专利名称：具有快速锁紧系统的柱塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的柱塞，该柱塞用于将尤其是集成电 路(ICS)的电子结构元件传送到接触装置或者从所述接触装置移走，该接触装置与检测装 置相连接，以及该柱塞具有柱塞保持件和柱塞滑动件。
背景技术：
在将电子结构元件，例如集成电路(具有集成电路的半导体结构元件)例如安装 在电路板上或者应用在其它方面之前，通常要检验该电子结构元件的功能可靠性。在此，通 常称为“处理器”的自动操作装置使得待检测的结构元件与接触装置相接触，该接触装置尤 其是由接触插座构成并且与检测装置的检测头进行电连接。在检测过程结束后，结构元件 借助于处理器又从接触装置移除并且根据检测结果分类。为了保持和接触结构元件，处理器通常具有柱塞，也就是说在纵向上能够移动的， 活塞状的且能够来回运动的保持单元，该保持单元能够尤其是通过借助于真空施加吸力来 保持结构元件。在将结构元件放置在的柱塞头上后将柱塞设置在处理器内且在以下位置 中，在该位置中柱塞能够以直线的路径继续朝接触装置前移，直到结构元件与接触装置相 接触。在完成检测过程后，借助于柱塞又将结构元件从检测头移除并且如此定位，使得该结 构元件在卸载站上从处理器移除并且能够根据检测结果来分类。柱塞头通常借助于螺栓以能够松开的方式固定在柱塞滑动件的基体上，待测试的 结构元件借助于吸力保持在该柱塞头上。由此可能的是，当更换结构元件类型时仅柱塞头 由另一个匹配于新的结构元件类型的柱塞头来替换，与此同时柱塞的其余部件保持不变。 然而，柱塞头的更换需要相当大的工作量并且通常不能以期望的简单方式来完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种开头所述种类的柱塞，在该柱塞中以特别快且简单的方 式更换柱塞头是可能的。所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的柱塞实现。另外的权利要求中 描述了本发明的有利的实施形式。在根据本发明的柱塞中，柱塞头借助于快速锁紧系统固定在基体上，该快速锁紧 系统包括设在基体上的第一锁紧机构和设在柱塞头上的第二锁紧机构，其中两个锁紧机构 构成为使得通过柱塞头相对于基体旋转而将两个锁紧机构设置在从后面彼此接合的位置 中，在所述位置中柱塞头在轴向与基体相耦联。在根据本发明的柱塞中，柱塞头以极其简单的和快速的方式如此固定在柱塞滑动 件的基体上，即柱塞头以一定的旋转角位置在轴向设置在基体上并且随后旋转一定的角度 值，由此造成轴向的锁紧。通过反向旋转柱塞头并且在轴向取下基体而将柱塞头从基体松 开。这能够完全不需要工具。根据一个特别有利的实施形式，设在基体上的锁紧机构包括在柱塞头的方向上突出的球形件，该球形件具有在其周向分布的至少两个轴向槽和位于轴向槽之间的球面部 分。设在柱塞头上的锁紧机构具有夹紧元件，该夹紧元件能够沿着轴向槽移动并且通过旋 转柱塞头而被带到从后面接合球面部分的位置中。快速锁紧系统的这种实施形式使得能够 不仅以特别简单的快速的方式更换柱塞头，所述更换能够在处理器内通过手来进行，而且 此外还使得在将结构元件放置在接触装置的连接触头上时结构元件能够与柱塞头一起在 所有空间方向上移动，使得结构元件最佳匹配于接触装置的位置。在此合适的是，在柱塞头 上设置定位装置以用于相对于接触装置来定位柱塞头。这种定位装置例如能够由柱塞头上 的定位孔或者定位凹槽组成，在该定位孔或者定位凹槽中可以插入定位销，该定位销从接 触装置(接触插座)伸出。在此没有因为以刚性的方式引导柱塞滑动件而阻碍相对于接触 装置定位柱塞头并且因此定位结构元件，并且没有导致在柱塞中卡得过紧。根据一个有利的实施形式，球形件包括真空管，该真空管一方面与基体的真空供 应管相连接并且另一方面与柱塞头的至少一个真空通道相连接。由此能够以简单的和节省 空间的方式将用于保持结构元件必须的真空引向柱塞头的支承面。根据一个特别有利的实施形式，基体具有基件和耦联板，该耦联板横向于柱塞的 轴向浮动地固定在基件上，其中第一锁紧机构固定在耦联板上并且柱塞头能够借助于快速 锁紧系统与耦联板相耦联。如果结构元件设置在接触装置上，浮动地固定的耦联板能够使 得柱塞还在侧面一也就是横向于柱塞的纵轴线一在一定的范围内移动。因此，以特别 灵活的且未夹紧的方式相对于接触装置定位结构元件是可能的。
