JP2010216944A - ハンドラ - Google Patents

Abstract

【課題】不良品の発生や装置の故障を抑えることができるハンドラを提供する。
【解決手段】制御装置は、リード押さえ７２の凹部７２１の開口を、載置台と対向させた状態で吸着スリーブ７３で電子デバイスを吸着した後に、コンタクトヘッドを反転させて、ソケットと対向させた状態、すなわち、リード押さえ７２を上方に向けた状態で吸着スリーブ７３の吸着を解放し、吸着スリーブ７３を下方に移動させる。これにより、電子デバイスが重力により下方に移動してリード押さえ７２の凹部７２１内部に正しく収容される。この状態でソケットに押圧することにより、不良品の発生や故障を抑えることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子デバイスを搬送するハンドラに関するものである。

従来より、半導体デバイス等の電子デバイスに対して検査やデータの書き込みを行う際には、ハンドラを用いて電子デバイスを取り扱っている。このハンドラにおいては、電子デバイスが配列搭載されたＩＣトレイから電子デバイスを吸着してテスタやライタまで搬送して、検査やデータの書き込みを行っている。このようなハンドラにおいては、効率向上を目的として、ＩＣトレイに配列搭載された複数の電子デバイスを一括して検査またはデータの書き込みを行う技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

この技術は、電子デバイスのパッケージが入り込む複数の穴と、各電子デバイスの端子の寸法に合わせて配線されたパッドとが、ＩＣトレイに配列された複数の電子デバイスに合わせて形成されたテストトレイを用いて、このテストトレイに載せ替えられた複数の電子デバイスに対して一括してテストまたはデータの書き込みを行うものである。具体的には、複数の電子デバイスが配列搭載されたＩＣトレイにテストトレイを合わせた状態で裏返して電子デバイスをテストトレイに載せ替え、その上からＩＣトレイに代えて電子デバイスのリード端子の寸法に合わせたパッドを有する基板（ソケット）を重ね合わせ、ゴムを介してこれらをプレス用治具で挟み込み圧力をかけることにより、電子デバイスのリード端子とテストトレイのパッドおよび基板のパッドとを各々接触させている。この状態で基板の信号入出力コネクタをライタやテスタに接続することにより、テストトレイに搭載された複数の電子デバイスのリード端子を一括してライタやテスタに接続している。

特開２００７−３０９７８７号公報

しかしながら、従来の技術では、電子デバイスをＩＣトレイからテストトレイに載せ替えるときにミスが発生し、電子デバイスがテストトレイに正しく配置されないことがある。電子デバイスがテストトレイに正しく配置されないと、その状態でプレス用治具で圧力をかけてしまうため、電子デバイスのリード端子が曲がってしまったり、テストトレイやソケットを破損させてしまったりするなど、不良品を発生させたり、装置を故障させたりする結果となってしまう。これは、ＩＣトレイにテストトレイを重ねて合わせた状態で反転させることにより電子デバイスをテストトレイに載せ替えているためである。

そこで、本発明は、不良品の発生や装置の故障を抑えることができるハンドラを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係るハンドラは、電子デバイスが載置される載置台と、この載置台と対向配置されたソケットと、電子デバイスを搬送する搬送機構とを備え、搬送機構は、電子デバイスを収容する凹部を有するリード押さえと、このリード押さえを挿通し、この挿通方向にリード押さえと相対的に移動可能に設けられ電子デバイスを吸着する吸着スリーブとを備えたコンタクトヘッドと、このコンタクトヘッドを載置台とソケットとの間で移動させる昇降機構と、コンタクトヘッドを鉛直面内において回動させる回動機構と、吸着スリーブによる電子デバイスの吸着および解放と、コンタクトヘッドの昇降および回動とを制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。

上記ハンドラにおいて、リード押さえの凹部の内側面には、凹部の底部に向かって狭くなるテーパ部を有するようにしてもよい。

また、上記ハンドラにおいて、リード押さえおよび吸着スリーブは、複数設けられているようにしてもよい。

また、上記ハンドラにおいて、制御部は、コンタクトヘッドを載置台と対向させた状態で吸着スリーブに電子デバイスを吸着させ、当該コンタクトヘッドを上昇および回動させて当該吸着スリーブの当該電子デバイスを吸着した端部を鉛直上方に向けさせた状態とした後、吸着を停止させてから当該吸着スリーブを鉛直下方に降下させてリード押さえの凹部に電子デバイスを収容させ、昇降機構により当該コンタクトヘッドを載置台の上方に配置されたソケットまで上昇させて、当該電子デバイスの端子を当該ソケットに接触させるようにしてもよい。

