JP2010534843A - 電子部品、特にｉｃを保持しかつ移動するプランジャ - Google Patents

Abstract

試験装置に接続される接触装置に対して電子部品、特にＩＣを進退自在に移動し又は接触装置に保持するプランジャは、温度調節された流体が流動する流体分配空洞(18)を有する頭部(10)を備え、流体分配空洞内に吸引ヘッド(15)を配置して、温度調節された流体を吸引ヘッド(15)の周囲に流動させて、吸引ヘッド(15)に沿って電子部品(3)に流体を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、試験装置に接続される接触装置に対して電子部品、特にＩＣを進退自在に移動し又は接触装置に保持する請求項１の前文に記載するプランジャに関する。

例えば、プリント基板上に取り付ける前又は使用する前に、ＩＣ（集積回路を有する半導体部品）等の電子部品の電気的性能が通常検査される。検査の際に、通常「ハンドラー」と称する自動取扱機により、試験すべき電子部品は、特に複数の電気接点が形成された接触装置に接触され、接触装置は、試験装置の試験ヘッドに電気的に接続される。試験工程の終了後に、電子部品は、ハンドラーを用いて再び接触装置から取り出されて、試験結果に基づいて分類される。

ハンドラーは、長手方向に移動可能に設けられて電子部品を保持して接触させる通常プランジャと称する保持ユニットを有し、保持ユニットは、特に、真空を利用して電子部品を吸着し保持する吸引力を発生することができる。プランジャが電子部品を吸着し保持した後に、電子部品は、プランジャにより直線的な経路で接触装置に接触する位置にハンドラーの内部で移動される。試験工程を実施した後に、電子部品は、プランジャにより再び試験ヘッドから除去されて、排出位置でハンドラーから取り出され、試験結果に基づいて分類可能に位置決めされる。

また、試験工程前に電子部品を所定の温度に温度調節して、所定の温度条件下で電子部品の電気特性試験を実施することは、公知である。例えば−６０℃から＋２００℃の範囲内に電子部品の温度が調節される。

通常、ハンドラーの内部又は外部に熱的に絶縁して配置されて電子部品の温度を調節できる温度調節空洞内で対流及び／又は伝導による熱伝達形態で、電子部品の温度が調節される。その場合、電子部品を取り付けたプランジャにより電子部品を接触装置に移送する前に、温度調節空洞内で複数の電子部品が同時に所望の温度に調節される。その場合に、加熱された電子部品を接触装置に移送するまでの時間内に発生する熱損失により、試験時点には最早電子部品が正確な目標温度に保持されない危険がある。また、試験間に電子部品が接触装置に電気的に接触するので、電子部品に対して流入し又は流出する熱流が発生することがある。更に、温度調節空洞内で同時に温度が調節される各電子部品は、異なる温度に維持されることもある。

請求項１の前文に記載するプランジャは、下記特許文献１により公知である。特許文献１のプランジャは、複数の吸引ヘッドと、吸引ヘッドから分離して配置される接触プレートとを有する頭部を備え、高温流体又は低温流体を用いて接触プレートを加熱又は冷却することができる。吸引される電子部品が接触する接触プレートを介して電子部品の温度を調節することができる。電子部品の温度を調節する流体は、連続する循環路内で接触プレートに供給されると共に、接触プレートから循環路に再び導出される。この場合、頭部が複雑な構造となり、内側に配置される流体通路と、流体通路の然るべき接続端とを有する比較的大型の接触プレートを必要とする難点がある。この種の頭部は、非常に小さい電子部品には適さない。

米国特許第５,９７７,７８５公報

本発明の課題は、所定の温度条件下でかつ極力正確に電子部品の電気的特性を試験できる頭記種類のプランジャを提供することにある。また、簡素な構造でしかも小型の電子部品にも適用できる小さい組立て寸法の頭部をプランジャに構成すべきである。

