JP3219275U - 手動ステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手動のＸ−Ｙステージ装置おいて、装置全体の平面サイズを小さくし、安価で且つメンテナンス性の容易な装置を提供する。【解決手段】摺動自在の粗動Ｘ−Ｙステージ２であり、粗動Ｘ軸ステージの上面に粗動Ｙ軸ステージが固定されている粗動Ｘ−Ｙステージ２と、粗動Ｘ−Ｙステージ２を搭載するベース板９と、粗動Ｙ軸ステージに固定され、粗動Ｘ−Ｙステージ２と離間する方向に延びる操作アーム５と、操作アーム５に設けられたステージ固定手段６であり、真空吸着により粗動Ｘ−Ｙステージの摺動を阻止する吸着ブロック６４を含むステージ固定手段６とを備え、吸着ブロック６４は上下動可能であり、粗動Ｘ−Ｙステージ２は、操作アーム５を手動で移動することにより摺動し、ステージ固定手段６により摺動を阻止される。【選択図】図１

Description

考案の詳細な説明

本考案は、半導体回路基板、セラミック基板、配線基板、表示基板等の電気的特性検査、試験、および組み立て作業等に使用される手動ステージ装置に関する。

半導体回路基板、配線基板、電気部品等を、研究所、開発部門、製造工程の現場等で、電気的特性の検査、試験、および組み立て作業等に使用される装置として手動式プローバが知られている。
手動式プローバは、検査対象物を載置するための試料テーブルを持ち、検査対象物が顕微鏡、ＣＣＤカメラ等の視野に入るよう移動させるための手動ステージを備えている。手動ステージは、ワークテーブルをミクロン単位で移動させる微調ステージと、ミリ単位で大きく移動させる粗動ステージの二組のステージを備えている。
微動ステージは、一般的に送りネジでＸ−Ｙステージを移動させるものを用いているが、粗動ステージは必要に応じ様々な方式が提案され採用されている。

特許文献１で開示されている手動式プローバは、エアーベアリングを用いて粗動ステージとしている。微動ステージが搭載されたベース体の下面からエアーを吹き出しベース体を浮上させてエアーベアリングとし手動で任意の位置に移動させ、エアーの吹き出し口をエアー吸い込み口にすることでベース体を真空吸着により底板に固定している。
この方式は古い技術であるが、ステージを素早く任意の位置に移動できるため現在も一般的手動式プローバに採用されている。
しかし、エアーベアリング方式の粗動ステージでもステージの動きを規制するためＸ−Ｙガイドが必要である。Ｘ−Ｙガイドは、粗動ステージがエアーベアリング機構で移動する範囲外に設けるため必然的にベースとなる底板の面積は大きくなる。また、ステージを固定するためにベース体下面と底板上面を真空吸着させる必要上、底板上面の平面度と表面粗さは高い精度を要求される。それらの理由により、装置を小型化することまた製造原価を下げることは難しい。

特許文献２は、半導体実装装置で使用される手動Ｘ−Ｙステージを開示している。ここで使用される手動Ｘ−Ｙステージは、ガイドレールを使用した摺動自在のＸ−Ｙステージを、リンク機構を介して手動で移動し、ステージ本体に設けられた真空吸着装置により固定するものである。ステージの移動は手元の握りを手動で基板上面を移動することにより行われる。
握りの移動量はリンク機構を介することにより縮小されるので、ステージを微細に移動することが可能になる。
しかし、この手動ステージでも握りが移動する基板上面の平面度と表面粗さは高い精度が要求される。また、固定手段である真空吸着ブロックのＯリングはステージ部材上面に接して摺動するため消耗が激しくメンテナンスの頻度が高くなる。

特開昭５７−８０７３２号公報 特開平８−２４３８６５号公報

本考案は、半導体回路基板、配線基板、電気部品等を、研究所、開発部門、製造工程の現場等で、電気的特性の検査、試験、および組み立て作業等に使用される手動のＸ−Ｙステージ装置おいて、装置全体の平面サイズを小さくし、安価で且つメンテナンス性の容易な装置を提供するものである。具体的には、Ｘ−Ｙステージを搭載するベース板の製造原価を低減し、Ｘ−Ｙステージの周囲に備える機構を出来るだけ少なくすることで装置全体の平面サイズを小さくし、またステージ固定機構のメンテナンス性を容易にする。

