JP4354204B2 - 部品試験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップ等に代表される電子部品の試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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必要があるが、そのような試験を自動的に行う装置として、例えば特開平１１−３３３７７５号公報に開示されるような装置がある。
【０００３】
この装置は、まず、トレイに収納された試験前の部品を部品吸着用のノズル部材を有する第１搬送装置により吸着して第１バッファ装置に載せ、第１バッファ装置によりテストヘッド近傍まで搬送する。次に部品吸着用のノズル部材を有する第２搬送装置により第１バッファ装置上の部品を吸着してテストヘッドまで移送し、テストヘッドに部品を押し付けて、テストヘッドと部品を電気的に接触させることにより部品が正常であるか否かの試験を行う。そして試験後は、第２搬送装置によりテストヘッドから第２バッファ装置に部品を移載して、トレイ載置部まで搬送した後、第１搬送装置によって試験結果に応じた所定のトレイ上に部品を移し替えるように構成されている。
【０００４】
また、このような装置に使用するノズル部材は、一般的に、ノズル保持部と、部品を吸着する吸着部分とを有するノズル部とを含み、ノズル部がノズル保持部に対して上下方向に移動可能となるように接続されている。そして、トレイ又は第１バッファ装置に搭載された部品を第１搬送装置又は第２搬送装置に設けられたノズル部材で吸着するとき、又は第１搬送装置によりノズル部材に吸着された部品をテストヘッドに押し付けるときに、部品にかかる衝撃的な接触圧で部品が損傷するといった事態を避けるため、ノズル部とノズルシャフト部との間にばね等の弾性材を設けて当該接触圧を緩和している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなノズル部材を用いると、第１バッファ装置に搭載された部品を第２搬送装置に設けられたノズル部材で吸着する場合、ノズル部材が部品に接触するときに生じる衝撃によって、部品が損傷することを防止するため、当該ノズルで吸着可能な限りで上記接触圧は弱いほうが好ましい。
【０００６】
一方、吸着ノズルで吸着した部品をテストヘッドに移送してテストヘッドに部品を押し付ける場合については、確実に部品をテストヘッドに接触させるためには比較的大きな接触圧が必要であって、部品吸着時の要求に適合する程度の弱い接触圧では、部品の試験不良が起こる可能性があり、より確実に試験ができる試験装置が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ノズル部材と部品との接触時の衝撃により部品が損傷することを防止しつつ、より確実に部品の試験を行うことのできる試験装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子部品と電気的に接触して当該部品が正常であるか否かの試験を行うテストヘッドと、当該部品を吸着する吸着ノズル部材を有する移動可能な部品保持手段とを備え、当該部品保持手段により部品供給側から部品を吸着してテストヘッドまで搬送するとともに、テストヘッド上に押し付けて試験を行うようにした部品試験装置において、当該吸着ノズル部材は、部品を吸着して保持するノズル部と、上記ノズル部に接続されるノズルシャフト部と、上記ノズル部およびノズルシャフト部を保持する保持部とを備え、上記ノズル部が上記保持部に対して軸方向に一定範囲だけ移動可能とされるとともに、上記ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１弾性部材と、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２弾性部材とが設けられ、上記ノズル部の外周に軸方向移動可能な可動部材が配置され、この可動部材と上記ノズル部とに軸方向に相対向する当接部が設けられ、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量だけ移動したときに上記の相対向する当接部が互いに当接して、それ以上に移動するとそれに伴い上記可動部材が反突出方向に移動するように可動部材の移動範囲が設定され、この可動部材が上記第２弾性部材により突出方向に付勢されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、ノズル部が部品に押し付けられたときに、反力により、弾性部材の付勢力に反してノズル部が反突出方向に移動し、この場合、ノズル部の反突出方向の移動が所定量に達するまでは第1弾性部材の付勢力のみが作用し、上記移動が所定量以上になると第２弾性部材の付勢力も作用するため、段階的に異なった弾性力を得ることが可能となる。したがって、吸着ノズルと部品との接触時に生ずる衝撃によって部品が損傷することを防止しつつも部品をテストヘッドに押し付ける場合に大きな接触圧を与えることができ、より確実に試験を行うことが可能である。
【００１３】
又、ノズル部が反突出方向に移動するとき、上記の相対向する当接部が互いに当接するまでは第1弾性部材の付勢力のみが作用し、相対向する当接部が互いに当接すると第２弾性部材の付勢力も作用する。
【００１４】
また、上記弾性部材は、例えば空圧ダンパー等、チップに衝撃的な接触圧を与えないものであれば特に限定されないが、請求項２の発明のように、コイルばねにするほうが、弾性部材の小型化をすることができ、好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されることはない。
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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（図示省略）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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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３の３つのトレイ収納部１２〜１４が並設されている。１１，１５は空トレイの仮置きスペース（以下仮置きスペースと略す。）である。そして、第１トレイ収納部１２に試験前（未検査）の部品を載せたトレイＴｒが、第２トレイ収納部１３に試験後の部品のうち不合格品（Fail）を載せたトレイＴｒが、第３トレイ収納部１４に試験後の部品のうち合格品（Pass）を載せたトレイＴｒが各々収納されている。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格子状に区画形成された複数の部品収納部が設けられ、ＩＣチップ等の部品が各部品収納部に収納されるように構成されている。
【００２３】
各トレイ収納部１２〜１４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上に臨ませた状態で配置し、それ以外のトレイＴｒを基台下のスペースに収納するように構成されている。
【００２４】
具体的には、図３に示すように、各トレイ収納部１２〜１４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により作動する前記レール１７と平行なボールねじ軸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上に積み重ねられたトレイＴｒの数に応じてその最上位のものが各開口部１２ａ〜１４ａを介して基台上に配置されるように構成されている。
