JP5586062B2 - 電子部品の搬送機構及びそれを備えた電子部品検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の搬送効率を向上させた電子部品の搬送機構及びそれを備えた電子部品検査装置に関するものである。

電子部品の多様化及び高性能化が進む近年、テストハンドラなどの電子部品検査装置に対しては、生産効率を高めることが求められている。例えば、半導体の複合検査装置であるテストハンドラでは、電気特性テスト、外観検査、捺印など複数の工程処理を実施するが、テストハンドラの生産効率を高めるためには、単純にこれらの工程処理を高速化することが考えられる。

しかし、工程処理に費やす処理時間は、テストハンドラの検査性能などに直接影響するので、処理時間はできる限り長い時間を確保する必要がある。したがって、処理時間の短縮化には限界があり、処理速度の高速化によってテストハンドラの生産効率を高めることは困難となっていた。

そこで、テストハンドラの生産効率を高めるためには、工程処理の高速化ではなく、電子部品の搬送速度を高速化することが有効となっている。テストハンドラには通常、複数の工程処理ユニットが配置されており、各ユニットに対し電子部品を連続的に運ぶ搬送機構が組み込まれている。電子部品の搬送速度とは、この搬送機構の搬送速度に他ならない。なお、搬送機構の搬送速度から割り出される搬送時間には、電子部品を搬送する時間に加えて、工程処理実施時の加工点への電子部品の位置決め時間も含められる。

ここで、テストハンドラの搬送機構の一般的な構成について説明する（例えば、特許文献１）。搬送機構は、ダイレクトドライブモータにより間欠回転するターンテーブルと、ターンテーブル外周に沿って等間隔離間して上下動自在に取り付けられた複数の吸着ノズルとから構成されている。

吸着ノズルは、電子部品の保持手段であって、その配置間隔は、ターンテーブルの１ピッチの回転角度と等しく設定されている。各工程処理ユニットは、ターンテーブルを取り囲むようにして位置しており、その位置は各ユニットでの加工点がターンテーブル停止時の吸着ノズルの位置と一致するようになっている。

以上のような搬送機構において、ターンテーブルのテーブル旋回時間については、ターンテーブルのダイレクトドライブモータの性能が飛躍的に向上しているため、その短縮は容易である。したがって、テーブル旋回速度の高速化が進んでおり、搬送時間の短縮化に大きく寄与している。

また、ターンテーブルを有する搬送機構では、次のような技術も知られている。すなちわ、１ピッチの回転角度を小さくしてテーブルの分割数を増やし、テーブル分割数に応じて工程処理ユニット数を増やした搬送機構が提案されている。

このような搬送機構によれば、工程処理ユニット数を増やしたことで、例えばテストの種類などに応じてテストユニットを分割することが可能となる。その結果、効率良くテストを実施することができ、トータルなテスト時間を短縮化して、テストハンドラの生産性を高めることができる。

特開２００９−１３９１５７号公報

ところで、搬送機構における搬送時間とは、ターンテーブルのテーブル旋回時間と、各ユニットでの加工点への電子部品の位置決め時間の和である。このうち、加工点への電子部品の位置決め時間については、これを短縮すると、処理精度の低下を招き易い。

そのため、加工点位置決め時間についても、工程処理に費やす時間と同様に、これを確保することが望まれている。また、前述したように、検査性能を維持するといった観点から、工程処理ユニットの処理時間を短縮化することには限界がある。すなわち、電子部品検査装置に関しては、電子部品の位置決め時間や処理時間を確保して処理精度を低下させないことが要請されている。

しかしながら、位置決め時間や処理時間を確保すれば、電子部品の搬送時間が長引くことになる。したがって、従来の電子部品検査装置では、処理精度を維持して、且つ搬送効率を高めることは困難であった。そこで、上記の従来技術においては、電子部品の搬送効率を低下させずに生産性を向上させることが課題となっていた。

