JP7002336B2

JP7002336B2 - 電子デバイスの検査治具

Info

Publication number: JP7002336B2
Application number: JP2018000951A
Authority: JP
Inventors: 篤司岡村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2038-01-09
Also published as: JP2019120595A

Description

本願は、電子デバイスの電気特性を検査するときに使用する検査治具に関するものである。

現在、CDMAをはじめとする携帯電話基地局用電力増幅器として、LDMOS、GaN-HEMT、GaAs-HBTが広く用いられている。一般的に、基地局用電力増幅器には基地局の大きさに応じて、数Wから数百Wの出力電力が求められ、出力電力に比例して電力増幅器の発熱量が増加する。このため、電力増幅器の電気特性の検査の際には熱による被検査体の破壊対策として被検査体が動作した際に発生する熱の効率的な放熱対策が不可欠となる。基地局用電力増幅器の電気特性検査において、電力増幅器のパッケージ形状により、被検査体をネジで固定する方法や被検査体を評価基板に押さえつける方法等がある。このうち、被検査体を放熱体を備えた評価基板に押さえつける方法において、被検査体が発生した熱を効率的に放熱させるためには、一般的に被検査体と評価基板の密着度を上げることが効果的であると考えられている。

被検査体と評価基板の密着度を上げるひとつの方法として、評価基板に対して垂直方向から被検査体を押さえる方法がある。この方法では検査体押えで被検査体を均一な圧力で押さえつけることにより検査体押えと被検査体が密着し被検査体と評価基板も密着するが、検査体を取り出す際にしばしば上部に引き上げた検査体押えに被検査体が張り付いた状態になり作業性を悪くする要因になる。一般的に、作業性を考慮した場合、検査体取り出し時には被検査体は検査体押えから離脱させる必要がある。

検査体押えは、被検査体を評価基板に押さえつけて評価端子に接触させて電気特性を測定するための治具である。検査体押えは、一般的に、ゴム、ウレタン等の軟質系材料もしくは樹脂等の硬質系材料を用いた押さえヘッドで電子デバイスである被検査体を評価基板に押さえつけて評価端子に接触させる構造となっている。検査体押えを被検査体に密着させる機構のため、被検査体取り出し時に検査体押えの材質や帯電等によりしばしば被検査体が検査体押えに張り付いた状態になり被検査体の取り出しに時間と手間がかかってしまう。

被検査体の検査体押えへの張り付き抑制技術として、例えば特許文献１や特許文献２に示されるように、空気を吸引して被検査体を検査体押えに吸着して、被検査体を評価基板に押さえつけ、検査終了後に空気を供給して検査体押えから検査体を取り外す技術がある。これらの技術によれば、外部から空気の供給が必要であり、構造の複雑化、装置コスト増等の問題がある。

特開２０００－２４９７７号公報特開平１０－６８７５８号公報

以上のように、電子デバイス、主に基地局用電力増幅器の電気特性検査治具の検査体押えにおいて、押さえ圧力を被検査体に均一に伝える機能と被検査体取り出し時に被検査体が検査体押えに張り付かない機能とを、単純な構成で実現できていないという課題があった。

本願明細書に開示される技術は、上記のような課題を解決するための技術であり、単純な構成で、検査後は被検査体を検査体押えから簡単に取り外すことができる電子デバイスの検査治具を提供することを目的とする。

本願明細書に開示される電子デバイスの検査治具は、一方の端部を第一の検査体押えユニット端部、他方の端部を第二の検査体押えユニット端部とする筒状の検査体押えユニットと、被検査体を押える端面が検査体押えユニットの外部に位置し、端面の反対側の端部は検査体押えユニットの内部に位置するよう第一の検査体押えユニット端部の開口に挿入された検査体押えと、第二の検査体押えユニット端部と、検査体押えの端面である検査体押え端面とは反対側に位置する検査体押え端部との間に、検査体押えを検査体押え端面の方向に付勢する力を加えるように配置された弾性部材とを備え、検査体押えの側面と、検査体押えユニットの側壁の内面と、第一の検査体押えユニット端部と、検査体押え端部とで囲まれた空間が、空気貯蔵空間として形成されており、第一の検査体押えユニット端部の開口の内側面と検査体押えの側面とが接触し、かつ、検査体押え端部の側面と、検査体押えユニットの側壁の内面とが接触して検査体押えが可動なように構成され、検査体押えは、検査体押え端面に空気が流通する端面流気孔と、空気貯蔵空間に位置する側面に空気が流通する側面流気孔を有し、端面流気孔と側面流気孔とは、検査体押えの内部に設けられた空間で連通しているようにしたものである。