【００２５】
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１２〜１４に対応して扉１２ｂ〜１４ｂが設けられており、これらの扉１２ｂ〜１４ｂを開くことにより各トレイ収納部１２〜１４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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１トレイ収納部１２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２トレイ収納部１３又は第３トレイ収納部１４のトレイＴｒに移載するもので、さらに仮置きスペース１１、１５とその他のトレイ収納部１２〜１４との間で空トレイＴｒを搬送するトレイ搬送装置としても機能するように構成されている。
【００２８】
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１２〜１４及び仮置スペース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。
【００２９】
ヘッド２３には、複数のノズル部材が搭載されており、当実施の形態では部品吸着用の一対のノズル部材２４ａ，２４ｂとトレイ吸着用のノズル部材２５との合計３つのノズル部材が搭載されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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２５ａ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１トレイ収納部１２から仮置きスペース１１、１５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１２及び仮置きスペース１１、１５に収納されている空のトレイＴｒを吸着して第２又は第３のトレイ収納部１３，１４に移送するように構成されている。
【００３２】
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（図示省略）が配設されている。このカメラ３４は、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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複数のソケット（図示省略）が配設されており、当試験装置１においては２つのソケットがＸ軸方向に並んだ状態で設けられている。
【００３５】
各ソケットには、それぞれ部品（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、各ソケットに部品を夫々位置決めすると、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。
【００３６】
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、仮置きスペース１１，１５夫々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。
【００３７】
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４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ヘッド本体４３ａ，４３ｂの最小ピッチ、あるいはそれ以上のピッチであって、かつＰ＆Ｐロボット２０の前記ヘッド２３のノズル部材２４ａ，２４ｂ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。
【００３８】
なお、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。
【００３９】
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５（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５（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。
【００４０】
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５（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の後記ノズル部材６０ａ，６０ｂがＸ軸方向に夫々位置決めされるとともに、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５（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。
【００４１】
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）して該試験の間テストヘッド４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。
【００４２】
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に沿って移動する部品保持手段としての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という）を有しており、これら搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂに夫々搭載された一対のヘッド本体４３ａ，４３ｂ（第１ヘッド本体４３ａ，第２ヘッド本体４３ｂという）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６〜図８を参照しつつ搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂの構成について具体的に説明する。
【００４３】
各搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂは、夫々、前記高架２ｂ上に配設されたＸ軸方向の固定レール４５に沿って移動可能な一対の可動フレーム４６ａ，４６ｂ（第１可動フレーム４６ａ，第２可動フレーム４６ｂという；単位フレーム）を有している。これらの可動フレーム４６ａ，４６ｂのうち第１可動フレーム４６ａにはサーボモータ４７が固定されており、このサーボモータ４７の出力軸にＸ軸方向に延びるボールねじ軸４８が一体的に連結されるとともに、このボールねじ軸４８が第２可動フレーム４６ｂに設けられたナット部分４９に螺合装着されている。また、サーボモータ５０により夫々回転駆動される前記固定レール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の各第１可動フレーム４６ａに設けられたナット部分５２に螺合装着されている。すなわち、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搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂが固定レール４５に沿って夫々Ｘ軸方向に移動するとともに、前記サーボモータ４７によるボールねじ軸４８の回転駆動に伴い、各搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂにおいて、図８の二点鎖線に示すように第２可動フレーム４６ｂが第１可動フレーム４６ａに対して相対的にＸ軸方向に移動し得るように構成されている。
