JP4327335B2 - コンタクトアームおよびこれを用いた電子部品試験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路素子などの各種電子部品（以下、代表的にＩＣとも称する。）をテストするための電子部品試験装置に関し、特に被試験電子部品を保持してコンタクト部へ接触させるコンタクトアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドラ (handler)と称される電子部品試験装置では、トレイに収納した多数の被試験ＩＣをハンドラ内に搬送し、各被試験ＩＣをテストヘッドに電気的に接触させ、電子部品試験装置本体（以下、テスタともいう。）に試験を行わせる。そして、試験を終了すると各被試験ＩＣをテストヘッドから払い出し、試験結果に応じたトレイに載せ替えることで、良品や不良品といったカテゴリへの仕分けが行われる。
【０００３】
従来の電子部品試験装置に適用されているコンタクトアームとしては、図５（Ａ）および（Ｂ）に示す２つのタイプのものが知られている。
【０００４】
図５（Ａ）に示すコンタクトアーム１０５ｄは、Ｚ軸駆動機構１０５ｃに装着された保持ヘッドＤ１を有し、この保持ヘッドＤ１には被試験ＩＣに印加された高温の熱ストレスを維持するためのヒータＤ４が埋め込まれている。そして、Ｚ軸駆動機構１０５ｃに設けられたモータ（図示を省略する。）を制御することで被試験ＩＣのコンタクト部２０１への押し付け圧力が管理される。
【０００５】
これに対して、同図（Ｂ）に示すコンタクトアーム１０５ｄは、Ｚ軸駆動機構１０５ｃと保持ヘッドＤ１との間にスプリングＤ６を設けたもので、このスプリングＤ６により保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的な傾きを吸収することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した２つのタイプのコンタクトアーム１０５ｄにはそれぞれ以下のような問題があった。
【０００７】
すなわち、同図（Ａ）に示すコンタクトアーム１０５ｄでは、同図（Ｂ）に示すスプリングＤ６によるフローティング機構がないので、保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的な傾きを、Ｚ軸駆動機構１０５ｃと保持ヘッドＤ１との間にシム等を介在させて調整する必要がある。しかしながら、シム等による機械的調整法では、保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的傾きに充分に追従することは困難である。
【０００８】
確かに、このタイプのコンタクトアーム１０５ｄは、モータ制御により押し付け圧力の管理は可能であるが、圧力管理を必要とする被試験ＩＣほど傾きの誤差に対してシビアであり、傾きの調整が適切に行われないと正確な試験を行うことができない。しかも、一つのモータ制御による圧力管理であるため、一つの保持ヘッドで複数の被試験ＩＣを押し付ける場合には対応できない。
【０００９】
また、同図（Ｂ）に示すコンタクトアーム１０５ｄでは、スプリングＤ６のフローティング機構によって保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的傾きを補正することは可能であるが、スプリングＤ６を介在させるので保持ヘッドＤ１にはヒータＤ４を埋め込むスペースがなく、またＺ軸駆動機構１０５ｃ側へヒータＤ４を設けてもスプリングＤ６によって熱が遮断されてしまう。したがって、このタイプのものは、保守性およびコスト的に問題があるチャンバ方式のハンドラにしか適用することができなかった。また、スプリングＤ６により傾きの補正は可能であるが、最終的な押し付け力はスプリングＤ６の力となるため、圧力管理はできない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ストローク管理および圧力管理を使い分けでき、傾き調整が容易で、しかもソケット配列や同測個数の変更にも柔軟に対応できるコンタクトアームおよび電子部品試験装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、コンタクト部に被試験電子部品を接触させるコンタクトアームであって、前記被試験電子部品を保持する保持ヘッドと、前記コンタクト部に対して接近および離反移動する駆動機構と前記保持ヘッドとの間に設けられ、前記駆動機構に対して前記保持ヘッドを微動可能に支持するフローティング機構と、前記駆動機構と前記保持ヘッドとの間に設けられ、前記駆動機構から前記保持ヘッドに対する相対的押圧力を調整する流体圧シリンダと、を有し、前記一つの保持ヘッドに対して前記流体圧シリンダが複数設けられている電子部品試験装置用コンタクトアームが提供される。
【００１２】
上記発明においては特に限定されないが、複数の前記流体圧シリンダは、前記コンタクトアームおいて同一平面上に配置されることがより好ましい。
【００１３】
また、上記発明においては特に限定されないが、前記フローティング機構は、前記保持ヘッドを支持するロッドと、前記駆動機構側に形成され前記ロッドが貫通する貫通孔とを含み、前記一つのロッドに前記一つの流体圧シリンダが設けられていることがより好ましい。
さらに、前記コンタクトアームは、前記流体圧シリンダの押圧力を制御する複数の精密レギュレータを有し、複数の前記流体圧シリンダは、それぞれ別個の前記精密レギュレータと接続されることがより好ましい。
【００１４】
