JP2002257899A - オートハンドラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣの端子を接触子に確実に圧接し、適切な
コンタクト力を与えることができるとともに、異なる品
種のＩＣに容易に対応できるように、コンタクト力を容
易に調節することができるオートハンドラを提供するこ
と。 【解決手段】 移送手段を用いてＩＣを移送することに
より、ＩＣの端子をＩＣソケットの接触子に圧接させて
ＩＣを試験するオートハンドラであって、移送手段とＩ
Ｃとの間に介在し、内部に密閉空間を有するダンパと、
密閉空間の内圧を計測する圧力計と、圧力計の計測値が
規定値となるようにＩＣの移送停止位置を制御する制御
手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣテストシステ
ムのオートハンドラについてのものである。特に、ＩＣ
ソケットを用いて表面実装型パッケージのＩＣを選別す
る水平搬送方式のオートハンドラに適用されるＩＣの圧
接機構についてものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のオートハンドラ要部の構
成を示す図である。図５において、１０は移送手段、１
１は保持手段、２０はＩＣ、３０はＩＣソケット、１０
１はシリンダ、１０２はピストン、１１０は圧力調整手
段、１２０は制御手段である。

【０００３】これら各構成要素のうち、移送手段１０に
はシリンダ１０１が保持されている。シリンダ１０１内
には、密閉空間Ｓを形成するピストン１０２が移動自在
に挿通され、ピストン１０２の端部にはＩＣ２０を保持
する保持手段１１が備えられている。圧力調整手段１１
０はシリンダ１０１内の密閉空間Ｓに接続されていて、
例えば、減圧弁と空気源とから構成されて密閉空間Ｓの
内圧を一定に調整している。

【０００４】このようなオートハンドラを用いて、ＩＣ
２０を、移送手段１０によって移送し（下降させ）、Ｉ
Ｃ２０の端子２１をＩＣソケット３０に設けられた接触
子３１に圧接させることにより、端子２１と接触子３１
が導通され、ＩＣ２０が試験される。端子２１と接触子
３１が導通されるために、ＩＣ２０が下降される距離
（ストローク）は、端子２１が接触子３１に圧接される
ように予め適当に設定され、制御手段１２０が制御して
移送手段１０を設定されたストロークだけ下降させてい
る。

【０００５】移送手段１０は、密閉空間Ｓを介してＩＣ
２０を下降させている。したがって、密閉空間Ｓの内圧
が圧力調整手段１１０によって適切なコンタクト力と等
しく保たれ、かつシリンダ１０１が端子２１が接触子３
１に接触した時点よりもさらに下降されれば、ＩＣ２０
の端子２１は接触子３１に適切なコンタクト力で圧接さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のオートハンドラでは、各構成要素の精度不足
やストロークの設定ミスなどによりＩＣ２０の端子２１
が接触子３１に圧接されることができない場合にも、検
知する機能はないために試験装置としての信頼度が低い
という問題がある。また、接触子３１の経年変化によ
り、当初設定したストロークではコンタクト力が不足し
てしまう場合があるため、定期的にストロークを設定し
直すか、ＩＣソケット３０を交換しなければならない。

【０００７】さらに、多品種のＩＣ２０を試験する場
合、試験対象となるＩＣ２０の大きさや形状によってス
トロークを変更しなければならない。また、端子数が異
なると適切なコンタクト力が違ってくるので、密閉空間
Ｓの内圧を変更するために圧力調整手段１１０やシリン
ダ１０１およびピストン１０２などの構成要素を変更し
なければならず、試験対象となるＩＣ２０の品種が変更
される度に費やされる手間は多大なものであった。

【０００８】また、ＩＣ２０に与えることのできるコン
タクト力はシリンダ１０１（ピストン１０２）の受圧面
積によって決定されるため、より大きなコンタクト力を
与えるにはシリンダ１０１とピストン１０２を受圧面積
の大きいものに交換するか、シリンダ１０１とピストン
１０２とを介さずに移送手段１０の駆動力をＩＣ２０に
直接伝達するしかない。駆動力をＩＣ２０に直接伝達し
てコンタクト力を調節するには、ストロークの調節によ
るしかなく、適切なコンタクト力を与えることができる
ストロークを決定するために試行錯誤を繰り返さなけれ
ばならない。しかも、そのようにして決定したストロー
クであっても、上述した接触子３１の経年変化や各構成
要素の精度、個々のＩＣの形状精度等によって、適切な
コンタクト力を与えることができない場合がある。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、ＩＣの端子を接触子に確実に圧接し、適切
なコンタクト力を与え、異なる品種のＩＣ試験に容易に
対応し、コンタクト力を容易に調節できるオートハンド
ラを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１にかかる発明は、移送手段を用いてＩＣを
移送することにより、ＩＣの端子をＩＣソケット接触子
に圧接させてＩＣを試験するオートハンドラであって、
移送手段とＩＣとの間に介在し、内部に密閉空間を有す
るダンパと、密閉空間の内圧を計測する圧力計と、圧力
計の計測値が規定値となるようにＩＣの移送停止位置を
制御する制御手段とを備えることを特徴としている。

