JP2011252766A

JP2011252766A - 接触子ホルダ

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Publication number: JP2011252766A
Application number: JP2010126062A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kawate; 良尚川手; Yuichi Tsubaki; 裕一椿; Masahiko Kobayashi; 正彦小林
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-01
Also published as: CN102934297A; US8911266B2; EP2577814A2; WO2011153054A2; WO2011153054A3; TW201208213A; JP5960383B2; US20130065455A1

Abstract

【課題】基材外縁領域における信号伝送特性の変化を補償する構成を備えた接触子ホルダを提供する。
【解決手段】基材２１は、その表面２１２、２１３上又は該表面の上方であって、信号伝送用接触子３ｂのプランジャ近傍に、接地用導体層２９１、２９２を有する。各接地用導体層は、基材２１の表面２１２、２１３上において、各接地用接触子に電気的に接続された導体部分２４１に電気的に接続されており、また信号伝送用接触子とは電気的に接続されないようになっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＣＰＵやメモリ等の電子デバイスの検査に使用される接触子ホルダに関し、特には、半導体パッケージテスト用の接触子ホルダに関する。

ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）デバイス等の電子デバイスの信号伝送特性等の評価試験を行う際には、その電子デバイスの端子の各々に導通接続可能な接触子を備えた接触子ホルダが使用される。近年、電子デバイスではその処理速度の高速化に伴い、扱う信号が高周波化している。信号の高速化に対応して、接触子ホルダも高速信号を伝送できることが求められている。

信号の伝送、特に高速信号の伝送に際しては、該信号を伝送する伝送線路の特性インピーダンスを、該伝送線路の全域にわたって所望の値に保つことが重要である。このため、従来、金属ブロックに同軸線路構造を設けて所定の特性インピーダンスを得る構造が提唱されている。

例えば特許文献１には、「コンタクトプローブ１０の外周に第２金属膜１６を介して誘電体層１５が設けられ、誘電体層１５の外周面に第１金属膜１７が設けられることにより、第２金属膜１６（可動ピン１１、１２）と第１金属膜１７（金属スリーブ９）との間にキャパシタ１８が形成され」と記載されている。

特許文献２には、「高周波信号用のコンタクトプローブ２１は、その外周の２箇所に環状プローブホルダ３１が固着され、この環状プローブホルダ３１が金属ブロック２の上面部及び下面部に位置するように金属ブロック２の貫通孔３に嵌合されている。これにより、高周波信号用のコンタクトプローブ２１と金属ブロック２との間に中空部が形成され、高周波信号用のコンタクトプローブ２１を中心導体とするとともに金属ブロック２を外部導体とし、所望の特性インピーダンスの同軸線路とされる」と記載されている。

特許文献３には、「表面に表側電極２２が配列形成され、裏面にそれら表側電極２２とそれぞれ接続された裏側電極２３が形成された基板２１の表裏に異方導電性接着シート２７を挟んで上ガイド板２５及び下ガイド板２６を配置し、それら上下ガイド板２５，２６の貫通孔２８，２９にコイル状接点３１を配設する」と記載されている。

特開２００５−４９１６３号公報特開２００７−１９８８３５号公報特開２０００−８２５５３号公報

上記接触子の１つとして、外殻と、該外殻の両端に設けられて接点に接触力を与えるプランジャとを有するものが使用されている。さらに、該プランジャの少なくとも一方を、スプリングを介して該外殻に可動に挿入してなる、いわゆるスプリングプローブが使用される場合もある。一般に、電子デバイスの高周波伝送特性は、導体の形状及びその周辺の誘電体の形状、該導体及びそれに関連する複数の導体の位置関係、さらにそれらの材料定数等により左右される。すなわち、基材の内部では接触子を含む擬似同軸構造を形成する等、特性インピーダンスを所望の値近傍に制御できるが、基材外縁領域における信号伝送特性を均一とすることは、特に上記スプリングプローブを使用する場合は困難であった。

さらに、例えば、外殻の長さよりも厚い多層基板等に、均一な直径の導体めっきされたスルーホールを形成し、該スルーホールにスプリングプローブ等の接触子を挿入した場合でも、プランジャの先端部は基板表面から突出することになり、突出した部分の太さはスルーホールの導体めっきの直径と異なる。このように長さ方向に不均一な形状の接触子は不均一な高周波伝送特性を有するため、仮に外殻で高周波特性を制御しても、プランジャ部では異なる特性を示し、所望の伝送特性が得られない場合がある。

そこで本発明は、基材外縁領域における信号伝送特性の変化を補償する構成を備えた接触子ホルダを提供する。

上記目的を達成するために、本発明は、電子デバイスが有する複数の端子のそれぞれを、回路基板の対応する接点に電気的に接続するように構成された接触子ホルダであって、絶縁性の基材と、前記基材に形成された複数の孔にそれぞれ挿入され保持された複数の電気伝導性の接触子と、を有し、前記絶縁性の基材は、該基材の表面上又は該表面の上方に配置された、前記接触子と絶縁されかつ接地される接地用導体層を有し、前記接地用導体層は、該接地用導体層の面が前記接触子の軸方向に略垂直になるように配置される、接触子ホルダを提供する。

