JP5038157B2 - 着脱装置、テストヘッド及び電子部品試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路素子等の被試験電子部品（以下、ＩＣと称する）をテストする電子部品試験装置が有するテストヘッドにおいて、第１の基板を第２の基板に対して着脱するための着脱装置、並びに、その着脱装置を備えたテストヘッド及び電子部品試験装置に関する。

電子部品試験装置では、トレイに収容した多数のＩＣをハンドラ（Handler）内に搬送し、各ＩＣをテストヘッドのハイフィックスが備えるソケットに電気的に接触させ、テスタ（Tester）により試験を行う。そして、試験終了後の各ＩＣは、試験結果のカテゴリに基づいて、対応するカスタマトレイに分類される。

テストヘッドの上部には、ハンドラ側の被試験ＩＣと当該テストヘッドとの間の電気的な接続を中継するハイフィックス（インターフェース装置）が装着されており、さらにこのハイフィックスの上部にＤＳＡ（Device Specific Adapter：品種対応アダプタ）が装着されている。このＤＳＡは、被試験ＩＣの入出力端子が電気的に接触するソケットが実装されたソケットボード等を有している。このＤＳＡは、被試験ＩＣチップの品種等に応じて各種製作されており、ＩＣチップの品種交換等に伴って交換する必要がある。そのため、ハイフィックス本体に対してＤＳＡを着脱するためのＤＳＡ着脱装置がハイフィックス本体に設けられている。

このようなＤＳＡ着脱装置として、図１３及び図１４に示すようなカム機構を用いたＤＳＡ着脱装置５４０が従来から知られている。この着脱機構５４０は、エアシリンダ５４１の直線運動する駆動軸５４１ａに取り付けられたカム５４２と、ＤＳＡ５０１に係合可能な係合シャフト５４４に取り付けられたカムフォロア５４５と、を備えている。そして、カム５４２に傾斜して形成されたカム溝５４３に沿ってカムフォロア５４５が転動して、ＤＳＡ５０１に係合した係合シャフト５４４が下方向に直線運動することにより、ＤＳＡ５０１がハイフィックス本体５１０に装着されるようになっている。これに対し、ＤＳＡ５０１に係合した係合シャフト５４４が上方向に沿って直線運動することにより、ＤＳＡ５０１がハイフィックス本体５１０から外れるようになっている。

ところで、ＤＳＡをハイフィックス本体に装着する際、それぞれが持つコネクタ同士を連結することで、ＤＳＡとハイフィックス本体とが電気的に接続している。そのため、装着にはコネクタ同士を連結するために所定の押付力を必要となる。近年の電子部品試験装置における同時測定数の増加に伴ってコネクタの数が増加し、装着時においてＤＳＡをハイフィックス本体に押し付けるのに必要な力が増加する傾向にある。

この押付力の増加傾向に対して、上記のようなカム機構を利用したＤＳＡ着脱装置５４０で対応するためには、カム溝５４３を長くして減速比を大きくしたり、着脱装置の数を増やす必要がある。また、上記のＤＳＡ着脱装置５４０では、カム溝５４３に対するカムフォロア５４５の線接触を介してエアシリンダ５４１から供給される駆動力が伝達されるため、カム５４２やカムフォロア５４５の構造を強固にしなければ、押付力の増加に対応することができない。そのため、着脱装置の大型化やコストアップを招来することとなる。

本発明は、小型化を図ることが可能な着脱装置、それを用いたテストヘッド及び電子部品試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、第１の基板と、前記第１の基板が装着される第２の基板と、を備えたテストヘッドにおいて、前記第１の基板を前記第２の基板に対して着脱するための着脱装置であって、前記第１の基板に係合可能であり、前記第１の基板の平面方向に対して直交する第１の方向に沿って直線運動可能に保持されている係合手段と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に伸縮可能な駆動軸を有するアクチュエータと、前記アクチュエータと前記係合手段との間に介在して、前記アクチュエータから入力された駆動力を前記係合手段に伝達するリンク機構と、を備え、前記リンク機構は、第１の関節を介して前記駆動軸に回転可能に連結された第１のリンクと、回転可能に固定された支点を有すると共に、第２の関節を介して前記第１のリンクに回転可能に連結されている第２のリンクと、第３の関節を介して前記第２のリンクに回転可能に連結されていると共に、第４の関節を介して前記係合手段に回転可能に連結されている第３のリンクと、を備えている着脱装置が提供される（請求項１参照）。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、第１の基板と、前記第１の基板が装着される第２の基板と、前記第１の基板を前記第２の基板に対して着脱するための着脱装置と、を備えたテストヘッドであって、前記着脱装置は、前記第１の基板に係合可能であり、前記第１の基板の平面方向に対して直交する第１の方向に沿って直線運動可能に保持されている係合手段と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に伸縮可能な駆動軸を有するアクチュエータと、前記アクチュエータと前記係合手段との間に介在して、前記アクチュエータから入力された駆動力を前記係合手段に伝達するリンク機構と、を備え、前記リンク機構は、第１の関節を介して前記駆動軸に回転可能に連結された第１のリンクと、回転可能に固定された支点を有すると共に、第２の関節を介して前記第１のリンクに回転可能に連結されている第２のリンクと、第３の関節を介して前記第２のリンクに回転可能に連結されていると共に、第４の関節を介して前記係合手段に回転可能に連結されている第３のリンクと、を備えているテストヘッドが提供される（請求項４参照）。

