JP2003524188A - ともにプレスされる第１および第２の組の基板を用いてｉｃチップのテストを行なうための電気機械的装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 集積チップ（１２ｃ）をテストするための電気機械的装置（図２）は、チップ保持サブアセンブリ（１２ａ−１２ｄ）、パワーコンバータサブアセンブリ（１３ａ−１３ｃ）、および温度調節サブアセンブリ（１４ａ−１４ｄ）を含み、これらはそれぞれのプレス機構（１５ａ−１５ｇ）によって、圧搾されて多数の組にともに併せられる。この電気機械的装置によって達成される１つの利点は、温度調節サブアセンブリ（１４ａ−１４ｄ）をチップ保持サブアセンブリ（１２ａ−１２ｄ）に押し付けることにより、熱が伝導によりチップ（１２ｃ）に加えられる／チップ（１２ｃ）から除去されることである。こうして、チップの温度は正確に調節される。この電気機械的装置によって達成される別の利点は、パワーコンバータサブアセンブリ（１３ａ−１３ｃ）をチップ保持サブアセンブリ（１２ａ−１２ｄ）に押し付けることにより、テストされるチップ（１２ｃ）と、これらのチップのための電源（１３ｃ）との間の距離が小さくなることである。したがって、チップがテストされる場合にチップ電力散逸が急速に変化する一方で、容易にチップ電圧を一定に保つことができる。この電気機械的装置の別の利点は、３つのサブアセンブリ（１２ａ−１２ｄ，１３ａ−１３ｃ，１４ａ−１４ｄ）の間の物理的接触が、プレス機構（１５ａ−１５ｇ）によって迅速に行なわれ迅速に切断されることである。この迅速な接続／迅速な切断特徴は、チップテスト環境において非常に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

この発明は集積回路チップをテストするための電気機械的装置に関する。より
特定的には、この発明は、チップ保持サブアセンブリ、パワーコンバータサブア
センブリ、および温度調節サブアセンブリが、それぞれのプレス機構によって多
数の組にともに圧搾されるチップテスト装置に関し、このプレス機構は装置内の
いくつものダイメンションのばらつきにも関わらず実質的に一定の力を作用させ
るものである。

【０００２】 典型的には、単一のＩＣチップは１００，０００個以上のトランジスタを含む
。よって、ＩＣチップ製造者は顧客に販売する前に、チップをテストして適切な
動作を確実なものにしなければならない。このテストは通常、以下のように行な
われる。

【０００３】 最初に、テストされるべき１群のチップが、いくつかのプリント回路基板に搭
載されたそれぞれのソケットに配置される。各プリント回路基板はボードの一方
端にエッジコネクタを有する。これらのコネクタは、ソケット内のチップのため
にテスト信号とＤＣ電力とを搬送する。

【０００４】 チップがソケット内に配置された後で、プリント回路基板は電気機械的装置の
固定ソケットに挿入され、ここでチップテストが行なわれる。各プリント回路基
板がスロットに差込まれると、ボード上のエッジコネクタはスロット内に設けら
れる嵌め合いコネクタに差込まれる。

【０００５】 通常、いくつかのプリント回路基板は、互いから離れて水平方向の行でスロッ
ト内に保持される。これに代えて、いくつかのプリント回路基板は、互いから離
れて垂直方向の列でスロット内に保持されてもよい。

【０００６】 チップテスト装置内に、スロット内のコネクタからテスト信号コントローラに
延在する多数の信号ラインが設けられる。このコントローラはチップに信号を送
り、チップから応答を受けることによりチップをテストする。また、スロット内
のコネクタから１つ以上の電源に延在する電気ラインが、チップテスト装置内に
設けられる。

【０００７】 たいていは、「バーンイン」テストをチップに行なうことが望ましいが、これ
はチップがテストの間に高温に保持されるものである。先行技術においては、こ
れはチップテスト装置を炉に入れ、その内部にファンを設けてチップのテストの
間にこれらの間に熱気が流れるよう循環させることにより行なわれた。

【０００８】 しかしながら、上述の先行技術のチップテスト装置における１つの欠点は、チ
ップをテストする温度を正確に調節できないことである。この不正確さの一部は
、各チップに流れる空気の温度および速度のばらつきによって引き起こされる。
また、この不正確さはチップがテストされている間に生じる、チップ電力散逸の
ばらつきによっても引き起こされるが、この問題は電力のばらつきの大きさが増
大するにつれ悪化する。

【０００９】 チップが永久的に保持されている製品、たとえばコンピュータなどにおけるＩ
Ｃチップの温度を正確に調節するための１つの先行技術の機構は、トゥスタニウ
スキー（Tustaniwskyj）他の、「低応力液体冷却アセンブリ（Low Stress Liqui
d Cooling Assembly）」と題する米国特許第４，８０９，１３４号に記載される
。このアセンブリは、液体冷却剤を担持する中空ジャケットを含み、ジャケット
は各ＩＣチップに接触する。こうして、チップの温度は伝導によって正確に調節
される。

【００１０】 しかしながら、上述の‘１３４アセンブリにおいては、ジャケットは梁によっ
てチップの定位置に保持される。すなわち、いくつかのボルトを除去しなければ
ジャケットをチップからはずすことができない。そのようなアセンブリをチップ
テスト環境で用いるのは、ジャケットを１組のチップからはずし別の組のチップ
に装着することを繰り返さなければならないので、実際的ではない。

【００１１】 また上述の先行技術のチップテスト装置の別の欠点は、プリント回路板の行列
配列のために、テストするチップと、チップへの電源との間に元来大きな距離が
あることである。これらの大きな距離により、寄生抵抗、寄生インダクタンス、
寄生容量が元来大きい。よって、チップのテストの間にチップ電力散逸が急速に
変化する間、チップ電圧を一定に保つことがより困難になる。

【００１２】 したがって、この発明の第１の目的は、上述の欠点をなくす、ＩＣチップテス
トのための向上した電気機械的装置を提供することである。

【００１３】

【発明の簡約】

クレームされるこの発明は、チップ保持サブアセンブリ、パワーコンバータサ
ブアセンブリ、および温度調節サブアセンブリがそれぞれのプレス機構によって
多数の組にともに圧搾される、集積回路チップをテストするための電気機械的装
置の構造を含む。この電気機械的装置によって得られる主な利点は、温度調節サ
ブアセンブリをチップ保持サブアセンブリに押しつけることにより、熱が伝導に
よってチップに加えられるか、またはチップから除去されることであり、よって
チップの温度を正確に調節できることである。この電気機械的装置によって得ら
れる別の主な利点は、パワーコンバータサブアセンブリをチップ保持サブアセン
ブリに押しつけることにより、テストされるチップとこれらのチップへの電源と
の間の距離が短くなることである。したがって、チップがテストされる場合にチ
ップ電力散逸が急速に変化する一方、チップ電圧を容易に一定に保持することが
できる。

【００１４】 一実施例においては、チップ保持サブアセンブリおよびパワーコンバータサブ
アセンブリおよび温度調節サブアセンブリは、垂直方向の積層状でフレーム内に
保持される。各チップ保持サブアセンブリの上には、そのパワーコンバータサブ
アセンブリが位置し、各チップ保持サブアセンブリの下にはその温度調節サブア
センブリが位置する。サブアセンブリをともにプレスするために、プレス機構が
温度調節サブアセンブリを上方向に移動させ、ここで最初にそれらのチップ保持
サブアセンブリに接触し、次いでプレス機構はチップ保持サブアセンブリと温度
調節サブアセンブリとの両方をさらに上方向の「閉鎖」位置に移動させ、ここで
これらはパワーコンバータサブアセンブリと接触する。

【００１５】 閉鎖位置においてサブアセンブリがともにプレスされている間に、すべてのチ
ップがテストされる。その後、テストが完了した後で、プレス機構は温度調節サ
ブアセンブリとチップ保持サブアセンブリとを下方向の「開放」位置に移動させ
る。ここで、チップ保持サブアセンブリは簡単にフレームから滑り出て、テスト
されるべき新しいチップの組を装着され、フレーム内に滑るように戻される。

【００１６】 プレス機構のすべては、単一のアクチュエータに応答して同時に動作する。し
たがって、温度調節サブアセンブリとチップ保持サブアセンブリとパワーコンバ
ータサブアセンブリとの間の物理的接触は迅速に行なわれ、迅速に解除される。
この迅速な接続／切断特徴はチップテスト環境において非常に有用なものである
。

【００１７】

【詳細な説明】

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図２を参照して、この発明の好ましい一実施例
を説明する。この実施例は、多数のプリント回路基板上のＩＣチップをテストす
るための電気機械的装置１０であって、これは垂直方向の積層状に保持され、チ
ップへの／チップからのすべての電力および信号を搬送するプレスされた電気的
コンタクトを備えた面を有する。

【００１８】 装置１０は異なった６種類のサブアセンブリ１１−１６からなり、各サブアセ
ンブリはいくつかの構成要素を含む。ある特定のサブアセンブリの構成要素はす
べて、同じ参照番号に異なった文字を付与して識別する。たとえば、構成要素１
１ａ−１１ｇは、サブアセンブリ１１に存在する。各アセンブリ１１−１６およ
びそれぞれの構成要素を説明する。

【００１９】 サブアセンブリ１１は、構成要素１１ａ−１１ｇを含むフレームである。構成
要素１１ａはフレームの水平方向の基部であり、基部１１ａに剛性を持って接続
されるいくつかの脚１１ｂを有する。構成要素１１ｃ−１１ｆは、基部１１ａに
剛性を持って接続される４つの垂直柱である。構成要素１１ｇは、柱１１ｃ−１
１ｆに剛性を持って接続されるフレームの頂部である。

【００２０】 サブアセンブリ１２は、構成要素１２а−１２ｄを含むチップ保持サブアセン
ブリである。これらのチップ保持サブアセンブリ１２の１から１４は、フレーム
１１によって保持される。構成要素１２ａは、一方の面１２ａ−１と反対側の面
１２ａ−２とを有するプリント回路基板である。面１２ａ−１は図２にしか示さ
れず、これにはＮ個のソケット１２ｂが装着され、その各々がテストされるべき
ＩＣチップ１２ｃを１つ保持する。ここで、Ｎはどのような所望の数字であって
もよく、たとえば１６または３０であってもよい。面１２ａ−２に装着されるの
は、Ｎ組の電気的コンタクト１２ｄであって、各組がチップ１２ｃの１つへのす
べての電力およびすべての信号を搬送する。各ソケット１２ｂは、プリント回路
基板１２ａを通る微細な導体（microscopic conductor）（図示せず）によって
１組のコンタクト１２ｄに接続される。

