WO2017037844A1 - Ｉｃ試験システム - Google Patents

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WO2017037844A1
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socket
test
contact
head
displacement meter
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祥平 松本
真一 長谷部
光雄 小泉
義則 荒井
政好 横尾
啓太郎 原田
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株式会社ハッピージャパン
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Priority to US15/756,435 priority patent/US10527669B2/en
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    • G01R31/311—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of integrated circuits

Definitions

  • the present invention relates to an IC test system for testing an IC device.
  • a test apparatus that conducts an IC device energization test in an IC device manufacturing process is referred to as an IC tester or an IC test system.
  • a transport device that transports an IC device for an energization test by an IC tester is referred to as an IC handler.
  • the IC tester is configured to energize the IC device by pressing an IC device attached to the test head through a test socket against the test head.
  • the device that presses the IC device in the socket in this way is called a contact head.
  • the contact head is attached to a robotic arm that operates to load an IC device into a socket.
  • Patent Document 1 a fiber sensor that irradiates a light beam crossing the socket is installed in the socket, and an IC device is placed in the socket depending on whether or not the light beam of the fiber sensor is blocked.
  • a technique for determining whether it remains is disclosed.
  • an imaging device such as a line sensor or an area sensor is installed above the socket, and the IC device remains in the socket by analyzing the image data of the socket acquired by the imaging device.
  • Techniques for determining whether or not are disclosed. More specifically, in Patent Document 2, it is determined whether or not an IC device remains in the socket by comparing reference data prepared in advance for each type of socket and image data acquired in the imaging apparatus. ing.
  • an IC test system including a robot arm that transports the IC device to a test head for testing the IC device, wherein the test head is mounted on the IC device.
  • the robot arm holds the IC device when transporting the IC device, and presses the IC device against the test head during the test, and the contact
  • a non-contact displacement meter that moves in conjunction with the movement of the head, and the non-contact displacement meter is installed in the robot arm so as to measure a distance in a direction perpendicular to the mounting surface.
  • a non-contact displacement meter that moves in conjunction with the movement of the contact head that holds the IC device is provided. Therefore, for example, measurement can be performed while the IC device is transported to the test head by the contact head. Since it is possible to determine the risk of two IC devices being stacked by measurement during conveyance, the number of production is improved without interrupting testing and production of IC devices. In addition, according to the present invention, since the distance in the vertical direction with respect to the mounting surface is measured, a large-scale preparation work is required when the type of the socket or the IC device is changed as compared with the conventional case. There is no.
  • FIG. 1 is a plan view of an IC test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1 and shows a configuration of an IC test system. It is a perspective view which shows a displacement measurement unit.
  • (A)-(d) is a figure which shows the mounting / ejection process of the IC device by a robot arm, and the scanning operation of the socket by a non-contact displacement meter. It is a figure which shows the waveform image measured with the non-contact displacement meter. It is a figure for demonstrating the 2 overlap determination process by the IC handler of this embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of an IC test system 1 including an exemplary IC handler 4 according to this embodiment.
  • the IC test system 1 includes a table-like base 10, a test head 2 mounted on the base 10, and a plurality of sockets 3 arranged on the test head 2.
  • the test head 2 performs an energization test of the IC device loaded in the socket 3.
  • Each socket 3 has a mounting surface 3 a on which an IC device is mounted, and the IC device mounted on the mounting surface 3 a is attached to the test head 2.
  • the IC handler 4 of this embodiment is a transport device that transports an IC device for an energization test by the test head 2 of the IC test system 1.
  • the IC test system 1 according to the example of FIG. 1 includes a pair of IC handlers 4, 4, and these IC handlers 4, 4 are a pair of shifts that are movable in the direction of arrow A 10 along the upper surface of the base 10. Plates 5 and 5 and a robot arm 6 disposed above the base 10 are provided.
  • the direction parallel to the moving direction of the shift plate 5 is the X direction
  • the direction orthogonal to the X direction on the upper surface of the base 10 is the Y direction (the same applies to other drawings). ).
  • the test head 2 has two rows of sockets 3 arranged in the Y direction, and each row includes four sockets 3 arranged in the X direction. That is, a total of eight sockets are arranged in the test head 2 according to this example.
  • the mounting surfaces 3a of these sockets 3 are oriented so as to be parallel to both the X direction and the Y direction.
  • a printed board called a performance board is disposed between the test head 2 and the socket 3. Generally, the number and arrangement of the sockets 3 in the test head 2 are determined according to the circuit pattern of the performance board.
  • the pair of IC handlers 4 and 4 are arranged symmetrically with respect to each other in the Y direction so as to sandwich the socket 3, and the respective IC handlers 4 have the same configuration. Therefore, only one IC handler 4 will be described below.
  • the shift plate 5 of the IC handler 4 has a carry-in area 5a and a carry-out area 5b arranged side by side in the X direction, and is moved in the X direction by a drive mechanism (not shown).
  • the carry-in area 5a is an area in which an IC device before testing to be loaded in the socket 3 is placed. The IC device before the test is placed in the carry-in area 5a by a carry-in robot (not shown).
  • the carry-out area 5b is an area on which the IC device after the test discharged from the socket 3 is placed.
  • the IC device placed in the carry-out area 5b is carried out to a tray corresponding to the result of the energization test by a carry-out robot (not shown).
  • the shift plate 5 is movable in the X direction between a carry-in position in which the carry-in area 5a is adjacent to the socket 3 and a carry-out position in which the carry-out area 5b is adjacent to the socket 3. is there.
  • the shift plate 5 at the carry-out position is indicated by a solid line
  • the shift plate 5 at the carry-in position is indicated by a one-dot chain line.
  • the shift plate 5 according to this example transports the IC device before the test placed in the carry-in area 5 a to the vicinity of the socket 3 by moving from the carry-out position to the carry-in position.
  • the IC device before the test is loaded into the socket 3 by the robot arm 6 of the IC test system 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and shows the operation when the robot arm 6 loads the IC device before the test into the socket 3.
  • 2 is a direction perpendicular to both the X direction and the Y direction in FIG. 1, that is, a direction perpendicular to the mounting surface of the socket 3 (the same applies to other drawings).
  • the robot arm 6 includes two contact heads 61 that press the IC device D against the test head 2 during an energization test of the IC device D.