【００１１】請求項２にかかる発明は、圧力計の計測値
に基づいて密閉空間の定常内圧を一定値に維持する圧力
補償手段を備えることを特徴としている。

【００１２】請求項３にかかる発明は、請求項１または
２記載のオートハンドラにおいて、密閉空間の定常内圧
をＩＣの品種に応じて設定する圧接力調整手段を備える
ことを特徴としている。

【００１３】請求項４にかかる発明は、請求項１〜３い
ずれかのオートハンドラにおいて、初期のＩＣの試験に
おける移送停止位置を記憶する記憶手段を備え、制御手
段は、以降のＩＣの動作試験においては記憶手段に記憶
された移送停止位置にＩＣを停止させることを特徴とし
ている。

【００１４】請求項５にかかる発明は、請求項１のオー
トハンドラにおいて、ダンパは、移送手段に固定された
シリンダと、ＩＣを保持する保持手段に固定されると共
に前記シリンダ内に移動自在に挿通されて密閉空間を形
成するピストンとから形成されることを特徴としてい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
オートハンドラの一実施形態を説明する。

【００１６】図１は、本発明によるオートハンドラ要部
を示すブロック図である。図１において、１０は移送手
段、２０はＩＣ、３０はＩＣソケット、４０はダンパ、
５０は圧力計、６０は制御装置、７０は圧力補償手段、
８０は圧接力調整手段、９０は記憶手段である。図２
は、この発明のオートハンドラの要部構成図である。

【００１７】移送手段１０は、サーボモータ１２と、サ
ーボモータ１２によって回転するボールネジ１３と、ボ
ールネジ１３に連結する直進部材１４とを有している。
サーボモータ１２は制御手段６０によって回転数を制御
されている。

【００１８】ＩＣ２０はいわゆるボールグリッドアレイ
であって、ＩＣ２０の表面にボール端子２１が縦横に配
列されている。ＩＣソケット３０には、端子２１の位置
に対応する形で、複数の接触子３１が配列されている。
端子２１は接触子３１を介してＩＣテスタ（不図示）と
通電される。

【００１９】図２に示すように、ダンパ４０は、シリン
ダ４１とピストン４２で構成される。シリンダ４１は、
プッシュロッド１５、ブロック１６およびベースアング
ル１７を介して移送手段１０の直進部材１４に固定さ
れ、直進部材１４と一体に移送される。ベースアングル
１７はガイドレール１８とすべり結合し、ベースアング
ル１７がガイドレール１８に沿って摺動することよって
シリンダ４１は精度よく移動する。

【００２０】図３（ａ）に示すように、ピストン４２は
シリンダ４１内を移動自在に挿通されていて、円周面に
設けられたシール材４２ａによってシリンダ４１との間
に密閉空間Ｓを形成する。また、シリンダ４１に内蔵さ
れたベアリング４３は保持手段１１に設けられたガイド
ロッド４３ａとすべり結合し、ピストン４２は精度よく
昇降できる。

【００２１】さらに、ピストン４２の下部にはＩＣ２０
を保持する保持手段１１が固定されている。保持手段１
１は、シリンダ４１、ガイドロッド４３ａの内部に設け
られた吸着経路１１ａを介して空気源（図示せず）に接
続された吸着パッド１１ｂを有している。吸着パッド１
１ｂは、空気源の吸引力によって、ＩＣ２０を吸着保持
できる。

【００２２】図１に戻り、説明する。圧力計５０は電気
制御式であって、密閉空間Ｓの内圧を計測し、計測値を
電気的に出力する。前記計測値は、制御手段６０に入力
される。

【００２３】制御手段６０は、圧力計５０の計測値が入
力され、計測値に応じてサーボモータ１２の回転数と、
圧力補償手段７０の動作を制御する。

【００２４】圧力補償手段７０は、電磁弁７１と、減圧
弁７２と、空気源７３で構成され、密閉空間Ｓの内圧を
補償する。電磁弁７１は、５ポートクローズドセンタ接
続であって、密閉空間Ｓと接続するポートａ、減圧弁７
２を介して空気源７３と接続するポートｐ、排気ポート
ｒの３ポートが使用され、制御手段６０によって動作を
制御され、空気源７３から空気を密閉空間Ｓに送り込ん
だり、密閉空間Ｓ内の空気を排気する。

