专利名称：用于自动检测仪的连接装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及自动检测仪，特别是涉及用于把自动检测仪连接到对检测中的半导体器件进行定位的器械上的装置。
在制造半导体器件的过程中，需要在各个阶段对制造中的半导体器件进行检测。制造者从获得显著的经济利益出发，需要尽可能早的检测出并报废那些不合格的半导体器件。例如，通常是先把很多半导体集成电路制作在一块大的硅片上，然后切割该硅片，将这些集成电路分成管芯。把这些管芯装到座里，焊接连接丝，以便使管芯同从座中伸出的引线相连，最后用塑料或其它材料封装该座，形成最终的产品。
这个制造工艺的成本是相当高的，因此，很多生产者在切割硅片之前就要对在该硅片上的每个集成电路进行检测，对检测出的不合格集成电路作出标记，在切割该硅片之后就将这些不合格品报废，从而省去了封装那些不合格的管芯的费用。很多生产者在交货之前要对每个最终产品进行核查。生产者通过保证交付给用户的功能正常的高百分率的半导体元件而可以获得高的实价。
半导体器件通常是批量生产的，为了快速检测批量的器件而采用自动检验设备(通常称为检测仪)。一个检测仪迅速地产生施加到集成电路上的输入信号，然后确定是否产生适当的响应信号。由于检测仪是高度自动化的，所以在几秒钟内可以通过千百万个检测件。
为了有效地检测集成电路，为了移动并快速使被检测器件同检测仪相连接而需要某种器械。为了移动硅片，而用一个所谓“探测器”的器械。为了移动封装后的器件，而用一个所谓“近距离机械手”。这些器械能精确地使被检验器件定位，以便使该器件同检测仪的输出进行电接触。用于使一个在检测中相对检测头定位的探测器、机械手或其它器械通常被称为“操纵器械(handling device)”。
把操纵器械同检测仪相连存在几个困难问题。首先，半导体电路有多个输入和输出，典型的电路可以有20到100个输入和输出端，但是某些容量比较大的电路具有多达500个输出和输入端，超过1000个输入和输出端的电路正在设计之中。因此，检测仪必须产生和接收几百个信号。为驱动和接收这些信号所需要的电子电路必须尽可能地靠近该被检测的器件，以便使其高速操作。
因此，很多检测仪的设计带有一个包括所有驱动和接收电路的检测头。该检测头通过一个电缆束连接到一个电子操纵台上，该电子操纵台包括确定哪些信号应该被驱动并且使那些接收的信号同期望值相比的数据处理电路。
为了容纳所有的驱动和接收电路，检测头的直径可以大到几英尺以上，在一个最终产品的情况下的被检测器件的大小是在一平方英寸数量级，而在一个硅片上的一个集成电路的情况下，待检测器件甚至小得多。为了实现电连接，必须使经过该检测头的数百个信号挤到一个非常小区域中。
图1A示出一个通过连接装置100连接到一个探测器104上的检测头102。信号经过弹簧针152(图1B)同检测头102的电子电路相连接。弹簧针是靠弹簧加载的导电针，当一个导电表面紧压着这些针时，便实现良好的电接触。
将一个器械连接板11 4紧压住检测头102上的弹簧针152(图1B)。器械连接板114是一个多层印刷电路板。它包括在其上平面的接触焊接点116，弹簧针152(图1B)中的一个压住一个接触焊接点116以便将信号按规定路线从检测头102传送到器械连接板114上。器械连接板114还可以包括一些使检测头内的电路102同一个被检测的具体器械相连的电子部件(未示出)。
在器件连接板114上的导电交叉线118使信号按规定路线朝向在该板中心的通路孔120(hole)传送。通路孔120提供一个到器件连接板114底部的传导信号通路。另外，在器械连接板114的底面布置有一些接触焊点(未示出)。
在一个延长的环状体(extension collar)122上的弹簧针124同在器械连接板114底面上的接触焊点(未示出)相连接。在延长的环状体122的下表面上还有一些弹簧针150(图1B)。这些弹簧针124和150(图1B)在延长的环状体122的内部电气相连，以便使电信号能通过延长的环状体122。
使弹簧针150(图1B)紧压在探测器插板(probe card)128上的接触焊点130。测头插板128也是一块多层印刷电路板。接触焊点130同把信号按规定路线发送到通路孔134的导电交叉线132相连。通路孔134把信号转送到探测器插板128的底面上。通路孔134同探测器导线154(图1B)相连接。
