DE20119289U1 - Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Helmuth Heigl München, 27. November 2001

83059 Kolbermoor Unser Zeichen: 141 026 G

Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, die insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung dient. Die Handhabungsvorrichtung weist eine Halterung für einen Testkopf auf, der mit einem aus mehreren Kabelsträngen zusammengesetzten Kabel verbunden ist. Die Handhabungsvorrichtung weist ferner eine Tragsäule auf, bezüglich der die Halterung verstellbar angeordnet ist. An der Tragsäule ist eine Führungseinrichtung zum Halten der Kabelstränge vorgesehen.

Eine derartige Handhabungsvorrichtung oder Manipulator dient in erster Linie dazu, einen Testkopf exakt bezüglich einer Prüfeinrichtung zu positionieren. Anwendung findet die Handhabungsvorrichtung daher üblicherweise bei der Prüfung elektronischer Bauelemente, wie etwa integrierte Schaltungen (IC) oder Wafer. Um die Funktionsfähigkeit der elektronischen Bauelemente ermitteln zu können, ist es erforderlich, den vergleichsweise schweren Testkopf präzise an die Prüfeinrichtung heranzufahren. Die Prüfeinrichtung, etwa ein Device Handler oder Wafer Prober, stellt die durch den Testkopf zu überprüfenden elektronischen Bauelemente bereit.

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Ein unverfälschtes Meßergebnis bei der Prüfung der elektronischen Bauelemente läßt sich nur dann gewährleisten, wenn der Testkopf exakt an der Prüfeinrichtung angedockt wird. Eine genaue und leichtgängige Verstellung der den Testkopf positionierenden Handhabungsvorrichtung ist daher unerläßlich.

Eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE 195 17 330 A1 beschrieben. Die bekannte Handhabungsvorrichtung weist eine Tragsäule auf, an der eine den Testkopf tragende HaI-terung höhenverstellbar angeordnet ist. Die Tragsäule ist mit einer an einem Tragarm angeordneten Führungseinrichtung zum Halten eines mit dem Testkopf verbundenen Kabels versehen, die als Tragring ausgebildet ist. Der Tragring ist in horizontaler Richtung verschwenkbar gelagert, wodurch das Kabel den Bewegungen des Testkopfs folgen kann.

Als Nachteil der bekannten Handhabungsvorrichtung hat sich die Führung des Kabels herausgestellt. Grund hierfür ist vor allem, daß das Kabel in der Regel einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist und daher verhältnismäßig unbiegsam ist. Der verschwenkbar an der Tragsäule der Handhabungsvorrichtung angeordnete Tragring vermag aufgrund dieser Steifigkeit des Kabels nur unzureichend eine zuverlässige Führung des Kabels entsprechend der Bewegung des Testkopfs zu gewährleisten. Dies hat zur Folge, daß das aufgrund der Bewegung des Testkopfs regelmäßig auf Torsion beanspruchte Kabel einer verhältnismäßig hohen Abnutzung unterliegt, die nicht selten zu einer irreparablen Beschädigung des Kabels führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich

ein zuverlässiges Führen des mit dem Testkopf verbundenen Kabels während der Bewegung des Testkopfs erzielen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Übereinstimmung mit Anspruch 1 bei einer Handhabungsvorrichtung mit den anfangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Führungseinrichtung mit wenigstens einer Gleitfläche versehen ist, auf der die Kabelstränge nebeneinander anordbar sind. Die Kabelstränge sind dabei zumindest im Bereich eines hinteren Endes der Gleitfläche festklemmbar.

