TW201528396A - 對接方法、對接銷接收器及將測試頭與周邊對接的方法與裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種用於將測試頭對接至周邊的方法及裝置。對接銷移動越過掣子中的突出物。所述對接銷進一步移動，直至所述掣子旋轉，且所述掣子中之所述突出物嚙合所述對接銷中之凹口或凹痕。活塞移動至所述掣子上以防止所述掣子旋轉。所述活塞進一步移動，使得所述測試頭對接至所述周邊。

Description

將測試頭與周邊對接的方法與裝置

本發明是關於測試積體電路或電子器件，且更特定而言是關於將測試頭與周邊對接。

在製造積體電路(integrated circuits；IC)及其他電子器件時，在整個程序之一或多個階段處執行藉由自動測試設備(automatic test equipment；ATE)進行的測試。使用將待測試器件置放於適當位置以供測試的特定處置裝置。在一些狀況下，特定處置裝置亦可使待測試器件達到恰當溫度及/或在待測試器件正在測試時使其維持於恰當溫度。特定處置裝置具有各種類型，包含(例如)用於測試晶圓上之未封裝器件的「探針儀」及用於測試已封裝零件之「器件處置器」；本文中，術語「處置裝置」或「周邊」將用以指代所有類型之此等裝置。電子測試本身由包含測試頭之大且昂貴的ATE系統提供，測試頭需要連接至處置裝置且與處置裝置對接。受測器件(Device Under Test；DUT)需要用於有效測試之精密高速信號；因此，ATE內之用以測試DUT的「測試電子 器件」通常位於測試頭中，測試頭必須定位成儘可能接近DUT。隨著電連接之數目增加，DUT正持續變得日益複雜。此外，對於測試系統產出率之經濟需求已導致並行地測試數個器件之系統。

此等要求已使測試頭與周邊之間的電連接之數目達到數千個且測試頭之大小及重量已相應地增長。目前，測試頭重量可自幾百鎊至多達兩千或三千鎊。測試頭通常借助於纜線連接至ATE之固定大型電腦，纜線提供用於信號、接地及電力之導電路徑。另外，測試頭需要借助於可撓性管將液體冷卻劑供應至其中，可撓性管常捆綁於纜線內。另外，某些當代測試頭藉由經由可撓性導管吹入之空氣或藉由液體冷卻劑與空氣兩者之組合來冷卻。在過去，測試系統通常包含收容電源供應器具、控制電腦及其類似者之大型電腦。電纜線將大型電腦電子器件耦接至含於測試頭中之「銷電子器件」。大型電腦與測試頭之間的纜線佈設增加將測試頭精確且可重複地操控至所要位置的難度。若干當代系統現實際上將所有電子器件置放於可移動測試頭中，而大型電腦仍可用以收容冷卻裝置、電源供應器及其類似者。因此，待配合之電接點之增加的數目及空間密度與測試頭及其纜線之增加的大小及重量使得更難以相對於周邊準確且可重複地定位測試頭。

在測試複雜器件(個別地或多個並行地)時，必須在測試頭與一或多個DUT之間建立幾百或幾千個電連接。此等連接通常藉由易損、密集隔開之接點實現。在測試晶圓上之未封裝器件時，通常藉由安裝於探針卡上之針狀探針來達成至一或多個DUT之實際連接。在測試已封裝器件時，典型的是使用安裝於「DUT插座板」上之一或多個測試插座。本文中，術語「DUT配接器」 將用以指代固持與一或多個DUT進行實際電連接之一或多個零件的單元。DUT配接器必須相對於周邊精確且可重複地定位，以便使數個DUT中之每一者可依次置放於適當位置中以供測試。

可依據固持DUT配接器之方式對測試系統分類。目前，在許多系統中，DUT配接器適當地固定至處置裝置，處置裝置通常包含幫助準確地定位DUT配接器的參考特徵。本文中，此等系統將被稱作「周邊安裝式DUT配接器」系統。在其他系統中，DUT配接器附接至測試頭，且藉由適當地定位(亦即，對接)測試頭來相對於處置裝置定位DUT配接器。此等後面的系統將被稱作「測試頭安裝式DUT配接器」系統。存在測試頭安裝式DUT配接器系統之兩個可能子類別。在第一子類別中，在定位或對接測試頭之前定位一或多個DUT。因此，定位測試頭之動作使連接元件與DUT電接觸。此配置可適用於晶圓級測試，其中周邊首先定位晶圓且接著相對於晶圓定位測試頭及DUT配接器(此處為經組態以探測晶圓上之器件之多者或全部的探針卡)，使得針狀探針接觸DUT。在第二子類別中，首先定位或對接測試頭及DUT配接器，且隨後在DUT配接器保持於適當位置中時，周邊將DUT依次移動至適當位置以供測試。

應注意，DUT配接器亦必須提供測試頭可與之進行對應電連接之連接點或接觸元件。連接點之此集合將被稱作DUT配接器電介面。另外，測試頭通常配備有包含達成與DUT配接器電子介面之連接的接觸元件之電介面單元。通常，測試頭介面接觸元件為彈簧負載式「彈簧銷(pogo pin)」，且收納接觸元件之DUT配接器為導電著陸襯墊。然而，可併入其他類型之連接器件以(例 如)獲得RF及/或關鍵類比信號。在一些系統中，結合彈簧銷使用此等其他類型之連接器。壓縮幾百或幾千個彈簧銷及/或配合其他式樣之接點所需要的累積力可變得極高。此情形可為不利的，此是因為使接點連接所需要的力為不合理的且作用於DUT配接器上之力可引起非所要偏轉。因此，已經在開發替代性連接技術(諸如，零插入力技術)。舉例而言，美國專利第6,833,696號(讓與給興銳達公司(Xandex,Inc))揭露一種系統，其具有形成於基板上之電接點結合使對應接點嚙合而不使不適當力作用於探針卡或DUT板上之機構。進一步預期，在未來，微電磁機器(Micro Electromagnetic Machine；MEM)技術可用以在製造探針卡時形成電接點以作為其目前使用之擴展。總而言之，接點極其易碎且易損，且必須保護接點以防損壞。

在概述中(將進一步提供較詳細描述)，對接為相對於周邊操縱測試頭至適當位置以供測試的程序。在周邊安裝式DUT配接器系統中，對接包含恰當且精確地結合測試頭介面單元之接觸元件與DUT配接器上之各別連接元件。在此等系統中，在定位及對接程序期間必須為易損且易碎的測試頭介面接點提供保護。然而，在測試頭安裝式DUT配接器系統中，對接之目標為相對於周邊及/或DUT精確地定位DUT配接器。亦應注意，在測試頭安裝式DUT配接器系統中，當DUT配接器附接至測試頭時，實現測試頭介面接觸元件與DUT配接器連接元件之結合，且因此接觸元件受到保護。然而，探針卡之極易損針狀探針或易碎的精確製造之測試插座在定位及對接期間暴露，且此等元件亦需要保護。

測試頭操控器可用以相對於處置裝置操縱測試頭。此操 縱可在約一公尺或更多的相對大距離上進行。目標為能夠自一個處置裝置迅速改變至另一處置裝置或使測試頭移動遠離目前處置裝置以用於服務及/或用於改變介面組件。當(如上文所概括)測試頭相對於處置裝置保持於一位置，使得測試頭與DUT配接器之間的所有連接已達成及/或DUT配接器處於其恰當位置中時，測試頭被稱為「對接」至處置裝置。為了使成功對接發生，必須相對於笛卡爾座標系在六個自由度上精確地定位測試頭。最經常地，測試頭操控器用以操縱測試頭至與對接位置偏差在約幾公分內的粗略對準之第一位置，且接著「對接裝置」用以達成最終精確定位。

