JP2010539671A - 半導体の電気機械的接点 - Google Patents

Abstract

集積回路のリード線又は端子を相互接続するための弾性コンプライアンスのある電気接点アセンブリ。このアセンブリは、ハウジングのスロット内に配置された二つの片持ち梁を有し、これら片持ち梁は、弾性変形時に梁の一部分がハウジング内で互いの一部に沿って滑動するように配置されており、梁を降伏させたり全体として変形させることなく、移動量及び弾性コンプライアンスを高めることができる。変形中の滑動動作により、アセンブリ全体としては片持ち梁部材の弾性圧縮により得られる本来の弾性コンプライアンスを超えた相乗的な弾性コンプライアンスの増大効果が得られる。

Description

本発明は、電気相互接続システムに関し、さらに具体的には、集積回路素子の試験分析を行うためのテスタに接続するプリント回路基板上の対応端子に集積回路のリード線を相互接続するための装置に関する。

二つの導体間に電気的接点をもたらすことに関しては、多くの応用分野が存在する。応用分野には、集積回路素子のリード線と、試験対象となる該集積回路素子及びテスタ装置間のインターフェイスとしての役目を果たすプリント回路基板上の導電性パッド又は端子との間の相互接続などがある。

集積回路と、ロードボードとしても知られる、プリント回路基板との間の相互接続の設計にあたり、電気的及び機械的考慮の双方が必要とされる。相互接続システムの設計に際し、機械的な面において考慮すべき事項の一つは、接点自体と、接点が係合される集積回路のリード線との間で摺動動作が行われるべきことである。摺動動作は、集積回路のリード線に生じ得る酸化物の堆積を考慮すると最大限効果的な接触をもたらす機能がある。実際に、摺動動作により接点と集積回路のリード線との間に良好な接続を確立することができる。このような電気的相互接続接点システムに関して電気的な面において考慮すべき事項の一つは、接点は高速で短い経路を有する素子でなければならないということである。加えて、接点はインピーダンスを制御することなく低いインダクタンスを有するべきである。

集積回路素子のリード線とプリント回路基板との間の相互接続の設計に伴う問題に対処するために設計された、電気的相互接続接点システムの一例が、米国特許第５，０６９，６２９号（特許文献１）に示される。同特許第５，０６９，６２９号に開示される電気的相互接続アセンブリは、集積回路のリード線と離隔したプリント回路基板の対応端子との間に介在させたハウジングを含む。ハウジングは、第１の表面から対向表面に延びるスロットを備え、ハウジングの該表面に形成されたトラフを有する。第１の剛性要素は、該表面の一方に形成されたトラフに受容され、一つ以上の接点が受容されるスロットを横切って延びる。第２のエラストマ要素は、ハウジングの第２の表面内に形成されるトラフに受容され、接点が受容されるスロットを横切って延びる。エラストマ要素は、適度な可圧縮性及び引張り伸長性を有する。平面状の接点はスロット内に受容され、且つ各々の端から延びる突出した接点表面を有し、集積回路のリード線及びプリント回路基板上のパッドに接触する。

米国特許第５，０６９，６２９号

同特許第５，０６９，６２９号に例示される設計の短所は、接点の移動量が０．００８インチと極めて少なく、エラーがほとんど許されないことである。このことは、集積回路のリード線とロードボード上の接触パッドとの間の相互接続のために利用可能な余地が非常に小さいということを考慮すると、特に問題となる。もう一つの短所は、集積回路のリード線及びロードボードのパッドの双方における装置の摺動動作により、ロードボードがすぐに摩耗することである。集積回路は継続的に試験を繰り返され且つ変更されることを考えると、一回の摺動動作は望ましいが、ロードボードは繰り返し行われる集積回路の試験の間じゅう継続して使用されるため、絶え間ない摺動動作によりロードボードは摩耗する。

従って、先行の接点装置に伴う問題に対処し且つ製造コストが低い、半導体の電気機械的接点の必要性が存在する。

本発明は、集積回路その他素子のリード線又は端子を少し間隔をおいて離隔した対応端子、典型的には試験器具用のプリント回路基板又はロードボード上のパッド、に相互接続するための、弾性コンプライアンスのある、半導体の電気機械的接点アセンブリである。アセンブリは一つ以上の片持ち梁を有し、該片持ち梁はそのいずれかの部分が他方の梁の一部又はアセンブリのハウジングの一部に沿って滑動するように配置することで、アセンブリは弾性的に変形し、梁を降伏させたり変形させたりすることなく、移動量を増加させ弾性コンプライアンスを高めることができる。この変形中の滑動動作により、アセンブリ全体としては、片持ち梁部材の単なる弾性圧縮変形により得られる本来の弾性コンプライアンスを超えた相乗的な弾性コンプライアンス増大効果が得られる。