さらに、上記発明においては特に限定されないが、前記保持ヘッドの少なくとも被試験電子部品保持部が着脱可能とされていることがより好ましい。
【００１５】
また、前記ロッドが前記駆動機構に対して着脱可能とされていることがより好ましい。
【００１９】
本発明では、フローティング機構により保持ヘッドが駆動機構に対して微動可能とされ、さらに流体圧シリンダにより駆動機構から保持ヘッドに対する相対的押圧力が調整可能とされている。したがって、流体圧シリンダによる保持ヘッドの押圧力を調整すれば圧力管理が可能となる。
【００２０】
さらに、一つの保持ヘッドに対して複数の流体圧シリンダを設け、各流体圧シリンダの押圧力を調整することで、コンタクト部と保持ヘッドとの相対的傾きを補正することができる。
【００２１】
また、流体圧シリンダによる押圧力を一定値に設定すれば駆動機構によるストローク管理を行うことができる。
【００２２】
さらに、保持ヘッドの少なくとも被試験電子部品保持部を着脱可能に構成すれば、コンタクト部の配列および／または数量に応じて形成された被試験電子部品保持部のみを交換することで、こうしたコンタクト部の配列および数量の仕様に対応することができる。
【００２３】
また、ロッドを駆動機構に対して着脱可能に構成すれば、ロッド及び保持ヘッドを交換することでコンタクト部の配列および数量の仕様に対応することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の電子部品試験装置の実施形態を示す平面図、図２は図１の II-II線に沿う断面図、図３は本発明のコンタクトアームの実施形態を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）平面概念図、図４（Ａ）乃至（Ｆ）は本発明のチェンジキットの実施形態を示す平面概念図である。
【００２５】
本実施形態の電子部品試験装置１は、ハンドラ１０、テストヘッド２０およびテスタ３０を備え、テストヘッド２０とテスタ３０とはケーブル４０を介して接続されている。そして、ハンドラ１０の供給トレイ１０２に搭載された試験前の被試験ＩＣをＸＹ搬送装置１０４，１０５によってテストヘッド２０のコンタクト部２０１に押し当て、このテストヘッド２０およびケーブル４０を介して被試験ＩＣのテストを実行したのち、テストが終了した被試験ＩＣをテスト結果にしたがって分類トレイ１０３に格納する。
【００２６】
ハンドラ１０には、基板１０９が設けられており、この基板１０９上に被試験ＩＣのＸＹ搬送装置１０４，１０５が設けられている。また、基板１０９には開口部１１０が形成されており、図２に示すようにハンドラ１０の背面側に配置されたテストヘッド２０のコンタクト部２０１には、開口部１１０を通じて被試験ＩＣが押し当てられる。
【００２７】
ハンドラ１０の基板１０９上には、２組のＸＹ搬送装置１０４，１０５が設けられている。このうちのＸＹ搬送装置１０４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿ってそれぞれ設けられたレール１０４ａ，１０４ｂによって、取付ベース１０４ｃに取り付けられたＩＣ吸着装置１０４ｄが、分類トレイ１０３から、供給トレイ１０２、空トレイ１０１、ヒートプレート１０６および２つのバッファ部１０８，１０８に至る領域までを移動可能に構成されており、さらにこのＩＣ吸着装置１０４ｄのパッドは図示しないＺ軸アクチュエータによってＺ軸方向、すなわち上下方向にも移動可能とされている。そして、取付ベース１０４ｃに設けられた２つのＩＣ吸着装置１０４ｄによって、一度に２個の被試験ＩＣを吸着、搬送および解放することができる。
【００２８】
これに対してＸＹ搬送装置１０５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿ってそれぞれ設けられたレール１０５ａ，１０５ｂによって、取付ベース１０５ｃに取り付けられたＩＣ吸着装置１０５ｄが、２つのバッファ部１０８，１０８とテストヘッド２０との間の領域を移動可能に構成されており、さらにこのＩＣ吸着装置１０５ｄのパッドは、図示しないＺ軸アクチュエータによってＺ軸方向（すなわち上下方向）にも移動可能とされている。そして、取付ベース１０５ｃに設けられた２つのＩＣ吸着装置１０５ｄによって、一度に２個の被試験ＩＣを吸着、搬送、押し付けおよび解放することができる。
【００２９】
なお、このＸＹ搬送装置１０５は被試験ＩＣをコンタクト部２０１へ押し付けるものであることから、以下、ＩＣ吸着装置１０５ｄをコンタクトアーム１０５ｄともいう。また、取付ベース１０５ｃは、Ｚ軸方向に上下移動するＺ軸アクチュエータを含み、これにより取付ベース１０５ｃ全体がコンタクト部２０１に対して接近および離反移動することになる。これが本発明の駆動機構に相当する。
【００３０】
２つのバッファ部１０８，１０８は、レール１０８ａおよび図示しないアクチュエータによって２つのＸＹ搬送装置１０４，１０５の動作領域の間を往復移動する。図１において上側のバッファ部１０８は、ヒートプレート１０６から搬送されてきた被試験ＩＣをテストヘッド２０へ移送する作業を行う一方で、下側のバッファ部１０８は、テストヘッド２０でテストを終了した被試験ＩＣを払い出す作業を行う。これら２つのバッファ部１０８，１０８の存在により、２つのＸＹ搬送装置１０４，１０５は互いに干渉し合うことなく同時に動作できることになる。
【００３１】
ＸＹ搬送装置１０４の動作領域には、これから試験を行う被試験ＩＣが搭載された供給トレイ１０２と、試験済のＩＣをテスト結果に応じたカテゴリに分類して格納される４つの分類トレイ１０３と、空のトレイ１０１とが配置されており、さらにバッファ部１０８に近接した位置にヒートプレート１０６が設けられている。