  • the contact head 61 is referred to as a first contact head 61a, and the contact head 61 on the left side in the drawing is referred to as a second contact head 61b).
  • Each contact head 61 includes a suction nozzle 62 that sucks and holds the IC device D. ing.
  • the number and arrangement of the suction nozzles 62 in each contact head 61 correspond to the number and arrangement of the sockets 3 in the test head 2.
  • the first contact head 61a and the second contact head 61b are connected by a Y-axis ball screw 64 and a linear guide 67 and can move in conjunction with the left-right direction (Y-axis direction).
  • the first contact head 61a and the second contact head 61b can be moved separately in the vertical direction (Z-axis direction) by the Z-axis sliders 63a and 63b.
  • the robot arm 6 of this embodiment includes a displacement measurement unit 7 between the first contact head 61a and the second contact head 61b.
  • the displacement measurement unit 7 is provided at the support rod 72, the upper and lower cylinders 73 provided at the lower end of the support rod 72, the upper and lower plates 74 that are moved up and down by the upper and lower cylinders 73, and the lower end of the upper and lower plates 74.
  • a plurality of non-contact displacement meters 71a to 71d are provided.
  • the non-contact displacement meter 71 is provided in accordance with the number of sockets 3 in the row direction, and in this embodiment, four non-contact displacement meters 71a to 71d are provided (hereinafter collectively referred to as non-contact displacement). May be referred to as a total of 71).
  • the non-contact displacement meter 71 measures the distance from the non-contact displacement meter to the measurement object by emitting a beam toward the measurement object.
  • the non-contact displacement meter 71 can be, for example, a laser displacement meter that emits a laser beam, or an ultrasonic displacement meter that emits an ultrasonic beam.
  • the displacement measuring unit 7 is installed by attaching a support rod 72 to a Y-axis slider 66 provided between the first contact head 61a and the second contact head 61b.
  • the displacement measuring unit 7 moves in the Y-axis direction in cooperation with the movement. Therefore, the displacement measuring unit 7 does not interfere with the first contact head 61a and the second contact head 61b.
  • the displacement measuring unit 7 can move the non-contact displacement meters 71 a to 71 d up and down by moving the upper and lower plates 74 in the vertical direction by the upper and lower cylinders 73 provided on the support rod 72.
  • the non-contact displacement meter 71 in the measurement position measures the distance to the measurement object existing in the beam traveling direction by emitting the laser beam B in the direction perpendicular to the mounting surface 3 a of the socket 3. .
  • the non-contact displacement meter 71 of the present embodiment is installed on the robot arm 6 so as to measure the distance by emitting a beam perpendicular to the placement surface 3a. 3 is measured to the mounting surface 3a. The distance measured in this way is hereinafter referred to as measurement distance d.
  • the non-contact displacement meter 71 at the measurement position can measure the measurement distance d at a plurality of measurement points in the socket 3 by moving in the Y direction together with the contact head.
  • the robot arm 6 of the present embodiment moves the contact heads 61a and 61b according to the following procedure shown in FIGS. 2 and 4, loads the IC device D before the test into the socket 3, and further uses the displacement measuring unit 7. The distance from the non-contact displacement meter 71 to the mounting surface 3a of the socket 3 is measured.
  • FIG. 2 shows a state where the first contact head 61a holds the IC device D and the second contact head 61b places the IC device D on the test head 2.
  • the first contact head 61a is moved in the Y direction and the Z direction when the shift plate 5 is in the carry-in position, whereby the suction nozzle 62 is brought into contact with the IC device D on the carry-in area 5a.
  • the suction nozzle 62 sucks and holds the IC device D
  • the IC device D is lifted from the carry-in area 5a by moving the contact head 61a in the Z direction as indicated by an arrow A21 in FIG. .
  • the second contact head 61b shown in FIG. 2 is also in a state where the IC device D placed on the test head 2 is sucked.
  • the second contact head 61b is moved in the direction of arrow A22 (upward in the Z-axis direction) by the Z-axis slider 65b to lift the IC device D placed on the test head 3. .
  • the robot arm 6 After moving the predetermined distance, the robot arm 6 next moves the first contact head, the second contact head, and the displacement measuring unit 7 in the Y-axis direction and the arrow A23 direction in the figure.
  • the displacement measuring unit 7 launches the beam B in the direction of the placement surface 3a and starts measuring the distance.
  • the robot arm 6 moves the first contact head 61, the second contact head 61b, and the displacement until the first contact head 61a is positioned above the test head 3.
  • the measurement unit 7 is moved in the Y-axis direction (arrow A23 direction).
  • the displacement measuring unit 7 continues to measure the distance to the test head 3.
  • the distance when a distance different from the normal distance is measured on the mounting surface, some abnormality has occurred on the test device 3 by the determination method described later, for example, the IC device remains without being attracted to the contact head 61. Then, it is determined that two overlapping devices have occurred, an alarm is generated, and the operation of the robot arm is stopped.
  • the first contact head 61 is moved in the direction of arrow A24 (downward in the Z-axis direction) in FIG. 4D, and the IC device D is placed on the socket 3. . Then, the IC device D in the socket 3 is pressed against the test head 2 by the first contact head 61a. As a result, the IC device D in the socket 3 is electrically connected to the test head 2, and the energization test of the IC device D is started.
  • the robot arm 6 according to the present example further executes an operation of pressing the IC device D in the socket 3 against the test head 2.
  • the shift plate 5 is moved from the carry-in position to the carry-out position.
  • the suction nozzle 62 sucks and grips the IC device in the socket 3 again.
  • the IC device D is lifted from the placement surface 3 a of the socket 3 by moving the first contact head 61 a upward in the Z direction.
  • the displacement measuring unit 7 again measures the distance from the non-contact displacement gauge 71 to the placement surface 3a and detects the presence or absence of the two overlapping devices on the socket 3. To do.
  • the robot arm 6 repeats these series of operations to detect the socket 3 by the displacement measuring unit 7 while repeatedly loading and unloading the IC device D by the contact head 61.
  • the IC test system 1 executes a process of determining a risk that the two IC devices D are overlapped based on the measurement distance d of the non-contact displacement meter 71.
  • this process is referred to as a double overlap determination process.
