TWI394220B - 用於可疊架的半導體測試系統的可攜式操作器 - Google Patents

Description

用於可疊架的半導體測試系統的可攜式操作器

本發明大體上係有關於用來將因為重量及尺寸的關係而笨重的模組定位的操作器，更明確地係有關於用來將測試頭相對於一自動化的測試系統定位的操作器，及有關於這些操作器的操作方法。

經濟效益驅使半導體產業讓空間，速度及擁有者的成本成為資本設備設計中的重要因素。空間是重要的，因為設施是極為昂貴，通常要花費數十億美金來建造。這些設施的擁有者越來遇想要將機器加以更緊密地安排用以讓投資的回收最大化。因此，在資本設備設計中的趨勢是朝向可垂直地堆疊的系統及具有最小的樓板面積的機器來發展。

速度是很重要的，因為決定了產出的數量。為了要提高製造的速度，製造及測試系統被自動化及模組化。在一典型的測試系統中，機機器人的搬運機器將物件來回地循環通過一包含製造設備的模組測試頭。依據尺寸的大小，該測試頭可以位在相對於該搬運器的“頭上方”，“頭下方”，或“垂直平面”位置上。該測試頭整體可藉由使用一操作器而被安裝或從該系統的其它部分上被拆下來，用以快速地更換測試頭或界面元件以實施不同的測量，或測試頭校正，或進行維修。

擁有者的成本亦是很重要的。對於測試頭操作器而言，成本大體上是用自由度及重量－承載能力來衡量。因此，在操作器設計上有一成本－適用性的指標，其讓測試頭操作被分類為“專屬型”或“一般用途型”。專屬型的操作器典型地被固定在一測試系統的另一元件上且具有客製化的設計，如重量極限值，尺寸極限值，移動的範圍等等。然而，客製化會不利地影響到在其它設計上的可應用性，因為測試頭的重量，尺寸，定位或堆疊要求會改變。因此，一專屬的操作器會需要耗時的或昂貴的修改或更換。

相較之下，一般用途型的操作器是獨立式的且具有多達6個的運動自由度。然而，為了要達到廣泛的用途所作之必要的設計犧牲(trade－off)也會讓此類的操作器如同專屬的操作器一般地無法適用在許多個應用上；若讓這類型的操作器被認為太昂貴。

在達成設計平衡上，許多已知的一般用途及專屬的疵作器使用絞鏈來支撐一測試頭的重量同時容許繞著該絞鏈的軸轉動。此等絞鏈式的結構能夠承受重數千英磅重的測試頭重量並提供適當的運動自由度，但不利地需要相當可觀的淨空高度及樓板空間來容納該測試頭的擺動弧度。又，如果想要有垂直的平移的話，則除了絞鏈之外還會需要其它的結構，而這將會讓成本增加。

對於提高空間效率而言，半導體工業所需要的是精巧的，可攜行的操作器用來在“頭上方”，“頭底下”，或“垂直平面”的方位上平移及轉動一笨重的測試頭，且這些功能可在小的樓板空間及淨空高度需求及低成本，且無需客製化下達成。

本發明提供一種用來將一測試頭相對於一探測器或其它參考物定位的操作器。該操作器具有一機架；一連桿組其耦接至該機架並包括第一及第二連桿其具有繞著各自的樞轉點轉動的自由度及一第三連桿其耦接至該第一及第二連桿使得該第三連桿具有平移及轉動的運動自由度；及一接頭其耦接至該第三連桿且被建構來附裝至一測試頭。本發明亦提供一種控制該操作器的方法。

第1圖為依據本發明的一實施例之一自動化測試系統的立體圖。在此實施例中(此為本發明之更廣意的原理的一個教導實例)，測試系統30包括探測器40，位在鄰近該探測器處的操作器50，及可取下的測試頭90。雖然為了清楚起見第1圖中的測試系統不是一垂直堆疊的系統，但吾人可瞭解到其它的實施例可以是被堆疊的設計。

在第1圖的示範性實施例中，探測器40為一晶圓探測器。一般的晶圓測器典型地包括一機器人搬運機構用來將一晶圓從一供應處揀取並和緩地且精確地將剛晶圓相對於一界面放置。一被放置在該界面的一相反測上的測試頭可實施許多探測測試。其它的實施例用一套件(package)搬運器，或其它裝置來取代該測試器。本發明可以有許多的變化。