【００２１】 サブアセンブリ１３は、構成要素１３ａ−１３ｃを含むパワーコンバータサブ
アセンブリである。各チップ保持サブアセンブリ１２上に、別々のパワーコンバ
ータサブアセンブリ１３がフレーム１１によって保持される。構成要素１３ａは
、一方の面１３ａ−１と反対側の面１３ａ−２とを有するプリント回路基板であ
る。面１３ａ−１は図２にしか示されず、これにはＮ組のソケット１３ｂが装着
され、その各々がチップ保持サブアセンブリ１２上の１組のコンタクト１２ｄと
嵌め合う。面１３ａ−２に装着されるのは、Ｎ個のＤＣ−ＤＣパワーコンバータ
１３ｃである。各パワーコンバータ１３ｃが１組のコンタクト１３ｂへ電力を供
給するが、これはプリント回路基板１３ａを通る微細な導体（図示せず）によっ
てこれらのコンタクトに接続される。

【００２２】 サブアセンブリ１４は、構成要素１４ａ−１を含む温度調節サブアセンブリで
ある。各チップ保持サブアセンブリ１２下に、別々の温度調節サブアセンブリ１
４が、フレーム１１によって保持される。構成要素１４ａは、一方の面１４ａ−
１と反対側の面１４ｂ−２とを有する平坦な剛性プレートである。面１４ａ−１
にはＮ個の弾性的構成要素１４ｂが装着され、各弾性的構成要素１４ｂが、１つ
の温度調節構成要素１４ｃを、チップ保持サブアセンブリ１２における１つのチ
ップ１２ｃと位置合わせされるよう保持する。

【００２３】 各温度調節構成要素１４ｃはヒートシンクなどの、伝導によりチップ１２ｃか
ら熱を除去する種類のものであり得る。または、電気抵抗などの、伝導によりチ
ップ１２ｃに熱を加える種類のものであり得る。または、これは両者の組み合わ
せであっても良い。いくつかのストップ１４ｄが面１４ａ−２に装着されるが、
これらはチップ保持サブアセンブリ１２におけるソケット１２ｂの間の空間に位
置合わせされる。

【００２４】 これらのストップ１４ｄは、温度調節構成要素１４ｃがチップ１２ｃに押しつ
けられる力を制限する。これは、サブアセンブリ１２−１４がともに圧搾される
場合に、弾性的構成要素１４ｂが圧縮される量を制限することにより達成される
。好ましくはストップ１４ｄは、温度調節構成要素１４ｃが上または下に調節で
きる力でチップ１２ｃに押しつけられるよう、予め定められた範囲で選択可能な
長さを有する。

【００２５】 サブアセンブリ１５は、サブアセンブリ１２、１３、１４をともにプレスする
プレス機構である。これらのサブアセンブリ１２−１４をともにプレスするため
に、パワーコンバータサブアセンブリ１３はフレーム内で静止して保持され、プ
レス機構１５は温度調節サブアセンブリ１４を上に移動させる。この上方向の移
動により、チップ保持サブアセンブリ１２が温度調節サブアセンブリ１４とパワ
ーコンバータサブアセンブリ１３との間で圧搾される。

【００２６】 フレーム１１内に保持される各チップ保持サブアセンブリ１２ごとに、２つの
プレス機構１５が設けられる。１つは柱１１ｃおよび１１ｄによってフレーム内
に保持されるのに対し、他方は柱１１ｅおよび１１ｆによってフレーム内に保持
される。図２から図１９と関連付けて、ここでプレス機構１５のいくつもの異な
った実施例を説明する。

【００２７】 サブアセンブリ１６はフレーム１１内のすべてのプレス機構１５に対するアク
チュエータであって、構成要素１６ａ−１６ｆを含む。構成要素１６ａは、柱１
１ｃと１１ｄとの間でフレーム内で上下に移動するプレートである。構成要素１
６ｂはプレート１６ａと同様のものであり、柱１１ｅと１１ｆとの間でフレーム
内で上下に移動する。プレート１６ａはフレーム柱１１ｃおよび１１ｄによって
保持されるプレス機構１５ごとに別々のスロット対１６ａ−１を有し、プレート
１６ｂはフレーム柱１１ｃおよび１１ｆによって保持されるプレス機構１５ごと
に別々のスロット対１６ｂ−１を有する。

【００２８】 プレート１６ａおよび１６ｂが移動するにつれて、スロット１６ａ−１および
１６ｂ−１がすべてのプレス機構１５を移動させるトラックとして作用する。プ
レート１６ａおよび１６ｂが下に移動すると、プレス機構１５は開放位置に移動
し、ここでサブアセンブリ１２、１３、および１４は離される。反対に、プレー
ト１６ａおよび１６ｂが上に移動すると、プレス機構１５は閉鎖位置に移動し、
ここでサブアセンブリ１２、１３、および１４はともにプレスされる。

【００２９】 構成要素１６ｃは電気モータである。構成要素１６ｄはモータ１６ｃとプレー
ト１６ａとの間のリンク仕掛けであり、構成要素１６ｅはモータ１６ｃとプレー
ト１６ｂとの間のリンク仕掛けである。これらの構成要素１６ｃ−１６ｅは、相
互に動作する制御スイッチ（図示せず）からの導体１６ｆからモータ１６ｃへ送
られる制御信号に応答して、プレート１６ａと１６ｂとを上下に移動させる。

【００３０】 図２に、チップ保持サブアセンブリ１２、パワーコンバータサブアセンブリ１
３、温度調節サブアセンブリ１４、およびプレス機構１５が、フレーム１１によ
って互いに対してどのように保持されているかを概略的に示す。さらに、図２に
はどのようにプレス機構１５がチップ保持サブアセンブリ１２をパワーコンバー
タサブアセンブリ１３と温度調節サブアセンブリ１４との間に圧搾するかを示す
。

【００３１】 図２のプレス機構１５に含まれるのは構成要素１５ａ−１５ｇである。構成要
素１５ａは、フレーム柱１１ｅおよび１１ｆに剛性を持って装着されるレールで
ある。このレール１５ａは、温度調節サブアセンブリ１４の下に位置し、プレー
ト１４ａの面１４ａ−１と平行である。構成要素１５ｂと１５ｃとは、プレート
１４ａの面１４ａ−１に押しつけられる回動ジョイント１５ｄでともに結合され
る一対のアームである。これらのアーム１５ｂおよび１５ｃは、レール１５ａ上
で滑動する滑動可能ジョイント１５ｅおよび１５ｆをも有する。構成要素１５ｇ
は、滑動可能ジョイント１５ｆとフレーム１１との間で結合されるばねである。
構成要素１５ｂ−１５ｇのすべてが、図２に示すようにプレス機構１５内に繰り
返して設けられている。

【００３２】 滑動可能ジョイント１５ｅの両方が、プレート１６ｂ内の１対のスロット１６
ｂ−１内に嵌まる。各対のスロット１６ｂ−１は頂部で接近しており、下部で離
れている。こうして、プレート１６ｂが下に移動するにつれて、ジョイント１５
ｅは互いに近づいて「開放」位置に滑動する。ここで、各アーム対１５ｂおよび
１５ｃの間の角度「Ａ」は大きい。よって回動ジョイント１５ｄは下に移動して
いる。したがって、３つのサブアセンブリ１２、１３、および１４は互いから離
れている。

【００３３】 反対に、プレート１６ｄが上に移動するにしたがって、ジョイント１５ｅは互
いから遠ざかって「開放」位置へ滑動する。ここで、各アーム対の間の角度「Ａ
」は小さい。よって回動ジョイント１５ｄは上に移動している。したがって、３
つのサブアセンブリ１２、１３、および１４はともに圧搾されている。

【００３４】 アーム１５ｂが閉鎖位置にある場合、各アーム対１５ｂおよび１５ｃの間の角
度「Ａ」は単一の値を有さない。そのかわりに、閉鎖位置の角度「Ａ」はＡ１か
らＡ２の範囲の変数である。この理由を図３に示す。

【００３５】 図３において、ダイメンションＹ１はプレス機構１５におけるレール１５ａの
頂部から構成要素１３ａの面１３ａ−１までの距離である。構成要素１１ｅおよ
び１１ｆにおけるさまざまな製造許容差により、ダイメンションＹ１は最小のＹ
１ＭＩＮから最大のＹ１ＭＡＸにわたり得る。

【００３６】 また図３において、ダイメンションＹ２は、構成要素１３ｂ、１２ｄ、１２ａ
および１４ａの厚さを組合せたものに構成要素１４ｄの長さを加えたものである
。製造許容差により、構成要素１３ｂ、１２ｄ、１２ａおよび１４ａの厚さは変
動し得る。構成要素１４ｄの長さは、温度調節構成要素１４ｃがチップｃに押し
つけられる力を調節するよう選択可能である。こうしてダイメンションＹ２は、
最小のＹ２ＭＩＮから最大のＹ２ＭＡＸまで変動し得る。

【００３７】 Ｙ１が最大値を有し、Ｙ２が最小値を有する場合、閉鎖位置にあるアーム１５
ｂと１５ｃとの間の角度Ａは、最小値である角度Ａ１を有する。反対に、Ｙ１が
最小値を有し、Ｙ２が最大値を有する場合、閉鎖位置にあるアーム１５ｂと１５
ｃとの間の角度Ａは、最大値である角度Ａ２を有する。

【００３８】 アーム１５ｂと１５ｃとの間の角度Ａが、角度Ａ１から角度Ａ２に増大するに
つれて、ばね１５ｇの圧縮される量は増大する。こうして、角度Ａが、角度Ａ１
から角度Ａ２に増大するにつれて、ばね１５ｇは滑動ジョイント１５ｆに単調に
変化する力を作用させる。

【００３９】 しかしながら、プレス機構１５の１つの特徴にしたがうと、回動ジョイント１
５ｄがサブアセンブリ１２−１４をともに圧搾する力は、アーム１５ｂと１５ｃ
との間の角度Ａが角度Ａ１から角度Ａ２に増大する場合に、単調に増大しない。
そうではなく、この力は最初に増大し、次いで減少する。この理由を図４から図
８に関連して説明する。

【００４０】 図４において、アーム１５ｂと１５ｃとはここでも図３と同じ状態で示される
。しかしながら、図４においては、滑動ジョイント１５ｆに抗して押圧する力ベ
クトルＦｘが示されており、この力ベクトルはばね１５ｇによって引き起こされ
る。同様に、図４においては、回動ジョイント１５ｄに抗して押圧する力ベクト
ルＦｙが示されており、この力ベクトルは回動ジョイント１５ｄによってサブア
センブリ１２−１４が圧縮されることにより生じるものである。こうして、アー
ム１５ｂと１５ｃとの両方が圧縮される。

【００４１】 また図４においては、２つの角度Ｂ１およびＢ２が示される。これらはそれぞ
れ、図３に示される角度Ａ１およびＡ２の２分の１に等しい。全部の角度Ａ１お
よびＡ２ではなく、これらの半分の角度Ｂ１およびＢ２が図４に示されているの
は、図５に示されるいくつかの方程式によって行なわれた解析においてより有用
であったからである。

