JP2004518961A - 電力失陥時に解除状態となる、薄型空圧駆動ドッキングモジュール - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、概括的には、自動試験装置に関する。より具体的には、本発明は、自動試験装置を、テストのために半導体デバイスの位置決めをする機械装置に機械的に取り付ける装置に関する。
【0002】
【従来技術】
半導体製造業者は、一般的に、様々な製造の段階で半導体デバイスをテストする。製造の際、1つのシリコンウェーハ上に大量の集積回路が製作される。ウェーハは、ダイと呼ばれる個々の集積回路に切断される。各ダイはフレーム内に載置され、ダイをフレームから伸張しているリード線に接続するため、ボンディングワイヤが取り付けられる。装填済みのフレームは、次に、プラスチック又は他のパッケージ材料でカプセル封緘され、完成品となる。
【0003】
製造業者は、経済面を考慮して、製造過程の中で欠陥要素をできるだけ早く検出し、廃棄したいという強い動機を持っている。従って、多くの半導体製造業者は、ウェーハがダイに切断される前に、ウェーハのレベルで集積回路をテストする。欠陥回路には印が付けられ、通常はパッケージング前に廃棄されるので、欠陥ダイをパッケージする経費が節約できる。多くの製造業者は、最終検査として出荷前に各完成品をテストする。
【0004】
大量の半導体部品を迅速にテストするため、製造業者は、一般的に自動試験装置(「ATE」又は「テスター」)を使う。テスターは、テストプログラムの指示に応えて自動的に入力信号を生成し、入力信号を集積回路に送り、出力信号をモニターする。テスターは、出力信号を、期待される応答と比較して、テスト中のデバイス、即ち「DUT」が欠陥品かどうか判定する。テスターは高度に自動化されているので、僅か数秒で非常に数多くのテストを実行することができる。
【0005】
通常、半導体部品のテスターは、2つの異なる部分で設計されている。「テストヘッド」と呼ばれる第1部分は、例えば駆動回路、受信回路、及び短い電気経路が不可欠の他の回路のようなDUTに近接して配置されるのが望ましい回路を含んでいる。「テスターボデー」と呼ばれる第2部分は、ケーブル経由でテストヘッドに接続されており、DUTに近接して配置する必要の無い電子部品を含んでいる。
【0006】
専用の機械が、高速で連続的にデバイスを動かし、テスターへ電気的に接続する。「プローバ」は、デバイスを半導体ウェーハのレベルで動かすのに用いられる。「ハンドラ」は、デバイスをパッケージ済みデバイスのレベルで動かすのに用いられる。プローバ、ハンドラ及びテスターに対するDUTの位置決めをするための他の装置は、一般的に「周辺装置」と呼ばれている。周辺装置は、一般的に、DUTをテストのために配置する場所を含んでいる。周辺装置はDUTをテスト場所へ迅速に送り、テスターはDUTをテストし、周辺装置は、他のDUTがテストできるように、DUTをテスト場所から運び去る。
【0007】
テストヘッド及び周辺装置は、一般的に別々の支持構造を有する別々の機械装置である。従って、テストヘッドと周辺装置は、テストが始まる前に、互いに組み付けておかなければならない。この操作では、通常、テストヘッドを、周辺装置に向けて動かし、周辺装置に対して慎重に整列させ、周辺装置にラッチする。ラッチ操作が済むと、ドッキング機構は、テストヘッドと周辺装置を共に引っ張り、テストヘッドと周辺装置との間のばね負荷接点を押して、テスターとDUTとの間に電気的接続を形成する。テストヘッドを周辺装置に対して整列させ、取り付けるこの操作は、一般的に「ドッキング」と呼ばれている。
【0008】
図1は、テストヘッドを周辺装置とドッキングするための従来型機構を示している。図1のドッキング機構は、通常、マサチューセッツ州ボストンのテラダイン社により提供されるCatalystTMテストシステムと連結して用いられている。図1に示すように、ドッキング機構100は、レセプタクル112に取り付けられている。一般的に、幾つかののドッキング機構100が、テストヘッドの上端付近でテストヘッドの外側に取り付けられる。一般的に、幾つかのレセプタクルが、ドッキング機構100をレセプタクル112と連結させることができる相補的位置で、周辺装置と連結されている。図1のドッキング機構100とレセプタクル112は、完全にドッキングされた形態、即ち、電気的テスト装置として機能するする形態で示されている。
【0009】
図1に示すように、ドッキング機構100は、ラッチバレル110と、ラッチバレル110内で軸方向に走っているラッチピン118とを含んでいる。4つの玉軸受け116は、ラッチバレル110の穴の中に、ラッチピン118の外周を取り巻いて配置されている。穴への外側入口は、完全な円形から僅かに変形されている(図面ではわからない)。変形された領域は、玉軸受け116がラッチバレル110から脱落しないようにするバリアを形成している。
【0010】
ラッチピン118は長手方向に沿って異なる部分118aと118bとを有しており、この異なる部分は直径が異なっている。ラッチ及びラッチ解除を行うため、ラッチピン118は、ラッチバレル110に対して前進し、後退する。ラッチピン118が動くと、ラッチピン118の玉軸受け116との接触部分が変化する。その結果、玉軸受け116の半径方向位置が変化する。例えば、ラッチピンの半径が比較的大きい部分118aが玉軸受け116と整列している場合は、玉軸受けは、ラッチバレル110の中心から外側方向に出てラッチバレル110の有効外周を増大させる。ラッチピン118の半径が比較的小さい部分118bが玉軸受け116と整列している場合は、玉軸受けは、自由に内側に入ってきてラッチバレル110の有効外周を減少させる。
