專利名稱：測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種用于測試、鉆孔、和修整印刷電路板以及集成電路基底的對準(zhǔn)設(shè)備，特別關(guān)于一種改良的對準(zhǔn)設(shè)備，其使設(shè)備的一個旋轉(zhuǎn)定位用機構(gòu)(θ平臺)不受平移工件定位機構(gòu)(X-Y平臺)的影響，反之亦然。
背景技術(shù)：
例如是印刷電路板以及集成電路的電子電路的制造是典型地涉及針對在形成于一基底上的電路圖案陣列中的每一電路進行檢查和測試。電路的校準(zhǔn)可包括在調(diào)整電路的電子特性的激光修整操作期間的針探以及電路部件的電子特性的測量。為了修正測試結(jié)果，探針卡的測試探針的尖端必須被正確地對準(zhǔn)電路的電極墊的接點位置。探針對準(zhǔn)系統(tǒng)使用機械式定位設(shè)備，其調(diào)整基底、探針卡的位置，或二者都調(diào)整，用以維持在整個電路圖案陣列上的正確對準(zhǔn)。
圖1說明了一種已有測試針探系統(tǒng)10，其中一個基底12被支撐在電動工件定位平臺20的卡盤16上。定位平臺20包含一個被支撐于臺板24上的線性定位部件，即X-Y平臺22，用于在水平平面中以垂直的方向X及Y移動。定位平臺同時包含一個被支撐于X-Y平臺22上的旋轉(zhuǎn)定位部件，即θ平臺26，用于使卡盤16繞著一根垂直的Z軸而旋轉(zhuǎn)。作為參考之用，直角參考座標(biāo)系統(tǒng)30指出方向X、Z，以及θ(Y方向垂直于觀看方向且未被顯示于圖1中)。探針卡臺架34將探針卡38保持在定位平臺20上方，而在同時包含一相機44的機器視覺系統(tǒng)42控制基底12的旋轉(zhuǎn)(θ)及平移(X-Y)對準(zhǔn)，用以使其對準(zhǔn)探針卡38的探針48。探針卡臺架34被支撐于電動Z平臺50之下，電動Z平臺50在探針卡38對準(zhǔn)之后被驅(qū)動以使探針卡38沿著Z軸向下移動，用以使探針48下壓抵住基底12來測試被形成在基底12上的電路。被支撐于靜止探針基座60上的Z驅(qū)動機構(gòu)56提供了針對Z平臺50的驅(qū)動作用力。
因為多個不同電路典型地被形成在一塊單一基底上為一規(guī)則陣列圖案，許多已知系統(tǒng)通過一自動的步驟—并—重復(fù)定位程序而被控制，在連續(xù)針探操作之間該程序在X-Y平面中重復(fù)地指引基底。在每一針探操作中，測試探針的尖端在施行電路的電子測試以及/或者修整之前被下壓抵住電路的電極墊。在測試以及修整之后，測試探針接著在移動(步進)基底前被抬升而離開基底，用以使探針對準(zhǔn)下一個電路或者在相同電路上的下一個測試位置。
傳統(tǒng)對準(zhǔn)設(shè)備通過在X-Y平臺以及基底間插入一個θ平臺而容許基底能夠被正確地對準(zhǔn)X軸及Y軸，如圖1中所示。θ以及X-Y平臺的這種結(jié)構(gòu)簡化了基底的隨后索引，而僅需要對每一步驟進行簡單的X或Y平移運動，如同在斯巴諾等人(Spano et al.)的美國專利第4,266,191號的“背景技術(shù)”中所描述的。在佐藤(Sato et al.)等人的美國專利第4,677,474號以及矢松(Yamatsu)的美國專利第4,786,367號所描述的其它兩種設(shè)備設(shè)計之中，一個第二旋轉(zhuǎn)定位平臺被提供用于使探針卡對準(zhǔn)X-Y平臺的X軸及Y軸，從而使得探針/基底對準(zhǔn)能夠被更準(zhǔn)確地維持在基底的整個電路圖案陣列之上。然而，因為這些已知機構(gòu)全部包括有一個被束縛至X-Y平臺的θ平臺，θ平臺的每一次調(diào)整需要一個隨后針對X-Y平臺的對準(zhǔn)補償，如同在斯巴諾等人(Spano et al.)的美國專利第4,266,191號中說明書第四欄、第16-24行所解釋的。
此外，在具有被支撐于X-Y平臺上的θ平臺的系統(tǒng)之中，θ平臺的質(zhì)量被加至整個工件定位用平臺的慣性。所附加的慣性會使X及Y方向的移動放慢，并且提高工件定位用平臺的質(zhì)心，從而影響定位速度以及精度。
同時，θ平臺可能是一個定位誤差的來源，它由于每次X-Y平臺被移動時，在θ平臺機構(gòu)中所引起的震動以及間隙所致。總的來說，在傳系統(tǒng)測試探針對準(zhǔn)系統(tǒng)中，θ平臺與工件定位用平臺的連接會趨于降低系統(tǒng)的總產(chǎn)量。通過使θ平臺的質(zhì)量最小化、以及通過縮小卡盤的高度以及/或者質(zhì)量用以增大X-Y平臺速度的嘗試會趨于增大間隙、降低剛性、犧牲抗震性、并且增大工件定位用平臺的整定時間。增大θ平臺的分辨率及精度的嘗試也會趨于增大工件定位用平臺的質(zhì)量及高度。因此，先前系統(tǒng)的設(shè)計者已被迫將系統(tǒng)總產(chǎn)量向改善定位準(zhǔn)確性妥協(xié)，反之亦然。
