JP2006308486A - 導電性接触子ホルダおよび導電性接触子ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】検査対象の回路構造が高周波信号を伝送する場合にも対応可能であり、強度および耐久性に優れた導電性接触子ホルダおよび導電性接触子ユニットを提供する。
【解決手段】導電性材料によって形成され、所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子を収容する第1開口部が形成されたホルダ基板と、絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径を、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きくする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、半導体集積回路等の所定の回路構造の通電検査を行うために複数の導電性接触子を収容する導電性接触子ホルダおよび当該導電性接触子ホルダに複数の導電性接触子が収容されて成る導電性接触子ユニットに関する。
従来、半導体集積回路等の所定の回路構造の通電検査を行う技術として、その回路構造が有する外部接続用電極に対応して複数の導電性接触子(コンタクトプローブ)を配設した導電性接触子ユニットに関する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。かかる導電性接触子ユニットは、複数の導電性接触子と、この複数の導電性接触子を所定の位置に収容する導電性接触子ホルダと、複数の導電性接触子と電気的に接続された検査回路とを備える。
このような導電性接触子ユニットに対しては、近年の半導体集積回路の小型化や動作の高速化に伴い、小型であって高速な動作が可能な技術が要求されてきている。特に、高い周波数で駆動する回路構造に対応した導電性接触子ユニットを実現する場合には、伝送路の一部をなす導電性接触子の特性インピーダンスを回路構造の特性インピーダンスと整合させるインピーダンス整合を精度よく行う必要がある。
特開2002−124552号公報
しかしながら、高い周波数で駆動する回路構造に対応した導電性接触子ユニットを実現するには、電気信号の入出力を行う導電性接触子の径を細くしなければならない。このため、細径状の導電性接触子が適用される導電性接触子ホルダや導電性接触子ユニット全体として、その強度および耐久性に問題が生じる可能性があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、検査対象の回路構造が高周波信号を伝送する場合にも対応可能であり、強度および耐久性に優れた導電性接触子ホルダおよび導電性接触子ユニットを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1記載の発明は、所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子を少なくとも収容する導電性接触子ホルダであって、導電性材料によって形成され、前記信号用導電性接触子を収容する第1開口部が形成されたホルダ基板と、絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径は、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きいことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子と、前記回路構造に対してアース電位の供給を行うアース用導電性接触子とを少なくとも収容する導電性接触子ホルダであって、導電性材料によって形成され、前記信号用導電性接触子を収容する第1開口部および前記アース用導電性接触子との電気的接続を維持しつつ前記アース用導電性接触子を収容する第2開口部を有するホルダ基板と、絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径は、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きいことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記保持部材は、一対の前記信号用導電性接触子を、互いに接触することなく、互いの軸線が平行となるように保持可能な二つの中空部を有する絶縁性メガネ部材であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記ホルダ基板は、前記第1開口部および前記第2開口部にそれぞれ対応する第4開口部および第5開口部が形成された第1基板と、前記第1開口部および前記第2開口部にそれぞれ対応する第7開口部および第8開口部が形成され、前記第7開口部が前記第4開口部と連通し、前記第8開口部が前記第5開口部と連通するよう前記第1基板に対して固定された第2基板と、を備え、前記絶縁性メガネ部材は、前記第4開口部に挿入された第1のメガネ状部材と、この第1のメガネ状部材と同形状をなし、前記第7開口部に挿入された第2のメガネ状部材とを有することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記第1および第2のメガネ状部材は、一方の端部に抜止フランジがそれぞれ形成され、前記抜止フランジが前記第1基板と前記第2基板との境界側に位置するように前記第4および第7開口部にそれぞれ挿入されたことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項記載の発明において、導電性材料によって形成され、前記第2開口部内に挿入されて前記アース用導電性接触子を保持する導電性パイプ部材をさらに備えたことを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項記載の発明において、前記ホルダ基板は、前記回路構造に対して電力の供給を行う給電用導電性接触子を収容する第3開口部をさらに備え、前記第3開口部には、絶縁性材料によって形成され、前記給電用導電性接触子を保持する絶縁性パイプ部材が挿入されたことを特徴とする。