【００２５】制御手段６０と圧力補償手段７０とによっ
て、密閉空間Ｓの定常内圧（無負荷状態における密閉空
間Ｓの内圧）Ｐ０を一定値に維持できる。例えば、密閉
空間Ｓから空気が外部に漏れて内圧が低下した場合に
は、制御手段６０によって電磁弁７１を駆動して密閉空
間Ｓに空気を送り込んで密閉空間Ｓの内圧を上げればよ
い。また、密閉空間Ｓの内圧が高まりすぎたときには、
制御手段６０によって電磁弁７１を駆動して、密閉空間
Ｓの空気を排気ポートｒから排気すれば、密閉空間Ｓの
内圧を下げることができる。なお、図１では、圧力補償
手段７０は圧力計５０とは異なる経路で密閉空間Ｓに接
続されているが、図３に示すように一つの経路に圧力計
５０と圧力補償手段７０を直列で接続してもよい。

【００２６】圧接力調整手段８０は、圧力補償手段７０
の電磁弁７１と、減圧弁７２と、空気源７３を用いて、
密閉空間Ｓの内圧を調整できる。すなわち、電気制御式
の減圧弁７２と電磁弁７１を制御手段６０で制御するこ
とにより、密閉空間Ｓの内圧をを任意に調整できる。

【００２７】記憶手段９０は、制御手段６０に備えられ
てサーボモータ１２の回転数を記憶できる。この記憶し
た回転数に応じて、制御手段６０はサーボモータ１２を
回転させる。

【００２８】次に、この発明のオートハンドラの動作を
説明する。まず、図３（ａ）と図３（ｂ）を参照して、
移送手段１０によって移送されるシリンダ４１の動作を
説明する。シリンダ４１は、未測定のＩＣ２０がＩＣソ
ケット３０の上方に位置する原点位置Ａで停止している
（図３（ａ）上方）。次に、シリンダ４１は、端子２１
を接触子３１に接触させる接触位置Ｂまで下降する（予
備下降ステップ、図３（ａ））。シリンダ４１はさらに
下降し、端子２１を接触子３１に圧接し、適切な計測圧
Ｐ１で端子２１を接触子３１に圧接する移送停止位置Ｃ
で停止する（圧接ステップ、図３（ｂ））。

【００２９】次に、シリンダ４１の動作（移送手段１０
の駆動）を制御する制御手段６０について説明する。制
御手段６０は、密閉空間Ｓの内圧を圧力補償手段７０に
より予め定常内圧Ｐ０に調節し、電磁弁７１のポートを
閉鎖してから予備下降ステップを開始する。予備下降ス
テップは、ＩＣ２０を接触子３１に接近させる動作であ
るから、この速度を速くするほどオートハンドラのサイ
クルタイムを短縮することができる。

【００３０】端子２１が接触子３１に接触して圧力計５
０の計測値が上がり始めることにより、制御手段６０は
シリンダ４１が接触位置Ｂに到達したことを検知して、
圧接ステップに移行する。圧接ステップでは、制御手段
６０は、サーボモータ１２を所定のパルス数単位で駆動
（ピッチ送り）してシリンダ４１を低速で下降させると
ともに、１ピッチ駆動させる毎に圧力計５０の計測値が
計測圧Ｐ１に達したかを判断し、計測値が計測圧Ｐ１に
達するまでピッチ送りを繰り返す。圧力計５０の計測値
が計測圧Ｐ１に到達すると、制御手段６０はシリンダ４
１の下降を停止させ、ＩＣ２０の試験を開始させる。

【００３１】なお、記憶手段９０に、接触位置Ｂよりも
上方に適当な停止位置Ｂ’（例えばＩＣ２０を接触子３
１に衝突させない安全な位置）を予め記憶させておき、
シリンダ４１を一気に原点位置Ａから停止位置Ｂ’まで
移送させ、停止位置Ｂ’で一端停止させてから端子２１
を接触子３１に接触させずに圧接ステップに移行しても
よい。これにより、ＩＣ２０を破損することなく、移送
時間を短縮し、サイクルタイムを短縮できる。

