专利名称：半导体器件测试装置的测试头定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试半导体器件所使用的半导体测试装置；具体来说，是有关这样的测试头定位装置，当把称为半导体器件测试装置的测试头部分装在该测试装置的测试部时，使其在预定的高度位置上移动并保持。
在应测试的半导体器件(一般称为DUT)上外加预定的图形测试信号，测定其电特性的半导体器件测试装置上(通常称为IC测试器)，把半导体器件运送到测试部，在该测试部使半导体器件与安装在称为测试头的部分(供给和接收测试用的各种电信号的半导体器件测试装置的一部分，以下称为测试头)上的器件插座作电接触，在测试结束后把测试完的半导体器件从测试部搬出，大多还连接根据测试结果把测试完的半导体器件分成合格和不合格品的半导体器件运送处理装置(通常称为处理机)。在本说明书中，单把使这种半导体器件运送处理装置(以下称为处理机)连接成整体形式的半导体器件测试装置称为半导体测试装置。此外，在下面为了说明简单，以作为有代表性的半导体器件的半导体集成电路(以下称为IC)为例进行说明。
首先参照图3，简单地说明现有的称作水平运送方式的处理机的大体结构。
例示的处理机60备有装载器部61，把将要进行测试的IC(被测IC)转送并转放于测试盘64上；具有温度适应室66和测试部67的恒温槽65；引出室68(还称为除热/除冷室)，测试部67的试验终了后，对放置在测试盘64上从测试部67运送过来的测试完的IC作除热或除冷；卸载器部62，把放置在测试盘64上从引出室68运送过来的测试完的IC从测试盘64运送并转放在通用盘(也称为用户盘)63上。
恒温槽65的温度适应室66以及测试部67和引出室68在处理机60后侧以该顺序在图中左右方向(该方向为x轴方向)从左向右排列，装载器部61以及卸载器部62分别配置在恒温槽65以及引出室68的前部，并且，存放放置被测IC的通用盘63DT、放置分好类的测试完的IC的通用盘63ST、空的通用盘63ET等的盘容纳部70配置在处理机60的最前部。
恒温槽65的温度适应室66是在装载器部61中向装在测试盘64上的被测试IC提供预定的高温或低温温度应力的室，恒温槽65的测试部67是对处于在温度适应室66得到预定温度应力状态的IC实行电测试的部分。为了在测试中以其不变的温度维持在温度适应室66给予被测IC的预定高温或低温的温度应力，把这些温度适应室66和测试部67配置在可把内部气氛维持在预定的温度中的恒温槽65内。
测试盘64的循环移动路线是装载器部61→温度适应室66→测试部67→引出室68→卸载器部62→装载器部61。测试盘64在该循环路线中仅配置预定的个数，并利用未图示的测试盘运送装置按图示的箭头方向依次移动。
在装载器部61中，通过通用盘63装入被测IC的测试盘64，从装载器部61送往恒温槽65内，从在该恒温槽65的前方设置的插入口运入温度适应室66内。在温度适应室66中装着垂直搬运机构，该垂直搬运机构的结构能按预定的间隔呈叠层状支承多个(例如5个)测试盘64。在图示的例子中，来自装载器部61的测试盘被支承在最上面的盘支承台上，支承在最下面的盘支承台上的测试盘向测试部67运出，测试部67在温度适应室66的下部以与X轴方向右侧相邻接的状态连接着。因此，测试盘64向与插入方向垂直的方向运出。
垂直搬运机构使支承在各盘支承台上的测试盘依次往垂直方向(设该方向为Z轴方向)下方的下一个盘支承台移动。在最上面的盘支承台的测试盘依次移动到最下面的盘支承台期间，并且在待机到测试部67空闲期间，给被测试IC提供高温或低温的预定的温度应力。
在测试部67配置有测试头(未图示)，从温度适应室66一个个地运出的测试盘64被运往测试头之上，在该测试盘上放置的被测IC内预定数量的被测IC照旧放置在测试盘64上的状态下，使其与测试头上安装的器件插座作电接触。当通过测试头使一张测试盘上的所有被测IC的测试结束时，则测试盘64再次被从测试部67运往X轴方向右侧，送到引出室68，在该引出室68作测试完的IC的除热或除冷。
引出室68也和所述温度适应室66一样备有垂直搬运机构，利用该垂直搬运机构，构成可以一定间隔呈叠层状支承多个(例如5个)测试盘的结构。在图示的例子中，来自测试部67的测试盘被支承在最下面的盘支承台上，支承在最上面的支承台上的测试盘被运出至卸载器部62。垂直搬运机构使支承在各盘支承台上的测试盘依次向垂直方向上方的下一个盘支承台移动。在最下面的盘支承台的测试盘依次移动到最上面的盘支承台期间，测试完的IC被除热或除冷，还原为外部温度(室温)。
通常，由于IC的测试实施在温度适应室66中向IC提供如-55℃～+125℃宽的温度范围内任意的温度应力，所以，引出室68在温度适应室66对被测IC施加如+120℃高温情况下，通过送风冷却使其还原为室温，而在温度适应室66对被测IC施加如-30℃低温情况下，通过暖风或加热器等加热，使其回到不发生结露的温度。并且，放置被测IC的测试盘64通常要使用承受象这样宽的温度范围的，即耐高/低温的材料形成的测试盘，但在常温下测试被测IC时，无须用耐高/低温材料形成测试盘64。
在除热或除冷之后，测试盘64从测试部67以与运入的方向垂直的方向(设该方向为Y轴方向)，并且向引出室68的前方运送，从引出室68向卸载器部62运出。