請求項8記載の発明に係る導電性接触子ユニットは、所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子と、前記回路構造に対してアース電位の供給を行うアース用導電性接触子と、導電性材料によって形成され、前記信号用導電性接触子を収容する第1開口部および前記アース用導電性接触子との電気的接続を維持しつつ前記アース用導電性接触子を収容する第2開口部が形成されたホルダ基板、および絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材を有する導電性接触子ホルダと、少なくとも前記信号用導電性接触子と電気的に接続され、前記回路構造に対して入力する信号を生成する回路を有する回路基板と、を備え、前記保持部材の表面であって前記導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径は、前記導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きいことを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、前記保持部材は、一対の前記信号用導電性接触子を、互いに接触することなく、互いの軸線が平行となるように保持可能な二つの中空部を有する絶縁性メガネ部材であることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項8または9記載の発明において、前記回路基板は、差動伝送用のコプレーナ型マイクロストリップラインを含むことを特徴とする。
本発明によれば、導電性材料によって形成され、所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子を収容する第1開口部が形成されたホルダ基板と、絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径を、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きくすることにより、検査対象の回路構造が高周波信号を伝送する場合にも対応可能であり、強度および耐久性に優れた導電性接触子ホルダおよび導電性接触子ユニットを提供することが可能となる。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以後、「実施の形態」と称する)を説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る導電性接触子ユニットの構成を示す斜視図である。同図に示す導電性接触子ユニット1は、所定の回路構造に対して電気信号の入出力、電力供給、およびアース電位供給を行うものであり、検査対象である回路構造とこの回路構造に応じて設けられる検査回路とを電気的に接続する複数の導電性接触子を収容する。
より具体的には、導電性接触子ユニット1は、検査対象である半導体集積回路100に対して供給する電気信号の生成等を行う回路基板2、この回路基板2と半導体集積回路100との電気的な接続を行う複数の導電性接触子3、複数の導電性接触子3を所定の位置に収容する導電性接触子ホルダ4、および導電性接触子ホルダ4の外周に配設され、検査時に半導体集積回路100の位置ずれを抑制するホルダ部材5と、を備える。
回路基板2は、半導体集積回路100の電気的特性を検査するための検査回路を備える。この回路基板2には、前述した検査回路を導電性接触子3に対して電気的に接続するための電極(図1では図示省略)が、ホルダ部材5に対向する側の表面に適宜配置されている。
図2は、導電性接触子3が装着された導電性接触子ホルダ4の構成例を部分的に示す上面図である。また、図3は、図2のA−A線断面図である。これらの図2および図3を用いて、導電性接触子3および導電性接触子ホルダ4の構成を説明する。
まず、導電性接触子3の構成を説明する。導電性接触子3は、半導体集積回路100に対して供給する信号の種類などに応じて3種類に大別される。すなわち、導電性接触子3は、半導体集積回路100に対し電気信号を入出力する信号用導電性接触子31と、半導体集積回路100に対してアース電位を供給するアース用導電性接触子32と、半導体集積回路100に対して電力を供給する給電用導電性接触子33とに大別される。
信号用導電性接触子31は、回路基板2の電極と接触する針状部材21と、半導体集積回路100を装着したときに半導体集積回路100の接続用電極と接触する針状部材22と、針状部材21と22との間に設けられて二つの針状部材21および22を伸縮自在に連結するバネ部材23とを備える。これらの針状部材21および22、ならびにバネ部材23は同一の軸線を有しており、半導体集積回路100を装着する際には、この軸線方向にバネ部材23が伸縮することによって半導体集積回路100の接続用電極への衝撃を和らげる。
針状部材21の先端部は、半導体集積回路100に備わる接続用電極を確実に保持できるように複数の爪が先端方向に突出した形状をなす。他方、針状部材21の基端部には、バネ部材23の端部に当接するフランジ部21aが設けられている。このフランジ部21aは、信号用導電性接触子31を保持する絶縁性の保持部材(絶縁性メガネ部材6)に接触することによって信号用導電性接触子31の導電性接触子ホルダ4からの抜止機能を有する。
針状部材22は、回路基板2上の電極に当接する先鋭端を備える。この針状部材22は、バネ部材23の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材23の弾性力によって電極方向に付勢され、接触抵抗を低減した状態で回路基板2の電極と接触可能である。この針状部材22にも、針状部材21におけるフランジ部21aと同様の抜止機能を有するフランジ部22aが設けられている。
アース用導電性接触子32は、針状部材24および25と、これらの針状部材24および25を伸縮自在に連結するバネ部材26とを備える。針状部材24は針状部材21と、針状部材25は針状部材22と、バネ部材26はバネ部材23と、それぞれ同様の構成を有する。このため、針状部材24および25には、フランジ部24aおよび25aがそれぞれ設けられており、これらのフランジ部がアース用導電性接触子32を保持する導電性の保持部材(導電性パイプ部材7)に接触することによってアース用導電性接触子32の導電性接触子ホルダ4からの抜止機能を有する。
図3に示す場合、アース用導電性接触子32の外径は、信号用導電性接触子31および給電性導電性接触子33の外径よりも大きい。これは、アース用導電性接触子32が、特性インピーダンスのインピーダンス整合を行う必要がなく、強度や耐久性、さらには電気伝導性を考慮した上で、その外径を可能な限り大きくすることができるからである。
