JP4090117B2 - Ic吸着装置およびこれを用いたic搬送装置並びにic試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路素子などの各種電子部品(以下、代表的にICと称する。)をテストするためのIC試験装置に用いて好ましいIC吸着装置およびこれを用いたIC搬送装置並びにIC試験装置に関し、特に動作応答性に優れたコンパクトなIC吸着装置およびこれを用いたIC搬送装置並びにIC試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハンドラ (handler)と称されるIC試験装置では、トレイに収納した多数の被試験ICをハンドラ内に搬送し、各被試験ICをテストヘッドに電気的に接触させ、IC試験装置本体(以下、テスタともいう。)に試験を行わせる。そして、試験を終了すると各被試験ICをテストヘッドから払い出し、試験結果に応じたトレイに載せ替えることで、良品や不良品といったカテゴリへの仕分けが行われる。
【0003】
従来のハンドラには、試験前のICを収納したり試験済のICを収納するためのトレイ(以下、カスタマトレイともいう。)以外に、ハンドラ内を循環搬送させるトレイ(以下、テストトレイともいう。)を備えたタイプのものがあり、この種のハンドラでは、試験の前後においてカスタマトレイとテストトレイとの間で被試験ICの載せ替えが行われる。
【0004】
こうしたトレイ間での被試験ICの受け渡しやテストヘッドへの被試験ICの押し付けを行うために、ハンドラにはIC吸着装置が設けられている。従来のIC吸着装置は、被試験ICを吸着する吸着パッドと、この吸着パッドに吸着力を付与する真空発生器と、この真空発生器による吸着力のON/OFFを制御する制御弁と、吸着パッドを昇降させるアクチュエータ(たとえばエアシリンダ)と、このアクチュエータを駆動するための制御弁とから構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のIC吸着装置では、先端に吸着パッドが装着されたアクチュエータがたとえばハンドラのX−Y搬送装置のベースに設けられ、このアクチュエータを駆動するための制御弁は当該ベース以外の部位に設けられ、さらに真空発生器やその制御弁はさらに他の部位に設けられていたため、アクチュエータとその制御弁とを接続するホースおよび吸着パッドと真空発生器とを接続するホースが必要とされていた。このため、駆動部とその制御弁との距離が必然的に長くなり、制御信号の応答性に問題があった。
【0006】
また、これらの部品の取付位置によっては、その間を接続する上記ホースの取り廻しも困難となり、吸着パッドおよびアクチュエータはX−Y搬送装置によって動作するため、その動作範囲をカバーできる長さが必要とされた。
【0007】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、構成部品がコンパクトにまとめられ、動作応答性に優れたIC吸着装置およびこれを用いたIC搬送装置並びにIC試験装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1) 上記目的を達成するために、本発明のIC吸着装置は、少なくとも被試験ICを吸着保持するパッドと、前記パッドを移動させる流体圧シリンダからなるアクチュエータと、前記流体圧シリンダの駆動を制御するシリンダ制御弁と、前記パッドに吸着力を付与する吸着力発生器と、前記パッドの吸着力を入切する吸着制御弁と、前記パッドの吸着力を検出するセンサとが、それぞれブロック状に形成されており、かつ着脱可能に一体的に組み付けられていることを特徴とする。
【0009】
本発明のIC吸着装置では、パッド、アクチュエータ、シリンダ制御弁、吸着力発生器、吸着制御弁およびセンサが、それぞれブロック状に形成されており、かつ着脱可能に一体的に組み付けられているので、これをたとえばX−Y搬送装置のベースに取り付ければ、ICの吸着機能部品がコンパクトにまとめられ、しかもパッドと吸着制御弁とを接続するホースが短くできるので動作応答性を高めることができる。
【0010】