通常，對接裝置之一部分安置於測試頭上且對接裝置之剩餘部分安置於處置裝置上。因為一個測試頭可服務數個處置裝置，所以將對接裝置之較昂貴部分置於測試頭上通常為較佳的。對接裝置可包含將對接件之兩個區段牽拉於一起，因而對接測試頭之致動器機構；此被稱作「致動器驅動」對接。對接裝置或「對接件」具有眾多重要功能，包含：(1)測試頭與處置裝置之對準，包含電接點的精確對準，(2)將測試頭與處置裝置拉動在一起且稍後分離(亦即，解除對接)測試頭與處置裝置的足夠機械優點及/或致動器能力，(3)在對接操作及解除對接操作兩者期間提供對電接點的預對準保護，及(4)將測試頭與處置裝置閂鎖或保持在一起。

根據英泰斯特(inTEST)手冊(第5版©1996年英泰斯特股份有限公司(inTEST Corporation))，「測試頭定位」指代對於成功對接及解除對接所需要的測試頭至處置裝置之容易移動結合 與處置裝置之精確對準。測試頭操控器亦可稱作測試頭定位器。測試頭操控器與適當對接部件結合來執行測試頭定位。此技術(例如)在上述英泰斯特手冊中加以描述。此技術亦在眾多專利公開案中加以描述，例如，部分清單包含美國專利第7,728,579號、第7,554,321號、第7,276,894號、第7,245,118號、第5,931,048號、第5,608,334號、第5,450,766號、第5,030,869號、第4,893,074號、第4,715,574號及第4,589,815號以及諸如WO05015245A2及WO08103328A1之WIPO公開案，以上各案均以引用的方式併入以獲得其在測試頭定位系統之領域中的教示。上述專利及公開案主要是有關致動器驅動對接。測試頭定位系統亦為已知的，其中單一裝置提供測試頭之相對大距離操縱及最終精確對接兩者。舉例而言，霍爾特(Holt)等人之美國專利第6,057,695號及格雷姆(Graham)等人之美國專利第5,900,737號及第5,600,258號(其均以引用之方式併入)描述定位系統，其中對接為「操控器驅動」而非致動器驅動。

如先前所陳述，測試頭對接之目標為相對於周邊恰當地定位測試頭。周邊通常包含諸如界定「周邊對接平面」之安裝表面的特徵。連接至DUT(且因此連接至DUT配接器、DUT插座板或探針卡)之電接點必須位於與周邊對接平面平行之平面中。為了促進對接，安裝於周邊上之對接裝置通常位於平坦金屬板上，平坦金屬板附接至周邊，使得其外部表面與周邊對接平面平行。周邊亦可包含諸如精確定位之銷或插孔之其他參考特徵以使得能夠恰當地定位DUT配接器。

類似地，「測試頭對接平面」可與測試頭相關聯。測試 頭介面接觸元件通常配置於平行於測試頭對接平面之平面中。笛卡爾座標系可與測試頭或周邊對接平面相關聯，使得X軸及Y軸位於平行於對接平面之平面中且Z軸垂直於對接平面。Z方向上的距離可被稱作高度。應注意，可存在測試頭介面接觸元件之一個以上集合，其中每一集合之平面相對於對接平面處於不同高度。在此文件之剩餘部分中，在指代周邊對接平面時使用術語「對接平面」而無修飾詞。

當恰當地對接時，測試頭對接平面實質上平行於周邊對接平面。達成此關係之程序常稱作平面化且結果可被稱作「對接平面性」。又，當恰當地對接時，測試頭與周邊相距預定的較佳「對接距離」。達成對接平面性及對接距離要求測試頭之三個運動自由度，即：圍繞平行於相關聯於測試頭對接平面之X軸及Y軸的軸線之旋轉，及沿著Z軸的線性運動。最終，當恰當地對接時，兩個對接平面將在對應於X方向及Y方向之剩餘三個自由度上以及相對於圍繞與Z軸平行之軸線的旋轉對準。

在典型的致動器驅動定位系統中，操作者控制操控器之移動以操縱測試頭自一個位置至另一位置。此移動可藉由操作者直接施加力於系統中之測試頭上而手動地實現，在系統中，測試頭在其運動軸線上完全平衡，或此移動可經由使用由操作者直接控制之致動器來實現。在若干當代系統中，測試頭在一些軸線上藉由直接手動力之組合且在其他軸線上藉由致動器來操縱。

為了對接測試頭與處置裝置，操作者必須首先操縱測試頭至「準備對接」位置，「準備對接」位置接近其最終對接位置且與其最終對接位置近似對準。進一步操縱測試頭，直至測試頭處 於「準備致動」位置中為止，在「準備致動」位置中，對接致動器可接管對測試頭之運動的控制。致動器接著可牽拉測試頭至其最終完全對接位置中。在如此進行時，各種對準特徵提供測試頭之最終對準。自最初對準至最終對準，對接件可使用不同類型之對準特徵的兩個或兩個以上集合以提供不同階段之對準。在易碎電接點機械接觸之前測試頭在五個自由度上對準通常為較佳的。接著沿著對應於六個自由度、垂直於介面之平面及周邊對接平面的直線推動測試頭。

當對接致動器正在操作時(且當對接對準特徵不強加約束時)，測試頭通常自由地在其軸線之若干者(若非全部)上順應地移動以允許最終對準及定位。對於經適當平衡且並非致動器驅動之操控器軸，此並非問題。然而，致動器驅動軸通常需要將順應性機構建置至其中。美國專利第5,931,048號、第5,949,002號、第7,084,358號及第7,245,118號以及WIPO公開案WO08137182A2(均以引用的方式併入)中描述了一些典型實例。常常，順應性機構(特別用於非水平不平衡軸)涉及彈簧狀機構，彈簧狀機構除了順應性之外亦添加某一量之彈性或「彈回」。另外，連接測試頭與ATE大型電腦之纜線亦為彈性的，從而導致其他彈回效應。當操作者試圖操縱測試頭至近似對準及至測試頭可由對接機構捕獲之位置中時，操作者必須克服系統之彈性，此在極其大且重之測試頭的情況下可常常為困難的。又，若操作者在對接機構經適當嚙合之前釋放施加至測試頭之力，則順應性機構之彈性可使測試頭移動遠離對接件。

史密斯(Smith)之美國專利第4,589,815號(以引用之 方式併入)揭露先前技術對接機構。說明於第4,589,815號專利之圖5A、圖5B及圖5C中的對接機構使用兩個導引銷與插孔組合以提供最終對準，及兩個圓形凸輪。導引銷插孔位於角撐中，角撐亦固持與凸輪嚙合之凸輪從動件。為了達成準備致動位置，凸輪必須配合於角撐之間，使得凸輪從動件可嚙合位於凸輪之圓柱形表面上的螺旋形凸輪狹槽。將凸輪配合於角撐之間提供第一粗略對準，且亦視情況提供對電接點、探針或插座之一定程度的保護。當凸輪由附接至其之把手旋轉時，對接件之兩半被拉在一起，其中導引銷變得完全插入至其配合插孔中。線纜鏈接兩個凸輪，使得凸輪同步旋轉。纜線配置使得能夠藉由施加力至兩個把手中之僅一者或另一者來操作對接件。因此，在此狀況下把手為對接致動器。

