專利名稱：帶有接觸力控制機構(gòu)的接觸致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于致動接觸器的系統(tǒng)，該接觸器用于電子部件的自動檢驗。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體部件的生產(chǎn)線或電子電路的組裝線通常包括在其上對電子部件進行一系列操作的作業(yè)線，其包括至少一個電氣檢驗階段。該電氣檢驗階段將檢查每一部件的功能并且將任何有缺陷的部件在例如傳送到另一生產(chǎn)線之前或在集成到電子電路中之前排除掉。
由于制造的原因，這些生產(chǎn)線或組裝線是全自動的，并且其操作處理率必須達到最大。部件在每一操作工位處停止不動的停止時間取決于操作所需的最長時間。這樣，每一操作必須在最短的時間內(nèi)完成。包括電氣檢驗的操作通常是最長的，這是因為它們需要在待檢驗的部件和檢驗設(shè)備之間建立電氣連接，隨后進行該檢驗，再斷開該電氣連接。因為壓縮檢驗時間本身是困難的，所以，重要的是使得建立和斷開電氣連接所需的時間最小化。
在部件具有徑向出口的情況下，待檢驗的部件與檢驗設(shè)備之間的電接觸通常借助于接觸器來建立，該接觸器包括一系列彈性金屬閘刀，該閘刀在特定的精確接觸點處壓制在待檢驗的部件上，或者該閘刀成對布置，以鉗子或鉗口的形式來擠壓部件的一個或多個接觸點，例如其多個引入端中的一個。兩個接觸形式可組合在同一個接觸器上。對于格柵陣列式的部件，例如“插針格柵陣列(PGA)”或“球狀件格柵陣列(BGA)”的形式，其中接觸器通常包括金屬觸點板，其布置成與部件的觸點相對并抵靠其下表面施加。該接觸器制成全自動的并集成在作業(yè)線中。它們通常由它們的運動發(fā)生器來移動，使得與部件的作業(yè)線的速率同步。
大多數(shù)現(xiàn)有的系統(tǒng)使用氣動抬桿作為運動發(fā)生器。然而，這些系統(tǒng)的加速受到其慣性的限制，這是因為在運動中部件的質(zhì)量和氣動能量源的使用而引起的。因此其速度受到明顯的限制，這種系統(tǒng)的機構(gòu)可能快速地老化，這又影響了其預(yù)期的壽命。
另外，接觸器必須執(zhí)行精確的運動和可重現(xiàn)的運動。特別是，在建立與部件的接觸過程中，柔性閘刀的速度以及接觸力必須完全理想地被控制，以便避免部件的損壞，而同時確保電接觸的良好狀態(tài)。然而，使用氣動抬桿來產(chǎn)生精確的運動需要部件是精確的，這使得部件比較昂貴，同時使得抬桿控制裝置的調(diào)節(jié)比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于，提供一種用于致動電子部件的接觸器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)更快。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于致動部件接觸器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于其機械零件輕微摩擦而具有較長的壽命。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于致動部件接觸器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運動是精確的和可重現(xiàn)的。
這些所述的目的可通過一種具有獨立權(quán)利要求的特征的系統(tǒng)來實現(xiàn)；該系統(tǒng)的優(yōu)選實施例包括從屬權(quán)利要求的特征。特別是，本發(fā)明的致動系統(tǒng)具有作為運動發(fā)生器的線性機電變換器。在優(yōu)選實施例中，為了補償線性運動發(fā)生器的位移的不準確性，作用在待檢驗的部件上的接觸器速度控制和壓制力調(diào)節(jié)借助于包括至少一個連接桿的控制機構(gòu)來實施。


借助于描述本發(fā)明的致動系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的附圖1-3，可更好地理解本發(fā)明，附圖僅示例性地描述而不是限定實施例。
圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的致動系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2a和2b示出了依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的運動發(fā)生器的頂視圖；和圖3是用于控制本發(fā)明優(yōu)選實施例的接觸器的速度和擠壓力的系統(tǒng)的功能原理圖。
具體實施例方式
參照圖2a和2b，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的致動系統(tǒng)包括兩個固定的永久磁體塊2、3，該磁體塊優(yōu)選為彼此平行地連接到系統(tǒng)的框架1上。每一永久磁體塊2、3包括例如分別保持在其支承件20、30上的兩個磁體21、22和31、32，以便在兩個磁體塊2、3之間的空間中產(chǎn)生磁場，該磁場的方向在兩個末端處反轉(zhuǎn)。電氣線圈4設(shè)置在兩個磁體塊2、3之間，其軸線大致垂直于兩個磁體塊2、3的平面。電氣線圈4固定在滑架8上(圖1)，該滑架由在導(dǎo)軌9上的滑道81、82來保持和引導(dǎo)，導(dǎo)軌大致平行于該兩個磁體塊2、3之間最短部段的正中垂直平面。止動件91、92位于滑架的兩個側(cè)邊上，以便限定其運動的幅度，這樣就確定了滑架8的兩個分立的位置?；?包括兩個可調(diào)節(jié)的標志件，優(yōu)選為金屬頭的螺紋件95、96。當(dāng)滑架8處于其第一分立位置時，其抵靠第一止動件91，優(yōu)選為第一螺紋件95的頭部的第一標志件位于第一位置檢測器之上，該檢測器優(yōu)選為第一感應(yīng)傳感器93。當(dāng)滑架處于其第二分立位置時，其抵靠第二止動件92，優(yōu)選為第二螺紋件96的頭部的第二標志件位于第二位置檢測器之上，該檢測器優(yōu)選為第二感應(yīng)傳感器94。
示例中所示的接觸器包括例如兩個系列的柔性金屬閘刀58、68，該閘刀成對布置并以鉗子或鉗口夾持的方式擠壓待檢驗部件的插針，在圖1中只能看到第一對閘刀。接觸器由兩個夾爪56、66的相對垂直運動來打開和閉合。每一夾爪在其運動中通過電絕緣的圓柱體57、67來驅(qū)動兩個系列的柔性閘刀58、68中的一個系列。每一夾爪56、66在軸55、65的上末端部處固定，該軸由穿過框架1的垂直氣缸來導(dǎo)向。
第一連接桿5通過其下軸連接到滑架8上并且通過其上軸連接到第一軸55的下末端部。第二連接桿6通過其下軸固定到滑架8上并且通過其上軸固定到大致水平的反向桿7上，該反向桿可圍繞位于其中部的軸旋轉(zhuǎn)。反向桿7的另一末端部圍繞旋轉(zhuǎn)軸線連接到第二軸65的下末端部上。
在其優(yōu)選實施例中，線性機電變換器使得本發(fā)明的致動系統(tǒng)產(chǎn)生運動，該線性機電變換器是音圈馬達。該音圈馬達包括兩個永久磁體塊2、3和設(shè)置在該磁體塊之間的可移動的電氣線圈4，并且包括發(fā)電機的控制系統(tǒng)(未示出)發(fā)出經(jīng)過該線圈的不同強度和方向的連續(xù)電流。該電氣線圈4大致是矩形的，并且其垂直尺寸大于磁體塊2、3的垂直尺寸。電器線圈如此定位，即，位于磁場中在兩個磁體塊2、3之間的螺旋線部分41、42是垂直的。因此，當(dāng)連續(xù)電流經(jīng)該線圈4流動時，在磁場中位于兩個磁體塊2、3之間的線圈的特性與兩個垂直的導(dǎo)電體的特性相似，相同強度但方向相反的電流流過該電導(dǎo)體，并且該電導(dǎo)體沿磁場的相反方向布置。每一電導(dǎo)體沿相同的方向垂直于由電流方向和磁場方向形成的平面承受一力，該力的數(shù)值與電流的強度和磁通量成比例。
在致動系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，因此施加在線圈4的螺旋線的垂直部分41、42上的力的方向平行于導(dǎo)軌9，(見圖2a和2b)。因此該線圈沿施加在其上的力的方向移動，以便在其運動中驅(qū)動該滑架，直到滑架被止動件91、92中的一個止動件阻擋。
在圖2a所示的示例中，線圈4由此移動，直到滑架8到達其第二分立位置以抵靠第二止動件92。電流的逆向產(chǎn)生作用于線圈4上的反方向的力，(見圖2b)，該力使得滑架8返回到其第一分立位置，以抵靠第一止動件91。
通過快速地使流經(jīng)線圈4的電流的方向交替變化，可在滑架的兩個分立位置之間產(chǎn)生快速的來回運動，這樣導(dǎo)致接觸器的快速閉合和打開。