本發(fā)明了解到對一種改良式測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的需求，它將有助于提高測試產(chǎn)量以及改進探針對準(zhǔn)精度。

發(fā)明內(nèi)容
一種對準(zhǔn)設(shè)備適合于使一組測試探針或其它工具對準(zhǔn)一組位于例如是一印刷電路板或制作完成硅晶圓的基底上的接觸區(qū)域?；妆恢卧谝粋€在一X-Y平面上進行線性移動的用于工件定位的平臺的卡盤上。對準(zhǔn)設(shè)備通過在Z方向上驅(qū)動測試探針而也有助于測試探針在對準(zhǔn)之后與基底上的接觸區(qū)域的銜接。對準(zhǔn)設(shè)備包括有一個可旋轉(zhuǎn)式平臺，它與工件對準(zhǔn)用平臺分離，以使卡盤可以在X-Y平面中移動而不會使可旋轉(zhuǎn)式平臺產(chǎn)生移動，從而抑制在工件定位用平臺中的震動及慣性，并且改善卡盤移動速度及精度。
可旋轉(zhuǎn)式平臺被驅(qū)動以繞著一個基本上垂直于卡盤移動平面的旋轉(zhuǎn)軸線而旋轉(zhuǎn)?？尚D(zhuǎn)式平臺優(yōu)選為支撐著一個適合于安裝一組探針的臺架。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)式平臺旋轉(zhuǎn)時，臺架隨著可旋轉(zhuǎn)式平臺而旋轉(zhuǎn)，從而使該組探針與基底上的接觸區(qū)域相對準(zhǔn)。在探針對準(zhǔn)之后，針探用平臺被驅(qū)動以使臺架相對于可旋轉(zhuǎn)式平臺而沿著可旋轉(zhuǎn)式平臺的旋轉(zhuǎn)軸線進行線性平移，從而使探針與基底上的接觸區(qū)域相銜接。
因為可旋轉(zhuǎn)式平臺被與工件定位用平臺分離，它與已知系統(tǒng)相比較少受限于空間以及質(zhì)量限制。因此，它可以包括有與已知測試系統(tǒng)的工件定位用平臺一起使用的θ平臺相比精度更高的更大、更重的機構(gòu)。
本發(fā)明的其它觀點及優(yōu)點將通過以下優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述，并參照附圖加以說明。


圖1為已有測試針探系統(tǒng)的示意性正視圖；圖2為測試針探系統(tǒng)的示意性正視圖，此測試針探系統(tǒng)包含由第一實施例簡化的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備；圖3為一俯視透視圖，它表示根據(jù)第二實施例的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中對準(zhǔn)設(shè)備的Z驅(qū)動皮帶為了說明清楚而被加以省略；圖4為圖3的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的仰視透視圖；圖5為測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的第三實施例的右前俯視透視圖，其中探針對準(zhǔn)設(shè)備的探針卡保持件被予以省略；圖6為圖5的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的左俯視透視圖；圖7為圖5的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的俯視平面圖；圖8為圖5的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的右側(cè)視圖；第9圖為圖5的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的正視圖；圖10為圖5的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的分解圖，其中對準(zhǔn)設(shè)備的左前方Z螺絲被省略以顯示出對準(zhǔn)設(shè)備的θ平臺支柱的細(xì)節(jié)；以及圖11為圖5的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備的俯視平面局部放大圖，它顯示出θ平臺驅(qū)動機構(gòu)的細(xì)節(jié)。在圖中，相同組件符號指相同或相似的部件或特點。
具體實施例方式
