JP3407192B2 - テストハンドの制御方法及び計測制御システム - Google Patents

テストハンドの制御方法及び計測制御システム

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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ハンドラーに
おいてソケット上のICデバイス(以下ICという)を
押圧するテストハンドの動作をIC及びソケットの種別
に応じて適正に制御するための方法及びこれを用いた計
測制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】ICハンドラーは、ローダから測定部の
ソケットに送り込まれたICをテストハンドのプッシャ
で押圧してICリードをソケットのコンタクタに接触さ
せることにより、テスタでIC特性の良否を判別した
後、アンローダでICを分類収容する装置である。しか
しながら、最近では検査対象となるICやこれに対応す
べきソケットの種類が多様化しているため、種別に応じ
てテストハンドの動作特性を変化させる必要がある。ハ
ンドラーはできるだけICを高速処理するのが望ましい
が、高速化するほどICへの衝撃が発生増大し、またI
Cリードやソケットコンタクタの寿命が低下する難点が
ある。
【0003】この解決方法として、特開平9−8998
3号のハンドラーでは、各種ICの適正な接触圧を予め
FDに入力しておき、作業員がICの種別を指定すると
CPUがFDからのデータに基づいて制御弁に信号を送
り、ハンドを駆動するシリンダ圧が調整されるようにな
っている。また、特開平10−227834号には、テ
ストハンドをパルスモータで駆動する際、IC品種に応
じて適正な押圧力、速度、IC押し込み変位を微調整で
きる機構が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来品で
は、いずれもIC種別毎のデータを予めコンピュータに
入力しておく必要があり、またそのデータもICに表示
されている1本当たりのピン圧、ピン数、ソケットコン
タクタの許容変位量を基にした経験値に依存している。
【0005】ところが、実際のハンドラーでは、ソケッ
トにICが挿入された状態でテストハンドが押圧するた
め、規定のデータによる値が必ずしも適正であるという
保証がない。例えば、ICを高速処理するためにハンド
の速度を上げれば、ICパッケージに対する衝撃が予想
以上に増大したり、またICリードやソケットコンタク
タの弾性限度を超える可能性もある。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、IC及びソケットの種別に
応じてテストハンドの押圧力、動作速度及び変位を適正
に制御できる制御方法及び計測制御システムを提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、ICハンドラーのソケットに
送り込まれたICを押圧するテストハンドの制御方法に
おいて、まず前記ハンドでソケット上のICを押圧し
て、その荷重P、加速度Aまたは速度V、ICの押し込
み変位量Dを各センサを用いて検出し、次いで各検出デ
ータからIC及びソケットの合成ばね定数Kを求め、I
Cに対する衝撃力が許容値Pa以下となるようにハンド
の動作を決定している。
【0008】また、請求項の計測制御システムは、テ
ストハンドのICに対する押圧力Pを検出する荷重セン
サと、前記ハンドの動作速度または加速度Aを検出する
加速度センサと、前記ハンドがICに接触してから停止
するまでの押し込み変位量Dを検出する変位センサと、
各センサからのデータに基づいてIC及びソケットの合
成ばね定数Kを求め、ICに作用する衝撃力が許容値P
a以下でかつハンドの動作が最速となるような押圧力、
速度及び変位かどうかをモニターすると共に各データに
基づいてハンドの駆動を制御する制御手段と、から構成
されている。
【0009】
【発明の実施の形態】図1はテストハンド1及びソケッ
ト2の概略と計測制御システムのブロック図を示したも
のである。テストハンド1は下端のプッシャ8でIC5
を吸着したままパルスモータ3により上下動され、下方
のソケット2のIC受容部には、ICリードと接触する
コンタクタ4が配置されている。また、テストハンド1
は、パルスモータ3の回転数や回転速度を制御すること
により、IC及びソケット2に対する押圧力、動作速度
及びICの押し込み変位量が調整可能であり、後述のよ
うにソケット2に接触する直前に減速されてICとソケ
ット2に対する衝撃が緩和されるようになっている。
【0010】本発明の計測制御システムは、荷重センサ
9、加速度センサ10、変位センサ11、増幅器12、
A/D変換器13、コンピュータ14、演算回路15、
D/A変換器16及び駆動回路17から構成されてい
る。
【0011】荷重センサ9は、IC及びソケット2に対
するハンド1の押圧力を検出するもので、この実施例で
はプッシャ8の上方に歪ゲージ式荷重変換器(ロードセ
ル)が取り付けられている。加速度センサ10は、主と
