Verriegelungsblech 39 schwenkbar etwa in der Längsmitte des mit dem ersten und zweiten Hebelarm 11, 12 verbundenen Segmentes der Teleskopschiene 15 verbunden ist. Von dieser Anlenkstelle erstreckt sich das Verriegelungsblech 39 bis zu dem Ende dieses Segmentes, an dem die anderen Segmente der Teleskopschiene 15 ausgezogen werden können. Dieses Ende des Segmentes wird von den Verriegelungsblechen mit einem Verriegelungsabschnitt 40 umgriffen. Angrenzend zu dem Verriegelungsabschnitt 40 ist im Verriegelungsblech 39 ein Langloch 41 ausgebildet, das von einem an der Teleskopsschiene 15 befestigten Zapfen 42 durchgriffen wird, so dass eine Schwenkbewegung des Verriegelungsbleches 39 begrenzt wird. In den Verriegelungsblechen 39 ist eine Kurvenbahn benachbart zum Hebelarm 11 ausgebildet, in die ein am Hebelarm 11 vorstehender Zapfen derart eingreift, dass beim Zusammenklappen des Kreuzgelenkes das Verriegelungsblech 39 derart geschwenkt wird, dass es mit dem Verriegelungsabschnitt 40 die Teleskopschiene verriegelt, so dass sie nicht ausgefahren werden kann. Befindet sich die Teleskopschiene im ausgefahrenen Zustand (7) dann schlägt das Verriegelungsblech 39 mit dem Verriegelungsabschnitt 40 an den von der Teleskopschiene 15 ausgefahrenen Abschnitt an und ein Zurückschwenken in den verriegelten Zustand des Verriegelungsbleches 39 ist damit gesperrt. Diese Sperrung überträgt sich über den Kurvenbahn-Zapfen-Mechanismus zwischen den Verriegelungsblech 39 und dem ersten Hebelarm 11, so dass bei ausgefahrener Teleskopschiene 15 der Hebelmechanismus 10 gesperrt ist und nicht zusammengeklappt werden kann.
Mit dem Verriegelungsblech 39 wird somit sichergestellt, dass die Teleskopschiene 15 nur in der Zwischenposition ausgezogen werden kann und dass sie beim Zusammenklappen des Hebelmechanismus 10 eingeschoben sein muss.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Austauschmoduls ist in den 9 bis 18 dargestellt. Dieses Austauschmodul 2 ist ähnlich aufgebaut wie die beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele, so dass gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Sie werden nicht nochmals erläutert.
Das Austauschmodul 2 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist wiederum für ein horizontales Testsystem zum Testen von Halbleiterbauelementen vorgesehen, wobei diesmal das Austauschmodul an der Unterseite der Testeinheit 4, die in den 9 bis 11 lediglich schematisch durch eine Platte dargestellt ist, befestigt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich der Hebelmechanismus 10 zum Führen des Halterahmens 19 und der Schnittstelleneinheit 20 von den vorgehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass kein Kreuzgelenk, sondern eine Geradeführung mit einem langen Hebelarm 45 und einem kurzen Hebelarm 46 und eine Zusatzführung mit einem separaten Hebelarm 47 vorgesehen ist (15, 16).
Der kurze Hebelarm 46 der Geradeführung entspricht dem ersten Hebelarm 11 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels. Der lange Hebelarm 45 ist mit einem ortsfesten Schwenkgelenk 48 an der Teleskopschiene 15 und mit einem verschieblichen Schwenkgelenk 49 am Basiselement 5 hier hast Du die Handler Platte als 5 benannt befestigt-. Der kurze Hebelarm 46 ist mit einem ortsfesten Schwenkgelenk 50 am Basiselement 5 und einem weiteren Schwenkgelenk 51 etwa mittig am langen Hebelarm 45 befestigt. Der Abstand zwischen den Schwenkgelenken 48 bzw. 49 und dem Schwenkgelenk 51 (= wirksame Hebellängen des langen Hebelarms) ist gleich dem Abstand zwischen dem Schwenkgelenk 50 und dem Schwenkgelenkt 51 (= wirksame Hebellänge des kurzen Hebelarmes 46 bezüglich der Anbindungsstelle zum langen Hebelarm 45). Die beiden sich gegenüberliegenden Gelenke 48, 50 sind ortsfest, so dass die Geradeführung beim Schwenken des langen Hebelarms 45 um das verschiebliche Schwenkgelenk 49 das Schwenkgelenk 50, das fest mit der Teleskopschiene 15 verbunden ist, entlang einer geraden Linie führt, die senkrecht zur Schnittstellenebene verläuft.
