JP2003139816A - コンタクトユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク保持具を当接部材の表面に対して傾斜
した方向に調整移動自在としたコンタクトユニットを実
現する。 【解決手段】 搬送ヘッド１０に設けられたダイヤフラ
ムシリンダ１３には押圧プレート２４が配置されてお
り、押圧プレート２４の背面にはピストンロッド１７の
先端が当接し、押圧プレート２４はピストンロッド１７
の先端部を中心として首振り移動自在となっている。押
圧プレート２４には吸着具４１が取り付けられ、この吸
着具４１には電子部品Ｗが吸着保持される。ダイヤフラ
ムシリンダ１３内の空気圧室２１内には圧縮空気から供
給されるようになっており、供給される空気の圧力を調
整することによって押圧プレート２４を介して電子部品
Ｗに加えられる押し付け力は調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体チップなどの
電子部品をテストボードなどの当接部材に圧接し、これ
らを電気的に接続するコンタクトユニットに関し、さら
に詳しくは、ワーク保持具を有するコンタクトユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップ、コンデンサ素子および抵
抗素子などの電子部品をテストボードなどの圧接部材に
圧接する場合には、多数の電子部品を収容した部品供給
部からコンタクトユニットによって圧接部材まで搬送す
るようにしている。このような電子部品を搬送するコン
タクトユニットはハンドラとも言われ、電子部品を搬送
する場合には、ワークを真空吸着する吸着具をワーク保
持具とした搬送ヘッドが使用される。

【０００３】半導体チップを収容するパッケージには挿
入形と面実装形とがある。ＱＦＰ(Quard Flat Packag
e)、ＳＯＰ(Small Outline Package)、ＢＧＡ(Ball Gri
d Array)などの面実装形の半導体チップをテストボード
に圧接する場合には、部品供給部において搬送ヘッドに
より半導体チップを持ち上げた後に、テストボードの所
定の位置まで搬送ヘッドにより搬送し、次いで、半導体
チップに設けられたピンを圧接部材に形成された接触肢
に圧接することにより検査を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】テストボードなどの圧
接部材と半導体チップのピンが直角でない状態で圧接操
作が行われると、ピンが変形することになる。また、面
実装形のパッケージに設けられるピンの数は、半導体チ
ップに応じて種々のタイプがあり、半導体チップを圧接
部材に押し付ける場合には、ピンの本数に応じて圧接力
を変化させる必要がある。この圧接力を調整するため
に、ヘッド部を上下方向に移動する際における上下方向
の移動力を調整することは容易ではない。そのため、半
導体チップを圧接操作する吸着具に対して押し付け力を
ばねなどにより設定することが行われているが、搬送さ
れる電子部品のピン数に対応させて押し付け力を変化さ
せるために、電子部品の種類に対応させてヘッド部に組
み付けられるばね部材を交換する必要がある。

【０００５】本発明の目的は、ワーク保持具を当接部材
の表面に対して傾斜した方向に調整移動自在としたコン
タクトユニットを実現することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、ワーク保持具の当接
部材に対する押し付け力をワークの種類に対応させて容
易に変化させ得るようにしたコンタクトユニットを実現
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のコンタクトユニ
ットは、検査対象の電子部品を当接部材に圧接し、これ
らを電気的に接続するコンタクトユニットであって、ピ
ストンロッドを進退移動自在に収容するとともに前記ピ
ストンロッドに押圧力を加える空気圧室が形成され、ヘ
ッド部に装着されるシリンダと、前記シリンダの前方に
配置され、前記ピストンロッドの先端が当接する当接部
が背面に形成され、前記当接部を中心として首振り自在
に支持され、前面にワーク保持具が取り付けられる押圧
プレートと、前記シリンダに固定され前記押圧プレート
を貫通する複数のガイドロッドにそれぞれ装着され、前
記押圧プレートの前面に当接するガイド面を有するガイ
ドリングと、前記ガイドロッドに装着され前記ガイドリ
ングに前記押圧プレートに向かうばね力を加えるばね部
材と、前記空気圧室に圧縮空気を供給する正圧空気供給
部とを有することを特徴とする。

