TWI503548B - 探針系統 - Google Patents

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TWI503548B
TWI503548B TW100100676A TW100100676A TWI503548B TW I503548 B TWI503548 B TW I503548B TW 100100676 A TW100100676 A TW 100100676A TW 100100676 A TW100100676 A TW 100100676A TW I503548 B TWI503548 B TW I503548B
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David Baldwin
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Steve Aochi
Yan Wang
Atila Ersahin
Hai Tran
Thomas H Bailey
Kiran Jitendra
Alan J Cable
David W Smiley
Thomas E Wishard
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Description

探針系統
本發明概言之係關於大規模電子裝置之電性檢驗領域，具體而言，係關於液晶(Liquid Crystal；LC)顯示器及有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED)顯示器之檢驗、以及在此種檢驗中所用之光學系統及電子系統。
液晶顯示(liquid crystal display；LCD)面板包含液晶，液晶表現出與電場相關之光調變特性。液晶顯示面板最常用於在自傳真機(fax machine)、膝上型電腦螢幕(laptop computer screen)一直到大型螢幕、高清晰度電視機(TV)之各種裝置中顯示影像及其他資訊。主動矩陣(active matrix)式LCD面板係為複雜之多層式結構，其由以下多個功能層組成：一偏光膜(polarizing film)；一TFT玻璃基板，包含薄膜電晶體、儲存電容器(storage capacitor)、畫素電極(pixel electrode)以及互連線路(interconnect wiring)；一彩色濾光片玻璃基板(color filter glass substrate)，包含一黑色矩陣(black matrix)以及一彩色濾光片陣列(color filter array)以及一透明共用電極；一定向膜(orientation film)，由聚醯亞胺(polyimide)製成；以及實際液晶材料，包含複數個塑膠/玻璃間隔件(spacer)，以用於維持恰當之LCD單元厚度。
LCD面板係於一潔淨室(clean room)環境中在受到高度控制之條件下進行製造，以使良率(yield)最大化。然而，許多LCD會因存在製造瑕疵(flaw)而必須被丟棄。
如上所述，為提升諸如LCD面板等複雜電子裝置之生產良率，執行各種檢驗步驟，以辨識在製造製程之各個階段中所可能出現之各種缺陷。上述檢驗步驟可在各製造階段之間執行，或在整個製造製程完成後執行。上述檢驗製程之一實例係為測試LC顯示器或OLED顯示器中所用之TFT陣列是否存在電性缺陷。利用各種檢驗裝置執行上述測試。可用於此種目的之實例性裝置包括可自位於San Jose,California,USA之Orbotech有限公司購得之Array Checker AC5080。另一選擇為，可利用熟習此項技術者所習知並可商購獲得之電子束檢驗系統(electron-beam inspection system)來執行TFT陣列測試。
電性檢驗系統一般需要以有利於達成缺陷偵測之電性訊號或模式(pattern)來驅動受試裝置(device under test；DUT)。該等訊號係藉由一帶有探針插腳(probe pin)之結構而自一模式產生器子系統傳送至受試裝置，該等探針插腳與位於受試裝置之有效區域之周邊處之接觸銲墊進行實體接觸。在對TFT陣列進行電性檢驗之情形中，常常在用於陣列測試之接觸銲墊與面板驅動線之間設置一或多個短接棒(與陣列建置於同一基板上)。此等短接棒連接至一驅動線子集(例如，可於每隔一條閘極線上連接一個短接棒)，藉此減少所需之觸點數目，進而簡化探測總成。
