TW201344213A - 電磁控制式點觸裝置 - Google Patents

Abstract

一種電磁控制式點觸裝置，包含有一基座、一升降音圈致動器以及一用以供一探針裝設之探針座。該升降音圈致動器具有以電磁驅動而可相對上下位移之一不動件以及一可動件，且該不動件係固接於該基座。該探針座係位於該基座之下方並與該可動件相互固接；藉此，當該可動件相對該不動件上下位移時，該可動件將帶動該探針座相對該基座運動，進而帶動裝設於該探針座上之探針上下位移。由於音圈致動器具有位置精度高、反應快、可精確控制力量的特性，因此本發明之電磁控制式點觸裝置具有探針位移作動迅速且位置跟力量控制精確的優點。

Description

電磁控制式點觸裝置

本發明係與利用探針(probe)檢測諸如發光二極體等半導體晶粒性能之點觸裝置(prober)有關，特別是關於一種可主動進給之電磁控制式點觸裝置。

點觸裝置為一種利用探針點觸諸如發光二極體等半導體晶粒之電性接點，以利檢測機台能進一步檢測晶粒性能表現或特性參數之設備。

一般而言，裝設有探針之點觸裝置係架設於一承載有諸如晶圓或晶粒封裝模組等待測物之承載台的上方。點觸作業進行時，其方式之一係利用可作X、Y、Z三軸方向線性位移甚至可繞Z軸旋轉之承載台帶動位於其上之待測物，使得待測物之電性接點可與點觸裝置之探針針尖相互對位，並藉由該承載台之上升或下降動作，使點觸裝置之探針可以被動地與待測物的電性接點相互接觸或離開。而另一種方式，係利用固定該點觸裝置之夾頭(chuck)或三軸線性往復位移機構帶動該點觸裝置完成對位，並驅動該點觸裝置下降或上升，而使該點觸裝置可以主動地與待測物的電性接點相互接觸或離開。傳統上，不論是前述承載台或三軸線性往復機構，往往需要藉助諸如線性導螺桿之類的傳動機構來將旋轉運動轉換成直線運動，由於機械構件可能存在之加工誤差以及耦合構件之間可能存在的背隙(backlash)問題，因此，以前述被動或主動方式作動之點觸裝置，其定位之精密度與解析度以及位移速度具有一定的限制，而若採用無背隙(anti-backlash)精密導螺桿作為傳動機構，此舉雖可提高定位精密度，然而相對地將造成成本增加。

其次，點觸裝置在進行點觸作業時，假使探針針壓(probing force)過大，可能會造成晶粒表面損傷，亦容易造成探針磨損，而一旦針壓過小，可能造成探針與晶粒接點接觸不良，進而影響點測結果，因此，一般點觸裝置會搭載機械式尋邊器(edge sensor)，以確保探針能確實接觸並施予一定壓抵力量於待測晶粒之接點。然而，當機械式尋邊器發出停止進給之觸發訊號之後，若進給機構之定位精密度不足或反應速度較慢，則有可能無法準確地控制探針施加於待測物之針壓。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種電磁控制式點觸裝置，具有作動迅速且定位精確之優點，以改進上述先前技術可能存在之問題者。

為達成上述目的，本發明所提供之一種電磁控制式點觸裝置包含有一基座、一升降音圈致動器以及一用以供一探針裝設之探針座；該升降音圈致動器具有以電磁驅動而可相對上下位移之一不動件以及一可動件，且該不動件係固接於該基座；而該探針座係位於該基座之下方並與該可動件相互固接，藉此，當該可動件相對該不動件上下位移時，該可動件將帶動該探針座相對該基座運動，進而帶動裝設於該探針座上之探針上下位移。由於本發明電磁控制式點觸裝置所使用之音圈致動器(voice coil actuator)，亦即所謂的音圈馬達(voice coil motor，VCM)，具有位置精度高、反應快以及可精確控制力量的特性，可利用閉迴路回饋控制配合諸如光學尺或霍爾元件之類的位置感應器進行位置控制，因此本發明所提供之電磁控制式點觸裝置可達成探針位移作動迅速且位置及力量控制精確的目的，以改進習用點觸裝置利用三軸進給機構或承載台進行主動進給或被動進給之缺點。

較佳地，在所述之電磁控制式點觸裝置中，該基座具有一容室以及一與該容室相通之底部開口；該升降音圈致動器之不動件係位於該容室中，而該可動件相對該不動件位移時，係可透過該底部開口而進出該容室，藉此達成該可動件相對該不動件上下位移的動作。

較佳地，在所述之電磁控制式點觸裝置中，該升降音圈致動器之不動件包含有一永久磁鐵，而該可動件包含有一環繞該永久磁鐵之線圈。

較佳地，在所述之電磁控制式點觸裝置中，該升降音圈致動器之不動件更包含有一位於該基座之容室中且固定於該基座之外軛鐵，以及一內軛鐵，且該永久磁鐵之二端係分別固接於該外、內軛鐵。

