JP2006275924A - コンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンタクト位置を装置が自動的に検出することができる作業位置のティーチング方法を実現する。
【解決手段】 主コントローラ、モータの回転を制御するモータコントローラ、コンタクトヘッドの位置を表示する表示手段、位置決めピンを備えたコンタクトヘッド、及びＩＣソケットが装着されるメカストッパを備えたドッキングプレートを有するＩＣデバイステスト装置で、モータドライバのトルク制限値を必要な最小限のレベルまで下げる工程、コンタクトヘッドを待機位置からメカストッパに近い停止位置まで下降させる工程、停止位置から更にモータに下降指令を与え短い距離を段階的に下降させる工程、位置決めピンがメカストッパに当接し、モータに与えた下降指令値と現在値に差が発生した時点でコンタクトヘッドの下降を止める工程、及びコンタクトヘッドが停止したときのメカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置を記憶する工程、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＣデバイスをＩＣソケットに搬送し、押し付けをするＩＣハンドラにおいて、被測定ＩＣをＩＣソケットに対して適正な圧力で自動的に押し付けるためのコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法に関する。

従来よりＩＣデバイスをＩＣソケットに搬送し、押し付けをするＩＣハンドラの先行技術として下記のものが知られている。

特開２００２−１３１３７４

図２は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、ＩＣハンドラからテストヘッドへ、デバイスを供給する状態の要部構成説明図である。

図において、１はＩＣハンドラのモーター、２はスライダー、３はコンタクトヘッドである。コンタクトヘッド３の先端には、テストされるＩＣ４が取り付けられている。

ハンドラーベースプレート５には、位置決めピン６が設けられたドッキングブロック７が取付けられている。
テストソケット８は、ドッキングブロック７に設けられたテストソケット位置決めピン９により位置決めされ、テストソケット取付けねじ８ａによりドッキングブロック７に固定されている。

以上の構成において、テストソケット８が取付けられたドッキングブロック７が、ハンドラーベースプレート５に着脱される。

図３はこのようなＩＣアライメント機構におけるＩＣ４とテストソケット８を接触させるための構成を示すものである。図において１０はＩＣデバイステスト装置全体の制御を行う主コントローラ、１３は主コントローラ１０の指令に基づいて、モータドライバ１１を介してモータ１２の回転を制御するモータコントローラである。

１４はモータ１２の回転数をコンダクトヘッド３の位置に換算して表示する表示手段、１５はタイミングベルトであり、モータ１２の回転をボールネジ１６およびスライダー２を介してコンタクトヘッド３に伝達する。コンタクトヘッド３はＩＣ４を吸着しモータ１２の回転に応じて直線方向に移動する。１８はコンタクトヘッド３に２つ設けられた位置決めピン、７はＩＣ４に対向するテストソケット８が取り付けられたドッキングブロックである。

ドッキングブロック８には位置決めピン１８に対向する位置にメカストッパ１９が固定されている。
図４（ａ〜ｄ）はＩＣ４とテストソケット８の接触位置関係を示し、図４（ａａ〜ａｄ）はそのときの位置決めピン１８とメカストッパ１９の位置関係を示している。

図に示すように、コンタクトピン３０は、ばね３２が内蔵されていて一定量伸縮可能となっている。コンタクトピン３０には伸縮時に所定のばね圧が当接部に加わるもので、その先端にはんだボール３１が押し当てられることで電気的な接触を得て、各種の電気測定が行われる。

図４について簡単に説明する。（ａ）はコンタクトピン３０とはんだボール３１が非接触の状態を示し、このとき（ａａ）で示す位置決めピン１８の鍔部３３とメカストッパ１９の距離はａ１となっている。
（ｂ）はコンタクトピン３０とはんだボール３１が軽く接触しているが、ばね圧はほとんどかからない状態を示し、このとき（ａｂ）で示す位置決めピン１８の鍔部３３とメカストッパ１９の距離はａ２となっている。

次に（ｃ）でははんだボール３１が最下方まで押し込まれて最大のばね圧が加わった状態を示し、このとき（ａｃ）で示す位置決めピン１８の鍔部３３とメカストッパ１９は接触した状態となっている。
（ｄ）ははんだボール３１を最下方から少し浮かした状態で最適なばね圧が当接部に加わった状態でコンタクトピン３０と接触している状態を示し、このとき（ａｄ）で示す位置決めピン１８の鍔部３３とメカストッパ１９の距離はａ３となっている。

