(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の電子部品を当接部材に圧接し、これらを電気的に接続するコンタクトユニットであって、
ピストンロッドを進退移動自在に収容するとともに前記ピストンロッドに押圧力を加える空気圧室が形成され、ヘッド部に装着されるシリンダと、
前記シリンダの前方に配置され、前記ピストンロッドの先端が当接する当接部が背面に形成され、前記当接部を中心として首振り移動自在に支持され、前面にワーク保持具が取り付けられる押圧プレートと、
前記シリンダに固定され、前記押圧プレートに形成された貫通孔を貫通する複数のガイドロッドにそれぞれ装着され、前記押圧プレートの前記貫通孔の縁部に当接する球面状のガイド面を有するガイドリングと、
前記ガイドロッドに装着され前記ガイドリングに前記押圧プレートに向かうばね力を加えるばね部材と、
前記空気圧室に圧縮空気を供給する正圧空気供給部とを有することを特徴とするコンタクトユニット。
【請求項２】
請求項１記載のコンタクトユニットにおいて、前記貫通孔の内周面と前記ガイドロッドとの間に隙間を有することを特徴とするコンタクトユニット。
【請求項３】
請求項１記載のコンタクトユニットにおいて、前記ガイドロッドを前記シリンダに対してその中心から同一半径の位置に相互に９０度位相をずらして４つ設けることを特徴とするコンタクトユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンタクトユニットにおいて、前記シリンダはそれぞれ凹部が形成された２枚のプレートをダイヤフラムを介して接合し、前記ピストンロッドを前記ダイヤフラムに取り付けてなるダイヤフラムシリンダであることを特徴とするコンタクトユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンタクトユニットにおいて、前記空気圧室に供給される空気の圧力を制御する圧力制御手段を前記正圧空気供給部に設けたことを特徴とするコンタクトユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンタクトユニットにおいて、前記ワーク保持具は負圧によってワークを吸着保持する吸着具であり、負圧供給源に接続され前記吸着具に負圧を案内する真空路を前記押圧プレートに形成したことを特徴とするコンタクトユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップなどの電子部品をテストボードなどの当接部材に圧接し、これらを電気的に接続するコンタクトユニットに関し、さらに詳しくは、ワーク保持具を有するコンタクトユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ、コンデンサ素子および抵抗素子などの電子部品をテストボードなどの圧接部材に圧接する場合には、多数の電子部品を収容した部品供給部からコンタクトユニットによって圧接部材まで搬送するようにしている。このような電子部品を搬送するコンタクトユニットはハンドラとも言われ、電子部品を搬送する場合には、ワークを真空吸着する吸着具をワーク保持具とした搬送ヘッドが使用される。
【０００３】
半導体チップを収容するパッケージには挿入形と面実装形とがある。ＱＦＰ(Quard Flat Package)、ＳＯＰ(Small Outline Package)、ＢＧＡ(Ball Grid Array)などの面実装形の半導体チップをテストボードに圧接する場合には、部品供給部において搬送ヘッドにより半導体チップを持ち上げた後に、テストボードの所定の位置まで搬送ヘッドにより搬送し、次いで、半導体チップに設けられたピンを圧接部材に形成された接触肢に圧接することにより検査を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
テストボードなどの圧接部材と半導体チップのピンが直角でない状態で圧接操作が行われると、ピンが変形することになる。また、面実装形のパッケージに設けられるピンの数は、半導体チップに応じて種々のタイプがあり、半導体チップを圧接部材に押し付ける場合には、ピンの本数に応じて圧接力を変化させる必要がある。この圧接力を調整するために、ヘッド部を上下方向に移動する際における上下方向の移動力を調整することは容易ではない。そのため、半導体チップを圧接操作する吸着具に対して押し付け力をばねなどにより設定することが行われているが、搬送される電子部品のピン数に対応させて押し付け力を変化させるために、電子部品の種類に対応させてヘッド部に組み付けられるばね部材を交換する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、ワーク保持具を当接部材の表面に対して傾斜した方向に調整移動自在としたコンタクトユニットを実現することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、ワーク保持具の当接部材に対する押し付け力をワークの種類に対応させて容易に変化させ得るようにしたコンタクトユニットを実現することにある。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
