WO2003005045A1 - Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum positionieren eines testkopfs an einer prüfeinrichtung - Google Patents

Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum positionieren eines testkopfs an einer prüfeinrichtung Download PDF

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WO2003005045A1
WO2003005045A1 PCT/EP2002/007444 EP0207444W WO03005045A1 WO 2003005045 A1 WO2003005045 A1 WO 2003005045A1 EP 0207444 W EP0207444 W EP 0207444W WO 03005045 A1 WO03005045 A1 WO 03005045A1
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handling device
test head
holder
column
articulated
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PCT/EP2002/007444
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Helmuth Heigl
Hubertus Heigl
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Heigl, Cornelia
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    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2887—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks involving moving the probe head or the IC under test; docking stations
    • G—PHYSICS
    • G12—INSTRUMENT DETAILS
    • G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B5/00—Adjusting position or attitude, e.g. level, of instruments or other apparatus, or of parts thereof; Compensating for the effects of tilting or acceleration, e.g. for optical apparatus

Definitions

  • Handling device in particular for positioning a test head on a test device
  • the invention relates to a handling device, in particular for positioning a test head on a test device, with a holder for a test head and with a column on which positioning means connected to the holder are arranged so as to be adjustable in the vertical direction.
  • Such a handling device or manipulator is used to precisely position a test head with respect to a test device.
  • the test device usually also referred to as a device handler, is, for example, a device by means of which electronic components, such as integrated circuits (IC) or wafers, are provided so that the test head can determine the functionality of the components.
  • IC integrated circuits
  • a precise and smooth adjustment of the handling device positioning the test head in all spatial directions is desirable.
  • a compact design of the handling device is required, since test devices for ICs or wafers are generally used in clean or clean rooms for which a small space requirement is desirable.
  • a handling device of the type mentioned is described in DE 40 07 01 1 A1.
  • the known handling device has a vertical guide column, on which an adjusting device is arranged so as to be vertically displaceable.
  • the adjusting device has a boom which can be pivoted in the horizontal plane and on which a pair of double articulated arms is arranged.
  • the double articulated arms are connected at their end facing away from the cantilever with a holder which is used to fasten a test head.
  • a generic handling device also discloses DE 35 24 348 A1.
  • a pair of double articulated arms is connected at one end to a holder for a test head and at the other end to a height-adjustable threaded spindle.
  • the double articulated arms can be locked in their respective positions by means of clamping screws.
  • the known handling devices allow both moving and pivoting of the test head in the horizontal plane.
  • the invention has for its object to develop a handling device of the type mentioned in such a way that with a simple and compact design, an exactly repeatable and also smooth movement of the test head can be achieved in the horizontal plane.
  • the positioning means have at least one pair of spaced-apart articulated arms, each at one end on the holder and at the other end on a horizontal one Slides are articulated in the direction of movement, the articulated arms being pivotable about a vertical axis and the slides being arranged on the column so as to be movable independently of one another.
  • a handling device designed in this way adopts the knowledge that an exactly repeatable movement of the test head is achieved when a pair of articulated arms which can be pivoted in the horizontal plane are coupled with slides which can be moved in the horizontal direction. In this way, any movement of the test head is divided into a translational movement of the slide and a rotational movement of the articulated arms. By assigning the individual types of movement to different adjusting elements, namely the articulated arms on the one hand and the slide on the other hand, a reproducible movement of the test head is ensured. In contrast to the prior art, it is thus possible to dock the
  • test head Arrange the test head on a test device locking device on the holder for the test head. Because an adjustment of the test head with respect to the holder, as required in the known handling devices, is not necessary due to the exactly reproducible adjustment movement of the test head.
  • the slides which can be moved in the horizontal direction, also enable easy adjustment of the test head.
  • the translational movement of the slides and the pivoting movement of the articulated arms can be rotated to a tion movement of the holder and thus the test head in a horizontal plane. This ensures a space-saving rotation of the test head.
  • the column has straight guides that extend in the vertical direction and through which a driver can be moved linearly, the driver being provided with guides for the slides.
  • the straight guides which are designed in a manner known per se as a flat or dovetail guide, permit precise adjustment of the driver and thus the holder for the test head in the vertical direction.
  • a synchronous adjustment of the slides in the vertical direction is ensured by the driver carrying the slides for the slides, which are also designed as flat or dovetail guides, for example.
  • the driver and / or the slides and / or the articulated arms can be locked in their respective positions in order, for example, to be able to position the holder and thus the test head in succession in different spatial directions.
  • the locking depends on the type of actuation of the individual actuators, for example electrically or manually. It is particularly expedient for manual actuation to provide locking levers by means of which the driver, the slide and / or the articulated arms can be non-positively fixed in their respective positions.
  • the holder has a support part on which the articulated arms are articulated.
  • Such an embodiment is associated with the advantage that the holder can be easily replaced.
  • Differently designed test heads can thus be attached to the handling device according to the invention without major conversion work.
  • the holder is preferably arranged on the support part so as to be pivotable about a horizontal transverse axis, so that there is an additional degree of freedom for the movement of the test head. This is particularly important for a test head that has a comparatively large weight. In this case, a bending of the articulated arms caused by the high weight load can be compensated for by a corresponding inclination of the holder with respect to the supporting part. A precise adjustment of the inclination between the holder and the supporting part is ensured if, in a further development of the present invention, the holder is attached to the by an adjustable spacer
  • Supporting part is supported.
