JP5051713B2 - 電子部品測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の特性測定装置に係り、特に、半導体素子等の測定に長時間を要する小型電子部品の測定装置に関する。

半導体素子は、前工程と呼ばれるプロセスで、Ｓｉウェハ上に多数作成された後、後工程と呼ばれるプロセスにて個片に分離され、電気特性試験、特性分類、マーキング、外観検査等の工程を経た後、テープ、コンテナチューブなどに梱包されて出荷される。

このような半導体素子は、個片に分離された後の工程において、保持機構に保持されて搬送機構により搬送され、搬送経路に沿って設けられた各工程処理部において、各種の処理を施される。搬送機構による搬送方法としては、直線搬送、ターンテーブル搬送等が用いられるが、いずれの場合でも、保持機構を所定の工程順に従って進行させるステップと、各工程処理部において半導体素子の処理開始から終了まで保持機構を停止させるステップを繰り返す、いわゆる間欠搬送が用いられることが多い。

ところで、上記のような間欠搬送による工程処理には、長い処理時間への対応、高速化が困難となるという問題がある。まず、１搬送サイクル時間＝搬送時間＋搬送停止時間であり、停止時間＞最大工程処理時間＋受け渡し時間である。ここで、最大工程処理時間を７０ｍｓ、停止時間中の受け渡し時間を２０ｍｓとすると、停止時間の下限は９０ｍｓとなる。そして、搬送時間を３０ｍｓとすると、１搬送サイクル時間の下限は１２０ｍｓとなり、これ以上の高速化は困難である。

このように、高速化が困難となる理由としては、以下のものが挙げられる。
（１）機構上の制約から、搬送、停止を搬送機構全体で同時に行う必要がある。このため、最大工程処理時間で停止時間を決めざるを得ず、搬送停止時間を律速する。
（２）搬送の高速化で生産性を向上させてきたが、限界に達しつつある。
（３）例えば、複雑なテストサイクルが要求される電気特性検査のように、長い処理が必要な工程が含まれる場合には、最大処理時間が長くなり、１搬送サイクル時間はさらに長くなる。

特に、（３）に関しては、ＩＣやパワーデバイスをはじめとするモールド型電子部品の電気特性を測定する場合には、１〜１０秒という比較的長いテスト時間が要求される。したがって、これが原因で搬送時間が非常に長くなっていた。

これに対処するため、特許文献１には、電子部品を保持する吸着ノズルと、電子部品の電気特性の測定を行う複数の処理機構（以下、測定装置とする）とを、電子部品の搬送方向に複数設けた装置が提案されている。この装置は、いずれかの吸着ノズルが測定装置へ電子部品を渡して通過した後、他のいずれかの吸着ノズルが測定装置から電子部品を受け取るものである。かかる装置においては、測定装置の数を増やすことにより、測定時間を長く確保することができる。

国際公開ＷＯ０５／０１５６３０号公報 特開２００３−９０８４９号公報 特開平７−１５１８０６号公報

ところで、上記のように電子部品の電気特性を測定する場合、電子部品を測定装置に正確に位置決めするとともに、電子部品の端子と接触子間の接触抵抗を軽減させるために、端子を接触子に適切な接触圧で接触させることが必要となる。しかし、上記の特許文献１の発明のように、測定時間の延長を図った場合には、電子部品を保持した吸着ノズルが測定装置に電子部品を渡した後に電子部品から離れるので、電子部品の上部が解放されてしまう。このため、測定装置に対する位置決めと適切な接触圧の確保が困難となる。

かかる位置決めと接触圧の確保のための手段として、特許文献２、３に示すようなものが提案されている。しかし、いずれの手段も、電子部品の上方若しくは下方に、電子部品を受け渡す吸着ノズルを通過させるスペースを確保することは困難であり、特許文献１に示すように、測定時間の延長を図ることは想定されていない。