第1圖顯示測試頭90被裝附在該操作器50上且位在相對於該探測器40的一拆開來的位置。然而，為了測試該操作器藉由將該測試頭向上舉起，轉動90度，沿著導管61平移，並將它降低放到底座(chassis)45的安裝表面46上來將該測試頭重新放置。測試頭的此一安裝及拆卸將於下文中詳下說明並被示於圖示中，當被放置之後，該測試頭的不同實施例可依據該應用及使用的環境而被留用一段從數分鐘到數天到數個月或數年等不同的時間長度。

在第1圖中，包括底座45在內的探測器40係固定不動地位在該設施的支撐表面或樓板上。相反地，操作器50非必要地包括耦接至機架51上的輪子53，這可讓使用者在有需要時將該操作器移動於該設施內。為了要在承受一負載之前固定及穩定該操作器，該機架包括一千斤頂台座54，其可被轉動用以向下延伸來接觸樓板並將該操作舉起來直到輪子不再與樓板接觸為止。許多其它的移動及穩定機構，譬如滾軸，墊木，或氣墊，都可被使用在本發明上，且是一固定的操作器的選項。

一但被安裝到底座45上之後，測試物件可用不同的傳統運送機構將它們來回地運送至該測試頭90。第1圖中實施例中包括該探測器40內的機器人運送機構，它們為了清楚起見未於圖中示出。典型的運送機構包括揀取及放置晶圓搬運器或機器人，其將一晶片從一晶圓載舟上揀取並將該晶圓放在一預定的測試位置上。許多其它的運送機構都符合本發明的原理。

測試頭90為一可拆下來的模組，其在能夠有利地被快速地更換。如果一模組式測試頭需要更換或維修的話，它可被迅速地拆下來。雖然本發明的較佳實施例是操作測試頭，但操作因為重量及尺寸而笨重的其它模組亦是在本發明的廣義範圍內。

測試頭90典型地包含用來在一製程中測試物件的測量設備。該測試頭可包含用來評估在半導體晶圓上，電路板上及類此者上的電子中置的設備。相同地，該測試頭可包括用於一測試物件的表面或結構的光學地診斷的設備。在其它的實施例中，該測試頭可包括用於機械測試的設備，譬如用尖筆來測表面輪廓。因此，該測試頭可以該測試診斷是根據機械的或電子的或磁性的或光學的或其它科學原理而有用許多不同的方式來處理一測試物件。

在一較佳的實施例中，測試頭90為用來測試形成在一半導體晶圓上的電子元件的電子測試器。在被安裝到探測器40的安裝表面46上之後，銷針從該測試頭的一個部分向下延伸。為了要實施一測試，在該探測器內的運送機構將一測試晶圓向上移動朝向該等向下延伸的銷針。因此，在該晶圓上的結構被精準地且和緩地與該測試頭上的銷針機械性地接觸以實施電子測試。例如，參見2004年7月28日提申，名稱為“Apparatus for Planarizing a Probe Card and Method for Using Same”的美國專利申請案第10/902,188號，該申請案的取部內容藉由此參照而被併於本文中。

許多其它的測試頭－測試物件組態都符合本發明的原理。例如，除了上述的“頭在上方”的形態之外，該測試頭可以是一“垂直平面”的形態，在此形態中該運送機構將測試物件移動至該測試頭的一面向側面的垂直部分。其它的實施例讓該測試頭能夠是一“頭在下方”的形態，在此形態中，該運送機構將測試物件朝向該測試頭的上部降低。

相同地，該測試頭可以是一“垂直平面”的形態，在此形態中該運送機構將測試物件移動至該測試頭的一面向側面的垂直部分。

第1圖亦顯示控制系統75(包括一耦接位置與傾斜感測器(參見第2圖)的數位電腦處理器)其控制操作器50及該測試頭90的定位。典型地，該數位電腦處理器是一般桌上型電腦的一部分。第1圖顯示一外部的安裝配置。然而，其它實施例具有“單板”式電腦處理器，其中該單板是被內部地安裝。亦即，在該操作器內。此“單板式”的配置的一項優點為它跟外部地安裝的桌上型電腦比較起來可節省空間，如第1圖所示的。一小型鍵盤或鍵盤及一監視器，譬如一CRT或LCD螢幕，被外部地安裝。