【００４４】
各可動フレーム４６ａ，４６ｂ上には、図７及び図８に示すようにＹ軸方向に延びる固定レール５４が夫々配設されている。各レール５４には、ヘッド支持部材５５が夫々移動可能に支持されており、これらヘッド支持部材５５の先端部（図７では左側端部）に前記ヘッド本体４３ａ，４３ｂが夫々組付けられている。そして、各可動フレーム４６ａ，４６ｂに、サーボモータ５７により駆動される前記固定レール５４と平行なボールねじ軸５８が夫々固定台５６を介して支持され、これらボールねじ軸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。これにより各サーボモータ５７によるボールねじ軸５８の回転駆動に伴い各ヘッド本体４３ａ，４３ｂが可動フレーム４６ａ，４６ｂ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。
【００４５】
各ヘッド本体４３ａ，４３ｂには、図７に示すように部品を吸着する吸着ノズル部材６０ａ，６０ｂ（第１ノズル部材６０ａ，第２ノズル部材６０ｂ）が夫々設けられている。各ノズル部材６０ａ，６０ｂは、ヘッド本体４３ａ，４３ｂのフレームに対して昇降及び回転（ノズル軸回りの回転）が可能となっており、サーボモータを駆動源とする図外の駆動機構により駆動するように構成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
ここで、ノズル部材６０ａ及び６０ｂの構成について、図９、図１０を用いて説明する。なお、ノズル部材６０ａ及びノズル部材６０ｂとは同一構成であるため、ここでは６０ａのみを説明する。
【００４８】
ノズル部材６０ａは、ノズル部６１０、ノズルシャフト部６２０及び保持部６３０を有している。ノズル部６１０の本体であるノズル部本体軸６１１、及びノズルシャフト部６２０は共に中空かつ軸状の形体であり、保持部６３０はノズルシャフト部６２０を包囲する大径筒状となっている。そして、ノズル部本体軸６１１は、その基端側（図９、図１０では上側）の一部がノズルシャフト部６２０の中空部分に軸方向に移動可能なように嵌合され、ノズルシャフト部６２０より先端側（図９、図１０では下側）に設置されている。なお、本実施形態では、軸方向は上下方向である。
【００４９】
さらに、ノズルシャフト部６２０は、その基端側に備えられたメインシャフト６２１の一部が保持部６３０の中空部分に挿入されて、保持部６３０より先端側に突出する状態に設置されている。また、メインシャフト６２１と保持部６３０との間には、軸受６４１が軸方向にずらして二個設置されることにより、ノズルシャフト部６２０が保持部６３０に対し軸周りに回転可能なように設置されている。そして、図外のＲ軸モータ等の回転駆動手段により、ノズルシャフト部６２０が回転駆動されるようになっている。なお、軸受６４１の数は二個に限定されず、任意の数を設定することが可能である。
【００５０】
以上より、ノズル部６１０、ノズルシャフト部６２０及び保持部６３０は、ノズル部本体軸６１１を先端にして、ノズルシャフト部６２０、保持部６３０の順に略同軸上に配列され、かつ、ノズル部６１０及びノズルシャフト部６２０は、保持部６３０に対し軸周りに回転可能なように接続されている。
【００５１】
また、保持部６３０の外面に設けられた複数の突出部６３１が、ヘッド本体４３ａ（４３ｂ）に設けられた吸着ノズル取付部材（図示せず）に固着されている。
【００５２】
また、これも図示しないが、この吸着ノズル取付部材は、ヘッド本体４３ａ（４３ｂ）に軸方向と平行に設けられたレールに嵌合することにより、軸方向と平行に移動可能となっている。したがって、この接続部に接続されたノズル部材６０ａ（６０ｂ）は、その軸方向、すなわち上下方向に移動可能となっている。そして、Ｚ軸モータ等の軸方向移動駆動手段により、ノズル部材６０の軸方向移動が行われるようになっている。
【００５３】
ノズル部本体軸６１１は、その先端（図９、図１０では下端）に、部品を吸着する開口部６１５を有している。さらに、開口部６１５より基端側の中空部分には負圧通路６１６が形成されている。そして、先端近傍部にフランジ６１２が設けられている。また、ノズル部本体軸６１１の基端側には、小径部６１４が設けられている。
【００５４】
ノズルシャフト部６２０は、メインシャフト６２１と、その先端に取付けられたノズル部挿通部６２５を有し、これらの部材は中空かつ軸状の形体をしている。
【００５５】
メインシャフト６２１の中空部分は、先端部分から段階的に小径になっており、その径の大きさは先端側から、ノズル部挿通部６２５の外径、ノズル部後端の小径部６１４の外径より所定量大きい径、上記小径部６１４の外径となっている。さらにはその基端側に、部品を吸着するための負圧を供給する負圧通路６２３が、基端側に貫通するように設けられている。
【００５６】
このメインシャフト６２１の中空部分の先端側にノズル部挿通部６２５が嵌合されており、このノズル部挿通部６２５に設けられたフランジ６２５ａとメインシャフト６２１の先端のフランジ部６２１ａとが接触し、ボルト６２８で固定されている。そして、ノズル部本体軸６１１がノズル部挿通部６２５に挿通されて、ノズル部６１０がノズルシャフト部６２０に対して軸方向に一定範囲だけ移動可能に接続されている。
【００５７】
また、メインシャフト６２１の中空部内においてノズル部後端の小径部６１４の周囲には、上記ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１ばね（第１弾性部材）６５１が介装されている。この第１ばね６５１は、圧縮コイルばねである。
【００５８】
さらに、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２ばね（第２弾性部材）６５３が設けられ、当実施形態では、ノズル部６１０が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときに可動部材６２７を介して第２ばね６５３からノズル部６１０に付勢力が加えられるようになっている。
【００５９】
すなわち、上記可動部材６２７は、メインシャフト６２１の先端側の部分に外嵌される円筒部６２７ａと、ノズル部本体軸６１１の外周に位置して上記フランジ部６１２と軸方向に対向するストッパー部６２７ｂと、これら円筒部６２７ａおよびストッパー部６２７ｂを連結する連結部６２７ｃとを有している。そして、ノズルシャフト部６２０に対して軸方向移動可能とされ、かつ、円筒部６２７ａの先端のフランジ部６２７ｄがメインシャフト６２１のフランジ部６２１ａに当接することにより突出方向の移動が規制されている。上記フランジ部６２７ｄとメインシャフト６２１の外周に設けられたばね受け部６２１ｂとの間に、第２ばね６５３が介装されている。
【００６０】
このようにして、上記ノズル部６１０が最大突出位置から反突出方向に所定量だけ移動したときに上記フランジ部６１２とストッパー部６２７ｂ（相対向する当接部）が互いに当接して、それ以上にノズル部６１０が移動するとそれに伴い上記可動部材６２７が移動するように可動部材６２７の移動範囲が設定されるとともに、この可動部材６２７が上記第２ばね６５３により突出方向に付勢されている。
【００６１】
この第２ばね６５３も、第１ばね６５１と同様に圧縮コイルばねである。なお、第２ばね６５３の弾性率は、第１ばね６５１の弾性率と比較して高い。
