CN1262800A - Ic插座 - Google Patents
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Abstract
提供一种以抑制电源用探针接头和信号用探针接头的寄生电感所产生的电源杂音及波形失真、或不产生阻抗不耦合现象的IC插座。在具有由接地用导体层23、25和电源用导体层22、24交错层叠而成的至少4层导体层的多层印刷电路板20上,设有多个通孔导体21a、21a’、21b、21c,除了至少1个通孔导体21a’外,在其余的通孔导体21a、21b、21c上均安装有与DUT4的端子电接触的探针接头3a、3b、3c。将上述接地用导体层与通孔导体21a及21a’电连接,将上述电源用导体层与通孔导体21b电连接,在接地用导体层与电源用导体层之间分别形成以印刷电路板20的材料为电介质的电容器CA、CB。
Description
本发明涉及一种半导体集成电路(下称IC)进行电接触的IC插座,例如涉及一种非常适用于对IC进行试验用的IC试验装置(一般称作IC测试器)的IC插座。
以往的IC插座1如图6所示,它是这样构成的,即在绝缘性树脂片2的垂直方向上开有多个通孔2A,在这些通孔2A内例如用压入方式安装有被称作探针接头(Probe contact)的圆形细长导体(下称探针接头)3a、3b、3c。在各探针接头的两端安装有接点3A及3B,它们可在探针接头的轴线方向上移动。图中,上部接点3A与试验IC(下称DUT)4的端子接触。在该例中,由于DUT 4是球状格栅阵列(Ball Grid Array)型IC[在IC插件的里面形成有多个球状端子(突起),以下将这种形式的IC称作BGA·IC],故接点3A的端面具有研钵状的凹形,可与DUT 4的球形端子4A进行稳定的接触。另外,为了使下部接点3B可与插座板5的表面上形成的接合点(land)6稳定地接触,因此,其前端部具有圆锥状的尖头形状。
插座板5是用于安装IC插座1的印刷电路板,一般由多层印刷电路板构成,在其表面及背面(图中为上面及下面)分别形成有规定数量的接合点(导电凸缘)6。位于表面及背面的相向位置上的上下各2个接合点6,通过在通孔内形成的通孔导体7a、7b、7c电连接。另外,在没有安装IC插座1的插座板5的部分上,其表面及背面(图中为上面、下面)也分别形成有规定数量的接合点(图中只表示了插座板背面的接合点10a、10b、10c),位于相向位置上的上下各2个接合点,通过在通孔内形成的通孔导体8a、8b、8c电连接。
在具有上述结构的插座板5的表面上放置有IC插座1时,插座板表面的接合点6与IC插座1的对应的探针接头的接头3B接触。这些接合点6通过通孔导体7a、7b、7c,插座板内部的导体层(配线图)9a、9b、9c、以及通孔导体8a、8b、8c,与外部电路或对装置的连接用端子(接合点)10a、10b、10c连接,这样,IC插座1便与外部电路或装置连接起来了。
在插座板5的内部,在该例中,3个导体层(配线图)9a、9b、9c相互绝缘地形成3层。最上部的导体层9a,是给与DUT 4共同电位的接地(也标记为GND)用点阵(pattern),与通孔导体7a及8a电连接。中间导体层9b,是用于向DUT 4供电的电源用点阵,与通孔导体7b及8b电连接。最下部的导体层9c将试验信号加到DUT 4上,是用于检测DUT的响应信号的信号用点阵,与通孔导体7c及8c电连接。
因此,在该例中,通孔导体7a及8a构成接地用通孔导体,通孔导体7b及8b构成电源用通孔导体,通孔导体7c及8c构成信号用通孔导体。另外,IC插座1的探针接头3a构成接地用探针接头,3b构成信号用探针接头,3c构成电源用探针接头。
与信号用点阵9c进行电连接的信号用接合点10c以及与接地用点阵9a进行电连接的接地用接合点10a,通过电缆11的芯线及其护罩(Shield)与性能板12连接,另外,与电源用点阵9b进行电连接的电源用接合点10b通过配线13与性能板12连接,另外,还通过该性能板12的内部配线及探针接头15与IC测试器的测头14连接。