(2) 本発明においては、請求項2に記載のIC吸着装置のように、これらパッド、アクチュエータ、シリンダ制御弁、吸着力発生器、吸着制御弁およびセンサをビスやネジなどの締結手段を用いて組み付けることが好ましい。したがって、パッドの移動ストロークが異なり吸引力は同じ場合には、パッドとアクチュエータとを交換することでIC吸着装置の一部を汎用することができる。
【0011】
(3) また、本発明に係る吸着制御弁は、パッドに吸着力を付与するとともにこれを解放する制御弁であり、供給弁単独で構成される他、請求項3に記載のIC吸着装置のように、供給弁と破壊弁との組み合わせでも構成することができる。吸着制御弁と供給弁単独で構成する場合は、吸着力をONする際に供給弁を作動させる一方で、吸着力をOFFする際は吸着力の源となる空気圧を大気解放させる。これに対して、被試験ICの吸着および解放の速度を高めたい場合や被試験ICが比較的軽量である場合には、破壊弁を追加することで強制的に吸着力をOFFすることができる。なお、吸着制御弁を供給弁と破壊弁との組み合わせとする場合には、請求項3に記載のIC吸着装置のように、供給弁、破壊弁および圧力センサが、前記真空発生器の側部に並んで設けられた構成とすることが好ましい。
【0012】
本発明では、吸着力を検出するセンサを一体的に組み付けるため、吸着力の検出部位がパッドの直近となるので、センサによる検出精度が高くなる。
【0014】
本発明では、吸着力発生器もさらに一体的に組み付けているため、ICの吸着機能部品をコンパクトにまとめられる他、吸着力発生器とパッドおよび吸着力発生器と吸着制御弁とをそれぞれ接続するホースや流路が短くでき、動作応答性を高めることができる。
【0016】
本発明のように、アクチュエータとして流体圧シリンダを用いる場合には、当該流体圧シリンダの駆動を制御するためのシリンダ制御弁が必要となるが、これを一体的に組み付けることで、ICの吸着機能部品をコンパクトにまとめられる他、流体圧シリンダとシリンダ制御弁とを接続するホースや流路が短くでき、流体圧シリンダの動作応答性をさらに高めることができる。
【0017】
(4) 特に限定はされないが、アクチュエータとして流体圧シリンダを用いる場合には、請求項4記載のIC吸着装置のように、当該流体圧シリンダを差圧制御方式とすることが好ましい。この差圧制御方式を採用することで、シリンダ制御弁がコンパクトになりさらにIC吸着装置の小型化を図ることができる。
【0018】
(5) 上記発明においては特に限定されないが、請求項5記載のIC吸着装置では、複数の電気信号配線のうちの少なくとも複数本の電気信号配線が一箇所に接続されていることを特徴とする。アクチュエータ、吸着制御弁、センサなどに対する電気信号配線は複数のケーブルで構成されるが、これを一箇所にまとめて接続することで、電源配線を共用でき、その結果、配線数(芯線数)を少なくすることができる。この場合、複数の電気信号配線の全てを一箇所にのみ接続する以外にも、複数の電気信号配線のうちの何本かをまとめて一箇所に接続しても良い。ただし、全ての電気信号配線を一箇所に集約して接続すれば、さらにコンパクトなIC吸着装置を提供することができる。
【0019】
(6) 上記発明においては特に限定されないが、請求項6記載のIC吸着装置では、前記アクチュエータ、前記吸着制御弁および前記センサに対する信号配線が、内部配線とされていることを特徴とする。
【0020】
アクチュエータ、吸着制御弁およびセンサに対する信号配線を内部配線とすることで、ICの吸着機能部品をさらにコンパクトにまとめることができる。
【0021】
(7) 上記発明においては特に限定されないが、請求項7記載のIC吸着装置では、前記吸着力発生器および前記流体圧シリンダに対する流体流路が、内部に形成されていることを特徴とする。
【0022】
吸着発生器や流体圧シリンダの流体流路としてはホースや配管などを用いることができるが、吸着機能部品を一体的に組み付けるに際し、それらの内部にこうした流体流路を形成することで、ICの吸着機能部品をさらにコンパクトにまとめることができる。
【0023】
(8) 上述した本発明のIC吸着装置は、当該IC吸着装置を少なくとも一軸方向に移動させる駆動装置と組み合わせたIC搬送装置としても使用できるし、被試験ICをテストヘッドへ搬送してテストを実行させ、このテスト結果データに基づいて被試験ICを分類するIC試験装置に組み込んで使用することもできる。
【0024】