不同之裝置一般將具有不同之測試銲墊佈局。測試銲墊佈局可取決於受試裝置之尺寸、同一基板上所欲測試之相鄰裝置間之距離、受試裝置在基板上之取向以及其他因素。若欲在同一電性檢驗系統上測試不同之裝置，則必須修改探測結構以符合受試裝置之配置。目前，係使用一程序來達成探測結構之此種重新配置，該程序涉及使用大量人力。舉例而言，在利用經人工配置之探測結構之電性檢驗系統中，當欲測試一不同電路佈局時，需要一機器操作員安裝、校準及配置一新探測結構。該過程需要測試機器停機較長之一段時間，導致機器利用率降低。對於需要一製程控制室(process control chamber)之製程，將需要操作員進入該室以執行重新配置，而此會在使製程控制室重新達到製程條件時，進一步造成機器停機時間並可能使操作員暴露於安全危險之中。
倘若欲測試一新面板佈局，則必須開發一客製之探測結構，而此會給客戶造成額外之成本。此外，探測結構在不使用時係儲存於機器之外，此需要額外之地面儲存空間。
本發明係關於能實質上消除與用於達成大規模電子器件之檢驗的習知技術相關之一或多個上述問題及其他問題之方法及系統。
根據本發明之一態樣，提供一種用於檢驗一受試裝置(device under test)之探針系統(probe system)。該探針系統包含：一儲存架(storage rack)；一探針桿式門架總成(probe bar gantry assembly)；一探針總成，用以電性配合該受試裝置；以及一機械手(robot)系統，用以自該儲存架擷取該探針總成以及遞送該探針總成至該探針桿式門架。該機械手系統更用以自該探針桿式門架擷取一探針總成以及遞送該探針總成至該儲存架。
各種實施例包含：該探針總成包含一夾持總成，該夾持總成用以附裝該探針總成至該探針桿式門架或該儲存架。
各種實施例包含：該探針總成包含一接觸插腳陣列，該接觸插腳陣列用以在該探針總成安裝於該探針桿式門架總成上時配合該受試裝置上之導電銲墊。
各種實施例包含：該探針總成包含一觸點總成，該觸點總成包含複數個觸點。該探針桿式門架總成包含一門架結構以及安裝於該門架結構上之一電性匯流排，該電性匯流排包含複數條跡線(trace)，且該觸點總成之該等觸點用以在該探針總成安裝於該探針桿式門架總成上時電性配合該電性匯流排之該等跡線。
各種實施例包含一控制器，該控制器用以偵測該電性匯流排上之一預定探針總成。
各種實施例包含一控制器，該控制器用以驗證該電性匯流排中正確探針總成之存在並辨識任何錯放之探針總成。
各種實施例包含一測試模式產生器(test pattern generator)，用以產生一用於該受試裝置之電性測試模式。前述之該測試模式產生器係電性連接至該探針桿式門架總成之該電性匯流排，以使該電性測試模式透過該電性匯流排之該等跡線而施加至該觸點總成之該等觸點至少其中之一。
各種實施例包含一探針總成，該探針總成用以透過該觸點總成自該電性匯流排接收該測試模式並透過該接觸插腳陣列而施加該電性測試模式至該受試裝置。
各種實施例包含：該電性匯流排之複數跡線沿該探針桿式門架總成之長度排列，以在該探針總成沿該探針桿式門架總成之該長度安裝於任意位置時，使該探針總成之該觸點總成之複數觸點配合該電性匯流排之複數跡線。
各種實施例包含：該探針桿式門架用以提供一自動化運動軸線，以用於定位該探針總成於該受試裝置上之一特定位置。
各種實施例包含一機械手系統，該機械手系統包含一抓持總成，該抓持總成用以抓握該探針總成。
各種實施例包含：該抓持總成包含一可相對於該抓持裝置樞轉運動之抓持臂；以及該機械手系統，包含一致動器(actuator)，以用於致動該抓持總成之該抓持臂。
各種實施例包含：該抓持總成用於在該抓持總成抓握該探針總成時，可操作的使該探針總成之該夾持總成打開及釋放該儲存架或該探針桿式門架總成。
各種實施例包含：該機械手系統包含至少一個感測器，用以辨識及定位各探針總成。
各種實施例包含該感測器，該感測器係為一射頻辨識(radio frequency identification；RFID)讀取器。該探針總成包含一RFID標籤，該RFID標籤用以由該RFID讀取器讀取，且該RFID標籤儲存以下至少其中之一：一唯一探針總成辨識器、一探針類型資訊、以及一校準資訊。
各種實施例包含該感測器，該感測器係為一邊緣偵測感測器，用以偵測該探針總成之一邊緣。
各種實施例包含一控制器，該控制器用以判斷在放置或移除該探針總成期間，為補償該探針桿式門架總成之任何畸變所需之修正量。
各種實施例包含：該探針總成包含一接觸插腳陣列，用以配合該受試裝置上之導電銲墊；一觸點總成，包含複數個觸點；以及一探針總成控制器，用以自該等觸點其中之一或多者投送一或多個訊號至一或多個接觸插腳。
各種實施例包含一探針總成控制器，該探針總成控制器包含一耦合至該觸點總成之串列協定介面(serial protocol interface)，該觸點總成用以電性配合該探針桿式門架總成之一電性匯流排，以利用一串列協定透過該探針桿式門架總成之該電性匯流排而控制該串列協定介面。