卸载器部62根据测试结果的数据，把测试盘64上测试完的IC按类分开，放在对应的通用盘63上。在该例中，卸载器部62能使测试盘64停在第一和第二两个位置A和B，根据测试结果的数据，从停在这些第一位置A和第二位置B的测试盘64中对测试完的IC分类，存放在停在通用盘安置位置(停止位置)上的对应类别的通用盘上，在图示的例子中，是4个通用盘64a、64b、64c、64d。
在卸载器部62空闲的测试盘64被运送到装载器部61，由通用盘63再转送、放置被测IC。然后，重复同样的动作。
但是，在卸载器部62的通用盘安置位置上可配置的通用盘数量由于空间关系，在该例中仅限于4个。因而，可实时区分的类别限制在4类。虽然通常把合格品分成高速响应元件、中速响应元件、低速响应元件3类，同时，加不合格品顶多为4类，但往往有时会产生不属于这些类的测试完的IC。当象这样的4类以外的IC产生时，就将归入该类的通用盘从盘存放部70取出，运送到卸载器部62的通用盘安置位置，存放在其通用盘上。这时，还必须把位于卸载器部62的任意一个通用盘运送、存放到盘存放部70的规定位置上。
在分类作业当中，若进行通用盘替换，那么，这其间必须中断分类作业。因此，在该例中，在测试盘64的停止位置A、B和通用盘63a～63d的配置位置之间设置过渡部71，在该过渡部71暂时存放属于仅偶而产生的类别的IC。在过渡部71具有例如可存放20～30个IC的容量，同时设置存储部，该存储部存储在过渡部71各IC存放位置上存放的IC的所属类别，在该存储部，按各个IC存储在过渡部71上暂时保存的IC的类别和位置，在分类作业间隙，或在过渡部71满荷时，把保存在过渡部71中的IC所属类别的通用盘从盘存放部70运送到卸载器部62，存放在其通用盘中。此外，还有暂时保存在过渡部71中的IC的类别为多种的情况。因此，在有多种类另的情况下，一次把数种通用盘从盘存放部70运往卸载器部62。
在装载器部61中，为了从停在通用盘安置位置(停止位置)的通用盘63向测试盘64转送被测IC，通常，使用备有可动头(在该技术领域中称为握柄装入式装置)的X-Y运送装置(未图示)。该可动头下面装着的IC吸附垫(IC夹持部件)与放置在通用盘63上的被测试IC接触，用真空吸引作用吸附夹持IC，把IC从通用盘63转送到测试盘64。在卸载器部62中，把测试完的IC从测试盘64转送到通用盘63时也使用同样结构的X-Y运送装置。一般，在可动头上装着例如8个左右吸附头，一次转送可达8个IC。
并且，虽然未图示，但在盘存放部70上部设有盘运送装置，在装载器部61中，利用该盘运送装置，把放置被测IC的通用盘63DT从盘存放部70运送到通用盘安置位置(把被测IC(向测试盘64转送的位置)，空闲的通用盘63被存放在盘存放部70内的规定位置上(通常为存放空闲通用盘63ET的位置)。同样，在卸载器部62，利用所述盘运送装置，对应类别的通用盘分别被从盘存放部70运往通用盘安置位置(从测试盘64接收测试完的IC的位置)，装满的通用盘被存放在盘存放部70内规定的位置上，空闲的通用盘63ET被从盘存放部70运往通用盘安置位置。
另外，在装载器部61中，在通用盘安置位置和测试盘64的停止位置之间，设置有称为精确仪(preciser)的IC位置修正装置69。该精确仪69具有比较深的多个凹部，使从通用盘63向测试盘64运送的被测试IC一度落入这些凹部内。各凹部的周围用斜面包围，由该斜面规定IC的落下位置。利用精确仪69正确规定8个被测IC的相互位置之后，再用可动头夹持这些规定了位置的IC，运往测试盘64。设置这样的精确仪69的理由是，在通用盘63中，保持IC的凹部形状作得比IC的形状还要大，因此，存放在通用盘63的IC的位置具有大的偏差，当将用可动头夹持的IC原封不动地直接运往测试盘64时，就会存在不能直接落入形成在测试盘64上的IC存放凹部中的IC。因此设置精确仪69，用该精确仪69使IC的排列精度与在测试盘64上形成的IC存放凹部的排列精度一致。
连接这样结构的处理机的IC测试器，如图4所示，配置在处理机60的测试部67上的测试头81与装着IC测试器主要电气及电子电路、电源等的测试器主体80(在该技术领域中称为主框架)分体构成，在所述测试器主体80和测试头81之间，用比如电缆等信号传输线路82连接。测试头81在其内部装有测定电路(包括发动机、比较仪等的电路)，在其上部安装有未图示的执行板(performance board)，在该执行板上装着预定数量的器件插座(在该例子中，由于半导体器件是IC，所以装着IC插座)。
由图4可知，测试头81被安装在处理机60的测试部67的底面(在该例中是恒温槽的底面)上，通过形成在该测试部67底面的开口，测试头81的IC插座在处理机60的测试部67内露出。因此，需要用于使测试头81在Z轴方向(垂直方向)升降并在适当位置保持的定位装置。
正如在该技术领域所熟知的，在测试部67，能同时测试的IC个数取决于装在测试头81上的IC插座的数量。近年来，为了提高IC测试器的使用效率，在测试部，期待增加可同时测试或测定的IC个数(同时测定个数或同测数)，所以安装在测试头上的IC插座的个数就要增加，这必然使测试头变大。其结果，会被测试头的重量增加。例如，还有达到300KG重的测试头。并且，测试头要根据测试的IC种类、测试内容、测试盘的大小等被换成与其对应的测试头。并且，还需要维修保养，所以测试头最好容易取下。
