JPWO2003023430A1 - 部品試験装置 - Google Patents
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Abstract
部品受渡し位置P2に供給される2つの部品を第1搬送用ヘッド42Aの2つのノズル部材60a,60bにより吸着してテストヘッド4に搬送し、順次テストヘッド4に位置決めしながら一つずつ試験を行う部品試験装置である。部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間には、吸着した部品をその下側から撮像するための部品認識カメラ64Aが配設されている。さらに、部品受渡し位置P2において第1搬送用ヘッド42Aにより吸着した各部品を画像認識し、この認識結果に基づいてテストヘッドの予め定められた位置に各部品を位置決めすべくノズル部材等を動作制御する制御手段を備えている。
Description
技術分野
本発明は、ICチップ等の電子部品を試験する部品試験装置、より具体的には、部品を保持する保持手段を有した移動可能な搬送用ヘッドにより基台上の所定の供給部から部品を取出してテストヘッドに搬送し、該部品を保持手段によりテストヘッドに押圧した状態で該部品を試験する部品試験装置に関するものである。
背景技術
半導体装置などの製造過程においては、最終的に製造されたICチップ等の電子部品に対して各種試験を施す試験装置が必要であり、例えば、ロジック回路等を内蔵したICチップの電気的試験を行う装置として、テストヘッドと、該テストヘッドに対してICチップを搬送する搬送用ヘッドとを備え、トレイ載置部のトレイから取出されて所定の部品供給部に置かれたICチップを搬送用ヘッドに搭載されたノズル部材により吸着し、該搬送用ヘッドの移動に伴い該部品をテストヘッドへ搬送して位置決めするようにした装置が一般に知られている。
この種の試験装置において適切に試験を行うには、テストヘッドに設けられた試験用のソケット(試験部)に対して予め定められた方向で正確に部品を位置決めする必要があり、上記従来の装置では、搬送用ヘッドのノズル部材にチャック式の位置決め機構を設け、ソケットに部品をセットするのに先立って部品の吸着状態を補正するように構成されている。すなわち、吸着した部品をチャックによりその周囲から掴むことにより、ノズル部材に対する部品の吸着位置や方向を機械的に補正してから部品をソケットにセットするように構成されている。
ところが、位置決めに適したチャックの形状や大きさ等は部品の種類により異なるため、チャック式の位置決め機構では、一種類のチャックで対応できる部品の種類に限界があり、部品に対する汎用性が低いという問題がある。
なお、特開平5−152396号には、供給部から取り出した部品を一旦ステージ上に載置し、搬送用ヘッドに搭載されたビデオカメラによりステージ上の部品を撮像し、該ステージ上の基本位置に対する部品のずれを部品画像から求め、このずれを吸着誤差(ずれ)として該誤差を是正するように搬送用ヘッドにより部品を吸着してテストヘッドに搬送するようにした装置がある。この装置によると、部品の画像認識に基づいて部品の吸着状態を補正するので部品に対する汎用性は高いといえるが、部品認識のために常にステージ上に部品を置き換えなければならず、効率的に試験を行う上で改善の余地がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ICチップ等の部品試験装置において、部品の種類に対する汎用性を高めつつ、部品の試験を効率良く、かつ適切に行うことができるようにすることを目的とする。
発明の開示
本発明は、部品を保持する保持手段を有した移動可能な搬送用ヘッドにより基台上の所定の供給部から部品を取出してテストヘッドに搬送し、該部品を保持手段によりテストヘッドに押圧した状態で該部品を試験する装置において、前記基台上に配置され、前記搬送用ヘッドの保持手段に保持されている部品をその下側から撮像可能な部品撮像手段と、この部品撮像手段による部品の撮像結果に基づいて該部品の保持状態を画像認識する部品認識手段と、前記供給部からの部品取出し後、該部品を前記撮像手段により撮像してから前記テストヘッドに搬送すべく前記搬送用ヘッドの動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、さらに、搬送用ヘッドに保持された部品をテストヘッドの所定の試験部に対して位置決めするとともに、この試験部への部品の位置決めに際して、部品と試験部とのずれを解消すべく前記部品認識手段による部品の認識結果に基づいて搬送用ヘッドの動作を制御するように構成されているものである。
この構成によると、部品が搬送用ヘッドにより供給部から取出されて部品撮像手段上に搬送され、その保持状態が画像認識された後、テストヘッドの試験部に位置決めされる。そして、その画像認識の結果、部品の保持状態に誤差(ずれ)がある場合には、該誤差を是正するように搬送用ヘッドの動作が制御されることにより、試験部に対して部品が正しく位置決めされることとなる。つまり、画像認識に基づいて部品の保持状態の補正をソフト的に行うことで、部品の保持状態の補正を該部品の種類に拘らず良好に行うことができるようになる。しかも、供給部から取出した部品を搬送用ヘッドにより部品撮像手段上に搬送し、該ヘッドにより保持した状態のまま部品を撮像、認識するので、従来のような部品認識のための部品の置き換えが必要なく、効率的に部品の保持状態を調べることができる。
また、本発明は、上記装置において、前記搬送用ヘッドに、複数の保持手段が備えられているものである。
この装置によると、複数の部品を同時にテストヘッドに搬送しなが試験を行えるためより効率的に部品の試験を行うことができる。
また、本発明は、複数の保持手段を有した上記装置において、搬送用ヘッドにより複数の部品を保持している場合に、各部品をテストヘッドの所定の試験部に対して順次位置決めしながら一つずつ試験を行わせるものである。
この装置によると、テストヘッドの試験部が一つだけの場合であっても効率良く部品の試験を行うことができる。
また、本発明は、複数の保持手段を有した上記装置においては、前記搬送用ヘッドに搭載される保持手段の数及び配置に対応する複数の試験部が前記テストヘッドに設けられ、前記制御手段は、各保持手段に保持された部品を順次試験部に位置決めしながら各保持手段による部品の保持状態を解除した後、各保持手段と各試験部とがそれぞれ対向する所定の押圧位置に前記搬送用ヘッドを配置し、前記保持手段により各部品を試験部に押圧するように構成される。
この装置によると、複数の部品の試験を同時に行うことができる一方で、搬送用ヘッドの構成を簡素化することもできる。
また、本発明は、上記の装置において、前記搬送用ヘッドに搭載され、前記テストヘッドを撮像可能なテストヘッド撮像手段と、このテストヘッド撮像手段による前記テストヘッドの撮像結果に基づいて前記試験部の位置を画像認識する試験部認識手段とを備え、前記制御手段は、前記試験部への部品の位置決めに際して、さらに搬送用ヘッドと試験部とのずれを解消すべく前記試験部認識手段による認識結果に基づいて搬送用ヘッドの動作を制御するように構成されている。
この装置によると、試験部への部品の位置決めに際して搬送用ヘッドと試験部との相対的な誤差(ずれ)を解消することが可能となるので、試験部に対して部品をより高い精度で位置決めできるようになる。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明するする。なお、図中には方向性を明確にするためにX軸、Y軸を示している。
図1及び図2は、本発明に係る部品試験装置を概略的に示している。これらの図に示すように、部品試験装置1(以下、試験装置1と略す)は、部品の搬送及び試験中の部品保持(固定)という機械的な役割を担うハンドラ2と、このハンドラ2に組込まれる試験装置本体3とから構成されている。
試験装置本体3は、上面にテストヘッド4を備えた箱型の装置で、テストヘッド4に設けられたソケット(図示せず)に部品をセットして該部品の入力端子にテスト電流を供給しつつ部品の出力端子からの出力電流を受けることにより部品の品質を判断するように構成されている。
試験装置本体3は、前記ハンドラ2に対して脱着可能に構成されており、図示を省略するが、例えば試験装置本体3を専用の台車に載せた状態でハンドラ2の下側から所定の挿着位置に挿入し、テストヘッド4をハンドラ2の基台2aに形成された開口部から後記テスト領域Taに臨ませた状態で固定することによりハンドラ2に対して組付けられている。なお、テストヘッド4と試験装置本体3とは必ずしも一体である必要はなく、テストヘッド4のみをハンドラ2に組付け、その他の部分をハンドラ2から離間した位置に配置してテストヘッド4に対して電気ケーブル等で電気的に接続するようにしてもよい。この場合には、試験装置本体3を除くハンドラ2そのものを本発明の部品試験装置とみなすことができる。
ハンドラ2は、同図に示すように、上部が側方に迫出した略箱型の装置で、トレイに収納された部品を取出して前記テストヘッド4に搬送し、さらに試験後の部品をその試験結果に応じて仕分けするように構成されている。以下、その構成について具体的に説明する。
ハンドラ2の基台2a上は、大きく分けて、トレイTrが収納されるトレイ収納領域Saと、テストヘッド4等が配置されるテスト領域Taの二つの領域に分けられている。
トレイ収納領域Saには、X軸方向に複数のトレイ収納部が並設されており、当実施形態では、図2の左側から順に第1〜第5の5つのトレイ収納部11〜15が一列に設けられている。そして、第2トレイ収納部12及び第4トレイ収納部14に試験前(未検査)の部品を載せたトレイTrが、第1トレイ収納部11に空のトレイTrが、第3トレイ収納部13に試験後の部品のうち合格品(Pass)を載せたトレイTrが、第5トレイ収納部15に試験後の部品のうち不合格品(Fail)を載せたトレイTrが夫々収納されている。
なお、各トレイTrは何れも共通の構造を有しており、図示を省略するが、例えばその表面には複数の部品収納凹部(収納スペース)が区画形成され、ICチップ等の部品が各部品収納凹部内に収納されるように構成されている。
各トレイ収納部11〜15は、夫々昇降可能なテーブル上に複数のトレイTrを積み重ねた状態で収納するように構成されており、最上位のトレイTrのみを基台2a上に配置し、それ以外のトレイTrを基台下の筐体内に収納するように構成されている。
具体的には、図3及び図4に示すように、各トレイ収納部11〜15には、上下方向(Z軸方向)に延びるレール17が設けられ、このレール17にテーブル16が移動可能に装着されている。また、サーボモータ18により回転駆動されて前記レール17と平行に延びるボールねじ軸19が設けられ、このボールねじ軸19がテーブル16のナット部分16aに螺合装着されている。そして、テーブル16上に複数のトレイTrが積み重ねられた状態で載置され、サーボモータ18によるボールねじ軸19の回転駆動に伴いテーブル16が昇降することにより、テーブル16上に積み重ねられているトレイTrの数に応じてその最上位のものを各開口部11a〜15aを介して基台上に配置するように構成されている。この際、トレイ収納部11〜15の各最上位のトレイTrは後述するP&Pロボット20による所定の部品受渡し高さ位置に位置決めされる。
また、ハンドラ2の側壁には、図1に示すように各トレイ収納部11〜15に対応して扉11b〜15bが設けられており、これらの扉11b〜15bを開くことにより各トレイ収納部11〜15に対してトレイTrを出し入れできるように構成されている。
なお、試験に供される部品のうち大部分は合格品であることを考慮して、上記トレイ収納部11〜15のうち合格部品を収納する第3トレイ収納部13は他のトレイ収納部11,12,14,15に比べてトレイTrの収納容量が大きく設定されている。これにより第3トレイ収納部13に対するトレイTrの出し入れ頻度が他のトレイ収納部に比べてあまりに多くなることがないように工夫されている。
トレイ収納領域Saには、さらに図1及び図2に示すようにP&Pロボット(Pick & Place Robot)20が設けられている。
P&Pロボット20は、移動可能なヘッド23を有しており、このヘッド23によって第2又は第4トレイ収納部12,14のトレイTrから部品を取出して後述するシャトルロボット30A,30Bに受け渡すとともに、試験後の部品をシャトルロボット30A,30Bから受け取って第3トレイ収納部13又は第5トレイ収納部15のトレイTrに移載するもので、さらに第1トレイ収納部11とその他のトレイ収納部12〜15との間でトレイTrを搬送するトレイ搬送機能も有している。
