JP4769671B2 - デバイス試験支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の良品判別試験に使用されるにデバイス試験支援装置に関する。

近年、携帯電話、デジタルカメラなどで代表される携帯機器類には多くの電子部品（電子部品を電子デバイスともいう）が使用されている。特に多機能ＬＳＩは試験工程が複数工程あり、試験工程の時間短縮を目的とし、１台の回転ハンドラに複数台のテスタを接続して試験することができる試験装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

特に、この回転ハンドラでは、水平方向に複数本、放射状に配置されたアームを垂直方向にも複数個設けるとともに、アームの先端部にはテストヘッド並びにトレイを配置したものが使用されている。

現在、電子部品、特に多機能ＬＳＩは携帯機器類の他にデジタル家電や車載用途等にも使用されており、将来も生産量の拡大化が予想される。このように生産量の拡大化を目的とした試験作業工程の時間短縮、さらには、試験結果にしたがって行われる良否判別工程をも含めた形での時間短縮という効率化が望まれている。
特開２００２−２０７０６４号公報

しかしながら、従来の技術では、試験作業時間短縮化に対応できない場合がある。例えば、１台の回転ハンドラに関し、水平方向に複数本、放射状に配置されたアーム構造であると各テストヘッドの試験時間が異なった場合、試験時間の一番長いテストヘッドに試験時間が律束されるという課題がある。また、生産量の拡大化を目的とした試験作業時間短縮だけでなく、試験終了後の良否分別工程の作業時間短縮も課題となっている。本発明はこのような問題点を解決することを目的とする。

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、略水平な回転軸の周りに回転する回転体と、前記回転体の外周面上に略９０度間隔で設けられた４つのデバイス保持手段と、前記４つのデバイス保持手段のうちのデバイスローディング位置にある第１のデバイス保持手段にデバイスをローディングするローディング手段と、第１のデバイス保持手段がデバイスローディング位置にあるときに前記外周面上で第１のデバイス保持手段から略１８０度回転した開放位置にある、第３のデバイス保持手段が保持しているデバイスを開放する保持開放制御手段と、前記第１のデバイス保持手段がデバイスローディング位置にあるときに前記外周面上で第１のデバイス保持手段から略９０度回転した位置にある、第２のデバイス保持手段が保持しているデバイスが、前記デバイスのテストを実行するためのテストヘッドによって接続可能に構成され、前記デバイスローディング位置におけるデバイスのローディング、前記テストヘッドによるテスト、および前記開放位置での第３のデバイス保持手段によるデバイスの開放が完了したときに、前記回転体を回転させる回転制御手段と、を備えるデバイス試験支援装置である。

本発明によれば、第１の位置でのデバイスのローディング、第２の位置でのデバイスのテスト、第３の位置でのデバイスの開放を並行して実行できる。また、デバイス試験支援装置を前記テストヘッドと対にして設けることによって、複数のテストヘッド間で試験時間が異なる場合に、１つのテストヘッドの試験時間によって他のテストヘッドの試験時間
が律速されてしまうことがない。

本発明によれば、試験終了後の良否分別工程の作業時間短縮も含めて、試験作業時間を短縮できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る支援装置について説明する。

＜発明の骨子＞
本実施形態の支援装置は、１つのテスタヘッド対して試験対象の電子部品を供給する。本支援装置は、垂直面内で回転するドラムを有する。このドラムの外周面上には、電子部品（本発明のデバイスに相当）を保持する保持手段が、略９０度置きに、４つ設けられている。保持手段は、負圧によって電子部品を吸着する開口を含む。

ドラムの上方には、電子部品を供給するローダが設けられている。ローダは、例えば、傾斜したレール上でデバイスを滑らせて供給するデバイス投入レールである。ローダは、第１の開口の１つがドラム上面に位置するときに、電子部品を供給する。この場合の第１の開口が電子部品のローディングを受ける、ドラム外周上の位置をＡ位置と呼ぶことにする。上記開口に供給された電子部品は、負圧によって開口の底部に吸着される。

このような電子部品のローディング中に、第１の開口から略９０度回転した位置にある第２の開口は、すでに吸着済みの電子部品を側方に向けて保持している。ドラム側方には、電子部品にアクセス可能にテストヘッド１１が設けられている。テストヘッド１１は、ドラム側方に向けて保持された電子部品にアクセスして、電子部品内の端子に、テストヘッド１１のプローブを接続し、試験を実行する。この場合の電子部品がテストヘッド１１に接続されるドラム外周上の位置をＢ位置と呼ぶことにする。