本発明は、以上の課題を解消するために提案されたものであり、その目的は、電子部品の搬送速度や位置決め時間を確保しつつ電子部品の保持手段の配置数並びに工程処理ユニットの制約を緩和することで、電子部品の搬送効率を高めることができ、これにより生産効率の向上を図って優れた信頼性と経済性を獲得可能である電子部品の搬送機構及びそれを備えた電子部品検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、間欠回転するターンテーブルが設けられ、前記ターンテーブル外周に沿って等間隔に離間した保持手段が取り付けられ、前記ターンテーブル外周に沿って位置する工程処理ユニットに対し前記保持手段にて電子部品を保持して搬送するように構成された電子部品の搬送機構において、前記保持手段は２本ずつ、１つの保持ユニットに取り付けられ、この保持ユニットの配置間隔が前記ターンテーブルの１ピッチの回転角度と等しく設定され、同一の前記保持ユニットに設けられた２本の前記保持手段は、両方を同時に昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御と、片方だけを昇降させ互いに独立して前記電子部品の吸着動作を行う制御の両方を行うように構成され、前記工程処理ユニットには、ターンテーブルの間欠回転が停止した時の前記保持手段と一致する加工点が２つあるものと、前記加工点が１つだけのものとが設けられ、前記加工点が２つある工程処理ユニットでは前記保持ユニットは、２本の前記保持手段を同時に昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御を行うか、もしくは片方の前記保持手段だけを昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御を行い、これと同時に、前記加工点が１つだけの工程処理ユニットでは前記保持ユニットは片方の前記保持手段だけを昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御を行うように構成されたことを特徴としている。

さらに、本発明の他の態様とては、上記電子部品の搬送機構を備えた電子部品検査装置としても良い。

本発明の電子部品の搬送機構及びそれを備えた電子部品検査装置によれば、１つの保持ユニットに２本の保持手段を取り付け、保持ユニットの配置間隔をターンテーブルの１ピッチの回転角度と等しく設定するといった極めて簡単な構成により、電子部品の搬送量を増大させて電子部品の搬送効率を高めることができる。しかも、電子部品の位置決め時間や処理時間は従来と変わらないため、電子部品の処理精度が低下する心配が無い。これにより、優れた信頼性と同時に経済性を獲得することが可能である。

本発明の代表的な実施形態における吸着ノズルの正面図（上昇位置）。 本実施形態における吸着ノズルの正面図（下降位置）。 本実施形態に係る電子部品検査装置の概略構成を示す平面図。 本発明の他の実施形態における吸着ノズルの正面図（吸着ノズルを片方だけ下降させた状態）。

（１）代表的な実施形態の構成
以下、本発明に係る代表的な実施形態について、図１〜図３を参照して具体的に説明する。図１、図２は電子部品の搬送機構における吸着ノズルの正面図、図３は本実施形態に係る電子部品検査装置の概略構成を示す平面図である。

［テストハンドラＨの概略構成］
本実施形態に係る電子部品検査装置はテストハンドラＨであり、電子部品であるデバイスＤに対し各種の工程処理を施す複数の工程処理ユニットと、デバイスＤを各種の工程処理ユニットを搬送する搬送機構を備えている。まず、図３を参照して、テストハンドラＨの概略構成について説明する。

テストハンドラＨにおける搬送機構は、ターンテーブルＴと、複数の保持ユニット１とから構成されている。保持ユニット１は、ターンテーブルＴの外周に沿って等間隔離間して取り付けられる。保持ユニット１の配置間隔は、ターンテーブルＴの１ピッチの回転角度と等しく設定されている。ターンテーブルＴは、下方に配置されたダイレクトドライブモータの駆動軸で中心が支持されており、ダイレクトドライブモータの駆動に伴って間欠回転がなされる。

［本実施形態の要部の構成］
図１、図２に示すように、保持ユニット１ごとに、２本の吸着ノズル２ａ、２ｂが設置されている。この点が本実施形態の構成上の特徴の一つである。図３では保持ユニット１は２４あるので、吸着ノズル２ａ、２ｂは合計４８本ある。吸着ノズル２ａ、２ｂは、ターンテーブルＴの外周端に取り付けられた支持部によってターンテーブルＴに対して上下動可能となっている。

吸着ノズル２ａ、２ｂはいずれも、ノズル内部が図示しない真空発生装置の空気圧回路と連通しており、負圧の発生によってデバイスＤを吸着し、真空破壊によってデバイスＤを離脱させる。このような搬送機構では、吸着ノズル２ａ、２ｂでデバイスＤを吸着保持しつつ、ターンテーブルＴを回転させることで外周方向にデバイスＤを搬送するようになっている。