檢測螺紋件95、96出現(xiàn)的感應(yīng)傳感器93、94告知控制系統(tǒng)該滑架8處在其第一或第二分立位置處的滑架的位置，這樣對于檢驗的開始或滑架返回到其待確定的先前位置可提供最佳的時刻。
優(yōu)選的是，用于致動本發(fā)明的該接觸器的控制在檢驗過程中按以下所述方式來實施。
高強度的電流注入到線圈中，以便使得滑架8第二止動件92，并且由此使得該接觸器在待檢驗的部件上閉合。當(dāng)?shù)诙袘?yīng)傳感器94檢測到第二螺紋件96的頭部的出現(xiàn)時，第二感應(yīng)傳感器向致動系統(tǒng)發(fā)送信息，接觸器閉合。在該信號之后的大約10毫秒期間內(nèi)，保持電流的強度和方向，以便穩(wěn)固地將滑架8壓靠在止動件92上，使得滑架8的振動衰減。在該期間段之后，比先前電流強度小的且方向相同的電流經(jīng)線圈注入，以便產(chǎn)生在檢驗的整個過程中足以保持滑架8壓靠在第二止動件92上的力。
一旦檢驗結(jié)束，與先前電流方向相反的強電流經(jīng)線圈流動，以便使得滑架8壓靠在第一止動件91上，由此打開接觸器。因為柔性閘刀58、68的彈性往往在其打開位置中推該滑架，所以一旦第二感應(yīng)傳感器94不再檢測到第二螺紋件96的頭部的出現(xiàn)，則電流的強度減小，以便避免太快地打開。第一感應(yīng)傳感器93檢測到第一螺紋件95的頭部的出現(xiàn)時表明接觸器的完全打開。電流的強度隨后在大約10毫秒期間內(nèi)再次增大，以便穩(wěn)固地將滑架8壓靠在止動件91上，使得滑架8的振動衰減。在該期間段之后，比先前電流強度小的且方向相同的電流保持在線圈中，以便產(chǎn)生足以保持滑架8壓靠在第一止動件91上的力，直到被檢驗的部件撤離并且新的部件呈現(xiàn)在接觸器之前。隨后重復(fù)該控制循環(huán)。
以上僅僅是示意性地描述了致動系統(tǒng)的控制循環(huán)，而不是對其的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，通過使用不同強度、持續(xù)時間和方向的電流可實現(xiàn)相同的效果。
以上所述的音圈馬達具有明顯的優(yōu)點，即，包括線圈4和滑架8的移動部件的質(zhì)量可保持成非常低，因此可限制馬達的慣性并且確保了滑架8的最大加速。
由于摩擦僅存在于導(dǎo)軌9的滑道81、82上，因此這種運動發(fā)生器的磨損和損壞也減至最小。
然而，音圈馬達的運動是難以控制的。特別困難的是精確地限制滑架運動的速度和幅度，因此難以在不抵靠止動件91、92而回彈的情況下停止滑架。這種用于致動電子部件的接觸器的這種運動發(fā)生器通過將其結(jié)合到適配的控制系統(tǒng)中可使得其的使用成為可能，以確保接觸器的柔性閘刀58、68在接近待檢驗的部件時逐步地減小閘刀的速度，并特別地限定閘刀58、68的最大壓制力，以使得不會損壞待檢驗的部件，并獲得足夠合格的電接觸，足以進行狀態(tài)良好的檢驗。
參照圖3，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，控制系統(tǒng)包括兩個連接桿5、6，該連接桿通過其下軸固定到滑架8上。第一連接桿5的上軸直接固定到第一軸55的下部，該第一軸在穿過系統(tǒng)框架1的垂直導(dǎo)向件中被導(dǎo)向。第二連接桿6的第二軸62連接到反向桿7上，該反向桿由大致水平放置的且能圍繞位于其中部的軸線轉(zhuǎn)動的剛性金屬件構(gòu)造成。該反向桿7的另一末端部連接到第二軸65的下末端部，該第二軸也在穿過系統(tǒng)框架1的垂直導(dǎo)向件中被導(dǎo)向。
當(dāng)滑架8處于其第一分立的位置時，其抵靠止動件91，連接桿5、6相對于垂直平面成一角度α，并且它們的第二軸處于在垂直軸線上的其下部位置。夾爪56由軸55向下拉，而夾爪66由軸65向上推，該軸65經(jīng)反向桿7連接到第二連接桿6。接觸器打開，部件從一個操作工位移動到下一個工位。在本發(fā)明的示例圖示的優(yōu)選實施例中，當(dāng)接觸器打開時，這些連接桿具有相同的長度并相對于垂直平面成相同的角度α。同樣應(yīng)當(dāng)構(gòu)想到，借助于不同長度和位置的連接桿也可控制本發(fā)明的線性機電變換器的運動，并且可使接觸器動作。