給電用導電性接触子33は、信号用導電性接触子31と同じ形状をなす導電性接触子を適用することができる。すなわち、給電用導電性接触子33は、針状部材21および22とそれぞれ同じ形状をなす針状部材27および28を備え、これらの針状部材27および28は、バネ部材23と同じ形状をなすバネ部材29によって連結されている。このため、針状部材27には、フランジ部21aとそれぞれ同じ形状をなすフランジ部27aが設けられる一方、針状部材28には、フランジ部22aと同じ形状をなすフランジ部28aが設けられており、これらのフランジ部が給電用導電性接触子33を保持する絶縁性の保持部材(絶縁性パイプ部材8)と接触することによって給電用導電性接触子33の導電性接触子ホルダ4からの抜止機能を有する。
以後の説明では、上記3種類の導電性接触子を区別せずに総称する際には単に「導電性接触子3」と称し、個々の導電性接触子について言及する際には各々の名称を用いることにする。
次に、この実施の形態1に係る導電性接触子ホルダ4の構成を説明する。導電性接触子ホルダ4は、上述した構成を有する複数の導電性接触子3を、半導体集積回路100の構成に応じてマトリックス状に収容する。この導電性接触子ホルダ4は、導電性材料(導電性金属または導電性樹脂等)を用いて形成されるホルダ基板71と、このホルダ基板71の表面の所定領域を被覆する絶縁部材4aおよび4bと、を備える。
また、導電性接触子ホルダ4は、導電性接触子3を保持する保持部材がホルダ基板71に設けられる開口部に挿入されて成る。かかる保持部材は、導電性接触子3の種類に応じて3種類ある。すなわち、一対の信号用導電性接触子31を保持する絶縁性メガネ部材6、アース用導電性接触子32を保持する導電性パイプ部材7、および給電用導電性接触子33を保持する絶縁性パイプ部材8である。
導電性接触子ホルダ4の母材をなすホルダ基板71は、保持部材である絶縁性メガネ部材6、導電性パイプ部材7、および絶縁性パイプ部材8をそれぞれ収容する開口部を有する。より具体的には、絶縁性メガネ部材6を収容する第1開口部51、導電性パイプ部材7を収容する第2開口部52、および絶縁性パイプ部材8を収容する第3開口部53が、各々所定の位置においてホルダ基板71を貫通するように形成されている。このホルダ基板71は、数百〜数千本程度の導電性接触子3を収容可能な容積を有する。なお、各開口部の形成位置は、半導体集積回路100の回路構成や形状等に応じて定められるものであり、図2に示す配置は、あくまでも一例を示すものに過ぎない。
ホルダ基板71は、第1基板72と第2基板73とを重ね合わせた構造を有する。第1基板72には、第1開口部51、第2開口部52、および第3開口部53の一部を各々形成する第4開口部54、第5開口部55、および第6開口部56が所定の位置に設けられている。また、第2基板73には、第1開口部51、第2開口部52、および第3開口部53の一部を各々形成する第7開口部57、第8開口部58、および第9開口部59が所定の位置に設けられている。第1基板72および第2基板73は、第4開口部54と第7開口部57、第5開口部55と第8開口部58、および第6開口部56と第9開口部59がそれぞれ同軸状に連通するよう互いに接触した状態で固定される。
第4開口部54〜第9開口部59は、第1基板72および第2基板73に対してエッチング、打抜成形を行うか、あるいはレーザ、電子ビーム、イオンビーム、ワイヤ放電等を用いた加工を行うことによって所定の位置にそれぞれ形成される。
ところで、ホルダ基板71にとって個々の導電性接触子3は無視しうる程度の大きさしか有しないので、導電性接触子3から与えられる電荷によってホルダ基板71の電位はほとんど変動しない。このため、アース用導電性接触子32に対して半導体集積回路100から電荷が流入した場合でも、この流入した電荷は速やかにホルダ基板71に放出、拡散され、アース用導電性接触子32およびホルダ基板71の電位は安定的にアース電位に維持される。
また、ホルダ基板71は、信号用導電性接触子31を電気信号が通過する際に発生し放射される電磁波や、外部から伝播されてくる電磁波が、他の信号用導電性接触子31や給電用導電性接触子33に達するのを防止する遮蔽機能を有する。
このように、ホルダ基板71がアース電位を維持したり電磁波を遮蔽したりする機能を十分に発揮するためには、ホルダ基板71を構成する導電性材料の体積固有抵抗が1010Ω・m以下であることが好ましい。また、ホルダ基板71がアース電位を維持する上では、第1基板72と第2基板73との間の電気的な接触抵抗がなるべく低い方がよい。そこで、第1基板72と第2基板73との接触面を平滑に加工したり、ニッケルメッキ+金メッキ等の表面処理を行ったりすればより好ましい。
以上説明したホルダ基板71の表面を被覆する絶縁部材4aおよび4bは、回路基板2および半導体集積回路100と、ホルダ基板71とを電気的に絶縁する。かかる絶縁部材4aおよび4bは、例えばカレンダー加工、押出し、浸漬、スプレー、スプレッド、電着などのコーティングによって皮膜状に形成してもよい。また、絶縁部材4aおよび4bを、化学気相蒸着法(CVD:Chemical Vapor Deposition)を用いて形成してもよいし、アルマイト等の酸化膜によって形成してもよい。
次に、各種保持部材の構成について詳細に説明する。まず、絶縁性メガネ部材6は、一対の信号用導電性接触子31を、互いに接触することなく、互いの軸線が平行となるように保持可能な2つの略円柱状の中空部を有し、信号用導電性接触子31とホルダ基板71との間の電気的な絶縁性を確保する。この絶縁性メガネ部材6は、2つの信号用導電性接触子31を各々挿入して保持するための2つの中空部分を有しており、これらの中空部分を含めて対称な断面形状をなす。絶縁性メガネ部材6は、第1基板72の第4開口部54に挿入されるメガネ状部材6a(第1のメガネ部材)と、このメガネ状部材6aと同形状をなし、第2基板73の第7開口部57に挿入されるメガネ状部材6b(第2のメガネ部材)とから成る。
この絶縁性メガネ部材6の導電性接触子ホルダ4の表面に平行な表面の最大外径R1は、導電性接触子3のピッチ幅r(導電性接触子3の軸線同士の最近接間隔)よりも大きくなるように形成されている。