  • the IC test system 1 of the present embodiment includes a control unit 8 that controls the operation of each unit such as the robot arm 6 and the IC handler 4 and executes various arithmetic processes. Yes.
  • the control unit 8 according to this example includes a storage unit 81 that stores various data, a determination unit 82 that executes the above-described two-layer determination process, a notification unit 83 that notifies the operator of various messages, It has.
  • the determination unit 82 first moves from the plurality of non-contact displacement meters 71 in the socket 3 that passes upward as the non-contact displacement meters move in the Y-axis direction.
  • the measurement distance d for the measurement points is acquired.
  • the determination unit 82 stores, for each non-contact displacement meter, a reference distance d 0 obtained by measuring the distance from the non-contact displacement meter to the installation surface 3a, which is previously measured in a normal state and stored in the storage unit 81. Acquired from the part 81.
  • the reference distance d 0 is measured at a plurality of measurement points.
  • this difference ⁇ represents the thickness of the measurement object in the Z direction.
  • the determination unit 82 acquires the threshold t for the double overlap determination process from the storage unit 81.
  • This threshold value t can be set in advance by an operator and stored in the storage unit 81.
  • the threshold value t according to this example represents the maximum allowable value of the variation amount of the distance from the non-contact displacement meter 71 at the measurement position to the placement surface 3a. Such a variation in distance may occur due to, for example, repeated operation of each part of the IC handler 4, thermal deformation of each part accompanying a high temperature test, and the like. Therefore, the threshold value t according to this example is determined based on the repeatability of the movable parts of the shift plate 5 and the displacement measuring unit 7, the deformation amount of the socket 3, the shift plate 5 and the displacement measuring unit 7 associated with the high temperature test. sell.
  • the determination unit 82 compares the difference ⁇ calculated for each measurement point with the threshold value t. Next, the determination unit 82 calculates a ratio of measurement points where the difference ⁇ is greater than the threshold value t (that is, measurement points where ⁇ > t) to all measurement points. A measurement point where the difference ⁇ is larger than the threshold value t is hereinafter referred to as an abnormal measurement point. Next, the determination unit 82 determines whether or not the ratio of abnormal measurement points exceeds a certain level. The certain level here is, for example, 75% of all measurement points. When the ratio of the abnormal measurement points exceeds a certain level, the determination unit 82 determines that the state in the socket 3 is abnormal.
  • the determination unit 82 determines that there is a possibility that two or more IC devices D may be stacked and loaded in the socket 3 because at least one IC device D is already loaded in the socket 3. In this case, the notification unit 83 of the control unit 8 notifies the worker of a warning message. On the other hand, when the ratio of the abnormal measurement points does not exceed a certain level, the determination unit 82 determines that the state in the socket 3 is normal. That is, the determination unit 82 determines that there is no possibility that two or more IC devices D are stacked and loaded in the socket 3 because the IC device D does not exist in the socket 3.
  • the IC device loading / unloading process can be automatically stopped when a sensor provided in each part of the IC test system 1 detects any abnormality, and an operator can check the test head 2 or the socket 3 or the like. Can be stopped manually.
  • the IC device is based on the measurement distance d of the non-contact displacement meter 71 measured toward the mounting surface 3a of the socket 3 while performing the energization test.
  • the two overlap determination process is executed. Therefore, according to the IC test system 1 of the present embodiment, even if the type of the socket 3 or the IC device D is changed, it is only necessary to store the new reference distance d 0 or the threshold value t in the storage unit 81, It becomes possible to determine the danger of the double overlap state of D. As a result, according to the IC test system 1 of the present embodiment, a large-scale preparation work when the type of the socket 3 or the IC device D is changed becomes unnecessary.
  • the laser displacement meter generally has a resolution of micron units. Therefore, according to the IC test system 1 of this embodiment, a thin IC having a thickness of less than 0.5 mm. Even when the device D is tested, it is possible to accurately determine the danger of the IC device D being double stacked. This reliably prevents the two IC devices D from being overlapped.
  • the measurement of the displacement measuring unit 7 may be performed with the operation of the loading / unloading process of the contact head 61 stopped.
  • the displacement measuring unit 7 can be operated more slowly than during the loading / discharging process, and more accurate measurement can be performed.
  • the waveform 9a serving as a measurement reference indicating the surface of the socket 3 stored in the storage unit in advance and the actually measured waveform 9b are displayed on the operation screen and compared. For example, if the socket 3 is tilted, it can be detected and corrected to an appropriate state. In this case, it is not necessary to set an alarm.
  • the IC test system 1 may be provided with a master gauge 11 for calibrating the non-contact displacement meter 71 at a position where the robot arm 6 returns to the origin (see FIG. 1).
  • the master gauge is formed of a metal block, and at the same time when the return of the robot arm is completed, the displacement measuring unit 7 measures the distance from the non-contact displacement meter 71 to the master gauge 11 and is recorded in advance. When a value exceeding a predetermined threshold with respect to the reference distance is measured, an alarm is issued.
  • the robot arm 6 may include a Z-axis slider 75 that moves the displacement measuring unit 7 up and down.
  • the displacement measuring unit 7 is lifted by the Z-axis slider 75 and stored in the robot arm 6, so that a maintenance space can be secured, and the displacement measuring unit 7 becomes an obstacle when the IC device or the socket is replaced. Disappears.
  • FIGS. 7A and 7B are enlarged views showing the contact head 161 of the robot arm 106 according to another embodiment
  • FIG. 7A shows a state where the robot arm 106 is transporting the IC device D.
  • FIG. (B) shows a state in which the robot arm 106 presses the IC device D against the socket 3 of the test head 2.
  • the IC test system 101 of this embodiment is provided with a non-contact displacement meter 171 directly on each contact head 161.
  • the contact head 161 includes a gripping portion 165 that grips the IC device D.
  • the gripping portion 165 is supported in a horizontal direction by a pin 169 or the like located at the center of the contact head 161, and is movable and rotated in the vertical direction. It is possible to move.
  • the contact head 161 of the illustrated embodiment includes non-contact displacement meters 171a and 171b at both ends of the contact head 161. And they are installed above the grip part 165 that grips the IC device D. Further, the gripping portion 165 is provided with flange portions 166a and 166b interlocking with the gripping portion 165 at both ends thereof. Can be measured. Measurement is always performed during the IC device mounting and ejection process. In the normal case, as shown in FIG. 7A, the distances d2a and d2b measured by the non-contact displacement meters 171a and 171b show almost the same value.