較佳地，在所述之電磁控制式點觸裝置中，該外軛鐵具有一封閉之頂部、一自該頂部之周緣向下延伸之環形周壁、一底部開口，以及一與該底部開口連通且由該頂部與該環形周壁所定義出之內部空間；該永久磁鐵之一端係固接於該外軛鐵頂部之底面，致使該永久磁鐵懸置於該外軛鐵之內部空間中；該線圈至少有一部分係位於該外軛鐵之內部空間中並環繞該永久磁鐵。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置更可包含有一彈片，該彈片係固接於該基座與該探針座之間，用以當該可動件相對該不動件位移時，該探針座可以該彈片作為支點而相對該基座擺動，藉此，該可動件相對該不動件之位移動作，可藉由該探針座之槓桿式擺動設計而被放大或縮小。

較佳地，在所述之電磁控制式點觸裝置中，該彈片之一端部係固接於該基座；該探針座具有一用以供一探針裝設之前端部、一與該可動件固接之後端部，以及一與該彈片之另一端部固接之中段部。

較佳地，在所述之電磁控制式點觸裝置中，該基座可以具有一位於該探針座之中段部上方之前擋止部，以及一位於該探針座之後端部上方之後擋止部，用以當該探針座相對該基座擺動時，透過該探針座之中段部抵觸該前擋止部，或者該探針座之後端部抵觸該後擋止部，而限制該探針座相對該基座擺動之幅度。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置更可包含有一線性滑軌組，該線性滑軌組包含有一固設於該基座與該探針座二者其中之一的軌道，以及一可滑移地設置於該軌道中且固設於該基座與該探針座二者其中之另一的滑軌；其中，該滑軌之滑移方向實質上係垂直一水平面。藉此，該線性滑軌組可確保該探針座係垂直地上下位移，且探針之位移量與該可動件之位移量係為相等，以致透過精密控制該可動件之位移量即可精密地控制該探針之位移量，使探針針尖可以更為精確地點觸待測物之電性接點。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置中，該探針座具有一用以供一探針裝設之前端部、一與該可動件固接之後端部，以及一與該線性滑軌組之軌道與滑軌二者其中之一固接之中段部。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置更可包含有一磁吸組件，該磁吸組件包含有一固設於該基座與該探針座二者其中之一的磁鐵，以及一位置與前述磁鐵對應而可受前述磁鐵吸引且固設於該基座與該探針座二者其中之另一的導磁件。藉此，可避免該升降音圈致動器斷電時，該可動件相對脫離該不動件致使該探針座掉落。

較佳地，該探針座可設計成具有尋邊器(edge sensor)之功能，使得探針可以以適當的針壓(probing force)點觸待測物之電性接點。為達此目的，該探針座可包含有：一與該軌道及該滑軌二者其中之一以及該可動件固接之座體，且該座體提供有一第一電性接點；一位於該座體下方並提供有一第二電性接點之探針固定臂，且該第二電性接點係可分離地與該第一電性接點接觸；一固接於該座體與該探針固定臂之間的彈片，使該探針固定臂可以該彈片為支點而相對該座體擺動；以及一預力施加器，用以提供一使該第二電性接點與該第一電性接點接觸之預力。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置中，該探針固定臂包含有一用以供一探針裝設之前端部、一提供有該第二電性接點之後端部，以及一位於該前、後端部之間且固接於該彈片的中段部。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置更可包含有一旋轉音圈致動器(rotary voice coil actuator)，其具有以電磁驅動而可相對水平旋轉之一不動件以及一可動件，該旋轉音圈致動器之可動件係固接於該基座。藉此，該探針座除了可上下位移之外，更可水平旋轉位移，使探針可具有更多的位移自由度。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置中，該旋轉音圈致動器之不動件包含有一具有一內部空間的軛鐵單元，以及固定於該軛鐵單元且位於該內部空間中之一第一永久磁鐵以及一第二永久磁鐵；該旋轉音圈致動器之可動件包含有一具有一與該基座固接之連接部以及一扇形線圈固定部的本體、一連接該本體之轉軸，以及一設置於該扇形線圈固定部之線圈，該轉軸係樞接於該軛鐵單元，使設置於該扇形線圈固定部之線圈至少有一部分係位於該軛鐵單元之內部空間中並對應該第一、二永久磁鐵。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置中，該軛鐵單元包含有一上軛鐵以及一連接該上軛鐵之下軛鐵。而該第一永久磁鐵與該第二永久磁鐵係固定於該軛鐵單元之上軛鐵與下軛鐵二者其中之一。

較佳地，前述兩個永久磁鐵可以用一個雙極性永久磁鐵來取代，而達成同樣的功能。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置更可包含有一平移音圈致動器，其具有以電磁驅動而可相對水平位移之一不動件與一可動件，以及一線性滑軌組，該線性滑軌組具有一固定於該平移音圈致動器之不動件與可動件二者其中之一的軌道，以及一可滑移地設置於該軌道中且固設於該平移音圈致動器之不動件與可動件二者其中之另一的滑軌，且該滑軌之滑移方向實質上係平行一水平面；其中該旋轉音圈致動器之可動件係固接於該基座。藉此，該探針座除了可上下位移之外，更可水平線性位移，使探針可具有更多的位移自由度。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置中，該平移音圈致動器之不動件包含有一具有一內部空間的軛鐵單元，以及固定於該軛鐵單元且位於該內部空間中之一第一永久磁鐵以及一第二永久磁鐵；該平移音圈致動器之可動件包含有一矩形線圈固定部以及一設置於該矩形線圈固定部之線圈，且設置於該矩形線圈固定部之線圈至少有一部分係位於該軛鐵單元之內部空間中並對應該第一、二永久磁鐵。