この課題は、本発明の請求項１の特徴を有するプランジャにより解決される。他の請求項には、本発明の好適な実施の形態を記載する。

本発明では、温度を調節する流体を循環させる頭部の流体分配空洞内に吸引ヘッドを配置するので、温度を調節した流体が吸引ヘッドの周囲に流れて、吸引ヘッドに沿って電子部品に熱が伝達される。

対応する接触装置に電子部品を移送する間に、また特に試験工程間も、プランジャ内に直接設けた温度調節装置により、プランジャに保持される電子部品の温度を調節できるので、搬送工程間及び試験工程間の熱損失を低減し又は少なくとも最小限に熱損失を抑制することができる。従って、全工程間で電子部品の温度を永続的にかつ極めて正確に調節することができる。その場合、流体分配空洞内の電子部品に点状ではなく大面積で温度を調節する流体が接触して、電子部品を均一にかつ特に有効に加熱できる。また、簡素な構造でかつ小組立高さで頭部を形成できるので、大型の電子部品のみならず、極めて小型の電子部品にもプランジャを使用することができる。

所期の方法で温度を調節できる浄化された空気を温度調整用流体に使用することが好ましいが、特に低温試験に効果的な他の気体も空気の代りに容易に使用できる。

本発明の好適な実施の形態では、後端部と前方のプランジャ部との間に延びて流体を加熱する加熱装置を内部に備える加熱用管が流体供給導管に設けられる。その場合、少なくとも中間部の大部分の長さにわたり延伸する加熱コイル式の電気抵抗ヒータにより加熱装置を構成するのが好ましい。それにより、極めて効率的かつ正確に制御可能な方法で、加熱用管を通って流れる流体の温度を調節することができる。しかしながら、実装できる大きさである限り、実施可能なあらゆる他の加熱部材も使用することができる。

本発明の好適な実施の形態では、プランジャの前部は、中間部に固定される基部及び頭部を有し、頭部は、基部に固定されかつ流体分配空洞を有する軸方向の中心貫通孔を備え、中心貫通孔を通じて温度調節された流体が電子部品に供給される。プランジャの前部を基部と頭部とに分割すると、プランジャの前部を比較的簡単に製造しかつ組み立てることができる。

本発明の好適な実施の形態では、頭部は、側方に移動可能に基部に取り付けられ、ばね部材により基部に対して芯出しされた位置に付勢される。それにより、電子部品を接触装置に移送するとき、接触装置の直前に配置されるセンタリング装置により、接触装置に対して特に簡単に中心整合することができ、プランジャ全体を側方に変位する必要がない。むしろ、必要に応じて、センタリング装置は、基部に対して頭部のみを移動させる。

本発明の好適な実施の形態では、頭部内に流体分配空洞が形成される。しかしながら、その代りに、基部内に流体分配空洞を配置してもよい。

本発明の好適な実施の形態では、軸方向の中心貫通孔の前端内に配置される良好に熱伝導可能な材料からなる熱伝導体は、温度調節された流体を吹き付けられる大きい表面を有し、電子部品は、吸引ヘッドに吸引固定されかつ熱伝導体に大面積で接触する。これにより、温度調節された流体から電子部品への熱伝達性を改善することができる。

中心貫通孔の内部にばね変位可能に熱伝導体を保持して、電子部品の様々な位置に熱伝導体の位置を適合できることが好ましい。このように、吸引ヘッドに電子部品を吸引するとき、熱伝導体の該当する接触面上に少し斜めに電子部品が当接しても、熱伝導体と電子部品との間に大面積で確実な密着接触を形成することができる。また、この場合に、頭部から前方にリード支持体が突出するので、電子部品から導出される接触外部リードは、リード支持体上に均一に載置される。従って、弾性変位可能に配置される熱伝導体により、電子部品は、機械的負荷を殆ど受けない。