詳しく説明すると、上記基台2a上にはY軸方向に延びる一対の固定レール21が設けられ、これら固定レール21にヘッド支持部材22が移動可能に装着されている。また、図示を省略するが、サーボモータにより回転駆動されて前記固定レール21と平行に延びるボールねじ軸が基台2a上に設けられ、このボールねじ軸が前記支持部材22に設けられたナット部材(図示省略)に螺合装着されている。さらに、詳しく図示していないが、前記支持部材22にX軸方向に延びる固定レールが設けられてこの固定レールにヘッド23が移動可能に装着されるとともに、サーボモータにより回転駆動されて前記固定レールと平行に延びるボールねじ軸が設けられ、このボールねじ軸がヘッド23に設けられたナット部分に螺合装着されている。そして、上記各サーボモータによるボールねじ軸の回転駆動に応じて支持部材22がY軸方向に、ヘッド23がX軸方向に夫々移動することにより、ヘッド23が前記トレイ収納部11〜15及びシャトルロボット30A,30Bの後記部品受渡し位置P1を含む範囲で平面的に移動(X−Y平面上を移動)し得るように構成されている。
ヘッド23には、複数のノズル部材が搭載されており、当実施形態では部品用の一対のノズル部材24a,24b(第1ノズル24a,第2ノズル24b)とトレイ用のノズル部材25(トレイ用ノズル部材25という)の合計3つのノズル部材が搭載されている。ノズル部材24a,24b及び25は、図外の電磁バルブ等を介して負圧発生源に接続されており、後述する部品搬送時にはノズル部材24a,24bの先端に部品吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用により部品を吸着するように構成されている。同様に、空トレイTrの搬送時にはノズル部材25の先端にトレイ吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用によりトレイTrを吸着するように構成されている。
部品吸着用の各ノズル部材24a,24bは、ヘッド23に対して昇降及び回転(ノズル軸回りの回転)が可能となっており、図示を省略するがサーボモータを駆動源とする駆動機構により夫々作動するように構成されている。そして、第2トレイ収納部12等のトレイTr上、あるいはシャトルロボット30A,30Bの後記テーブル32の上方にヘッド23が配置された状態で、各ノズル部材24a,24bの昇降動作に伴いトレイTrに対する部品の出し入れ等を行うように構成されている。なお、トレイTrへの部品の収納に際しては、このようなノズル昇降動作に加えて各ノズル部材24a,24bが回転することによりトレイTrに対して予め定められた方向で部品を収納し得るように構成されている。
トレイ用ノズル部材25は、ヘッド23に対して昇降動作のみが可能となっており、サーボモータを駆動源とする駆動機構により作動するように構成されている。そして、部品の取出しに伴い空になったトレイTrを吸着した状態で、ヘッド23の移動に伴い第2及び第4トレイ収納部12,14から第1トレイ収納部11にトレイTrを移送するとともに、必要に応じて第1トレイ収納部11に収納されている空のトレイTrを吸着して第3又は第5のトレイ収納部13,15に移送するように構成されている。なお、トレイ用ノズル部材25については、トレイTrを良好に吸着すべくその先端部(下端部)に例えば矩形板型の吸着パッドが組付けられることにより広い吸着面積が確保されている。
トレイ収納領域Saには、さらに各シャトルロボット30A,30Bの部品受渡し位置P1の間にCCDエリアセンサからなる部品認識カメラ34が配設されている。このカメラ34は、部品の吸着状態(吸着誤差(ずれ))を画像の認識に基づいて調べるべくP&Pロボット20の前記ヘッド23に吸着されている部品を下側から撮像するもので、試験終了後の部品をトレイTrへの収納に先立って撮像するように構成されている。なお、該部品認識カメラ34は、ヘッド23の各ノズル部材24a,24bに吸着されている2つの部品を同時に撮像し得るように構成されている。
一方、テスト領域Taには、前記テストヘッド4、一対のシャトルロボット30A,30B(第1シャトルロボット30A,第2シャトルロボット30B)及びテストロボット40が配設されている。
テストヘッド4は、上述の通り基台2aに形成された開口部からテスト領域Taの略中央部分に露出した状態で配設されている。テストヘッド4の表面には、部品をセットするためのソケット(試験部)が固定されており、当例では、一つのソケットが固定されている。つまり、このテストヘッド4では、部品の試験を一つずつ行うように構成されている。
ソケットには、部品(ICチップ等)の各リードに対応する接触部(図示せず)が設けられており、ソケットに部品を位置決めすると、部品の各リードとこれに対応する接触部とが接触して該部品に対して導通試験や、入力電流に対する出力特性試験等の電気的試験が施されるように構成されている。
シャトルロボット30A,30Bは、トレイ収納領域Saとテスト領域Taとの間で部品を搬送しつつ前記P&Pロボット20およびテストロボット40に対して部品の受渡しを行う装置で、図2に示すように夫々Y軸方向に延びる固定レール31と、サーボモータを駆動源とする駆動機構により駆動されて前記固定レール31に沿って移動するテーブル32とを有している。そして、第1トレイ収納部11及び第5トレイ収納部15の近傍に設定されたP&Pロボット20に対する部品受渡し位置P1と、テストヘッド4側方に設定されたテストロボット40に対する部品受渡し位置P2(供給部)との間で前記テーブル32を固定レール31に沿って往復移動させながら該テーブル32により部品を搬送するように構成されている。
テーブル32には、試験前の部品を載置するためのエリアと、試験後の部品を載置するエリアとが予め定められており、当実施形態では、図5に示すようにテーブル32のうちトレイ収納領域Sa側(同図では下側)が試験後の部品を載置する第1エリアa1とされ、その反対側が試験前の部品を載置する第2エリアa2と定められている。各エリアa1,a2には、夫々一対の吸着パッド33a,33bがX軸方向に所定間隔で、具体的にはテストロボット40の各搬送用ヘッド42A,42Bに設けられる一対のノズル部材60a,60bのピッチに対応する間隔で設けられおり、部品搬送時には、これらパッド33a,33b上に部品が置かれて吸着された状態で搬送されるように構成されている。なお、ノズル部材60a,60bのピッチは、前記ヘッド23のノズル部材24a,24bのピッチと同一ピッチに設定されている。
各シャトルロボット30A,30BとP&Pロボット20及びテストロボット40との部品の受渡しは、例えば、以下のようにして行われる。
まず、P&Pロボット20から各シャトルロボット30A,30Bに試験前の部品を移載する際には、図6(a)に示すように部品受渡し位置P1の所定の位置にP&Pロボット20のノズル部材24a,24b(ヘッド23)が位置決めされ、ノズル部材24a,24bに第2エリアa2が対応するようにテーブル32が位置決めされ(この位置を第2ポジションという)、この状態でノズル部材24a,24bの昇降に伴いテーブル32上に部品が移載される。一方、シャトルロボット30A(30B)からP&Pロボット20に試験後の部品を移載する際には、図6(b)に示すようにノズル部材24a,24bに第1エリアa1が対応するようにテーブル32が位置決めされ(この位置を第1ポジションという)、この状態でテーブル32上の部品がノズル部材24a,24bの昇降に伴い吸着される。
また、テストロボット40からシャトルロボット30A(30B)に試験後の部品を移載する際には、図6(c)に示すように部品受渡し位置P2の所定の位置にテストロボット40の後記搬送用ヘッド42a(42b)がX軸方向に夫々位置決めされるとともに、搬送用ヘッド42a(42b)の後記各ノズル部材60a,60bに第1エリアa1が対応するようにテーブル32が位置決めされ(第1ポジション)、この状態(すなわち、前記両固定レール31の内側(図5では右側)に位置する吸着パッド33bとノズル部材60a、固定レール31の外側(図5では左側)に位置する吸着パッド33aとノズル部材60bとが夫々一致する状態)でノズル部材60a,60bの昇降に伴ってテーブル32上に部品が載置される。一方、シャトルロボット30A(30B)からテストロボット40に試験前の部品を移載する際には、図6(d)に示すようにノズル部材60a,60bに第2エリアa2が対応するようにテーブル32が位置決めされ(第2ポジション)、この状態でノズル部材60a,60bの昇降に伴いテーブル32上から部品が吸着されるようになっている。
テストロボット40は、上述のように各シャトルロボット30A,30Bによりトレイ収納領域Saからテスト領域Taに供給される部品をテストヘッド4に搬送(供給)して該試験の間該ソケットに対して部品を押圧した状態で保持(固定)し、試験後は、部品をそのままシャトルロボット30A,30Bに受け渡す(排出する)装置である。
このテストロボット40は、シャトルロボット30A,30Bを跨ぐように基台2a上に設けられた高架2bに沿って移動する一対の搬送用ヘッド42A,42B(第1搬送用ヘッド42A,第2搬送用ヘッド42B)を有しており、これら搬送用ヘッド42A,42Bによりテストヘッド4に対して部品の供給及び排出を行うように構成されている。
以下、図1,図2及び図7,図8を参照しつつテストロボット40の構成について具体的に説明する。
これらの図に示すように、前記各高架2b上にX軸方向に延びる固定レール45が設けられこれらレール45に一対の可動フレーム46が移動可能に装着され、これら可動フレーム46に前記搬送用ヘッド42A,42Bが夫々搭載されている。そして、サーボモータ50により夫々回転駆動され、かつ前記固定レール45と平行な一対のボールねじ軸51が基台2aに設けられ、これらボールねじ軸51が搬送用ヘッド42A,42Bの各可動フレーム46に設けられたナット部分52に螺合装着されている。これによりサーボモータ50によるボールねじ軸51の回転駆動に伴い各可動フレーム46が、すなわち搬送用ヘッド42A,42Bがそれぞれ固定レール45に沿ってX軸方向に移動するように構成されている。
各可動フレーム46上には、図7及び図8に示すようにY軸方向に延びる一対の固定レール54が夫々配設されており、これらレール54にヘッド支持部材55が移動可能に支持されて、このヘッド支持部材55の先端部(図8では右側端部)に搬送用ヘッド42A(42B)が組付けられている。そして、可動フレーム46上に、サーボモータ57によって駆動され、かつ前記固定レール54と平行なボールねじ軸58が固定台56を介して回転可能に支持され、このボールねじ軸58がヘッド支持部材55に設けられたナット部分59に夫々螺合装着されている。これによりサーボモータ57によるボールねじ軸58の回転駆動に伴い各搬送用ヘッド42A,42Bが可動フレーム46に対して夫々Y軸方向に移動するように構成されている。
各搬送用ヘッド42A,42Bには、X軸方向に所定の間隔を隔てて一対のノズル部材60a,60b(第1ノズル部材60a,第2ノズル部材60b;保持手段)が設けられている。これらのノズル部材60a,60bは、前記搬送用ヘッド42A,42Bのフレームに対して昇降及び回転(ノズル軸回りの回転)が可能に支持されており、サーボモータを駆動源とする図外の駆動機構により作動するように構成されている。また、各ノズル部材60a,60bは、図外の電磁バルブ等を介して負圧発生源に接続されており、テストヘッド4への部品搬送時等にはノズル部材60a,60bの先端に部品吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用により部品を吸着するように構成されている。
また、各搬送用ヘッド42A,42Bには、テストヘッド4への部品供給の際にソケットに付された基準マークを撮像するためのCCDエリアセンサからなるソケット認識カメラ62(テストヘッド撮像手段)が夫々搭載されている。