メガネ状部材6aおよび6bの一端部には、他の部分よりも大きな外径を有する抜止フランジ61および62がそれぞれ形成されている。メガネ状部材6aは、抜止フランジ61が第1基板72と第2基板73の境界側に位置する状態で第1基板72に挿入される一方、メガネ状部材6bは、抜止フランジ62が第1基板72と第2基板73の境界側に位置する状態で第2基板73に挿入される。したがって、メガネ状部材6aおよび6bは、第1開口部51の内部において、抜止フランジ61および62をそれぞれ有する端部同士が互いに当接する。このような抜止フランジ61および62を設けることにより、絶縁性メガネ部材6のホルダ基板71からの抜け止めを行うとともに、挿入する信号用導電性接触子31の位置決め精度を向上させることができる。
メガネ状部材6aおよび6bに形成される中空部は、抜止フランジ61および62がそれぞれ形成された端部と反対側の端部において、内径が狭められた形状を有する。これにより、各中空部に収容される信号用導電性接触子31が絶縁性メガネ部材6から抜けるのを防止することが可能となる。
以上の構成を有する絶縁性メガネ部材6は、信号用導電性接触子31の特性インピーダンスの値を補正する機能を有する。より具体的には、絶縁性メガネ部材6を構成する絶縁性部材の比誘電率の値や形状を調整することにより、信号用導電性接触子31の特性インピーダンスを、回路基板2の検査回路や半導体集積回路100の特性インピーダンスと一致させることができる。
この絶縁性メガネ部材6は、例えば細かい空気の泡を含んだ発泡ポリエチレンを用いて形成される。発泡ポリエチレンは、内部の空気の割合が高くなるほど比誘電率が下がることが知られている。信号用導電性接触子31を保持する保持部材としての機械的な強度を保つためには、発泡度(空気の泡とポリエチレンの体積比)が50%程度で比誘電率が1.5程度の発泡ポリエチレンが好適である。また、同様に微小な空気の泡を含んだPTFEなどのフッ素樹脂を用いて絶縁性メガネ部材6を構成してもよい。
導電性パイプ部材7は中空略円筒状をなし、アース用導電性接触子32とホルダ基板71との電気的な接触を良好に保持する。この導電性パイプ部材7は、第1基板72の第5開口部55に挿入されるパイプ状部材7aと、このパイプ状部材7aと同形状をなし、第2基板73の第8開口部58に挿入されるパイプ状部材7bとから成る。パイプ状部材7aおよび7bの一方の端部には、他の部分よりも大きな外径を有する抜止フランジ63および64がそれぞれ形成されており、抜止フランジが各々形成された端部同士が第2開口部52の内部で当接している。また、パイプ状部材7aおよび7bが有する中空部は、抜止フランジが形成された端部と反対側の端部において、内径が狭められた形状をなす。
かかる形状をなす導電性パイプ部材7は、白銅、りん青銅、黄銅、ステンレス等によって形成されたパイプ構造の内周面に金の薄膜が設けられて成る。このように平滑な内面を有する導電性パイプ部材7を用いることにより、アース用導電性接触子32の伸縮動作における動作抵抗が低減されると共に、アース用導電性接触子32の外周面上における電気的な接触抵抗が低減される。
絶縁性パイプ部材8は、絶縁性メガネ部材6と同様の絶縁性材料によって中空略円筒状に形成され、給電用導電性接触子33とホルダ基板71との電気的な絶縁性を確保する。この絶縁性パイプ部材8は、第1基板72の第6開口部56に挿入されるパイプ状部材8aと、このパイプ状部材8aと同形状をなし、第2基板73の第9開口部59に挿入されるパイプ状部材8bとから成る。パイプ状部材8aおよび8bの一方の端部には、他の部分よりも大きな外形を有する抜止フランジ65および66がそれぞれ形成されており、抜止フランジが各々形成された端部同士が第3開口部53の内部で当接している。また、パイプ状部材8aおよび8bが有する中空部は、抜止フランジが形成された端部と反対側の端部において、内径が狭められた形状をなす。
なお、アース用導電性接触子32を収容するパイプ状部材7aおよび7bと、給電用導電性接触子33を収容するパイプ状部材8aおよび8bとは、異なる外形を有する。より具体的には、図3に示す場合、パイプ状部材7aおよび7bの抜止フランジ63の外径d1と、パイプ状部材8aおよび8bの抜止フランジ65の外径d3とは、d1>d3の関係を満たす。また、パイプ状部材7aおよび7bのパイプ部分の外径d2とパイプ状部材8aおよび8bのパイプ部分の外径d4とは、d4>d2の関係を満たす。
したがって、導電性パイプ部材7は第2開口部52に対してのみ適切な挿入を行うことが可能であり、絶縁性パイプ部材8は第3開口部53に対してのみ適切な挿入を行うことが可能である。この結果、例えば給電用導電性接触子33を導電性パイプ部材7に誤って挿入し、回路基板2や半導体集積回路100の給電用の出力端子等が給電用導電性接触子33を介して直接アースされ、大電流が流れることによって回路基板2や半導体集積回路100が使用不能な程度にまで破壊されるのを防止することが可能となる。
なお、導電性パイプ部材7または絶縁性パイプ部材8への誤挿入の発生を防止するという意味においては、パイプ状部材7aおよび7bに形成される抜止フランジ63および64のパイプ挿入方向長と、パイプ状部材8aおよび8bに形成される抜止フランジ65および66のパイプ挿入方向長とが異なる値をとるように各々形成してもよい。
以上の構成を有する導電性接触子ユニット1の組立について説明する。まず、第1基板72および第2基板73に形成された各開口部に対して、それぞれ対応する保持部材を挿入する。その後、半導体集積回路100側が鉛直下側(すなわち、第2基板73との境界面が鉛直上側)となるように第1基板72を配置した状態で、各保持部材の中空部分に対応する導電性接触子3を収容する。続いて、第1基板72に対して鉛直上側から覆い被せるようにして第2基板73を重ね合わせ、第1基板72と第2基板73とを互いに固定する。この後、回路基板2やホルダ部材5の部材をさらに組み合わせることによって導電性接触子ユニット1が完成する。
このように、導電性接触子ユニット1は組立が容易であり、量産を行う上で好適である。また、保持部材の抜け止めを抜止フランジによって行う構成を有するため、第1基板72と第2基板73とを固定した状態を解除することによって保持部材を開口部から容易に取り外すことができる。さらに、第1基板72と第2基板73とを固定した状態を解除することによって導電性接触子3も容易に取り外すことができるので、メインテナンスも容易である。
