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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zur Verbindung eines
Koaxialkabels mit einem elektrischen Schaltungssubstrat und eine
Struktur zur Verbindung eines Koaxialkabels mit einem elektrischen
Schaltungssubstrat, das vorzugsweise in einem Prüfgerät für elektrische Bauelemente eingesetzt
wird, zum Prüfen
eines integrierten Halbleiterschaltungselements und anderer Arten
von elektrischen Einrichtungen (im folgenden kurz als IC bezeichnet).
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
als "Handler" bezeichnetes Prüfgerät für elektronische
Bauelemente transportiert eine große Anzahl von auf einem Tablar
angeordneten ICs in das Innere des Prüfgerätes, wo die ICs gegen Sockelklemmen
angedrückt
werden, die mit einem Prüfkopf
verbunden sind, und dann wird das IC-Prüfgerät (Tester) veranlagt, eine
Prüfung
auszuführen.
Wenn die Prüfung
abgeschlossen ist, werden die ICs aus der Prüfprozedur ausgeschleust und
in Abhängigkeit von
den Prüfergebnissen
wieder auf Tablare aufgesetzt, so daß sie in Kategorien von guten
und schadhaften ICs klassifiziert werden.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist eine Sockelplatine 505,
(ein elektrisches Schaltungssubstrat) der Prüfköpfe mit einem Koaxialkabel 506 verbunden. Nach
dem Stand der Technik wurde ein Koaxialkabel dadurch an eine Sockelplatine
angeschlossen, daß ein
Innenleiter 506a des Koaxialkabels 506 an die Sockelplatine 505 angelötet wurde
und ein an die Sockelplatine 505 angelötetes Brückenkabel (Jumper) J und eine
Abschirmung 506b des Koaxialkabels 506 miteinander
verdrillt und verlötet
wurden. Durch Verbindung einer großen Anzahl solcher Koaxialkabel 506 mit
der Sockelplatine 505 erfolgt während der Zeit, in der die
ICs gegen die Sockelklemmen angedrückt sind, das Senden und Empfangen
von Prüfsignalen
zwischen dem Prüfgerät und dem
Prüfkopf.
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Da
jedoch bei der obigen Verbindungsstruktur des Koaxialkabels und
der Soc kelplatine nach dem Stand der Technik der als Signalleitung
dienende Innenleiter 506a und das eine Erdungsleitung bildende
Brückenkabel
J eins zu eins verbunden wurden, muß ein Zwischenraum S zwischen
dem Innenleiter 506a und dem Brückenkabel J wenigstens 2 bis 3
mm betragen, so daß sich
der Nachteil ergab, daß die
Packungsdichte der Koaxialkabel 506 nicht vergrößert werden
konnte.
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Da
außerdem
eine Erdungsleitung durch Verbinden des Brückenkabels J mit der Abschirmung 506b gebildet
wurde, wurde die Erdungsleitung unvermeidlich lang, und folglich
entstand der Nachteil, daß die
Induktivität
im Hochfrequenzbereich vergrößert und
die Frequenzcharakteristik beeinträchtigt wurde.
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Weiterhin
bestand der Nachteil, daß die
Konsistenz der Inpedanz eines Signals nicht zufriedenstellend war,
weil goße
Teile des Innenleiters nicht von einer Isolierung 506c bedeckt
und nicht von der Abschirmung 506 abgeschirmt waren.