接下来根据附图示例性地详细叙述本发明。其示出图1示出根据本发明的具有回缩的柱塞滑动件的柱塞的立体图；图2示出具有向前移动的柱塞滑动件的图1的柱塞；图3示出根据图1的视图，其中在柱塞头和柱塞板的区域中以剖面的形式示出柱 塞；图4示出根据图2的视图，其中在柱塞头和柱塞板的区域中以剖面的形式示出柱 塞；图5示出柱塞头和第一球形锁紧机构在柱塞头相对于第一锁紧机构在轴向能够 移动的位置的立体图；图6示出柱塞头和第一锁紧机构在柱塞头相对于第一锁紧机构在轴向锁紧的位 置的立体图；图7示出图6的柱塞头和第一锁紧机构的剖面图；以及图8示出没有柱塞头的柱塞，也就是耦联板的俯视图。
具体实施例方式图1至4中示出的柱塞1基本上包括柱塞保持件2和以在纵向能够移动的方式固 定在柱塞保持件2上的柱塞滑动件3。借助于柱塞保持件2能够将柱塞固定在处理器内在未示出的回转装置上或者在 旋转滑座上。因此，未示出的电子结构元件能够设置在以下位置，在该位置中柱塞滑动件3能够直线地前移到接触位置，该结构元件被放置在柱塞滑动件3的前支承面4上并且在那 里借助于真空被保持，在该接触位置中结构元件的连接管脚或者连接触点设置在相应的接 触插座的未示出的连接触点上。在此，借助于未示出的进给装置完成向前运动，该进给装置 压在柱塞滑动件3的后端面5上并且相对于柱塞保持件2向前移动所述柱塞滑动件3，如图 2和4所示。通过为拉力弹簧形式的复位弹簧6使柱塞1返回到该柱塞1在图1和3中所 示的输出位置中，该复位弹簧的后端部固定在柱塞保持件2上并且该复位弹簧的前端部固 定在柱塞滑动件3的基体7上。柱塞保持件2具有保持板8、保持体9和两个定位销10。保持板8在侧面以凸缘 状的方式突出保持体9并且在两个对角线彼此相对的角区域中具有用于容纳未示出的螺 栓的孔11，通过该螺栓11将保持板8在未示出的回转装置或者旋转滑座上拧紧。保持体9设置在保持板8的后侧上并且一体地模制在所述保持板8上。两个定位 销10设置为彼此相互平行并且在其后端部上固定在保持体9的后端侧的区域内。此外，定 位销10以相当大的比例向前伸出保持板8。定位销的长度如此确定，使得如图3所示在柱 塞滑动件3回缩的状态下该定位销延伸穿过整个基体7直到进入柱塞头23的定位孔12中， 该柱塞头23以能够松开的方式固定在基体7上。在图3和4中所示的柱塞滑动件3的前 移状态下，定位销10没有与定位孔12相接合，使得柱塞头13能够相对于基体7旋转并且 能够朝所有方向略微倾斜，如下文所述。在柱塞滑动件3的所述前移状态下，然而定位销10 始终与设置在基体7的后端部上的导套14相接合。在柱塞滑动件3的所述回缩状态下，导 套14位于柱塞保持件2的内部，使得该导套14在图1和3中不可见。基体7由后面的基件15和前面的中间板或者耦联板16组成，在该基件15的后侧 的端部上模制导套，该中间板或者耦联板16在侧面浮动地固定在基件15上。由于所述浮 动的固定，耦联板16能够相对于基件15在垂直于柱塞1的纵向的平面内在一定的范围内 移动。这由此实现，如图8所示，耦联板16的孔17具有大于定位销10的外径一定量的直 径，在柱塞滑动件3的回缩状态下定位销10穿过所述耦联板16。因此，定位销10在孔17 内具有侧面的间隙。耦联板16在基件15上的轴向固定借助于两个螺栓18实现，在图8中仅所述螺栓 18的螺栓头19是可见的。螺栓18的螺栓杆穿过耦联板16的孔，该耦联板16的孔也具有 比螺栓杆的外径更大的直径。此外，螺栓头19位于沉孔20中，该沉孔20的直径大于螺栓 头19的外径。在沉孔20的区域中搭接耦联板16的螺栓头19以小的轴向间隙保持耦联板 16，然而螺栓头19在侧面在耦联板16上可以移动。此外如图8所示，耦联板16具有轴向孔21，以使得调温的流体，尤其是调温的气 体能够穿过耦联板16。如果应当在一定的温度条件下检测结构元件，这种调温的流体用于 冷却或者加热真空固定在柱塞1上的结构元件。为此，轴向孔21与基件15的另一个未详 细示出的轴向孔对齐，所述另一个轴向孔与柱塞滑动件3的流体输送管22(图1至4)相连 接。流体输送管22穿过柱塞固定件2中的相应凹处并且在柱塞滑动件3的回缩位置中向 后延伸穿过柱塞保持件。此外，柱塞1具有柱塞头23，该柱塞头23借助于特殊的如下文所述的快速锁紧系 统固定在耦联板16上。柱塞头23基本上具有插座24、头部中央部分25和调温体26。头 部中央部分25与插座24固定连接或者与所述插座24 —体地构成。