【００６２】
以下に、当実施形態の装置の動作を説明する。
【００６３】
まず、ノズル部材６０ａでテーブル３２上に搭載された部品を吸着する場合の動作は以下のとおりである。
【００６４】
動作１：テーブル３２上に位置決めされたノズル部材６０ａが下降して、ノズル部材６０ａの最先端であるノズル部本体軸６１１の先端部分が部品に接触する。この場合、接触時に生ずる反力により、第１ばね６５１が若干圧縮され、衝撃が吸収される。
【００６５】
動作２：さらにもう少しだけ第１ばね６５１が圧縮されつつ、ノズル部材６０ａが下降することにより、ノズル部本体軸６１１が部品を確実に圧着する。それに伴い、予め負圧通路６２３及び負圧通路６１６を経て開口部６１５に供給された負圧により、部品が吸着される。
【００６６】
動作３：部品が吸着された状態で、ノズル部材６０ａが上昇する。この場合、ノズル部材６０ａが上昇すると共に、圧縮された第１ばね６５１が復元する。
【００６７】
また、ノズル部材６０ａに吸着された部品をテーブル３２上に搭載する場合の動作は以下のとおりである。
【００６８】
動作１：テーブル３２上に位置決めされたノズル部材６０ａが下降して、ノズル部本体軸６１１の先端部分に吸着された部品が、テーブル３２上に接触して搭載される。この場合も、接触時に生ずる反力により、第１ばね６５１が若干圧縮され、衝撃が吸収される。
【００６９】
動作２：開口部６１５に供給された負圧の供給を止めることにより、ノズル部本体軸６１１から部品が外れる。
【００７０】
動作３：ノズル部材６０ａが上昇する。この場合、部品とノズル部材６０ａとの接触状態は完全に解消される。また、ノズル部材６０ａが上昇すると共に、圧縮された第１ばね６１５が復元する。
【００７１】
次に、ノズル部材６０ａに吸着した部品をテストヘッド４に押し付けるときの動作を以下に説明する。
【００７２】
動作１：テストヘッド４上に位置決めされたノズル部材６０ａが下降して、ノズル部本体軸６１１の先端部分に吸着された部品が、テストヘッド４上に接触する。この場合、接触時に生ずる衝撃により、第１ばね６５１が若干圧縮される。
【００７３】
動作２：さらにノズル部材６０ａが下降して、ノズル部６１０のフランジ６１２と、可動部材６２７のストッパー６２７ｂとが当接するまで、第１ばね６５１が圧縮され、テストヘッド４に部品が圧着される。
【００７４】
動作３：動作２の状態からさらにもう少しだけノズル部材６０ａが下降されることにより、第２ばね６５３が圧縮され、テストヘッド４と部品との圧着力がさらに増加する。これにより、完全に部品とテストヘッド４とが電気的に接続され、部品の試験が行われる。
【００７５】
動作４：試験終了後に、部品が吸着されたままノズル部材６０ａが上昇する。この場合、ノズル部材６０ａの上昇に伴い、第１ばね６５１及び第２ばね６５３が復元する。
【００７６】
以上のように、ノズル部６１０を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１ばね６５１と、ノズル部６１０が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部６１０に突出方向の付勢力を加える第２ばね６５３とが設けられているため、段階的に異なった弾性力を得ることが可能となる。
【００７７】
すなわち、部品をテーブル３２から吸着する場合及びテーブル３２に搭載する場合及び部品をテストヘッド４に圧着する場合には、弾性係数の低い第１ばね６５１が最初に作動するため、部品にかかる衝撃を吸収しやすい。さらに、部品をテストヘッド４に圧着するときには、ノズル部６１０のフランジ６１２と、可動部材６２７のストッパー６２７ｂとが当接して、第１ばね６５１の付勢力に加えて弾性係数の高い第２ばね６５３の付勢力を作用させる状態とするため、部品をテストヘッド４に押し付ける場合に、大きな接触圧を与えることができる。したがって、接触時の衝撃による部品の損傷が生じることを防止しつつも、より確実に試験を行うことが可能である。
【００７８】
また、ノズル部６１０が保持部６３０に対し軸周りに回転自在のため、搬送の対象とする部品を様々な角度で着脱することができる。本実施形態においては、仮にテーブル３２に設置された部品が適正な方向に設置されていなかったとしても、ノズル部６１０の角度を調節することにより適正な状態で部品を吸着吸着したり搭載したりすることができ、また適正な位置で部品をテストヘッド４に押し付けることができる。したがって、検査不良が発生する確率を下げることができ、より確実に試験を行うことが可能である。
【００７９】
なお、第１ばね６５１及び第２ばね６５３は、空圧ダンパー等の、チップに衝撃的な接触圧を与えないものであれば特に限定されないが、本実施形態のように、コイルばねであるほうが上記の部材と部品と比較して備品の小型化を図ることが可能なため、好ましい。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１弾性部材と、ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２弾性部材とが設けられているため、段階的に異なった弾性力を得ることが可能となる。したがって、部品吸着時等に部品が損傷することを防止するとともに、部品をテストヘッドに押し付ける場合に、大きな接触圧を与えることができ、より確実に試験を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品試験装置を示す斜視概略図である。
【図２】部品試験装置を示す平面図である。
【図３】図１のトレイ収納部周辺においてのＹ軸断面図である。
【図４】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る。
【図５】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Ｂ矢指図である（（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）。
【図６】テストロボットの具体的な構成を示す平面図である。
【図７】テストロボットの具体的な構成を示す図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】テストロボットの具体的な構成を示す図７のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】ノズル部材の一部断面図である。
【図１０】ノズル部材の全面断面図である。
【符号の説明】
１ 部品試験装置
３ 試験装置本体
４ テストヘッド
４２Ａ，４２Ｂ 搬送用ヘッド
４３ａ，４３ｂ ヘッド本体
６０ａ，６０ｂ ノズル部材
６１０ ノズル部
６１５ 開口部
６１６ 負圧通路
６２０ ノズルシャフト部
６３０ 保持部
６５１ 第１ばね
６５３ 第２ばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップ等に代表される電子部品の試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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必要があるが、そのような試験を自動的に行う装置として、例えば特開平１１−３３３７７５号公報に開示されるような装置がある。
【０００３】