【0011】
レセプタクル112は、玉軸受け116が一杯に引っ込んだ状態でのラッチバレル110の外径よりも僅かに大きい内径を有するワッシャー114を含んでいる。ラッチバレル110に対するラッチピン118の位置次第で、玉軸受け116は、ワッシャー114とラッチバレル110とが分離しないようにするか、又は、ワッシャー114がラッチバレル110上を自由に滑り落ちたり上がったりできるようにする。
【0012】
アクチュエータ120は、ラッチピン118の位置を確定する。ラッチピン118は、アクチュエータ120内へと伸張するねじ部分(見えない)を有している。アクチュエータ120は、アクチュエータ120に対して固定した位置を有していて、ラッチピン118のねじ部分と係合するナット(見えない)を含んでいる。ラッチピンは、アクチュエータ120内に在るモーター及びギア(見えない)の制御の下で回転させることができる。ラッチピン118は、回転の方向次第で、アクチュエータに対して前進又は後退する。
【0013】
図2A−Cは、ドッキング機構100が通常の使用中に呈する様々な状態を示している。図2Aは、ラッチバレル110がレセプタクル112内に挿入される前の、「ラッチ準備完了」状態のドッキング機構100を示している。ラッチピン118は一杯に後退している。ばね(図示せず)が、ラッチバレル110(ベース領域220)に、ラッチピン118に対して上向きの力216を働かせるので、ラッチピン118から伸張しているタブ210は、ラッチバレル110の下部内側ショルダ214bに着座している。比較的大きい直径を有するラッチピンの第1部分118aが玉軸受け116に相対しており、玉軸受け116は、ラッチバレル110の穴を通して部分的に突き出ている。
【0014】
図2Bは、ラッチバレル110がレセプタクル112(図示せず)内に挿入された瞬間のドッキング機構100を示している。ラッチバレル110がレセプタクル112内に挿入されると、ワッシャー114は、玉軸受け116を捉えて、下向きの力を掛ける。すると、ラッチバレル110は下方向に押され、玉軸受け116は、ラッチピン118の比較的細い部分118bと接触するまで動かされる。玉軸受けは内向きに入り込み、ラッチバレル110は、レセプタクル112のワッシャー114を通って入る。一旦玉軸受け116がワッシャー114を通過すると、ラッチバレル110は、ばね力216に応じて上方向に飛び上がる。次に、レセプタクル112は、ドッキング機構100により、適所にしっかりと保持される。
【0015】
図2Cは、ラッチ解除状態のドッキング機構100を示している。ここでは、ラッチピン118は前進した状態にあるので、ラッチピン118のタブ210がラッチバレル110の内側上部ショルダ214aに押しつけられ、ラッチバレル210は固定ストッパ218に押しつけられている。固定ストッパ218は、アクチュエータ120に対して固定された位置にある。この状態では、ラッチピン118の比較的細い部分118bが玉軸受け216と整列しており、玉軸受け116は自由に内側へ入り込める状態にある。従って、ドッキング機構110を、レセプタクル112へ自由に挿入し、或いは引き出すことができる。
【0016】
図2A−2Cに示す状態に加えて、ラッチピンは、図1に示すような、完全ドッキング状態を取ることもできる。完全ドッキング状態は、ラッチピン118とラッチバレル110がアクチュエータ120によって引き下げられていることを除けば、図2Aに示される構成と同じである。完全ドッキング状態では、テストヘッドと周辺装置との間に近接した接点が形成されるので、先に述べたように、ばね負荷接点を押し付けることにより、テストヘッドと周辺装置との間に電気接続を作り出すことができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の更なる目的、利点及び新しい特徴は、図面を参照しながら以下の説明を読んで頂ければ明らかになるであろう。
【0018】
ドッキング機構100は非常に効果的であることが証明されてはいるが、我々は、ある将来の用途に関してこれを利用する魅力が薄れる新しい要件を認識している。特に、最近、CatalystTMテストシステムに用いられているテストヘッドよりも相当大きなテストヘッドを備えたテスターが開発されている。テストヘッドのサイズが大きくなったため、ドッキング機構を、テストヘッドの側面からテストヘッドの頂部に配置し直す必要がでてきている。しかし、テストヘッドの頂部には、電子機器と他の構成要素が密集しており、ドッキング機構100に必要な垂直なスペースを容易には提供できない。
【0019】
更に、ラッチ機構100へ送られる電力が切れると、ラッチ機構100はその位置に保持されることになる。電力が切れてテストヘッドと周辺装置とがドッキング状態になると、オペレータは、アクチュエータ120に手動アクセスしてドッキング状態を解除しなければならない。具体的には、オペレータは、アクチュエータ120内のシャフト122を、通常は三日月形レンチを使って回転させ、アクチュエータ120内のギアを手動で回し、ラッチピン118を動かさなければならない。ラッチ機構が、テストヘッドの側面ではなく上面に配置されている場合、オペレータは、シャフト122にアクセスできないので、テストヘッドを周辺装置から容易にドッキング解除することができなくなる。