Eine solchermaßen ausgebildete Handhabungsvorrichtung weist eine Führungseinrichtung auf, durch welche die Bewegung des Kabels von der Bewegung des Testkopfs entkoppelt wird. Ursache hierfür ist in erster Linie, daß die Führungseinrichtung mit einer Gleitfläche versehen ist, auf der die einzelnen Kabelstränge des Kabels nebeneinander angeordnet werden können. Auf diese Weise läßt sich das Kabel in die über einen geringeren Durchmesser verfügenden Kabelstränge auftrennen. Dies hat zur Folge, daß sich die Steifigkeit des Kabels im Bereich der Gleitfläche verringert. Indem die einzelnen Kabelstränge darüber hinaus zumindest im Bereich des hinteren Endes der Gleitfläche festgeklemmt werden können, wird erreicht, daß die einzelnen Kabelstränge zueinander beweglich sind. Diese Beweglichkeit trägt dazu bei, daß die Kabelstränge auf Torsion beansprucht werden können, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung, etwa durch Knickung, auftritt. Unter einem Kabel-Strang im Sinne der vorliegenden Erfindung werden nicht nur elektrische Leitungen, sondern auch Kühlleitungen und dergleichen verstanden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung stellen die Gegenstände der Unteransprüche dar.

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So ist es von besonderem Vorteil, die Gleitfläche kurvenförmig, vorzugsweise winkelförmig, auszubilden. Auf diese Weise ist es möglich, die Kabelstränge in Form einer Schleife, das heißt im wesentlichen bogenförmig, auf der Gleitfläche anzuordnen. Die einzelnen Kabelstränge erfahren somit eine besonders große Beweglichkeit, da im Scheitelpunkt der Gleitfläche ein vergleichsweise großer Abstand zwischen den einzelnen Kabelsträngen entsteht.

Um bei ausreichender Beweglichkeit ein einfaches Anordnen der Kabelstränge auf der Gleitfläche zu ermöglichen, ist es ferner von Vorteil, Abstandselemente zum Separieren der Kabelstränge auf der Gleitfläche anzuordnen. Die Bewegungsfreiheit der Kabelstränge wird besonders wenig beeinträchtigt, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung die Abstandselemente stabförmig ausgestaltet sind. Denn in diesem Fall ergibt sich eine verhältnismäßig geringe Berührungsfläche zwischen den Abstandselementen und den Kabelsträngen.

Bevorzugt sind Abstandselemente im Bereich des hinteren Endes der Gleitfläche angeordnet, die zum Festklemmen der Kabelstränge mit einer höhenverstellbaren Klemmplatte versehen sind. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß die Abstandselemente außer zum Separieren auch zum Befestigen der Kabelstränge auf der Gleitfläche dienen. Diese Funktionsintegration trägt zu einer in wirtschaftlicher Hinsicht günstigen Fertigung bei.

Einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung entsprechend ist die Führungseinrichtung im Bereich des hinteren Endes der Gleitfläche mit einer die Kabelstränge aufneh-

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menden Schlauchleitung verbunden, die vorzugsweise als Schleppkette ausgebildet ist. Das Vorsehen der Schlauchleitung ermöglicht, die Kabelstränge in der auf der Gleitfläche gebildeten Anordnung weiterzuführen. Insbesondere die Ausgestaltung als Schleppkette hat sich hierfür als zweckmäßig erwiesen, da aufgrund der kettenartigen Ummantelung der Schleppkette bei vergleichsweise großer Beweglichkeit ein sicherer Zusammenhalt der einzelnen Kabelstränge sichergestellt ist. Dies ist besonders dann von Nutzen, wenn die Tragsäule beispielsweise auf Schienen geführt in horizontaler Richtung verfahrbar ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung sind wenigstens zwei übereinander angeordnete Gleitflächen vorgesehen. Die einzelnen Gleitflächen stellen Ebenen dar, auf denen die Kabelstränge gruppiert angeordnet werden können. Auf diese Weise ist es möglich, die Kabelstränge nicht nur in horizontaler Richtung, sondern auch in vertikaler Richtung voneinander zu trennen, um die Beweglichkeit der einzelnen Kabelstränge zusätzlich zu vergrößern.