この装置は、まず、トレイに収納された試験前の部品を部品吸着用のノズル部材を有する第１搬送装置により吸着して第１バッファ装置に載せ、第１バッファ装置によりテストヘッド近傍まで搬送する。次に部品吸着用のノズル部材を有する第２搬送装置により第１バッファ装置上の部品を吸着してテストヘッドまで移送し、テストヘッドに部品を押し付けて、テストヘッドと部品を電気的に接触させることにより部品が正常であるか否かの試験を行う。そして試験後は、第２搬送装置によりテストヘッドから第２バッファ装置に部品を移載して、トレイ載置部まで搬送した後、第１搬送装置によって試験結果に応じた所定のトレイ上に部品を移し替えるように構成されている。
【０００４】
また、このような装置に使用するノズル部材は、一般的に、ノズル保持部と、部品を吸着する吸着部分とを有するノズル部とを含み、ノズル部がノズル保持部に対して上下方向に移動可能となるように接続されている。そして、トレイ又は第１バッファ装置に搭載された部品を第１搬送装置又は第２搬送装置に設けられたノズル部材で吸着するとき、又は第１搬送装置によりノズル部材に吸着された部品をテストヘッドに押し付けるときに、部品にかかる衝撃的な接触圧で部品が損傷するといった事態を避けるため、ノズル部とノズルシャフト部との間にばね等の弾性材を設けて当該接触圧を緩和している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなノズル部材を用いると、第１バッファ装置に搭載された部品を第２搬送装置に設けられたノズル部材で吸着する場合、ノズル部材が部品に接触するときに生じる衝撃によって、部品が損傷することを防止するため、当該ノズルで吸着可能な限りで上記接触圧は弱いほうが好ましい。
【０００６】
一方、吸着ノズルで吸着した部品をテストヘッドに移送してテストヘッドに部品を押し付ける場合については、確実に部品をテストヘッドに接触させるためには比較的大きな接触圧が必要であって、部品吸着時の要求に適合する程度の弱い接触圧では、部品の試験不良が起こる可能性があり、より確実に試験ができる試験装置が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ノズル部材と部品との接触時の衝撃により部品が損傷することを防止しつつ、より確実に部品の試験を行うことのできる試験装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子部品と電気的に接触して当該部品が正常であるか否かの試験を行うテストヘッドと、当該部品を吸着する吸着ノズル部材を有する移動可能な部品保持手段とを備え、当該部品保持手段により部品供給側から部品を吸着してテストヘッドまで搬送するとともに、テストヘッド上に押し付けて試験を行うようにした部品試験装置において、当該吸着ノズル部材は、部品を吸着して保持するノズル部と、上記ノズル部に接続されるノズルシャフト部と、上記ノズル部およびノズルシャフト部を保持する保持部とを備え、上記ノズル部が上記保持部に対して軸方向に一定範囲だけ移動可能とされるとともに、上記ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１弾性部材と、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２弾性部材とが設けられ、上記ノズル部の外周に軸方向移動可能な可動部材が配置され、この可動部材と上記ノズル部とに軸方向に相対向する当接部が設けられ、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量だけ移動したときに上記の相対向する当接部が互いに当接して、それ以上に移動するとそれに伴い上記可動部材が反突出方向に移動するように可動部材の移動範囲が設定され、この可動部材が上記第２弾性部材により突出方向に付勢されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、ノズル部が部品に押し付けられたときに、反力により、弾性部材の付勢力に反してノズル部が反突出方向に移動し、この場合、ノズル部の反突出方向の移動が所定量に達するまでは第1弾性部材の付勢力のみが作用し、上記移動が所定量以上になると第２弾性部材の付勢力も作用するため、段階的に異なった弾性力を得ることが可能となる。したがって、吸着ノズルと部品との接触時に生ずる衝撃によって部品が損傷することを防止しつつも部品をテストヘッドに押し付ける場合に大きな接触圧を与えることができ、より確実に試験を行うことが可能である。
【００１３】
又、ノズル部が反突出方向に移動するとき、上記の相対向する当接部が互いに当接するまでは第1弾性部材の付勢力のみが作用し、相対向する当接部が互いに当接すると第２弾性部材の付勢力も作用する。
【００１４】
また、上記弾性部材は、例えば空圧ダンパー等、チップに衝撃的な接触圧を与えないものであれば特に限定されないが、請求項２の発明のように、コイルばねにするほうが、弾性部材の小型化をすることができ、好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されることはない。
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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（図示省略）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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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３の３つのトレイ収納部１２〜１４が並設されている。１１，１５は空トレイの仮置きスペース（以下仮置きスペースと略す。）である。そして、第１トレイ収納部１２に試験前（未検査）の部品を載せたトレイＴｒが、第２トレイ収納部１３に試験後の部品のうち不合格品（Fail）を載せたトレイＴｒが、第３トレイ収納部１４に試験後の部品のうち合格品（Pass）を載せたトレイＴｒが各々収納されている。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格子状に区画形成された複数の部品収納部が設けられ、ＩＣチップ等の部品が各部品収納部に収納されるように構成されている。
【００２３】
各トレイ収納部１２〜１４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上に臨ませた状態で配置し、それ以外のトレイＴｒを基台下のスペースに収納するように構成されている。
【００２４】
具体的には、図３に示すように、各トレイ収納部１２〜１４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により作動する前記レール１７と平行なボールねじ軸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上に積み重ねられたトレイＴｒの数に応じてその最上位のものが各開口部１２ａ〜１４ａを介して基台上に配置されるように構成されている。
【００２５】
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１２〜１４に対応して扉１２ｂ〜１４ｂが設けられており、これらの扉１２ｂ〜１４ｂを開くことにより各トレイ収納部１２〜１４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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１トレイ収納部１２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２トレイ収納部１３又は第３トレイ収納部１４のトレイＴｒに移載するもので、さらに仮置きスペース１１、１５とその他のトレイ収納部１２〜１４との間で空トレイＴｒを搬送するトレイ搬送装置としても機能するように構成されている。