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JP 11026045 und
JP 11260440 zeigen Vorrichtungen
zur Verbindung von Koaxialkabeln, die jeweils eine Abschirmung als
Erdungsleitung aufweisen, mit einem elektrischen Schaltungssubstrat,
wobei ein Kabelblock auf seiner der Unterlage zugewandten Oberfläche eine
leitfähige
Materialschicht aufweist und über
diese Materialschicht mit einer Erdungsleitung des elektrischen
Schaltungssubstrats verbunden ist und in Intervallen, in denen die
Koaxialkabel zu montieren sind, konkave Bereiche entsprechend der
Außenkontur
der Abschirmung der Koaxialkabel aufweist, und wobei die Erdungsleitungen
der Koaxialkabel an den konkaven Bereichen mit der leitfähigen Materialschicht
elektrisch verbunden sind. gemäß
JP 11026045 wird der Kabelblock
durch einen gebogene Metallplatte gebildet, die aufrecht auf der
Unterlage steht und mit Füßen in das
Schaltungssubstrat eingelassen ist. Der Kabelblock nach
JP 11260440 wird ebenfalls
durch eine aufrecht stehende Metallplatte gebildet und weist an
seiner Oberkante die konkaven Bereiche für die Koaxialkabel auf.
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Aus
DE 19 07 499 ist ein zweiteiliges,
hülsenförmiges Verbindungsstück zum Anbringen
einer Sprengkapsel mit zwei koaxial zu einer Längsachse der Sprengkapsel verlaufenden
Kontakten an einer gedruckten Schaltungsplatte bekannt. Da die Sprengkapsel
parallel zur Schaltungsplatte ausgerichtet ist, ist das Verbindungsstück wegen
des hohen Platzbedarfs schlecht zum Anschluss eines Koaxialkabels
geeignet.
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Aus
US 5 842 873 ist eine Vorrichtung
zum Verbinden eines Koaxialkabels mit einer gedruckten Schaltungsplatte
bekannt, bei der das Ende des Koaxialkabels in einen mehrteiligen
Einsatz eingesetzt wird, der dann in eine Halterung auf der Platte
gesteckt wird. Der Kontakt zwischen der Schaltungsplatte und dem
Innenleiter und der Abschirmung des Koaxialkabels wird lediglich
durch Andrücken
an Molybdendrähte
hergestellt, welche den Einsatz durchsetzen. Nachteilig sind außerdem der
aufwendige Aufbau der Vorrichtung und der hohe Platzbedarf durch
das parallel zur Schaltungsplatte verlaufende Koaxialkabel.
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Aus
US 5 145 382 ist eine hülsenförmiger Stecksockel
bekannt, in den ein Koaxialkabel eingesteckt wird. Nachteilig ist,
dass das Koaxialkabel an seiner Abschirmung eine Rastzunge
47 aufweisen muss,
mit der es an dem Stecksockel festgehalten wird.
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DE 298 00 952 U1 beschreibt
einen Kasten mit integrierten Koaxialverbindern. Eine Schaltungsplatte
ist in einem Gehäuse
des Kastens angeordnet. An dem Gehäuse sind außenseitig die Steckverbinder
angeformt. Die anzuschließenden
Koaxialkabel müssen
jedoch mit komplementären
Koaxialverbindern versehen sein.
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DE 69 26 679 U beschreibt
eine Grundplatte zum Anschluss von Drahtenden einer Spule. Die Grundplatte
hat an ihrem Rand mit Metall ausgekleidete Aussparungen, die mit
Anschlussstiften der Grundplatte galvanisch verbunden sind. Die
Aussparungen dienen zur Aufnahme der Drahtenden, welche dort angelötet werden.
Die Drahtenden weisen jedoch keine Abschirmung auf.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsstruktur für ein Koaxialkabel
an einem elektrischen Schaltungssubstrat zu schaffen, die eine hohe
Packungsdichte der Koaxialkabel, einen stabileren und sichereren
Anschluß der
Koaxialkabel and das Schaltungssubstrat und bessere elektrische Eigenschaften
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Insbesondere ist der Kabelblock
teilweise in das elektrische Schaltungssubstrat eingebettet, und
seine ebene Oberfläche
liegt auf einer inneren Schicht von übereinander gestapelten Verdrahtungsmustern
des elektrischen Schaltungssub strats auf, so daß der Kabelblock mit der an
der inneren Schicht ausgebildeten Erdungsleitung elektrisch verbunden
ist.