Ein in konstruktiver Hinsicht einfacher Aufbau der Führungseinrichtung wird in vorteilhafter Weise dann erreicht, wenn die übereinander angeordneten Gleitflächen mittels der Abstandselemente voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise übernehmen die Abstandselemente eine weitere Funktion, so daß aufgrund dieser hohen Funktionsintegration die Führungseinrichtung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung über eine vergleichsweise geringe Anzahl an Bauteilen verfügt.

Von Vorteil ist weiterhin, wenn die Anzahl an Gleitflächen der Anzahl an Schlauchleitungen entspricht. Denn so läßt sich die durch das Vorsehen mehrerer übereinander angeordneter Gleitflächen erzeugte Grup-

pierung der Kabelstränge in den Schlauchleitungen fortführen. Alternativ kann auch eine einzige Schlauchleitung vorgesehen werden, die in einzelne Bahnen unterteilt ist.

In Hinsicht auf eine einfache konstruktive Ausgestaltung weist die Halterung bevorzugt eine Öffnung zum Durchführen der Kabelstränge auf, wobei ein vorderes Ende der Gleitfläche der Öffnung gegenüberliegend angeordnet ist. Durch das Vorsehen der Öffnung in der Halterung lassen sich die Kabelstränge ohne schädliche Knickungen von dem Testkopf zu der Gleitfläche führen. Eine solche Ausgestaltung kommt besonders dann zum Tragen, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung die Halterung um ihre Längsachse drehbar an der Tragsäule gelagert ist. Der in diesem Fall besonders hohen Torsionsbeanspruchung des mit dem Testkopf verbundenen Kabels wird durch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung der einzelnen Kabelstränge wirksam begegnet.

Einzelheiten und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. In den zugehörigen Zeichnungen, die das Ausführungsbeispiel lediglich schematisch darstellen, zeigen im einzelnen:

Fig. 1a eine Draufsicht auf eine Handhabungsvorrichtung für ei-

nen mit einem Kabel verbundenen Testkopf;

Fig. 1b eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1a mit Ib gekenn

zeichneten Bereichs ohne Kabel;

Fig. 2a eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß

Fig. 1a in Richtung des Pfeils A;

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Fig. 2b eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 2a mit Hb gekenn

zeichneten Bereichs ohne Kabel;

Fig. 3a eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß

Fig. 1a in Richtung des Pfeils B;
Fig. 3b eine Ansicht gemäß Fig. 3a bei entferntem Kabel und

Fig. 3c eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 3a mit IHc ge

kennzeichneten Bereichs ohne Kabel.

Die in den Figuren 1a bis 3c dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zum Positionieren eines Testkopfs 40 an einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung für elektronische Bauelemente, wie beispielsweise integrierte Schaltungen (IC) oder Wafer. Zu diesem Zweck weist die Handhabungsvorrichtung eine Tragsäule 10 auf, an dem eine den Testkopf 40 tragende Halterung 30 mittels Positionierungsmitteln 12 in vertikaler Richtung verstellbar angeordnet ist. Die Tragsäule 10 ist außerdem in horizontaler Richtung auf Schienen 11 verfahrbar.

Wie besonders deutlich die Fig. 1a, 2a und 3a erkennen lassen, ist der Testkopf 40 mit einem aus mehreren Kabelsträngen 51 bis 56 zusammengesetzten Kabel 50 verbunden. Die Kabelstränge 51 bis 56 werden von dem Testkopf 40 durch eine Öffnung 31 der Halterung 30 hindurch zu einer Führungseinrichtung 20 geleitet, deren vorderes Ende 21 der Öffnung 31 gegenüberliegt. Im Bereich der Öffnung 31 ist die Halterung mittels eines Lagers 32 um ihre Längsachse drehbar an den Positionierungsmitteln 1 2 angeordnet.

Die Führungseinrichtung 20 ist mit zwei Gleitflächen 23, 24 versehen, die übereinander angeordnet sind, wie vor allem die Fig. 2b und 3c erkennen lassen. Die Kabelstränge 51 bis 56 sind gruppenweise den Gleitflächen 23, 24 zugeordnet. Dabei sind jeweils drei Kabelstränge

51 bis 53 beziehungsweise 54 bis 56 nebeneinanderliegend auf den Gleitflächen 23, 24 angeordnet.