テスト領域Taには、さらに前記シャトルロボット30A,30Bの部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間に、夫々CCDエリアセンサからなる部品認識カメラ64A,64B(部品撮像手段)が配設されている。これらのカメラ64A,64Bは、部品の吸着状態(吸着誤差(ずれ))を画像認識に基づいて調べるべく搬送用ヘッド42A,42Bの各ノズル部材60a,60bに吸着されている2つの部品をその下側から同時に撮像し得るように構成されており、具体的には、図9に示すように、搬送用ヘッド42A(又は42B)により各シャトルロボット30A(又は30B)から部品が取り上げられた後、搬送用ヘッド42A(又は42B)の移動に伴い部品認識カメラ64A(又は64B)上方に部品が配置されることにより部品を撮像するように構成されている。なお、部品受渡し位置P2、部品認識カメラ64A,64B及びテストヘッド4は、X軸と平行な同一軸線上に配置されており、これにより搬送用ヘッド42A,42Bを夫々部品受渡し位置P2からテストヘッド4に亘って最短距離で移動させながその途中で試験前の部品を撮像し得るように構成されている。
なお、ハンドラ2の上部には、図1に示すように防塵用のカバー2cが装着されており、テスト領域Ta及びトレイ収納領域Saを含む基台2a上の空間がこのカバー2cによって覆われている。
図10は、試験装置1の制御系をブロック図で示している。この図に示すように、試験装置1は、論理演算を実行する周知のCPU70aと、そのCPU70aを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROM70bと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAM70cとを備えた制御部70を備えている。
この制御部70には、I/O部(図示せず)を介して試験装置本体3、部品認識カメラ34,64A,64B及びソケット認識カメラ62が電気的に接続されるとともに、前記P&Pロボット20、テストロボット40(搬送用ヘッド42A,42B)、シャトルロボット30A,30Bの各コントローラ71,72,73A,73Bが電気的に接続されている。また、各種情報を制御部70に入出力するための操作部750及び試験状況等の各種情報を報知するためのCRT760等がこの制御部70に電気的に接続されている。
図11は、前記制御部70の機能ブロック図であり、主にテストロボット40によるテストヘッド4への部品(試験前の部品)の搬送動作と、P&Pロボット20によるトレイTrへの部品(試験後の部品)の収納動作を制御する部分とを示している。
この図に示すように制御部70は、主制御手段74(制御手段)と、ヘッド位置誤差演算手段75と、試験前及び試験後の各部品に対応する吸着誤差演算手段76,77と、画像処理手段78とを含んでいる。
主制御手段74は、試験装置1における各ロボット等の動作等を統括的に制御するもので、予め記憶されているプログラムに従って後に詳述するような試験動作を実施すべくP&Pロボット20等の各ロボットを統括的に制御するものである。特に、テストロボット40によるテストヘッド4(ソケット)への部品(試験前の部品)の位置決めの際には、ヘッド位置誤差演算手段75及び吸着誤差演算手段(試験前)76において求められる後記誤差に基づき補正量を演算し、該補正量に基づいてテストロボット40(搬送用ヘッド42A,42B)を駆動制御するように構成されている。また、P&Pロボット20によるトレイTrへの部品(試験後の部品)の収納に際しては、吸着誤差演算手段(試験後)77において求められる部品の後記吸着誤差に基づき補正量を演算し、該補正量に基づいてP&Pロボット20を駆動制御するように構成されている。
画像処理手段78は、部品認識カメラ34,64A,64B及びソケット認識カメラ62の各撮像素子からの信号に対して所定の画像処理を施すものである。
ヘッド位置誤差演算手段75は、ソケット認識カメラ62により撮像された画像に基づいてテストヘッド4(ソケット)に対する各搬送用ヘッド42A,42Bの相対的な位置関係を求め、この位置関係とその適正値とを比較してテストヘッド4に対する各搬送用ヘッド42A,42Bの誤差(ずれ)を演算し、その演算結果を前記主制御手段74に出力するものである。すなわち、前記画像処理手段78及びこのヘッド位置誤差演算手段75等により本発明の試験部認識手段が構成されている。
吸着誤差演算手段(試験前)76は、部品認識カメラ64A又は64Bにより撮像された部品(試験前の部品)の画像に基づいて搬送用ヘッド42A,42Bの各ノズル部材60a,60bに吸着されている部品の吸着誤差(ずれ)を演算し、その演算結果を前記主制御手段74に出力するものである。すなわち、前記画像処理手段78及びこの吸着誤差演算手段76等により本発明の部品認識手段が構成されている。なお、当実施形態では、単一の画像処理手段78を試験部認識手段および部品認識手段に共用しているが、各認識手段毎に個別の画像処理手段を設けた構成としてもよいことは言うまでもない。
吸着誤差演算手段(試験後)77は、部品認識カメラ34により撮像された部品(試験後)の画像に基づいてP&Pロボット20の各ノズル部材24a,24bに吸着されている部品の吸着誤差(ずれ)を演算し、その演算結果を前記主制御手段74に出力するものである。
次に、上記制御部70の制御に基づく試験装置1の動作について図12のタイミングチャートに基づいて説明することにする。
なお、このタイミングチャートは試験動作中の特定の時点(t0時点)からの動作を示しており、該t0時点における各ロボット20,30A,30B,40(搬送用ヘッド42A,42B)の状態は以下の通りである。
・P&Pロボット20 ;試験後の部品をトレイTrに収納すべくヘッド23が移動中の状態にある。つまり、ヘッド23が第1シャトルロボット30Aの部品受渡し位置P1から部品認識カメラ34の上方を通過して第3トレイ収納部13上又は第5トレイ収納部15上に向って移動中の状態になる。なお、認識カメラ34による部品の撮像は終了しており、既に部品の吸着誤差(ずれ)等が求められている。
・第1シャトルロボット30A ;次回、テストロボット40の第1搬送用ヘッド42Aに供給する部品をテーブル32上に保持した状態で部品受渡し位置P1に待機した状態にある。
・第1搬送用ヘッド42A ;次に試験を行う部品を各ノズル部材60a,60bにより吸着し、かつ各部品を部品認識カメラ64A上方に配置(待機)した状態、すなわち部品認識カメラ64Aによる部品の撮像に基づき各ノズル部材60a,60bに吸着されている部品の吸着誤差(ずれ)が求められた状態になる。
・第2シャトルロボット30B ;次に第2搬送用ヘッド42Bに供給する部品をテーブル32上に保持した状態で部品受渡し位置P1に待機した状態にある。
・第2搬送用ヘッド42B ;テストヘッド4において試験終了直後の状態にある。
以上のような状態下において、まず、第2シャトルロボット30Bのテーブル32が部品受渡し位置P2に移動を開始するとともに(t1時点)、第2搬送用ヘッド42Bの各ノズル部材60a,60bが部品をソケットに押圧する状態から該部品を吸着する状態に切換えられ、該試験後の部品を吸着したまま上昇し、上昇が完了すると、試験後の部品を受け渡すべく第2シャトルロボット30Bの部品受渡し位置P2に移動する(t3時点)。なお、試験終了後の第2搬送用ヘッド42Bによるテストヘッド4からの各部品の搬出動作については、後述する第1搬送用ヘッド42Aによる動作と同様であり、そちらの説明で詳述することにする。
部品受渡し位置P2に第2搬送用ヘッド42Bが到達すると(t7時点)、まず第2搬送用ヘッド42Bから第2シャトルロボット30Bのテーブル32上に試験後の部品が移載され、次いで、該テーブル32に予め載置されている次の部品(試験前の部品)が第2搬送用ヘッド42Bに受け渡される。詳しくは、第2シャトルロボット30Bのテーブル32がまず部品受渡し位置P2において第1ポジション(図6(c)参照)に位置決めされ、各ノズル部材60a,60bの昇降に伴いテーブル32上の第1エリアa1に部品が移載される(t9時点)。その後、テーブル32が第2ポジション(図6(d)参照)に位置決めされ、テーブル上の第2エリアa2に保持されている部品が各ノズル部材60a,60bの昇降に伴い吸着される(t12時点)。
第2搬送用ヘッド42Bと第2シャトルロボット30Bとの間での部品の受渡しが完了すると、第2搬送用ヘッド42Bの移動に伴い各部品が部品認識カメラ64B上に配置されて(t18時点)、該部品の撮像に基づき吸着状態を調べるための処理が行われ、この処理が完了するとテストヘッド4への搬送待機状態となる。
一方、上記のように第2搬送用ヘッド42Bが部品受渡し位置P2に移動すると、これと同じタイミングで第1搬送用ヘッド42Aが次の部品の試験を行うべくテストヘッド4に移動する(t3時点)。そして、第1搬送用ヘッド42Aがテストヘッド4に到達すると(t5時点)、ノズル部材60a,60bに吸着されている2つの部品のうち、まず一方の部品(ここではノズル部材60aに吸着された部品)がテストヘッド4(ソケット)に位置決めされた状態で押し付けられ、これにより該部品の試験が開始される(t8時点)。
同タイミングチャートでは詳細に示していないが、ソケットへの部品の位置決めは、まず、第1搬送用ヘッド42Aがテストヘッド4上の目標位置に配置され、ソケット認識カメラ62によるマークの撮像に基づいてソケットに対する第1搬送用ヘッド42Aの位置誤差(ずれ)が求められる。そして、上述したように、主制御手段74においてこの誤差と先に求められている部品の吸着誤差(ずれ)とに基づいてソケットに対する各部品の補正量が求められ、この補正量に基づいて第1搬送用ヘッド42Aが駆動制御される。詳しくは、前記補正量に基づいてサーボモータ50および57の作動が制御されることにより第1搬送用ヘッド42Aの位置がX軸方向およびY軸方向に微調整されるとともに、不図示のサーボモータの作動が制御されることによりノズル部材60aの回転方向(ノズル軸周りの回転;θ方向)が微調整される。そして、このように部品のX軸方向、Y軸方向及びθ方向の位置が補正された後、ノズル部材60aの下降動作に伴いテストヘッド4に部品がセットされることとなる。
最初の部品の試験が終了すると部品の入換えが行われ、つまり、残りの部品(ノズル部材60bの吸着部品)がテストヘッド4にセットされ(t13′時点)、該部品の試験が同様にして行われる。このときも上記補正量に基づいて第1搬送用ヘッド42Aが駆動制御されることにより、テストヘッド4に対して、部品が適切にセットされることとなる。
両部品の試験が終了すると(t20時点)、ノズル部材60bの上昇に伴い部品がソケットから取り外され(t23時点)、さらに第1搬送用ヘッド42Aの移動に伴い該試験後の部品が第1シャトルロボット30Aとの部品受渡し位置P2に搬送される(t25時点)。そして、上述した第2搬送用ヘッド42Bと第2シャトルロボット30Bとの部品受け渡し動作と同様にして、第1搬送用ヘッド42Aと第1シャトルロボット30Aとの間で部品の受け渡しが行われる。
また、部品受渡し位置P2への第1搬送用ヘッド42Aの移動開始と同じタイミングで第2搬送用ヘッド42Bがテストヘッド4に移動し(t23時点)、第2搬送用ヘッド42Bの各ノズル部材60a,60bに吸着されている次の部品の試験が同様にして開始されることとなる(t26時点)。
一方、P&Pロボット20及び各シャトルロボット30A,30Bについては、テストロボット40の各搬送用ヘッド42A,42Bに対する部品の受け渡しが連続的に行われ得るように以下のようにそれらの動作が制御される。
まず、第2シャトルロボット30Bについては、第2搬送用ヘッド42Bが部品受渡し位置P2に到達すると同時(t7時点)に試験後の部品を受け取るべく、テーブル32が部品受渡し位置P2に移動する。そして、上記の通りまずテーブル32が第1ポジション(図6(c)参照)に配置された状態で第2搬送用ヘッド42Bからテーブル32へ試験後の部品が受け渡され(t9時点)、さらにテーブル32が第2ポジション(図6(d)参照)に配置されて(t10時点)試験前の部品がテーブル32から第2搬送用ヘッド42Bに受け渡される(t12時点)。
その後、テーブル32が部品受渡し位置P1に移動を開始し(t12時点)、まず第2ポジション(図6(b)参照)にテーブル32が配置された状態で(t14時点)、P&Pロボット20からテーブル32に次ぎの部品(試験前の部品)が受け渡される(t16時点)。次いで、テーブル32が第1ポジション(図6(a)参照)に配置され(t17時点)、この状態でテーブル32からP&Pロボット20に試験後の部品が受け渡され(t19時点)、その後、次回の部品受渡しまで部品受渡し位置P1において待機状態におかれる。なお、これは第2シャトルロボット30Bの動作制御であるが、第1シャトルロボット30Aについても第1搬送用ヘッド42Aとの関係で同様にその動作が制御される。