探测器插板128固定在探测器插板加强条126上，探测器插板加强条126加强了探测器插板128的机械强度。将探测器导线154(图1B)精确地加工成使导线端部在同一个平面上。探测器插板128的倾斜将降低这个精度。探测器插板的加强条126减少了倾斜。
探测器插板加强条126跨接在探测器104的上表面146上的突出部分136上。探测器插板加强条126固定连接在该上表面146上，以便使探测器导线154(图1B)位于相对探测器104的一个固定位置上。
在探测器104内一个吸盘110保持一个硅片106。硅片106的上表面上已经制成很多集成电路108。
吸盘110安装在X—Y定位系统112上，通过使硅片106运动，便可以使每个集成电路依次同探测器导线154(图1B)接触。探测器104可使硅片106高精度定位。此外，探测器还完成一个使探测器确定探测器导线154的位置的例行的校准程序，这样，在该校准程序执行后，只要没有连接装置的各部分的运动，探测器104就可以以高精度操作。
可是，这样装置引起一个困难的问题，即需要经常更换器械连接板114或探测器插板128。为了检测不同类型的元件或对同一类型的元件进行不同的检测，需要不同的器械连接板114或探测器插板128。为了进行更换，必须从探测器104中移开检测头102。
检测头102是一个重量可超过500磅的大型装置，为使其便于运动，通过一个支撑臂142将检测头102同一个操纵装置(manipulator)(未示出)相连接。为了使检测头102易于运动，该操纵装置包括一些平衡块或其它机械部件，还要对操纵装置进行校准，以便在移动检测头102后，可以使它尽可能地返回到靠近其设计给出的那个位置并在制造的公差内。在探测器104上的导向柱144也有助于检测头102返回到其原来的位置上。
如果使检测头102重新定位后，它不能精确地定位在原来的相同位置上，则作用在探测器插板128和上表面146上的力将与检测头移动之前不同。如果这两个力相差足够大，则探测器插板128或上表面146将发生倾斜以至使探测器导线154相对硅片106移动。在图1B中示出了一些力的来源。检测头102必须以足够大的力紧压住连接装置100(图1A)，以便保持同弹簧针124、150、152的良好电接触。锁紧环(未示出)或其它的机械装置用于对某些弹簧针加压。例如，可以利用一个锁紧环把连接装置100的所有部分拉到一起。可是对于一组弹簧针必须始终用一个将向下的压在上表面146上的力F来加压。
另一个力的来源是来自电缆140，电缆140是一个重量可达数百磅的笨重物，由于电缆140的直径可以达到12英寸时，所以是很难弯曲的。将它挂在检测头102上后便产生一个力矩T。由于电缆的不可弯曲的特性，它表现一种所谓的“滞后”效应，即使电缆140精确地返回到原来的那个位置上，这个作用到检测头102上的力矩可能在电缆140移动后发生了变化。
这些力中的任何变化就能引起探测器插板128或上表面146倾斜。小于千分之一英寸的位移就需要对探测头104重新校准。因为重新校准通常需要20分钟左右，所以假如检测头102在移动后重新定位时能够返回到其原来的同一位置上并且使作用在探测头插板128和上表面146上的力也相同那可太令使用者满意了。
此外，例行的校准程序只能用于调整检测头102在一个平面上的位移，该平面与硅片106的上表面平行，这个平面有时被称为X—Y平面。如果检测头102相对该X—Y平面倾斜，则可能发生探测器的某些导线154没有接触硅片106。同样，如果探测器插板128由于力F或转矩T而引起变形，从而又使探测器导线154不再共面，则引起探测器的某些导线154不能在适当的位置上接触硅片106。目前的校准程序不能用于补偿这些误差源。因此，为了达到比较高的精度，必须保持使探测器插板128尽可能平放并且尽可能平行于硅片106。
我们已经指出了同检测头102的运动相连系的第二个问题。接触焊点或弹簧针在检测头重新定位过程中可能被损坏。如果检测头102首先垂直于上表面146移动，以便使弹簧针紧压住它们各自的接触焊点，然后又平行上表面146移动，则一些弹簧针将跨过几个接触焊点拉出。如果加到这些弹簧针上的负荷足够大，则可能损坏这些接触焊点或弹簧针。因此，要求该定位系统在检测头102靠近其最终位置时只允许检测头垂直于上表面146运动。
考虑到上述的背景技术，本发明的目的是提供一种改进的用于自动检测设备的连接装置。