好適な実施形態では、前記接触子の軸方向に垂直な方向についての、前記基材の表面から突出する前記接触子の部分と前記接地用導体層との距離は、前記接触子及び前記接地用導体層が容量結合するように設定される。

好適な実施形態では、前記基材に形成された複数の孔の各々の内表面に導体部分が形成され、前記複数の電気伝導性の接触子は、前記導体部分と電気的に絶縁されるように、前記複数の孔にそれぞれ挿入され保持され、前記接触子の各々は、両端のプランジャと、該プランジャを連結する連結部材とを有し、前記プランジャの少なくとも１つは前記基材の厚さ方向に可動に構成される。

本発明に係る接触子ホルダによれば、基材外縁領域に接地用導体層を配置することにより、基材外縁領域の信号伝送特性の変化を補償することができる。

本発明に係る接触子ホルダに、ガイドを設けた例を示す斜視図である。図１の接触子ホルダの斜視図である。図２の接触子ホルダの変形例の斜視図である。接触子の構造例を示す図である。第１の実施形態に係る接触子ホルダの断面図である。第２の実施形態に係る接触子ホルダの断面図である。第３の実施形態に係る接触子ホルダの断面図である。信号伝送用導体を２つ有し、外殻が同軸構造となっているソケットの等価回路を模式的に示す図である。図８において、プランジャ近傍に接地用導体を配置した場合の等価回路を模式的に示す図である。図８、図９のモデルを用いたシミュレーションにより挿入損失を求めた結果を示すグラフである。図８、図９のモデルを用いたシミュレーションにより近端クロストークを求めた結果を示すグラフである。第４の実施形態に係る接触子ホルダの断面図である。第５の実施形態に係る接触子ホルダの断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るガイド付接触子ホルダ１を示す斜視図である。ガイド付接触子ホルダ１は、接触子ホルダ（以降、ホルダと称する）２と、ホルダ２に保持された複数の電気伝導性の接触子３と、ホルダ２を支持するガイドボディ４とを有する。ガイドボディ４は、検査すべき電子デバイス（図示せず）をホルダ２上の所定位置に配置するためのガイド部又はガイド壁４１を有し、さらにホルダ１を該電子デバイスを検査する検査装置（図示せず）の所定位置に配置するための位置決め部（本実施形態では図１に示す位置決め孔４２）を有することが好ましい。なお位置決め孔４２の代わりに、位置決めピンや切欠き等を設けてもよい。

図２は、図１のホルダ２の斜視図である。ホルダ２は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から作製される板状又は層状の基材２１を有し、各接触子３は基材２１の表面２２に略垂直に延びるように、基材２１に圧入等により保持される。図２の例では、ホルダ２は板状基材２１を有し、該板状基材内には後述する接続部が配置される。またホルダ２は、ガイドボディ４に対する位置決めを容易にするために、ガイドボディ４に形成された位置決め孔（図示せず）に係合する位置決めピン７を有してもよい。なおホルダ２は、実質一体の基材から構成されてもよいし、後述するように接触子３の組立性向上等のために、適宜分割してもよい。

図３は、図２のホルダ２の変形例の斜視図である。該変形例では、基材２１の面が実質１つの平面ではなく、段差等を設けることによって複数（図示例では２つ）の平面２２、２３を備える。このようにホルダは、接触子や検査すべき電子デバイス（図示せず）の形状に応じて、適宜好適な形状を具備することができる。

図４は、各接触子の具体的構造例を示す図である。接触子３は、ホルダ２に形成された接触子用孔（後述）に挿入される略円筒状の中空の導電性外殻３１と、外殻３１内に配置されて外殻３１の軸方向に伸縮可能な弾性部材（図示例ではコイルばね）３２と、コイルばね３２の一端（図示例では下端）に配置されかつ外殻３１の一端（図示例では下端）から突出し、図示しない検査装置に電気的に接続可能に構成された導電性の第１プランジャ３３と、コイルばね３２の他端（図示例では上端）に配置されかつ外殻３１の他端（図示例では上端）から突出し、図示しない電子デバイスに電気的に接続可能な導電性の第２プランジャ３４とを有する。また第１プランジャ３３及び第２プランジャはそれぞれ外殻３１に当接するので、接触子３において、第１プランジャ３３と第２プランジャ３４とが外殻３１を介して電気的に接続される。或いは又はそれに加え、コイルばね３２を導電性材料にて構成し、第１プランジャ３３と第２プランジャ３４とをコイルばね３２を介して電気的に接続してもよい。なお以下に説明する実施形態が有する各接触子の構造も、図４に示したような、外殻と、該外殻に対して可動かつ該外殻より小径の少なくとも１つのプランジャとを有する構造とする。