  • the number of possibilities for moving the test head freely in space is increased if the holder is advantageously arranged on the support part so as to be rotatable about its longitudinal axis. In terms of design, this can be achieved particularly easily by means of a rotary bearing which is arranged between the holder and the supporting part.
  • a rotary bearing which is arranged between the holder and the supporting part.
  • the through opening for example, receiving the cable harness in the center of the holder, also contributes to a compact design.
  • the column has two vertical supports spaced from one another, on each of which at least one straight guide is arranged, the driver engaging around two opposite outer surfaces of the vertical supports.
  • This two-part design of the column enables the cable harness of the test head to be passed between the two vertical supports without kinking.
  • a comparative realize as small distance between the holder and column, which leads to a compact as well as in terms of the usually relatively large weight of a test head designed to meet the demands. Since each of the two vertical supports is provided with straight guides for the driver, the force flow in the column is divided equally between the two vertical supports. The engagement of two opposing outer surfaces of the vertical supports by the driver also ensures that the driver moves up and down synchronously along the two vertical supports.
  • the column is preferably attached to a turntable in order to achieve an additional vertical rotary movement.
  • a rotary movement is used above all when the test head is to be moved between several test devices or to a service position.
  • the column can also be guided on rails in an advantageous manner in order to
  • Handling device to move as quickly as possible between two positions.
  • a weight compensation arrangement which has a counterweight which is connected to the driver by means of a traction means guided over a deflection roller, preferably a wire rope, a belt or a chain.
  • a weight compensation arrangement relieves the articulated arms and slide loaded with the weight of the test head and thus contributes to a smooth and precise adjustability of the test head in all spatial directions.
  • Figure 1 is a side view of a handling device with a test head.
  • FIG. 2a shows a front view of the handling device according to FIG. 1;
  • FIG. 2b shows a front view according to FIG. 2a with the test head removed
  • Fig. 3 is a split rear view of the handling device according to
  • FIG. 1; F Fiigg .. 4 4aa a plan view of the handling device according to FIG. 1, the
  • FIG. 4b is a top view according to FIG. 4a, showing the positioning means in a second position;
  • FIG. 4c is a top view according to FIG. 4a, showing the positioning means in a third position.
  • FIG. 4d shows a top view according to FIG. 4a, which shows the positioning means in a fourth position.
  • the handling device shown in FIGS. 1 to 3 is used to position a test head 40 on a test device, not shown, for ICs or wafers, for example.
  • the handling device has a column 10, which is composed of two spaced-apart vertical supports 1 1 a and 1 1 b.
  • the column 10 is arranged on a turntable 50 which is fastened on a foundation 60.
  • the column 10 can be rotated about its vertical central axis by means of the turntable 50.
  • the turntable 50 can additionally be guided on rails, which are fastened on the foundation 60 and ensure the greatest possible adjustability of the entire column 10.
  • Two straight guides 1 2a, 1 2b are arranged on each of the two vertical supports 1 1 a, 1 1 b of the column 1 0, through which a driver 1 encompassing two opposite outer surfaces 1 5 a, 1 5 b of the vertical supports 1 1 1 a, 1 1 b 3 along the column 1 0 in the vertical direction.
  • the driver 1 3 can be driven manually, hydraulically and / or pneumatically or electrically. In the latter case, the straight guides 1 2a, 1 2b are expediently part of a linear motor.
  • the driver 1 3 can be locked in its respective positions by means of a locking lever 1 6a.
  • positioning means 20 which can be moved in the horizontal plane are arranged on the driver 13.
  • the positioning means 20 have articulated arms 21 a, 22a, 22b arranged one above the other in pairs.
  • the articulated arms 21 a, 22a, 22b are each articulated at one end to a support part 31 and connected to carriages 23a, 23b at their other end.
  • the slides 23a, 23b are assigned guides 1 4a, 14b, through which the slides 23a, 23b can be moved in the horizontal direction.
  • the guides 1 4a, 1 4b designed as straight guides are arranged on the driver 1 3 and can be moved independently of one another.
  • the carriage 23a, 23b can be driven manually, pneumatically and / or hydraulically or electrically in a manner known per se.
  • the guides 1 4a, 1 4b and the slides 23a, 23b are components of a linear motor.
  • the carriages 23a, 23b can be locked in their respective positions by a respective locking lever 26a.
  • Support part 31 arranged articulated arms 21 a, 22a, 22b can also be locked in their respective positions.
  • Clamping plate 24a is provided, on which a locking lever 25a, preferably designed as an eccentric gear, is arranged, which fixes the articulated arms 21a, 22a, 22b in a force-locking manner.
  • the support part 31 has at its upper ends a transverse axis 32 which extends in the horizontal direction and on which pivot arms 36a, 36b which are connected to the articulated arms 21a, 22a, 22b are articulated.
  • An adjustable spacer 33a is arranged at the lower end of the swivel arms 36a, 36b, by means of which the inclination of the swivel arms 36a, 36b with respect to a holder 30 for the test head 40 fastened to the supporting part 31 can be precisely adjusted.