Der separate Hebelarm 47 ist am Basiselement 5 mit einem ortsfesten Schwenkgelenk 52 und an der Teleskopschiene 15 mit einem verschieblichen Schwenkgelenk 53 befestigt. Das verschiebliche Schwenkgelenk 53 ist durch einen drehbaren Zapfen 54, der an der Teleskopschiene 15 gelagert ist und ein im separaten Hebelarm 47 in Längsrichtung des Hebelarms 47 verlaufenden Langloch 56 ausgebildet.
Das verschiebliche Schwenkgelenk 49 ist durch ein Langloch 54 muss noch in 15 bezeichnet werden und einen drehbaren Zapfen 55 ausgebildet, wobei das Langloch 54 sich parallel zur Schnittstellenebene erstreckt.
Am kurzen Hebelarm 46 ist ein nach außen vorstehender Schwenkzapfen 56 und am separaten Hebelarm 47 ist ein weiter nach außen vorstehender Schwenkzapfen 57 vorgesehen.
Eine linear verschiebliche Kulisse 58 weist eine erste Schwenkkurvenbahn 59 und eine zweite Schwenkkurvenbahn 60 auf. In die erste Schwenkkurvenbahn 59 greift der erste Schwenkzapfen 56 der Geradeführung ein. In die zweite Schwenkkurvenbahn 60 greift der zweite Schwenkzapfen 57 des separaten Hebelarms 47 ein (14). Die beiden Schwenkkurvenbahnen 58, 59 sind jeweils an einem Endbereich der streifenförmigen Kulisse 58 ausgebildet.
Die Kulisse 58 weist in der Längsmitte eine Verriegelungskurvenbahn 61 auf, die nach unten offen mündet. Ein Verriegelungszapfen 62 ist mittels einer entsprechenden Halterung an der Teleskopschiene 15 derart befestigt, dass der Verriegelungszapfen 62 in die Verriegelungskurvenbahn 61 eingreifen kann.
Die Schwenkkurvenbahnen 59, 60 weisen jeweils einen unteren geneigten Betätigungsabschnitt 59/1 bzw. 60/1 und einen oberen gegenüber der Schnittstellenebene nur geringfügig geneigten oder parallelen Verriegelungsabschnitt 59/2 bzw. 60/2 auf.
Wird die Kulisse derart bewegt, dass die Schwenkzapfen 56, 57 vom unteren Ende der Betätigungsabschnitte 59/1 bzw. 60/1 nach oben in Richtung zu den Verriegelungsabschnitten 59/2 bzw. 60/2 gleiten, dann werden der kurze Hebelarm 46 um das Schwenkgelenk 50 und der separate Hebelarm 47 um das Schwenkgelenk 52 nach oben geschwenkt. Hierbei werden die Teleskopschiene 15 mit dem Halterahmen 19 und der Schnittstelleneinheit 20 angehoben.
Ab einer bestimmten Höhe der Teleskopschiene 15 greift der Verriegelungszapfen 62 in die Verriegelungskurvenbahn 61 ein. Die Verriegelungskurvenbahn 61 weist wie die beiden anderen Kurvenbahnen 59, 60 einen flachen Verriegelungsabschnitt auf, so dass alle drei Zapfen 56, 57, 62 gleichzeitig im Verriegelungsabschnitt angeordnet sind, wenn die Kulisse 58 in ihre Endposition verschoben ist.