このようにコンタクトヘッドに吸着したＩＣデバイスを適当な押し圧でＩＣソケットに設置する位置（コンタクト位置）を決めるために、従来は、
ａ）主コントローラ１０（図３参照）でモータ駆動をＯＦＦ状態（サーボＯＦＦ状態）にし、
ｂ）手でタイミングベルト１５を回して、ＩＣデバイスを吸着していないコンタクトヘッド３を下方に下ろし、
ｃ）メカストッパ１９の位置を手の感覚で見つけ、
ｄ）そのときモータ１２が内蔵しているエンコーダからの信号を表示器１４上で読み取る。
ｅ）ｄ）で読み取った表示器１４の値に設計上のメカストッパ１９とコンタクト位置の差分を加算し、その値をコンタクト位置（図４ｄ，ａｄの状態）としている。

しかしながら、上述のような位置決めピン１８とメカストッパ１９の位置調節方法では、
ａ）いちいち、コントローラでのモータ駆動をＯＦＦにしなければならない。
ｂ）危険なモータ駆動部に手を入れなければならない。
ｃ）手の感覚で適当な停止位置を探らなければならないため、個人差、再現性、精度が悪い。
ｄ）複数のヘッドがある場合には、複数回の手動による操作が必要。
ｅ）複数の同型装置に対する機差が発生しやすい。
という課題があった。

本発明は上述の問題を解決し、人間の手に依らないで、コンタクトへッド３の位置決めピン１８とテストソケット８のメカストッパ１９の最適な位置をＩＣデバイスのテスト装置が自動的に検出する作業位置のティーチング方法を提供することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法の発明は、
ＩＣデバイステスト装置全体の制御を行う主コントローラと、
この主コントローラの指令に基づいて、モータドライバを介してモータの回転を制御するモータコントローラと、
前記モータの回転数をコンタクトヘッドの位置に換算して表示する表示手段と、
前記モータの回転に応じて直線方向に移動するように構成されたコンタクトヘッドと、
このコンタクトヘッドに設けられた位置決めピンと、
前記コンタクトヘッドに対向して配置され、ＩＣソケットが装着されるドッキングプレートと、
このドッキングプレートに設けられたメカストッパと、
を有するＩＣデバイステスト装置であって、
１）前記コンタクトヘッドを上下させるモータドライバのトルク制限値を必要な最小限のレベルまで下げる工程。
２）モータに下降指令を与えＩＣデバイスを吸着していないコンタクトヘッドを待機位置から予め定めたメカストッパに近い停止位置まで下降させる工程。
３）前記停止位置から更にモータに下降指令を与え短い距離を段階的に下降させる工程。
４）段階的に下降するコンタクトヘッドに設けられた前記位置決めピンが前記ドッキングプレートに設けられたメカストッパに当接し、モータに与えた下降指令値と現在値に差が発生した時点でモータの下降指令を停止してコンタクトヘッドの下降を止める工程。
５）コンタクトヘッドが停止したときの現在値をメカストッパ位置とし、このメカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置を記憶する工程。
を含むことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法において、
モータコントローラの位置積分リミッタ値を小さくし、モータ下降指令値と現在値の差によって蓄積されたモータ制御系の積分補償の影響を解消させることを特徴とする。

請求項３においては、請求項１または２に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法において、
モータドライバのトルク制限値とモータコントローラの位置積分リミッタ値を元の値に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法。

請求項４においては、請求項１乃至３に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法において、
段階的に下降させる工程は一回の降下量が０．５乃至１ｍｍ程度であることを特徴とする。