さらに、上記目的を達成するために、本発明によれば、被試験電子部品の電気的特性を試験するための電子部品試験装置であって、前記被試験電子部品に電気的に接続するテストヘッドと、前記テストヘッドを介して前記被試験電子部品に試験信号を入力して動作させ、その応答信号を検査するテスタと、を備え、前記テストヘッドは、第１の基板と、前記第１の基板が装着される第２の基板と、前記第１の基板を前記第２の基板に対して着脱するための着脱装置と、を備え、前記着脱装置は、前記第１の基板に係合可能であり、前記第１の基板の平面方向に対して直交する第１の方向に沿って直線運動可能に保持されている係合手段と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に伸縮可能な駆動軸を有するアクチュエータと、前記アクチュエータと前記係合手段との間に介在して、前記アクチュエータから入力された駆動力を前記係合手段に伝達するリンク機構と、を備え、前記リンク機構は、第１の関節を介して前記駆動軸に回転可能に連結された第１のリンクと、回転可能に固定された支点を有すると共に、第２の関節を介して前記第１のリンクに回転可能に連結されている第２のリンクと、第３の関節を介して前記第２のリンクに回転可能に連結されていると共に、第４の関節を介して前記係合手段に回転可能に連結されている第３のリンクと、を備えている電子部品試験装置が提供される（請求項５参照）。

本発明では、アクチュエータから係合手段に駆動力を伝達する際に、リンク機構において、アクチュエータから入力された駆動力を回転運動により伝達することにより、着脱装置の小型化を図ることができる。

また、リンク機構を用いることにより、各リンク間の面接触を介してアクチュエータから供給される駆動力を伝達することができ、着脱装置の小型化を更に図ることができる。

上記発明においては特に限定されないが、前記第１の基板は、被試験電子部品が電気的に接触するソケットが搭載された品種対応アダプタであり、前記第２の基板は、前記品種対応アダプタが装着され、前記被試験電子部品とテストヘッド本体との間の電気的な接続を中継するインターフェース装置本体であり、前記係合手段は、前記品種対応アダプタに向かって直線運動可能に前記インターフェース装置本体に保持されていることが好ましい（請求項２参照）。

上記発明においては、特に限定されないが、前記第１の基板は、被試験電子部品に電気的に接触するニードルが実装されたプローブカードであり、前記第２の基板は、前記プローブカードが装着され、前記被試験電子部品とテストヘッド本体との間の電気的な接続を中継するインターフェース装置本体であり、前記係合手段は、前記プローブカードに向かって直線移動可能に前記インターフェース装置本体に保持されていることが好ましい（請求項３参照）。

図１は、本発明の実施形態に係る電子部品試験装置の全体を示す斜視図である。 図２は、図１のII-II線に沿った概略断面図である。 図３は、図１に示す電子部品試験装置の背面図である。 図４は、本発明の実施形態におけるテストヘッドを示す詳細断面図である。 図５Ａは、本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置の断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体から取り外した状態を示す図である。 図５Ｂは、本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置の係合シャフトを示す拡大断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体に装着する過程を示す図（その１）である。 図５Ｃは、本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置の係合シャフトを示す拡大断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体に装着する過程を示す図（その２）である。 図５Ｄは、本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置の断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体に装着した状態を示す図である。 図６は、図５Ａに示すＤＳＡ着脱装置の上面図である。 図７Ａは、本発明の実施形態に係るハイフィックス着脱装置の側面図であり、ハイフィックスをテストヘッド本体に装着した状態を示す図である。 図７Ｂは、本発明の実施形態に係るハイフィックス着脱装置の側面図であり、ハイフィックスをテストヘッド本体から取り外した状態を示す図である。 図８は、図７Ａ及び図７Ｂに示すハイフィックス着脱装置の上面図である。 図９Ａは、本発明の実施形態におけるハイフィックスの装着作業の第１工程を示す拡大断面図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態におけるハイフィックスの装着作業の第２工程を示す拡大断面図である。 図９Ｃは、本発明の実施形態におけるハイフィックスの装着作業の第３工程を示す拡大断面図である。 図１０Ａは、本発明の他の実施形態におけるテストヘッド本体の上部に設けられた係合部材を示す側面図である。 図１０Ｂは、図１０ＡにおけるXB方向矢視図である。 図１１は、本発明のさらに他の実施形態に係るハイフィックス着脱装置の側面図である。 図１２は、本発明の実施形態におけるプローブカード着脱装置を示す側面図である。 図１３は、従来のＤＳＡ着脱装置を示す断面図である。 図１４は、従来のＤＳＡ着脱装置を示す上面図である。

符号の説明

１…電子部品試験装置
４…テストヘッド
４１…テストヘッド本体
４３…係合部材
４４…ハイフィックス着脱装置
４４１…エアシリンダ
４４１ａ…駆動軸
４４２…挿入ピン
４４３…プレート部材
４４４…リニアガイド
４５０…リンク機構
４５１…リンク
４５１ａ、４５１ｂ…伸長部
４５２、４５３…第１、第２の関節
４５４…支点
５…ハイフィックス
５０１…ＤＳＡ（品種対応アダプタ）
５１０…ハイフィックス本体
５２０…ＤＳＡ着脱装置
５２１…エアシリンダ
５２２…係合シャフト
５３０…リンク機構
５３１〜５３３…第１〜第３のリンク
５３４〜５３７…第１〜第４の関節
５３８…支点