また、測定時間の延長を図るために、電子部品を保持した吸着ノズルが測定装置に電子部品を渡した後、測定装置の上方を通過するには、測定装置との緩衝が生じないように、吸着ノズルの昇降距離（ストローク）を長く確保する必要がある。しかし、かかる場合には、吸着ノズルの昇降時間が長くかかり、搬送時間が長期化する。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、測定手段への電子部品の正確な位置決めと接触圧の確保を可能としつつ、保持手段の昇降時間を短く抑えることができる電子部品測定装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、上方から渡された電子部品の端子に、接触子を接触させて特性測定を行う測定手段を備えた電子部品測定装置において、前記接触子を備え、前記測定手段の上方側と前記測定手段側との間を移動可能に設けられ、電子部品をその周囲が規制されて位置決めされるように収容可能なソケットと、前記ソケットが電子部品の受け渡しが可能となる受渡位置まで、前記ソケットを上方側に付勢する第１の付勢手段と、前記ソケットに挿通された複数本のガイド部材であって、該ガイド部材に沿って前記ソケットを前記測定手段に位置決めする位置決め手段と、電子部品を保持しながら搬送方向へ搬送し、前記ソケットに電子部品の受け渡しを行う前記受渡位置と、搬送方向への移動が許容されるように、前記測定手段から上方に退避する退避位置との間を移動可能に設けられ、保持された電子部品を前記受渡位置まで上昇した前記ソケットに着座させた時点で、前記ソケットを押し下げることなく前記退避位置に退避する、前記受渡位置より下方に下降しない保持手段と、前記保持手段から前記ソケットに渡され、その周囲が規制されて位置決めされた電子部品を付勢して前記ガイド部材に沿って下降させることで、前記測定手段側に前記ソケットを移送する第２の付勢手段と、を有することを特徴とする。

以上のような発明では、電子部品を渡す上方側と測定手段との間に、ソケットを介在させることにより、電子部品を渡す手段の移動距離を短くして所要時間を短縮できる。第１の付勢手段によって上方側に付勢されているソケットに、上方から電子部品が渡されることにより、電子部品を渡す保持手段の移動距離を、より一層短くして所要時間を短縮できる。また、ソケットには複数本のガイド部材が挿通され、ソケットはガイド部材である位置決め手段により位置決めされているので、ソケット及び電子部品の位置ずれ及び移動による位置ずれは生じず、正確な位置決めが可能となる。従って、ソケット交換時の正確な位置決めの再現性を期待できる。また、ソケットに収容された電子部品は、第２の付勢手段によって測定手段側に付勢されることにより、端子と接触子との接触圧が確保される。また、ソケットは、位置決め手段によって正確な位置決めがなされるので、異なる電子部品を測定するためにソケットを交換した場合であっても、正確な位置決めの再現性が期待できる。さらに、保持手段は、上記のように移動可能なソケットを介して電子部品を受け渡すので、保持手段における電子部品の受け渡しのための移動距離をさらに短くして、搬送時間を短縮できる。

請求項２の発明は、請求項１の電子部品測定装置において、前記第２の付勢手段は、電子部品に接する当接部を有し、回動により前記当接部を電子部材に接離させるクランプであることを特徴とする。
以上のような発明では、回動するクランプによって、ソケットとの緩衝を回避して、電子部品を確実に押えて端子と接触子との接触圧を確保することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の電子部品測定装置において、前記第１の付勢手段は、弾性部材を含むことを特徴とする。
以上のような発明では、弾性部材によって、第２の付勢手段から受ける付勢力を緩和することができ、電子部品に与える影響を低減できる。

請求項４の発明は、請求項１〜３いずれか１項の電子部品測定装置において、前記第１の付勢手段は、駆動機構により昇降する昇降部材を含むことを特徴とする。
以上のような発明では、昇降部材の上昇位置によって、電子部品を受け渡す手段の移動距離を調節することができる。

以上説明したように、本発明によれば、測定手段への電子部品の正確な位置決めと接触圧の確保を可能としつつ、保持手段の昇降時間を短く抑えることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態とする）を、図１〜図９を参照して説明する。なお、図１〜図９は、本実施形態の電子部品測定装置の要部構成を示す図である。

［実施形態の構成］
本実施形態の電子部品測定装置は、図１に示すように、吸着ノズル１０、支持台１１、ソケット１２、スプリング１３及びクランプ１４を備えている。吸着ノズル１０は、図示しない真空源に接続され、この切替に応じてリードレスの電子部品Ｓを一つずつ吸着及び解放する保持機構である。