【００３２】
このヒートプレート１０６は、たとえば金属製プレートであって、被試験ＩＣを落とし込む複数の凹部１０６１が形成されており、この凹部１０６１に供給トレイ１０２からの試験前ＩＣがＸＹ搬送装置１０４により移送される。図示は省略するが、ヒートプレート１０６の下面には、被試験ＩＣに所定の熱ストレスを印加するための発熱体が設けられており、被試験ＩＣは、ヒートプレート１０６を介して伝達される発熱体１０７からの熱によって所定の温度に加熱されたのち、一方のバッファ部１０８を介してテストヘッド２０のコンタクト部２０１に押し付けられることになる。
【００３３】
特に本実施形態のコンタクトアーム１０５ｄは、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように構成されている。
すなわち、取付ベース１０５ｃの下端に設けられたベースブロックＣ１には都合８つの貫通孔Ｃ２が形成され、各貫通孔Ｃ２にロッドＤ２が僅かな隙間を介して挿入されている。ロッドＤ２の上端は貫通孔Ｃ２より大径とされているので、ロッドＤ２はベースブロックＣ１に支持されることになるが、貫通孔Ｃ２との間には上述した隙間が形成されているので、ロッドＤ２はベースブロックＣ１に対して微動可能となる。これが本発明に係るフローティング機構を構成する。
【００３４】
同図（Ｂ）に示すように、一つの保持ヘッドＤ１は４本のロッドＤ２にて支持されており、本例では一つの取付ベースＣ１に２つの保持ヘッドＤ１が設けられている。
【００３５】
この保持ヘッドＤ１には、ヒータＤ４が埋め込まれており、吸着保持された被試験ＩＣの温度を維持する。また、温度センサＤ５も埋め込まれており、保持ヘッドＤ１の温度を検出することで被試験ＩＣの温度を間接的に検出し、ヒータＤ４のＯＮ／ＯＦＦ制御などに供される。
【００３６】
本実施形態では、各ロッドＤ２の上端に押圧力を付与するダイアフラムシリンダＤ３（本発明に係る流体圧シリンダに相当する。）がベースブロックＣ１に設けられている。同図の例では都合８本のロッドＤ２のそれぞれにダイアフラムシリンダＤ３が設けられ、各ダイアフラムシリンダＤ３はそれぞれに設けられた精密レギュレータＤ６にて制御される。すなわち、本例では各ダイアフラムシリンダＤ３を制御することで各ロッドＤ２に対する押圧力が調整可能とされている。なお、図３（Ａ）には１つの精密レギュレータＤ６が示されているが、実際にはダイアフラムシリンダＤ３の数に応じた精密レギュレータＤ６が設けられている。
【００３７】
本例のコンタクトアーム１０５ｄでは、図３（Ｂ）に示すように２つの被試験ＩＣを２つの保持ヘッドＤ１，Ｄ１で保持し、これら２つの被試験ＩＣを同時にコンタクト部２０１へ押し付けて試験が行われる。つまり、２個同時測定のコンタクトアームである。
【００３８】
ただし、本発明のコンタクトアーム１０５ｄは、２個同時測定のものに限定されず、コンタクト部２０１のＩＣソケット２０２の配置に応じて適宜対応することができる。すなわち、保持ヘッドＤ１およびロッドＤ２（図３（Ａ）の「同測対応部」）は着脱可能とされ、この保持ヘッドＤ１およびロッドＤ２を交換することで、例えば図４（Ａ）乃至（Ｆ）に示すようなコンタクト部２０１のＩＣソケット２０２の配列に対応することができる。
【００３９】
同図において、（Ａ）は図３に示すものと同じ２個同時測定の配列であるが、２つのＩＣソケット２０２の間隔が図３に示す例より狭い配列である。また（Ｂ）は一つの被試験ＩＣのみを測定するもので、一つの保持ヘッドＤ１は８本のロッドＤ２にて支持されている。（Ｃ）および（Ｄ）は何れも４個同時測定の配列であり、４つの保持ヘッドＤ１のそれぞれが２本のロッドＤ２にて支持されている。（Ｃ）の例では、縦方向に隣り合うロッドＤ２にて一つの保持ヘッドＤ１を支持するのに対し、（Ｄ）の例では、横方向に隣り合うロッドＤ２にて一つの保持ヘッドＤ１を支持する。また、同図（Ｅ）および（Ｆ）は何れも８個同時測定の配列であり、４つの保持ヘッドＤ１のそれぞれが２個の被試験ＩＣを保持するように構成されている。
【００４０】
なお、同図（Ｅ）および（Ｆ）に示す例ではロッドＤ２の縦方向の間隔が相違し、（Ｅ）に示すロッドＤ２は（Ａ）に示すロッドＤ２と同じ配列とされ、（Ｆ）に示すロッドＤ２は（Ｂ）乃至（Ｄ）に示すロッドＤ２と同じ配列とされている。したがって、（Ａ）および（Ｅ）に示す例のもの、並びに（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）および（Ｆ）に示す例のものは、それぞれ保持ヘッドＤ１より下の部分を変更すれば良い。
【００４１】
また、保持ヘッドＤ１の下端部分（図３（Ａ）の「品種対応部」）は着脱可能とされ、保持する被試験ＩＣの数や配置に応じて専用部品と交換する。
【００４２】
次に動作を説明する。
ハンドラ１０の供給トレイ１０２に搭載された試験前の被試験ＩＣは、Ｘ−Ｙ搬送装置１０４によって吸着保持され、ヒートプレート１０６の凹部１０６ａに移送される。ここで所定の時間だけ放置されることにより、被試験ＩＣは所定の温度に昇温するので、供給トレイ１０２からヒートプレート１０６へ昇温前の被試験ＩＣを移送したＸ−Ｙ搬送装置１０４は、被試験ＩＣを放したのちヒートプレート１０６に放置され所定の温度に昇温した被試験ＩＣをそのまま吸着保持してバッファ部１０８に移送する。
【００４３】