してハンド1が下降する際の加速度または速度変化を検
出し、歪ゲージ式や圧電式が使用される。加速度センサ
の代わりに速度センサを用いてもよい。変位センサ11
は、プッシャ8に吸着されたIC5がソケット2のコン
タクタ4に接触する直前の位置から、接触後に押し込ま
れて停止するまでの変位量を検出するもので、この実施
例では渦電流式非接触変位計が用いられている。
【0012】増幅器12は、各センサ9〜11からの微
小電気信号を増幅して出力し、A/D変換器13は増幅
されたアナログ信号をデジタル化してコンピュータ14
に送り込む。コンピュータ14のCPUは、検出データ
とメモリM内の格納データを設定プログラムに従って演
算回路15で演算処理し、ハンド1がIC及びソケット
2の種別に応じて最適動作するように指令を出し、作業
員が逐次画面をモニタできるようになっている。D/A
変換器16は、CPUからのデジタル信号をアナログ信
号に変換し、駆動回路17はパルスモータ3に駆動信号
を送る。
【0013】CPUでは各センサ9〜11からのデータ
を用いて次のようにテストハンド1の適性押圧力、衝撃
力、動作速度、押し込み変位量を決定する。
【0014】押圧力 ICリードのはね定数をK1、ソ
ケット2のばね定数をK2とすると、ICとソケット2
を合わせた合成ばね定数Kは、 K=(K1+K2)/K1・K2 で求められる。Kの値は、荷重センサ9で測定された押
圧荷重Pと変位センサ11によるICの押し込み変位量
δから、 K=P/δ で与えられる。このときプッシャ8の押し込み変位量δ
は、ICリードの縮み量δ1とソケット2(主にコンタ
クタ4)の変位量δ2との和(δ=δ1+δ2)であ
る。δ1,δ2の大きさは、それぞれのばね定数K1,
K2によって定まる。
【0015】衝撃力 ICがコンタクタ4と接触する際
に生じる衝撃は、接触直前と直後の時間△tにおける降
下速度の変化量(△V=V1−V0)によって求められ
る。ここに衝撃力Fは、 F=m・(△V/△t) で与えられる。上式から分かるように、接触前のプッシ
ャ8の降下速度V0がハンド1の動作速度Vに対して十
分に減速されており、しかもICに接触する前後で一定
速度が保持されれば、接触時の衝撃力は極めて小さいか
0になる。ここで、△V/△tは加速度であり、加速度
センサ10を用いて検出できる。一方、ICとソケット
コンタクタ4との接触によって発生する反力は、プッシ
ャ8によってICに加えられる押圧力と等しい。この押
圧力は、プッシャ8上方に設置された荷重センサ9(ロ
ードセル)によって検出される。また、テストハンド先
端のプッシャ8の質量をmとすれば、衝撃力Fはmと加
速度の積として上式から求めることができる。
【0016】動作速度 任意の時刻tにおけるテストハ
ンド1の動作速度V(t)は、センサ11による変位デ
ータD(t)またはセンサ10による加速度データA
(t)を用いて次のように求めることができる。 V(t)={D(t)−D(t−△t)}/△t V(t)=V(t−△t)+A(t)・△t
【0017】押し込み変位量 押し込み変位量δ(t)
は、変位センサ11によるデータD(t)から、次式で
求める。 δ(t)=D(t)−D(t−△t)
【0018】一方、コンピュータ14のメモリMには、
予め次のデータが入力されている。 (1)テストハンド1の動作速度V(PM3の駆動回転
数及び回転速度) (2)ハンド1の制動位置HB及び停止位置HS(図1
参照) (3)制動後の下降速度V0(PM3の駆動回転数及び
回転速度) (4)許容押し込み変位量δa(ICと接触してから停
止するまでの変位量) (5)許容押圧力Pa(δと合成はね定数Kから定ま
る)
【0019】次にCPUによるデータ処理過程及び演算
工程を図2のフローチャートに従って説明する。まずハ
ンドのプッシャ8でICをソケットのコンタクタ4上に
複数回押圧して荷重Pと変位Dを計測し、ICとソケッ
トの合成ばね定数Kを前式に基づいて算出する(S
0)。この場合の押圧力は、ICやソケットに表示され
た範囲に設定し、複数回押圧するのは誤差を少なくして
正確なデータを得るためである。
【0020】次のステップS1では、ステップS0で求
められた合成ばね定数Kと共に、初期条件としてテスト
ハンド1の動作速度V、テストハンド1の制動位置HB
及び停止位置HS、制動後の下降速度V0、許容押し込
み変位量δa及び許容押圧力Pa等がメモリMに格納さ
れる。ここで必要に応じてステップS21において駆動
回路17により駆動されるパルスモータ3の調整を行
う。始動の準備ができたらステップS22でオペレータ
により始動スイッチが入れられると制御動作がスタート
し、パルスモータ3が高速回転してテストハンド1のプ
ッシャ8が初期位置から下降を始める。CPUはパルス
モータ3の回転数を駆動回路17からのパルス数で監視
し、このパルス数がテストハンド1の制動位置HBに相
当する数に達すると駆動回路に指令を出してパルスモー
タ3に制動をかける。この段階でステップS23にて各
センサ9〜11からの入力データをCPUに取り込み、
ステップS3〜S5において時刻tでの荷重データP