この場合、本発明のIC吸着装置は、チャンバタイプのIC試験装置、ヒートプレートタイプのIC試験装置、被試験ICをテストトレイに搭載した状態でテストを実行するタイプのIC試験装置、被試験ICをIC吸着装置にて直接保持してテストを実行するタイプのIC試験装置等々、あらゆる種類のIC試験装置に適用することができ、また、ローダ部、アンローダ部あるいはテストヘッド部等々、IC試験装置内のあらゆる種類のIC吸着装置に適用することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明のIC吸着装置を適用したIC試験装置の実施形態を示す平面図、図2は図1の II-II線に沿う断面図、図3は図2のテストヘッドのコンタクト部の詳細を示す断面図(図1の III-III線断面図)、図4は図3のソケットガイドを示す平面図である。
【0026】
このIC試験装置1は、ハンドラ10、テストヘッド20およびテスタ30からなり、テストヘッド20とテスタ30とはケーブル40を介して接続されている。そして、ハンドラ10の供給トレイ102に搭載された試験前の被試験ICをX−Y搬送装置104,105によってテストヘッド20のコンタクト部に押し当て、このテストヘッド20およびケーブル40を介して被試験ICのテストを実行したのち、テストが終了した被試験ICをテスト結果にしたがって分類トレイ103に格納する。
【0027】
ハンドラ10には、基板109が設けられており、この基板109上に被試験ICのX−Y搬送装置104,105が設けられている。また、基板109には開口部110が形成されており、図2に示すようにハンドラ10の背面側に配置されたテストヘッド20のコンタクト部201には、開口部110を通じて被試験ICが押し当てられる。
【0028】
ハンドラ10の基板109上には、2組のX−Y搬送装置104,105が設けられている。このうちのX−Y搬送装置104は、X軸方向およびY軸方向に沿ってそれぞれ設けられたレール104a,104bによって、取付ベース104cに取り付けられたIC吸着装置104dが、分類トレイ103から、供給トレイ102、空トレイ101、ヒートプレート106および2つのバッファ部108,108に至る領域までを移動可能に構成されており、さらにこのIC吸着装置104dのパッド1041は図示しないZ軸アクチュエータ(図3に示すエアシリンダ1052に相当する。)によってZ軸方向、すなわち上下方向にも移動可能とされている。そして、取付ベース104cに設けられた2つのIC吸着装置104dによって、一度に2個の被試験ICを吸着、搬送および解放することができる。
【0029】
これに対してX−Y搬送装置105は、X軸方向およびY軸方向に沿ってそれぞれ設けられたレール105a,105bによって、取付ベース105cに取り付けられたIC吸着装置105dが、2つのバッファ部108,108とテストヘッド20との間の領域を移動可能に構成されており、さらにこのIC吸着装置105dのパッド1051は、図3に示すエアシリンダ(Z軸アクチュエータ)1052によってZ軸方向(すなわち上下方向)にも移動可能とされている。そして、取付ベース105cに設けられた2つのIC吸着装置105dによって、一度に2個の被試験ICを吸着、搬送および解放することができる。
【0030】
また、2つのバッファ部108,108は、レール108aおよび図示しないアクチュエータによって2つのX−Y搬送装置104,105の動作領域の間を往復移動する。図1において上側のバッファ部108は、ヒートプレート106から搬送されてきた被試験ICをテストヘッド20へ移送する作業を行う一方で、下側のバッファ部108は、テストヘッド20でテストを終了した被試験ICを払い出す作業を行う。これら2つのバッファ部108,108の存在により、2つのX−Y搬送装置104,105は互いに干渉し合うことなく同時に動作できることになる。
【0031】
X−Y搬送装置104の動作領域には、これから試験を行う被試験ICが搭載された供給トレイ102と、試験済のICをテスト結果に応じたカテゴリに分類して格納される4つの分類トレイ103と、空のトレイ101とが配置されており、さらにバッファ部108に近接した位置にヒートプレート106が設けられている。
【0032】