【００２８】
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１２〜１４及び仮置スペース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。
【００２９】
ヘッド２３には、複数のノズル部材が搭載されており、当実施の形態では部品吸着用の一対のノズル部材２４ａ，２４ｂとトレイ吸着用のノズル部材２５との合計３つのノズル部材が搭載されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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２５ａ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１トレイ収納部１２から仮置きスペース１１、１５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１２及び仮置きスペース１１、１５に収納されている空のトレイＴｒを吸着して第２又は第３のトレイ収納部１３，１４に移送するように構成されている。
【００３２】
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（図示省略）が配設されている。このカメラ３４は、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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複数のソケット（図示省略）が配設されており、当試験装置１においては２つのソケットがＸ軸方向に並んだ状態で設けられている。
【００３５】
各ソケットには、それぞれ部品（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、各ソケットに部品を夫々位置決めすると、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。
【００３６】
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、仮置きスペース１１，１５夫々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。
【００３７】
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４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ヘッド本体４３ａ，４３ｂの最小ピッチ、あるいはそれ以上のピッチであって、かつＰ＆Ｐロボット２０の前記ヘッド２３のノズル部材２４ａ，２４ｂ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。
【００３８】
なお、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。
【００３９】
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５（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５（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。
【００４０】
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５（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の後記ノズル部材６０ａ，６０ｂがＸ軸方向に夫々位置決めされるとともに、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５（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。
【００４１】
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）して該試験の間テストヘッド４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。
【００４２】
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に沿って移動する部品保持手段としての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という）を有しており、これら搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂに夫々搭載された一対のヘッド本体４３ａ，４３ｂ（第１ヘッド本体４３ａ，第２ヘッド本体４３ｂという）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６〜図８を参照しつつ搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂの構成について具体的に説明する。
【００４３】
各搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂは、夫々、前記高架２ｂ上に配設されたＸ軸方向の固定レール４５に沿って移動可能な一対の可動フレーム４６ａ，４６ｂ（第１可動フレーム４６ａ，第２可動フレーム４６ｂという；単位フレーム）を有している。これらの可動フレーム４６ａ，４６ｂのうち第１可動フレーム４６ａにはサーボモータ４７が固定されており、このサーボモータ４７の出力軸にＸ軸方向に延びるボールねじ軸４８が一体的に連結されるとともに、このボールねじ軸４８が第２可動フレーム４６ｂに設けられたナット部分４９に螺合装着されている。また、サーボモータ５０により夫々回転駆動される前記固定レール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の各第１可動フレーム４６ａに設けられたナット部分５２に螺合装着されている。すなわち、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搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂが固定レール４５に沿って夫々Ｘ軸方向に移動するとともに、前記サーボモータ４７によるボールねじ軸４８の回転駆動に伴い、各搬送用ヘッド４２Ａ，４２Ｂにおいて、図８の二点鎖線に示すように第２可動フレーム４６ｂが第１可動フレーム４６ａに対して相対的にＸ軸方向に移動し得るように構成されている。
【００４４】
各可動フレーム４６ａ，４６ｂ上には、図７及び図８に示すようにＹ軸方向に延びる固定レール５４が夫々配設されている。各レール５４には、ヘッド支持部材５５が夫々移動可能に支持されており、これらヘッド支持部材５５の先端部（図７では左側端部）に前記ヘッド本体４３ａ，４３ｂが夫々組付けられている。そして、各可動フレーム４６ａ，４６ｂに、サーボモータ５７により駆動される前記固定レール５４と平行なボールねじ軸５８が夫々固定台５６を介して支持され、これらボールねじ軸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。これにより各サーボモータ５７によるボールねじ軸５８の回転駆動に伴い各ヘッド本体４３ａ，４３ｂが可動フレーム４６ａ，４６ｂ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。