本考案の手動ステージ装置は、摺動自在の粗動Ｘ−Ｙステージであり粗動Ｘ軸ステージの上面に粗動Ｙ軸ステージが固定されている粗動Ｘ−Ｙステージと、該粗動Ｘ−Ｙステージを搭載するベース板と、前記粗動Ｙ軸ステージに固定され、前記粗動Ｘ−Ｙステージと離間する方向に延びる操作アームと、該操作アームに設けられたステージ固定手段であり、真空吸着により前記粗動Ｘ−Ｙステージの摺動を阻止する吸着ブロックを含むステージ固定手段とを備え、該吸着ブロックは上下動可能であり、前記粗動Ｘ−Ｙステージは、前記操作アームを手動で移動することにより摺動し、前記ステージ固定手段により摺動を阻止される。また、前記ステージ固定手段は、吸着ブロックが真空吸着する吸着板を含む。

本考案の手動ステージ装置は上記の構成からなるので、操作アームを作業者の手元方向に向く位置に設けるだけで、Ｘ−Ｙステージの周囲に無駄な機構がなく装置全体の平面サイズを小さくすることができる。また、吸着ブロックの真空吸着を可能にする吸着板を設けたことで、Ｘ−Ｙステージを搭載するベース板の上面はその平面度および表面粗さの高い精度を必要としないことから安価に製造することができる。ステージ固定手段の吸着ブロックは上下動可能であるため下面に取り付けたＯリングが吸着板の上面に接することなく摺動できるので摩耗することがない、またステージ固定手段をステージから離れた操作アームに取り付けたことでステージ固定手段のメンテナンスが容易になる。

本考案の手動ステージ装置の斜視図 手動ステージ装置の正面図 操作アームとステージ固定手段の断面図 他の実施例の手動ステージ装置の正面図

図１、図２をもって説明すると、本考案の手動ステージ装置１は、摺動自在の粗動Ｘ−Ｙステージ２と、該粗動Ｘ−Ｙステージ２の上面に載置された微動Ｘ−Ｙステージ３と、ワーク７を載置するワークテーブル４と、粗動Ｘ−Ｙステージ２から延びる操作アーム５と、該操作アーム５に取り付けられたステージ固定手段６と、それらを搭載するベース板９で構成される。

粗動Ｘ−Ｙステージ２は、Ｘ軸ベース板２１とＹ軸ベース板２２の上面に各々Ｘ軸ガイドレール２５とＹ軸ガイドレール２６が固定され、Ｘ軸ベース板２１とＹ軸ベース板２２は各々のガイドレール２５、２６の摺動方向が直交する向きに、Ｙ軸ベース板２２の下面とＸ軸ガイドレール２５の摺動部の上面が接するように固定され、これにより粗動Ｘ軸ステージの上に粗動Ｙ軸ステージが固定された摺動自在の粗動Ｘ−Ｙステージ２となる。粗動Ｙ軸ステージのＹ軸ガイドレール２６の摺動部の上面には後述する微動Ｘ−Ｙステージ３のＸ軸ベース板を兼ねる粗動板２３が固定されている。

図の実施例では、ガイドレール２５、２６は市販のスチールボールが循環するガイドレールをＸＹ軸のベース板のセンターに各々１セット使用しているが、各ベース板の両側に２セット設けても良いし、Ｖ溝内をスチールボール、クロスローラが転動するタイプのガイドレールを両側に設けても良い。
このように構成された粗動Ｘ−Ｙステージ２は、ベース板９の上面にネジ等で固定されて載置され、ワークテーブル４に載置されたワーク７を顕微鏡または撮像カメラ等の視野に入れるために使用される。

微動Ｘ−Ｙステージ３は、市販のＸ−ＹステージでＸＹ軸の各々が送りネジで摺動するタイプのステージを使用できる。図の実施例で微動Ｘ−Ｙステージ３は、微動Ｘ軸ステージの上に微動Ｙ軸ステージが固定された状態で粗動Ｘ−Ｙステージ２の上に載置され固定されている。微動Ｘ−Ｙステージ３のＸ軸ベース板３３は、粗動Ｘ−Ｙステージ２の粗動板２３を兼ねている。微動Ｘ−Ｙステージ３は、Ｘ軸送りネジ４１を廻すことによりＸ軸方向に摺動し、Ｙ軸送りネジ４２を廻すことによりＹ軸方向に摺動する。それにより、微動Ｘ−Ｙ軸ステージ３の上面に固定されているワークテーブル４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動する。
微動Ｘ−Ｙステージ３は、粗動Ｘ−Ｙステージ２により顕微鏡等の視野に入ったワーク７の正確な位置合わせに使用される。しかし、正確な位置合わせが必要でない場合は微動Ｘ−Ｙステージ３を省いても良い。