［テストハンドラＨにおける工程処理ユニット］
テストハンドラＨにおける各種の工程処理ユニットとしては、ターンテーブルＴの回転方向に順に、以下の１４台のユニットが配置されている。すなわち、２台のフィーダユニット３Ａ、３Ｂ、方向判別ユニット４、方向反転ユニット５、電気テストユニット６、７、方向反転ユニット８、外観検査ユニット９、１１、良品・不良品分類ユニット１３、２台のテーピングユニット１４Ａ、１４Ｂが配置されている。

１４台のユニットのうち、方向判別ユニット４、方向反転ユニット５、電気テストユニット６、７、方向反転ユニット８、良品・不良品分類ユニット１３には、加工点が２つ設けられている。これらのユニットの加工点は、ターンテーブルＴ停止時の吸着ノズル２ａ、２ｂと一致するようになっている。

また、フィーダユニット３Ａ、３Ｂ、外観検査ユニット９、１１、テーピングユニット１４Ａ、１４Ｂには、加工点が１つ設けられており、その位置は、ターンテーブルＴ停止時の吸着ノズル２ａ、２ｂのいずれか一方と一致するようになっている。

フィーダユニット３Ａ、３Ｂは、テストハンドラＨにデバイスＤを供給する装置であり、円形の振動パーツフィーダと直線型の供給振動フィーダとを組み合わせて、ターンテーブルＴの外周端直下の搬送経路終端まで多数のデバイスＤを整列させて連続的に搬送するユニットである。

方向判別ユニット４は、フィーダユニット３Ａ、３ＢからピックアップしたデバイスＤの電極方向を確認するユニットである。また、方向反転ユニット５は、デバイスＤの電極の方向を電気テストユニット６、７におけるテストソケットに整合させるべく、デバイスＤの姿勢と回転方向を補正するユニットである。

電気テストユニット６、７は、ベリリウム銅等の板状の金属であるコンタクトを有し、デバイスＤのリード電極にコンタクトを接触させ、電流を流したり、電圧を印加したりすることで、デバイスＤの電圧、電流、抵抗、又は周波数等の電気特性を測定検査する。

方向反転ユニット８は、前記方向反転ユニット５と構成は同じであるが、上記電気テストユニット６、７を通過した後の、このポジションでは次の点をデバイスＤの姿勢と回転方向の目的としている。すなわち、上記電気テストユニット６、７においては、デバイスＤの位置ズレが発生する可能性がある。そのため、方向反転ユニット８では、デバイスの姿勢Ｄと回転方向を補正することで、デバイスＤの位置ズレを補正すると共に、テーピング挿入方向にデバイスの回転方向を補正するようになっている。

また、外観検査ユニット９、１１は、デバイスＤの側面（４面）と下面（１面）の計５面を検査するユニットである。良品・不良品分類ユニット１３は、外観検査や電気特性の検査結果に応じて電子部品を、良品・不良品とに分類するユニットである。

［テストハンドラＨの動作］
以上のテストハンドラＨでは、図示しない制御部により、ターンテーブルＴを回転させるダイレクトドライブモータ、吸着ノズル２ａ、２ｂを上下動させる駆動部２１ａ、２１ｂ、真空発生装置、及び各種の工程処理ユニット３Ａ、３Ｂ、４〜１４Ａ、１４Ｂに電気信号を送出することで、これらの動作タイミングを制御している。

本実施形態に係るテストハンドラＨにおいては、ターンテーブルＴの１ピッチ回転で２つのデバイスＤを処理している。すなわち、加工点が２つある工程処理ユニット４〜８、１３では、ターンテーブルＴの所定角度の間欠回転、吸着ノズル２ａ、２ｂの同時下降、デバイスＤの離脱、工程処理ユニット４〜８、１３におけるデバイスＤへの処理、デバイスＤの再吸着、及び吸着ノズル２ａ、２ｂの同時再上昇を順次繰り返す。