この吸着ノズル１０は、図示しない駆動機構によって昇降可能に設けられ、ソケット１２に対して下降したときに、電子部品Ｓを吸着及び解放することにより、ソケット１２との間での電子部品Ｓの受け取り及び受け渡しが可能となるように構成されている。

さらに、吸着ノズル１０は、図示しないターンテーブルに等間隔で複数配設され、ターンテーブルが間欠回転することにより、図１（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図９（Ｂ）に示す左から右の方向に前進した後、一時停止するという搬送サイクルを繰り返しながら、吸着された電子部品Ｓを搬送するように構成されている。なお、吸着ノズル１０を移動させて電子部品Ｓを搬送する機構は、ターンテーブル等の他、例えば、直線搬送させるものや曲線搬送させるもの等、公知のあらゆる技術を適用できる。

支持台１１は、吸着ノズル１０の下部に配設された測定装置の一部を構成する台である。測定装置は、図示はしないが、電子部品（デバイス）Ｓの電気的テストを行うための手段、例えば、テストに必要な通電や演算等の処理を行うコンピュータを含む電子回路、スイッチ、キーボート、タッチパネル等の入力手段、ディスプレイ、ランプ等の出力手段等を備えている。これらの手段によって、デバイスの電極に接続して、デバイスの電圧、電流、抵抗又は周波数等の電気特性を測定するテストステーションが構成されている。

測定装置への電子部品Ｓのセットは、図２に示すように、支持台１１上に設けられたソケット１２を介して行われる。このソケット１２は、電子部品Ｓを受け入れる受容部１２ａを備えた箱状の部材であり、その内部には、リードレスの電子部品Ｓのコンタクトパッドと接触して、測定装置と電子部品Ｓとを電気的に接続する接触子（図示せず）が設けられている。

測定装置の回路と接触子との接続は、接触子から導出されたリード線が、測定装置の回路に接続されることにより実現されている。なお、接触子からソケット１２外に導出された導電部材と、測定装置の回路から導出され、支持台１１側に設けられた導電部材とを接触させることにより行ってもよい。また、電子部品Ｓは、ソケット１２の受容部１２ａに収容されることにより、その周囲が規制されて位置決めがなされる。

さらに、ソケット１２には、その四隅の近傍に、支持台１１に固定された４本のガイドロッド１１ａが挿通されることにより、ガイドロッド１１ａに沿って昇降可能に設けられている。これにより、ソケット１２は、水平方向の動きが規制されて位置決めされている。なお、ソケット１２は、使用する電子部品Ｓに応じて、交換可能に設けられている。

スプリング１３は、支持台１１とソケット１２の間に配設された弾性部材である。このスプリング１３の付勢力によって、待機時のソケット１２は、図２に示すように、吸着ノズル１０が下降して電子部品Ｓを受容部に投入可能となる位置まで上昇している。

クランプ１４は、ソケット１２の両側に一対配設され、図示しない駆動機構によって、軸１４ａを中心に回動することにより、その先端の当接部１４ｂが、電子部品Ｓを上から押さえ込む手段である。このクランプ１４によって、電子部品Ｓが付勢されることにより、ソケット１２はスプリング１３の付勢力に抗して下降し、支持台１１上に押さえ付けられて位置決めされる。

上記のターンテーブル、吸着ノズル１０、クランプ１４の駆動機構、吸着ノズル１０の真空源、測定装置等は、以下に説明する手順で作動するように、所定のプログラムによって動作するコンピュータ若しくは専用の回路から成る制御装置によって制御される。

［実施形態の作用］
以上のような構成の本実施形態の作用は、以下の通りである。まず、電子部品Ｓは、吸着ノズル１０によって吸着保持されたまま、前工程から測定装置の上部に搬送されてくる。図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１０がソケット１２の上方まで来て停止すると、図２に示すように、下降してソケット１２内の受容部に電子部品Ｓを収容する。

次に、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１０が吸着を解除するとともに、クランプ１４が回動して、その当接部１４ｂが電子部品Ｓを下方に押さえ付ける。すると、ソケット１２が下降して、電子部品Ｓとともに支持台１１上に固定される。これにより、ソケット１２内の接触子と電子部品Ｓのコンタクトパッドとが確実に接続される。