第１の開口から略１８０度回転した位置にある第３の開口は、すでに吸着済みの電子部品を下方に向けて保持する構造となっている。したがって、開口内の負圧を解除し、大気圧にすると、開口に吸着されていた電子部品は、ドラムから下方向に落下する。この場合の第３の開口が電子部品を開放して落下させる、ドラム外周上の位置をＣ位置と呼ぶことにする。

ドラム下方には、良品トレイまたは不良品トレイを位置づけるトレイ移動手段が設けられている。トレイ移動手段は、第３の開口に保持された電子部品の試験結果が良好であったときに、良品トレイを第３の開口に位置づけ、電子部品を良品トレイで受け取り、良品として排出する。一方、試験結果が良好でなかったときに、トレイ移動手段は、不良品トレイを第３の開口に位置づけ、電子部品を不良品トレイで受け取り、不良品として排出する。

そして、以上のようなＡ位置での開口への電子部品のローディング、Ｂ位置での電子部品へのテストヘッド１１の接続、Ｃ位置での電子部品の落下がいずれも完了すると、ドラムは、９０度回転する。そして、Ａ位置での次の電子部品のローディング、Ｂ位置でのローディング済みの電子部品へのテストヘッド１１の接続、およびＣ位置での試験済みのデバイスの開放が実行される。

このように、本支援装置は、ローディング装置、テストヘッド１１、およびトレイ搬送手段と連係する。そして、電子部品のローディング、試験、および良品／不良品の判別を
次々に実行することができる。このように、本支援装置は、電子部品の供給・装着と分別を電子部品の試験と並行して行うことができるので、ハンドリングのみの時間を無くすことができる。

＜実施例＞
図１に、本支援装置の構造を示す。本支援装置は、ドラム軸９の周りで回転するドラム２０（本発明の回転体に相当）と、ドラム２０と同一の中心軸を有しドラム２０がはめ込まれるドラム軸９と、ドラム２０と同一の中心軸を有しドラム２０に固定された回転ギア１０と、回転ギア１０を回転させるモータ２と、支援装置を制御する制御装置２２を有している。

ドラム２０の回転軸はドラム軸９の中心軸と一致し、略水平方向で固定されており、ドラム２０は垂直面内で回転する。なお、回転する手段に限定はなく、ベルト、チェーン等にてドラム２０を回転させるようにしてもよい。

ドラム２０の外周上には、略９０度間隔で開口部３が４つ形成されている。それぞれの開口部３は、ドラム２０の外周面から中心軸方向に所定距離進入した位置に底部が形成されている。開口部３の底部には、吸引穴４に通じる底部開口４Ａが形成されている。底部開口４Ａは、開口部３の底部に形成された吸引穴４の外側開口４Ａと呼ぶこともできる。開口部３の底部は平面状であり、開口部３にＬＳＩ等の電子部品を装着した場合、電子部品によって吸引穴４に通じる底部開口４Ａが密閉されるように構成されている。

吸引穴４は、ドラム２０内をドラム軸９の表面に至るまで中心軸方向に延伸されている。吸引穴４は、ドラム軸９側において、ドラム軸９によって密閉されるように、ドラム軸９外面を摺動するドラム２０の内面２０Ａに開口している。吸引穴４のドラム軸９側の開口を内側開口４Ｂと呼ぶことにする。

図１において、吸引穴４がドラム２０の中心軸から上方に向かうとき、開口部３の位置がＡ位置である。また、Ａ位置からドラム２０が略９０度回転したときの開口部３の位置がＢ位置である。Ｂ位置は、開口部が側方に向く位置である。さらにまた、Ａ位置からドラム２０が略１８０度回転したときの開口部３の位置がＣ位置である。Ｃ位置は、開口部３が下方に向く位置である。

ドラム２０の上方には、デバイス投入レール１が設置されている。デバイス投入レール１に投入された電子部品は、デバイス投入レール１上を滑り降りてドラム２０の上側面に到達する。したがって、Ａ位置に開口部３がある状態で電子部品をデバイス投入レール１に投入することによって、電子部品を開口部３に装着できる。

