JP2006351474A - 電気的接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検査体２と信号配線８との電気的接続を確実にかつ安定させる。
【解決手段】 被検査体２の電極３に、配線基板４に形成された信信号配線８を電気的に接続する電気的接続装置１である。複数のスロット９が一定間隔を空けて並列に設けられたハウジング５と、このハウジング５の各スロット９にそれぞれ回動可能に挿入された複数の接触子６と、この接触子６の基端部を弾性的に支持する弾性体１９と、上記各接触子６の基端部が電気的に接触される信号配線８とを備えた。ハウジング５は電性材料で構成した。グランド用接触子６Ｂは、被検査体２の電極３に接触して検査を行うときに、傾斜してスロット９の側面に接触するようにした。グランド用接触子６Ｂの上下の接触面１４、１６を傾斜させた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＣデバイス、集積回路、液晶表示パネル等の被検査体の試験に用いる電気的接続装置に関する。

パッケージ又はモールドされた半導体デバイス、特に集積回路（ＩＣ）の電気的特性の検査すなわち試験は、一般に、半導体デバイスを着脱可能に装着する検査ソケットすなわち試験ソケットのような電気的接続装置を検査用補助装置として利用して行われる。

この種の接続装置の１つとして、特許文献１に、半導体デバイスのリード（電極部）に接触される針先部と基板の信号配線に接続される針後部とを逆方向に曲げたクランク状の接触子すなわちプローブを用いるものがある。しかし、この従来の接続装置では、プローブを針押えに装着する作業、針後部を基板の信号配線に半田付けする作業等、組み立てに熟練を必要とし、また、プローブの有効範囲（針先から信号配線への接触点まで）の長さ寸法が大きいから、試験に用いる電気信号の周波数を高めることに限度がある。

接続装置の他の１つとして、特許文献２，３に記載の、Ｚ字状又は環状に形成された板状のプローブを用いるものがある。しかし、この従来の補助装置では、各プローブがその弧状の変形面部において被検査体の電極部に押圧されるから、変形面部を被検査体の電極部に押圧しても、電極部に対する変形面部の変位に起因する擦り作用が生じないから、電極部に存在する酸化膜のような膜が効果的に削除されず、その結果プローブと電極部との間に良好な電気的接触が得られない。

パッケージ又はモールドされない半導体デバイス、特にＩＣチップの電気的特性の試験用の接続装置の１つとして、特許文献４に記載の、Ｃ字状に曲げられたプローブを用いるものがある。しかし、この従来の接続装置では、各プローブをそのばね力によりソケットに維持させるにすぎないから、プローブのＣ状の両端をさらに湾曲させなければならないから、プローブの形状が複雑であり、高価である。

このため、被検査体試験用の電気的接続装置においては、本出願人が、特許文献５に記載のように、プローブの先端が被検査体の電極部に押圧されたとき、プローブが後退することなく確実に弾性変形して被検査体の電極部に効果的な擦り作用を与えるにもかかわらず、プローブの形状が単純であり、プローブが安定であり、高周波試験に適合し、製作が容易な電気的接続装置を提案した。
特開平７−２２９９４９号公報 米国特許５３３６０９４号 米国特許第５３８８９９６号 特開平５−２９９４８３号公報 特開平１１−１６２６０５号公報

上記特許文献５に記載の発明の場合、被検査体の電極部に効果的な擦り作用を与えて確実に電気的接続を行うことができるが、技術の進歩に伴い、さらに精度の高い高周波帯の測定が可能な電気的接続装置が望まれている。

また、上述したプローブでは、グランドピンの線路長さが長くて測定できないものもある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、グランド用接触子の部分を改良して、さらに精度の高い高周波帯の測定を可能にしたものである。

具体的には、被検査体の電極部に、配線基板に形成された信号配線を電気的に接続する電気的接続装置であって、上記被検査体の電極部と上記配線基板の信号配線とを電気的に接続する接触子が回動可能に挿入されたスロットを有するハウジングを備え、当該ハウジングが導電性材料で構成され、上記被検査体の電極部に接触した上記各接触子と上記スロットとが、互いに電気的に接触する接点として機能することを特徴とする。