このヒートプレート106は、たとえば金属製プレートであって、被試験ICを落とし込む複数の凹部106aが形成されており、この凹部106aに供給トレイ102からの試験前ICがX−Y搬送装置104により移送される。ヒートプレート106は、被試験ICに所定の熱ストレスを印加するための加熱源であり、被試験ICはヒートプレート106で所定の温度に加熱されたのち、一方のバッファ部108を介してテストヘッド20のコンタクト部に押し付けられる。
【0033】
図3に示すように、本実施形態に係るテストヘッド20の上面(コンタクト部201)には、当該テストヘッド20本体とケーブル203を介して電気的に接続されたフロッグリング202が装着されている。このフロッグリング202には、環状に多数のポゴピン204( pogo pin :バネにより軸芯方向に出没自在に支持された可動ピンを有し、この可動ピンが前記バネによって突出する方向に付勢されている接触ピン)が上向きに設けられており、このポゴピン204に端子が接触するようにパフォーマンスボード205が設けられている。また、パフォーマンスボード205の上面には、2つのICソケット206,206が電気的に接続された状態で装着されている。これにより、ICソケット206のコンタクトピン(不図示)は、パフォーマンスボード205、ポゴピン204、フロッグリング202およびケーブル203を介してテストヘッド20本体に電気的に接続される。
【0034】
ちなみに、2つのICソケット206には、図4に示すように2つの開口部207aおよびガイドピン207bを有するソケットガイド207が装着されており、IC吸着装置105dに保持された被試験ICは、ソケットガイド207の開口部207aを通じてICソケット206に押し当てられるが、このときソケットガイド207に設けられたガイドピン207bが、IC吸着装置105dのパッド1051に形成されたガイド孔1051aのそれぞれに挿入され、これにより被試験ICとICソケット206との位置合わせが行われる。
【0035】
図3に示されるように、本実施形態に係るIC吸着装置105dは、被試験ICを吸着保持するパッド1051を上下移動させるエアシリンダ1052と、このエアシリンダ1052の駆動を制御するシリンダ制御弁1053と、パッド1051に吸着力を付与する真空発生器1054と、この真空発生器1054の入切を制御する供給弁1055および破壊弁1056と、真空発生器1054による吸着力を検出するための圧力センサ1057とが、ブロック状に一体的に組み付けられて構成されている。
【0036】
本実施形態で用いられる真空発生器1054は、いわゆるエジェクタ効果を利用したエジェクタ真空ポンプであり、圧縮空気を吸引室から隘路へ導入し、ここに形成された吸引通路からの随伴流により吸引力を発生させる。このため、真空発生器1054の上部には、工場等の圧縮エアーが供給されるエアーホース1058が接続されており、ここから真空発生器1054内に圧縮空気が導入されることで、パッド1051に接続された吸引用ホース1054aに吸引力が発生し、被試験ICを吸着することができる。
【0037】
また、真空発生器1054は、エアーホース1058から供給される圧縮空気の入切(ON/OFF)によって吸引用ホース1054a、つまりパッド1051に吸引力を付与する。このため、エアーホース1058からの圧縮空気を真空発生器1054の吸引室へ導くための供給弁1055と、それまで真空発生器1054の吸引室へ導かれていた圧縮空気を排気する破壊弁1056とが、真空発生器1054の側部に設けられている。さらに、真空発生器1054により発生した吸引力を検出するための圧力センサ1057もこれら供給弁1055および破壊弁1056に並んで設けられている。
【0038】
一方、エアシリンダ1052を駆動制御するシリンダ制御弁1053には、エアーホース1058からの圧縮空気の一部が供給され、これによりエアシリンダ1052のロッド1052aが進退移動(ここでは上下移動)する。ここで、エアーホース1058からの圧縮空気は、上述した真空発生器1054と当該シリンダ制御弁1053とに供給されるので、図示は省略するが、そのためのエアー通路が真空発生器1054およびシリンダ制御弁1053を構成するブロック内に形成されている。
【0039】