控制系統75較佳地為一數位的，或一類比/數位混合式，控制系統。然而，操作器50的其它實施例具有完全類比的電子機械式控制系統。另外其它的實施例沒有控制系統且是用手操作的。較佳地，雖然不一定是必要的，控制系統亦被建構來控制運送機構(未示出)來將測試物件運送來回於該測試頭及控制該測試頭的測試。

第2圖為第1圖的操作器的內部結構的側視圖其包含一剖面的細節部分。與第1圖所示的圖例相反地，第2圖的圖例省掉了測試頭90，蓋子52，手臂件60，軛形件65，及一部分的機架51，用以顯示出操作器50的內部結構。此實施例，與第1圖相同地，為一教導性的實施例。第2圖所示的圖例亦有許多符合本發明的變化。

依據本發明的一廣義的原理，操作器50包括一多連桿的連桿組100。該連桿組之耦接的連桿藉由在繞著一通過該測試頭的軸轉動該測試頭的同時承載該測試頭的重量來達到節省空間的測試頭運動的效果。與一絞鏈式的操作器的大的擺動弧度比較起來，本發明的較佳實施例讓一測試頭能夠在一約等於該測試頭的陰影的大小之小的足跡面積內“翻滾”。而且，本發明的較佳實施例能夠讓一個結構來實施有兩個自由度的運動，平移及轉動。與每一運動自由度各有分離的硬體的操作器比較起來，本發明具有成本上的優點。

在第2圖中，連桿組100包括第一及第二運桿110及120，它們分別為一長形的導螺桿。第一及第二導螺桿分別具有末端111，其被軸承組件175可轉動地支撐。因此，第一及第二導螺桿具有繞著各自的第一及第二轉動軸191及196的轉動自由度，這些轉動軸對應於通過導螺桿的縱長軸線。又，如下文中所述的，導螺桿的螺紋可承受重量且可驅動一導螺帽(lead nut)來致動其它的元件。

第一及第二連桿110及120較佳地係耦接至底板55，其附裝至該機架51(參見第1圖)。軸承組件175被支撐在凸緣176之間。該等凸緣藉由一軸與軸承組件耦接至樞轉塊182，該軸與軸承組件通過在凸緣及樞轉塊上的孔。因此，該第一及第二導螺桿具有繞著各自的第一及第二樞軸180及185以及相應的樞轉軸181及186轉動的自由度。各導螺桿的樞轉及轉動軸係彼此垂直。

連桿組100更包括第三，或交叉，連桿130。在第2圖的實施例中，導螺帽140分別旋在該第一及第二導螺桿110及120上。導螺帽然後用一般且習慣的方式被可樞轉地附裝到該第三連桿的相反端。因此，該第三，或交叉，連桿130具有沿著該長形的第一及第二連桿的長度運動的自由度。如果該第三連桿的相反端以相同的速度沿著該第一及第二連桿移動的話，則該第三連桿將會平移而不會旋轉。另一方面，如果該第三連桿的相反端以不同的速度沿著該第一及第二連桿移動的話，則該第三連桿將會繞著第三樞軸183轉動。

與第一及第二導螺桿110及120之分別的樞軸180及185相反地，第三樞軸183並沒有相對於底板55或第一及第二連桿被固定，且可與第三連桿一起平移。

許多實施例用其介於導螺帽與導螺桿螺紋之間的一低摩擦配置之滑移的金屬對金屬接觸來取代上述的導螺桿與導螺帽配置，其中在第一及第二連桿110及120上的螺紋與滾動元件，譬如球或圓柱形滾柱，相嚙合。對比地，低摩擦導致一項優點，即致動連桿所需的扭矩較小，因此可得到一較小且較便宜的驅動鏈(drive rain)。在另一方面，相對低摩擦的實施方式，譬如使用滾珠螺桿，在扭矩從該第一及第二連桿上被移走時會發生“回驅(backdrive)”或滑動的情形。因此，在此範圍內的較佳實施例可包括一煞車或其它制動機構，或一種反回驅機構或其它反回驅機構。

在一典型的實施例中，連桿組100被耦接至一致動器。然而，其它實施例可以是手動的。最佳地，該第一及第二連桿被耦接至兩個獨立的致動器，或一單一的致動器其動力可被平分。該連桿組的部同部分的獨立致動有利地改善穩定度控制性。