また、被検査体の電極部に、配線基板に形成された信号配線を電気的に接続する電気的接続装置であって、複数のスロットが一定間隔を空けて並列に設けられたハウジングと、当該ハウジングの各スロットにそれぞれ回動可能に挿入された複数の接触子と、当該各接触子の基端部を弾性的に支持する弾性体と、上記各接触子の基端部が電気的に接触される信号配線とを備え、上記ハウジングが導電性材料で構成され、上記各接触子のうちのグランド用接触子が、上記被検査体の電極部に接触して検査を行うときに、傾斜して上記スロットの側面に電気的に接触することを特徴とする。上記グランド用接触子は、上記被検査体の電極部との接触面又は上記信号配線との接触面の一方又は両方を傾斜させることが望ましい。上記グランド用接触子が挿入されるスロットを傾斜して設けてもよい。上記グランド用接触子が挿入されるスロットを、上記接触子よりも広く形成して、当該接触子を傾斜して支持するようにしてもよい。

以上のように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。

上記スロット及び接触子が接点として機能して互いに電気的に接触するため、電気的接続状態を安定させることができる。

また、上記各接触子が上記被検査体の電極部に接触して検査を行うときに、上記グランド用接触子が傾斜して上記スロットの側面に接触し、電気的接続状態を安定させることができる。

以下、本発明の実施形態に係る電気的接続装置について、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係る電気的接続装置を示す正面断面図、図２はハウジングを示す平面図、図３はハウジングを示す底面図、図４はガイド板を被せたハウジングを示す平面図、図５は信号用接触子を示す側面図、図６は信号用接触子を示す正面図、図７はグランド用接触子を示す側面図、図８はグランド用接触子を示す正面図、図９は被検査体の電極が各接触子に接触された状態を示す正面断面図、図１０は変形例を示す正面断面図である。

図１に示す電気的接続装置１は、被検査体２の検査すなわち試験のための補助装置として用いられる。被検査体２は、ＣＩデバイスや液晶表示パネル等の、検査信号を通電させる必要のあるものである。被検査体２は、長方体状、平板状等の本体部に、信号の出入力のための電極３を備えている。電極３は並列に複数配置されている。

電気的接続装置１は図１に示すように主に、配線基板４と、ハウジング５と、接触子６と、ガイド板７とから構成されている。

配線基板４は、接触子６を介して被検査体２に試験用の電気信号を伝送するための導電部である。配線基板４は電気絶縁材料で形成されている。この配線基板４の一方の面に、印刷配線技術により信号配線８が形成されている。信号配線８は、接触子６の配設位置に合わせたパターンに形成されている。この信号配線８に接触子６の基端部が電気的に接触される。なお、ここで言う信号配線８には、信号線８Ａとグランドパターン８Ｂ（図９参照）が含まれる。

ハウジング５は、図１〜３に示すように、接触子６を回動可能に支持するための部材である。ハウジング５は導電性材料で形成されている。具体的には、真鍮等の金属や、合成樹脂の表面に金メッキを施したもの等の、ハウジング５の表面が導電性を有する材料で形成されている。このハウジング５は配線基板４の一方の面に一体的に取り付けられている。このとき、ハウジング５と、配線基板４の信号線８Ａとは電気的に接触しないように絶縁されている。グランドパターン８Ｂはハウジング５と電気的に接続されている。これは、後述するグランド用接触子６Ｂとハウジング５とを電気的に接触させることで、ハウジング５を介してグランド用接触子６Ｂとグランドパターン８Ｂとを電気的に接続させるためである。これについての具体的内容は後述する。

ハウジング５は、肉厚の四角形状に形成され、内部に複数のスロット９が一定間隔を空けて並列に設けられている。スロット９は、被検査体２の電極３に合わせて配設されている。即ち、被検査体２の電極３に接触する接触子６の配設位置に合わせて配設されている。図示した例では、四角形の被検査体２の各辺に合わせて５つずつのスロット９がそれぞれの辺に設けられている。

スロット９は、縦溝部１０と基端収納部１１とから構成されている。縦溝部１０は、接触子６の先端側を支持するための溝である。縦溝部１０の幅は、接触子６の厚さよりも僅かに広く設定され、接触子６が自由に回動できるようになっている。接触子６は、この縦溝部１０に支持されて回動し、接触子６の先端部がハウジング５の上側表面から出没する。この縦溝部１０が、四角形の被検査体２の各辺に合わせた位置に設けられ、接触子６の先端部が被検査体２の電極３の位置に整合するようになっている。隣り合う縦溝部１０は隔壁１０Ａで仕切られている。縦溝部１０は、グランド用接触子６Ｂの側面が電気的に接触して電気信号の流れを形成する接点として機能するようになっている。この機能について具体的には後述する。