  • the holder 30 is arranged by means of a rotary bearing 35 on the side of the support part 31 opposite the pivot arms 36a, 36b.
  • the essentially fork-shaped holder 30 can be rotated about its longitudinal axis extending in the y direction by means of the rotary bearing 35.
  • the test head 40 is also arranged on the holder 30 so as to be pivotable about a horizontal axis of rotation 41 extending in the x direction, so that a surface 42 of the test head 40 can assume any position in space.
  • the bracket 30 and the support member 31 are provided with a through opening 34, as can be seen in particular in FIG. 2b.
  • the passage opening 34 serves to receive a cable harness of the test head 40 and to lead it away between the vertical supports 1 1 a, 1 1 b.
  • the driver 1 3 is connected to a counterweight 73 by a belt 72, which is guided over a deflection roller 71 at the upper end of the column 1 0.
  • the weight compensation arrangement 70 formed in this way serves to compensate the load on the positioning means 20 caused by the generally comparatively large weight of the test head 40 in a manner known per se.
  • the counter Weight 73 divided into two sections, each moving within the vertical support 1 1 a, 1 1 b, as can be seen in particular in Fig. 3.
  • the handling device described above is characterized by an exactly repeatable and also smooth movement of the test head 40.
  • the test head 40 can be moved reproducibly in the horizontal plane by the articulated arms 21a, 22a, 22b and the slides 23a, 23b.
  • Different positions of these positioning means 20 are shown in FIGS. 4a to 4d. 4a, the positioning means 20 are in a basic position. The carriages 23a, 23b are withdrawn against the driver 13 and the articulated arms 21a, 22a, 22b are in a position parallel to the carriages 23a, 23b. 4b shows the positioning means 20 in a position which moves the test head 40 in a straight line. The articulated arms 21 a, 22a, 22b are unchanged and the slides 23a, 23b have been moved a little in the y direction.
  • 4c shows a position of the positioning means 20, through which the test head 40 is pivoted both in the x direction and in the y direction, but its surface 42 always remains aligned parallel to the column 10.
  • the offset in the y direction caused by the pivoting of the articulated arms 21 a, 22a, 22b can be compensated for by a corresponding movement of the slides 23a, 23b.
  • FIG. 4d Another possibility for moving the test head 40 through the positioning means 20 is shown in FIG. 4d.
  • the carriages 23a, 23b which can be moved independently of one another, are extended to different extents from their basic position shown in FIG. 4a.
  • the articulated arms 21 a, 22a, 22b are pivoted in this way in such a way that the test head 40 is in relation to its in Fig. 4a shown rotates.
  • the surface 42 of the test head 40 consequently extends in the position shown in FIG. 4d obliquely to, for example, the side of the driver 1 3 facing the test head 40.
  • the rotation of the test head 40 solely by the positioning means 20 can be superimposed on the rotation of the column 10 through the turntable 50. In this way, the test head 40 can be moved quickly and easily into any position in the room.
  • the handling device described above is also characterized by a simple and compact design.
  • the reason for this is primarily the division of the column 1 0 into two spaced-apart vertical supports 1 1 1 a, 1 1 b. Because in this way it is possible to lead away the cable harness of the test head 40 which is passed through the through opening 34 without kinking stress between the two vertical supports 1 1 a, 1 1 b.
  • the distance between the vertical beams 1 1 a, 1 1 b from each other is expediently in
  • the vertical supports 1 1 a, 1 1 b Depending on the thickness of the cable harness selected. With regard to a kink-proof routing of the cable harness, it is also useful to arrange the vertical supports 1 1 a, 1 1 b symmetrically on the turntable 50. Furthermore, the swivel arms 36 of the support part 31 enable a precise alignment of the holder 30 with respect to the positioning means 20, which are subject to a not inconsiderable bending stress due to the generally relatively large weight of the test head 40. Last but not least, the provision of the weight compensation arrangement 70 takes account of a comparatively smooth adjustability of the positioning means 20. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • Positioning means arrangement a articulated arm 71 deflection roller a articulated arm 72 belt b articulated arm 73 counterweight a slide b slide X coordinate a clamping plate y coordinate a locking lever z coordinate a locking lever

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Abstract

Eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs (40) an einer Prüfeinrichtung, ist mit einer Halterung (30) für einen Testkopf (40) und mit einer Säule (10) versehen. An der Säule (10) sind mit dem Testkopf (40) verbundene Positionierungsmittel (20) in vertikaler Richtung verstellbar angeordnet. Eine solche Handhabungsvorrichtung zeichnet sich bei einfacher und kompakter Bauweise durch eine exakt wiederholbare und leichtgängige Bewegung des Testkopfs (40) aus. Grund hierfür ist, dass die Positionierungsmittel (20) wenigstens ein Paar voneinander beabstandeter Gelenkarme (21a, 22a, 22b) aufweisen, die jeweils an ihrem einen Ende an der Halterung (30) und an ihrem anderen Ende an einem in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten angelenkt sind. Die Gelenkarme (21a, 22a, 22b) sind um eine vertikale Achse schwenkbar angeordnet. Die Schlitten (23a, 23b) sind unabhängig voneinander bewegbar.