一方、P&Pロボット20は、先に試験が終了した部品をその試験結果に応じたトレイTrに収納すべくその動作が制御される。
具体的には、各ノズル部材24a,24bに吸着された2つの部品(試験後の部品)のうち少なくとも一つが合格品の場合には、まずヘッド23が第3トレイ収納部13上に配置され(t2時点)、例えば第1ノズル部材24aの昇降に伴い該合格品がトレイTrに収納される(t4時点)。次いで、第2ノズル部材24bの吸着部品が合格品である場合にはヘッド23が同トレイTr上の次の部品収納部に僅かに移動した後、一方、不合格品である場合にはヘッド23が第5トレイ収納部15上に移動した後、第2ノズル部材24bの昇降に伴い残りの部品がトレイTrに収納される(t6時点)。こうして第2ノズル部材24bの昇降に伴い部品がその試験結果に応じて第3トレイ収納部13、あるいは第5トレイ収納部15のトレイTr内に収納される(t8時点)。なお、両方の部品が不合格品の場合には、ヘッド23が第5トレイ収納部15上に配置され(t2時点)、例えば第1ノズル部材24aの昇降に伴い最初の部品がトレイTrに収納され(t4時点)、その後、ヘッド23が同トレイTr上の次の部品収納部上に配置されて(t6時点)、第2ノズル部材24bの昇降に伴い残りの部品がトレイTr内に収納される(t8時点)。
このようなトレイTrへの部品の収納時には、部品認識カメラ34の撮像に基づく各部品の吸着誤差に基づいてヘッド23の移動及び各ノズル部材24a,24bの回転が制御されることによりトレイTr内に部品が正確に収納されることとなる。
試験後の部品のトレイTrへの収納が完了すると、ヘッド23が第2トレイ収納部12又は第4トレイ収納部14の上方に配置され(t11時点)、新たな部品がトレイTrから取出される(t13時点)。そして、ヘッド23が第2シャトルロボット30Bの部品受渡し位置P1に移動配置され、上述したように当該新たな部品が第2シャトルロボット30Bに受け渡されるとともに(t16時点)、試験後の部品が第2シャトルロボット30BからP&Pロボット20に受け渡される(t19時点)。
このような第2シャトルロボット30Bに対する部品の受渡しが完了すると、ヘッド23が部品認識カメラ34上に配置され、試験後の部品の撮像に基づき該部品の吸着状態を調べるための処理が行われ、この処理が完了すると、該部品をトレイTrに収納すべくヘッド23等の動作が制御されることとなる(t22時点)。なお、t22時点からt27時点(試験後の次ぎの部品を収納すべく第3トレイ収納部13等の上方にヘッド23が位置決めされた時点)の間においては、試験結果に応じて部品が所定のトレイTrへ収納された後、第2トレイ収納部12等から新たな部品が取出されて第1シャトルロボット30Aのテーブル32に受け渡されるとともに、試験終了後の部品を受け取るための一連の動作が第1シャトルロボット30A及びP&Pロボット20により行われる。この一連の動作は、t2時点からt19時点の間の動作と同様なものである。また、t26時点からt28時点(次の部品の試験が終了した時点)の間における第2搬送用ヘッド42Bによる試験動作も、t8時点からt20時点の間における第1搬送用ヘッド42Aによる動作と同様にその動作が制御される。
このようにして以後、図9に示すように、部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間で第1搬送用ヘッド42A(第2搬送用ヘッド42B)を移動させつつテストヘッド4に2ずつ部品を搬送、位置決めして試験を行う一方で、これと並行して第2搬送用ヘッド42B(又は第1搬送用ヘッド42A)と第2シャトルロボット30B(又は第2シャトルロボット30B)との間で部品の受け渡し(つまり試験後の部品と次回の部品との受け渡し)を行いながら、さらにこのような第1搬送用ヘッド42A及び第2搬送用ヘッド42Bに対する部品の受け渡し等が連続的に行われるように各シャトルロボット30A,30B及びP&Pロボット20の動作が制御される。
なお、図12のタイミングチャート中には示していないが、試験の進行に伴い第2トレイ収納部12又は第4トレイ収納部14のトレイTr(最上位のトレイ)が空になると、ヘッド23により該空トレイTrを吸着して第2トレイ収納部12等から第1トレイ収納部11に移載するようにP&Pロボット20の動作が制御される。これにより第2トレイ収納部12等において次ぎのトレイTrからの部品の取出しが可能となる。同様に、第3トレイ収納部13又は第5トレイ収納部15において、トレイTr(最上位のトレイ)に部品が満載状態となると、第1トレイ収納部11に収納されている空トレイTrをヘッド23により吸着して第3トレイ収納部13等に移載するようにP&Pロボット20の動作が制御される。これにより第3トレイ収納部13等において試験終了後の次ぎの部品をトレイTrに収納することができるようになる。
以上説明した本発明に係る試験装置1によると、テストヘッド4に対する部品の位置決めに際し、部品の吸着状態を画像認識して、その結果に応じて各搬送用ヘッド42A,42B等を制御することにより各部品の吸着誤差(ずれ)を補正する、つまり各部品の吸着誤差をソフト的に補正するようにしているので、吸着状態の補正を部品の種類に拘らず良好に行うことができる。従って、搬送用ヘッドのノズル部材にチャック式の位置決め機構を設けて機械的に部品の位置決めを行う従来のこの種の装置に比べて部品に対する汎用性を高めることができる。
しかも、部品の画像認識は、部品受渡し位置P2(供給部)にある部品を搬送用ヘッド42A(又は42B)により取り上げて基台2a上に設けられた部品認識カメラ64A(又は64B)の上方に搬送し、該ヘッド42A(又は42B)によって部品を保持した状態のまま行うので、画像認識のために部品を一旦ステージ上に置き換えて撮像する従来のこの装置と比較すると、部品の認識を効率的に行うことが可能である。従って、その分、部品の試験を効率良く行うことができる。
しかも、トレイ収納領域Saからテスト領域Taに供給される部品を、第1搬送用ヘッド42A(又は第2搬送用ヘッド42B)により2つ同時に吸着してテストヘッド4に搬送するようにしているので、部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間の第1搬送用ヘッド42A(又は第2搬送用ヘッド42B)の往復回数を軽減する事ができ、これにより部品の試験を効率良く行うことができる。
なお、この試験装置1では、テストヘッド4にソケットが一つだけしか設けられていないため、上記のように2つの部品をテストヘッド4に対して順次セットしながら一つずつ試験を行っているが、例えばテストヘッド4にノズル部材60a,60bの配置に対応する一対のソケットを並べて設け、2つの部品に対して同時に試験を行うように構成してもよい。この場合には、搬送用ヘッド42A,42Bの動作(テストヘッド4に対する部品の位置決め動作)を図13及び図14に示すように制御すればよい。
すなわち、ノズル部材60a,60bに吸着されている2つの部品のうち、まず一方の部品(ここではノズル部材60aに吸着された部品)をテストヘッド4の第1ソケット4aにセットし、その後、ノズル部材60aによる該部品の吸着状態を解除することにより、部品をソケット4aに残した状態でノズル部材60aを上昇させる(図13(a)〜(c))。
次いで、第1搬送用ヘッド42Aを移動させ、残りの部品(ノズル部材60bの吸着部品)をテストヘッド4の第2ソケット4bにセットした後、同様にノズル部材60bによる該部品の吸着状態を解除することにより、部品をソケット4bに残した状態でノズル部材60bを上昇させる(図14(a),(b))。
そして、各ノズル部材60a,60bがそれぞれソケット4a,4bに対応する位置、当例では各ノズル部材60a,60bの中心がそれぞれソケット中心(セットされた部品の中心)に対向する位置に第1搬送用ヘッド42Aを移動させ、その後、両ノズル部材60a,60bを下降させて各部品をテストヘッド4に押圧する(図14(c),(d))。
このようにすれば、2つの部品の試験を同時に行うことができるため、より効率よく試験を行うことができるというメリットがある。
なお、このような図13および図14に示した構成および制御は、搬送用ヘッド42A,42B)の構成を簡素化する上で特に有効となる。すなわち、2つの部品に対して同時に試験を行う場合、例えば、搬送用ヘッドに搭載した2つのノズル部材をそれぞれX軸方向およびY軸方向に移動可能に設ければ、各ノズル部材による吸着部品の吸着状態の補正を2つ同時に行うことができるため、図13,14に示したような制御を行う必要はない。しかし、この場合には、各ノズル部材をX,Y軸の各方向に移動させるための機構を搬送用ヘッドに搭載する必要があるため搬送用ヘッドの構成が複雑、大型化するという欠点がある。これに対して図13等に示すような試験装置1の構成および制御によれば、ノズル部材60a、60bをX,Y軸方向に移動させるための機構を第1搬送用ヘッド42A(第2搬送用ヘッド42B)に設けることをしなくても2つの部品の試験を同時に行うことができる。従って、搬送用ヘッド42A,42Bの複雑、大型化を伴うことなく、効率よく部品の試験を行うことができる。
なお、図13および図14は、搬送用ヘッド42A,42Bに2つのノズル部材60a,60bを搭載した場合の例であるが、例えばそれ以上の数のノズル部材を搭載する場合には、該ノズル部材に対応する配置でテストヘッド4にソケットを設け、図13等に示したのと同じ手順で部品をテストヘッド4にセットするように搬送用ヘッド42A,42Bを駆動制御するようにすればよい。
また、上記実施形態では、トレイ収納領域SaにあるトレイTrから取り出した部品をシャトルロボット30A,30Bによりテスト領域Taに搬送し、ここで各搬送用ヘッド42A,42Bに受け渡すように構成しているが、勿論、搬送用ヘッド42A,42BによりトレイTrから部品を直接取り出し、そのまま搬送用ヘッド42A,42Bにより部品をテストヘッド4に搬送して位置決めするように構成してもよい。なお、この構成の場合には、トレイ収納領域Sa(トレイTr)が本発明の供給部となる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明はICチップ等の電子部品を試験する装置に関するものであるが、特に、複数種類の部品の試験を単一の装置で行う場合に適したものである。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係る部品試験装置を示す斜視概略図であり、図2は、部品試験装置を示す平面図であり、図3は、トレイ収納領域のトレイ収納部の構成を示す断面図であり、図4は、トレイ収納部の構成を示す図3のIV−IV断面図であり、図5は、シャトルロボットのテーブルの構成を示す平面略図であり、図6は、シャトルロボットの部品受渡し位置におけるテーブルの位置を示す図2のVI矢指図((a),(c)はテーブルが第1ポジションに配置された状態、(b),(d)はテーブルが第2ポジションに配置された状態を示す)であり、図7は、テストロボットの具体的な構成を示す平面図であり、図8は、テストロボットの具体的な構成を示す図7のVIII−VIII断面図であり、図9は、テスト領域の構成を示す模式図であり、図10は、部品試験装置の制御系を示すブロック図であり、図11は、制御部の機能構成を示すブロック図であり、図12は、図10に示す制御系の制御に基づく部品試験装置の動作を示すタイミングチャートであり、図13は、部品試験装置の変形例における部品搬送動作を示す模式図であり、図14は、部品試験装置の変形例における部品搬送動作を示す模式図である。
本発明は、ICチップ等の電子部品を試験する部品試験装置、より具体的には、部品を保持する保持手段を有した移動可能な搬送用ヘッドにより基台上の所定の供給部から部品を取出してテストヘッドに搬送し、該部品を保持手段によりテストヘッドに押圧した状態で該部品を試験する部品試験装置に関するものである。
背景技術
半導体装置などの製造過程においては、最終的に製造されたICチップ等の電子部品に対して各種試験を施す試験装置が必要であり、例えば、ロジック回路等を内蔵したICチップの電気的試験を行う装置として、テストヘッドと、該テストヘッドに対してICチップを搬送する搬送用ヘッドとを備え、トレイ載置部のトレイから取出されて所定の部品供給部に置かれたICチップを搬送用ヘッドに搭載されたノズル部材により吸着し、該搬送用ヘッドの移動に伴い該部品をテストヘッドへ搬送して位置決めするようにした装置が一般に知られている。