較佳地，所述之電磁控制式點觸裝置中，該平移音圈致動器之軛鐵單元包含有一上軛鐵以及一連接該上軛鐵之下軛鐵。該第一永久磁鐵與該第二永久磁鐵係固定於該軛鐵單元之上軛鐵與該下軛鐵二者其中之一。

同樣地，前述兩個永久磁鐵也可以用一個雙極性永久磁鐵來取代，而達成同樣的功能。

有關本發明所提供之電磁控制式點觸裝置之詳細內容及特點，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在技術領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

首先，必須說明的是，在以下所揭露之實施例以及隨附之圖式中，相同之標號代表相同或類似的元件或元件特徵。其次，在整篇發明說明以及申請專利範圍中，當述及一元件固接或連接於另一元件時，代表該元件係可直接地、透過其他元件而間接地或一體地固接或連接於該另一元件。

請參閱第一圖。第一圖顯示本發明第一較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置10連接於一三軸進給機構12之態樣，藉此，該點觸裝置10可受該三軸進給機構12之帶動，而可沿X、Y及Z三軸方向移動而調整其位置。基本上，該三軸進給機構12係可帶動探針14作較大行程之位移，且對於探針14之位置施予粗調動作，而本發明所提供之點觸裝置10係用以對探針14作精密且快速的位置控制，換言之，可對探針14施予微調動作。由於前述三軸進給機構12係為一般自動化機械中常見、可沿X、Y及Z三軸方向線性往復位移之三軸位移機構，且並非發明之技術特徵所在，因此其詳細結構容申請人在此不予贅述。

請參閱第二及三圖，前述點觸裝置10主要包含有一基座16、一升降音圈致動器18以及一探針座20。

該基座16係為一底部開放之殼體，亦即，其具有一內部容室16a以及一與該容室16a相通之底部開口16b。其次，該基座16之前端接近其底部位置具有一突出之塊體，而形成一前擋止部16c，而該基座16之底部後緣則形成一後擋止部16d。

該升降音圈致動器18具有以電磁驅動而可相對上下位移之一不動件22以及一可動件24，其中該不動件22係設置於該基座16之容室16a中，並藉由螺絲(圖中未示)或其他適合之方式而與該基座16固接，因此無法相對該基座16位移；而該可動件24係可相對該不動件22上下滑移，亦即，該可動件24係可經由該基座16之底部開口16b而進出該容室16a。

進一步言之，該不動件22包含有一外軛鐵26、一內軛鐵28以及一圓柱狀之永久磁鐵30。該外軛鐵26係為一底部開放之橢圓柱形殼體，亦即，該外軛鐵26具有一封閉之頂部26a、一自該頂部26a之周緣向下延伸之環形周壁26b、一底部開口26c，以及一與該底部開口26c連通且由該頂部26a與該環形周壁26b所定義出之內部空間26d。其次，該永久磁鐵30之頂端(N極)係固接於該外軛鐵頂部26a之底面中心位置，且該永久磁鐵30之底端(S極)係與該內軛鐵28固接，藉此，該永久磁鐵30與該內軛鐵28將懸置於該外軛鐵26之內部空間26d中，使該外軛鐵26、永久磁鐵30與該內軛鐵28構成一完整的磁迴路。

在第三圖中，該可動件24係示意表示成一圓柱筒體，實際上，該可動件24係由一個圓柱筒型中空線圈(圖中未示)所構成，或者，該可動件24可由一圓柱筒狀之線圈固定件，以及一螺旋狀纏繞於該線圈固定件外周面之線圈(圖中未示)來組成。該可動件24係置於該外軛鐵26之內部空間26d中，並間隔地套穿於該永久磁鐵30之外部，使該線圈至少有一部分係環繞該永久磁鐵30，藉此，該不動件22與該可動件24可構成一完整的音圈馬達(voice coil motor，VCM)，而且，藉由控制電流流經線圈之方向及大小，即可控制該可動件24相對該不動件22之位移方向(上升或下降)以及位移量。實際上，音圈馬達除了可以控制位移量，還可以利用電流、電壓來達到控制位移力量的目的，例如，不同的電流通過線圈即可得到不同的吸引或互斥力量。必須說明的是，由於音圈馬達(VCM)係為習知技藝，因此其詳細的作動原理及控制方法申請人在此不予贅述，然而，習知可達成該可動件24相對該不動件22上下位移目的之音圈馬達磁迴路設計有相當多種，凡所屬技術領域中具有通常知識之人士當可了解，各種習知的磁迴路設計皆可應用於本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10中，並不以此實施例中所揭露者為限。