本願明細書に開示される電子デバイスの検査治具によれば、検査後、弾性部材の作用により空気貯蔵空間の容積が減少し、検査体押えの端面に設けられた端面流気孔から空気が排出されるため、外部から空気を送り込む空気制御装置が不要な単純な構成で、検査体押えの端面に張り付いた被検査体を脱離させる効果が得られる。

実施の形態１による電子デバイスの検査治具の構成を模式的に示す斜視図である。実施の形態１による電子デバイスの検査治具の動作を説明するための模式的な断面図である。実施の形態１による電子デバイスの検査治具の検査体押えの別の構成を示す断面図である。実施の形態２による電子デバイスの検査治具の構造を側面から内部を見た図として示す模式図である。実施の形態２による電子デバイスの検査治具の状態保持機構の各部品を示す図である。実施の形態２による電子デバイスの検査治具の動作を説明するための第一の模式図である。実施の形態２による電子デバイスの検査治具の動作を説明するための第二の模式図である。実施の形態２による電子デバイスの検査治具の動作を説明するための第三の模式図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１による電子デバイスの検査治具の構成を、検査体押えユニット１の側壁を半分切欠いて模式的に示す斜視図である。図１において、一方の端部を第一の検査体押えユニット端部１１、他方の端部を第二の検査体押えユニット端部１２とする筒状の検査体押えユニット１に、被検査体を押える端面２２（検査体押え端面２２と称する）が検査体押えユニット１の外部に位置し、検査体押え端面２２の反対側の端部２１が検査体押えユニットの内部に位置するように、検査体押え２が第一の検査体押えユニット端部１１の開口に挿入されている。被検査体は電気特性を検査するため、被検査体と接触する検査体押え２の材質は、ゴム、ウレタン等の軟質系材料、あるいは樹脂等の硬質系材料のような絶縁体が好ましい。第二の検査体押えユニット端部１２と検査体押え端部２１との間に弾性部材３が配置されており、弾性部材３は検査体押え端部２１を検査体押え端面２２の方向に押える力を加える。検査体押えユニット１は、図１では例として円筒形状のものを示しているが、筒状であれば、断面形状は円形以外の形状であっても良い。

検査体押えユニット１の内部に位置する検査体押え２の側面、検査体押えユニット１の側壁の内面、第一の検査体押えユニット端部１１、および検査体押え端部２１とで囲まれた空間が空気貯蔵空間１０として形成されている。空気貯蔵空間１０に位置する検査体押え２の側面には、空気貯蔵空間１０と検査体押え２に設けられた第一ダクト２４との間で空気が流通する側面流気孔２３２が設けられている。さらに、検査体押え端面２２には、外部と検査体押え２に設けられた第二ダクト２３との間で空気が流通する端面流気孔２３１が設けられている。すなわち、端面流気孔２３１と側面流気孔２３２は検査体押え２の内部に設けられた空間で連通している。図１に示すように、第一ダクト２４と第二ダクト２３とは空気が自由に流通するように連通している。検査体押え端部２１の断面の外形状と検査体押えユニット１の側壁の内面の断面形状はほぼ同一である。また、検査体押え２の断面形状と第一の検査体押えユニット端部１１の開口の形状はほぼ同一である。検査体押え端部２１の側面と検査体押えユニット１の側壁の内面とが接触しながら、また、検査体押え２の側面と第一の検査体押えユニット端部１１の開口の内面とが接触しながら、検査体押え２が上下に可動する。検査体押え２が上下に可動するとき、空気貯蔵空間１０と検査体押え２の外部とは、主に連通している側面流気孔２３２と端面流気孔２３１を介して空気が流通する。