【０００８】本発明のコンタクトユニットは、前記シリ
ンダがそれぞれ凹部が形成された２枚のプレートをダイ
ヤフラムを介して接合し、前記ピストンロッドを前記ダ
イヤフラムに取り付けてなるダイヤフラムシリンダであ
ることを特徴とする。

【０００９】本発明のコンタクトユニットは、前記空気
圧室に供給される空気の圧力を制御する圧力制御手段を
前記正圧空気供給部に設けたことを特徴とする。

【００１０】本発明のコンタクトユニットは、前記ワー
ク保持具が負圧によってワークを吸着保持する吸着具で
あり、負圧供給源に接続され前記吸着具に負圧を案内す
る真空路を前記押圧プレートに形成したことを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施の形態であるコンタ
クトユニットの正面図であり、図２は図１の要部を示
し、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、
図４は図３におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５
は図４に示されたＣ部の拡大断面図である。

【００１３】本発明のコンタクトユニットは図１に示さ
れるように搬送ヘッド１０を有し、この搬送ヘッド１０
は図示しない駆動装置によって上下方向と水平方向とに
移動自在となっている。図１にあっては搬送ヘッド１０
が図示しない部品供給部からコンタクトユニットを位置
決めするステージ１１の真上にまで水平移動した状態が
示されている。ステージ１１には、搬送された電子部品
が圧接される圧接部材としてのテストボードの一例であ
るコンタクトソケット１２が支持されている。

【００１４】図２に示すように、搬送ヘッド１０の下面
にはダイヤフラムシリンダ１３が装着されている。図６
はダイヤフラムシリンダ１３の上面側を示す斜視図であ
り、図７はダイヤフラムシリンダ１３の下面側を示す斜
視図である。このダイヤフラムシリンダ１３は上側プレ
ート１４と下側プレート１５とを有し、それぞれの対向
面には図２に示されるように凹部が形成されるととも
に、両方のプレート１４，１５の間にはゴムなどの弾性
変形自在の素材からなるダイヤフラム１６が挟み込まれ
ている。下側プレート１５の中心部にはピストンロッド
１７が軸方向に往復動自在に支持されており、このピス
トンロッド１７の後端部に取り付けられるピストンディ
スク１８と固定ディスク１９とによりピストンロッド１
７はダイヤフラム１６の中心部に固定されている。この
ように、ダイヤフラムシリンダ１３は上下のプレート１
４，１５と内部に組み込まれるダイヤフラム１６とによ
り形成されており、所定の駆動力でピストンロッド１７
に押圧力を加えることができる。

【００１５】上側プレート１４の凹部とダイヤフラム１
６との間には空気圧室２１が形成されており、この空気
圧室２１内に圧縮空気を供給すると、ピストンロッド１
７はダイヤフラムシリンダ１３の前面から突出する方向
に駆動されることになる。上側プレート１４には空気圧
室２１に連通する加圧ポート２２が形成されており、こ
の加圧ポート２２から空気圧室２１内に圧縮空気を供給
したり、内部の空気を排出することができる。したがっ
て、加圧ポート２２から圧縮空気を供給するとピストン
ロッド１７はダイヤフラムシリンダ１３の前面から突出
する方向に推力を受けることになる。上側プレート１４
には図６に示されるように、ねじ孔２３が形成されてお
り、これにねじ結合するねじ部材によって、ダイヤフラ
ムシリンダ１３は搬送ヘッド１０に固定されている。

【００１６】ダイヤフラムシリンダ１３の前方には押圧
プレート２４が装着されており、この押圧プレート２４
の背面側に形成された円錐形の凹部２５には、図２に示
すように、ピストンロッド１７の先端に設けられた鋼球
つまり球体２６に当接するようになっている。ピストン
ロッド１７の先端に球体２６を設けることなく、ピスト
ンロッド１７の先端に半球形状部を一体に形成するよう
にしても良い。

