(57)【要約】テストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法および装置。ドッキングピン（１５０）が留め具（８０２）の突出部（８０３）を越えて移動する。ドッキングピンは、留め具が回転して留め具の突出部がドッキングピンのノッチまたは窪み（１５２、１５６）に係合するまでさらに移動される。ピストン（６２０）が、留め具の回転が防止されるように留め具に対して移動される。ピストンは、テストヘッドが周辺機器にドッキングするようにさらに移動される。
2016537621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法であって、
ドッキングピンを、ピストンの開口を通る移動方向に留め具の突出部を越えて移動させるステップと、
ａ）前記留め具が前記ドッキングピンに向かって回転し、ｂ）前記留め具の前記突出部が前記ドッキングピンの窪みのノッチに係合し、ｃ）前記ドッキングピンが、前記開口に対する前記ドッキングピンの横移動が防止されるように前記開口内に着座するまで、前記ドッキングピンをさらに移動させるステップと、
前記留め具の回転が防止されるように前記ピストンを前記留め具に対して移動させるステップと、
前記テストヘッドが前記周辺機器にドッキングするように、前記ピストンを前記留め具に対して移動させた後で前記ピストンをさらに移動させるステップと
を備える方法。
【請求項２】
テストヘッドを周辺機器にドッキングさせる装置であって、ドッキングピンが前記周辺機器において前記テストヘッドに結合され、前記装置は、
突出部を有する回転可能な留め具と、
前記突出部を前記ドッキングピンに向かって付勢するばね状部材と、
開口を有するピストンであって、前記開口は、前記開口における前記ドッキングピンの横移動を防止するサイズを有し、前記ピストンは、ａ）前記突出部が前記ドッキングピンから離れるように回転することを防止するために、下方に移動して前記回転可能な留め具に係合し、ｂ）前記ピストンが前記回転可能な留め具に係合した後で前記回転可能な留め具とともにさらに下方に移動する、ピストンと
を備える装置。
【請求項３】
前記ドッキングピンの存在を検出するセンサをさらに備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
ラッチユニットであって、前記留め具は前記ラッチユニットにおいて回動する、ラッチユニットと、
シリンダと、
前記ラッチユニットが前記シリンダのベースに対して移動可能にするばね状部材と
をさらに備える、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記シリンダは、前記ラッチユニットを上下にガイドする内側リングを有する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ピストンは前記シリンダに対して上方および下方に移動可能であり、前記シリンダは、内側キャビティと、前記内側キャビティの外側の外側キャビティとを有し、前記ピストンは前記外側キャビティ内で動作する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記ドッキングピンの存在を検出するセンサをさらに備え、前記センサが前記ドッキングピンの存在を検出することに応答して、調整器がガスを前記外側キャビティから除去する、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
テストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法であって、
ドッキングピンを、前記テストヘッドと前記周辺機器とを位置合わせするピストンの開口に挿入するステップと、
留め具の突出部が前記ドッキングピンの一部の直接的に上に付勢するように、前記ドッキングピンを、前記突出部を越えて移動させるステップと、
ａ）前記留め具が前記ドッキングピンから離れるように移動することが防止され、ｂ）前記テストヘッドが前記周辺機器と位置合わせされたままであるように、前記ピストンを下げるステップと、
前記ドッキングピンおよび前記留め具が下方に移動し、前記テストヘッドおよび前記周辺機器がドッキングするように、前記ピストンをさらに下げるステップと
を備える方法。
【請求項９】
前記留め具はシリンダ内で移動し、前記ピストンは前記シリンダのキャビティを包囲し、前記方法は、
前記ドッキングピンが前記開口に入ったことを検出するステップと、
前記検出に応答して、ガスを前記キャビティから除去するステップと、
前記ピストンが前記留め具に向かって移動し、前記ドッキングピンに対する前記留め具の移動を防止するように、前記ピストンを前記キャビティ内に付勢するステップと
をさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
テストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法であって、
前記テストヘッドおよび前記周辺機器のうちの一方に複数のドッキングピンを設けるステップと、
複数のドッキングピン受け部を設けるステップであって、各ドッキングピン受け部は、前記ドッキングピンのうちの１つを把持することが可能であり、それぞれが前記ドッキングピン受け部内のドッキングピンの存在および位置を感知可能であり、前記テストヘッドおよび前記周辺機器のうちの他方において、各ドッキングピン受け部は、前記受け部内のドッキングピンの存在および位置を感知可能なセンサを有する、ステップと、
前記テストヘッドを、前記ドッキングピンがそれらのそれぞれのドッキングピン受け部に近接する位置に位置決めするステップと、
前記テストヘッドおよび前記周辺機器が位置合わせされるよう前記ピンがそれらのそれぞれの受け部に挿入され、前記ピンがそれらの受け部において横移動することが防止されるように、前記テストヘッドをさらに位置決めするステップと、
各受け部がそのそれぞれのピンの存在を検出すると、そのそれぞれの受け部によって各ドッキングピンを把持するステップと、
各ドッキングピンを把持した後で、前記受け部を作動して前記テストヘッドをドッキング位置に引き込むステップと
を備える方法。
【請求項１１】
留め具の突出部が前記ドッキングピンの一部の直接的に上に付勢するように、前記ドッキングピンを、前記突出部を越えて移動させるステップと、
前記留め具が前記ドッキングピンから離れるように移動することが防止されるように、前記ピストンを下げるステップと
をさらに備える請求項１０に記載のテストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法。
【請求項１２】
前記ドッキングピンが前記受け部に入ったことを検出するステップと、
前記検出に応じて、ガスをキャビティから除去するステップと、
前記ピストンが留め具に向かって移動し、前記ドッキングピンに対する前記留め具の移動を防止するように、前記ピストンを前記キャビティ内に付勢するステップと
をさらに備える請求項１０に記載のテストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法。
【請求項１３】
ドッキングさせる方法であって、
ドッキングピンをピストンの開口に入れるステップであって、前記ピストンに対する前記ドッキングピンの横移動を防止する、ステップと、
前記ドッキングピンのボール端を留め具の突出部を越えて移動させるステップと、
前記ドッキングピンを検出するステップと、
前記突出部を前記ドッキングピンの棚部の上の位置まで付勢するステップと、
ピストンを、前記留め具に接触して前記留め具の移動を防止するように下方に移動させるステップと、
前記ピストンをさらに下方に移動させ、前記留め具を下方にさらに移動させるとともに前記ドッキングピンを前記開口にさらに引き込むステップと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路または電子デバイスの試験に関し、より詳細には、テストヘッドと周辺機器とのドッキングに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）および他の電子デバイスの製造では、全体的なプロセスの１つまたは複数の段階において自動試験機器（ＡＴＥ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｅｓｔ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を用いた試験が行われる。試験されるデバイスを試験位置に配置する特別なハンドリング装置が用いられる。いくつかの場合、特別なハンドリング装置は、試験されるデバイスを適切な温度にし、および、試験されるデバイスを、試験されるときにその適切な温度に維持することもできる、あるいは試験されるデバイスを適切な温度にし、または、試験されるデバイスを、試験されるときにその適切な温度に維持することもできる。特別なハンドリング装置は、例えば、ウェハ上のパッケージングされていないデバイスを試験する「プローブ」、および、パッケージングされた部品を試験する「デバイスハンドラ」を含む種々のタイプであり、本明細書では、「ハンドリング装置」または「周辺機器」という用語は、全てのタイプのそのような装置を指すのに用いられる。電子部品の試験自体は、ハンドリング装置に接続するとともにドッキングする必要があるテストヘッドを含む大型で高価なＡＴＥシステムによって提供される。被試験デバイス（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ）は、効果的な試験のために正確な高速信号を必要とし、したがって、ＤＵＴを試験するのに用いられるＡＴＥ内の「試験電子部品」は通常、ＤＵＴの可能な限り近くに位置決めされなければならないテストヘッドに位置付けられる。ＤＵＴは、電気的接続の数の増加に伴って絶えずますます複雑になっている。さらに、試験システムのスループットに対する経済的な要求により、多くのデバイスを並行して試験するシステムにつながっている。
【０００３】