また、加工点が１つだけの工程処理ユニット３Ａ、３Ｂ、９、１１、１４Ａ、１４Ｂでは、ターンテーブルＴの所定角度の間欠回転、吸着ノズル２ａ、２ｂのどちらか一方の下降、デバイスＤの離脱、工程処理ユニット３Ａ、３Ｂ、９、１１、１４Ａ、１４ＢにおけるデバイスＤへの処理、デバイスＤの再吸着、及び吸着ノズル２ａ、２ｂのどちらか一方の再上昇を順次繰り返す。

このように、テストハンドラＨでは、２本の吸着ノズル２ａ、２ｂによってデバイスＤを２つ同時に、工程処理ユニットに送り、外観検査や電気特性検査を行う。また、供給及び梱包及び外観検査に関しては、吸着ノズル２ａ、２ｂのどちらか一方だけで工程処理ユニットにデバイスＤを送り、１つずつデバイスＤの処理を行っている。

（２）作用効果
以上の構成を有する本実施形態では、１つの保持ユニット１に２本の吸着ノズル２ａ、２ｂを取り付けたので、ターンテーブルＴの旋回時間が同じでも、デバイスＤの搬送量を飛躍的に増加させることができる。したがって、デバイスＤの搬送効率を大幅に高めることが可能であり、テストハンドラＨの生産性を高めることができる。

このため、従来の手法では高速化のために分割してテストしていたものが、分割せずとも処理できるようになる。したがって、テーブル分割数の増大を抑えて、位置決め時間や処理速度を確保しつつ吸着ノズル数や工程処理ユニットによる制約を緩和することが可能である。これにより、搬送効率を低下させるおそれがなく、テストハンドラＨの信頼性を大きく高めることができる。

テストハンドラＨにおいて、テーブル半径と角速度・時間を同じと仮定すると、角加速度は２乗で効いてくるので、角加速度はおよそ半分になる。しかし、テーブル半径を変えずに吸着ノズルのみを増やすと、吸着ノズルの配置に限度があり、ユニット配置の制約も受けるため、吸着ノズルを増やすだけでは搬送効率の向上に限界がある。

これに対し本実施形態では、吸着ノズルの配置数を増やしつつ、回転分割数を抑えるという手法をとっている。例えば３２本の吸着ノズルから４８本の吸着ノズル増やしても、１つの保持ユニット１当たりに２本の吸着ノズル２ａ、２ｂを配置することで、保持ユニット１は２４本となって回転分割数は３２分割から２４分割になり、回転分割数を大幅に抑えることができる。このような実施形態によれば、吸着ノズルの配置の限度やユニット配置の制約を緩和させることができる。

また、本実施形態においては、ターンテーブルＴの旋回時間に変わりが無く、回転分割数を３２分割から２４分割に低減させたので、１分割当たりの角加速度及び旋回速度が上がっており、その分だけ工程処理に要する時間を十分に確保することができる。例えば、デバイスＤ１つ当りにインデックスタイムが１００ｍｓとして、搬送時間に５０ｍｓ費やすと、従来ではテストなどの処理に費やす時間は５０ｍｓとなってしまった。

これに対して、本実施形態では、搬送時間に５０ｍｓ費やしても、デバイスＤを２つ同時に搬送可能なので、デバイスＤ１つ当りに換算すれば、テストなどの処理に費やせる時間は１５０ｍｓと考えることができる。したがって、余裕を持って処理時間を確保することができる。

このため、従来の手法では高速化のために分割してテストしていたものが、分割せずとも処理できるようになる。したがって、デバイスＤを検査プローブに当てる回数を減らすことができ、デバイスＤに与えるダメージを軽減することが可能である。これによって、デバイスＤに対するダメージを減らすことで、テストハンドラＨの信頼性を大きく高めることができる。

（３）他の実施形態
以上のように本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、図４に示すように、吸着ノズル２ａ、２ｂの直上に、吸着ノズル２ａ、２ｂをそれぞれ独立して昇降させる駆動部２１ａ、２１ｂを設けて、同一の保持ユニット１に取り付けられた２本の吸着ノズル２ａ、２ｂは、互いに独立してデバイスＤの吸着動作を行うように構成してもよい。