この実施の形態1においては、導電性接触子ユニット1を高周波伝送方式の一つである差動伝送(ディファレンシャル伝送)を行う回路構造に適用する。差動伝送は、一対の信号用導電性接触子31を直列に繋いだ回路として信号を伝える伝送形態であり、特性インピーダンスとして通常100Ωが要求される。
図4は、この実施の形態1に係る導電性接触子ホルダ4を、高周波信号による差動伝送を行う半導体集積回路100に装着する際の状況を示す図である。同図に示す導電性接触子ホルダ4は、図2のA'−A'線断面に相当している。この図4に示す場合、信号用導電性接触子31の針状部材21およびアース用導電性接触子32の針状部材24の端部は、半導体集積回路100に形成される略球状の接続用電極(バンプ)101に当接する。
これに対して、信号用導電性接触子31の針状部材22およびアース用導電性接触子32の針状部材25の先鋭端は、回路基板2の表面に設けられる所定の電極に当接する。図4では、回路基板2の回路構造として差動伝送用のコプレーナ型マイクロストリップラインを適用している。このマイクロストリップラインは、回路基板2の両面に信号電極2aおよび2bとアース電極2Gとが配置され、そのうちの一方の面(図4では鉛直下側に位置する表面)は全面にアース電極2Gが配設される。2つの信号用導電性接触子31の針状部材22の先鋭端は、マイクロストリップラインの表面に設けられる信号電極2aおよび2bにそれぞれ当接して電気信号の送受信を行う。また、アース用導電性接触子32の針状部材25は、回路基板2の表面のうち信号電極2aおよび2bと同じ表面に設けられるアース電極2Gにそれぞれ当接する。
この差動伝送において、伝送路をなす信号用導電性接触子31の特性インピーダンスの値は、信号用導電性接触子31を保持する絶縁性メガネ部材6の比誘電率や、その絶縁性メガネ部材6の断面積などに依存する。そこで、導電性接触子3のピッチ幅rを一定とし、比誘電率が1.5程度の値をとる絶縁性材料(例えば上述した発泡ポリエチレンやPTFEなどのフッ素樹脂)を用いて絶縁性メガネ部材6を形成すると、比誘電率2.1のテフロン(登録商標)を用いて絶縁性メガネ部材6を構成する場合に比べて、信号用導電性接触子31の外径を10〜20%程度大きくすることが可能となる。
また、対をなす信号用導電性接触子31を従来型の中空円筒状の絶縁性パイプ部材で個別に保持する場合と比較すると、同じ比誘電率の絶縁性部材を用いてピッチ幅rを同じにして比較した場合、信号用導電性接触子31の外径を30〜90%程度大きくすることができる。なお、ここでいう従来型の中空円筒状の絶縁性パイプ部材とは、その表面の円の径が導電性接触子3のピッチ幅rよりも小さい形状をなすものを指す。
以上のことから、本実施の形態1に係る導電性接触子ユニット1は、差動伝送において対をなす信号用導電性接触子31を一括して保持する絶縁性メガネ部材6を備えることにより、信号用導電性接触子31の径を従来よりも太くしてその強度を増加させることが可能となる。この結果、信号用導電性接触子31における高周波信号の伝送特性を向上させることもでき、検査対象の回路のさらなる高速化にも対応することが可能となる。
なお、導電性接触子ホルダ4を差動伝送に適用する場合、図4に示すように信号を伝送するためのアース電極2Gは必須ではなく、半導体集積回路100の構造上、アース電極2Gを設置することができない場合であっても適用させることは可能である。
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、導電性材料によって形成され、所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子を収容する第1開口部が形成されたホルダ基板と、絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径を、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きくすることにより、検査対象の回路構造が高周波信号を伝送する場合にも対応可能であり、強度および耐久性に優れた導電性接触子ホルダおよび導電性接触子ユニットを提供することができる。
(実施の形態1の変形例)
上記実施の形態1に対しては、さまざまな変形例を想到することができる。図5〜図7は、本実施の形態1の変形例に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。このうち、図5に示す導電性接触子ホルダ41は、絶縁性メガネ部材9が長方形状の断面を有している。この点を除く導電性接触子ホルダ41の構成は、上述した導電性接触子ホルダ4の構成と同様である。したがって、図5のB−B線断面は図3と同様である。また、絶縁性メガネ部材9の導電性接触子ホルダ41の表面に平行な表面の最大外径R2は、導電性接触子3のピッチ幅rよりも大きい。
図6に示す導電性接触子ホルダ42においては、絶縁性メガネ部材10が頂角でR形状をなす略長方形の断面を備えている。この点を除く導電性接触子ホルダ42の構成は導電性接触子ホルダ4の構成と同様であり、図6のC−C線断面も図3と同様である。また、絶縁性メガネ部材10の導電性接触子ホルダ42の表面に平行な表面の最大外径R3も、導電性接触子3のピッチ幅rよりも大きい。
図7に示す導電性接触子ホルダ43は、対角線方向に絶縁性メガネ部材11が配置されており、その断面は瓢箪型をなしている。かかる場合に図3と同じピッチ幅rを有すると仮定すると、絶縁性メガネ部材11の断面積を他の絶縁性メガネ部材よりも大きくすることが可能となる。なお、この導電性接触子ホルダ43においては、図7のD−D線断面が図3に示すものと同様の構成を有する。この場合にも、絶縁性メガネ部材11の導電性接触子ホルダ43の表面に平行な表面の最大外径R4は、導電性接触子3のピッチ幅rよりも大きい。
以上説明した導電性接触子ホルダ41〜43およびこれらの導電性接触子ホルダ41〜43のいずれかを用いて構成される導電性接触子ユニットが、上述した実施の形態1と同様の効果を奏することはいうまでもない。
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2に係る導電性接触子ホルダの構成例を部分的に示す上面図である。また、図9は、図8のE−E線断面図である。これらの図に示す導電性接触子ホルダ44は、複数の導電性接触子3(信号用導電性接触子31、アース用導電性接触子32、および給電用導電性接触子33を含む)を、検査対象である回路構造に応じてマトリックス状に収容する。