【００４２】 方程式１においては、ばね１５ｇのばね定数Ｋに対する数式が与えられる。方
程式１は、ばね定数Ｋが、ばね１５ｇによって角度Ｂ２において作用する力から
、ばね１５ｇによって角度Ｂ１において作用する力を減算し、距離Δｘで除算し
たものに等しいことを示す。図４に示されるこの距離Δｘは、角度ＢがＢ１から
Ｂ２に増大するにしたがってばね１５ｇが圧縮される距離である。

【００４３】 方程式２によって、距離Δｘに対する数式が与えられる。ここで、パラメータ
Ｌはアーム１５ｂおよび１５ｃの各々の長さである。方程式２は、図４のジオメ
トリから求められる。次いで、方程式３は方程式２を方程式１に代入することに
より求められる。

【００４４】 方程式３を見ると、分子がばね１５ｇによって作用する力Ｆｘを表す２つの項
を含むことがわかる。次いで、方程式４から方程式１０によって、２つの力項Ｆ
ｘは、回動ジョイント１５ｄによってサブアセンブリ１２−１４に作用する対応
の直交力Ｆｙに変換される。

【００４５】 上述の変換を開始するにあたって、方程式４は回動ジョイント１５ｄに対して
作用する力Ｆｙが、アーム１５ｂまたは１５ｃの各々によって作用される力Ｆａ
に、角度Ｂのコサインを乗算し、「２」を乗算したものに等しいことを示す。方
程式４は、回動ジョイント１５ｄ上の垂直方向「ｙ」における力を合計すること
により求められる。力Ｆａは各アームの長手方向の軸に平行に作用し、このｙ方
向における成分はコサイン項によって与えられる。また、「２」の因数（factor
）は方程式４において生じるが、これはアーム１５ｂおよび１５ｃの各々が回動
ジョイント１５ｄを同じ力Ｆａで押し上げるからである。

【００４６】 次に、方程式５はアーム１５ｂおよび１５ｃによって作用される力Ｆａを、ば
ね１５ｇによって作用される力Ｆｘに関連付ける。方程式５にしたがうと、ばね
力Ｆｘは、力Ｆａに角度Ｂのサインを乗算したものに等しい。方程式５は、滑動
可能ジョイント１５ｆに水平方向「ｘ」で生じる力を合計して求められる。

【００４７】 方程式４を方程式５によって除算することにより、方程式６が求められる。こ
の除算において、分子の力Ｆａは分母の力Ｆａで約される。次いで、方程式６は
、方程式７に書き換えられ得るが、これは力Ｆｘが、角度Ｂのタンジェントの２
分の１に力Ｆｙを乗算したものに等しいことを示す。

【００４８】 角度Ｂが特定の角度Ｂ１に等しい場合、方程式７は方程式８に書き換えられ得
る。同様に、角度Ｂが特定の値Ｂ２を有する場合、方程式７は方程式９に書き換
えられ得る。次いで、方程式８および方程式９は方程式３の分子に代入すること
ができ、その結果、方程式１０によって与えられるばね定数Ｋに対する新しい数
式が求められる。

【００４９】 方程式１０を見ると、分母がアーム１５ｂおよび１５ｃの各々の長さであるパ
ラメータＬを含むことがわかる。しかしながら、方程式１１および１２を用いる
と、パラメータＬは方程式１０から除去することができ、別のパラメータΔｙに
よって置換される。

【００５０】 方程式１１において、Δｙは回動ジョイント１５ｄが角度ＢのＢ１からＢ２へ
の変化につれて移動する垂直方向の距離である。方程式１１は、図４に示される
ジオメトリから求められる。方程式１１の項を並べ替えることにより、方程式１
２に示されるようにＬに対する数式が求められる。次いで、方程式１２を方程式
１０に代入することにより、方程式１３が求められる。

【００５１】 方程式１３はばね１５ｇのばね定数Ｋに対する複素数式（complex expression
）である。この数式はＦｙ（Ｂ１）とＦｙ（Ｂ２）との２つの力項を含む。方程
式１４において、これらの力項の両方が同じ力Ｆｙ（ＭＩＮ）に等しいと設定さ
れる。次いで、方程式１４を方程式１３に代入することにより、方程式１５が求
められる。方程式１５にしたがってばね定数Ｋを選択することにより、Ｆｙ（Ｂ
１）がＦｙ（Ｂ２）と等しいという結果が求められる。

【００５２】 これは、図４に示されるようにアーム１５ｂとアーム１５ｃとの間の角度がＢ
１またはＢ２のいずれかである場合に、回動ジョイント１５ｄがサブアセンブリ
１２−１４を同じ力Ｆｙ（ＭＩＮ）でともにプレスすることを意味する。ばね１
５ｇが角度Ｂ１およびＢ２において２つの異なった量で圧縮される場合において
さえも、この結果が生じる。

【００５３】 方程式１５を満たすようにプレス機構１５を構築するために、図６に挙げられ
るステップＳ１−Ｓ５が行なわれ得る。最初に、ステップＳ１において、方程式
１５における力Ｆｙ（ＭＩＮ）が１つの設計制約として選択され、方程式１５に
おける距離Δｙが別の設計制約として選択される。

【００５４】 ここで、力Ｆｙ（ＭＩＮ）は嵌め合いコンタクト１２ｄおよび１３ｂがともに
プレスされるのに必要である最小の力に基づいて選択される。たとえば、コンタ
クト１２ｄの総数が１１０であり、各コンタクト１２ｄが対応のコンタクト１３
ｂに２ポンドの最小力によって押し付けられることが必要であると仮定する。ま
た、サブアセンブリ１２および１４は各々１０ポンドの重量であると仮定する。
すると４つのジョイント１５ｄの各々によって作用されなければならない力Ｆｙ
（ＭＩＮ）は、１１０×２＋２０を４で除算したもの、または６０ポンドに等し
く設定される。

【００５５】 同様に、距離Δｙは、図３に関連して説明された、製造許容差と選択可能長さ
変動とに基づいて選択される。たとえば、もしストップ１４ｄが０．１７インチ
変動する選択可能長さを有し、構成要素１１ｆ，１３ｂ，１２ｄ，１２ａおよび
１４ａが組合された許容差である０．０３インチを有していれば、距離Δｙは０
．２０インチに等しく設定される。

【００５６】 次に、方程式１５に対して角度Ｂ１およびＢ２が選択される。図６のステップ
Ｓ２において、角度Ｂ１およびＢ２は、ばね１５ｇによって角度Ｂ１およびＢ２
の各々で回動ジョイント１５ｆに作用する力Ｆｘが、回動ジョイント１５ｄによ
ってサブアセンブリ１２−１４に対して作用する力Ｆｙよりも小さいように選択
される。この制約を満たすために、方程式８および９が角度Ｂ１およびＢ２の各
々で力Ｆｘを力Ｆｙに関連付けるので用いられる。

【００５７】 ステップＳ２を行なうことにより、プレス機構１５のすべての滑動可能ジョイ
ント１５ｅを開放位置から閉鎖位置に移動するためにアクチュエータ１６によっ
て与える必要のある合計の力を減じる機械的拡大率が得られる。この機械的拡大
率の大きさは、ＦｙをＦｘで除算したものに等しい。ここでＦｘは滑動可能ジョ
イント１５に対してばね１５ｇにより作用する力であり、この力Ｆｘはその大き
さが、アクチュエータスロット１６ａ−１によって滑動可能ジョイント１５ｅに
対して作用しなければならない力に等しい。

【００５８】 方程式８および方程式９において、角度Ｂ１およびＢ２のタンジェントは、こ
れらの角度が小さくなるにつれて減じられる。これは、角度Ｂ１およびＢ２が機
械的拡大率を最大化するために可能な限り小さいべきことを示唆する。しかしな
がら、角度Ｂ１およびＢ２が小さくなるにつれて、ジョイント１５ｄが角度Ｂ１
およびＢ２の変化する度（degree）ごとに垂直方向に移動する量は小さくなる。
こうして、Δｙの設計制約を満たすために、角度Ｂ１およびＢ２は小さすぎては
ならない。好ましくは角度Ｂ１およびＢ２は１０°から４０°になるよう選択さ
れる。

【００５９】 たとえば、角度Ｂ１が２０°で、角度Ｂ２が２９°になるよう選択されたと仮
定する。すると、角度Ｂ１＝２０°に対し、機械的拡大率はＦｙ（２０°）をＦ
ｘ（２９°）で除算したものであり、これは方程式８によって５．４９に等しい
と計算され得る。同様に、角度Ｂ２＝２９°における機械的拡大率は、Ｆｙ（２
９°）をＦｘ（２９°）で除算したものであり、これは方程式９によって３．６
１に等しいと計算され得る。

【００６０】 次に、図６のステップＳ３にしたがって、ばね定数ｋは、ステップＳ１および
Ｓ２において選択されたパラメータであるＦｙ（ＭＩＮ）、Δｙ、Ｂ１およびＢ
２を用いることにより方程式１５から計算される。また、これらの同じパラメー
タを、アーム１５ｂおよび１５ｃの各々の長さＬを計算するために方程式１２で
用いることができるが、これは図６のステップＳ４において行なわれる。

【００６１】 ステップＳ４の後に行われなければならないのは、角度ＢがＢ１に等しい場合
にばね１５ｇが圧縮されなければならない量を求めることであり、これは図６の
ステップＳ５において行なわれる。ここで、角度Ｂが角度Ｂ１に等しい場合にば
ね１５ｇによって作用される力は方程式８から求められる。この力は、ばね定数
ｋに距離Δｘ０を乗算したものに等しく設定され、これはばね１５ｇが角度Ｂ１
において圧縮される距離である。この距離Δｘ０はステップＳ５において生じる
唯一の未知の項である。よって、これは他のすべての項によって計算することが
できる。

【００６２】 上述のステップＳ１−Ｓ５の数値例を図７に示す。ここで、ステップＳ１にお
いて、最小力Ｆｙ（ＭＩＮ）は６０ポンドに等しく設定され、パラメータΔｙは
０．２０インチに等しく設定される。また、ステップＳ２において、角度Ｂ１お
よびＢ２はそれぞれ２０°および２９°に等しく設定される。

【００６３】 上の選択を用いて、ステップＳ３およびＳ４が行なわれ、それによりばね定数
ｋはインチごとに６．４５ポンドであり、かつアーム１５ｂおよび１５ｃの各々
の長さＬは３．１インチであると計算される。次いで、ステップＳ５によって、
ばね１５ｇが角度Ｂ１において圧縮される距離Δｘ０は１．６９３インチである
と求められる。

【００６４】 プレス機構１５が図７に示されるパラメータで構築されている場合、さまざま
な角度Ｂに対して生じる力ＦｘおよびＦｙを図８に示す。ここで角度Ｂに対する
単位は度（degree）であり、力ＦｘおよびＦｙに対する単位はポンドである。図
８の考察は、Ｂ１＝２０°およびＢ２＝２９°の各角度で、回動ジョイント１５
ｂによって作用される力Ｆｙは所望の最小力である６０ポンドに等しいことが示
される。これは、角度Ｂ１＝２０°でばね１５ｇによって作用される力Ｆｘが、
角度Ｂ２＝２９°でばね１５ｇによって作用される力Ｆｘと全く異なっている場
合であっても、生じるものである。