本发明还有一个目的是提供一种在检测头和操纵器械之间的机械连接装置，该装置能精确地和可重复地使一个电连接装置相对操纵器械定位。
本发明的另一目的是提供一种在检测头和操纵器械之间的机械连接装置，该装置在检测头和操纵器械之间提供恒定的力。
本发明又一个目的是提供只允许一个垂直运动的在两个物体之间的机械连接装置。
上述的目的和其它的目的可以通过一个包含在检测头和操纵器械之间的运动偶合的连接装置达到。在一个实施例中，该运动偶由一个同凹槽配合的曲面形部件提供。在一个最佳实施例中，该曲面形部件具有几个伸出的并且延伸到在该凹槽的孔中和受恒定拉力的柱(post)。
在另一个实施例中利用一个第二运动偶合，以将探测器插板的夹持器安装到检测头上。
在另一实施例中，是通过零插入力插座在该连接装置的元件之间实现电接触。
根据本发明的另一个特征，一个在两个构件之间的机械偶是由一个安装在每个构件上的一个运动面形成的，并带有位于两个运动表面之间的两个运动配合面的物体。一个配合面朝向每个运动面，该物体的结构只能在相对于配合面之一的一个方向运动。
通过下面的详细描述和附图可以更清楚理解本发明。
图1A是已有技术中的一个在检测头和探测器之间的连接装置的部件分解图。
图1B是图1A的剖面图。
图2A是本发明的一个在检测头和探测器之间的连接装置的部件分解图。
图2B是图2A的剖面图。
图3是本发明的一个实施例中的一个运动偶的剖视图。
图4A至4C是本发明的一个可供选择的实施例的一个运动偶的剖视图。
结构参看图2A，图中示出一个与操纵器械例如探测器204连接的检测头202。连接装置200包括一个类似已有技术中的器件连接板214，但是与已有技术不同，器件连接板214包括许多导电柱216。来自检测头204的信号经过这些导电柱216到器件连接板214上。
导电柱216同交叉线218相连，交叉线218把信号传送到通路孔220。通路孔220把信号传送到器件连接板214的下表面(未示出)并同导电柱252(图2B)相连。
零插入力环(Zero insertion force ring)220安装在器件连接板214的下方，它包括一些容纳导电柱252的孔224。在孔224的内部有一些导电片258(图2B)，导电片258的安装应能使在零插入力环220转动进入一第一位置时，导电柱252不同导电片相接触。由此可见，导电柱252实际上不受阻力地插入到孔224中。但是导电片258的布置应使在零插入力环222转动时，保证导电柱252同导电片258电接触。
探测器插板228也包括在连接装置200中，探测器插板228包括导电柱230，导电柱230同在零插入力环220底面上的孔(未示出)对准，零插入力环220包括一些能在零插入力环220转动时保证同导电柱230电接触的导电片256(图2B)。
如图2B所示，导电片256和258连接在一起，当零插入力环220转动时，形成了从器件连接板214到探测器插板228之间的导电信号通路，虽然图中只示出了这些导电信号通路中的有限的几个，一个典型的检测仪将产生数百个到多于1000个信号，并且每个信号需要一个单独的通路。在器件连接插板214上的针216也可以经过零插入力环连接到检测头202上。
为了构成信号通路，这些信号通过在探测器插板228上的交叉线传送到通路孔234。这些信号经过这些通路孔到探测器插板228的下表面上。通路孔234连接到探测器导线254上，探测器导线254与硅片206相接触(图2B)。
连接装置200提供从检测头到硅片206的电连接。由于没有使用弹簧针，根本不需要为建立该连接而作用在垂直于上表面246的力。
测探器插板228固定在探测器插板座226上，也可以采用任何已知的固定手段，例如，可以将探测器插板228用螺钉固定到座226上。其它的适当的固定方法的例子包括环氧树脂固定连接扣固定连接等。
探测器插板座226包括三个球体270，支柱272伸到球体270的中心。球体270被设计成能接触到安装在定位环260上的带凹槽的块262，球体270和带凹槽块262是由刚性的硬材料加工的。淬硬不锈钢是适合的材料的例子。也可以用碳化硅氮化硅，但是机械加工困难。带凹槽块262和体球270相配合形成一个运动偶，该运动偶可以使探测器插板228相对检测头202精确和可重复地定位。下面详细描述该运动偶。