Beim Zurückbewegen der Kulisse 58 gleiten die drei Zapfen entlang der Schwenkkurvenbahnen 59, 60 bzw. der Verriegelungskurvenbahn 61. Die Form der Betätigungsabschnitte 59/1 und 60/1 bestimmen die Schwenkbewegung der Hebelarme 46 bzw. 47 in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg der Kulisse 58 werden die beiden Hebel 45, 47 geschwenkt. Die Form dieser Betätigungsabschnitte 59/1 und 60/1 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass die mit der Teleskopschiene 15 verbundenen Enden der Hebelarme 45 und 47 bei der Bewegung der Kulisse 58 zunächst um die gleiche Länge abgesenkt werden, wobei nachdem ein gewisser Weg zurück gelegt ist, sich der separate Hebelarm 47 stärker als der lange Hebelarm 45 der Geradeführung absenkt. Hierdurch wird die Teleskopschiene 15 gegenüber der Schnittstellenebene 34 etwas geneigt. Diese unterschiedliche Ansteuerung durch die unterschiedlichen Schwenkkurvenbahnen 59, 60 ist an den Kurvenbahnen 59, 60 mit freiem Auge kaum erkennbar. Diese Schwenkkomponente kann beispielsweise durch eine stärkere Neigung im unteren Bereich des Betätigungsabschnittes 60/1 realisiert sein. Hierbei sind die Länge der Hebelarme und die Angriffspunkte der Schwenkzapfen zu berücksichtigen, so dass nicht notwendigerweise eine stärker geneigte Kurvenbahn zu einem schnelleren Absenken führt. Grundsätzlich gilt jedoch, dass je stärker die Kurvenbahn geneigt ist, desto stärker wird der entsprechende Hebel oder Hebelmechanismus abgesenkt.
Die gegenüberliegenden Kulissen 58 werden beim Betätigen mit dem Treibriemen 29 in die entgegengesetzte Richtung verfahren. Die Kurvenbahnen sind jeweils an der Innenseite der Kulisse 58 angeordnet. Hierdurch werden die Kulissen, wenn man sie mit Blickrichtung auf die Kurvenbahnen betrachtet, jeweils in die gleiche Richtung verfahren, z.B. von links nach rechts in 17 und 18.Die Kurvenbahnen der beiden Kulissen 58 sind dementsprechend in gleiche Richtung ausgerichtet. Aufgrund der Schwenkkomponente unterscheiden sich diese beiden Sätze von Kurvenbahnen jedoch geringfügig. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der separate Hebelarm 47 mit einer separaten Schwenkkurvenbahn unabhängig von der jeweiligen Geradeführung gesteuert. Diese Unabhängigkeit wird dazu ausgenutzt, die Teleskopschienen 15 zunächst parallel zur Schnittstellenebene und nach dem Zurücklegen eines vorbestimmten Weges mittels einer Schwenkbewegung abzusenken.
9 zeigt das Austauschmodul 2 mit maximal angehobenen Halterahmen 19 und maximal angehobener Schnittstelleneinheit 20. In 10 ist der Halterahmen ein Stück abgesenkt, wobei er noch parallel zur Schnittstellenebene 34 angeordnet ist. In 11 befindet sich der Halterahmen in der Zwischenposition, in der die Teleskopstange 15 maximal bezüglich des Basiselementes 5 abgesenkt sind. Die vordere Seite des Halterahmens ist hierbei stärker abgesenkt als die rückwärtige Seite aufgrund der stärkeren Absenkung mittels des separaten Hebelarms 47 bezüglich der Geradeführung 45, 46. Aufgrund dieser Neigung kann der Halterahmen mit der Schnittstelleneinheit 20 schräg nach unten herausgezogen werden. Zum Herausziehen sind entsprechende Griffe 63 am Halterahmen 19 angeordnet.
