JP2007003433A - 試験装置用テストヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 ポゴピン２９をプローブカード４３の接触端子に確実に接触させて信頼性を向上させるとともに、部品点数を減らしてコスト低減を図る。
【解決手段】 ピンカード１６と、当該ピンカード１６が接続されるバックボード１７と、プローブカード４３の接触端子に接触するポゴピン２９が複数取り付けられたポゴピンヘッド２６とを備えた試験装置用テストヘッド１１である。上記バックボード１７が上記ピンカード１６とポゴピンヘッド２６との間に位置して上記コネクタ２２で上記ピンカード１６に接続されると共に、上記バックボード１７のコネクタ２２と上記ポゴピンヘッド２６の各ポゴピン２９とがケーブル２３で接続された。上記ポゴピンヘッド２６の移動を許容する可動接続機構２７と、上記ポゴピンヘッド２６を上記プローブカード４３に対して正確に位置決めして接触させる案内ガイド３３，４７とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被試験素子と試験装置とを接続して測定を行う試験装置用テストヘッドに関する。

テストヘッドを備えた試験装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。この例を図２に示す。試験装置１は、図２に示すように主に、プローバ装置２と、試験装置用テストヘッド３と、ヘッド回動装置４とから構成されている。

プローバ装置２は、半導体素子等の被試験素子を収納するカセットや、当該カセットから受け取った被試験素子を支持するチャックトップ等を備えている。上記チャックトップは、上記被試験素子を支持して、プローブカード(図示せず)のプローブ針(図示せず)に接触させるための装置である。このチャックトップは、上記被試験素子を支持した状態で、ＸＹＺ方向の移動及び回転を制御して、当該被試験素子を上記プローブカードのプローブ針に合わせて正確に位置決めして上昇させることで、プローブ針と被試験素子とを互いに接触させる。そしてこの状態で、被試験素子の電気的特性の試験が行われる。

試験装置用テストヘッド３は、上記プローブカードの基端の接触端子にポゴピンを接触させることで、プローブカードを介して被試験素子と電気的に接続するための装置である。この試験装置用テストヘッド３は、そのポゴピンを上記プローブカードの基端の接触端子に接触させることで、試験装置と被試験素子とを電気的に接続させて電気的特性の試験を行うようになっている。

ヘッド回動装置４は、試験装置用テストヘッド３を支持して回動させるための装置である。ヘッド回動装置４は、試験装置用テストヘッド３をプローバ装置２側へ回動させて被試験素子の電気的特性の試験を行うと共に、反対側へ回動させて載置台５に載置させて待機状態にする。また、試験装置用テストヘッド３を載置台５に載置した状態や試験装置用テストヘッド３を垂直に立てた状態で、メンテナンスが行われる。

試験装置用テストヘッド３では、図３に示すように、従来、下方部に設置されていたバックボード６が上方部に移されて、上方部にあるマザーボード７の下に隣接して取り付けられている。

ピンカード８の一方の端面である下方部には、信号の入出力のために必要なコネクタ８Ａやケーブルが接続される。

試験装置用テストヘッド３内の複数のピンカード８は、バックボード６上に実装され、そのピンカード８の一方である上方部にはマザーボード７がコネクタ８Ｂで接続されている。
特許第３３７８６７１号公報

しかし、このように、ピンカード８とポゴピンヘッド１０との間に、バックボード６やマザーボード７を介在させると、接続箇所が多数あることになるため、それらを中継して信号を伝達すると、信号の不整合を招き、波形品質の低下を招くという問題がある。

また、部品点数も増加してコストアップになるという問題がある。

本発明は、接続箇所を減らして信号の不整合及び波形品質の低下を防止すると共に、部品点数を減らしてコスト低減を図った試験装置用テストヘッドを提供するものである。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、本発明の試験装置用テストヘッドは、回路等が組み込まれたピンカードと、当該ピンカードがコネクタを介して接続されるバックボードと、プローブカードの接触端子に接触するポゴピンが複数取り付けられたポゴピンヘッドとを備え、上記バックボードが上記ピンカードとポゴピンヘッドとの間に位置して上記コネクタで上記ピンカードに接続されると共に、上記バックボードのコネクタと上記ポゴピンヘッドの各ポゴピンとがケーブルで接続されたことを特徴とする。

