WO2012073285A1

WO2012073285A1 - 電子部品検査装置及びそれに用いる電子部品の姿勢矯正ユニット

Info

Publication number: WO2012073285A1
Application number: PCT/JP2010/006994
Authority: WO
Inventors: 宮田正人
Original assignee: 上野精機株式会社
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-07

Abstract

　所定の電子部品に関して品種切替部品を不要とし、品種切替部品の費用と切替工数を低減させてコスト削減を図り、優れた経済性を発揮することができる電子部品検査装置及びそれに用いる電子部品の姿勢矯正ユニットを提供する。電子部品の姿勢矯正ユニットでは、サイズの異なるデバイスＤ３、Ｄ４の姿勢を、単一のガイド部５によって矯正すると共に、向きを変更させる。ガイド部５には、水平方向の断面が正方形であり、底部に近づくほど窄まる角錐台形である、すり鉢状のガイド穴６が形成されている。

Description

電子部品検査装置及びそれに用いる電子部品の姿勢矯正ユニット

　本発明は、サイズの異なる電子部品に対応可能な電子部品検査装置及びそれに用いる電子部品の姿勢矯正ユニットに関するものである。

　一般的に、電子部品検査装置では、所定の組み立て工程を経た電子部品を、保持機構によって吸着保持しながら各種の工程処理ユニットに搬送する。そして、マーキング処理、外観検査、電気特性検査、リード電極の曲げ加工、分類ソート、梱包といった工程処理を順次施していく。このような電子部品検査装置としては、例えば、特許文献１などが提案されている。

　電子部品検査装置において、検査対象となる電子部品の種類を切り替えた場合、電子部品の形状やサイズに応じて、変更を余儀なくされる部分がある。そこで従来では、変更を必要とする部分をチェンジキット化して品種切替部品とし、形状やサイズが異なる電子部品ごとに品種切替部品を交換することによって、電子部品の変更に対応している。

　電子部品検査装置における品種切替部品の代表的なものとしては、電子部品を保持、収容するガイド部がある。このガイド部は、電子部品の姿勢を矯正する姿勢矯正ユニットなどに取り付けられている。電子部品の姿勢矯正ユニットでは、ガイド部に電子部品が保持されることで電子部品を所望の姿勢に矯正するものである。電子部品の姿勢は、次のような場合に必要となる。

　すなわち、電子部品の電極方向をテストソケットに整合させる場合、あるいは、梱包処理において電子部品をテーピングポケットに指定方向に挿入させる場合などである。このような電子部品の姿勢矯正ユニットには、電子部品の搬送方向の向きを１８０度方向転換させるユニットも包含される。

　以上述べたように、電子部品の姿勢矯正ユニットでは、ガイド部が電子部品を保持することで電子部品の姿勢を矯正している。そのため、ガイド部のガイド穴は、電子部品の形状やサイズに合わせて形成されている。ここで、電子部品の姿勢矯正ユニットにおけるガイド部について、図８、図９を用いて具体的に説明する。

　図８に示すように、姿勢矯正ユニットにはガイド部２が取り付けられている。ガイド部２には電子部品であるデバイスＤ１を収容可能なガイド穴２ａが形成されている。ガイド穴２ａはデバイスＤ１が水平方向にずれることがないように、内壁面にてデバイスＤ１を四方から囲むように構成されている。つまり、ガイド穴２ａはデバイスＤ１の形状及びサイズに合わせて設けられている。

　また、ガイド部２上方には、デバイスＤ１を吸着する吸着ノズルＮが上下動自在に設置されている。吸着ノズルＮは、上昇時にはデバイスＤ１の上面を基準とした搬送ラインＬに位置し、下降時にはガイド穴２ａの底部にデバイスＤ１の下面が所定のクリアランスを持って位置するように設定されている。

　以上のような構成を有する姿勢矯正ユニットでは、デバイスＤ１を吸着した吸着ノズルＮが下降し、デバイスＤ１の下面がガイド穴２ａの底部に対し所定のクリアランスを持って位置する。その後、吸着ノズルＮがデバイスＤ１を吸着したまま、ガイド部２が垂直な回転軸を中心にして所定の角度だけ回転する。これにより、ガイド穴２ａ内のデバイスＤ１は、搬送方向に対する向きが変わり、デバイスＤ１の姿勢を所望の方向に矯正することができる。