電子部品Ｓを解放した吸着ノズル１０は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように上昇して退避し、ターンテーブルの回転に従って、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように移動する。そして、次に電子部品Ｓを受け取る吸着ノズル１０がソケット１２上に来るまで、測定装置による電気的テストが行われる。

さらに、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、電子部品Ｓを受け取る吸着ノズル１０がソケット１２上に停止すると、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、クランプ１４が回動して電子部品Ｓを解放するとともに、スプリング１３の付勢力によってソケット１２も上昇する。このとき、吸着ノズル１０が下降してソケット１２内の電子部品Ｓを吸着する。そして、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１０が上昇することにより、電子部品Ｓもソケット１２から外れて上昇する。

電子部品Ｓを吸着した吸着ノズル１０は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、ターンテーブルの回転に従って移動する。そして、次に電子部品Ｓを渡す吸着ノズル１０がソケット１２上に来るまで、ソケット１２は上昇位置で待機する。

［実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、スプリング１３によって上昇しているソケット１２に、吸着ノズル１０が電子部品Ｓを渡すことにより、吸着ノズル１０の昇降距離を短くして昇降時間を短縮し、搬送時間を短縮することができる。なお、このスプリング１３によるソケット１２の待機位置によって、吸着ノズル１０の昇降距離を調節することができる。従って、ソケット１２をさらに高い位置で待機させることにより、吸着ノズル１０の昇降距離をより一層短縮できる。

また、電子部品Ｓを受け取ったソケット１２は、クランプ１４によって電子部品Ｓがスプリング１３の付勢力に抗して付勢されることにより下降して、支持台１１上に位置決めされるとともに、電子部品Ｓのコンタクトパッドとソケット１２の接触子との接触圧が確保される。そして、スプリング１３によって、クランプ１４から受ける付勢力を緩和することができ、電子部品に与える影響を低減できる。

また、ソケット１２の昇降は、ガイドロッド１１ａに沿って行われるので、移動時にソケット１２及び電子部品Ｓの位置ずれは生じない。また、異なる電子部品Ｓをテストするためにソケット１２を交換した場合であっても、ガイドロッド１１ａを挿通させることにより、同様に位置ずれを防止できるので、正確な位置決めの再現性が期待できる。さらに、ソケット１２の周囲に設けられたクランプ１４によって、ソケット１２との緩衝を回避して、電子部品Ｓを確実に押さえつけることができる。

［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではなく、各部材の具体的構造、配置、大きさ、形状、数、材質、種類等は適宜変更可能である。すなわち、測定装置や吸着ノズルの数、ターンテーブルの停止ポジション数、ガイドロッドの数等は、自由である。

また、保持機構は吸着ノズルには限定されず、例えば、機械的保持、静電吸着、ベルヌーイチャックなど、既知のいかなる方法を用いてもよい。駆動機構による保持機構の移動制御方式、移動経路（直線か曲線かを問わない）についても、特定のものには限定されない。移動タイミングの制御は、コンピュータ制御により行うこともできるし、機械的に実現することもできる。

電子部品を渡す保持機構が電子部品を受け取るソケット上に来たかどうか、電子部品を受け取る保持機構が電子部品を渡すソケット上に来たかどうかは、単純には移動したポジション数をカウントすることによって判断することができるが、センサ等によって検出して判断してもよい。

また、上記の実施形態におけるソケット１２を付勢する手段やクランプ１４を駆動する手段は、シリンダやソレノイド、モータによるカム機構やギヤ機構等、公知のあらゆる技術を適用可能である。

例えば、図１０（Ａ）に示すように、シリンダ２１によって駆動されるホールドピン２０が、支持台１１を貫通してソケット１２を付勢するように構成してもよいし、図１０（Ｂ）に示すように、スプリング２２による付勢力が、ホールドピン２０を介してソケット１２に伝達されるように構成してもよい。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、シリンダ２１等の駆動機構を用いつつ、ホールドピン２０との間に、スプリング２２等の弾性部材を介在させてもよい。

また、クランプ１４の駆動機構としては、図１１、図１２に示すようなものが考えられる。すなわち、この駆動機構は、クランプ１４に連続して形成されたアーム３０が、測定装置に昇降可能に設けられたブロック３２上部のカムフォロア３１に付勢されることにより、クランプ１４が回動するように構成されている。