該探針座20具有一用以供一探針14裝設之前端部20a、一後端部20b，以及一位於該前、後端部20a、20b之間的中段部20c，其中，該可動件24係坐落且固定於該後端部20b之頂面，且該中段部20c係藉由一金屬彈片20d而連接於該基座16。詳而言之，該彈片20d之前端部係藉由螺絲而鎖設於該探針座20之中段部20c的頂面，而該彈片20d之後端部則鎖設於該基座16之前端部的底面，此時，該基座16之前擋止部16c係間隔對應地位於該彈片20d之上方，且該基座16之後擋止部16d則間隔對應地位於該探針座20之後端部20b之上方。藉此，該探針座20將懸置於該基座16之下方，而且，當該升降音圈致動器18作動，使其可動件24相對不動件22上下位移時，該可動件24可以帶動該探針座20以該彈片20d為支點而相對該基座16上下擺動(如第四及五圖所示)。

第四圖係顯示該可動件24下降而帶動探針14向上旋擺至一上死點之態樣，此時，該基座16之前擋止部16c係透過該彈片20d而抵頂於該探針座20之中段部20c，藉以限制該探針14之向上旋擺幅度。而第五圖係顯示該可動件24上升而帶動探針14向下旋擺至一下死點之態樣，此時，該基座16之後擋止部16d係抵頂於該探針座20之後端部20b，藉以限制該探針14之向下旋擺幅度。如此，藉由控制該升降音圈致動器18，即可控制該探針14下降或上升，使該探針14可以點觸或離開位於其下方之待測物(圖中未示)，而且，利用該升降音圈致動器18位置精度高、反應快以及可精確控制力量的特性，可達成快速且精確控制該探針之位置之目的，以改進習用點觸裝置利用三軸進給機構或承載台進行主動進給或被動進給之缺點。進一步言之，本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10可與諸如光學尺或霍爾元件之類的位置感應器搭配，並藉助閉迴路回饋控制精確地控制該可動件24的位置，進而達成精確控制探針位置之目的。

請再參閱第六圖以及第七圖A，第六圖及第七圖A揭示有本發明第二較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置10，其架構大體上與前一實施例相同，亦即同樣具有一基座16、一升降音圈致動器18以及一探針座20，惟其差異在於：該探針座20係藉由一線性滑軌組32而與該基座16連接。詳而言之，該線性滑軌組32具有一固定於該基座16前端的軌道32a，以及一可滑移地設置於該軌道32a中且固定於該探針座20之中段部20c頂面的滑軌32b，而且，如第七圖A所示，該滑軌32b之滑移方向(亦即軸向)實質上係垂直水平面(XY平面)。如此一來，該升降音圈致動器18將可直上直下地直接驅動該探針座20相對該基座16垂直上升或下降位移，而同樣可達到精密且快速控制探針14位置之目的。

在上述之實施例中，可藉由該升降音圈致動器18之通電電流來保持該探針座20之位置，而為了避免不預期斷電使得該探針座20掉落致使探針撞擊待測物或造成探針座20損傷，可在該線性滑軌組32之軌道32a與滑軌32b之間設置擋止結構，藉由限制該探針座20之下降位移的下死點，來避免發生該探針座20脫離該基座16之情形。或者，如第七圖B所示，在本發明第二較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置10中進一步配置一磁吸組件34，來避免發生該探針座20突然掉落之情形。詳而言之，該磁吸組件34包含有一固定於該基座16後端部底面之磁鐵34a，以及一固定於該探針座20後端部的導磁件34b，該導磁件34b中有一與前述磁鐵34a間隔對應並可受前述磁鐵34a吸引之部位，如此，利用該磁鐵34a吸引該導磁件34b，即可保持該探針座20相對該基座16於一預定位置，而避免該升降音圈致動器18突然斷電造成該探針座20脫離該基座16掉落之情形。此外，必須說明的是，該線性滑軌組32之軌道32a與滑軌32b之設置位置可以互相調換，同樣可以具有導引該探針座20相對該基座16上下垂直位移之功能；同樣地，該磁吸組件34之磁鐵34a與導磁件34b之設置位置亦可互相調換，同樣可以避免該探針座20掉落。

在上述第一及第二較佳實施例中，該探針座20係由二個構件藉由螺絲相互鎖設而構成，然而，該探針座20之結構並不以此為限。例如，第八及九圖揭露有本發明第三較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置10，其架構大體上與第二實施例所揭露者相同，惟其差異在於此實施例中之探針座20係為一具有機械式尋邊器(edge sensor)架構之探針座20，以確保探針14能確實接觸並施予一定針壓(probing force)於待測物之接點。

詳而言之，前述探針座20包含有一座體40、一探針固定臂42、一彈片44以及一預力施加器46。其中，該座體40之後端部40a的頂面係與升降音圈致動器之可動件24固接，其中段部40b之頂面則固定有該線性滑軌組之滑軌32b，而該中段部40b之底面則提供有一第一電性接點40c。其次，該探針固定臂42包含有一用以供探針14裝設之前端部42a、一提供有一第二電性接點42b之後端部42c，以及一位於該前、後端部之間中段部42d；其中該第二電性接點42b係可分離地與該第一電性接點40c接觸，而該中段部42d係藉由該彈片44而與該座體40之前端部連接，使該探針固定臂42可以該彈片44為支點而相對該座體40擺動。