これらの要件によって、テストヘッドと周辺機器との間の電気的接続の数が何千にもなり、テストヘッドのサイズおよび重量がそれに従って大きくなっている。現在、テストヘッドは、数百キログラムから９００キログラムまたは１３６０キログラム（数百ポンドから２または３千ポンド）もの重さである場合がある。テストヘッドは通常、ケーブルによってＡＴＥの静止メインフレームに接続され、ケーブルが、信号、接地および電力のための導電経路を提供する。加えて、テストヘッドは、可撓性チューブによって冷却液が供給されることを必要とする場合があり、可撓性チューブは多くの場合にケーブル内で束になる。さらに、特定の現代のテストヘッドは、可撓性ダクトを通して吹き込まれる空気、または、冷却液および空気の双方の組み合わせによって冷却される。過去には、試験システムは通常、メインフレームハウジング給電器具、制御コンピュータ等を有していた。電気ケーブルが、メインフレームの電子部品を、テストヘッドに収容される「ピン電子部品」に結合する。メインフレームとテストヘッドとの間のケーブル配線は、テストヘッドを正確に繰り返し所望の位置に操作する難易度を高める。いくつかの現代のシステムは、現在、事実上全ての電子部品を可動テストヘッド内に配置し、一方で、冷却装置、給電部等を収容するのにメインフレームが依然として用いられる場合がある。したがって、テストヘッドおよびそのケーブルの増大するサイズならびに重量と組み合わせた、対になる電気接点の数および空間的密度の増大によって、テストヘッドを周辺機器に対して正確に繰り返し位置決めすることがより難しくなる。
【０００４】
複雑なデバイスの試験では、数百または数千の電気的接続を、個々にまたは多くを並行して、テストヘッドと１つまたは複数のＤＵＴとの間で確立しなければならない。これらの接続は通常、繊細で密に離間した接点によって達成される。ウェハ上のパッケージングされていないデバイスの試験では、１つまたは複数のＤＵＴへの実際の接続は通常、プローブカードに取り付けられるニードル状プローブによって達成される。パッケージングされたデバイスの試験では、「ＤＵＴソケットボード」に取り付けられる１つまたは複数の試験ソケットを使用することが典型的である。本明細書では、「ＤＵＴアダプタ」という用語は、１つまたは複数のＤＵＴへの実際の電気的接続を行う１つまたは複数のパーツを保持するユニットを指すのに用いられる。ＤＵＴアダプタは、多くのＤＵＴのそれぞれを順番に試験位置に配置することができるようにするために、周辺機器に対して正確に繰り返し位置決めされなければならない。
【０００５】
試験システムは、ＤＵＴアダプタが保持される方法に関してカテゴライズすることができる。現在、多くのシステムにおいて、ＤＵＴアダプタはハンドリング装置に適切に固定され、ハンドリング装置は通常、ＤＵＴアダプタを正確に位置付けることに役立つように基準特徴部を有する。本明細書において、これらのシステムは、「周辺機器取り付け型ＤＵＴアダプタ」システムと称される。他のシステムでは、ＤＵＴアダプタは、テストヘッドに取着され、テストヘッドを適切に位置決めする（すなわちドッキングさせる）ことによってハンドリング装置に対して位置決めされる。これらの後者のシステムは、「テストヘッド取り付け型ＤＵＴアダプタ」システムと称される。テストヘッド取り付け型ＤＵＴアダプタシステムの２つの可能性のあるサブカテゴリがある。第１のサブカテゴリでは、１つまたは複数のＤＵＴは、テストヘッドが位置決めまたはドッキングされる前に位置決めされる。したがって、テストヘッドを位置決めする動作によって、接続要素がＤＵＴに電気的に接触する。この構成は、ウェハスケールの試験に好適であるものとすることができ、この場合、周辺機器が最初にウェハを位置決めし、次に、テストヘッドおよびＤＵＴアダプタ（ここでは、ウェハ上のデバイスの多くまたは全てを走査するように構成されているプローブカード）が次に、ニードル状プローブがＤＵＴに接触するように、ウェハに対して位置決めされる。第２のサブカテゴリでは、テストヘッドおよびＤＵＴアダプタが最初に位置決めまたはドッキングされ、これに続いて、ＤＵＴアダプタが適所にあるままで、周辺機器がＤＵＴを順番に試験位置に移動させる。
【０００６】
ＤＵＴアダプタが、テストヘッドが対応する電気的接続を行うのに用いることができる接続点または接点要素も提供しなければならないことに留意されたい。この接続点のセットは、ＤＵＴアダプタ電気インタフェースと称される。さらに、テストヘッドには通常、ＤＵＴアダプタ電気インタフェースとの接続を達成するように接触要素を有する電気インタフェースユニットが備え付けられる。通常、テストヘッドインタフェース接触要素は、ばね式の「ポゴピン」であり、接触要素を受け入れるＤＵＴアダプタは導電着陸パッドである。しかし、例えばＲＦおよび重要なアナログ信号、あるいはＲＦまたは重要なアナログ信号のために、他のタイプの接続デバイスを組み込むことができる。いくつかのシステムでは、そのような他のタイプのコネクタがポゴピンと組み合わせて用いられる。数百もしくは数千のポゴピンを圧縮する、および、他の形式の接点を嵌合させる、あるいは数百もしくは数千のポゴピンを圧縮する、または、他の形式の接点を嵌合させるのに必要な累積的な力は、非常に高くなる可能性がある。これは、接点を接続するのに必要な力が過度である可能性があり、ＤＵＴアダプタに課される力によって望ましくない撓みが生じる可能性があるため、好ましくない可能性がある。したがって、ゼロ挿入力技法等の代替的な接続技法が開発されている。例えば、（ザンデックス・インコーポレーテッド（Ｘａｎｄｅｘ，Ｉｎｃ）に譲渡された）特許文献１は、プローブカードまたはＤＵＴボードに必要以上の力を課すことなく対応する接点を係合させる機構と組み合わせた、基板に形成される電気接点を有するシステムを開示している。将来的に、プローブカードの製造におけるそれらの現在の使用の延長として、電気接点を形成するのに微小電磁マシン（ＭＥＭ）技法を使用することができることがさらに予見される。概して、接点は非常に脆弱かつ繊細であり、損傷から保護されなければならない。
【０００７】
概して（より詳細な説明がさらに提供される）、ドッキングは、テストヘッドを周辺機器に対して試験のための位置に操縦するプロセスである。周辺機器取り付け型ＤＵＴアダプタシステムでは、ドッキングは、テストヘッドインタフェースユニットの接触要素と、ＤＵＴアダプタ上のそれらのそれぞれの接続要素とを適切かつ正確に結合させることを含む。これらのシステムでは、繊細で脆弱なテストヘッドインタフェースの接点は、位置決めおよびドッキングプロセス中に保護されなければならない。一方で、テストヘッド取り付け型ＤＵＴアダプタシステムでは、ドッキングの目的は、ＤＵＴアダプタを、周辺機器およびＤＵＴ、あるいは周辺機器またはＤＵＴに対して正確に位置決めするとともに位置付けることである。同様にテストヘッド取り付け型ＤＵＴアダプタシステムにおいて留意されたいのは、テストヘッドインタフェースの接触要素とＤＵＴアダプタの接続要素との結合が、ＤＵＴアダプタがテストヘッドに取着されると達成され、したがって接触要素が保護されることである。しかし、プローブカードの非常に繊細なニードル状のプローブ、または、脆弱な精密に製造される試験ソケットは、位置決めおよびドッキング中に露出され、これらも保護を必要とする。
【０００８】
テストヘッドマニピュレータを用いて、テストヘッドをハンドリング装置に対して操縦することができる。そのような操縦は、約１メートル以上の比較的相当な距離にわたるものであり得る。その目的は、サービスおよびインタフェース構成要素の交換のために、あるいはサービスもしくはインタフェース構成要素の交換のために、１つのハンドリング装置から別のハンドリング装置に迅速に変更するか、または、テストヘッドをその時点のハンドリング装置から離すことが可能であることである。（上記で概説したような）テストヘッドは、テストヘッドとＤＵＴアダプタとの間の接続が全て達成される、および、ＤＵＴアダプタがその適切な位置にあるように、あるいはテストヘッドとＤＵＴアダプタとの間の接続が全て達成される、または、ＤＵＴアダプタがその適切な位置にあるように、ハンドリング装置に対して適所に保持されるとき、ハンドリング装置に「ドッキングした」と言える。ドッキングを成功させるために、テストヘッドを、デカルト座標系に関して６つの自由度で正確に位置決めしなければならない。ほとんどの場合、テストヘッドマニピュレータを用いて、ドッキング位置のおよそ数センチメートル以内の粗い位置合わせの最初の位置にテストヘッドを操縦し、「ドッキング装置」を次に用いて、最終的な正確な位置決めを達成する。
【０００９】
通常、ドッキング装置の一部は、テストヘッドに配置され、ドッキング装置の残りはハンドリング装置に配置される。１つのテストヘッドが複数のハンドリング装置の役に立つことができるようにするため、ドッキング装置のより高価な部分をテストヘッドに置くことが通常は好ましい。ドッキング装置は、ドックの２つのセグメントを引き寄せ、したがってテストヘッドをドッキングさせるアクチュエータ機構を有してもよく、これは「アクチュエータ駆動」ドッキングと称される。ドッキング装置すなわち「ドック」は、（１）電気接点の正確な位置合わせを含む、テストヘッドとハンドリング装置との位置合わせ、（２）テストヘッドおよびハンドリング装置を引き合わせ、後に離す（すなわちドッキング解除する）のに十分な機械的な利点および作動力、あるいは機械的な利点または作動力、（３）ドッキングおよびドッキング解除動作の双方の間に電気接点の予め位置合わせされた保護を提供すること、ならびに、（４）テストヘッドおよびハンドリング装置を一緒にラッチまたは保持することを含む、多くの重要な機能を有する。
【００１０】
「ｉｎＴＥＳＴハンドブック（第５版、１９９６年発行、インテスト  コーポレイション社）」によると、「テストヘッドの位置決め」とは、ドッキングおよびドッキング解除の成功に必要な、ハンドリング装置への正確な位置合わせと組み合わせた、ハンドリング装置に対するテストヘッドの容易な移動を指す。テストヘッドマニピュレータを、テストヘッドポジショナと称することもできる。適切なドッキング手段と組み合わせられたテストヘッドマニピュレータは、テストヘッドの位置決めを行う。この技術は、例えば、上述したｉｎＴＥＳＴハンドブックに記載されている。この技術は、多くの特許公報にも記載されており、例えば部分的なリストは、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１および特許文献１２、ならびに、特許文献１３および特許文献１４等のＷＩＰＯ公報を含み、これらは全て、テストヘッド位置決めシステムの分野におけるそれらの教示に関して参照により援用される。上記の特許および公報は、主にアクチュエータによって駆動されるドッキングに関する。単一の装置が、テストヘッドの比較的長距離の操縦および最終的な正確なドッキングの双方を提供する、テストヘッド位置決めシステムも既知である。例えば、Ｈｏｌｔらへの特許文献１５、ならびに、Ｇｒａｈａｍらへの特許文献１６および特許文献１７（全て参照により援用される）は、ドッキングが、アクチュエータによって駆動されるのではなく「マニピュレータによって駆動される」位置決めシステムを記載している。
