JP3543089B2 - コンタクトユニット - Google Patents
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Description
【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 Package)、SOP(Small Outline Package)、BGA(Ball Grid 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】
【問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移動自在に支持され、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、前記押圧プレートに形成された貫通孔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記貫通孔の縁部に当接する球面状の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。前記貫通孔の内周面と前記ガイドロッドとの間には隙間が形成されており、前記ガイドロッドを前記シリンダに対してその中心から同一半径の位置に相互に90度位相をずらして4つ設けられている。
【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17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14,15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16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24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24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35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24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24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
Claims (6)
- 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移動自在に支持され、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、前記押圧プレートに形成された貫通孔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記貫通孔の縁部に当接する球面状の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。 - 請求項1記載のコンタクトユニットにおいて、前記貫通孔の内周面と前記ガイドロッドとの間に隙間を有することを特徴とするコンタクトユニット。
- 請求項1記載のコンタクトユニットにおいて、前記ガイドロッドを前記シリンダに対してその中心から同一半径の位置に相互に90度位相をずらして4つ設けることを特徴とするコンタクトユニット。
- 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。
- 請求項1〜4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。
- 請求項1〜5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。
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