隨著測試頭變得更大，第4,589,815號對接件之基本想法已演變為具有導引銷及圓形凸輪之三個或四個集合的對接件。此等對接件分別稱作三點及四點對接件。本申請案之圖1A及圖1B說明具有四個角撐116、四個導引銷112、四個互補插孔112a及四個圓形凸輪110的先前技術四點對接件。(稍後更詳細地描述此裝置。)儘管已建構具有附接至四個凸輪110中之一或多者之致動器把手135的此等「四點」對接件，但圖1A中所繪示之對接件併有操作纜線驅動器132之單一致動器把手135。當纜線驅動器132由把手135旋轉時，纜線115移動使得四個凸輪110以同步方式旋轉。凸輪110嚙合附接至角撐116之凸輪從動件110a。此配置將單一致動器把手置放於對操作者便利的位置。又，可藉由適當地調整凸輪之直徑與纜線驅動器之直徑的比率來達成更大機械 優點。在此等對接件中，導引銷112與其對應插孔112a之間的相互作用判定對接測試頭在與周邊對接平面平行之平面中的三個自由度上之位置。當凸輪110旋轉時，凸輪從動件110a與凸輪狹槽129之間的相互作用控制剩餘三個自由度，即測試頭相對於周邊對接平面之平面性及測試頭與周邊108之間的距離。當凸輪110已完全旋轉時，附接至周邊108之角撐116抵靠測試頭100，從而建立測試頭100與周邊108之間的最終「對接距離」以及測試頭之最終「對接平面性」。

其他先前技術對接件(諸如，由瑞德阿什曼公司(Reid Ashman,Inc)製造之對接件)在概念上類似，但利用線性凸輪代替圓形凸輪且利用固體連接件代替纜線來同步地驅動凸輪。科利登系統有限公司(Credence Systems Corporation)之美國專利第6,407,541號(以引用之方式併入)中描述了利用線性凸輪但線性凸輪由氣動元件致動的另一方案。在第6,407,541號專利中，「對接條」提供與先前描述之「角撐」類似的用途。然而，當測試頭已對接時，對接條不抵靠所對接至之單元；因此，凸輪從動件與凸輪之間的相互作用僅判定對接距離及對接平面性。

對接件之另外其他變化是已知的。舉例而言，可以部分或完全供電模式操作且併有纜線驅動之圓形凸輪的部分自動化對接件揭露於美國專利第7,109,733號及第7,466,122號(皆以引用之方式併入)中，兩個申請案皆讓與給本發明之受讓人。WIPO公開案WO2010/009013A2(以引用之方式併入)中描述了包含固體鏈接件驅動之圓形凸輪且可經動力驅動的另一對接件組態，所述公開案亦讓與本發明之受讓人。此等對接件利用導引銷及插孔在 平面及角撐或等效物內建立位置以確定測試頭與周邊之間的對接平面性及對接距離。

又其他變化描述於亦以引用之方式包含的頒予給塞繆爾(Thurmaier)的美國專利第6,870,363號中。在此方案中，對接銷安置於處置器件上且對接銷接收器分別安置於測試頭上(或反之亦然)。為了對接，銷軸向插入至接收器中，其中銷藉由用夾持器件操作之球的配置來捕獲。所有銷被同時捕獲。致動裝置可接著將銷且因此將測試頭牽拉至對接位置中。

另外，美國專利第5,654,631號及第5,744,974號中所描述之對接件利用導引銷及插孔以使兩半對準。然而，對接件由真空器件致動，真空器件在真空經施加時將兩半推動至一起。只要維持真空，兩半便保持鎖定在一起。然而，可由真空器件產生之力的量限於大氣壓乘以有效面積。因此，此等對接件在其應用上受限制。

讓與給本發明之受讓人的美國專利第7,235,964號及第7,276,895號(皆以引用之方式併入)描述使用相對大之對準銷的對接件(如'895專利之圖14中所說明)，相對大之對準銷通常附接至周邊。銷之直徑在其遠端處相對窄且在內部末端處較大。又，兩個凸輪從動件在銷附接至周邊的點附近附接至銷。使用線性凸輪之凸輪系統機構附接至測試頭。對準銷之遠端可首先插入至凸輪系統機構中以提供第一階段之粗略對準。當推動測試頭更接近周邊時，較大直徑進入凸輪系統機構以提供較接近對準。當朝向周邊進一步推動測試頭時，凸輪從動件最終嚙合凸輪，凸輪可接著經致動以將兩半拉至最終對接位置中。不涉及角撐；對接距離 及對接平面性僅由凸輪與凸輪從動件之間的相互作用判定。另外，有必要使凸輪系統機構充當銷插孔，從而提供與銷的足以在與周邊對接平面平行之三個自由度上定位測試頭之相互作用。

提供用於將測試頭對接至周邊的方法及裝置。對接銷移動越過掣子中的突出物。對接銷進一步移動，直至掣子旋轉，且掣子中之突出物嚙合對接銷中之凹口或凹痕。活塞移動至掣子上，使得防止掣子旋轉。活塞進一步移動，使得測試頭對接至周邊。

50‧‧‧控制器/控制器功能

60‧‧‧通信鏈路

100‧‧‧測試頭

106‧‧‧面板件/周邊

108‧‧‧周邊/處置器裝置/器件處置器

109‧‧‧外表面

110‧‧‧圓形凸輪

110a‧‧‧凸輪從動件

112‧‧‧導引銷

112a‧‧‧插孔

114‧‧‧角撐板

115‧‧‧纜線

116‧‧‧角撐

122‧‧‧彈簧銷

123‧‧‧著陸襯墊

126‧‧‧測試頭電介面/電接點

128‧‧‧配接器電介面

129‧‧‧凸輪狹槽

131‧‧‧參考特徵

132‧‧‧纜線驅動器

133‧‧‧參考銷

135‧‧‧致動器把手

142‧‧‧測試頭信號接觸環

144‧‧‧DUT配接器/電接點

150‧‧‧對接銷

151‧‧‧軸

152‧‧‧球端

154‧‧‧第一凸耳

155‧‧‧區段

156‧‧‧第二凸耳

157‧‧‧凹口(或凹痕)