また、上記試験装置用テストヘッドでは、上記ポゴピンヘッドを上記バックボード側に対して近接離間方向への移動を許容して接続する可動接続機構と、上記ポゴピンヘッドを上記プローブカードに対して正確に位置決めして、ポゴピンヘッドのポゴピンとプローブカードの接触端子とを互いに正確に接触させる案内ガイドとを備えることが望ましい。

上記バックボードが上記ピンカードとポゴピンヘッドとの間に位置して上記コネクタで上記ピンカードに接続されるため、中間の接続箇所を減らすことができる。これにより、信号の不整合及び波形品質の低下を防止する。

また、上記可動接続機構で上記ポゴピンヘッドを上記バックボード側に対して近接離間方向への移動を許容して接続することで、多数設けられるポゴピンをプローブカードの各接触端子に確実に接触させることができる。さらに、上記案内ガイドで上記ポゴピンヘッドを上記プローブカードに対して正確に位置決めして、ポゴピンヘッドのポゴピンとプローブカードの接触端子とを互いに正確に接触させるため、被試験素子を試験装置側に確実に接続することができる。

以下、本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、試験装置用テストヘッドを備えた試験装置の全体構成は、上述した従来の試験装置１とほぼ同様であるため、ここでは試験装置用テストヘッドについてのみ説明する。

図１は本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドを示す正面断面図、図４は本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドを示す正面図、図５は本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドを示す底面図である。

試験装置用テストヘッド１１は、被試験素子を試験装置側に電気的に接続するための装置である。試験装置用テストヘッド１１は、ヘッド回動装置４（図１参照）に取り付けられて、待機状態のとき載置台５に載置され、試験を行うときにプローバ装置２側へ回動されるようになっている。試験装置用テストヘッド１１は主に、本体部１２と、ポゴピン部１３とから構成されている。

本体部１２は主に、フレーム１５と、ピンカード１６と、バックボード１７とから構成されている。

フレーム１５は、四角形の筐体からなり、内部にピンカード１６が収納されている。フレーム１５の一側（図３の上側）は開放されている。保守等の際には、このフレーム１５の一側からピンカード１６が抜き差しされる。フレーム１５の一側には、必要に応じて蓋が設けられる場合もある。

フレーム１５の他側には、円形の開口１９が設けられている。この開口１９は、バックボード１７の取り付け部となっている。この開口１９を介してフレーム１５内のピンカード１６とポゴピン部１３とが電気的に接続される。

ピンカード１６は電子部品等を実装した電気的試験のための配線基板である。ピンカード１６の上下両端には、コネクタ２１（下側のコネクタ２１はバックボード１７のコネクタ２２内に装着されて見えず）が設けられている。下側のコネクタ２１は、後述するバックボード１７のコネクタ２２に結合されている。

ピンカード１６は、図５に示すポゴカード３１と同様に、円環状に配設されている。即ち、多数枚のピンカード１６を、バックボード１７に取り付けた状態で、図５のポゴカード３１のように、円環状に配設されている。

バックボード１７は、ピンカード１６とポゴピン部１３とを電気的にするための部材である。バックボード１７の一側（図３の上側）には、コネクタ２２が設けられている。このコネクタ２２は、図５に示すポゴカード３１と同様に、円環状に配設されている。ピンカード１６は、このバックボード１７のコネクタ２２に取り付けられることで、円環状に配設されている。このコネクタ２２の他側には、同軸ケーブル２３が接続され、コネクタ２２の各接点と後述する各ポゴピン２９とがそれぞれ接続されている。同軸ケーブル２３は、少し撓むことができる程度の余裕を持たせて接続され、後述する可動接続機構２７によるポゴピンヘッド２６の移動を許容している。