在整份說明書之中，參照“一個實施例(one embodiment)”、或“一實施例(an embodiment)”、或是“某些實施例(some embodiments)”所意指的是，一個特定描述的特點、結(jié)構(gòu)、或是特征被包含在至少一個實施例中。因此，在整份說明書中不同段落中的“在一個實施例中(in oneembodiment)”、“在一實施例中(in an embodiment)”、“在某些實施例中(in some embodiments)”用語的出現(xiàn)并非必須全指相同實施例或各實施例。
其次，所描述的特點、結(jié)構(gòu)、或是特征可以通過任何適當(dāng)方式被加以組合于一或多個實施例之中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解的是，本發(fā)明在沒有一或多項具體細(xì)節(jié)的情況下，或者用其它方法、部件、材料等的情況下可被實踐。在其它例子中，公知的結(jié)構(gòu)、材料、或是操作并未被顯示或者未被詳細(xì)描述，以避免對本發(fā)明實施例的各方面造成混淆。
圖2為一個根據(jù)簡化的第一優(yōu)選實施例的測試針探系統(tǒng)100的示意性正視圖，該測試針探系統(tǒng)100包含一個測試探針對準(zhǔn)設(shè)備108。參見圖2，測試針探系統(tǒng)100包含一個工件定位用平臺110，其基本上為由一個X-Y平臺114所構(gòu)成，該X-Y平臺114支撐有一個具有上表面118的卡盤116。該X-Y平臺114在X-Y驅(qū)動機構(gòu)130的驅(qū)動下，在固定水平臺板124上沿正交的X及Y方向移動，而水平臺板124位于一大致上水平平面中(X方向通過箭頭126所指示，并且直角座標(biāo)參照圖128；Y方向垂直指向圖面，因此并未在參照圖128中表示出來)。X-Y平臺114可以是一種堆迭式結(jié)構(gòu)，令X平臺被支撐在Y平臺之上，反之亦然；然而，X-Y平臺優(yōu)選包含一個帶有空氣軸承的X-Y雙軸共面步進馬達(dá)。在另一實施例(并未在圖中顯示)中，X-Y平臺114可以包含非正交式驅(qū)動件，只要其不會致使卡盤116進行旋轉(zhuǎn)即可。臺板124可以被牢固地安裝在例如是測試探針系統(tǒng)100的框架132上。
卡盤116的上表面118的尺寸視基底134而確定，該基底134上被形成有一或多個電路。優(yōu)選實施例被用在有關(guān)基底上的電路的測試和/或修整，基底例如為印刷電路板(PCBs)，包括有載有印刷電路板陣列(在圖中并未顯示出來)的印刷電路板面板。針對印刷電路板以及印刷電路板面板而言，卡盤116的尺寸可以被確定為例如是大約26英寸寬以及30英寸長，并且重達(dá)17磅(質(zhì)量7.7公斤)。多個實施例也被考慮被縮小比例而用于測試較小的基底，例如是微型集成電路和在其上被構(gòu)成集成電路陣列塊的晶圓，而在此情況下卡盤116以及X-Y平臺114的尺寸被確定為比用于印刷電路板測試的小。
探針平臺140包含一個固定基座板件144，其可以被緊固地安裝在測試針探系統(tǒng)100的框架132上，或是被緊固地安裝至另一剛性固定支撐件。θ平臺148被安裝在基座板件144上，并且包括有一個支架150，支架150通過θ平臺148的θ驅(qū)動機構(gòu)154驅(qū)動，用以繞著旋轉(zhuǎn)軸線156而旋轉(zhuǎn)，該軸線垂直于X-Y平面，卡盤116在該平面中移動。平移式Z平臺160通過支架150支撐，并且相應(yīng)于θ驅(qū)動機構(gòu)154的動做而與支架150一起移動。臺架164從Z平臺160處懸掛而位于支架150之下，并且適合于安裝一個具有一組測試探針167的探針卡166。探針卡166被安裝成使得探針167能夠朝向卡盤116。當(dāng)θ平臺148被旋轉(zhuǎn)時，臺架164與Z平臺160一起旋轉(zhuǎn)，從而使該組探針167與基底134上的接觸區(qū)域(在圖中并未顯示出來)對準(zhǔn)。Z平臺160優(yōu)選地延伸至支架150的上表面168之外，其中Z平臺160被連接至Z驅(qū)動機構(gòu)172，其驅(qū)動Z平臺160以及臺架164而使其相對于θ平臺148沿著Z軸進行線性平移。Z平臺160以及臺架164沿著Z軸的驅(qū)動會致使測試探針167的尖端下壓抵住基底134的接觸區(qū)域，用以進行電氣測試、激光修整、或是涉及針探的任何其它程序。
在另另一實施例(在圖示中并未顯示出來)中，Z平臺160以及/或者Z驅(qū)動機構(gòu)172可以被布置成使得Z平臺160或Z驅(qū)動機構(gòu)172或其二者都不與θ平臺148及臺架164一起旋轉(zhuǎn)。使Z平臺160或Z驅(qū)動機構(gòu)172從θ平臺148處分離開將需要一種特殊滾動或滑動軸承類型連接，以容許臺架164能夠獨立于Z平臺而旋轉(zhuǎn)，而在同時容許Z平臺能夠使臺架164沿著Z軸而精確地移動。