この導電性接触子ホルダ44は、導電性材料を用いて形成されるホルダ基板74と、このホルダ基板74の表面の領域を被覆する絶縁部材44aおよび44bと、を備える。ホルダ基板74は、上記実施の形態1におけるホルダ基板71と同様に、第1基板75と第2基板76とを重ね合わせた構造を有する。また、導電性接触子ホルダ44は、導電性接触子3を保持する保持部材がホルダ基板74に設けられる開口部に挿入されて成る。かかる保持部材として、信号用導電性接触子31を保持する絶縁性パイプ部材12、アース用導電性接触子32を保持する導電性パイプ部材7、および給電用導電性接触子33を保持する絶縁性パイプ部材8(図示せず)の3種類がある。
この実施の形態2においては、信号用導電性接触子31を保持する保持部材が上述した実施の形態1と異なっている。すなわち、この実施の形態2においては、信号用導電性接触子31の各々は、絶縁性パイプ部材12によって個別に保持されている。
絶縁性パイプ部材12は、中空略円筒形状をなし、信号用導電性接触子31とホルダ基板74との間の電気的な絶縁性を確保する。この絶縁性パイプ部材12は、第1基板75の第4開口部82に挿入されるパイプ状部材12aと、このパイプ状部材12aと同形状をなし、第2基板76の第7開口部83に挿入されるパイプ状部材12bとから成る。なお、これらの第4開口部82と第7開口部83が連通することによって信号用導電性接触子31を収容する第1開口部81を構成することはいうまでもない。
パイプ状部材12aおよび12bの表面のうち、導電性接触子ホルダ44の表面に平行な表面は正方形をなしている。このため、導電性接触子3のピッチ幅rよりも大きな最大外径R5を備えることができ、特性インピーダンスをより大きく補正することができる。この結果、後述するように、信号用導電性接触子31の径を太くすることが可能となる。
パイプ状部材12aおよび12bの一端部には、他の部分よりも大きな外径を有する抜止フランジ67および68がそれぞれ形成されている。パイプ状部材12aは、抜止フランジ67が第1基板75と第2基板76の境界側に位置する状態で第1基板75に挿入される一方、パイプ状部材12bは、抜止フランジ68が第1基板75と第2基板76の境界側に位置する状態で第2基板76に挿入される。したがって、パイプ状部材12aおよび12bは、第1開口部81の内部において、抜止フランジ67および68をそれぞれ有する端部同士が互いに当接する。これらの抜止フランジ67および68は、上記実施の形態1における各種保持部材に設けられた抜止フランジと同様の効果を奏する。
パイプ状部材12aおよび12bに形成される中空部は、抜止フランジ67および68がそれぞれ形成された端部と反対側の端部において、内径が狭められた形状をなし、中空部に収容される信号用導電性接触子31が絶縁性パイプ部材12から抜けるのを防止する。
なお、アース用導電性接触子32を収容するパイプ状部材7aおよび7bと、信号用導電性接触子31を収容するパイプ状部材12aおよび12bとは、異なる外形を有する。図9に示す場合、パイプ状部材7aおよび7bの抜止フランジ63の外径d1と、パイプ状部材12aおよび12bの抜止フランジ65の外径d5とは、d1>d5の関係を満たす。また、パイプ状部材7aおよび7bのパイプ部分の外径d2とパイプ状部材12aおよび12bのパイプ部分の外径d6とは、d6>d2の関係を満たす。したがって、導電性パイプ部材7は第2開口部52に対してのみ適切な挿入を行うことが可能であり、絶縁性パイプ部材12は第1開口部81に対してのみ適切な挿入を行うことが可能である。
アース用導電性接触子32を保持する導電性パイプ部材7、および給電用導電性接触子33を保持する絶縁性パイプ部材8の構成および作用は、上記実施の形態1と同じである。なお、給電用導電性接触子33を保持する絶縁性の保持部材として、絶縁性パイプ部材12を適用することも可能である。この場合には、ホルダ基板74に設けられる開口部の形状も適宜変更される。
この実施の形態2に係る導電性接触子ホルダ44は、上記実施の形態1と同様に、高周波信号による差動伝送を行う回路構造に対応させることができる。この場合、図9に示す導電性接触子ホルダ44から構成される導電性接触子ユニットに半導体集積回路100を装着して使用する際の状況および回路基板2の構成(差動伝送用のコプレーナ型マイクロストリップラインを含む)は、図4に示すのと同様である。
また、導電性接触子ホルダ44は、シングルエンド伝送に対応させることもできる。シングルエンド伝送は、信号用導電性接触子31とグランドのアース用導電性接触子32を回路として信号を伝える伝送形態であり、特性インピーダンスの値として通常50Ωが要求される。図10は、この実施の形態2に係る導電性接触子ホルダ44を、高周波信号によるシングルエンド伝送を行う半導体集積回路100に装着する際の状況を示す図である。同図に示す導電性接触子ホルダ44は、図8のF−F線断面に相当する。この図10に示すように、信号用導電性接触子31の針状部材22の先鋭端は、回路基板2'としてシングルエンド伝送用のコプレーナ型マイクロストリップラインの信号電極2'cに当接する一方、アース用導電性接触子32の針状部材25の先鋭端は回路基板2'のアース電極2'Gに当接する。
このシングルエンド伝送の場合、導電性接触子3のピッチ幅rを一定とし、比誘電率が1.5の絶縁性材料を用いれば、比誘電率2.1のテフロン(登録商標)を用いて絶縁性パイプ部材12を構成する場合に比べて、信号用導電性接触子31の外径を10〜20%程度大きくすることが可能となる。また、信号用導電性接触子31を、従来型の中空円筒状の絶縁性パイプ部材で個別に保持する場合と比較すると、同じ比誘電率の絶縁性部材を用いてピッチ幅rを同じにして比較した場合、信号用導電性接触子31の外径を20〜70%程度大きくすることができる。
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、信号用導電性接触子を保持する絶縁性パイプ部材の表面形状を正方形とすることにより、上記実施の形態1と同様に、検査対象の回路構造が高周波信号を伝送する場合にも対応可能であり、強度および耐久性に優れた導電性接触子ホルダおよび導電性接触子ユニットを提供する。
また、本実施の形態2によれば、信号用導電性接触子を1本ずつ保持する絶縁性パイプ部材を用いるため、入出力信号の伝送方式については、シングルエンド伝送および差動伝送のいずれの場合にも適用することが可能となる。
(実施の形態2の変形例)