図２は、実施の形態１による電子デバイスの検査治具の動作を説明するための模式的な断面図である。被検査体３０である電子デバイスは、評価基板４０に形成されている評価用金属端子４１に接触した状態で電気特性検査が行われる。評価基板４０は放熱体４２から放熱できるように構成されている。図２（ａ）は検査体押え２が被検査体３０を押えるときの状態、すなわち電気特性の検査するときの状態を示している。検査開始時は、例えば外部装置接続部１５に接続された外部装置（図示せず）により、外部から検査体押えユニット１を被検査体３０の方向、すなわち検査体押え端面２２の方向（白抜き矢印の方向）に押すことにより、被検査体３０と評価基板４０を押さえつけ、電気特性検査を行うために被検査体３０である電子デバイスに電力が供給される。このとき発生する熱は評価基板４０から放熱体４２を介して放熱される。検査体押えユニット１を外部から白抜き矢印方向に押したとき、弾性部材３が縮んで、検査体押えユニット１内に入り込む検査体押え２の長さが長くなり、空気貯蔵空間１０の容積が増加する。このとき、図２（ａ）中の黒矢印で示すように、外部の空気が端面流気孔２３１から第二ダクト２３、第一ダクト２４、側面流気孔２３２を通じて空気貯蔵空間１０に流入する。

図２（ｂ）は電気特性の検査が終了後、押えを解除するときの状態を示している。検査が終了すると、検査体押えユニット１を外部装置により白抜き矢印の方向、すなわち検査体押え端面２２とは反対方向に引く。このとき、弾性部材３が、検査体押え端部２１を、検査体押え２の検査体押えユニット１内に入り込む長さが短くなるように付勢する。検査体押えユニット１内に入り込む検査体押え２の長さが短くなることにより、空気貯蔵空間１０の容積が減少する。空気貯蔵空間１０の容積が減少するため、図２（ｂ）中の黒矢印で示すように、空気貯蔵空間１０から、側面流気孔２３２、第一ダクト２４、第二ダクト２３、端面流気孔２３１を通じて空気が外部に排出される。このようにして、検査体押え端面２２と被検査体３０の間に空気が排出され、排出される空気の圧力で検査体押え端面２２に張り付いた被検査体３０を離脱させる。

図３は、実施の形態１による電子デバイスの検査治具の検査体押え２の別の構成を示す断面図である。図３に示す検査体押え２は、内部に空間を有する筒形状であり、検査体押え端面２２に端面流気孔２３１を有し、空気貯蔵空間１０に面する側面に側面流気孔２３２を有している。また、弾性部材３が付勢する側の検査体押え端部２１はつば状であり、検査体押えユニット１の側壁の内面と接触して上下するように構成されている。図３に示すように、検査体押え２は、内部空間を通じて、端面流気孔２３１と側面流気孔２３２とが連通していれば、内部空間の形状はどのような形状でも良い。

なお、端面流気孔２３１の径を小さくすると、図２（ｂ）に示す、検査体押えユニット１引き上げ時の空気の排出速度が速くなるため、検査治具をより小型化することができる。ただし、端面流気孔２３１の径が小さすぎると、圧損が増加して、弾性部材３の付勢の力が圧損により減じられ、空気貯蔵空間１０の減少速度が小さくなって、かえって空気の排出速度が遅くなることもある。また、端面流気孔２３１の径が小さすぎると、検査体押えユニット１の側壁の内面と検査体押え端部２１との接触部分、および第一の検査体押えユニット端部１１の開口と検査体押え２の側面との接触部分からの空気の漏れ量が、端面流気孔２３１を通じて流通する空気の量よりも多くなる恐れがある。このため、端面流気孔２３１の径は適切な径に設定する必要がある。

以上説明したとおり、本実施の形態１による電子デバイスの検査治具によれば、検査が終了した後の被検査体取り出し時に、外部から空気を送り込む必要がなく、検査体押えユニット１を引き上げるだけで被検査体を検査体押えから容易に脱離させる効果が得られる。