在第2圖中，致動器為兩個獨立的電動馬達165，其耦接至一鏈條及扣鏈齒輪系。第一及第二導螺桿中的每一者都被附接至各自的連桿扣鏈齒輪173。鏈條172耦接至該連桿扣鏈齒輪用以驅動扣鏈齒輪171其附接至齒輪箱170。該齒輪箱進一步附裝至安裝板166。該電動馬達緊固至該齒輪箱。

在其它實施例中，該致動器可依據機械的或電磁的或其它的原理來操作用以將動力傳輸至該連桿組。電動馬達，及氣動或液壓活塞為致動器的例子。許多變化都是符合本發明的原理。

連桿組100的較佳實施例非必要地包括變硬挺的機構用來在彎曲或扭曲或兩者時改善堅硬度。變硬挺在用於重的測試頭90(參見第1圖)的例子中是有利的。由於測試頭通常重達數千英磅，過度的靜力偏折或動力偏折都將導致連桿組的故障。

在第2圖中，底板55之介於第一及第二樞軸180與185之間的部分分別如一堅硬的、固定不動的連桿般地作用。又，垂直板15包括狹縫125，其為一在該垂直板上之狹長的或大致矩形的孔洞。盒子150位在該狹縫的限制之內並連接至一引導輪及軌道系統(未示出)。該盒子包括第三軸承組件184用以容納該第三連桿相對於該盒子的轉動。又，該盒子與垂直板在用於重的測試頭90的彎折或扭轉上有利地提供堅硬度。

因為連桿組100具有複數根連桿及複數個運動自由度，所以操作器50的較佳實施例非必要地包括一用來控制連桿組的致動的系統。一包括了一電腦處理器的數位控制系統是較佳的，雖然其它實施例包括的是類比控制系統或手控式硬體。

在第2圖中，托架112固持住編碼器113，編碼器對於第一及第二導螺桿110及120繞著各自的轉動軸191及196的轉動是敏感的。較佳地，該等編碼器計算部分周轉(turn)。較不精確的實施例只計算完整的轉動。一非必要的傾角器114被附裝到第三連桿130上，典型地位在靠近第三樞軸183處。如在下文中詳細說明的，此等編碼器及非必要的傾角器讓控制系統75(參見第1圖)能夠決定第三連桿的位置，速度，及角度方位。不包括一傾角器的實施例可根據編碼數值來決定一角度或傾斜度。該等編碼器及傾角器與一電腦處理器相溝通，該電腦處理器亦與馬達165相溝通。藉由來自感測器(譬如編碼器及傾角器)的資料，一電腦能夠執行回饋控制演算法來控制該連桿組的運動。

在操作上，馬達165透過扣鏈齒輪171及173與鏈條172來驅動各自的第一及第二導螺桿110及120。導螺桿可繞著各自的第一及第二轉動軸191及190作順時鐘或逆時鐘的轉動。導螺桿的螺紋支撐第三連桿(及附裝於其上的測試頭90)的重量。為了要將第三連桿垂直地平移，馬達驅動第三連桿的相反端用以以相同的速度沿著導螺桿移動。為了轉動該第三連桿，馬達以不同的速率驅動第三連桿的相反端。該速率可因為沿著各連桿的不同速度或沿著連桿的不同方向而不同。因為以不同速率移動，所以第三連桿的相反端將相對於第三樞軸183轉動同時該第三樞軸保持固定不動或垂直地平移。當第三連桿樞轉時，第一及第二連桿藉由分別在第一及第二樞軸180及185的轉動來適應該改變。

為了要操作一測試頭或其它物件，第三連桿130(參見第2圖)附裝至一轉接器，其接著附裝至該測試頭。較佳的實施例包括一可伸展的轉接器。然而，其它的實施例包括一不可伸展的轉接器。

第3圖為示於第1圖之操作器的手臂件的立體圖。手臂件60包括盒形樑64。盒形樑的側邊59藉由一般且傳統的方式(譬如機械式的緊固件)牢牢地附裝至第三連桿130(參見第2圖)靠近樞軸183處。藉由牢牢第附裝至該第三連桿，該手臂件與第三連桿一起轉動及平移。

手臂件60為一可伸展的轉接器，其包括一對附裝至該盒形樑64的手臂導軌61。軛形件65(其被作成可容納及緊固到測試頭90上的形狀及大小，參見第1圖)以附裝於其上的導輪(未示出)跨騎在導軌上。

