(57)【要約】【課題】  被試験対象のデバイスに対するコンタクト圧力を、常に最適値に維持することが可能なデバイス試験装置を実現する。【解決手段】  被試験対象のデバイスを保持して試験手段のソケットにコンタクトさせるコンタクトヘッドと、このコンタクトヘッドの移動を制御し、前記デバイスを前記ソケットのコンタクト位置レベルに下降制御するコンタクト位置制御手段と、を有するデバイス試験装置において、  前記デバイスの前記ソケットに対する適正圧力の設定値を入力し、前記適正圧力を発生させるための適正トルクの指令値を算出して前記コンタクト位置制御手段に渡す、トルク指令手段を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験対象のデバイスを保持して試験手段のソケットにコンタクトさせるコンタクトヘッドと、このコンタクトヘッドの移動を制御し、前記デバイスを前記ソケットのコンタクト位置レベルに下降制御するコンタクト位置制御手段と、を有するデバイス試験装置において、
前記デバイスの前記ソケットに対する適正圧力の設定値を入力し、前記適正圧力を発生させるための適正トルクの指令値を算出して前記コンタクト位置制御手段に渡す、トルク指令手段を備えることを特徴とするデバイス試験装置。
【請求項２】
前記コンタクト位置制御手段は、前記コンタクト位置レベルよりも所定値だけ下方のレベルを制御目標値とすることを特徴とする請求項１に記載のデバイス試験装置。
【請求項３】
前記ソケット上に搭載された圧力センサの圧力検出値と前記コンタクト位置制御手段のトルクモニタからのトルク検出値とに基づいて、圧力とトルクの関係式を算出するオフラインキャリブレーション手段を備え、
前記トルク指令手段は、前記オフラインキャリブレーション手段からの情報を取得して保持し、前記関係式から前記適正圧力の設定値に対する前記適正トルクの指令値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス試験装置。
【請求項４】
前記オフラインキャリブレーション手段は、圧力とトルクの関係を一次式で近似することを特徴とする請求項３に記載のデバイス試験装置。
【請求項５】
前記トルク指令手段は、複数個のコンタクトヘッドの夫々に対応する前記関係式を前記オフラインキャリブレーション手段より取得して保持することを特徴とする請求項３または４に記載のデバイス試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験対象のデバイスを保持して試験手段のソケットにコンタクトさせるコンタクトヘッドと、このコンタクトヘッドの移動を制御し、被試験デバイスをソケットのコンタクト位置レベルに下降制御するコンタクト位置制御手段と、を有するデバイス試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試験手段のソケットに被試験デバイスの電極をコンタクトさせて試験を実行するデバイス試験装置は、特許文献１に開示されている。図４は、被試験デバイスを保持するコンタクトヘッドを上方の初期位置レベルから試験手段のソケット位置のレベルに下降制御するハンドラを備える、従来のデバイス試験装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【０００３】
コンタクトヘッドユニット１は、回転軸の周りにターレット状に回転操作される４個のコンタクトヘッド２１，２２，２３，２４を備える。これらコンタクトヘッドは、夫々が複数個（例えば４個）の被試験デバイスを受け取り場所から吸着保持して取り出して試験位置に操作し、試験終了後のデバイスを払い出し場所に移動させる操作を繰り返す。
【０００４】
図示の状態は、コンタクトヘッド２１が被試験対象のデバイス３を吸着保持した状態で試験位置に操作され、試験手段４のソケット５のピンにデバイス３の電極が接するコンタクト位置Ｌｓに下降制御された状態を示している。
【０００５】
矢印Ｆで示すように、上下方向に位置制御されるリニアガイド６の下部は、コンタクトヘッド２１の上部に係合し、コンタクトヘッド２１を初期位置レベルより図示のコンタクト位置Ｌｓのレベルに下降移動させ、試験終了後に初期位置レベルまで上方移動させる。