158‧‧‧平坦表面

159‧‧‧螺紋孔

401‧‧‧粗略對準銷

405‧‧‧粗略對準插孔

600‧‧‧對接銷接收器

610‧‧‧氣缸

620‧‧‧活塞

625‧‧‧對接銷開口

626‧‧‧楔形進入區

627‧‧‧圓柱形區

630‧‧‧對準區

632‧‧‧O型環

633‧‧‧O型環

634‧‧‧耐磨環

635‧‧‧O型環

636‧‧‧耐磨環

638‧‧‧O型環

710‧‧‧活塞底座/活塞/活塞榫頭

712‧‧‧溝槽

716‧‧‧有肩螺釘

718‧‧‧彈簧

720‧‧‧開口

750‧‧‧底座部分

751‧‧‧底部部分

755‧‧‧彈簧

758‧‧‧突出物/凸緣

759‧‧‧活塞凸耳

760‧‧‧外部環/內部部分

761‧‧‧上部表面

762‧‧‧外部空穴

764‧‧‧流體密封腔室

766‧‧‧流體密封腔室/上部腔室

770‧‧‧內部環

772‧‧‧內部空穴

790‧‧‧流體埠/有肩螺釘

791‧‧‧流體埠

792‧‧‧孔

793‧‧‧流體通路

794‧‧‧O型環

800‧‧‧閂鎖單元

802‧‧‧掣子

803‧‧‧突出物

804‧‧‧樞轉軸

805‧‧‧後部突片

810‧‧‧固持器

812‧‧‧彈簧

816‧‧‧外殼

820‧‧‧螺釘

840‧‧‧開口

841‧‧‧螺紋孔

842‧‧‧空穴

880‧‧‧蓋/帽

882‧‧‧開口

897‧‧‧徑向孔

899‧‧‧螺釘

900‧‧‧位置感測器/電位計

910‧‧‧本體

912‧‧‧插頭

1005~1040‧‧‧步驟

圖1A是添加了對接裝置的先前技術測試頭及周邊的透視圖。

圖1B是圖1A中所繪示之周邊的放大透視圖，其中添加了座標系以供參考。

圖2A是典型角撐之透視圖。

圖2B是典型圓形凸輪之透視圖。

圖3A、圖3B、圖3C及圖3D是對接圖1A之測試頭與圖1A之周邊中的一系列階段之側視圖及部分截面視圖。

圖4為根據本發明之例示性實施例的對接之前的測試頭、周邊的透視圖。

圖5A及圖5B為根據本發明之例示性實施例的例示性對接銷之透視圖。

圖6A為根據本發明之例示性實施例的對接銷接收器的透視圖。

圖6B為圖6A之對接銷接收器的分解透視圖。

圖6C為圖6A之對接銷接收器的另一分解透視圖。

圖6D為圖6A之對接銷接收器的在其蓋子經移除以暴露與氣缸組裝在一起之活塞之情況下的透視圖。

圖7A為繪示於圖6D中之活塞的分解透視圖。

圖7B為與繪示於圖6D中之氣缸組裝在一起的閂鎖單元的分解透視圖。

圖7C為顯現於圖7B中之閂鎖單元的分解視圖。

圖7D為以分解形式說明於圖7C中的經組裝閂鎖單元的透視圖。

圖7E為繪示於圖7D中之閂鎖單元的截面視圖。

圖8為繪示於圖6A中之經組裝對接銷接收器的透視圖。

圖9A為在對接銷已插入至繪示於圖7A中之活塞之開口中不久之後的本發明之例示性實施例的截面視圖。

圖9B為繪示插入至活塞之開口中之對接銷且在閂鎖已嚙合對接銷之球端的其他截面視圖。

圖9C為說明在閂鎖已嚙合對接銷之球開口、氣缸之外部空穴已部分排出流體且活塞已部分下降至氣缸中之後的本發明之例示性實施例的截面視圖。

圖9D為繪示外部空穴更充分地排出流體且活塞更充分地下降至氣缸中的截面視圖。

圖9E為說明在測試頭已開始自周邊解除對接的本發明之例 示性實施例的截面視圖。

圖10為說明藉由圖9A至圖9E之截面視圖說明之步驟的流程圖。

在已提及之所有對接件(包含致動器驅動式對接件及操控器驅動式對接件)中，測試頭在平行於對接平面之平面內的對準由導引銷在其各別插孔內之配合來判定。為了促進對接及解除對接之許多循環，導引銷通常經設計以具有比其插孔之直徑小千分之幾吋的直徑。因此，測試頭之最終對接位置的準確度及可重複性限於相對於周邊對接平面的至少通常為千分之三至千分之五吋。雖然此情形對於許多過去及當代測試系統已經為可接受的，但預期到對具有極大改良之準確度及尤其是可重複性之系統的需求增長。

如先前所指示，在周邊安裝式DUT配接器系統中對接之目的為精確地匹配測試頭電介面與DUT配接器電介面。每一電介面以及界定通常(但未必)與電接點之遠端標稱地平行的平面。當對接時，此等兩個平面必須彼此平行。通常，將DUT配接器製造為平面電路板且所要地在與周邊之對接平面平行的平面中固定至周邊。因此，當對接時，測試頭電介面之平面必須亦與周邊對接平面平行。為了防止電接點之損壞，較佳的是在允許電接點彼此機械接觸之前首先在五個自由度上對準兩個介面。若在對接位置中，介面之界定平面與三維笛卡爾座標系之X-Y平面平行，則對準必須發生於X軸及Y軸及圍繞與X-Y平面垂直之Z軸的旋轉 (θZ或平擺)中，以便使各別接點彼此對齊。另外，可藉由圍繞X軸及Y軸之旋轉運動(縱搖及橫搖)而使兩個平面平行。使兩個電介面平面彼此平行之程序稱作介面之「平面化」，且當已實現平面化時，介面稱為「經平面化」或「共平面」。一旦經平面化且在X、Y及θZ上對準，對接便藉由引起在與周邊對接平面垂直之Z方向上的運動而進行。

類似地，在測試頭安裝式DUT配接器系統中對接之目的為精確地定位測試頭，使得DUT配接器相對於周邊恰當地定位。DUT配接器之探針尖端或插座接點構成電測試介面，電測試介面界定必須與周邊之對接平面平面化的平面。另外，電測試介面必須相對於對接平面之X軸及Y軸且相對於圍繞Z軸之旋轉精確地對準。如同先前狀況一樣，較佳的是，在此等五個自由度上之對準在Z方向上的最終定位之前發生。

在對接之過程中，首先操縱測試頭至接近周邊。進一步操縱使測試頭到達「準備對接」位置，在許多系統中，在「準備對接」位置處，某一第一粗略對準部件大致處於適當位置中以待嚙合。另外進一步操縱將使測試頭到達「準備致動位置」，在「準備致動位置」處，對接機構可經致動。在準備致動位置處，已達成近似平面化及X、Y及θZ上之對準。當致動對接件時，對準及平面化變得更精確。藉由進一步致動，對準及平面化最終達到由對準特徵判定之準確度。此接著繼之以Z方向上的繼續運動，從而使測試頭到達其最終對接位置。在隨後之本發明的詳細描述中描述關於特定選擇對接件的其他細節。應注意，在操控器驅動之對接中，如先前提及之美國專利第6,057,695號、第5,900,737號 及第5,600,258號中所描述，感測器偵測準備致動位置之等效物以便自粗略定位模式改變為精細定位模式。因此，對於一般熟習此項技術者而言，感測致動器驅動之對接件中的準備致動位置將為由第6,057,695號、第5,900,737號及第5,600,258號專利教示並揭露之事項的自然延伸(直觀且明顯)。

本發明提供對當代及先前技術對接件中可得到之準確度及可重複性的顯著改良。因此，將首先描述典型之例示性先前技術對接系統的細節。在此之後將為結合類似對接系統利用的本發明之例示性實施例的描述。亦將論述本發明之額外例示性實施例及應用，且將描述藉由此等實施例說明之新穎對接方法。應理解，對接裝置之眾多式樣及組態是已知的(其中之多者先前已提及)，且可預期一般熟習此項技術者能夠將本發明之概念容易地應用於此等系統。隨著論述進行，將提及數個替代方案，但此等方案並不意謂以任何方式限於本發明之範疇。借助於諸圖進行描述，諸圖意欲為說明性的且未必按比例繪製，亦不意欲充當工程圖。

開始，於圖1A及圖1B、圖2A及圖2B以及圖3A至圖3D中說明例示性先前技術對接件的所選擇細節。此對接件先前在本發明之先前技術下提及，且接下來將稍詳細地對其加以描述。此對接件及相關描述包含來自先前提及之美國專利第4,589,815號(其以引用的方式併入)中所描述之早期對接裝置的態樣。

