JP2012068032A

JP2012068032A - Ｔｃｐ試験装置

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Publication number: JP2012068032A
Application number: JP2010210578A
Authority: JP
Inventors: Eiji Otsuka; 栄治大塚
Original assignee: Tesec Corp
Current assignee: Tesec Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-04-05
Also published as: TWI456212B; TW201213819A; CN102411122A; KR101238397B1; CN102411122B; KR20120030927A

Abstract

【課題】プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行うことができるＴＣＰ試験装置を提供する。
【解決手段】プッシャ機構３とプローブ機構４との間の間の空間にカメラ５１を設ける。これにより、プローブピンの接触端およびパッドの端部を撮像することが可能となるので、これらの撮像データに基づいてプローブピンとパッドとの位置ずれ量を測定し、この位置ずれ量に基づいてＴＣＰを移動させることにより、プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、テープ状の部材に電子回路部品や配線パターンを搭載したＴＣＰ（Tape Carrier Package）を試験するＴＣＰ試験装置に関するものである。

ポリイミドフィルム等のフィルムキャリアテープ（以下、「テープ」と言う。）に、ＩＣやＬＳＩチップ等の電子回路部品や配線パターンを複数搭載したデバイス（以下、総称して「ＴＣＰ」と言う。）が広く知られている。このＴＣＰの性能を検査する装置は、一方の面（正面）にプローブピンが立設された板状の部材からなるプローブカードと、このプローブピンと対向する位置にＴＣＰが複数形成されたテープを搬送するＴＣＰハンドラと、プローブカードに対向配置されたテープを保持してプローブカードに向かって移動させるプッシャとを備えている。このようなＴＣＰ試験装置では、プッシャを移動させて、プローブカードのプローブピンにＴＣＰの端子（パッド）を接触させることにより、当該ＴＣＰの試験を行っている。

このように、ＴＣＰの試験では、プローブピンとＴＣＰのパッドとを直接接触させるので、試験を行う前やテープを交換したときなどには、プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行う必要がある。
このため、従来では、カメラによりプローブピンとパッドとを撮像し、この取り込み画像に基づいてプローブピンとパッドとの位置合わせを行うようにしていた（例えば、特許文献１，２参照。）。

国際公開ＷＯ２００４／０６８１５４特開２００２−１８１８８９号公報

しかしながら、従来では、プローブピンの他方の面（背面）側にカメラを設けていたので、プローブピンの接触端がカメラの視野に含まれなかったり、その接触端とパッドとが重なり合ったりするために、接触端やパッドを撮像できないことがあり、結果として、プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行うことが困難であった。

そこで、本発明は、プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行うことができるＴＣＰ試験装置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ＴＣＰ試験装置は、第１の方向に突出したプローブピンと、このプローブピンの接触端と第１の方向に対向配置され、その接触端が接触するパッドを備えたＴＣＰを保持するプッシャと、プローブピンとＴＣＰとの間の空間を移動可能に支持され、この空間内において当該プローブピンとそのＴＣＰを撮像するカメラと、このカメラにより撮像されたプローブピンとＴＣＰの画像に基づいて、そのプローブピンの接触端とそのＴＣＰのパッドとの位置ずれ量を測定する測定部と、位置ずれ量に基づいて第１の方向に直交する第２の方向にプッシャを移動させ、プッシャを第１の方向に沿って接触端に向かって移動させることにより、そのプッシャに保持されたＴＣＰのパッドをその接触端に接触させてそのＴＣＰの試験を行う試験部とを備えたことを特徴とするものである。

上記ＴＣＰ試験装置において、カメラは、プローブピンの方向を向いた第１の視野およびＴＣＰの方を向いた第２の視野を有し、第１の視野と第２の視野とは、互いの法線が第１の方向に沿った同一直線上に位置するようにしてもよい。