【００１１】
前述したように、テストヘッドドッキングの目的は、テストヘッドを周辺機器に対して適切に位置付けるとともに位置決めすることである。周辺機器は通常、「周辺機器ドッキング平面」を画定する、取り付け面等の特徴部を有する。ＤＵＴ（したがってＤＵＴアダプタ、ＤＵＴソケットボードまたはプローブカード）に接続する電気接点は、周辺機器ドッキング平面に対して平行な平面になければならない。ドッキングを容易にするために、周辺機器に取り付けられるドッキング装置は通常、その外面が周辺機器ドッキング平面に対して平行であるように、周辺機器に取着される平坦な金属プレートに位置付けられる。また、周辺機器は、正確に位置付けられるピンまたはレセプタクル等の他の基準特徴部を有し、ＤＵＴアダプタの適切な位置付けを可能にすることができる。
【００１２】
同様に、「テストヘッドドッキング平面」を、テストヘッドに関連付けることができる。テストヘッドインタフェース接触要素は通常、テストヘッドドッキング平面に対して平行な平面に配置される。デカルト座標系を、Ｘ軸およびＹ軸がドッキング平面に対して平行な平面にあり、Ｚ軸がドッキング平面に対して垂直であるように、テストヘッドまたは周辺機器ドッキング平面に関連付けることができる。Ｚ方向への距離は、高さと称することができる。２つ以上のテストヘッドインタフェース接触要素のセットがあるものとすることができ、各セットの平面はドッキング平面に対して異なる高さにあることに留意されたい。本文書の残りでは、「ドッキング平面」という用語は修飾語句なしで用いられ、周辺機器ドッキング平面を指す。
【００１３】
テストヘッドドッキング平面は、適切にドッキングする場合、周辺機器ドッキング平面に対して実質的に平行である。この関係を達成するプロセスは、多くの場合に平坦化として既知であり、その結果を、「ドッキング平面性」と称することができる。また、テストヘッドは、適切にドッキングすると、周辺機器から所定の好ましい「ドッキング距離」にある。ドッキング平面性およびドッキング距離を達成することは、テストヘッドの動きの３つの自由度、すなわち、テストヘッドドッキング平面に関連するＸ軸およびＹ軸に対して平行な軸を中心とする回転、ならびに、Ｚ軸に沿う直線運動を必要とする。最後に、適切にドッキングすると、２つのドッキング平面は、Ｘ方向およびＹ方向に対応する残りの３つの自由度において、また、Ｚ軸に対して平行な軸を中心とする回転に関して位置合わせされる。
【００１４】
典型的なアクチュエータによって駆動される位置決めシステムでは、操作者がマニピュレータの移動を制御し、テストヘッドを１つの位置から別の位置まで操縦する。これは、システムにおいて操作者がテストヘッドに直接的に力を加えることによって手動で達成することができ、この場合、テストヘッドはその運動軸において完全にバランスがとれた状態であるか、または、操作者によって直接的に制御されるアクチュエータの使用によって達成することができる。いくつかの現代のシステムでは、テストヘッドは、いくつかの軸における直接的な手動の力の組み合わせ、および、他の軸におけるアクチュエータによって操縦される。
【００１５】
テストヘッドとハンドリング装置とをドッキングさせるために、操作者は最初にテストヘッドを「ドッキング準備完了」位置まで操縦しなければならず、ドッキング準備完了位置は、その最終ドッキング位置に近く、その最終ドッキング位置と概ね位置合わせされている。テストヘッドは、ドッキングアクチュエータがテストヘッドの動きの制御を引き継ぐことができる「作動準備完了」位置になるまでさらに操縦される。アクチュエータは次に、テストヘッドをその最終の完全ドッキング位置に引き込むことができる。そのときに、種々の位置合わせ特徴部が、テストヘッドの最終的な位置合わせを提供する。ドックが、異なるタイプの２つ以上のセットの位置合わせ特徴部を使用し、初期段階から最終段階への異なる段階の位置合わせを提供することができる。概して、脆弱な電気接点が機械的な接触を行う前に、テストヘッドが５つの自由度で位置合わせされることが好ましい。次に、テストヘッドを、インタフェースの平面および周辺機器ドッキング平面に対して垂直な、第６の自由度に対応する直線に沿って押しやることができる。
【００１６】
ドッキングアクチュエータが動作すると（ドック位置合わせ特徴部が制約を課さない間）、テストヘッドは通常、その軸の全てではないにしてもいくつかにおいて適合して自由に移動し、最終的な位置合わせおよび位置決めを可能にする。適切にバランスがとられるとともにアクチュエータによって駆動されないマニピュレータ軸の場合、これは問題ではない。しかし、アクチュエータによって駆動される軸は通常、適合機構が組み付けられることを必要とする。いくつかの典型的な例が、特許文献６、特許文献１８、特許文献１９および特許文献５、ならびに、ＷＩＰＯ公報である特許文献２０（全て参照により援用される）に記載されている。多くの場合に、特に、水平ではないバランスがとられない軸の適合機構は、ばね状機構を伴い、これは、適合に加えて、特定の量の弾性または「跳ね返り」を加える。さらに、テストヘッドとＡＴＥメインフレームとを接続するケーブルも弾性的であり、さらなる跳ね返り効果につながる。操作者は、テストヘッドを操縦して概ね位置合わせさせるとともに、ドッキング機構によって捕捉されることができる位置にしようとするとき、システムの弾性を克服しなければならず、これは多くの場合に、非常に大型で重いテストヘッドの場合に困難であり得る。また、操作者が、ドッキング機構が適切に係合する前にテストヘッドに印加される力を解放する場合、適合機構の弾性によって、テストヘッドがドックから離れる可能性がある。
【００１７】
スミス（Ｓｍｉｔｈ）の特許文献１２（参照により援用される）は、従来技術のドッキング機構を開示している。特許文献１２の図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示されているドッキング機構は、２つのガイドピンおよびレセプタクルの組み合わせを用い、最終的な位置合わせおよび２つの円形のカムを提供する。ガイドピンレセプタクルは、カムに係合するカムフォロワも保持するガセットに位置付けられる。作動準備が整った位置を達成するために、カムフォロワがカムの円筒面に位置付けられる螺旋状のカムスロットに係合することができるように、カムがガセット間に嵌められなければならない。カムをガセット間に嵌めることは、最初の粗い位置合わせを提供し、場合によっては、電気接点、プローブまたはソケットへのある程度の保護も提供する。カムが、カムに取着されているハンドルによって回転されると、ドックの２つの半体が引っ張られ、それとともに、ガイドピンがそれらの相手方のレセプタクル内に完全に挿入される。ワイヤケーブルが、２つのカムを、同期して回転するように連結する。ケーブル構成は、ドックを、２つのハンドルのうちの一方または他方のみに力を印加することによって動作させることを可能にする。ハンドルはしたがって、この場合はドッキングアクチュエータである。
【００１８】
特許文献１２のドックの基本的な着想は、テストヘッドが大きくなるにつれてガイドピンおよび円形のカムの３つまたは４つのセットを有するドックに発達した。これらは、３点および４点ドックとしてそれぞれ既知である。本願の図１Ａおよび図１Ｂは、４つのガセット１１６、４つのガイドピン１１２、４つの相補的なレセプタクル１１２ａおよび４つの円形のカム１１０を有する、従来技術の４点ドックを示している。（この装置については以下でより詳細に記載する。）４つのカム１１０の１つまたは複数に取着されるアクチュエータハンドル１３５を有するそのような「４点」ドックが構成されているが、図１Ａに示されているドックは、ケーブルドライバ１３２を動作させる単一のアクチュエータハンドル１３５を組み込む。ケーブルドライバ１３２がハンドル１３５によって回転すると、ケーブル１１５は、４つのカム１１０が同期して回転するように移動する。カム１１０は、ガセット１１６に取着されるカムフォロワ１１０ａに係合する。この構成は、操作者にとって簡便な位置に単一のアクチュエータハンドルを配置する。また、より大きい機械的な利点を、ケーブルドライバの直径に対するカムの直径の比を適切に調整することによって達成することができる。これらのドックでは、ガイドピン１１２とそれらの対応するレセプタクル１１２ａとの間の相互作用は、周辺機器ドッキング平面に対して平行な平面における３つの自由度のドッキングされるテストヘッドの位置を決める。カム１１０が回転すると、カムフォロワ１１０ａとカムスロット１２９との間の相互作用が、残りの３つの自由度、すなわち、周辺機器ドッキング平面に対するテストヘッドの平面性、および、テストヘッドと周辺機器１０８との間の距離を制御する。カム１１０が十分に回転すると、周辺機器１０８に取着されるガセット１１６がテストヘッド１００に対して当接し、テストヘッド１００と周辺機器１０８との間の最終的な「ドッキング距離」、および、テストヘッドの最終的な「ドッキング平面性」を確立する。
【００１９】
リードアシュマン社（Ｒｅｉｄ  Ａｓｈｍａｎ）によって製造されるような他の従来技術のドックは、概念上は同様であるが、円形のカムの代わりに直線的なカムを、および、カムを同期して駆動するためにケーブルではなく中実なリンクを使用する。直線的なカムを使用するが空気圧要素によって作動される別のスキームが、クレデンスシステムズコーポレーション（Ｃｒｅｄｅｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の特許文献２１に記載されている（参照により援用される）。特許文献２１では、「ドッキングバー」が、前述した「ガセット」と同様の目的を果たす。しかし、テストヘッドがドッキングするとき、ドッキングバーは、ドッキングされるユニットに対して当接せず、したがって、カムフォロワとカムとの間の相互作用が単にドッキング距離およびドッキング平面性を決める。
【００２０】
ドックのさらに他の変形形態が既知である。例えば、部分的または完全に給電されるモードで動作されることができ、ケーブルによって駆動される円形のカムを組み込む部分的に自動化されるドックが、ともに本譲受人への特許文献２２および特許文献２３（ともに参照により援用される）に開示されている。中実なリンクによって駆動される円形のカムを有し、給電されることができるさらなるドック形態が、同様に本譲受人へのＷＩＰＯ公報である特許文献２４（参照により援用される）に記載されている。これらのドックは、ガイドピンおよびレセプタクルを使用し、平面およびガセットまたは均等物における位置を確立し、テストヘッドと周辺機器との間のドッキング平面性およびドッキング距離を確立する。