Die Gleitflächen 23, 24 sind jeweils im wesentlichen winkelförmig ausgebildet, wie Fig. 1b erkennen läßt. Die auf diese Weise schleifenförmig auf den Gleitflächen 23, 24 angeordneten Kabelstränge 51 bis 53; 54 bis 56 werden durch stabförmige Abstandselemente 25 voneinander separiert. Wie Fig. 1b erkennen läßt, sind die Abstandselemente 25 derart angeordnet, daß im Bereich des vorderen Endes 21 und im Bereich eines hinteren Endes 22 der Gleitflächen 23, 24 die Kabelstränge 51 bis 53; 54 bis 56 jeweils eine seitliche Führung erfahren. In dem mittleren Bereich der Gleitflächen 23, 24 dagegen sind die Abstandselemente 25 so angeordnet, daß nur die Außenflächen der jeweils äußeren Kabelstränge 51, 53; 54, 56 eine Führung erhalten. Dies hat zur Folge, daß die Kabelstränge 51 bis 56 im Bereich des Scheitelpunkts der Gleitflächen 23, 24 über eine vergleichsweise große Bewegungsfreiheit verfügen.

Die Abstandselemente 25 dienen zugleich dazu, die übereinander angeordneten Gleitflächen 23, 24 voneinander zu beabstanden. Darüber hinaus sind die im Bereich des hinteren Endes 22 der Gleitflächen 23,

24 angeordneten Abstandselemente 25 mit einer höhenverstellbaren Klemmplatte 27 versehen, mittels der die Kabelstränge 51 bis 56 auf den Gleitflächen 23, 24 festgeklemmt sind. Die im Bereich des vorderen Endes 21 der Gleitflächen 23, 24 angeordneten Abstandselemente

25 sind hingegen mit einer Führungsplatte 26 versehen, die einen vertikalen Anschlag für die Kabelstränge 51 bis 56 bildet.

Im Bereich des hinteren Endes 22 der Gleitflächen 23, 24 ist die Führungseinrichtung 20 mit zwei die Kabelstränge 51 bis 56 gruppenweise

aufnehmenden Schleppketten 60, 61 verbunden. Die Schleppketten 60, 61 sind aufgrund ihrer kettenartigen Umhüllung, die beispielsweise aus Kunststoff oder Metall gefertigt ist, verformbar. Diese Verformbarkeit der Schleppketten 60, 61 kommt bei einer Bewegung der Positionierungsmittel 12 in vertikaler Richtung und einer Bewegung der Tragsäule 10 entlang der Schienen 11 in horizontaler Richtung zur Geltung. Denn sie gewährleisten einen wirksamen Schutz der Kabelstränge 51 bis 56 vor einer übermäßigen Beanspruchung, beispielsweise durch Knickung.

Die zuvor beschriebene Handhabungsvorrichtung zeichnet sich durch ein zuverlässiges Führen des Kabels 50 während der Bewegung des Testkopfs 40 aus. Ursache hierfür ist die Anordnung der Kabelstränge 51 bis 56 auf den Gleitflächen 23, 24, die eine Entkopplung der Bewegung des Testkopfs 40 von der Bewegung der Kabelstränge 51 bis 56 im Bereich der Schleppketten 60, 61 bewirkt. Diese Entkopplung ist auf eine vergleichsweise große Bewegungsfreiheit der einzelnen Kabelstränge 51 bis 56 zurückzuführen. Die Bewegungsfreiheit der Kabelstränge 51 bis 56 in horizontaler Richtung wird durch das schleifenförmige Nebeneinander-Anordnen auf den Gleitflächen 23, 24 erreicht, wohingegen die Bewegungsfreiheit in vertikaler Richtung durch die Aufteilung der Kabelstränge 51 bis 56 auf die übereinander angeordneten Gleitflächen 23, 24 hervorgerufen wird. Aufgrund der Bewegungsfreiheit der einzelnen Kabelstränge 51 bis 56 können bei der Bewegung des Testkopfs 40 regelmäßig auftretende Beanspruchungen, wie beispielsweise Torsion, durch das Kabel 50 aufgenommen werden, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung auftritt.