本発明によれば、プローブピンとＴＣＰとの間の空間にカメラを設けることにより、プローブピンの接触端およびパッドの端部を撮像することが可能となるので、これらの撮像データに基づいてプローブピンとパッドとの位置ずれ量を測定し、この位置ずれ量に基づいてＴＣＰを移動させることにより、プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るＴＣＰ試験装置の構成を示す正面図である。図２は、ＴＣＰ試験装置の一部を拡大して示す斜視図である。図３は、ＴＣＰ試験装置における制御装置の構成を示すブロック図である。図４は、本発明の実施の形態に係るＴＣＰ試験装置による試験動作を示すフローチャートである。図５は、プローブカードとテープとの位置関係を説明するための模式図である。

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。

＜ＴＣＰ試験装置の構成＞
図１，図２に示すように、本実施の形態に係るＴＣＰ試験装置１は、ＴＣＰが搭載されたテープＴを所定の経路に沿って搬送するＴＣＰハンドラ２と、その所定の経路に沿った位置に設けられ、搬送されてきたテープを保持した上で所定の方向に押し出すプッシャ機構３と、このプッシャ機構３とＺ方向に対向配置され、プッシャ機構３に向かって突出したプローブピンを備えたプローブ機構４と、２つの視野を有するカメラ５１をプッシャ機構３とプローブピン４との間を移動可能に支持したカメラ機構５と、測定部カメラ６と、これらのＴＣＰ試験装置１の構成要素の動作を制御する制御装置７とから構成される。なお、便宜上、鉛直方向を「Ｘ方向」、プッシャ機構３とプローブ機構４とを結ぶ方向を「Ｚ方向」、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向（図１の紙面に対して垂直な方向）を「Ｙ方向」とする。

ＴＣＰハンドラ２は、試験前のテープＴが巻き取られている巻出リール２１と、この巻出リール２１から巻き出されて試験が行われたテープＴを巻き取る巻取リール２２とを備えている。この巻出リール２１と巻取リール２２との間には、巻出リール２１から巻き出されたテープＴをプッシャ機構３に向けて送り出す第１送出部２３と、この第１の送出部２３から送られてきたテープＴをプッシャ機構３に向けて所定のテンションをかけた状態で鉛直下方（Ｘ方向）に送り出す第１スプロケット２４および第１スプロケットガイド２５と、プッシャ機構３を通過したテープＴを巻取リール２２に向けて導出する第２スプロケット２６および第２スプロケットガイド２７と、これらから導出されたテープＴを巻取リール２２に向けて送り出す第２送出部２８とが設けられている。

プッシャ機構３は、移動機構として機能する。このプッシャ機構３は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向およびＺ軸周り（θ方向）に移動可能に支持されたプッシャステージ３１と、このプッシャステージ３１に取り付けられるとともに後述するプローブカード４２と対向配置され、テープＴが表面に摺接するプッシャプレート３２と、このプッシャプレート３２のＸ方向に沿った両端部に設けられ、テープＴを保持することにより試験を行うテープＴ上のＴＣＰをプッシャプレート３２上に配置するテープクランパ３３とを備えている。

プローブ機構４は、プッシャ機構３からＺ方向に所定間隔離間して配置され、中央部に開口が設けられたベース４１と、このベース４１の開口に設けられ、プッシャプレート３２と対向配置されたプローブカード４２とを備えている。このプローブカード４２には、プッシャ機構３側に突出したプローブピンが設けられている。このプローブピンは、制御装置７と電気的に接続されている。

カメラ機構５は、２つの視野を有するカメラ５１と、このカメラ５１を少なくともプッシャ機構３とプローブ機構４との間の空間内においてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動可能に支持する移動部５２とを備えている。

ここで、カメラ５１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を２つ備えることにより、それぞれの固体撮像素子から画像を取り込むことにより２つの異なる視野を撮像可能なデジタルカメラから構成される。本実施の形態において、カメラ５１の２つの視野は、Ｚ方向の正負両側に設定されている。すなわち、一方の視野はプッシャ機構３、他方の視野はプローブ機構４を含むように設定されている。これにより、カメラ５１は、プッシャ機構３およびプローブ機構４の両方を撮像することが可能となる。また、その２つの視野は、互いの法線がＺ軸方向に沿った同一直線上に位置するように設定されている。これにより、２つの視野は、同じ高さ（Ｘ方向）の逆向きに正対する位置を映し出すこととなる。