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係る電子部品試験装置の全体を示す斜視図、図２は図１のII-II線に沿った概略断面図、図３は図１に示す電子部品試験装置の背面図である。先ず、これら図１〜図３を参照して本実施形態に係る電子部品試験装置の全体構成を概説する。

本実施形態に係る電子部品試験装置１は、図１及び図２に示すように、被試験ＩＣを取り廻すためのハンドラ１０と、被試験ＩＣが電気的に接触されるテストヘッド４と、このテストヘッド４にテスト信号を送り、被試験ＩＣのテストを実行するテスタ６と、から構成されている。

ハンドラ１０は、ＩＣに高温又は低温の温度ストレスを印加し、ハイフィックス５側のソケット５０６に電気的に接触された状態でテスタ６が試験を実施し、当該テスタ６からの試験結果の情報に基づいてＩＣを分類する装置である。また、被試験ＩＣを多数収容した利用者用トレイ（以下、カスタマトレイとも称する。）から当該ハンドラ１０内を循環搬送させるテストトレイに被試験ＩＣを載せ替えて、搬送、加熱／冷却、試験実施、及び分類処理が行われる。

テストトレイは、ローダ部３００で被試験ＩＣが積み込まれた後に、チャンバ部１００に送り込まれ、当該テストトレイに搭載された状態でチャンバ部１００において各被試験ＩＣがテストヘッド４のソケット５０６に接触して試験が実施される。そして、試験済みの被試験ＩＣがアンローダ部４００に搬出された後、当該アンローダ部４００において各被試験ＩＣは試験結果に応じたカスタマトレイに載せ替えられる。

チャンバ部１００は、テストトレイに積み込まれた被試験ＩＣに目的とする高温又は低温の温度ストレスを印加する恒温槽１０１と、この恒温槽１０１で温度ストレスが与えられた状態にある被試験ＩＣをテストヘッドに接触させるテストチャンバ１０２と、テストチャンバ１０２で試験された被試験ＩＣから、印加された温度ストレスを除去する除熱槽１０３と、から構成されている。

恒温槽１０１で高温を印加した場合は、除熱槽１０３において被試験ＩＣを送風により冷却して室温に戻す。また、恒温槽１０１で例えば−３０℃程度の低温を印加した場合は、除熱槽１０３において被試験ＩＣを温風又はヒータ等で加熱して結露が生じない程度の温度まで戻す。そして、この除熱された被試験ＩＣをアンローダ部４００に搬出する。

図２及び図３に示すように、テストチャンバ１０２の底面を構成するハンドラ１０のベース部１１の略中央に開口１１ａが形成されており、当該開口１１ａに、テストヘッド４の上部に装着されたハイフィックス５が連結されている。そして、このハイフィックス５のソケット５０６上にテストトレイが運ばれて、当該テストトレイ上の多数の被試験ＩＣをハイフィックス装置５（厳密にはソケット５０６のコンタクトピン）に電気的に同時に接触されることにより試験が行われる。この試験の結果は、テストトレイに付された例えば識別番号と、テストトレイの内部で割り当てられた被試験ＩＣの番号とで決まるアドレスに記憶される。試験が終了したテストトレイは、除熱槽１０３で除熱され、ＩＣの温度を室温に戻した後にアンローダ部４００に搬出される。

ＩＣ格納部２００には、試験前に被試験ＩＣを格納する試験前ＩＣストッカ２０１と、試験の結果に応じて分類された被試験ＩＣを格納する試験済ＩＣストッカ２０２と、が設けられている。

試験前ＩＣストッカ２０１及び試験済ＩＣストッカ２０２は、トレイ支持枠２０３と、このトレイ支持枠２０３の下部から進入して上部に向かって昇降可能とするエレベータ２０４と、を有している。トレイ支持枠２０３には、図外のカスタマトレイが複数積み重ねられて支持され、この積み重ねられたカスタマトレイがエレベータ２０４によって上下に移動される。

そして、試験前ＩＣストッカ２０１は、試験前の被試験ＩＣを格納したカスタマトレイを積層して保持する。試験済ＩＣストッカ２０２は、試験済の被試験ＩＣを試験結果の情報に基づいて格納したカスタマトレイを積層して保持する。

上述したカスタマトレイは、ローダ部３００に運び込まれ、当該ローダ部３００において、被試験ＩＣがテストトレイに積み替えられる。

カスタマトレイからテストトレイへ被試験ＩＣを積み替える搬送装置としては、図１に示すように、基盤１０５の上部に架設された２本のレール３０１と、この２本のレール３０１によってテストトレイとカスタマトレイとの間を往復する（この方向をＹ方向とする。）ことが可能な可動アーム３０２と、この可動アーム３０２によって支持され、可動アーム３０２に沿ってＸ方向に移動可能な可動ヘッド３０３と、を備えたＸＹ搬送装置３０４が用いられる。