为了增大GND系统的电流容量(流入共同电位点或从共同电位点流出的电流容量),并减小GND用线路的阻抗,可根据需要在DUT 4及IC插座1上形成多个球4A及与该球接触的探针接头3a。
在以往的IC插座1上,由于探针接头3a、3b、3c本身的电感是以串联方式插入与DUT 4连接的线路上的,因此,存在着产生阻抗不耦合的缺点。该阻抗不耦合会引起高速信号波形失真,使测定精度降低,或引起电源波形失真而产生电源杂音。
本发明的目的之一是提供一种解决了以往技术的IC插座所存在的上述问题的IC插座。
本发明的另一目的是提供一种不产生阻抗不耦合现象的IC插座。
本发明还有一个目的是提供一种IC插座,该IC插座在多层印刷电路板上形成的接地用导体层与电源用导体层之间生成使电源杂音分流的电容,抑制了电源波形失真和电源杂音的产生。
为了达到上述目的,本发明的第一方面是提供一种像下述这样构成的IC插座,这种IC插座具有以下部分:具有由接地用导体层与电源用导体层按规定间隔层叠而成的至少2层导体层、而且在垂直方向上形成有多个通孔的多层印刷电路板;在该多层印刷电路板的所有通孔上分别形成的通孔导体,这些通孔导体是与上述接地用导体层电连接的接地用通孔导体、与上述电源用导体层电连接的电源用通孔导体、以及不与任何导体层连接的信号用通孔导体;分别安装在上述通孔导体上、并且与试验IC的端子电接触的探针接头,在上述接地用导体层与电源用导体层之间,以上述多层印刷电路板的材料为电介质产生电容,使电源杂音分流。
在理想的一个实施例中,形成有多个上述接地用通孔导体,在这些接地用通孔导体中的至少1个上不安装上述探针接头。
另外,上述信号用通孔导体与上述接地用导体层及上述电源用导体层之间的间隙距离是这样设定的,即由这些间隙之间的静电容量和上述探针接头的寄生电感所形成的传送线路的特性阻抗要为规定值。
另外,上述试验IC为BGA·IC(球状格栅阵列型IC)时,上述探针接头分别在其试验IC侧的一端形成与BGA·IC的球状端子接触的接头,在相反侧的端部形成针孔式接头,该针孔式接头与放置有IC插座的插座板表面上所形成的接合点(land)接触。
又,上述多层印刷电路板,其内部具有由接地用导体层和电源用导体层按规定间隔交错层叠而成的至少4层导体层,在相邻的2个接地用导体层和电源用导体层之间,分别以上述多层印刷电路板的材料为电介质产生电容。
本发明的第二方面是提供一种这样构成的IC插座,即在上述多层印刷电路板的内部,具有接地用导体层和电源用导体层按规定间隔交错层叠而成的至少4层导体层,在上述信号用通孔导体周围,形成将2个接地用导体层之间、或将2个电源用导体层之间电连接起来的间隙通路孔(interstitial via hole)或通路孔(via hole)。
在理想的一个实施例中,2个接地用导体层和2个电源用导体层按规定间隔交错层叠,在上述信号用通孔导体周围形成有将上述2个接地用导体层之间、或将上述2个电源用导体层之间电连接起来的间隙通路孔或通路孔。
另外,形成有多个上述接地用通孔导体,在这些接地用通孔导体中的至少1个上不安装上述探针接头。
又,上述信号用通孔导体与上述接地用导体层及上述电源用导体层之间的间隙距离是这样设定的,即这些间隙之间的静电容量加上在上述信号用通孔导体与上述通路孔之间形成的静电容量的合计静电容量、和上述探针接头的寄生电感形成的传送线路的特性阻抗要为规定值。
上述试验IC为BGA·IC时,上述探针接头分别在其试验IC一侧的一端形成与BGA·IC的球状端子接触的接头,在相反侧的端部形成与接合点相接触的针孔式接头,该接合点是在放置有IC插座的插座板的表面上形成的。
上述多层印刷电路板,其内部具有接地用导体层和电源用导体层按规定间隔交错层叠而成的至少4层导体层,在相邻的2个接地用导体层与电源用导体层之间,分别以上述多层印刷电路板的材料为电介质产生电容。