Description

Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung, mit einer Halterung für einen Testkopf und mit einer Säule, an der mit der Halterung verbundene Positionierungsmittel in vertikaler Richtung verstellbar angeordnet sind.
Eine derartige Handhabungsvorrichtung oder auch Manipulator dient dazu, einen Testkopf bezüglich einer Prüfeinrichtung exakt zu positionieren. Bei der Prüfeinrichtung, üblicherweise auch als Device Handler bezeichnet, handelt es sich beispielsweise um eine Einrichtung, mittels der elektronische Bauelemen- te, etwa integrierte Schaltungen (IC) oder Wafer, bereitgestellt werden, so daß der Testkopf die Funktionsfähigkeit der Bauelemente ermitteln kann. Um ein unverfälschtes Meßergebnis zu erhalten, ist es erforderlich, den relativ schweren Testkopf möglichst nahe an die Prüfeinrichtung heranzufahren, um ein genaues Andocken zu gewährleisten. Dabei ist eine präzise und leichtgängige Verstellung der den Testkopf positionierenden Handhabungsvorrichtung in allen Raumrichtungen erstrebenswert. Darüber hinaus ist eine kompakte Bauweise der Handhabungsvorrichtung geboten, da Prüfeinrichtungen für ICs oder Wafer im allgemeinen in Rein- oder Reinsträumen eingesetzt werden, für die ein geringer Raumbedarf wünschenswert ist. Eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE 40 07 01 1 A1 beschrieben. Die bekannte Handhabungsvorrichtung weist eine vertikale Führungssäule auf, an der eine Versteileinrichtung höhenverschiebbar angeordnet ist. Die VerStelleinrichtung weist einen in horizontaler Ebene schwenkbaren Ausleger auf, an dem ein Paar Doppelgelenkarme angeordnet ist. Die Doppelgelenkarme sind an ihrem dem Ausleger abgewandten Ende mit einer Halterung verbunden, die der Befestigung eines Testkopfs dient.
Eine gattungsgemäße Handhabungsvorrichtung offenbart ferner die DE 35 24 348 A1 . Bei dieser Handhabungsvorrichtung ist ein Paar Doppelgelenkarme an einem Ende mit einer Halterung für einen Testkopf und am anderen Ende mit einer höhenverstellbaren Gewindespindel verbunden. Die Doppelgelenkarme können durch Klemmschrauben in ihrer jeweiligen Stellung arretiert werden.
Aufgrund der Ausbildung als Doppelgelenkarm ermöglichen die bekannten Handhabungsvorrichtungen zwar sowohl ein Verschieben als auch ein Verschwenken des Testkopfs in horizontaler Ebene. Nachteilig dabei ist aber, daß die Bewegung der Doppelgelenkarme nicht mit der erforderlichen Genauigkeit wiederholbar ist, wenn eine Translationsbewegung mit einer Rotationsbewegung überlagert wird. Daran ändern auch nichts, daß die aus der DE 40 07 01 1 A1 bekannte Handhabungsvorrichtung einen Ausleger aufweist, der eine Rotationsbewegung in horizontaler Ebene gestattet. Denn durch die Rotationsbewegung allein ist es beispielsweise nicht möglich, den Testkopf in seitlicher Richtung zu verlagern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich bei einfacher und kompakter Bauweise eine exakt wiederholbare und zudem leichtgängige Bewegung des Testkopfs in horizontaler Ebene erzielen läßt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Übereinstimmung mit Anspruch 1 bei einer Handhabungsvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Positionierungsmittel wenigstens ein Paar voneinander beabstandeter Gelenkarme aufweisen, die jeweils an ihrem einen Ende an der Halterung und an ihrem anderen Ende an einem in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten angelenkt sind, wobei die Gelenkarme um eine vertikale Achse schwenkbar und die Schlitten unabhängig voneinander bewegbar an der Säule angeordnet sind.
Eine solchermaßen ausgebildete Handhabungsvorrichtung macht sich die Erkenntnis zu eigen, daß eine exakt wiederholbare Bewegung des Testkopfs dann erreicht wird, wenn ein Paar in horizontaler Ebene schwenkbarer Gelenkarme mit in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten gekoppelt ist. Auf die- se Weise wird eine beliebige Bewegung des Testkopfs in eine Translationsbewegung der Schlitten und eine Rotationsbewegung der Gelenkarme aufgeteilt. Indem die einzelnen Bewegungsarten unterschiedlichen Versteilgliedern, nämlich den Gelenkarmen einerseits und den Schlitten andererseits, zugeordnet sind, ist eine reproduzierbare Bewegung des Testkopfs sichergestellt. Im Un- terschied zum Stand der Technik ist es somit möglich, eine das Andocken des
Testkopfs an einer Prüfeinrichtung bewirkende Verriegelungsvorrichtung an der Halterung für den Testkopf anzuordnen. Denn eine Justierung des Testkopfs in Bezug auf die Halterung, wie bei den bekannten Handhabungsvorrichtungen erforderlich, ist aufgrund der exakt reproduzierbaren Verstellbewegung des Testkopfs hinfällig.