このＸＹ搬送装置３０４の可動ヘッド３０３には、吸着ヘッドが装着されており、この吸着ヘッドの吸着により被試験ＩＣをカスタマトレイからテストトレイに積み替える。吸着ヘッドは、可動ヘッド３０３に対して例えば８本程度装着されており、一度に８個の被試験ＩＣをテストトレイに積み替えできる。

ローダ部３００の基盤１０５には、当該ローダ部３００に運ばれたカスタマトレイが基盤１０５の上面に望むように配置される一対の窓部３０６が開設されている。図示は省略するが、この窓部３０６のそれぞれには、当該窓部３０６に運ばれたカスタマトレイを保持するための保持用フックが設けられており、カスタマトレイの上面が窓部３０６を介して基盤１０５の表面に臨む位置でカスタマトレイが保持される。

さらに、それぞれの窓部３０６の下側には、カスタマトレイを昇降させるための昇降テーブルが設けられており、ここでは試験前の被試験ＩＣが積み替えられて空になったカスタマトレイを載せて下降し、この空トレイをトレイ移送アーム２０５に受け渡す。

アンローダ部４００にも、ローダ部３００に設けられたＸＹ搬送装置３０４と同一構造のＸＹ搬送装置４０４が設けられ、このＸＹ搬送装置４０４によって、アンローダ部４００に運び出されたテストトレイから試験済みの被試験ＩＣがカスタマトレイに積み替えられる。

アンローダ部４００の基盤１０５には、当該アンローダ部４００に運び込まれたカスタマトレイが基盤１０５の上面に臨むように配置される二対の窓部４０６が開設されている。図示は省略するが、この窓部４０６のそれぞれには、当該窓部４０６に運ばれたカスタマトレイを保持するための保持用フックが設けられており、カスタマトレイの上面が窓部４０６を介して基盤１０５の表面に臨む位置でカスタマトレイが保持される。

また、それぞれの窓部４０６の下側には、カスタマトレイを昇降させるための昇降テーブルが設けられており、ここでは試験済みの被試験ＩＣが積み替えられて満杯となったカスタマトレイを載せて下降し、この満杯トレイをトレイ移送アーム２０５に受け渡す。

図１に示すように、試験前ＩＣストッカ２０１及び試験済ＩＣストッカ２０２の上部には、基盤１０５との間において、試験前ＩＣストッカ２０１と試験済ＩＣストッカ２０２の配列方向の全範囲に亘って移動するトレイ移送アーム２０５が設けられている。

このトレイ移送アーム２０５は、カスタマトレイを左右に並べて保持するための一対のトレイ収容部を備え、ローダ部３００及びアンローダ部４００と、試験前ＩＣストッカ２０１及び試験済ＩＣストッカ２０２と、の間でカスタマトレイの移送を行う。

次に、本実施形態に係る電子部品試験装置のテストヘッドについて説明する。

図４は本発明の実施形態に係るテストヘッドを示す詳細断面図、図５Ａは本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置を示す断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体から取り外した状態を示す図、図５Ｂ及び図５Ｃは本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置の係合シャフトを示す拡大断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体に装着する過程を示す図、図５Ｄは本発明の実施形態に係るＤＳＡ着脱装置を示す断面図であり、ＤＳＡをハイフィックス本体に装着した状態を示す図、図６は図５Ａを示すＤＳＡ着脱装置の上面図、図７Ａ及び図７Ｂは本発明の実施形態に係るハイフィックス着脱装置の側面図であり、図７Ａはハイフィックスをテストヘッド本体に装着した状態を示す図、図７Ｂはハイフィックスをテストヘッド本体から取り外した状態を示す図、図８は図７Ａ及び図７Ｂに示すハイフィックス着脱装置の上面図、図９Ａ〜図９Ｃは本発明の実施形態におけるハイフィックス装着作業を示す図であり、図４のIX部の拡大断面図である。

テストヘッド４は、図４に示す構造例のように、被試験ＩＣとテストヘッド本体４１との間の電気的な接続を中継するハイフィックス５と、このハイフィックス５が上部に着脱可能に装着されたテストヘッド本体４１と、から構成されている。

さらに、ハイフィックス５は、テストヘッド４１の上部に装着されたハイフィックス本体５１０と、このハイフィックス本体５１０の上部に装着されているＤＳＡ（Device Specific Adapter）５０１と、から構成されている。

なお、本実施形態におけるハイフィックス５が、特許請求の範囲におけるインターフェース装置に相当し、本実施形態におけるハイフィックス本体５１０が、特許請求の範囲におけるインターフェース装置本体に相当し、本実施形態におけるＤＳＡ５０１が、特許請求の範囲における品種対応アダプタに相当する。

ＤＳＡ５０１は、中継ボード５０２の上部にスペーシングフレーム５０３が設けられ、さらにその上部にソケットボードスペーサ５０４を介してソケットボード５０５が設けられて構成されている。ソケットボード５０５上には、テストトレイに保持された被試験ＩＣの配列に対応するように、ソケット５０６が実装されている。なお、図４に示すＤＳＡ５０１の内部構造は一例である。