手臂件馬達62係位在盒形樑64內。手臂件導螺桿64及一旋在該導螺桿上並耦接至該軛形件60上的導螺帽(未示出)形成一平移機構，用來將該軛形件沿著導軌61移動於相反的第一及第二方向上。較佳的實施例包括進出埠66用以接近該手臂件馬達，手臂件導螺桿及導螺帽。

因為沿著導軌61的水平平移需要相對小的力量，所以手臂件60的一些實施例包括一用於手動平移之簡單的把手。其它一些實施例包括加壓的致動器，譬如氣動的或液壓的致動器，而不是馬達驅動的導螺桿及螺帽的設計。許多其它的可能的實施例亦符合本發明的原理。

現翻到一功能係的實例，第4－9圖顯示第1圖的系統作為一示範性的測試頭安裝操作的進行的側視圖。第4a－9a圖顯示當操作器分別位在第4－9圖所示的位置時該操作器的內部結構的側視圖。第4a－9a圖所示的結構對應於第2圖中所示的結構。

在第4圖中，測試頭從探測器40上被拆下來，在一“維修”的位置。第4a圖顯示連桿組100在該維修位置時的位置。在往前的一連串的運動中，操作器50將該測試頭平移及轉動至在該探測器上的一最終安裝的或“對接的”位置。

在第一控制步驟中，如第5圖及第5a圖所示的，使用者拴牢一開關或其它裝置且控制系統75(參見第1圖)藉由同步地驅動第一及第二導螺桿110及120來開始實施第三連桿130的一垂直的平移。當該第一及第二導螺桿轉動時，第三連桿的相反端會以相同的速率沿著各自的導螺桿移動。因此，第三連桿沒有轉動。手臂件60及測試頭90垂直地平移因為它們都附裝到該第三連桿上。耦接至導螺桿之一般且平常的感測器，譬如編碼器(其計數周轉(turn)或部分周轉)，提供回饋用以根據已知的導螺桿螺紋來決定沿著導螺桿的距離及高度。此運動持續直到第三連桿到達一預定的“轉動高度”為止。

在第6圖及第6a圖所示的第二步驟中，第三連桿130轉動，其接著轉動手臂件60及測試頭90。為了要達成該轉動，控制系統75以不同的速率驅動第三連桿130的相反端。較佳地，當第二導螺桿120持續轉動時，第一導螺桿110停止轉動。或者，第一導螺桿可減慢至一非零的轉動速度，或逆轉其轉動的義意。當第三連桿繞著第三樞軸183轉動時，第一及第二導螺桿分別繞著第一及第二樞軸180及185樞轉。此轉動運動持續直到第三連桿到達一預定的傾斜度為止，例如第6a圖中所示者，其為一45度角的測試頭轉動，如第6圖所示。

在上述的轉動運動期間，一般且平常的感測器，譬如耦接至連桿組100的編碼器113，提供回饋用以決定傾斜度。一非必要的傾角器114(其相較於編碼器是較不精確的)典型地提供一相對於地球的重力之最初的參考傾斜度。一但用該傾角器或其它方式初始化，控制系統75即儲存編碼器的“計數”(轉動總量)。在該編碼器的計數之下，控制系統根據已知的導螺桿螺紋來決定傾斜度。因為編碼器的計數典型地為一周轉的一小部分，所以一預定的傾斜度(相當於一預定的垂直位置)可在極大的精確度及可靠度下被達到。

在如第7圖及7a圖所示之一非必要的第三步驟中，第三連桿130垂直地平移，其接著垂直地平移手臂件60及測試頭90。為了要完成此平移，控制系統75同步地驅動第一及第二導螺桿，就如同上文所述的第一步驟一樣。此運動持續到該第三連桿到達探測器40上方的一預定的位置為止。

在一非必要的第四步驟中，該第三連桿130的傾斜度可藉由如上述的第二步驟般地轉動來加以微調或校正。

在第8圖及第8a圖所示的第五步驟中，第三連桿130保持固定不動且手臂件60伸展用以將測試頭90水平地平移。為了要完成此平移，控制系統75將手臂件馬達62充電用以驅動手臂件導螺桿63，其將軛形件65沿著導軌61(參見第3圖)平移。一般且平常的感測器(譬如耦接至該手臂件導螺桿的編碼器)提供回饋用以決定在該探測器上方之實際位置。此運動持續到該軛形件及該測試頭到達探測器40上方的一預定的位置為止。