　上記姿勢矯正ユニットにおいて、姿勢矯正させる対象をデバイスＤ１から、それよりも小さいデバイスＤ２に変更する場合、ガイド部２を姿勢矯正ユニットから取り外して、デバイスＤ２の形状及びサイズに対応したガイド部２１に交換するようになっている（図９参照）。

　ガイド部２１は、デバイスＤ２に対応したガイド穴２１ａが形成されている。なお、ガイド部２からガイド部２１に変えても、吸着ノズルＮの昇降ストロークＳ３（図８、図９に図示）は一定であり、搬送ラインＬは電子部品上面基準で統一されている。

特開２００９－１３９１５７号公報

　しかしながら、上記の従来技術には、次のような課題が指摘されていた。すなわち、電子部品検査装置において、検査対象の変更に伴い、品種切替部品を交換する場合には、装置全体を停止させなくてはならない。また、電子部品検査装置では、単に品種切替部品の交換作業を行えば済むというものではなく、細かい位置調整作業なども不可欠である。したがって、装置の停止時間が長引くことが多く、作業効率は低下していた。特に、電子部品の姿勢矯正を目的とするユニットでは、品種切替部品の交換により矯正精度が悪化するおそれがあり、問題となっていた。

　さらに近年では、電子部品の多品種化が進む傾向にある。このため、電子部品の多品種化に比例して品種切替部品も増え、品種切替部品を用意する費用や管理する費用、並びに切替工数の増大を招いていた。しかも、多品種の電子部品を少量検査することも求められており、経済性の向上は急務となっていた。

　本発明は、以上の課題を解消するために提案されたものであり、その目的は、所定の電子部品に関して品種切替部品を不要とし、コスト削減を図り、優れた経済性を発揮することができる電子部品検査装置及びそれに用いる電子部品の姿勢矯正ユニットを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明は、電子部品検査装置にて検査される電子部品の姿勢を矯正する電子部品の姿勢矯正ユニットにおいて、電子部品を収容可能なガイド部材を回転自在に設け、前記ガイド部材に近接して電子部品の保持手段を往復動自在に設置し、前記ガイド部材に収容される前記電子部品は互いに縦横比が同一の電子部品であり、前記ガイド部材には、水平方向の断面が前記電子部品の縦横比と同一であり、且つ底部に近づくほど窄まる角錐台状のガイド穴を形成し、前記保持手段は前記電子部品が前記ガイド穴に入り込み可能な深さに応じて移動ストロークが可変するように構成したことを特徴としている。さらに、姿勢矯正対象となる電子部品としては、サイズの異なるＱＦＮ（Quad flat no lead package）からなる電子部品が好適である。

　本発明の他の態様として、上記電子部品の姿勢矯正ユニットを、各種工程処理ユニットの１つとして組み込んだ電子部品検査装置としても良い。さらに、電子部品検査装置の検査対象としては、サイズの異なるＱＦＮ（Quad flat no lead package）からなる電子部品が好適である。

　本発明によれば、電子部品の姿勢を矯正させる際、縦横比が同一な電子部品に関しては、電子部品の縦横比と同一な水平断面を有する角錐台状のガイド穴に、電子部品を滑らせながら保持させることで姿勢の矯正を実現すると同時に、ガイド部材を回転させて電子部品の向きを変えることができる。このため、縦横比が同一な電子部品に限れば、サイズが異なったとしても、電子部品ごとにガイド部材を交換する必要が無くなり、品種切替部品の費用と切替工数を大幅に低減させることができ、経済性を向上させることができる。

本発明の代表的な実施形態の側面断面図（サイズの大きい電子部品を含む）。本実施形態の側面断面図（サイズの小さい電子部品を含む）。本実施形態の平面図（サイズの大きい電子部品を含む）。本実施形態の平面図（サイズの小さい電子部品を含む）。本実施形態に係る電子部品検査装置の概略構成を示す平面図。本発明の他の実施形態の平面図（サイズの大きい電子部品を含む）。本発明の他の実施形態の平面図（サイズの小さい電子部品を含む）。従来の電子部品検査装置の姿勢矯正ユニットの側面断面図（サイズの大きい電子部品を含む）。従来の電子部品検査装置の姿勢矯正ユニットの側面断面図（サイズの小さい電子部品を含む）。

（１）代表的な実施形態の構成
　以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１～図５を参照して具体的に説明する。図１及び図２は電子部品の姿勢矯正ユニットの側面断面図、図３及び図４は同じく平面図、図５は本実施形態に係る電子部品検査装置の概略構成を示す平面図である。