另一方面，测试头用在该技术领域称为高安装(Hi-fix)基座或测试夹具(Test Fixture)的安装用具安装在处理机的测试部上。因此，在测试部上安装测试头时，其工序是，把具有这样重量的测试头从处理机后部运往测试部下方的规定位置上，再从该位置垂直上升到预定高度位置，保持在该位置上，把安装器具安装在测试部上。
作为使重量大的测试头从处理机的测试部下方位置在垂直方向升降保持的定位装置，至今使用升降(jack)机构。下面，参照图5以及图6说明过去使用的这种升降机构。
图5是侧视图，表示用于使重量较大的测试头在垂直方向升降的支撑机构一例的简要结构。如上所述，通常，在测试头的上部，安装有执行板，在该执行板上装着预定数量的IC插座，用如高安装基座等安装用具固定在处理机的测试部上，但是，图5是例示测试头的升降机构10的构成的，所以，测试头仅用块81图示。在图5中仅表示测试头81的一个侧面，但是在相对的另一侧的侧面上也设置有同样结构的支撑10机构。
例示的升降机构10包括长的进给丝杠(该例为阳螺纹)11，在测试头81底面下方预定高度位置，沿着测试头81的侧面下端缘，水平方向(在图5中为左右方向)延伸；2个丝杆螺母副，由在内部具有与该进给丝杠11旋合的螺纹牙，以规定间距与进给丝杠11旋合的2个可动螺母(该例为阴螺纹)12A以及12B组成。
这些螺母副的可动螺母12A、12B如可由如球螺纹(使阴、阳螺纹槽相向，在螺旋状的槽中放入钢球的螺纹)构成。可动螺母12A、12B根据进给丝杠11的转动方向，沿该进给丝杠11以图示箭头19所示方向以及其反方向作往复运动。并且，在这些可动螺母12A、12B的侧面上部，分别在直角方向(图5的纸面穿透方向)以向外突出的状态设置轴13A及13B。
升降机构10还具有2个连接轴14A、14B，在安装于测试头81侧面上的大体长方形的可动支承体21的大致同样高度的位置上，在进给丝杠11延伸方向上隔预定的间距，分别在直角方向向外突出地设置；2个固定轴15A及15B，在与进给丝杠11隔预定间距，与其外侧位置相对配置的未图示的支承构件的大体同样高度位置(在该例中为从可动支承体21往下一些的位置)上，在进给丝杠11延伸方向上隔预定的间距，分别在直角方向朝外(朝测试头侧)突出；2个驱动杆16A及16B，把各自的一端可转动自如地分别安装在固定于所述可动螺母12A和12B上的轴13A及13B(以下称为第一固定轴)上，各另一端分别转动自如地安装在所述可动支承体21的连接轴14A及14B上；2个从动杆18A及18B，各自的一端被分别转动自如地安装在固定于所述支承构件上的轴15A及15B(以下称为第二固定轴)上；枢轴17A及17B，转动自如地连接对应的驱动杆和从动杆的大致中心部。
在从动杆18A、18B的另一端上固定有向测试头81突出的滑动轴22A及22B，这些滑动轴22A及22B向在可动支承体21对应的位置上于水平方向形成的长孔23A及23B中突出，当从动杆18A及18B转动时，分别在这些长孔23A及23B中滑动。
与所述进给丝杠11相向配置的支承构件也可直接固定在支承基础5(在该例中是处理机设置面)上，或也可把处理机的框架作为支承构件利用。
此外，第二固定轴15A及15B也可分别装在固定于支承基础5上的另一个(在该例中是2个)支承构件上。还有，枢轴17A及17B也可是固定在驱动杆或从动杆之一上的轴。
进给丝杠11利用固定在支承基础5上的未图示的多个支承体被转动自如地支承着，而且，进给丝杠11的一端通过减速机26及联轴节25被连接到同样固定在支承基础5上的马达27的回转轴上。另一方面，可动螺母12A及12B固定在支承基础5或进给丝杠14的支承体上，而且，被自由滑动地支承在沿进给丝杠11方向延伸的未图示的导轨上。
所述从动杆18A及18B具有与驱动杆16A及16B大体相同的形状和大小，用枢轴17及17B分别以X字形连接对应的驱动杆和从动杆。因此，利用进给丝杠11的如按顺时针方向的转动(正转)，使2个可动螺母12A及12B按图示箭头19所示方向移动，当驱动杆16A及16B被从图示的位置往直立方向驱动时，则从动杆18A及18B也从图示的位置往直立的方向移动。这样，因可动支承体21向图示的箭头20所示的方向上升，所以，该可动支承体21上安装的测试头81也沿垂直方向上升。
在图5所示的初期状态中，其排列是可动螺母12A及12B的第一固定轴13A及13B、和进给丝杠11相对配置的支承构件的第二固定轴15A及15B的轴心大体处于同一高度位置(同一水平面)，可动支承体21的连接轴14A和与进给丝杠11相对配置的支承构件的第二固定轴15A的轴心大体处于同一垂直面上，可动支承体21的连接轴14B和与进给丝杠11相对配置的支承构件的第二固定轴15B的轴心大体处于同一垂直面上；但不仅限于这样的排列。
由于在测试头81的相反侧的侧面上也设有大体呈长方形的可动支承体及同样结构的升降机构，所以测试头81利用两侧面的一对可动支承体及一对升降机构(进给丝杠、可动螺母、驱动杆、以及从动杆)，如图所示，从支承基础5被支承在预定的高度位置上。此外，支承基础5有时由处理机框架构成。