被試験ＩＣが移送されたバッファ部１０８は、レール１０８ａの右端まで移動するとともに、Ｘ−Ｙ搬送装置１０５によって吸着保持され、図３に示されるように、基板１０９の開口部１１０を通じてテストヘッド２０のＩＣソケット２０２に押し当てられる。
【００４４】
ここで、各精密レギュレータＤ６から各ダイアフラムシリンダＤ３には最大のエア圧のエアを供給しながら取付ベース１０５ｃを下降させ、ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイドの上面を検出する。このＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面の検出は、取付ベース１０５ｃを上下動させるサーボモータのトルクリミッタでも、あるいは近接センサでも良い。
【００４５】
ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面を検出したら、被試験ＩＣのテストの実動作を開始するが、ここでコンタクト動作モードとしてストローク管理方式の場合と圧力管理方式の場合とで以下のように操作する。
【００４６】
まず、ストローク管理方式を採用する場合には、ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面までのストロークに対して、予め設定された端子変位量を加えてコンタクト部２０１へ押し付ける。このとき、各ダイアフラムシリンダＤ３には最大圧のエアが供給されている。
【００４７】
これに対して、圧力管理方式を採用する場合には、ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面までのストロークに対して、僅かに取付ベース１０５ｃを下降させ、ＩＣソケット２０２の端子反力にあわせて予め設定されたエア圧を、各精密レギュレータＤ６から各ダイアフラムシリンダＤ３に供給する。このときの設定エア圧はＩＣソケットの配列や数、および保持ヘッドＤ１に吸着保持される被試験ＩＣの配列や数に応じた値とされる。
【００４８】
ちなみに、上述したコンタクト動作中にコンタクトミスが発生した場合は以下のように対処する。
まず、ストローク管理方式の場合には、コンタクトミスが生じないところまで、コンタクトストローク量をそれまでの値より少しずつ増加させる。このとき、トータルのコンタクトストローク量が上限値を超えたら、その時点で異常警報を発する。
【００４９】
これに対して、圧力管理方式の場合には、コンタクトミスが生じないところまで少しずつダイアフラムシリンダに供給するエア圧を増加させる。このとき、エア圧が上限値を超えたら、その時点で異常警報を発する。
【００５０】
このように本実施形態のコンタクトアーム１０５ｄでは、ベースブロックＣ１とロッドＤ２とで構成されるフローティング機構により、保持ヘッドＤ１が取付ベース１０５ｃに対して微動可能とされ、さらにダイアフラムシリンダＤ３により取付ベース１０５ｃから保持ヘッドＤ１に対する相対的押圧力が調整可能とされているので、精密レギュレータＤ６およびダイアフラムシリンダＤ３によるロッドＤ２への押圧力を調整すれば圧力管理が可能となる。
【００５１】
さらに、一つの保持ヘッドＤ１に対して複数のダイアフラムシリンダＤ３が設けられているので、各ダイアフラムシリンダＤ３の押圧力を調整することで、コンタクト部２０１と保持ヘッドＤ１との相対的傾きを補正することができる。
【００５２】
また、ダイアフラムシリンダＤ３による押圧力を一定値に設定すれば、ストローク管理を行うことができる。
【００５３】
さらに、保持ヘッドＤ１を着脱可能に構成すれば、品種対応部または同測対応部を交換することで、図４に示すようなコンタクト部２０１の配列および数量の仕様に対応することができる。
【００５４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品試験装置の実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の II-II線に沿う断面図である。
【図３】本発明のコンタクトアームの実施形態を示す断面図および平面概念図である。
【図４】本発明のチェンジキットの実施形態を示す平面概念図である。
【図５】従来のコンタクトアームを示す断面図である。
【符号の説明】
１…電子部品試験装置
１０…ハンドラ
１０１…空トレイ
１０２…供給トレイ
１０３…分類トレイ
１０４，１０５…ＸＹ搬送装置
１０５ｃ…取付ベース（駆動機構）
Ｃ１…ベースブロック
Ｃ２…貫通孔（フローティング機構）
１０５ｄ…コンタクトアーム
Ｄ１…保持ヘッド
Ｄ２…ロッド（フローティング機構）
Ｄ３…ダイアフラムシリンダ（流体圧シリンダ）
Ｄ４…ヒータ
Ｄ５…温度センサ
１０６…ヒートプレート
１０７…発熱体
１０８…バッファ部
１０９…基板
１１０…開口部
２０…テストヘッド
２０１…コンタクト部
２０２…ＩＣソケット
３０…テスタ
４０…ケーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路素子などの各種電子部品（以下、代表的にＩＣとも称する。）をテストするための電子部品試験装置に関し、特に被試験電子部品を保持してコンタクト部へ接触させるコンタクトアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドラ (handler)と称される電子部品試験装置では、トレイに収納した多数の被試験ＩＣをハンドラ内に搬送し、各被試験ＩＣをテストヘッドに電気的に接触させ、電子部品試験装置本体（以下、テスタともいう。）に試験を行わせる。そして、試験を終了すると各被試験ＩＣをテストヘッドから払い出し、試験結果に応じたトレイに載せ替えることで、良品や不良品といったカテゴリへの仕分けが行われる。