　なお、本実施形態では、検査対象の電子部品であるデバイスＤしてはＱＦＮが好適である。ＱＦＮとは、Quad flat no lead packageの略であり、リードが無く、はんだ付け用のパッドのみを形成した正方形状のパッケージである。図１～図４では便宜上、２種類のデバイスＤ３、Ｄ４（以下、特定しない場合は単にデバイスＤとする）を示したが、正方形のＱＦＮのサイズは適宜選択自由であり、２ｍｍ×２ｍｍ、３ｍｍ×３ｍｍ、４ｍｍ×４ｍｍ、５ｍｍ×５ｍｍなどがある。

［電子部品検査装置の概略構成］
　まず、図５を参照して、電子部品検査装置の概略構成について説明する。図５は、電子部品検査装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る電子部品検査装置はテストハンドラＨであり、電子部品であるデバイスＤに対し各種の工程処理を施す工程処理ユニットと、デバイスＤを各種の工程処理ユニットを搬送する搬送機構を備えている。

　搬送機構は、ターンテーブルＴと、ターンテーブルＴの外周に沿って等間隔離間して取り付けられる複数の吸着ノズルＮとから構成される。ターンテーブルＴは、下方に配置されたダイレクトドライブモータの駆動軸で中心が支持されており、ダイレクトドライブモータの駆動に伴って間欠回転がなされる。

　吸着ノズルＮは、ターンテーブルＴの外周端に取り付けられた支持部によってターンテーブルＴに対して上下動可能となっている。吸着ノズルＮの直上には、吸着ノズルＮを昇降させる駆動部（図示せず）が配置されている。吸着ノズルＮは、ノズル内部が図示しない真空発生装置の空気圧回路と連通しており、負圧の発生によってデバイスＤを吸着し、真空破壊によってデバイスＤを離脱させる。

　このような搬送機構では、吸着ノズルＮでデバイスＤを吸着保持しつつ、ターンテーブルＴを回転させることで外周方向にデバイスＤを搬送するようになっている。なお、吸着ノズルＮの配置間隔は、ターンテーブルＴの１ピッチの回転角度と等しく設定されている。

　本実施形態では、デバイスＤの姿勢を矯正する３台の姿勢矯正ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃが工程処理ユニットの１つとして組み込まれている。姿勢矯正ユニット１Ａ、１Ｂは、テストコンタクト装置５、５１（後述）におけるテストソケットにデバイスＤの電極方向を整合させるようにデバイスＤの姿勢を矯正するものである。また、姿勢矯正ユニット１Ｃは、テーピングユニット９（後述）におけるテーピングポケットにデバイスＤを挿入させるようにデバイスＤの姿勢を矯正するものである。

　これら姿勢矯正ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを含む各工程処理ユニットは、ターンテーブルＴを取り囲んで外周方向に等間隔離間して配置されている。各種の工程処理ユニットの配置位置は、ターンテーブルＴが停止した時の吸着ノズルＮの位置と一致している。

　各種の工程処理ユニットとしては、ターンテーブルＴの回転方向に順に、以下の１２のユニットが配置されている。すなわち、パーツフィーダ３、第１の姿勢矯正ユニット１Ａ、外観検査ユニット４、テストコンタクト装置５、第２の姿勢矯正ユニット１Ｂ、第２のテストコンタクト装置５１、マーキングユニット６、画像検査ユニット７、分類ソート機構８、第３の姿勢矯正ユニット１Ｃ、テーピングユニット９、強制排出ユニット１０が配置されている。

　テストハンドラＨでは、図示しない制御部を備え、ターンテーブルＴを回転させるダイレクトドライブモータ、吸着ノズルＮを上下動させる駆動部、真空発生装置、及び各種の工程処理ユニットに電気信号を送出することで、これらの動作タイミングを制御している。

　すなわち、テストハンドラＨにおいては、ターンテーブルＴの所定角度の間欠回転、吸着ノズルＮの下降、デバイスＤの離脱、工程処理ユニットにおけるデバイスＤへの処理、デバイスＤの再吸着、及び吸着ノズルＮの再上昇を順次繰り返している。これにより、デバイスＤを各種の工程処理機構に搬送し、外観検査、電気特性検査、マーキング処理、分類ソート、梱包、強制排出を行っている。

