JPH11204546A - ピックアンドプレイス装置における誤りインサート検知 - Google Patents

ピックアンドプレイス装置における誤りインサート検知

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JPH11204546A
JPH11204546A JP10188970A JP18897098A JPH11204546A JP H11204546 A JPH11204546 A JP H11204546A JP 10188970 A JP10188970 A JP 10188970A JP 18897098 A JP18897098 A JP 18897098A JP H11204546 A JPH11204546 A JP H11204546A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣ装置の誤った挿入状態又は誤った配置状
態を検知することの可能なピックアンドプレイスシステ
ムを提供する。 【解決手段】 本発明によればトレイからＩＣ部品を採
取し且つそれらをバーンインボード（ＢＩＢ）内へ挿入
するピックアンドプレイスシステムのヘッドが提供され
る。該ヘッドは、トレイからピックアップされた部品か
ら反射された光を検知し且つ信号を出力する１個又はそ
れ以上のセンサーを有している。該出力信号は、その部
品がヘッド内に不正確に着座されたか（誤った配置位
置）又はＢＩＢのソケット内に誤って挿入されたか（誤
った挿入状態）を判別するために解析することが可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ部品をトレイ
からバーンインモードへ移動させるために半導体業界に
おいて使用されているようなピックアンドプレイス装置
における改良に関するものである。更に詳細には、本発
明は、バーンインボードソケット内又はピックアンドプ
レイス装置のプレサイサー（ｐｒｅｃｉｓｏｒ）即ち精
密位置決め器内に不正確に挿入されたＩＣ部品を検知す
る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣ製造プロセスにおいては、最
終的なステップのうちの１つがバーンインである。バー
ンインプロセスにおいては、ＩＣ装置をボード上のソケ
ット内にローディングさせ、それらは電気的コンタクト
が設けられていて、該コンタクトはＩＣ装置へ入力を供
給し且つ該ボードが長時間の間オーブン内において昇温
された温度に保持されている間にＩＣ装置の応答をテス
トする。このプロセスを最適化させるために、多数の装
置が各バーンインボード（ＢＩＢ）にローディングさ
れ、且つ多数のＢＩＢが各オーブン内にローディングさ
れる。バーンインの前に、ＩＣ装置は製造プロセスを介
して移動させるためのトレイ内に位置されている。バー
ンインが進行するためには、ＩＣ装置をトレイから取出
し且つＢＩＢへローディングさせ（且つバーンインの終
りにおいてはその逆も又真である）ることが必要であ
り、これを行なう装置はバーンインボードローダー／ア
ンローダーとして知られており、その１例はカリフォル
ニア州サンノゼのシュルンベルジェテクノロジーズ，イ
ンコーポレイテッド、ＡＴＥデビジョンから入手可能な
ＢＬＵ３００である。ＢＬＵ３００については米国特許
出願第０８／６６４，０９９号に詳細に説明されてお
り、その内容を引用によって本明細書に取込む。
【０００３】使用について説明すると、ＢＬＵ３００は
真空ノズルを具備する取扱いヘッドを使用してトレイ内
の位置から装置をピック即ち採取する。次いで、該取扱
いヘッドはＢＩＢにおける位置へ移動され且つ該装置を
ソケット内に配置させ、その意図するところは、取扱い
ヘッドの作用はＢＩＢソケット内に正確に挿入されるべ
き装置に対する正確なアライメント即ち整合状態に該装
置を配置すべきである。該ソケット自身は該装置を挿入
する助けとして引込み面取りを設けることが可能であ
る。装置をトレイからソケットへ移動させる場合に、ソ
ケットのリードイン即ち引込み部がそれが空のソケット
内に落下される場合に該装置をどの程度精密に位置決め
されねばならないかを決定する。トレイが該装置を既知
の位置において充分精密に保持しており、且つソケット
の引込み部が寛大なものである場合には、該装置は単純
な吸引カップでピックアップ即ち採取し且つソケット内
に直接的に降下させることが可能である。該装置がトレ
イ内において不正確な位置にある場合には、それをソケ
ット内に降下させる前に該装置をより厳格に制御した位
置へ精密に位置決めされねばならない。精密位置決めを
行なう１つの方法は、該装置を精密位置決めステーショ
ンへ降下させ、それが該装置を中心位置決めし、次いで
より精密な位置からそれをピックアップ即ち採取し且つ
それをソケット内にドロップ即ち降下させる。より迅速