在第9圖及第9a圖所示的第六步驟中，第三連桿130向下垂直地平移，其接著將該手臂件60及測試頭90向下垂直平移。為了要完成此平移，控制系統75如上文所述的第一步驟般地同步驅動第一及第二導螺桿，只是轉動的方向是相反的。此轉動持續到該第三連桿到達該探測器40上方一預定的位置為止，測試頭在該預定的位置時是位在相對於該探測器之一安裝的或“對接的”位置。

為了要將測試頭90從該探測器40上拆除或“解除對接”並回到該“維修”位置，使用者拴緊一開關且控制系統75(參見第1圖)開始實施上述步驟的顛倒順序。吾人可省略掉傾斜度校正的第四步驟，即使是該非必要的被包括在該對接程序中亦然。

因此，操作器50在一最小的淨空高度及樓板空間下將測試頭90從一“維修”位置帶至一“對接的”位置，或從一“對接的”位置帶至一“維修”位置。連桿組100(參見第2圖)藉由在繞著該通過該測試頭的軸(這與通過在該測試頭外部的絞接軸是相反的)轉動該測試頭的同時承載該測試頭的重量來完成此具空間效益的測試頭運動。與一絞鏈式的操作器的大的擺動弧度比較起來，本發明的較佳實施例，如第4－9圖所示者，讓一測試頭能夠在一約等於該測試頭的陰影的大小之小的足跡面積內“翻滾”。吾人應可瞭解的是，垂直平移及翻滾運動對於垂直地堆疊的系統而言是特別有利的。

又，操作器50能夠讓一個結構來實施有兩個自由度的運動，平移及轉動。與每一運動自由度各有分離的硬體的操作器比較起來，本發明具有成本上的優點。

再者，藉由控制系統75，使用者可經由觸按一個按鈕來完成上述之複雜的運動。這相較於典型地只有開/關致動器操作之許多習知的操作器而言是有利的。

現關於控制的方法，許多控制演算法或技術都符合本發明的原理。例如，一種用來控制導螺桿110及120(參見第2圖)的技術為輸入一所想要的導螺桿轉數(其與位置有關，因為導螺桿的長度及螺紋數是已知的)並實施一控制循環(control loop)來驅動該等導螺桿直到該所想要的周轉數於一預定的裕度(tolerance)內被達成為止。當所想要的周轉數是在該預定的周轉數內時，導螺桿即停止。

在一示範性的控制循環中，導螺桿之表徵的(nominal)轉動速度被決定為兩個項次的總合。其中一個項次與達到該所想要的周轉數尚需實施的周轉數有關。此項目的最大值是在一驅動程序的一開始時，且隨著尚需實施的周轉數的減少而變小。為了要更快接近該所想要的周轉數，一第二項次與從每一位置往前尚需實施之周轉的位置的總合有關。此第二項次的最小值是在一驅動程序的一開始時，之後開始增加因為它是該驅動程序的總合。在不同的實施例中，這兩個項次可以是線性的或非線性的：許多變化都符合本發明的原理。

為了同步轉動的目的，控制系統75以相同的表徵速度驅動第一及第二導螺桿110及120。為了要達到表徵速度，送至馬達165(參見第2圖)的輸入是藉由將該馬達的輸入以三個項次的總合來表示而在該示範性的控制循環內決定的。一第一項次對應於用於上述的表徵速度之馬達輸入。以一種與用於表徵速度類似的方式來表示之一第二項次係有關於該第一及第二導螺桿的周轉數之間的差異，及一第三項次係有關於第一及第二導螺桿的周轉之間的位置差異的總合。因此，當在第一及第二導螺桿之間有速度差時，相應的第二項次及第三項次會提供朝向相等速度的校正。

為了不同步轉動，控制系統75以不同的速度來驅動該第一及第二導螺桿110及120。當有表徵速度及馬達輸入時，一示範性的控制演算法可包括一關於導螺桿的周轉的循環(loop)，其中馬達輸入是由具有不同走向(trend)的項次的總合決定的。

為了要提供在擁有者的成本上的額外優點，操作器50的一些較佳的實施例包括可在電力中斷時損失周轉數的編碼器。此編碼器比絕對式編碼器便宜，絕對式編碼器即使是在電力中斷時亦會保留住周轉數。在這些實施例中，控制系統75可在具有來自位置感測器的輸入下實施一演算法，用以找出一參考位置，或“家”的位置，該編碼器在該參考位置時可被重設(reset)。