【００２１】
さらに別の変形形態が、同様に参照により援用される、サーマイア（Ｔｈｕｒｍａｉｅｒ）の特許文献２５に記載されている。このスキームでは、ドッキングピンはハンドリングデバイスに配置され、ドッキングピン受け部がテストヘッドにそれぞれ配置される（その逆もまた同様）。ドッキングさせるために、ピンは受け部に軸方向に挿入され、受け部において、クランプデバイスによって動作されるボールの構成によって捕捉される。全てのピンは同時に捕捉される。作動装置が次に、ピン、したがってテストヘッドをドッキング位置に引き込むことができる。
【００２２】
さらに、特許文献２６および特許文献２７に記載されているドックは、ガイドピンおよびレセプタクルを使用して２つの半体を位置合わせする。しかし、ドックは、真空デバイスによって作動され、真空デバイスは、真空引きされると２つの半体を一緒に押しやる。２つの半体は、真空が維持される限りは一緒にロックされたままである。しかし、真空デバイスによって生成することができる力の量は、有効面積を乗じた大気圧に制限される。したがって、そのようなドックはそれらの用途が限られる。
【００２３】
本譲受人への特許文献２８および特許文献２９（ともに参照により援用される）は、周辺機器に通常は取着される、（特許文献２９の図１４に示されているような）比較的大きい位置合わせピンを用いるドックを記載している。ピンの直径は、それらの遠位端において比較的狭く、内部端においてより大きい。また、２つのカムフォロワが、ピンが周辺機器に取着される地点付近でピンに取着される。直線的なカムを使用するカム機構がテストヘッドに取着される。位置合わせピンの遠位端は、カム機構に最初に挿入され、粗い位置合わせの最初の段階を提供することができる。テストヘッドが周辺機器のより近くに付勢されると、より大きい直径がカム機構に入り、より密な位置合わせを提供する。テストヘッドが周辺機器に向かってさらに付勢されると、カムフォロワは最終的にカムに係合し、カムは次に、２つの半体を引っ張って最終ドッキング位置にするように作動されることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】米国特許第６，８３３，６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第７，７２８，５７９号明細書
【特許文献３】米国特許第７，５５４，３２１号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２７６，８９４号明細書
【特許文献５】米国特許第７，２４５，１１８号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９３１，０４８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，６０８，３３４号明細書
【特許文献８】米国特許第５，４５０，７６６号明細書
【特許文献９】米国特許第５，０３０，８６９号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，８９３，０７４号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，７１５，５７４号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，５８９，８１５号明細書
【特許文献１３】国際公開第０５０１５２４５号
【特許文献１４】国際公開第０８１０３３２８号
【特許文献１５】米国特許第６，０５７，６９５号明細書
【特許文献１６】米国特許第５，９００，７３７号明細書
【特許文献１７】米国特許第５，６００，２５８号明細書
【特許文献１８】米国特許第５，９４９，００２号明細書
【特許文献１９】米国特許第７，０８４，３５８号明細書
【特許文献２０】国際公開第０８１３７１８２号
【特許文献２１】米国特許第６，４０７，５４１号明細書
【特許文献２２】米国特許第７，１０９，７３３号明細書
【特許文献２３】米国特許第７，４６６，１２２号明細書
【特許文献２４】国際公開第２０１０／００９０１３号
【特許文献２５】米国特許第６，８７０，３６３号明細書
【特許文献２６】米国特許第５，６５４，６３１号明細書
【特許文献２７】米国特許第５，７４４，９７４号明細書
【特許文献２８】米国特許第７，２３５，９６４号明細書
【特許文献２９】米国特許第７，２７６，８９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
ガセット無しでは、ドッキング距離およびドッキング平面性は、カムとカムフォロワとの間の相互作用のみによって決まる。さらに、カム機構がピンレセプタクルとして働き、周辺機器ドッキング平面に対して平行な３つの自由度においてテストヘッドを位置決めするのに十分なピンとの相互作用を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
テストヘッドを周辺機器にドッキングさせる方法および装置。ドッキングピンが、留め具の突出部を越えて移動する。ドッキングピンは、留め具が回転して留め具の突出部がドッキングピンのノッチまたは窪みに係合するまでさらに移動される。ピストンが、留め具の回転が防止されるように留め具に対して移動される。ピストンは、テストヘッドが周辺機器にドッキングされるようにさらに移動される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】ドッキング装置が加えられた従来技術のテストヘッドおよび周辺機器の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されている周辺機器の拡大斜視図であり、参考のために座標系が付け加えられている。
【図２Ａ】典型的なガセットの斜視図である。
【図２Ｂ】典型的な円形のカムの斜視図である。
【図３Ａ】図１Ａのテストヘッドと図１Ａの周辺機器とのドッキングにおける一連の段階の側面および部分断面図である。
【図３Ｂ】図１Ａのテストヘッドと図１Ａの周辺機器とのドッキングにおける一連の段階の側面および部分断面図である。
【図３Ｃ】図１Ａのテストヘッドと図１Ａの周辺機器とのドッキングにおける一連の段階の側面および部分断面図である。
【図３Ｄ】図１Ａのテストヘッドと図１Ａの周辺機器とのドッキングにおける一連の段階の側面および部分断面図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、ドッキング前のテストヘッドおよび周辺機器の斜視図である。
【図５Ａ】本発明の例示的な実施形態による、例示的なドッキングピンの斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的な実施形態による、例示的なドッキングピンの斜視図である。
【図６Ａ】本発明の例示的な実施形態による、ドッキングピン受け部の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａのドッキングピン受け部の分解斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ａのドッキングピン受け部の別の分解斜視図である。
【図６Ｄ】図６Ａのドッキングピン受け部の斜視図であり、シリンダとともに組み付けられるピストンを露出させるようにそのカバーが取り外されている。
【図７Ａ】図６Ｄに示されているピストンの分解斜視図である。
【図７Ｂ】図６Ｄに示されているシリンダとともに組み付けられるラッチユニットの分解斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｂにおいて見られるラッチユニットの分解図である。
【図７Ｄ】図７Ｃにおいて分解された形態で示されている、組み付けられたラッチユニットの斜視図である。
【図７Ｅ】図７Ｄに示されているラッチユニットの断面図である。
【図８】図６Ａに示されている組み付けられたドッキングピン受け部の斜視図である。
【図９Ａ】ドッキングピンが図７Ａに示されているピストンの開口に挿入された直後の、本発明の例示的な実施形態の断面図である。
【図９Ｂ】ピストンの開口に挿入されたドッキングピンを示し、ラッチがドッキングピンのボール端に係合した後のさらなる断面図である。
【図９Ｃ】ラッチがドッキングピンのボール開口に係合した後の、本発明の例示的な実施形態を示す断面図であり、シリンダの外側キャビティから流体が部分的に排出されており、ピストンがシリンダ内に部分的に降下している。
【図９Ｄ】流体がより十分に排出された外側キャビティおよびシリンダ内により十分に降下するピストンを示す断面図である。
【図９Ｅ】テストヘッドが周辺機器からドッキング解除され始めた後の、本発明の例示的な実施形態を示す断面図である。
【図１０】図９Ａ〜図９Ｅの断面図によって示されているステップを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
アクチュエータ駆動式およびマニピュレータ駆動式の双方を含む言及したドックの全てにおいて、ドッキング平面に対して平行な平面内のテストヘッドの位置合わせは、ガイドピンが、それらのそれぞれのレセプタクル内に嵌まることによって決まる。ドッキングおよびドッキング解除の多くのサイクルを容易にするために、ガイドピンは通常、それらのレセプタクルの直径よりも千分の数センチメートル（数インチ）小さい直径を有するように設計されている。したがって、テストヘッドの最終ドッキング位置の精度および再現性は、少なくとも通常は、周辺機器ドッキング平面に対して千分の７．５〜１２．５センチメートル（３〜５インチ）に限られる。これは、多くの過去のおよび現代の試験システムにとって許容可能であったが、大きく改善された精度および特に再現性を有するシステムへの要求が高まることが予期される。
【００２９】