図５は、図２のホルダ２の第１の実施形態の断面図であって、接触子の延びる方向（軸方向）に平行な断面を示している。ホルダ２は、絶縁性の基材２１と、基材２１に挿入され保持された複数（図示例では４つ）の接触子３ａ−３ｄとを有する。なお第１の実施形態では、接触子３ａ、３ｃが接地用接触子であり、接触子３ｂが信号伝送用接触子であり、接触子３ｄが信号伝送用接触子又は電源供給用接触子等の他の接触子であるものとする。

各接触子は、ホルダ２の面２２に略垂直に延びてホルダ２を貫通する。詳細には、接触子３ａ、３ｃは、ホルダ２を構成する基材２１に形成された第１の接触子用孔２４内に圧入等により保持され、一方接触子用孔２４の内面には銅、金又は銀等の導体部分２４１がめっき等により形成されている。従って接触子３ａ、３ｃは、少なくとも部分的に導体部分２４１に電気的に接続される。一方接触子３ｂは、ホルダ２を構成する基材２１に形成された第２の接触子用孔２５内に圧入等により保持される。図示例では、各接触子の外殻３１が、外殻３１の外径より小さい径の孔を有する板状の基材２７、２８によって保持されている。なお板状基材２７、２８は、各接触子の抜け落ちを防止するとともに、各接触子のプランジャ先端が該接触子の軸方向に略垂直な方向への変位（振れ）量を制御する機能を備える。

ホルダ２は、基材２１内に配置されかつ導体部分２４１を互いに電気的に接続する接続部２６を有する。図５の例では、接続部２６は板状基材２１内に配置された層状の導体であるが、接続部２６は配線から構成することもできる。導体部分２４１が接続部２６によって互いに電気的に接続されることにより、貫通孔２４内に圧入された接触子３ａ、３ｃは、導体部分２４１を介して接続部２６に電気的に接続される。

基材２１は、その表面２１２、２１３上又は該表面の上方であって、信号伝送用接触子３ｂのプランジャ近傍に、接地される層状の接地用導体（接地用導体層）２９１、２９２を有する。各接地用導体層は、基材２１の表面２１２、２１３上において、各接地用接触子に電気的に接続された導体部分２４１に電気的に接続されており、また信号伝送用接触子とは電気的に接続されないようになっている。このように、外殻より細径のプランジャ近傍にグラウンドと同電位の導体層を配置することにより、プランジャ部のインダクタンス成分を補償し、信号伝送用接触子の挿入損失や近端クロストークを小さくすることができる。また基材２１の表層に接地用導体層を設けることは、通常の多層基板製造プロセスにより実現でき、かつ基材の内層に接地用導体層を設ける場合よりも大きな容量成分を得ることができる。なお図５では、明瞭化のために接地用導体層２９１、２９２と板状基材２７、２８とは離れて図示されているが、両者は当接していてもよい。

本発明の効果を、特性インピーダンスの観点から説明する。特性インピーダンスＺ₀は、単位長さ当たりのインダクタンス成分Ｌ₀とキャパシタンス成分Ｃ₀を用いて、Ｚ₀＝（Ｌ₀／Ｃ₀）^1/2なる式で表される。一般に特性インピーダンスは、信号の伝送路全体にわたって一定であることが望ましい。しかし、スプリングプローブの外殻又は外殻が圧入されているスルーホールで特性インピーダンスを制御しようとした場合、プランジャの太さが外殻より細いことによる単位長さ当たりのインダクタンス成分の増加と、接地用導体層との距離が遠くなることによるキャパシタンス成分の低下とにより、プランジャ部はＬ₀／Ｃ₀の比において、インダクタンスとしての振舞いを強め、特性インピーダンスが高くみえる。しかし本発明のように、特性インピーダンスが高くなったプランジャ部の近傍に接地用導体層を配置し、グラウンドとプランジャとの間の容量結合を追加させることにより、特性インピーダンスを下げることができる。

また、信号伝送用接触子間の電気的結合によりクロストークが存在する場合、接地用導体層を信号伝送用接触子の近傍に配置することにより、信号伝送用接触子と接地用接触子との電気的結合の存在により、隣接する信号伝送用接触子間のクロストークを小さくすることができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る接触子ホルダに使用されるホルダ１００２の断面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態の接地用導体層２９１、２９２の代わりに、接地される板状基材１０２７、１０２８が、電気伝導性材料から形成されて接触子用孔１０２４の内面にめっき等により形成された導体部分１２４１に電気的に接続されていることである。そのために、基材１０２１の表面１２１２と板状導体１０２７との間に、導体部分１２４１と板状導体１０２７とを電気的に接続する例えば環状の導電部材１２９３が設けられ、同様に基材１０２１の表面１２１３と板状導体１０２８との間に、導体部分１２４１と板状導体１０２８とを電気的に接続する例えば環状形状の導電部材１２９４が設けられる。