【０００３】
従来の電子部品試験装置に適用されているコンタクトアームとしては、図５（Ａ）および（Ｂ）に示す２つのタイプのものが知られている。
【０００４】
図５（Ａ）に示すコンタクトアーム１０５ｄは、Ｚ軸駆動機構１０５ｃに装着された保持ヘッドＤ１を有し、この保持ヘッドＤ１には被試験ＩＣに印加された高温の熱ストレスを維持するためのヒータＤ４が埋め込まれている。そして、Ｚ軸駆動機構１０５ｃに設けられたモータ（図示を省略する。）を制御することで被試験ＩＣのコンタクト部２０１への押し付け圧力が管理される。
【０００５】
これに対して、同図（Ｂ）に示すコンタクトアーム１０５ｄは、Ｚ軸駆動機構１０５ｃと保持ヘッドＤ１との間にスプリングＤ６を設けたもので、このスプリングＤ６により保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的な傾きを吸収することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した２つのタイプのコンタクトアーム１０５ｄにはそれぞれ以下のような問題があった。
【０００７】
すなわち、同図（Ａ）に示すコンタクトアーム１０５ｄでは、同図（Ｂ）に示すスプリングＤ６によるフローティング機構がないので、保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的な傾きを、Ｚ軸駆動機構１０５ｃと保持ヘッドＤ１との間にシム等を介在させて調整する必要がある。しかしながら、シム等による機械的調整法では、保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的傾きに充分に追従することは困難である。
【０００８】
確かに、このタイプのコンタクトアーム１０５ｄは、モータ制御により押し付け圧力の管理は可能であるが、圧力管理を必要とする被試験ＩＣほど傾きの誤差に対してシビアであり、傾きの調整が適切に行われないと正確な試験を行うことができない。しかも、一つのモータ制御による圧力管理であるため、一つの保持ヘッドで複数の被試験ＩＣを押し付ける場合には対応できない。
【０００９】
また、同図（Ｂ）に示すコンタクトアーム１０５ｄでは、スプリングＤ６のフローティング機構によって保持ヘッドＤ１とコンタクト部２０１との相対的傾きを補正することは可能であるが、スプリングＤ６を介在させるので保持ヘッドＤ１にはヒータＤ４を埋め込むスペースがなく、またＺ軸駆動機構１０５ｃ側へヒータＤ４を設けてもスプリングＤ６によって熱が遮断されてしまう。したがって、このタイプのものは、保守性およびコスト的に問題があるチャンバ方式のハンドラにしか適用することができなかった。また、スプリングＤ６により傾きの補正は可能であるが、最終的な押し付け力はスプリングＤ６の力となるため、圧力管理はできない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ストローク管理および圧力管理を使い分けでき、傾き調整が容易で、しかもソケット配列や同測個数の変更にも柔軟に対応できるコンタクトアームおよび電子部品試験装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、コンタクト部に被試験電子部品を接触させるコンタクトアームであって、前記被試験電子部品を保持する保持ヘッドと、前記コンタクト部に対して接近および離反移動する駆動機構と前記保持ヘッドとの間に設けられ、前記駆動機構に対して前記保持ヘッドを微動可能に支持するフローティング機構と、前記駆動機構と前記保持ヘッドとの間に設けられ、前記駆動機構から前記保持ヘッドに対する相対的押圧力を調整する流体圧シリンダと、を有し、前記一つの保持ヘッドに対して前記流体圧シリンダが複数設けられている電子部品試験装置用コンタクトアームが提供される。
【００１２】
上記発明においては特に限定されないが、複数の前記流体圧シリンダは、前記コンタクトアームおいて同一平面上に配置されることがより好ましい。
【００１３】
また、上記発明においては特に限定されないが、前記フローティング機構は、前記保持ヘッドを支持するロッドと、前記駆動機構側に形成され前記ロッドが貫通する貫通孔とを含み、前記一つのロッドに前記一つの流体圧シリンダが設けられていることがより好ましい。
さらに、前記コンタクトアームは、前記流体圧シリンダの押圧力を制御する複数の精密レギュレータを有し、複数の前記流体圧シリンダは、それぞれ別個の前記精密レギュレータと接続されることがより好ましい。
【００１４】
さらに、上記発明においては特に限定されないが、前記保持ヘッドの少なくとも被試験電子部品保持部が着脱可能とされていることがより好ましい。
【００１５】
また、前記ロッドが前記駆動機構に対して着脱可能とされていることがより好ましい。
【００１９】
本発明では、フローティング機構により保持ヘッドが駆動機構に対して微動可能とされ、さらに流体圧シリンダにより駆動機構から保持ヘッドに対する相対的押圧力が調整可能とされている。したがって、流体圧シリンダによる保持ヘッドの押圧力を調整すれば圧力管理が可能となる。
【００２０】
さらに、一つの保持ヘッドに対して複数の流体圧シリンダを設け、各流体圧シリンダの押圧力を調整することで、コンタクト部と保持ヘッドとの相対的傾きを補正することができる。
【００２１】
また、流体圧シリンダによる押圧力を一定値に設定すれば駆動機構によるストローク管理を行うことができる。