【００４５】
各ヘッド本体４３ａ，４３ｂには、図７に示すように部品を吸着する吸着ノズル部材６０ａ，６０ｂ（第１ノズル部材６０ａ，第２ノズル部材６０ｂ）が夫々設けられている。各ノズル部材６０ａ，６０ｂは、ヘッド本体４３ａ，４３ｂのフレームに対して昇降及び回転（ノズル軸回りの回転）が可能となっており、サーボモータを駆動源とする図外の駆動機構により駆動するように構成されている。
【００４６】
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。
【００４７】
ここで、ノズル部材６０ａ及び６０ｂの構成について、図９、図１０を用いて説明する。なお、ノズル部材６０ａ及びノズル部材６０ｂとは同一構成であるため、ここでは６０ａのみを説明する。
【００４８】
ノズル部材６０ａは、ノズル部６１０、ノズルシャフト部６２０及び保持部６３０を有している。ノズル部６１０の本体であるノズル部本体軸６１１、及びノズルシャフト部６２０は共に中空かつ軸状の形体であり、保持部６３０はノズルシャフト部６２０を包囲する大径筒状となっている。そして、ノズル部本体軸６１１は、その基端側（図９、図１０では上側）の一部がノズルシャフト部６２０の中空部分に軸方向に移動可能なように嵌合され、ノズルシャフト部６２０より先端側（図９、図１０では下側）に設置されている。なお、本実施形態では、軸方向は上下方向である。
【００４９】
さらに、ノズルシャフト部６２０は、その基端側に備えられたメインシャフト６２１の一部が保持部６３０の中空部分に挿入されて、保持部６３０より先端側に突出する状態に設置されている。また、メインシャフト６２１と保持部６３０との間には、軸受６４１が軸方向にずらして二個設置されることにより、ノズルシャフト部６２０が保持部６３０に対し軸周りに回転可能なように設置されている。そして、図外のＲ軸モータ等の回転駆動手段により、ノズルシャフト部６２０が回転駆動されるようになっている。なお、軸受６４１の数は二個に限定されず、任意の数を設定することが可能である。
【００５０】
以上より、ノズル部６１０、ノズルシャフト部６２０及び保持部６３０は、ノズル部本体軸６１１を先端にして、ノズルシャフト部６２０、保持部６３０の順に略同軸上に配列され、かつ、ノズル部６１０及びノズルシャフト部６２０は、保持部６３０に対し軸周りに回転可能なように接続されている。
【００５１】
また、保持部６３０の外面に設けられた複数の突出部６３１が、ヘッド本体４３ａ（４３ｂ）に設けられた吸着ノズル取付部材（図示せず）に固着されている。
【００５２】
また、これも図示しないが、この吸着ノズル取付部材は、ヘッド本体４３ａ（４３ｂ）に軸方向と平行に設けられたレールに嵌合することにより、軸方向と平行に移動可能となっている。したがって、この接続部に接続されたノズル部材６０ａ（６０ｂ）は、その軸方向、すなわち上下方向に移動可能となっている。そして、Ｚ軸モータ等の軸方向移動駆動手段により、ノズル部材６０の軸方向移動が行われるようになっている。
【００５３】
ノズル部本体軸６１１は、その先端（図９、図１０では下端）に、部品を吸着する開口部６１５を有している。さらに、開口部６１５より基端側の中空部分には負圧通路６１６が形成されている。そして、先端近傍部にフランジ６１２が設けられている。また、ノズル部本体軸６１１の基端側には、小径部６１４が設けられている。
【００５４】
ノズルシャフト部６２０は、メインシャフト６２１と、その先端に取付けられたノズル部挿通部６２５を有し、これらの部材は中空かつ軸状の形体をしている。
【００５５】
メインシャフト６２１の中空部分は、先端部分から段階的に小径になっており、その径の大きさは先端側から、ノズル部挿通部６２５の外径、ノズル部後端の小径部６１４の外径より所定量大きい径、上記小径部６１４の外径となっている。さらにはその基端側に、部品を吸着するための負圧を供給する負圧通路６２３が、基端側に貫通するように設けられている。
【００５６】
このメインシャフト６２１の中空部分の先端側にノズル部挿通部６２５が嵌合されており、このノズル部挿通部６２５に設けられたフランジ６２５ａとメインシャフト６２１の先端のフランジ部６２１ａとが接触し、ボルト６２８で固定されている。そして、ノズル部本体軸６１１がノズル部挿通部６２５に挿通されて、ノズル部６１０がノズルシャフト部６２０に対して軸方向に一定範囲だけ移動可能に接続されている。
【００５７】
また、メインシャフト６２１の中空部内においてノズル部後端の小径部６１４の周囲には、上記ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１ばね（第１弾性部材）６５１が介装されている。この第１ばね６５１は、圧縮コイルばねである。
【００５８】
さらに、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２ばね（第２弾性部材）６５３が設けられ、当実施形態では、ノズル部６１０が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときに可動部材６２７を介して第２ばね６５３からノズル部６１０に付勢力が加えられるようになっている。
【００５９】
すなわち、上記可動部材６２７は、メインシャフト６２１の先端側の部分に外嵌される円筒部６２７ａと、ノズル部本体軸６１１の外周に位置して上記フランジ部６１２と軸方向に対向するストッパー部６２７ｂと、これら円筒部６２７ａおよびストッパー部６２７ｂを連結する連結部６２７ｃとを有している。そして、ノズルシャフト部６２０に対して軸方向移動可能とされ、かつ、円筒部６２７ａの先端のフランジ部６２７ｄがメインシャフト６２１のフランジ部６２１ａに当接することにより突出方向の移動が規制されている。上記フランジ部６２７ｄとメインシャフト６２１の外周に設けられたばね受け部６２１ｂとの間に、第２ばね６５３が介装されている。
【００６０】
このようにして、上記ノズル部６１０が最大突出位置から反突出方向に所定量だけ移動したときに上記フランジ部６１２とストッパー部６２７ｂ（相対向する当接部）が互いに当接して、それ以上にノズル部６１０が移動するとそれに伴い上記可動部材６２７が移動するように可動部材６２７の移動範囲が設定されるとともに、この可動部材６２７が上記第２ばね６５３により突出方向に付勢されている。
【００６１】
この第２ばね６５３も、第１ばね６５１と同様に圧縮コイルばねである。なお、第２ばね６５３の弾性率は、第１ばね６５１の弾性率と比較して高い。
【００６２】
以下に、当実施形態の装置の動作を説明する。
【００６３】
まず、ノズル部材６０ａでテーブル３２上に搭載された部品を吸着する場合の動作は以下のとおりである。
【００６４】
動作１：テーブル３２上に位置決めされたノズル部材６０ａが下降して、ノズル部材６０ａの最先端であるノズル部本体軸６１１の先端部分が部品に接触する。この場合、接触時に生ずる反力により、第１ばね６５１が若干圧縮され、衝撃が吸収される。
【００６５】
動作２：さらにもう少しだけ第１ばね６５１が圧縮されつつ、ノズル部材６０ａが下降することにより、ノズル部本体軸６１１が部品を確実に圧着する。それに伴い、予め負圧通路６２３及び負圧通路６１６を経て開口部６１５に供給された負圧により、部品が吸着される。
【００６６】
動作３：部品が吸着された状態で、ノズル部材６０ａが上昇する。この場合、ノズル部材６０ａが上昇すると共に、圧縮された第１ばね６５１が復元する。