  • the gripping portion 165 of the contact head 161 rotates in the F direction in the figure, for example. Inclination occurs. Then, a difference occurs in the distances d2a and d2b measured by the non-contact displacement meters 171a and 171b. By determining whether or not the difference is larger than a predetermined threshold, it is possible to detect two overlaps.
  • the measurement time is limited because measurement is performed only when the non-contact displacement meter 71 passes over the socket 3, but in the present embodiment, the test device D is mounted on the socket. Since the measurement can be performed when the contact head 161 is pressed, the measurement time is not limited to the mounting / discharging speed.

Abstract

　本発明のＩＣデバイス４は、ＩＣデバイスを試験するテストヘッド２にＩＣデバイスＤを搬送するロボットアーム６を備える。テストヘッド２は、ＩＣデバイスＤが載置される載置面３ａを有していて載置面に載置されたＩＣデバイスをテストヘッドに取り付けるソケット３を備える。ロボットアーム６は、ＩＣデバイスＤを搬送する際、ＩＣデバイスＤを把持し、試験の際、テストヘッドにＩＣデバイスを押圧するコンタクトヘッド６１と、コンタクトヘッド６１の移動と連携して移動する非接触変位計７１と、を備え、非接触変位計７１は、載置面３ａに対し垂直方向にビームを発射して距離を測定するようロボットアーム６に設置されている。

Description

ＩＣ試験システム
　本発明は、ＩＣデバイスを試験するＩＣ試験システムに関する。
　ＩＣデバイスの製造工程においてＩＣデバイスの通電試験を行う試験装置をＩＣテスタ又はＩＣ試験システムと称する。また、ＩＣテスタによる通電試験のためにＩＣデバイスを搬送する搬送装置をＩＣハンドラと称する。ＩＣテスタは、試験用のソケットを介してテストヘッドに取り付けられたＩＣデバイスをテストヘッドに対して押圧することによってＩＣデバイスに通電するようになっている。このようにしてソケット内のＩＣデバイスを押圧する装置をコンタクトヘッドと称する。近年のＩＣハンドラにおいて、コンタクトヘッドは、ＩＣデバイスをソケットに装填するように動作するロボットアームに取り付けられる。
　ところで、試験用のソケットに装填されたＩＣデバイスが何らかの事情によってソケットから排出されずに放置された場合には、新たに装填されるＩＣデバイスがソケット内に残存するＩＣデバイスの上に積み重ねられることになる。このような事態は、例えば、作業者が抵抗測定用のダミーデバイスをソケットに装填してテストヘッドの点検を行った後に、ダミーデバイスをソケットから排出し忘れた場合に発生しうる。２つのＩＣデバイスがソケット内に積み重ねられると、ソケット内に残存するＩＣデバイスがテストヘッドと電気的に接触し続けるので、新たに装填されたＩＣデバイスの正確な試験結果を得ることができなくなる。また、ソケット内に重ねて装填されたＩＣデバイスがコンタクトヘッドによって押圧されると、それらＩＣデバイス又はコンタクトヘッドが破損する場合もある。そのため、２つのＩＣデバイスが試験用のソケット内に重ねて装填された状態を適切に防止する技術が必要とされている。このような状態を以下ではＩＣデバイスの２個重ね状態と称する。
　これに関連して、特許文献１には、ソケットを横断する光線を照射するファイバセンサをソケットに設置しておき、ファイバセンサの光線が遮断されるか否かに応じてＩＣデバイスがソケット内に残存するかどうかを判定する技術が開示されている。また、特許文献２には、ラインセンサ又はエリアセンサ等の撮像装置をソケットの上方に設置しておき、撮像装置において取得したソケットの画像データを解析することによってＩＣデバイスがソケット内に残存するかどうかを判定する技術が開示されている。より具体的に、特許文献２では、ソケットの種類ごとに予め準備された基準データと、撮像装置において取得した画像データとを比較することによって、ＩＣデバイスがソケット内に残存するかどうかを判定している。
　しかしながら、特許文献１のようなファイバセンサを使用した簡易な手法によると、試験対象のＩＣデバイスが薄型であるときに（例えば、ＩＣデバイスの厚さが０．５ｍｍ以下であるときに）ソケット内に残存するＩＣデバイスを正確に検知できないことがある。さらに、特許文献１の手法によると、ＩＣデバイスの寸法が変更される都度、ファイバセンサの光軸をソケットに対して精密に位置決めする必要があるので、作業者による準備作業の負担が大きかった。また、特許文献２の手法によると、ＩＣデバイス又はソケットの色や形状等が変更される都度、ソケットを照らす照明の位置又は光量等を調節したり、新たな基準データを生成したりする必要があるので、やはり作業者による準備作業の負担が大きかった。
　また、従来は残存するＩＣデバイスの検知を、一旦試験を中断して実施していたが、その中断により生産数が落ちてしまうという課題があった。
特開平６－５８９８６号公報 特開２００９－１４５１５３号公報
　テストヘッドのソケット又は試験対象のＩＣデバイスの種類が変更されたとしても大掛かりな準備作業を必要とせず、また生産や試験を中断することなく検知を可能とし、ＩＣデバイスの２個重ね状態を防止できるＩＣ試験システムが求められている。