Am Basiselement 5 sind zwei Plättchen 64 angrenzend am vorderen Ende der eingefahrenen Teleskopschienen 15 angeordnet. Die Plättchen 64 erstrecken sich von dem Basiselement so weit nach unten, dass sie einen Teil der Teleskopschienen abdecken, so lange die Teleskopschienen 15 parallel zum Basiselement bzw. parallel zur Schnittstellenebene angeordnet sind. Sind die Teleskopschienen in die Zwischenposition (11) abgeschwenkt, dann sind sie nicht mehr von den Plättchen 64 abgedeckt. Die Teleskopschienen können mit dem Halterahmen 19 und der Schnittstelleneinheit 20 ausgefahren werden. Diese Plättchen verhindern somit ein Herausziehen des Halterahmens, bevor der Halterahmen bzw. die Schnittstelleneinheit nicht ausreichend von der Schnittstellenebene beabstandet ist.
Das in 6 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines Austauschmoduls 2 weist eine Abstandseinstelleinrichtung 65 auf, die in 19 explosionsartig abgehoben vom Basiselement 5 dargestellt ist. Diese Abstandseinstelleinrichtung 65 umfasst vier Abstandseinstellelemente 66 (20). Ein jedes Abstandseinstellelement 66 besitzt einen Gewindeflansch 67. Der Gewindeflansch 67 ist rohrförmig ausgebildet und weist an seiner Mantelfläche ein Außengewinde auf. Mit einem Ende ist der Gewindeflansch 67 in ein Zahnrad 68 eingeschraubt. Das Zahnrad 68 ist auf einer Lagerscheibe 69 angeordnet. Das Zahnrad 68 ist drehbar mittels eines Axial- und Radiallagers (nicht dargestellt) gelagert.
Die vier Abstandseinstellelemente 66 sind am Randbereich des Basiselementes verteilt angeordnet und stehen mit ihren Gewindeflanschen 67 am Basiselement 5 in Richtung zur Handhabungseinheit vor.
Ein zweiter Treibriemen 70 ist mittels Umlenkrollen 71 entlang dem Randbereich des Basiselementes 5 derart geführt, dass der Treibriemen 70 mit allen Zahnrädern 68 in Eingriff steht. Am Basiselement ist eine weitere Leiste 72 befestigt, die am Rand des Basiselementes 5 vorsteht. Auf der Leiste 72 befindet sich ein handbetätigbares Stellrad 73, das mit einem weiteren Zahnrad (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Auch dieses Zahnrad ist mit dem Treibriemen 70 in Eingriff, so dass durch Drehen des Stellrades 73 der Treibriemen bewegt werden kann. Die Drehung des Stellrades 73 wird somit auf alle Gewindeflansche 67 der Abstandseinstellelemente 66 übertragen. Am Stellrad 73 ist eine Digitalskala (nicht dargestellt) vorgesehen, mit welcher die Umdrehungen des Stellrades gezählt werden.
Die einzelnen hohlen Gewindeflansche 67 werden mittels Schrauben (nicht gezeigt) an entsprechenden Gewindebohrungen an der Testeinheit befestigt, wobei sich die Schrauben durch die hohlen Gewindeflansche 67 hindurch erstrecken.
Zum Zusammenführen der Testeinheit 4 mit der Handhabungseinheit 3 sind am Basiselement vorstehende Vorzentrierstifte 74 angeordnet, die in entsprechende Bohrungen in der Handhabungseinheit 3 eingreifen. Beim Zusammenführen werden die Vorzentrierstifte 74 in die entsprechenden -Bohrungen eingeführt.
Durch Drehen der Gewindeflansche 67 mittels des Stellrades 73 werden die mit den Gewindeflanschen 67 kämmenden Zahnräder entlang der Gewindeflansche 67 verschoben, womit das Basiselement 5, das über die Lagerscheibe 69 an die Zahnräder gekoppelt ist, mitgenommen wird. Somit kann der Abstand des Basiselementes 5 von der Handhabungseinheit eingestellt werden. Mit der aktuellen Ausführungsform kann der Abstand über eine Länge von 40 mm frei variiert werden. Grundsätzlich können die Gewindeflansche 67 auch länger ausgebildet sein, so dass ein größerer Verstellbereich möglich ist. Die Abstandseinstellung erfolgt mit einer Genauigkeit von 1/100 mm.