ポゴピン部１３は、ポゴピンヘッド２６と、可動接続機構２７とから構成されている。

ポゴピンヘッド２６は、多数のポゴピン２９を支持するための部材である。ポゴピンヘッド２６は、円環状フレーム３０と、ポゴカード３１とから構成されている。円環状フレーム３０は主に、内輪部３０Ａと外輪部３０Ｂとを備え、これら内輪部３０Ａと外輪部３０Ｂとの間でポゴカード３１を支持している。これにより、図５に示すように、多数のポゴカード３１が放射状にかつ円環状に配設される。このポゴカード３１の具体的な配設位置は、後述するプローブカード４３の各接触端子に各ポゴピン２９の先端がそれぞれ整合する位置である。

さらに、円環状フレーム３０には位置決めピン嵌合穴３３が設けられている。この位置決めピン嵌合穴３３は、後述するプローブカード４３の位置決めピン４７に嵌合することで、ポゴピンヘッド２６の正確な位置決めをするようになっている。

ポゴカード３１は、多数のポゴピン２９を支持するための部材である。ポゴカード３１は、多数のポゴピン２９を、プローブカード４３の接触端子に合わせて一定間隔を空けた状態で支持している。ポゴピン２９は、その先端側に設けた先端接触部２９Ａと、基端側に設けたケーブル接続部２９Ｂとを備えて構成されている。

先端接触部２９Ａは、プローブカード４３の接触端子に直接電気的に接触するための部位である。先端接触部２９Ａは、先端側が塞がれた筒体で構成され、その内部に装着されたスプリング(図示せず)で付勢されて出没できるようになっている。試験装置用テストヘッド１がプローブカード４３側にセットされると、このスプリングで付勢された先端接触部２９Ａがスプリングによる所定の圧力で、プローブカード４３の接触端子に接触するようになっている。さらに、先端接触部２９Ａがスプリングで付勢されることで、所定の圧力でプローブカード４３の接触端子に接触した状態を保った状態で多少の出没を許容するようになっている。そして、このスプリングで付勢される先端接触部２９Ａと可動接続機構２７とで、全てのポゴピン２９が各接触端子に確実に接触するようになっている。

ケーブル接続部２９Ｂは、一端がバックボード１７のコネクタ２２に接続された同軸ケーブル２３の他端を接続するための部位である。このケーブル接続部２９Ｂとバックボード１７のコネクタ２２とが同軸ケーブル２３で電気的に接続されている。この同軸ケーブル２３は、余裕を持たせて接続され、可動接続機構２７によるポゴピンヘッド２６の多少の移動（ポゴピンヘッド２６をバックボード２７側に対して近接離間する方向への移動）を許容している。

可動接続機構２７は、ポゴピンヘッド２６の移動を許容するための機構である。可動接続機構２７は、３つ以上設けられ、ポゴピンヘッド２６を安定して支持し、移動を許容するようになっている。可動接続機構２７は、可動ガイド３６と、可動シャフト３７と、圧縮バネ３８とから構成されている。

可動ガイド３６は、ポゴピンヘッド２６に取り付けられて、当該ポゴピンヘッド２６を支持するための部材である。一端部がポゴピンヘッド２６に取り付けられた可動ガイド３６の他端にはスライド部４０が設けられている。このスライド部４０は、可動シャフト３７に嵌合する嵌合穴４１を有し、可動シャフト３７に装着された状態で、この可動シャフト３７に支持されてスライドするようになっている。これにより、ポゴピンヘッド２６が可動シャフト３７に支持されて移動できるようになっている。

可動シャフト３７は、ポゴピンヘッド２６の移動を許容するための部材である。可動シャフト３７は、スライド部４０の嵌合穴４１の形状に合わせて円形、四角形等の棒材で構成され、本体部１２のフレーム１５側に取り付けられている。なお、可動シャフト３７には、ストッパ(図示せず)が設けられ、可動ガイド３６のスライド部４０が抜け落ちないようになっている。

圧縮バネ３８は、ポゴピンヘッド２６を付勢するためのバネである。この圧縮バネ３８でポゴピンヘッド２６が付勢されて、ポゴピンヘッド２６がプローブカード４３に弾性的に接触するようになっている。さらに、本体部１２等の傾きに対しても、圧縮バネ３８がその傾きを許容して、各ポゴピンヘッド２６の面とプローブカード４３の面とが整合させ、互いに弾性的に接触させるようになっている。