【００２２】
さらに、保持ヘッドの少なくとも被試験電子部品保持部を着脱可能に構成すれば、コンタクト部の配列および／または数量に応じて形成された被試験電子部品保持部のみを交換することで、こうしたコンタクト部の配列および数量の仕様に対応することができる。
【００２３】
また、ロッドを駆動機構に対して着脱可能に構成すれば、ロッド及び保持ヘッドを交換することでコンタクト部の配列および数量の仕様に対応することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の電子部品試験装置の実施形態を示す平面図、図２は図１の II-II線に沿う断面図、図３は本発明のコンタクトアームの実施形態を示す（Ａ）断面図および（Ｂ）平面概念図、図４（Ａ）乃至（Ｆ）は本発明のチェンジキットの実施形態を示す平面概念図である。
【００２５】
本実施形態の電子部品試験装置１は、ハンドラ１０、テストヘッド２０およびテスタ３０を備え、テストヘッド２０とテスタ３０とはケーブル４０を介して接続されている。そして、ハンドラ１０の供給トレイ１０２に搭載された試験前の被試験ＩＣをＸＹ搬送装置１０４，１０５によってテストヘッド２０のコンタクト部２０１に押し当て、このテストヘッド２０およびケーブル４０を介して被試験ＩＣのテストを実行したのち、テストが終了した被試験ＩＣをテスト結果にしたがって分類トレイ１０３に格納する。
【００２６】
ハンドラ１０には、基板１０９が設けられており、この基板１０９上に被試験ＩＣのＸＹ搬送装置１０４，１０５が設けられている。また、基板１０９には開口部１１０が形成されており、図２に示すようにハンドラ１０の背面側に配置されたテストヘッド２０のコンタクト部２０１には、開口部１１０を通じて被試験ＩＣが押し当てられる。
【００２７】
ハンドラ１０の基板１０９上には、２組のＸＹ搬送装置１０４，１０５が設けられている。このうちのＸＹ搬送装置１０４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿ってそれぞれ設けられたレール１０４ａ，１０４ｂによって、取付ベース１０４ｃに取り付けられたＩＣ吸着装置１０４ｄが、分類トレイ１０３から、供給トレイ１０２、空トレイ１０１、ヒートプレート１０６および２つのバッファ部１０８，１０８に至る領域までを移動可能に構成されており、さらにこのＩＣ吸着装置１０４ｄのパッドは図示しないＺ軸アクチュエータによってＺ軸方向、すなわち上下方向にも移動可能とされている。そして、取付ベース１０４ｃに設けられた２つのＩＣ吸着装置１０４ｄによって、一度に２個の被試験ＩＣを吸着、搬送および解放することができる。
【００２８】
これに対してＸＹ搬送装置１０５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿ってそれぞれ設けられたレール１０５ａ，１０５ｂによって、取付ベース１０５ｃに取り付けられたＩＣ吸着装置１０５ｄが、２つのバッファ部１０８，１０８とテストヘッド２０との間の領域を移動可能に構成されており、さらにこのＩＣ吸着装置１０５ｄのパッドは、図示しないＺ軸アクチュエータによってＺ軸方向（すなわち上下方向）にも移動可能とされている。そして、取付ベース１０５ｃに設けられた２つのＩＣ吸着装置１０５ｄによって、一度に２個の被試験ＩＣを吸着、搬送、押し付けおよび解放することができる。
【００２９】
なお、このＸＹ搬送装置１０５は被試験ＩＣをコンタクト部２０１へ押し付けるものであることから、以下、ＩＣ吸着装置１０５ｄをコンタクトアーム１０５ｄともいう。また、取付ベース１０５ｃは、Ｚ軸方向に上下移動するＺ軸アクチュエータを含み、これにより取付ベース１０５ｃ全体がコンタクト部２０１に対して接近および離反移動することになる。これが本発明の駆動機構に相当する。
【００３０】
２つのバッファ部１０８，１０８は、レール１０８ａおよび図示しないアクチュエータによって２つのＸＹ搬送装置１０４，１０５の動作領域の間を往復移動する。図１において上側のバッファ部１０８は、ヒートプレート１０６から搬送されてきた被試験ＩＣをテストヘッド２０へ移送する作業を行う一方で、下側のバッファ部１０８は、テストヘッド２０でテストを終了した被試験ＩＣを払い出す作業を行う。これら２つのバッファ部１０８，１０８の存在により、２つのＸＹ搬送装置１０４，１０５は互いに干渉し合うことなく同時に動作できることになる。
【００３１】
ＸＹ搬送装置１０４の動作領域には、これから試験を行う被試験ＩＣが搭載された供給トレイ１０２と、試験済のＩＣをテスト結果に応じたカテゴリに分類して格納される４つの分類トレイ１０３と、空のトレイ１０１とが配置されており、さらにバッファ部１０８に近接した位置にヒートプレート１０６が設けられている。
【００３２】
このヒートプレート１０６は、たとえば金属製プレートであって、被試験ＩＣを落とし込む複数の凹部１０６１が形成されており、この凹部１０６１に供給トレイ１０２からの試験前ＩＣがＸＹ搬送装置１０４により移送される。図示は省略するが、ヒートプレート１０６の下面には、被試験ＩＣに所定の熱ストレスを印加するための発熱体が設けられており、被試験ＩＣは、ヒートプレート１０６を介して伝達される発熱体１０７からの熱によって所定の温度に加熱されたのち、一方のバッファ部１０８を介してテストヘッド２０のコンタクト部２０１に押し付けられることになる。
【００３３】
特に本実施形態のコンタクトアーム１０５ｄは、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように構成されている。