圖1A以透視圖繪示測試頭100，測試頭100通常固持於托架(未圖示)中，托架又由測試頭操控器(未圖示)支撐。亦繪示測試頭100可對接至的處置器裝置108的剖視區段。DUT配接器144附接至處置器裝置108；因此系統為周邊安裝式DUT配 接器系統。在此特定實例中，處置器裝置108可為已封裝器件處置器且DUT配接器144可為DUT插座板。測試頭100藉由一般向上運動而自下方對接至處置器裝置108。包含(但不限於)以下各者的其他定向有可能且被知曉：藉由向下運動而對接至頂部表面、藉由水平運動而對接至垂直平面表面，及對接至相對於水平及垂直方向兩者處於一角度的平面。通常，當處置器裝置為晶圓探針儀時，使用至頂部表面之對接；而所有組態最常與式樣變化之封裝處置器一起使用。圖1B以稍微較大比例且更詳細地繪示器件處置器108。處置器裝置108包含平面外表面109。圖1B以虛線包含相互垂直之軸線X、Y及Z，所述軸線形成右手笛卡爾座標系。X軸及Y軸位於與處置器裝置108之外表面109平行且亦與藉由DUT配接器144界定之平面平行的平面中。此等平面與先前界定之周邊對接平面平行。Z軸表示與DUT配接器144之垂直距離。圍繞與Z軸平行之軸線的旋轉稱作「θZ」運動。

參看圖1A，包含測試頭電介面126之信號接觸環142耦接至測試頭100。電介面126提供至測試頭100內之測試電子器件的電連接。處置器裝置108已耦接至其對應DUT配接器144，DUT配接器144包含電介面128。在封裝處置器中，DUT配接器144常包含一或多個測試插座。此等測試插座用於保持及形成至一或多個受測器件之電連接；且因此DUT配接器144常被稱作DUT插座板或更簡單地被稱作「DUT板」或「插座板」。在晶圓探針儀中，DUT配接器144可為包含針狀探針之「探針卡」，針狀探針用於與包含於晶圓上之未封裝器件形成電連接。DUT接觸元件(探針或插座)位於板的與電介面128相反的側上，所述側視情況提 供至測試插座或探針之電連接，且因此在圖1A及圖1B中不可見。電介面126及128通常具有幾百或幾千個微小易碎之電接點(未清楚地圖示)，當測試頭最終對接時，電接點必須以提供可靠的對應個別電連接之方式分別及精確地接合於一起(亦即，結合在一起)。在典型之當代情形中，測試頭電介面126內之接點為微小彈簧負載式「彈簧」銷122，且DUT配接器電介面128上之對應接點為導電著陸襯墊123。(歸因於比例，在圖1A及圖1B中不可個別地區別彈簧銷122與著陸襯墊123。)亦可按特殊信號(諸如，射頻信號及低位準類比信號)的需要包含各種其他類型之接觸器件。如此例示性狀況中所繪示，處置器裝置108之下表面109含有處置器電介面128，且測試頭100藉由一般向上運動而自下方對接。

處置器裝置108包含參考特徵131，在此狀況下，參考特徵131可為相對於處置器裝置108之下表面109安置於精確位置處的內襯套管之孔。套管之內徑通常可為約1/4吋至3/8吋。參考特徵131用於恰當地對準DUT配接器144與處置器裝置108，使得處置裝置之定位機構可有效地使DUT與測試插座或探針接觸。舉例而言，DUT配接器144可經設計以具有對應孔，使得臨時合釘銷可在DUT配接器144藉由適當扣件繫固至處置器裝置108時將DUT配接器144固持於適當位置中。一旦DUT配接器144經繫固，便可移除臨時合釘(若需要)。此外，可利用參考特徵131以對準信號接觸環142與處置器裝置108及DUT配接器144。因此，對應參考銷133安裝於信號環142上。為了促進相對容易插入，參考銷133之全直徑通常比參考特徵131之套管的內徑小千 分之幾吋。又，參考銷133通常在其遠端為楔形的。此等兩個性質促進參考銷133進入對應參考特徵131之套管中及相對於對應參考特徵131之套管的滑動配合。較佳地，裝置經設計以使得當參考銷133與參考特徵131完全結合時，電介面126之電接點與介面128之其對應各別電接點對準且完全導電接觸。對接之主要目標為操縱測試頭100至提供此對準的位置中及在測試時維持彼位置。

儘管已描述了參考特徵之特定組態，但熟悉此項技術者將認識到，其他配置為可能的且在使用中。舉例而言，參考銷及插孔之位置可與置放於周邊側上之銷及併入於測試頭側上的插孔顛倒。參考特徵之基本作用為藉由在兩半之間提供偏差在千分之幾吋內的初始對準來輔助對接裝置之初始設置。一旦已達成初始設置，參考特徵用於重複對接操作中之對準的使用可為可選的，其限制條件為對接裝置具有等效或優越對準部件。參考特徵之位置亦可變化。為了說明，在某些個例中，周邊側參考特徵可如上文關於圖1A及圖1B所描述地與周邊成一體式；然而，在其他個例中，周邊側參考特徵可包含於DUT配接器上，所述DUT配接器先前已在其安裝期間與周邊對準。參考特徵在測試頭側上之位置可類似地變化。實際參考特徵之細節對於待描述之本發明並非必需的。因此，在待描述之實施例中，參考數字131及131'將用以指示通用周邊側參考特徵，且參考數字133及133'將用以指示通用測試頭側參考特徵。應進一步認識到，所繪示之特徵在本質上為通用的，且可易於取代其他類型之特徵而無描述本發明之任何一般性損失。

仍參看圖1A及圖1B，繪示了四點對接裝置；所述裝置的數個部分附接至處置器器件108或附接至至測試頭100。附接至測試頭100的是面板件106。四個導引銷112附接至面板件106之四個角落，且位於所述四個角落附近。面板件106具有中心開口且附接至測試頭100，使得測試頭信號接觸環142及電介面126可近接。導引銷112界定具有與電子介面126近似共同中心之近似矩形。面板件106與電介面126較佳位於平行平面中。

在諸圖之以下詳細描述中，諸如上、下、左、右等的方向術語指代頁面上之方向，且不必指代實際方向。適當熟習此項技術者將瞭解，正描述之機構以任何定向操作。

角撐板114附接至處置器裝置108之外表面109。角撐板114經安裝以便與處置器裝置108之周邊對接平面平行。角撐板114具有中心開口且附接至處置器裝置108，使得DUT配接器144及電子介面128可近接。

現參看圖4，說明本發明之例示性實施例。四個對接銷150繪示為自附接至周邊108的角撐板114延伸。每一對接銷150經定位，使得對接銷相對於附接至面板件106之對接銷接收器600處於各別位置中，面板件106繪示為附接至測試頭100。雖然在本發明之例示性實施例中，接收器600附接至測試頭100且銷150附接至周邊108，但兩者之相對位置可易於互換而不會對設計或功能性有顯著改變。又，粗略對準銷401在對應於包含於面板件106中之粗略對準插孔405的位置中安裝於角撐板114上。如以虛線表示，可提供控制器50，所述控制器與每一銷接收器600通信(例如，以電、無線、光子、流體方式等)。最終，如稍後在某細節上 將進一步描述，銷接收器600包含與對接銷150相互作用且將對接銷150移入及/或移出對接位置的流體操作之機構。