第２の実施形態では、接触子の抜け落ちやプランジャ先端の変位（振れ）量を制御する板状基材１０２７、１０２８が、接地用導体層としての機能も兼ねている。従って、接触子と板状基材１０２７、１０２８との間に絶縁部材を配置し、接触子と板状基材とが接触（導通）しないようにすることが好ましい。第２の実施形態は、プランジャが比較的長い場合に該プランジャのインダクタンス成分を補償するのに適している。なお、第２の実施形態のその他の構成要素については第１の実施形態と同様でよいので、対応する構成要素の参照符号に１０００を加算して詳細な説明は省略する。

次に、信号伝送用接触子が同軸線路を構成している場合について説明する。図７は第３の実施形態の断面図であって、接触子の延びる方向（軸方向）に平行な断面を示している。ホルダ２００２は、絶縁性の基材２０２１と、基材２０２１に挿入され保持された複数（図示例では４つ）の接触子２００３ａ−２００３ｄとを有する。なお第３の実施形態では、接触子２００３ａ、２００３ｃが接地用接触子であり、接触子２００３ｂ、２００３ｄが信号伝送用接触子であるものとする。

各接触子は、ホルダ２００２の面２０２２に略垂直に延びてホルダ２００２を貫通する。詳細には、接触子２００３ａ、２００３ｃは、ホルダ２００２を構成する基材２０２１に形成された第１の接触子用孔２０２４内に圧入等により保持され、一方接触子用孔２０２４の内面には銅、金又は銀等の導体部分２２４１がめっき等により形成されている。従って接触子２００３ａ、２００３ｃは、少なくとも部分的に導体部分２２４１に電気的に接続される。一方接触子２００３ｂ、２００３ｄは、ホルダ２００２を構成する基材２０２１に形成された第２の接触子用孔２０２５内に挿入され保持される。図示例では、各接触子の外殻２０３１が、外殻２０３１の外径より小さい径の孔を有する板状の基材２０２７、２０２８によって保持されている。また接触子用孔２０２５の内面にも銅、金又は銀等の導体部分２２５１がめっき等により形成されているが、第２の接触子用孔は第１の接触子用孔２０２４より大径となっている。従って接触子２００３ｂ、２００３ｄと導体部分２２５１とは接触せず、互いに絶縁されており、接触子２００３ｂ、２００３ｄと導体部分２２５１とは協働して同軸線路を構成する。

なお本願明細書における「同軸線路」は、接触子の外殻２０３１と導体部分２２５１とが接触せずに互いに絶縁され、かつ外殻２０３１が電気伝導性材料に覆われた（電磁シールドされた）形態を意味し、図示例のように接触子及び電気伝導性材料の各々が同一軸を中心とする円筒である場合のみを意味するものではない。従って例えば、接触子の外表面と電気伝導性材料の内表面とが互いに偏心した円筒面であってもよい。

接触子２００３ｂ、２００３ｄについて、同軸線路を構成する外殻２０３１の外表面と導体部分２２５１の内表面との間には、樹脂又はセラミック等の誘電体２０３５を配置又は充填することができる。或いは、外殻２０３１の外表面と導体部分２２５１の内表面との間に誘電体等を充填せずに、空気、窒素又は酸素等の気相とすることもでき、或いは真空とすることもできる。

上記同軸線路は、所定の特性インピーダンスを有するように構成される。例えば、接触子２００３ｂ又は２００３ｄの外殻２０３１が直径ｄの円筒であり、導体部分２２５１が内径Ｄの中空円筒であって、両円筒が互いに同軸である場合、該同軸線路の特性インピーダンスＺ₀は以下の式で表される。なおεは、接触子と導体部分との間の誘電体（本実施形態では誘電体又は空気）の誘電率である。Ｄ、ｄ及びεを適宜選定することにより、各信号伝送用接触子について所望の特性インピーダンスを得ることができる。
Ｚo ＝６０／ε^1/2・ｌｎ（Ｄ／ｄ）

図７に示すように、ホルダ２００２は、基材２０２１内に配置されかつ導体部分２２４１及び２２５１を互いに電気的に接続する接続部２０２６を有してもよい。図７の例では、接続部２０２６は板状基材２０２１内に配置された層状の導体であるが、接続部２０２６は配線から構成することもできる。導体部分２２４１及び２２５１が接続部２０２６によって互いに電気的に接続されることにより、貫通孔２０２４内に圧入された接触子２００３ａ、２００３ｃは、導体部分２２４１を介して接続部２０２６に電気的に接続される。

ホルダ２００２は、実質一体物として形成されてもよいが、接触子の組立性や上記接続部の配置等を考慮して、いくつかの部材を組み合わせて作製することもできる。例えば、層状の接続部２０２６をホルダ内に配置するために、板状の基材２０２１をその厚さ方向に積層された複数層から形成し、該層間に接続部２０２６（図示例では導電層）を挟むことができるようにしてもよい。さらに、接触子用孔の内面への導体部分の形成（例えばコーティング）を考慮し、基材２０２１の厚さを各接触子の外殻２０３１の長さと略等しくし、該導体部分を接触子用孔の内面に形成した後に板状基材２０２７、２０２８を基材２０２１に接合することもできる。