本発明の好適な実施の形態では、温度調節装置により発生する温度をループ制御する閉ループ制御装置の一部を構成する温度センサが流体供給導管の前端内に配置される。電子部品の極めて近傍に配置される温度センサにより、電子部品の領域内を支配する温度を極めて正確に検出でき、極めて迅速かつ正確に電子部品の温度を制御できる。従って、電子部品に供給される流体を加熱する温度調節装置の加熱装置をプランジャ内又はプランジャ内に配置される流体供給導管内に設けるとき、電子部品と加熱装置との間、即ち流体の流れる方向に見て、加熱装置の後方かつ試験すべき電子部品の直前に温度センサを配置することが好ましい。このように、温度センサを用いて、電子部品の領域内の実際温度を目標温度に適合させる制御ループを実現できる。

本発明の実施の形態を図面について以下詳細に説明する。

プランジャの前部に配置する頭部を基部から分離して示す本発明によるプランジャの斜視図 図１のプランジャを初期位置に引戻した状態を示す中央断面図 プランジャを前方の接触位置に移動した図２の断面図 隣接する頭部と吸引ヘッドを示す分解断面図 組立てた図４の装置とプランジャの他の装置とを示す分解図 頭部を芯出しするばね部材を付加した組立てた図５の装置を示す縦断面図 図６のばね部材の平面図 プランジャの正面図 熱伝導体を挿入したプランジャの頭部を示す縦断面図 図９の熱伝導体の上面図 電子部品の平面図

図１〜図３に示すプランジャ1は、プランジャガイド装置2に接して長手方向に移動可能に案内される。プランジャガイド装置2は、図示しない構造により、例えば回転キャリッジ又は回転装置に固定され、プランジャ1は、回転キャリッジ又は回転装置により、プランジャ1上に取り付けられる試験すべき電子部品3と共に、プランジャ1を直線状に（図２及び図３に示す左側の）接触位置に移送され、接触位置では、電子部品3の導出外部リード4（接続導出ピン）（図１１）は、図示しない接触装置（接触ベース）の対応する接続接点上に取り付けられる。従って、プランジャ1は、電子部品3を保持する保持装置であり、図２に示す引戻し位置と図３に示す前方位置との間で保持装置を双方向に往復移動することができる。その場合、プランジャ1の後端部6の後方端面5を押圧する図示しない移送装置によりプランジャ1の前進運動を行い、プランジャ1は、プランジャガイド装置2に後端を固定した後述の復帰ばね7により初期位置に戻される。

プランジャ1は、前部8と、中間部9と、後部6とにより構成される。

前部8は、前部8の前端部に配置される頭部10と、頭部10に軸方向に連続して配置される基部11とを有する。頭部10は、直方体形状の頭部片12と、頭部片12から軸方向に突出しかつ直径が縮小された前方の頭部前端13とを有する。軸方向の中心貫通孔14が頭部10の内部に形成される。負圧空気式、即ち真空式の保持装置を構成する吸引ヘッド15は、図４の右側、即ち中心貫通孔14の後方から中心貫通孔14内に導入され、保持装置により電子部品3を吸着固定することができる。

頭部前端13の領域内では、中心貫通孔14の直径は、電子部品3の部品本体16の直径よりも大きいので、頭部前端13の前端部を形成するリード支持ウェブ17から径方向内側に離間して、部品本体16を中心貫通孔14の領域内に位置決めすることができる。電子部品3の導出外部リード4をリード支持ウェブ17上に載置すれば、プランジャ1の頭部10に対する所定位置に電子部品3を配置できる。試験すべき電子部品3の種類に応じてリード支持ウェブ17の位置及び寸法を適宜に決定することができる。本実施の形態では、特に図４及び図８に示すように設けられるリード支持ウェブ17の４つの平坦な支持壁は、中心貫通孔14を全４辺側から包囲して互いに直角に配置される。