各種實施例包含一探針總成控制器伺服器，用以透過該電性匯流排而發送串列協定命令至該探針總成之該串列協定介面。
各種實施例包含複數個測試模式產生器，用以產生用於該受試裝置之複數組電性測試模式訊號。該觸點總成用以電性配合該探針桿式門架總成之一電性匯流排，且該複數組電性測試模式訊號係施加至該電性匯流排。該探針總成控制器用以投送該複數組電性測試模式訊號其中之一至該等接觸插腳。
各種實施例包含：該探針總成控制器用以將來自該受試裝置之一或多個感測訊號自一或多個接觸插腳投送至該觸點總成之該等觸點其中之一或多者。
各種實施例包含：該探針總成之該探針總成控制器具有一記憶體裝置，該記憶體裝置儲存該探針總成之一唯一辨識器，且其中該探針總成之該唯一辨識器用以發送命令至該探針總成控制器。
各種實施例包含：該探針總成控制器用以自該等觸點其中之任一者投送一訊號至該等接觸插腳其中之任一者。
各種實施例包含：該探針總成之該等接觸插腳係根據一預定受試裝置之一配置而被預先定位。
各種實施例包含：該探針總成包含一光學探測裝置、一電性探測裝置、一熱探測裝置以及一對齊探測裝置以下至少其中之一。
各種實施例包含：該探針桿式門架總成用以將該探針總成定位於該受試裝置上之任意位置。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於檢驗一受試裝置之探針系統。該探針系統包含：一儲存架，包含一第一軌道；一探針桿式門架總成，包含一門架結構以及附裝至該門架結構且具有複數條跡線之一電性匯流排，該門架結構包含一第二軌道。該探針系統更包含：一探針總成，包含：複數個插腳，用以電性配合該受試裝置上之接觸銲墊；複數個觸點，用以在該探針總成位於該探針桿式門架總成上時配合該電性匯流排之該等跡線；以及一夾持總成，用以嚙合該等第一軌道以及該等第二軌道。該探針系統更包含：一機械手系統，用以自該儲存架擷取該探針總成並遞送該探針總成至該探針桿式門架，以及用以自該探針桿式門架擷取該探針總成以及遞送該探針總成至該儲存架。
根據本發明之又一態樣，提供一種系統，該系統包含：一儲存架；一第一門架總成；一第二門架總成；一入口區域，用以供進入該第一門架總成；一第一機械手系統；以及一第二機械手系統。該第二機械手系統用以在該儲存架、該第一門架總成及該第二門架總成其中之任一者之中重新配置酬載(payload)。該第二機械手系統包含至少一個邊緣偵測感測器，用以藉由偵測該酬載之至少一個邊緣而辨識及定位該酬載。
與本發明相關之其他態樣，部分地將在下文中予以說明且部分地將從本說明中顯而易見，或者可藉由實踐本發明而習得。藉由下文實施方式以及隨附申請專利範圍中所特別指出之元件以及各種元件與態樣之組合，可實現並獲得本發明之態樣。
應理解，上文及下文之說明僅為實例性及例示性說明，而非旨在以任何方式限制所要求保護之發明或其應用。
於下文說明中，將參照附圖，其中相同之功能元件帶有相同之編號。所述附圖係以舉例說明方式而非限定方式顯示根據本發明原理之具體實施例及實施方案。該等實施方案係被足夠詳細地加以描述，以使熟習此項技藝者能夠實踐本發明，並且應理解，亦可利用其它實施方案並且可對各種元件作出結構上之改變及/或替代，此並不背離本發明之範圍及精神。因此，下文詳細說明不應被視為具有限定意義。
根據本發明概念之一或多個實施例，當欲電性測試一不同裝置(具體而言為一TFT陣列)時所需之現有人工探測結構更換程序以及相關之多種探測結構被代之以一種新穎之程序及相關機構，該新穎程序及相關機構可用於遠端地(及自動地)根據受試裝置之佈局而重新配置探測結構。
第1圖說明本發明一或多個實施例之發明性探針配置站之一實例性機械設備100。如第1圖所示，該PCS之一部分包含一取放機械手系統(PCS機械手)101、一或多個探針總成102、一探針總成儲存架103以及一探針桿式門架(probe bar gantry)104，如第1圖所示。PCS機械手101用於在探針桿式門架104與探針總成儲存架103之間移動探針總成102。在一或多個實施例中，探針總成儲存架103包含至少一個儲存架軌道。
在本發明之一或多個實施例中，探針總成儲存架103係相對於探針桿式門架104以一固定方式安裝於一支撐框架總成105上，而PCS機械手101則可藉由一電腦控制之致動器(actuator)(第1圖中未示出)在其軌道總成106上移動。
探針總成102係為可客製之模組，其提供一完整之接觸插腳陣列，該接觸插腳陣列用於在電性測試操作期間嚙合受試裝置上之訊號接收導電銲墊，以驅動受試裝置。在許多情形中，上述導電銲墊位於受試裝置之周邊上。在受試裝置係為一TFT面板之情形中，探針總成102可遞送驅動訊號及/或資料訊號至受試裝置，以便達成電性測試操作。