ドラム軸９の内部には、負圧用パイプ７と正圧用パイプ８とが配管されている。負圧用パイプ７は、ドラム２０の中心軸付近で上方に湾曲し、ドラム軸の上側に開口する。したがって、吸引穴４のうち、Ａ位置に開口部３を有する吸引穴４と負圧用パイプ７が連通する。この場合、吸引穴４の内側開口４Ｂが負圧用パイプ７のドラム軸９の上側の開口に突き合わせられた状態となる。吸引穴４、負圧用パイプ７および正圧用パイプ８が配管に相当する。

負圧用パイプ７のドラム２０側と反対方向の他端は、不図示の吸引装置、例えば、排気ポンプが吸引可能に接続されている。したがって、Ａ位置にて、開口部３に電子部品が装着された状態で、吸引穴４を吸引することで、電子部品は、吸引穴４に吸着される。吸引穴４、負圧用パイプ７および、吸引装置が、本発明の保持手段に相当する。なお、吸引手段は、常時吸引を継続してもよい。また、電子部品がデバイス投入レール１に投入された
後に吸引を開始し、所定時間後に吸引を停止してもよい。この場合には、吸引穴４の外側開口４Ａと電子部品との接合部、および、吸引穴４の内側開口４Ｂとドラム軸９との接合部において負圧が維持されればよい。

また、正圧用パイプ８は、ドラム２０の中心軸付近で下方に湾曲し、ドラム軸の下側に開口する。したがって、吸引穴４のうち、ドラム２０の中心軸から下方に向かう位置の吸引穴４と正圧用パイプ８とが連通する。この場合、吸引穴４の内側開口４Ｂが正圧用パイプ８のドラム軸９の下側の開口に突き合わせられた状態となる。

このときの開口部３の位置がＣ位置である。正圧用パイプ８のドラム２０側と反対方向の他端は、大気圧になるように開放されている。したがって、吸引穴４の開口部３がＣ位置達すると、負圧が解除され、電子部品は、開口部３から下方に落下する。このドラム２０、ドラム２０内の吸引穴４、シリコンゴム２１、および負圧用パイプ７によって開口部３へ電子部品を吸着し、ドラム２０の回転によって吸引穴４を正圧用パイプ８に接続して吸着を開放する構造が、本発明の保持開放制御手段に相当する。

内側開口４Ｂとドラム軸９の外周面との接触部にシリコンゴム２１が設けられている。シリコンゴム２１は、吸引穴４と負圧用パイプ７との接続を維持し、負圧の漏れを防止する。シリコンゴム２１は、絶縁性弾性部材で回転部分の摩擦による静電気の発生を防ぎ、回転穴４をドラム軸９外面にて密閉し、さらに耐久性に優れている。

ドラム２０が回転し、吸引穴４と負圧用パイプ７との接続部が閉じられると、吸引穴４の内側開口４Ｂとドラム軸９との接続部にてシリコンゴム２１が吸引穴４を密閉し、負圧を維持する。このときさらに、吸引手段による吸引を停止するようにしてもよい。

開口部３の近傍には、ドラム２０の中心軸と平行に、ドラム２０の表側と裏側とを連通するセンサ用穴６が形成されている。センサ用穴６は、それぞれの開口部３が、Ａ、Ｂ、Ｃ位置に達すると、位置合わせセンサ５の光を通過させる。これによって吸引穴４が、Ａ、Ｂ、Ｃ位置の方向に位置づけられていることが検知される。位置合わせセンサ５は、例えば、発行ダイオードまたは半導体レーザ等の発光部と、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等の受光部で構成できる。位置合わせセンサ５とセンサ用穴６の位置が一致することで、センサ用穴６と通過した光が検出され、モータ２による位置合わせが制御される。

図１の例では、センサ用穴６がＣ位置近傍に到着したときに、位置合わせセンサ５によって位置合わせが実行される。しかし、位置合わせセンサ５の位置は、必ずしもＣ位置近傍には限定されない。また、センサ用穴６は、必ずしも開口部３の近傍に設ける必要はなく、開口部３との相対的な位置関係が既知であってドラム２０の表裏面を貫通するものであれば、どの位置に設けてもよい。ただし、ドラム２０の外周面に近い位置の方が、中心軸からの距離が長くなるので位置会わせ精度が高い。