本発明によれば、リード押さえの凹部の開口を、載置台と対向させた状態で吸着スリーブで電子デバイスを吸着した後に、コンタクトヘッドを反転させて、ソケットと対向させた状態、すなわち、リード押さえを上方に向けた状態で、吸着スリーブの吸着を解放するとともに、吸着スリーブを下方に移動させることにより、電子デバイスが重力により下方に移動してリード押さえの凹部内部に正しく収容される。この状態でソケットに押圧することにより、不良品の発生や故障を抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係るハンドラの構成を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係るハンドラの構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態に係るハンドラのコンタクトヘッドの一部を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るハンドラの制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るハンドラの動作を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態に係るハンドラの動作を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態に係るハンドラの動作を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態に係るハンドラの動作を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態に係るハンドラの動作を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）本発明の一実施の形態に係るハンドラの動作を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）本発明の一実施の形態に係るハンドラにおけるリード押さえによる電子デバイスの収容動作を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［ハンドラの構成］
図１，図２に示すように、本実施の形態にかかるハンドラ１は、電子デバイスが載置される載置台２と、この載置台２と対向配置されたソケット３と、電子デバイスを搬送する搬送機構４とを備えている。

載置台２は、ＸＹ平面に沿った上面２１を備えており、この上面２１に電子デバイスが配列搭載されたＩＣトレイが載置される。なお、以下において、鉛直方向をＺ軸、このＺ軸にそれぞれ直交する方向をＸ軸およびＹ軸とする。また、Ｚ軸において、その正の向きを鉛直上方とする。

ソケット３は、載置台２の上方（Ｚ軸の正の側）下向きに設けられており、載置台２の上面２１と対向する下面３１には電子デバイスの端子と接続されるパッドが形成されている。

搬送機構４は、昇降機構５と、この昇降機構５によりＺ方向に移動可能に支持された回動機構６と、この回動機構６よりＸ軸回りに回動可能に支持されたコンタクトヘッド７と、ソケット３と搬送機構４との間に設けられたセンサ８と、搬送機構４全体の動作を制御する制御装置９とを備えている。

昇降機構５は、載置台２の下方に設けられＺ軸に沿った回動軸を有する公知のパルスモータからなるＺ軸モータ５１と、このＺ軸モータ５１の回動軸に接続されＺ軸に沿って載置台の直下まで延在するボールねじ５２と、このボールねじ５２に取り付けられたナット５３と、ボールねじ５２と平行に配設されたガイド５４と、Ｚ軸と直交する方向に延在し、その略中央部においてナット５３と連結されてＺ軸方向に移動可能に支持された梁部材５５と、Ｚ軸方向に延在し、下端が梁部材５５に接続された柱部材５６と、ナット５３のＺ軸方向の位置を確認する位置確認センサ５７とを備えている。このような昇降機構５は、Ｚ軸モータ５１を回動させることにより、この回動をナット５３およびガイド５４によりＺ軸方向の移動に変換して、梁部材５５および柱部材５６をＺ軸方向に移動させる。

回動機構６は、昇降機構５の柱部材５６の上端に配設された一対の軸受け部６１と、Ｘ軸に沿って延在し、両端が軸受け部６１に接続されたヘッド支持部６２と、一方の軸受け部６１に固定され、ヘッド支持部６２の一端が接続された公知のパルスモータからなるＸ軸モータ６３とを備えている。このような回動機構６は、Ｘ軸モータ６３を駆動させてヘッド支持部６２をＸ軸回りに回動させることににより、このヘッド支持部６２に取り付けられたコンタクトヘッド７をＸ軸回りに回動させる。

コンタクトヘッド７は、ヘッド支持部６２の略中央部に固定されたベース７１と、このベース７１のＸ軸と平行な一の面にＩＣトレイと同じピッチで配列された複数のリード押さえ７２と、このリード押さえ７２の略中央部に形成された後述する孔７２２に挿通された複数の吸着スリーブ７３とを備えている。

ここで、リード押さえ７２は、図３に示すように、搬送する電子デバイスの平面形状に対応した略矩形の平面形状を有する凹部７２１と、この凹部７２１の底面の略中央部に形成された孔７２２と、凹部７２１の上端面から内側面に向かって所定の位置まで、底面に向かって狭くなるように斜めに切りかかれたテーパ部７２３と、このテーパ部７２３の内側面側の端部から凹部７２１の内側面にかけて形成された凹部７２１の底面と略平行な平面からなる端子受け部７２４とを備えている。