除上述接觸插腳外，探針總成亦可包含一夾持機構(clamping mechanism)，該夾持機構被設計用於將探針總成定位於並可靠地固定於探針桿式門架104及探針總成儲存架103上。在一或多個實施例中，上述夾持機構用以嚙合探針桿式門架104與探針總成 儲存架103中之軌道或槽。
探針總成102亦可包含支援電子器件(support electronics)，該等支援電子器件用以發送及自上述接觸插腳接收電訊號。探針總成102之此種支援電子器件係電性連接至一組電性觸點，該組電性觸點被設計用於電性地配合一探針配置站(Probe Configuration Station)匯流排，該探針配置站匯流排係附裝至探針桿式門架104。第2圖說明探針總成102，其中觸點201配合PCS匯流排203之跡線202。當放置探針總成102於探針桿式門架104上時，便會出現上述配合。
在本發明之一或多個實施例中，PCS匯流排203附裝至探針桿式門架104之底側，其附裝方式使得當將探針總成102沿探針桿式門架104之長度放置於任意位置時，皆會在PCS匯流排203與探針總成102之電性觸點201之間形成電性連接。為達此目的，沿探針桿式門架104之長度設置PCS匯流排203之電性跡線202。在本發明之另一實施例中，PCS匯流排203可附裝至探針桿式門架104之頂側。在本發明PCS之一或多個實施例中，PCS匯流排203用以透過探針總成102供應電力至受試裝置。
根據本發明概念之一或多個實施例，探針桿式門架104提供一自動化運動軸線，用以根據受試裝置之配置而將探針總成102沿LCD玻璃之長度定位於特定位置。最後，探針總成儲存架103用以儲存備用探針總成102或儲存用於其他受試裝置佈局之總成。
根據本發明概念之一或多個實施例，PCS機械手101使用一高度積體化之機構，即PCS夾具總成300，PCS夾具總成300之一 實例性實施例顯示於第3A圖及第3B圖中。PCS夾具總成300用以放置探針總成102至探針總成儲存架103及探針桿式門架104以及自探針總成儲存架103及探針桿式門架104擷取探針總成102。PCS夾具總成300包含抓持臂301，抓持臂301係可相對於PCS夾具總成300之其餘部分進行樞轉運動並由例如一氣壓缸(pneumatic cylinder)(圖未示出)致動。當抓持臂301被使用時，其被設計成打開探針總成夾持機構並抓握探針總成102之本體。夾具手指302及303被設計成有利於在重新定位操作中固定探針總成102於PCS夾具總成300中。當抓持臂301鬆開時，探針總成102夾持機構自動閉合且探針總成102自PCS夾具總成300釋放。
根據本發明概念之一或多個實施例，PCS夾具總成300包含一整合式機械連桿(linkage)，該整合式機械連桿藉由致動夾具氣壓缸而有利於打開及合攏夾具手指302及303。此使夾具手指302能夠牢固地抓持於探針總成102上。在相同實施例或其他實施例中，上述整合式機械連桿亦能達成一用於打開/合攏探針總成102夾持機構之桿之升降。
根據本發明概念之一或多個實施例，PCS夾具總成300包含一堆置缸體(banking cylinder)306，堆置缸體306用於將所抓持之探針總成102堆置至探針桿式門架104或探針總成儲存架103上或自探針桿式門架104及探針總成儲存架103收回。
根據本發明概念之一或多個實施例，在上述取放操作中，PCS夾具總成300在上述氣壓缸致動抓持臂301的一單一衝程(stroke) 中依序執行以下操作：抓握探針總成102，打開及合攏探針總成夾持機構，以及縮回及伸出整個陣列接觸器(contactor)。探針總成之夾持機構有利於附裝探針總成至探針總成儲存架103及/或探針桿式門架104。在本發明之一或多個實施例中，探針總成被PCS夾具總成300之堆置缸體306堆置於探針桿式門架104或探針總成儲存架103上，以達成探針總成102之觸點與PCS匯流排203之跡線之一致對準。在一或多個實施例中，探針桿式門架104與探針總成儲存架103二者皆具有受到嚴格控制之堆置及夾持表面。
在一或多個實施例中，探針總成102包含一整合式機械連桿，該整合式機械連桿有利於打開及合攏夾具，以夾持及鬆開至探針桿式門架104或探針總成儲存架103上以及升高或降低探針總成102之觸點以電性接觸PCS匯流排203之跡線。
根據本發明概念之一或多個實施例，探針桿式門架104至少部分地包含一其中放置有探針總成102之剛性門架結構107以及一具有一縱向導電跡線陣列之PCS匯流排203(第2圖)，俾使電訊號可被饋送至探針總成102而無論其沿探針桿式門架104之位置如何，如第4圖所示。