當(dāng)滑架8處于其第二分立的位置時，其抵靠第二止動件92，連接桿5、6處在大致垂直的位置中。它們的第二軸因而處于在垂直軸線上的其最高位置。夾爪56由軸55向上推，而夾爪66通過反向桿7由軸65向下拉。接觸器閉合，可進行部件的檢驗。
連接桿5、6的功能由圖3示出。當(dāng)接觸器打開時，連接桿5、6相對于垂直平面成角度α。連接到滑架上的連接桿5、6的下軸水平移動。連接到一軸或反向桿7上的連接桿5、6的上軸沿垂直運動被導(dǎo)向。當(dāng)滑架8朝向其第二分立位置移動以閉合接觸器時，連接桿5、6處于垂直位置?；艿乃轿灰芺導(dǎo)出連接桿5、6的上軸的垂直位移d。位移b和d的關(guān)系由以下公式表示d=b·(1-cosαsinα)]]>這樣，如果角度α保持成小的角度，連接桿的上軸的垂直位移保持成明顯小于其下軸的水平位移。以上公式的推導(dǎo)還示出，當(dāng)接近連接桿5、6的垂直位置時垂直位移速度明顯地減小。
垂直位移和水平位移之間的關(guān)系提供了以下一些優(yōu)點。
第一優(yōu)點是，當(dāng)接近與待檢驗的部件的接觸點時，接觸器的柔性閘刀58、68的速度降低。在連接桿5、6的垂直位置附近，滑架快速地水平位移，在這種情況下，連接桿5、6的上軸的垂直速度大大降低，因此接觸器的閘刀58、68的速度大大降低。
第二優(yōu)點是，滑架8的振蕩在其第二分立位置附近對柔性閘刀58、68的位置幾乎沒有影響。
第三優(yōu)點是，線性機電變換器的力成倍地增加。因此，在待檢驗的部件上將接觸器保持在閉合位置僅需要由變換器施加最小程度的力。
附加的優(yōu)點在于，因為連接桿5、6的上軸的垂直位置達到了絕對最大值，所以接觸器的夾爪56、66之間最小距離也達到可精確確定的最大值，由此作用在特別類型的部件上的擠壓力或壓制力也達到可精確確定的最大值。超過其理想的第二分立位置的滑架運動導(dǎo)致接觸器略微地再打開，這樣防止了待檢驗的部件的損壞或防止了柔性的閘刀58、68過度地受限制。作用于待檢驗部件的接觸器的閉合的精確時刻借助于第二感應(yīng)傳感器94來確定，而其檢測的精確時刻可通過作用于第二螺紋件96來調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的致動系統(tǒng)的變型實施例中，不使用反向桿7，并且第二連接桿6的上軸直接固定到第二軸65的下末端部。當(dāng)滑架8壓靠第一止動件91時，例如通過第二連接桿6的垂直定位，可實現(xiàn)反向桿的功能。以這種方式，朝向滑架的第二分立位置的滑架位移導(dǎo)致第一連接桿5的第二軸向上移動并且導(dǎo)致第二連接桿6的第二軸向下移動，以使其定位成與垂直平面成一角度α，這使得夾爪56、66彼此靠攏地移動。
以上描述的優(yōu)選實施例參照示例詳細描述了用于電子部件的接觸器的致動系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運動由水平線性音圈馬達產(chǎn)生，并且該系統(tǒng)通過控制機構(gòu)用于致動，接觸器沿垂直軸線移動。
然而，本發(fā)明的原理還可應(yīng)用于任何線性機電運動的發(fā)生器，其包括沿任何軸線的多個分立位置，該發(fā)生器的運動可由適當(dāng)?shù)臋C械系統(tǒng)來控制，以便用于沿與第一軸線線性無關(guān)的任何其它的軸線致動接觸器。
在本發(fā)明的變型實施例中，機電變換器具有大于兩個的有限數(shù)量的分立位置，這樣對應(yīng)于分立位置的數(shù)量需作用于致動系統(tǒng)，以便例如接觸各個部件，該部件的接觸點的設(shè)置是較復(fù)雜的。
由這種系統(tǒng)致動的接觸器可以是以上示例所述中的不同類型。例如其可包括一對或多對致動柔性閘刀的夾爪；一對或多對這樣的夾爪，其上夾爪或下夾爪是可移動的；一對或多對柔性金屬閘刀，通過壓在其接觸點上使得與待檢驗的部件接觸；或這些系統(tǒng)的任意組合。其可以是用于格柵陣列式的部件，例如“插針格柵陣列(PGA)”或“球狀件格柵陣列(BGA)”的形式，其中接觸器則包括例如金屬觸點板，其布置成與部件的觸點相對并抵靠其下表面施加。
這些不同類型的觸點需要本發(fā)明的致動系統(tǒng)的適配，使得例如致動系統(tǒng)可包括僅一個連接桿，以用于啟動單個系列的觸點；或者相反的是，可包括不同長度并且與垂直平面成不同角度的多個連接桿，以便作用于具有不同速度和幅度的接觸器運動的不同要素。
在依據(jù)本發(fā)明的致動系統(tǒng)的變型中，這些連接桿可有利地由一組凸輪來代替。