本発明の一実施形態は、ハウジングの矩形スロット内の二つの独立した梁からなるアセンブリにより構成される。各梁は、典型的に矩形の素材より折り曲げ形成され、鋭角によって二つの部分に分割される。二つの梁は、各々の梁の一方の部分がスロットの対向する壁に沿って滑動し且つ各々の梁の他方部分は第１の部分が滑接する壁に対し角度をなした状態でスロット中央部において接触し合うように、スロット内に挿入される。この構成において、梁が共にスロット内に押し込まれると、梁の互いに接触し合う部分は撓むと共に互いに押し合いながら滑動する。梁の変形により、梁が滑動するスロットの境界に対して各々の梁を押圧する横方向の力と、梁の運動方向と逆方向の力とが生じる。

二つの導電性の梁は、プラスチックハウジングのスロット内に配置されると共に、金属ケージを含むことができ、該金属ケージは、さもなければもっと長くなるであろう各接点の全長にわたる電気経路をショートさせるために使用することができる。

二つの片持ち梁は圧縮されると、互いに押し合いながら滑動し、移動距離を０．０３５インチまで増加させる。二つのプランジャはハウジングのスロット内でオフセットさせても良いし一直線上に並べても良い。本発明のもう一つの利点は、ロードボード上での頻回にわたって行われる摺動動作を排除することができることである。片持ち梁が圧縮されると、ロードボード上のテストパッドは一度摺擦され、複数の集積回路が試験される間は接触した状態で保持される。

本発明の電気機械的接点の部分斜視図である。 図１に示される接点の別の実施形態の斜視図である。 図１に示される接点のさらに別の実施形態である。 図１に示される接点の片持ち梁の別の設計例の斜視図である。 図１に示される接点の片持ち梁のさらに別の設計例の斜視図である。

図１を参照すると、本発明の、弾性コンプライアンスのある、半導体の電気機械的接点アセンブリ１０が示される。アセンブリ１０は、集積回路１４その他素子のリード線又は端子１２を、該集積回路から間隔をおいて離隔する対応端子に相互接続するためのものである。例えば、図１において、該端子は、一般にロードボード１８として知られるプリント回路基板上のテストパッド１６である。アセンブリ１０は、ハウジング２６のスロット２４内に配置される対の片持ち梁２０及び２２を有する。ここで理解されるべきことは、ハウジング２６は単一のスロット２４及び一対の片持ち梁２０、２２を示すが、試験対象となる特定の集積回路１４のリード線１２の数に応じて、ハウジング２６内の離間する複数スロット内に対の片持ち梁を複数設けることもできる。梁２０及び２２は、圧縮中に滑動面２８及び３０の一部が互いに沿って滑動するようにスロット２４内に配置される。梁が降伏したり完全に変形してしまうことなく弾性的に変形し、梁の移動量を増加させ弾性コンプライアンスを高めることができる。この圧縮中の滑動動作により、アセンブリ全体としては、該部材の弾性圧縮変形により得られる本来の弾性コンプライアンスを超えた相乗的な弾性コンプライアンス増大効果が得られる。

図１に示す実施形態は、矩形スロット内に配置される独立した二つの梁を含む。各梁２０及び２２は矩形の素材より折り曲げ形成され、二つの部分４０及び４２、並びに、４４及び４６にそれぞれ形成される。各々の部分は鋭角屈曲部４８及び５０によって分割される。二つの梁は、各々の梁の一方の部分４０、４４がスロットの対向する壁３６、３８に沿って滑動し且つ各々の梁の他方部分４２、４６は第１の部分が滑接する壁に対し角度をなした状態でスロット中央部において接触し合うように、スロット内に挿入される。この構成において、圧縮中に梁が共にスロット内に押し込まれると、梁の互いに接触する部分４２、４６は撓むと共に互いに押し合いながら滑動する。梁の変形により、梁が滑動するスロットの側壁３６及び３８に対して各々の梁を押し付ける横方向の力と、梁の運動方向と逆方向の力とが生じる。

これとは別に、壁３６及び３８は、リード線１２又はテストパッド１６に対して小さい角度をなして配置すること、即ち、梁とそれら外部接点との間でも相対的な滑運動が生じるように該壁はそれら外部接点と共に平行四辺形を形成するように配置することも可能である。梁は理想的には、より一般的なめっきされた電気接点材料からではなくＰａｌｉｎｅｙ６等のセミプレシャス合金から製造されることで、梁間の摩擦及び摺擦によりめっき表面が即座に摩耗するということがなく、結果的に部材と外部リード線即ちアセンブリに接触するリード線との間により高い電気抵抗をもたらすことになる。典型的に、ハウジング２６はプラスチックその他の非導電性材料から作られる。

図２を参照すると、上記とは別の実施形態によるハウジングの構成例が示される。この実施形態において、梁５２及び５４は金属ケージ５８のスロット５６内に配置され、さらにこの金属ケージを図１に示されるハウジングのスロット内に配置する。金属ケージは、さもなければもっと長くなるであろう各接点の全長にわたる電気経路をショートさせるために使用することができる。図３はさらに別の実施形態による構成例を示し、この例では梁６０及び６２は幅広であり、梁の一部を貫いて延びるスロット６４を有するため、梁はケージ６８の壁６６を跨ぐことができる。ケージ６８は端壁７０を有し、図１に示されるハウジングのスロット内に挿入される。この実施形態において、ケース６８は、壁６６に沿って配置され変形中の梁６０及び６２を案内する役目を果たす爪７２及び７４を含む。