根據本發明概念之一或多個實施例，為激勵LCD玻璃上或供用於電性檢驗之其他受試裝置上之驅動電路，於本發明電性測試系統之模式產生器401-404其中之一或多者中產生一或多個電性測試訊號，參見第4圖。如第4圖所示，上述一或多個電性測試訊號被投送至探針桿式門架104上之PCS匯流排203。探針總成經由探針總成102之整個陣列接觸器204之觸點201而自PCS匯流 排203接收電訊號。當電訊號經由適宜地定位於探針桿式門架104上之探針總成102之探測插腳而傳遞至LCD玻璃或其他受試裝置時，電路得以接通。
根據本發明概念之一或多個實施例，為隨時得知與探針總成102相關聯之位置、配置及/或其他資訊以及為定位探針總成於架103或探針桿式門架104上，PCS機械手101配備有一射頻辨識(radio frequency identification；RFID)讀取/寫入系統501以及一邊緣偵測感測器502，如第5圖所示。每一探針總成102皆具有一RFID標籤503，RFID標籤503可由機械手之RFID讀取/寫入系統501讀取或寫入。RFID標籤503儲存一唯一探針總成辨識器、一探針類型資訊、一XY偏置校準資訊、以及其他相關參數。任何其他用於對基板進行對準、計量、能量傳遞、熱傳遞等之裝置，例如照相機、照明燈、雷射、其他感測器(有線/無線)，皆可在運行時添加至本發明系統之實施例。在本發明之一或多個實施例中，本發明系統亦包含一探針總成102存在感測器(第5圖未示出)，該探針總成102存在感測器用以偵測PCS夾具總成300上是否存在一探針總成102，以達成無故障之重新配置。
在本發明之一或多個實施例中，PCS機械手101之邊緣偵測感測器502可用於垂直方向上之軟體補償，以用於補償探針桿式門架104之表面之任何平坦度(flatness)或畸變，進而有利於探針總成之無故障更換。在一或多個實施例中，一新穎之軟體演算法藉由驅動往來於探針總成控制器(PAC)之訊號以尋找PCS匯流排203上之每一探針總成內之PAC辨識器，來偵測探針桿式門架 104上之各唯一探針總成。該演算法偵測PCS匯流排203上之短路(若存在)，並定位被錯放之探針總成。
在本發明之一或多個實施例中，使用安裝於平鋪式夾盤(tiled chuck)後面之一探針插腳測試器模組來偵測探針總成之鼻部上任何缺失或損壞之插腳，藉此節省受試裝置之探測所需之時間。安裝於探針桿式門架104上之一探針總成被驅動於探針插腳測試器模組之頂上且探針插腳下落於插腳測試器板上，之後，一軟體演算法接通跨過每一插腳之電路以偵測任何缺失或損壞之插腳。
根據本發明概念之一或多個實施例，用於電性陣列檢驗之電性激勵訊號係由複數個具有感測能力之獨立驅動通道提供。該等訊號係由探針總成控制器(PAC)601配置並施加至面板，PAC 601可設置於探針總成102上，如第6圖之示意圖所示。根據本發明概念之一或多個實施例，可由一主機406透過PAC伺服器405而控制複數個上述探針總成控制器601。PAC伺服器405將來自該主機之高階指令(high level instruction)轉換為用於探針總成控制器601之訊號。探針總成控制器601係由PAC伺服器405使用例如儲存於探針總成控制器601之一非揮發性記憶體中之唯一辨識器來定址。
根據本發明概念之一或多個實施例，上述探針總成控制器601之主要功能係在多組驅動通道之間達成可配置之插腳分配，俾使電性激勵可施加至任何LCD或其他受試裝置銲墊佈局。在本發明之各種實施例中，主機406至PAC 601之通訊係以例如RS485訊號作為實體層(單一主裝置，複數個從屬裝置)透過串列協定介面(serial protocol interface；SPI)而達成。然而，熟習此項技藝者應理解，本發明並不僅限於任何特定之通訊協定，而是亦可使用其他適宜之協定。在一或多個實施例中，該通訊可藉由PAC伺服器405執行，如第4圖所示。
根據本發明概念之一或多個實施例，LCD面板或其他受試裝置驅動模式係自一或多個遠端模式產生器401-404產生。在各種實施例中，一單一模式通道被定義為一序列電脈衝，其振幅(amplitude)介於預定值(例如±50伏特)之間。
根據本發明概念之一或多個實施例，提供一或多組驅動通道602，該一或多組驅動通道602可被輸入至一單一PAC 601中。然後，PAC 601藉由一中繼切換矩陣而將每一驅動通道PG1.1-PG3.24多工至探針總成102之探針鼻部處之任一單獨驅動插腳701，如第7圖所示，其中該中繼切換矩陣係例如由複數個3：1多工器702構成。PAC 601使用一串列協定介面自PAC伺服器405獲取命令，例如切換、辨識器程式化(ID programming)等。在各種實施例中，每一PAC皆具有一儲存於例如一非揮發性記憶體裝置中之唯一辨識器，俾使PAC可被分別定址。上述辨識器可透過同一串列協定介面而得以重新程式化。