定位环260以下面详述的方式安装在检测头202上。柱272被设计成能通过在定位环260上的孔264。孔264应足够大以使柱272不接触孔264的侧面。柱272同一个线性执行机构346(图3)接合，线性执行机构346使测头插板座226以恒定的力作用在检测头202上。这个力是恒定宾，与检测头202的位置无关。
检测头202已安装在其上表面拓个带凹槽的块282(图2B)上，带凹槽的块282接收安装在探测器204的上表面246上的球280。带凹槽的块282和球280是由刚性的耐磨材料例如不锈钢加工而成。
针284穿过在带凹槽的块282上的孔并且同在检测头202上的一个线性传动机构(linear actuator)346(图3)相接合，它保持检测头202以恒定的力作用在探测器204上。不管检测头202的位置如何，这个力是恒定的。
组装带凹槽的块262和282是分别制造的，同样，球体270和280也是分别制造的，最好是把这些零件机械加工成紧密配合公差(+/-)0.0001时，表面光洁度为0.00001时或更高。柱272和284不需要制造成相同的紧配合公差。在它们分别加工成之后，安装到球体270和280上。一个合适方法是将柱272和284的端部加工成螺纹，将柱272和284的螺纹端拧入球体270和280的螺孔中。
用任何传统的刚性方式将带凹槽的块282装配到检测头202的下表面上，例如可以利用螺纹连接。为了获得更大的稳定性，应使带凹槽的块282尽可能靠近检测头202的周边固定。如果一个运动偶将形成一个稳定的和可重复的连接，而不管所述连接的精确位置，则带凹槽块282的定位是不严格的。为了便于组装，可取的是如果将这些运动偶安装在检测头202的下表面上则同时又能从检测头的其它部分拆开。
接着，加工定位环260。如果它比整个的检测头小很多，则可以把带凹槽的块262加工成环260的一部分或者分别加工，然后再通过例如螺纹安装到环260上。为了保证探测器插板座226及探测器插板228平行于上表面246，必需使带凹槽的块262平行带凹槽的块282固定。为了保证正确的定位而利用一个精密制造的定位模具。该定位模具上加工有一个象在制造精密部件上经常用的那种稳定的平面。将带有球形端的三个柱安装在所述的面上，以便使该三个柱同带凹槽的块282上的凹槽相配合，仔细地调整定位模具上的三个柱的高度使它们相同，从而使检测头202的下表面平行于定位模具的那个平面。将另一组端部成球形的三个柱安装在定位模具的平面上，仔细控制这三个柱的高度使其相同，从而使当定位环26安置在这三个柱上时，定位环260将精确地平行于定位模具的那个平面，因此也平行于检测头202的下表面。
将定位环260加工成比同它配合的检测头的开口稍少一些，在优选实施例中采用0.3英寸的间隙，但是这个精度尺寸不是严格的。为了使定位环260保持在正确位置上，将定位环插在环氧树脂或其它合适的复型剂中。机床工业中使用的各种环氧树脂是合适的。
探测器插板座226是分别制造的，由于探测器插板座226相当较小，所以可以利用传统的高精密制造技术而不用一个专门的定位模具定位球体270。球体270也没有必要高精度定位，由于在探测器插板228上的探测器导线是利用公知的技术平面化的，同时探测器插板228固定在探测器插板座226上。因此，在平面化过程中的球体的不精密位置都会导致探测器插板座226相对上表面246的倾斜。
探测器204可以分别制造，而球体280可以在探测器204制造后安装。上表面246上方的球体280同带凹槽的那个精确平面也不是严格。因此，安装球体280不需要采用特殊的工序。如结合图3所详细说明那样，球体280不是一个完整的球，而是把柱的一端加工成一个球形端。柱的另一端可以通过用螺纹拧入固定到探测器204上。也可以利用其它的固定方法，使螺纹穿过上表面246以便固定球体280。
探测器204容易补偿探测器插板228在上表面246(X—Y平面)的那个平面上的偏移，但是探测器204不能补偿不平行上表面246的探测器插板228的偏移。因此为了达到可取的实施例所期望的精度，上表面上方的球体280的高度是重要的。
达到这个精确度的一种方法是使这些球体280的高度可以调。市场上可以卖到的探测器通常都有一个可以调整的上表面，如果把球280安装在上表面246上，通过简单地调整上表面246可以实现正确的定位。这个调整可以借助一个精密加工的定位模具进行。