【0020】
【課題を解決するための手段】
以上の背景に鑑み、本発明の目的は、従来のドッキング機構と比較して垂直スペースを殆ど必要としないドッキング機構を提供することである。
【0021】
本発明のもう1つの目的は、電力が切れた時に、オペレータが、ドッキングを解除するために直接アクセスする必要のないドッキング機構を提供することである。
【0022】
上記目的、及びその他の目的及び利点を達成するために、テストヘッドを周辺装置とドッキングさせるのに好適なドッキング機構には、ピストンと、中空円筒室が備えられている。ピストンは、該室内に移動可能に配置されている第1部分と、前記第1部分から該室の穴を通って伸張している第2部分とを有している。ラッチバレルは、レセプタクルに取り付けるのに適しており、ピストンの第2部分の開口部から伸張している。ラッチピンは、ラッチ状態及びラッチ解除状態を確立するために、ラッチバレル内に移動可能に配置されている。例えばばねによって作り出される付勢力は、ラッチバレルに対するラッチピンの位置を、ラッチ解除状態に向けて付勢する。ラッチピンに作用力を掛けることによって、ラッチバレル内でラッチピンを付勢力に抗して動かし、ラッチ状況を確立することができる。例えば電力が切れたことよって、この作用力が取り除かれると、付勢力はラッチピンをラッチ解除状況に戻す。ピストンの表面に流体圧を掛けることによって、ピストンを中空円筒室に対して動かし、該室に対するラッチバレルの伸張量を変えることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
ドッキング機構の構造
図3は、本発明によるドッキング機構300の断面図であり、ドッキング機構300の構造を詳細に示している。図4は、同じドッキング機構300の斜視図である。図3に示すように、ドッキング機構300は、ピストン310と実質的に円筒形の室312とを含んでいる。ピストン310は、室312の内側領域314内に配置された第1部分310aと、前記第1部分310aから伸張している第2部分310bとを含んでいる。第2部分310bは、室312の頂部の開口を通って室312の外側に部分的に伸張している。室312は、頂部312aと、例えばねじのような留め具を使って前記頂部312aに取り付けられている基部312bとを含んでいるのが望ましい。
【0024】
流体圧をピストン310の上面322及び下面324に掛けるために、流体誘導経路318及び320が、それぞれ室312の頂部312a及び基部312bに設けられている。ピストン310は、流体誘導経路318を通して掛けられた流体圧によって下方向に押され、ピストンの第2部分310bが室312内へ引っ込む。また、ピストン310は、流体誘導経路320を通して掛けられた流体圧によって上方向に押され、ピストンの第2部分310bが、少なくとも部分的には室312の外側に伸び出る。
【0025】
ピストン310の上面322及び下面324に流体圧を伝える流体としては、便利で保守もそれほど必要ないため、空気を用いるのが望ましい。流体の漏れを防ぐために、室312の周囲には、326、328、330、332の各位置にOリングシールが装着されている。空気圧は、約80p.s.iに維持されるのが望ましい。
【0026】
室312に対してピストン310を動かすには、一般的に相当な力が必要である。従って、ピストン310には、彫り込み領域334及び336を設けておくのが望ましい。彫り込み領域は、ピストン310の全円周に亘って伸張しているのが望ましい。ピストン310が室312の頂部まで一杯に入り込んでいる場合は、彫り込み領域332が、誘導経路318から掛けられる流体圧を、ピストンの既知の表面領域に対して確実に作用させる。ピストン310に掛かる力は、流体圧掛ける表面積に等しいので、彫り込み領域322の表面領域は、ピストンを動かすための既知の初期作用力に直接関係することになる。ピストンが動き始めると、ピストン310の上側表面322全体に経路318からの流体圧が掛かることになり、ピストンに掛かる力は大幅に増える。
【0027】
同じように、ピストン310が最初に室312の底部に相対して配置されている場合、ピストンを上方向に動かす既知の力を作り出すために、彫り込み領域334は、経路320からの流体圧を、最初に既知の表面領域に対して確実に作用させる。
【0028】
構造を単純にするために、流体誘導経路318及び320は、それぞれ室312の上部及び基部312a及び312bに穿孔された孔として設けられているのが望ましい。第1流体誘導経路318は、底部から上向きに穿孔され室312の上部までは貫通していない第1孔318aと、室内側から斜めに穿孔され前記第1孔に食い込んでいる第2孔318bとの2つの孔で構成されているのが望ましい。孔318及び320は、圧縮空気を流体誘導経路318及び320に運ぶ従来型の空気ホースカップリング(図示せず)に合う大きさになっている。
【0029】
通常、ピストン310を室312内へと下方向に押すため(例えば、周辺装置をテストヘッドに向けて引き下ろす場合)に、流体圧が第1流体誘導経路318に掛けられる。この段階の間、第2流体誘導経路320は大気圧に維持されるのが望ましい。ピストン310を室内で上方向に押すためには、流体圧が第2流体誘導経路320に掛けられ、その際、第1経路318は大気圧に維持されるのが望ましい。
【0030】