在本發明概念之一或多個實施例中，本發明之PAC系統設置有一現場可程式化閘陣列(field-programmable gate array；FPGA)，該FPGA用以提供串列協定介面，該串列協定介面可用於剖析該等命令並控制一複雜多工器矩陣以投送測試電訊號。在一個實例性實施方案中，可使用例如固態繼電器(solid state relay)來實作上述系統。
除上述驅動通道外，本發明之系統另外包含複數個電訊號感測通道，用以在面板或其他受試裝置之檢驗期間達成電性量測。在一或多個實施例中，為感測通道提供類似於上述用於驅動通道之切換矩陣之一切換矩陣，以便能夠感測插腳切換。此種切換矩陣800之一實例性實施例顯示於第8圖中。在所示之實施方案中，一種彈性之插腳分配控制方案使用3：1多工器802以及24：1多工器801，以達成通道分配之實質彈性(flexibility)，藉此使任一通道PG1.SENSE-PG3.SENSE能夠投送至任一插腳SENSE_PIN1-SENSE_PIN24。
第9圖例示上述彈性插腳分配控制機制之一實例性實施方案。該插腳控制係使用熟習此項技藝者所習知之2：2及3：3多工器之四個層901、902、903及904而達成。熟習此項技藝者應理解，本發明概念並不僅限於第9圖所示切換矩陣之實施方案，其他適宜之實施方案亦可用於達成相同之彈性力或感測插腳分配目的。
根據本發明概念之一或多個實施例，該系統亦可包含(除上述位於該系統正面之機械手及(第一)門架之外)一位於該系統背面之第二機械手。在該系統背面亦設有一入口區域(例如一窗口或另一開口)以及一第二可移動門架，該第二可移動門架可由該系統之操作員或任何自動裝置經由該入口區域接近。該第二可移動門架亦可(藉由越過(第一)門架)被重新定位成使其可供(第一，正面)機械手系統接近。該正面機械手系統用以在儲存架、第一門架總成及第二門架總成其中之任一者之中重新定位酬載(payload)。可提供一或多個邊緣偵測感測器，用以藉由偵測酬載之邊緣而辨識及定位該酬載。
加載一探針總成於儲存架或(第一)門架上可包含以下步驟：第二機械手(背面)靜止於一預設位置(default location)；操作員經由入口區域手動加載該探針總成於第二門架(背面)上；第二門架(背面)於(第一)機械手(正面)之頂上移動，該(第一)機械手(正面)接著擷取該探針總成；以及該(第一)機械手(正面)儲存該探針總成於儲存架(正面)或該(第一)門架(正面)上。
卸載過程可按相反之順序完成。
熟習此項技藝者應理解，本文所述之本發明PCS系統之優點包括縮短產品更換之停機時間、降低採用電性檢驗系統測試新產品之成本、以及減少操作員暴露於安全危險中之機會。
應注意，用於遠端地(及/或自動地)將探測結構重新配置成符合受試裝置之配置的本發明過程及相關聯機構並不僅限於任何特定之測試裝置或任何特定之測試系統或方法。上述概念可用於測試LCD或OLED面板以及使用任何已知測試技術(包括電子束、電壓成像或任何其他已知或以後將開發之測試技術)之任何其他電子裝置。此外，本發明系統並不限於僅處理探針總成或特定測試設備，而是可用於處理任何酬載，包括但不限於照相機、感測器或任何其他設備，無論是出於測試還是其他目的。
最後，應理解，本文所述方法及技術並非固有地與任何特定裝置相關，並且可由任何適宜之元件組合實施。此外，根據本文所述之教示內容，可使用各種類型之通用裝置。構造一專用裝置以執行本文所述方法步驟亦可證明較佳。上文係參照特定實例描述本發明，該等實例於每一方面皆旨在作為例示性而非限制性實例。
此外，在閱讀本說明書及實踐本發明之後，本發明之其他實施方案對於熟習此項技藝者將顯而易見。所述實施例之各種態樣及/或組件在本發明之電子裝置測試系統中可單獨使用或以任何組合形式使用。旨在僅將本說明書及該等實例視為實例性說明，本發明之真正範圍及精神係由下文申請專利範圍加以表示。
100．．．機械設備
101．．．PCS機械手
102．．．探針總成
103．．．探針總成儲存架
104．．．探針桿式門架
105．．．支撐框架總成
106．．．軌道總成
107．．．剛性門架結構
201．．．觸點
202．．．跡線
203．．．PCS匯流排
204．．．陣列接觸器
300．．．PCS夾具總成
301．．．抓持臂
302．．．抓持手指
303．．．抓持手指
306．．．堆置缸體
401、402、403、404．．．模式產生器
405．．．PAC伺服器
406．．．主機
501．．．RFID讀取/寫入系統
502．．．邊緣偵測感測器
503．．．RFID標籤