本発明のコンタクトユニットは、検査対象の電子部品を当接部材に圧接し、これらを電気的に接続するコンタクトユニットであって、ピストンロッドを進退移動自在に収容するとともに前記ピストンロッドに押圧力を加える空気圧室が形成され、ヘッド部に装着されるシリンダと、前記シリンダの前方に配置され、前記ピストンロッドの先端が当接する当接部が背面に形成され、前記当接部を中心として首振り移動自在に支持され、前面にワーク保持具が取り付けられる押圧プレートと、前記シリンダに固定され、前記押圧プレートに形成された貫通孔を貫通する複数のガイドロッドにそれぞれ装着され、前記押圧プレートの前記貫通孔の縁部に当接する球面状のガイド面を有するガイドリングと、前記ガイドロッドに装着され前記ガイドリングに前記押圧プレートに向かうばね力を加えるばね部材と、前記空気圧室に圧縮空気を供給する正圧空気供給部とを有することを特徴とする。前記貫通孔の内周面と前記ガイドロッドとの間には隙間が形成されており、前記ガイドロッドを前記シリンダに対してその中心から同一半径の位置に相互に９０度位相をずらして４つ設けられている。
【０００８】
本発明のコンタクトユニットは、前記シリンダがそれぞれ凹部が形成された２枚のプレートをダイヤフラムを介して接合し、前記ピストンロッドを前記ダイヤフラムに取り付けてなるダイヤフラムシリンダであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンタクトユニットは、前記空気圧室に供給される空気の圧力を制御する圧力制御手段を前記正圧空気供給部に設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のコンタクトユニットは、前記ワーク保持具が負圧によってワークを吸着保持する吸着具であり、負圧供給源に接続され前記吸着具に負圧を案内する真空路を前記押圧プレートに形成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態であるコンタクトユニットの正面図であり、図２は図１の要部を示し、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は図３におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５は図４に示されたＣ部の拡大断面図である。
【００１３】
本発明のコンタクトユニットは図１に示されるように搬送ヘッド１０を有し、この搬送ヘッド１０は図示しない駆動装置によって上下方向と水平方向とに移動自在となっている。図１にあっては搬送ヘッド１０が図示しない部品供給部からコンタクトユニットを位置決めするステージ１１の真上にまで水平移動した状態が示されている。ステージ１１には、搬送された電子部品が圧接される圧接部材としてのテストボードの一例であるコンタクトソケット１２が支持されている。
【００１４】
図２に示すように、搬送ヘッド１０の下面にはダイヤフラムシリンダ１３が装着されている。図６はダイヤフラムシリンダ１３の上面側を示す斜視図であり、図７はダイヤフラムシリンダ１３の下面側を示す斜視図である。このダイヤフラムシリンダ１３は上側プレート１４と下側プレート１５とを有し、それぞれの対向面には図２に示されるように凹部が形成されるとともに、両方のプレート１４，１５の間にはゴムなどの弾性変形自在の素材からなるダイヤフラム１６が挟み込まれている。下側プレート１５の中心部にはピストンロッド１７が軸方向に往復動自在に支持されており、このピストンロッド１７の後端部に取り付けられるピストンディスク１８と固定ディスク１９とによりピストンロッド１７はダイヤフラム１６の中心部に固定されている。このように、ダイヤフラムシリンダ１３は上下のプレート１４，１５と内部に組み込まれるダイヤフラム１６とにより形成されており、所定の駆動力でピストンロッド１７に押圧力を加えることができる。
【００１５】
上側プレート１４の凹部とダイヤフラム１６との間には空気圧室２１が形成されており、この空気圧室２１内に圧縮空気を供給すると、ピストンロッド１７はダイヤフラムシリンダ１３の前面から突出する方向に駆動されることになる。上側プレート１４には空気圧室２１に連通する加圧ポート２２が形成されており、この加圧ポート２２から空気圧室２１内に圧縮空気を供給したり、内部の空気を排出することができる。したがって、加圧ポート２２から圧縮空気を供給するとピストンロッド１７はダイヤフラムシリンダ１３の前面から突出する方向に推力を受けることになる。上側プレート１４には図６に示されるように、ねじ孔２３が形成されており、これにねじ結合するねじ部材によって、ダイヤフラムシリンダ１３は搬送ヘッド１０に固定されている。
【００１６】
ダイヤフラムシリンダ１３の前方には押圧プレート２４が装着されており、この押圧プレート２４の背面側に形成された円錐形の凹部２５には、図２に示すように、ピストンロッド１７の先端に設けられた鋼球つまり球体２６に当接するようになっている。ピストンロッド１７の先端に球体２６を設けることなく、ピストンロッド１７の先端に半球形状部を一体に形成するようにしても良い。
【００１７】