ワークテーブル４は微動Ｘ−Ｙステージ３の上面に載置されている。図の実施例では矩形のテーブルであり、その上面にＸ軸方向に移動可能な２つのガイド板４１と４つの固定ネジ４２を備えている。ワーク７は、固定ネジ４２で固定された２つのガイド板４１で挟まれた状態でワークテーブル４の上面に載置される。２つのガイド板４１は、固定ネジ４２を緩めることによりワークテーブル４に設けた長溝４３に沿ってＸ軸方向に移動可能でありサイズの異なるワーク７に対応できる。
ワークテーブル４は図の実施例に拘るものではなく、半導体ウエハを搭載する円形のチャックでも良く、多角形のテーブルでも良い。また、ワークの固定方法は、真空吸着方式でも良く、ワークを板バネなどで押さえ込むものでも良い。

操作アーム５は、粗動Ｘ−Ｙステージ２から離間する方向に延びでおり、その基端部において微動Ｘ−Ｙステージ３のＸ軸ベース板４３を兼ねる粗動Ｙ軸ステージの粗動板２３に固定されている。それにより、操作アーム５の先端部を把持し手動で移動することにより粗動Ｘ−Ｙステージ２を自在に摺動して任意の位置に移動することができる。操作アーム５が粗動Ｘ−Ｙステージ２から延びる方向は、図ではワークテーブル４の正面右側に延びているが、それに拘るものではなく操作者が手元で操作しやすい方向に延ばすことができる。また、図の実施例で操作アーム５は薄板形状であるが、棒材でも良く、内部が空洞の角パイプ、丸パイプ材でも良い。

図１、２、３に示す通り、ステージ固定手段６は、操作アーム５の先端部に設けられており、吸着板６５はベース板９の上面に接着剤またはネジ止め等で固定されている。ステージ固定手段６は上下動可能な吸着ブロック６４の下面と、吸着板６５の上面とを真空吸着することによりアーム５の動きを阻止することで、粗動Ｘ−Ｙステージ２の摺動を阻止する。吸着ブロック６４の下面には吸着溝６４ａの外周部にＯリング６４ｂが嵌められている。吸着溝６４ａは連通穴６４ｃ、チューブ６４ｄを介して外部の図示しない真空ポンプに連通することで、Ｏリング６４ｂが吸着板６５の上面に押圧されたとき内側の空気は排気され、吸着ブロック６４は吸着板６５に真空吸着される。吸着板６５の大きさは、粗動Ｘ−Ｙステージ２の可動範囲にＯリング６４ｂの外径を加算した寸法で良い。

また、吸着ブロック６４はその上面に固定された摺動軸６２と、その摺動軸６２の上端部に固定された押釦６１が一体となり、操作アーム７の先端部の開口部下面に取り付けられたブッシュ６３、スリーブ６７を摺動軸６２が貫通した状態で操作アーム７取り付けられている。摺動軸６２が、スリーブ６７を摺動して上下動することにより、摺動軸６２の下端に固定された吸着ブロック６４は上下動する。また。摺動軸６２にはスリーブ６７の上面と、押釦６１の下面の間に圧縮コイルばね６６が設けられており、圧縮コイルばね６６が自由な状態の時に押釦６１は圧縮コイルばね６６により押し上げられ吸着ブロック６４は吸着板６５の上面に接しない上部位置に待機する。押釦６１が押し下げられた時には、圧縮コイルばね６６は圧縮されて、吸着ブロック６４は下降し吸着板６５に接する位置に移動して吸着ブロック６４のＯリング６４ｂは吸着板６５の上面に真空吸着して固定され、その結果アーム７の動きは阻止される。吸着ブロック６４は、吸着板６５の上面に接しない上部位置に待機した状態で吸着板６５の上部エリアを移動するので、Ｏリング６４ｂが吸着板６５の上面を擦って摩耗することはない。

図４は、格子状のベース板９２を用いた実施例の手動ステージ装置８を説明する図である。手動ステージ装置８のベース板９２は、アルミの角パイプ９５を格子状に組んで一体としたものであり、粗動Ｘ−Ｙステージ２と、吸着板６５は角パイプ９５の上面に固定されている。この実施例でも、上面の平面度の高い精度を必要としないベース板９２は、角パイプ９５を格子状に組んで一体として安価に製造することが出来る。角パイプ９５はアルミなどの金属パイプでなくても良く、樹脂材、セラミック、木材のパイプ、角材などを用いても良い。

吸着板６５の上面は、平面度、表面粗さの精度がＯリング６４ｂの真空密閉に対応するものである。ベース板９の上面の平面度、表面粗さの精度がＯリングの真空密閉に対応するものである場合は、吸着板６５は必要としないが、ベース板９の加工費は高価になり装置全体の原価を上げる要因になる。しかし、面積がベース板９より小さい吸着板６５を使用することによりベース板９の加工精度を下げることが出来るので加工費が安価になる。
また、吸着板６５を使用することにより、ベース板９は一枚の平坦な板材である必要はなく、粗動Ｘ−Ｙステージ２と、吸着板６５が固定できれば、図４に示すような格子状のベース板９２であっても良く、粗動Ｘ−Ｙステージ２が固定される個所と、吸着板６５が固定される個所に段差があるベース板であっても良い。