本发明的第三方面是提供一种这样构成的IC插座,该IC插座具有以下部分:接地用导体层、电源用导体层及信号用导电层按规定间隔层叠起来的、而且在垂直方向上形成有多个通孔的多层印刷电路板;在该多层印刷电路板的所有通孔上分别形成的通孔导体,它们是与上述接地用导体层电连接的接地用通孔导体、与上述电源用导体层电连接的电源用通孔导体、以及与上述信号用导体层电连接的信号用通孔导体;分别安装在上述通孔导体上的筒状插座;嵌合在这些筒状插座上的、与试验IC的端子电接触的探针接头,在上述接地用导体层与上述电源用导体层之间以上述多层印刷电路板的材料为电介质产生电容,使电源杂音分流。
在理想的1个实施例中,形成有多个上述接地用通孔导体,在这些接地用通孔导体中的至少1个上不安装上述探针接头。
另外,上述信号用通孔导体与上述接地用导体层及上述电源用导体层之间的间隙距离是这样设定的,即这些间隙之间的静电容量和上述探针接头的寄生电感形成的传送线路的特性阻抗要为规定值。
又,上述试验IC为BGA·IC的情况下,上述探针接头分别在其试验IC侧的一端形成与BGA·IC的球状端子接触的接头,在上述多层印刷电路板的至少一方的面上形成与上述接地用导体层、上述电源用导体层及上述信号用导体层电连接的外部连接用接合点。
附图的简要说明如下:
图1是从原理上表示本发明的IC插座实施例1的构造及电连接的断面图;
图2是表示图1所示的IC插座的电源用导体层与接地用导体层之间的电连接之电路图;
图3是图1所示的IC插座的信号用探针接头3C及其周边的电等价电路图;
图4是从原理上表示本发明IC插座实施例2的构造及电连接的断面图;
图5是从原理上表示本发明IC插座的实施例3的构造及电连接的断面图;
图6是从原理上表示以往的IC插座及其周边装置的构造及电连接的断面图;
下面参照图1~图5对本发明的几个实施例进行详细说明。另外,为了简单地进行说明,在这些图中与图6相对应的部分、元件用同一符号表示,只要是不必要的便省略其说明。
图1是从原理上表示本发明IC插座的实施例1的构造及电连接的断面图。在该实施例中,同图6所示的以往的IC插座一样,与IC插座1上部的接头3A接触的试验IC(DUT)4也选用球状格栅阵列型IC(BGA·IC)。
在该实施例中,IC插座1是由以下几部分构成的:具有按规定间隔将接地用导体层(配线图)与电源用导体层(配线图)交错层叠的至少4层导体层(配线图),而且在垂直方向上形成有多个通孔的多层印刷电路板20;在该多层印刷电路板20的多个通孔内分别形成的通孔导体21a、21a′、21b、21c;在这些通孔导体中,除了至少1个通孔导体(该实施例中为21a′)外在其余的通孔导体(在本实施例中为21a、21b、21c)内,例如用压入方法分别安装的、并且与DUT 4的端子电接触的探针接头3a、3b、3c,上述接地用导体层(下称接地用点阵或GND用点阵)23及25在分别与通孔导体21a及21a′电连接,上述电源用导体层(下称电源用点阵)22及24分别与通孔导体21b电连接。因此,通过导体21a及21a′便构成接地用通孔导体,安装在这些通孔导体21a及21a′上的探针接头3a便构成接地用探针接头,另外,通孔导体21b构成电源用通孔,安装在该通孔导体21b上的探针接头3b构成电源用探针接头,另外,通孔导体21c构成信号用通孔,安装在该通孔导体21c上的探针接头3c构成信号用探针接头。
同以往的IC插座一样,安装在各探针接头两端的接头3A及3B可在探针接头的轴线方向上移动。此外,在该实施例中,由于DUT 4是BGA·IC,故与DUT4的端子(球4A)接触的上部接头3A的端面具有呈研钵状凹下的形状,与插座板5表面的接合点相接触的下部接头3B的前端部具有圆锥状的尖形。DUT4为除了BGA·IC以外的IC的情况下,上部接头3A当然应该这样形成,即具有确实能与相对应的试验IC的端子电接触的形状。又,放置IC插座1的插座板5具有与图6所示的以往的IC插座的插座板同样的结构,故省略其说明。