なお、カメラ５１としては、２つの固体撮像素子を備えたデジタルカメラに限定されず、２つの視野を有するものであれば各種デジタルカメラを適用することができる。例えば、１つの固体撮像素子、この固体撮像素子の光軸上に設けられたプリズム、視野を切り換えるシャッタなどから構成される２つの視野を有するデジタルカメラを適用するようにしてもよい。

測定部カメラ６は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備える公知のデジタルカメラから構成される。このような測定部カメラ６は、Ｚ方向において、プローブ機構４のプッシャ機構３と対向する側と反対側に配設され、撮像方向がＺ軸方向に沿い、かつ、プローブカード４２の略中央部およびプッシャプレート３２上に保持されたＴＣＰと同一直線上に位置するように設定されている。これにより、測定部カメラ６は、プローブカード４２の中央部に形成された後述する開口部４２５を介してＴＣＰを撮像することができる。

制御装置７は、ユーザの操作入力を検出する入力部７１と、プッシャ機構３、カメラ機構５および測定部カメラ６の駆動を制御する駆動部７２と、ＴＣＰ試験装置１の動作等に関連する各種情報を記憶する記憶部７３と、カメラ５１および測定部カメラ６の撮像データに対して画像処理を行う画像処理部７４と、図示しないテスタを用いてＴＣＰの試験を行う試験部７５と、ＴＣＰ試験装置１全体の動作を制御する主制御部７６とを備えている。ここで、テスタとは、プローブ機構４と取り付けられるものであり、プローブピンと電気的に接続され、ＴＣＰの電気特性を測定するものである。このような測定結果は、制御装置７に送出される。

このような制御装置７は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ/Ｆ装置と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＦＥＤ（Field Emission Display）等の表示装置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。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した入力部７１、駆動部７２、記憶部７３および主制御部７６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、ＩＣメモリ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。

＜ＴＣＰ試験装置による試験動作＞
次に、ＴＣＰ試験装置１によるＴＣＰの試験動作について図４を参照して説明する。なお、以下においては、新たなＴＣＰを試験する場合を例に説明するが、後述するように、プローブカード４２や巻出リール２１を交換した場合についても同等の手順により試験することができる。

まず、入力部７１により、テープＴに搭載されたＴＣＰの位置情報（以下、「ＴＣＰ位置情報」という。）と、このＴＣＰを検査するプローブカード４２の位置情報（以下、「プローブ位置情報」という。）とがユーザから入力されると、これらの情報を記憶部７３に記憶させる（ステップＳ１）。ここで、ＴＣＰ位置情報としては、ＴＣＰ上におけるアライメントマークの位置（ＸＹ平面上の座標）、ＴＣＰに設けられたパッドの位置（ＸＹ平面上の座標）などが含まれる。また、プローブ位置情報としては、プローブカード４２上におけるプローブピンの位置（ＸＹ平面上の座標）、位置合わせを行うプローブピンの針先位置（ＸＹ平面上の座標）（以下、「アライメント位置」という。）、プローブピンの針先高さ（Ｚ方向の座標）などが含まれる。なお、以下においては、図５に示すように、複数のプローブピンのうち四隅に設けられたプローブピンを第１〜第４アライメント位置４２１〜４２４とした場合について説明する。

また、駆動部７２によりテープクランパ３３でテープＴを保持させた状態で、プッシャステージ３１を移動させてプッシャプレート３２をプローブカード４２と所定距離離間させた状態で対向配置させる。また、駆動部７２は、カメラ５１をプッシャプレート３２とプローブカード４２との間に移動させる（ステップＳ２）。