【００１７】図８はガイドロッド３１と押圧プレート２
４を示す斜視図であり、図９は押圧プレート２４の下側
面を示す斜視図であり、押圧プレート２４は４本のボル
ト２７によりダイヤフラムシリンダ１３に装着されてい
る。それぞれのボルト２７には中空円筒形状のガイドロ
ッド３１が嵌合しており、図７に示すようにダイヤフラ
ムシリンダ１３の下面側に形成された取付孔３２にガイ
ドロッド３１が固定されるとともに、それぞれのボルト
２７はダイヤフラムシリンダ１３にねじ止めされるよう
になっている。図８には、４つのガイドロッド３１のう
ち３つが図示されており、残りの１つは省略されてい
る。

【００１８】押圧プレート２４には、図４および図８に
示すように、ガイドロッド３１の外径よりも大径となっ
た内径を有する貫通孔３３が形成されており、それぞれ
の貫通孔３３をガイドロッド３１が貫通するようになっ
ている。それぞれのガイドロッド３１は、ダイヤフラム
シリンダ１３に対してその中心から同一半径の位置に相
互に９０度の位相をずらして取り付けられている。

【００１９】それぞれのガイドロッド３１の先端部に
は、図４および図８に示すように、ガイドリング３４が
ガイドロッド３１に沿って軸方向に摺動自在に装着され
ており、それぞれのガイドリング３４は押圧プレート２
４の前面側に装着されている。ガイドロッド３１の先端
にはガイドリング３４に当接する抜け止め用の大径部３
５が設けられ、大径部３５とガイドリング３４の大径部
との間には、ガイドリング３４に対して押圧プレート２
４に向かう方向のばね力を加えるために、圧縮コイルば
ね３６が設けられている。

【００２０】ガイドリング３４には押圧プレート２４の
前面に当接する球面状のガイド面３７が形成されてお
り、押圧プレート２４前面のうち貫通孔３３の縁部に対
応する部分にはガイド面３７の球面に対応した球形状の
凹面が形成されている。ただし、球形状の凹面に代えて
面取りを押圧プレート２４の前面に形成するようにして
も良く、ガイドリング３４のガイド面３７の形状につい
ても、Ｒ形状など他の形状としても良い。

【００２１】したがって、押圧プレート２４は、ピスト
ンロッド１７の前進移動によって球体２６が凹部２５に
当接した状態のもとで、球体２６を中心として任意の方
向に傾斜移動することができ、それぞれの圧縮コイルば
ね３６によって押圧プレート２４はダイヤフラムシリン
ダ１３の前面に対して平行となる方向のばね力を受ける
ことになる。さらに、この圧縮コイルばね３６によって
押圧プレート２４を介してピストンロッド１７は後退す
る方向のばね力を受けることになる。このように、押圧
プレート２４はそれぞれの圧縮コイルばね３６によって
後退方向のばね力を受けるので、ダイヤフラムシリンダ
１３の前面に沿う方向、および回転する方向には移動し
ない。押圧プレート２４はコンタクトソケット１２の面
にならった後、面方向と回転方向に動かないように位置
固定される。位置固定は、押圧プレート２４が球面状の
ガイド面３７に押し付けられることによってなされる。

【００２２】図９に示すように、押圧プレート２４の下
面つまり前面の中央部分は外側よりも肉厚となってお
り、その肉厚部分には、図２に示すように、電子部品Ｗ
を真空吸着するための吸着具４１が取り付けられるよう
になっている。この吸着具４１を位置決めするために、
図２および図９に示すように、押圧プレート２４には位
置決めピン４２が固定されている。また、押圧プレート
２４の前面にはねじ孔４３が形成され、吸着具４１を締
結するためのねじ部材がねじ孔４３にねじ結合されるよ
うになっている。したがって、吸着具４１は電子部品Ｗ
の種類やサイズに対応させて交換することができる。

【００２３】吸着具４１には電子部品Ｗを位置決めして
収容する凹部４４が図２に示すように形成され、この凹
部４４に連通する真空案内孔を有する吸着パッド４５が
押圧プレート２４にねじ止めされるようになっている。
押圧プレート２４には吸着パッド４５に連通する真空路
４６が形成され、この真空路４６は図９に示すように、
押圧プレート２４に形成された真空供給ポート４７に連
通している。