下面，说明所述结构的升降机构10的工作。
首先，把测试头81运送到处理机测试部的下侧的预定位置上，在测试头81的两侧面上安装可动支承体21。这时，升降机构10处于图5所示的初期状态。接着，驱动马达27，在该例中使进给丝杠11顺时针旋转。这样，处于图5所示位置的2个可动螺母12A、12B按图示箭头19方向移动，因此，转动自如地支承在所述可动螺母12A及12B的第一固定轴13A及13B上的驱动杆16A及16B的一端分别徐徐地向接近第二固定轴15A及15B的方向移动。因此，由于从动杆18A及18B的各自的一端被转动自如地支承在第二固定轴15A及15B上，所以，这些驱动杆16A及16B把枢轴17A及17B作为转动点向直立方向(逆时针方向)转动，可动支承体21上安装的连接轴14A及14B被向上推。另一方面，由于利用驱动杆16A及16B向直立方向的转动而使枢轴17A及17B向斜右上升高，所以，从动杆18A及18B以第二固定轴15A及15B作为固定的转动点，向直立方向(顺时针方向)转动。其结果，产生这样的驱动力，即，使可动支承体21的连接轴14A及14B按图示箭头20所示的垂直方向上升。这样，由于，可动支承体21按图中箭头20所示的垂直方向上升，所以，该可动支承体21上安装的测试头81也同时向垂直方向上升。
这样，利用马达27使进给丝杠11旋转，测试头81徐徐地向垂直方向上升，使测试头81相对处理机的测试部精确定位，同时上升到预定高度。在该高度位置，使马达27停止驱动，使测试头81保持在该高度位置上。在该状态下，利用如高安装基座的安装用具使测试头81安装在处理机测试部的预定位置上。由此，测试头81上安装的IC插座在测试部内露出。
在测试头81下降时，将安装用具和处理机的测试部的连接解除，驱动马达27，该例中以逆时针方向使进给丝杠11转动。这样，2个可动螺母12A及12B向与图示的箭头19所示的方向相反的方向移动，测试头81降至图5所述的初期状态位置，这是显然的，所以说明从略。
图6是表示使重量较轻的测试头在垂直方向升降的升降机构一个例子的大体结构的正面视图，显示可用手动使升降机构升降的结构例。此外，由于图6也是用于例示测试头的升降机构30的，所以测试头仅用块81表示。而且，在图6中由于是从正面看测试头81(如从IC测试器的正面看，则图6为后视图，但本发明测试头是主题，所以把图6作为正面图)，所以测试头81的两端为侧面。
例示的升降机构30包括小直径链轮32，在测试头81底面大致中心部下方的预定高度位置上，可转动自如地支承在支承基础5上；2个大直径链轮33A及33B，以所述小直径链轮32为中心，在其左右两侧隔着预定距离相对配置。这2个大直径链轮33A及33B在从测试头81两侧面向外一些的位置转动自如地支承在支承基础5上。
在小直径链轮32上同轴固定手把31，用链条34连接小直径链轮32和2个大直径链轮33A及33B。这种情况下，利用安装在手把31上的柄31H使手把31转动。从而使小直径链轮32转动时，则2个大直径链轮33A及33B利用链条34，以比小直径链轮32的转动速度还要慢得多，但彼此相同的速度转动，这些链轮32、33A及33B的大小、齿数等要预先设定好。
在大直径链轮33A及33B上同轴固定有第一伞齿轮35A及35B，与这些链轮33A及33B同时转动。并且，设置有对于这些第一伞齿轮35A及35B大致以直角啮合的第二伞齿轮36A及36B，这些第二伞齿轮36A及36B分别固定在垂直方向直立的进给丝杠(本例中为阳螺纹)37A及37B的下端。这些进给丝杠37A及37B转动自如地支承在支承基础5或处理机的框架上，并且，分别与在测试头81的两侧面水平方向大致中心部上安装的螺接部38A及38B螺接。这些螺接部38A及38B内部具有与进给丝杠37A及37B螺接的螺纹齿，可用如球螺纹结构。因此，第一伞齿轮35A及35B转动，与其啮合的第二伞齿轮36A及36B转动时，则进给丝杠37A及37B也同时转动，所以螺接部38A及38B沿垂直方向移动。
下面，说明所述结构的升降机构30的动作。
首先，把测试头81运送到处理机测试部下侧的预定位置上，在测试头81的两侧面上安装螺接部38A及38B。这时，升降机构30处于如图6所示的初期状态。接着操作员用柄31H在本例中向顺时针方向转动把手，使小直径链轮32向顺时针方向旋转。这样，2个大直径链轮33A及33B通过链条34相当缓慢地并且同速地顺时针旋转，所以固定在这些链轮33A及33B上的第一伞齿轮35A及35B同时顺时针转动，与此啮合的第二伞齿轮36A及36B则逆时针转动。
在该例子中，由于当进给丝杠37A及37B逆时针转动时，则螺接部38A及38B向垂直方向上方移动，当进给丝杠37A及37B顺时针转动时，则螺接部38A及38B向垂直方向下方移动，所以螺接部38A及38B向垂直方向的上方移动。这样，测试头81如图示箭头39所示，在垂直方向上升，因此，使测试头相对处理机测试部精确定位的同时，上升到预定的高度位置。在该高度位置使手把31停转，将测试头81保持在该高度位置上。在该状态下，利用如高安装基座的安装用具把测试头81安装在处理机的测试部的预定位置上。这样，使安装在测试头81上的IC插座在测试部内露出。