基端収納部１１は、接触子６の基端部を弾性的に支持するための空間である。基端収納部１１は、各縦溝部１０の奥部に位置して設けられている。基端収納部１１は、隣接する５つのスロット９の縦溝部１０の幅と同じ幅に形成され、全ての縦溝部１０と連続して設けられている。これにより、基端収納部１１は、接触子６の先端部が縦溝部１０に位置した状態で、その基端部を収納するようになっている。基端収納部１１には、その上側（信号配線８に対向する側）から後述する弾性体１９を支持する第１の弾性体受け部１２が設けられている。弾性体受け部１２は、円筒状の弾性体１９をその上側から抱え込むように円弧状に湾曲させて形成されている。この弾性体受け部１２が弾性体１９をその上側から支持している。基端収納部１１の両側には、弾性体１９を収納する弾性体支持部１１Ａが設けられている。弾性体１９は、基端収納部１１に通した状態で、その両端部が弾性体支持部１１Ａに取り付けられている。これにより、各縦溝部１０に先端部が収納された接触子６の基端部の後述する第２の弾性体受け部１５と、基端収納部１１の第１の弾性体受け部１２とで弾性体１９を抱え込むようにして、各接触子６が弾性的に支持される。

基端収納部１１の奥部には絶縁板１３が取り付けられている。この絶縁板１３は、接触子６をハウジング５から絶縁するための部材である。絶縁板１３は接触子６をその基端部に当接して支持している。

ハウジング５の四隅には、配線基板４及びガイド板７と一体的に固定するためのネジ穴１８が設けられている。

接触子６は、図１、５〜９に示すように、被検査体２の電極３と配線基板４の信号配線８とを電気的に接続するための部材である。接触子６には、信号用接触子６Ａと、グランド用接触子６Ｂとがある。これらの接触子６は共に導体板で構成されている。具体的には、平板状の導体板を弓なり又は円弧状にして（切り抜いて）接触子６を形成し、スロット９に回動可能に収納されている。接触子６は、円弧板状に形成することで、その先端部（接触面１４）がスロット９から上側に出没する際に被検査体２の電極３の面にほぼ垂直に接触するようになっている。接触子６の先端部の接触面１４は円弧状に湾曲して形成されている。このように、接触子６の先端部の接触面１４を円弧状に湾曲して形成するのは、被検査体２の電極３と接触する際に接触子６が多少回動するため、接触子６が回動しても接触子６の先端部と被検査体２の電極３との接触状態を良好に保つためである。接触子６の基端部には、スロット９の基端収納部１１の弾性体受け部１２で支持された弾性体１９をその下側（配線基板４の信号配線８側）から支持する第２の弾性体受け部１５が設けられている。弾性体受け部１５は、接触子６の基端部を、円筒状の弾性体１９を抱え込むように円弧状に湾曲させて形成されている。この弾性体受け部１５が弾性体１９の下側を支持している。この弾性体受け部１５とスロット９側の弾性体受け部１２とで、円筒状の弾性体１９を上下から抱え込むように支持している。これにより、接触子６は、スロット９内に挿入された状態で、その基端上側部の弾性体受け部１５が弾性体１９に当接し、基端下側部（接触面１６）が配線基板４の信号配線８に当接し、先端部が縦溝部１０から上方へ延出している。そして、接触子６の先端部が、被検査体２の電極３に接触して押し下げられると、接触子６の基端部が絶縁板１３と信号配線８とに支持されて弾性体受け部１５が弾性体１９を押し潰しながら、図１の破線で示すように回動し、接触子６の先端部の接触面１４と被検査体２の電極３との間、及び接触子６の基端下側部の接触面１６と信号配線８との間で摩擦しながら圧接して良好な電気的接続ができるようになっている。

さらに、接触子６のうち信号用接触子６Ａの場合は、図５及び図６に示すように、円弧板状の本体の両側面に絶縁皮膜１７が設けられ、スロット９に挿入された状態で、導電性のハウジング５に電気的に接触しないようになっている。