一个合适的定位模具有三个类似安装在检测头202下侧的带有凹槽的块282上的凹槽的定位在一个平面上的凹槽中。在定位模具的中心安装有三个位移传感器，使这三个传感器的三个顶端定位在一个同该定位模具的平板平行的平面上。使三个位移传感器的三个顶端向下朝着一安装在吸盘210上的一个检测面，然后调整上表面246，直到三个位移传感器的读数相同为止。这样的状态表明球体280的顶部限定一个平行于吸盘210上的那个器件的一个平面。
此外，为了调整球体280的高度，没有必要专门制造一个定位模具。如果借助一个保持有三个位移传感器的定位装置重新放置探测器插板228，则可按上述方法精确地进行。
使探测器非得有一个可调整的使用表面也不是必需的。可取的是将球体208安装在探测器204的架上，而这个架移动的可能性比上表面的小，还可以使球体之间的间隔更宽一些，以便提高稳定性。如果把球体208直接安装在架上或安装在不带有可调整上表面的探测器上，则最好是借助某个能调整高度的手段安装球体208。例如可以用螺旋测微头安装球208。
运动偶的操作运动偶是公知的，在参考文件，例如下列文件中有描述“精密机械设计”(Alexander H.Slocum，Prentice Hall(1922))和在论文集中，例如A.Slocum的“用于精确固定的运动偶第1部分设计参数的形成”(Precis.Eng.，Vol.10 No.2，1988)；A.locum及A.Donmez，的“用于精确固定的运动偶，第二部分重复性和刚性的实验”(Precis.Eng.Vol.10，No.3，1988)；和Alexander H.Slocum撰写的“三槽运动偶的设计”(Precis Eng.，PP67—75,1992)。所有上述文件被本申请作为参考文件引证。概括地说，运动偶的理论基础是为了定位一个物体，应该使该物体对要禁止运动的所有自由度上进行约束运动所需要的最少数目的点上接触。为了在六个自由度上的约束运动，需要六个接触点，但其中不能有两个以上的接触点共面。
在这个可取的实施例中，三个球分别安装在三个凹槽中。每个凹槽有两个面，每个面同一个球只接触在一个点上，这样，三个球和三个凹槽的组合便形成一个运动偶，该运动偶足以在六个自由度上约束运动。
在这个可取的实施例中，这些凹槽之间的间隔应该在实际允许的情况下尽可能的宽。此外，应按照在上述参考文件中所评述的技术操作调整这些凹槽的取向，以便能获得最大可能的稳定性。
每个球和凹槽对被称作“运动接触”，因为该对提供几个形成运动偶所必需的接触。一个凹槽的每一侧被称作“运动面”，因为它提供一个单点接触，这个球被称为“运动配合面”，因为它只在一点上同一个运动面接触。为了能满意地操作一个运动偶，用凹槽形成运动面不是必需的。也可以用其它的形状(倒如一个弧边菱形)。把一个球用作运动配合面也不是必需的，其它的形状(例如一个圆锥的顶)也可以用来形成以单点接触一个面。同样，每个运动接触包括两个运动面也不是必需的。其它的合适的运动接触的例子有将一个球紧压在一个平的面上(每个接触有一个运动面)；将一个球紧压在一个四面体上(每个接触有三个运动面)或将一个球紧压在三个球上(每个接触有三个运动面)。可以使不同类型的接触用在一个运动偶上，只要总共有六个运动面就可以。
现在参看图3，图中示出了这个优选实施例的运动接触的更详细的部分。同物体304相连接的物体302。球部分306安装在物体302上。
球部分306具有一个适合于接触在带凹槽块308中的锥形面314上的曲面部分316。球部分306不必需是完全的球。不与带凹槽块接触308的球部的区域可以是任何方便制造的形状。图中，插入部分318适合装入凹槽320中，以便保持球306的定位。
柱310延伸到球部306，柱310有一个旋入到物体302中的螺纹端324。在柱310上的凸缘有助于保持球部分306在物体302的定位。
带凹槽的块308包括一个槽312，槽312大到在曲面部分316接触到锥形面314时，柱310和凸缘322不能接触带凹槽的块308。
带凹槽的块308安装在物体304上。柱310延伸入物体104中并能快速地与连接装置330配合。连接装置330是可以扳住柱310的任何可连接偶，对其施加拉力后才能释放。以可能最少的运动完成这些运动的一些连接装置是可取的。
一个适合的快速连接装置如通常把一个空管连到一个压缩机上那样的连接装置330。它有一个内套筒332和一个外套筒334。外套筒334相对内套筒332滑动。外套筒334借助一个把外套筒推向下方的弹簧同内套筒332相连。