Die in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten ermöglichen darüber hinaus ein leichtgängiges Verstellen des Testkopfs. Indem die Schlitten unabhängig voneinander bewegbar ausgestaltet sind, lassen sich die Translationsbewe- gung der Schlitten und die Schwenkbewegung der Gelenkarme zu einer Rota- tionsbewegung der Halterung und damit des Testkopfs in horizontaler Ebene überlagern. Eine raumsparende Drehung des Testkopfs ist damit sichergestellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung stellen die Gegenstände der Unteransprüche dar.
So ist es etwa in konstruktiver Hinsicht günstig, wenn die Säule sich in vertikaler Richtung erstreckende Geradführungen aufweist, durch die ein Mitnehmer linear verschiebbar ist, wobei der Mitnehmer mit Führungen für die Schlit- ten versehen ist. Die etwa in an sich bekannter Weise als Flach- oder Schwalbenschwanzführung ausgebildeten Geradführungen gestatten eine präzise Verstellung des Mitnehmers und damit der Halterung für den Testkopf in vertikaler Richtung. Indem der Mitnehmer die beispielsweise gleichfalls als Flach- oder Schwalbenschwanzführung ausgebildeten Führungen für die Schlitten trägt, ist eine synchrone Verstellung der Schlitten in vertikaler Richtung sichergestellt.
Von Vorteil ist es, wenn der Mitnehmer und/oder die Schlitten und/oder die Gelenkarme in ihren jeweiligen Stellungen arretierbar sind, um etwa die Halterung und damit den Testkopf nacheinander in unterschiedlichen Raumrichtun- gen positionieren zu können. Die Arretierung hängt von der Art der Betätigung der einzelnen Stellglieder, beispielsweise elektrisch oder manuell, ab. So ist es insbesondere für eine manuelle Betätigung zweckmäßig, Feststellhebel vorzusehen, durch welche der Mitnehmer, die Schlitten und/oder die Gelenkarme in ihren jeweiligen Positionen kraftschlüssig fixiert werden können.
Von Vorteil ist ferner, wenn die Halterung ein Tragteil aufweist, an dem die Gelenkarme angelenkt sind. Eine solche Ausgestaltung ist mit dem Vorteil verbunden, daß sich die Halterung bequem austauschen läßt. Damit können unterschiedlich ausgebildete Testköpfe ohne größere Umrüstarbeiten an der er- findungsgemäßen Handhabungsvorrichtung befestigt werden. Bevorzugt ist die Halterung um eine horizontale Querachse schwenkbar an dem Tragteil angeordnet, so daß sich ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Bewegung des Testkopfs ergibt. Dies kommt besonders bei einem Testkopf zum Tragen, der über ein vergleichsweise großes Gewicht verfügt. In diesem Fall läßt sich eine durch die hohe Gewichtsbelastung hervorgerufene Biegung der Gelenkarme durch eine entsprechende Neigung der Halterung in Bezug auf das Tragteil kompensieren. Eine präzise Einstellung der Neigung zwischen Halterung und Tragteil ist dann gewährleistet, wenn in Weiterbildung der vorliegen- den Erfindung die Halterung durch einen verstellbaren Abstandshalter an dem
Tragteil abgestützt ist.
Die Anzahl der Möglichkeiten, den Testkopf frei im Raum zu bewegen, wird erhöht, wenn in vorteilhafter Weise die Halterung um ihre Längsachse drehbar an dem Tragteil angeordnet ist. Dies läßt sich in konstruktiver Hinsicht besonders einfach durch ein Drehlager realisieren, das zwischen Halterung und Tragteil angeordnet ist. Um den bei einem Testkopf üblicherweise vorhandenen Kabelstrang ohne schädliche Knickungen von dem Testkopf wegzuführen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Halterung und das Tragteil mit ei- ner Durchgangsöffnung zu versehen. Die den Kabelstrang beispielsweise mittig der Halterung aufnehmende Durchgangsöffnung trägt darüber hinaus zu einer kompakten Ausgestaltung bei.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung weist die Säule zwei voneinander beabstandete Vertikalträger auf, an denen jeweils wenigstens eine Geradführung angeordnet ist, wobei der Mitnehmer zwei einander gegenüberliegende Außenflächen der Vertikalträger umgreift. Diese zweiteilige Ausgestaltung der Säule ermöglicht, den Kabelstrang des Testkopfs zwischen den beiden Vertikalträgern hindurch knicksicher zu führen. Darüber hinaus läßt sich auf diese Weise ein Vergleichs- weise geringer Abstand zwischen Halterung und Säule realisieren, der sowohl zu einer kompakten als auch zu einer in Hinsicht auf das in der Regel verhältnismäßig große Gewicht eines Testkopfs beanspruchungsgerechten Ausgestaltung führt. Indem jeder der beiden Vertikalträger mit Geradführungen für den Mitnehmer versehen ist, ergibt sich ein auf beide Vertikalträger gleichmäßig aufgeteilter Kraftfluß in der Säule. Durch das Umgreifen zweier einander gegenüberliegender Außenflächen der Vertikalträger durch den Mitnehmer ist zudem ein synchrones Auf- und Abwärtsfahren des Mitnehmers entlang der beiden Vertikalträger sichergestellt.
Bevorzugt ist die Säule auf einem Drehteller befestigt, um eine zusätzliche vertikale Drehbewegung zu erreichen. Eine solche Drehbewegung findet vor allem dann Anwendung, wenn der Testkopf zwischen mehreren Prüfeinrichtungen oder zu einer Servicestellung verfahren werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise die Säule auch auf Schienen geführt sein, um die
Handhabungsvorrichtung möglichst rasch zwischen zwei Stellungen zu verfahren.