中継ボード５０２とソケットボード５０５との間はコネクタボード５０７により接続されている。また、中継ボード５０２にはＤＳＡ側コネクタ５０８が設けられており、このＤＳＡ側コネクタ５０８が、ハイフィックス本体５１０に設けられた上側コネクタ５１１に装着されることにより、ＤＳＡ側コネクタ５０８が同軸ケーブル５１２に接続される。これにより、ＤＳＡ５０１とハイフィックス本体５１０とが電気的に接続されるようになっている。

ＤＳＡ５０１をハイフィックス本体５１０の上部に装着する際に全てのＤＳＡ側コネクタ５０８を上側コネクタ５１１に確実に嵌合させるために、ＤＳＡ着脱装置５２０がハイフィックス本体５０１に設けられている。

このＤＳＡ着脱装置５２０は、図５Ａ〜図６に示すように、伸長可能な駆動軸５２１ａを有するエアシリンダ５２１と、駆動軸５２１ａの先端が力点に連結されたリンク機構５３０と、リンク機構５３０の作用点に連結され、ＤＳＡ５０１の下面５０２に係合可能な係合シャフト５２２と、から構成されている。係合シャフト５２２は、ハイフィックス本体５１０の筐体上面に形成された貫通孔５１０ａにより直線運動可能に保持されている。このＤＳＡ着脱装置５２０では、エアシリンダ５２１から入力された駆動力をリンク機構５３０が回転運動により伝達して、係合シャフト５２２を上下方向に移動させることが可能となっている。なお、ハイフィックス本体５１０の筐体の代わりに、係合シャフト５２２を直線運動可能に保持するために専用の部材を設けても良い。

リンク機構５３０は、３つのリンク５３１〜５３３及び４つの関節５３４〜５３７から構成されている。第１のリンク５３１の一端は、第１の関節５３４を介して、エアシリンダ５２１の駆動軸５２１ａの先端に回転可能に連結されている。第２のリンク５３２は略三角形のプレート部材であり、一つの頂点が支点５３８として回転可能にハイフィックス本体５１０に固定されている。この第２のリンク５３２の他の一つの頂点には、第２の関節５３５を介して第１のリンク５３１の他端が回転可能に連結されている。第２のリンク５３２の残りの一つの頂点には第３の関節５３６を介して第３のリンク５３３の一端部が回転可能に連結されている。第３のリンク５３３の他端には係合シャフト５２２の下端部が第４の関節５３７を介して回転可能に連結されている。

係合シャフト５２２は、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、インナーシャフト５２３、ロックシャフト５２４、硬球５２５及びスプリング５２６から構成されている。ロックシャフト５２４の内孔５２４ａに、インナーシャフト５２３が挿入されている。また、当該内孔５２４ａの一部には、ロックシャフト５２４の側面を貫通した貫通孔が形成されている。硬球５２５は、ロックシャフト５２４の側面から出し入れ可能なように、この貫通孔に設けられている。インナーシャフト５２３は、ロックシャフト５２４の内部を相対的に上下動可能となっている。また、このインナーシャフト５２３には、硬球５２５の近傍に凸状の拡径部５２３ａが形成されており、その拡径部５２３ａの下方には縮径部５２３ｂが形成されている。通常時は、インナーシャフト５２３の縮径部５２３ｂに硬球５２５が対向しているが、インナーシャフト５２３がロックシャフト５２４内を下方に相対移動して、拡径部５２３ａが硬球５２５をロックシャフト５２４の側面から押し出すことにより、ＤＳＡ５０１の下面５０２に形成された係合孔５０２ａの窪み部５０２ｂに係合することが可能となっている。また、硬球５２５が拡径部５２３ａから離れて縮径部５２３ｂに対向し、ロックシャフト５２４の側面に形成された貫通孔に入り込むことにより、窪み部５０２ｂと硬球５２５との係合を解除することが可能となっている。

ロックシャフト５２４の内孔５２４ａの下部には、内孔５２４ａよりも内径が大きくなっている大径部５２４ｄが形成されている。この大径部５２４ｄにはスプリング５２６が挿入されており、スプリング５２６の下部は、リンク機構５３０の筐体５２７の上面に接触している。このスプリング５２６の弾性力によりロックシャフト５２４が上方に向かって付勢されている。

また、インナーシャフト５２３の略中央部には、径方向に突出している突出部５２３ｃが形成されている。これに対し、ロックシャフト５２４には、突出部５２４ｃに対応する位置に、軸方向に長軸が沿うように配置された長孔５２４ｃが形成されている。突出部５２３ｃは、長孔５２４ｃ内に上下方向に移動可能に挿入されている。

以上のような構成の係合シャフト５２２は、同図に示すように、ハイフィックス本体５１０の貫通孔５１０ａに挿入されている。貫通孔５１０ａの下部には、当該貫通孔５１０ａよりも内径が大きくなっている段部５１０ｂが形成されている。上記の通り、ロックシャフト５２４がスプリング５２６により上方に付勢されているが、このロックシャフト５２４の大径部５２４ｄが貫通孔５１０ａの段部５１０ｂに係止することで、スプリング５２６によるロックシャフト５２４の上方への付勢が制限されている。