この種の試験装置において適切に試験を行うには、テストヘッドに設けられた試験用のソケット(試験部)に対して予め定められた方向で正確に部品を位置決めする必要があり、上記従来の装置では、搬送用ヘッドのノズル部材にチャック式の位置決め機構を設け、ソケットに部品をセットするのに先立って部品の吸着状態を補正するように構成されている。すなわち、吸着した部品をチャックによりその周囲から掴むことにより、ノズル部材に対する部品の吸着位置や方向を機械的に補正してから部品をソケットにセットするように構成されている。
ところが、位置決めに適したチャックの形状や大きさ等は部品の種類により異なるため、チャック式の位置決め機構では、一種類のチャックで対応できる部品の種類に限界があり、部品に対する汎用性が低いという問題がある。
なお、特開平5−152396号には、供給部から取り出した部品を一旦ステージ上に載置し、搬送用ヘッドに搭載されたビデオカメラによりステージ上の部品を撮像し、該ステージ上の基本位置に対する部品のずれを部品画像から求め、このずれを吸着誤差(ずれ)として該誤差を是正するように搬送用ヘッドにより部品を吸着してテストヘッドに搬送するようにした装置がある。この装置によると、部品の画像認識に基づいて部品の吸着状態を補正するので部品に対する汎用性は高いといえるが、部品認識のために常にステージ上に部品を置き換えなければならず、効率的に試験を行う上で改善の余地がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ICチップ等の部品試験装置において、部品の種類に対する汎用性を高めつつ、部品の試験を効率良く、かつ適切に行うことができるようにすることを目的とする。
発明の開示
本発明は、部品を保持する保持手段を有した移動可能な搬送用ヘッドにより基台上の所定の供給部から部品を取出してテストヘッドに搬送し、該部品を保持手段によりテストヘッドに押圧した状態で該部品を試験する装置において、前記基台上に配置され、前記搬送用ヘッドの保持手段に保持されている部品をその下側から撮像可能な部品撮像手段と、この部品撮像手段による部品の撮像結果に基づいて該部品の保持状態を画像認識する部品認識手段と、前記供給部からの部品取出し後、該部品を前記撮像手段により撮像してから前記テストヘッドに搬送すべく前記搬送用ヘッドの動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、さらに、搬送用ヘッドに保持された部品をテストヘッドの所定の試験部に対して位置決めするとともに、この試験部への部品の位置決めに際して、部品と試験部とのずれを解消すべく前記部品認識手段による部品の認識結果に基づいて搬送用ヘッドの動作を制御するように構成されているものである。
この構成によると、部品が搬送用ヘッドにより供給部から取出されて部品撮像手段上に搬送され、その保持状態が画像認識された後、テストヘッドの試験部に位置決めされる。そして、その画像認識の結果、部品の保持状態に誤差(ずれ)がある場合には、該誤差を是正するように搬送用ヘッドの動作が制御されることにより、試験部に対して部品が正しく位置決めされることとなる。つまり、画像認識に基づいて部品の保持状態の補正をソフト的に行うことで、部品の保持状態の補正を該部品の種類に拘らず良好に行うことができるようになる。しかも、供給部から取出した部品を搬送用ヘッドにより部品撮像手段上に搬送し、該ヘッドにより保持した状態のまま部品を撮像、認識するので、従来のような部品認識のための部品の置き換えが必要なく、効率的に部品の保持状態を調べることができる。
また、本発明は、上記装置において、前記搬送用ヘッドに、複数の保持手段が備えられているものである。
この装置によると、複数の部品を同時にテストヘッドに搬送しなが試験を行えるためより効率的に部品の試験を行うことができる。
また、本発明は、複数の保持手段を有した上記装置において、搬送用ヘッドにより複数の部品を保持している場合に、各部品をテストヘッドの所定の試験部に対して順次位置決めしながら一つずつ試験を行わせるものである。
この装置によると、テストヘッドの試験部が一つだけの場合であっても効率良く部品の試験を行うことができる。
また、本発明は、複数の保持手段を有した上記装置においては、前記搬送用ヘッドに搭載される保持手段の数及び配置に対応する複数の試験部が前記テストヘッドに設けられ、前記制御手段は、各保持手段に保持された部品を順次試験部に位置決めしながら各保持手段による部品の保持状態を解除した後、各保持手段と各試験部とがそれぞれ対向する所定の押圧位置に前記搬送用ヘッドを配置し、前記保持手段により各部品を試験部に押圧するように構成される。
この装置によると、複数の部品の試験を同時に行うことができる一方で、搬送用ヘッドの構成を簡素化することもできる。
また、本発明は、上記の装置において、前記搬送用ヘッドに搭載され、前記テストヘッドを撮像可能なテストヘッド撮像手段と、このテストヘッド撮像手段による前記テストヘッドの撮像結果に基づいて前記試験部の位置を画像認識する試験部認識手段とを備え、前記制御手段は、前記試験部への部品の位置決めに際して、さらに搬送用ヘッドと試験部とのずれを解消すべく前記試験部認識手段による認識結果に基づいて搬送用ヘッドの動作を制御するように構成されている。
この装置によると、試験部への部品の位置決めに際して搬送用ヘッドと試験部との相対的な誤差(ずれ)を解消することが可能となるので、試験部に対して部品をより高い精度で位置決めできるようになる。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明するする。なお、図中には方向性を明確にするためにX軸、Y軸を示している。
図1及び図2は、本発明に係る部品試験装置を概略的に示している。これらの図に示すように、部品試験装置1(以下、試験装置1と略す)は、部品の搬送及び試験中の部品保持(固定)という機械的な役割を担うハンドラ2と、このハンドラ2に組込まれる試験装置本体3とから構成されている。
試験装置本体3は、上面にテストヘッド4を備えた箱型の装置で、テストヘッド4に設けられたソケット(図示せず)に部品をセットして該部品の入力端子にテスト電流を供給しつつ部品の出力端子からの出力電流を受けることにより部品の品質を判断するように構成されている。
試験装置本体3は、前記ハンドラ2に対して脱着可能に構成されており、図示を省略するが、例えば試験装置本体3を専用の台車に載せた状態でハンドラ2の下側から所定の挿着位置に挿入し、テストヘッド4をハンドラ2の基台2aに形成された開口部から後記テスト領域Taに臨ませた状態で固定することによりハンドラ2に対して組付けられている。なお、テストヘッド4と試験装置本体3とは必ずしも一体である必要はなく、テストヘッド4のみをハンドラ2に組付け、その他の部分をハンドラ2から離間した位置に配置してテストヘッド4に対して電気ケーブル等で電気的に接続するようにしてもよい。この場合には、試験装置本体3を除くハンドラ2そのものを本発明の部品試験装置とみなすことができる。
ハンドラ2は、同図に示すように、上部が側方に迫出した略箱型の装置で、トレイに収納された部品を取出して前記テストヘッド4に搬送し、さらに試験後の部品をその試験結果に応じて仕分けするように構成されている。以下、その構成について具体的に説明する。
ハンドラ2の基台2a上は、大きく分けて、トレイTrが収納されるトレイ収納領域Saと、テストヘッド4等が配置されるテスト領域Taの二つの領域に分けられている。
トレイ収納領域Saには、X軸方向に複数のトレイ収納部が並設されており、当実施形態では、図2の左側から順に第1〜第5の5つのトレイ収納部11〜15が一列に設けられている。そして、第2トレイ収納部12及び第4トレイ収納部14に試験前(未検査)の部品を載せたトレイTrが、第1トレイ収納部11に空のトレイTrが、第3トレイ収納部13に試験後の部品のうち合格品(Pass)を載せたトレイTrが、第5トレイ収納部15に試験後の部品のうち不合格品(Fail)を載せたトレイTrが夫々収納されている。
なお、各トレイTrは何れも共通の構造を有しており、図示を省略するが、例えばその表面には複数の部品収納凹部(収納スペース)が区画形成され、ICチップ等の部品が各部品収納凹部内に収納されるように構成されている。
各トレイ収納部11〜15は、夫々昇降可能なテーブル上に複数のトレイTrを積み重ねた状態で収納するように構成されており、最上位のトレイTrのみを基台2a上に配置し、それ以外のトレイTrを基台下の筐体内に収納するように構成されている。
具体的には、図3及び図4に示すように、各トレイ収納部11〜15には、上下方向(Z軸方向)に延びるレール17が設けられ、このレール17にテーブル16が移動可能に装着されている。また、サーボモータ18により回転駆動されて前記レール17と平行に延びるボールねじ軸19が設けられ、このボールねじ軸19がテーブル16のナット部分16aに螺合装着されている。そして、テーブル16上に複数のトレイTrが積み重ねられた状態で載置され、サーボモータ18によるボールねじ軸19の回転駆動に伴いテーブル16が昇降することにより、テーブル16上に積み重ねられているトレイTrの数に応じてその最上位のものを各開口部11a〜15aを介して基台上に配置するように構成されている。この際、トレイ収納部11〜15の各最上位のトレイTrは後述するP&Pロボット20による所定の部品受渡し高さ位置に位置決めされる。
また、ハンドラ2の側壁には、図1に示すように各トレイ収納部11〜15に対応して扉11b〜15bが設けられており、これらの扉11b〜15bを開くことにより各トレイ収納部11〜15に対してトレイTrを出し入れできるように構成されている。
なお、試験に供される部品のうち大部分は合格品であることを考慮して、上記トレイ収納部11〜15のうち合格部品を収納する第3トレイ収納部13は他のトレイ収納部11,12,14,15に比べてトレイTrの収納容量が大きく設定されている。これにより第3トレイ収納部13に対するトレイTrの出し入れ頻度が他のトレイ収納部に比べてあまりに多くなることがないように工夫されている。
トレイ収納領域Saには、さらに図1及び図2に示すようにP&Pロボット(Pick & Place Robot)20が設けられている。
P&Pロボット20は、移動可能なヘッド23を有しており、このヘッド23によって第2又は第4トレイ収納部12,14のトレイTrから部品を取出して後述するシャトルロボット30A,30Bに受け渡すとともに、試験後の部品をシャトルロボット30A,30Bから受け取って第3トレイ収納部13又は第5トレイ収納部15のトレイTrに移載するもので、さらに第1トレイ収納部11とその他のトレイ収納部12〜15との間でトレイTrを搬送するトレイ搬送機能も有している。
詳しく説明すると、上記基台2a上にはY軸方向に延びる一対の固定レール21が設けられ、これら固定レール21にヘッド支持部材22が移動可能に装着されている。また、図示を省略するが、サーボモータにより回転駆動されて前記固定レール21と平行に延びるボールねじ軸が基台2a上に設けられ、このボールねじ軸が前記支持部材22に設けられたナット部材(図示省略)に螺合装着されている。さらに、詳しく図示していないが、前記支持部材22にX軸方向に延びる固定レールが設けられてこの固定レールにヘッド23が移動可能に装着されるとともに、サーボモータにより回転駆動されて前記固定レールと平行に延びるボールねじ軸が設けられ、このボールねじ軸がヘッド23に設けられたナット部分に螺合装着されている。そして、上記各サーボモータによるボールねじ軸の回転駆動に応じて支持部材22がY軸方向に、ヘッド23がX軸方向に夫々移動することにより、ヘッド23が前記トレイ収納部11〜15及びシャトルロボット30A,30Bの後記部品受渡し位置P1を含む範囲で平面的に移動(X−Y平面上を移動)し得るように構成されている。
ヘッド23には、複数のノズル部材が搭載されており、当実施形態では部品用の一対のノズル部材24a,24b(第1ノズル24a,第2ノズル24b)とトレイ用のノズル部材25(トレイ用ノズル部材25という)の合計3つのノズル部材が搭載されている。ノズル部材24a,24b及び25は、図外の電磁バルブ等を介して負圧発生源に接続されており、後述する部品搬送時にはノズル部材24a,24bの先端に部品吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用により部品を吸着するように構成されている。同様に、空トレイTrの搬送時にはノズル部材25の先端にトレイ吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用によりトレイTrを吸着するように構成されている。