該組探針167與基底134的接觸墊的對準(zhǔn)在優(yōu)選實施例中使用位置傳感器180所實現(xiàn)，該位置傳感器180例如是數(shù)字?jǐn)z像機182，其被連接至機器視覺系統(tǒng)(在圖中未顯示出來)以及運動控制器186。運動控制器186包含被儲存在一計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的控制軟件，計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)例如是運動控制器186的計算機存儲器(在圖中并未顯示出來)，或者是一個可被運動控制器186所存取的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)儲存裝置?？赏ㄟ^運動控制器186所存取的計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)也適合于儲存代表著X-Y平臺114、θ平臺148、和/或Z平臺160的重新程序化移動的移動向量數(shù)據(jù)。步驟—及—重復(fù)的索引方案被儲存在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中，用以定位基底134，以測試在基底134上的多組電路或塊。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，運動控制器186使用傳感器180所感受到的位置信息，以于執(zhí)行預(yù)先程序化移動之前或期間對θ平臺148以及X-Y平臺114的對準(zhǔn)狀況進行調(diào)整。
現(xiàn)在參照圖3以及圖4，分別表示出根據(jù)第二優(yōu)選實施例的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備200的俯視以及仰視透視圖。圖3省略了X-Y平臺以及探針卡和探針的細(xì)節(jié)，其為已知技術(shù)中為大家所熟知的部件。連同測試探針對準(zhǔn)設(shè)備200一起使用X-Y平臺以及探針卡的方法將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解及了解。對準(zhǔn)設(shè)備200包含一個固定基座板204，其被安裝在一個框架(在圖中并未顯示出來)而位于X-Y平臺(在圖中并未顯示出來)之上。θ平臺210包含一個環(huán)形軸承214，其具有一副相對的軸承座圈(在圖中并未顯示出來)，其包含一個被固定地安裝在基座板件204的第一(固定式)軸承座圈。支架218被安裝在第二(可移動式)軸承座圈上，以使其可以相對于基座板件204而繞著Z軸(參見座標(biāo)參考圖222)進行旋轉(zhuǎn)。
一個θ驅(qū)動機構(gòu)230包含一個θ驅(qū)動伺服裝置232，其驅(qū)動一個被連接至支架218的拉緊帶機構(gòu)236的直線滑動件234。拉緊帶機構(gòu)236提供高度可靠性以及精確控制θ平臺210的旋轉(zhuǎn)，而在同時消除了間隙。直線滑動件234的致動會致使θ平臺210旋轉(zhuǎn)7.0度的總行程，并且具有例如0.0002度的分辨率。在下文中參照圖11所描述的拉緊帶機構(gòu)236，為比已知測試探針系統(tǒng)可能安裝的要大的機構(gòu)，在已知測試探針系統(tǒng)中θ平臺與X-Y平臺被連在一起。然而，由于θ平臺210被安裝至固定基座板件204，并且具有未受阻礙的凈空高度，對準(zhǔn)設(shè)備200可以容納較大的驅(qū)動機構(gòu)，例如是拉緊帶機構(gòu)236。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，其它類型的旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動機構(gòu)(在圖中并未顯示出來)可以被使用以取代拉緊帶機構(gòu)236。
測試探針對準(zhǔn)設(shè)備同時包含一個Z平臺250，Z平臺250包括有一個通過一組正時皮帶(為了說明清楚起見而予以省略)而被連接至每一個Z螺母260a、260b、260c、及260d的Z滑輪258的Z步進馬達(dá)254。Z螺紋母260a-d的非旋轉(zhuǎn)式螺紋導(dǎo)桿264被旋入滑輪258并從Z滑輪258處向下延伸穿過支架218，如此，它們可以響應(yīng)于Z步進馬達(dá)254的驅(qū)動而在Z方向上伸縮。臺架270被穩(wěn)固地連接在螺紋導(dǎo)桿264的端部以與其一起移動。探針卡保持件274被安至臺架270，并且包括有一對相對的探針卡狹槽軌道278a及278b，其一起適合于安放并牢固地夾持住探針卡(在圖中并未顯示出來)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，其它類型的驅(qū)動機構(gòu)(在圖中并未顯示出來)可以被使用而取代Z步進馬達(dá)254、Z滑輪258、以及Z螺母260a-d，用于使臺架270在Z方向上平移。