【００６５】 図８を見るとまた、角度Ｂが角度Ｂ２から角度Ｂ１に減じるにつれて、力Ｆｘ
は単調に減少する一方、力Ｆｙは最初に増大して減少することがわかる。この、
力Ｆｙが最初に増大した後に減少することは、サブアセンブリ１２−１４がプレ
スして併される最大力を減じるので重要であり、これはいずれかのサブアセンブ
リ構成要素に過大応力が加えられ永久的に損傷を与えることを回避する。たとえ
ば、もし力Ｆｙが大きくなりすぎると、プリント回路基板１２ａおよび１４ａは
曲がってしまうおそれがある。

【００６６】 図８を見るとさらに、角度Ｂが角度Ｂ１から角度Ｂ２に減少するにつれ、アク
チュエータ１６が滑動可能ジョイント１５ｅを移動させる機械的拡大率が単調に
増大することがわかる。この機械的拡大率は、上述のようにＦｙ／Ｆｘに等しい
。しかしながら、角度ＢがＢ１からＢ２に減じるにつれ、ばね１５ｇがアームを
ともにプレスする力Ｆｘは単調に減じる。この力Ｆｘの減少は、機械的拡大率の
増大を妨げ、よって力Ｆｙを最初の増大の後で減少させる。

【００６７】 次に図９を参照して、プレス機構１５の第２の実施例を説明する。このプレス
機構１５の第２の実施例は、図２から図８を参照して説明した第１の実施例に類
似する。類似点は図２と図９とを比較することにより理解されるであろう。

【００６８】 図９のプレス機構においては、図２からの構成要素１５ａ−１５ｇのすべてが
繰り返されるが、ばね１５ｇへの結合が変化している。より特定的には、図９の
プレス機構において、レール１５ａに剛性を持って結合される別の部材１５ｈが
含まれており、ばね１５ｇはこの部材１５ｈと、アーム１５ｃの滑動可能ジョイ
ント１５ｆとの間に結合されている。

【００６９】 動作においては、ばね１５ｇはアーム１５ｂが開放位置から閉鎖位置に移動す
るにつれて増大する量で伸長される。比較すると、図２の実施例においてはばね
１５ｇはアーム１５ｂが開放位置から閉鎖位置に移動するにつれて増大する量で
圧縮される。

【００７０】 図５の方程式１−１５によって得られた解析のすべては、図９のプレス機構に
ついても適用される。したがって、（ばね１５ｇによって作用される）力Ｆｘが
単調に増大するのに対し、（サブアセンブリ１２−１４をともに圧搾する）力Ｆ
ｙが最初に増大し次いで減少するように図９のプレス機構を構築するために、図
６のステップＳ１−Ｓ５のすべてが行なわれるべきである。

【００７１】 次に、図１０Ａと図１０Ｂとを参照して、プレス機構１５の第３および第４の
実施例を説明する。これら両方の実施例において、図２からの構成要素１５ａ−
１５ｇのすべてが再び繰り返されるが、ばね１５ｇへの結合と、両方のジョイン
ト１５ｅ，１５ｆへの結合とが変更されている。

【００７２】 特定的には、図１０Ａおよび図１０Ｂの実施例は各々レール１５ａに剛性を持
って装着される部材１５ｉを含み、ジョイント１５ｆは回動可能であるが滑動不
能であるようにこの部材１５ｉに押し付けられる。さらに、図１０Ａおよび図１
０Ｂの実施例においては、ばね１５ｇはアーム１５ｂのジョイント１５ｅとアク
チュエータ１６のスロット１６ａ−１のうちの１つとの間に結合される。図１０
Ａの実施例においては、ばね１５ｇはアクチュエータがばねを開放位置から閉鎖
位置に移動させるにつれて増大する量で圧縮される一方、図１０Ｂの実施例にお
いては、ばね１５ｇはアクチュエータがばねを開放位置から閉鎖位置に移動させ
るにつれて増大する量で伸長される。

【００７３】 図５の方程式１−１５によって行なわれる解析のすべては、図１０Ａおよび図
１０Ｂの実施例にも適用される。したがって、（ばね１５ｇによって作用される
）力Ｆｘが単調に増大するのに対し、（サブアセンブリ１２−１４をともに圧搾
する）力Ｆｙが最初に増大し次いで減少するよう、図１０Ａおよび図１０Ｂの実
施例を構築するために、図６のステップＳ１−Ｓ５のすべてが行なわれるべきで
ある。

【００７４】 次に、図１１を参照して、プレス機構１５の第５の実施例を説明する。この図
１１の第５の実施例は、図９の第２の実施例に類似し、類似点は図９と図１１と
を比較することにより理解されるであろう。

【００７５】 図９の実施例と図１１の実施例との間の１つの違いは、図１１の実施例におい
ては単一のばね１５ｇが、２つの異なったアーム対１５ｂおよび１５ｃの、１つ
のアーム１５ｃと、別のアーム１５ｃとの間で伸長する。図９の実施例と比較す
ると、単一のばね１５ｇが各アーム対ごとにアーム１５ｃと部材１５ｈとの間で
伸長する。こうして、図１１の実施例は、図９の実施例の半分の数のばね１５ｇ
を有する。

【００７６】 また、図１１の実施例はアーム１５ｂおよび１５ｃが異なった長さＬ１および
Ｌ２を有する別の変形例を示す。この変形例は、図１１の実施例に対してだけで
はなく、図２、図９、図１０Ａおよび図１０Ｂの各実施例に対しても援用可能で
ある。

【００７７】 アーム１５ｂおよび１５ｃが異なった長さＬ１およびＬ２を有する場合、図５
の方程式１５によって与えられるばね定数ｋに対する数式は修正されなければな
らない。この変形例は図１１Ａの方程式１５’によって得られる。方程式１５’
は、異なったアーム長さを反映するように長さＬ１およびＬ２を用いて、図５の
方程式１−１４を生成した同じプロセスにしたがうことにより、導出される。

【００７８】 図１１Ａの方程式１５’は４つの新しい変数であるＢ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ２ａお
よびＢ２ｂを含む。これらすべての角度は図１１Ｂに示されるように定義される
。たとえば、角度Ｂ１ａは、閉鎖位置におけるアーム１５ｂと１５ｃとの間の全
角度が最小値Ａ１を有する場合の、アーム１５ｃの垂直軸Ｙに対する角度である
。同様に、角度Ｂ２ａは、閉鎖位置におけるアーム１５ｂと１５ｃとの間の全角
度が最大値Ａ２を有する場合の、アーム１５ｃの垂直軸Ｙに対する角度である。

【００７９】 次に図１２を参照して、プレス機構の第６の実施例を説明する。この実施例は
構成要素１７ａ−１７ｈを含み、図２から図１１の実施例とは実質的に異なる。
図１２に示される残りの構成要素のすべては、図２に関連して示され説明された
ものと同様であり、上述の参照番号によって識別される。

【００８０】 構成要素１７ａ，１７ｂは、回動ジョイント１７ｃによってともに結合される
１対のアームである。ばね１７ｄが、回動ジョイント１７ｃと、上述のアクチュ
エータ１６のスロット１６−ａの１つとの間に結合される。アクチュエータが開
放位置から閉鎖位置に移動するにつれて、ばね１７ｄは単調に増大する量で伸長
する。

【００８１】 アーム１７ａは、フレーム柱１１ｆに結合される回動ジョイント１７ｅを有し
、アーム１７ｂは垂直方向に可動である基部部材１７ｇに結合される回動ジョイ
ント１７ｆを有する。アクチュエータ１６が開放位置にある場合、基部部材１７
ｇは、フレーム柱１１ｅとフレーム柱１１ｆとの間に剛性を持って結合されるレ
ール１７ｈ上に位置する。

【００８２】 フレーム１１の４つのコラム１１ｃ−１１ｆごとに、すべての構成要素１７ａ
−１７ｆが繰り返される。図１２は、２セットの構成要素１７ａ−１７ｆがフレ
ーム柱１１ｅおよび１１ｆにどのように結合されるかを示す。他方の２セットの
構成要素１７ａ−１７ｆは、同様の態様でフレーム柱１１ｃおよび１１ｄに結合
される。

【００８３】 図１２のプレス機構１７を図２から図１１の上述のプレス機構と比較すると、
４つの主な違いが見出される。第１に、図１２のプレス機構１７においては、各
アームジョイント１７ｃ、１７ｅおよび１７ｆが回動するが、これらのジョイン
トはいずれも滑動しない。第２に、図１２のプレス機構１７においては、ばね１
７ｄは、単一のアームの滑動ジョイントに結合されるのではなく、アーム１７ａ
と１７ｂとの間で回動ジョイント１７ｃに結合される。第３に、図１２のプレス
機構１７においては、サブアセンブリ１２−１４は基部部材１７ｇを垂直に持ち
上げる単一のアーム１７ｂによってともに圧搾される。第４に、サブアセンブリ
が圧搾される場合に、両方のアームが圧縮されるのではなく、アーム１７ｂには
張力がかかりアーム１７ａは圧縮される。

【００８４】 図１２においては、プレス機構１７は、サブアセンブリ１２−１４が互いから
離れている開放位置で示される。アクチュエータスロット１６ａ−１がプレス機
構１７を開放位置から閉鎖位置に移動させるにつれ、ばね１７ｄが伸長される量
は単調に増大する。これにより、ばね１７ｄによって回動ジョイント１７ｃに作
用する力Ｆｘは単調に増大し、こうして基部１７ｇは上に移動してサブアセンブ
リ１２−１４をともに圧搾する。

【００８５】 ここで、基部１７ｇが開放位置から閉鎖位置に移動する距離は固定されていな
い。そのかわりに、距離は図１３に示すように変数である。ここで、回動ジョイ
ント１７ｆは開放位置から閉鎖位置まで最小の距離であるＹｏだけ移動し、開放
位置から閉鎖位置まで最大距離であるＹｏ＋Δｙだけ移動する。距離Δｙはスト
ップ１４ｄの長さにおける選択可能な変動値と、構成要素１１ｅ、１１ｆ、１３
ｂ、１２ｄ、１２ａおよび１４ａの製造許容差とによって生じる。

【００８６】 上述の変動値Δｙのために、ジョイント１７ｃは閉鎖位置において図１３に示
すように１つのポイント「ａ」から別のポイント「ｂ」の範囲にわたる可変位置
を有する。ジョイント１７ｃがポイント「ａ」に位置する場合、アーム１７ａと
１７ｂとの間に生じる角度Ｃは値Ｃａを有するのに対し、ジョイント１７ｃがポ
イント「ｂ」に位置する場合、角度Ｃは値Ｃｂを有する。