図5は本実施形態の空圧回路を示す回路図であり、同図に示す空圧回路では、エアシリンダ1052は、いわゆる差圧制御方式とされている。この差圧制御方式とは、エアシリンダ1052のピストンの表裏面において、ロッド1052aが設けられた面は反対面に比べてロッド1052aの断面積分だけ受圧面積が小さいことに着目し、ピストンの表裏面に同圧の圧縮空気を導入することでロッド1052aを前進させるものである。
【0040】
つまり、同図の空圧回路図に示されるように、ピストンのロッド1052a側のポートには常時圧縮空気が導入されており、ロッド1052aを前進させる場合のみピストンの反対面のポートに同圧の圧縮空気を導入する。これにより、ピストンの反対面の受圧面積はロッド側に比べて当該ロッドの分だけ大きくトータルの受圧量が大きくなるのでロッド1052aは前進することになる。また、ピストンの反対面側への圧縮空気の導入を停止すればロッド側への圧縮空気の導入によって当該ロッド1052aは後退することになる。
【0041】
こうした差圧制御方式のエアシリンダ1052を採用すると、シリンダ制御弁1053がコンパクトなもので足り、これにより本実施形態のIC吸着装置全体がさらにコンパクトになる。
【0042】
ただし、本発明に係るエアシリンダ1052の作動制御方式は図5に示すものにのみ限定されるわけではなく、図6に示す一般的な作動制御方式を採用することも何ら問題はない。図6において、図5と共通する部材には同一の符号を付してある。
【0043】
一方、シリンダ制御弁1053、供給弁1055および破壊弁1056への信号配線と、圧力センサ1057からの出力信号配線1059は、たとえば図示するようにIC吸着装置105dの一箇所に接続され、そこから先はブロック内の内部配線とされている。この場合、内部配線の一部または全部にプリント配線基板などを用いることもできる。
【0044】
次に動作を説明する。
ハンドラ10の供給トレイ102に搭載された試験前の被試験ICは、X−Y搬送装置104によって吸着保持され、ヒートプレート106の凹部106aに移送される。ここで所定の時間だけ放置されることにより、被試験ICは所定の温度に昇温するので、供給トレイ102からヒートプレート106へ昇温前の被試験ICを移送したX−Y搬送装置104は、被試験ICを放したのちヒートプレート106に放置され所定の温度に昇温した被試験ICをそのまま吸着保持してバッファ部108に移送する。
【0045】
被試験ICが移送されたバッファ部108は、レール108aの右端まで移動するとともに、X−Y搬送装置105のIC吸着装置105dによって吸着保持され、図3に示されるように、基板109の開口部110を通じてテストヘッド20のICソケット206に押し当てられる。
【0046】
ここで、本実施形態のIC吸着装置105dは、パッド1051、エアシリンダ1052、シリンダ制御弁1053、真空発生器1054、供給弁1055、破壊弁1056および圧力センサ1057がブロック状に一体的に組み付けられているので、X−Y搬送装置105の取付ベース105cに取り付けるにあたり、ICの吸着機能部品がコンパクトにまとめられる。
【0047】
しかも、圧縮空気が供給されるエアーホース1058とシリンダ制御弁1053、エアーホース1058と真空発生器1054、真空発生器1054とパッド1051との距離をそれぞれ短くできるので、信号配線1059から入力された信号に対するエアシリンダ1052および真空発生器1054の動作応答性を高めることができる。
【0048】
また、本実施形態のIC吸着装置105dは、パッド1051、エアシリンダ1052、シリンダ制御弁1053、真空発生器1054、供給弁1055、破壊弁1056および圧力センサ1057がビスやネジによって組み付けられているので、たとえばエアシリンダ1052のストロークを変更したい場合には当該エアシリンダ1052のみを交換すれば足り、その他の機能部品を共用することができる。
【0049】
さらに、エアーホースや電気配線は極力内部に形成されているので、そのぶんICの吸着機能部品をさらにコンパクトにまとめることができる。
【0050】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0051】