θ平臺210以及Z平臺250的其它構(gòu)型也被考慮到而在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。舉例而言，在另一個實施例(在圖中并未顯示出來)之中，Z平臺可以直接地連接至支架218，并且一個輕型θ平臺可以被安裝至Z平臺的工作端部。圖5以及圖6分別為測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的第三實施例的右前俯視透視圖以及左俯視透視圖，其中探針對準(zhǔn)設(shè)備的探針卡保持件為了說明清楚起見而予以省略。圖7為測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的俯視平面圖。圖8以及圖9分別為測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的右側(cè)視圖及正視圖。圖10為測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的分解圖，其中對準(zhǔn)設(shè)備的左前方Z螺母360a被省略以顯示對準(zhǔn)設(shè)備的θ平臺支架318的細(xì)節(jié)。此第三實施例的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的許多部件在功能上相同于并且在外觀上相似于第二實施例的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備200的相應(yīng)部件。因此，在圖5至圖10之中，許多部件被顯示為其組件符號的后二碼為相同于圖3及圖4中所顯示相應(yīng)部件的組件符號的后二碼。這些組件通過其組件名稱而被表列于下以做為參考。

以下為第三實施例的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的各部件的描述，測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300不同于第二實施例的設(shè)備200或者在圖3及圖4中并未出現(xiàn)。參照圖5至圖10，一組四個Z驅(qū)動皮帶380連接Z滑輪358以及Z步進馬達(dá)354，用以相應(yīng)于Z步進馬達(dá)354的致動而驅(qū)動Z螺母360a-d。Z驅(qū)動皮帶380優(yōu)選為循環(huán)式正時皮帶，但可以用其它類型的連桿裝置來加以實現(xiàn)。多個張緊惰輪384被提供用于保持Z驅(qū)動皮帶380的張力。為了改善在Z方向上運動的精確性，Z螺母360a-d優(yōu)選為滾珠螺紋。一組防塵套386被提供，用以保護Z螺母360a-d的螺旋部分(在圖中并未顯示出來)。此外，一組可調(diào)整式消隙彈簧388被提供，用以使臺架370沿著Z軸而偏置，用以消除在滾珠螺桿中的軸向間隙。彈簧388一端被連接至臺架370，并且另一端被連接至一對被安裝至支架318的彈簧柱390。彈簧388優(yōu)選為處于拉緊狀況中，用以迫使臺架370朝向支架318。彈簧柱390有助于彈簧388的彈性預(yù)負(fù)載的安裝及調(diào)整。
圖11為測試探針對準(zhǔn)設(shè)備300的局部放大俯視平面圖，其顯示出θ驅(qū)動機構(gòu)330的細(xì)節(jié)。參照圖11，拉緊帶機構(gòu)336包含一對交叉的撓性帶體410及412，而撓性帶410及412沿其長度高度無彈性。每一根帶410及412延伸介于直線滑動件334及調(diào)整夾具418和420之間，并且其一端部被連接至直線滑動件334，而另一端部則分別被連接至調(diào)整夾具418及420(也參見圖9)。在θ驅(qū)動機構(gòu)的整個行程中，帶410及412保持與拉緊塊430的彎曲表面相接觸，而其中調(diào)整夾具418及420被安裝在拉緊塊430上。歸零開關(guān)440被提供用于將拉緊帶機構(gòu)336重新歸零。