在具有上述结构的IC插座1上,在GND用点阵23与电源用点阵22之间形成有以印刷电路板20的材料作为电介质的电容器(condenser)CA,上述GND用点阵23与接地用通孔导体21a及21a′连接,上述电源用点阵22与电源用通孔导体21b连接,另外,在接地用通孔导体21a及21a′所连接的GND用点阵25与电源用通孔导体21b所连接的电源用点阵24之间,分别形成有以印刷电路板20的材料作为电介质的电容器(condenser)CB。这些电容器CA及CB分别具有使电源杂音分流的功能。此外,也可根据需要,与电容器CA、CB并联地连接外加用的电容器(未图示)。
不安装探针接头的通孔导体21a′,通过GND用点阵23及25,与安装有GND用探针接头3a的GND用通孔导体21a并联地连接,减小了GND用线路的串联阻抗。但,也有省略通孔导体21a′的情况。
图2表示图1所示的IC插座1的电源用点阵22、24与接地用点阵23、25之间的电连接情况。如图2所示,嵌合有GND用探针接头3a的多个GND用通孔导体21a、及未嵌合GND用探针接头3a的多个GND用通孔导体21a′,通过GND用点阵23及点阵25在并联状态下相互连接起来。结果,流入共同电位点的或从共同电位点流出的电流容量、即GND系统的电流容量增大,而且还可将GND用线路的串联阻抗控制得比较小,不会产生阻抗不耦合问题。
而且,用电源用探针接头3b的寄生电感La、Lb、Lc和上述电容器(静电容量)CA、CB构成低通滤波器(LPF),其通过带域可设定得十分宽广,因此,即使DUT 4的电源电流/电压呈台阶状地变化,其上升、下降时产生的波形的上冲或下冲等波形失真也可控制在没问题的程度,因此,由此产生的杂音成分亦可控制在没问题的程度。另外,来自外部的杂音也可同时通过该低通滤波器进行抑制。
此外,在图2中,Ld、Le、Lf表示GND用探针接头3a的寄生电感,Lg表示GND用通孔导体21a′的寄生电感。
图3是图1所示的IC插座1的信号用探针接头3C及其周边的电等价电路图。静电容量CA及CB相对于信号频率而言要大得多,因此,电源用点阵22及24通过对应的静电容量CA及CB,分别与GND用点阵23及25形成短路。另外,信号用通孔导体21c与GND用点阵23、25及电源用点阵22、24之间的间隙距离d1~d4是这样设定的,即与这些间隙相对应的静电容量C1~C4及信号用探针接头21C的寄生电感L1~L5组成的传送线路的特征阻抗Z0要为规定值(例如50欧姆)。即
于是,信号用探针接头3C的特性阻抗Z0便被设定的规定的值,使其与DUT4及插座板5的阻抗相耦合。这样,可以抑制以往因寄生电感引起的信号的波形失真现象。换句话说,可以抑制因阻抗不耦合而引起的波形失真现象。
本发明的IC插座的实施例2示于图4。在该实施例中,IC插座1兼作以往的插座板5用。该IC插座1是这样构成的,即将具有3层导体层的多层印刷电路板20′作为IC插座1的多层印刷电路板使用,上述3层导体层是GND用点阵9a、电源用点阵9b及信号用点阵9c在相互绝缘的状态下形成的,在上述多层印刷电路板20a′的垂直方向上形成有规定数量的通孔,在这些通孔上形成有通孔导体21a、21a′、21b、21c,另外,在这些通孔导体中除了至少1个通孔导体(该实施例中为21a′)外,在其余的通孔导体(在该实施例中为21a、21b、21c)上,例如用压入方法分别安装有筒状插座30a、30b、30c,在这些筒状插座30a、30b、30c内嵌有与DUT 4的端子(球4a)电接触的探针接头3a、3b、3c。
接地用通孔导体21a及21a′分别与GND用点阵9a电连接,电源用通孔导体21b与电源用点阵9b电连接,信号用通孔导体21c与信号用点阵9c电连接。因此,探针接头3a通过筒状插座30a与GND用点阵9a电连接,探针接头3b通过筒状插座30b与电源用通孔导体21b电连接,探针接头3a、3b、3c通过筒状插座30c与信号用通孔导体21电连接。其结果,在GND用点阵9a和电源用点阵9b之间,形成以多层印刷电路板20′的材料作电介质的电容器(condenser)C,使电源杂音分流。这样,就同上述实施例1一样,可抑制电源的波形失真和电源杂音的产生,而且还具有不会产生阻抗不耦合的效果。另外,也可根据需要,将外附加用的电容器与电容器C并联连接。