プローブカード４３は、ＩＣチップ等の被試験素子の電極に接触するプローブ針４６を多数備えた板状の部材である。プローブカード４３は、本体４５と、プローブ針４６と、接触端子(図示せず)と、位置決めピン４７とを備えて構成されている。

本体４５は肉厚の板状に形成された配線基板である。この本体４５は、カードホルダー４８を介してプローバ装置２（図２参照）に取り付けられている。

プローブ針４６は、被試験素子の電極に直接的に接触するための部材である。このプローブ針４６は、本体４５の下側から、チャックトップに装着される被試験素子の電極に向けて延ばして設けられている。プローブ針４６は、被試験素子の電極と同数設けられ、各電極に整合する位置に配設されている。

接触端子は、本体４５の上側に設けられている。接触端子は、本体４５の上側に、プローブ針４６と同数設けられ、各プローブ針４６とそれぞれ接続されている。この接触端子にポゴピンヘッド２６のポゴピン２９が接触することで、ポゴピン２９、同軸ケーブル２３及びコネクタ２１，２２を介して、プローブ針４６がピンカード１６内の回路に電気的に接続されるようになっている。これにより、被試験素子と試験装置とが電気的に接続されるようになっている。

位置決めピン４７は、ポゴピンヘッド２６とプローブカード４３とを互いに整合させるための部材である。この位置決めピン４７がポゴピンヘッド２６の位置決めピン嵌合穴３３に嵌合することで、ポゴピンヘッド２６が可動接続機構２７等による多少のぐらつきがあっても、ポゴピンヘッド２６のポゴピン２９と、プローブカード４３の接触端子とが互いに整合するようになっている。

そして、この位置決めピン４７と位置決めピン嵌合穴３３とで、ポゴピンヘッド２６をプローブカード４３に対して正確に位置決めして、ポゴピンヘッド２６のポゴピン２９とプローブカード４３の接触端子とを互いに正確に接触させるための案内ガイドが構成されている。

［動作］
以上のように構成された試験装置用テストヘッド１１は、次のように動作する。なお、試験装置自体は従来の試験装置と同様であるため、ここでは試験装置用テストヘッド１１の動作を中心に説明する。試験装置に言及する場合は、図２及び図３に記載した従来の試験装置を用いる。

試験装置は、待機状態のとき、試験装置用テストヘッド１１は載置台５に載置されている。

試験を行うときは、ヘッド回動装置４で試験装置用テストヘッド１１をプローブカード４３に面する位置に回動させる。このとき、まず、ポゴピンヘッド２６の位置決めピン嵌合穴３３にプローブカード４３側の位置決めピン４７が嵌合して、プローブカード４３とポゴピンヘッド２６とが整合する。これにより、ポゴピン２９とプローブカード４３の接触端子とが互いに整合する。

この状態で、ヘッド回動装置４が試験装置用テストヘッド１１をさらに回動させて、位置決めピン嵌合穴３３に位置決めピン４７を押し込む。

これにより、ポゴピン２９の先端接触部２９Ａがプローブカード４３の接触端子と接触する。これらが接触した状態で、さらに試験装置用テストヘッド１１がプローブカード４３側に押される。これにより、ポゴピン２９の先端接触部２９Ａが押し縮められると共に、可動接続機構２７も押し縮められる。

このとき、すべてのポゴピン２９の先端接触部２９Ａがプローブカード４３の接触端子にほぼ同じ押圧力で接触する。即ち、ポゴピン２９のスプリング及び可動接続機構２７によって、全てのポゴピン２９の先端接触部２９Ａがプローブカード４３の各接触端子に確実に接触して、全てのポゴピン２９がほぼ同じ押圧力で接触端子に押し付けられている。また、何らかの原因で本体部１２やポゴピン部１３が傾いたときには、その傾きを可動接続機構２７及びポゴピン２９で吸収する。具体的には、複数設けられた各可動接続機構２７の伸縮量の変化によって本体部１２の傾きを吸収してポゴピン部１３の面とプローブカード４３の面とが整合するように補正する。各可動接続機構２７によってポゴピン部１３の面とプローブカード４３の面とを整合させることができないときは、各ポゴピン２９の先端接触部２９Ａの出没の変化によってポゴピン部１３の傾きを吸収する。これにより、全てのポゴピン２９がほぼ同じ押圧力で接触端子に押し付けられて、電気的に確実に接触する。