權(quán)利要求
1.一種用于致動半導(dǎo)體部件的接觸器的系統(tǒng)，其包括線性運動發(fā)生器；和接觸力控制機構(gòu)，其特征在于，所述運動發(fā)生器是具有有限數(shù)量分立的狀態(tài)的線性機電變換器(2、3、4)。
2.如權(quán)利要求1所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，該線性機電變換器是音圈馬達。
3.如權(quán)利要求2所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，該音圈馬達包括可移動的電氣線圈(4)，其設(shè)置在兩個固定的永久磁體塊(2、3)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，該可移動的電氣線圈(4)沿大致平行于該兩個永久磁體塊(2、3)之間最短部段的正中平面的軸線被導(dǎo)向。
5.如權(quán)利要求3或4所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，該可移動的電氣線圈(84)安裝在至少一個滑道(81、82)上，該滑道在至少一個線性導(dǎo)軌(9)上導(dǎo)向。
6.如權(quán)利要求3所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，該可移動的電氣線圈(4)的運動的幅度在每一側(cè)由止動件(91、92)來限制。
7.如權(quán)利要求1所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，該用于限制接觸力的機構(gòu)包括至少一個連接桿(5、6)。
8.如權(quán)利要求7所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個連接桿(5、6)的第一末端部用所述運動發(fā)生器的可移動的部分(4、8)聯(lián)接起來。
9.如權(quán)利要求7所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個連接桿(5、6)的該第二末端部用半導(dǎo)體部件的接觸器的第一夾爪(56)聯(lián)接起來。
10.如權(quán)利要求7所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個連接桿(5、6)的該第二末端部的位移軸線沿一與所述至少一個連接桿(5、6)的該第一末端部的位移軸線線性無關(guān)的軸線被導(dǎo)向。
11.如權(quán)利要求7所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，其包括兩個連接桿(5、6)。
12.如權(quán)利要求11所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個連接桿(5、6)中的每一個致動半導(dǎo)體部件的接觸器的夾爪(56、66)。
13.如權(quán)利要求11所述的致動系統(tǒng)，其特征在于，其包括固定到第二連接桿(6)的該第二末端部上的反向桿(7)。
14.一種如權(quán)利要求1-13中任一項所述的接觸器致動系統(tǒng)的控制循環(huán)，其包括產(chǎn)生一導(dǎo)致該接觸器閉合的電流；產(chǎn)生一強度較低的電流，以保持該接觸器處于閉合位置；產(chǎn)生一方向與先前產(chǎn)生的電流的方向相反的電流，以使該接觸器打開；和產(chǎn)生一強度較低的電流，以保持該接觸器處于打開位置。
全文摘要
一種用于致動電子部件的接觸器以便對該部件進行電氣檢驗的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運動由機電變換器(2、3、4)產(chǎn)生，并且由限制作用在被檢驗部件上的接觸器的接觸力的機構(gòu)來控制。
文檔編號G01R31/28GK1636142SQ03804359
公開日2005年7月6日 申請日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月20日
發(fā)明者L·黑尼格爾, C·弗洛伊德沃克斯, J·佩爾雷特, P·霍斯特特勒 申請人:伊斯梅卡半導(dǎo)體控股公司