(t)、加速度データA(t)、変位データD(t)が
メモリMに格納される。
【0021】次にステップS4で取り込まれた加速度デ
ータA(t)を用いてステップS7でプッシャ8の下降
速度V1(t)を求めると共に、ステップS5で取り込
まれた変位データD(t)を用いてプッシャ8の下降速
度V2(t)をステップS8で求める。そして速度V1
(t)とV2(t)が等しいかどうかをステップS9で
確認し、許容範囲であれば次に一方の速度データ、例え
ばV2(t)を次のステップS10で設定された制動後
の下降速度V0と比較する。両者の差が正常範囲内であ
れば次に進む。測定された速度がV0よりも大きいとき
は、ステップS11で制動位置HBを変更し、ステップ
S24からステップS2に移行して制動位置をもっとソ
ケット2に近い位置に変更する。制動位置の変更後は、
ステップS4,S5,S7〜S10により再度のデータ
取り込み及び速度比較が行われる。一方、これと平行し
ICとの接触圧力(衝撃力)P1(t)を荷重センサ
9で直接求めると共に(S3,S25)、プッシャ8の
質量mと加速度A(t)からP2(t)を算出し(S
6)、ステップS12で両者を比較する。両者が一致し
ても少々異なっていても、P1またはP2の一方をメモ
リM内の許容押圧力Paを比較する(S13)P1
Pa、すなわち衝撃力が許容値内であれば次の動作に進
み、P1がPaより大きければパルスモータ3の回転数
または回転速度を変えて(S14)再びステップS24
に戻る。
【0022】ステップS15では、ICの押し込み変位
D(t)がメモリM内の許容値δaと比較され、D
(t)がδa値を超える場合、Hs(ハンド停止位置)
を変更して(S16)ステップS2に戻る。Hsはハン
ド1のストロークつまりパルスモータ3の回転数を変え
ればよい。
【0023】ステップS10でのハンド動作の良否やス
テップS13,S15の判別は、作業員がモニタで確認
できるので、最初の設定値が適正であればそのまま使用
され、不適性の場合は正しく修正される。また、ステッ
プS13,S15を満たす範囲でハンド1の動作速度V
を大きくとることにより、テストハンドのIC処理能力
を最大にすることができ、ハンド1の降下直前でV0ま
で減速されるため、Vを少々大きくしても衝撃はかなり
抑えられる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明の制御方法及び計測
制御システムをハンドラーに組み込むことにより、異な
る種別のIC及びソケットに対しても短時間でテストハ
ンドを適正に動作させることができる。また、本件のシ
ステムで得られたデータをフロッピーディスク等の記録
媒体に一旦記録し、既成のハンドラーに入力してテスト
ハンドを動作させれば、本件システムを直接組み込まな
くても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】テストハンド計測制御システムのブロック図で
ある。
【図2】コンピュータのフローチャートである。
【符号の説明】
1 テストハンド 2 ソケット 3 パルスモータ 4 コンタクタ 5 ICデバイス 6 変位センサ用ターゲット 7 取り付けアーム 8 プッシャ 9 荷重センサ 10 加速度センサ 11 変位センサ 12 増幅器 13 A/D変換器 14 コンピュータ 15 演算回路 16 D/A変換器 17 駆動回路 M メモリ HB ハンドの制動位置 Hs ハンドの停止位置 δa 許容変位 K 合成ばね定数
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/26 G01R 31/28 - 31/3193 H01L 21/66

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ICハンドラーのソケット2に送り込まれ
    たICを押圧するテストハンド1の制御方法において、 まず前記ハンド1でソケット2上のIC5を押圧して、
    その荷重P、加速度Aまたは速度V、ICの押し込み変
    位量Dを各センサを用いて検出し、次いで各検出データ
    からIC及びソケット2の合成ばね定数Kを求め、IC
    に対する衝撃力が許容値Pa以下となるようにハンド1
    の動作を決定する制御方法。
  2. 【請求項2】テストハンド1のIC5に対する押圧力P
    を検出する荷重センサ9と、前記ハンド1の動作速度ま
    たは加速度Aを検出する加速度センサ10と、前記ハン
    ド1がICに接触してから停止するまでの押し込み変位
    量Dを検出する変位センサ11と、各センサからのデー
    タに基づいてIC及びソケット2の合成ばね定数Kを求
    め、ICに作用する衝撃力が許容値Pa以下でかつハン
    ドの動作が最速となるような押圧力、速度及び変位かど
    うかをモニターすると共に各データに基づいてハンド1
    の駆動を制御する制御手段14と、から成るテストハン
    ドの計測制御システム。
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