【０００６】
リニアガイド６の上部は、回転するボールネジ７に螺合して上下方向に移動操作されるスライダ部材７１に結合されており、リニアガイド６はスライダ部材７１と一体で上下方向に移動操作される。ボールネジ７は、プーリ・ベルト９を介してＡＣサーボモータ９により回転操作される。
【０００７】
コンタクト位置制御手段１０は、コンタクト位置の設定値Ｌｓと、ＡＣサーボモータ９に連結されたエンコーダで測定されるコンタクトヘッド２１の位置フィードバック値Ｌｆの偏差を演算した操作信号ＭをＡＣサーボモータ９に出力し、リニアガイド６を介してコンタクトヘッド２１を図示のコンタクト位置Ｌｓに位置制御する。
【０００８】
コンタクト位置制御手段１０は、操作信号Ｍの監視によるＡＣサーボモータ９のトルクを制限するトルクリミット手段１１を備え、最大トルクに対する比率を上位装置（図示）から設定できる機能を備えている。
【０００９】
発生トルクは、トルクモニタ１２により外部から監視できる。従来の位置制御では、リニアガイド６を下方または上方制御する場合のトルクは、制限を設定せずにデフォルトでＭＡＸ（１００％）に設定されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−８９９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような従来のコンタクト位置制御の手法では、つぎのような問題点がある。
（１）定位置制御により、コンタクト位置Ｌｓまでコンタクトヘッド２１が移動するため、デバイス３に対するコンタクト圧力を適正値にコントロールすることができない。
【００１２】
（２）コンタクト位置Ｌｓの設定バラツキやデバイス３の厚みバラツキ等により、コンタクト圧力にバラツキが生じるため、接触不良等で適正な試験が行なえない可能性がある。
【００１３】
（３）コンタクト位置Ｌｓの設定ミス等により過大なコンタクト圧力がかかると、デバイス３やソケット５を破損する可能性がある。
【００１４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、被試験対象のデバイスに対するコンタクト圧力を、常に最適値に維持することが可能なデバイス試験装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）被試験対象のデバイスを保持して試験手段のソケットにコンタクトさせるコンタクトヘッドと、このコンタクトヘッドの移動を制御し、前記デバイスを前記ソケットのコンタクト位置レベルに下降制御するコンタクト位置制御手段と、を有するデバイス試験装置において、
前記デバイスの前記ソケットに対する適正圧力の設定値を入力し、前記適正圧力を発生させるための適正トルクの指令値を算出して前記コンタクト位置制御手段に渡す、トルク指令手段を備えることを特徴とするデバイス試験装置。
【００１６】
（２）前記コンタクト位置制御手段は、前記コンタクト位置レベルよりも所定値がけ下方のレベルを制御目標値とすることを特徴とする（１）に記載のデバイス試験装置。
【００１７】
（３）前記ソケット上に搭載された圧力センサの圧力検出値と前記コンタクト位置制御手段のトルクモニタからのトルク検出値とに基づいて、圧力とトルクの関係式を算出するオフラインキャリブレーション手段を備え、
前記トルク指令手段は、前記オフラインキャリブレーション手段からの情報を取得して保持し、前記関係式から前記適正圧力の設定値に対する前記適正トルクの指令値を算出することを特徴とする（１）または（２）に記載のデバイス試験装置。
【００１８】
（４）前記オフラインキャリブレーション手段は、圧力とトルクの関係を一次式で近似することを特徴とする（３）に記載のデバイス試験装置。
【００１９】
（５）前記トルク指令手段は、複数個のコンタクトヘッドの夫々に対応する前記関係式を前記オフラインキャリブレーション手段より取得して保持することを特徴とする（３）または（４）に記載のデバイス試験装置。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）コンタクト位置より所定値だけ下方に位置制御の設定値を選定し、コンタクト状態でデバイスに対するコンタクト圧力が適正値となるようにＡＣサーボモータのトルクを制限することにより、デバイスのコンタクト圧力を適正値にコントロールすることが可能となる。