基材２０２１は、その表面２２１２、２２１３上又は該表面の上方であって、信号伝送用接触子２００３ｂ、２００３ｄのプランジャ近傍に、接地される接地用導体層２２９１、２２９２を有する。各接地用導体層は、基材２０２１の表面２２１２、２２１３上において、各接地用接触子に電気的に接続された導体部分２２４１と、各信号伝送用接触子と同軸線路を構成する導体部分２２５１とに電気的に接続されており、また信号伝送用接触子とは電気的に接続されないようになっている。このように、外殻より細径のプランジャ近傍にグラウンドと同電位の導体層を配置することにより、プランジャ部のインダクタンス成分を補償し、信号伝送用接触子の挿入損失や近端クロストークを小さくすることができる。また基材２０２１の表層に接地用導体層を設けることは、通常の多層基板製造プロセスにより実現でき、かつ基材の内層に接地用導体層を設ける場合よりも大きな容量成分を得ることができる。なお図７では、明瞭化のために接地用導体層２２９１、２２９２と板状基材２０２７、２０２８とは離れて図示されているが、両者は当接していてもよい。

図７の第３の実施形態のように、外殻を同軸構造にしたホルダの場合、外殻の特性インピーダンスＺ₀は同軸構造により上式のように定義できるが、従来、プランジャは接地用導体で囲まれていなかったためインダクタンスとして振舞っていた。そこで、第３の実施形態のように、プランジャ部近傍に接地用導体層を配置し、グラウンドとの容量成分を追加すると、プランジャ部のインダクタンス成分が補償され特性が向上する。より詳細には、プランジャ部のインダクタンス値をＬ₀とした場合、Ｚo＝（Ｌo／Ｃo）^1/2満たすようなＣoを有するキャパシタンス成分がプランジャとグラウンドとの間に存在すれば、プランジャ部の特性インピーダンスと外殻の特性インピーダンスとの差が所定の誤差以内となり、高周波特性の劣化を補償することができる。さらに同時に、信号伝送用接触子と接地用接触子との電気的結合の存在により、隣接する信号伝送用接触子間のクロストークを小さくすることができる。

図７の第３の実施形態を、簡略化した電気回路モデルを用いて表現し、回路シミュレーションにて確認した。先ず比較例として、信号伝送用導体が２つあり、外殻が同軸構造となっているソケットの等価回路を図８に示す。ここで外殻すなわち同軸構造部分の特性インピーダンスはＺo、プランジャの自己インダクタンス成分はＬo、プランジャと導体との間の容量成分はＣ１、２つのプランジャ間の相互インダクタンス成分はＭ１とする。一方、第３の実施形態のように、プランジャの近傍に接地用導体を配置したソケットの等価回路を図９に示す。ここで、プランジャ近傍に配置した導体によるグラウンドとプランジャとの間のキャパシタンス成分がＣoである。なお、この接地用導体の配置による信号導体との電気結合は、容量結合でのみなされていることとする。

接地用導体によるプランジャ部の補償効果を発揮させるために、Ｃ１＜＜Ｃoとなる条件のもとで、Ｚo＝（Ｌo／Ｃo）^1/2となるようにすれば、外殻部の特性をプランジャ部の特性に合わせたことになる。また、Ｃ１により、隣接接触子間の容量結合によって発生していたクロストークは、Ｃoを通したグラウンドとの容量結合により低減する。

図１０及び図１１に、回路シミュレーションにより挿入損失及び近端クロストークを求めた結果をそれぞれ示す。図１０、１１において、Ｚo＝５０Ω、Ｃ１＝０．０１ｐＦ、Ｌo＝０．３ｎＨ、Ｍ１＝０．０３ｎＨとし、図８、９の４つのポートＰ１−Ｐ４において、高周波回路シミュレータを用いて挿入損失（図１０）及び近端クロストーク（図１１）をシミュレーションした。なおＣoの値は、０、０．０６ｐＦ、０．１２ｐＦ、０．１８ｐＦと変化させており、Ｃo＝０は図８の回路に相当する。Ｃoが０．１２ｐＦのときに（Ｌo／Ｃo）^1/2＝５０Ωとなり、上記Ｚoと一致するが、このときの挿入損失が最も小さい。

上記シミュレーション結果により、図５、６に示したような同軸構造を構成しないスプリングプローブを有するソケットにおいても、信号伝送用と接地用のスプリングプローブを配置した構造であれば、外殻の部分がある特性インピーダンスが定義でき、外殻より細いプランジャ部の近傍にグランドと同電位の接地用導体層を配置することにより、上記で説明したものと同等の効果を期待することができる。

また補償したいインダクタンス成分がより大きい場合には、同軸構造の有無に関係なく、より大きいキャパシタンス成分が必要になるが、集中定数的にキャパシタンス成分を配置した場合は周波数に対するフィルタとして振舞い、周波数に対して特性が大きく変化するため、分布定数的な構造で補償するほうがよりよい特性を示す。例えば、補償したいプランジャが比較的長い場合は、図６のような形でプランジャをグランドで補償するほうがよりよい特性を示す。