插座24由后面的正方形插座部分24a和具有减小的外径的前面的插座部分24b 组成。插座24中的轴向贯通的中央凹槽27如此确定大小，使得能够将头部中央部分25以 及从前面将调温体26的套筒状的柄部分28插入插座24的后端部区域中。在后面的插座端部区域24a中，两个定位孔12设置为盲孔的形状，该定位孔12在 柱塞头23的完成安装的状态下与耦联板16的孔17对齐。定位孔12的后面部分12a向后 以圆锥体形的方式扩宽，以使得形成用于定位销10的插入斜面。与此相比，定位孔的前面 部分12b的直径如此确定，使得如果柱塞滑动件3运动返回到最外边的回缩的端部位置中 时定位孔12以仅具有小的径向间隙的方式容纳定位销10。因此，在回缩的端部位置中柱塞 头23通过定位销10相对于基体7并且因此还相对于柱塞保持件2定位。由于所述“反定 位”，柱塞头23又回到限定的输出位置并且同时在侧面被锁紧，使得如果柱塞在其缩回位置 中快速移动到处理器内时柱塞头在侧面不再能够以不期望的方式移动。如果与此相比柱塞 滑动件3与吸附的结构元件一起向前在接触插头的方向上移动，定位销10不与定位孔29 相接合，使得柱塞头23与耦联板16 —起在侧面在一定的范围内移动并且还相对于耦联件 16朝所有侧向略微倾斜，如下文所述。柱塞头23和基体7之间的刚性耦联的取消使得，柱 塞头23正好在其到达设置在检测装置的一侧上的例如接触插座的接触装置之前以未夹紧 的方式由其它的定位机构来定位，该定位机构设置在所述接触装置的区域中。为此，后面的 插座部分24a在角区域中具有定位凹槽30，如果结构元件放置在接触装置上，该定位凹槽 30与未示出的设在接触装置的区域中的定位销相接合。为了将柱塞头23固定在耦联板16上，在耦联板16上固定有以球形件32的形式 的第一锁紧机构31，该球形件32与以四个夹紧元件34的形式的第二锁紧机构共同作用，所 述四个夹紧元件34固定在头部中央部分25上。球形件32固定在耦联板16的中心并且具有拧入耦联板16的中央螺纹孔中的柄 部分35和向前伸出耦联板16的球头36。球形件32设有中心贯通的真空管37，该真空管 37在其后端部上与柱塞滑动件3(图3)的构成为真空管道的真空供应管38相连接。真空 管道38固定在基体7上并且在定位销10之间延伸并且平行于所述定位销10延伸穿过柱塞 保持件2向后直至柱塞供应件39。所述柱塞供应件39具有未进一步示出的连接件以用于 将真空管道38与真空产生装置相连接。此外，流体输送管22还终止于柱塞供应件39中，使 得通过柱塞供应件39将流体导入流体输送管22中。如果应当加热流体，还能够在流体输 送管22中设置加热装置，例如以电阻加热件的形式，该电阻加热件以螺旋状的方式卷绕。除了两个定位销10，通向保持板8的引导孔中的真空管道38用作另外的用于将柱 塞滑动件3引导到柱塞保持件2上的引导元件。此外，球形件32的柄部分35以可移动的方式与真空管道38相连接，使得球形件 32能够与耦联板16 —起相对于基件15在侧向移动。在球头36上能够放置球冠40，该球冠40为头部中央部分25的一部分。图7示 出球冠40设在球头36上的状态。如从图5至7看出，夹紧元件34由指状的突出部组成， 该突出部向后突出球冠40，其中如从图7的剖面图看出夹紧元件34的内部表面从球冠40 的拱顶通到球冠40的自由端部。在此，夹紧元件34如此绕球头36延伸，使得两个彼此相 对的夹紧元件34之间的从内边测定的距离在夹紧元件34的自由端部的区域中小于在夹紧 元件34到球冠40的过渡区域中。由此，在图6和7所示的位置中，不再能够在轴向从球头36移除柱塞头23。另一方面，由此提供了一种球头固定，该球头固定基本上使得能够将柱 塞头23朝所有侧向偏转或者倾斜并且绕柱塞1的纵轴线旋转。为了将柱塞头23设在图6和7中所示的锁紧位置中，球头36具有四个在其四周 均勻分布的轴向槽或者削平部41，该轴向槽或者削平部41尤其是可以从图5和6中看出。 