図２に示すように、ドラム２０の下方には、良品トレイ１２と不良品トレイ１３をＣ位置に位置づけるトレイ移動装置２３（本発明の選別手段に相当）が設けられている。トレイ移動装置２３は、良品トレイ１２と不良品トレイ１３を水平面内で移動するアクチュエータである。

さらに、本支援装置には、制御装置２２（本発明の回転制御手段に相当）が設けられている。制御装置２２は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、通信インターフェース、ユーザインターフェース（ディスプレイ、キーボード、ポインティングデバイス等を含む）を有するコンピュータである。ただし、制御装置としては、位置合わせセンサ５から
の信号を検知して位置合わせするとともに、所定のトリガ信号でモータ２を９０度だけ回転させるデジタル回路で構成してもよい。この場合のトリガ信号は、例えば、電子部品の試験が終了したことを示す信号である。

また、制御装置２２が、デバイス投入レール１への電子部品の投入を制御するようにしてもよい。また、制御装置２２が、トレイ移動装置２３を制御し、良品トレイ１２および不良品トレイ１３のいずれか一方をＣ位置の下方に位置づけるようにしてもよい。

このような構成によって、Ａ位置において、開口部３に電子部品が装着されると、負圧によって電子部品は固定される。開口部３がＡ位置からＢ位置に移動を開始すると、吸引穴４は負圧用パイプ７と離れるが、ドラム軸９と吸引穴４との接合部分にシリコンゴム２１が設けられているので、吸引穴４内に、真空状態を作り出し、負圧が維持されたまま開口部３はＢ位置に到達する。このとき、位置合わせセンサ５によって、回転位置が検知され、ドラム２０の回転が一時停止される。

Ｂ位置では、図２のように、電子部品の端子にテストヘッド１１のプローブが接触し、不図示のテスタが電子部品の試験を実施する。試験の実行と並行して、Ａ地点では、次のデバイスがセットされる。試験が終了すると、図３のようにテストヘッド１１が離れる。そして、図４のように、ドラムの回転が再開する。その結果、試験が完了した電子部品は、Ｂ位置からＣ位置に移動する。

Ｃ位置に到達すると、吸引穴４は正圧用パイプ８とつながるため、開口部３から電子部品が落下する。このとき、制御装置２２は、予めテスタから試験結果を受信し、試験結果に応じて、良品のトレイ１２または不良品トレイ１３を選択してＣ位置下方に位置づける。これにより、テスタでの試験結果に応じ、良品と不良品を選別できる。

図５に、制御装置２２が実行する支援装置制御処理の手順を示す。図５では、Ａ位置の開口部３に第１個目の電子部品が装着された後の手順を示している。まず、制御装置２２は、モータ２によってドラム２０を略９０度回転する（Ｓ１）。

そして、制御装置２２は、位置合わせセンサ５からの検出信号を読み、位置合わせを実行する（Ｓ２）。そして、制御装置２２は、位置合わせが十分に精度よく完了したか否かを判定する（Ｓ３）。位置合わせが不完全である場合、制御装置２２は、再度位置合わせを行うために制御をＳ２に戻す。

位置合わせが完了すると、制御装置２２は、デバイス投入レール１から次の電子部品を投入する（Ｓ４）。投入された電子部品は、Ａ位置の開口部３に装着される。

この電子部品の投入と並行して、制御装置２２は、Ｂ位置の開口部３に保持された電子部品の試験を実行する（Ｓ５）。すなわち、テストヘッド１１を移動して、電子部品の端子にテストヘッド１１のプローブを接続し、試験を実行する。試験終了後、制御装置２２は、テストヘッド１１を元の位置に戻す。この場合、試験自体の実行は、テスタが制御してもよい。すなわち、制御装置２２は、位置合わせセンサ５による位置合わせが完了したことをテスタに通知し、テスタでの試験の実行を依頼し、テスタからの終了報告を待つようにしてもよい。

このようにして、制御装置２２は、試験の終了を待つ（Ｓ６）。試験が終了すると、制御装置２２は、テスタから試験の結果を受信する。そして、電子部品が良品か否かを判定する（Ｓ７）。電子部品が良品であった場合、制御装置２２は、トレイ移動装置２３によって良品トレイ１２をドラム２０の下方に移動する（Ｓ８）。これにより、良品トレイ１
２に電子部品が落下する。
一方、電子部品が不良品であった場合、制御装置２２は、トレイ移動装置２３によって不良品トレイ１３をドラム２０の下方に移動する（Ｓ９）。これにより、不良品トレイ１３に電子部品が落下する。そして、制御装置２２は、制御をＳ１に戻す。