在一示範性的實施例中，控制系統75藉由首先同步地致動導螺桿110及120用以將該測試頭90平移直到一垂直的“家”感測器被觸動為止而來執行一“家”演算法。第二步驟為，該控制系統藉由不同步地致動該等導螺桿來在該垂直的“家”以一預定的傾斜度建該立測試頭的傾斜度，接著的是如上面第一步驟所述的重新調整該垂直位置。第三步驟為，控制系統致動該手臂件馬達62直到軛形件65到達在導軌61上的一移動的極限位置為止，然後將該軛形件沿著導軌帶至該移動的一個“家”的位置。然後，控制系統將耦接至手臂件導螺桿63的編碼器重設。第四步驟為，控制系統致動該手臂件馬達用以將該軛形件移動至該導軌上的一“維修”位置。第五步驟為，該控制系統同步地致動該第一及第二導螺桿來將該測試頭稍微地降低。第六步驟為，該控制系統藉由導螺桿的不同步致動來建立高精準度的測試頭傾斜。最後，該控制系統同步地致動該等導螺桿直到一垂直的“家”感測器被觸動為止。然後，該控制系統將耦接至該第一及第二導螺桿的編碼器重設。

30．．．測試系統

40．．．探測器

45．．．底座

46．．．安裝表面

50．．．操作器

51．．．機架

52．．．蓋子

53．．．輪子

54．．．千斤頂台座

55．．．底板

59．．．側邊

60．．．手臂件

61．．．導軌

62．．．手臂件馬達

64．．．盒形樑

64．．．手臂件導螺桿

65．．．軛形件

66．．．進出埠

75．．．控制系統

90．．．測試頭

100．．．連桿組

105．．．垂直板

110．．．第一連桿(第一導螺桿)

111．．．末端

112．．．扣鏈齒輪

113．．．編碼器

114．．．傾角器

120．．．第二連桿(第二導螺桿)

125．．．狹縫

130．．．第三連桿

140．．．導螺帽

150．．．盒

165．．．電動馬達

166．．．安裝板

170．．．齒輪箱

171．．．扣鏈齒輪

172．．．鏈條

173．．．扣鏈齒輪

175．．．軸承組件

176．．．凸緣

180．．．第一樞軸

181．．．樞轉軸

182．．．樞轉塊

183．．．第三樞軸

184．．．第三軸承組件

185．．．第二樞軸

186．．．樞轉軸

191．．．第一轉動軸

191．．．轉動軸

196．．．第二轉動軸

196．．．轉動軸

第1圖為依據本發明的一實施例之一自動化測試系統的立體圖。

第2圖為第1圖的操作器的內部結構的側視圖其包含一剖面的細節部分。

第3圖為第1圖之操作器的手臂件的立體圖。

第4圖為第1圖的側視圖，其顯示將一測試頭安裝到一探測器上的一連串位置中的一個第一(或維修)位置。

第4a圖為當該操作器位在第4圖所示的位置時，對應於第2圖之該操作器的內部結構的側視圖。

第5圖為第4圖的系統在實施該測試頭的向上的垂直平移之後的側視圖。

第5a圖為當該操作器位在第5圖所示的位置時，對應於第2圖之該操作器的內部結構的側視圖。

第6圖為第5圖的系統在實施該測試頭的轉動之後的側視圖。

第6a圖為當該操作器位在第6圖所示的位置時，對應於第2圖之該操作器的內部結構的側視圖。

第7圖為第6圖的系統在實施該測試頭的一進一步的轉動之後的側視圖。

第7a圖為當該操作器位在第7圖所示的位置時，對應於第2圖之該操作器的內部結構的側視圖。

第8圖為第7圖的系統在實施該測試頭的水平平移之後的側視圖。

第8a圖為當該操作器位在第8圖所示的位置時，對應於第2圖之該操作器的內部結構的側視圖。

第9圖為第8圖的系統在實施該測試頭的向下的垂直平移之後的側視圖。

第9a圖為當該操作器位在第9圖所示的位置時，對應於第2圖之該操作器的內部結構的側視圖。

30．．．測試系統

40．．．探測器

45．．．底座

46．．．安裝表面

50．．．操作器

51．．．機架

52．．．蓋子

53．．．輪子

54．．．千斤頂台座

55．．．底板

60．．．手臂件

61．．．導軌

65．．．軛形件

75．．．控制系統

90．．．測試頭

Claims (18)