［工程処理ユニットの動作とデバイスの姿勢矯正］
　続いて、各工程処理ユニットの動作とデバイスＤの姿勢矯正について説明する。パーツフィーダ３はデバイスＤをテストハンドラＨに供給する部分である。また、外観検査ユニット４では、デバイスＤの電極形状、表面の欠陥、キズ、汚れ、異物等の有無を検査する。

　また、テストコンタクト装置５、５１は電気特性検査を実施するユニットであり、ここでは電流や電圧の導通状態を検査すべく、デバイスＤの電極に接触子としてのコンタクトを接触させなくてはならない。そこで、テストコンタクト装置５の前段階では第１の姿勢矯正ユニット１Ａが、テストコンタクト装置５１の前段階では第２の姿勢矯正ユニット１Ｂが、それぞれデバイスＤの姿勢を矯正することにより、デバイスＤの電極方向をテストソケットに整合させる。

　マーキングユニット６ではデバイスＤに捺印処理を行い、画像検査ユニット７では電極の不具合等を検査し、分類ソート機構８ではデバイスＤを所定の基準に従って分類する。続いて、第３の姿勢矯正ユニット１ＣがデバイスＤの姿勢矯正を行い、デバイスＤをテーピングポケットの位置に合わせる。テーピングユニット９では、指定の挿入方向に向いたデバイスＤをテーピングポケットに収納し、梱包する。テーピングユニット９にてテーピング梱包されなかったデバイスＤについては、強制排出ユニット１０がテストハンドラＨから排出する。

［デバイスＤの姿勢矯正ユニットの構成］
　図１～図４に示すように、本実施形態は、デバイスＤの姿勢矯正ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃはいずれも、サイズの異なる電子部品Ｄ３、Ｄ４の姿勢矯正を、単一のガイド部５によって行う点に特徴がある。ここでは、サイズの大きいデバイスをＤ３（図１及び図３に図示）、サイズの小さいデバイスをＤ４とする（図２及び図４に図示）。これらデバイスＤ３、Ｄ４は、サイズが異なるだけで、形状はいずれも正方形のＱＦＮである。

　デバイスＤの姿勢矯正ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおけるガイド部５は、デバイスＤ３、Ｄ４を収容した状態で、垂直な回転軸を中心にして所定の角度回転することにより、ガイド穴６内のデバイスＤ３、Ｄ４は、搬送方向に対する向きが矯正される。

　ガイド部５は、水平方向の断面が正方形であって、底部に近づくほど窄まる角錐台形である、すり鉢状のガイド穴６が形成されている。ガイド穴６は、上部でサイズの大きいデバイスＤ３を、底部付近の下部でサイズの小さいデバイスＤ４を、それぞれ保持するようになっている。この時、デバイスＤ３、Ｄ４は、ガイド穴６の内壁面を滑りつつ、最終的に四方の内壁面にて保持されることで、デバイスＤ３、Ｄ４の姿勢が矯正される。

　また、ガイド部５上方に位置するデバイスＤ３、Ｄ４吸着用の吸着ノズルＮは、デバイスＤ３、Ｄ４がガイド穴６内壁面に当接する際の深さに応じて、昇降ストロークを可変させるように構成されている。つまり、吸着ノズルＮの下降量は、デバイスＤ３、Ｄ４のサイズによって左右されるが、いずれにせよ、ガイド穴６の内壁面に当接し、且つ電子部品に対して負荷を与えないように設定される。

　図１では、デバイスＤ３を吸着する吸着ノズルＮの昇降ストロークをＳ１、図２では、デバイスＤ４を吸着する吸着ノズルＮの昇降ストロークをＳ２としている。当然ながら、小さいデバイスＤ４の方が大きいデバイスＤ３よりもガイド穴６内部に深く入り、吸着ノズル７の昇降ストロークはＳ２＞Ｓ１となっている。

（２）作用効果
　以上の構成を有する本実施形態では、デバイスＤ３、Ｄ４を吸着した吸着ノズルＮが下降し、デバイスＤ３、Ｄ４の四辺が、すり鉢状のガイド穴６の内壁面に接しながら滑っていき、ガイド部５はデバイスＤ３、Ｄ４を四方から保持する。これにより、デバイスＤ３、Ｄ４は、その姿勢が矯正される。さらには、ガイド部５が所定の角度だけ回転することで、ガイド部５がデバイスＤ３、Ｄ４を保持したまま、デバイスＤ３、Ｄ４は向きを変えることができる。図３、図４にてガイド部５の四隅のＡ～Ｄの位置の変化では、デバイスＤの姿勢矯正ユニット１Ａ～１Ｃにおいて、ガイド部５が上から見て時計回転方向に回転したことを示している）。