快速连接器330还包括球340，通常包括三个或四个这样的球，但是为了清楚起见，图中只示出一个。图3示出球340嵌入柱310的槽342中，借助外套筒334保持球340定位。
内套筒332同一个柱塞344相连。柱塞344又同线性传动机构346相连，线性传动机构可以是任一个可以将柱塞344压向柱310并以作用在柱塞344上的恒定拉力使其返回的装置，在此使用的是一个充有气体的气瓶。
在操作时，将柱310插入物体304中。柱310紧压住球340，球340使外套筒334相对内套筒332上升。当外套筒334上升到足以离开球340的位置时，小球便离开柱310滑动。然后柱310移动球340，而球340可以滑进槽342。作用在外套筒334上的弹簧加载力使外套筒334朝下拉回，强迫球340进入槽342中。外套筒344向下滑动得足够的远，以便防止球340离开槽34，借此使柱310锁住定位。
使球340进入槽342中，线性传动机构以预先确定的力向上拉柱塞344。如果柱塞344同随后与柱130相连的快速连接装置330相连，这个向上的力便拉球部分306靠住带凹槽的块308。因此，在该运动接触的接触力是一由线性传动机构346提供的力。为了能重复地定位，使在每个运动接触上的接触力是可重复的这点很重要。
传动机构346和快速连接装置330最好安装成能使作用在柱310上的力只沿着柱310的轴线方向。为了获得这个结果，传动机械346可以借助一个球和座固定安装或安装在一个弹性体上。在快速连接装置的周围应有足够的间隔，以便防止快速连接装置接触物体304。
为了释放快速连接装置330，可以进一步压柱塞344。将外套筒334和内套筒332二者向下压的距离比给合成该快速连接装所需的距离要远。外套筒334的向下运动到柱塞36接触到凸出部338为止。如果再压柱塞344，则球340便滚到外套筒334的下面道弹出槽342的外面。因此，使该连接脱开。
传动机构346可以由一个控制系统(未示出)控制，或者可以由操作人员按各种开关进行操作。在操作时，最好是由一个机械手操纵装置或甚至操作人员使检测头202靠近探测器204到足够的程度，以便使柱284同在检测头202内部的快速连接装置实现连接。该操纵装置将尽可能小的力施加在检测头202上，以便由执行机械提供所有的接触力，利用这种方法可以获得具有百万分之一的精度的可重复性。
几个可供选择的实施例图4A示出一个运动连接的实施例。物体402同物体404相连。物体402上加工有一个凹槽408，物体404上加工有一个凹槽410。
球406越过凹槽410同挠性支承412接触。挠性支承类似一薄金属片，它允许球406沿标着Z的方向运动。但是不允许在垂直于Z的方向有任何运动。
使球406的中心线CLB同凹槽410的中心线对准。在操作时，将物体402和404装配在一起，球406将首先进入凹槽408中，并且使凹槽408的中心线CLI同球406的中心线CLB对准，如图4B所示。如果使物体402和404比较精密地配合在一起，则球将被压入凹槽410中，如图4C所示，一旦球406进入凹槽408，如图4B所示，则物体404和402的以后的运动只能沿X方向，在垂直方向的运动是根本不允许的。
图4中没有表示出这个力的作用是如何使物体402和404配合在一起的。可以利用一个通过球406的如图3所示的柱。
也可以用只允许球406在一个方向运动的其它方法。例如，可以使球406靠在从凹槽410的底面伸出的柱上。在这个实施例中，可以借助一个弹簧或其它机构使球偏离物体404。
图4的运动偶是特别适合用于采用弹簧针的连接。利用这样的运动偶，只要将检测头足够靠近探测器就在弹簧产生一个力，就不能使这些弹簧针产生一点横向移动。从而防止了由弹簧针同接触焊点的接触损坏。
在不违背本发明的条件下，还可以对这个所描述的实施例作出各种改变和替换。例如，图3中示出一个用于将一个预载力加到一个运动接触上的气动传动机构。可以采用任何能施加一个预载力的任何装置。
另外，在本说明书中也可以列出各种制造公差。即使这些公差没有被严格地观测出也可以制造出一个功能器件，尽管它们精度比所描述的要低。同样可以以较高的公差制造出，并且应具有较高的精度。