Schließlich wird in vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Handha- bungsvorrichtung vorgeschlagen, eine Gewichtsausgleichsanordnung vorzusehen, die ein Gegengewicht aufweist, das durch ein über eine Umlenkrolle geführtes Zugmittel, vorzugsweise ein Drahtseil, ein Riemen oder eine Kette, mit dem Mitnehmer verbunden ist. Eine solche Gewichtsausgleichsanordnung entlastet die mit dem Gewicht des Testkopfs beaufschlagten Gelenkarme und Schlitten und trägt somit zu einer leichtgängigen und präzisen Verstellbarkeit des Testkopfs in allen Raumrichtungen bei.
Einzelheiten und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. In den das Ausführungsbeispiel vornehmlich schematisch darstellenden Zeichnungen zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Handhabungsvorrichtung mit einem Testkopf;
Fig. 2a eine Vorderansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 2b eine Vorderansicht gemäß Fig. 2a bei entferntem Testkopf;
Fig. 3 eine gesplittete Hinteransicht der Handhabungsvorrichtung gemäß
Fig. 1 ; F Fiigg.. 4 4aa eine Draufsicht auf die Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 1 , die
Positionierungsmittel in einer ersten Stellung zeigt;
Fig. 4b eine Draufsicht gemäß Fig. 4a, welche die Positionierungsmittel in einer zweiten Stellung zeigt;
Fig. 4c eine Draufsicht gemäß Fig. 4a, welche die Positionierungsmittel in einer dritten Stellung zeigt; und
Fig. 4d eine Draufsicht gemäß Fig. 4a, welche die Positionierungsmittel in einer vierten Stellung zeigt.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zum Po- sitionieren eines Testkopfs 40 an einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung für beispielsweise ICs oder Wafer. Zu diesem Zweck weist die Handhabungsvorrichtung eine Säule 10 auf, die sich aus zwei voneinander beabstandeten Vertikalträgern 1 1 a und 1 1 b zusammensetzt. Die Säule 1 0 ist auf einem Drehteller 50 angeordnet, der auf einem Fundament 60 befestigt ist. Mittels des Drehtellers 50 ist die Säule 10 um ihre vertikale Mittelachse drehbar. Je nach
Anwendungsfall kann der Drehteller 50 zusätzlich auf Schienen geführt sein, die auf dem Fundament 60 befestigt sind und eine größtmögliche Verstellbarkeit der gesamten Säule 1 0 gewährleisten. An den beiden Vertikalträgern 1 1 a, 1 1 b der Säule 1 0 sind jeweils zwei Geradführungen 1 2a, 1 2b angeordnet, durch die ein zwei einander gegenüberliegende Außenflächen 1 5a, 1 5b der Vertikalträger 1 1 a, 1 1 b umgreifender Mitnehmer 1 3 entlang der Säule 1 0 in vertikaler Richtung verfahrbar ist. Der Mitneh- mer 1 3 kann dabei manuell, hydraulisch und/oder pneumatisch oder elektrisch angetrieben werden. In letzterem Fall sind die Geradführungen 1 2a, 1 2b zweckmäßigerweise Bestandteile eines Linearmotors. Mittels eines Feststellhebels 1 6a ist der Mitnehmer 1 3 in seinen jeweiligen Stellungen arretierbar.
Wie insbesondere in Fig. 1 zu erkennen, sind an dem Mitnehmer 1 3 in horizontaler Ebene verfahrbare Positionierungsmittel 20 angeordnet. Die Positionierungsmittel 20 weisen paarweise übereinander angeordnete Gelenkarme 21 a, 22a, 22b auf. Die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b sind jeweils an ihrem einen Ende an einem Tragteil 31 angelenkt und an ihrem anderen Ende mit Schlitten 23a, 23b verbunden. Den Schlitten 23a, 23b sind Führungen 1 4a, 14b zugeordnet, durch welche die Schlitten 23a, 23b in horizontaler Richtung verfahrbar sind. Die als Geradführungen ausgebildeten Führungen 1 4a, 1 4b sind an dem Mitnehmer 1 3 angeordnet und lassen sich unabhängig voneinander verfahren. Der Antrieb der Schlitten 23a, 23b kann in an sich bekannter Weise manuell, pneumatisch und/oder hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Bei einem elektrischen Antrieb ist es zweckmäßig, wenn die Führungen 1 4a, 1 4b und die Schlitten 23a, 23b Bestandteile eines Linearmotors darstellen. In diesem Fall ist es praxisgerecht, in kinematischer Umkehrung die Schlitten 23a, 23b an dem Mitnehmer 1 3 anzuordnen und die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b mit den Enden der Führungen 14a, 14b zu verbinden. Durch jeweils einen Feststellhebel 26a sind die Schlitten 23a, 23b in ihren jeweiligen Stellungen arretierbar.