当使测试头81下降时，使安装用具和处理机测试部脱离接触，这次，使手把31逆时针转动，进给丝杠37A及37B顺时针方向转动。这样，2个螺接部38A及38B沿垂直方向下降，测试头81下降到图6所示的初期状态位置上，这是清楚的，所以说明从略。
参照图5所说明的所述升降机构10为使用马达27使测试头81在垂直方向升降的结构，所以，在驱动力和测试头的升降速度方面没有问题。但是，必须有马达控制电路。再加上从安全角度考虑，有必要正确把握连接测试头81的处理机的测试部和升将机构10之间的相互位置关系，因此需要通信联络。还有在发生断电事故时要防止测试头81落下，必须考虑相应对策等，这就是问题所在。
对此，在图6所示的升将机构30中，小直径链轮32和大直径链轮33A及33B之间由链条34连接，使手把31产生的转动驱动力因减速而加力，由于其结构可以利用手动使测试头81在垂直方向升降，所以无须控制电路。然而，当测试头81的重量增加时，则为了操作手把31，需要相当大的力量。而且，其难度在于由于用手动使手把转动，所以手把31转动速度有限，还有，由于使转动力因减速而加力，所以测试头的升降速度慢等，其操作性存在各种问题。
本发明的一个目的在于提供手动操作式半导体器件测试装置的测试头定位装置，这种测试头定位装置操作性好，安全性高，且可廉价地制造。
本发明的另一个目的在于提供一种半导体器件测试装置的测试头定位装置，尽管是手动操作式，但是也可使重量大的测试头容易地升降。
为了达到所述目的，本发明的一个方案是提供一种测试头定位装置，把半导体器件运往测试部，在该测试部中测试半导体器件，测试结束后，把测试完的半导体器件从所述测试部向预定场所运送；这种半导体器件测试装置用于把在半导体器件上施加预定测试图形信号的测试头升降到所述测试部的预定位置，设有平衡器，具有与测试头的重量大致相等的驱动力；手动操作的升降机构，用于使所述测试头升降。
所述平衡器被设置在所述测试头的相对的至少2个位置上，并且，这些平衡器的总驱动力被设定成与所述测试头的重力大体相等的力。而且，作为所述平衡器可使用气缸、油缸、或油弹簧。
所述手动操作的升降机构分别设置在所述测试头的相对的侧部，通过操作员手动操作其一个升降机构，两个升降机构同时动作，使所述测试头上升及下降。
所述升降机构分别具有进给丝杠，大致成水平方向配置，转动自如地被支承；至少一个可动螺母部件，与该进给丝杠螺接；驱动杆，一端转动自如地安装在该可动螺母部件上，通过该可动螺母部件的沿所述进给丝杠的移动，使所述测试头上升以及下降。
所述升降机构的每个进给丝杠被连接成，利用固定在这些进给丝杠上的链轮以及连接这些链轮之间的链条，同时、同方向、大致同速度地转动；手把以同轴状态直接连接在一个升降机构的进给丝杠上。
所述升降机构的每个进给丝杠也可被连接成，利用固定在这些进给丝杠上的齿轮以及连接这些齿轮之间的齿轮机构，同时、同方向、大致同速度地转动。
在最佳的一个实施例中，所述各升降机构还包括随所述驱动杆移动而移动的大致同样形状及尺寸的从动杆，这些驱动杆和从动杆的大致中心部位通过枢轴转动自如地连接着，由所述驱动杆和从动杆的回转，使所述测试头升降，而所述驱动杆和从动杆伴随着所述可动螺母部件沿所述进给丝杠的移动而回转。
而且，在所述升降机构的每个进给丝杠上，多个可动螺母部件隔预定距离螺接，在这些各可动螺母部件上设置有固定轴，在各固定轴上转动自如地安装着所述驱动杆的一端。
还有，在所述测试头的相对的侧部分别设有可动支承体，在所述两个可动支承体上分别安装有所述升降机构，所述测试头被安装在这些可动支承体上。
图1是表示本发明半导体器件测试装置的测试头定位装置的一个实施例的侧视图；图2A是从左侧看图1的正面图；图2B是从右侧看图1的后视图3是用于说明适用本发明的半导体器件测试装置一例的概略结构图；图4是用于说明图3所示半导体器件测试装置主要构成成分配置例的侧视图；图5是表示现有的半导体器件测试装置的测试头定位装置一例的侧视图；图6是表示现有的半导体器件测试装置测试头定位装置另一例的正面图。
下面参照图1、图2A以及图2B，详细说明本发明半导体器件测试装置的测试头定位装置的一个实施例。该实施例虽然是适用于把如参照图3以及图4说明的水平运送方式的处理机连接成整体的IC测试器的例子，但当然本发明也能同样适用于连接其他各种结构的水平运送方式的处理机和水平运送方式以外的各种结构处理机的IC测试器。此外，在图1、图2A以及图2B中，在与图5对应的部分和部件(元件)上标以相同的符号，除非必要，说明从略。
图1是表示本发明半导体器件测试装置的定位装置的一个实施例的侧视图，尤其是详细表示用于使测试头在垂直方向升降的升降机构的结构。即使在该实施例中，测试头也只是以块81来图示。而且，在图1中，仅表示测试头81的一个侧面，但是，在相对的另一侧面上也设置有同样结构的升降机构，这一点通过作为从左侧看图1的正面图的图2A以及作为从右侧看图1的后视图的图2B容易理解。
例示的升降机构1包括长的进给丝杠(在该例中为阳螺纹)11，在测试头81底面下方预定高度位置上，沿测试头81的侧面下端缘在水平方向(在图1中为左右方向)延伸；2个螺母副，由在内部有与该进给丝杠11螺接的螺纹齿、隔预定距离与进给丝杠11螺接的2个可动螺母(在该例是阴螺纹)12A以及12B组成。