な方法は、該装置をノズルヘッド上のポケット（プレサ
イサー即ち精密位置決め器）内に該装置を吸引させるこ
とである。該ポケットは該装置を中心位置決めさせ、そ
れは、次いで、精密に位置決めされた位置から該ソケッ
ト内に落下される。ノズル精密位置決め器が適切に作業
するためには、該装置は該ポケット内に完全に着座させ
るものでなければならない。該装置が所定の位置からか
なり離れている場合、又は吸引カップが硬直過ぎるもの
であるか、又は該装置が過大な寸法を有している場合に
は、それが着座しない場合がある。この場合には、該装
置を落下させ且つそれをより好ましい位置から再度採取
せんとするか、又は該ＩＣ装置はピックアンドプレイス
装置で配置させるのに適したものではないものとして拒
否することが望ましい。該ＩＣ装置が適切に着座されて
いるか否かを検知するためにセンサーが必要である。
【０００４】ＩＣ装置がソケット内に落下されると、そ
れは該ソケット内に正しく完全に着座するものではない
場合がある。誤って配置された装置に対する原因の中
で、ＩＣ装置又はソケットが屈曲されていたり損傷され
ていたりする場合があり、ノズルが位置ずれを起こして
いるか、且つソケットが完全に開放状態にない場合等が
ある。誤って配置された装置を検知し且つ正しく処理す
ることが重要である。バーンインボードは、テストの歩
留まりを最大とさせるために適切に着座させた装置で完
全にローディング即ち積載させるべきである。誤った精
密位置とされた装置は置換させるか又は拒否することが
必要である。ソケットが誤って挿入された装置上近くに
来ることが許される場合には、ある良好な装置が誤って
挿入され且つ損傷される場合がある。ＩＣ装置を損傷す
ることを回避するために誤って挿入されたインサートを
検知せねばならない。従来は、誤って挿入されたインサ
ートは軽量のフラグが該装置がソケット内に降下する場
合に該装置の背面上に載置されることを許容することに
よって検知していた。センサーは、該装置が着座してい
る（適切な着座状態を表わす）場合に該フラグが適切な
高さにあるか又は該フラグが高過ぎる（誤って挿入され
たインサート装置があることを表わす）か否かを検知す
るために光ビームを使用する。然しながら、これらのフ
ラグはある場所に張り付く傾向があり且つ無用なものと
なる。更に、ある装置の場合には、適切に着座するため
にはソケット内に自由落下せねばならない。誤って挿入
されたインサートのフラグは該装置の着座動作と干渉す
る場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、誤って挿入されたか又は誤った位置に配置
された装置を検知することの可能なシステムを提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はピックアンドプ
レイスシステムのヘッドにおけるシート即ち着座部内に
センサーを設けており、該センサーは、部品から反射し
て来た光を検知し且つ信号を出力し、該信号は該部品が
該ヘッド内に不正確に着座状態とされたか（誤った位
置）又はＲＩＢのソケット内に不正確に挿入されたか
（誤った挿入状態）であるかを判別するために解析する
ことが可能である。
【０００７】本発明の利点は、誤動作を発生させる誤っ
て挿入されたインサート又は誤った配置を検知するため
に使用される可動部分が存在せず又それが安定化するた
めに時間を必要とすることがないということである。従
って、本システムは信頼性及び処理時間が向上されてい
る。
【０００８】本発明によれば、ヘッドが、典型的に、１
つ又はそれ以上の着座部を有しており、該着座部内には
ＩＣ部品がトレイ又はＢＩＢからピック即ち採取された
場合に位置される。各着座部はベースに位置されている
１つ又はそれ以上のセンサーを有することが可能であ
る。１つを超える数のセンサーを離隔させて着座部にお
いて使用することにより、着座部に正確に挿入されなか
ったか又はＢＩＢソケット内に誤って挿入された部品の
みならず着座部において傾斜されている部品を検知する
ことも可能である。
【０００９】該センサーからの信号はピックアンドプレ
イス装置の制御システムへ供給され、該ピックアンドプ
レイス装置は誤った挿入状態又は誤った配置状態を表わ
す信号レベルを識別すべくキャリブレイション即ち較正
されている。これらのイベント、即ち誤った挿入状態か
又は誤った配置状態のいずれかが検知されると、本シス
テムは適宜の矯正動作を行なうことが可能であり、例え
ば、トレイ内の部品の交換及び別の部品の再採取、交換
及び選択、ＢＩＢからの除去及びＢＩＢソケットからの
再挿入又は除去及び廃棄と、それに続くトレイから新た
な部品を選択しそのソケット内に挿入すること等であ
る。各センサーに対してデュアルチャンネル増幅器を使
用することにより、単一のセンサーが誤った配置又は誤
った挿入の検知を行なうために２つのレベルにおいて測