Diese Abstandseinstelleinrichtung 65 erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Typen von Schnittstelleneinheiten 20, die in unterschiedlichem Abstand zur Handhabungseinheit anzuordnen sind. Mit einem mit einer Abstandseinstelleinrichtung ausgerüsteten Austauschmodul 2 können somit schnell und einfach unterschiedlichste Typen von Schnittstelleneinheiten ausgetauscht werden und mit wenigen Handgriffen korrekt positioniert und justiert werden.
Das Vorsehen der Abstandverstelleinrichtung 65 an einem Austauschmodul 2 mit einem Mechanismus zum geradlinigen Anheben der Schnittstelleneinheit aus der Endposition in eine Zwischenposition und einer Einrichtung zum Herausziehen der der Schnittstelleneinheit, wie z. B den Teleskopschienen, stellt einen eingeständigen Erfindungsgedanken dar, da es die Flexibilität des gesamten Testsystems erheblich erweitert und unterschiedlichste Typen von Schnittstelleneinheiten zum Einsatz kommen können.
Beim oben erläuterten dritten Ausführungsbeispiel wird eine einzige Kulisse zum Ansteuern des Hebelmechanismus 10 verwendet, die eine Geradeführung 45, 46 und einen separaten Hebelarm 47 umfasst. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, zwei Kulissen zum Ansteuern der Geradeführung bzw. zum Ansteuern des separaten Hebelarmes vorzusehen. Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen werden die beiden Kulissen 25, 58 jeweils gegenläufig vom Treibriemen angetrieben. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass die beiden Kulissen gleichläufig angetrieben werden, so dass sie jeweils gleichzeitig in die gleiche Richtung, d.h. gleichzeitig zur vorderen Querstrebe 6 oder gleichzeitig zur hinteren Querstrebe verfahren werden. Bei einer gleichläufigen Anordnung sind die Kurvenbahnen einer Kulisse entsprechend zu spiegeln.
Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:
Die Erfindung betrifft ein Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit in einem Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen. Das Modul umfasst ein Basiselement, eine Halterung und Führungselemente. Die Führungselemente sind derart ausgebildet, dass die Schnittstelleneinheit durch eine geradlinige, translatorische Bewegung aus einer Endposition in eine Zwischenposition und von der Zwischenposition in eine Entnahmeposition verfahrbar ist, die außerhalb des Testsystems angeordnet ist. Der Mechanismus umfasst einen Hebelmechanismus, der von einer Kulisse gesteuert wird, die quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Halterung beweglich gelagert ist.
Das erfindungsgemäße Modul stellt somit ein Schubladensystem dar, das ein schnelles Ein- und Ausfahren der Schnittstelleneinheit erlaubt, wobei durch die geradlinige Bewegung in die Endposition ein sicheres, zuverlässiges Einführen der Schnittsstelleneinheit in das Testsystem gewährleistet wird, so dass Positionierstifte korrekt in entsprechende Positionierbohrungen eingeführt werden und vorstehende Federkontaktstifte nicht beschädigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Testsystem
2: Modul
3: Handhabungseinheit
4: Testeinheit
5: Basiselement
6: vordere Querstrebe
7: hintere Querstrebe
8: rechte Linksstrebe
9: linke Linksstrebe
10: Hebelmechanismus
11: Hebelarm
12: Hebelarm
13: Schwenkgelenk
14: Schwenkgelenk
15: Teleskopschiene
16: Schwenkgelenk
17: Schwenkgelenk
18: Schwenkgelenk
19: Halterahmen
20: Adapter
21: Ausnehmung
22: Vorsprung
23: Halteplatte
24: Positionsbuchse
25: Kulisse
26: Schwenkkurvenbahn
27: Verriegelungskurvenbahn
28: Verriegelungszapfen
29: Treibriemen
30: Umlenkrolle
31: Leiste
32: Betätigungshebel