【００６７】
また、ノズル部材６０ａに吸着された部品をテーブル３２上に搭載する場合の動作は以下のとおりである。
【００６８】
動作１：テーブル３２上に位置決めされたノズル部材６０ａが下降して、ノズル部本体軸６１１の先端部分に吸着された部品が、テーブル３２上に接触して搭載される。この場合も、接触時に生ずる反力により、第１ばね６５１が若干圧縮され、衝撃が吸収される。
【００６９】
動作２：開口部６１５に供給された負圧の供給を止めることにより、ノズル部本体軸６１１から部品が外れる。
【００７０】
動作３：ノズル部材６０ａが上昇する。この場合、部品とノズル部材６０ａとの接触状態は完全に解消される。また、ノズル部材６０ａが上昇すると共に、圧縮された第１ばね６１５が復元する。
【００７１】
次に、ノズル部材６０ａに吸着した部品をテストヘッド４に押し付けるときの動作を以下に説明する。
【００７２】
動作１：テストヘッド４上に位置決めされたノズル部材６０ａが下降して、ノズル部本体軸６１１の先端部分に吸着された部品が、テストヘッド４上に接触する。この場合、接触時に生ずる衝撃により、第１ばね６５１が若干圧縮される。
【００７３】
動作２：さらにノズル部材６０ａが下降して、ノズル部６１０のフランジ６１２と、可動部材６２７のストッパー６２７ｂとが当接するまで、第１ばね６５１が圧縮され、テストヘッド４に部品が圧着される。
【００７４】
動作３：動作２の状態からさらにもう少しだけノズル部材６０ａが下降されることにより、第２ばね６５３が圧縮され、テストヘッド４と部品との圧着力がさらに増加する。これにより、完全に部品とテストヘッド４とが電気的に接続され、部品の試験が行われる。
【００７５】
動作４：試験終了後に、部品が吸着されたままノズル部材６０ａが上昇する。この場合、ノズル部材６０ａの上昇に伴い、第１ばね６５１及び第２ばね６５３が復元する。
【００７６】
以上のように、ノズル部６１０を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１ばね６５１と、ノズル部６１０が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部６１０に突出方向の付勢力を加える第２ばね６５３とが設けられているため、段階的に異なった弾性力を得ることが可能となる。
【００７７】
すなわち、部品をテーブル３２から吸着する場合及びテーブル３２に搭載する場合及び部品をテストヘッド４に圧着する場合には、弾性係数の低い第１ばね６５１が最初に作動するため、部品にかかる衝撃を吸収しやすい。さらに、部品をテストヘッド４に圧着するときには、ノズル部６１０のフランジ６１２と、可動部材６２７のストッパー６２７ｂとが当接して、第１ばね６５１の付勢力に加えて弾性係数の高い第２ばね６５３の付勢力を作用させる状態とするため、部品をテストヘッド４に押し付ける場合に、大きな接触圧を与えることができる。したがって、接触時の衝撃による部品の損傷が生じることを防止しつつも、より確実に試験を行うことが可能である。
【００７８】
また、ノズル部６１０が保持部６３０に対し軸周りに回転自在のため、搬送の対象とする部品を様々な角度で着脱することができる。本実施形態においては、仮にテーブル３２に設置された部品が適正な方向に設置されていなかったとしても、ノズル部６１０の角度を調節することにより適正な状態で部品を吸着吸着したり搭載したりすることができ、また適正な位置で部品をテストヘッド４に押し付けることができる。したがって、検査不良が発生する確率を下げることができ、より確実に試験を行うことが可能である。
【００７９】
なお、第１ばね６５１及び第２ばね６５３は、空圧ダンパー等の、チップに衝撃的な接触圧を与えないものであれば特に限定されないが、本実施形態のように、コイルばねであるほうが上記の部材と部品と比較して備品の小型化を図ることが可能なため、好ましい。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１弾性部材と、ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２弾性部材とが設けられているため、段階的に異なった弾性力を得ることが可能となる。したがって、部品吸着時等に部品が損傷することを防止するとともに、部品をテストヘッドに押し付ける場合に、大きな接触圧を与えることができ、より確実に試験を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品試験装置を示す斜視概略図である。
【図２】部品試験装置を示す平面図である。
【図３】図１のトレイ収納部周辺においてのＹ軸断面図である。
【図４】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る。
【図５】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Ｂ矢指図である（（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）。
【図６】テストロボットの具体的な構成を示す平面図である。
【図７】テストロボットの具体的な構成を示す図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】テストロボットの具体的な構成を示す図７のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】ノズル部材の一部断面図である。
【図１０】ノズル部材の全面断面図である。
【符号の説明】
１ 部品試験装置
３ 試験装置本体
４ テストヘッド
４２Ａ，４２Ｂ 搬送用ヘッド
４３ａ，４３ｂ ヘッド本体
６０ａ，６０ｂ ノズル部材
６１０ ノズル部
６１５ 開口部
６１６ 負圧通路
６２０ ノズルシャフト部
６３０ 保持部
６５１ 第１ばね
６５３ 第２ばね
Claims (2)
- 電子部品と電気的に接触して当該部品が正常であるか否かの試験を行うテストヘッドと、当該部品を吸着する吸着ノズル部材を有する移動可能な部品保持手段とを備え、当該部品保持手段により部品供給側から部品を吸着してテストヘッドまで搬送するとともに、テストヘッド上に押し付けて試験を行うようにした部品試験装置において、
当該吸着ノズル部材は、部品を吸着して保持するノズル部と、上記ノズル部に接続されるノズルシャフト部と、上記ノズル部およびノズルシャフト部を保持する保持部とを備え、上記ノズル部が上記保持部に対して軸方向に一定範囲だけ移動可能とされるとともに、
上記ノズル部を弾性的に最大突出位置に保持するように突出方向に付勢する第１弾性部材と、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量以上移動したときにこのノズル部に突出方向の付勢力を加える第２弾性部材とが設けられ、
上記ノズル部の外周に軸方向移動可能な可動部材が配置され、この可動部材と上記ノズル部とに軸方向に相対向する当接部が設けられ、上記ノズル部が最大突出位置から反突出方向に所定量だけ移動したときに上記の相対向する当接部が互いに当接して、それ以上に移動するとそれに伴い上記可動部材が反突出方向に移動するように可動部材の移動範囲が設定され、この可動部材が上記第２弾性部材により突出方向に付勢されていることを特徴とする部品試験装置。 - 請求項１記載の部品試験装置において、
上記両弾性部材がコイルばねであることを特徴とする部品試験装置。
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