また、吸着スリーブ７３は、凹部７２１から露出する円筒状のスリーブ７３１と、このスリーブ７３１の先端に形成された吸着端７３２を備えている。このような吸着スリーブ７３は、図示しない駆動機構によりコンタクトヘッド７のベース７１に垂直な方向（スリーブ７３１の延在方向）に移動可能に支持されているとともに、制御部８の指示に基づいて外部より負圧が供給される。

センサ８は、ソケット３と搬送機構４との間の所定の位置に、柱部材５６を挟むように配設された少なくとも一対のビームセンサから構成される。

制御装置９は、図４に示すように、Ｚ軸モータ５１に対して駆動信号を出力することによりＺ軸モータ５１の駆動を制御するＺ軸モータ駆動部９１と、Ｘ軸モータ６３に対して駆動信号を出力することによりＸ軸モータ６３の駆動を制御するＸ軸モータ駆動部９２と、吸着スリーブ７３の延在方向への移動および負圧の供給を制御するスリーブ制御部９３と、センサ８の検出結果に基づいてコンタクトヘッド７によりピックアップされた電子デバイスの姿勢を検出する姿勢検出部９４と、ソケット３により行われる電子デバイスの検査やデータの書き込みを制御するテスト制御部９５と、これらの機能部の動作を制御する主制御部９６とを備えている。このような制御装置９は、ＣＰＵなどの演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネルなどの外部からの情報入力を検知する入力装置、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置、およびＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示装置などを備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。これらのハードウエア資源とソフトウエアが協働することによって、上記のハードウエア資源がプログラムによって制御され、上述したＺ軸モータ駆動部９１、Ｘ軸モータ駆動部９２、スリーブ制御部９３、姿勢検出部９４、テスト制御部９５および主制御部９６が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。

［ハンドラの動作］
次に、図５〜図１１を参照して本実施の形態に係るハンドラ１の動作について説明する。

まず、載置台２の上面２１にはＩＣトレイが載置されている。このＩＣトレイに配列搭載された電子デバイスに対して検査やデータ書き込みを行うとき、制御装置９の主制御部９６は、コンタクトヘッド７を吸着スリーブ７３が載置台２と対向する状態とした上で、Ｚ軸モータ駆動部９１によりＺモータ５１を駆動させ、載置台２の直上まで降下させる（ステップＳ１、図６（ａ））。コンタクトヘッド７の吸着スリーブ７３は、予めＩＣトレイに搭載された電子デバイスに１対１に対応するように配列されている。したがって、コンタクトヘッド７を載置台２の直上に移動させると、電子デバイスと吸着スリーブ７３とは対向配置されることとなる。このとき、吸着スリーブ７３は、リード押さえ７２から離れる方向、すなわち、載置台２に向かう方向に突出している。

コンタクトヘッド７を降下させると、主制御部９６は、スリーブ制御部９３からの指令により、吸着スリーブ７３に対して負圧を供給する（ステップＳ２、図６（ｂ））。これにより、吸着スリーブ７３の吸着端７３２と対向する電子デバイスは、その負圧により吸着スリーブ７３の側に吸引され、その吸着端７３２に吸着されることとなる。

電子デバイスが吸着されると、主制御部９６は、Ｚ軸モータ駆動部９１によりＺモータ５１を駆動させ、センサ８近傍の所定の位置までコンタクトヘッド７を上昇させる（ステップＳ３、図６（ｃ））。

コンタクトヘッド７を上昇させると、主制御部９６は、コンタクトヘッド７をＸ軸回りに回転可能か否かを確認する（ステップＳ４）。この確認は、例えば、コンタクトヘッド７を回動させたときに、このコンタクトヘッド７が他の機構と干渉しない位置にあるか否かを位置確認センサ５７により確認することにより行われる。

回転可能ではない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、主制御部９６は、スピーカ等からアラームを鳴動させたり、表示装置に警告表示をさせたりし、ハンドラ１の動作を停止させる（ステップＳ１９）。

一方、回動可能である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、主制御部９６は、Ｘ軸モータ駆動部９２によりＸ軸モータ６３を駆動させ、コンタクトヘッド７をＸ軸に対して時計回りに１８０°回動させる（ステップＳ５，図７（ａ））。これにより、吸着スリーブ７３は、吸着端７３２がソケット３と対向する状態となる、すなわち、電子デバイスの端子がソケット３の下面３１に形成されたパッドと対向配置されることとなる。