また、接触子６のうちグランド用接触子６Ｂは、図７及び図８に示すように、導体の円弧板状の本体が肉厚に形成されて、信号用接触子６Ａに絶縁皮膜１７を施した肉厚と同じ厚さになっている。これにより、スロット９に挿入された状態で、導電性のハウジング５に電気的に接触するようになっている。さらに、グランド用接触子６Ｂの先端部の接触面１４と、基端下側部の接触面１６は、水平に対して角度θだけ傾斜させて形成されている。これにより、グランド用接触子６Ｂは図９に示すように、被検査体２の電極３と、配線基板４のグランドパターン８Ｂとで上下から押されて図中の実線で示すように傾斜してスロット９の側壁に圧接されるようになっている。これにより、グランド用接触子６Ｂとスロット９の側壁とが、互いに圧接されることでハウジング５を介して電気信号を短絡させる接点として機能するようになっている。なお、角度θの具体的な数値は、グランド用接触子６Ｂを傾斜させる程度に応じて設定される。グランド用接触子６Ｂを大きく傾斜させたい場合は角度θを大きくし、グランド用接触子６Ｂを小さく傾斜させたい場合は角度θを小さくする。

弾性体１９は、接触子６をスロット９内に回動可能に支持するための部材である。弾性体１９は円柱状に形成されて、弾性体支持部１１Ａに装着されている。弾性体１９は弾性体支持部１１Ａに装着された状態で、５つの接触子６を同時に支持するようになっている。弾性体１９の材料としては、シリコンゴム等の弾性を有する合成樹脂が用いられる。

ガイド板７は、図１、４に示すように、被検査体２を案内して電極３と各接触子６の接触面１４とを整合させるための部材である。ガイド板７は、ハウジング５と同じ寸法の肉厚の四角形状に形成されている。ガイド板７の中央部に案内開口２１が設けられている。案内開口２１は、ほぼ四角錐状の穴である。案内開口２１の下部は被検査体２よりも僅かに大きな寸法に形成されている。案内開口２１の上部は外方に開いた四角錐状に形成されている。これにより、被検査体２は、案内開口２１の傾斜面２２に案内されて位置決めされ、被検査体２の各電極３が各接触子６に整合して互いに当接されるようになっている。ガイド板７の四隅には、配線基板４及びハウジング５と一体的に固定するためのネジ穴２３が設けられている。

［動作］
以上のように構成された電気的接続装置１は、次のように動作する。

電気的接続装置１の信号配線８が検査装置本体(図示せず)に接続される。そして、被検査体２が手動又は自動で電気的接続装置１のガイド板７の案内開口２１に挿入される。これにより、被検査体２は案内開口２１の傾斜面２２に案内されて位置決めされ、各電極３と各接触子６の接触面１４とが互いに当接される。この状態で被検査体２が下方へ押し下げられる。

これにより、弾性体１９で支持されている各接触子６が、弾性体１９を押し潰しながら下方へ回動する。各電極３と接触子６の上端部の接触面１４とが互いに摩擦しながら圧接される。また、接触子６の基端部の接触面１６が信号配線８に摩擦しながら圧接される。さらに、グランド用接触子６Ｂは、先端部の接触面１４及び基端部の接触面１６の傾斜によって、スロット９内で傾斜しながら回動し、グランド用接触子６Ｂの側面とスロット９の側面とが互いに摩擦しながら圧接される（図９参照）。

これにより、各電極３と信号線８Ａとが信号用接触子６Ａで電気的に接続されると共に、電極３とグランドパターン８Ｂとがグランド用接触子６Ｂによって電気的に接続される上に、グランド用接触子６Ｂとハウジング５とが接点として電気的に接続される。そして、ハウジング５はグランドパターン８Ｂに電気的に接続されているため、グランド側は、グランド用接触子６Ｂで電極３とグランドパターン８Ｂとが直接的に接続されると共に、ハウジング５を介しても接続される。

これにより、被検査体２の各電極３と各信号配線８とが電気的に確実に接続される。

次いで、検査装置本体側から電気信号が送信されて、検査が行われる。

以上により、被検査体２の各電極３と各信号配線８とを、容易にかつ、電気的に安定して確実に接続することができるようになる。これにより、検査装置に対する信頼性を向上させることができる。

［変形例］
上記実施形態においては、スロット９を垂直に設けてグランド用接触子６Ｂのみを傾斜させるようにしたが、図１０に示すように、グランド用接触子６Ｂが挿入されるスロット９も角度θだけ傾斜して設けてもよい。この場合、グランド用接触子６Ｂが最初から傾斜しているので、より確実にグランド用接触子６Ｂをスロット９の側面に圧接させることができる。