【００８７】 同様に、回動ジョイント１７ｃがポイント「ａ」に位置する場合、アーム１７
ａと垂直軸Ｙとの間に生じる角度Ｄは値Ｄａを有し、アーム１７ｂと垂直軸との
間に生じる角度Ｅは値Ｅａを有する。比較すると、回動ジョイント１７ｃがポイ
ント「ｂ」に位置する場合、アーム１７ａと垂直軸との間に生じる角度Ｄは値Ｄ
ｂを有し、アーム１７ｂと垂直軸との間に生じる角度Ｅは値Ｅｂを有する。

【００８８】 ジョイント１７ｃがポイント「ｂ」からポイント「ａ」にに移動するにつれて
、ばね１７ｄは増大する量で伸長する。こうして、ジョイント１７ｃがポイント
「ｂ」からポイント「ａ」に移動するにつれて、ばね１７ｄは単調に増大する力
をジョイント１７ｃに作用させる。しかしながら、プレス機構１７の１つの特徴
にしたがうと、サブアセンブリ１２−１４をともに圧搾する力はジョイント１７
ｃがポイント「ｂ」からポイント「ａ」に移動するにつれて単調に増大しない。
その代わりに、力は最初に増大し、次いで減少する。この理由を、図１４Ａおよ
び図１４Ｂの方程式と併せて説明する。

【００８９】 図１４Ａの方程式２１は、ばね１７ｄのばね定数ｋに対する数式を与える。こ
の数式は、ばね定数ｋが、１つの力Ｆｘａから別の力Ｆｘｂを減算し、距離Δｘ
によって除算したものに等しいことを意味する。ここで、Ｆｘａは、ジョイント
１７ｃがポイント「ａ」にある場合に、ばね１７ｄによってジョイント１７ｃに
作用する力である。Ｆｘｂは、ジョイント１７ｃがポイント「ｂ」にある場合に
、ばね１７ｄによってジョイント１７ｃに作用する力である。距離Δｘは、水平
方向におけるポイント「ｂ」とポイント「ａ」との間の距離であり、これはばね
１７ｄがポイント「ｂ」からポイント「ａ」に移動するときに伸長される付加的
な量である。

【００９０】 距離Δｘに対する数式は、方程式２２によって与えられる。ここで、項Ｌ１、
Ｄａ、およびＤｂは上に説明され、図１３に示された項である。方程式２２は、
図１３のジオメトリから求められる。次いで、方程式２３は、方程式２２を方程
式２１に代入することにより求められる。

【００９１】 次に、方程式２４から方程式３８によって、方程式２３における２つの力項Ｆ
ｘａおよびＦｘｂが、対応の直交力Ｆ２ｙａおよびＦ２ｙｂに変換される。その
結果は方程式３９によって与えられる。力Ｆ２はアーム１７ｂによって、その長
手軸に沿ってジョイント１７ｃおよび１７ｂに対して作用する。アーム１７ｂに
は張力がかかり、こうして力Ｆ２は図１３に示される方向に生じる。

【００９２】 力Ｆ２ｙａは、ジョイント１７ｃがポイント「ａ」にある場合の力Ｆ２の垂直
成分であり、力Ｆ２ｙｂは、ジョイント１７ｃがポイント「ｂ」にある場合の力
Ｆ２の垂直成分である。これらの垂直力Ｆ２ｙａおよびＦ２ｙｂは、ジョイント
１７ｆによって基部部材１７ｇに作用し、これはサブアセンブリ１２−１４をと
もに圧搾する。

【００９３】 上述の変換を開始するにあたって、力Ｆ２は２つの成分、Ｆ２ｘおよびＦ２ｙ
に区切られ、これらはそれぞれＸ軸とＹ軸とに対して平行である。方程式２４は
、力Ｆ２ｘは力Ｆ２に角度Ｅのサインを乗算したものに等しいことを意味する。
同様に、方程式２５は力Ｆ２ｙが、力Ｆ２に角度Ｅのコサインを乗算したものに
等しいことを意味する。これらの方程式２４および２５は、図１３のアーム１７
ｂのジオメトリから求められる。

【００９４】 方程式２４を方程式２５で除算することにより、方程式２６が求められる。こ
の除算において、分子における力Ｆ２は、分母における力Ｆ２によって約される
。すると、方程式２６は方程式２７に書き換えることができ、これは力Ｆ２ｘが
、力Ｆ２ｙに角度Ｅのタンジェントを乗算したものに等しいことを意味し、この
方程式２７は続いて方程式３５において用いられる。

【００９５】 次に、方程式２８により、回動ジョイント１７ｃに作用する力は垂直方向Ｙに
おいて合計される。アーム１７ａは、長手軸に沿って生じ垂直成分Ｆ１ｙを有す
る力Ｆ１をジョイント１７ｃに作用させる。アーム１７ａは圧縮され、こうして
力Ｆ１は図１３に示される方向において生じる。同様に、アーム１７ｂは垂直成
分Ｆ２ｙを有する力Ｆ２をジョイント１７ｃに作用させる。項Ｆ１ｙとＦ２ｙと
を方程式２８に代入することにより、方程式２９が得られ、方程式２９は続いて
方程式３３において用いられる。

【００９６】 次に、力Ｆ１は２つの成分、Ｆ１ｘおよびＦ１ｙに区切られ、これらはそれぞ
れＸ軸とＹ軸とに対して平行である。方程式３０は、力Ｆ１ｘが力Ｆ１に角度Ｄ
のサインを乗算したものに等しいことを意味する。同様に、方程式３１は、力Ｆ
１ｙが力Ｆ１に角度Ｄのコサインを乗算したものに等しいことを意味する。これ
らの方程式３０および３１は、図１３のアーム１７ａのジオメトリから求められ
る。

【００９７】 方程式３０を方程式３１で除算することにより、方程式３２が求められる。こ
の除算において、分子の力Ｆ１は分母の力Ｆ１で約される。すると、方程式３２
は方程式３３に書き換えることができる。

【００９８】 しかしながら、方程式３３における力Ｆ１ｙは、方程式２９によって力Ｆ２ｙ
に関連付けられる。こうして、方程式２９が方程式３３に代入される場合、方程
式３４の結果が求められ、方程式３４は続いて方程式３５において用いられる。

【００９９】 次に方程式３５によって、回動ジョイント１７ｃに作用する力は水平方向Ｘに
おいて合計される。方程式３５は、力Ｆｘが、力Ｆ１ｘから力Ｆ２ｘを除算した
ものに等しいことを意味する。ここで、Ｆｘはばね１７ｄによってジョイント１
７ｃに作用する力であり、Ｆ１ｘはアーム１７ａの長手軸に沿って生じる力の水
平成分であり、Ｆ２ｘはアーム１７ｂの長手軸に沿って生じる力の水平成分であ
る。

【０１００】 力Ｆ１ｘに対する数式は方程式３４によって与えられ、力Ｆ２ｘに対する数式
は方程式２７によって与えられる。こうして、方程式３４と２７とを方程式３５
に代入することにより、方程式３６が求められる。

【０１０１】 方程式３６を用いて、２つの別の方程式３７および３８が求められる。方程式
３７は、回動ジョイント１７ｃがポイント「ａ」にある特定の場合にのみ当ては
まるという点を除いては、方程式３６と同様である。同様に、方程式３８は、回
動ジョイント１７ｃがポイント「ｂ」にある特定の場合にのみ当てはまるという
点を除いては、方程式３６と同様である。

【０１０２】 次に、２つの方程式３７と３８とを方程式２３に代入することにより方程式３
９が求められる。方程式３９において、ばね１７ｄのばね定数Ｋに対する数式が
与えられる。この数式において、力Ｆ２ｙａおよびＦ２ｙｂのみが力項として生
じる。力Ｆ２ｙａは、ジョイント１７ｃがポイント「ａ」にある場合に、ジョイ
ント１７ｆによってサブアセンブリ１２−１４に作用し、力Ｆ２ｙｂは、ジョイ
ント１７ｃがポイント「ｂ」にある場合に、ジョイント１７ｆによってサブアセ
ンブリ１２−１４に作用する。

【０１０３】 次に、方程式４０によって、両方の力Ｆ２ｙａとＦ２ｙｂとが、予め定められ
た力であるＦ２ｙ（ＭＩＮ）に等しいと設定される。この力Ｆ２ｙ（ＭＩＮ）は
、嵌め合いコンタクト１２ｄと１３ｂとの間の適切な電気的接続を確実にするた
めに、各ジョイント１７ｆによってサブアセンブリ１２−１４が圧搾されるべき
最小の力である。こうして、方程式４０を方程式３９に代入することにより、方
程式４１が得られる。

【０１０４】 方程式４１にしたがってばね１７ｄに対するばね定数Ｋを選択することにより
、Ｆ２ｙａとＦ２ｙｂとがＦ２ｙ（ＭＩＮ）に等しいという結果が得られる。こ
れは、アーム１７ａと１７ｂとの間の角度が図１３に示されるようにＣａまたは
Ｃｂのいずれかである場合、図１２のプレス機構１７で、各ジョイント１７ｆが
同じ力Ｆ２ｙ（ＭＩＮ）でサブアセンブリ１２−１４をともにプレスすることを
意味する。この結果は、ばね１７ｄが角度ＣａとＣｂとにおいて２つの異なった
量で伸長される場合においてさえも生じるものである。

【０１０５】 方程式４１は、図１５に示される一連のステップＳ１１−Ｓ１７を行なうこと
により、プレス機構１７を構築するために用い得る。最初に、ステップＳ１１に
おいて、方程式４１における力Ｆ２ｙ（ＭＩＮ）は１つの設計制約として選択さ
れ、図１３に示される距離Δｙが別の設計制約として選択される。

【０１０６】 ここで、力Ｆ２ｙ（ＭＩＮ）は嵌め合い電気的コンタクト１２ｄおよび１３ｂ
がプレスして併されるのに必要である最小の力に基づいて選択される。このステ
ップの、力Ｆｙ（ＭＩＮ）が６０ポンドに等しく設定される例は、図６に関連し
てすでに説明した。

【０１０７】 同様に、距離Δｙはストップ１４ｄの長さにおいて生じ得る選択可能変数と、
構成要素１１ｅ、１１ｆ、１３ｂ、１２ｄ、１２ａ、および１４ａの製造許容差
とに基づいて選択される。このステップの例も、Δｙが０．２０インチに等しく
設定されるものを、図６に関連してすでに説明した。

【０１０８】 次に、図１５のステップＳ１２が行なわれる。ここで、角度ＥａおよびＤａは
、ばね１７ｄによってジョイント１７ｃにポイント「ａ」で作用する力Ｆｘａが
、ジョイント１７ｆによってサブアセンブリ１２−１４に作用する力Ｆ２ｙａよ
りも小さくなるよう、選択される。Ｆｘａが力Ｆ２ｙａよりも小さいという制約
を満たすことにより、サブアセンブリ１２−１４はポイント「ａ」で、Ｆ２ｙａ
をＦｘａで除算したものに等しい機械的拡大率によってともに圧搾される。力Ｆ
ｘａが力Ｆ２ｙａよりも小さくなるよう角度ＥａとＤａとを選択するために、方
程式３７が用いられる。この方程式は、角度Ｅａのタンジェントから角度Ｄａの
タンジェントを減算したものが１未満である限り、力Ｆｘａが力Ｆ２ｙａよりも
小さいことを示す。