ドッキング機構300は、ピストン310の位置を制御することにより、周辺装置に対するテストヘッドの相対位置、即ち、周辺装置がテストヘッドに対して「引っ込められる」かどうかを制御する。更に、ドッキング機構300は、ドッキング機構300の機能を制御して、周辺装置に取り付けられているレセプタクル112をラッチし、ラッチ解除する。
【0031】
レセプタクル112のラッチ及びラッチ解除を行うために、ピストンの第2部分310bには、中空の実質的に円筒形の領域340が設けられている。ラッチバレル350は、円筒形領域340頂部の開口から伸張しており、ラッチピン352は、ラッチバレル350の中心を通って軸方向に伸張していて、ラッチバレル350に対して上下に動くことができるようになっている。図1に関連して先に述べたのと同じ方法で、ラッチバレル350に対するラッチピン352の相対位置が、ラッチ又はラッチ解除状態が確立しているかどうかを決定する。玉軸受け(図示せず)は、ラッチバレル350の周囲を取り巻く孔354内に配置されている。図1のドッキング機構300では、玉軸受けと接触する点のラッチピンの直径によって、玉軸受けが外方向に伸張してラッチ状況になるか、又は玉軸受けが内方向に引っ込んでラッチ解除状態になる。
【0032】
図1のドッキング機構とは対照的に、ラッチピン352は、好適に、伸張部352aと基部352bとを含んでいる。例えばばね356のような付勢機構が、ラッチピン352とラッチバレル350との間に付勢力を作用させている。付勢力は、ラッチバレル350に対してラッチピン352を下方向に押し、ラッチ解除状態を作り出そうとする。ばね356は、ラッチバレル350の開口領域358内に、ラッチピン352の伸張部352aの周りに同心に配置されるのが望ましい。止め輪360が、環状溝362内に填め込まれ、ラッチバレル350内での、ラッチピン352の位置に下限を設定している。
【0033】
ラッチピン352をラッチバレル350に対して上方向に動かすために、ラッチピン352の基部352bに流体圧が掛けられる。利便性を考慮して、流体圧供給に用いられる流体は空気であるのが望ましい。第3流体誘導経路364は、室312の基部312bを貫通して、即ち、望ましくは室312の基部312bを貫通する穿孔された孔によって設けられる。第1及び第2誘導経路318、320用の孔と同じ様に、第3誘導経路364用の孔は、従来型空気ホースカップリングと合う大きさになっているのが望ましい。
【0034】
第3流体誘導経路364を通して流体圧が掛けられると、ばね356の付勢力に抗して、ラッチピン352は上方向に動かされる。ばね356が圧縮され、ラッチピン352はラッチバレル350内を前進して、ラッチ状態に達する。流体圧の漏れを防ぐために、Oリングを位置366に配備するのが望ましい。
【0035】
第3流体誘導経路364を通して掛けられた流体圧が解除されると、円筒形領域340内の圧力は大気圧に近づき、ばね356の付勢力はラッチピン352を下方向に押す。ラッチピンは、付勢力に従って下方向に動き、ラッチ解除状態を確立する。
【0036】
電力が切れると、流体圧は大気圧まで低下する。従って、圧力が解除される際と同じ順番の事態が出現する。ラッチピン352は付勢力に従って動き、ラッチ解除状態に至る。従って、例えば電力失陥によって電力が切れると、ドッキング機構300はラッチ解除する。そのため、オペレータは、ドッキング機構に直接アクセスするか又は専用のツールを用いる必要なしに、テストヘッドと周辺装置を容易に分離できるようになる。
【0037】
この好適な実施例では、空気圧縮機(図示せず)が、電子駆動バルブのバンク(即ち、マニホルド)経由で、流体圧を第1、第2、第3誘導経路318、320、364に供給する。バルブは、それぞれ電子制御信号に応えて作動する。それぞれのバルブは、圧縮器からの加圧入力ポートと、排気入力ポートと、ホース経由で第1、第2、第3誘導経路の1つと連結される出力ポートを有している。バルブの1つに対して電子制御信号が提示されると、そのバルブは、加圧入力ポートと出力ポートとの間に空気を導き、加圧された空気を、ドッキング機構300の対応する誘導経路へ供給する。電子制御信号の提示が止むか、電力が切れるかすると、バルブは、加圧入力ポートが遮断され、排気ポートが出力ポートと連結されるデフォルト状態を呈する。この状況では、大気圧が各誘導経路へ供給される。
【0038】
ラッチバレル350は、ピストン310の第2部分310bに固定的に取り付けられているわけではない。そうではなく、ラッチバレル350は、自身の外周回りに伸張するショルダ370を有しており、ピストンの第2部分310bの開口部で内周回りに伸張するリップ372と緩く嵌合している。普通は、ラッチバレル350は、ラッチバレル350を上方向に押し上げるばね356の付勢力によって所定の位置に保持されている。しかし、ラッチの間には、レセプタクル112は、ラッチバレル350をピストンの第2部分310bに対して下方向に押し下げることができる。
【0039】
ラッチピン352がラッチ(上部)位置にあれば、ラッチバレル350を、レセプタクル112内に挿入することができる。ラッチバレルをレセプタクル内に挿入する動作によって、レセプタクルは、ラッチバレル350をラッチピン352に対して下方向に押し付けることになる。ラッチ解除状態が一瞬に確立され、ラッチピン352の周りの玉軸受けが、ラッチピンの細い領域374の周りに内側方向に引っ込む。一旦レセプタクルが玉軸受けを通過すると、ラッチバレル350は上方向に跳ね上がり、レセプタクル112が適所にしっかりと保持されるラッチ状態が再確立される。