在此，两个彼此相对的轴向槽41之间的距离略微小于两个彼此相对的夹紧元件34之间的 最小距离。以这种方式可能的是，如果夹紧元件34位于轴向槽41的区域中，夹紧元件34 可以沿着轴向槽41移动。图5中示出了所述情形。在此，柱塞头23相对于耦联板16设置 在不相应于工作位置的旋转位置中。与此相比，球头36的球面在轴向槽41的后端部上如 此向内弯成拱形，使得柱塞头23能够与夹紧元件34 —起相对于耦联板16旋转，其中夹紧 元件34从轴向槽41的区域到达位于轴向槽41之间的球面部分42的区域中并且从后面接 合球头36。在所述在图6中示出的位置中，柱塞头23在轴向与球头36锁紧。如图7所示，头部中央部分25此外具有在其外周均勻分布的流道43。通过所述 流道43将通过流体输送管22和耦联板16的轴向孔21输送的调温流体从后面的插座部分 24a引向前面的插座部分24b，以使得调温气流在那里在调温体26上相遇并且为所述调温 体相应地调温。为了将从耦联板16的轴向孔21出来的流体均勻地分布在头部中央部分25 的所有流道43上，插座24在其后面的端面上具有袋状的凹槽44 (图5、6)，流道43通入到 该凹槽44。为了柱塞头23和耦联板16之间的流体密封而设置以0形环的形状的环形密封件 45，该环形密封件45嵌入柱塞头23的相应的环形槽中。所述环形密封件45完全环绕定位 孔12和插座24的袋状凹槽44。此外从图8还可以看出，在耦联板16的前侧设有环形槽 46，如果将柱塞头23放置在耦联件16上，密封件45设在该环形槽46中。密封件45还构 成为如此软，使得允许柱塞头23绕球头36以一定程度倾斜。调温体26的横截面如图7所示基本上构成为T形的并且由在轴向延伸的柄部分 28和横向于轴向设置的支承板47组成，在该支承板47上放置待检测的结构元件并且借助 于真空保持。调温体26以合适的方式由良好导热性的材料组成，尤其是如铝的金属，因此 调温体26不仅用于结构元件的调温，而且同时为真空系统的一部分，通过该真空系统在支 承面4上提供真空。为此，调温体26的柄部分28与头部中央部分25的前面的管接头48 相连接并且具有中央通道49，该通道49通过管接头48与球形件32的真空管37相连接。 多个真空通道50从中央通道49的前端部延伸到支承面4并且在不同的位置上通入到支承 面4中。由此，结构元件真空固定在不同的位置，这保证结构元件在柱塞头23上的非常可 靠的固定。调温体26的支承面4为平的并且如此确定大小，使得待检测的结构元件的主体的 整个表面设在支承面4上。调温体26的柄部分28的外径以合适的方式远远小于柱塞头23的轴向凹槽27的 从内边测定的宽度，使得调温的流体能够从流道43的所有侧面流到调温体26。为了改进调 温体26的调温，所述调温体26设有在流入侧设置的增大表面的肋部。在支承面47的侧面 的凹槽51上，来自轴向凹槽27的调温流体能够从侧面向外流出。在本发明的范围内多个变型方案是可能的。例如未必设置浮动的耦联板16。还 能够直接在柱塞头23和基件15之间实现快速锁紧系统。此外没有必要的是，即调温体36覆盖前面的插座部分24b，如附图中所示。调温体26最好还完全设置在插座24的轴向凹 槽27内。此外，在所述情况下还可能的是如此设置用于结构元件的支承面，使得前面的插 座部分24b的壁用作用于结构元件的连接管脚的支承件。即使使用四个夹紧元件34作为 第二锁紧机构33是特别有利的，完全可能的是可以设置不同于四个的夹紧元件34，然而至 少两个夹紧元件，最好为两个夹紧元件和八个夹紧元件之间。
权利要求
一种用于将尤其是集成电路的电子结构元件传送到接触装置或者从所述接触装置移走的柱塞，所述接触装置与检测装置相连接，所述柱塞具有-柱塞保持件(2)；-柱塞滑动件(3)，所述柱塞滑动件(3)以能够移动的方式在所述柱塞保持件(2)上被引导，并且所述柱塞滑动件(3)具有基体(7)和能够固定在所述基体(7)上的柱塞头(23)，所述柱塞头(23)用于借助于真空保持结构元件，其特征在于，所述柱塞头(23)能够借助于快速锁紧系统固定在所述基体(7)上，所述快速锁紧系统包括设在所述基体(7)上的第一锁紧机构(31)和设在所述柱塞头(23)上的第二锁紧机构(33)，其中所述两个锁紧机构(31、33)构成为使得通过所述柱塞头(23)的相对于所述基体(7)旋转将所述两个锁紧机构(31、33)设置在从后面彼此相互接合的位置中，在所述位置中所述柱塞头(23)在轴向与所述基体(7)相耦联。