定を行なうことが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、米国特許出願第０８／６
６４，０９９号により詳細に記載されている処理装置の
１例を部分的に断面で概略的に示してある。例えばシュ
ルンベルジェ社のモデルＢＬＵ３００等のＢＩＢローダ
ー／アンローダー（及び説明の便宜上部品を省略して図
４に概略的に示してある）、はＸサーボ１０２及びＹサ
ーボ１０４を有しており、それらはプログラム可能な制
御器１１５によって指示が与えられて、ヘッド１２０を
ＢＩＢ又はトレイ（不図示）のソケットに対しＸ方向及
びＹ方向においてヘッド１２０の位置決めを行ない、且
つＺサーボ１０６はプログラム可能な制御器１１５によ
ってヘッド１２０を垂直方向（Ｚ方向）に移動させるべ
く指示が与えられる。このようなシステムはトレイから
部品を選択し、部品を挿入させるか、又はＢＩＢにおけ
るソケットから部品を取出し、且つ該部品をトレイへ戻
すために使用することが可能である。図示した実施例に
おいては、サーボ１０２，１０４，１０６がブラケット
１０８の位置決めを行ない、ヘッド１２０はθ軸組立体
によってブラケット１０８へ取付けられており、該組立
体はブラケット１０８によって支持されているハウジン
グ１３０を有しており、且つその中にスピンドル組立体
１６２がθ方向（Ｚ軸周り）に回転すべく装着されてい
る。スピンドル組立体１６２はプログラム可能な制御器
１１５の制御下においてθ軸サーボ１０５によって回転
される。駆動ベルト１１４（断面で示されている）がサ
ーボ１０５のシャフトをスピンドル組立体１６２のスピ
ンドル１６０へ接続している。θ軸エンコーダ１１０が
スピンドル１６０の回転位置を制御器１１５へ報告す
る。プログラム可能な制御器１１５は単一のブロックと
して示してあるが、典型的には、多数の要素を有するも
のであって、例えば、プログラム可能な汎用プロセサ、
メモリ、入力／出力装置、空気圧供給源及び制御要素、
ソレノイド、スイッチ、センサー、及び上述したような
態様で本システムを制御するのに必要なその他の公知の
要素等である。
【００１１】ヘッド１２０はノズル本体１７５とプレサ
イサー即ち精密位置決め器ブロック１８０とを有してお
り、プレサイサーブロック１８０の構成及び動作につい
て以下に説明する。ノズル本体１７５を貫通して通過す
る一対のノズル１９０が制御器１１５によって支持が与
えられフィッティング１８５を介して空気圧供給源又は
真空供給源へラインによって接続されている。制御器１
１５と通信を行なうセンサー２００が該ライン内の真空
／圧力を検知する。
【００１２】図２，３，４はヘッド１２０をより詳細に
示している。ここで示した実施例においては、ヘッド１
２０が２個のプレサイサー即ち精密位置決め器のシート
即ち着座部を有しており、その各々は真空ノズルとセン
サーが配設されている。ヘッド１２０はノズル本体１７
５を有しており、その中にはボア即ち穿孔２２０が設け
られている。環状ブッシング２２７が各ボアに沿って部
分的に設けられており且つブッシング２２７下側のボア
２２０の下側部分は、スプリングシート２３０を構成す
るために開放している。ノズル１９０とブッシング２２
７との嵌合は、ブッシング２２７上方のボアの部分がフ
ィッティング１８５を介して真空／圧力供給源（不図
示）へ接続している真空室２３２を画定するようにシー
ル即ち封止を形成している。圧力センサーが該真空／圧
力供給源に対する供給ライン内に設けられており且つ空
気圧力ロック（不図示）が各室２３２内に設けられてお
り、それは必要な場合にノズル１９０を後退位置にロッ
クさせるべく作用する。空気圧力供給ライン（不図示）
が接続部２２５を介して該ロックへ接続している。プレ
サイサー（精密位置決め器）ブロック１８０がノズル本
体１７５の下端部に取付けられており且つプレサイサー
シート２４０へ接続すると共にノズル本体１７５におけ
るボア２２０／スプリングシート２３０へ接続する相補
的なボア２３５を有している。長尺状のノズル２４５が
各ボア２２０内に受納されておりブッシング２２７内に
おいて摺動自在である。ノズル２４５はゴム吸引カップ
２５０を有しており、それは相補的なボア２３５及びプ
レサイサーシート２４０を介して突出している。カラー
部分２５５がノズル２４５の下端部周りに形成されてお
り且つ圧縮スプリング２６０がカラー２５５とブッシン
グ２２７の下端部との間においてノズル２４５の周りに
設けられている。該カラーは相補的なボア２３５よりも
大きく、そのことはスプリング２６０がノズル２４５を
本体１７５から排出させることを防止している。一対の
センサー２６５が各プレサイサーシート（精密位置決め
器着座部）２４０に対するプレサイサーブロック１８０
内に設けられており、センサー２６５は相補的ボア２３
５及びノズル２４５の両側においてブロック１８０を貫