実施の形態２．
図４は実施の形態２による電子デバイスの検査治具の構造を側面から内部を見た図として示す模式図である。本実施の形態２による電子デバイスの検査治具は、弾性部材３と検査体押え端部２１との間に、弾性部材３が縮んだ第一の状態、および弾性部材３が第一の状態よりも伸びた第二の状態で、それぞれの状態を保持する状態保持機構５０を備えている。この状態保持機構５０の一例として、いわゆるノック式ボールペンの機構と同様の機構を採用することができる。図５に状態保持機構５０の一例の各部品の図を示す。ここに示す状態保持機構５０の場合、検査体押えユニット１は円筒形状であり、各部品の、検査体押えユニット１の円筒軸に垂直な断面の形状は円形となっている。図４および図５に示すように、検査体押えユニット１の弾性部材３と検査体押え端部２１との間に、円筒形の上面に歯車のように円形に連続配置した鋸状の突起を有する回転体送りブロック５２と、円筒形の外周に第一の突起５１１を設け、回転体送りブロック５２の上面の鋸状の突起とかみ合う突起を下面に設けた回転体５１と、を挿入し、検査体押えユニット１の内壁面にV字溝を有する第二の突起１５１を設けている。回転体送りブロック５２は検査体押え端部２１に固定されている。本実施の形態２においても、検査体押え端部２１の側面と検査体押えユニット１の側壁の内面とが接触しながら、また、検査体押え２の側面と第一の検査体押えユニット端部１１の開口の内面とが接触しながら、検査体押え２が上下に可動する。本実施の形態２においては、これら接触する部分は、気密を保って、検査体押えが上下に可動する構成になっている必要がある。

なお、上記では、検査体押えユニット１および検査体押え２の断面形状が円形として説明したが、少なくとも状態保持機構５０の部分が円形状であればよい。すなわち、検査体押えユニット１の第二の突起１５１が検査体押えユニット１の内壁面に円形状に配置されていれば、検査体押えユニット１のその他の部分が円筒形状以外の形状であてもよい。このとき、検査体押え２は、検査体押え端部２１の外形状が検査体押えユニット１の内壁の形状に合わせた形状、検査体押え２本体が第一の検査体押えユニット端部１１の開口の内面形状に合わせた形状であれば良い。例えば検査体押えユニット１が四角の筒形状のとき、検査体押え端部２１の外形形状はこの四角形状に合わせた四角形状とすれば良い。このとき、第一の検査体押えユニット端部１１の開口を円形状として、検査体押え２本体を円柱形状としてもよい。逆に、検査体押えユニット１および検査体押え端部２１の形状を円形状とし、第一の検査体押えユニット端部１１の開口の形状および検査体押え２本体の断面形状を円形以外の形状としてもよい。以上のような形状の関係は、状態保持機構５０を備えていない実施の形態１による電子デバイスの検査治具においても同様であることは言うまでもない。実施の形態２の状態保持機構５０を備えたものにあっては、特に、検査体押え端部２１の外形形状、または検査体押え２本体の外形形状を円形以外の形状にすることにより、検査体押え２が回転する恐れがなくなり、状態保持機構５０としての動作が安定する。

図６から図８は、実施の形態２による電子デバイスの検査治具の動作を説明するための模式図である。検査体押え端面２２を押さえる毎に回転体送りブロック５２が回転体５１を回転させる。図６は、検査体押えユニット１を外力により押えて、被検査体３０を検査体押え端面２２に吸着させて、被検査体３０を試験している状態を示している。この状態は、回転体５１の第一の突起５１１が検査体押えユニット１の内壁面の第二の突起１５１が有る位置付近の状態である。回転体５１がこの状態のとき、弾性部材３が最も縮んだ状態で、被検査体３０が評価基板４０に押さえつけられ、電気特性検査が行われる。検査体押え端部２１の側面と検査体押えユニット１の側壁の内面との接触、および検査体押え２の側面と第一の検査体押えユニット端部１１の開口の内面との接触は気密が保たれた状態となっているため、図６に示している状態では、空気貯蔵空間１０の容積が最も大きい状態であり、空気貯蔵空間１０は減圧されている。