前述したように、周辺機器取り付け型ＤＵＴアダプタシステムにおけるドッキングの目的は、テストヘッド電気インタフェースとＤＵＴアダプタ電気インタフェースとを正確に嵌合させることである。各電気インタフェースは平面を画定し、この平面は通常、必須ではないが、電気接点の遠位端と名目上は平行である。これらの２つの平面は、ドッキングするときに、互いに平行でなければならない。通常、ＤＵＴアダプタは、平面的な回路基板として製造され、望ましくは周辺機器のドッキング平面に対して平行な平面において周辺機器に固定される。したがって、テストヘッド電気インタフェースの平面は、ドッキングするときに、周辺機器ドッキング平面に対しても平行でなければならない。電気接点への損傷を防止するために、電気接点が互いに機械的に接触することを可能にする前に、２つのインタフェースを５つの自由度において最初に位置合わせすることが好ましい。ドッキング位置において、インタフェースの画定された平面が３次元デカルト座標系のＸ−Ｙ平面と平行である場合、それぞれの接点を互いに整列させるために、Ｘ軸およびＹ軸における位置合わせ、ならびに、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直なＺ軸（シータＺまたはヨー）を中心とする回転が生じなければならない。さらに、２つの平面は、Ｘ軸およびＹ軸（ピッチおよびロール）を中心とする回転運動によって平行にすることができる。２つの電気インタフェース平面を互いに平行にするプロセスは、インタフェースの「平坦化」と呼ばれ、平坦化が達成されると、インタフェースは「平坦化された」または「同一平面上にある」と言える。Ｘ、ＹおよびシータＺにおいて平坦化されて位置合わせされると、ドッキングは、周辺機器ドッキング平面に対して垂直なＺ方向における動きを生じさせることによって続行する。
【００３０】
同様に、テストヘッド取り付け型ＤＵＴアダプタシステムにおけるドッキングの目的は、ＤＵＴアダプタが周辺機器に対して適切に位置付けられるように、テストヘッドを正確に位置決めすることである。ＤＵＴアダプタのプローブ先端部またはソケット接点が、電気的な試験インタフェースを構成し、電気的な試験インタフェースは、周辺機器のドッキング平面と平坦化されなければならない平面を画定する。さらに、電気的な試験インタフェースを、ドッキング平面のＸ軸およびＹ軸に対して、ならびに、Ｚ軸を中心とする回転に対して正確に位置合わせしなければならない。前述の場合と同様に、これらの５つの自由度における位置合わせがＺ方向における最終的な位置決めの前に生じることが好ましい。
【００３１】
ドッキングのプロセスにおいて、テストヘッドは最初に操縦されて周辺機器に近接する。さらなる操縦によってテストヘッドが「ドッキング準備完了」位置に移動し、多くのシステムでは、ドッキング準備完了位置において、いくつかの最初の粗い位置合わせ手段が概ね係合される位置にある。またさらなる操縦によって、テストヘッドが、ドッキング機構を作動させることができる「作動準備完了位置」に移動する。作動準備完了位置では、Ｘ、ＹおよびシータＺにおけるおおよその平坦化および位置合わせが達成されている。ドックが作動されると、位置合わせおよび平坦化はより正確になる。さらなる作動によって、位置合わせおよび平坦化は、位置合わせ特徴部によって決まるある程度の精度まで仕上げられる。次に、これに続いて、Ｚ方向への動きが続き、テストヘッドをその最終ドッキング位置に移動させる。特定の選択されるドックに関するさらなる詳細は、以下の発明の詳細な説明に記載されている。前述した米国特許第６，０５７，６９５号明細書、米国特許第５，９００，７３７号明細書および米国特許第５，６００，２５８号明細書に記載されているようなマニピュレータによって駆動されるドッキングでは、センサが、粗い位置決めモードから細かい位置決めモードに変更するために、作動準備完了位置の均等物を検出することが留意される。したがって、当業者には、アクチュエータによって駆動されるドックにおいて作動準備完了位置を感知することは、米国特許第６，０５７，６９５号明細書、米国特許第５，９００，７３７号明細書および米国特許第５，６００，２５８号明細書によって教示および開示されるものの自然な延長である（直観的および自明）であろう。
【００３２】
本発明は、現代のドックおよび従来技術のドックにおいて利用可能な精度および再現性に対する大幅な改良を提供する。したがって、典型的な、例示的な従来技術のドッキングシステムの詳細を最初に記載する。これに続いて、同様のドッキングシステムと併せて使用される本発明の例示的な実施形態を記載する。本発明の付加的な例示的な実施形態および用途も説明され、これらの実施形態によって示されるドッキングの新規の方法が記載される。多くの形式および形態のドッキング装置が既知であり（その多くは上記で言及した）、当業者は、発明の概念をそのようなシステムに容易に適用可能であることが予期され得ることを理解されたい。説明が進むと、多くの代替形態について言及されるが、これらは本発明の範囲に対する限定であることが決して意図されない。例示的であることが意図され、必ずしも縮尺通りではなく、また製品図面として役立つことも意図されない図面を用いて説明を行う。
【００３３】
初めに、例示的な従来技術のドックの選択された詳細が、図１Ａおよび図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂならびに図３Ａ〜図３Ｄに示されている。このドックは、背景技術で前述されており、ここで、いくらか詳細に説明する。このドックおよび関連する説明は、参照により援用される、前述した米国特許第４，５８９，８１５号明細書に記載されている従来のドッキング装置からの態様を含む。
【００３４】
図１Ａは、テストヘッドマニピュレータ（図示せず）によってさらに支持されるクレードル（図示せず）内に通常は保持されるテストヘッド１００の斜視図である。同様に示されているのは、テストヘッド１００をドッキングさせることができるハンドラ装置１０８の切り取りセグメントである。ＤＵＴアダプタ１４４がハンドラ装置１０８に取着され、したがって、このシステムは周辺機器取り付け型ＤＵＴアダプタシステムである。この特定の例では、ハンドラ装置１０８は、パッケージングされたデバイスのハンドラであるものとすることができ、ＤＵＴアダプタ１４４はＤＵＴソケットボードであるものとすることができる。テストヘッド１００は、概ね上方への動きによって下からハンドラ装置１０８にドッキングする。限定はされないが、下方への動きによる上面へのドッキング、水平な動きによる鉛直平面へのドッキング、ならびに、水平線および垂直線の双方に対してある角度にある平面へのドッキングを含む、他の向きが可能であり、既知である。通常、上面へのドッキングは、ハンドラ装置がウェハプローバである場合に用いられるが、構造の全ては、様々な形式のパッケージハンドラとともに最も典型的に用いられる。図１Ｂは、幾分より大きい縮尺でより詳細にデバイスハンドラ１０８を示している。ハンドラ装置１０８は、平面的な外面１０９を有する。図１Ｂは、右手系のデカルト座標系を形成する相互に垂直な軸Ｘ、ＹおよびＺを破線で示す。Ｘ軸およびＹ軸は、ハンドラ装置１０８の外面１０９に対して平行であり、ＤＵＴアダプタ１４４によって画定される平面に対しても平行な平面にある。これらの平面は、上記で規定した「周辺機器ドッキング平面」に対して平行である。Ｚ軸は、ＤＵＴアダプタ１４４からの垂直距離を表す。Ｚ軸に平行な軸を中心とする回転は、「シータＺ」運動と称される。
【００３５】
図１Ａを参照すると、テストヘッド電気インタフェース１２６を有する信号接触リング１４２がテストヘッド１００に結合されている。電気インタフェース１２６は、電気的接続をテストヘッド１００内の試験電子部品に提供する。ハンドラ装置１０８には、対応するＤＵＴアダプタ１４４が結合されており、ＤＵＴアダプタ１４４は電気インタフェース１２８を有する。パッケージハンドラでは、ＤＵＴアダプタ１４４は多くの場合に１つまたは複数の試験ソケットを有する。これらの試験ソケットは、１つまたは複数の被試験デバイスへの電気的接続を保持するとともに電気的接続を行うためのものであり、ＤＵＴアダプタ１４４はしたがって多くの場合に、ＤＵＴソケットボード、または、より簡単に「ＤＵＴボード」もしくは「ソケットボード」と称される。ウェハプローバでは、ＤＵＴアダプタ１４４は、ウェハ上に含まれるパッケージングされていないデバイスへの電気的接続を行うニードル状プローブを有する「プローブカード」であるものとすることができる。プローブまたはソケットのいずれかであるＤＵＴ接触要素は、ボードの、電気インタフェース１２８とは反対の面に位置付けられ、これは、場合によっては試験ソケット（複数の場合もあり）またはプローブへの電気的接続を提供し、したがって図１Ａおよび図１Ｂでは見えない。電気インタフェース１２６および１２８は通常、数百または数千の小さい脆弱な電気接点（はっきりとは示されていない）を有し、電気接点は、テストヘッドが最終的にドッキングされるときに確実に対応する個々の電気的接続を提供するようにそれぞれ正確に一緒に接合（すなわち結合）されなければならない。典型的な現代の状況では、テストヘッド電気インタフェース１２６内の接点は、小さいばね式の「ポゴ」ピン１２２であり、ＤＵＴアダプタ電気インタフェース１２８上の対応する接点は導電着陸パッド１２３である。（ポゴピン１２２および着陸パッド１２３は、縮尺に起因して図１Ａおよび図１Ｂでは個々には識別可能ではない）。種々の他のタイプの接触デバイスも、無線周波数および低レベルアナログ信号等の特別な信号の必要に応じて含めることができる。この例示的な場合において示されているように、ハンドラ装置１０８の下面１０９はハンドラ電気インタフェース１２８を有し、テストヘッド１００は、概ね上方への動きによって下からドッキングされる。
【００３６】
ハンドラ装置１０８は、基準特徴部１３１を有し、基準特徴部１３１はこの場合、ハンドラ装置１０８の下面１０９に対して正確な位置に配置される、ブッシングで内張りされた穴であるものとすることができる。ブッシングの内径は、通常はおよそ０．６センチメートル〜０．９センチメートル（１／４インチ〜３／８インチ）であるものとすることができる。基準特徴部１３１は、ハンドリング装置の位置決め機構がＤＵＴを試験ソケット（複数の場合もあり）またはプローブと接触して効果的に配置することができるように、ＤＵＴアダプタ１４４とハンドラ装置１０８とを適切に位置合わせするためのものである。例えば、ＤＵＴアダプタ１４４は、ＤＵＴアダプタ１４４が適切な締結具によってハンドラ装置１０８に締結される間に一時的なダウエルピンがＤＵＴアダプタ１４４を適所に保持することができるように、対応する穴を有して設計することができる。ＤＵＴアダプタ１４４が締結されると、一時的なダウエルは、所望であれば取り外すことができる。さらに、基準特徴部１３１を使用して、信号接触リング１４２とハンドラ装置１０８およびＤＵＴアダプタ１４４とを位置合わせすることができる。したがって、対応する基準ピン１３３が信号リング１４２に取り付けられる。比較的容易な挿入を促すために、基準ピン１３３の全径は通常、基準特徴部１３１のブッシングの内径よりも千分の数センチメートル（数インチ）小さい。また、基準ピン１３３は通常、それらの遠位端がテーパ状である。これらの２つの特性が、対応する基準特徴部１３１のブッシング内へのそれらの進入および対応する基準特徴部１３１のブッシングに対する摺動嵌めを促す。好ましくは、装置は、基準ピン１３３が基準特徴部１３１と完全に結合されると、電気インタフェース１２６の電気接点がインタフェース１２８のそれらの対応するそれぞれの電気接点と位置合わせされて完全に導電接触するように設計される。ドッキングの主な目的は、そのような位置合わせを提供する位置までテストヘッド１００を操縦し、試験中にその位置を維持することである。