【００２４】図２に示した加圧ポート２２には図示しな
い圧力制御弁を介して圧力供給源が接続されており、圧
力制御弁によって空気圧室２１に供給される圧力を制御
することによって、ピストンロッド１７による押圧プレ
ート２４に対する押し付け力が調整される。これによ
り、電子部品Ｗに設けられたピンの本数に応じて押し付
け力を変化させることができる。

【００２５】真空路４６には、図示しない切換弁を介し
て正圧空気源と負圧空気源とが接続されるようになって
おり、電子部品Ｗを吸着して搬送する際には負圧空気源
からの真空を吸着パッド４５に供給する。一方、コンタ
クトソケット１２に電子部品Ｗを搭載する際には、吸着
パッド４５に対する真空供給を停止するとともに、確実
に電子部品Ｗが吸着パッド４５から離れるように、正圧
空気が吸着パッド４５に供給されるようになっている。

【００２６】次に、前述したコンタクトユニットによっ
て部品供給部に配置された電子部品Ｗを図１に示すコン
タクトソケット１２に搭載する手順について説明する
と、部品供給部において搬送ヘッド１０は下降移動さ
れ、電子部品Ｗは吸着具４１の吸着パッド４５に真空吸
着される。真空吸着は負圧空気源からの真空空気つまり
負圧空気を供給することによりなされる。真空吸着され
た状態で搬送ヘッド１０は上昇移動した後に、ステージ
１１に向けて水平方向に移動する。

【００２７】ステージ１１の真上にまで搬送ヘッド１０
を移動した後に、搬送ヘッド１０は下降移動される。下
降移動によって、電子部品Ｗのピンはコンタクトソケッ
ト１２に接触することになる。そのときにコンタクトソ
ケット１２が図１に誇張して示すように角度α傾いてス
テージ１１に支持されていたとしても、押圧プレート２
４は球体２６を中心に任意の方向に首振り移動ないし傾
斜移動するので、電子部品Ｗのピンはコンタクトソケッ
ト１２に形成された取付孔に対して傾斜することなく、
真っ直ぐとなってピンが取付孔内に確実に挿入される。

【００２８】電子部品Ｗがコンタクトソケット１２に搭
載された後には、吸着パッド４５に対する負圧空気の供
給を停止するとともに、正圧空気を吸着パッド４５に供
給する。これにより、電子部品Ｗは吸着パッド４５から
確実に離れることになる。

【００２９】搬送ヘッド１０を下降移動させることによ
り、電子部品Ｗはコンタクトソケット１２に押し付けら
れて圧接されることになるが、その押し付け力は、空気
圧室２１に供給される圧縮空気の圧力によって調整する
ことができる。たとえば、コンタクトソケット１２に圧
接される電子部品Ｗの種類が相違することになり、電子
部品Ｗに設けられたピンの本数が相違する場合には、押
し付け力を変化させる必要がある。その際には、空気圧
室２１に供給される空気圧の圧力を制御する。圧力を制
御するために、図示しない操作盤のキーないしスイッチ
を操作することにより電子部品の種類に応じて最適の圧
力を設定することができるようになっている。

【００３０】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。たとえば、図示する場合にはワーク保持具として
真空によって電子部品Ｗを吸着保持する吸着具４１が使
用されているが、フィンガーなどの開閉部材によって電
子部品Ｗを保持するタイプのワーク保持具を押圧プレー
ト２４に装着するようにしても良い。ステージ１１には
コンタクトソケット１２が圧接部材として支持されるよ
うになっており、電子部品Ｗをコンタクトソケット１２
に圧接するようにしているが、実装基板などのような被
搭載部材に電子部品を搭載する場合にも本発明を適用す
るようにしても良く、この明細書において、当接部材は
圧接部材と被搭載部材とを含むものである。また、電子
部品としては面実装形の半導体チップ、抵抗体やコンデ
ンサのみならず、挿入形のパッケージからなる半導体チ
ップでも良い。さらに、ダイヤフラムシリンダ１３に代
えて、ピストンを有する通常の空気圧シリンダや油圧シ
リンダなどのアクチュエータを使用するようにしても良
い。