这些螺母副的可动螺母12A及12B可由例如球螺纹构成。可动螺母12A及12B根据进给丝杠11的转动方向，沿该进给丝杠11，按箭头19所示的方向及其反方向作往复运动。而且，在这些可动螺母12A及12B的侧面上部，分别以直角方向(垂直图1纸面方向)以朝外侧突出的状态设有轴13A及13B。
升降机构1还包括2个连接轴14A及14B，在安装在测试头81侧面的大致长方形的可动支承体21的大体同样的高度位置上，在进给丝杠11的延伸方向上，隔预定距离分别以直角方向向外突出地设置；2个固定轴15A及15B，在与进给丝杠11隔预定距离、在其外侧位置相对配置的支承构件2(参照图2A、图2B)的大体同样高度位置(在该例中，比可动支承体21朝下一些的位置)上，在进给丝杠11的延伸方向，隔预定距离，分别在直角方向向外侧(向测试头侧)突出设置；2个驱动杆16A及16B，各自的一端被分别转动自如地安装在固定于所述可动螺母12A及12B上的轴13A及13B(以下称为第一固定轴)上，各另一端分别转动自如地被安装在所述可动支承体21的连接轴14A及14B上；2个从动杆18A及18B，各自的一端分别被转动自如地安装在固定于所述支承构件2上的轴15A及15B(以下称为第二固定轴)上；枢轴17A及17B，转动自如地连接对应的驱动杆和从动杆的大致中心部。
在从动杆18A及18B的另一端上固定有朝测试头81侧突出的滑动轴22A及22B，这些滑动轴22A及22B向在可动支承体21的对应位置上水平方向形成的长孔23A及23B中突出，当从动杆18A及18B转动时，分别在这些长孔23A及23B中滑动。在这些从动杆18A及18B的滑动轴22A及22B上由于在测试头81侧安装有止脱部件，所以滑动轴22A及22B牢靠地在长孔23A、23B中滑动，并且，支承测试头81重量的一部分。
所述从动杆18A及18B具有与驱动杆16A及16B大致同样的形状以及大小，由枢轴17A及17B使对应的驱动杆和从动杆分别连接成X字形。
与所述进给丝杠11相对配置的支承构件2在图2中，虽然图示了直接固定在作为处理机设置面(地面)的支承基础5上，但实际上，多数情况是把处理机的框架作为支承构件2利用。而且，也存在利用处理机底部的框架作为支承基础5的情况。
此外，第二固定轴15A及15B也可分别固定在固定于支承基础5上的各个支承构件上。并且，枢轴17A及17B也可是固定于驱动杆或从动杆之一上的轴。
进给丝杠11由固定于支承基础5的未图示的多个支承体被转动自如地支承着，进给丝杠11的一端上同轴装有手把31，在另一端上安装有链轮24A。手把31备有操作员作转动操作时使用的柄31H。
进给丝杠11上固定的链轮24A由链轮28相反侧的进给丝杠11B的对应位置上固定的链轮24B(图2B)连接，当由进给丝杠11转动而使链轮24A转动时，则由于另一个链轮24B通过链条28同时转动，所以，另一个进给丝杠11B也同时同方向转动。这些链轮24A及24B具有同样的直径和齿数，因此，两个进给丝杠11、11B以同样的速度同方向转动。
另一方面，可动螺母12A及12B可自由滑动地被支承在固定于支承基础5上、且沿进给丝杠11方向延伸的未图示的导轨上。在该情况下，也可在处理机的框架上安装进给丝杠11以及导轨的一种或两种。在该实施例中，进给丝杠11、11B以及导轨都不使用别的支承构件，在处理机的框架上转动自如地安装进给丝框11、11B，以固定状态安装导轨。
测试头81的相对侧的侧面上也设置有大致长方形的可动支承体21B以及同样结构的升降机构1B，所以利用安装在两侧面上的一对可动支承体21、21B和一对升降机构1、1B，如图所示，把测试头81支承在距支承基础5(处理机设置面)预定的高度位置上。
在本发明中，还有在支承基础5(在该例中是处理机设置面)的预定位置上，在该实施例中是在测试头81的左右两侧部下方一边一个地设置2个气缸4，使这些气缸4的活塞杆4R的前端通过连接块6分别与可动支承体21、21B的底部结合。这些气缸4的向上推力设定为测试头81重量的二分之一，因此，仅用左右两个气缸4就能使测试头81保持在垂直方向图示的位置上。即由于2个气缸4仅有抵消测试头81重量的推力，所以，仅作为平衡器工作。从而，2个气缸4因无须具有使测试头81上升那样大的推动力，所以可使用小型便宜的气缸。此外，在该实施例中，虽然使用了气缸4，但也可用油缸、油弹簧等作为平衡器。
下面，说明所述结构的升降机构1、1B的动作。
首先，把测试头81运送到处理机测试部下侧的预定位置上，在测试头81的两侧面上安装可动支承体21、21B。这时升降机构1、1B处于图1所示的初期状态。并且因测试头81的重量全部由2个气缸4担负着，所以，在升降机构1、1B上完全没有施加测试头81的重量。
然后，操作员转动手把31，在该例中按顺时针方向转动进给丝杠。如上所述，由于在升降机构1、1B上完全没有施加测试头81的重量，所以手把31可简单地转动。因此，不必象图6所示的现有例那样设置减速齿轮机构。这样，在图6所示位置的2个可动螺母12A及12B向图示箭头19的方向移动，可自由转动地支承在这些可动螺母12A及12B的第一固定轴13A及13B上的驱动杆16A及16B一端，向接近第二固定轴15A及15B分别徐徐移动。因此，这些驱动杆16A及16B因从动杆18A及18B的各自的一端可自由转动地支承在第二固定轴15A及15B上，所以以枢轴17A及17B为回转点，朝直立方向(逆时针方向)转动，使安装在可动支承体21上的连接轴14A及14B向上推压。