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Da
bei dieser Verbindungsstruktur die Erdungsleitung des Koaxialkabels
mit der Erdungsleitung des elektrischen Schaltungssubstrats über einen
an die Erdungsleitung des elektrischen Schaltungssubstrats angeschlossenen
Kabelblock verbunden ist, können
mehrere Koaxialkabel durch einen einzigen Kabelblock geerdet werden.
Folglich wird die von den Erdungsleitungen des elektrischen Schaltungssubstrats
eingenommene Fläche
kleiner, und es wird eine höhere
Packungsdichte der Koaxialkabel erreichbar. Da die Erdungsleitung
des Koaxialkabels direkt mit dem Kabelblock verbunden ist, wird auch
die Länge
der Erdungsleitung kleiner, und die Frequenzcharakteristik wird
verbessert. Durch direkten Anschluß der Erdungsleitung des Koaxialkabels an
den Kabelblock ist auch der Innenleiter bis zum Ende des Koaxialkabels
von der Erdungsleitung abgeschirmt, so daß im Ergebnis die Konsistenz
der Signalimpedanz besser wird.
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Zwar
ist die obige Erfindung nicht besonders darauf beschränkt, doch
ist bevorzugt der Innenleiter des Koaxialkabels mit einer Anschlußfahne einer
Signalleitung des elektrischen Schaltungsubststrats verbunden.
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Durch
Verbinden des Innenleiters des Koaxialkabels mit der Anschlußfahne der
Signalleitung wird die Anschluß-Vorspannung
klein, und die Kapazität
kann klein gehalten werden.
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Weiterhin
ist die Erfindung nicht besonders darauf beschränkt, doch ist es bevorzugt,
daß der Kabelblock
durch eine leitfähige
Materialschicht, beispielsweise eine Kupferbeschichtung auf einer
Oberfläche
des Substrats gebildet wird. Indem man der Plattierungsschicht aus
leitfähigem
Material eine große
Wärmekapazität gibt,
vermindert sich die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur beim
Löten.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand
der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
in denen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Prüfgerätes für elektrische
Bauelemente mit einer Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
detaillierte Schnittdarstellung eines Prüfkopfes in 1;
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3 einen
Schnitt längs
der Linie III-III in 2;
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4A einen
Schnitt durch eine Ausführungsform
einer Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4B eine
Ansicht in der Richtung B in 4A;
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4C einen
Schnitt durch eine andere Ausführungsform
eines Kabelblockes; und
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5 eine
Seitenansicht einer herkömmlichen
Verbindungsstruktur.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfaßt ein Prüfgerät für elektrische Bauelemente,
bei dem die vorliegende Erfindung Anwendung findet, zum Beispiel
einen Handler 1 zum Handhaben von zu prüfenden ICs, einen Prüfkopf 5,
der die zu prüfenden
ICs elektrisch kontaktiert, und einen Tester 6 zum Senden
eines Prüfsignals
an dem Prüfkopf 5 und
zur Ausführung
einer Prüfung
an den ICs. Das Prüfgerät für elektrische Bauelemente
testet (prüft)
ob die ICs in einen Zustand, in dem sie einer Hochtemperatur- oder
Niedrigtemperaturbeanspruchung ausgesetzt sind, angemessen arbeiten,
und sortiert die ICs in Übereinstimmung
mit den Prüfergebnissen.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt ist, ist in dem Prüfkopf 5 eine
Grundplatte 502 mit Hilfe eines Verbinders 502a auf
einem Prüfkopfgestell 501 montiert, und
ein Abstandshalter-Rahmen 503 ist über eine Abstandssäule 502b,
die in der Lage ist, sich etwas in Richtung der Z-Achse auf und
ab zu bewegen, auf der Grundplatte 502 abgestützt.