以上説明した手動ステージ装置１は、次のように使用される。先んず、ワーク７が左右のガイド板４１に挟まれて固定ネジ４２を締めることによりワークテーブル４に固定される。真空ポンプを可動し、吸着ブロック６４が真空吸着可能な状態とする。ワーク７が図示しない顕微鏡、撮像カメラ等の視野に入るように操作アーム５を動かし、任意の位置で押釦６１を押し下げ吸着ブロック６４を吸着板６５に真空吸着することで、粗動Ｘ−Ｙステージ２の摺動を阻止し固定する。その後、微動ステージ３のＸ軸送りネジ３１、Ｙ軸送りネジ３２を操作してワーク７を必要な位置に位置決めする。

手動ステージ装置１は、粗動Ｘ−Ｙステージ２から離間する方向に延びる操作アーム５を手動で吸着板６５のエリア内を動かすことにより、粗動Ｘ−Ｙステージ２を摺動し任意の位置に移動する。粗動Ｘ−Ｙステージ２の周囲に無駄な機構を設ける必要がないのでベース板９の平面サイズを小さくできる。操作アーム５は、その先端部に設けられたステージ固定手段６の吸着ブロック６４が、吸着板６５に真空吸着で固定されることで粗動Ｘ−Ｙステージ２の摺動は阻止され固定される。真空吸着に必要な平面度および表面粗さの精度は吸着板６５だけに求められ、ベース板９には要求されないことで、ベース板９は平面サイズを小さくできることと相まって安価に製造することが出来る。ことにより装置の原価は安価になる。
また、ステージ固定手段６を粗動Ｘ−Ｙステージ２から離間する操作アーム５の先端部に設けたことで容易に外すことが出来るのでメンテナンスが容易である。吸着ブロック６４のＯリング６４ｂは、吸着ブロック６４が上下動可能であることにより吸着板６５の上面を擦ることがなく摩耗が少なくなる。

本考案の手動ステージ装置１は、半導体回路基板、セラミック基板、配線基板、表示基板等の電気的特性検査、試験、および組み立て作業等に利用できる。

１ ８ 手動ステージ装置
２ 粗動Ｘ−Ｙステージ
３ 微動Ｘ−Ｙステージ
４ ワークテーブル
５ 操作アーム
６ ステージ固定手段
７ ワーク
９ ９２ ベース板
２１ Ｘ軸ベース板
２２ Ｙ軸ベース板
２３ 粗動板
２５ Ｘ軸ガイドレール
２６ Ｙ軸ガイドレール
３１ Ｘ軸送りネジ
３２ Ｙ軸送りネジ
３３ Ｘ軸ベース板
４１ ガイド板
４２ 固定ネジ
４３ 長溝
６１ 押釦
６２ 摺動軸
６３ ブッシュ
６４ 吸着ブロック
６４ａ 吸着溝 ６４ｂ Ｏリング ６４ｃ 連通穴 ６４ｄ チューブ
６５ 吸着板
６６ 圧縮コイルバネ
６７ スリーブ
９５ 角パイプ

Claims (3)

1. 摺動自在の粗動Ｘ−Ｙステージであり、粗動Ｘ軸ステージの上面に粗動Ｙ軸ステージが固定されている粗動Ｘ−Ｙステージと、該粗動Ｘ−Ｙステージを搭載するベース板と、
   前記粗動Ｙ軸ステージに固定され、前記粗動Ｘ−Ｙステージと離間する方向に延びる操作アームと、
   該操作アームに設けられたステージ固定手段であり、真空吸着により前記粗動Ｘ−Ｙステージの摺動を阻止する吸着ブロックを含むステージ固定手段とを備え、
   該吸着ブロックは上下動可能であり、前記粗動Ｘ−Ｙステージは、前記操作アームを手動で移動することにより摺動し、前記ステージ固定手段により摺動を阻止されることを特長とする手動ステージ装置。
2. 前記ステージ固定手段は、前記吸着ブロックが真空吸着する吸着板を含むことを特長とする請求項１に記載の手動ステージ装置。
3. さらに、前記粗動Ｘ−Ｙステージの上面に載置された微動Ｘ−Ｙステージと、ワークを載置するワークステージを含むことを特長とする請求項２に記載の手動ステージ装置。

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