【００３７】
基準特徴部の特定の形態を記載したが、当業者は、他の構成が可能であるとともに使用されることを認識するであろう。例えば、基準ピンおよびレセプタクルの位置は、ピンを周辺機器側に配置するとともにレセプタクルをテストヘッド側に組み込むことで逆にすることができる。基準特徴部の本質的な役割は、２つの半体間で千分の数センチメートル（数インチ）以内まで最初の位置合わせを提供することによってドッキング装置の最初の設定を補助することである。設定が達成されると、ドッキング装置が均等なまたは優れた位置合わせ手段を有するのであれば、繰り返しのドッキング動作における位置合わせのためのそれらの使用は任意選択的であるものとすることができる。基準特徴部の位置も変えることができる。説明のために、特定の例では、周辺機器側の基準特徴部は、図１Ａおよび図１Ｂを参照して上述したように周辺機器と一体的であるものとすることができるが、他の例では、その設置中に周辺機器と予め位置合わせされているＤＵＴアダプタに含まれてもよい。テストヘッド側の基準特徴部の位置は同様に変えることができる。実際の基準特徴部の詳細は、記載される本発明にとって必須ではない。したがって、記載される実施形態では、参照符号１３１および１３１’は、包括的な周辺機器側の基準特徴部を示すのに用いられ、参照符号１３３および１３３’は、包括的なテストヘッド側の基準特徴部を示すのに用いられる。図示の特徴は本質的に包括的であり、本発明を記載する上での普遍性を全く失うことなく他のタイプを容易に代わりに用いることができることがさらに認識されるであろう。
【００３８】
図１Ａおよび図１Ｂをさらに参照すると、４点ドッキング装置が示されており、４点ドッキング装置の部分がハンドラ装置１０８またはテストヘッド１００に取着される。テストヘッド１００には面プレート１０６が取着される。４つのガイドピン１１２が面プレート１０６の４つの角部付近に取着されて位置付けられる。面プレート１０６は、中央開口を有し、テストヘッド信号接触リング１４２および電気インタフェース１２６にアクセス可能であるようにテストヘッド１００に取着される。ガイドピン１１２は、電気インタフェース１２６と概ね共通の中心を有する概ね矩形を画定する。面プレート１０６および電気インタフェース１２６は好ましくは平行な平面にある。
【００３９】
以下の図面の詳細な説明では、上、下、左、右等の方向に関する用語は、頁上の方向を指し、必ずしも実際の方向を指すわけではない。当業者は、記載される機構が任意の向きで動作することを理解するであろう。
【００４０】
ガセットプレート１１４が、ハンドラ装置１０８の外面１０９に取着される。ガセットプレート１１４は、ハンドラ装置１０８の周辺機器ドッキング平面と平行であるように取り付けられる。ガセットプレート１１４は中央開口を有し、ＤＵＴアダプタ１４４および電気インタフェース１２８にアクセス可能であるようにハンドラ装置１０８に取着される。
【００４１】
ここで図４を参照すると、本発明の例示的な実施形態が示されている。４つのドッキングピン１５０がガセットプレート１１４から延びて示されており、ガセットプレート１１４は周辺機器１０８に取着される。各ドッキングピン１５０は、テストヘッド１００に取着されて示されている面プレート１０６に取着されるドッキングピン受け部６００に対してそれぞれの位置にあるように位置決めされる。本発明の例示的な実施形態では、受け部６００はテストヘッド１００に取着され、ピン１５０は周辺機器１０８に取着されるが、これらの２つの相対的な位置は、設計または機能を大きく変更することなく容易に入れ替えることができる。また、粗い位置合わせピン４０１が、面プレート１０６に含まれる粗い位置合わせレセプタクル４０５に対応する位置においてガセットプレート１１４に取り付けられる。仮想線で示されているように、各ピン受け部６００と連通する（例えば、電気的に、無線で、光通信によって、流体的に等）コントローラ５０を設けることができる。最後に、幾分詳細にさらに後述するように、ピン受け部６００は、ドッキングピン１５０と相互作用してドッキングピン１５０をドッキング位置におよびドッキング位置から、あるいはドッキング位置にまたはドッキング位置から移動させる流体動作式機構を有する。
【００４２】
図４の例示的な実施形態の概説をここで提供する。テストヘッド１００を周辺機器１０６にドッキングさせるために、テストヘッドマニピュレータ（図示せず）を用いて、粗い位置合わせピン４０１がレセプタクル４０５に入るように、テストヘッド１００を周辺機器１０６に近接させるとともに操縦することができる。そのような操縦中に、粗い位置合わせピン４０１がガセットプレート１１４と面プレート１０６との間の間隔を維持するようにさらに働き、したがって電気接点１２６および１４４にある量の保護を提供することが留意される。次に、ドッキングピン１５０がそれらのそれぞれの受け部６００と位置合わせされてそれらのそれぞれの受け部６００に入る準備が整うように、テストヘッド１００をさらに安全に操縦することができる。テストヘッド６００が周辺機器１０６のさらに近くに付勢されると、ドッキングピン１５０は受け部６００に入り、それぞれに組み込まれる位置センサ（図示せず）によってそれぞれ検出される。同様に設けられるのは、通信リンク６０にわたって各ドッキングピン受け部６００と通信する制御機能５０である。コントローラ５０および通信リンクは、多くの形態をとることができ、通信は、種々の異なる媒体にわたるものとすることができる。例示的な実施形態では、コントローラは、プログラマブルロジックコントローラであるものとすることができ、通信リンクは、電気信号を搬送するワイヤであるものとすることができる。感知されたピンの位置情報は、コントローラ５０に通信されることができる。コントローラ５０はさらに、各受け部６００に、それぞれのピン１５０が特定の挿入点に達すると、内部機構を用いて、そのそれぞれのピン１５０を物理的に把持するように信号を送ることができる。全てのピン１５０がそのように把持される（全てが同じ深さまで挿入され、ガセットプレート１１４と面プレート１０６との間に平面性を確立する）と、コントローラ５０は、全ての受け部に、それらのそれぞれのピンを引っ張り、したがってテストヘッド１００を最終ドッキング位置に移動させるように信号を送る。各受け部６００が、そのそれぞれのピン１５０の存在および位置、あるいは存在または位置についてコントローラ５０に信号を送り、コントローラ５０がさらに、適切な機能を行うように受け部６００に信号を送ることを強調しておく。したがって、各ピンは、適所に到達すると個々に捕捉されることができる。これは、ピンが、全て同時に捕捉される必要があるのではなく１つずつ捕捉されることができることを意味する。このように、千分の数センチメートル（数インチ）の容易に利用可能な許容差まで経済的に機械加工されるパーツによってかなりの精度を有利に達成することができる。さらに記載される本発明の例示的な実施形態では、受け部６００によって組み込まれる機構は、一定の圧力で各受け部６００に提供される流体（例えば空気）によって作動される。コントローラ５０からの信号によって制御される弁が、所望の機能を果たすように流体を制御するよう働く。テストヘッド１００と周辺機器１０８との間の最終的なドッキング位置合わせは、ピン１５０の、それらのそれぞれの受け部６００内への最終的な嵌合および相対位置によって確立される。
【００４３】
例示的なピン１５０および受け部６００のより詳細な説明をここで提供する。
各ドッキングピン１５０のより近いそれぞれの図が、図５Ａおよび図５Ｂに示されている。ドッキングピン１５０はシャフト１５１を有する。ねじ穴１５９が一端に設けられ、ピン１５０をガセットプレート１１４に締結するようにねじ等を受け入れる。平坦な表面１５８が、ドッキングピン１５０に任意選択的に形成され、ガセットプレート１１４へのドッキングピン１５０の取着を促すのに用いることができる。したがって、例えば、平坦な表面１５８は、ドッキングピン１５０をガセットプレート１１４にねじ留めするかまたは別様に固定するために、ピラーまたはレンチの使用を促す。第１の棚部１５４が、ドッキングピン１５０の、ガセットプレート１１４に取着される端とは反対の端に形成される。第１の棚部１５４には、第２の棚部１５６を有するドッキングピン１５０のさらなるセクション１５５が取着される。図５Ａおよび図５Ｂに示されているように、第２の棚部１５６の直径は、第１の棚部１５４の直径よりも小さい。後で詳述するように、セクション１５５は、ドッキングピン開口６２５内の対応する位置合わせ領域６３０内に密に嵌まるように設計されており、（少なくとも１つの他のピン受け部の対と併せて）面プレート１０６に対して平行な平面内でテストヘッド１００の細かい位置合わせを提供する。セクション１５５は、簡単にするために円筒形状であるものとして示されているが、当業者によって認識されるように、部分円錐または部分球状等の他の形状も有利には用いることができる。第２の棚部１５６に対してセンタリングされるのはボール端１５２である。ボール端１５２は、その名前が示唆する通り、ボール状形状を有する。ノッチ（または窪み）１５７が、第２の棚部１５６およびボール端１５２の接合部に形成される。
【００４４】
ドッキングピン受け部６００が図６Ａ〜図６Ｄに示されている。図６Ａは、ドッキングピン受け部６００の斜視図である。図６Ｂおよび図６Ｃは、ドッキングピン受け部６００の種々の構成要素間の関係を示すように２つの部分分解斜視図を提供する。図６Ｄは、カバー８８０が取り外された状態の斜視図である。カバー８８０は、分かりやすくするために図６Ｄ、図７Ａおよび図７Ｂには示されていない。図６Ａ〜図６Ｄに示されているドッキングピン受け部６００は、５つの構成要素、すなわち、シリンダ６１０、ピストン６２０、ラッチユニット８００、カバー８８０および位置センサ９００を有する。なお、選択されるばねおよび締結具等の特定のアイテムは、分かりやすくするために図６Ｂおよび図６Ｃから省かれている。