後方に向かって中心貫通孔14の直径が拡大する円錐状の流体分配空洞18が直方体形状の頭部片12の後部領域内に形成される。

頭部10の後端領域内に形成される環状凹部19は、流体分配空洞18の周壁と共に一周する段部20を形成する。流体分配空洞18の内部は、吸引管連結具21を収容できる寸法を有し、流体分配空洞18内に吸引管連結具21を収容すると、フランジ22は、段部20に接触しかつ凹部19内に配置される。

吸引管連結具21は、吸引管連結具21の前端部の中央から軸方向に突出する円筒部23を有し、吸引ヘッド15の接続管24を円筒部23の外周面に嵌合することができる。図２及び図３に示す吸引管連結具21の後方の円筒部25に後方の蛇腹管26が装着される。円筒部23,25は、軸方向に貫通して吸引ヘッド15と後方の蛇腹管26との間に気密の流体接続を形成する吸引孔27を包囲する。

後述のように、吸引管連結具21のフランジ22内に設けられる軸孔28（図２及び図３）を通じて、流体分配空洞18内に温度調節用の流体を導入することができる。

図１及び図５に示すように、基部11は、直方体形状の基板29と、４つのばね固定部材30とを備える。基板29の角部領域にそれぞれ形成され又は取り付けられるばね固定部材30は、基板29から後方に向かい延伸するＬ字状断面を有する。図１及び図６〜図８に示すように、ボルト32をばね部材31に挿通しかつばね固定部材30にねじ連結して、ばね固定部材30にばね部材31を固定することができる。

図１に示すように、４つのばね部材31の各々は、互いに直角に配置されかつ互いに結合された２つの弾性舌片33,34を有し、各弾性舌片33,34は、基部11から軸方向前方に突出する。直方体形状の頭部片12の側方に取り付けられる弾性舌片33,34の内側に頭部10を配置して、基部11上に頭部10を取り付けるとき、頭部10は、弾性舌片33,34により、基部11に対して側方向の中心整合が行われる。この中心整合動作とは別に、複数の接点が設けられる接触装置の接点基部に近接して配置される図示しないセンタリング装置により頭部10を接触装置内に案内するとき、ばね部材31の弾性作用により、基部11に対して頭部10を側方に容易に移動できるので、プランジャ1全体を側方に移動して接触装置への芯出し（センタリング）を行う必要はない。

蛇腹管26を収容する基部11には、蛇腹管26より大きい直径の軸孔35が中央に形成される（図１及び図５）。蛇腹管26の後端は、軸孔35の後方に形成される底壁36に密着される。底壁36を貫通する円筒部37に吸引管38を嵌合して、蛇腹管26の内部と吸引管38とを接続することができる。

図１〜図３に示すように、基部11から後端部6に延伸する吸引管38は、例えば、後端部6内に設けられる吸引通路38と図示しない可撓性の吸引導管とを介して、電子部品のハンドラー、即ち自動取扱機内の所定の位置に配置される図示しない負圧発生装置に接続される。

従って、吸引孔27及び吸引管38を通じて吸引ヘッド15の内部を負圧発生装置に流体接続するので、所期の負圧を発生して、吸引ヘッド10の前側に電子部品3を吸引して固定し、これによりプランジャ1に電子部品3を強固に保持することができる。

プランジャ1は、温度調節された流体により吸引ヘッド15に保持される電子部品3を所定の温度に保持する専用の温度調節装置を有する。流体により電子部品3を加熱する温度調節装置の実施の形態を説明する。しかしながら、同様に、電子部品3を冷却する温度調節装置をプランジャ1に使用してもよい。

後端部6内に設けられる流体通路41と図示しない可撓性を有する流体通路とを介して、流体供給装置に接続される流体供給導管40が温度調節装置に設けられる。流体供給装置を使用して、周辺温度を有する流体又は事前に温度調節される流体、例えば浄化された空気が、矢印42で示すように、流体供給導管40内に所定の圧力で導入される。吸引管38に対して平行に配置されてプランジャ1の後端部6から前部8まで延伸するパイプが流体供給導管40として使用される。流体供給導管40の内部に設けられる図示の実施の形態の加熱装置43は、流体供給導管40の大部分の長さにわたり延伸する加熱コイルである。