材料
ドッキング機構300はテストヘッドの先に取り付けるのが望ましく、レセプタクルはプローバ又はハンドラのような周辺装置に取り付けるのが望ましい。テストヘッドの質量を比較的軽く保つため、ドッキング機構300の室312は、アルミニウムのような軽くて強い材料で作るのが望ましい。ピストンは、強度と弾性が必要なので、ステンレス鋼であるのが望ましい。
【0040】
ピストン310が室312内で上下に動く際に、ピストン310及び室312の壁が損傷を受けないようにするため、室312頂部の開口部に、真鍮の円筒形インサート376を配設するのが望ましい。真鍮のインサートは、室の上部310a内に圧入嵌合するのが望ましい。
【0041】
326、328、330、332、366の各位置に装着されているOリングは、ゴム製であるのが望ましい。気密シールを保証するため、Oリングには通常のOリンググリスが塗布されている。
【0042】
ばね326は、全圧縮時に約10lbsの力を発生する簡単なコイルばねであるのが望ましい。ラッチピンに掛かる圧力が解除されたときにラッチ解除状態を確立するため、ばねの力は、位置366に装着されたOリングによるシール抗力に打ち勝つ強さがなければならない。
ドッキング機構の構造
ドッキング機構300の構造は、その構成要素を基本的に以下の3つの様式で配置できるようになっている。
・ピストン310は、室312内で上げるか、又は下げることができる。
・ラッチピン352は、ピストン310の第2部分310b内で上げるか、又は下げることができる。
・ラッチバレル350は、ピストン310の第2部分310b内で上げるか、又は下げることができる。
【0043】
これら構成要素の中間位置(即ち、上と下との中間)を除くと、ドッキング機構300には可能な構成が8つある。これらの内で、特に4つは、テストヘッドを周辺装置とドッキングさせる問題と関係している。これらの構造を、図5A−5Dに示す。
【0044】
図5Aは、「ラッチ準備完了」状態のドッキング機構300を示している。ピストン310は上がっており(引き下げられていない)、ラッチピン352は上がっており(ラッチされている)、ラッチバレル350は上がっている。この状態では、ドッキング機構300は、まだレセプタクル内に挿入されていない。
【0045】
図5Bは、「ラッチ途中」状態のドッキング機構300を示している。この状態は、ラッチバレル350が下位置にあることを除けば、図5Aのラッチ準備完了状態と同じである。ラッチ途中状態は、ラッチバレル350がレセプタクル内に挿入される瞬間に出現する。レセプタクル内のワッシャー(図示せず)がラッチバレル350内の玉軸受けを下方向に押して、ラッチバレルを押し下げ、ばね356を圧縮する。一旦ワッシャーが玉軸受けを通過すると、ラッチバレル350は跳ね戻る。次いで、図5Aのラッチ準備完了の状態が再設定される。この時点で、レセプタクルは、ラッチバレル350の周りの玉軸受けの下にしっかりと保持される。
【0046】
図5Cは、「引き下げられた」状態のドッキング機構造300を示している。ドッキング機構300は、既にレセプタクルにラッチされている。ピストン310は、下位置に動かされ、テストへッドと周辺装置を共に引っ張っている。ピストン310の力は、テストヘッドと周辺装置内のばね接点を押し付けるので、テスターが、テスト中のデバイスと電気的接続を構築できるようになる。ドッキング機構は、テストが完了するまでこの状態を維持する。
【0047】
一旦テストが終了すると、ドッキング機構300は、図5Dに示す「ラッチ解除」状態を呈する。ピストン310は、その上位置(引き下げされていない)に動かされ、ラッチピン352は、その下位置(ラッチ解除)に動かされる。ラッチ解除状態では、テストヘッドと周辺装置は、それらを引き離すことによって簡単に分離できる。
【0048】
偶然に電力が切れると、ドッキング機構300は、図5Dのラッチ解除状態を呈する。上記のように、電力が切れると、マニホルドから供給される圧力が大気圧まで低下する。テストヘッド及び周辺装置内のばね負荷接点は、テストヘッドを周辺装置から反発させる方向に働くので、ばね負荷接点は、ピストン310を上位置に戻すように働く。ラッチバレル350内で、ばね356は、ラッチピン352を下位置に押し、ドッキング機構300はレセプタクルからラッチ解除される。
テストヘッドを周辺装置とドッキングさせるための順序
図6A−6Cは、ドッキング機構300を使ってテストヘッド610を周辺装置612とドッキングさせるための順序を示している。これらの図は、ドッキングに関わる全構成要素を網羅的に示しているわけではなく、正確な縮尺で描いているわけでもない。そうではなく、テストヘッドを周辺装置とドッキングさせる際の一般的な原理を示すために作った、非常に単純化した図面である。
【0049】
図6Aに示すように、テストヘッド610には、一対のドッキング機構300と、一対の外側整列ブッシング614と、一対の先細ガイドポスト616と、一対のDIB(デバイスインターフェースボード)整列ピン618とが含まれている。テストヘッド610内のDIB(図示せず)から周辺装置612へ電気信号を伝えるため、プローブタワー620がテストヘッド610から伸張している。ばね負荷接点ピン622は、周辺装置612との電気的接続を確立するために、プローブタワー620から伸張している。
【0050】