【００２１】
（２）コンタクト位置の設定バラツキやデバイスの厚みバラツキ等があっても、コンタクト圧力は適正値を維持できるので、常に適正な試験を実行することができる。
【００２２】
（３）コンタクト圧力は常に適正値を維持できるので、過大なコンタクト圧力によるデバイスやソケットの破損のおそれを回避することができる。
【００２３】
（４）本発明の実施により、デバイスに対するコンタクト圧力精度は、２００〜３７５Ｎに対して±８％、３７５〜６００Ｎに対して±４％を実現することが検証された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したデバイス試験装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
【００２５】
コンタクト位置制御手段１００は、実際のコンタクト位置Ｌｓより所定値αだけ下方のレベルＬｓ＋αが位置設定値として与えられ、コンタクトヘッド２１をＬｓ＋αのレベルまで下方移動させる位置制御を実行する。ここで、αの値は、数ｍｍのオーダーである。
【００２６】
コンタクトヘッド２１がコンタクト位置Ｌｓまで下降して、デバイス３がソケット５に接してそれ以上下方への移動が阻止された状態では、コンタクト位置制御手段１００には偏差がαだけ残っている。この偏差に基づく操作信号Ｍにより、ＡＣサーボモータ９はコンタクトヘッド２１を更に下方に移動させようとするトルクを発生する。
【００２７】
この状態で発生するトルクの大きさにより、デバイス３がソケット５を押すコンタクト圧力を変更することが可能である。図示の状態では、トルク指令手段２００は、コンタクトヘッド２１における適正圧力の設定値Ｐ１を入力し、適正トルクの指令値Ｔ１をコンタクト位置制御手段１００のトルクリミット手段１０１に渡し、発生トルクをＴ１に制限させている。
【００２８】
トルク指令手段２００より渡される適正トルクの指令値Ｔ１は、ＡＣサーボモータ９の下方操作での最大トルクに対するパーセント比率で与えられ、発生トルクが制限される。ＡＣサーボモータ９の上方操作でのトルクは、従来装置と同様最大トルクがデフォルト設定され、制限を受けない。
【００２９】
トルク指令手段２００は、ヘッド種別テーブル２０１を備え、複数のコンタクトヘッド毎のコンタクト圧力ＰｉとトルクＴｉの関数関係が、例えば、Ｐｉ＝ａｉ・Ｔｉ＋ｂｉの１次式の形態で保持されている。
【００３０】
トルク指令手段２００は、コンタクトヘッド毎にこのヘッド種別テーブル２０１の関係式を参照し、適正圧力の設定値に対する適正トルクの指令値を算出し、コンタクト位置制御手段１００のトルクリミット手段１０１に渡たす。
【００３１】
図２は、ヘッド種別テーブル２０１を生成するために、デバイス試験の実施に先立って実施される、オフラインキャリブレーション環境を示す機能ブロック図である。
【００３２】
コンタクトヘッド２１には模擬デバイス３´を保持させ、ソケット５上に搭載したロードセル等の圧力センサ３００を押圧させる。模擬デバイス３´と圧力センサ３００のコンタクト位置をＬｓ´とするとき、コンタクト位置制御手段１００には、実際のコンタクト位置Ｌｓ´より所定値αだけ下方のレベルＬｓ´＋αが位置設定値として与えられ、コンタクトヘッド２１をＬｓ´＋αのレベルまで下方移動させる位置制御を実行する。
【００３３】
このような位置制御の状態で、コンタクト位置制御手段１００のトルクリミット手段１０１に、トルクリミット信号Ｔｉを手動設定で適当な段階で変化させて入力する。このときの発生するトルクＴｉの変化は、トルクモニタ１０２により外部に読み出すことができる。
【００３４】
トルクモニタ１０２により外部に読み出されたトルクＴｉは、オフラインキャリブレーション手段４００に入力される。トルクリミット信号Ｔｉを変化させた時に、ソケット５上に搭載された圧力センサ３００で検出される圧力検出値Ｐｉの変化は、同時にオフラインキャリブレーション手段４００に入力される。
【００３５】