すなわち、取付ベース１０５ｃの下端に設けられたベースブロックＣ１には都合８つの貫通孔Ｃ２が形成され、各貫通孔Ｃ２にロッドＤ２が僅かな隙間を介して挿入されている。ロッドＤ２の上端は貫通孔Ｃ２より大径とされているので、ロッドＤ２はベースブロックＣ１に支持されることになるが、貫通孔Ｃ２との間には上述した隙間が形成されているので、ロッドＤ２はベースブロックＣ１に対して微動可能となる。これが本発明に係るフローティング機構を構成する。
【００３４】
同図（Ｂ）に示すように、一つの保持ヘッドＤ１は４本のロッドＤ２にて支持されており、本例では一つの取付ベースＣ１に２つの保持ヘッドＤ１が設けられている。
【００３５】
この保持ヘッドＤ１には、ヒータＤ４が埋め込まれており、吸着保持された被試験ＩＣの温度を維持する。また、温度センサＤ５も埋め込まれており、保持ヘッドＤ１の温度を検出することで被試験ＩＣの温度を間接的に検出し、ヒータＤ４のＯＮ／ＯＦＦ制御などに供される。
【００３６】
本実施形態では、各ロッドＤ２の上端に押圧力を付与するダイアフラムシリンダＤ３（本発明に係る流体圧シリンダに相当する。）がベースブロックＣ１に設けられている。同図の例では都合８本のロッドＤ２のそれぞれにダイアフラムシリンダＤ３が設けられ、各ダイアフラムシリンダＤ３はそれぞれに設けられた精密レギュレータＤ６にて制御される。すなわち、本例では各ダイアフラムシリンダＤ３を制御することで各ロッドＤ２に対する押圧力が調整可能とされている。なお、図３（Ａ）には１つの精密レギュレータＤ６が示されているが、実際にはダイアフラムシリンダＤ３の数に応じた精密レギュレータＤ６が設けられている。
【００３７】
本例のコンタクトアーム１０５ｄでは、図３（Ｂ）に示すように２つの被試験ＩＣを２つの保持ヘッドＤ１，Ｄ１で保持し、これら２つの被試験ＩＣを同時にコンタクト部２０１へ押し付けて試験が行われる。つまり、２個同時測定のコンタクトアームである。
【００３８】
ただし、本発明のコンタクトアーム１０５ｄは、２個同時測定のものに限定されず、コンタクト部２０１のＩＣソケット２０２の配置に応じて適宜対応することができる。すなわち、保持ヘッドＤ１およびロッドＤ２（図３（Ａ）の「同測対応部」）は着脱可能とされ、この保持ヘッドＤ１およびロッドＤ２を交換することで、例えば図４（Ａ）乃至（Ｆ）に示すようなコンタクト部２０１のＩＣソケット２０２の配列に対応することができる。
【００３９】
同図において、（Ａ）は図３に示すものと同じ２個同時測定の配列であるが、２つのＩＣソケット２０２の間隔が図３に示す例より狭い配列である。また（Ｂ）は一つの被試験ＩＣのみを測定するもので、一つの保持ヘッドＤ１は８本のロッドＤ２にて支持されている。（Ｃ）および（Ｄ）は何れも４個同時測定の配列であり、４つの保持ヘッドＤ１のそれぞれが２本のロッドＤ２にて支持されている。（Ｃ）の例では、縦方向に隣り合うロッドＤ２にて一つの保持ヘッドＤ１を支持するのに対し、（Ｄ）の例では、横方向に隣り合うロッドＤ２にて一つの保持ヘッドＤ１を支持する。また、同図（Ｅ）および（Ｆ）は何れも８個同時測定の配列であり、４つの保持ヘッドＤ１のそれぞれが２個の被試験ＩＣを保持するように構成されている。
【００４０】
なお、同図（Ｅ）および（Ｆ）に示す例ではロッドＤ２の縦方向の間隔が相違し、（Ｅ）に示すロッドＤ２は（Ａ）に示すロッドＤ２と同じ配列とされ、（Ｆ）に示すロッドＤ２は（Ｂ）乃至（Ｄ）に示すロッドＤ２と同じ配列とされている。したがって、（Ａ）および（Ｅ）に示す例のもの、並びに（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）および（Ｆ）に示す例のものは、それぞれ保持ヘッドＤ１より下の部分を変更すれば良い。
【００４１】
また、保持ヘッドＤ１の下端部分（図３（Ａ）の「品種対応部」）は着脱可能とされ、保持する被試験ＩＣの数や配置に応じて専用部品と交換する。
【００４２】
次に動作を説明する。
ハンドラ１０の供給トレイ１０２に搭載された試験前の被試験ＩＣは、Ｘ−Ｙ搬送装置１０４によって吸着保持され、ヒートプレート１０６の凹部１０６ａに移送される。ここで所定の時間だけ放置されることにより、被試験ＩＣは所定の温度に昇温するので、供給トレイ１０２からヒートプレート１０６へ昇温前の被試験ＩＣを移送したＸ−Ｙ搬送装置１０４は、被試験ＩＣを放したのちヒートプレート１０６に放置され所定の温度に昇温した被試験ＩＣをそのまま吸着保持してバッファ部１０８に移送する。
【００４３】
被試験ＩＣが移送されたバッファ部１０８は、レール１０８ａの右端まで移動するとともに、Ｘ−Ｙ搬送装置１０５によって吸着保持され、図３に示されるように、基板１０９の開口部１１０を通じてテストヘッド２０のＩＣソケット２０２に押し当てられる。
【００４４】
ここで、各精密レギュレータＤ６から各ダイアフラムシリンダＤ３には最大のエア圧のエアを供給しながら取付ベース１０５ｃを下降させ、ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイドの上面を検出する。このＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面の検出は、取付ベース１０５ｃを上下動させるサーボモータのトルクリミッタでも、あるいは近接センサでも良い。
【００４５】
ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面を検出したら、被試験ＩＣのテストの実動作を開始するが、ここでコンタクト動作モードとしてストローク管理方式の場合と圧力管理方式の場合とで以下のように操作する。