另一方面，利用驱动杆16A及16B向直立方向的转动，枢轴17A及17B向右斜上上升，所以，从动杆18A及18B以第二固定轴15A及15B为固定的回转点向直立方向(顺时针方向)转动。其结果，产生使可动支承体21的连接轴14A及14B向垂直方向上升的驱动力。这样，使可动支承体21向垂直方向上升，所以安装在该可动支承体21上的测试头81也同时沿垂直方向上升。
象这样，利用手把31的转动，使一侧的升降机构1的进给丝杠11转动。同时，通过链轮24A、链条28及链轮24B，使另一侧的升降机构1B的进给丝杠11B转动，使测试头81徐徐地向垂直方向上升，相对处理机的测试部精确地定位，同时上升到预定高度位置。在该高度位置使手把31停转，使测试头81保持在该高度位置。在该状态下，利用象高安装基座的安装用具把测试头81安装在处理机的测试部的预定位置上。从而，使在测试头81上安装的IC插座在测试部内露出。
在使测试头81下降时，解除安装用具和处理机测试部的接触，使手把31反转，在该例中使进给丝杠11、11B逆时针方向转动。借此，可动螺母12A及12B与图示箭头19方向反向地移动，测试头81向图1所示初期状态的位置下降，这一点很清楚，在此不再说明。
在图1所示的初期状态中，可动螺母12A及12B的第一固定轴13A及13B、与进给丝杠11相对配置的支承构件的第二固定轴15A及15B的轴心大致处于同一高度位置(同一水平面)上，可动支承体21的连接轴14A和与进给丝杠11相对配置支承构件的第二固定轴15A的轴心大体处于同一垂直面上，可动支承体21的连接轴14B和与进给螺纹11相对配置的支承构件的第二固定轴15B的轴心大体位于同一垂直面上，但不仅限于这种配置。
此外，如果在例示2个基础上再增加与进给丝杠11、11B螺接的可动螺母，使支承及升降可动支承体21、21B的驱动杆和从动杆组增加，那么，测试头81的升降动作就会更顺畅，而且，由于用各组的驱动杆以及从动杆支承测试头81的重量，所以能更加牢靠地保持测试头。
根据所述结构，由于升降机构1、1B上完全没有承担测试头81的重量，尽管手把31直接连接在进给丝杠11上，但操作员可很容易地(用很小的力)转动手把31。这样，因无需设置减速齿轮机构，所以，能以相当快的速度使进给丝杠11、11B旋转，能使测试头81迅速升降。从而，不会产生测试头升降速度等的问题。而且，即使测试头的重量加大，该增加的重量由作为平衡器的气缸抵消，所以，一点也不影响操作人员对手把的操作，因此，可提供操作性非常好的手动操作测试头定位装置。
并且，由于使测试头升降的动力源始终只是由操作员利用操作手把向进给丝杠11输入的手动轴转矩，所以操作员可正确把握连接测试头的处理机测试部和升降机构之间的相互位置关系，无需通信连络。当然也不需马达控制电路。
加之，由于气缸仅作为平衡器使用，所以，可用小型便宜的气缸，IC测试器的整体成本几乎不上升。而且，升降机构各部分所承受的负荷也不超出手动轴扭矩的范围，所以可以进行安全顺畅的操作。
再有，有关在发生断电事故时防止测试头落下的办法也无特别之处，因不是马达驱动，而是利用与进给丝杠螺接的可动螺母产生的驱动，所以，象所述实施例，若作成多个可动螺母，利用进给丝杠和可动螺母的摩擦可吸收静载荷状态下的下落荷重。
另外，即使气缸的空气因某些事故而关闭的情况下，通过预先把单向阀(止回阀)插入气缸和空气源之间，气缸被保持在设定的压力，所以也是安全的。
在所述实施例中，是利用升降机构1、1B使可动支承体21A、21B在垂直方向升降，使在这些可动支承体21A、21B上安装的测试头81沿垂直方向升降，但其结构也可以是利用升降机构1、1B直接使测试头81沿垂直方向升降的结构。在该情况下，连接轴14A、14B被固定在测试头81上，在测试头81上形成从动杆18A、18B的滑动轴21A、21B滑动的水平方向的长孔23A、23B。
此外，取代长孔23A、23B，在测试头81的侧面或可动支承体21、21B上水平方向突出设置2根平行导轨，使这些导轨间的间隔比滑动轴的外径要大一些，借此也能使从动杆18A、18B的滑动轴22A、22B沿这些导轨在水平方向滑动，并且，通过上侧导轨能支承测试头的重量，所以其效果与形成长孔23A、23B的情况下的作用效果一样。还有，即使仅设置上侧导轨，由于能支承测试头的重量，所以也能获得与形成长孔23A、23B时同样的效果。因此，本发明不仅限于参照附图如上所述的实施例中的结构及构造。
权利要求
1．一种测试头定位装置，这种测试头定位装置是在把半导体器件运往测试部，在该测试部中测试半导体器件，测试结束后，把测试完的半导体器件从所述测试部向预定场所运送的半导体器件测试装置中，把在半导体器件上施加预定测试图形信号的测试头升降到所述测试部的预定位置上所用的测试头定位装置；其特征在于，设有平衡器，具有与测试头的重量大致相等的驱动力；手动操作的升降机构，用于使所述测试头升降。