上述した実施形態では、本発明のIC吸着装置をテストヘッド20に対するX−Y搬送装置105に適用したが、上述した実施形態のIC試験装置では、X−Y搬送装置104に適用することもできる。また、パッド1051を上下移動させるアクチュエータはエアシリンダ1052に限定されず、電動モータを駆動源とするアクチュエータでも良い。さらに、真空発生器1054は本発明のIC吸着装置に必須のものではなく、工場等の外部に真空源を有する場合には供給弁1055および破壊弁1056のみをIC吸着装置に組み付ければよい。
【0052】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ICの吸着機能部品がコンパクトにまとめられ、しかも駆動部と制御弁等との距離が短くできるので駆動部の動作応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のIC吸着装置を適用したIC試験装置の実施形態を示す平面図である。
【図2】図1の II-II線に沿う断面図である。
【図3】図2のテストヘッドのコンタクト部の詳細を示す断面図(図1の III-III線断面図)である。
【図4】図3のソケットガイドを示す平面図である。
【図5】本発明のIC吸着装置の空圧回路の実施形態を示す回路図である。
【図6】本発明のIC吸着装置の空圧回路の他の実施形態を示す回路図である。
【符号の説明】
1…IC試験装置
10…ハンドラ
101…空トレイ
102…供給トレイ
103…分類トレイ
104,105…X−Y搬送装置
104a,104b,105a,105b…レール
104c,105c…取付ベース
104d,105d…IC吸着装置
1051…パッド
1052…エアシリンダ(アクチュエータ)
1053…シリンダ制御弁
1054…真空発生器(吸着力発生器)
1055…供給弁(吸着力制御弁)
1056…破壊弁(吸着力制御弁)
1057…圧力センサ(センサ)
1058…エアーホース
1059…信号配線
106…ヒートプレート
108…バッファ部
109…基板
110…開口部
20…テストヘッド
201…コンタクト部
30…テスタ
40…ケーブル
Claims (9)
- 少なくとも被試験ICを吸着保持するパッドと、前記パッドを移動させる流体圧シリンダからなるアクチュエータと、前記流体圧シリンダの駆動を制御するシリンダ制御弁と、前記パッドに吸着力を付与する吸着力発生器と、前記パッドの吸着力を入切する吸着制御弁と、前記パッドの吸着力を検出するセンサとが、それぞれブロック状に形成されており、かつ着脱可能に一体的に組み付けられていることを特徴とするIC吸着装置。
- 前記パッド、前記アクチュエータ、前記シリンダ制御弁、前記吸着力発生器、前記吸着制御弁および前記センサは、ネジまたはビスにより一体的に組み付けられている請求項1記載のIC吸着装置。
- 前記吸着制御弁は、供給弁と破壊弁とを組み合わせてなり、
前記供給弁、前記破壊弁および前記圧力センサが、前記真空発生器の側部に並んで設けられている請求項1または2記載のIC吸着装置。 - 前記流体圧シリンダは、差圧制御回路により制御されることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のIC吸着装置。
- 複数の電気信号配線のうちの少なくとも複数本の電気信号配線が一箇所に接続されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のIC吸着装置。
- 前記アクチュエータ、前記吸着制御弁および前記センサに対する信号配線が、内部配線とされていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のIC吸着装置。
- 前記吸着力発生器および前記流体圧シリンダに対する流体流路が、内部に形成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のIC吸着装置。
- 請求項1〜7の何れかに記載のIC吸着装置と、前記IC吸着装置を少なくとも一軸方向に移動させる駆動装置とを備えたことを特徴とするIC搬送装置。
- 被試験ICをテストヘッドへ搬送してテストを実行させ、このテスト結果データに基づいて前記被試験ICを分類するIC試験装置であって、請求項1〜7の何れかに記載のIC吸着装置を備えたことを特徴とするIC試験装置。
Priority Applications (4)
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