【０１０９】 次に、図１５のステップＳ１３が行なわれ、これによりアーム１７ａの長さＬ
１およびアーム１７ｂの長さＬ２が選択される。これらの長さの選択において満
たされるべき１つの制約とは、アーム１７ａはジョイント１７ｅをフレーム柱１
１ｃ−１１ｆの１つに結合するのに十分な長さを有し、アーム１７ｂはジョイン
ト１７ｆを垂直方向可動基部部材１７ｇに結合するのに十分な長さを有すべきこ
とである。

【０１１０】 上述のステップＳ１１、Ｓ１２、およびＳ１３を行なうことにより、図１３に
おける以下のパラメータが確立される：１）ポイント「ａ」の場所、２）ポイン
ト「ａ」から延在するアーム１７ａおよび１７ｂの長さ、３）これらのアームが
ポイント「ａ」から延在するそれぞれの角度ＤａおよびＥａ。こうして、ジョイ
ント１７ｆを距離Δｙ分だけ上に移動させるために、アーム１７ａがジョイント
１７ｅにおいて反時計回りに回動しなければならない角度が計算される。図１３
に示されるその角度は、角度Ｄａから角度Ｄｂを減算したものである。これは図
１３のジオメトリからステップＳ１４において計算される。

【０１１１】 もし長さＬ１がステップＳ１３において極度に短く選択されると、ジョイント
１７ｃを距離Δｙ分だけ移動させることができないおそれがある。同様に、もし
角度ＤａがステップＳ１２において極度に小さく選択されると、ジョイント１７
ｃを距離Δｙ分だけ移動させることができないおそれがある。しかしながら、こ
れらの問題は、異なったアーム長さＬ１およびＬ２および異なった角度Ｄａにつ
いて相互作用的な態様で、ジョイント１２ｆが距離Δｙだけ移動するまで、ステ
ップＳ１１−Ｓ１３の１つ以上を繰り返すことにより簡単に克服される。

【０１１２】 次に、ステップＳ１５によって、図１３における角度ＤｂおよびＥｂが計算さ
れる。角度Ｄｂは単純に、角度ＤａからステップＳ１４で計算された角度を減算
したものである。ついで、角度Ｄｂが求められると、角度Ｅｂは、ジョイント１
７ｃがポイント「ｂ」にある場合に生じるアーム１７ａおよび１７ｂのジオメト
リから求められる。

【０１１３】 上述のステップにしたがって、値がばね１７ｄのばね定数Ｋに対して計算され
るステップＳ１６が行なわれる。この計算は、図１４ｂの方程式４１を用いて行
なわれる。方程式４１の右側はすべてのパラメータＦ２ｙ（min）、Ｄａ、Ｄｂ
、Ｅａ、Ｅｂ、およびＬ１を含む。これらのパラメータに対する値は、上述のス
テップＳ１１−Ｓ１６によって与えられる。

【０１１４】 最後に、ジョイント１７ｃがポイント「ｂ」にある場合にばね１７ｄが伸長さ
れるべき量を求めるための計算が行なわれる。この計算は、図１５のステップＳ
１７において行なわれる。ここで、Δｘ０は、ばね１７ｄが伸長されるべき量を
示す。これは、Ｆｘｂ＝ＫΔｘ０の方程式によって求められる。この方程式にお
いて、未知のものはΔｘ０のみであるが、これは力Ｆｘｂに対する値は方程式３
８から求められ、ばね定数Ｋに対する値はステップＳ１６において計算されてい
るからである。

【０１１５】 上述のステップＳ１１−Ｓ１７の数値例を図１６に示す。ここで、ステップＳ
１１によって、最小力Ｆ２ｙ（ｍｉｎ）は６０ポンドに等しく設定され、距離Δ
ｙは０．２０インチに等しく設定される。次に、ステップＳ１２において、角度
ＤａおよびＥａはそれぞれ２９°および２．７２２°に等しく設定される。次い
で、ステップＳ１３によって、アーム長さＬ１およびＬ２は、それぞれ３インチ
と４インチとに選択される。これらの選択により、ジョイント１７ｅとジョイン
ト１７ｆとの間の水平方向オフセットは１．２６８インチである。

【０１１６】 次に、ステップＳ１４によって、ＤａからＤｂを除算した角度が計算される。
この角度は、ジョイント１７ｆを距離Δｙ分だけ上に移動させるために、アーム
１７ａが反時計回りに回動しなければならない角度である。ステップＳ１４にお
いて、ＤａからＤｂを除算した角度は９．０７７°であると計算される。次いで
、ステップＳ１５によって、角度ＤａおよびＥｂががそれぞれ２０°と−３．４
６８°とに計算される。ここで、負の角度は図１３のポイント「ｂ」がジョイン
ト１７ｆの左に位置することを示す。

【０１１７】 次に、ばね１７ｄに対するばね定数Ｋが計算されるステップＳ１６が行なわれ
る。この計算は、パラメータＦ２ｙ（ｍｉｎ）、Ｄａ、Ｄｂ、Ｅａ、Ｅｂ、およ
びＬ１に対する上述の値を方程式４１に代入することにより行なわれる。この計
算により、ばね定数Ｋはインチごとに１１．６６ポンドに等しく設定される。次
いで、ステップＳ１７でジョイント１７ｃがポイント「ｂ」にある場合にばね１
７ｄが伸長するべき量が計算される。ステップＳ１７によって、Δｘ０は２．１
８４インチと計算される。

【０１１８】 プレス機構１７が図１６で与えられるパラメータを有する場合、さまざまなア
ーム位置に対して生じ得る力ＦｘおよびＦ２ｙが図１７に示される。角度Ｄおよ
びＥに対する単位は度であり、力ＦｘおよびＦ２ｙに対する単位はポンドである
。図１７を見ると、角度ＤａおよびＤｂの各々で、ジョイント１７ｆによって作
用する力Ｆ２ｙは所望の最小力である６０ポンドに等しいことが示される。これ
は、角度Ｄａでばね１７ｄによって作用する力Ｆｘが、角度Ｄｂでばねによって
作用する力Ｆｘと全く異なっていたとしても、生じるものである。

【０１１９】 図１７を見るとまた、角度Ｄが角度Ｄａから角度Ｄｂに減じるにつれ、力Ｆｘ
が単調に減少するのに対し、力Ｆ２ｙは最初に増大し次いで減少することが示さ
れる。この力Ｆ２ｙが最初に増大した後に減少することは重要であるが、これは
サブアセンブリ１２−１４がプレスして併される最大力を減じるからである。

【０１２０】 図１７を見るとさらに、角度Ｄが角度Ｄａから角度Ｄｂに減少するにつれ、ア
クチュエータ１６が回動ジョイント１７ｅを移動させる機械的拡大率が単調に増
大することが示される。この機械的拡大率は、力Ｆ２ｙをＦｘで除算したものに
等しい。しかしながら、角度Ｄが角度Ｄａから角度Ｄｂに減じるにつれ、ばね１
７ｄがアームを引いて併せる力Ｆｘは単調に減じる。この力Ｆｘの減少は、機械
的拡大率の増大に反作用し、力Ｆ２ｙを最初の増大の後で減少させる。

【０１２１】 次に図１８を参照して、プレス機構の第７の実施例を説明する。この第７の実
施例は構成要素１７ａ−１７ｊを含み、図１２の実施例を修正することにより得
られる。

【０１２２】 図１８のプレス機構における１つの変更は、２つのアーム１７ａおよび１７ｂ
が上向きではなく、それぞれのジョイント１７ｅおよび１７ｆから下向きに延在
していることである。したがって、図１８においては、２つのアームを接続する
ジョイント１７ｃは、他の２つのジョイント１７ｅおよび１７ｆの両方より下に
あるのに対し、図１２においては、ジョイント１７ｃは、他の２つのジョイント
１７ｅおよび１７ｆの両方より上にある。

【０１２３】 図１８のプレス機構における別の変更は、プレス機構がジョイント１７ｃとア
クチュエータスロット１６ａ−１との間のカップリングで生じることである。こ
れは図１８において見出されるが、図１８においてはａ）各ジョイント１７ｃは
滑車１７ｉに接続され、ｂ）単一のばね１７ｄが滑車１７ｉ対の各々の間に場所
決めされ、ｃ）ばね１７ｇは、ケーブル１７ｊによって伸長されるが、これは滑
車のまわりに約半分巻きついて、アクチュエータスロット１６ａ−１によって引
かれる。

【０１２４】 図１２の実施例に対して図１３、図１４Ａおよび図１４Ｂで提供された解析は
すべて、図１８の実施例に適用できるよう簡単に修正できる。これを行なうため
に、図１３においてばねによりジョイント１７ｃに作用するのが示される力Ｆｘ
ａおよびＦｘｂは、滑車１７ｉによってジョイント１７ｃに作用する力Ｆｘａお
よびＦｘｂに修正される。

【０１２５】 ケーブル１７ｊは滑車１７ｉの上から下まで延在し、こうしてケーブル１７ｉ
は滑車１７ｉに対して２つの等しい大きさの力を作用させる。こうして、ジョイ
ント１７ｃに作用する力ＦｘａおよびＦｘｂの約半分がケーブル１７ｊ内で生じ
る。ばね１７ｄはケーブル１７ｊによって伸長され、よって力ＦｘａおよびＦｘ
ｂの約半分がばね１７ｄによって作用する。またジョイント１７ｃは、ケーブル
１７ｉがアクチュエータスロット１６ａ−１によって移動する距離の半分だけ移
動する。そのほかのすべての点について、図１３、図１４Ａおよび図１４Ｂの解
析が図１８のプレス機構に直接適用される。こうして、図１４Ｂの方程式４１は
ばね１７ｄのばね定数ｋを求めるために用い得る。同様にステップＳ１−Ｓ１７
はＦ２ｙ（ＭＩＮ）、ΔＹ、Ｄａ、Ｅａ、Ｌ１、Ｌ２、Ｄｂ、Ｅｂ、およびΔｘ
ｏの、他のすべてのパラメータを選択するために用い得る。

【０１２６】 次いで、図１９を参照して、プレス機構の第８の実施例を説明する。図１９の
本実施例は、ばね１７ｄがなくされ、代わりに異なった場所に異なったばね１７
ｋが設けられている点以外では、図１２の実施例について説明されたものと同様
である。

【０１２７】 より特定的には、図１９の実施例においては、ばね１７ｋはねじりばね（tors
ion spring）であり、示されるようにジョイント１７ｅとアクチュエータのスロ
ット１６−ａとの間に結合される。アクチュエータが開放位置から閉鎖位置に移
動するにつれ、ばね１７ｋによりジョイント１７ｅに作用するトルクは単調に増
大する。増大したトルクは、基部１７ｇを上に移動させ、サブアセンブリ１２−
１４をともに圧搾する。