【００３２】さらに、試験対象となるＩＣ２０の初回の
動作試験における移送停止位置Ｃを記憶手段９０に記憶
させ、制御手段６０に、以降のＩＣ２０の試験において
はこの記憶された移送停止位置ＣにＩＣ２０を停止させ
ることにより、サイクルタイムをさらに短縮させること
も可能である。

【００３３】次に、計測圧Ｐ１の設定について説明す
る。ＩＣ２０の端子２１が接触子３１に圧接されて、密
閉空間Ｓの内圧がＰとなっているとき、ＩＣ２０に与え
られているコンタクト力Ｆは、ピストン４２およびその
下の保持手段１１の質量Ｍ、空気圧による力の伝達効率
η、ピストン４２の受圧面積ｕ、重力加速度ｇとして、 Ｆ＝（Ｐ×ｕ×η＋Ｍ×ｇ）…（１） となる。

【００３４】一方、ＩＣ２０は、端子２１一個あたりの
推奨接触力ｆが定められている。推奨接触力ｆと端子２
１の個数Ｎから、ＩＣ２０に与えるべき理想的なコンタ
クト力Ｆ０は、 Ｆ０＝ｆ×Ｎ…（２） したがって、式（１）と式（２）から、理想的なコンタ
クト力Ｆ０を与えるための計測圧Ｐ１は、 Ｐ１＝（ｆ×Ｎ−Ｍ×ｇ）／（ｕ×η）…（３） となるので、この式（３）から各ＩＣ２０に適切な計測
圧Ｐ１を算出できる。また、この計算を制御手段６０で
行えるようにし、質量Ｍ、受圧面積ｕ、効率ηを予め入
力しておけば、動作時には、選別対象となるＩＣ２０の
推奨接触力ｆと端子２１の個数Ｎを入力するだけで適切
な計測圧Ｐ１を制御手段６０に設定できる。

【００３５】次に、定常内圧Ｐ０について説明する。定
常内圧Ｐ０は、通常の環境では大気圧と等しくするのが
一般的であるが、密閉空間Ｓを圧縮して得られる反力に
は限界があるため、試験対象となるＩＣ２０がより大き
なコンタクト力を必要とする品種である場合には、対応
しきれない場合がある。そこで、定常内圧Ｐ０を大気圧
よりも高く設定することにより、密閉空間Ｓを圧縮して
得られる反力を大きくして、ＩＣ２０を接触子３１に圧
接する力をより大きくできる。定常内圧Ｐ０は、圧接力
調整手段８０により調整できる。

【００３６】また、上述のようにシリンダ４１の下降に
より端子２１を接触子３１に圧接するのではなく、圧接
ステップにおいてサーボモータ１２を駆動せず、圧接力
調整手段８０を用いて、密閉空間Ｓの内圧を計測圧Ｐ１
まで上昇させることにより端子２１を接触子３１に圧接
してもよい。

【００３７】さらに、接触位置Ｂよりもシリンダ４１を
下降させるとともに、圧接力調整手段８０を用いて密閉
空間Ｓに空気を送り込むことにより、密閉空間Ｓの内圧
を上昇させて、より大きな力で端子２１を接触子３１に
圧接することもできる。この機能は、ピストン４２の動
き等によってシール材４２ａから密閉空間Ｓ内の空気が
漏れ、目的の計測圧Ｐ１まで上昇させることができない
場合にも用いることができる。

【００３８】図４は、図２の拡大構成図である。図４で
は、回転軸Ｏを中心として、図２におけるベースアング
ル１７、ダンパ４０およびサーボモータ１２が線対称に
配置している。ベースアングル１７、ダンパ４０および
サーボモータ１２は、この例では２個１組として２組備
えられているが、１個ずつや２個以上を一組としたり、
回転軸Ｏの円周上に９０°間隔で４組備えることもでき
る。

【００３９】回転軸Ｏは、タイミングベルト１３１によ
って回転され、ベースアングル１７、ダンパ４０および
保持手段１１を回転させる。ベースアングル１７が図４
の左側に移動されると移送手段１０のブロック１６に接
続され、オートハンドラは上述した動作を行い、ＩＣ２
０を試験する。図４の右側に移動されたベースアングル
１７、ダンパ４０および保持手段１１は、上下移動機構
１３０に接続され、未測定のＩＣ２０をトレイＴから吸
着保持あるいは試験終了のＩＣ２０をトレイＴに載置し
て、ＩＣ２０を搬出入する。このようにして、本オート
ハンドラでは連続的にＩＣ２０を試験する。