ＴＣＰ位置情報およびプローブ情報が入力されると、カメラ５１により、第１〜第４アライメント位置４２１〜４２４に位置するプローブピンの針先高さを測定する（ステップＳ３）。このプローブピンの針先高さとは、Ｚ方向におけるプローブカード４２表面の距離を意味する。その測定としては、まず、プローブ機構４側を向いた固体撮像素子からの信号のみを取り込むことによってカメラ５１の視野をプローブ機構４側のみとした上で、駆動部７２により、カメラ５１を第１アライメント位置４２１と対向する位置に移動させる。続いて、カメラ５１の焦点をその第１アライメント位置４２１に位置するプローブピンの針先に合わせることにより、そのプローブピンの針先高さを測定する。同様の方法により、第２〜第４アライメント位置４２１〜４２４におけるプローブピンの針先高さを測定する。この測定した針先高さは、ステップ２で記憶部７３に記憶された針先高さと比較され、異なる場合にはその検出した針先高さが記憶部７３に記憶される。

針先高さを測定すると、カメラ５１により、第１〜第４アライメント位置４２１〜４２４に位置するプローブピンの針先位置を測定する（ステップＳ４）。この針先位置とは、プローブカード４２のプッシャ機構３側の平面上における座標（ＸＹ平面上の座標）である。その測定としては、まず、画像処理部７４は、カメラ５１の視野をプローブ機構４側のみとした上で、駆動部７２によりカメラ５１を第１アライメント位置４２１と対向する位置に移動させ、この第１アライメント位置４２１に位置するプローブピンの針先高さを確認したのち、撮像データに基づいてその針先高さに対応するプローブピンの針先位置を測定する。同様の方法により、画像処理部７４は、第２〜第４アライメント位置４２１〜４２４におけるプローブピンの針先位置を測定する。この測定した針先高さは、ステップ２で記憶部７３に記憶された針先位置（アライメント位置）と比較され、異なる場合にはその測定した針先位置が記憶部７３に記憶される。

針先高さを測定すると、画像処理部７４により、ステップＳ４で検出した第１〜第４アライメント位置４２１〜４２４に対応するＴＣＰのパッドの位置のずれ量を測定する（ステップＳ５）。具体的には、まず、画像処理部７４は、プッシャ機構３側を向いた固体撮像素子からの信号のみを取り込むことによってカメラ５１の視野をプッシャ機構３側、すなわちＴＣＰ側とする。続いて、画像処理部７４により、その視野に含まれるＴＣＰのアライメントマークに基づいてＴＣＰ上のパッドのおおよそ位置を確認し、駆動部７２により、カメラ５１を第１アライメント位置４２１に対向する位置に移動させる。カメラ５１を移動させると、画像処理部７４は、プローブ機構４側を向いた固体撮像素子からの信号のみを取り込むことによってカメラ５１の視野をプローブカード４２側に切り替え、第１アライメント位置４２１に位置するプローブピンの針先位置を検出し、記憶部７３に記憶させる。すると、再度、画像処理部７４は、カメラ５１の視野をＴＣＰ側に切り替え、第１アライメント位置４２１とＺ方向に対向するＴＣＰのパッドをエッジ抽出等の画像処理を行うことによりパッドの位置（ＸＹ平面上の座標）を検出し、記憶部７３に記憶させる。パッドの位置を検出すると、このパッドの位置と、この前に検出した針先位置とを比較することにより、パッド位置と針先位置とのずれ量を測定する。このずれ量とは、ＸＹ平面上におけるパッドと針先位置との距離、より具体的には、プローブピンをコンタクトさせるパッド上の位置（以下、「コンタクト位置」という。）と針先位置との距離であり、そのコンタクト位置はパッドのエッジを基準に任意に設定されている。同様の方法により、画像処理部７４は、第２〜第４アライメント位置４２１〜４２４におけるプローブピンの針先位置とパッド位置のずれ量を測定する。この測定したずれ量は、記憶部７３に記憶される。このように、パッド位置のずれ量の測定は、カメラ５１を移動させず視野の切替だけで行われるので、測定結果にカメラ５１の移動誤差が含まれるのを防ぐことができる。