一般に、面積Ｓ、距離ｄの間に誘電率ｅの誘電体が充填された並行平板コンデンサにおけるキャパシタンス値ＣはＣ＝ｅＳ／ｄなる式で表されるが、該式から容易に推測できるように、キャパシタンスを構成する２つの導体間の距離が小さく、導体の面積が大きいほど、大きい容量値を実現することができる。このことから、プランジャのインダクタンス成分を補償するために十分な容量成分を付加するには、グラウンドと同電位の接地用導体が、プランジャに近い距離に配置されかつ広い面積を有することが好ましい。多層基板を用いたＩＣソケットの特性を向上させるためにグラウンド成分を付加するために上述の接地用導体層を使用すれば、通常の多層基板製造プロセスによりこれが実現でき、内層に接地用導体層を配置する場合よりも大きな容量成分を確保することができる。

なお実際のテストソケットは、キャパシタンス成分を構成する誘電体、導体構造のインダクタンス成分及び抵抗成分も周波数依存性を持つ。従って図１１、１２のように、周波数依存性を持たない単純な素子を用いた簡易的な回路では、伝送特性を完全に表現することはできない。しかし、インダクタンス的に振舞う部分の存在により特性が劣化する構造のＩＣソケットの信号端子に、グラウンドとの間のキャパシタンス成分を追加することにより、伝送特性を上げることができることに変わりはない。

図１２は、本発明の第４の実施形態に係る接触子ホルダに使用されるホルダ３００２の断面図である。ホルダ３００２は２つの接続部３０２６ａ、３０２６ｂを有し、これにより２系統のグラウンドすなわち接地用導体を含む接触子ホルダを構成することができる。具体的には、第１の接続部３０２６ａが、接触子３００３ａが挿入される接触子用孔３０２４ａの内面に形成された導体部分３２４１ａと接触子３００３ｂが挿入される接触子用孔３０２４ｂの内面に形成された導体部分３２４１ｂとを電気的に接続し、第２の接続部３０２６ｂが、接触子３００３ｃが挿入される接触子用孔３０２４ｃの内面に形成された導体部分３２４１ｃと接触子３００３ｄが挿入される接触子用孔３０２４ｄの内面に形成された導体部分３２４１ｄとを電気的に接続しており、さらに第１の接続部３０２６ａと第２の接続部３０２６ｂとは互いに絶縁されている。同様に、接続部を３つ以上設け、３系統以上のグラウンドを含む接触子ホルダを構成することもできる。但しグラウンドを３系統以上とする場合は、後述する接地用導体層３２９１、３２９２も、接地用接触子をいずれの系統に接続すべきかに応じて、複数の区分に適宜分割する必要がある。また第４の実施形態においても、各接続部を層状の導体として構成することができる。なお第４の実施形態では、接触子３００３ａ、３００３ｃが接地用接触子であり、接触子３００３ｂ、３００３ｄが信号伝送用接触子であるものとする。

第４の実施形態では、ホルダ３００２の基材３０２１が金属等の導体ではなく誘電体から構成されているので、上述のような構成により、複数系統のグラウンドを基材に容易に設けることができる。グラウンドが複数系統であると、アナログ信号とデジタル信号、高周波信号と低周波信号、又は振幅の大きい信号と振幅の小さい信号等、種類の異なる信号が混在している場合であっても、異なる信号のそれぞれに対応して独立したグラウンドの設定が可能となり、伝送線路を通る信号の安定化を図ることができる。

基材３０２１は、その表面３２１２、３２１３上又は該表面の上方であって、信号伝送用接触子３００３ｂ、３００３ｄのプランジャ近傍に、接地される接地用導体層３２９１、３２９２を有する。各接地用導体層は、基材３０２１の表面３２１２、３２１３上において、各接地用接触子に電気的に接続された導体部分３２４１ａ、３２４１ｃと、各信号伝送用接触子と同軸線路を構成する導体部分３２４１ｂ、３２４１ｄとに電気的に接続されており、また信号伝送用接触子とは電気的に接続されないようになっている。このように、外殻より細径のプランジャ近傍にグラウンドと同電位の接地用導体層を配置することにより、プランジャ部のインダクタンス成分を補償し、信号伝送用接触子の挿入損失や近端クロストークを小さくすることができる。また基材３０２１の表層に接地用導体層の複数の区分を設けることは、通常の多層基板製造プロセスにより実現でき、かつ基材の内層に接地用導体層を設ける場合よりも大きな容量成分を得ることができる。なお図１２では、明瞭化のために接地用導体層３２９１、３２９２と板状基材３０２７、３０２８とは離れて図示されているが、両者は当接していてもよい。