部品吸着用の各ノズル部材24a,24bは、ヘッド23に対して昇降及び回転(ノズル軸回りの回転)が可能となっており、図示を省略するがサーボモータを駆動源とする駆動機構により夫々作動するように構成されている。そして、第2トレイ収納部12等のトレイTr上、あるいはシャトルロボット30A,30Bの後記テーブル32の上方にヘッド23が配置された状態で、各ノズル部材24a,24bの昇降動作に伴いトレイTrに対する部品の出し入れ等を行うように構成されている。なお、トレイTrへの部品の収納に際しては、このようなノズル昇降動作に加えて各ノズル部材24a,24bが回転することによりトレイTrに対して予め定められた方向で部品を収納し得るように構成されている。
トレイ用ノズル部材25は、ヘッド23に対して昇降動作のみが可能となっており、サーボモータを駆動源とする駆動機構により作動するように構成されている。そして、部品の取出しに伴い空になったトレイTrを吸着した状態で、ヘッド23の移動に伴い第2及び第4トレイ収納部12,14から第1トレイ収納部11にトレイTrを移送するとともに、必要に応じて第1トレイ収納部11に収納されている空のトレイTrを吸着して第3又は第5のトレイ収納部13,15に移送するように構成されている。なお、トレイ用ノズル部材25については、トレイTrを良好に吸着すべくその先端部(下端部)に例えば矩形板型の吸着パッドが組付けられることにより広い吸着面積が確保されている。
トレイ収納領域Saには、さらに各シャトルロボット30A,30Bの部品受渡し位置P1の間にCCDエリアセンサからなる部品認識カメラ34が配設されている。このカメラ34は、部品の吸着状態(吸着誤差(ずれ))を画像の認識に基づいて調べるべくP&Pロボット20の前記ヘッド23に吸着されている部品を下側から撮像するもので、試験終了後の部品をトレイTrへの収納に先立って撮像するように構成されている。なお、該部品認識カメラ34は、ヘッド23の各ノズル部材24a,24bに吸着されている2つの部品を同時に撮像し得るように構成されている。
一方、テスト領域Taには、前記テストヘッド4、一対のシャトルロボット30A,30B(第1シャトルロボット30A,第2シャトルロボット30B)及びテストロボット40が配設されている。
テストヘッド4は、上述の通り基台2aに形成された開口部からテスト領域Taの略中央部分に露出した状態で配設されている。テストヘッド4の表面には、部品をセットするためのソケット(試験部)が固定されており、当例では、一つのソケットが固定されている。つまり、このテストヘッド4では、部品の試験を一つずつ行うように構成されている。
ソケットには、部品(ICチップ等)の各リードに対応する接触部(図示せず)が設けられており、ソケットに部品を位置決めすると、部品の各リードとこれに対応する接触部とが接触して該部品に対して導通試験や、入力電流に対する出力特性試験等の電気的試験が施されるように構成されている。
シャトルロボット30A,30Bは、トレイ収納領域Saとテスト領域Taとの間で部品を搬送しつつ前記P&Pロボット20およびテストロボット40に対して部品の受渡しを行う装置で、図2に示すように夫々Y軸方向に延びる固定レール31と、サーボモータを駆動源とする駆動機構により駆動されて前記固定レール31に沿って移動するテーブル32とを有している。そして、第1トレイ収納部11及び第5トレイ収納部15の近傍に設定されたP&Pロボット20に対する部品受渡し位置P1と、テストヘッド4側方に設定されたテストロボット40に対する部品受渡し位置P2(供給部)との間で前記テーブル32を固定レール31に沿って往復移動させながら該テーブル32により部品を搬送するように構成されている。
テーブル32には、試験前の部品を載置するためのエリアと、試験後の部品を載置するエリアとが予め定められており、当実施形態では、図5に示すようにテーブル32のうちトレイ収納領域Sa側(同図では下側)が試験後の部品を載置する第1エリアa1とされ、その反対側が試験前の部品を載置する第2エリアa2と定められている。各エリアa1,a2には、夫々一対の吸着パッド33a,33bがX軸方向に所定間隔で、具体的にはテストロボット40の各搬送用ヘッド42A,42Bに設けられる一対のノズル部材60a,60bのピッチに対応する間隔で設けられおり、部品搬送時には、これらパッド33a,33b上に部品が置かれて吸着された状態で搬送されるように構成されている。なお、ノズル部材60a,60bのピッチは、前記ヘッド23のノズル部材24a,24bのピッチと同一ピッチに設定されている。
各シャトルロボット30A,30BとP&Pロボット20及びテストロボット40との部品の受渡しは、例えば、以下のようにして行われる。
まず、P&Pロボット20から各シャトルロボット30A,30Bに試験前の部品を移載する際には、図6(a)に示すように部品受渡し位置P1の所定の位置にP&Pロボット20のノズル部材24a,24b(ヘッド23)が位置決めされ、ノズル部材24a,24bに第2エリアa2が対応するようにテーブル32が位置決めされ(この位置を第2ポジションという)、この状態でノズル部材24a,24bの昇降に伴いテーブル32上に部品が移載される。一方、シャトルロボット30A(30B)からP&Pロボット20に試験後の部品を移載する際には、図6(b)に示すようにノズル部材24a,24bに第1エリアa1が対応するようにテーブル32が位置決めされ(この位置を第1ポジションという)、この状態でテーブル32上の部品がノズル部材24a,24bの昇降に伴い吸着される。
また、テストロボット40からシャトルロボット30A(30B)に試験後の部品を移載する際には、図6(c)に示すように部品受渡し位置P2の所定の位置にテストロボット40の後記搬送用ヘッド42a(42b)がX軸方向に夫々位置決めされるとともに、搬送用ヘッド42a(42b)の後記各ノズル部材60a,60bに第1エリアa1が対応するようにテーブル32が位置決めされ(第1ポジション)、この状態(すなわち、前記両固定レール31の内側(図5では右側)に位置する吸着パッド33bとノズル部材60a、固定レール31の外側(図5では左側)に位置する吸着パッド33aとノズル部材60bとが夫々一致する状態)でノズル部材60a,60bの昇降に伴ってテーブル32上に部品が載置される。一方、シャトルロボット30A(30B)からテストロボット40に試験前の部品を移載する際には、図6(d)に示すようにノズル部材60a,60bに第2エリアa2が対応するようにテーブル32が位置決めされ(第2ポジション)、この状態でノズル部材60a,60bの昇降に伴いテーブル32上から部品が吸着されるようになっている。
テストロボット40は、上述のように各シャトルロボット30A,30Bによりトレイ収納領域Saからテスト領域Taに供給される部品をテストヘッド4に搬送(供給)して該試験の間該ソケットに対して部品を押圧した状態で保持(固定)し、試験後は、部品をそのままシャトルロボット30A,30Bに受け渡す(排出する)装置である。
このテストロボット40は、シャトルロボット30A,30Bを跨ぐように基台2a上に設けられた高架2bに沿って移動する一対の搬送用ヘッド42A,42B(第1搬送用ヘッド42A,第2搬送用ヘッド42B)を有しており、これら搬送用ヘッド42A,42Bによりテストヘッド4に対して部品の供給及び排出を行うように構成されている。
以下、図1,図2及び図7,図8を参照しつつテストロボット40の構成について具体的に説明する。
これらの図に示すように、前記各高架2b上にX軸方向に延びる固定レール45が設けられこれらレール45に一対の可動フレーム46が移動可能に装着され、これら可動フレーム46に前記搬送用ヘッド42A,42Bが夫々搭載されている。そして、サーボモータ50により夫々回転駆動され、かつ前記固定レール45と平行な一対のボールねじ軸51が基台2aに設けられ、これらボールねじ軸51が搬送用ヘッド42A,42Bの各可動フレーム46に設けられたナット部分52に螺合装着されている。これによりサーボモータ50によるボールねじ軸51の回転駆動に伴い各可動フレーム46が、すなわち搬送用ヘッド42A,42Bがそれぞれ固定レール45に沿ってX軸方向に移動するように構成されている。
各可動フレーム46上には、図7及び図8に示すようにY軸方向に延びる一対の固定レール54が夫々配設されており、これらレール54にヘッド支持部材55が移動可能に支持されて、このヘッド支持部材55の先端部(図8では右側端部)に搬送用ヘッド42A(42B)が組付けられている。そして、可動フレーム46上に、サーボモータ57によって駆動され、かつ前記固定レール54と平行なボールねじ軸58が固定台56を介して回転可能に支持され、このボールねじ軸58がヘッド支持部材55に設けられたナット部分59に夫々螺合装着されている。これによりサーボモータ57によるボールねじ軸58の回転駆動に伴い各搬送用ヘッド42A,42Bが可動フレーム46に対して夫々Y軸方向に移動するように構成されている。
各搬送用ヘッド42A,42Bには、X軸方向に所定の間隔を隔てて一対のノズル部材60a,60b(第1ノズル部材60a,第2ノズル部材60b;保持手段)が設けられている。これらのノズル部材60a,60bは、前記搬送用ヘッド42A,42Bのフレームに対して昇降及び回転(ノズル軸回りの回転)が可能に支持されており、サーボモータを駆動源とする図外の駆動機構により作動するように構成されている。また、各ノズル部材60a,60bは、図外の電磁バルブ等を介して負圧発生源に接続されており、テストヘッド4への部品搬送時等にはノズル部材60a,60bの先端に部品吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用により部品を吸着するように構成されている。
また、各搬送用ヘッド42A,42Bには、テストヘッド4への部品供給の際にソケットに付された基準マークを撮像するためのCCDエリアセンサからなるソケット認識カメラ62(テストヘッド撮像手段)が夫々搭載されている。
テスト領域Taには、さらに前記シャトルロボット30A,30Bの部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間に、夫々CCDエリアセンサからなる部品認識カメラ64A,64B(部品撮像手段)が配設されている。これらのカメラ64A,64Bは、部品の吸着状態(吸着誤差(ずれ))を画像認識に基づいて調べるべく搬送用ヘッド42A,42Bの各ノズル部材60a,60bに吸着されている2つの部品をその下側から同時に撮像し得るように構成されており、具体的には、図9に示すように、搬送用ヘッド42A(又は42B)により各シャトルロボット30A(又は30B)から部品が取り上げられた後、搬送用ヘッド42A(又は42B)の移動に伴い部品認識カメラ64A(又は64B)上方に部品が配置されることにより部品を撮像するように構成されている。なお、部品受渡し位置P2、部品認識カメラ64A,64B及びテストヘッド4は、X軸と平行な同一軸線上に配置されており、これにより搬送用ヘッド42A,42Bを夫々部品受渡し位置P2からテストヘッド4に亘って最短距離で移動させながその途中で試験前の部品を撮像し得るように構成されている。
なお、ハンドラ2の上部には、図1に示すように防塵用のカバー2cが装着されており、テスト領域Ta及びトレイ収納領域Saを含む基台2a上の空間がこのカバー2cによって覆われている。
図10は、試験装置1の制御系をブロック図で示している。この図に示すように、試験装置1は、論理演算を実行する周知のCPU70aと、そのCPU70aを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROM70bと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAM70cとを備えた制御部70を備えている。
この制御部70には、I/O部(図示せず)を介して試験装置本体3、部品認識カメラ34,64A,64B及びソケット認識カメラ62が電気的に接続されるとともに、前記P&Pロボット20、テストロボット40(搬送用ヘッド42A,42B)、シャトルロボット30A,30Bの各コントローラ71,72,73A,73Bが電気的に接続されている。また、各種情報を制御部70に入出力するための操作部750及び試験状況等の各種情報を報知するためのCRT760等がこの制御部70に電気的に接続されている。