吸着端７３２がソケット３と対向する状態となると、主制御部９６は、スリーブ制御部９３により、吸着スリーブ７３への負圧の供給を停止する（ステップＳ６、図７（ｂ））。このとき、電子デバイスは、図１１（ａ）に示すように、吸着スリーブ７３の吸着端７３２上に載置され、凹部７２１の上方に位置した状態となっている。

負圧の供給を停止すると、主制御部９６は、スリーブ制御部９３により、吸着スリーブ７３を下降させる、言い換えるとリード押さえ７２の凹部７２１にその端部を移動させる（ステップＳ７，図７（ｃ））。すなわち、主制御部９６は、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、吸着スリーブ７３をベース７１の側に降下させる。すると、この降下に伴って、吸着スリーブ７３の吸着端７３２上に載置されている電子デバイスＤは、重力にしたがって降下する。このとき、電子デバイスＤの端子は、重力にしたがって、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように、凹部７２１の上面から内側面に向かって斜めに切りかかれたテーパ部７２３に接触し、その傾きに沿って降下する。これにより、電子デバイスＤは、図１１（ｄ）に示すように、その端子が端子受け部７２４に円滑かつ確実に到達することとなる。

吸着スリーブ７３を降下させると、主制御部９６は、姿勢検出部９４により、電子デバイスがリード押さえ７２の所定の位置に収容されたか否かを確認する（ステップＳ８、図８（ａ））。この確認は、センサ８により電子デバイスの端子の有無を確認することにより行われる。センサ８は、この動作時に電子デバイスの端子よりの少し上方のＸＹ平面上に位置するように配設されている。したがって、センサ８により電子デバイスの端子が検出された場合には、電子デバイスがリード押さえ７２内部に適正に収容されていないと判定される。

電子デバイスがリード押さえ７２の所定の位置に収容されていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、主制御部９６は、ステップＳ１９の処理に進む。

一方、電子デバイスがリード押さえ７２の所定の位置に収容された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、主制御部９６は、Ｚ軸モータ駆動部９１によりＺ軸モータ５１を駆動させ、コンタクトヘッド７をソケット３に向かって上昇させ、コンタクトヘッド７のリード押さえ７２に収容された電子デバイスの端子がソケット３の下面３１に形成されたパッドに接触するよう、コンタクトヘッド７をソケット３に押圧させる（ステップＳ９、図８（ｂ））。このとき、電子デバイスは、リード押さえ７２の凹部７２１内部に正しく収容されているので、この状態でソケット３のパッドに押圧されても、不良品が発生したり故障が発生したりしない。

電子デバイスの端子がソケット３のパッドに接触すると、主制御部９６は、テスト制御部９５によりソケット３を介して電子デバイスに対してテストやデータの書き込みを開始する（ステップＳ１０）。

テスト等が終了すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、主制御部９６は、Ｚ軸モータ駆動部９１によりＺ軸モータ５１を駆動させ、コンタクトヘッド７を所定の位置まで降下させる（ステップＳ１２、図８（ｃ））。この所定の位置は、ステップＳ３でコンタクトヘッド７を上昇させた位置と同一であるようにしてもよい。

コンタクトヘッド７を降下させると、主制御部９６は、スリーブ制御部９３により、吸着スリーブ７３に対して負圧を供給する（ステップＳ１３）。これにより、コンタクトヘッド７の吸着スリーブ７３の吸着端７３２上に載置されていた電子デバイスは、その吸着スリーブ７３により吸着されて固定されることとなる。

電子デバイスを吸着させると、主制御部９６は、スリーブ制御部９３により、吸着スリーブ７３を上昇させる、すなわち、吸着スリーブ７３をリード押さえ７２から離れる方向に突出させる（ステップＳ１４、図９（ａ））。

吸着スリーブ７３を上昇させると、主制御部９６は、コンタクトヘッド７をＸ軸回りに回転可能か否かを確認する（ステップＳ１５）。この確認は、上述したように、例えば、コンタクトヘッド７を回動させたときに、このコンタクトヘッド７が他の機構と干渉しない位置にあるか否かを位置確認センサ５７により確認することにより行われる。

回転可能ではない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、主制御部９６は、ステップＳ１９の処理に進む。