601．．．探針總成控制器
602．．．驅動通道
701．．．驅動插腳
702．．．3：1多工器
800．．．切換矩陣
801．．．24：1多工器
802．．．3：1多工器
901、902、903、904．．．層
PG1.1-PG3.24．．．驅動通道
PG1.SENSE-PG3.SENSE．．．通道
SENSE_PIN1-SENSE_PIN24．．．插腳
包含於本說明書中並構成本說明書之一部分的附圖顯示本發明之實施例之實例，並與本說明一起用於解釋及例示本發明技術之原理。具體而言：
第1圖提供本發明探針配置站(probe configuration station；PCS)及其主要組件之一實例性實施例之一部分之立體圖；
第2圖繪示探針總成之一實例性實施例，其中探針總成之觸點與一PCS匯流排之跡線相配合；
第3A圖及第3B圖繪示一PCS夾具總成之一實例性實施例之二不同視圖；
第4圖繪示一具有多個模式產生器之實例性配置，該等模式產生器經由一PCS匯流排遞送多組驅動模式訊號；
第5圖繪示在本發明PCS之一實施例中所用之一RFID讀取/寫入系統以及一邊緣偵測感測器；
第6圖繪示PCS匯流排板、探針總成控制器(PAC)及探針鼻部之間之互連電路原理圖之一實例性實施例；
第7圖繪示一驅動通道切換組之一實例性實施例；
第8圖繪示一感測插腳及感測通道切換架構之一實例性實施例；以及
第9圖繪示一可達成彈性插腳分配之24×24切換架構之一實例性實施例。
100．．．機械設備
101．．．PCS機械手
102．．．探針總成
103．．．探針總成儲存架
104．．．探針桿式門架
105．．．支撐框架總成
106．．．軌道總成
107．．．剛性門架結構

Claims (29)

  1. 一種用於檢驗一受試裝置(device under test)之探針系統(probe system)，該探針系統包含：a. 一儲存架(storage rack)；b. 一探針桿式門架總成(probe bar gantry assembly)；c. 一探針總成，用以電性配合該受試裝置；以及d. 一機械手(robot)系統，用以自該儲存架擷取該探針總成以及遞送該探針總成至該探針桿式門架，該機械手系統更用以自該探針桿式門架擷取一探針總成以及遞送該探針總成至該儲存架。
  2. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針總成包含一夾持總成，該夾持總成用以附裝該探針總成至該探針桿式門架或該儲存架。
  3. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針總成包含一接觸插腳陣列，該接觸插腳陣列用以在該探針總成安裝於該探針桿式門架總成上時配合該受試裝置上之導電銲墊。
  4. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針總成包含一觸點總成，該觸點總成包含複數個觸點，其中該探針桿式門架總成包含一門架結構以及安裝於該門架結構上之一電性匯流排，該電性匯流排包含複數條跡線(trace)，且其中該觸點總成之該等觸點用以在該探針總成安裝於該探針桿式門架總成上時電性配合該電性匯流排之該等跡線。
  5. 如請求項4所述之探針系統，更包含一控制器，該控制器用以偵測該電性匯流排上之一預定探針總成。
  6. 如請求項5所述之探針系統，其中該控制器更用以驗證該電性匯流排中正確探針總成之存在並辨識任何錯放之探針總成。
  7. 如請求項4所述之探針系統，更包含一測試模式產生器(test pattern generator)，該測試模式產生器用以產生一用於該受試裝置之電性測試模式，其中該測試模式產生器係電性連接至該探針桿式門架總成之該電性匯流排，以使該電性測試模式透過該電性匯流排之該等跡線而施加至該觸點總成之該等觸點至少其中之一。
  8. 如請求項7所述之探針系統，其中該探針總成用以透過該觸點總成自該電性匯流排接收該測試模式並透過該接觸插腳陣列而施加該電性測試模式至該受試裝置。
  9. 如請求項4所述之探針系統，其中該電性匯流排之該等跡線沿該探針桿式門架總成之長度排列，以於該探針總成沿該探針桿式門架總成之該長度安裝於任意位置時，使該探針總成之該觸點總成之該等觸點配合該電性匯流排之該等跡線。
  10. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針桿式門架用以提供一自動化運動軸線，以用於定位該探針總成於該受試裝置上之一特定位置。
  11. 如請求項1所述之探針系統，其中該機械手系統包含一抓持總成，該抓持總成用以抓握該探針總成。