図１３は、本発明の第５の実施形態に係る接触子ホルダに使用されるホルダ４００２の断面図である。ホルダ４００２は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から作製される基材４０２１内に配置された少なくとも１つ（図示例では２つ）の層状の誘電体４２１１、４２１２を有してもよく、層状誘電体４２１１の両側には銅等の、電源用導体層４２１３と接地用導体層４２１４が形成され、層状誘電体４２１２の両側には銅等の、接地用導体層４２１５と電源用導体層４２１６が形成される。従って各層状誘電体とその両面の導体層は、電源用導体層と接地用導体層との間に協働してコンデンサを構成する。つまりホルダ４００２は、基材を構成する絶縁体と、導体層と、層状誘電体とを積層して構成されている。電源とグラウンドとの間に十分な容量のコンデンサを挿入することは、デバイスへの電源の供給、電源及びグラウンドの電位を安定させ、デバイスの動作を安定させるために有効である。またコンデンサの容量を高めるためには各層状誘電体の誘電率は高い程好ましく、各層状誘電体は基材４０２１の誘電率よりも高い誘電率を有する高誘電体であることが好ましい。例えば高誘電体としてスリーエム社製のEmbedded Capacitor Material（ＥＣＭ）が使用可能である。ＥＣＭは、高誘電材料を柔軟性のあるシート状に形成したものである。このようなホルダは、印刷回路基板を作製する方法によって、作製することができる。

層状誘電体は、ポリマーを含むことができる。好ましくは、層状誘電体はポリマーと複数の粒子とを含み、具体的には樹脂と粒子とを混合することによって作製される。好適な樹脂としては、エポキシ、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ベンゾシクロブテン、ポリノルボルネン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリレート、及びそれらの混合物が挙げられる。粒子は、誘電性（又は絶縁性）粒子を含み、その代表例としては、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、酸化チタン、チタン酸鉛ジルコニウム、及びそれらの混合物が挙げられる。

各誘電体層の厚みは、例えば０．５マイクロメートル以上とすることができ、２０マイクロメートル以下とすることができる。該厚みはより薄い方が、キャパシタの静電容量を高くできるので好ましく、例えば１５マイクロメートル以下、或いは１０マイクロメートル以下とすることができる。但し該厚みはより厚い方が、接着強度や絶縁性の点からは好ましく、例えば１マイクロメートル以上とすることができる。

また誘電体の比誘電率は高い程好ましく、例えば１０以上、或いは１２以上とすることができる。比誘電率の上限には特に制限はないが、例えば１００以下、３０以下、２０以下、或いは１６以下とすることができる。

また、層状誘電体として高誘電率を有する材料を使用すると、隣接する２つのコンデンサ間の距離を小さくできるというメリットを有する。２つのコンデンサが隣接すると、１つのコンデンサを構成する接地用導体層と隣接する他のコンデンサを構成する接地用導体層との間でも静電容量が構成される。静電容量を構成したい導体層間に高誘電体を使用すると、１つのコンデンサを構成する導体層間の距離と、２つのコンデンサの隣接距離とを同じくしても、１つのコンデンサが生じる静電容量が大きくなる。そのため、隣接するコンデンサ間の距離を相対的に短くすることができ、ホルダの薄型化に貢献する。

各高誘電体の両面に形成された導体層は、接地用接触子と電気的に接続された接地用導体層、電源供給用接触子と電気的に接続された電源用導体層を構成する。詳細には、ホルダの図示しない電子デバイス側の面（図１３では上面）４２７１に近い第１の高誘電体４２１１の上側の導体層４２１３及び下側の導対層４２１４の一方が接地用導体層として作用し、他方が電源用導体層として作用する。また、ホルダの図示しない検査装置側の面（図１３では下面）４２８１に近い第２の高誘電体４２１２の上側の導体層４２１５及び下側の導体層４２１６の一方が接地用導体層として作用し、他方が電源用導体層として作用する。従って図１３の実施形態では、接地用導体層４２１４、４２１５に接続された接触子４００３ａ、４００３ｃが接地用接触子として作用し、接地用導体層４２１３、４２１６に接続された接触子４００３ｄが電源用接触子として作用する。さらに、いずれの導体層にも接続されておらず、同軸線路を構成する接触子４００３ｂが、信号伝送用接触子として作用する。

なお各層状高誘電体及びその両面の導体層は、ホルダに全面的に配置されてもよい。その場合、ホルダの面積と略等しい面積のコンデンサが形成可能である。

図１３に示すように、ホルダ４００２は高誘電体とそれを挟む電源用導体層と接地用導体層とで構成されるコンデンサを、ホルダ４００２の上面４２７１及び下面４２８１に成るべく近い位置（すなわち表層側）に具備することが好ましい。この理由は、ホルダ４００２の表面と導体層との距離が小さい方が、高速で動作する電子デバイス検査時において良好な電源及びグラウンドの安定性が得られるからである。より具体的に言えば、ホルダ４００２の上面４２７１と高誘電体４２１１との距離が短い程検査対象である電子デバイスの入力感度が上昇し、一方ホルダ４００２の下面４２８１と高誘電体４２１２との距離は短い程該電子デバイスの出力感度が上昇する。本発明では、絶縁性材料から作製されるホルダが、電源用導体層と接地用導体層との間に挟まれた高誘電体を内包した実質一体物として構成されているので、コンデンサをホルダの表面近傍に配置した構成を容易に実現することができ、より正確な電子デバイスの検査ができるようになる。