ずれ量を測定すると、主制御部７６は、プローブピンの針合わせを行う（ステップＳ６）。具体的には、駆動部７２により、カメラ５１をプッシャ機構３とプローブ機構４とに挟まれた位置から退避させてこれらとＺ軸方向に干渉しない位置に移動させた後、プッシャプレート３２をパッドにコンタクトする直前位置まで移動させ、任意の設定値単位でプローブカード４２側に移動させてパッドがプローブピンに接触したか否かを確認する。この接触したか否かは、プローブ機構４に接続されたテスタ（図示せず）からの信号に基づいて確認される。また、プローブカード４２のＸ、Ｙ方向における位置は、上述したように測定されたずれ量に基づいて設定される。すなわち、第１〜第４アライメント位置４２１〜４２４におけるプローブピンが、対向配置されたパッドのコンタクト位置に接触するように位置合わせされる。このような状態からプッシャプレート３２を任意の設定値単位でＺ方向に移動させ、このプッシャプレート３２に保持されたＴＣＰのパッドに、プローブカード４２に含まれるプローブピンのうちそのパッドに接触した割合が任意設定率に達したプッシャプレート３２の位置を、コンタクト高さとして設定する。この設定されたコンタクト高さは、記憶部７３に記憶される。

コンタクト高さを設定すると、画像処理部７４は、コンタクト最適位置を確認する（ステップＳ７）。このコンタクト最適位置とは、例えば、パッドの各辺から等間隔の位置で、各プローブピンがパッドのエッジから余裕を持って接触する位置を意味する。画像処理部７４は、例えば、プッシャプレート３２をコンタクト高さに移動させた状態において、プッシャプレート３２をＸ、Ｙ方向に任意の設定値単位で移動させ、プローブピンがパッドから非接触となる位置を確認することにより、コンタクト最適位置を取得する。コンタクト最適位置を取得すると、プッシャ駆動部４は、そのコンタクト最適位置にプッシャプレート３２を移動させる。

コンタクト最適位置にプッシャプレート３２を移動させると、画像処理部７４は、測定部カメラ６によりそのプッシャプレート３２上のＴＣＰのアライメントマークを撮像させ、このアライメントマークの位置を確認する（ステップＳ８）。図５に示すように、プローブカード４２の略中央部には、開口部４２５が形成されている。測定部カメラ６は、その開口部４２５から露出するＴＣＰを撮像する。アライメントマークの位置は、記憶部７３に記憶される。これにより、記憶部７３に記憶されたアライメントマークの位置を基準に、コンタクト最適位置を導出することができる。

コンタクト最適位置におけるアライメントマークが記憶されると、試験部７５は、巻出リール２１に巻き取られているテープＴに搭載されたＴＣＰの試験を行う（ステップＳ９）。具体的には、巻出リール２１に巻き取られているテープをプッシャプレート３２に順次送り出させ、テープクランパ３３によりＴＣＰ毎にテープを保持させる。この保持させた状態において、測定部カメラ６によりＴＣＰのアライメントマークを撮像させ、このアライメントマークの位置とステップＳ８で測定したアライメントマークの位置とのずれ量を算出し、このずれ量に基づいてプッシャプレート３２をＸ，Ｙ方向に移動させる。これにより、プッシャプレート３２は、コンタクト最適位置に配置されることとなる。続いて、プッシャプレート３２をＺ方向にコンタクト高さまで移動させ、プッシャプレート３２上のＴＣＰのパッドを、プローブカード４２のプローブピンに接触させる。このプローブピンは、テスタ（図示せず）を介して制御装置７と電気的に接続されている。これにより、試験部７５は、プローブピンを介してＴＣＰと電気信号をやりとりすることにより、そのＴＣＰに異常があるか否か確認する。確認が終わると、プッシャプレート３２をプローブカード４２から離間させ、テープクランパ３３により保持されていたテープＴを開放させ、プッシャプレート３２上に配置されていたＴＣＰを搭載したテープＴを巻取リール２２側に送り出させる。このような一連の試験動作が、巻出リール２１に巻き取られているテープＴが無くなるまで行われる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、プッシャ機構３とプローブ機構４との間の空間にカメラ５１を設けることにより、プローブピンの接触端およびパッドの端部を撮像することが可能となるので、これらの撮像データに基づいてプローブピンとパッドとの位置ずれ量を測定し、この位置ずれ量に基づいてＴＣＰを移動させることにより、プローブピンとパッドとの位置合わせを正確に行うことができる。