【０１２８】 この発明のいくつもの好ましい実施例を細部にわたって説明してきた。しかし
ながら、この発明の性質および精神から逸脱することなく、さらに以下の変更お
よび修正をこれらの細部に対して行なうことが可能である。

【０１２９】 １つの修正例の説明を助けるために、再び図７および図８を参照する。これら
の図は、嵌め合い電気的コンタクト１２ｄおよび１３ｂが、アームの間の角度Ｂ
が閉鎖位置に対する２つの限界Ｂ１およびＢ２にある場合に、最小の力であるＦ
ｙ（ｍｉｎ）によってプレスされて合わされる、プレス機構１５の実施例を示す
。閉鎖位置限界Ｂ１およびＢ２において最小力が生じることが所望であるのは、
これが力の最大値であるＦｙを、Ｂ１とＢ２との中間点に近接して生じさせるか
らであり、かつ、これはサブアセンブリ１２−１４がプレスして合わされる最小
力と最大力との間の差を最小化する傾向があるからである。

【０１３０】 しかしながらこれに代えて、最大Ｆｙ力が生じる角度Ｂは角度Ｂ１または角度
Ｂ２のいずれかに向かってシフトすることができる。事実、最大Ｆｙ力が生じる
角度Ｂは角度Ｂ１または角度Ｂ２を超えてシフトしてもよい。そのようなシフト
は、ばね１５ｇが角度Ｂ１で圧縮される量Δｘｏを変更し、かつ／または、図６
のステップ３３および３５において求められた好ましい値から、ばね定数Ｋを変
えることにより、簡単に達成される。

【０１３１】 上述のシフトが行なわれる場合、Ｆｙ／Ｆｘの機械的拡大率は、アームの間の
角度ＢがＢ２からＢ１に減少しても、増大する。この機械的拡大率における増大
は、それでも、角度ＢがＢ２からＢ１に変化するにつれた力Ｆｘの減少により反
作用される。したがって、ＦｙがＢ２からＢ１に変化する合計量は、それでも減
少する。

【０１３２】 図８の実施例に対する上述の修正は、示された他のすべての実施例に対して援
用可能である。たとえば図１６および図１７においては、閉鎖位置における角度
ＤはＤａからＤｂに変動し、これらの角度限界（angular limits）の各々におい
て、力Ｆ２ｙは最小力のＦ２ｙ（ｍｉｎ）に等しい。こうして、力Ｆ２ｙの最大
値は角度ＤａとＤｂとの中間に近接して生じる。しかしながら、修正例として、
最大値力Ｆ２ｙが生じる角度Ｄは、角度Ｄｂに向かって、または角度Ｄａに向か
って、またはこれらの角度を超えてシフトしてもよい。このシフトは、ばね１７
ｄが位置Ｄｂで伸長される量Δｘｏを変更し、かつ／または、図１５のＳ１６お
よびＳ１７において求められた好ましい値からばね定数Ｋを変えることにより、
簡単に達成される。

【０１３３】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図２を参照する。ここで、プレス機
構１５においてジョイント１５ｄは温度調節サブアセンブリ１４に押し付けられ
、サブアセンブリ１２−１４をともにプレスする。しかしながら、ある種のチッ
プ１２ｃがテストされる場合、それらの温度は調節される必要がない可能性があ
る。よってその場合、温度調節サブアセンブリ１４をなくしてもよい。すると、
プレス機構１５のジョイント１５ｄが直接、チップ担持サブアセンブリ１２に押
し付けられて、嵌め合い電気的コンタクト１２ｄと１３ｂとをともにプレスする
。この修正は、示されるほかのすべての実施例に対して行なうことが可能である
。

【０１３４】 次に、別の修正例の説明を助けるために、再び図２を参照する。ここで、ばね
１５ｇが滑動可能ジョイント１５ｆに直接装着されるのが示されている。しかし
ながら、修正例として、ばね１５ｇは他のどのポイントでアーム１５ｃに結合さ
れてもよい。この修正はまた、図９から図１１のすべての実施例に適用可能であ
る。同様に、図１２の実施例において、ばね１７ｄは直接ジョイント１７ｃに装
着されるのが示されている。しかしながら、修正例として、ばね１７ｄは他のど
のポイントでアーム１７ａに結合されてもよい。この修正はまた、図１８の実施
例にも適用可能である。

【０１３５】 次に、別の修正例の説明を助けるために、再び図２を参照する。ここで、スト
ップ１４ｄが、温度調節サブアセンブリ１４内の部材１４ａに装着されるのが示
されている。しかしながら、修正例として、ストップ１４ｄはチップ保持サブア
センブリ１２の部材１２ａに装着されてもよい。この修正はまた、図１８の実施
例にも適用可能である。

【０１３６】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図１Ａを参照する。ここでアクチュ
エータ１６が、導体１６ｆに送られる制御信号に応答して動作する電気モータ１
６ｃを含むのが示されている。これらの制御信号は、手動で動作される制御スイ
ッチ（図示せず）によって生成されるものとして説明した。しかしながら、修正
例として、モータ１６ｃに対する制御信号は他のどのようなソースから生成され
てもよい。たとえば、制御プログラムを備えたデジタルコンピュータが自動的に
導体１６ｆ上の制御信号を生成し得る。

【０１３７】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図２を参照する。ここで、サブアセ
ンブリ１２内で保持されるチップ１２ｃごとに別々のＤＣ−ＤＣパワーコンバー
タ１３ｃが、サブアセンブリ１２内に示されている。しかしながら、もしチップ
１２ｃが比較的小さな量の電力を用いるのであれば、各ＤＣ−ＤＣパワーコンバ
ータ１２ｃは１つ以上のチップに電力を供給し得る。逆に、もしチップ１２ｃが
比較的大きな量の電力を用いるのであれば、２つ以上のＤＣ−ＤＣパワーコンバ
ータが各チップに電力を供給し得る。さらに、パワーコンバータ１３ｃはＤＣ−
ＤＣパワーコンバータに限定されるものではなく、これに代えて、ＡＣ電力をＤ
Ｃ電力に変換するどのような回路であってもよい。

【０１３８】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図１Ｂを参照する。この図は、上下
に移動するプレート１６ａおよび１６ｂと、プレス機構１５内のジョイント１５
ｅを滑動させるプレート内のスロット１６ａ−１とを示す。図１Ｂにおいて、ス
ロット１６ａ−１はジョイント１５ｅが滑動する方向に対して約４５°の位置に
あるように示される。しかしながら、修正例として、スロット１６ａ−１の角度
は増大されても減少されてもよい。スロット１６ａ−１の角度がジョイント１５
ｅが滑動する方向に対して小さくなると、モータ１６ｃがプレート１６ｂを移動
させるために作用させなくてはならない力が小さくなる。しかしながら、スロッ
ト１６ａ−１の角度が小さくなると、モータ１６ｃがコンタクト１２ｄおよび１
３ｂを開放するためにプレート１６ａおよび１６ｂを移動させなければならない
距離が増大する。

【０１３９】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照する
。図１１Ｂは、脚１５ｂおよび１５ｃがそれぞれ異なった長さＬ１およびＬ２を
有するプレス機構１５の実施例を示し、図１１Ａは図１１Ｂにおいて示されるさ
まざまなパラメータの意味でばね定数ｋを表す方程式１５’を提供する。図１１
Ｂを見ると、２つの滑動可能ジョイント１５ｅおよび１５ｆが単一の軸１５ｘで
滑動することが示される。しかしながら修正例として、ジョイント１５ｅと１５
ｆとは離れていて互いに対し平行である別々の軸上で滑動し得る。この修正例に
対し、ばね１５ｇに対するばね定数ｋを計算するために、図６のステップＳ１−
Ｓ５と関連して、図１１Ａの方程式１５’をやはり用いることができる。

【０１４０】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図１Ｃおよび図２を参照する。これ
らの図は、図２から図１９におけるプレス機構のいずれか１つによってプレスさ
れて合わされる嵌め合い電気的コンタクト１２ｄおよび１３ｂを示す。コンタク
ト１２ｄおよび１３ｂは商業的に入手可能なプレスされた電気的コンタクトのど
のようなタイプのものであってもよい。たとえば各コンタクト１３ｂは「ファズ
ボタン（fuzz-button）」のような弾性的コンタクトであってもよく、各コンタ
クト１２ｄは対応のファズボタンに対する非弾性的金属パッドであってもよい。
これに代えて、各コンタクト１２ｄが弾性的コンタクトであって、各コンタクト
１３ｂが非弾性的金属パッドであってもよい。

【０１４１】 また、嵌め合い電気的コンタクト１２ｄおよび１３ｂが搭載される平面部材１
２ａおよび１３ａは、プリント回路基板に限定されない。そうではなく、平面部
材１２ａおよび１３ａは、セラミックまたはプラスチックまたはエポキシガラス
などのどのような電気的絶縁体から作られていてもよい。コンタクト１２ｄおよ
び１３ｂに信号を搬送する電気的導体は、平面部材１２ａおよび１３ａに一体化
される印刷導体（printed conductors）か、または平面部材に装着される別々の
ワイヤであってもよい。

【０１４２】 好ましくは、各電気的コンタクト１２ｄおよび１３ｂは、コンタクトをわたっ
て無視できるほどの抵抗降下しか起こさない非常に小さなコンタクト抵抗を有す
る。そのような低いコンタクト抵抗を有することは、チップに電力を搬送するコ
ンタクトには特に重要である。これは、ある高パワーチップはたとえば５０アン
ペアほどの大電流を引く可能性があるためである。コンタクト１２ｄまたは１３
ｂの抵抗を減じるためには、コンタクトが基板１２ａおよび１３ａの面に占める
面積を増大させるべきである。所望のようにコンタクト面積を増大させるために
、多くの余地が基板１２ａおよび１３ａにあるが、これを図１Ｃおよび図２に見
ることができる。

【０１４３】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図６を参照する。ここで、ステップ
Ｓ５において、ばね１５ｇが角度Ｂ１で圧縮される（または伸長される）量Δｘ
ｏは、方程式Ｆｘ（Ｂ１）＝ｋΔｘｏから求められる。しかしながら、修正例と
して、ばね１５ｇはＦｏの初期力がばねに必ず作用して、ばねの圧縮（または伸
長）を開始させるように「余荷重（preload）」で構築されてもよい。この場合
、ステップＳ５は、ΔｘｏがＦｘ（Ｂ１）−Ｆｏ＝ｋΔｘｏから求められるよう
に修正される。同様に、この同じ修正が図５のステップＳ１７に対しても援用さ
れる。

【０１４４】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図１Ａおよび図１Ｂを参照する。こ
こで、サブアセンブリ１２−１５はフレーム１１によって垂直積層状に保持され
ているのが示される。しかしながら、修正例として、図１Ａおよび図１Ｂのフレ
ーム１１は９０°倒されてもよい。この修正により、サブアセンブリ１２−１５
はフレーム１１によって水平方向の列に保持される。