請求項５においては、請求項１乃至４に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法において、
メカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置は０．１乃至０．５ｍｍ程度であることを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように請求項１乃至５の発明によれば次のような効果がある。
モータドライバのトルク制限値を必要な最小限のレベルまで下げ、モータに下降指令を与えてＩＣデバイスを吸着していないコンタクトヘッドを待機位置から予め定めたメカストッパに近い停止位置まで下降させ、その停止位置から更にモータに下降指令を与えて短い距離を段階的に下降させ、段階的に下降するコンタクトヘッドに設けられた位置決めピンがドッキングプレートに設けられたメカストッパに当接し、モータに与えた下降指令値と現在値に差が発生した時点でモータの下降指令を停止してコンタクトヘッドの下降を止め、コンタクトヘッドが停止したときの現在値をメカストッパ位置とし、このメカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置を記憶し、モータコントローラの位置積分リミッタ値を小さくし、モータ下降指令値と現在値の差によって蓄積されたモータ制御系の積分補償の影響を解消させ、コンタクトヘッドを待機位置まで上昇させ、モータドライバのトルク制限値とモータコントローラの位置積分リミッタ値を元の値に戻すようにしたので、
人間の手に依らないで、コンタクトへッド３の位置決めピン１８とテストソケット８のメカストッパ１９の最適な位置を装置が自動的に検出することができる。

また、１回の操作で使用中の全ヘッドのオートティーチングが可能となる。
また、ティーチング対象のヘッドを選択することが可能となり、オートティーチングに必要なパラメータを品種データとして記憶することができる。

図１は、本発明の実施形態の一例を示す説明図である。なお、ＩＣハンドラーの構成は図３に示す従来例と同一なのでここでの説明は省略する。また、コンタクトヘッド３に吸着したＩＣ４を検査すべきテストソケット８上に正確に位置させる技術も必要であるが、その技術については本発明では論じない。

ここではコンタクトヘッド３はテストソケット８上に正確に位置しているものとする。本発明ではドッキングブロック７に設けられたメカストッパ１９の位置を自動検出することによりＩＣ４とテストソケット８の最適なコンタクト位置を求めるものである。
なお、ティーチング（自動検出）実行時はコンタクトヘッド３にはＩＣデバイスは吸着させないで行う。

図１において、図３に示すコンタクトヘッド３はコンタクト位置原点（待機位置）ａに位置している。なお、実線の矢印は表示器１４が示すコンタクトヘッドの現在値を示し、点線で示す矢印は指令値を示している。

はじめに、コンタクトヘッド３を上下させるモータドライバ１１のトルク制限値を必要な最小限のレベルまで下げる。この工程は後述するようにドッキングブロック７に過大な荷重がかかり、メカストッパ１９の位置が変動することを避けるため、モータ１２の出力トルクを極力小さく制限した状態で測定するためのものである。

次に、モータ１２に下降指令を与えコンタクトヘッドを待機位置（原点）ａからｂで示すサーチ開始位置まで下降させる（このサーチ開始位置はＩＣ４とテストソケット８を含む装置の設計値により決定されるもので、例えばメカストッパ１９と位置決めピン１８が当接する５ｍｍ程度の上方とする）。

次に、図１の（イ），（ロ）で示すようにサーチ開始位置から更にモータ１２に下降指令を与えｄ1で示す短い距離を段階的に（例えば一回の降下量が０．５〜１ｍｍ程度の下降指令を断続的に与えて）下降させてサーチする。

そして、段階的に下降するコンタクトヘッド３に設けられた位置決めピン１８がｄ２で示す距離を下降中にドッキングブロック７に設けられたメカストッパ１９に当接し、モータ１２に与えた下降指令値と現在値に差が発生した時点でモータ１２の下降指令を停止してコンタクトヘッド３の下降を止める。

この場合、サーチ開始位置ｂと位置決めピン１８がｄ１で示す距離を下降中は現在値と指令値は一致し、ドッキングブロック７に設けられたメカストッパ１９に当接すると現在値がメカストッパ位置となり、その現在値は指令値よりも大きな値となる（下降指令の数値はマイナスで示されるので少ない値が大きなものとなる）。

次にコンタクトヘッド３が停止したときの現在値をメカストッパ位置とし、このメカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置を記憶する。この所定の位置とはＩＣ４のはんだボール３１とテストソケット８に設けたコンタクトピン３０の押圧力が最適となる位置とする。

即ち、メカストッパ位置とコンタクト位置の関係は次式のようになものとなる。
（コンタクト位置）＝（メカストッパ位置）＋（補正値）
メカストッパ位置：自動検出により求められたメカストッパ位置
補正値 ：メカストッパ位置を基準としたコンタクト位置