基材４０２１は、その表面４２１６、４２１７上又は該表面の上方であって、信号伝送用接触子４００３ｂのプランジャ近傍に、接地される接地用導体層４２９１、４２９２を有する。各接地用導体層は、基材４０２１の表面４２１６、４２１７上において、各接地用接触子に電気的に接続された導体部分４２４１と、各信号伝送用接触子と同軸線路を構成する導体部分４２５１とに電気的に接続されており、また信号伝送用接触子とは電気的に接続されないようになっている。このように、外殻より細径のプランジャ近傍にグラウンドと同電位の接地用導体層を配置することにより、プランジャ部のインダクタンス成分を補償し、信号伝送用接触子の挿入損失や近端クロストークを小さくすることができる。また基材４０２１の表層に接地用導体層を設けることは、通常の多層基板製造プロセスにより実現でき、かつ基材の内層に接地用導体層を設ける場合よりも大きな容量成分を得ることができる。なお図１３では、明瞭化のために接地用導体層４２９１、４２９２と板状基材４０２７、４０２８とは離れて図示されているが、両者は当接していてもよい。

以上、本願発明の５つの実施形態を説明したが、それぞれの特徴を複数含む実施形態とすることも可能である。例えば、図７の第３の実施形態において、図６の第２の実施形態のように板状部材２０２７、２０２８を導体から形成し、接地用導体層２２９１、２２９２を省略することもできる。

上述の各実施形態において、ホルダを構成する材料は、ガラス繊維の代わりに紙を含んでいてもよいし、エポキシ樹脂の代わりにフェノール樹脂やポリアミド樹脂を含んでもよい。また導電層又は導電体を構成する材料として、銅以外に銀や金を使用してもよい。

なお上述の実施形態ではいずれも、各接触子がホルダを貫通しているが、接触子がホルダの厚さ方向に部分的に延びる（すなわち接触子がホルダ内で終端する）構成とすることもできる。その場合、ホルダ内で終端している接触子の端部と他の接触子とを、上述の接続部２６に類似する手段で電気的に接続することができる。このようにすれば、ホルダの上面側と下面側とで、接触子のピッチが異なる構成を実現することができる。

１ガイド付接触子ホルダ
２接触子ホルダ
２１基材
２４、２５接触子用孔
２９１、２９２接地用導体層
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ接触子
３１外殻
３２コイルばね
３３第１プランジャ
３４第２プランジャ

Claims

電子デバイスが有する複数の端子のそれぞれを、回路基板の対応する接点に電気的に接続するように構成された接触子ホルダであって、
絶縁性の基材と、
前記基材に形成された複数の孔にそれぞれ挿入され保持された複数の電気伝導性の接触子と、を有し、
前記絶縁性の基材は、該基材の表面上又は該表面の上方に配置された、前記接触子と絶縁されかつ接地される接地用導体層を有し、
前記接地用導体層は、該接地用導体層の面が前記接触子の軸方向に略垂直になるように配置される、接触子ホルダ。
前記接触子の軸方向に垂直な方向についての、前記基材の表面から突出する前記接触子の部分と前記接地用導体層との距離は、前記接触子及び前記接地用導体層が容量結合するように設定される、請求項１に記載の接触子ホルダ。
前記基材に形成された複数の孔の各々の内表面に導体部分が形成され、
前記複数の電気伝導性の接触子は、前記導体部分と電気的に絶縁されるように、前記複数の孔にそれぞれ挿入され保持され、
前記接触子の各々は、両端のプランジャと、該プランジャを連結する連結部材とを有し、前記プランジャの少なくとも１つは前記基材の厚さ方向に可動に構成される、請求項１又は２に記載の接触子ホルダ。
前記接触子の各々は、略円筒状の外殻及び該外殻の両端に設けられたプランジャを有し、前記プランジャの少なくとも１つは前記外殻の軸方向に可動に構成される、請求項３に記載の接触子ホルダ。
前記基材内に設けられ、前記導体部分の各々を互いに電気的に接続する接続部をさらに有する、請求項３又は４に記載の接触子ホルダ。
前記基材内に配置され、該基材よりも高い誘電率を有する少なくとも１つの層状誘電体と、
前記基材内に配置され、前記層状誘電体の両側に形成された層状導体とを有し、
前記基材内に形成された複数の孔の各々の内表面に形成された導体部分の少なくとも１つは前記層状導体のいずれか１つに電気的に接続されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の接触子ホルダ。
前記接触子の外表面と、該接触子が挿入される前記基材の孔の内表面に形成された導体部分との間隙に誘電体が配置される、請求項３〜６のいずれか１項に記載の接触子ホルダ。