【００４５】
図６Ｂおよび図６Ｃにおいて分かるように、シリンダ６１０は、ベース部分７５０、外側リング７６０、外側キャビティ７６２、内側リング７７０および内側キャビティ７７２を有する。受け部６００内におよび受け部６００から制御流体を搬送する２つの流体ポート７９０および７９１が、ベース７５０の底部７５１に設けられる（図６Ｃ）。ポート７９０は、流体を外側キャビティ７６２の底部内におよび底部から流すことを可能にする貫通路に接続する。ポート７９１は、外側リング７６０を通る通路に接続し、上面７６１の穴７９２において現れる。
【００４６】
後でより詳細に記載するラッチユニット８００は、内側キャビティ７７２内に摺動可能に嵌まり、内側キャビティ７７２内で軸方向に移動可能である。
ピストン６２０は、外側キャビティ７６２に嵌まるように設計されている。ピストン６２０は、Ｏリング６３２を受け入れるように外周に溝が付けられる突出部（またはフランジ）７５８を有する。ピストン６２０の内周は、Ｏリング６３３および摩耗リング６３４を受け入れるようにそれぞれサイズ決めされる２つの溝を有する。ピストン６２０およびラッチアセンブリ８００がシリンダ６１０と組み付けられると、Ｏリング６３２は、外側リング７６０の内壁に対して当接し、Ｏリング６３３および摩耗リング６３４は内側リング７７０の外壁に当接して載る。したがって、ピストン６２０は、キャビティ７６２内で軸方向に移動可能であり、本質的に流体密なチャンバ７６４（図８）がピストン６２０の下に形成される。流体ポート７９０は、流体をチャンバ７６４に入れるかまたはチャンバ７６４から排出することを可能にする。
【００４７】
ピストン６２０の内側部分７６０が、カバー８８０の開口８８２内に嵌まる。内側開口８８２の外周には、摩耗リング６３６およびＯリング６３５を受け入れるように溝が付けられ、摩耗リング６３６およびＯリング６３５はともにピストン６２０の内側部分７６０に対して当接し、したがって、ピストン６２０がカバー８８０に対して軸方向に移動可能にしながら、本質的に流体密なシールを形成する。カバー８８０は、適切なねじによってシリンダ６１０に流体密に固定される。Ｏリング６３８が、外側リング７６０の上面の溝によって受け入れられ、流体密性を確実にするのを助ける。したがって、カバー８８０および外側リング７７０によって境界を定められる本質的に流体密なチャンバ７６６（図８）が、ピストン６２０の上に形成される。カバー８８０は、径方向の穴８９７も有し、径方向の穴８９７は、その外周と内側開口８８２との間の通路を提供する。穴８９７の外側部分は、ねじ８９９を受け入れるようにタッピングされ、ねじ８９９は、流体の漏れに抗するシールを提供するように働く。カバー８８０の底部に穿孔される流体通路７９３（図６Ｃ）が、カバー８８０が組み付けられると、穴８９７と交わり、シリンダ６１０の穴７９２と位置合わせする。小さいＯリング７９４が、これらの２つの間に流体密な接続を提供するように設けられている。したがって、ポート７９２から流体チャンバ７６６への流体接続が提供される。
【００４８】
ドッキングピン開口６２５がピストン６２０内に形成される。図６Ｄに示されている図では、シリンダ６１０およびピストン６２０は一緒に配置されている。
例示的な実施形態では、線形位置感知ポテンショメータが位置センサ９００として用いられる。プランジャ９１２が、本体９１０内に収容される抵抗要素上のスライダを動作させ、プランジャ９１２の変位を表す信号を提供する。本体９１０内のばねがプランジャ９１２を外方に付勢する。位置センサ９００は、プランジャ９１２がシリンダ６１０の内側キャビティ７７２の中央内に上方に延びるように取り付けられる。したがって、ドッキングピン１５０は、開口６２５に十分に挿入されると、プランジャ９１２を押し、その位置の信号を送る。
【００４９】
図７Ａは、ピストン６２０がシリンダ６１０と組み付けられる前のピストン６２０を示している。図７Ａに（および図８の組み付けられた受け部６００の断面図にも）示されているように、ドッキングピン開口６２５は、３つの領域、ドッキングピン１５０の最初の進入を促すテーパ状の入口領域６２６、ドッキングピンセグメント１５５の直径よりも大きい直径を有する円筒領域６２７であって、これらの２つの間に緩い嵌合を提供する、円筒領域６２７、および、最終的な細かい位置合わせを提供する位置合わせ領域６３０を有する。ピストン６２０は、円形であり通常は平坦な部材であるピストン突出部（またはフランジ）７５８をさらに有する。溝７１２が、Ｏリング６３２を収容するようにピストン突出部７５８の縁に沿って形成される（図８を参照のこと）。ばね７１８が開口７２０に挿入される。肩付きねじ７１６もねじ開口７２０に挿入される。肩付きねじ７１６は、以下で説明するように、ばね７１８を通って延び、ラッチアセンブリ８００のねじ穴８４１に係合する（図７Ｂを参照のこと）。
【００５０】
ラッチアセンブリ８００と組み付けられるシリンダ６１０の分解斜視図が図７Ｂに示されている。シリンダ６１０はシリンダベース７５０を有する。シリンダベース７５０は例えば丸みを帯びているものとすることができる。シリンダベース７５０には外側リング７６０が取着される。内側リング７７０が外側リング７６０内に位置付けられることが分かる。したがって、外側キャビティ７６２は、内側リング７７０の外側壁から外側リング７６０の内側壁まで延びるスペースである。内側リング７７０は内側キャビティ７７２を有する。内側キャビティ７７２にラッチアセンブリ８００が挿入される。複数のばね７５５がラッチアセンブリラッチ８００の下に存在し、さらに後述される。
【００５１】
図７Ｃは、ラッチアセンブリ８００の分解斜視図である。ラッチアセンブリ８００はリテーナ８１０を有する。複数のばね８１２がリテーナ８１０の上面に載る。留め具８０２がリテーナ８１０内のそれぞれの開口８４０にそれぞれ挿入される。各留め具８０２は、回動シャフト８０４および突出部８０３を有し、突出部８０３は、それぞれの留め具開口８４０に挿入されると、リテーナ８１０の中央に向かって延びる。回動シャフト８０４は、留め具８０２がリテーナ８１０の中央に向かっておよびリテーナ８１０の中央から離れるように回転することを可能にする。各留め具８０１は、回動シャフト８０４を通って延びる軸を中心に回動する。各留め具８０２は後方タブ８０５を有する。各後方タブ８０５は、各それぞれのばね８１２の上部に接触する。したがって、各ばね８１２は、後方タブ８０５の底面に対して押圧され、したがって、突出部８０３をリテーナ８１０の中央に向かって付勢する。ハウジング８１６が、ねじ８２０によってリテーナ８１０に取着される。したがって、各留め具８０２は、ハウジング８１６およびリテーナ８１０によって形成されるそれぞれのキャビティ８４２内に保持される。したがって、ハウジング８１６がリテーナ８１０に取着されると、留め具８０２が、ハウジング８１６の上面を越えて延びることを観察することができる。
【００５２】
突出部８０３は、ドッキングピン１５０のノッチ１５７に係合するような形状である。したがって、ドッキングピン１５０は、開口６２５に十分に挿入されると、ドッキング位置に引き込まれることができるように、留め具１０２が確実な「爪状」式にピン１５０を把持することが可能である。
【００５３】
図７Ｄは、組み付けられたラッチユニット８００の斜視図である。図７Ｄに示されているように、各留め具８０２は、ハウジング８１６の上面の上に延び、ドッキングピン開口６２５に向かっておよびドッキングピン開口６２５から離れるように回動する。
【００５４】
図７Ｅは、組み付けられた状態のラッチユニット８００を示す断面図である。図７Ｅにおいて見ると、後方タブ８０５はばね８１２に接触して示されている。この場合も同様に、各留め具８０２は開口６２５に向かっておよび開口６２５から離れるように回動する。
【００５５】
図８は、組み付けられた状態にあるドッキングピン受け部６００を示す断面図である。ピストン６２０はシリンダ６１０に挿入されており、キャップ８８０はシリンダ６１０に取着されている。ピストン６２０は、キャップ８８０の開口を通って僅かに突出して示されている。位置センサ９００は、そのプランジャ９１２が内側キャビティ７７２に、したがってラッチユニット８００の中央領域に挿入された状態で示されている。
【００５６】
図９Ａ〜図９Ｅおよび図１０を参照して、ここで、本発明の例示的な実施形態による、テストヘッドが周辺機器にドッキングされる方法の説明を行う。特に、図９Ａ〜図９Ｅは、本発明の例示的な実施形態の断面図である。特に、図９Ａ〜図９Ｅは、ドッキングピン受け部６００およびその関連するドッキングピン１５０の断面図である。断面は、受け部６００およびピン１５０の中央を通り、受け部６００内に位置付けられる留め具８０２のうちの１つに対して平行な向きであることに留意されたい。その結果、他の留め具およびそれらの関連するハードウェアはこれらの図では見えないが、これは、留め具が全て同様に動作するため、その動作を説明するのに十分である。図１０は、テストヘッドと周辺機器との間のドッキングを達成するために関連する例示的なステップを要約するフローチャート図である。
【００５７】
図１０によって示されているように、ステップ１００５において、ドッキングピン１５０はドッキングピン開口６２５に入る。
図９Ａにおいて示されているように、ドッキングピン１５０のボール端１５２はドッキングピン開口６２５に入っている。ボール端１５２は留め具８０２の突出部８０３に接触し、留め具８０２は僅かに時計回りに（すなわち、ピン１５０の中心線から離れるように突出部８０３によって外方に）回転する。後方タブ８０５は、ばね８１２が圧縮状態にあるようにばね８１２に対して押圧される。したがって、ばね８１２は留め具８０２を反時計回りに（またはピン１５０の中心線に向かって内方に）付勢している。前述したように、複数の留め具のうちの１つのみがこの一連の断面図に示されているが、全ての留め具は実質的に一致して動作することができる。ボール端１５２は、センサ９００のプランジャ９１２の先端部に近づいている。しかし、センサ９００は、ドッキングピン１５０がドッキングピン開口６２５内の所定の深さを越えて挿入されたことはまだ示していない。本発明の例示的な実施形態では、センサ９００は前述したようなポテンショメータである。したがって、例えば、ポテンショメータ９００は図９Ａに示されているように未圧縮状態にある。
【００５８】