為了使一個在基底上布置成一預(yù)定陣列圖案(例如是一矩形或線性陣列圖案)的電路陣列的測試能夠有效率，舉例而言，測試探針對準(zhǔn)設(shè)備可以包含一個適合于儲存相應(yīng)于電路陣列圖案的一個索引方案的存儲器。索引方案包括有一組界定出介于陣列圖案中的各對電路之間的空間偏移的移動向量，并且在需要時可以針對一種已知的陣列圖案，或者“被教授”，或者其他輸入至系統(tǒng)中的，在存儲器中被重新編程。一個例如是機器視覺系統(tǒng)和照相機182(圖2)的位置傳感器被提供，用以測量陣列圖案在卡盤的移動平面內(nèi)相對于卡盤的正交軸線的角度未對準(zhǔn)狀況。位于基底上的基準(zhǔn)標(biāo)記(其典型地被形成于與陣列圖案同一光刻工藝中)有助于位置傳感器的準(zhǔn)確光學(xué)測量。位置傳感器也可以測量陣列圖案相對于正交軸線的平移未對準(zhǔn)狀況。為了針對角度未對準(zhǔn)狀況進行補償，與存儲器及傳感器通信的運動控制器186，針對移動向量，以系統(tǒng)所測量的角度未對準(zhǔn)狀況為基礎(chǔ)，施行座標(biāo)轉(zhuǎn)換。
如上文中背景技術(shù)中所描述的，在一個具有一個被束縛至X-Y平臺的θ平臺的已知系統(tǒng)之中，θ平臺的每一次調(diào)整需要針對X-Y平臺進行隨后的對準(zhǔn)補償。根據(jù)本文中所描述的不同實施例的探針對準(zhǔn)設(shè)備消除了需要兩次進行未對準(zhǔn)狀況的測量和基底位置的調(diào)整的步驟(一次為針對角度位置進行調(diào)整，一次則針對平移位置進行調(diào)整)。因此，本發(fā)明通過使用由傳感器所測量的基底的角度以及/或者位置偏移而避免了已有技術(shù)中的兩個平臺對準(zhǔn)程序，用以補償在軟件(通過座標(biāo)轉(zhuǎn)換)中陣列圖案與卡盤移動軸線之間的未對準(zhǔn)狀況。另外，根據(jù)優(yōu)選實施例而將θ平臺從工件定位用平臺上除去可降低工件定位用平臺的質(zhì)量、降低震動、并且降低質(zhì)心，從而容許增大速度、增大加速度、減少整定時間、并且提高精度，而實現(xiàn)提高產(chǎn)量及產(chǎn)品合格率。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，上述實施例的細(xì)節(jié)部分在不背離本發(fā)明的基本原理的情況下可作許多改變。舉例而言，在某些電路制造工藝中，對準(zhǔn)設(shè)備可以與機械式或激光鉆孔操作一起使用。這些對準(zhǔn)設(shè)備相似地操作測試探針對準(zhǔn)系統(tǒng)，并且會遇到到相似的問題。因此，本發(fā)明針對在與例如是鉆孔設(shè)備等工具一起使用的情況下是同樣有用的。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，方向X、Y、Z、以及θ被表示為一優(yōu)選配置，并且本發(fā)明可以在許多其它配置之中被實施，舉例而言，比如，卡盤移動于一垂直平面中，并且探針沿著一個水平軸線向著卡盤移動。因此，本發(fā)明范圍應(yīng)當(dāng)僅通過本申請的權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1.一種測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其用于使一組測試探針對準(zhǔn)基底上的接觸區(qū)域，該基底被支撐在一個卡盤上而接近該測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，并且被驅(qū)動以移動于一平面中，該測試探針對準(zhǔn)設(shè)備包含一個可旋轉(zhuǎn)式平臺，其具有一根旋轉(zhuǎn)軸線，該軸線基本上垂直于該卡盤的移動的該平面，該可旋轉(zhuǎn)式平臺被與該卡盤分開以使該卡盤能夠在該平面中移動而不會使該可旋轉(zhuǎn)式平臺隨之移動；一個臺架，其被支撐在該可旋轉(zhuǎn)式平臺上以與其一起旋轉(zhuǎn)，該臺架適合用以支持該組測試探針；以及一個平移式平臺，其以一種可操作方式與該臺架相銜接，并且被驅(qū)動以使該臺架相對于該旋轉(zhuǎn)式平臺，沿著該可旋轉(zhuǎn)式平臺的該旋轉(zhuǎn)軸線方向進行線性平移，從而使該測試探針移動進入與該接觸區(qū)域的銜接狀態(tài)之中；該可旋轉(zhuǎn)式平臺的旋轉(zhuǎn)會致使該組測試探針繞著該旋轉(zhuǎn)軸線進行旋轉(zhuǎn)，用以在該測試探針移動進入與該接觸區(qū)域相銜接之前，使該測試探針與接觸區(qū)域?qū)?zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該卡盤可沿著該平面中的兩個正交軸線而移動，并且其中，該基底包含被布置成一預(yù)定陣列圖案的電路陣列，每一電路包含一組接觸區(qū)域，該陣列圖案相對于該正交軸線具有角度未對準(zhǔn)，并且進一步包含一個計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其適合于儲存一個相應(yīng)于陣列圖案的索引方案，該索引方案包含代表一或多對電路陣列的數(shù)組接觸區(qū)域間的空間偏移的一組移動向量；一個位置傳感器，其用于測量陣列圖案的角度未對準(zhǔn)；以及一個運動控制器，其與該數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和該傳感器通信，該運動控制器包含一個計算機處理器，其依據(jù)該位置傳感器所測量到陣列圖案的該角度未對準(zhǔn)而針對移動向量施行座標(biāo)轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求2所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該位置傳感器包含一個照相機。