通してシート即ち着座部２４０のベース内へ延在してい
る。適宜のセンサーとしては、ＫｅｙｅｎｃｅＦＵ−４
８逆反射性光センサーがあり、その出力信号は制御器１
１５の一部を形成するＫｅｙｅｎｃｅＦＳ−Ｖ１デュア
ルチャンネルデジタル増幅器へ供給される。
【００１３】動作について説明すると、ノズル２４５の
ゴムカップ２５０の開放端部が部品の上表面に近付くよ
うにトレイ（不図示）内の部品２７０の上方に位置決め
されるようにヘッド１２０を移動させる。室２３２へ真
空を印加させると、ノズル２４５をスプリング２６０の
作用に対向してボア２２０内に後退させ且つ部品２７０
をトレイから持ち上げてプレサイサーシート２４０内に
持ち上げさせる（図２の右側において示されている）。
シート即ち着座部２４０の角度の付いた端部２７５が、
部品と着座部との間に僅かな不整合が存在する場合に
は、強制的に部品２７０を着座部２４０内に位置決めさ
せる。この時点において、センサー２６５からの出力が
着座部２４０内に適切に位置されている部品に対する所
定のレベルに対して比較される。両方のセンサーからの
信号が高過ぎる場合には、そのことは、その部品が適切
に着座されなかったことを表わす。これは着座部２４０
の端部２７５上の傾斜面が該部品を再整合させるために
該部品と着座部との間の不整合が大き過ぎることによっ
て発生される場合がある。一方のセンサーが他方のセン
サーの読みよりも大きな読みを与える場合には、その部
品は着座部内において傾斜されている。いずれの場合に
おいても、本システムは真空を解除することにより、且
つ、オプションとして、その部品を開放させるために
「ひと吹き」の空気を供給することによって（図２の左
側において示してある）、その部品をトレイへ復帰させ
るようにプログラムすることが可能である。次いで、本
システムは、トレイがその部品をより正確に整合させて
いる願望の下に同一の部品を再度採取することが可能で
ある。一方、本システムは、トレイの別の位置から別の
部品を採取すべく命令を与えることが可能である。プレ
サイサーシート即ち精密位置決め器着座部内においての
部品の適切な着座が行なわれたことがセンサーによって
確認されると、該ヘッドはＢＩＢ上方へ移動され且つそ
の部品はそれがトレイへ戻されるのと同一の態様でソケ
ット内に配置される。この時点において、センサー２６
５からの出力は別の所定のレベルと比較されて、その部
品が適切にソケット内に挿入されたか否かを検知する。
該センサーが不適切な挿入状態であることを表わす場合
には、本システムは、該ソケットからその部品を再度採
取し且つそれをソケット内に適切に再度挿入することを
試みるための命令を与えることが可能である。一方、そ
の部品をトレイへ戻し、且つ別の部品をそのソケットに
挿入させることも可能である。
【００１４】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。例えば、本発明の例示的な変形例としては、以下に
記載するようなものがある。
【００１５】（１）検知を行なうためにより多くのセン
サー又はより少ない数のセンサーを使用することが可能
である。大きな部品の場合にはより多くのセンサーを必
要とする場合があり、且つ小さな部品の場合には単に１
つのセンサーを設けるだけの空間が存在するに過ぎない
場合もある。
【００１６】（２）誤った挿入状態と誤った配置状態の
両方をチェックするためにデュアルチャンネル増幅器を
使用する代わりに、単に誤った挿入状態か又は誤った配
置状態のいずれかのみを検知するために単一のチャンネ
ル増幅器を具備するセンサーを使用することが可能であ
る。
【００１７】（３）部品を単にバックストップに対して
牽引する下方向に向いた非接触型のセンサーをポケット
を有することのないノズル上に使用することが可能であ
る。該センサーはバックストップの着座、誤った挿入又
はその両方に対して検査することが可能である。
【００１８】（４）トレイからのノズルのピック（採
取）高さは、誤った挿入検知強度がトレイポケット内に
部品が存在しているか否かを表わすように設定すること
が可能である。このことはその他の部品検知方法と比較
して時間を節約することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例に基づいて構成されたピッ
クアンドプレイスシステムを示した概略図。
【図２】 図１に示したシステムのヘッドの構成を示し
た概略断面図。
【図３】 図１に示したシステムのヘッドを示した概略
斜視図。
【図４】 図１に示したシステムのヘッドの底部を示し
た概略斜視図。
【符号の説明】
１０２ Ｘサーボ １０４ Ｙサーボ １０５ θ軸サーボ １０６ Ｚサーボ １０８ ブラケット １１５ プログラム可能な制御器 １２０ ヘッド １３０ ハウジング １６０ スピンドル １６２ スピンドル組立体 １７５ ノズル本体 １８０ プレサイサー（精密位置決め器）ブロック １８５ フィッティング １９０ ノズル ２００ センサー ２２０ ボア ２３２ 真空室 ２４０ プレサイサーシート（精密位置決め器着座部） ２４５ ノズル