ＤＳＡ５０１をハイフィックス本体５１０に装着する場合には、図５Ｂに示すように、先ず、ＤＳＡ５０１の下面５０２に形成された係合孔５０２ａに、ＤＳＡ着脱装置５２０の係合シャフト５２２を挿入する。なお、この状態において、硬球５２５は、インナーシャフト５２３の縮径部５２３ｂに対向して、ロックシャフト５２４内に収容されている。

次いで、駆動軸５２１ａを伸長させる方向にエアシリンダ５２１が駆動し、この駆動により第１のリンク５３１が押され、第２のリンク５３２が支点５３８を中心として同図中を反時計回りに回転し、第３のリンク５３３を介して、係合シャフト５２２が下方向に引かれる。

この際、図５Ｃに示すように、ロックシャフト５２４は、スプリング５２６により上方に付勢されているため、インナーシャフト５２３がロックシャフト５２４の内孔５２４ａ内を下方に相対移動する。この相対移動に伴って、ロックシャフト５２４内に収容されていた硬球５２５が、インナーシャフト５２３の拡径部５２３ａにより、ロックシャフト５２４の側面から押し出されて、硬球５２５が係合孔５０２ａの窪み部５０２ｂに係合する。この状態からリンク機構５３０を介してエアシリンダ５２１により係合シャフト５２２が下方向にさらに引かれると、インナーシャフト５２３の突出部５２３ｃが、ロックシャフト５２４の長孔５２４ｃの下壁面に係合する。

この係合により、図５Ｄに示すように、リンク機構５３０を介してエアシリンダ５２１が係合シャフト５２２を引き下げる力が、スプリング５２６の弾性力を抗して、ロックシャフト５２４を含む係合シャフト５２２全体がハイフィックス本体５１０の貫通孔５１０ａに対して下方に相対移動して、硬球５２５が窪み部５０２ｂの下部に係合する。この係合により、ＤＳＡ５０１がハイフィックス本体５１０側に引き寄せられ、ＤＳＡ５０１がハイフィックス本体５１０に装着される。

この引き寄せの際、リンク機構５２０は、トグル作用によりエアシリンダ５２１から入力された駆動力を数倍に増大させて伝達することが可能となっている。また、リンク機構５３０では各関節５３４〜５３７において面接触を介して駆動力を伝達するため、従来のようなカム機構を用いた場合と比較して構造を強固にする必要はない。

ＤＳＡ５０１をハイフィックス本体５１０から取り外す場合には、図５Ｄに示す状態から、駆動軸５２１ａを短縮させる方向にエアシリンダ５２１が駆動し、この駆動により第１のリンク５３１が引かれ、第２のリンク５３２が支点５３８を中心として同図中を時計回りに回転し、第３のリンク５３３を介して、係合シャフト５２２が上方向に押される。

係合シャフト５２２が上方向に押されると、スプリング５２６の弾性力によりロックシャフト５２４も上方に移動する。ロックシャフト５２４の大径部５２４ｄが、ハイフィックス本体５１０の段部５１０ｂに当接すると、インナーシャフト５２３がロックシャフト５２４に対して上方に相対移動する（図５Ｃ参照）。この相対移動により、インナーシャフト５２３の拡径部５２３ａによりロックシャフト５２４の側面から押し出されていた硬球５２５が、インナーシャフト５２３の縮径部５２３ｂに対向して、ロックシャフト５２４内に収容され（図５Ｂ参照）、係合が解除されるので、ＤＳＡ５０１を係合シャフト５２２から取り外すことが可能な状態となる。

図４に戻り、ハイフィックス５の下面には下側コネクタ５１４が設けられており、この下側コネクタ５１４が、テストヘッド本体４１の上部に設けられたテストヘッド本体側コネクタ４２に装着されることにより、ケーブルを介して、ハイフィックス５とピンエレクトロニクスカード（不図示）が電気的に接続されるようになっている。

本実施形態では、下側コネクタ５１４とテストヘッド本体側コネクタ４２とを嵌合させる際、図４に示す係合部材４３を用いてコネクタ５１４、４２を嵌合させる。すなわち、同図に示すように、コネクタ５１４、４２にはそれぞれ側方に突出した突起部５１４ａ、４２ａが設けられており、係合部材４３には、同一方向に屈曲した屈曲部４３ｃ、４３ｅを有する係合溝４３ｂ、４３ｄが形成されている。そして、各係合溝４３ｂ、４３ｄの直線部分に突起部５１４ａ、４２ａを挿入した状態で、係合部材４３が図中左方向にスライドすることにより、それぞれの突起部５１４ａ、４２ａが係合溝４３ｂ、４３ｄの屈曲部４３ｃ、４３ｅに案内され、コネクタ５１４、４２が相互に引き寄せられて嵌合するようになっている。

ハイフィックス５をテストヘッド本体４１の上部に装着する際に係合部材４３を横方向にスライドさせるためのハイフィックス着脱装置４４がテストヘッド本体４１に設けられている。

このハイフィックス着脱装置４４は、図７Ａ〜図８に示すように、伸長可能な駆動軸４４１ａを有するエアシリンダ４４１と、駆動軸４４１ａの先端が力点に連結されたリンク機構４５０と、リンク機構４５０の作用点に連結されたプレート部材４４３と、このプレート部材４４３を直線運動可能に保持しているリニアガイド４４４と、から構成されており、プレート部材４４３には、係合部材４３の挿入孔４３ａに挿入される挿入ピン４４２が設けられている。このハイフィックス着脱装置４４では、エアシリンダ４４１から入力された駆動力をリンク機構４５０が回転運動により伝達して、係合部材４３をハイフィックス５の下面に対して実質的に平行な方向に沿って移動させることが可能となっている。