上記実施形態においては、グランド用接触子６Ｂの上端部の接触面１４と下端部の接触面１６とを角度θだけ傾斜させたが、いずれか一方のみを傾斜させてもよい。また、グランド用接触子６Ｂが挿入されるスロット９を傾斜させる場合は、グランド用接触子６Ｂの上下の接触面１４、１６は傾斜させても、傾斜させなくてもよい。傾斜させない場合は、グランド用接触子６Ｂが垂直になる方向に押されることになる。また、グランド用接触子６Ｂが挿入されるスロット９を、グランド用接触子６Ｂよりもより広く形成して、グランド用接触子６Ｂを傾斜させるようにしてもよい。

これらの場合も、グランド用接触子６Ｂをスロット９の側面に圧接させることができ、上記実施形態と同様に作用。効果を奏することができる。

本発明の実施形態に係る電気的接続装置を示す正面断面図である。 ハウジングを示す平面図である。 ハウジングを示す底面図である。 ガイド板を被せたハウジングを示す平面図である。 信号用接触子を示す側面図である。 信号用接触子を示す正面図である。 グランド用接触子を示す側面図である。 グランド用接触子を示す正面図である。 被検査体の電極が各接触子に接触された状態を示す正面断面図である。 変形例を示す正面断面図である。

符号の説明

１：電気的接続装置、２：被検査体、３：電極、４：配線基板、５：ハウジング、６：接触子、７：ガイド板、８：信号配線、９：スロット、１０：縦溝部、１１：横溝部、１２：弾性体受け部、１３：絶縁板、１４：接触面、１５：弾性体受け部、１６：接触面、１７：絶縁皮膜、１９：弾性体、２１：案内開口、２２：傾斜面、２３：ネジ穴。

Claims (6)

1. 被検査体の電極部に、配線基板に形成された信号配線を電気的に接続する電気的接続装置であって、
   上記被検査体の電極部と上記配線基板の信号配線とを電気的に接続する接触子が回動可能に挿入されたスロットを有するハウジングを備え、
   当該ハウジングが導電性材料で構成され、上記被検査体の電極部に接触した上記各接触子と上記スロットとが、互いに電気的に接触する接点として機能することを特徴とする電気的接続装置。
2. 被検査体の電極部に、配線基板に形成された信号配線を電気的に接続する電気的接続装置であって、
   複数のスロットが一定間隔を空けて並列に設けられたハウジングと、当該ハウジングの各スロットにそれぞれ回動可能に挿入された複数の接触子と、当該各接触子の基端部を弾性的に支持する弾性体とを備え、
   上記ハウジングが導電性材料で構成され、
   上記各接触子のうちのグランド用接触子が、上記被検査体の電極部に接触して検査を行うときに、傾斜して上記スロットの側面に電気的に接触することを特徴とする電気的接続装置。
3. 請求項２に記載の電気的接続装置において、
   上記グランド用接触子のうち、上記被検査体の電極部との接触面又は上記信号配線との接触面の一方又は両方を傾斜させたことを特徴とする電気的接続装置。
4. 請求項２又は３に記載の電気的接続装置において、
   上記グランド用接触子が挿入されるスロットが、傾斜して設けられたことを特徴とする電気的接続装置。
5. 請求項２又は３に記載の電気的接続装置において、
   上記グランド用接触子が挿入されるスロットの幅が、上記接触子の幅よりも広く形成されて、当該接触子を傾斜して支持することを特徴とする電気的接続装置。
6. 請求項２ないし５のいずれか1項に記載の電気的接続装置において、
   上記ハウジングの各スロットの奥部に、上記信号配線に対向する側から上記弾性体を支持する第１の弾性体受け部が設けられると共に、上記接触子の基端部に、上記スロットの奥部の第１の弾性体受け部で支持された上記弾性体を上記信号配線側から支持する第２の弾性体受け部が設けられ、
   上記スロットに上記接触子が挿入されてその基端部が上記信号配線に接触し上記第１及び第２の弾性体受け部で上記弾性体を支持して上記接触子の先端部が上記被検査体の電極部側へ延出された状態で、上記接触子の先端部に上記被検査体の電極部が接触することで当該各接触子が上記各弾性体を押しつぶしながら回動してその基端部が上記信号配線に圧接されると共に、上記グランド用接触子の側面が上記スロットに圧接されることを特徴とする電気的接続装置。
   

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