球和凹槽是作为运动接触示出的。球和凹槽的位置可以交换。例如凹槽282可以安装在探测器204上，而球280可以安装在检测头202上。另外，运动接触不必需限定于球和凹槽。可以用任何能形成一个运动偶的运动接触。
另外，在这个所描述的实施例中指出把检测头202连接到探测器204上的外部运动连接和一个把探测器插板228连接检测头202上的内部运动连接。通过只用这两个连接之一便可以获得这些利益。
图2还示出一个用于供给零插入力座的一个零插入力不。也可以利用其它类型的零插入力座，例如借助压入一个插进位于两个导电部件之间的柱提供些零插入力座。一个导电部件同一个杆相连，并且在该杆运动时，它朝向另一个导电部件移动。
另外，带有探测器导线是探测器插板作为例子举出的，本发明的应用不受检测一个器件的使用方法的限制。例如，如果将导电部件或刀形开关用于检测一个晶片，本发明同样奏效。
另外，探测器插板和器连接接板是印刷电路板是作为例子提出的。任何带有导电通路的部件都可以用。
应该指出，虽然本发明是以在用于把检测头和探测器相连接时为例子进行说明的，但是本发明还可以用在连接一个供封装过集成电路组件用的机械手上。如果用在机械手上，就不需要探测器插板。通常用机械手将封闭过的部件插入到安装在器件连接板的插座中。另外，机械手通常是垂直取向的。而探测器通常是水平取向的。本发明的连接适合于所有取向。
显然，本发明只有权利要求书的精髓和范围限定。
权利要求
1.在一种把检测头连接到一个操纵器械上的自动检测仪的装置中，其改进在于包括一个在检测头和操纵装置之间的运动偶。
2.如权利要求1所述的自动检测仪的装置，其特征在于该运动偶包括a)一些安装在检测头上的运动表面和b)一些安装在操纵器械上的运动配合面。
3.如权利要求2所述的自动检测仪的装置，其特征在于，所述的那些运动表面包括六个面。
4.如权利要求3所述的自动检测仪的装置，其特征在于，所述的六个运动面包括三个带凹槽的块。
5.如权利要求1所述的自动检测仪的装置，其特征在于所述的运动偶包括一个预加载的运动偶。
6.如权利要求5所述的自动检测仪的装置，其特征在于所述的预加载的运动偶包括a)一些相类似的物体，每个物体有一个曲面部分；b)一个从每个物体上伸出的柱；和c)将力施加在每个柱上的部件。
7.如权利要求6所述的自动检测仪的装置，其特征在于还包括一些带凹槽的块，每个带凹槽的块上加工有一个通路孔，该孔的直径比该柱的直径大，以及每个所述的带凹槽的块位于其中一个具有曲面部分的那些物体和一个用于施加力的部件之间。
8.如权利要求1所述的自动检测仪的装置，其特征在于还包括a)一个探测器插板座b)一个位于在探测器插板座和检测头之间的第二运动偶。
9.如权利要求8所述的自动检测仪的装置，其特征在于还包括a)一个物体b)一个把该物体固定在检测头上的固定件；c)所述的运动偶包括一些在上述物体上的运动面和一些在该探测器插板座上的运动配合面。
10.如权利要求2所述的自动检测仪的装置，其特征在于。a)一些在该运动面上的接触点，它们在一些接触点上同一些在该运动配合面上的一些点接触。b)在这些运动面上的那些接触点限定一个在检测头下方的第一平面。c)在这些运动配合面上的那些接触点限定一个在操纵器械上方的第二平面；d)该装置还包括用于调整第一平面相对第二平面取向的机构。
11.如权利要求10所述的自动检测仪的装置，所述的运动接触的特征是该运动配合面固定在操纵器械的上表面上，而用于调整的机构包括一个用于调整该上表面取向的装置。
12.如权利要求10所述的自动检测仪的装置，所述的运动接触的特征在于a)运动配合面包括一些上面加工有半球部分的柱；和b)用于调整的装置包括一个同那些柱的每一个相连接的螺旋测微计。
13.一种运动接触，包括a)一个具有一第一运动面的第一物体；b)一个具有一第二运动面的第二物体；c)一个位于第一和第二物体之间的第三物体，该第三物体具有朝向该第一运动面的第一运动配合面和朝该第二运动面的第二运动配合面；d)用于允许该第三物体在离开该第一运动面的第一方向上运动和用于约束在另一方向的运动并使该第三物体在该第一方向偏移一个距离的装置。
14.如权利要求13所述的运动接触，其特征在于用于允许运动的装置包括一个使该第一物体连接到该第二物体上的挠性支承。
15.如权利要求13所述的运动接触，其特征在于用于允许运动的装置包括a)一个同该第一物体相连并通过该第二物体上的一个孔的轴；b)一个安装在位于在第一和第二物体之间该轴周围的弹簧。