周辺装置612は一対の外側整列ピン630を含んでおり、テストヘッド610の外側整列ブッシング614と係合するように配置されている。レセプタクル632は、ドッキング機構300から突き出しているラッチバレル350を受け入れるために、周辺装置612の外側に配置されている。DIB整列ブラケット638内のDIB整列ブッシング634は、周辺装置612から伸張している内側整列ピン636を受け入れる。更に、DIB整列ブッシング634は、テストヘッド610から突き出しているDIB整列ピン618も受け入れるようになっている。
【0051】
テストヘッドと周辺装置を互いにドッキングさせるために最初に動かすときには、両者が完璧に整列している必要はない。一般的に、テストヘッド610は、機械制御によって、図6Aに示すような周辺装置612に対する大まかな位置と方向にまで動かされる。一旦大まかな位置と方向が設定されると、オペレータはテストヘッド610を大まかに手動制御で動かし、テストヘッドと周辺装置をラッチさせる。
【0052】
図6Bは、オペレーターがテストヘッド610と周辺装置612とをラッチした後の、両者の位置を示している。外側整列ピン630は外側整列ブッシング614と係合し、DIB整列ピン618はDIB整列ブッシング634と係合し、ドッキング機構300はレセプタクル632と係合している。ばね負荷接点622は、まだ圧縮されてないことに注目頂きたい。
【0053】
両ドッキング機構300が引き下げ状態(図5C参照)にまで同時駆動されると、一連のドッキング操作が完了する。ドッキング機構300の引き下げ動作により、ばね負荷ピン622が押し付けられ、テストヘッド610と周辺装置612との間に電気的接続が形成される。そうすると、半導体デバイスの高速テストを開始することができる。
利点
以上の説明から、ドッキング機構300を非常に低い高さで構築することができるので、テストヘッドの上面内に容易に填め込めることは明らかである。従って、ドッキング機構300は、テストヘッド内の他の重要な装置にそれほど干渉することはない。好適にも、ドッキング機構300は、テストヘッドの上面と面一になっており、テストヘッドのトップカバーより厚くない。
【0054】
電力が切れたときに、ドッキング機構300が自動的にラッチ解除されることも明らかである。従って、オペレーターは、専用のツールを使ってテストヘッドを周辺装置から手動で係合解除する必要はない。また、オペレーターは、電力が切れた後、ドッキング機構300に物理的にアクセスする必要もない。
【0055】
更なる利点として、流体圧をドッキング機構に伝えるホースは、ドッキング機構の状態に関係なく固定位置にある。ホースの位置が固定されているとホースの寿命が延びるので、ホースが製品の期待寿命の間にドッキング機構300から係合解除されることになる公算が低減されると考えられる。
代替案
上記の好適な実施例及び変更例に、他の実施例及び変更案を付け加えることもできる。
【0056】
例えば、上記説明では、ラッチピン352は、流体圧によって上方向に動かされ、ばね356によって下方向に付勢されている。代わりに、ソレノイドを使って、ラッチピン352を駆動し付勢してもよい。ソレノイドに電力が供給されると、ソレノイドはラッチピン352をラッチ位置に進める。ソレノイドへの電力供給が止まると、ソレノイドはラッチピン352をラッチ解除位置まで引っ込める。この方式では、電力供給が止まると、ソレノイドはラッチピンをラッチ解除位置まで引っ込めるので、ばね356は必要無い。ラッチピンを動かすのに必要な力は、比較的小さい。従って、ソレノイド及び関連電子制御回路は非常に小さくてもよいので、ドッキング機構300の低い高さを損なうことはない。
【0057】
付勢機構は、ばね356として説明されている。しかし、例えばエラストマー材料、永久磁石、又は電力供給停止後に力を掛け続ける別の機構等、他の付勢機構を用いてもよい。
【0058】
上記説明では、ドッキング機構300は、流体圧を利用してピストン310を室312内の上位置へ戻している。一般的には、ピストン310を下位置へ動かす(テストヘッド及び周辺装置内のばね負荷接点を押し付ける)ためには大きい力が必要だが、一般的にピストン310を上位置へ戻すのに必要な力は比較的小さい。従って、ピストン310をその上位置へ戻すために流体圧を掛ける代わりに、第2付勢機構を用いてピストン310に上向きの付勢力を掛けるようにしてもよい。第2付勢機構は、第1付勢機構と同じく、ばねでも、エラストマー材料でも、永久磁石でもよい。更に別の代替案として、ラッチバレル350に手で力を掛けて、ピストン310を上位置へ引っ張るだけでもよい。このようにすれば、流体圧と第2付勢機構を両方とも省くことができる。
【0059】
便利で保守が容易なことから、ドッキング機構300の可動部品に流体圧を掛けるのに好適な流体として、空気を記述してきた。別の流体、即ち、気体、液体のどちらでも、空気の代わりに用いることができる。液体は一般的に気体より高圧で使うことができるので、液状の流体を使用すれば、室312のサイズを小さくできるという利点が実際に生じる。従って、流体圧を供給するのに液体を用いると、ドッキング機構300を更に小さくすることができる。
【0060】
上記説明では、ドッキング機構300の可動部品を駆動するために、正圧が掛けられている。しかし、設計に小規模な調整を施せば、負圧(真空)を用いることもでき、これは当業者には既知の通りである。
【0061】