該預力施加器46之功能在於提供一使該第二電性接點42b保持與該第一電性接點40c接觸之預力。進一步言之，該預力施加器46具有一穿設於該座體40之螺栓46a，以及一穿設於該探針固定臂42之金屬螺絲46b，該螺栓46a之底部設有一與該螺絲46b相對之磁鐵(圖中未示)，藉由改變該螺栓46a與該螺絲46b之距離，可調整其相互吸引之磁吸力，進而調整其所施予該探針固定臂42之預力。如此一來，在常態下，該第一電性接點40c與第二電性接點42b係保持接觸(如第八圖所示)，而一旦該探針14向下進給抵觸待測物之接點且該待測物施予探針14之反作用力克服該預力時，將造成該探針固定臂42擺動，使得該第一、二電性接點40c、42b相互分離(如第九圖所示)，如此一來，利用前述二電性接點40c、42b之導通或斷開與否作為探針14繼續或停止進給之觸發訊號，可確保該探針14能與待測物有效接觸，且可避免探針14對待測物所施之針壓過大而造成待測物或探針14損傷。

必須加以說明的是，前述預力施加器46之結構並不以此實施例所揭露者為限，例如，可以磁性斥力或以彈簧之彈性力來達成可調預力之目的。實際上，現行已知各種型態之尋邊器皆可應用於本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10之架構中，例如在中華民國第M345241號及第M382589號等專利中所揭露者。由於習用各種型態之尋邊器架構早已廣為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，因此申請人在此不予贅述。

請再參閱第十至十三圖。第十至十三圖揭露本發明第四較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置10，其主要架構與第二較佳實施例所揭露者相同，惟其差異在於此實施例之點觸裝置10更包含有一旋轉音圈致動器50，其具有以電磁驅動而可相對旋轉之一不動件52以及一可動件54，其中該不動件52係連接固定於三軸進給機構12上，而該可動件54係藉由螺絲而鎖設固定於該基座16頂面。如此，該探針座20除了可受該升降音圈致動器18之驅動而上下位移之外，更可受該旋轉音圈致動器50之驅動而在一水平面(XY平面)上旋轉位移，使探針14可具有更多的位移自由度。以下進一步介紹該旋轉音圈致動器50之結構。

該旋轉音圈致動器50之不動件52主要包含有一具有一扇形內部空間的軛鐵單元56，以及間隔地固定於該軛鐵單元56而位於其內部空間中之扇形一第一永久磁鐵58a以及一第二永久磁鐵58b；其中該軛鐵單元56係由概呈扇形之一上軛鐵56a以及一下軛鐵56b相互固接組裝所組成，該上軛鐵56a具有一貫穿其頂面與底面之軸孔56a1。該第一永久磁鐵58a與該第二永久磁鐵58b係間隔地固定於該上軛鐵56a的底面，且彼此磁極性相反地面對著該下軛鐵56b，亦即，若該第一永久磁鐵58a面對該下軛鐵56b之端面為N極，則該第二永久磁鐵58b面對該下軛鐵56b之端面為S極，如此一來，第一、第二永久磁鐵58a、58b與該上、下軛鐵56a、56b之間可形成二個方向相反的磁迴路。必須說明的是，實際上，前述第一、二永久磁鐵58a、58b可以用一個雙極性永久磁鐵(bipolar permanent magnet)來取代。其次，該第一永久磁鐵58a與該第二永久磁鐵58b亦可間隔地固定於該下軛鐵56b的頂面，或者，一個永久磁鐵固定於該上軛鐵56a，另一個永久磁鐵固定於該下軛鐵56b。再者，亦可在下軛鐵56b的頂面另外設置彼此磁極性相反地面對著前述第一、二永久磁鐵58a、58b的第三、第四永久磁鐵(圖中未示)，藉以在該上、下軛鐵56a、56b之間形成二個方向相反的磁迴路。換言之，舉凡可在該上、下軛鐵56a、56b之間形成二個方向相反之磁迴路的設計，皆可應用於本發明中。

該旋轉音圈致動器50之可動件54具有一本體54a、一轉軸54b以及一線圈54c。前述本體54a具有一藉由螺絲而鎖設於該基座16之頂面的連接部54a1，以及一一體連接於該連接部54a1之扇形線圈固定部54a2。其中，該線圈54c係呈扇形環繞地埋設於該線圈固定部54a2中，且該轉軸54b係可樞轉地穿設於該上軛鐵56a之軸孔56a1中，使該線圈固定部54a2穿設於該軛鐵單元56之扇形內部空間中，且該線圈54c分別有一部分對應該第一、二永久磁鐵58a、58b。藉此，該不動件52與該可動件54可相對旋轉偏擺(如第十二及十三圖所示)而構成一典型的旋轉音圈馬達(rotary voice coil motor)，而且，藉由控制電流流經線圈54c之方向及大小，即可控制該可動件54相對該不動件52之旋轉偏擺方向(繞Z軸逆時針或順時針旋轉)以及偏擺位移量。必須說明的是，由於旋轉音圈馬達係為習知技藝，因此其詳細的作動原理及控制方法申請人在此不予贅述，而且，習知各種可達成該可動件54相對該不動件52水平旋轉偏擺目的之旋轉音圈馬達磁迴路設計，皆可應用於本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10中，並不以此實施例中所揭露者為限。