オフラインキャリブレーション手段４００は、トルクモニタ１０２から取得するトルクＴｉの変化及び圧力センサ３００から取得する圧力検出値Ｐｉの変化に基づいて、両者の関数関係を、例えば、Ｐｉ＝ａｉ・Ｔｉ＋ｂｉの１次式で近似して算出し、トルク指令手段２００のヘッド種別テーブルに渡して保持させる。
【００３６】
この近似式算出をコンタクトヘッドの種類毎に実施し、ヘッド種別テーブル２０１を完成させる。ヘッド種別テーブル２０１の完成後に、模擬デバイス３´，圧力センサ３００，オフラインキャリブレーション手段４００を撤去して、オフラインキャリブレーション環境を終了する。
【００３７】
図３は、本発明デバイス試験装置の動作を説明するタイムチャートである。図３（Ａ）は、位置制御されるコンタクトヘッドのレベル変化、（Ｂ）は試験期間、（Ｃ）は下方トルク制限の有効，無効を示している。
【００３８】
上限レベルＬ１に保持されているコンタクトヘッドは、時刻ｔ１より、下方トルク制限が解除された状態で、所定の勾配で設定位置Ｌｓ＋αに向かって下方に移動制御される。Ｌｓ＋αのレベルよりリリースレベルｈだけ高いレベルＬ２に達した時刻ｔ２で、レベルＬ２を維持する定値制御とされ、所定の待ち時間τ１が経過する時刻ｔ３までこのレベルＬ２を維持する。
【００３９】
この待ち時間τ１の期間に、コンタクト位置制御手段１００のトルクリミット手段１０１に、トルク指令手段からの適正トルクの指令値が入力される。時刻ｔ３より下方トルク制限が有効となり、コンタクトヘッドは、下方トルク制限が実行された状態で、所定勾配で設定位置Ｌｓ＋αに向かって下方に移動制御される。
【００４０】
時刻ｔ４で、コンタクトヘッドがコンタクト位置Ｌｓまで制御された状態で、時刻ｔ７までの所定の期間内での時刻ｔ５からｔ６までの期間τ２が試験期間であり、デバイスは適正なコンタクト圧力でソケットに押圧接触して試験が実行される。
【００４１】
試験終了から所定時間経過した時刻ｔ７より、コンタクトヘッドは上限レベルＬ１に向かって所定の勾配で上方に移動制御される。時刻ｔ８で上限レベルに達した後一定時間経過した時刻ｔ９まで下方へのトルク制限は有効とされている。
【００４２】
この理由は、上方操作中のコンタクトヘッドが誤動作で下方に移動した場合でも、デバイスに過大トルクによる過大なコンタクト圧力が発生しないようにする安全対策のためである。時刻ｔ９のタイミングは、時刻ｔ１と同一状態であり、以下この動作パターンが次に下方制御される別のコンタクトヘッドに対して繰り返される。
【００４３】
以上説明した実施形態では、デバイスの適正コンタクト圧力とＡＣサーボモータのトルクの関数関係を、１次式で近似して算出する例を説明したが、これに限定されるものではなく、多次の多項式近似により、より高精度のコンタクト圧力管理を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用したデバイス試験装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】ヘッド種別テーブルを生成するために実施されるオフラインキャリブレーション環境を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明デバイス試験装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図４】従来のデバイス試験装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  コンタクトヘッドユニット
２１，２２，２３，２４  コンタクトヘッド
３  デバイス
４  試験手段
５  ソケット
６  リニアガイド
７  ボールネジ
８  プーリ・ベルト
９  ＡＣサーボモータ
１３  エンコーダ
１００  コンタクト位置制御手段
１０１  トルクリミット手段
１０２  トルクモニタ
２００  トルク指令手段
２０１  ヘッド種別テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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