上記説明では、構成要素の連結部には、流体漏れを防ぐために、Oリングを、Oリンググリースと共に用いている。代わりに、グリスレスのOリングを用いてもよい。更に、Oリングも省いて、ピストンと室の寸法を密な嵌合(研磨シール)状態にして、空気の漏れを受容可能なレベルに低減してもよい。T字型シール、リップシール及び他のエラストマーシールを用いてもよい。
【0062】
上記説明では、ドッキング機構300はテストヘッドに取り付けられ、レセプタクルは周辺装置に取り付けられている。代わりに、逆の配置にして、ドッキング機構300を周辺装置に取り付け、レセプタクルをテストヘッドに取り付けてもよい。
【0063】
これらの代替及び変更案等々は、本発明者の考慮済みのものであり、全て本発明の範囲内に収まるよう意図されている。従って、上記説明は例示を目的としたものであって、本発明は、特許請求の範囲に述べる精神及び範囲によってのみ制限されるものであると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】
先行技術による、レセプタクルに取り付けられている状態のドッキング機構の図である。
【図2】
図2A−2Cは、図1のドッキング機構の異なるラッチ状態を示す断面図である。
【図3】
本発明に従って構成されたドッキング機構の断面図である。
【図4】
図3のドッキング機構の斜視図である。
【図5】
図5A−5Dは、図3及び4のドッキング機構の一連のラッチ状態を示している。
【図6】
図6A−6Cは、図3−5のドッキング機構を使って、テストヘッドを周辺装置とドッキングさせる一連の操作を示している。
Claims (28)
- テストヘッドを周辺装置とドッキングさせるのに適したドッキング機構において、
ラッチバレルと、
前記ラッチバレル内に移動可能に配置されているラッチピンと、
ラッチ状態を確立するために、前記ラッチピンに第1方向に力を掛けるための強制機構であって、電力が切れた後は、実質的にゼロの力を作り出し、前記ラッチピンの運動に実質的に従う強制機構と、
ラッチ解除状態を確立するために、前記ラッチピンに前記第1方向と逆方向に付勢力を掛けるための付勢機構であって、電力が切れた後も、その力を実質的に維持する付勢機構と、を備えているドッキング機構。 - 前記強制機構は、前記ラッチ状態を確立するために流体圧を掛けて前記ラッチピンを前記ラッチバレルに対して動かすように配置されている流体圧力源を備えている、請求項1に記載のドッキング機構。
- 前記付勢機構は、前記ラッチピン及び前記ラッチバレルと連結されていて前記ラッチピンと前記ラッチバレルとの間に力を作用させるばねを備えている、請求項2に記載のドッキング機構。
- 前記強制機構は、力を掛けて前記ラッチピンを前記ラッチバレルに対して動かし前記ラッチ状態を確立するために前記ラッチピンと連結されているソレノイドを備えている、請求項1に記載のドッキング機構。
- 前記付勢機構は、前記ラッチピン及び前記ラッチバレルと連結されていて前記ラッチピンと前記ラッチバレルとの間に力を作用させるばねを備えている、請求項4に記載のドッキング機構。
- 実質的に中空の円筒形の室と、
前記室内に移動可能に配置されている第1部分と前記第1部分から前記室内の穴を通って伸張する第2部分とを有するピストンと、を更に備えており、
前記ピストンは、前記ピストンの表面に掛けられる流体圧に応じて室内で動かされ、前記ラッチバレルは、前記ピストンの前記第2部分内の開口から伸張している、請求項1に記載のドッキング機構。 - 前記ピストンは、前記ピストンの第1表面に掛けられる流体圧に応じて第1方向に動かされ、前記ピストンの第2表面に掛けられる流体圧に応じて第2方向に動かされる、請求項6に記載のドッキング機構。
- 前記ラッチピン、前記ラッチバレル及び前記ピストンは、全て垂直軸に関して同心に整列している、請求項6に記載のドッキング機構。
- 前記ピストンの前記第1部分は上部表面を有しており、前記室は、流体圧を前記ピストンの前記上部表面に供給するための誘導経路を含んでおり、前記誘導経路によって供給される前記流体圧は、前記ピストンの前記第2部分を少なくとも部分的には前記室内へ引っ込めるように作用する、請求項6に記載のドッキング機構。
- 前記誘導経路は前記室内への開口を有しており、前記ピストンの前記第1部分の前記上部表面は、前記室内への前記開口と流体圧により連結されている彫り込み領域を含んでおり、前記彫り込み部分は、前記流体圧を、前記ピストンを動かすに十分な力に変換することのできる広い表面積を有している、請求項9に記載のドッキング機構。
- 前記ピストンと前記室との間に、前記誘導経路を通して掛けられる流体圧の消散を防ぐ少なくとも1つの流体抵抗シールが更に備えられている、請求項9に記載のドッキング機構。
- テストヘッドを周辺装置とドッキングさせるのに適したドッキング機構において、
実質的に中空の円筒形の室と、
前記室内に移動可能に配置されている第1部分と前記第1部分から前記室内の穴を通って伸張する第2部分とを有するピストンであって、その表面に掛けられる流体圧に応じて前記室内で動かされるようになっているピストンと、
前記周辺装置とのラッチ状態及びラッチ解除状態を確立するために、前記ピストンの前記第2部分内の開口から伸張しているラッチ機構と、を備えているドッキング機構。 - 前記ピストンは、前記ピストンの第1表面に掛けられる流体圧に応じて第1方向に動かされ、前記ピストンの第2表面に掛けられる流体圧に応じて第2方向に動かされる、請求項12に記載のドッキング機構。