【０１４５】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図２を参照する。ここで、パワーコ
ンバータサブアセンブリ１３がフレーム１１内に静止して保持され、チップ保持
サブアセンブリ１２および温度調節サブアセンブリ１４はプレス機構１５によっ
て移動されるのが示される。しかしながら、修正例として、図２におけるすべて
のサブアセンブリ１２−１４は図の平面上で１８０°回転されてもよい。この修
正により、プレス機構１５はパワーコンバータサブアセンブリ１３を押圧して移
動させ、温度調節サブアセンブリ１４はフレーム１１によって静止して保持され
る。この修正は、温度調節サブアセンブリ１４をなくした上述の修正例と組合せ
ても行なうことができる。この場合、プレス機構１５はパワーコンバータサブア
センブリ１３をプレスして移動させ、チップ保持サブアセンブリ１２がフレーム
１１によって静止して保持される。

【０１４６】 次に、別の修正例の説明を助けるために、図２を参照する。ここで、プレス機
構１５のジョイント１５ｄはサブアセンブリ１２−１４をともにプレスするため
に温度調節サブアセンブリ１４をプレスする。しかしながら、従来の態様でチッ
プ保持基板１２ａ上のエッジコネクタを介してチップに電力が供給されていたと
しても、温度調節サブアセンブリ１４をチップ保持サブアセンブリ１２に押し付
けるためにプレス機構１５を用い得る。この場合、パワーコンバータサブアセン
ブリはなくされる。この修正は、示されるほかのすべての実施例に対して行ない
得る。

【０１４７】 したがって、上述の修正例を鑑みて、この発明は示される好ましい実施例のい
ずれの細部にも限定されるものではなく、前掲の特許請求の範囲によって定義さ
れることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】 この発明の１つの好ましい実施例を構成する、ＩＣチップのテス
トのための電気機械的装置の上部の図である。

【図１Ｂ】 図１Ａの電気機械的装置の下部の図である。

【図１Ｃ】 図１Ａおよび図１Ｂの電気機械的装置内に垂直積層状で多数保持
される、チップ保持サブアセンブリ、パワーコンバータサブアセンブリ、および
温度調節サブアセンブリの図である。

【図２】 図１Ａおよび図１Ｂの電気機械的装置内の図１Ｃの３つのサブアセ
ンブリおよび、３つのサブアセンブリをともに圧搾するプレス機構の概略図であ
る。

【図３】 図２のプレス機構が、その２つのアームの間の角度がＡ１からＡ２
の範囲に及び得る閉鎖位置にあるのを示す、プレス機構の図である。

【図４】 図２のプレス機構のアームが図３に示される２つの異なった閉鎖位
置にある場合に、プレス機構に生じるさまざまな力を示す図である。

【図５】 図４から導出され、図２のプレス機構におけるあるパラメータを関
連付ける１組の方程式を示す図である。

【図６】 図５の方程式を用いて図２のプレス機構のためのパラメータを選択
する１組のステップを示す図である。

【図７】 図６のステップによって選択されるパラメータの数値例を示す図で
ある。

【図８】 図２のプレス機構が図７におけるパラメータを有する場合、この機
構における角度範囲をわたって、２つの力ＦｘおよびＦｙがどのように変化する
かを示す図である。

【図９】 図２のプレス機構にいくらか類似するプレス機構の第２の実施例を
示す図である。

【図１０Ａ】 図２のプレス機構にいくらか類似するプレス機構の第３の実施
例を示す図である。

【図１０Ｂ】 図２のプレス機構にいくらか類似するプレス機構の第４の実施
例を示す図である。

【図１１】 図２のプレス機構にいくらか類似するプレス機構の第５の実施例
を示す図である。

【図１１Ａ】 図１１のプレス機構におけるあるパラメータを関連付ける方程
式を示す図である。

【図１１Ｂ】 図１１Ａの方程式におけるさまざまなパラメータを示す図であ
る。

【図１２】 図２、図９、図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１１のプレス機構と
は実質的に異なるプレス機構の第６の実施例を示す図である。

【図１３】 図１２のプレス機構のアームが２つの異なった閉鎖位置にある場
合にプレス機構に生じるさまざまな力を示す図である。

【図１４Ａ】 図１３から導出され、図１２のプレス機構のあるパラメータを
関連付ける１組の方程式を示す図である。

【図１４Ｂ】 図１３から導出され、図１２のプレス機構のあるパラメータに
関連する１組の方程式を示す図である。

【図１５】 図１４Ａおよび図１４Ｂの方程式を用いて図１２のプレス機構の
ためのパラメータを選択する１組のステップを示す図である。

【図１６】 図１５におけるステップで選択されるパラメータの数値例を示す
図である。

【図１７】 図１２のプレス機構が図１６のパラメータを有する場合、プレス
機構の角度範囲に対してどのように２つの力ＦｘおよびＦ２ｙが変化するかを示
す図である。

【図１８】 図１２のプレス機構にいくらか類似するプレス機構の第７の実施
例を示す図である。

【図１９】 図１２のプレス機構にいくらか類似するプレス機構の第８の実施
例を示す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年５月１３日（２００２．５．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１２】 先行技術において、米国特許第４，７７９，０４７号は、「キャリアテープに
搭載された集積回路のためのバーンイン装置（Burn-In Apparatus for Integrat
ed Circuits Mounted on A Carrier Tape）」を開示し、米国特許第５，１４８
，００３号は、「モジュラーテストオーブン（Modular Test Oven）」を開示し
、欧州特許出願ＥＰＯ８４１５７１Ａ２は、「水準バーンインベースユニット基
板およびアセンブリ（Water Level Burn-In Base Unit Substrate and Assembly
）」を開示する。しかしながら、これらの文書はいずれも、ここに開示されクレ
ームされる特定の構造特徴を有する集積回路チップをテストするための電気機械
的装置を示唆しない。 したがって、この発明の第１の目的は、上述の欠点をなくす、ＩＣチップテス
トのための向上した電気機械的装置を提供することである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トゥスタニウスキー，ジェリー・イホー アメリカ合衆国、92691 カリフォルニア 州、ミッション・ビエホ、アベニダ・ドミ ンゴ、26822 (72)発明者 ブラフォード，ジェイムス・メイソン アメリカ合衆国、92691 カリフォルニア 州、ミッション・ビエホ、ダルダニア、 24622 (72)発明者 バブコック，ジェイムス・ウィットマン アメリカ合衆国、92029 カリフォルニア 州、エスコンディード、ビア・センデロ・ ビスタ、1248 Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AC01 AD01 AD02 AD09 AE01 AF06 AG01 AG08 AH01 AH04 AH09 2G132 AA00 AB03 AB14 AE22 AE27 AF07 AJ07 AL09 AL18 AL21 【要約の続き】 圧を一定に保つことができる。この電気機械的装置の別 の利点は、３つのサブアセンブリ（１２ａ−１２ｄ，１ ３ａ−１３ｃ，１４ａ−１４ｄ）の間の物理的接触が、 プレス機構（１５ａ−１５ｇ）によって迅速に行なわれ 迅速に切断されることである。この迅速な接続／迅速な 切断特徴は、チップテスト環境において非常に有用であ る。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路チップをテストするための電気機械的装置（図２）
   であって、 フレーム（１１ｅ，１１ｆ）と、前記フレームによってそれぞれ離れた互いに
   対して平行な場所に保持される平坦な基板（１２ａ）の第１の組と、 前記フレームによって、前記第１の組と交互に配置されるそれぞれの場所に保
   持される平坦な基板（１３ａ）の第２の組とを含み、 前記第１の組の各基板（１２ａ）は、テストされるべき前記チップ（１２ｃ）
   を保持する一方の面（１２ａ−１）と、それらのチップのためのすべての電力お
   よびすべての信号を搬送する第１の電気的コンタクト（１２ｄ）を備えた反対の
   面（１２ａ−２）とを有し、 前記第２の組の各基板（１３ａ）は、前記第１の電気的コンタクト（１２ｄ）
   と整列される嵌め合い電気的コンタクト（１３ｂ）を備えた一方の面（１３ａ−
   １）を有し、さらに 前記組のうちの１つの前記基板のすべてを、それらの面に対して直交する方向
   に同時に移動させ、前記第１の電気的コンタクトを前記嵌め合い電気的コンタク
   トと係合または係合解除させるための手段（１５ａ−１５ｇ）を含む、電気機械
   的装置。
2. 【請求項２】 前記第２の組の各基板はまた、前記第１の電気的コンタクト
   および前記嵌め合い電気的コンタクトを介して前記チップに電力を供給する複数
   の電子的装置を保持する反対の面を有する、請求項１に記載の電気機械的装置。
3. 【請求項３】 前記電子的装置は、前記第２の組の基板の前記反対の面上の
   、前記チップに近接して整列した場所に保持される、請求項２に記載の電気機械
   的装置。
4. 【請求項４】 前記第１の組の各基板に隣接して前記フレーム内に保持され
   、前記第１の電気的コンタクトが前記嵌め合いコンタクトと係合する間に、前記
   移動するための手段によって前記チップに抗して移動される温度調節モジュール
   の組をさらに含む、請求項１に記載の電気機械的装置。
5. 【請求項５】 前記移動するための手段は、各温度調節モジュールと直接接
   触して移動させ、各温度調節モジュールは、前記第１の組のそれぞれの基板に直
   接接触して移動させる、請求項４に記載の電気機械的装置。
6. 【請求項６】 前記第２の組の基板は、固定された場所で前記フレーム内に
   保持され、前記第１の組の基板は前記移動するための手段によって移動され、前
   記第１の電気的コンタクトを前記嵌め合い電気的コンタクトと係合および係合解
   除させる、請求項１に記載の電気機械的装置。
7. 【請求項７】 前記第１の組の基板は、固定された場所で前記フレーム内に
   保持され、前記第２の組の基板は前記移動するための手段によって移動され、前
   記第１の電気的コンタクトを前記嵌め合い電気的コンタクトと係合および係合解
   除させる、請求項１に記載の電気機械的装置。
8. 【請求項８】 前記移動するための手段は、前記第１の組の各基板ごとにト
   ラックを備えた１つの可動部材と、前記トラックによって移動されて前記少なく
   とも１つの組の前記基板のすべてを同時に移動させるそれぞれのアームとを含む
   、請求項１に記載の電気機械的装置。
9. 【請求項９】 前記移動するための手段は、機械的拡大率で前記基板のすべ
   てを同時に移動させる、請求項１に記載の電気機械的装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の組の各基板および前記第２の組の各基板は、プ
    リント回路基板である、請求項１に記載の電気機械的装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の組の各基板および前記第２の組の各基板は、前
    記フレームによって水平面に保持される、請求項１に記載の電気機械的装置。
12. 【請求項１２】 前記第１の組の各基板および前記第２の組の各基板は、前
    記フレームによって垂直面に保持される、請求項１に記載の電気機械的装置。
13. 【請求項１３】 各組の基板の総数は５から２５である、請求項１に記載の
    電気機械的装置。