图5是从原理上表示本发明IC插座的实施例3的构造及电连接的断面图。该实施例中IC插座是这样构成的,即在上述实施例1中,按规定的角度间隔,在信号用探针接头3C的周围设置将GND用点阵23及25之间电连接的多个间隙通路孔或者通路孔31,使信号用通孔导体21C与接地用点阵23及25之间的间隙距离d2及d4不要设定得太小,能使静电容量增大。
通常,在IC插座1上设有多个信号用探针接头3C,故在所有的信号用探针接头3C的周围均形成有将GND用点阵23及25之间电连接的多个上述间隙通路孔、或通路孔31。当然,也可以不是全部而只在规定数量的一部分信号用探针接头3C周围形成上述间隙通路孔、或通路孔31。另外,上述间隙通路孔、或通路孔31也可以这样形成,即不将GND用点阵23及25之间电连接,而是将电源用点阵22及24之间电连接,可取得同样的效果。在这种情况下,也可在所有的信号用探针接头3C的周围,按规定的角度间隔设置将电源用点阵22及24之间电连接的多个上述间隙通路孔或通路孔31,也可以不是全部而只在规定数量的一部分信号用探针接头3C的周围设置。
可知,根据实施例3的结构也可得到和上述实施例1同等的作用效果,故省略其说明,但是,在实施例1的情况下,若不将信号用通孔导体21C与接地用点阵23及25之间的间隙距离d2、d4、或信号用通孔导体21C与电源用点阵22及24之间的间隙距离d1、d3设得极小,也就是说,不使接地用点阵23及25、或电源用点阵22及24非常接近信号用通孔导体21C的周围时,就不能得到所需要的静电容量C1~C4。因此,形成GND用点阵23、25、或电源用点阵22、24的作业精度必须非常高,但在上述实施例3中,由于信号用探针接头3C与平行于该探针接头3C的通路孔31之间的静电容量大,故不需要像实施例1那样,将信号用通孔导体21C与接地用点阵23及25之间的间隙距离d2、d4或信号用通孔导体21C与电源用点阵22及24之间的间隙距离d1、d3设得非常小。这样,便提高了作业的便利程度。
从以上说明可知,本发明的IC插座是使用的多层印刷电路板,在GND用点阵和电源用点阵之间形成使电源杂音分流的电容器,由该电容器和电源用探针接头的寄生电感构成低通滤波器(LPF),其区域宽度可以设定得很大,由于是这种结构,故它的优点是可以抑制电源用探针接头的寄生阻抗所引起的电源波形失真及电源杂音的产生,上述多层印刷电路板是将GND用点阵、电源用点阵及信号用点阵构成的导体层按规定间隔层叠而成的。
另外,信号用通孔导体与GND用点阵及电源用点阵之间的间隙距离是这样设定的,即,使这些间隔之间的静电容量、或这些静电容量加上Via hole形成的静电容量的合计静电容量、以及由信号用探针接头的寄生电感构成的传送线路的特性阻抗成为规定值,因此,具有可与DUT等的阻抗相匹配,可抑制信号波形失真,使测定精度提高的优点。
本发明不仅适用于IC测试器所使用的IC插座,而且也适用于IC所接触的各种装置的IC插座,可发挥同样作用、取得同样效果,这很容易理解。
以上用列举的实施例对本发明进行了说明,在不脱离本发明的精神及技术范围的前提下,可对这些实施例进行各种变形、变更或改进,这一点该领域的技术人员很清楚。因此,本发明不局限于如上所述及附图所示的实施例,而且还包括进入根据附加的权利要求范围决定的发明范围内的全部的变形、变更、或改进的部分。
Claims (13)
1.一种IC插座,它具有以下部分:
多层印刷电路板,该印刷电路板具有由接地用导体层和电源用导体层按规定间隔层叠而成的至少2层导体层,而且在垂直方向上形成有多个通孔;
通孔导体,它们是在所述多层印刷电路板的所有通孔上分别形成的通孔导体,这些通孔导体是与所述接地用导体层电连接的接地用通孔导体、与所述电源用导体层电连接的电源用通孔导体、以及与任何导体层都不连接的信号用通孔导体,
探针接头,它们分别安装在上述通孔导体上,与被试验IC的端子电接触;
其特征在于,这种IC插座在上述接地用导体层和上述电源用导体层之间,以所述多层印刷电路板的材料为电介质产生电容,使电源杂音分流。