2.根据权利要求1所述的柱塞，其特征在于，设在所述基体(7)上的所述锁紧机构 (31)包括朝所述柱塞头(23)的方向突出的球形件(32)，所述球形件(32)具有在其周向分 布的至少两个轴向槽(41)和位于所述轴向槽(41)之间的球面部分(42)，并且设在所述柱 塞头(23)上的所述锁紧机构(33)具有夹紧元件(34)，所述夹紧元件(34)能够沿着所述轴 向槽(41)移动并且通过旋转所述柱塞头(23)而被带到从后面接合所述球面部分(42)的 位置中。
3.根据权利要求2所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞头(23)具有头部中央部分 (25)，所述头部中央部分(25)具有与所述基体(7)的球形件(32)相匹配的球冠(40)，所述 球冠(40)设置在所述球形件(32)上。
4.根据权利要求2或者3所述的柱塞，其特征在于，所述球形件(32)包括真空管(37)， 所述真空管(37) —方面与所述基体(7)的真空供应管(38)相连接并且另一方面与所述柱 塞头(23)的至少一个真空通道(50)相连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的柱塞，其特征在于，所述基体(7)具有基件(15) 和耦联板(16)，所述耦联板(16)横向于所述柱塞(1)的轴向浮动地固定在所述基件(15) 上，其中所述第一锁紧机构(31)固定在所述耦联板(16)上并且所述柱塞头(23)能够借助 于所述快速锁紧系统与所述耦联板(16)相耦联。
6.根据权利要求5所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞头(23)具有至少一个轴向定位 孔(12)并且在所述柱塞保持件(2)上固定有至少一个朝所述柱塞头(23)的方向伸出的定 位销(10)，在所述柱塞滑动件(3)的回缩位置中所述定位销(10)接合在所述柱塞头(23) 的所述相关联的定位孔(12)并且在所述柱塞滑动件(3)的前移位置中所述定位销(10)没 有与所述柱塞头(23)定位接合。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞头(23)具有带有 前面的插座部分(24b)的插座(24)和良好导热性的调温体(26)，所述调温体(26)能够插 入所述前面的插座部分(24b)中和/或放置在所述前面的插座部分(24b)上并且具有用于 所述结构元件的支承面(4)，其中至少一个真空通道(50)延伸穿过所述调温体(26)并且通 入到所述支承面(4)中。
8.根据权利要求7所述的柱塞，其特征在于，围绕着所述头部中心部分(25)的球冠 (40)设置多个流道(43)，所述流道(43)通向所述前面的插座部分(24b)并且将调温流体导向所述调温体(26)。
9.根据权利要求8所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞头(23)在其面向所述耦联板 (16)的一侧上具有环形密封件(45)，所述密封件(45)围绕着所述流道(43)延伸并且以流 体密封的方式紧挨着所述耦联板(16)。
全文摘要
本发明涉及一种柱塞，所述柱塞用于将尤其是集成电路的电子结构元件传送到接触装置或者从所述接触装置移走，所述接触装置与检测装置相连接，所述柱塞头(23)能够借助于快速锁紧系统固定在基体(7)上。所述快速锁紧系统包括锁紧机构(31、33)，所述锁紧机构(31、33)构成为使得通过所述柱塞头(23)相对于所述基体(7)的旋转将所述锁紧机构(31、33)设置在从后面彼此相互接合的位置中，在所述位置中所述柱塞头(23)在轴向与所述基体(7)相耦联。
文档编号G01R31/28GK101883990SQ200980101186
公开日2010年11月10日 申请日期2009年4月9日 优先权日2008年4月24日
发明者西蒙·穆尔瑙尔 申请人:综合测试电子系统有限公司