図11は、前記制御部70の機能ブロック図であり、主にテストロボット40によるテストヘッド4への部品(試験前の部品)の搬送動作と、P&Pロボット20によるトレイTrへの部品(試験後の部品)の収納動作を制御する部分とを示している。
この図に示すように制御部70は、主制御手段74(制御手段)と、ヘッド位置誤差演算手段75と、試験前及び試験後の各部品に対応する吸着誤差演算手段76,77と、画像処理手段78とを含んでいる。
主制御手段74は、試験装置1における各ロボット等の動作等を統括的に制御するもので、予め記憶されているプログラムに従って後に詳述するような試験動作を実施すべくP&Pロボット20等の各ロボットを統括的に制御するものである。特に、テストロボット40によるテストヘッド4(ソケット)への部品(試験前の部品)の位置決めの際には、ヘッド位置誤差演算手段75及び吸着誤差演算手段(試験前)76において求められる後記誤差に基づき補正量を演算し、該補正量に基づいてテストロボット40(搬送用ヘッド42A,42B)を駆動制御するように構成されている。また、P&Pロボット20によるトレイTrへの部品(試験後の部品)の収納に際しては、吸着誤差演算手段(試験後)77において求められる部品の後記吸着誤差に基づき補正量を演算し、該補正量に基づいてP&Pロボット20を駆動制御するように構成されている。
画像処理手段78は、部品認識カメラ34,64A,64B及びソケット認識カメラ62の各撮像素子からの信号に対して所定の画像処理を施すものである。
ヘッド位置誤差演算手段75は、ソケット認識カメラ62により撮像された画像に基づいてテストヘッド4(ソケット)に対する各搬送用ヘッド42A,42Bの相対的な位置関係を求め、この位置関係とその適正値とを比較してテストヘッド4に対する各搬送用ヘッド42A,42Bの誤差(ずれ)を演算し、その演算結果を前記主制御手段74に出力するものである。すなわち、前記画像処理手段78及びこのヘッド位置誤差演算手段75等により本発明の試験部認識手段が構成されている。
吸着誤差演算手段(試験前)76は、部品認識カメラ64A又は64Bにより撮像された部品(試験前の部品)の画像に基づいて搬送用ヘッド42A,42Bの各ノズル部材60a,60bに吸着されている部品の吸着誤差(ずれ)を演算し、その演算結果を前記主制御手段74に出力するものである。すなわち、前記画像処理手段78及びこの吸着誤差演算手段76等により本発明の部品認識手段が構成されている。なお、当実施形態では、単一の画像処理手段78を試験部認識手段および部品認識手段に共用しているが、各認識手段毎に個別の画像処理手段を設けた構成としてもよいことは言うまでもない。
吸着誤差演算手段(試験後)77は、部品認識カメラ34により撮像された部品(試験後)の画像に基づいてP&Pロボット20の各ノズル部材24a,24bに吸着されている部品の吸着誤差(ずれ)を演算し、その演算結果を前記主制御手段74に出力するものである。
次に、上記制御部70の制御に基づく試験装置1の動作について図12のタイミングチャートに基づいて説明することにする。
なお、このタイミングチャートは試験動作中の特定の時点(t0時点)からの動作を示しており、該t0時点における各ロボット20,30A,30B,40(搬送用ヘッド42A,42B)の状態は以下の通りである。
・P&Pロボット20 ;試験後の部品をトレイTrに収納すべくヘッド23が移動中の状態にある。つまり、ヘッド23が第1シャトルロボット30Aの部品受渡し位置P1から部品認識カメラ34の上方を通過して第3トレイ収納部13上又は第5トレイ収納部15上に向って移動中の状態になる。なお、認識カメラ34による部品の撮像は終了しており、既に部品の吸着誤差(ずれ)等が求められている。
・第1シャトルロボット30A ;次回、テストロボット40の第1搬送用ヘッド42Aに供給する部品をテーブル32上に保持した状態で部品受渡し位置P1に待機した状態にある。
・第1搬送用ヘッド42A ;次に試験を行う部品を各ノズル部材60a,60bにより吸着し、かつ各部品を部品認識カメラ64A上方に配置(待機)した状態、すなわち部品認識カメラ64Aによる部品の撮像に基づき各ノズル部材60a,60bに吸着されている部品の吸着誤差(ずれ)が求められた状態になる。
・第2シャトルロボット30B ;次に第2搬送用ヘッド42Bに供給する部品をテーブル32上に保持した状態で部品受渡し位置P1に待機した状態にある。
・第2搬送用ヘッド42B ;テストヘッド4において試験終了直後の状態にある。
以上のような状態下において、まず、第2シャトルロボット30Bのテーブル32が部品受渡し位置P2に移動を開始するとともに(t1時点)、第2搬送用ヘッド42Bの各ノズル部材60a,60bが部品をソケットに押圧する状態から該部品を吸着する状態に切換えられ、該試験後の部品を吸着したまま上昇し、上昇が完了すると、試験後の部品を受け渡すべく第2シャトルロボット30Bの部品受渡し位置P2に移動する(t3時点)。なお、試験終了後の第2搬送用ヘッド42Bによるテストヘッド4からの各部品の搬出動作については、後述する第1搬送用ヘッド42Aによる動作と同様であり、そちらの説明で詳述することにする。
部品受渡し位置P2に第2搬送用ヘッド42Bが到達すると(t7時点)、まず第2搬送用ヘッド42Bから第2シャトルロボット30Bのテーブル32上に試験後の部品が移載され、次いで、該テーブル32に予め載置されている次の部品(試験前の部品)が第2搬送用ヘッド42Bに受け渡される。詳しくは、第2シャトルロボット30Bのテーブル32がまず部品受渡し位置P2において第1ポジション(図6(c)参照)に位置決めされ、各ノズル部材60a,60bの昇降に伴いテーブル32上の第1エリアa1に部品が移載される(t9時点)。その後、テーブル32が第2ポジション(図6(d)参照)に位置決めされ、テーブル上の第2エリアa2に保持されている部品が各ノズル部材60a,60bの昇降に伴い吸着される(t12時点)。
第2搬送用ヘッド42Bと第2シャトルロボット30Bとの間での部品の受渡しが完了すると、第2搬送用ヘッド42Bの移動に伴い各部品が部品認識カメラ64B上に配置されて(t18時点)、該部品の撮像に基づき吸着状態を調べるための処理が行われ、この処理が完了するとテストヘッド4への搬送待機状態となる。
一方、上記のように第2搬送用ヘッド42Bが部品受渡し位置P2に移動すると、これと同じタイミングで第1搬送用ヘッド42Aが次の部品の試験を行うべくテストヘッド4に移動する(t3時点)。そして、第1搬送用ヘッド42Aがテストヘッド4に到達すると(t5時点)、ノズル部材60a,60bに吸着されている2つの部品のうち、まず一方の部品(ここではノズル部材60aに吸着された部品)がテストヘッド4(ソケット)に位置決めされた状態で押し付けられ、これにより該部品の試験が開始される(t8時点)。
同タイミングチャートでは詳細に示していないが、ソケットへの部品の位置決めは、まず、第1搬送用ヘッド42Aがテストヘッド4上の目標位置に配置され、ソケット認識カメラ62によるマークの撮像に基づいてソケットに対する第1搬送用ヘッド42Aの位置誤差(ずれ)が求められる。そして、上述したように、主制御手段74においてこの誤差と先に求められている部品の吸着誤差(ずれ)とに基づいてソケットに対する各部品の補正量が求められ、この補正量に基づいて第1搬送用ヘッド42Aが駆動制御される。詳しくは、前記補正量に基づいてサーボモータ50および57の作動が制御されることにより第1搬送用ヘッド42Aの位置がX軸方向およびY軸方向に微調整されるとともに、不図示のサーボモータの作動が制御されることによりノズル部材60aの回転方向(ノズル軸周りの回転;θ方向)が微調整される。そして、このように部品のX軸方向、Y軸方向及びθ方向の位置が補正された後、ノズル部材60aの下降動作に伴いテストヘッド4に部品がセットされることとなる。
最初の部品の試験が終了すると部品の入換えが行われ、つまり、残りの部品(ノズル部材60bの吸着部品)がテストヘッド4にセットされ(t13′時点)、該部品の試験が同様にして行われる。このときも上記補正量に基づいて第1搬送用ヘッド42Aが駆動制御されることにより、テストヘッド4に対して、部品が適切にセットされることとなる。
両部品の試験が終了すると(t20時点)、ノズル部材60bの上昇に伴い部品がソケットから取り外され(t23時点)、さらに第1搬送用ヘッド42Aの移動に伴い該試験後の部品が第1シャトルロボット30Aとの部品受渡し位置P2に搬送される(t25時点)。そして、上述した第2搬送用ヘッド42Bと第2シャトルロボット30Bとの部品受け渡し動作と同様にして、第1搬送用ヘッド42Aと第1シャトルロボット30Aとの間で部品の受け渡しが行われる。
また、部品受渡し位置P2への第1搬送用ヘッド42Aの移動開始と同じタイミングで第2搬送用ヘッド42Bがテストヘッド4に移動し(t23時点)、第2搬送用ヘッド42Bの各ノズル部材60a,60bに吸着されている次の部品の試験が同様にして開始されることとなる(t26時点)。
一方、P&Pロボット20及び各シャトルロボット30A,30Bについては、テストロボット40の各搬送用ヘッド42A,42Bに対する部品の受け渡しが連続的に行われ得るように以下のようにそれらの動作が制御される。
まず、第2シャトルロボット30Bについては、第2搬送用ヘッド42Bが部品受渡し位置P2に到達すると同時(t7時点)に試験後の部品を受け取るべく、テーブル32が部品受渡し位置P2に移動する。そして、上記の通りまずテーブル32が第1ポジション(図6(c)参照)に配置された状態で第2搬送用ヘッド42Bからテーブル32へ試験後の部品が受け渡され(t9時点)、さらにテーブル32が第2ポジション(図6(d)参照)に配置されて(t10時点)試験前の部品がテーブル32から第2搬送用ヘッド42Bに受け渡される(t12時点)。
その後、テーブル32が部品受渡し位置P1に移動を開始し(t12時点)、まず第2ポジション(図6(b)参照)にテーブル32が配置された状態で(t14時点)、P&Pロボット20からテーブル32に次ぎの部品(試験前の部品)が受け渡される(t16時点)。次いで、テーブル32が第1ポジション(図6(a)参照)に配置され(t17時点)、この状態でテーブル32からP&Pロボット20に試験後の部品が受け渡され(t19時点)、その後、次回の部品受渡しまで部品受渡し位置P1において待機状態におかれる。なお、これは第2シャトルロボット30Bの動作制御であるが、第1シャトルロボット30Aについても第1搬送用ヘッド42Aとの関係で同様にその動作が制御される。
一方、P&Pロボット20は、先に試験が終了した部品をその試験結果に応じたトレイTrに収納すべくその動作が制御される。
具体的には、各ノズル部材24a,24bに吸着された2つの部品(試験後の部品)のうち少なくとも一つが合格品の場合には、まずヘッド23が第3トレイ収納部13上に配置され(t2時点)、例えば第1ノズル部材24aの昇降に伴い該合格品がトレイTrに収納される(t4時点)。次いで、第2ノズル部材24bの吸着部品が合格品である場合にはヘッド23が同トレイTr上の次の部品収納部に僅かに移動した後、一方、不合格品である場合にはヘッド23が第5トレイ収納部15上に移動した後、第2ノズル部材24bの昇降に伴い残りの部品がトレイTrに収納される(t6時点)。こうして第2ノズル部材24bの昇降に伴い部品がその試験結果に応じて第3トレイ収納部13、あるいは第5トレイ収納部15のトレイTr内に収納される(t8時点)。なお、両方の部品が不合格品の場合には、ヘッド23が第5トレイ収納部15上に配置され(t2時点)、例えば第1ノズル部材24aの昇降に伴い最初の部品がトレイTrに収納され(t4時点)、その後、ヘッド23が同トレイTr上の次の部品収納部上に配置されて(t6時点)、第2ノズル部材24bの昇降に伴い残りの部品がトレイTr内に収納される(t8時点)。
このようなトレイTrへの部品の収納時には、部品認識カメラ34の撮像に基づく各部品の吸着誤差に基づいてヘッド23の移動及び各ノズル部材24a,24bの回転が制御されることによりトレイTr内に部品が正確に収納されることとなる。