検査が終了すると、図７に示すように、検査体押えユニット１を評価基板４０から離すように引き上げる。このとき、第一の突起５１１が第二の突起１５１に当たるため、弾性部材３は図６の状態から少し伸びた状態で保持される。このとき、空気貯蔵空間１０の容積はわずかに減少するが、まだ減圧状態を保持しているため、図７に示すように、被検査体３０は検査体押え端面２２に吸着したままとなる。

被検査体３０が吸着されたまま、検査治具を被検査体回収台３００まで移動させ、図８の下向きの白抜き矢印で示すように、被検査体３０が吸着された状態で被検査体回収台に押さえつける。このとき、回転体５１が回転して、回転体５１の第一の突起５１１が検査体押えユニット内壁の第二の突起１５１が無い位置まで回転する。ここで、図８の上向きの白抜き矢印で示すように、検査治具を引き上げると、弾性部材３が回転体５１を押すことにより、第一の突起５１１が第二の突起１５１の間に形成されている溝に入り込んで、回転体５１、回転体送りブロック５２、検査体押え２が下方に押される。検査体押え２が下方に押し出されると、空気貯蔵空間１０の容積が大きく減少するため、空気が端面流気孔２３１から排出され、被検査体３０を離脱させる。

次の被検査体３０を検査する場合、状態保持機構５０が図８に示した状態で、検査体押え端面２２を次の被検査体３０に位置を合わせて、検査治具、すなわち検査体押えユニット１を押えることにより、回転体５１が回転して、図６の状態になり、空気貯蔵空間１０の容積が大きく増加して、被検査体３０を吸着しながら電気特性検査を行うことができる。

本実施の形態２は、実施の形態１の検査体押えユニット１に検査体押え２の状態を保持する機構を付加したことを特徴とする。本実施の形態２を用いた場合、実施の形態１の効果に加えて、被検査体３０を吸着した状態を保持する機能が得られ、評価基板が設置されている場所とは異なる場所で、被検査体３０が吸着された状態で検査治具を押すことで、被検査体を検査体押え２から離脱させることができる。

上記では、状態保持機構５０として、いわゆるノック式ボールペンの機構と同様の機構を例に説明したが、弾性部材３が伸びた状態、および弾性部材３が縮んだ状態、それぞれの状態を保持する機構であれば、他の構造の機構であってもよい。

なお、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１検査体押えユニット、２検査体押え、３弾性部材、１０空気貯蔵空間、１１第一の検査体押えユニット端部、１２第二の検査体押えユニット端部、２１検査体押え端部、２２検査体押え端面、２３１端面流気孔、２３２側面流気孔、５０状態保持機構

Claims

一方の端部を第一の検査体押えユニット端部、他方の端部を第二の検査体押えユニット端部とする筒状の検査体押えユニットと、
電子デバイスである被検査体を押える検査体押え端面が前記検査体押えユニットの外部に位置し、前記検査体押え端面の反対側の端部である検査体押え端部が検査体押えユニットの内部に位置するよう前記第一の検査体押えユニット端部の開口に挿入された検査体押えと、
前記第二の検査体押えユニット端部と前記検査体押え端部との間に、前記検査体押えを前記検査体押え端面の方向に付勢する力を加えるように配置された弾性部材とを備え、
前記検査体押えの側面と、前記検査体押えユニットの側壁の内面と、前記第一の検査体押えユニット端部と、前記検査体押え端部とで囲まれた空間が、空気貯蔵空間として形成されており、
前記第一の検査体押えユニット端部の開口の内側面と前記検査体押えの側面とが接触し、かつ、前記検査体押え端部の側面と、前記検査体押えユニットの側壁の内面とが接触して前記検査体押えが可動なように構成され、
前記検査体押えは、前記検査体押え端面に空気が流通する端面流気孔と、前記空気貯蔵空間に位置する側面に空気が流通する側面流気孔を有し、前記端面流気孔と前記側面流気孔とは、前記検査体押えの内部に設けられた空間で連通していることを特徴とする電子デバイスの検査治具。
前記弾性部材と、前記検査体押え端部との間に、前記弾性部材が縮んだ第一の状態、および前記弾性部材が前記第一の状態よりも伸びた第二の状態、それぞれの状態を保持する状態保持機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの検査治具。