　このような実施形態においては、単一のガイド部５により、複数種類のデバイスＤ３、Ｄ４の姿勢矯正並びにデバイスＤ３、Ｄ４の向きの変更が可能である。したがって、電子部品検査装置において、検査対象となるデバイスを変更した場合でも、電子部品の形状が正方形である限り、ガイド部５の交換は不要である。このため、検査装置の運転を継続させることができ、作業効率が向上する。しかも、ガイド部２の交換が不要なので、矯正精度の低下を招く心配が無く、優れた信頼性を確保することができる。

　上記実施形態によれば、電子部品検査装置にて正方形のＱＦＮを検査している限りは、ガイド部２に要する費用や切替工数は一切必要なく、サイズの異なるＱＦＮを少量検査する場合でも、柔軟に対応することができ、優れた経済性を発揮することが可能である。なお、図１～図４では便宜上、電子部品として２種類のデバイスＤ３、Ｄ４を示しただけであるが、正方形のデバイスＤであれば、そのサイズはガイド部５の底部の大きさから、ガイド部５の最上部の開口部分の大きさに至るまで、自由に選択可能である。

（３）他の実施形態
　以上のように本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。　

具体的には、上記実施形態では、正方形である電子部品を例に挙げたが、電子部品検査装置において検査対象となる電子部品の縦横比が同一であって、且つ当該電子部品を保持するガイド部のガイド穴は、水平方向の断面が前記縦横比と同一であり、底部に近づくほど窄まる角錐台状であれば、同様の作用効果を発揮することができる。すなわち、図５、図６に示すように、水平方向の断面が縦横比５対４の長方形であるガイド穴６１を設けたガイド部５１でもよく、これに保持されるデバイスＤ５、Ｄ６のサイズとしては、２、５ｍｍ×２ｍｍ、５ｍｍ×４ｍｍなどがある。

　また、電子部品の保持手段としては、真空の発生及び破壊により電子部品を吸着及び離脱させる吸着ノズルに代えて、電子部品を機械的に挟持するチャック機構を配してもよい。さらに、電子部品検査装置に含まれる各種の工程処理機構の種類や配置順序などは適宜変更可能である。

また、上記実施形態のテストハンドラＨの全体構成、特に、各位置における工程理装置や処理工程の配置は、一例を示すものに過ぎず、製品仕様やユーザの目的等に応じて、適宜順序が工程自体の入れ換え、変更がなされるものであり、本発明において必須の構成要素ではない。例えば、搬送機構としては、直線搬送方式であってもよく、また複数のターンテーブルで一の搬送経路を構成するようにしてもよい。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…姿勢矯正ユニット
２、５、５１…ガイド部
２ａ、２１ａ、６、６１…ガイド穴
３…リニアフィーダ
４…外観検査ユニット
５…テストコンタクト装置
６…マーキングユニット
７…画像検査ユニット
８…分類ソート機構
９…テーピングユニット
１０…強制排出ユニット
Ｄ、Ｄ１～Ｄ６…デバイス
Ｈ…テストハンドラ
Ｎ…吸着ノズル
Ｔ…ターンテーブル

Claims

　電子部品検査装置にて検査される電子部品の姿勢を矯正する電子部品の姿勢矯正ユニットにおいて、
　電子部品を収容可能なガイド部材を回転自在に設け、
　前記ガイド部材に近接して電子部品の保持手段を往復動自在に設置し、
　前記ガイド部材に収容される前記電子部品は互いに縦横比が同一の電子部品であり、
　前記ガイド部材には、水平方向の断面が前記電子部品の縦横比と同一であり、且つ底部に近づくほど窄まる角錐台状のガイド穴を形成し、
　前記保持手段は前記電子部品が前記ガイド穴に入り込み可能な深さに応じて移動ストロークが可変するように構成したことを特徴とする電子部品の姿勢矯正ユニット。
　姿勢を姿勢を矯正する前記電子部品がサイズの異なるＱＦＮ（Quad flat no lead package）であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の姿勢矯正ユニット。
　請求項１又は２に記載の電子部品の姿勢矯正ユニットを、各種工程処理ユニットの１つとして組み込んだことを特徴とする電子部品検査装置。
　検査対象がサイズの異なるＱＦＮ（Quad flat no lead package）であることを特徴とする請求項３記載の電子部品検査装置。