4.如權(quán)利要求2所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)包含一存儲器
5.如權(quán)利要求1所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其還包含一個工件定位用平臺，其支撐所述卡盤并被驅(qū)動而在該平面中移動。
6.如權(quán)利要求1所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該可旋轉(zhuǎn)式平臺包含一個環(huán)形軸承。
7.如權(quán)利要求1所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其還包含一個拉緊帶機構(gòu)，其以一種可操作方式與該可旋轉(zhuǎn)式平臺銜接，用一種可旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動該可旋轉(zhuǎn)式平臺。
8.如權(quán)利要求1所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該平移式平臺被支撐在該可旋轉(zhuǎn)式平臺之上而與其一起移動。
9.如權(quán)利要求1所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其還包含一個消隙彈簧，其以一種可操作方式將該臺架與該可旋轉(zhuǎn)式平臺互連，用以使該臺架相對于該可旋轉(zhuǎn)式平臺偏置。
10.一種探針對準(zhǔn)設(shè)備，其用于使一組探針與一基底上的接觸區(qū)域相對準(zhǔn)，該基底被支撐在一個與該探針對準(zhǔn)設(shè)備分離的獨立移動式X-Y平臺上，并且被驅(qū)動用以移動于一平面中，該探針對準(zhǔn)設(shè)備包含一個θ平臺，其具有一根基本上垂直于該X-Y平臺移動平面的旋轉(zhuǎn)軸線，該θ平臺與該X-Y平臺分離，因此該X-Y平臺的移動不會導(dǎo)致該θ平臺的移動，并且該θ平臺的移動不會導(dǎo)致該X-Y平臺的移動；一個臺架，其被連接至該θ平臺而與其一起旋轉(zhuǎn)，該臺架適合于支持該組探針；以及一個Z平臺，其以一種可操作方式與該臺架銜接，用以沿著該θ平臺的該旋轉(zhuǎn)軸線，相對于該θ平臺線性地驅(qū)動該臺架，從而使該探針移動進入與該接觸區(qū)域的接觸狀態(tài)之中；該θ平臺的旋轉(zhuǎn)會使該組探針繞著旋轉(zhuǎn)軸線進行旋轉(zhuǎn)，用以在該探針移動進入與該接觸區(qū)域銜接之前使該探針與接觸區(qū)域相對準(zhǔn)。
11.如權(quán)利要求10所述的探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該X-Y平臺可沿著在該平面中的兩個正交軸線移動，并且被限制以防止旋轉(zhuǎn)移動，并且其中，該基底包含被布置成一預(yù)定陣列圖案的電路陣列，每一電路包含一組接觸區(qū)域，該陣列圖案相對于正交軸線具有角度未對準(zhǔn)，并且進一步包含一個計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其適合于儲存一個相應(yīng)于所述陣列圖案的索引方案，該索引方案包含代表一或多對電路陣列的各組接觸區(qū)域間的空間偏移的一組移動向量；一個位置傳感器，其用于測量陣列圖案的角度未對準(zhǔn)；一個計算機處理器，其與該數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和該傳感器通信，該計算機處理器可操作地依據(jù)該位置傳感器所測量到的所述陣列圖案的角度未對準(zhǔn)，針對所述移動向量，施行座標(biāo)轉(zhuǎn)換；以及一個運動控制器，其與該計算機處理器通信，用以依據(jù)所轉(zhuǎn)換的移動向量來控制該X-Y平臺的移動。
12.如權(quán)利要求11所述的探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該位置傳感器包含一個相機。