請再參閱第十四至十八圖。第十四至十八圖揭露本發明第五較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置10，其主要架構與第二較佳實施例所揭露者相同，惟其差異在於此實施例之點觸裝置10更包含有一平移音圈致動器60，其具有以電磁驅動而可相對水平滑移之一不動件62與一可動件64，以及一滑移方向平行Y軸方向之線性滑軌組65。其中該不動件62係連接固定於三軸進給機構12上，而該可動件64係一體連接於該基座16(實際上該可動件64亦可設計成一單獨構件，而藉由螺絲或其他方式與該基座16連接)。其次，該線性滑軌組65係連接於該不動件62與該可動件64之間。如此一來，該探針座20除了可受該升降音圈致動器18之驅動而上下位移之外，更可受該平移音圈致動器60之驅動而在一水平面(XY平面)上沿著Y軸方向往復位移，使探針14可具有更多的位移自由度。以下進一步介紹該平移音圈致動器60之結構。

該平移音圈致動器60之不動件62主要包含有一具有一矩形內部空間的軛鐵單元66，以及間隔地固定於該軛鐵單元66且位於其內部空間中之矩形一第一永久磁鐵68a以及一第二永久磁鐵68b；其中該軛鐵單元66係由概呈矩形之一上軛鐵66a以及一下軛鐵66b相互固接組裝所組成，該上軛鐵66a具有一裝設部66a1。該裝設部66a1之底面固定有該線性滑軌組65之軌道65a。該第一永久磁鐵68a與該第二永久磁鐵68b係分別固定於該上軛鐵66a之底面，且彼此磁極性相反地面對著該下軛鐵66b，如此一來，第一、第二永久磁鐵68a、68b與該上、下軛鐵66a、66b之間可形成二個方向相反的磁迴路。實際上，該第一與第二永久磁鐵68a、68b只要固定於該上軛鐵66a與該下軛鐵66b二者其中之一即可。同樣地，前述第一、二永久磁鐵68a、68b亦可以用一個雙極性永久磁鐵來取代。或者，可在下軛鐵66b額外設置面對著前述第一、二永久磁鐵68a、68b的第三、第四永久磁鐵(圖中未示)，用以在該上、下軛鐵66a、66b之間形成二個方向相反的磁迴路。

該平移音圈致動器60之可動件64具有一一體連接於該基座16之本體64a以及一線圈64b。前述本體64a之頂面固定有該線性滑軌組65之滑軌65b，且該本體64a具有一矩形線圈固定部64a1，而該線圈64b係呈矩形環繞地埋設於該線圈固定部64a1中。組裝時，該線圈固定部64a1係穿設於該軛鐵單元66之矩形內部空間中，且該線圈64b分別有一部分對應該第一、二永久磁鐵68a、68b。藉此，該不動件62與該可動件64可相對水平位移(如第十七及十八圖所示)而構成一典型的平移音圈馬達，而且，藉由控制電流流經線圈64b之方向及大小，即可控制該可動件64相對該不動件62之平移方向以及位移量。必須說明的是，由於平移音圈馬達係為習知技藝，因此其詳細的作動原理及控制方法申請人在此不予贅述，而且，習知各種可達成該可動件64相對該不動件62平移目的之平移音圈馬達磁迴路設計，皆可應用於本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10中，並不以此實施例中所揭露者為限。

綜上所陳，本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10之主要技術特徵在於使用升降音圈致動器18來驅動探針座20上下位移，並可進一步搭配旋轉音圈致動器50且/或平移音圈致動器60，而選擇地或同時控制該探針座20之水平旋擺或位移動作，因此本發明所提供之電磁控制式點觸裝置10與習用技術相較，本發明之電磁控制室點觸裝置10具有探針位移作動迅速且位置與力量控制精確的優點。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10．．．點觸裝置

12．．．三軸進給機構

14．．．探針

16．．．基座

16a．．．內部容室

16b．．．底部開口

16c．．．前擋止部

16d．．．後擋止部

18．．．升降音圈致動器

20．．．探針座

20a．．．前端部

20b．．．後端部

20c．．．中段部

20d．．．彈片

22．．．不動件

24．．．可動件

26．．．外軛鐵

26a．．．頂部

26b．．．周壁

26c．．．底部開口

26d．．．內部空間

28．．．內軛鐵

30．．．永久磁鐵

32．．．線性滑軌組

32a．．．軌道

32b．．．滑軌

34．．．磁吸組件

34a．．．磁鐵

34b．．．導磁件

40．．．座體

40a．．．後端部

40b．．．中段部

40c．．．第一電性接點

42．．．探針固定臂

42a．．．前端部

42b．．．第二電性接點

42c．．．後端部

42d．．．中段部

44．．．彈片

46．．．預力施加器

46a．．．螺栓

46b．．．金屬螺絲

50．．．旋轉音圈致動器

52．．．不動件

54．．．可動件

54a．．．本體

54a1．．．連接部

54a2．．．線圈固定部

54b．．．轉軸

54c．．．線圈

56．．．軛鐵單元

56a．．．上軛鐵

56a1．．．軸孔

56b．．．下軛鐵

58a．．．第一永久磁鐵

58b．．．第二永久磁鐵

60．．．平移音圈致動器

62．．．不動件

64．．．可動件

64a．．．本體

64a1．．．線圈固定部

64b．．．線圈

65．．．線性滑軌組

65a．．．軌道

65b．．．滑軌

66．．．軛鐵單元

66a．．．上軛鐵

66a1．．．裝設部

66b．．．下軛鐵

68a．．．第一永久磁鐵

68b．．．第二永久磁鐵

第一圖係為本發明第一較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置連接於一三軸進給機構之立體圖；

第二圖係為本發明第一較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之部分立體分解圖；

第三圖係為本發明第一較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之立體剖開圖，其中為便於說明，圖中並未顯示基座；