- 前記ピストンの前記第1部分は上部表面を有しており、前記室は、前記ピストンの前記上部表面に流体圧を供給するための誘導経路を含んでおり、前記誘導経路によって供給される前記流体圧は、前記ピストンの前記第2部分を少なくとも部分的には前記室内へ引っ込めるように作用する、請求項12に記載のドッキング機構。
- 前記誘導経路は前記室内への開口を有しており、前記ピストンの前記第1部分の前記上部表面は、前記室内への前記開口と流体圧により連結されている彫り込み領域を含んでおり、前記彫り込み部分は、前記流体圧を、前記ピストンを動かすに十分な力に変換することのできる広い表面積を有している、請求項14に記載のドッキング機構。
- 前記ピストンと前記室との間に、前記誘導経路を通して掛けられる流体圧の消散を防ぐ少なくとも1つの流体抵抗シールが更に備えられている、請求項14に記載のドッキング機構。
- 前記ピストンの前記第1部分は下側表面を有しており、前記室は、前記ピストンの前記下側表面に流体圧を供給するための第2誘導経路を含んでおり、前記流体圧は、前記ピストンの前記第2部分を少なくとも部分的には前記室の外側に進めるように作用する、請求項14に記載のドッキング機構。
- 前記第2誘導経路は前記室内への開口を有しており、前記ピストンの前記第1部分の前記下側表面は、前記第2誘導経路の前記室への前記開口と流体圧によって連結されている彫り込み領域を含んでいる、請求項17に記載のドッキング機構。
- 前記ピストンの前記第2部分の開口から伸張しているラッチバレルと、
前記ラッチバレル内に移動可能に配置されているラッチピンと、
ラッチ状態を確立するために、前記ラッチピンに第1方向に力を掛けるための強制機構であって、電力が切れた後は、実質的にゼロの力を作り出し、前記ラッチピンの運動に実質的に従う強制機構と、
ラッチ解除状態を確立するために、前記ラッチピンに前記第1方向と逆方向に付勢力を掛けるための付勢機構であって、電力が切れた後も、その力を実質的に維持する付勢機構と、を更に備えている、請求項12に記載のドッキング機構。 - 前記ピストンの前記第2部分は、少なくとも1つの内側側面を有する実質的に中空の領域を含んでおり、
前記ラッチピンは、流体抵抗シールを通して、前記実質的に中空の領域の前記少なくとも1つの内側側面と接触する基部を含んでいる、請求項19に記載のドッキング機構。 - 前記室は、流体圧を前記ラッチピンの前記基部に供給するための第2誘導経路を有している、請求項20に記載のドッキング機構。
- 前記流体圧により前記ラッチピンの前記基部に対して掛けられる力は、前記ラッチピンを前記ラッチ状態に動かすように作用する、請求項21に記載のドッキング機構。
- 前記付勢機構は、ばねを備えている、請求項22に記載のドッキング機構。
- 前記ラッチバレルは、前記ピストンの前記第2部分内に移動可能に配置されており、前記ラッチバレルの前記第2部分の前記開口を通って部分的に伸張している、請求項23に記載のドッキング機構。
- 前記ばねは、前記ラッチピンと同軸に配置されており、前記ラッチピンの前記基部から前記ラッチバレルまで伸張していて、前記ラッチピンと前記ラッチバレルとの間に反発力を作用させる、請求項24に記載のドッキング機構。
- テストヘッドを周辺装置とドッキングさせるのに適したドッキング機構において、
実質的に中空の円筒形の室と、
前記室内に移動可能に配置されている第1部分と前記第1部分から前記室内の穴を通って伸張する第2部分とを有するピストンであって、その表面に掛けられる流体圧に応じて前記室内で動かされるようになっているピストンと、
前記周辺装置とのラッチ状態及びラッチ解除状況を確立するためのラッチ機構であって、
前記ピストンの前記第2部分の開口から伸張しているラッチバレルと、
前記ラッチバレル内に移動可能に配置されているラッチピンと、
ラッチ状態を確立するために、前記ラッチピンに第1方向に力を掛けるための強制機構であって、電力が切れた後は、実質的にゼロの力を作り出し、前記ラッチピンの運動に実質的に従う強制機構と、
ラッチ解除状態を確立するために、前記ラッチピンに前記第1方向と逆方向に付勢力を掛けるための付勢機構であって、電力が切れた後も、その力を実質的に維持する付勢機構を含んでいるラッチ機構と、を備えているドッキング機構。 - テストヘッドを周辺装置とドッキングさせるための方法において、
前記テストヘッド及び前記周辺装置の内の一方に取り付けられているラッチバレルを、前記テストヘッド及び前記周辺装置の内の他方に取り付けられているレセプタクルに挿入する段階と、
前記ラッチバレル内に配置されているラッチピンに強制力を掛けて、前記ラッチピンを前記レセプタクルとのラッチ位置へ動かす段階であって、前記力は、電力が切れた後には実質的にゼロになるまで低下するようになっている段階と、
付勢力を前記強制力とは反対方向に前記ラッチピンに掛ける段階であって、前記付勢力は、前記ラッチバレル内の前記ラッチピンを、前記レセプタクルに対してラッチ解除位置へ動かすように作用し、前記付勢力は、電力が切れた後も実質的に維持されるようになっている段階と、から成る方法。 - 前記ラッチバレルを引っ張って前記テストヘッドと前記周辺装置との間の距離を短縮する段階であって、流体圧を室内のピストンに掛ける段階を含んでおり、前記ピストンが前記ラッチバレルと機械的に連結され前記ピストンの運動が前記ラッチバレルの運動に変換されるようになっているような段階を、更に備えている、請求項27に記載の方法。
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