ブロック３２の駆動は、駆動源となるモータ３４により回動する楕円形のカム３５が、ブロック３２の下部に回動可能に設けられた円形のカムフォロア３６を付勢することによって実現可能である。なお、図中、３３は、ブロック３２の上昇時に、支持台１１が固定された固定板３７を下方から保持するカムフォロアである。

なお、上記は例示であり、駆動機構として他の構造を採用することは自由である。また、第１の付勢手段や第２の付勢手段としては、目的の付勢力が得られるものであればよく、クランプ１４やスプリング１３には限定されない。例えば、スプリング１３に代えて、弾性を有する樹脂等を用いてもよい。

また、ソケットについては、必ずしも移動可能とする必要はない。この場合、位置決め手段の構造としては、ソケットを正確に位置決めできるものであれば、どのような構造のものでもよい。ソケットに形成された穴に、支持台等に固定されたピンを挿入するようにしてもよいし、ソケットの周囲を保持する部材を設けてもよい。このようにソケットを移動させない場合でも、ソケットを交換した際には、上記のような位置決めの再現性が期待できるとともに、ソケットの厚み等により、ある程度の高さが得られるので、吸着ノズル等の保持手段の移動距離を短縮できる。

さらに、本発明の測定対象としては、リードレスの電子部品が代表的であるが、これに限らず、ソケットに収容して電気特性の測定が可能な公知のあらゆる素子、部材、電子・電気部品等に適用可能である。

本発明の一実施形態の電子部品測定装置の要部構成における待機時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態におけるソケットへの電子部品の収納時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態におけるソケットの位置決め時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態における吸着ノズルの退避時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態における吸着ノズルの進行時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態における吸着ノズルの到来時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態における吸着ノズルの吸着時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態における吸着ノズルの上昇時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態における吸着ノズルの進行時を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）である。 図１の実施形態におけるホールドピンの付勢手段の例を示す図であり、（Ａ）はシリンダ、（Ｂ）はスプリング、（Ｃ）はシリンダとスプリングを併用したものを示す。 図１の実施形態におけるクランプの駆動機構の一例を示す正面図である。 図１２の要部正面図である。

符号の説明

１０…吸着ノズル
１１…支持台
１１ａ…ガイドロッド
１２…ソケット
１２ａ…受容部
１３，２２…スプリング
１４…クランプ
１４ａ…軸
１４ｂ…当接部
２０…ホールドピン
２１…シリンダ
３０…アーム
３１，３３，３６…カムフォロワ
３２…ブロック
３４…モータ
３５…カム
３７…固定板

Claims (4)

1. 上方から渡された電子部品の端子に、接触子を接触させて特性測定を行う測定手段を備えた電子部品測定装置において、
   前記接触子を備え、前記測定手段の上方側と前記測定手段側との間を移動可能に設けられ、電子部品をその周囲が規制されて位置決めされるように収容可能なソケットと、
   前記ソケットが電子部品の受け渡しが可能となる受渡位置まで、前記ソケットを上方側に付勢する第１の付勢手段と、
   前記ソケットに挿通された複数本のガイド部材であって、該ガイド部材に沿って前記ソケットを前記測定手段に位置決めする位置決め手段と、
   電子部品を保持しながら搬送方向へ搬送し、前記ソケットに電子部品の受け渡しを行う前記受渡位置と、搬送方向への移動が許容されるように、前記測定手段から上方に退避する退避位置との間を移動可能に設けられ、保持された電子部品を前記受渡位置まで上昇した前記ソケットに着座させた時点で、前記ソケットを押し下げることなく前記退避位置に退避する、前記受渡位置より下方に下降しない保持手段と、
   前記保持手段から前記ソケットに渡され、その周囲が規制されて位置決めされた電子部品を付勢して前記ガイド部材に沿って下降させることで、前記測定手段側に前記ソケットを移送する第２の付勢手段と、
   を有することを特徴とする電子部品測定装置。
2. 前記第２の付勢手段は、電子部品に接する当接部を有し、回動により前記当接部を電子部材に接離させるクランプであることを特徴とする請求項１記載の電子部品測定装置。
3. 前記第１の付勢手段は、弾性部材を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品測定装置。
4. 前記第１の付勢手段は、駆動機構により昇降する昇降部材を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の電子部品測定装置。

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