2.根据权利要求1所述的IC插座,其特征在于,它设有多个所述接地用通孔导体。
3.根据权利要求1所述的IC插座,其特征在于,在所述多层印刷电路板上形成有多个所述接地用通孔导体,这些接地用通孔导体中至少1个通孔导体上不安装所述探针接点。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的IC插座,其特征在于,所述信号用通孔导体与所述接地用导体层及所述电源用导体层之间的间隙距离是这样设定的,即由这些间隔之间的静电容量和所述探针接头的寄生电感所形成的传送线路的特性阻抗要成为规定值。
5.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的IC插座,其特征在于,所述试验IC是BGA·IC(球状格栅阵列IC),所述各探针接头分别在其试验IC侧的一端上形成与BGA·IC的球状端子接触的接点,在相反一侧的端部形成有针孔式接点,该针孔式接点与放置有IC插座的插座板之表面上所形成的接合点相接触。
6.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的IC插座,其特征在于,在所述多层印刷电路板的内部,具有由接地用导体层和电源用导体层按规定间隔交错层叠而成的至少4层导体层,在相邻的2个接地用导体层与电源用导体层之间,以所述多层印刷电路板的材料为电介质分别产生电容。
7.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的IC插座,其特征在于,在所述多层印刷电路板的内部,具有由接地用导体层和电源用导体层按规定间隔交错层叠而成的至少4层导体层,在所述信号用通孔导体的周围形成有将2个接地用导体层之间、或2个电源用导体层之间电连接的间隙通路孔或通路孔。
8.根据权利要求7所述的IC插座,其特征在于,所述信号用通孔导体与所述接地用导体层及所述电源用导体层之间的间隙距离是这样设定的,即由这些间隙之间的静电容量加上所述信号用通孔导体和所述间隙通路孔或通路孔之间所产生的静电容量之合计静电容量、和所述探针接头的寄生电感形成的传送线路的特性阻抗要成为规定值。
9.一种IC插座,该IC插座具有下述部分:
多层印刷电路板,它是由接地用导体层、电源用导体层和信号用导体层按规定间隔层叠而成的,而且在垂直方向上形成有多个通孔,
通孔导体,它们是在所述多层印刷电路板的所有通孔上分别形成的通孔导体,这些通孔导体是与所述接地用导体层电连接的接地用通孔导体、与所述电源用导体层电连接的电源用通孔导体、以及与所述信号用导体层电连接的信号用通孔导体,
筒状插座,它们分别安装在所述通孔导体上,
探针接头,嵌合在这些筒状插座内,与试验IC的端子电接触,
其特征在于,这种IC插座是这样构成的,即在所述接地用导体层与所述电源用导体层之间,以所述多层印刷电路板的材料作为电介质生成电容,使电源杂音分流。
10.根据权利要求9所述的IC插座,其特征在于,这种IC插座形成有多个所述接地用通孔导体。
11.根据权利要求9所述的IC插座,其特征在于,在所述多层印刷电路板上形成有多个所述接地用通孔导体,这些接地用通孔导体中至少1个通孔导体上不安装所述探针接头。
12.根据权利要求9至权利要求11中的任一项所述的IC插座,其特征在于,所述信号用通孔导体与所述接地用导体层及所述电源用导体层之间的间隙距离是这样设定的,即由这些间隙之间的静电容量和所述探针接头的寄生电感所形成的传送线路之特性阻抗要成为规定值。
13.根据权利要求9至权利要求11的任一项所述的IC插座,其特征在于,所述试验IC是BGA·IC,所述探针接头分别在其试验IC侧的一端形成与BGA·IC的球状端子接触的接头,在所述多层印刷电路板的至少一方的面上,形成与所述接地用导体层、所述电源用导体层及所述信号用导体层电连接的外部连接用接合点。
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