　本発明の一態様によれば、ＩＣデバイスを試験するテストヘッドに前記ＩＣデバイスを搬送するロボットアームを備えるＩＣ試験システムであって、前記テストヘッドは、前記ＩＣデバイスが載置される載置面を備えたソケットが設けられており、前記ロボットアームは、前記ＩＣデバイスを搬送する際、前記ＩＣデバイスを把持し、試験の際、前記テストヘッドに前記ＩＣデバイスを押圧するコンタクトヘッドと、前記コンタクトヘッドの移動と連携して移動する非接触変位計と、を備えており、前記非接触変位計は、前記載置面に対し垂直方向の距離を測定するよう前記ロボットアームに設置されている、ＩＣ試験システムが提供される。
　本発明の一態様によれば、ＩＣデバイスを把持するコンタクトヘッドの移動と連携して移動する非接触変位計を備えている。そのため、例えばコンタクトヘッドによりＩＣデバイスをテストヘッドまで搬送している間に測定を行うことが可能となる。搬送中の測定によりＩＣデバイスが２個重ね状態になる危険性を判定できるので、ＩＣデバイスの試験や生産を中断することがなく、生産数が向上する。また、本発明によれば、載置面に対し垂直方向の距離を測定しているため、従来と比較してソケット又はＩＣデバイスの種類が変更されたときの大掛かりな準備作業を必要とすることがない。
本発明の一実施形態のＩＣ試験システムの平面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図であり、ＩＣ試験システムの構成を示す図である。 変位測定ユニットを示す斜視図である。 （ａ）～（ｄ）は、ロボットアームによるＩＣデバイスの装着排出工程を示すと共に非接触変位計によるソケットのスキャン動作を示す図である。 非接触変位計により測定した波形イメージを示す図である。 本実施形態のＩＣハンドラによる２個重ね判定処理について説明するための図である。 本発明の別の実施形態のＩＣ試験システムのコンタクトヘッドを示す図であり、（ａ）は正常にＩＣデバイスを把持した状態を示す図、（ｂ）は異常が発生した状態を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。それら図面において、同様の構成要素には同様の符号が付与されている。なお、以下の記載は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲や用語の意義等を限定するものではない。
　図１～図６を参照して、本発明の一実施形態によるＩＣ試験システムについて説明する。図１は、本実施形態による例示的なＩＣハンドラ４を含むＩＣ試験システム１の平面図である。図１のように、ＩＣ試験システム１は、テーブル状の基台１０と、基台１０に実装されるテストヘッド２と、テストヘッド２に配列される複数のソケット３と、を備えている。テストヘッド２は、ソケット３に装填されたＩＣデバイスの通電試験を行う。個々のソケット３は、ＩＣデバイスが載置される載置面３ａを有していて、載置面３ａに載置されたＩＣデバイスをテストヘッド２に取り付けるようになっている。
　本実施形態のＩＣハンドラ４は、ＩＣ試験システム１のテストヘッド２による通電試験のためにＩＣデバイスを搬送する搬送装置である。図１の例によるＩＣ試験システム１は、一対のＩＣハンドラ４，４を備えており、それらＩＣハンドラ４，４は、基台１０の上面に沿って矢印Ａ１０の方向に移動可能な一対のシフトプレート５，５と、基台１０の上方に配置されるロボットアーム６と、を備えている。なお、図１の例では、シフトプレート５の移動方向と平行な方向をＸ方向としており、基台１０の上面においてＸ方向に直交する方向をＹ方向としている（他の図面においても同様である）。本例によるテストヘッド２は、Ｙ方向に並べられた２列のソケット３を有しており、各列には、Ｘ方向に並べられた４個のソケット３が含まれている。すなわち、本例によるテストヘッド２には、合計８個のソケットが配列されている。これらソケット３の載置面３ａは、Ｘ方向及びＹ方向の双方と平行になるように方向付けされている。なお、テストヘッド２とソケット３との間には、パフォーマンスボードと呼ばれるプリント基板が配置されている。一般に、テストヘッド２におけるソケット３の個数及び配列は、パフォーマンスボードの回路パターンに応じて決定される。
　図１の例において、一対のＩＣハンドラ４，４はソケット３を挟むようにＹ方向において互いに対称に配置されており、各々のＩＣハンドラ４は互いに同様の構成を有している。そのため、以下では一方のＩＣハンドラ４のみについて説明する。図１の例において、ＩＣハンドラ４のシフトプレート５は、Ｘ方向に並べて配置された搬入領域５ａと搬出領域５ｂとを有しており、図示しない駆動機構によってＸ方向に移動される。ここで、搬入領域５ａは、ソケット３に装填されるべき試験前のＩＣデバイスが載置される領域である。試験前のＩＣデバイスは図示しない搬入ロボットによって搬入領域５ａに載置される。また、搬出領域５ｂは、ソケット３から排出された試験後のＩＣデバイスが載置される領域である。搬出領域５ｂに載置されたＩＣデバイスは、図示しない搬出ロボットによって通電試験の結果に応じたトレイに搬出される。
　図１の矢印Ａ１０によって示されるように、シフトプレート５は、搬入領域５ａがソケット３に隣接する搬入位置と、搬出領域５ｂがソケット３に隣接する搬出位置との間をＸ方向に移動可能である。図１の例では、搬出位置に在るシフトプレート５が実線で示されており、搬入位置に在るシフトプレート５が一点鎖線で示されている。本例によるシフトプレート５は、搬出位置から搬入位置まで移動することによって、搬入領域５ａに載置された試験前のＩＣデバイスをソケット３の近傍まで搬送する。そして、試験前のＩＣデバイスは、ＩＣ試験システム１のロボットアーム６によってソケット３内に装填される。
　図１の例において、ロボットアーム６は、試験前のＩＣデバイスをソケット３に装填する動作と、試験後のＩＣデバイスをソケット３から排出する動作を連続的に実行する。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図であり、ロボットアーム６が試験前のＩＣデバイスをソケット３に装填する際の動作を示している。なお、図２のＺ方向は、図１のＸ方向及びＹ方向の双方に垂直な方向、すなわち、ソケット３の載置面に垂直な方向である（他の図面においても同様である）。