Die um eine vertikale Achse schwenkbar an den Schlitten 23a, 23b und dem
Tragteil 31 angeordneten Gelenkarme 21 a, 22a, 22b sind gleichfalls in ihren jeweiligen Stellungen arretierbar. Zu diesem Zweck ist wenigstens eine Klemmplatte 24a vorgesehen, an der ein bevorzugt als Exzentergetriebe ausgebildeter Feststellhebel 25a angeordnet ist, der die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b kraftschlüssig fixiert.
Das Tragteil 31 weist an seinem oberen Enden eine sich in horizontaler Richtung erstreckende Querachse 32 auf, an der mit den Gelenkarmen 21 a, 22a, 22b verbundene Schwenkarme 36a, 36b angelenkt sind. An dem unteren Ende der Schwenkarme 36a, 36b ist jeweils ein verstellbarer Abstandshalter 33a angeordnet, durch den die Neigung der Schwenkarme 36a, 36b in Bezug auf eine an dem Tragteil 31 befestigte Halterung 30 für den Testkopf 40 präzise einstellbar ist.
Die Halterung 30 ist mittels eines Drehlagers 35 an der den Schwenkarmen 36a, 36b gegenüberliegenden Seite des Tragteils 31 angeordnet. Durch das Drehlager 35 ist die im wesentlichen gabelförmige Halterung 30 um ihre sich in y-Richtung erstreckende Längsachse drehbar. Der Testkopf 40 ist zudem um eine sich in x-Richtung erstreckende horizontale Drehachse 41 schwenkbar an der Halterung 30 angeordnet, so daß eine Fläche 42 des Testkopfs 40 jede beliebige Position im Raum einnehmen kann. Die Halterung 30 und das Tragteil 31 sind mit einer Durchgangsöffnung 34 versehen, wie insbesondere Fig. 2b erkennen läßt. Die Durchgangsöffnung 34 dient dazu, einen Kabelstrang des Testkopfs 40 aufzunehmen und zwischen den Vertikalträgern 1 1 a, 1 1 b hindurch wegzuführen.
Der Mitnehmer 1 3 ist durch einen Riemen 72, der über eine Umlenkrolle 71 am oberen Ende der Säule 1 0 geführt ist, mit einem Gegengewicht 73 verbunden. Die auf diese Weise gebildete Gewichtsausgleichsanordnung 70 dient dazu, die durch das in der Regel vergleichsweise große Gewicht des Testkopfs 40 hervorgerufene Belastung der Positionierungsmittel 20 in an sich bekannter Weise zu kompensieren. Aus Gründen einer gleichmäßigen Belastung ist das Gegen- gewicht 73 in zwei Teilstücke aufgeteilt, die sich jeweils innerhalb der Vertikalträger 1 1 a, 1 1 b bewegen, wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist.
Die zuvor beschriebene Handhabungsvorrichtung zeichnet sich durch eine ex- akt wiederholbare und zudem leichtgängige Bewegung des Testkopfs 40 aus.
Grund hierfür ist zum einen die vertikale Verstellbarkeit des Mitnehmers 1 3 in z-Richtung. Darüber hinaus läßt sich der Testkopf 40 in horizontaler Ebene durch die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b und die Schlitten 23a, 23b reproduzierbar verfahren. Unterschiedliche Stellungen dieser Positionierungsmittel 20 sind in den Fig. 4a bis 4d dargestellt. In Fig. 4a befinden sich die Positionierungsmittel 20 in einer Grundstellung. Die Schlitten 23a, 23b liegen zurückgezogen an dem Mitnehmer 1 3 an und die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b befinden sich in einer Position parallel zu den Schlitten 23a, 23b. Die Fig. 4b zeigt die Positionierungsmittel 20 in einer den Testkopf 40 geradlinig verfahrenden Stellung. Die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b sind unverändert und die Schlitten 23a, 23b sind ein Stück weit in y-Richtung verfahren.
Fig. 4c zeigt eine Stellung der Positionierungsmittel 20, durch die der Testkopf 40 zwar sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung verschwenkt wird, seine Fläche 42 aber stets parallel zu der Säule 10 ausgerichtet bleibt. Um ein Verschieben des Testkopfs 40 ausschließlich in x-Richtung zu gewährleisten, kann der durch das Schwenken der Gelenkarme 21 a, 22a, 22b hervorgerufene Versatz in y-Richtung durch ein entsprechendes Verfahren der Schlitten 23a, 23b ausgeglichen werden.
Eine weitere Möglichkeit, den Testkopf 40 durch die Positionierungsmittel 20 zu bewegen, ist in Fig. 4d dargestellt. Die unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten 23a, 23b sind unterschiedlich weit aus ihrer in Fig. 4a gezeigten Grundstellung ausgefahren. Die Gelenkarme 21 a, 22a, 22b werden auf diese Weise derart verschwenkt, daß sich der Testkopf 40 in Bezug auf seine in Fig. 4a gezeigte Ausgangsstellung dreht. Die Fläche 42 des Testkopfs 40 verläuft demzufolge in der in Fig. 4d gezeigten Stellung schräg zu beispielsweise der dem Testkopf 40 zugewandten Seite des Mitnehmers 1 3. Die Drehung des Testkopfs 40 allein durch die Positionierungsmittel 20 kann überlagert werden mit der Drehung der Säule 1 0 durch den Drehteller 50. Auf diese Weise läßt sich der Testkopf 40 schnell und bequem in jede beliebige Position im Raum bewegen.