一方、回動可能である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、主制御部９６は、Ｘ軸モータ駆動部９２によりＸ軸モータ６３を駆動させ、コンタクトヘッド７をＸ軸に対して反時計回りに１８０°回動させる（ステップＳ１６，図９（ｂ））。これにより、吸着スリーブ７３は、吸着端７３２が載置台２と対向する状態となる。

コンタクトヘッド７を回動させると、主制御部９６は、Ｚ軸モータ駆動部９１によりＺモータ５１を駆動させ、載置台２の直上まで降下させ（ステップＳ１７、図９（ｃ）），電子デバイスを載置台２の上面２１に載置されたＩＣトレイと近接させる（図１０（ａ））。

コンタクトヘッド７を降下させると、主制御部９６は、スリーブ制御部９３により、吸着スリーブ７３に対する負圧の供給を停止させる（ステップＳ１８、図１０（ｂ））。これにより、吸着スリーブ７３の吸着端７３２に吸着されていた電子デバイスは、その吸着端７３２から解放され、ＩＣトレイの所定の位置に載置されることとなる。

このように、本実施の形態によれば、リード押さえ７２の凹部７２１の開口を、載置台２と対向させた状態で吸着スリーブ７３で電子デバイスを吸着した後に、コンタクトヘッド７を反転させて、ソケット３と対向させた状態、すなわち、リード押さえ７２を上方に向けた状態で吸着スリーブ７３の吸着を解放し、吸着スリーブ７３を下方に移動させることにより、電子デバイスが重力により下方に移動してリード押さえ７２の凹部７２１内部に正しく収容される。この状態でソケット３に押圧することにより、不良品の発生や故障を抑えることができる。

また、本実施の形態によれば、リード押さえが複数設けられているので、同時に複数の電子デバイスのテスト等ができるので、作業効率の向上を実現することができる。

本発明は、ハンドラや表面実装機など電子部品を搬送する各種装置に適用することができる。

１…ハンドラ、２…載置台、３…ソケット、４…搬送機構、５…昇降機構、６…回動機構、７…コンタクトヘッド、８…センサ、９…制御装置、２１…上面、３１…下面、５１…Ｚ軸モータ、５２…ボールねじ、５３…ナット、５４…ガイド、５５…梁部材、５６…柱部材、５７…位置確認センサ、６１…軸受け部、６２…ヘッド支持部、６３…Ｘ軸モータ、７１…ベース、７２…リード押さえ、７３…吸着スリーブ、９１…Ｚ軸モータ駆動部、９２…Ｘ軸モータ駆動部、９３…スリーブ制御部、９４…姿勢検出部、９５…テスト制御部、９６…主制御部、７２１…凹部、７２２…孔、７２３…テーパ部、７２４…端子受け部、７３１…スリーブ、７３２…吸着端、Ｄ…電子デバイス。

Claims (4)

1. 電子デバイスが載置される載置台と、
   この載置台と対向配置されたソケットと、
   前記電子デバイスを搬送する搬送機構と
   を備え、
   前記搬送機構は、
   電子デバイスを収容する凹部を有するリード押さえと、このリード押さえを挿通し、この挿通方向に前記リード押さえと相対的に移動可能に設けられ前記電子デバイスを吸着する吸着スリーブとを備えたコンタクトヘッドと、
   このコンタクトヘッドを前記載置台と前記ソケットとの間で移動させる昇降機構と、
   前記コンタクトヘッドを鉛直面内において回動させる回動機構と、
   前記吸着スリーブによる前記電子デバイスの吸着および解放と、前記コンタクトヘッドの昇降および回動とを制御する制御部と
   を備えることを特徴とするハンドラ。
2. 前記リード押さえの前記凹部の内側面には、前記凹部の底部に向かって狭くなるテーパ部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のハンドラ。
3. 前記リード押さえおよび前記吸着スリーブは、複数設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のハンドラ。
4. 前記制御部は、前記コンタクトヘッドを前記載置台と対向させた状態で前記吸着スリーブに前記電子デバイスを吸着させ、当該コンタクトヘッドを上昇および回動させて当該吸着スリーブの当該電子デバイスを吸着した端部を鉛直上方に向けさせた状態とした後、吸着を停止させてから当該吸着スリーブを鉛直下方に降下させて前記リード押さえの前記凹部に前記電子デバイスを収容させ、前記昇降機構により当該コンタクトヘッドを前記載置台の上方に配置された前記ソケットまで上昇させて、当該電子デバイスの端子を当該ソケットに接触させる
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のハンドラ。

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