次に、モータコントローラの位置積分リミッタ値を小さくし、モータ下降指令値と現在値の差によって蓄積されたモータ制御系の積分補償の影響を解消させる。
通常、モータコントローラ１３は、モータを指令値に追従させるために積分補償を行うが、上述のようなメカストッパの位置検出方法では、コンタクトヘッド３がメカストッパ１９に到達（当接）すると指令値と現在値の差が縮まらない状態になり、積分補償の影響によりモータに与えた指令値へ近づけようとコンタクトヘッド３を降下させる方向に制御が強く働くようになる。

この状態で指令値を現在値よりも上に設定しても、積分補償は過去の状態によって決まるためある一定期間は、下降する方向に制御が行われ、上昇方向に制御が切り替わるのに時間がかかる。コンタクトヘッドを上昇させる動作を迅速に行わせるためには、一時的に積分補償の影響を小さくする必要があるため、動作方向の切り替えが支障なくすばやく行える程度に位置積分リミッタ値を小さくする。

次に、コンタクトヘッド３を待機位置まで上昇させ、モータドライバ１１のトルク制限値とモータコントローラ１３の位置積分リミッタ値を元の値に戻す。
このような操作を行うためのプログラムは主コントローラ１０にインストールしておくものとする。
上述のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法によれば、人間の手に依らないで、コンタクトへッド３の位置決めピン１８とテストソケット８のメカストッパ１９の最適な位置をＩＣデバイスのテスト装置が自動的に検出することができることができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の実施形態の一例を示す説明図である。 従来例の構成を示す説明図である。 従来例および本発明に適用するＩＣハンドらの要部構成を示す図である。 ＩＣとＩＣソケットの接触位置関係および位置決めピンとメカストッパの関係を示す要部拡大図である。

符号の説明

１，１２ モーター
２ スライダ
３ コンタクトヘッド
４ ＩＣ
５ ハンドラベースプレート
６，１８ 位置決めピン
７ ドッキングブロック
８ テストソケット
８ａ テストソケットの取付けねじ
９ テストソケットの位置決めピン
１０ 主コントローラ
１１ モータドライバ
１３ モータコントローラ
１４ 表示器
１５ タイミングベルト
１６ ボールねじ
１９ メカストッパ
３０ コンタクトピン
３１ はんだボール
３２ ばね
３３ 鍔部

Claims (5)

1. ＩＣデバイステスト装置全体の制御を行う主コントローラと、
   この主コントローラの指令に基づいて、モータドライバを介してモータの回転を制御するモータコントローラと、
   前記モータの回転数をコンタクトヘッドの位置に換算して表示する表示手段と、
   前記モータの回転に応じて直線方向に移動するように構成されたコンタクトヘッドと、
   このコンタクトヘッドに設けられた位置決めピンと、
   前記コンタクトヘッドに対向して配置され、ＩＣソケットが装着されるドッキングプレートと、
   このドッキングプレートに設けられたメカストッパと、
   を有するＩＣデバイステスト装置であって、
   １）前記コンタクトヘッドを上下させるモータドライバのトルク制限値を必要な最小限のレベルまで下げる工程。
   ２）モータに下降指令を与えコンタクトヘッドを待機位置から予め定めた前記メカストッパに近い停止位置まで下降させる工程。
   ３）前記停止位置から更にモータに下降指令を与え短い距離を段階的に下降させる工程。
   ４）段階的に下降するコンタクトヘッドに設けられた前記位置決めピンが前記ドッキングプレートに設けられたメカストッパに当接し、モータに与えた下降指令値と現在値に差が発生した時点でモータの下降指令を停止してコンタクトヘッドの下降を止める工程。
   ５）コンタクトヘッドが停止したときの現在値をメカストッパ位置とし、このメカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置を記憶する工程。
   を含むことを特徴とするコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法。
2. モータコントローラの位置積分リミッタ値を小さくし、モータ下降指令値と現在値の差によって蓄積されたモータ制御系の積分補償の影響を解消させることを特徴とする請求項１記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法。
3. モータドライバのトルク制限値とモータコントローラの位置積分リミッタ値を元の値に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法。
4. 段階的に下降させる工程は一回の降下量が０．５乃至１ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法。
5. メカストッパ位置からわずかに上方の所定の位置は０．１乃至０．５ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のコンタクトヘッドの作業位置のティーチング方法。
   

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