Durch das feste Einspannen der Kabelstränge 51 bis 56 im Bereich des hinteren Endes 22 der Gleitflächen 23, 24 wird erreicht, daß die Be-

wegungsfreiheit der Kabelstränge 51 bis 56 auf den Bereich der zu diesem Zweck vorgesehenen Gleitflächen 23, 24 beschränkt bleibt. Die Abstandselemente 25 und die im Bereich des vorderen Endes 21 vorgesehenen Führungsplatten 26 stellen trotz der vergleichsweise großen Bewegungsfreiheit der Kabelstränge 51 bis 56 ein gezieltes Führen des Kabels 50 sicher. Nicht zuletzt tragen auch die Schleppketten 60, 61 einer zuverlässigen Führung der Kabelstränge 51 bis 56 Rechnung.

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Bezugszeichenliste

10 Tragsäule

11 Schiene

12 Positionierungsmittel

60 Schleppkette

61 Schleppkette

20	Führungseinrichtung	A	Pfeil
21	vorderes Ende	B	Pfeil
22	hinteres Ende
23	Gleitfläche
24	Gleitfläche
25	Abstandselement
26	Führungsplatte
27	Klemmplatte
30	Halterung
31	Öffnung
32	Lager

40 Testkopf

50	Kabel
51	Kabelstrang
52	Kabelstrang
53	Kabelstrang
54	Kabelstrang
55	Kabelstrang
56	Kabelstrang

Claims (11)

1. Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs (40) an einer Prüfeinrichtung, mit einer Halterung (30) für einen Testkopf (40), der mit einem aus mehreren Kabelsträngen (51 bis 56) zusammengesetzten Kabel (50) verbunden ist, und mit einer Tragsäule (10), bezüglich der die Halterung (30) verstellbar angeordnet ist, wobei die Tragsäule (10) eine Führungseinrichtung (20) zum Halten der Kabelstränge (51 bis 56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (20) mit wenigstens einer Gleitfläche (23, 24) versehen ist, auf der die Kabelstränge (51 bis 56) nebeneinander anordbar sind, wobei die Kabelstränge (51 bis 56) zumindest im Bereich eines hinteren Endes (22) der Gleitfläche (23, 24) festklemmbar sind.

2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (23, 24) kurvenförmig, vorzugsweise winkelförmig, ausgebildet ist.

3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gleitfläche (23, 24) Abstandselemente (25) zum Separieren der Kabelstränge (51 bis 56) angeordnet sind.

4. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (25) stabförmig ausgestaltet sind.

5. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandselemente (25) im Bereich des hinteren Endes (22) der Gleitfläche (23, 24) angeordnet sind, die zum Festklemmen der Kabelstränge (51 bis 56) mit einer höhenverstellbaren Klemmplatte (27) versehen sind.

6. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (20) im Bereich des hinteren Endes (22) der Gleitfläche (23, 24) mit einer die Kabelstränge (51 bis 56) aufnehmenden Schlauchleitung verbunden ist, die vorzugsweise als Schleppkette (60, 61) ausgebildet ist.

7. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch wenigstens zwei übereinander angeordnete Gleitflächen (23, 24).

8. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander angeordneten Gleitflächen (23, 24) mittels der Abstandselemente (25) voneinander beabstandet sind.

9. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine der Anzahl an Gleitflächen (23, 24) entsprechende Anzahl an Schlauchleitungen (60, 61).

10. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) eine Öffnung (31) zum Durchführen der Kabelstränge (51 bis 56) aufweist, wobei ein vorderes Ende (27) der Gleitfläche (23, 24) der Öffnung (31) gegenüberliegend angeordnet ist.

11. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) um ihre Längsachse drehbar an der Tragsäule (10) gelagert ist.