【００４６】
まず、ストローク管理方式を採用する場合には、ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面までのストロークに対して、予め設定された端子変位量を加えてコンタクト部２０１へ押し付ける。このとき、各ダイアフラムシリンダＤ３には最大圧のエアが供給されている。
【００４７】
これに対して、圧力管理方式を採用する場合には、ＩＣソケット２０２の端子またはソケットガイド上面までのストロークに対して、僅かに取付ベース１０５ｃを下降させ、ＩＣソケット２０２の端子反力にあわせて予め設定されたエア圧を、各精密レギュレータＤ６から各ダイアフラムシリンダＤ３に供給する。このときの設定エア圧はＩＣソケットの配列や数、および保持ヘッドＤ１に吸着保持される被試験ＩＣの配列や数に応じた値とされる。
【００４８】
ちなみに、上述したコンタクト動作中にコンタクトミスが発生した場合は以下のように対処する。
まず、ストローク管理方式の場合には、コンタクトミスが生じないところまで、コンタクトストローク量をそれまでの値より少しずつ増加させる。このとき、トータルのコンタクトストローク量が上限値を超えたら、その時点で異常警報を発する。
【００４９】
これに対して、圧力管理方式の場合には、コンタクトミスが生じないところまで少しずつダイアフラムシリンダに供給するエア圧を増加させる。このとき、エア圧が上限値を超えたら、その時点で異常警報を発する。
【００５０】
このように本実施形態のコンタクトアーム１０５ｄでは、ベースブロックＣ１とロッドＤ２とで構成されるフローティング機構により、保持ヘッドＤ１が取付ベース１０５ｃに対して微動可能とされ、さらにダイアフラムシリンダＤ３により取付ベース１０５ｃから保持ヘッドＤ１に対する相対的押圧力が調整可能とされているので、精密レギュレータＤ６およびダイアフラムシリンダＤ３によるロッドＤ２への押圧力を調整すれば圧力管理が可能となる。
【００５１】
さらに、一つの保持ヘッドＤ１に対して複数のダイアフラムシリンダＤ３が設けられているので、各ダイアフラムシリンダＤ３の押圧力を調整することで、コンタクト部２０１と保持ヘッドＤ１との相対的傾きを補正することができる。
【００５２】
また、ダイアフラムシリンダＤ３による押圧力を一定値に設定すれば、ストローク管理を行うことができる。
【００５３】
さらに、保持ヘッドＤ１を着脱可能に構成すれば、品種対応部または同測対応部を交換することで、図４に示すようなコンタクト部２０１の配列および数量の仕様に対応することができる。
【００５４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品試験装置の実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の II-II線に沿う断面図である。
【図３】本発明のコンタクトアームの実施形態を示す断面図および平面概念図である。
【図４】本発明のチェンジキットの実施形態を示す平面概念図である。
【図５】従来のコンタクトアームを示す断面図である。
【符号の説明】
１…電子部品試験装置
１０…ハンドラ
１０１…空トレイ
１０２…供給トレイ
１０３…分類トレイ
１０４，１０５…ＸＹ搬送装置
１０５ｃ…取付ベース（駆動機構）
Ｃ１…ベースブロック
Ｃ２…貫通孔（フローティング機構）
１０５ｄ…コンタクトアーム
Ｄ１…保持ヘッド
Ｄ２…ロッド（フローティング機構）
Ｄ３…ダイアフラムシリンダ（流体圧シリンダ）
Ｄ４…ヒータ
Ｄ５…温度センサ
１０６…ヒートプレート
１０７…発熱体
１０８…バッファ部
１０９…基板
１１０…開口部
２０…テストヘッド
２０１…コンタクト部
２０２…ＩＣソケット
３０…テスタ
４０…ケーブル
Claims (6)
- コンタクト部に被試験電子部品を接触させるコンタクトアームであって、
前記被試験電子部品を保持する保持ヘッドと、
前記コンタクト部に対して接近および離反移動する駆動機構と前記保持ヘッドとの間に設けられ、前記駆動機構に対して前記保持ヘッドを微動可能に支持するフローティング機構と、
前記駆動機構と前記保持ヘッドとの間に設けられ、前記駆動機構から前記保持ヘッドに対する相対的押圧力を調整する流体圧シリンダと、を有し、
前記一つの保持ヘッドに対して前記流体圧シリンダが複数設けられている電子部品試験装置用コンタクトアーム。 - 複数の前記流体圧シリンダは、前記コンタクトアームおいて同一平面上に配置される請求項１記載の電子部品試験装置用コンタクトアーム。
- 前記フローティング機構は、前記保持ヘッドを支持するロッドと、前記駆動機構側に形成され前記ロッドが貫通する貫通孔とを含み、
前記一つのロッドに前記一つの流体圧シリンダが設けられている請求項１又は２記載の電子部品試験装置用コンタクトアーム。 - 前記コンタクトアームは、前記流体圧シリンダの押圧力を制御する複数の精密レギュレータを有し、
複数の前記流体圧シリンダは、それぞれ別個の前記精密レギュレータと接続される請求項１〜３の何れかに記載の電子部品試験装置用コンタクトアーム。 - 前記保持ヘッドの少なくとも被試験電子部品保持部が着脱可能とされている請求項１〜４の何れかに記載の電子部品試験装置用コンタクトアーム。
- 前記ロッドが前記駆動機構に対して着脱可能とされている請求項３記載の電子部品試験装置用コンタクトアーム。
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