なお、図３においては、新たなＴＣＰを試験する場合について説明したが、プローブカード４２や巻出リール２１を交換した場合についても、上述したのと同等の方法により試験できることは言うまでもない。具体的には、プローブカード４２を交換した場合には、既に記憶させたＴＣＰ位置情報やプローブ位置情報を記憶部７３から読み込んだ上で、ステップＳ３〜Ｓ９の処理を行うようにすればよい。また、巻き出しリール２１を交換した場合には、プローブピンの針先高さや針先位置を記憶部７３から読み込んだ上で、ステップＳ５〜Ｓ９の処理を行うようにすればよい。

また、本実施の形態では、カメラ５１が２視野を備える場合を例に説明したが、そのカメラ５１は、プローブピンとＴＣＰとの間の空間に配設可能であるならば、１視野のカメラを適用できることは言うまでもない。この場合、例えば、そのカメラに、視野をＸ軸周りに移動可能とさせる移動機構を設けて、Ｚ軸方向の正負両側を撮像可能とすることにより、上述した本実施の形態と同等の作用効果を実現することができる。

本発明は、対向配置された２つの部材を接触させることにより試験を行う各種装置に適用することができる。

１…ＴＣＰ試験装置、２…ＴＣＰハンドラ、３…プッシャ機構、４…プローブ機構、５…カメラ機構、６…測定部カメラ、７…制御装置、２１…巻出リール、２２…巻取リール、２３…第１送出部、２４…第１スプロケット、２５…第１スプロケットガイド、２６…第２スプロケット、２７…第２スプロケットガイド、２８…第２送出部、３１…プッシャステージ、３２…プッシャプレート、３３…テープクランパ、４１…ベース、４２…プローブカード、５１…カメラ、５２…移動部、７１…入力部、７２…駆動部、７３…記憶部、７４…画像処理部、７５…試験部、７６…主制御部、４２１〜４２４…第１〜第４アライメント位置、４２５…開口部。

Claims

第１の方向に突出したプローブピンと、
このプローブピンの接触端と前記第１の方向に対向配置され、当該接触端が接触するパッドを備えたＴＣＰを保持するプッシャと、
前記プローブピンと前記ＴＣＰとの間の空間を移動可能に支持され、当該空間内において当該プローブピンと当該ＴＣＰを撮像するカメラと、
このカメラにより撮像された前記プローブピンと前記ＴＣＰの画像に基づいて、当該プローブピンの接触端と当該ＴＣＰのパッドとの位置ずれ量を測定する測定部と、
前記位置ずれ量に基づいて前記第１の方向に直交する第２の方向に前記プッシャを移動させ、前記プッシャを前記第１の方向に沿って前記接触端に向かって移動させることにより、当該プッシャに保持された前記ＴＣＰの前記パッドを当該接触端に接触させて当該ＴＣＰの試験を行う試験部と
を備えたことを特徴とするＴＣＰ試験装置。
前記カメラは、前記プローブピンの方向を向いた第１の視野および前記ＴＣＰの方を向いた第２の視野を有し、
前記第１の視野と前記第２の視野とは、互いの法線が前記第１の方向に沿った同一直線上に位置する
ことを特徴とする請求項１記載のＴＣＰ試験装置。