13.如權(quán)利要求10所述的探針對準(zhǔn)設(shè)備，其進一步包含一個工件定位用平臺，其支撐所述卡盤并被驅(qū)動用于在所述平面中移動而獨立于所述θ平臺的旋轉(zhuǎn)移動。
14.如權(quán)利要求10所述的探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該θ平臺包含一個環(huán)形軸承。
15.如權(quán)利要求10所述的探針對準(zhǔn)設(shè)備，其進一步包含一個拉緊帶機構(gòu)，其以一種可操作方式與所述θ平臺連接，用以使該θ平臺旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求10所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其中，所述平移式平臺被支撐在所述θ平臺之上以與其一起移動。
17.如權(quán)利要求10所述的測試探針對準(zhǔn)設(shè)備，其進一步包含一個用以使所述臺架相對于所述θ平臺偏置的機構(gòu)，用以降低在Z平臺中的間隙效應(yīng)。
18.一種對準(zhǔn)設(shè)備，其包含一個工件定位用平臺，其包含一個用于將基底支撐于其上的卡盤，該工件定位用平臺可調(diào)整以在一個平面中移動，并且被限制以防止該卡盤的旋轉(zhuǎn)移動；一個可旋轉(zhuǎn)式平臺，其與該工件定位用平臺分離，并具有一個旋轉(zhuǎn)軸線，基本上垂直于該工件定位用平臺的移動平面，每一個可旋轉(zhuǎn)式平臺以及該工件定位用平臺可獨立調(diào)整，而不會導(dǎo)致另一的移動；一個工具，其被支撐在該可旋轉(zhuǎn)式平臺上以與其一起旋轉(zhuǎn)；以及一個平移式平臺，其以一種可操作方式與該工具銜接，并且被驅(qū)動以使該工具相對于該可旋轉(zhuǎn)式平臺，沿著該可旋轉(zhuǎn)式平臺的該旋轉(zhuǎn)軸線進行線性平移，該可旋轉(zhuǎn)式平臺的旋轉(zhuǎn)會致使該工具繞著旋轉(zhuǎn)軸線進行旋轉(zhuǎn)，以使該工具與該基底對準(zhǔn)。
19.如權(quán)利要求18所述的對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該卡盤可沿著該平面中的兩個正交軸線而移動，并且其中，該基底包含被布置成一預(yù)定陣列圖案的電路陣列，該陣列圖案相對于該正交軸線具有角度上未對準(zhǔn)，并且進一步包含一個計算機可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其適合于儲存一個相應(yīng)于該陣列圖案的索引方案，該索引方案包含代表一或多對電路陣列的所述各組接觸區(qū)域間的空間偏移的一組移動向量；一個位置傳感器，其用于測量該陣列圖案的該角度未對準(zhǔn)；以及一個計算機處理器，其與該數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和該位置傳感器通信，該計算機處理器可操作，依據(jù)該位置傳感器所測量到的該陣列圖案的該角度未對準(zhǔn)，對該移動向量施行座標(biāo)轉(zhuǎn)換。
20.如權(quán)利要求18所述的對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該可旋轉(zhuǎn)式平臺包含一個環(huán)形軸承。
21.如權(quán)利要求16所述的對準(zhǔn)設(shè)備，其中，該平移式平臺被支撐在該可旋轉(zhuǎn)式平臺上而與其一起移動。
全文摘要
一種測試探針對準(zhǔn)設(shè)備包含一個可旋轉(zhuǎn)平臺，其與工件定位用平臺分離，因此工件定位用平臺可以使工件移動于一X－Y平面中而不會移動θ平臺，從而抑制工件定位用平臺中的震動及慣性，并提高工件移動的速度及精度。θ平臺被驅(qū)動，繞著一個基本上垂直于X－Y平面的軸線進行旋轉(zhuǎn)。可旋轉(zhuǎn)平臺支撐著一個適合于保持住探針卡的臺架。臺架與θ平臺一起旋轉(zhuǎn)，從而關(guān)于工件對準(zhǔn)探針卡。Z平臺以一種可操作方式與臺架相銜接，用以使臺架沿著關(guān)于工件的旋轉(zhuǎn)軸線移動。一個計算機處理器通過位置傳感器的測量，針對預(yù)先編程的移動向量施行座標(biāo)轉(zhuǎn)換，用以對工件的角度未對準(zhǔn)進行調(diào)整。
文檔編號G01R1/06GK1639577SQ03804731
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者K·Y·金 申請人:電子科學(xué)工業(yè)公司