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Auf
dem Abstandshalter-Rahmen 503 ist auf einem Sockelplatinen-Abstandshalter 504 eine
Sockelplatine 505 angeordnet, und auf dieser ist auf einem
Unterplatinen-Abstandshalter 513 eine Sockel-Unterplatine 511 angeordnet.
Die Grundplatte 502 und die Sockelplatine 505 sind
durch mehrere Koaxialkabel 506 verbunden, und die Sockelplatine 505 und
die Sockel-Unterplatine 511 sind durch eine Relaisklemme 512 verbunden.
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2 zeigt
einen Schnitt durch den Prüfkopf 5 mit
Blick in Richtung der X-Achse,
und es sind nur zwei Sätze
von Sockelplatinen 505 und Sockel-Unterplatinen 511 in
Richtung der Y-Achse gezeigt, doch weist in der Praxis ein Prüfkopf 5 mit
4 Zeilen und 16 Spalten vier Sätze
von Sockelplatinen 505 und Sockel-Unterplatinen in Richtung
der Y-Achse auf.
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Ebenso
zeigt 3 einen Schnitt durch den Prüfkopf 5 mit Blick
in Richtung der Y-Achse, in dem in Richtung der X-Achse nur eine
Sockelplatine 505 und eine Sockel-Unterplatine 511 gezeigt
sind, während
in der Praxis ein Prüfkopf 5 mit
4 Zeilen und 16 Spalten acht Sätze
von Sockelplatinen 505 und Sockel-Unterplatinen 511 in
Richtung der X-Achse aufweist.
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Eine
IC-Sockelklemme 510 und eine Sockelführung 514 sind je
nach Bedarf auf den jeweiligen Sockel-Unterplatinen 511 angeordnet.
Die IC-Sockelklemme 510 weist eine Vielzahl von Kontaktstiften zum
Kontaktieren von Eingabe/Ausgabe-Klemmen der
zu prüfenden
ICs auf, die an Anschlußfahnen
etc. angeschlossen sind, die auf einer oberen Oberfläche der
Sockel-Unterplatine 511 ausgebildet sind. Die Sockelführung 514 ist
eine Führung
zur Bestimmung der Positionen der zu prüfenden ICs, wenn diese mit den
Kontaktstiften der IC-Sockelklemme 510 in Kontakt gebracht
werden, und kann fortgelassen werden.
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4A bis 4C sind
Ansichten von Ausführungsformen
einer Verbindungsstruktur eines Koaxialkabels und eines elektrischen
Schaltungssubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei 4A eine allgemeine Schnittdarstellung, 4B eine
Ansicht in der Richtung B in 4A und 4C eine
Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform eines Kabelblockes
ist. 4A ist ein vergrößerter Schnitt durch eine Einzelheit
IV in 3.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist ein Koaxialkabel, bei dem ein Innenleiter 506a und
eine Abschirmung 506b durch eine Isolierung 506c getrennt
sind, an eine ein elektrisches Schaltungssubstrat bildende Sockelplatine 505 angeschlossen,
und bei einem praktischen Prüfkopf 5 ist
eine große
Anzahl von Koaxialkabeln 506 an die Sockelplatine 505 angeschlossen,
wie in 2 und 3 gezeigt ist, doch zeigt 4A nur
zwei Koaxialkabel 506, um die Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zu erläutern.
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Die
Sockelplatine 505 wird dadurch gebildet, daß eine große Anzahl
von Lagen von Verdrahtungsmustern übereinander gestapelt sind,
auf denen ein Verdrahtungsmuster mit einer Signalleitung und einer Erdungsleitung
gebildet wird. Das Bezugszeichen 505a in 4A bezeichnet
eine Lage eines Verdrahtungsmusters mit einer Signalleitung, und 505c bezeichnet
eine Isolationsschicht.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist ein Kabelblock 515 vorgesehen, der elektrisch mit der Erdungsleitung 505b verbunden
ist. Der Kabelblock 515 kann aus einem Kupferblock bestehen
und dadurch mit der Erdungsleitung 505b verbunden werden,
daß ein
Teil der Isolationsschicht 505c an der Rückseite
(der unteren Oberfläche
in der Zeichnung) abgeschält
wird und der Kabelblock daran angelötet wird.