図８はガイドロッド３１と押圧プレート２４を示す斜視図であり、図９は押圧プレート２４の下側面を示す斜視図であり、押圧プレート２４は４本のボルト２７によりダイヤフラムシリンダ１３に装着されている。それぞれのボルト２７には中空円筒形状のガイドロッド３１が嵌合しており、図７に示すようにダイヤフラムシリンダ１３の下面側に形成された取付孔３２にガイドロッド３１が固定されるとともに、それぞれのボルト２７はダイヤフラムシリンダ１３にねじ止めされるようになっている。図８には、４つのガイドロッド３１のうち３つが図示されており、残りの１つは省略されている。
【００１８】
押圧プレート２４には、図４および図８に示すように、ガイドロッド３１の外径よりも大径となった内径を有する貫通孔３３が形成されており、それぞれの貫通孔３３をガイドロッド３１が貫通するようになっている。それぞれのガイドロッド３１は、ダイヤフラムシリンダ１３に対してその中心から同一半径の位置に相互に９０度の位相をずらして取り付けられている。
【００１９】
それぞれのガイドロッド３１の先端部には、図４および図８に示すように、ガイドリング３４がガイドロッド３１に沿って軸方向に摺動自在に装着されており、それぞれのガイドリング３４は押圧プレート２４の前面側に装着されている。ガイドロッド３１の先端にはガイドリング３４に当接する抜け止め用の大径部３５が設けられ、大径部３５とガイドリング３４の大径部との間には、ガイドリング３４に対して押圧プレート２４に向かう方向のばね力を加えるために、圧縮コイルばね３６が設けられている。
【００２０】
ガイドリング３４には押圧プレート２４の前面に当接する球面状のガイド面３７が形成されており、押圧プレート２４前面のうち貫通孔３３の縁部に対応する部分にはガイド面３７の球面に対応した球形状の凹面が形成されている。ただし、球形状の凹面に代えて面取りを押圧プレート２４の前面に形成するようにしても良く、ガイドリング３４のガイド面３７の形状についても、Ｒ形状など他の形状としても良い。
【００２１】
したがって、押圧プレート２４は、ピストンロッド１７の前進移動によって球体２６が凹部２５に当接した状態のもとで、球体２６を中心として任意の方向に傾斜移動することができ、それぞれの圧縮コイルばね３６によって押圧プレート２４はダイヤフラムシリンダ１３の前面に対して平行となる方向のばね力を受けることになる。さらに、この圧縮コイルばね３６によって押圧プレート２４を介してピストンロッド１７は後退する方向のばね力を受けることになる。このように、押圧プレート２４はそれぞれの圧縮コイルばね３６によって後退方向のばね力を受けるので、ダイヤフラムシリンダ１３の前面に沿う方向、および回転する方向には移動しない。押圧プレート２４はコンタクトソケット１２の面にならった後、面方向と回転方向に動かないように位置固定される。位置固定は、押圧プレート２４が球面状のガイド面３７に押し付けられることによってなされる。
【００２２】
図９に示すように、押圧プレート２４の下面つまり前面の中央部分は外側よりも肉厚となっており、その肉厚部分には、図２に示すように、電子部品Ｗを真空吸着するための吸着具４１が取り付けられるようになっている。この吸着具４１を位置決めするために、図２および図９に示すように、押圧プレート２４には位置決めピン４２が固定されている。また、押圧プレート２４の前面にはねじ孔４３が形成され、吸着具４１を締結するためのねじ部材がねじ孔４３にねじ結合されるようになっている。したがって、吸着具４１は電子部品Ｗの種類やサイズに対応させて交換することができる。
【００２３】
吸着具４１には電子部品Ｗを位置決めして収容する凹部４４が図２に示すように形成され、この凹部４４に連通する真空案内孔を有する吸着パッド４５が押圧プレート２４にねじ止めされるようになっている。押圧プレート２４には吸着パッド４５に連通する真空路４６が形成され、この真空路４６は図９に示すように、押圧プレート２４に形成された真空供給ポート４７に連通している。
【００２４】
図２に示した加圧ポート２２には図示しない圧力制御弁を介して圧力供給源が接続されており、圧力制御弁によって空気圧室２１に供給される圧力を制御することによって、ピストンロッド１７による押圧プレート２４に対する押し付け力が調整される。これにより、電子部品Ｗに設けられたピンの本数に応じて押し付け力を変化させることができる。
【００２５】
真空路４６には、図示しない切換弁を介して正圧空気源と負圧空気源とが接続されるようになっており、電子部品Ｗを吸着して搬送する際には負圧空気源からの真空を吸着パッド４５に供給する。一方、コンタクトソケット１２に電子部品Ｗを搭載する際には、吸着パッド４５に対する真空供給を停止するとともに、確実に電子部品Ｗが吸着パッド４５から離れるように、正圧空気が吸着パッド４５に供給されるようになっている。
【００２６】
次に、前述したコンタクトユニットによって部品供給部に配置された電子部品Ｗを図１に示すコンタクトソケット１２に搭載する手順について説明すると、部品供給部において搬送ヘッド１０は下降移動され、電子部品Ｗは吸着具４１の吸着パッド４５に真空吸着される。真空吸着は負圧空気源からの真空空気つまり負圧空気を供給することによりなされる。真空吸着された状態で搬送ヘッド１０は上昇移動した後に、ステージ１１に向けて水平方向に移動する。
【００２７】