Die zuvor geschilderte Handhabungsvorrichtung ist überdies durch eine einfa- ehe und kompakte Bauweise gekennzeichnet. Grund hierfür ist in erster Linie die Aufteilung der Säule 1 0 in zwei voneinander beabstandete Vertikalträger 1 1 a, 1 1 b. Denn auf diese Weise ist es möglich, den durch die Durchgangsöffnung 34 hindurchgeführten Kabelstrang des Testkopfs 40 ohne Knickbeanspruchung zwischen den beiden Vertikalträgern 1 1 a, 1 1 b wegzuführen. Der Abstand der Vertikalträger 1 1 a, 1 1 b voneinander wird zweckmäßigerweise in
Abhängigkeit von der Dicke des Kabelstrangs gewählt. In Hinsicht auf eine knicksichere Führung des Kabelstrangs ist es zudem von Nutzen, die Vertikalträger 1 1 a, 1 1 b symmetrisch auf dem Drehteller 50 anzuordnen. Weiterhin ermöglichen die Schwenkarme 36 des Tragteils 31 eine präzise Ausrichtung der Halterung 30 in Bezug auf die Positionierungsmittel 20, die aufgrund des im allgemeinen verhältnismäßig großen Gewichts des Testkopfs 40 einer nicht unerheblichen Biegebeanspruchung unterliegen. Nicht zuletzt wird durch das Vorsehen der Gewichtsausgleichsanordnung 70 einer vergleichsweise leichtgängigen Verstellbarkeit der Positionierungsmittel 20 Rechnung getragen. Bezugszeichenliste
Säule 36a Schwenkarm a Vertikalträger 36b Schwenkarm b Vertikalträger a Geradführung 40 Test köpf b Geradführung 41 Drehachse
Mitnehmer 42 Fläche a Führung b Führung 50 Drehteller a Außenfläche b Außenfläche 60 Fundament a Feststellhebel
70 Gewichtsausgleichs
Positionierungsmittel anordnung a Gelenkarm 71 Umlenkrolle a Gelenkarm 72 Riemen b Gelenkarm 73 Gegengewicht a Schlitten b Schlitten X Koordinate a Klemmplatte y Koordinate a Feststellhebel z Koordinate a Feststellhebel
Halterung
Tragteil
Querachse a Abstandshalter
Durchgangsöffnung
Drehlager

Claims

Patentansprüche
1 . Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines
Testkopfs (40) an einer Prüfeinrichtung, mit einer Halterung (30) für einen Testkopf (40) und mit einer Säule (10), an der mit der Halterung (40) verbundene Positionierungsmittel (20) in vertikaler Richtung verstellbar angeordnet sind, wobei die Positionierungsmittel (20) wenigstens ein Paar voneinander beabstandeter Gelenkarme (21 a; 22a, 22b) aufweisen, die um eine vertikale Achse schwenkbar an ihrem einen Ende an der Halterung (30) angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet daß die Gelenkarme (21 a; 22a, 22b) an ihrem anderen Ende jeweils an einem in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten (23a, 23b) angelenkt sind, wobei die Schlitten (23a, 23b) unabhängig voneinander bewegbar an der Säule (10) angeordnet sind.
2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Säule ( 1 0) sich in vertikaler Richtung erstreckende Geradführungen (1 2a, 1 2b) aufweist, durch die ein Mitnehmer (1 3) linear verschiebbar ist, wobei der Mitnehmer ( 1 3) mit Führungen ( 1 4a, 1 4b) für die Schlitten (23a, 23b) ver- sehen ist.
3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer ( 1 3) und/oder die Schlitten (23a, 23b) und/oder die Gelenkarme (21 a; 22a, 22b) in ihren jeweili- gen Stellungen arretierbar sind.
4. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) ein Tragteil (31 ) aufweist, an dem die Gelenkarme (21 a; 22a, 22b) angelenkt sind.
5. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Halterung (30) um eine horizontale Querachse
(32) schwenkbar an dem Tragteil (31 ) angeordnet ist.
6. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) durch einen verstellbaren Ab- standshalter (33) an dem Tragteil (31 ) abgestützt ist.
7. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) um ihre Längsachse drehbar an dem Tragteil (31 ) angeordnet ist.
8. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) und das Tragteil (31 ) mit einer Durchgangsöffnung (34) versehen sind.
9. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (10) zwei voneinander beabstandete Vertikalträger ( 1 1 a, 1 1 b) aufweist, an denen jeweils wenigstens eine Geradführung (1 2a, 1 2b) angeordnet ist, wobei der Mitnehmer ( 1 3) zwei einander gegenüberliegende Außenflächen ( 1 5a, 1 5b) der Vertikalträger ( 1 1 a, 1 1 b) umgreift.
1 0. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (1 0) auf einem Drehtel- ler (50) befestigt ist.
1 . Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (1 0) auf Schienen geführt ist.
2. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , gekennzeichnet durch eine Gewichtsausgleichsanordnung (70), die ein Gegengewicht (73) aufweist, das durch ein über eine Umlenkrolle (71 ) geführtes Zugmittel, vorzugsweise ein Draht- seil, ein Riemen (72) oder eine Kette, mit dem Mitnehmer (1 3) verbunden ist.
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