　図２の例において、ロボットアーム６は、ＩＣデバイスＤの通電試験の際にＩＣデバイスＤをテストヘッド２に対して押圧するコンタクトヘッド６１を二つ備えており、（以下、図に向かって右側のコンタクトヘッド６１を第一コンタクトヘッド６１ａ、図に向かって左側のコンタクトヘッド６１を第二コンタクトヘッド６１ｂと称する）、各コンタクトヘッド６１は、ＩＣデバイスＤを吸着して把持する吸着ノズル６２を備えている。各コンタクトヘッド６１における吸着ノズル６２の個数及び配列は、テストヘッド２におけるソケット３の個数及び配列に対応している。
　第一コンタクトヘッド６１ａ及び第二コンタクトヘッド６１ｂは、Ｙ軸ボールネジ６４及びリニアガイド６７により連結され左右の方向（Ｙ軸方向）に連動して移動することができる。また、第一コンタクトヘッド６１ａ及び第二コンタクトヘッド６１ｂは、Ｚ軸スライダ６３ａ、６３ｂにより上下方向（Ｚ軸方向）にそれぞれ別個に移動可能になっている。
　本実施形態のロボットアーム６は、第一コンタクトヘッド６１ａ及び第二コンタクトヘッド６１ｂの間に変位測定ユニット７を備える。図３に示すように、変位測定ユニット７は、支持ロッド７２、支持ロッド７２の下端に設けられた上下シリンダ７３、上下シリンダ７３によって上下移動する上下プレート７４、上下プレート７４の下端に設けられた複数の非接触変位計７１ａ～７１ｄを備える。非接触変位計７１は列方向のソケット３の数量に併せて設けられ、本実施形態では図３に示すように４つの非接触変位計７１ａ～７１ｄが設けられている（以下まとめて非接触変位計７１と称する場合がある）。
　非接触変位計７１は測定対象物に向かってビームを発射することによって非接触変位計から測定対象物までの距離を測定する。非接触変位計７１は、例えば、レーザビームを発射するレーザ変位計、又は超音波ビームを発射する超音波変位計等でありうる。
　変位測定ユニット７は、第一コンタクトヘッド６１ａ及び第二コンタクトヘッド６１ｂの間に設けられたＹ軸スライダ６６に、支持ロッド７２が取り付けられることによって設置される。変位測定ユニット７は、第一コンタクトヘッド６１ａ及び第二コンタクトヘッド６１ｂがＹ軸方向に移動するとその移動と連携してＹ軸方向に移動する。そのため、変位測定ユニット７は、第一コンタクトヘッド６１ａ、第二コンタクトヘッド６１ｂと干渉することはない。変位測定ユニット７は、支持ロッド７２に設けられた上下シリンダ７３により上下プレート７４を上下方向に移動させることで、非接触変位計７１ａ～７１ｄを上下させることができる。
　測定位置に在る非接触変位計７１は、ソケット３の載置面３ａに対して垂直方向にレーザビームＢを発射することによって、ビームの進行方向に存在する測定対象物までの距離を測定する。本実施形態の非接触変位計７１は、載置面３ａに対して垂直方向にビームを発射して距離を測定するように、ロボットアーム６に設置されており、各非接触変位計から、ソケット３の載置面３ａまでの距離を測定する。このようにして測定した距離を以下では測定距離ｄと称する。また、測定位置に在る非接触変位計７１は、コンタクトヘッドと一緒にＹ方向に移動することによってソケット３内の複数の測定点において測定距離ｄを測定できる。
　本実施形態のロボットアーム６は、図２及び図４に示す以下の手順に従ってコンタクトヘッド６１ａ、６１ｂを移動させ、試験前のＩＣデバイスＤをソケット３に装填し、さらに変位測定ユニット７を用いて、非接触変位計７１からソケット３の載置面３ａまでの距離を測定する。
　図２は、第一コンタクトヘッド６１ａがＩＣデバイスＤを把持し、第二コンタクトヘッド６１ｂがＩＣデバイスＤをテストヘッド２に載置した状態を示している。
　第一コンタクトヘッド６１ａは、シフトプレート５が搬入位置に在るときに、Ｙ方向及びＺ方向に移動されることによって、吸着ノズル６２が搬入領域５ａ上のＩＣデバイスＤに当接させられる。次いで、吸着ノズル６２がＩＣデバイスＤを吸着して把持したら、図２の矢印Ａ２１で示されるように、コンタクトヘッド６１ａがＺ方向に移動されることによって、ＩＣデバイスＤが搬入領域５ａから持ち上げられる。また、図２に示す第二コンタクトヘッド６１ｂも、テストヘッド２に載置されたＩＣデバイスＤを吸着した状態である。
　次に、図４（ａ）に示すように、第二コンタクトヘッド６１ｂがＺ軸スライダ６５ｂにより矢印Ａ２２方向（Ｚ軸方向上向き）に移動し、テストヘッド３に載置されたＩＣデバイスＤを持ち上げる。所定距離移動した後、次にロボットアーム６は、第一コンタクトヘッド、第二コンタクトヘッド及び変位測定ユニット７をＹ軸方向、図の矢印Ａ２３方向に移動させる。Ｙ軸方向に移動する際、変位測定ユニット７は、載置面３ａの方向にビームＢを発射して距離の測定を開始する。
　ロボットアーム６は、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように第一コンタクトヘッド６１ａが、テストヘッド３の上方に位置するまで、第一コンタクトヘッド６１、第二コンタクトヘッド６１ｂ及び変位測定ユニット７をＹ軸方向（矢印Ａ２３方向）に移動させる。この際、変位測定ユニット７は、テストヘッド３までの距離を測位し続ける。距離を測定した結果、載置面において通常の距離と異なる距離が計測された場合、後述する判定方法によりテストデバイス３上に何かしら異常が発生した、例えばＩＣデバイスがコンタクトヘッド６１に吸着されず残留し２個重ねデバイスが発生したと判断し、アラーム等を発生させロボットアームの動作を停止させる。
　変位測定ユニット７が異常を検知しない場合は、第一コンタクトヘッド６１を、図４（ｄ）の矢印Ａ２４方向（Ｚ軸方向の下方）に移動させ、ＩＣデバイスＤをソケット３上に載置する。そして第一コンタクトヘッド６１ａによりソケット３内のＩＣデバイスＤがテストヘッド２に対して押圧される。これにより、ソケット３内のＩＣデバイスＤがテストヘッド２と電気的に接続されて、ＩＣデバイスＤの通電試験が開始される。このように、本例によるロボットアーム６は、ソケット３内のＩＣデバイスＤをテストヘッド２に対して押圧する動作をさらに実行する。ＩＣデバイスＤの通電試験が開始されると、シフトプレート５が搬入位置から搬出位置まで移動される。