次いで、プローバ装置２のチャックトップが、カセットから被試験素子を受け取って、ＸＹＺ軸方向及び回転方向を微調整して位置決めして上昇させることで、この被試験素子の各電極にプローブ針４６を電気的に接触させる。

次いで、試験装置側から、各ポゴピン２９、プローブカード４３の各接触端子及び各プローブ針４６を介して被試験素子の各電極に電気信号が流されて試験が行われる。

保守等を行う場合は、本体部１２のフレーム１５の開放された一側から行う。必要に応じてピンカード１６を差し替える。

以上のように、本実施例に係る試験装置用テストヘッド１１では、ポゴピン２９のスプリング及び可動接続機構２７によって、全てのポゴピン２９の先端接触部２９Ａがプローブカード４３の各接触端子に確実に接触して、全てほぼ同じ押圧力で押し付けられているため、被試験素子を試験装置に確実に接続することができる。何らかの原因で、試験装置用テストヘッド１１の本体部１２等が傾いた場合でも、ポゴピン２９のスプリング及び可動接続機構２７でその傾きを吸収して、各ポゴピン２９をプローブカード４３の各接触端子に、全てほぼ同じ押圧力で押し付けることができる。

さらに、ポゴピンヘッド２６とピンカード１６との間にバックボード１７のみを装着したので、接続箇所を減らして信号の不整合及び波形品質の低下を防止することができる。さらに、部品点数も減ってコスト低減を図ることができる。

また、位置決めピン嵌合穴３３と位置決めピン４７とを備えたので、試験装置用テストヘッド１１とプローブカード４３とを容易に整合させることができ、試験装置用テストヘッド１１を正確に回動させるためにヘッド回動装置４を大がかりなものにする必要がなくなる。これにより、装置全体の小型化を図ることができると共に、装置に対する信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドを示す正面断面図である。 従来の試験装置を示す側面図である。 図２の試験装置の試験装置用テストヘッドを示す側面断面図である。 本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドを示す正面図である。 本発明の実施形態に係る試験装置用テストヘッドを示す底面図である。

符号の説明

１１：試験装置用テストヘッド、１２：本体部、１３：ポゴピン部、１５：フレーム、１６：ピンカード、１７：バックボード、１９：開口、２１，２２：コネクタ、２３：同軸ケーブル、２６：ポゴピンヘッド、２７：可動接続機構、２９：ポゴピン、２９Ａ：先端接触部、２９Ｂ：ケーブル接続部、３０：円環状フレーム、３０Ａ：内輪部、３０Ｂ：外輪部、３１：ポゴカード、３３：位置決めピン嵌合穴、３６：可動ガイド、３７：可動シャフト、３８：圧縮バネ、４０：スライド部、４１：嵌合穴、４３：プローブカード、４５：本体、４６：プローブ針、４７：位置決めピン、４８：カードホルダー。

Claims (2)

1. 回路等が組み込まれたピンカードと、当該ピンカードがコネクタを介して接続されるバックボードと、プローブカードの接触端子に接触するポゴピンが複数取り付けられたポゴピンヘッドとを備え、
   上記バックボードが上記ピンカードとポゴピンヘッドとの間に位置して上記コネクタで上記ピンカードに接続されると共に、上記バックボードのコネクタと上記ポゴピンヘッドの各ポゴピンとがケーブルで接続されたことを特徴とする試験装置用テストヘッド。
2. 請求項１に記載の試験装置用テストヘッドにおいて、
   上記ポゴピンヘッドを上記バックボード側に対して近接離間方向への移動を許容して接続する可動接続機構と、
   上記ポゴピンヘッドを上記プローブカードに対して正確に位置決めして、ポゴピンヘッドのポゴピンとプローブカードの接触端子とを互いに正確に接触させる案内ガイドとを備えたことを特徴とする試験装置用テストヘッド。
   

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