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Der
Kabelblock 515 kann insgesamt aus einem Kupfermaterial
bestehen, doch im Hinblick auf die Wärmeleitung beim Löten ist
es bevorzugt, wenn er durch Plattieren der gesamten Oberfläche eines Substrats
aus Glas, Epoxiharz oder Polytetrafluorethylen (PTFE) und dergleichen
mit Kupfer gebildet wird. Wenn eine Hauptfläche der mit dem kupferplattierten
Kabelblock verbundenen Erdungsleitung oder die Seite des kupferplattierten
Kabelblockes als eine Lötplattierungsschicht
ausgebildet ist, wird eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit erreicht, und das Löten wird
beträchtlich
erleichtert. Dieses Beispiel ist in 4C gezeigt.
Das Bezugszeichen 515b bezeichnet ein Substrat aus Glas,
Epoxiharz, PTFE oder dergleichen, 515c bezeichnet eine
Kupferplattierungsschicht, und 515d bezeichnet eine Lötplattierungsschicht.
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Der
Kabelblock 515 weist in Intervallen, in denen die Koaxialkabel 506 zu
montieren sind, konkave Bereiche 515a entsprechend der
Außenkontur der
Abschir mung 506b der Koaxialkabel 506 auf. Die Tiefe
des konkaven Bereichs 515a ist nicht beschränkt, hat
jedoch die Funktion, die Position des Innenleiters 506a zu
bestimmen, indem die Abschirmung 506b des Koaxialkabels 506 in
den konkaven Bereich 515a eingesetzt wird, und somit sollte
die Tiefe hierfür
geeignet sein. In der vorliegenden Ausführungsform hat der konkave
Bereich eine halbkreisförmige
Gestalt.
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Der
konkave Bereich 515a ist durch Löten mit der Abschirmung 506b des
Koaxialkabels 506 verbunden.
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Weiterhin
ist in der vorliegenden Ausführungsform
der Innenleiter 506a durch Löten mit Anschlußfahnen
einer Signalleitung verbunden, die sich auf der Rückseite
der Sockelplatine 505 befindet (nicht detailliert dargestellt).
Indem der Innenleiter 506a des Koaxialkabels 506 in
dieser Weise an die Anschlußfahne
der Signalleitung angeschlossen wird, wird eine Verbindung über Löcher (Transit-Durchgangsloch)
klein, und die elektrostatische Kapazität zwischen einem Signal und
Erde kann verkleinert werden. Da außerdem die Abschirmung 506b des
Koaxialkabels 506 direkt mit dem Kabelblock 515 verbunden
ist, kann der Teil, in dem die Isolierung 506c entfernt
ist, so klein wie möglich
gemacht werden, und der Innenleiter 506a ist bis zum Ende
des Koaxialkabels 506 mit der Abschirmung 506b bedeckt,
so daß im
Ergebnis die Konsistenz der Impedanz eines Signals besser wird.
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Da
außerdem
die Abschirmungen 506b einer Vielzahl von Koaxialenkabeln 506 in
der vorliegenden Ausführungsform
durch einen einzigen Kabelblock 515 geerdet werden können, wird
die von der Erdungsleitung 505b und der Sockelplatine 505 eingenommene
Fläche
kleiner, und es kann eine höhere
Packungsdichte der Koaxialkabel 506 erreicht werden. Da
außerdem
die Abschirmung 506b des Koaxialkabels 506 direkt
an den Kabelblock 515 angeschlossen ist, wird die Länge der
Erdungsleitung kürzer,
und die elektrischen Eigenschaften werden besser.