ステージ１１の真上にまで搬送ヘッド１０を移動した後に、搬送ヘッド１０は下降移動される。下降移動によって、電子部品Ｗのピンはコンタクトソケット１２に接触することになる。そのときにコンタクトソケット１２が図１に誇張して示すように角度α傾いてステージ１１に支持されていたとしても、押圧プレート２４は球体２６を中心に任意の方向に首振り移動ないし傾斜移動するので、電子部品Ｗのピンはコンタクトソケット１２に形成された取付孔に対して傾斜することなく、真っ直ぐとなってピンが取付孔内に確実に挿入される。
【００２８】
電子部品Ｗがコンタクトソケット１２に搭載された後には、吸着パッド４５に対する負圧空気の供給を停止するとともに、正圧空気を吸着パッド４５に供給する。これにより、電子部品Ｗは吸着パッド４５から確実に離れることになる。
【００２９】
搬送ヘッド１０を下降移動させることにより、電子部品Ｗはコンタクトソケット１２に押し付けられて圧接されることになるが、その押し付け力は、空気圧室２１に供給される圧縮空気の圧力によって調整することができる。たとえば、コンタクトソケット１２に圧接される電子部品Ｗの種類が相違することになり、電子部品Ｗに設けられたピンの本数が相違する場合には、押し付け力を変化させる必要がある。その際には、空気圧室２１に供給される空気圧の圧力を制御する。圧力を制御するために、図示しない操作盤のキーないしスイッチを操作することにより電子部品の種類に応じて最適の圧力を設定することができるようになっている。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する場合にはワーク保持具として真空によって電子部品Ｗを吸着保持する吸着具４１が使用されているが、フィンガーなどの開閉部材によって電子部品Ｗを保持するタイプのワーク保持具を押圧プレート２４に装着するようにしても良い。ステージ１１にはコンタクトソケット１２が圧接部材として支持されるようになっており、電子部品Ｗをコンタクトソケット１２に圧接するようにしているが、実装基板などのような被搭載部材に電子部品を搭載する場合にも本発明を適用するようにしても良く、この明細書において、当接部材は圧接部材と被搭載部材とを含むものである。また、電子部品としては面実装形の半導体チップ、抵抗体やコンデンサのみならず、挿入形のパッケージからなる半導体チップでも良い。さらに、ダイヤフラムシリンダ１３に代えて、ピストンを有する通常の空気圧シリンダや油圧シリンダなどのアクチュエータを使用するようにしても良い。
【００３１】
【発明の効果】
ワーク保持具が装着される押圧プレートはピストンロッドの先端が当接する部分を中心として首振り移動することができるとともに、ワーク保持具の中心が搬送ヘッドの基準線と一致するようにばね力を受けているので、電子部品と当接部材との間にずれが存在していても、確実に電子部品を当接部材の所定の位置に位置決めして圧接することができる。
【００３２】
電子部品に対する押し付け力は、空気圧室に供給される圧縮空気の圧力を制御することにより容易に調整することができる。これにより、相互にピンの数が相違する種々の電子部品を圧力調整のみにより確実に当接部材に圧接することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるコンタクトユニットの正面図である。
【図２】図１の要部を示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図４におけるＣ部の拡大断面図である。
【図６】ダイヤフラムシリンダの上側面を示す斜視図である。
【図７】ダイヤフラムシリンダの下側面を示す斜視図である。
【図８】ガイドロッドと押圧プレートを示す斜視図である。
【図９】押圧プレートの下側面を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０      搬送ヘッド（ヘッド部）
１１      ステージ
１２      コンタクトソケット
１３      ダイヤフラムシリンダ
１４      上側プレート
１５      下側プレート
１６      ダイヤフラム
１７      ピストンロッド
１８      ピストンディスク
１９      固定ディスク
２１      空気圧室
２２      加圧ポート
２３      ねじ孔
２４      押圧プレート
２５      凹部
２６      球体
２７      ボルト
３１      ガイドロッド
３２      取付孔
３３      貫通孔
３４      ガイドリング
３５      大径部
３６      圧縮コイルばね（ばね部材）
３７      カイド面
４１      吸着具
４２      位置決めピン
４３      ねじ孔
４４      凹部
４５      吸着パッド
４６      真空路
４７      真空供給ポート
【図１】
0003543089.tif 000002
【図２】
0003543089.tif 000003
【図３】
0003543089.tif 000004
【図４】
0003543089.tif 000005
【図５】
0003543089.tif 000006
【図６】
0003543089.tif 000007
【図７】
0003543089.tif 000008
【図８】
0003543089.tif 000009
【図９】
0003543089.tif 000010