33: Federeinrichtung
34: Schnittstellenebene
35: Schlitten
36: Schiene
37: Befestigungsblock
38: Schwenkzapfen
39: Verriegelungsblech
40: Verriegelungsabschnitt
41: Langloch
42: Zapfen
43: Wafer
44: Verbindungsplatte
45: langer Hebelarm
46: kurzer Hebelarm
47: separater Hebelarm
48: Schwenkgelenk (ortsfest)
49: Schwenkgelenk (verschieblich)
50: Schwenkgelenk (ortsfest)
51: Schwenkgelenk
52: Schwenkgelenk (ortsfest)
53: Schwenkgelenk (verschieblich)
54: Langloch
55: Zapfen
56: Schwenkzapfen
57: Schwenkzapfen
58: Kulisse
59: Schwenkkurvenbahn
60: Schwenkkurvenbahn
61: Verriegelungsschwenkbahn
62: Verriegelungszapfen
63: Griff
64: Plättchen
65: Abstandseinstelleinrichtung
66: Abstandseinstellelement
67: Gewindeflansch
68: Zahnrad
69: Lagerscheibe
70: Treibriemen
71: Umlenkrolle
72: Leiste
73: Stellrad
74: Vorzentrierstift

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 09159730 A [0002]
EP 1495339 B1 [0003, 0004, 0004, 0004]
US 2003/0194821 A1 [0003]
US 6870362 B2 [0023, 0054]

Claims

Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit (20) in einem Testsystem (1) zum Testen von Halbleiterelementen, umfassend – ein Basiselement (5), das an dem Testsystem (1) befestigbar ist, – eine Halterung (19) zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit (20), – Führungselemente (10, 15), mit welchen die Halterung (19) am Basiselement (5) derart befestigt ist, dass die Halterung (19) zwischen einer Endposition am Basiselement (5) und einer Entnahmeposition bewegbar ist, wobei in der Endposition sich das Schnittstellenelement (20) in einer Schnittstellenebene (34) befindet und die Führungselemente (10, 15) zum Führen der Halterung (19) auf einer vorbestimmten Bewegungsbahn umfassen zumindest einen Hebelmechanismus (10), der zumindest zum Führen einer geradlinigen Translationsbewegung der Halterung (19) ein Stück in Richtung senkrecht zur Schnittstellenebene (34) ausgehend von der Endposition ausgebildet ist, zumindest eine Kulisse (25; 58), welche zum Betätigen des Hebelmechanismus (10) mit diesem in Eingriff steht, wobei die Kulisse (25, 58) in eine Richtung quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Halterung (19) beweglich gelagert ist, und einem Betätigungsmittel (29) zum Bewegen der Kulisse (25; 58), so dass der Hebelmechanismus (10) betätigt wird.
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (25; 58) zum Verriegeln des Hebelmechanismus (10) in der Endposition ausgebildet ist.
Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hebelmechanismen (10) vorgesehen sind, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Halterung (19) angreifen und jeweils von einer Kulisse (25; 58) betätigbar sind.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel zum Bewegen der Kulisse ein Treibriemen (29) oder ein Stangenmechanismus ist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (10) zumindest einen mit einem Ende am Basiselement (5) schwenkbar befestigten und mit dem anderen Ende an der Halterung (19) schwenkbar befestigten Hebelarm (11) aufweist, wobei an der Kulisse eine Kurvenbahn ausgebildet ist, die mit einem an diesem Hebel (11) angeordneten Schwenkzapfen in Eingriff steht, um durch eine Bewegung der Kulisse (25) eine Schwenkbewegung des Hebels (11) bezüglich des Basiselementes (5) zu steuern, wobei der Hebel (11) einen Verriegelungszapfen (28) aufweist, der von dem an dem am Basiselement (5) befestigten Ende des Hebelarms (11) weiter entfernt ist als der Schwenkzapfen und mit einer weiteren Verriegelungskurvenbahn (27) an der Kulisse (25) zumindest in der Endposition in Eingriff steht.
Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (10) zumindest einen mit einem Ende am Basiselement (5) schwenkbar befestigten und mit dem anderen Ende an der Halterung (19) schwenkbar befestigten Hebelarm (11) aufweist, wobei an der Kulisse eine Kurvenbahn ausgebildet ist, die mit einem an diesem Hebel (11) angeordneten Schwenkzapfen in Eingriff steht, um durch eine Bewegung der Kulisse (25) eine Schwenkbewegung des Hebels (11) bezüglich des Basiselementes (5) zu steuern, wobei ein Verriegelungszapfen an dem Hebel oder an einem anderen Teil (15) der Führungselemente oder an der Halterung (19) angeordnet ist, und eine weitere Verriegelungskurvenbahn (61) an der Kulisse (58) ausgebildet ist, mit der der Verriegelungszapfen zumindest in der Endposition in Eingriff steht
Modul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahnen gegenüber der Schnittstellenebene geneigt ausgebildet sind, wobei die Kurvenbahnen jeweils – einen Verriegelungsabschnitt aufweisen, in dem sich die jeweiligen Zapfen in der Endposition befinden und der eine geringere Neigung gegenüber der Schnittstellenebene als der übrige Abschnitt der Kurvenbahn aufweist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung ein Halterahmen (19) ist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelmechanismus (10) zumindest eine Geradeführung (45, 46) und einen von der Geradeführung unabhängigen Hebelarm (47) aufweist, welche jeweils das Basiselement (5) mit der Halterung (19) verbinden, wobei sowohl die Geradeführung (45, 46) als auch der unabhängige bzw. separate Hebelarm (47) einen Schwenkzapfen (56, 57) aufweisen, die jeweils mit einer Kurvenbahn (59, 60) der Kulisse (58) in Eingriff stehen.
Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahnen (59, 60) derart geformt sind, dass die Halterung von der Endposition zunächst eine geradlinige translatorische Bewegung ausführt und ab einem vorbestimmten Abstand der Schnittstelleneinheit (20) von der Endposition eine Schwenkbewegung ausführt.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente eine Einrichtung (15) zum Herausziehen der Halterung (19) etwa quer zur geradlinigen Translationsbewegung aufweist, mit welcher die Halterung von einer Zwischenposition zur Entnahmeposition bewegt werden kann.
Modul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelungseinrichtung (39, 40; 64) zum Verriegeln der Halterung (19) derart, dass sie nicht quer zur geradlinigen Translationsbewegung bewegt werden kann, wenn sich die Halterung nicht im Bereich von der Zwischenposition zur Entnahmeposition befindet.
Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit (20) in ein Testsystem (1) zum Testen von Halbleiterelementen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Mechanismus zum Verfahren der Schnittstelleneinheit (20) mit einer geradlinigen Translationsbewegung aus einer Endposition, in der sich die Schnittstelleneinheit im Betrieb des Testsystems befindet, in eine Zwischenposition, und eine Einrichtung zum Herausziehen etwa quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Schnittstelleneinheit von der Zwischenposition in eine Entnahmeposition, wobei die Schnittstelleneinheit mit Positionierzapfen versehen ist, welche zum Eingreifen in korrespondierende Positionierbuchsen ausgebildet sind.
Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit (20) in ein Testsystem (1) zum Testen von Halbleiterelementen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Mechanismus zum Verfahren der Schnittstelleneinheit (20) mit einer geradlinigen Translationsbewegung aus einer Endposition, in der sich die Schnittstelleneinheit im Betrieb des Testsystems befindet, in einer Zwischenposition, und eine Einrichtung zum Herausziehen etwa quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Schnittstelleneinheit von der Zwischenposition in eine Entnahmeposition, wobei das Modul eine Abstandseinstelleinrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen dem Modul und einer Handhabungseinheit oder einer Testeinheit des Testsystems aufweist.
Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen mit einer Handhabungseinheit und einer Testeinheit, wobei im Bereich zwischen der Handhabungseinheit (3) und der Testeinheit (4) ein Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 14 angeordnet ist.