基部11の直方体形状の基板29に形成される孔内に軸方向に挿通されて固定される接続ブッシュ44に対して軸方向に整合して流体供給導管40の前端が嵌合される。この嵌合構造では、接続ブッシュ44の通路45に整合する軸孔28を有する吸引管連結具21に対し接続ブッシュ44の前端は、密着する。また、吸引管連結具21の軸孔28は、頭部10の流体分配空洞18に連通するので、流体供給導管40内に案内される流体は、加熱装置43により予め決められた目標温度に加熱された後、流体分配空洞18内で吸引ヘッド15の全周囲に沿って均一に流動し、吸引ヘッド15と頭部前端13との間の環状室46内で、温度調整された流体は、電子部品3に接触する。このように、吸引ヘッド15を中心とする周辺領域内で、温度調節された流体が電子部品3に向かって噴出され、電子部品の温度が調節される。

また、図１〜図３は、流体供給導管40の前端内で流体分配空洞18の直前に配置される温度センサ51を示す。温度センサ51は、温度センサ51により測定した実際温度に従い、加熱装置43の電気出力をループ制御する閉ループ制御装置の一部を構成する。図２及び図３は、閉ループ制御装置に電気的に温度センサ51を接続する導線52を示す。温度センサ51と加熱装置43との間の領域内で、加熱用管から外側に導線52を導出することにより、加熱装置43により発生する温度による導線52の熱的負荷及び影響を減少することができる。

本発明では、多数の代替温度調節装置が考えられる。例えば、プランジャ1の領域内で最初に流体の温度を調節せずに、プランジャ1を介して既に所定の温度に調節した流体を電子部品3に供給してもよい。しかしながら、図示の温度調節装置では、電子部品3に近接する位置で流体の温度を調節するので、（図示しない）センサにより検出する実際の流体の温度が目標の温度に対する偏差値を持つと、温度調節装置の電気出力と、その電気出力に伴う流体の温度を最短時間で再調節できる利点がある。

プランジャ1は、図１のみに示すプランジャガイド装置2の互いに平行な２本のガイドロッド47に沿って案内される。ガイドロッド47の前端及び後端は、それぞれ基部11及びプランジャ1の後端部6に固定される。各ガイドロッド47は、プランジャガイド装置2内の対応するガイドブッシュ内で長手方向に移動可能に案内される。

前記のように、プランジャ1は、図３に示す前方に突出する接触位置から図２に示す引戻された初期位置に復帰ばね7の弾力により戻される。復帰ばね7の後端部及び前端部は、それぞれプランジャガイド装置2及び基部11に固定される。復帰ばね7は、図２の初期位置から図３の突出する接触位置にプランジャ1を移動するときに延伸される引張ばねである。

図９及び図１０に示す熱伝導体48を設けると、温度調節された流体から電子部品3への熱伝達性能を改善できる。熱伝導体48は、即ち流体の流れる方向とは反対の後方に突出する複数の突起又は薄板を有するディスク状の本体を有する。また、熱伝導体48は、優れた熱伝導材料により形成される。電子部品3の部品本体16に接触する熱伝導体48の前端面は、熱伝導体48と電子部品3との間に極力大きい接触面となる平坦に形成される。

熱伝導体48と頭部前端13の中心貫通孔14との間に形成される隙間を実質的に塞ぐため、熱伝導体48の外径は、中心貫通孔14の直径よりも僅かに小さい。熱伝導体48の中央孔49内を吸引ヘッド15の前端部が通過し又は配置できるので、吸引ヘッド15の吸着機能を損なわずに、吸引ヘッド15の周囲に熱伝導体48を配置できる。吸引ヘッド15により電子部品3を吸引するとき、電子部品3は、熱伝導体48に吸着されて、電子部品3は、面全体で熱伝導体48上に載置される。