試験後の部品のトレイTrへの収納が完了すると、ヘッド23が第2トレイ収納部12又は第4トレイ収納部14の上方に配置され(t11時点)、新たな部品がトレイTrから取出される(t13時点)。そして、ヘッド23が第2シャトルロボット30Bの部品受渡し位置P1に移動配置され、上述したように当該新たな部品が第2シャトルロボット30Bに受け渡されるとともに(t16時点)、試験後の部品が第2シャトルロボット30BからP&Pロボット20に受け渡される(t19時点)。
このような第2シャトルロボット30Bに対する部品の受渡しが完了すると、ヘッド23が部品認識カメラ34上に配置され、試験後の部品の撮像に基づき該部品の吸着状態を調べるための処理が行われ、この処理が完了すると、該部品をトレイTrに収納すべくヘッド23等の動作が制御されることとなる(t22時点)。なお、t22時点からt27時点(試験後の次ぎの部品を収納すべく第3トレイ収納部13等の上方にヘッド23が位置決めされた時点)の間においては、試験結果に応じて部品が所定のトレイTrへ収納された後、第2トレイ収納部12等から新たな部品が取出されて第1シャトルロボット30Aのテーブル32に受け渡されるとともに、試験終了後の部品を受け取るための一連の動作が第1シャトルロボット30A及びP&Pロボット20により行われる。この一連の動作は、t2時点からt19時点の間の動作と同様なものである。また、t26時点からt28時点(次の部品の試験が終了した時点)の間における第2搬送用ヘッド42Bによる試験動作も、t8時点からt20時点の間における第1搬送用ヘッド42Aによる動作と同様にその動作が制御される。
このようにして以後、図9に示すように、部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間で第1搬送用ヘッド42A(第2搬送用ヘッド42B)を移動させつつテストヘッド4に2ずつ部品を搬送、位置決めして試験を行う一方で、これと並行して第2搬送用ヘッド42B(又は第1搬送用ヘッド42A)と第2シャトルロボット30B(又は第2シャトルロボット30B)との間で部品の受け渡し(つまり試験後の部品と次回の部品との受け渡し)を行いながら、さらにこのような第1搬送用ヘッド42A及び第2搬送用ヘッド42Bに対する部品の受け渡し等が連続的に行われるように各シャトルロボット30A,30B及びP&Pロボット20の動作が制御される。
なお、図12のタイミングチャート中には示していないが、試験の進行に伴い第2トレイ収納部12又は第4トレイ収納部14のトレイTr(最上位のトレイ)が空になると、ヘッド23により該空トレイTrを吸着して第2トレイ収納部12等から第1トレイ収納部11に移載するようにP&Pロボット20の動作が制御される。これにより第2トレイ収納部12等において次ぎのトレイTrからの部品の取出しが可能となる。同様に、第3トレイ収納部13又は第5トレイ収納部15において、トレイTr(最上位のトレイ)に部品が満載状態となると、第1トレイ収納部11に収納されている空トレイTrをヘッド23により吸着して第3トレイ収納部13等に移載するようにP&Pロボット20の動作が制御される。これにより第3トレイ収納部13等において試験終了後の次ぎの部品をトレイTrに収納することができるようになる。
以上説明した本発明に係る試験装置1によると、テストヘッド4に対する部品の位置決めに際し、部品の吸着状態を画像認識して、その結果に応じて各搬送用ヘッド42A,42B等を制御することにより各部品の吸着誤差(ずれ)を補正する、つまり各部品の吸着誤差をソフト的に補正するようにしているので、吸着状態の補正を部品の種類に拘らず良好に行うことができる。従って、搬送用ヘッドのノズル部材にチャック式の位置決め機構を設けて機械的に部品の位置決めを行う従来のこの種の装置に比べて部品に対する汎用性を高めることができる。
しかも、部品の画像認識は、部品受渡し位置P2(供給部)にある部品を搬送用ヘッド42A(又は42B)により取り上げて基台2a上に設けられた部品認識カメラ64A(又は64B)の上方に搬送し、該ヘッド42A(又は42B)によって部品を保持した状態のまま行うので、画像認識のために部品を一旦ステージ上に置き換えて撮像する従来のこの装置と比較すると、部品の認識を効率的に行うことが可能である。従って、その分、部品の試験を効率良く行うことができる。
しかも、トレイ収納領域Saからテスト領域Taに供給される部品を、第1搬送用ヘッド42A(又は第2搬送用ヘッド42B)により2つ同時に吸着してテストヘッド4に搬送するようにしているので、部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間の第1搬送用ヘッド42A(又は第2搬送用ヘッド42B)の往復回数を軽減する事ができ、これにより部品の試験を効率良く行うことができる。
なお、この試験装置1では、テストヘッド4にソケットが一つだけしか設けられていないため、上記のように2つの部品をテストヘッド4に対して順次セットしながら一つずつ試験を行っているが、例えばテストヘッド4にノズル部材60a,60bの配置に対応する一対のソケットを並べて設け、2つの部品に対して同時に試験を行うように構成してもよい。この場合には、搬送用ヘッド42A,42Bの動作(テストヘッド4に対する部品の位置決め動作)を図13及び図14に示すように制御すればよい。
すなわち、ノズル部材60a,60bに吸着されている2つの部品のうち、まず一方の部品(ここではノズル部材60aに吸着された部品)をテストヘッド4の第1ソケット4aにセットし、その後、ノズル部材60aによる該部品の吸着状態を解除することにより、部品をソケット4aに残した状態でノズル部材60aを上昇させる(図13(a)〜(c))。
次いで、第1搬送用ヘッド42Aを移動させ、残りの部品(ノズル部材60bの吸着部品)をテストヘッド4の第2ソケット4bにセットした後、同様にノズル部材60bによる該部品の吸着状態を解除することにより、部品をソケット4bに残した状態でノズル部材60bを上昇させる(図14(a),(b))。
そして、各ノズル部材60a,60bがそれぞれソケット4a,4bに対応する位置、当例では各ノズル部材60a,60bの中心がそれぞれソケット中心(セットされた部品の中心)に対向する位置に第1搬送用ヘッド42Aを移動させ、その後、両ノズル部材60a,60bを下降させて各部品をテストヘッド4に押圧する(図14(c),(d))。
このようにすれば、2つの部品の試験を同時に行うことができるため、より効率よく試験を行うことができるというメリットがある。
なお、このような図13および図14に示した構成および制御は、搬送用ヘッド42A,42B)の構成を簡素化する上で特に有効となる。すなわち、2つの部品に対して同時に試験を行う場合、例えば、搬送用ヘッドに搭載した2つのノズル部材をそれぞれX軸方向およびY軸方向に移動可能に設ければ、各ノズル部材による吸着部品の吸着状態の補正を2つ同時に行うことができるため、図13,14に示したような制御を行う必要はない。しかし、この場合には、各ノズル部材をX,Y軸の各方向に移動させるための機構を搬送用ヘッドに搭載する必要があるため搬送用ヘッドの構成が複雑、大型化するという欠点がある。これに対して図13等に示すような試験装置1の構成および制御によれば、ノズル部材60a、60bをX,Y軸方向に移動させるための機構を第1搬送用ヘッド42A(第2搬送用ヘッド42B)に設けることをしなくても2つの部品の試験を同時に行うことができる。従って、搬送用ヘッド42A,42Bの複雑、大型化を伴うことなく、効率よく部品の試験を行うことができる。
なお、図13および図14は、搬送用ヘッド42A,42Bに2つのノズル部材60a,60bを搭載した場合の例であるが、例えばそれ以上の数のノズル部材を搭載する場合には、該ノズル部材に対応する配置でテストヘッド4にソケットを設け、図13等に示したのと同じ手順で部品をテストヘッド4にセットするように搬送用ヘッド42A,42Bを駆動制御するようにすればよい。
また、上記実施形態では、トレイ収納領域SaにあるトレイTrから取り出した部品をシャトルロボット30A,30Bによりテスト領域Taに搬送し、ここで各搬送用ヘッド42A,42Bに受け渡すように構成しているが、勿論、搬送用ヘッド42A,42BによりトレイTrから部品を直接取り出し、そのまま搬送用ヘッド42A,42Bにより部品をテストヘッド4に搬送して位置決めするように構成してもよい。なお、この構成の場合には、トレイ収納領域Sa(トレイTr)が本発明の供給部となる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明はICチップ等の電子部品を試験する装置に関するものであるが、特に、複数種類の部品の試験を単一の装置で行う場合に適したものである。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係る部品試験装置を示す斜視概略図であり、図2は、部品試験装置を示す平面図であり、図3は、トレイ収納領域のトレイ収納部の構成を示す断面図であり、図4は、トレイ収納部の構成を示す図3のIV−IV断面図であり、図5は、シャトルロボットのテーブルの構成を示す平面略図であり、図6は、シャトルロボットの部品受渡し位置におけるテーブルの位置を示す図2のVI矢指図((a),(c)はテーブルが第1ポジションに配置された状態、(b),(d)はテーブルが第2ポジションに配置された状態を示す)であり、図7は、テストロボットの具体的な構成を示す平面図であり、図8は、テストロボットの具体的な構成を示す図7のVIII−VIII断面図であり、図9は、テスト領域の構成を示す模式図であり、図10は、部品試験装置の制御系を示すブロック図であり、図11は、制御部の機能構成を示すブロック図であり、図12は、図10に示す制御系の制御に基づく部品試験装置の動作を示すタイミングチャートであり、図13は、部品試験装置の変形例における部品搬送動作を示す模式図であり、図14は、部品試験装置の変形例における部品搬送動作を示す模式図である。
Claims (5)
- 部品を保持する保持手段を有した移動可能な搬送用ヘッドにより基台上の所定の供給部から部品を取出してテストヘッドに搬送し、該部品を保持手段によりテストヘッドに押圧した状態で該部品を試験する装置において、前記基台上に配置され、前記搬送用ヘッドの保持手段に保持されている部品をその下側から撮像可能な部品撮像手段と、この部品撮像手段による部品の撮像結果に基づいて該部品の保持状態を画像認識する部品認識手段と、前記供給部からの部品取出し後、該部品を前記撮像手段により撮像してから前記テストヘッドに搬送すべく前記搬送用ヘッドの動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、さらに、搬送用ヘッドに保持された部品をテストヘッドの所定の試験部に対して位置決めするとともに、この試験部への部品の位置決めに際して、部品と試験部とのずれを解消すべく前記部品認識手段による部品の認識結果に基づいて搬送用ヘッドの動作を制御するように構成されていることを特徴とする部品試験装置。
- 請求項1に記載の部品試験装置において、前記搬送用ヘッドは、複数の保持手段を備えていることを特徴とする部品試験装置。
- 請求項2に記載の部品試験装置において、前記制御手段は、前記搬送用ヘッドにより複数の部品を保持している場合には、各部品をテストヘッドの所定の試験部に対して順次位置決めしながら一つずつ試験を行わせるように構成されていることを特徴とする部品試験装置。
- 請求項2に記載の部品試験装置において、前記搬送用ヘッドに搭載される保持手段の数及び配置に対応する複数の試験部が前記テストヘッドに設けられ、前記制御手段は、各保持手段に保持された部品を順次試験部に位置決めしながら各保持手段による部品の保持状態を解除した後、各保持手段と各試験部とがそれぞれ対向する所定の押圧位置に前記搬送用ヘッドを配置し、前記保持手段により各部品を試験部に押圧するように構成されていることを特徴とする部品試験装置。
- 請求項1乃至4の何れかに記載の部品試験装置において、前記搬送用ヘッドに搭載され、前記テストヘッドを撮像可能なテストヘッド撮像手段と、このテストヘッド撮像手段による前記テストヘッドの撮像結果に基づいて試験部の位置を画像認識する試験部認識手段とを備え、前記制御手段は、試験部への部品の位置決めに際して、さらに搬送用ヘッドと試験部とのずれを解消すべく前記試験部認識手段による認識結果に基づいて搬送用ヘッドの動作を制御するように構成されていることを特徴とする部品試験装置。
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