2．如权利要求1所述的测拭头定位装置，其特征在于所述平衡器设置在所述测试头的相对的至少2个位置上，并且，这些平衡器的总驱动力被设定成与所述测试头重量大体同等的力。
3．如权利要求1或2所述的测试头定位装置，其特征在于所述平衡器是气缸、油缸、或油弹簧。
4．如权利要求1所述的测试头定位装置，其特征在于所述平衡器被设置在所述测试头的相对的至少2个位置上，并且，这些平衡器的总驱动力被设定成与所述测试头的重量大体相等的力，抵消所述测试头的重量；所述手动操作的升降机构分别设置在所述测试头的相对的侧部，机构操作员手动操作一侧的升降机构，两个升降机构就同时动作，使所述测试头上升以及下降。
5．如权利要求4所述的测试头定位装置，其特征在于所述平衡器是气缸、油缸、或油弹簧。
6．如权利要求4所述的测试头定位装置，其特征在于所述各升降机构分别具有进给丝杠，大致成水平方向配置，转动自如地被支承着；至少一个可动螺母部件，与所述进给丝杠螺接；驱动杆，一端转动自如地安装在所述可动螺母部件上，通过该可动螺母部件沿所述进给丝杠的移动，使所述测试头上升以及下降。
7．如权利要求6所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构的每个进给丝杠利用固定在这些进给丝杠上的链轮以及连接这些链轮之间的链条，同时同方向大致同速度地转动，手把以同轴状态直接与一个升降机构的进给丝杠连接。
8．如权利要求6所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构的各个进给丝杠利用固定在这些进给丝杠上的齿轮以及连接这些齿轮之间的齿轮机构，同时同方向大致同速度地转动，手把以同轴状态直接与一个升降机构的进给丝杠连接。
9．如权利要求6至8中任一项所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构各自还包括随所述驱动杆移动而移动的大致同样形状以及尺寸的从动杆，这些驱动杆和从动杆的大致中心部通过枢轴转动自如地连接着，利用所述驱动杆和从动杆的回转，使所述测试头升降，而所述驱动杆和所述从动杆伴随着所述可动螺母部件沿所述进给丝杠的移动而回转。
10．如权利要求6至9中任一项所述的测试头定位装置，其特征在于在所述升降机构的每个进给丝杆上，以预定间隔螺接有多个可动螺母部件，在这些可动螺母部件的每个上设有固定轴，在每个固定轴上转动自如地安装所述驱动杆的一端。
11．如权利要求1所述的测试头定位装置，其特征在于在所述测试头的相对的侧部分别设有所述手动操作升降机构，通过操作员手动操作一侧的升降机构，使两侧的升降机构同时动作，使所述测试头升降。
12．如权利要求11所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构各自具有进给丝杠，大致成水平方向配置，转动自如地被支承着；至少一个可动螺母部件，与该进给丝杠螺接；驱动杆，一端转动自如地安装在所述可动螺母部件上，通过该可动螺母部件沿所述进给丝杠的移动，使所述测试头升降。
13．如权利要求12所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构的每个进给丝杠利用固定在这些进给丝杠上的链轮以及连接这些链轮之间的链条，同时同方向大致同速度地转动，手把以同轴状态直接与一个升降机构的进给丝杠连接。
14．如权利要求12所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构的每个进给丝杠利用固定在这些进给丝杠上的齿轮以及连接这些齿轮之间的齿轮机构，同时同方向大致同速度地转动，手把以同轴状态直接与一个升降机构的进给丝杠连接。
15．如权利要求12至14中任一项所述的测试头定位装置，其特征在于所述升降机构各自包括伴随所述驱动杆移动而移动的大体同样形状和尺寸的从动杆，这些驱动杆和从动杆的大致中心由枢轴可自由转动连接着，通过伴随所述可动螺母部件沿所述进给丝杠移动的所述驱动杆和从动杆的转动，使所述测试头上升以及下降。
16．如权利要求12至15中任一项所述的测试头定位装置，其特征在于在所述升降机构的每个进给丝杠上，隔预定间隔螺接着多个可动螺母部件，在这些可动螺母部件的每个上设置有固定轴，在每个固定轴上转动自如地安装有所述驱动杆的一端。
17．如权利要求1至16中任一项所述的测试头定位装置，其特征在于在所述测试头的相对的侧部分别设置可动支承体，在这2个可动支承体上分别装有所述升降机构，所述测试头被安装在这些可动支承体上。
全文摘要
一种测试头定位装置,操作性好,安全性高,且价廉。在测试头的相对的2个位置上分别设置气缸。其总驱动力与测试头重量大致相等,作为平衡器工作。升降机构分别设置在测试头的相对的侧部,由进给丝杠、与该进给丝杠螺接的2个可动螺母部件、一端安装在各可动螺母部件上的驱动杆、在各驱动杆上安装的从动杆构成各升降机构,利用一侧的进给丝杠的手动旋转,移动各可动螺母部件,使驱动杆和从动杆回转,从而使测试头升降。
文档编号G01R1/067GK1208935SQ98117469
公开日1999年2月24日 申请日期1998年7月25日 优先权日1997年7月25日
发明者根本真 申请人:株式会社爱德万测试