【００３１】

【発明の効果】ワーク保持具が装着される押圧プレート
はピストンロッドの先端が当接する部分を中心として首
振り移動することができるとともに、ワーク保持具の中
心が搬送ヘッドの基準線と一致するようにばね力を受け
ているので、電子部品と当接部材との間にずれが存在し
ていても、確実に電子部品を当接部材の所定の位置に位
置決めして圧接することができる。

【００３２】電子部品に対する押し付け力は、空気圧室
に供給される圧縮空気の圧力を制御することにより容易
に調整することができる。これにより、相互にピンの数
が相違する種々の電子部品を圧力調整のみにより確実に
当接部材に圧接することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるコンタクトユニッ
トの正面図である。

【図２】図１の要部を示す断面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】図３におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】図４におけるＣ部の拡大断面図である。

【図６】ダイヤフラムシリンダの上側面を示す斜視図で
ある。

【図７】ダイヤフラムシリンダの下側面を示す斜視図で
ある。

【図８】ガイドロッドと押圧プレートを示す斜視図であ
る。

【図９】押圧プレートの下側面を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 搬送ヘッド（ヘッド部） １１ ステージ １２ コンタクトソケット １３ ダイヤフラムシリンダ １４ 上側プレート １５ 下側プレート １６ ダイヤフラム １７ ピストンロッド １８ ピストンディスク １９ 固定ディスク ２１ 空気圧室 ２２ 加圧ポート ２３ ねじ孔 ２４ 押圧プレート ２５ 凹部 ２６ 球体 ２７ ボルト ３１ ガイドロッド ３２ 取付孔 ３３ 貫通孔 ３４ ガイドリング ３５ 大径部 ３６ 圧縮コイルばね（ばね部材） ３７ カイド面 ４１ 吸着具 ４２ 位置決めピン ４３ ねじ孔 ４４ 凹部 ４５ 吸着パッド ４６ 真空路 ４７ 真空供給ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 幸宏 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社コガネイ内 (72)発明者 山内 修身 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 大出 剛 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AD09 AG01 AG11 AG12 AG16 AH00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象の電子部品を当接部材に圧接
   し、これらを電気的に接続するコンタクトユニットであ
   って、 ピストンロッドを進退移動自在に収容するとともに前記
   ピストンロッドに押圧力を加える空気圧室が形成され、
   ヘッド部に装着されるシリンダと、 前記シリンダの前方に配置され、前記ピストンロッドの
   先端が当接する当接部が背面に形成され、前記当接部を
   中心として首振り自在に支持され、前面にワーク保持具
   が取り付けられる押圧プレートと、 前記シリンダに固定され前記押圧プレートを貫通する複
   数のガイドロッドにそれぞれ装着され、前記押圧プレー
   トの前面に当接するガイド面を有するガイドリングと、 前記ガイドロッドに装着され前記ガイドリングに前記押
   圧プレートに向かうばね力を加えるばね部材と、 前記空気圧室に圧縮空気を供給する正圧空気供給部とを
   有することを特徴とするコンタクトユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコンタクトユニットにお
   いて、前記シリンダはそれぞれ凹部が形成された２枚の
   プレートをダイヤフラムを介して接合し、前記ピストン
   ロッドを前記ダイヤフラムに取り付けてなるダイヤフラ
   ムシリンダであることを特徴とするコンタクトユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のコンタクトユニ
   ットにおいて、前記空気圧室に供給される空気の圧力を
   制御する圧力制御手段を前記正圧空気供給部に設けたこ
   とを特徴とするコンタクトユニット。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のコ
   ンタクトユニットにおいて、前記ワーク保持具は負圧に
   よってワークを吸着保持する吸着具であり、負圧供給源
   に接続され前記吸着具に負圧を案内する真空路を前記押
   圧プレートに形成したことを特徴とするコンタクトユニ
   ット。