16.如权利要求13所述的运动接触，其特征在于第一和第二运动配合面分别为一个曲面。
17.如权利要求16所述的运动接触，其特征在于所述的第一物体包括一个至少具有两个面的凹槽部分，这两个面之一是该第一运动面，所述的第二物体包括一个至少具有两个面的凹槽部分，这两个面之一是该第二运动面。
18.一种包括权利要求13的运动接触的自动检测仪的装置，包括a)一个检测头；b)一个操纵器械；c)一些实现同被操纵器械保持的器件相接触的装置；d)一些检测头和一些接触部件之间电性连接的可缩回的导电针；和e)其中，从由第一物体和第二物体组成的组中选择出的一个物体安装在检测头上，而由第一物体和第二物体组成的组中的另一个物体安装在操纵器械上。
19.如权利要求18所述的自动检测仪的装置，其特征在于a)还包括一个上面形成有导电通路和导电焊点的基底；b)可缩回的导电针包括一个弹簧加载针；c)使这些弹簧加载针同导电焊点电接触。
20.一种自动检测仪的装置包括a)一个具有一些电输出端的座；b)一些同这些输出端电连接的导电柱；c)一个内部形成有一些孔的插座，每个孔含有一个导电体，该孔具有一个足够大的部分，以便容纳这些导电柱之一而不同该导电体接触。d)在导电柱和插座中的那些孔的每一个中的导电部件之间形成电接触的装置。
21.如权利要求20所述的自动检测仪的装置，其特征在于，用于形成电接触的装置包括一个保持该插座的转动连接装置。
22.如权利要求21所述的自动检测仪的装置，其特征在于该插座有一个贯通的圆形开口，该转动连接装置包括一个延伸到该圆形开口中的圆柱体。
23.如权利要求20的自动检测仪的装置，还包括a)一个第一印刷电路板，一些导电柱从该印刷电路板的一个面上伸出。b)一个第二印刷电路板，从上面伸出许多第二导电柱的；c)其中该插座有一第一表面和一第二表面，那些孔形成在该第一表面上，该插座具有一形成在该第二表面上的许多第二孔，所述的每个孔中有一个导电体，在该第一表面上的孔中的每个导电体同在该第二表面上的孔中的导电体电性连接。d)其中，从该第二印刷电路板上伸出的导电柱位于在该插座的第二表面上的孔中并且同位于在孔内的导电体电性接触。
24.如权利要求23所述的自动检测仪的装置，其特征在于，该第二印刷电路板包括一个上面伸出有一些探测器导线的探测器插板。
25.一种自动检测仪的装置，包括a)一个检测头；b)一个适于将一个检测中的器件保持在第一平面上的操纵器械；c)一个下面具有一些探测器导线的探测器插板；d)一个固定连接到该探测器插板上的探测器插板座；e)一个位于在该探测器插板座和该检探测器之间的第一运动偶；f)一个位于在该检测头和该操纵器械之间的第二运动偶。
26.如权利要求25所述的自动检测仪的装置，其特征在于该第一和第二运动偶分别是一个预加载运动偶。
27.如权利要求26所述的自动检测仪的装置，其特征在于每个预加载运动偶包括三个运动接触，每个运动接触具有a)一个上面有一个通孔的凹槽体；b)一个半球形体，c)一个从该半球件伸出的柱，该柱伸到该孔中；d)用于接触该柱点把一个预载力施加在该柱上的装置。
28.如权利要求26所述的自动检测仪的装置，还包括一个具有一个平面的部件，该部件固定连接到检测头上，该平面将位于在探测器插板座和检测头之间的那个运动偶的那些运动面固定在检测头上。
29.如权利要求28所述的自动检测仪的装置，其特征在于还包括a)一个伸出有许多第一导电柱的器件连接板；b)一个从探测器插板上伸出的许多第二导电柱；c)一个将在该器件连接板上的那些柱连接到探测器插板上的零插入力插座。
30.如权利要求29所述的自动检测仪的装置，其特征在于该零插入力插座有一个带有通孔的环形体，探测器插板座将一部分伸到该孔中。
全文摘要
本发明提供一种在自动检测仪的检测头部分和一个操纵器械(例如一个探测器)之间的连接装置，该连接装置在检测头和操纵装置之间以及在探测器插板和检测头之间分别采用预加载的运动偶，这些运动偶允许探测器插板相对在操纵器械中的器件重复定位，这些运动偶还减少了作用在探测器插板上的力，从而防止了探测器插板的变形。该连接装置提供机械和电分开的连接，从而使机械的精度与电气结构无关。
文档编号G01R31/02GK1125898SQ9511559
公开日1996年7月3日 申请日期1995年8月25日 优先权日1994年9月1日
发明者亚历山大H·斯诺克姆, 米歇尔A·乔 申请人:高级工程系统及产品公司