　ソケット３内のＩＣデバイスＤの通電試験が終了したら、吸着ノズル６２がソケット３内のＩＣデバイスを再び吸着して把持する。次いで、第一コンタクトヘッド６１ａがＺ方向上方に移動されることによって、ＩＣデバイスＤがソケット３の載置面３ａから持ち上げられる。そして、第一コンタクトヘッド６１ａを移動させることで、再度、変位測定ユニット７は、非接触変位計７１から載置面３ａまでの距離を計測し、ソケット３上の２個重ねデバイスの有無を検知する。ロボットアーム６は、これら一連の動作を繰り返し行うことにより、コンタクトヘッド６１によりＩＣデバイスＤの装填排出を繰り返しつつ、変位測定ユニット７によりソケット３の検知を行う。装填排出を行う度に検知を行うので、従来のように検知を行うために、ＩＣデバイスの通電試験や装填排出工程を止める必要がなくなり、テストヘッド２の稼働率が向上し、延いてはＩＣデバイスの生産性が向上する。
　本実施形態によるＩＣ試験システム１は、非接触変位計７１の測定距離ｄに基づいて、ＩＣデバイスＤが２個重ね状態になる危険性を判定する処理を実行する。この処理のことを以下では２個重ね判定処理と称する。ここで、再び図１を参照すると、本実施形態のＩＣ試験システム１は、ロボットアーム６やＩＣハンドラ４等の各部の動作を制御するとともに、種々の演算処理を実行する制御ユニット８を備えている。特に、本例による制御ユニット８は、種々のデータを格納する記憶部８１と、上記の２個重ね判定処理を実行する判定部８２と、種々のメッセージを作業者に通知する通知部８３と、を備えている。
　図６に示すように、２個重ね判定処理において、判定部８２は、先ず、複数の非接触変位計７１から、非接触変位計のＹ軸方向の移動に伴い、上方を通過するソケット３内の測定点についての測定距離ｄを取得する。次いで、判定部８２は、非接触変位計毎に、予め正常な状態で測定され記憶部８１に格納されている、非接触変位計から設置面３ａまでの距離を計測した基準距離ｄ0を記憶部８１から取得する。基準距離ｄ0も測定距離ｄと同様に複数の測定点について測定されている。次いで、判定部８２は、各非接触変位計の基準距離ｄ0と測定距離ｄの間の差分δ（δ＝ｄ0－ｄ）を各測定点について計算する。ソケット３内にＩＣデバイスＤ等の測定対象物が存在する場合、この差分δは測定対象物のＺ方向の厚さを表すことになる。
　次いで、判定部８２は、２個重ね判定処理用の閾値ｔを記憶部８１から取得する。この閾値ｔは、作業者によって予め設定されて記憶部８１に格納されうる。本例による閾値ｔは、測定位置に在る非接触変位計７１から載置面３ａまでの距離の変動量の最大許容値を表している。このような距離の変動は、例えば、ＩＣハンドラ４の各部の繰り返し動作、及び高温試験に伴う各部の熱変形等に起因して発生しうる。従って、本例による閾値ｔは、シフトプレート５及び変位測定ユニット７の可動部の繰り返し精度、並びに高温試験に伴うソケット３、シフトプレート５、及び変位測定ユニット７の変形量等に基づいて決定されうる。
　再び図６を参照すると、判定部８２は、各測定点について計算した差分δと閾値ｔを比較する。次いで、判定部８２は、差分δが閾値ｔよりも大きい測定点（すなわちδ＞ｔである測定点）の全測定点に占める割合を算出する。差分δが閾値ｔよりも大きい測定点を以下では異常測定点と称する。次いで、判定部８２は、異常測定点の割合が一定水準を超えるかどうかを判定する。ここでいう一定水準とは、例えば、全測定点の７５％である。そして、異常測定点の割合が一定水準を超える場合、判定部８２は、ソケット３内の状態が異常であると判定する。すなわち、判定部８２は、ソケット３内に少なくとも１つのＩＣデバイスＤが既に装填されているので、ソケット３内に２つ以上のＩＣデバイスＤが重ねて装填される可能性があると判定する。この場合、制御ユニット８の通知部８３が作業者に警告メッセージを通知する。他方、異常測定点の割合が一定水準を超えない場合、判定部８２は、ソケット３内の状態が正常であると判定する。すなわち、判定部８２は、ソケット３内にＩＣデバイスＤが存在しないので、ソケット３内に２つ以上のＩＣデバイスＤが重ねて装填される可能性はないと判定する。これにより、ＩＣデバイスＤの２個重ね状態の危険性を判定できるので、ＩＣデバイスＤの２個重ね状態を確実に防止できる。なお、ＩＣデバイスの装填排出工程は、ＩＣ試験システム１の各部に設けられたセンサが何らかの異常を検知したときに自動的に停止されうるし、テストヘッド２又はソケット３等の点検のために作業者によって手動で停止されうる。
　以上のように、本実施形態のＩＣ試験システムによれば、通電試験を実施しつつ、ソケット３の載置面３ａに向かって計測された非接触変位計７１の測定距離ｄに基づいてＩＣデバイスの２個重ね判定処理が実行される。したがって、本実施形態のＩＣ試験システム１によれば、ソケット３又はＩＣデバイスＤの種類が変更されたとしても、新たな基準距離ｄ0又は閾値ｔを記憶部８１に格納するだけで、ＩＣデバイスＤの２個重ね状態の危険性を判定できるようになる。その結果、本実施形態のＩＣ試験システム１によれば、ソケット３又はＩＣデバイスＤの種類が変更されたときの大掛かりな準備作業が不要になる。また、非接触変位計としてレーザ変位計を用いれば、一般にレーザ変位計はミクロン単位の分解能を有するので、本実施形態のＩＣ試験システム１によると、厚さが０．５ｍｍ未満である薄型のＩＣデバイスＤが試験される場合であっても、ＩＣデバイスＤの２個重ね状態の危険性を正確に判定できるようになる。これによりＩＣデバイスＤの２個重ね状態が確実に防止される。
　変位測定ユニット７の計測は、コンタクトヘッド６１の装填排出工程の動作を停止して行っても構わない。装填排出工程の実施中よりも、変位測定ユニット７をゆっくりと動作させることが可能になり、より精度の高い測定を実施することができる。これにより、図５に示すように、予め記憶部に記憶したソケット３の表面を示す測定基準となる波形９ａと実際に測定した波形９ｂとを操作画面に表示して比較する。例えばソケット３に傾きが生じている場合はそれ発見し適正な状態に修正することが可能になる。なお、この場合、特にアラームを設定する必要はない。