リンク機構４５０は、１つのリンク４５１及び２つの関節４５２、４５３から構成されている。リンク４５１は支点４５４にてテストヘッド本体４１に回転可能に固定されており、その両端には長手方向に沿って伸長可能な第１及び第２の伸長部４５１ａ、４５１ｂが設けられている。そして、第１の伸長部４５１ａの端部は、第１の関節４５２を介して、エアシリンダ４４１の駆動軸４４１ａの先端に回転可能に連結されている。また、第２の伸長部４５１ｂの端部は、第２の関節４５３を介して、挿入ピン４４２を保持しているプレート部材４４３の下端部に回転可能に連結されている。プレート部材４４３は、リニアガイド４４４に直線運動可能に保持されている。図８に示すように、このプレート部材４４３上には、多数の挿入ピン４４２が実質的に等間隔に一列に配列されている。

ハイフィックス５をテストヘッド本体４１に装着する場合には、図９Ａに示すように、先ず、下側コネクタ５１４の各突起部５１４ａを、係合部材４３の上側溝部４３ｂに挿入する。なお、係合部材４３の挿入孔４３ａにはハイフィックス着脱装置４４の挿入ピン４４２が挿入されて、係合部材４３がテストヘッド本体４１に予め取り付けられている。

下側コネクタ５１４の突起部５１４ａが、図９Ｂに示すように、上側溝部４３ｂの直線部分の底部まで挿入されたら、図７Ｂに示す状態から駆動軸４４１ａを短縮させる方向にエアシリンダ４４１が駆動し、この駆動により、第１及び第２の伸長部４５１ａ、４５１ｂを伸長させながら、リンク４５１が支点４５４を中心として同図中を反時計回りに回転し、プレート部材４４３がリニアガイド４４４により同図中を左方向に直動し、図７Ａの状態に至る。この挿入ピン４４２の移動動作に伴って係合部材４３も移動し、図９Ｃに示すように、突起部５１４ａ、４２ａが溝部４３ｂ、４３ｄの屈曲部４３ｃ、４３ｅに沿って移動し、コネクタ５１４、４２が相互に引き寄せられて嵌合する。この引き寄せの際、リンク機構４５０は、梃子の原理により支点４５４からリンク４５１の各端部までの距離の比に応じて、エアシリンダ５２１から入力された駆動力を数倍に増大させて伝達することが可能となっている。なお、支点４５４の位置を調整可能とすることにより、リンク機構４５０における減速比を可変としても良い。

ハイフィックス５をテストヘッド本体４１から取り外す場合には、図７Ａに示す状態から、駆動軸４４１ａを伸長させる方向にエアシリンダ４４１が駆動し、この駆動により、第１及び第２の伸長部４５１ａ、４５１ｂを短縮させながら、リンク４５１が支点４５４を中心として同図中を時計回りに回転し、挿入ピン４４２がリニアガイド４４３により同図中を右方向に直動し、係合部材４３によりコネクタ５１４、４２が引き離され、ハイフィックス５をテストヘッド本体４１から取り外すことが可能な状態となる。

なお、係合部材は、ハイフィックス５やテストヘッド本体４１から独立した部材とせずに、ハイフィックス５或いはテストヘッド本体４１のいずれか一方に固定しても良い。

図１０Ａは本発明の他の実施形態におけるテストヘッド本体の上部に設けられた係合部材を示す側面図、図１０Ｂは図１０ＡにおけるXB方向矢視図である。

本発明の他の実施形態における係合部材４３’は、図１０Ａに示すように、スライド部材４４ｆと固定部材４４ｊとから構成されている。スライド部材４４ｆには、下側コネクタ５１４の突起部５１４ａに対向する位置に、図中右方向に屈曲している屈曲部４４ｉを有する２つの上側溝部４４ｈが形成されている。また、スライド部材４４ｆの図中左側端部には、ハイフィックス着脱装置４４の挿入ピン４２を挿入可能な挿入穴４４ｇが形成されている。固定部材４４ｊは、ボルト４４ｋによりテストヘッド本体４１に固定されている。図１０Ｂに示すように、スライド部材４４ｆの下部は、固定部材４４ｊにスライド可能に保持されており、図１０Ａに示す矢印方向に移動可能となっている。

本実施形態において、ハイフィックス５をテストヘッド本体４１に装着する場合には、先ず、下側コネクタ５１４の各突起部５１４ａを、係合部材４３’の上側溝部４４ｈに挿入する。下側コネクタ５１４の突起部５１４ａが、上側溝部４４ｈの屈曲部４４ｉの入口付近まで挿入されたら、エアシリンダ４４１を駆動させて、プレート部材４４３を図１０Ａ中左方向に移動させる。この移動動作に伴って、係合部材４３’も同図中左方向へ移動し、突起部５１４ａが上側溝部４４ｈの屈曲部４４ｉに沿って移動し、下側コネクタ５１４がテストヘッド側コネクタ４２に引き寄せられてこれらが嵌合する。