現提供圖4之例示性實施例的概述。為了將測試頭100對接至周邊106，測試頭操控器(未圖示)可用以使測試頭100接近周邊106，且操縱，使得粗略對準銷401進入插孔405。在此操縱期間，請注意，粗略對準銷401另外用來維持角撐板114與面板件106之間的間距，因此對電接點126及144提供某種程度的保護。測試頭100可接著進一步安全地操縱，使得對接銷150與其各別接收器600對準且準備好以進入其各別接收器600。隨著測試頭600被推動以更靠近周邊106，對接銷150進入接收器600，且分別藉由併入於每一接收器內的位置感測器(未圖示)偵測到。亦提供控制器功能50，所述控制器功能在通信鏈路60上與每一對接銷接收器600通信。控制器50及通信鏈路可採用許多形式，且通信可經由多種不同媒體。在例示性實施例中，控制器可為可程式化邏輯控制器，且通信鏈路可為載運電信號的導線。感測到之銷位置資訊可被傳達至控制器50。控制器50又可向每一接收器600發信以使用內部機構在銷150已達到某插入點時實體地抓住接收器之各別銷150。當所有銷150已因此被抓住(且皆已被插入達相同深度，從而建立角撐板114與面板件106之間的平面性)時，控制器50向所有接收器發信以拉動其各別銷且因此將測試頭100拉至最終對接位置中。應強調的是，每一接收器600向控制器50發信其各別銷150的存在及/或位置，控制器50又向接收器600發信以執行適當功能。因此，隨著每一銷到達適當位置，銷可被個別地捕獲。此情形意謂，銷可以一次一個的方式被捕獲而非所 有銷皆被要求同時捕獲。以此方式，精度之良好處置可藉由以經濟方式加工以易於達成千分之幾吋之容許度的零件來有利地達成。在待進一步描述的本發明之例示性實施例中，藉由接收器600併入的機構是藉由流體(例如，空氣)致動，流體以恆定壓力提供至每一接收器600。藉由來自控制器50之信號控制的閥用來控制流體以便執行所要功能。最終，測試頭100與周邊108之間的對接對準藉由銷150在其各別接收器600內的最終適配及相對定位來建立。

現提供例示性銷150及接收器600的更詳細描述。

每一對接銷150之更靠近透視圖繪示於圖5A及圖5B中。對接銷150包含軸151。螺紋孔159設置於一個末端中以收納螺釘或其類似者以將銷150繫固至角撐板114。平坦表面158視需要形成於對接銷150中，平坦表面158可用以促進對接銷158至角撐板114的附接。因此，例如，平坦表面158促進使用老虎鉗或扳手以便旋擰或以其他方式將對接銷150緊固至角撐板114。第一凸耳154形成於對接銷150的與附接至角撐板114之末端相對的末端處。附接至第一凸耳154的是對接銷150的具有第二凸耳156之另一區段155。如圖5A及圖5B中所繪示，第二凸耳156之直徑小於第一凸耳154的直徑。如將稍後詳細描述的區段155經設計以緊密配合於對接銷開口625內之對應對準區630內以(結合至少一個其他銷-接收器對)提供測試頭100在平行於面板件106之平面內的精細對準。為了簡單起見將區段155說明為成圓柱形狀；然而，如一般熟習此項技術者將認識到，亦可有利地使用諸如部分錐形或部分橢球體的其他形狀。相對於第二凸耳156處於 中心的是球端152。球端152如其名稱所暗示具有球狀形狀。凹口(或凹痕)157形成於第二凸耳156與球端152之間的接合處。

對接銷接收器600說明於圖6A至圖6D中。圖6A為對接銷接收器600的透視圖。圖6B及圖6C提供兩個局部分解透視圖以說明對接銷接收器600之各種組件之間的關係。圖6D為蓋880經移除的透視圖。為清楚起見，蓋880未繪示於圖6D、圖7A及圖7B中。繪示於圖6A至圖6D中之對接銷接收器600包含五個組件，即氣缸610、活塞620、閂鎖單元800、蓋880及位置感測器900。請注意，為了清楚目的，諸如所選擇彈簧及扣件的某些項目已自圖6B及圖6C省略。

如在圖6B及圖6C中可看出，氣缸610包含底座部分750、外部環760、外部空穴762、內部環770及內部空穴772。用於將控制流體傳入並傳出接收器600的兩個流體埠790及791設置於底座750的底部部分751上(圖6C)。埠790連接至允許流體流入及流出外部空穴762的底部通路。埠791連接至通過外部環760以於上部表面761中之孔792處顯露的通路。

隨後將更詳細地描述的閂鎖單元800滑動地配合於內部空穴772內，且在內部空穴772內可軸向移動。

活塞620經設計以配合於外部空穴762中。活塞620包含突出物(或凸緣758)，其外部周邊經切槽以收納O型環632。活塞620之內部圓周包含分別設定大小以收納O型環633及耐磨環634的兩個溝槽。當活塞620及閂鎖總成800與氣缸610組裝時，O型環632抵靠外部環760之內壁，且O型環633及耐磨環634支撐於內部環770的外壁上。因此，活塞620在空穴762內可 軸向移動，且本質上流體密封腔室764(圖8)形成於活塞620下方。流體埠790使得流體被插入於腔室764中或自腔室764排放。

活塞620之內部部分配合於蓋880之開口882內。內部開口882之圓周經切槽以收納皆抵靠活塞620之內部部分的耐磨環636及O型環635，因此形成本質上流體密封之密封件，同時允許活塞620相對於蓋880軸向地移動。蓋880藉由適當螺釘以流體密封方式緊固至氣缸610。O型環638是由外部環860之上部表面中的溝槽收納以幫助確保流體密封。因此，藉由蓋880及外部環770限界的本質上流體密封腔室766(圖8)形成於活塞620上方。蓋880亦包含徑向孔897，所述徑向孔提供其外部圓周與內部開口882之間的通路。孔897之外部部分經攻螺紋以收納螺釘899，此用來提供防止流體洩漏的密封件。在蓋880之底部中鑽出的流體通路793(圖6C)與孔897相交，且在將蓋880組裝至氣缸610時與氣缸610中的孔792對準。小型O型環794經包含以提供所述兩者之間的流體密封連接。因此，提供自埠792至流體腔室766的流體通路。

對接銷開口625形成於活塞620內。在繪示於圖6D中之說明中，氣缸610及活塞620已置放在一起。

在例示性實施例中，線性位置感測電位計被用作位置感測器900。插頭912操作含於本體910內之電阻元件上的滑塊以提供表示插頭912之位移的信號。本體910內之彈簧向外推動插頭912。位置感測器900經安裝，使得插頭912向上延伸至氣缸610之內部空穴772的中心中。因此，當對接銷150足夠遠地插入至開口625中時，對接銷150將推壓插頭912，從而發信其位置。

圖7A說明在活塞620與氣缸610組裝之前的活塞620。如此處(且亦在圖8中之經組裝接收器600的橫截面視圖中)所繪示，對接銷開口625包含三個區：楔形進入區626以促進對接銷150的首先進入；圓柱形區627，其具有大於對接銷區段155之直徑的直徑以提供兩者之間的鬆散配合；及對準區630以提供最終精細對準。活塞620更包含活塞突出物(或凸緣)758，所述活塞突出物為圓形且通常為平坦構件。溝槽712沿著活塞突出物758之邊緣形成，以含有O型環632(參見圖8)。彈簧718被插入至開口720中。有肩螺釘716亦被插入至螺釘開口720中。有肩螺釘716延伸通過彈簧718，且在閂鎖總成中嚙合螺紋孔841(參見圖7B)，如下文將解釋。

與閂鎖總成800組裝之氣缸610的分解透視圖說明於圖7B中。氣缸610包含氣缸底座750。氣缸底座750可為(例如)圓形。附接至氣缸底座750的是外部環760。可發現內部環770位於外部環760內。因此，外部空穴762為自內部環770之外壁延伸至外部環760之內壁的空間。內部環770包含內部空穴772。插入至內部空穴772中的是閂鎖總成800。多個彈簧755駐留於閂鎖總成閂鎖器800下方，且將在下文予以進一步描述。