以上説明した本発明の実施の形態2に対しても、さまざまな変形例を想到することができる。図11〜図13は、本実施の形態の変形例に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。このうち、図11に示す導電性接触子ホルダ45は、信号用導電性接触子31を保持する絶縁性パイプ部材13が頂角でR形状をなす略正方形の断面をなす。この点を除く導電性接触子ホルダ45の構成は、上述した導電性接触子ホルダ44の構成と同様である。したがって、図11のG−G線断面は図8と同様である。また、絶縁性パイプ部材13の導電性接触子ホルダ45の表面に平行な表面の最大外径R6は、導電性接触子3のピッチ幅rよりも大きい。
図12に示す導電性接触子ホルダ46においては、信号用導電性接触子31を保持する絶縁性パイプ部材14が楕円状の断面を備えている。この場合には、楕円をピッチ方向から所定角度傾斜させることにより、その長径L(絶縁性パイプ部材14の導電性接触子ホルダ46の表面に平行な表面の最大外径)をピッチ幅rよりも大きくすることができるので、信号用導電性接触子31の特性インピーダンスをより大きく補正することが可能である。この点を除く導電性接触子ホルダ46の構成は導電性接触子ホルダ44の構成と同様であり、図12のH−H線断面も図8と同様である。
図13に示す導電性接触子ホルダ47は、中空円筒形状をなす絶縁性パイプ部材14が導電性接触子ホルダ4の対角線方向に配置されている。かかる形状の絶縁性パイプ部材15の場合、信号用導電性接触子31における特性インピーダンスZ0の値は、絶縁性パイプ部材14を構成する絶縁性材料の比誘電率εrと、円筒形状の外径Dと、信号用導電性接触子31の外径dとを用いて、
Figure 2006308486
と与えられる。この場合には、対角線方向に絶縁性パイプ部材15を隣接させることによって円筒形状の外径Dをピッチ幅rよりも大きくすることができる。したがって、式(1)からも明らかなように、特性インピーダンスZ0の値を一定にすると、円筒形状の外径Dを大きくすれば、信号用導電性接触子31の外径dも大きくすることができる。なお、この導電性接触子ホルダ47の場合には、図13のI−I線断面が、図8と同様の構成を有する。
以上説明した導電性接触子ホルダ46〜48、およびこれらの導電性接触子ホルダ46〜48のいずれかを用いて構成される導電性接触子ユニットが、上述した実施の形態2と同様の効果を奏することはいうまでもない。
(その他の実施の形態)
ここまで、本発明を実施するための最良の形態として、実施の形態1および2を詳述してきたが、本発明はその二つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。図14は、信号用導電性接触子として、バネ部材等を内包するバレルタイプの導電性接触子を使用する場合の構成を模式的に示す図である。同図に示す信号用導電性接触子34は、上述した信号用導電性接触子31の針状部材21および22とそれぞれ同様の形状を有する針状部材91および92と、針状部材91および92の基端側の一部とバネ部材(図示せず)とを覆うように形成され、外面形状が円筒状に形成されているパイプ体93とを備える。
パイプ体93は、例えば針状部材91および92の外径とほぼ等しい内径を有することによって、針状部材91および92と電気的に接触した状態を維持しており、針状部材91および92が摺動動作を行う際に位置や形状等が変化することはない。このため、パイプ状部材16aおよび16bの内面が平滑性を有する必要はなく、パイプ状部材16aおよび16bの形状および材料の選択の自由度が増加する。なお、この信号用導電性接触子34を給電用導電性接触子として適用してもよい。
図15は、アース用導電性接触子をバレルタイプとした場合の構成を模式的に示す図である。同図に示すアース用導電性接触子35は、針状部材94および95と、針状部材94および95の基端側の一部とバネ部材(図示せず)とを覆うように形成され、外面形状が円筒状に形成されているパイプ体96とを備える。このアース用導電性接触子35の場合、周囲との接触面積が大きく、電気的な接触抵抗が低減される。したがって、アース用導電性接触子35は、導電性パイプ部材によって保持されることなく、ホルダ基板77をなす第1基板78および第2基板79と直接的に接触させることができる。
なお、上述した導電性接触子の形状はあくまでも一例であり、他の形状をなす導電性接触子に対しても本発明を適用することが可能である。また、以上の説明においては、導電性接触子ユニットを半導体集積回路の検査に用いる場合を想定していたが、他にも液晶パネル等の電気的特性を検出する装置に本発明を適用してもよい。
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
本発明の実施の形態に係る導電性接触子ユニットの全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る導電性接触子ユニットを構成する導電性接触子ホルダおよび導電性接触子の構成を示す図である。 図2のA−A線断面図である。 本発明の実施の形態1に係る導電性接触子ユニットを差動伝送に適用する場合の半導体集積回路装着時の状況を示す説明図である。 本発明の実施の形態1の変形例(第1例)に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態1の変形例(第2例)に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態1の変形例(第3例)に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態2に係る導電性接触子ユニットを構成する導電性接触子ホルダおよび導電性接触子の構成を示す図である。 図8のE−E線断面図である。 本発明の実施の形態2に係る導電性接触子ホルダをシングルエンド伝送に適用する場合の半導体集積回路装着時の状況を示す図である。 本発明の実施の形態2の変形例(第1例)に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態2の変形例(第2例)に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態2の変形例(第3例)に係る導電性接触子ホルダの部分的な構成を示す上面図である。 信号用導電性接触子の別な構成例を示す図である。 アース用導電性接触子の別な構成例を示す図である。