　また、ＩＣ試験システム１は、ロボットアーム６が原点に復帰する位置に、非接触変位計７１を較正するためのマスターゲージ１１を設けてもよい（図１参照）。マスターゲージは金属製のブロックで形成されており、ロボットアームの原点復帰が完了したと同時に、変位測定ユニット７は非接触変位計７１からマスターゲージ１１までの距離を計測し、予め記録されている基準距離に対して所定の閾値を超える値を計測した場合はアラームを出す。
　また、ロボットアーム６は、変位測定ユニット７を上下に移動させるＺ軸スライダ７５を備えてもよい。変位測定ユニット７を、Ｚ軸スライダ７５により上昇させロボットアーム６内に格納することにより、メンテナンススペースを確保することができ、変位測定ユニット７がＩＣデバイスやソケットを交換する際の妨げとなることがなくなる。
　次に、図７（ａ）、（ｂ）を用いて、別の実施形態のＩＣ試験システム１０１ついて説明する。図７（ａ）、（ｂ）は別の実施形態におけるロボットアーム１０６のコンタクトヘッド１６１を拡大して示す図であり、（ａ）はロボットアーム１０６がＩＣデバイスＤを搬送している状態を示し、（ｂ）はロボットアーム１０６がＩＣデバイスＤをテストヘッド２のソケット３に押圧している状態を示す。本実施形態のＩＣ試験システム１０１は、図２に示すＩＣ試験システム１と異なり、非接触変位計１７１が各コンタクトヘッド１６１に直接設けられている。また、コンタクトヘッド１６１は、ＩＣデバイスＤを把持する把持部１６５を備え、把持部１６５は、コンタクトヘッド１６１の中央に位置するピン１６９等により水平方向に支持されており、上下方向に可動且つ回動可能となっている。
　図示実施形態のコンタクトヘッド１６１は、コンタクトヘッド１６１の両端に非接触変位計１７１ａ、１７１ｂを備える。そして、それらはＩＣデバイスＤを把持する把持部１６５より上方に設置される。また、把持部１６５はその両端に、把持部１６５の連動するフランジ部１６６ａ、１６６ｂが設けられており、非接触変位計１７１ａ、１７１ｂは、非接触変位計１７１から各フランジ部の上面１６７ａ、１６７ｂまでの距離を計測可能になっている。計測はＩＣデバイスの装着排出工程の間、常に実施され。正常な場合は、図７（ａ）に示すように非接触変位計１７１ａ、１７１ｂが測定する距離ｄ２ａ、ｄ２ｂはほぼ同一の値を示す。
　しかしながら、例えば図７（ｂ）に示すように、何らかの理由でテストヘッド２のソケット３の何れかに２個重ねが発生した場合、コンタクトヘッド１６１の把持部１６５が例えば図のＦ方向に回転し傾斜が発生する。そして、非接触変位計１７１ａ、１７１ｂが測定する距離ｄ２ａ、ｄ２ｂに差異が発生する。その差異が所定の閾値より大きいか否かを判定することで、すなわち２個重ねを検知することができる。図２に示すＩＣ試験システム１では、非接触変位計７１がソケット３上を通過するときにのみ計測するため計測時間が限定されるが、本実施形態の場合は、テストデバイスＤをソケットに載置してコンタクトヘッド１６１が押圧したときに計測することが可能であるため、計測時間は装着排出する速度に限定されることがない。
　以上、図を用いて本発明の実施形態について説明した。本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々改変されうる。また、上述した各部の寸法、形状、材質等は一例にすぎず、本発明の効果を達成するために多様な寸法、形状、材質等が採用されうる。
　１、１０１　　ＩＣ試験システム
　１０　　基台
　１１　　マスターゲージ
　２　　テストヘッド
　３　　ソケット
　３ａ　　載置面
　４　　ＩＣハンドラ
　５　　シフトプレート
　５ａ　　搬入領域
　５ｂ　　搬出領域
　６、１０６　　ロボットアーム
　６１、６１ａ、６１ｂ、１６１　　コンタクトヘッド
　６２、１６２　　吸着ノズル
　７　　変位測定ユニット
　７１、７１ａ～７１ｅ、１７１、１７１ａ、１７１ｂ　　非接触変位計
　７２　　支持ロッド
　７３　　上下シリンダ
　７４　　上下プレート
　８　　制御ユニット
　８１　　記憶部
　８２　　判定部
　８３　　通知部
　ｄ、ｄ２　　測定距離
　ｄ0　　基準距離
　Ｄ　　ＩＣデバイス
　δ　　差分
　ｔ　　閾値

Claims (6)

  1. 　ＩＣデバイスを試験するテストヘッドに前記ＩＣデバイスを搬送するロボットアームを備えるＩＣ試験システムであって、
    　前記テストヘッドは、前記ＩＣデバイスが載置される載置面を備えたソケットが設けられており、
    　前記ロボットアームは、前記ＩＣデバイスを搬送する際、前記ＩＣデバイスを把持し、試験の際、前記テストヘッドに前記ＩＣデバイスを押圧するコンタクトヘッドと、前記コンタクトヘッドの移動と連携して移動する非接触変位計と、を備えており、
    　前記非接触変位計は、前記載置面に対し垂直方向の距離を測定するよう前記ロボットアームに設置されている、ＩＣ試験システム。
  2. 　前記非接触変位計は、前記非接触変位計から前記ソケットの前記載置面までの距離を測定するよう前記ロボットアームに設置されている、請求項１に記載のＩＣ試験システム。
  3. 　前記非接触変位計は、前記ロボットアームが前記ＩＣデバイスを搬送している間に、前記非接触変位計から前記ソケットの前記載置面までの距離を測定する、請求項２に記載のＩＣ試験システム。
  4. 　前記コンタクトヘッドは、前記ＩＣデバイスを把持する把持部を備え、
    　前記非接触変位計は、前記コンタクトヘッドにおいて前記把持部の上方に設置され、前記非接触変位計から前記把持部までの距離を測定する、請求項１に記載のＩＣ試験システム。
  5. 　前記非接触変位計によって測定された距離に基づいて、前記載置面に２つ以上の前記ＩＣデバイスが重ねて載置される可能性があるかどうかを判定する判定部をさらに備える、請求項１に記載のＩＣ試験システム。
  6. 　前記非接触変位計がレーザビームを発射するレーザ変位計である、請求項１に記載のＩＣ試験システム。
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