図１１は本発明のさらに他の実施形態に係るハイフィックス着脱装置の側面図である。

ハイフィックス５をテストヘッド本体４１の上部に２列並べて装着する場合には、図１１に示すようなハイフィックス着脱装置４４’を用いても良い。このハイフィックス着脱装置４４’は、２組のリンク機構４５０と１つのエアシリンダ４４１とから構成されている。エアシリンダ４４１は、駆動軸４４１ａが上下動するような姿勢で設けられており、その駆動軸４４１ａの先端には、第１の関節４５２を介して２つのリンク４５１の端部が回転可能に連結されている。そして、一方の列のハイフィックス５に係合する係合部材４３を一方のリンク機構４５０が移動させ、他方の列にハイフィックス５に係合する係合部材４３を他方のリンク機構４５０が移動されるようになっている。このような構成を採用することによりエアシリンダ４４１の数を減らすことができる。

本発明に係る着脱装置は、上述したＤＳＡ着脱装置やハイフィックス着脱装置に限定されず、プローブカードをハイフィックスに装着又は着脱するためのプローブカード着脱装置に用いても良い。

図１２は本発明の実施形態に係るプローブカード着脱装置を示す側面図である。このプローブカード着脱装置６１０は、図５Ａ〜図６を参照して説明したものと同様の構成を有している。プローブカード６００の一方の主面には被試験ウェーハＷに電気的に接触するニードル６０１が多数実装されている。プローブカード着脱装置６１０は、プローブカード６００の他方の主面に形成された係合孔６００ａに係合シャフト５２２を挿入・係合した後に、リンク機構４５０により係合シャフト５２２を引き寄せることにより、プローブカード６００をハイフィックス５に装着することが可能となっている。

特に、本実施形態に係るプローブカード装着装置６１０では、リンク機構を用いることにより小型化が図られているので、プローブカード６００上の実装スペースを大きく確保することができる。

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。

例えば、上述の実施形態ではアクチュエータの一例として駆動軸が直線運動するエアシリンダを用いたが、本発明においては特にこれに限定されず、例えば、電動モータや回転エアシリンダ等の駆動軸が回転運動するアクチュエータを用いても良い。或いは、エアや電気等の動力に依存せずに、手動でリンク機構を操作しても良い。駆動軸が回転運動するアクチュエータを用いた場合には、例えばボールネジ機構等を介して、駆動軸の回転運動を直線運動に変換することができる。

また、本発明における伝達手段は、回転運動を用いて伝達する機構であれば上述の実施形態で説明したリンク機構に限定されず、回転ギアを用いて減速を行う歯車機構であっても良く、この歯車機構により減速比を可変させても良い。

Claims (5)

1. 第１の基板と、前記第１の基板が装着される第２の基板と、を備えたテストヘッドにおいて、前記第１の基板を前記第２の基板に対して着脱するための着脱装置であって、
   前記第１の基板に係合可能であり、前記第１の基板の平面方向に対して直交する第１の方向に沿って直線運動可能に保持されている係合手段と、
   前記第１の方向に対して直交する第２の方向に伸縮可能な駆動軸を有するアクチュエータと、
   前記アクチュエータと前記係合手段との間に介在して、前記アクチュエータから入力された駆動力を前記係合手段に伝達するリンク機構と、を備え、
   前記リンク機構は、
   第１の関節を介して前記駆動軸に回転可能に連結された第１のリンクと、
   回転可能に固定された支点を有すると共に、第２の関節を介して前記第１のリンクに回転可能に連結されている第２のリンクと、
   第３の関節を介して前記第２のリンクに回転可能に連結されていると共に、第４の関節を介して前記係合手段に回転可能に連結されている第３のリンクと、を備えている着脱装置。
2. 前記第１の基板は、被試験電子部品が電気的に接触するソケットが搭載された品種対応アダプタであり、
   前記第２の基板は、前記品種対応アダプタが装着され、前記被試験電子部品とテストヘッド本体との間の電気的な接続を中継するインターフェース装置本体であり、
   前記係合手段は、前記品種対応アダプタに向かって直線運動可能に前記インターフェース装置本体に保持されている請求項１記載の着脱装置。
3. 前記第１の基板は、被試験電子部品に電気的に接触するニードルが実装されたプローブカードであり、
   前記第２の基板は、前記プローブカードが装着され、前記被試験電子部品とテストヘッド本体との間の電気的な接続を中継するインターフェース装置本体であり、
   前記係合手段は、前記プローブカードに向かって直線移動可能に前記インターフェース装置本体に保持されている請求項１記載の着脱装置。
4. 第１の基板と、
   前記第１の基板が装着される第２の基板と、
   前記第１の基板を前記第２の基板に対して着脱するための請求項１〜３の何れかに記載の着脱装置と、を備えたテストヘッド。
5. 被試験電子部品の電気的特性を試験するための電子部品試験装置であって、
   前記被試験電子部品に電気的に接続される請求項４記載のテストヘッドと、
   前記テストヘッドを介して前記被試験電子部品に試験信号を入力して動作させ、その応答信号を検査するテスタと、を備えた電子部品試験装置。

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