このような実施形態によれば、吸着ノズル２ａ、２ｂはそれぞれＺ軸方向に位置調整が可能なので、同時に吸着ノズル２ａ、２ｂを下降させた場合と異なり、ノズル先端が工程処理ユニットと干渉して当該ユニットの加工点以外の場所に衝突することがない。したがって、工程処理を安全且つ確実に実施することができ、更なる信頼性の向上が期待できる。

しかも、吸着ノズル２ａ、２ｂがＺ軸方向に位置調整可能な実施形態によれば、１つの保持ユニット１における吸着ノズル２ａ、２ｂに対する加工点を、無理に配置する必要がない。つまり、吸着ノズル２ａ、２ｂを１つずつ、保持ユニット１に分割配置することができる。

例えば、フィーダユニット３Ａ、３ＢのようにデバイスＤの排出量に限度がある場合やタイミングが異なる場合がある。このような場合は、デバイスＤを吸着ノズル２ａ、２ｂによって同時に吸着させることは難しい。しかし、保持ユニット１を分割配置し、吸着ノズル２a、２ｂを独立して昇降させることで、互いに独立してデバイスＤを吸着することができ、高速化が可能となる。

さらに、本実施形態においては、吸着ノズルの下降速度・ターンテーブルの加速度・加工点の位置等を独立して制御できるため、荷重制御・荷重監視を独立して行うことができる。したがって、デバイスＤへのダメージ防止に繋がる。それと同時に、電気特性テストの精度・信頼性を向上することができ、工程処理を安全且つ確実に実施することで、更なる信頼性の向上が期待できる。

また、電子部品の保持手段としては、真空の発生及び破壊により電子部品を吸着及び離脱させる吸着ノズルに代えて、電子部品を機械的に挟持するチャック機構を配してもよい。さらに、電子部品検査装置に含まれる各種の工程処理機構の種類や配置順序などは適宜変更可能である。

また、上記実施形態のテストハンドラＨの全体構成、特に、各位置における工程理装置や処理工程の配置は、一例を示すものに過ぎず、製品仕様やユーザの目的等に応じて、適宜順序が工程自体の入れ換え、変更がなされるものであり、本発明において必須の構成要素ではない。例えば、搬送機構としては、直線搬送方式であってもよく、また複数のターンテーブルで一の搬送経路を構成するようにしてもよい。

１…保持ユニット
２ａ、２ｂ…吸着ノズル
２１ａ、２１ｂ…駆動部
３Ａ、３Ｂ…フィーダユニット
４…方向判別ユニット
５、８…方向反転ユニット
６、７…電気テストユニット
９、１１…外観検査ユニット
１３…良品・不良品分類ユニット
１４Ａ、１４Ｂ…テーピングユニット
Ｄ…デバイス
Ｈ…テストハンドラ
Ｔ…ターンテーブル

Claims (2)

1. 間欠回転するターンテーブルが設けられ、前記ターンテーブル外周に沿って等間隔に離間した保持手段が取り付けられ、前記ターンテーブル外周に沿って位置する工程処理ユニットに対し前記保持手段にて電子部品を保持して搬送するように構成された電子部品の搬送機構において、
   前記保持手段は２本ずつ、１つの保持ユニットに取り付けられ、この保持ユニットの配置間隔が前記ターンテーブルの１ピッチの回転角度と等しく設定され、
   同一の前記保持ユニットに設けられた２本の前記保持手段は、両方を同時に昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御と、片方だけを昇降させ互いに独立して前記電子部品の吸着動作を行う制御の両方を行うように構成され、
   前記工程処理ユニットには、ターンテーブルの間欠回転が停止した時の前記保持手段と一致する加工点が２つあるものと、前記加工点が１つだけのものとが設けられ、
   前記加工点が２つある工程処理ユニットでは前記保持ユニットは、２本の前記保持手段を同時に昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御を行うか、もしくは片方の前記保持手段だけを昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御を行い、これと同時に、
   前記加工点が１つだけの工程処理ユニットでは前記保持ユニットは片方の前記保持手段だけを昇降させ前記電子部品の吸着動作を行う制御を行うように構成されたことを特徴とする電子部品の搬送機構。
2. 請求項１に記載の電子部品の搬送機構を備えたことを特徴とする電子部品検査装置。

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