図９に示すように、中心貫通孔14内でばね装置50により熱伝導体48を支持するので、電子部品3の導出外部リード4が最適な方向にならず不整合状態でリード支持ウェブ17上に載置されるとき、ばね装置50の弾性変位により、電子部品3を熱伝導体48上に平坦に載置することができる。斜めに配置される部品本体16にもばね装置50を適合でき、中心貫通孔14内で熱伝導体48を傾斜して配置して、部品本体16に対して熱伝導体48の密着接触を維持することができる。

(1)・・プランジャ、 (3)・・電子部品、 (6)・・後端部、 (8)・・前部、 (9)・・中間部、 (10)・・頭部、 (11)・・基部、 (12)・・頭部片、 (14)・・中心貫通孔、 (15)・・吸引ヘッド、 (18)・・流体分配空洞、 (31)・・ばね部材、 (33,34)・・弾性舌片、 (40)・・流体供給導管、 (43)・・加熱装置、 (48)・・熱伝導体、 (51)・・温度センサ、

Claims (9)

1. 試験装置に接続される接触装置に対して電子部品、特にＩＣを進退自在に移動し又は接触装置に保持するプランジャにおいて、
   頭部(10)と、
   頭部(10)内に配置されかつ電子部品(3)を吸引する吸引ヘッド(15)と、
   吸引ヘッド(15)に保持される電子部品(3)の温度を流体により調節する温度調節装置とを備え、
   頭部(10)は、温度調節された流体が通過する流体分配空洞(18)を有し、流体分配空洞内に吸引ヘッド(15)を配置し、温度調節された流体を吸引ヘッド(15)の周囲に流動させて吸引ヘッド(15)に沿って電子部品(3)に流体を供給することを特徴とするプランジャ。
2. プランジャ(1)は、前部(8)と、後端部(6)と、中間部(9)とを備え、
   温度調節装置は、前部(8)内に接続される少なくとも１つの流体供給導管(40)と、プランジャ(1)の後端部(6)と前部(8)との間に延伸する加熱用管と、加熱用管内に設けられて流体を加熱する加熱装置(43)とを備える請求項１に記載のプランジャ。
3. 少なくとも中間部(9)の大部分の長さにわたり延伸する発熱コイル式の電気抵抗ヒータにより加熱装置(43)を構成した請求項２に記載のプランジャ。
4. プランジャ(1)の前部(8)は、中間部(9)に固定される基部(11)と頭部(10)とを備え、
   頭部は、基部(11)に固定されかつ流体分配空洞(18)を有する軸方向の中心貫通孔(14)を備え、中心貫通孔を通じて温度調節された流体を電子部品(3)に供給する請求項２又は３に記載のプランジャ。
5. 側方に移動可能に基部(11)に取り付けられる頭部(10)は、ばね部材(31)により基部(11)の中心位置に付勢される請求項４に記載のプランジャ。
6. ばね部材(31)は、基部(11)に固定されて頭部(10)を対向側で把持する複数の弾性舌片(33,34)を備える請求項５に記載のプランジャ。
7. 良好に熱伝導可能な材料により形成される熱伝導体(48)を頭部の軸方向の中心貫通孔(14)の前端内に配置し、
   熱伝導体は、温度調節された流体を噴出して接触できる大きい表面を有し、
   吸引ヘッド(15)に電子部品(3)を吸着固定し、中心貫通孔(14)内に配置される熱伝導体(48)に電子部品(3)を大面積で接触させる請求項４〜６の何れか１項に記載のプランジャ。
8. 中心貫通孔(14)の内部に弾性変位可能に熱伝導体(48)を配置し、電子部品(3)の種々の異なる位置に熱伝達体(48)の位置を適合できる請求項７に記載のプランジャ。
9. 温度調節装置により発生する流体の温度をループ制御する閉ループ制御装置の一部を構成する温度センサ(51)を流体供給導管(40)の前端内に配置した請求項２〜８の何れか１項に記載のプランジャ。

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