圖7C為閂鎖總成800的分解透視圖。閂鎖總成800包含固持器810。多個彈簧812駐留於固持器810的頂部表面上。掣子802各自插入於固持器810的各別開口840中。每一掣子802包含樞轉軸804及突出物803，所述突出物在插入至各別掣子開口840中時朝向固持器810的中心延伸。樞轉軸804允許掣子802朝向且遠離固持器810的中心旋轉。每一掣子801圍繞延伸通過樞轉 軸804的軸線樞轉。每一掣子802包含後部突片805。每一後部突片805與每一各別彈簧812的頂部接觸。因此，每一彈簧812壓在後部突片805的底部表面上，因此朝向固持器810的中心推動突出物803。外殼816藉由螺釘820附接至固持器810。因此，每一掣子802固持於藉由外殼816及固持器810形成的各別空穴842內。因此，當外殼816附接至固持器810時，可觀測到掣子802延伸超出外殼816的頂部表面。

突出物803經成形以與對接銷150中的凹口157嚙合。因此，當對接銷150足夠遠地插入於開口625中時，掣子102可能以正「類爪」方式抓住銷150，使得銷可被牽拉至對接位置。

圖7D為經組裝之閂鎖單元800的透視圖。如圖7D中所繪示，每一掣子802在外殼816之頂部表面上方延伸，且朝向且遠離對接銷開口625樞轉。

圖7E為繪示處於組裝狀態中之閂鎖單元800的截面視圖。查看圖7E，後部突片805繪示為與彈簧812接觸。再者，每一掣子802朝向且遠離開口625樞轉。

圖8為繪示處於組裝狀態中之對接銷接收器600的截面視圖。活塞620已插入至氣缸610中，且帽880已附接至氣缸610。活塞620繪示為輕微突出通過帽880中的開口。位置感測器900繪示為其插頭912插入至內部空穴772中且因此插入至閂鎖單元800之中心區中。

參看圖9A至圖9E以及圖10，現將根據本發明之例示性實施例來解釋如何將測試頭對接至周邊。詳言之，圖9A至圖9E為本發明之例示性實施例的截面視圖。詳言之，圖9A至圖9E為 對接銷接收器600及其關聯對接銷150的截面視圖。請注意，截面是穿過接收器600及銷150的中心而獲得，且截面平行於位於接收器600內之掣子802中的一者定向。因此，其他掣子及其關聯硬體在此等視圖中不可見；然而，此情形足以解釋操作，此是因為所有掣子以類似方式操作。圖10為概述經涉及以達成測試頭與周邊之間的對接之例示性步驟的流程圖。

如圖10之步驟1005所指示，對接銷150進入對接銷開口625中。

如圖9A中所繪示，對接銷150之球端152已進入對接銷開口625。球端152與掣子802之突出物803接觸，且掣子802稍微順時針(亦即，藉由突出物803遠離銷150的中心線向外)旋轉。後部突片805壓在彈簧812上，使得彈簧812處於壓縮狀態中。因此，彈簧812正逆時針(或朝向銷150之中心線向內)推動掣子802。如先前所註解，在此系列截面視圖中繪示數個掣子中之僅一者；然而，所有掣子可實質上一致地操作。球端152已逼近感測器900之插頭912的尖端。然而，感測器900尚未指示對接銷150已在對接銷開口625內插入越過預定深度。在本發明之例示性實施例中，感測器900如先前所描述為電位計。因此，例如，電位計900處於未壓縮狀態中，如圖9A中所繪示。

在圖9A中，活塞620繪示為處於全高狀態中；亦即，活塞620尚未下降以便與掣子802接觸。雖然活塞620尚未下降，但掣子802能自由地朝向且遠離球端152旋轉。如圖9C中將繪示，活塞620將最終下降並與掣子802之頂部相抵以便防止掣子802旋轉。

活塞620借助於流體(例如，空氣)而相對於掣子802維持於升高位置中，所述流體在壓力下位於流體腔室764內。因此，約束活塞底座710在腔室764內下降，除非腔室764內之流體(例如)藉由使腔室764排氣而移除。在內部空穴772及活塞620內可獨立地上下移動的閂鎖總成800亦借助於藉由彈簧718及755提供的向上力而處於升高狀態中。如圖9D中將繪示，閂鎖總成800將最終被向下推動，且彈簧755將壓縮。

旋擰至閂鎖總成800中的有肩螺釘790及有肩螺釘716限制閂鎖總成800相對於氣缸610及活塞620的向上及向下移動的量。因此，在彈簧755向上推動閂鎖總成800時，彈簧718亦借助於藉由在螺釘716與活塞620之間的彈簧718提供的力而向上推動閂鎖總成800。彈簧718同時向下推動活塞620，但不具有足以克服下部腔室764中之流體壓力的力。

在圖9A中，請注意，銷150之第一凸耳154及第二凸耳156尚未與對接銷接收器600接觸。另外，區段155尚未與開口625之區630相互作用以提供精細對準。

在步驟1010處且如圖9B中所繪示，球端152已移動越過掣子802的突出物803。因此，掣子彈簧812使掣子802逆時針旋轉，使得突出物803嚙合第二凸耳156與球端152相遇所在的小空間或凹口157。請注意，在圖9B中，在活塞620與掣子802之間仍存在間隙。閂鎖總成800相對於氣缸610及活塞710仍處於最高位置。再者，下部腔室764填充有加壓流體(例如，空氣)，所述加壓流體仍防止活塞620在下部腔室764內下降。

亦請注意，在圖9B中，感測器插頭912經部分壓縮。感 測器900現指示，對接銷150已充分穿透對接銷開口625，使得掣子802已朝向球端152旋轉。因此，突出物803位於凹口157處並與凹口157相互作用，在凹口157處，球端152與第二凸耳156相遇。亦請注意，對接銷150之第一凸耳154現與活塞凸耳759的頂部表面接觸。另外，銷150之對準表面155坐落於活塞710之對準插孔區內。亦請注意，當兩個或兩個以上銷150處於此狀態中時，測試頭在三個平坦自由度(例如，X、Y及θZ)內的精細對準已建立。

因此，如圖9B及圖10中所繪示，在步驟1010處，球端152已移動越過掣子突出物803。

在步驟1015處，感測器900繼續偵測對接銷150。

在步驟1020處，掣子突出物803現直接位於球端152之一部分上方。換言之，掣子突出物803現突出至藉由球端152及第二凸耳156之相交產生的凹口157中。

在步驟1025處，感測器900向流體閥(未圖示)發信以自下部腔室764移除或排放流體(例如，空氣)。此情形允許活塞620相對於閂鎖總成800向下移動。閂鎖總成800借助於藉由彈簧755提供的向上力而相對於氣缸610仍處於其最高位置。

如圖9C中所繪示且如步驟1030處所指示，閥(未圖示)已自下部腔室764移除流體。因此，活塞620之活塞底座758能夠在下部腔室764內下降。實際上，由於下部腔室764中之流體壓力減少至大約大氣壓力，彈簧718能夠向下推動活塞620。隨著活塞620向下移動，活塞榫頭710現與掣子802之頂部表面接觸並與所述頂部表面相互作用(步驟1035)。掣子802因此鎖定於適 當位置且不再能夠旋轉。因為突出物803鎖定於直接在球端152之一部分上方的位置中，所以對接銷150可不再自對接銷開口625撤回。由於所有掣子802以相同方式執行，故銷150本質上已以類爪方式被抓住。活塞620之下降放大活塞620與帽880之間的小的上部腔室766；又，下部腔室764已因此且對應地收縮。

因為加壓流體(例如，空氣)自下部腔室764移除，所以掣子總成800及活塞620現借助於藉由彈簧716及755以及正鎖定在一起之活塞榫頭710及掣子802提供的向上力而相對於氣缸610一致地移動。請注意，感測器900亦可用以監視相對於氣缸610的此相對移動，其可有利地用以發信，或許歸因於不受控之外部條件，對接銷150已被迫向下行進得過遠，從而導致潛在損害。在此信號之後，系統控制器即可(例如)起始立即解除對接程序，如隨後將描述。