符号の説明
1 導電性接触子ユニット
2、2' 回路基板
2a、2b、2'a 信号電極
2G、2'G アース電極
3 導電性接触子
4、41、42、43、44、45、46、47 導電性接触子ホルダ
4a、4b、44a、44b 絶縁部材
5 ホルダ部材
6、9、10、11 絶縁性メガネ部材
6a、6b メガネ状部材
7 導電性パイプ部材
7a、7b、8a、8b、12a、12b、16a、16b パイプ状部材
8、12、13、14、15 絶縁性パイプ部材
21、22、24、25、27、28、91、92、94、95 針状部材
21a、22a、23a、24a、25a、26a、27a、28a フランジ部
23、26、29 バネ部材
31、34 信号用導電性接触子
32、35 アース用導電性接触子
33 給電用導電性接触子
51、81 第1開口部
52 第2開口部
53 第3開口部
61、62、63、64、65、66、67、68 抜止フランジ
71、74、77 ホルダ基板
72、75、78 第1基板
73、76、79 第2基板
93、96 パイプ体
100 半導体集積回路
101 接続用電極

Claims (10)

  1. 所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子を少なくとも収容する導電性接触子ホルダであって、
    導電性材料によって形成され、前記信号用導電性接触子を収容する第1開口部が形成されたホルダ基板と、
    絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、
    を備え、
    前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径は、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きいことを特徴とする導電性接触子ホルダ。
  2. 所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子と、前記回路構造に対してアース電位の供給を行うアース用導電性接触子とを少なくとも収容する導電性接触子ホルダであって、
    導電性材料によって形成され、前記信号用導電性接触子を収容する第1開口部および前記アース用導電性接触子との電気的接続を維持しつつ前記アース用導電性接触子を収容する第2開口部を有するホルダ基板と、
    絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材と、
    を備え、
    前記保持部材の表面であって当該導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径は、当該導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きいことを特徴とする導電性接触子ホルダ。
  3. 前記保持部材は、
    一対の前記信号用導電性接触子を、互いに接触することなく、互いの軸線が平行となるように保持可能な二つの中空部を有する絶縁性メガネ部材であることを特徴とする請求項1または2記載の導電性接触子ホルダ。
  4. 前記ホルダ基板は、
    前記第1開口部および前記第2開口部にそれぞれ対応する第4開口部および第5開口部が形成された第1基板と、
    前記第1開口部および前記第2開口部にそれぞれ対応する第7開口部および第8開口部が形成され、前記第7開口部が前記第4開口部と連通し、前記第8開口部が前記第5開口部と連通するよう前記第1基板に対して固定された第2基板と、
    を備え、
    前記絶縁性メガネ部材は、前記第4開口部に挿入された第1のメガネ状部材と、この第1のメガネ状部材と同形状をなし、前記第7開口部に挿入された第2のメガネ状部材とを有することを特徴とする請求項3記載の導電性接触子ホルダ。
  5. 前記第1および第2のメガネ状部材は、一方の端部に抜止フランジがそれぞれ形成され、前記抜止フランジが前記第1基板と前記第2基板との境界側に位置するように前記第4および第7開口部にそれぞれ挿入されたことを特徴とする請求項4記載の導電性接触子ホルダ。
  6. 導電性材料によって形成され、前記第2開口部内に挿入されて前記アース用導電性接触子を保持する導電性パイプ部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項記載の導電性接触子ホルダ。
  7. 前記ホルダ基板は、
    前記回路構造に対して電力の供給を行う給電用導電性接触子を収容する第3開口部をさらに備え、
    前記第3開口部には、絶縁性材料によって形成され、前記給電用導電性接触子を保持する絶縁性パイプ部材が挿入されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項記載の導電性接触子ホルダ。
  8. 所定の回路構造に対して信号の入出力を行う信号用導電性接触子と、
    前記回路構造に対してアース電位の供給を行うアース用導電性接触子と、
    導電性材料によって形成され、前記信号用導電性接触子を収容する第1開口部および前記アース用導電性接触子との電気的接続を維持しつつ前記アース用導電性接触子を収容する第2開口部が形成されたホルダ基板、および絶縁性材料によって形成され、前記第1開口部に挿入されて少なくとも1つの前記信号用導電性接触子を保持する保持部材を有する導電性接触子ホルダと、
    少なくとも前記信号用導電性接触子と電気的に接続され、前記回路構造に対して入力する信号を生成する回路を有する回路基板と、
    を備え、
    前記保持部材の表面であって前記導電性接触子ホルダの表面に平行な表面の最大外径は、前記導電性接触子ホルダに収容される前記信号用導電性接触子の軸線同士の最近接間隔よりも大きいことを特徴とする導電性接触子ユニット。
  9. 前記保持部材は、
    一対の前記信号用導電性接触子を、互いに接触することなく、互いの軸線が平行となるように保持可能な二つの中空部を有する絶縁性メガネ部材であることを特徴とする請求項8記載の導電性接触子ユニット。
  10. 前記回路基板は、差動伝送用のコプレーナ型マイクロストリップラインを含むことを特徴とする請求項8または9記載の導電性接触子ユニット。


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