図９Ａでは、ピストン６２０は完全に上昇した状態で示されており、すなわち、留め具８０２に接触するようにまだ降下していない。ピストン６２０がまだ降下していない間に、留め具８０２はボール端１５２に対して離接するように自由に回転する。図９Ｃに示されているように、ピストン６２０は、留め具８０２が回転することを防止するために、最終的に降下して留め具８０２の上部に当接する。
【００５９】
ピストン６２０は、流体チャンバ７６４内に圧力下で位置付けられる流体（例えば空気）によって留め具８０２に対して上昇した位置に維持される。したがって、例えばチャンバ７６４を通気させることによってチャンバ７６４内の流体が除去されない限り、ピストンベース７１０は、チャンバ７６４内で降下することが制限される。内側キャビティ７７２およびピストン６２０内で独立して上下に移動可能なラッチアセンブリ８００も、ばね７１８および７５５によって提供される上方への力によって上昇した状態にある。図９Ｄに示されているように、ラッチアセンブリ８００は最終的に下方に押され、ばね７５５が圧縮される。
【００６０】
ラッチアセンブリ８００にねじ込まれる肩付きねじ７９０および肩付きねじ７１６は、シリンダ６１０およびピストン６２０に対するラッチアセンブリ８００の上方および下方への移動の量を制限する。したがって、ばね７５５がラッチアセンブリ８００を上方に付勢する間に、ばね７１８も、ねじ７１６とピストン６２０との間のばね７１８によって提供される力によってラッチアセンブリ８００を上方に付勢する。ばね７１８は、ピストン６２０を同時に下方に付勢するが、下側チャンバ７６４内の流体圧力を克服するほど十分な力は有しない。
【００６１】
図９Ａでは、ピン１５０の第１の棚部１５４および第２の棚部１５６がドッキングピン受け部６００に接触していないことが留意される。さらに、セクション１５５は、細かい位置合わせを提供するように開口６２５の領域６３０とまだ相互作用していない。
【００６２】
ステップ１０１０では、図９Ｂに示されているように、ボール端１５２は、留め具８０２の突出部８０３を越えて移動している。したがって、突出部８０３が、第２の棚部１５６がボール端１５２に合流する小さいスペースまたはノッチ１５７に係合するように、留め具のばね８１２は留め具８０２を反時計回りに回転させる。図９Ｂにおいて、ピストン６２０と留め具８０２との間に依然として隙間があることが留意される。ラッチアセンブリ８００は、依然としてシリンダ６１０およびピストン７１０に対して最も高い位置にある。この場合も同様に、下側チャンバ７６４は加圧流体（例えば空気）によって満たされ、これによって、ピストン６２０が下側チャンバ７６４内で降下することを依然として防止する。
【００６３】
図９Ｂにおいて、センサのプランジャ９１２が部分的に圧縮されることにも留意される。この時点で、センサ９００は、留め具８０２がボール端１５２に向かって回転しているように、ドッキングピン１５０がドッキングピン開口６２５に十分に貫入していることを示す。したがって、突出部８０３は、ボール端１５２が第２の棚部１５６に合流するノッチ１５７に位置するとともにノッチ１５７と相互作用する。また、この時点で、ドッキングピン１５０の第１の棚部１５４がピストン棚部７５９の上面に接触することが留意される。さらに、ピン１５０の位置合わせ表面１５５が、ピストン７１０の位置合わせレセプタクル領域６３０内に着座する。２つ以上のピン１５０がこの状態にあるとき、３つの平面的な自由度（例えば、Ｘ、ＹおよびシータＺ）におけるテストヘッドの細かい位置合わせが確立されていることに留意されたい。
【００６４】
したがって、図９Ｂおよび図１０に示されているように、ステップ１０１０において、ボール端１５２は留め具の突出部８０３を越えて移動している。
ステップ１０１５において、センサ９００はドッキングピン１５０を検出し続ける。
【００６５】
ステップ１０２０において、留め具の突出部８０３はこの時点でボール端１５２の一部の直接的に上に位置する。換言すると、留め具の突出部８０３はこの時点で、ボール端１５２および第２の棚部１５６の交点によって形成されるノッチ１５７内に突出する。
【００６６】
ステップ１０２５において、センサ９００は、流体（例えば空気）を下側チャンバ７６４から除去または排出するように流体弁（図示せず）に信号を送る。これは、ピストン６２０がラッチアセンブリ８００に対して下方に移動可能にする。ラッチアセンブリ８００は、ばね７５５によって提供される上方への力によって、依然としてシリンダ６１０に対してその最も高い位置にある。
【００６７】
図９Ｃに示されているように、またステップ１０３０に示されているように、弁（図示せず）が流体を下側チャンバ７６４から除去している。したがって、ピストン６２０のピストンベース７５８は、下側チャンバ７６４内で降下可能である。実際に、下側チャンバ７６４内の流体圧力がおよそ大気圧まで低下した状態で、ばね７１８がピストン６２０を下方に付勢可能である。ピストン６２０が下方に移動すると、ピストン切り込み部７１０がここで留め具８０２の上面に接触するとともに上面と相互作用する（ステップ１０３５）。したがって、留め具８０２が定位置にロックされ、もはや回転可能ではない。突出部８０３はボール端１５２の一部の直接的に上の位置にロックされるため、ドッキングピン１５０はドッキングピン開口６２５からもはや引き出されることができない。留め具８０２の全てが同じように機能するため、ピン１５０は本質的に爪のように把持されている。ピストン６２０の降下によって、ピストン６２０とキャップ８８０との間の小さい上側チャンバ７６６が拡張し、また、下側チャンバ７６４はそれに従って対応して収縮している。
【００６８】
加圧流体（例えば空気）は下側チャンバ７６４から除去されるため、留め具アセンブリ８００およびピストン６２０はこの時点で、ばね７１６および７５５、ならびに、一緒にロックされるピストン切り込み部７１０および留め具８０２によって提供される上方への力によってシリンダ６１０に対して一致して移動する。センサ９００を用いてシリンダ６１０に対するこの相対移動を監視することもでき、これを有利に用いて、おそらくは制御されない外的な条件に起因して、ドッキングピン１５０があまりに下方まで移動させられており、潜在的な損傷につながるという信号を送ることができることに留意されたい。そのような信号によって、システムコントローラは例えば、後述するように即時のドッキング解除手順を開始することができる。
【００６９】
ピストン６２０はラッチユニット８００のより近くに移動しているため、ばね７１８はこの時点で、ピストン６２０を下方に付勢するにつれて長くなる。ラッチ８００は依然としてばね７５５によって上方に付勢され、ピストン６２０およびシリンダ６１０の内側キャビティ７７２内のその最も高い地点に留まる。
【００７０】
図９Ｄに示されているように、下側チャンバ７６４が通気されたままである間に、加圧流体（例えば空気）が上側チャンバ７６６内に注入されている。したがって、ピストンベース７５０およびピストン６２０は下側チャンバ７６４内でさらに降下している。ピストンベース７５０が下方に押される結果として、ピストン６２０の全てが下方に押される。ピストン６２０が下方に押されると、ピストン切り込み部７１０はラッチ８０２を下方に押し、ラッチ８０２はさらに、ドッキングピン１５０を、その最終ドッキング位置に向かって下方に引く。したがって、ラッチユニット８００は内側キャビティ７７２内で降下する。ピストンベース７５０がシリンダ６１０の底部に接触して下側チャンバ７６４をその最小の容積にすると、動きを止めなければならない。また、センサ９００がさらに圧縮されているため、センサ９００は、ドッキングピン１５０がドッキングピン開口６２５内の最も低い望ましい挿入レベルに達しているという信号を送る。したがって、ステップ１０４０において、ピストン６２０は下方にさらに移動しており、留め具８０２はさらに下に移動してドッキングピン１５０を開口６２５内にさらに引き下げる。この時点でドッキングは完了している。
【００７１】
図９Ｅは、テストヘッドを周辺機器からドッキング解除させ始めるところを示している。図９Ｅに示されているように、加圧流体が下側チャンバ７６４に注入されており、一方で、上側チャンバ７６６は通気されており、したがってピストンベース７５０およびピストン６２０を上昇させる。ピストン６２０が上昇すると、ばね７５５はラッチユニット８００を上方に付勢する。ラッチユニット８００は、肩付きねじ７９０がシリンダ６１０の底面に当接して停止するとその最も高いレベルに達する。一方で、ピストン６２０は、ピストン切り込み部７１０が留め具８０２にもはや接触しないようにさらに上昇し続ける。ピストン切り込み部７１０が留め具８０２ともはや接触しないため、留め具８０２はこの時点で、ドッキングピン１５０をドッキングピン開口６２５から引き出すことができるように自由に回転する。
【００７２】
ある特定の実施形態を参照して本明細書において図示および説明したが、本発明はそれにもかかわらず、示されている詳細に限定される意図はない。むしろ、特許請求の範囲の均等物の範囲内で本発明の主旨から逸脱することなく、細部において種々の変更を行うことができる。
【図５Ａ】
2016537621.tif 000003
【図５Ｂ】
2016537621.tif 000004
【図６Ａ】
2016537621.tif 000005
【図６Ｂ】
2016537621.tif 000006
【図６Ｃ】
2016537621.tif 000007
【図６Ｄ】
2016537621.tif 000008
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
2016537621.tif 000011
【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
2016537621.tif 000013
【図８】
2016537621.tif 000014
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2016537621.tif 000016
【図９Ｃ】
2016537621.tif 000017
【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１Ａ】
2016537621.tif 000020
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2016537621.tif 000030
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