第四圖係為本發明第一較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之側視圖，顯示該探針相對該基座擺動至一上死點位置；

第五圖係類同第四圖，惟顯示該探針相對該基座擺動至一下死點位置；

第六圖係為本發明第二較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置連接於一三軸進給機構之部分立體分解圖；

第七圖A本發明第二較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之側視圖；

第七圖B係類同第七圖A，惟顯示本發明第二較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置更配置有一磁吸組件

第八圖係為本發明第三較佳實施例所提供之具有尋邊器功能之電磁控制式點觸裝置的側視圖，顯示第一電性接點與第二電性接點接觸之狀態；

第九圖係類同第八圖，惟顯示第一電性接點與第二電性接點分離之狀態；

第十圖係為本發明第四較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置連接於一三軸進給機構之立體圖；

第十一圖係為本發明第四較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之部分立體分解圖；

第十二圖係為本發明第四較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之頂視圖；

第十三圖係類同第十二圖，惟顯示探針座水平旋轉之狀態；

第十四圖係為本發明第五較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置連接於一三軸進給機構之立體圖；

第十五圖係為本發明第五較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之立體圖；

第十六圖係為本發明第五較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之立體分解圖；

第十七圖係為本發明第五較佳實施例所提供之電磁控制式點觸裝置之頂視圖；以及

第十八圖係類同第十七圖，惟顯示探針座水平位移之狀態。

10．．．點觸裝置

14．．．探針

16．．．基座

16a．．．內部容室

16b．．．底部開口

16c．．．前擋止部

16d．．．後擋止部

18．．．升降音圈致動器

20．．．探針座

20d．．．彈片

Claims (23)