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数個の部品を担持するトレイから個々
    の部品を取出すピックアンドプレイスシステムにおい
    て、 （ａ）個々の部品の上に位置されるべく前記トレイの上
    方に移動可能な採取ヘッド、 （ｂ）前記ヘッドと所定の整合状態に部品を保持するた
    めの前記ヘッドにおいて構成されている着座部、 （ｃ）前記トレイから前記ヘッドへ部品を持ち上げるた
    めの手段、 （ｄ）前記部品から反射された光を検知し且つ前記反射
    された光に応答して信号を出力するセンサー、 （ｅ）前記センサーによって出力された信号を受取り且
    つ解析し且つその解析された信号に従って前記ヘッドへ
    制御信号を供給する制御システム、を有することを特徴
    とするピックアンドプレイスシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記ヘッドが、更
    に、バーンインボードにおけるソケットの上方に位置さ
    せるべく移動可能であることを特徴とするピックアンド
    プレイスシステム。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記着座部が部品が
    前記着座部内に挿入される場合に強制的に前記部品を所
    定の整合状態とさせるような形状とされていることを特
    徴とするピックアンドプレイスシステム。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記ヘッド内へ前記
    部品を持ち上げる手段が前記着座部に位置されている吸
    引ノズルを有していることを特徴とするピックアンドプ
    レイスシステム。
  5. 【請求項５】 請求項１において、複数個のセンサーが
    前記ヘッドに設けられており、その各々が前記制御シス
    テムへ出力信号を供給し、前記制御システムは前記信号
    の各々を解析し且つ制御信号を出力することを特徴とす
    るピックアンドプレイスシステム。
  6. 【請求項６】 請求項１において、前記制御システムが
    前記ヘッドにおける部品の位置及び整合状態を表わす所
    定の信号レベルと比較することによって前記センサーに
    よって出力された信号を解析することを特徴とするピッ
    クアンドプレイスシステム。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記センサー出力信
    号が前記ヘッド内に不正確に着座されている部品を検知
    するために解析され、且つ不正確に着座されている部品
    を検知すると、このような欠陥を補正するために前記ヘ
    ッドへ制御信号を供給することを特徴とするピックアン
    ドプレイスシステム。
  8. 【請求項８】 請求項２において、前記トレイから部品
    を持ち上げる手段が前記部品を前記ソケット内へ配置さ
    せるべく動作可能であることを特徴とするピックアンド
    プレイスシステム。
  9. 【請求項９】 請求項８において、前記センサーが、更
    に、前記ソケット内の部品から反射された光を検知し且
    つ前記制御システムへ更なる出力信号を供給することを
    特徴とするピックアンドプレイスシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、前記制御システム
    が前記更なる出力信号を解析して前記部品が正確に前記
    ソケット内に挿入されていることを判別することを特徴
    とするピックアンドプレイスシステム。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記更なる出力
    信号を解析して前記ソケット内に不正確に挿入されてい
    る部品を検知し、且つ不正確に挿入されている部品が検
    知されると、このような欠陥を補正するために前記ヘッ
    ドへ制御信号を供給することを特徴とするピックアンド
    プレイスシステム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、前記センサーか
    らの信号をデュアルチャンネル増幅器によって処理して
    不正確に着座されており且つ不正確に挿入されている部
    品を検知することを特徴とするピックアンドプレイスシ
    ステム。
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