因為活塞620已移動更靠近閂鎖單元800，所以彈簧718現隨著其向下推動活塞620而拉長。閂鎖器800仍藉由彈簧755向上推動，且在活塞620及氣缸610之內部空穴772內保持於最高點。

如圖9D中所繪示，加壓流體(例如，空氣)已注入至上部腔室766中，同時下部腔室764已保持排氣。因此，活塞底座750及活塞620已在下部腔室764內進一步下降。由於活塞底座750正向下推動，因此活塞620之全部被向下推動。隨著活塞620被向下推動，活塞榫頭710向下推動閂鎖器802，此又向下、朝向對接銷之最終對接位置拉動對接銷150。因此，閂鎖單元800在內部空穴772內下降。當活塞底座750觸碰氣缸610之底部從而使 得下部腔室764具有最小體積時，運動必須停止。又，因為感測器900已進一步壓縮，所以感測器900發信，對接銷150已到達在對接銷開口625內的最低所要插入位準。因此，在步驟1040處，活塞620已進一步向下移動且掣子802已進一步向下移動，從而使得對接銷150被進一步下拉至開口625中。在此點處，對接已完成。

圖9E說明測試頭自周邊之解除對接的開始。如圖9E中所繪示，加壓流體已注入至下部腔室764中，而上部腔室766已被排氣，因此使得活塞底座750及活塞620上升。隨著活塞620上升，彈簧755向上推動閂鎖單元800。在有肩螺釘790抵靠氣缸610之底部表面停止時，閂鎖單元800到達其最高位準。然而，活塞620繼續進一步上升，使得活塞榫頭710不再與掣子802接觸。隨著活塞榫頭710不再與掣子802接觸，掣子802現自由旋轉，使得對接銷150可自對接銷開口625撤回。

儘管本文中參看某些特定實施例說明並描述，但儘管如此，本發明仍不意欲限於所繪示的細節。確切而言，在申請專利範圍之等效物的範疇及範圍內且在不偏離本發明之精神的情況下可進行細節上的各種修改。

600‧‧‧對接銷接收器

610‧‧‧氣缸

632‧‧‧O型環

635‧‧‧O型環

636‧‧‧耐磨環

638‧‧‧O型環

750‧‧‧底座部分

758‧‧‧突出物/凸緣

760‧‧‧外部環/內部部分

761‧‧‧上部表面

762‧‧‧外部空穴

770‧‧‧內部環

772‧‧‧內部空穴

792‧‧‧孔

794‧‧‧O型環

800‧‧‧閂鎖單元

880‧‧‧蓋/帽

882‧‧‧開口

897‧‧‧徑向孔

899‧‧‧螺釘

900‧‧‧位置感測器/電位計

Claims (17)

1. 一種將測試頭對接至周邊的方法，所述方法包括：使對接銷移動越過掣子中的突出物；進一步移動所述對接銷，直至所述掣子旋轉，且所述掣子中之所述突出物嚙合所述對接銷中之凹口或凹痕；使活塞移動至所述掣子上，防止所述掣子旋轉；以及進一步移動所述活塞，使得所述測試頭對接至所述周邊。
2. 一種用於將測試頭對接至周邊的裝置，其中對接銷在所述周邊上耦接至所述測試頭，所述裝置包括：具有突出物的可旋轉掣子；朝向所述對接銷推動所述突出物的彈簧狀構件；以及與所述可旋轉掣子嚙合且防止所述突出物旋轉遠離所述對接銷的活塞。
3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，更包括用於偵測所述對接銷之存在的感測器。
4. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，更包括：所述掣子樞轉所在的閂鎖單元；氣缸；以及彈簧狀構件，其使所述閂鎖單元能夠相對於氣缸底座移動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中所述氣缸包含上下地導引所述閂鎖單元的內環。
6. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中所述活塞相對於所述氣缸可上下移動，所述活塞包含內部空穴以及在所述內部空穴外的外部空穴，所述活塞在所述外部空穴中操作。
7. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，更包括用於偵測所述對接銷之存在的感測器，其中回應於所述感測器偵測到所述對接銷之存在，調節器將氣體自所述外部空穴移除。
8. 一種將測試頭對接至周邊的方法，所述方法包括：將對接銷插入至活塞的開口中；使所述對接銷移動越過掣子的突出物，使得所述突出物直接在所述對接銷的部分上方推動；以及降低所述活塞，使得所述掣子被防止移動遠離所述對接銷。
9. 申請專利範圍第8項所述之方法，其中所述掣子在活塞內移動，且所述活塞封閉所述活塞的空穴，所述方法更包括以下步驟：偵測所述對接銷已進入所述開口；回應於所述偵測，自所述空穴移除氣體；以及將所述活塞推動至所述空穴中，使得所述活塞朝向所述掣子移動且防止所述掣子相對於所述對接銷的移動。
10. 一種將測試頭對接至周邊的方法，所述方法包括以下步驟：在所述測試頭及所述周邊中的一者上提供多個對接銷；提供多個對接銷接收器，所述對接銷接收器中之每一者能夠抓住所述對接銷中之一者且所述對接銷接收器中之每一者能夠感測對接銷在所述對接銷接收器內的存在及所述對接銷在所述對接銷接收器內的位置，在所述測試頭及所述周邊中的另一者上，其中每一對接銷接收器具有能夠感測對接銷在所述接收器內的存在及位置的感測器； 定位所述測試頭至所述對接銷近接於其各別對接銷接收器所在的位置；進一步定位所述測試頭，使得所述銷被插入至其各別接收器中；在每一接收器偵測到其各別銷的存在時，藉由每一對接銷的各別接收器抓住所述對接銷；以及啟動所述接收器以將所述測試頭拉動至所述對接位置中。
11. 如申請專利範圍第10項所述的將測試頭對接至周邊的方法，所述方法更包括：使所述對接銷移動越過掣子的突出物，使得所述突出物直接在所述對接銷的部分上推動；以及降低所述活塞，使得所述掣子被防止移動遠離所述對接銷。
12. 如申請專利範圍第10項所述的將測試頭對接至周邊的方法，所述方法更包括：偵測所述對接銷已進入所述接收器；回應於所述偵測，自所述空穴移除氣體；以及將所述活塞推動至所述空穴中，使得所述活塞朝向所述掣子移動且防止所述掣子相對於所述對接銷的移動。
13. 一種對接方法，包括：使對接銷進入活塞中的開口；使所述對接銷之球端移動越過掣子的突出物；偵測所述對接銷；將所述突出物推動至所述對接銷之凸耳上方的位置；向下移動活塞，使得所述活塞與所述掣子接觸且防止所述掣 子的移動；以及向下移動所述活塞進一步使得所述掣子向下移動的將所述對接銷進一步拉動至所述開口中。
14. 一種對接銷接收器，其使用多個可旋轉掣子以藉由抓住併入於對接銷中之類凹口可抓住特徵而捕獲所述對接銷。
15. 一種用於將測試頭對接至周邊的裝置，所述裝置包括：具有開口的活塞；所述活塞移動所在的氣缸；具有朝向及遠離所述開口之中心移動的突出物的掣子；感測器，其偵測銷已進入所述開口；以及閥，其准許氣體離開所述氣缸之空穴使得所述活塞在所述空穴內且朝向所述掣子移動。
16. 如申請專利範圍第15項所述的裝置，其中隨著所述活塞移動，所述活塞與所述掣子嚙合以防止所屬掣子相對於所述開口的移動。
17. 如申請專利範圍第16項所述的裝置，其中所述掣子朝向所述開口之所述中心可旋轉，所述裝置更包括朝向所述中心推動所述掣子的彈簧狀構件。