1. 一種電磁控制式點觸裝置，包含有：一基座；一升降音圈致動器，具有以電磁驅動而可相對上下位移之一不動件以及一可動件，該不動件係固接於該基座；以及一探針座，係位於該基座之下方並與該可動件相互固接；藉此，當該可動件相對該不動件上下位移時，該可動件將帶動該探針座相對該基座運動。
2. 如請求項1所述之電磁控制式點觸裝置，其中該基座具有一容室以及一與該容室相通之底部開口，該升降音圈致動器之不動件係位於該容室中，而該可動件相對該不動件位移時，係可透過該底部開口而進出該容室。
3. 如請求項2所述之電磁控制式點觸裝置，其中該升降音圈致動器之不動件包含有一永久磁鐵，而該可動件包含有一環繞該永久磁鐵之線圈。
4. 如請求項3所述之電磁控制式點觸裝置，其中該升降音圈致動器之不動件更包含有一位於該基座之容室中且固定於該基座之外軛鐵，以及一內軛鐵，且該永久磁鐵之二端係分別固接於該外、內軛鐵。
5. 如請求項4所述之電磁控制式點觸裝置，其中該外軛鐵具有一封閉之頂部、一自該頂部之周緣向下延伸之環形周壁、一底部開口，以及一與該底部開口連通且由該頂部與該環形周壁所定義出之內部空間；該永久磁鐵之一端係固接於該外軛鐵頂部之底面，致使該永久磁鐵懸置於該外軛鐵之內部空間中；該線圈至少有一部分係位於該外軛鐵之內部空間中並環繞該永久磁鐵。
6. 如請求項1至5其中任一項所述之電磁控制式點觸裝置，更包含有一彈片，該彈片係固接於該基座與該探針座之間，用以當該可動件相對該不動件位移時，該探針座可以該彈片作為支點而相對該基座擺動。
7. 如請求項6所述之電磁控制式點觸裝置，其中該彈片之一端部係固接於該基座；該探針座具有一用以供一探針裝設之前端部、一與該可動件固接之後端部，以及一與該彈片之另一端部固接之中段部。
8. 請求項7所述之電磁控制式點觸裝置，其中該基座具有一位於該探針座之中段部上方之前擋止部，以及一位於該探針座之後端部上方之後擋止部，用以限制該探針座相對該基座擺動之幅度。
9. 如請求項1至5其中任一項所述之電磁控制式點觸裝置，更包含有一線性滑軌組，該線性滑軌組包含有一固設於該基座與該探針座二者其中之一的軌道，以及一可滑移地設置於該軌道中且固設於該基座與該探針座二者其中之另一的滑軌；其中，該滑軌之滑移方向實質上係垂直一水平面。
10. 如請求項9所述之電磁控制式點觸裝置，其中該探針座具有一用以供一探針裝設之前端部、一與該可動件固接之後端部，以及一與該線性滑軌組之軌道與滑軌二者其中之一固接之中段部。
11. 如請求項9所述之電磁控制式點觸裝置，更包含有一磁吸組件，該磁吸組件包含有一固設於該基座與該探針座二者其中之一的磁鐵，以及一位置與前述磁鐵對應而可受前述磁鐵吸引且固設於該基座與該探針座二者其中之另一的導磁件。
12. 如請求項9所述之電磁控制式點觸裝置，其中該探針座包含有：一座體，係與該軌道與該滑軌二者其中之一以及該可動件固接，且該座體提供有一第一電性接點；一探針固定臂，係位於該座體下方並提供有一第二電性接點，該第二電性接點係可分離地與該第一電性接點接觸；一彈片，固接於該座體與該探針固定臂之間，使該探針固定臂可以該彈片為支點而相對該座體擺動；以及一預力施加器，用以提供一使該第二電性接點與該第一電性接點接觸之預力。
13. 如請求項12所述之電磁控制式點觸裝置，其中該探針固定臂包含有一用以供一探針裝設之前端部、一提供有該第二電性接點之後端部，以及一位於該前、後端部之間且固接於該彈片的中段部。
14. 如請求項1至5其中任一項所述之電磁控制式點觸裝置，更包含有一旋轉音圈致動器，其具有以電磁驅動而可相對水平旋轉之一不動件以及一可動件，該旋轉音圈致動器之可動件係固接於該基座。
15. 如請求項14所述之電磁控制式點觸裝置，其中該旋轉音圈致動器之不動件包含有一具有一內部空間的軛鐵單元，以及固定於該軛鐵單元且位於該內部空間之一第一永久磁鐵以及一第二永久磁鐵；該旋轉音圈致動器之可動件包含有一具有一與該基座固接之連接部以及一扇形線圈固定部的本體、一連接該本體之轉軸，以及一設置於該扇形線圈固定部之線圈，該轉軸係樞接於該軛鐵單元，使設置於該扇形線圈固定部之線圈至少有一部分係位於該軛鐵單元之內部空間中並對應該第一、二永久磁鐵。
16. 如請求項15所述之電磁控制式點觸裝置，其中該軛鐵單元包含有一上軛鐵與一連接該上軛鐵之下軛鐵；該第一永久磁鐵與該第二永久磁鐵係固定於該上軛鐵與該下軛鐵二者其中之一。
17. 如請求項14所述之電磁控制式點觸裝置，其中該旋轉音圈致動器之不動件包含有一具有一內部空間的軛鐵單元，以及一固定於該軛鐵單元而位於該內部空間中之雙極性永久磁鐵；該旋轉音圈致動器之可動件包含有一具有一與該基座固接之連接部以及一扇形線圈固定部的本體、一連接該本體之轉軸，以及一設置於該扇形線圈固定部之線圈，該轉軸係樞接於該軛鐵單元，使設置於該扇形線圈固定部之線圈至少有一部分係位於該軛鐵單元之內部空間中並對應該雙極性永久磁鐵。
18. 如請求項17所述之電磁控制式點觸裝置，其中該軛鐵單元包含有一上軛鐵與一連接該上軛鐵之下軛鐵；該雙極性永久磁鐵係固定於該上軛鐵與該下軛鐵二者其中之一。
19. 如請求項1至5其中任一項所述之電磁控制式點觸裝置，更包含有一平移音圈致動器，其具有以電磁驅動而可相對水平位移之一不動件與一可動件，以及一線性滑軌組，該線性滑軌組具有一固定於該平移音圈致動器之不動件與可動件二者其中之一的軌道，以及一可滑移地設置於該軌道中且固設於該平移音圈致動器之不動件與可動件二者其中之另一的滑軌，且該滑軌之滑移方向實質上係平行一水平面；其中該旋轉音圈致動器之可動件係固接於該基座。
20. 如請求項19所述之電磁控制式點觸裝置，其中該平移音圈致動器之不動件包含有一具有一內部空間的軛鐵單元，以及固定於該軛鐵單元且位於該內部空間中之一第一永久磁鐵以及一第二永久磁鐵；該平移音圈致動器之可動件包含有一矩形線圈固定部以及一設置於該矩形線圈固定部之線圈，且設置於該矩形線圈固定部之線圈至少有一部分係位於該軛鐵單元之內部空間中並對應該第一、二永久磁鐵。
21. 如請求項20所述之電磁控制式點觸裝置，其中該軛鐵單元包含有一上軛鐵與一連接該上軛鐵之下軛鐵；該第一永久磁鐵與該第二永久磁鐵係固定於該上軛鐵與該下軛鐵二者其中之一。
22. 如請求項19所述之電磁控制式點觸裝置，其中該平移音圈致動器之不動件包含有一具有一內部空間的軛鐵單元，以及一固定於該軛鐵單元且位於該內部空間中之雙極性永久磁鐵；該平移音圈致動器之可動件包含有一矩形線圈固定部以及一設置於該矩形線圈固定部之線圈，且設置於該矩形線圈固定部之線圈至少有一部分係位於該軛鐵單元之內部空間中並對應該雙極性永久磁鐵。
23. 如請求項22所述之電磁控制式點觸裝置，其中該軛鐵單元包含有一上軛鐵與一連接該上軛鐵之下軛鐵；該雙極性永久磁鐵係固定於該上軛鐵與該下軛鐵二者其中之一。