以上述べたように、本支援装置によれば、テストヘッド１１と一対で使用され、テストヘッド１１に試験対象の電子部品を供給する。テストヘッド１１が複数ある場合には、テストヘッド１１の数だけ、本試験装置を用意すればよい。このような構成により、従来の装置のように、複数のテストヘッド１１の試験時間が異なる場合に、１つのテストヘッド１１での試験時間に律速されて、他のテストヘッド１１の試験が遅延してしまうことがない。

また、本支援装置では、ドラム２０上部のＡ位置で、デバイス投入レール１から次に試験される電子部品を投入する処理と並行して、ドラム２０側方のＢ位置にて、テストヘッド１１を接続した試験が実行される。そして、このＢ位置に現在試験対象の電子部品が到達したときに、ドラム２０下方のＣ位置にて、試験済みの電子部品が良品トレイ１２または不良品トレイ１３に落下する。このように、本支援荘装置では、電子部品の装着、試験、および良品／不良品の識別が並行して実行され、効率的に電子部品の提供と試験を実行できる。

回転ドラムの構造例である。 試験中の状態を示す図である。 試験終了時の状態を示す図である。 回転中の状態を示す図である。 支援装置制御処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ デバイス投入レール
２ モータ
３ 開口部
４ 吸引穴
５ 位置合わせセンサ
６ センサ用穴
７ 負圧用パイプ
８ 正圧用パイプ
９ ドラム軸
１０ 回転ギア
１１ テストヘッド
１２ 良品トレイ
１３ 不良品トレイ
２０ ドラム
２１ シリコンゴム
２２ 制御装置
２３ トレイ移動装置

Claims (2)

1. 略水平な回転軸の外面を摺動する内面を有し、前記回転軸の周りに回転する回転体と、
   前記回転体の外周面上に略９０度間隔で設けられた４つのデバイス保持手段と、
   前記４つのデバイス保持手段のうちのデバイスローディング位置にある第１のデバイス保持手段にデバイスをローディングするローディング手段と、
   第１のデバイス保持手段がデバイスローディング位置にあるときに前記外周面上で第１のデバイス保持手段から略１８０度回転した開放位置にある第３のデバイス保持手段が保持しているデバイスを開放する保持開放制御手段と、
   前記第１のデバイス保持手段がデバイスローディング位置にあるときに前記外周面上で第１のデバイス保持手段から略９０度回転した位置にある第２のデバイス保持手段が保持しているデバイスが、前記デバイスのテストを実行するためのテストヘッドによって接続可能に構成され、
   前記デバイスローディング位置におけるデバイスのローディング、前記テストヘッドによるテスト、および前記開放位置でのデバイスの開放が完了したときに、前記回転体を回転させる回転制御手段と、を備え、
   前記デバイス保持手段は、前記外周面に形成された第１の開口と、
   前記回転体の内部に設けられ、前記回転軸の外面を摺動する前記内面上の内側開口と前記第１の開口とを接続する第１の配管と、
   前記第１の配管に通じる配管を吸引することによって前記第１の開口に負圧を発生する吸引手段と、
   前記回転軸内を通り、前記吸引手段と前記回転軸の外面上の第２の開口とを接続する第２の配管と、を有し、
   前記回転軸の外面を摺動する前記内面上の内側開口と前記前記回転軸の外面との接触部にはシリコンゴムが設けられ、
   前記デバイス保持手段が前記ローディング位置にあるときに、前記第１の配管と前記第２の配管とが前記回転体に内接する前記回転軸の外面上で突き合わせられ、前記内側開口と前記第２の開口とを介して前記第１の配管と第２の配管とが接続され、
   前記保持開放制御手段は、前記第１の配管と第２の配管との接続によって前記第１の開口と前記吸引手段とを接続して負圧を発生させ、前記第１の開口と前記吸引手段との接続を遮断して負圧を解除することを特徴とするデバイス試験支援装置。
2. 前記開放位置下方に設けられ、前記開放されたデバイスを前記デバイス保持手段から受け取るとともに、前記テストの結果が良好であったときに前記デバイスを良品として排出し、前記テストの結果が良好でなかったときに前記デバイスを不良品として排出する選別手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス試験支援装置。

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