  12. 如請求項11所述之探針系統，其中該抓持總成包含一可相對於該抓持裝置樞轉運動之抓持臂，且其中該機械手系統包含一致動器(actuator)，以用於致動該抓持總成之該抓持臂。
  13. 如請求項11所述之探針系統，其中該抓持總成用於在該抓持總成抓握該探針總成時使該探針總成之該夾持總成打開及釋放該儲存架或該探針桿式門架總成。
  14. 如請求項1所述之探針系統，其中該機械手系統包含至少一個感測器，用以辨識及定位各探針總成。
  15. 如請求項14所述之探針系統，其中該感測器係為一射頻辨識(radio frequency identification；RFID)讀取器，且其中該探針總成包含一RFID標籤，該RFID標籤用以由該RFID讀取器讀取，且其中該RFID標籤儲存以下至少其中之一：一唯一探針總成辨識器、一探針類型資訊、以及一校準資訊。
  16. 如請求項14所述之探針系統，其中該感測器係為一邊緣偵測感測器，用以偵測該探針總成之一邊緣。
  17. 如請求項16所述之探針系統，更包含一控制器，該控制器用以判斷在放置或移除該探針總成期間為補償該探針桿式門架總成之任何畸變所需之修正量。
  18. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針總成包含：一接觸插腳陣列，用以配合該受試裝置上之導電銲墊；一觸點總成，包含複數個觸點；以及一探針總成控制器，用以自該等觸點其中之一或多者投送一或多個訊號至一或多個接觸插腳。
  19. 如請求項18所述之探針系統，其中該探針總成控制器包含一耦合至該觸點總成之串列協定介面(serial protocol interface)，該觸點總成用以電性配合該探針桿式門架總成之一電性匯流排，以利用一串列協定透過該探針桿式門架總成之該電性匯流排而控制該串列協定介面。
  20. 如請求項19所述之探針系統，更包含一探針總成控制器伺服器，用以透過該電性匯流排而發送串列協定命令至該探針總成之該串列協定介面。
  21. 如請求項18所述之探針系統，更包含複數個測試模式產生器，用以產生用於該受試裝置之複數組電性測試模式訊號，其中該觸點總成用以電性配合該探針桿式門架總成之一電性匯流排，其中該複數組電性測試模式訊號係施加至該電性匯流排且其中該探針總成控制器用以投送該複數組電性測試模式訊號其中之一至該等接觸插腳。
  22. 如請求項18所述之探針系統，其中該探針總成控制器用以將來自該受試裝置之一或多個感測訊號自一或多個接觸插腳投送至該觸點總成之該等觸點其中之一或多者。
  23. 如請求項18所述之探針系統，其中該探針總成之該探針總成控制器包含一記憶體裝置，該記憶體裝置儲存該探針總成之一唯一辨識器，且其中該探針總成之該唯一辨識器用以發送命令至該探針總成控制器。
  24. 如請求項18所述之探針系統，其中該探針總成控制器用以自該等觸點其中之任一者投送一訊號至該等接觸插腳其中之任一者。
  25. 如請求項18所述之探針系統，其中該探針總成之該等接觸插腳係根據一預定受試裝置之一配置而被預先定位。
  26. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針總成包含以下至少其中之一：一光學探測裝置、一電性探測裝置、一熱探測裝置以及一對齊探測裝置。
  27. 如請求項1所述之探針系統，其中該探針桿式門架總成用以將該探針總成定位於該受試裝置上之任意位置。
  28. 一種用於檢驗一受試裝置之探針系統，該探針系統包含：a. 一儲存架，包含一第一軌道；b. 一探針桿式門架總成，包含一門架結構以及附裝至該門架結構且具有複數條跡線之一電性匯流排，該門架結構包含一第二軌道；c. 一探針總成，包含：複數個插腳，用以電性配合該受試裝置上之接觸銲墊；複數個觸點，用以在該探針總成位於該探針桿式門架總成上時配合該電性匯流排之該等跡線；以及一夾持總成，用以嚙合該等第一軌道以及該等第二軌道；以及d. 一機械手系統，用以自該儲存架擷取該探針總成並遞送該探針總成至該探針桿式門架，該機械手更用以自該探針桿式門架擷取該探針總成以及遞送該探針總成至該儲存架。
  29. 一種酬載辨識及定位系統，包含：a. 一儲存架；b. 一第一門架總成；c. 一第二門架總成；d. 一入口區域，用以供進入該第一門架總成；e. 一第一機械手系統；以及f. 一第二機械手系統，用以在該儲存架、該第一門架總成及該第二門架總成其中之任一者之中重新配置酬載 (payload)，其中該第二機械手系統包含至少一個邊緣偵測感測器，用以藉由偵測該酬載之至少一個邊緣而辨識及定位該酬載。
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