【００４０】以上のように、本実施形態によれば、移送
手段１０とＩＣ２０との間に密閉空間Ｓを介在させ、密
閉空間Ｓの内圧を計測しながら移送手段１０を駆動し
て、計測値が計測圧Ｐ１となるように制御手段６０によ
ってＩＣ２０の移送停止位置Ｃを制御するので、ＩＣ２
０を適切なコンタクト力で確実に接触子３１に圧接でき
る。

【００４１】なお、前記実施形態において示した各構成
部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の
趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種
々変更可能である。図示のものでは、ダンパ４０はシリ
ンダ４１とピストン４２から空気を密封された密閉空間
Ｓを構成したが、例えば空気を漏れにくくするために、
空気を密封したバルーンを用いたり、空気よりも漏れに
くい粘性の高い流体を密閉空間Ｓに封入するなどのよう
な構成であってもよい。また、この発明の実施の形態で
は、ＩＣとしてＢＧＡ型パッケージを例示したが、この
発明は他の表面実装タイプのＩＣにも適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移送手段とＩＣとの間に密閉空間を介在させ、この密閉
空間の内圧を計測しながら移送手段を駆動して、計測値
が適切な測定圧となるように制御手段によってＩＣの移
送停止位置を制御するので、ＩＣを適切なコンタクト力
で確実に接触子に圧接させることができ、信頼度の高い
試験が実現される。

【００４３】また、圧力計の計測値に基づいて密閉空間
の定常内圧を一定値に維持することができるので、密閉
空間から空気が漏れたときや圧力が高まりすぎたときに
もにも圧力を補償し、設定したコンタクト力を確実に発
生させることができる。

【００４４】さらに、密閉空間の定常内圧を容易に調整
できるので、部品交換等の手間をかけずに、多品種のＩ
Ｃに容易に対応できる。

【００４５】さらに、初期のＩＣの試験における移送停
止位置を記憶し、以降のＩＣの試験においては記憶され
た移送停止位置にＩＣを停止させることにより、毎回の
動作試験におけるＩＣの移送時間を短縮し、作業コスト
の低減が実現される。

【００４６】また、シリンダとピストンとから密閉空間
を形成することにより、メンテナンス性のよいオートハ
ンドラが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態によるオートハンドラの
要部構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の一実施形態によるオートハンドラの
要部構成を示す図である。

【図３】 本発明によるオートハンドラの動作を説明す
る図である。

【図４】 本発明の一実施形態によるオートハンドラの
拡大構成図である。

【図５】 従来のオートハンドラ要部の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０…移送手段 １１…保持手段 ２０…ＩＣ ２１…端子 ３０…ＩＣソケット ３１…接触子 ４０…ダンパ ４１…シリンダ ４２…ピストン ５０…圧力計 ６０…制御手段 ７０…圧力補償手段 ８０…圧接力調整手段 ９０…記憶手段 Ｓ…密閉空間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移送手段（１０）を用いてＩＣ（２０）
   を移送することにより、ＩＣの端子（２１）をＩＣソケ
   ット（３０）の接触子（３１）に圧接させてＩＣを試験
   するオートハンドラであって、 移送手段（１０）とＩＣ（２０）との間に介在し、内部
   に密閉空間（Ｓ）を有するダンパ（４０）と、 密閉空間（Ｓ）の内圧を計測する圧力計（５０）と、 圧力計（５０）の計測値が規定値となるようにＩＣ（２
   ０）の移送停止位置を制御する制御手段（６０）とを備
   える、 ことを特徴とするオートハンドラ。
2. 【請求項２】 圧力計（５０）の計測値に基づいて密閉
   空間（Ｓ）の定常内圧を一定値に維持する圧力補償手段
   （７０）を備えることを特徴とする請求項１記載のオー
   トハンドラ。
3. 【請求項３】 密閉空間（Ｓ）の定常内圧をＩＣ（２
   ０）の品種に応じて設定する圧接力調整手段（８０）を
   備えることを特徴とする請求項１または２記載のオート
   ハンドラ。
4. 【請求項４】 初期のＩＣの試験における移送停止位置
   を記憶する記憶手段（９０）をもち、制御手段（６０）
   は、以降のＩＣの試験においては記憶手段（９０）に記
   憶された移送停止位置にＩＣを停止させることを特徴と
   する請求項１〜３いずれかに記載のオートハンドラ。
5. 【請求項５】 ダンパ（４０）は、移送手段（１０）に
   固定されたシリンダ（４１）と、ＩＣ（２０）を保持す
   る保持手段（１１）に固定されると共にシリンダ（４
   １）内に移動自在に挿通されて密閉空間を形成するピス
   トン（４２）とから形成されることを特徴とする請求項
   １記載のオートハンドラ。