図４は上記とは別の複雑な梁形状を示し、この形状において梁７６及び７８は三つの部分、即ち、梁７６は部分８０、８２及び８４、並びに梁７８は部分８６、８８及び９０を含む。各梁の個々の部分はそれぞれ鋭角屈曲部９２によって連結される。図５は適用可能なさらに別の梁の設計例を示し、同図においては接触端子は横方向にずらすのではなく垂直方向にのみずらされることが望ましい。図５において、梁９４は第１の部分９６と第２の部分９８とを含み、同様に梁１００は第１の部分１０２と第２の部分１０４とを含む。両梁の各々の部分は鋭角屈曲部１０６により連結される。図示される梁の形状は長方形の断面を有するが、円形及び正方形の形状等、その他の形状にすることも可能であることが理解されるべきである。

二つの梁はハウジング内でオフセットさせても良いし一直線上に並べても良い。この配置は梁の移動量に対してより大きな力を与える。図２及び図３に示される配置において、ケージは図２が示すように梁を包囲することができ、又は図３が示すように梁を二股に分岐させケージ上を跨がせることができる。前述のように、ケージをハウジングのソケット内に重ねることでキャパシタンスを最小化し速度を増す。

本発明の特定の実施形態に関して本発明を説明および図示してきたが、本発明はそれらに限定されるものではなく、接点アセンブリをバネ、相互接続又は試験接点として使用するなどの変更及び修正を含むことができると解されるべきである。本発明の上記及びその他の特徴並びに本発明の範囲は以下の請求項に定義される。

Claims (15)

1. 電気機械的接点アセンブリにおいて、
   少なくとも一つのスロットを有するハウジングと、
   前記スロット内に配置される二つの片持ち梁接点要素とを有し、該二つの片持ち梁接点接点要素は圧縮されると前記接点要素の一部が互いに沿って且つ変形方向に対して非直行方向に前記スロットの側壁内で滑動することにより弾性的に変形し、それにより、前記アセンブリの有効弾性コンプライアンスが、接点要素の実際の変形量より大きくなるように増大する、電気機械的接点アセンブリ。
2. 各接点要素は、鋭角屈曲部を有し第１の滑動面及び第２の滑動面を形成する梁であり、第１の梁の前記第１の滑動面は第２の梁の第１の滑動面に隣接する、請求項１のアセンブリ。
3. 前記二つの接点要素は、前記ハウジングの前記スロット内に配置される導電性ケージ内に包含される、請求項１のアセンブリ。
4. 前記二つの接点要素は、前記スロット内の導電性プレート上に前記接点要素を配置するためのスロットを含む、請求項１のアセンブリ。
5. 前記接点要素は、鋭角屈曲部によって分割される複数の部分を有する梁である、請求項１のアセンブリ。
6. 前記二つの接点要素は、前記ハウジングの前記スロット内で一直線上に並ぶように形成される、請求項１のアセンブリ。
7. 前記二つの接点要素は、前記ハウジングの前記スロット内でオフセットするように形成される、請求項１のアセンブリ。
8. 前記二つの接点要素は、前記ハウジングの前記スロットから角度をなして延びる、請求項１のアセンブリ。
9. 集積回路パッケージ用テストソケットにおいて、
   各々が対向する側壁を有する複数のスロットを有するハウジングと、
   前記スロット内に配置される第１の接点要素及び第２の接点要素であって、各々の接点要素が鋭角屈曲部により形成される少なくとも二つの部分を有する片持ち梁である、前記第１及び第２の要素と、
   前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素の圧縮中に前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素がそれぞれ互いに接した状態で且つ前記スロットの前記側壁に沿って滑動するように、前記第１の接点要素又は前記第２の接点要素の一方のためのテストパッド箇所を有するロードボードと
   を備える前記テストソケット。
10. 前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素は各々第１の滑動面及び第２の滑動面を有し、前記第１の滑動面は互いに隣接し且つ前記第２の滑動面は前記対向側壁に隣接する、請求項９のテストソケット。
11. 前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素は、前記ハウジングの各スロット内に配置される導電性ケージ内に包含される、請求項９のテストソケット。
12. 前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素は、前記ハウジングの各スロット内の導電性プレート上に配置される、請求項９のテストソケット。
13. 前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素は、鋭角屈曲部により分割される複数の部分を有する、請求項９のテストソケット。
14. 前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素は、矩形断面を有する片持ち梁である、請求項９のテストソケット。
15. 前記第１の接点要素及び前記第２の接点要素は、円形断面を有する片持ち梁である、請求項９のテストソケット。

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