1. 一種用來將一測試頭相對於一探測器放置的設備，其包含一機架，一第一及第二長形的導螺桿，每一導螺桿都具有一末端其可樞轉地耦接至該機架，該第一導螺桿可繞著一第一樞轉軸樞轉，及該第二導螺桿可繞著一與該第一樞轉軸平行地延伸的第二樞轉軸樞轉，該第一及第二導螺桿可繞著各自的第一及第二轉動軸轉動，該第一轉動軸延伸垂直於該第一樞轉軸及該第二轉動軸延伸垂直於該第二樞轉軸，一連桿其具有一第一端部其可轉動地耦接至該第一導螺桿及一第二端部其可轉動地耦接至該第二導螺桿，至少一致動器其耦接至該第一及第二導螺桿用以將該第一導螺桿繞著該第一轉動軸轉動於相反的第一及第二方向上及用來將該第二導螺桿繞著該第二轉動軸轉動於相反的第一及第二方向上及一手臂件其耦接至該連桿且被設計來載負該測試頭，藉此該第一及第二導螺桿在該第一方向上的轉動會造成該連桿相對於該第一及第二導螺桿的平移，用以讓該測試頭相對於該機架平移，及該第一導螺桿在第一方向上的轉動與該第二導螺桿在該第二方向上的轉動會造成該連桿相對於該第一及第二導螺桿轉動，用以讓該測試頭相對於該機架樞轉。
2. 如申請專利範圍第1項之將一測試頭相對於一探測器放置的設備，其中該至少一致動器包括一第一致動器 其耦接至該第一導螺桿及一第二致動器其耦接至該第二導螺桿。
3. 如申請專利範圍第1項之將一測試頭相對於一探測器放置的設備，其中該手臂件包括一平移機構用來將該測試頭沿著該手臂件移動於相反的第一及第二方向上。
4. 如申請專利範圍第3項之將一測試頭相對於一探測器放置的設備，其中該平移機構包括一直線的導軌。
5. 如申請專利範圍第1項之將一測試頭相對於一探測器放置的設備，其中該等導螺桿為滾動元件式螺桿。
6. 一種用來將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其包含一機架，一連桿組其耦接至該機架並包括第一及第二連桿其具有繞著各自的樞轉點轉動的自由度及一第三連桿其耦接至該第一及第二連桿使得該第三連桿具有平移及轉動的運動自由度，及一轉接器其耦接至該第三連桿且被建構來附裝至一測試頭。
7. 如申請專利範圍第6項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其中該第一及第二連桿為導螺桿。
8. 如申請專利範圍第6項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其中該第一及第二連桿為滾動元件式導螺桿。
9. 如申請專利範圍第6項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其中該第三連桿被耦接至兩個可獨立地控制的致動器。
10. 如申請專利範圍第9項之將一測試頭相對於一探 測器放置的操作器，其中一個致動器為一包括在由一電動馬達，一液壓式致動器，及一氣動式致動器所組成的致動器組群中的致動器。
11. 如申請專利範圍第9項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其更包含一用於該連桿組之同步的及不同步的致動之控制系統。
12. 如申請專利範圍第11項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其中該控制系統包括一電腦處理器；一位置感測器；及一方位感測器。
13. 如申請專利範圍第6項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其更包含一手臂件其耦接至該第三連桿用以相對於該第三連桿移動該測試頭。
14. 如申請專利範圍第13項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其中該手臂件包括一直線的導軌。
15. 如申請專利範圍第6項之將一測試頭相對於一探測器放置的操作器，其中該機架包括複數個輪子用來相對於一支撐表面移動該機架。
16. 一種自動化測試系統，其包含一底座，一測試頭其安裝到該底座上且被建構來與測試物件相耦合，一輸送器用來輸送測試物件朝向該測試頭及遠離該測試頭，及一如申請專利範圍第1項所述的設備，其包括一連桿組用來平移及轉動該測試頭，用以將該測試頭相對於該底座安裝及拆下，該連桿組具有一活動的樞軸。
17. 如申請專利範圍第16項之自動測試系統，其更 包含一控制系統用來選擇性地相對於該底座平移及轉動該測試頭。
18. 如申請專利範圍第16項之自動測試系統，其中該測試頭及測試物件被建構來機械式的耦合。