JP2017518505A - テストソケットアセンブリおよび関連する方法 - Google Patents

Abstract

ソケットアセンブリは、一つ以上のバネプローブをその中に有する筐体を含む。ソケットアセンブリは、一つ以上のカンチレバー部材を有するリードフレームアセンブリをさらに含み、リードフレームアセンブリは、マイクロ波構造と、可撓性のグランドプレーンとを有する。ソケットアセンブリは、リードフレームアセンブリに隣接するエラストマスペーサをさらに含み、エラストマスペーサはそれらを通るバネプローブを受け取る一つ以上の孔を有する。

Description

（関連出願）
本出願は、２０１４年６月２０日に出願された、米国仮特許出願第６２／０１５，１８０号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。

（技術分野）
テストコンタクタ搭載アセンブリおよび関連する方法。

（技術的背景）
テストコンタクタは、様々なパラメータ、および／または、半導体デバイスの構成要素を試験するために、プリント回路基板上で使用される。電子デバイスが、より小さくなり、その上、よりパワフルになり、混み合った複雑な回路基板をもたらす。例えば、現代の自動車は、衝突防止、駐車支援、自動走行、クルーズ制御等のためにＲＡＤＡＲ装置を使用している。そのようなシステムに使用される無線周波数は、一般に７７ＧＨｚ（Ｗ−バンド）である。次世代のＩＣは、動作周波数を一層より高いレベルに押し上げるであろう。これらの周波数で動作する半導体デバイスは、テストされる必要があるが、既存のテストコンタクタ技術は、極度に高い伝送線のインピーダンス不整合に起因して、Ｗ−バンドでは動作しない。

ソケットアセンブリは、一つ以上のバネプローブをその中に有する筐体を含む。ソケットアセンブリは、一つ以上のカンチレバー部材を有するリードフレームアセンブリをさらに含み、リードフレームアセンブリは、マイクロ波構造と、可撓性のあるグランドプレーンとを有する。ソケットアセンブリは、リードフレームアセンブリに隣接するエラストマスペーサをさらに含み、エラストマスペーサは、それらを通るバネプローブを受け取る一つ以上の孔を有する。

一つ以上の実施形態において、方法は、被試験体をソケットアセンブリに配置することを含み、ソケットアセンブリが、一つ以上のバネプローブをその中に有する筐体と、一つ以上のカンチレバー部材を含むリードフレームアセンブリであって、該リードフレームアセンブリが、インピーダンス制御されたマイクロ波構造および可撓性のあるグランドプレーンを有し、該リードフレームアセンブリは筐体内に配置される、リードフレームアセンブリと、リードフレームアセンブリに隣接するエラストマスペーサであって、該エラストマスペーサは、それらを通るバネプローブを受け取る一つ以上の孔を有する、エラストマスペーサとを有する。方法は、被試験体をバネプローブおよび、マイクロ波構造と接触すること、被試験体をカンチレバー部材と接触すること、および、カンチレバー部材を折り曲げて、屈折させることをさらに含む。

本発明の、これらの、および、他の実施形態、態様、利益、および、特徴が、以下の記述中に部分的に説明され、これらがまた、本発明および参照図面の以下の記載を参照することによって、または本発明の実施によって、当業者に明白になるであろう。本発明の態様、利益および特徴が、手段、手順、および組み合わせによって実現され達成されることが、特に、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物において指摘される。

図１は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの分解透視図を例示するものである。

図２は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの分解断面図を例示するものである。

図３は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分の透視図を例示するものである。

図４は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの断面図を例示するものである。

図５Ａは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリの図を例示するものである。

図５Ｂは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリの一部分の図を例示するものである。

図６は、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリの透視図を例示するものである。

図７は、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリの一部分の上面図を例示するものである。

図８は、一つ以上の実施形態において構築されるような、被試験体の一部分の上面図を例示するものである。

図９は、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリの一部分の上面図を例示するものである。

図１０は、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリの一部分の上面図を例示するものである。

図１１Ａは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の透視図を例示するものである。

図１１Ｂは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の断面図を例示するものである。

図１１Ｃは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の透視図を例示するものである。

図１１Ｄは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の透視図を例示するものである。

図１１Ｅは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の断面図を例示するものである。

図１１Ｆは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の透視図を例示するものである。

図１１Ｇは、一つ以上の実施形態において構築されるような、リードフレームアセンブリのカンチレバー部材の断面図を例示するものである。

図１２は、一つ以上の実施形態において構築されるような、コンタクタの図を例示するものである。

図１３Ａは、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

図１３Ｂは、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

図１３Ｃは、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

図１３Ｄは、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

図１４は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリを例示するものである。

図１５は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

図１６は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

図１７は、一つ以上の実施形態において構築されるような、テストソケットアセンブリの一部分を例示するものである。

（詳細な説明）
以下の詳細な説明は、詳細な説明の一部分を形成する添付の図面への参照を含む。実例として、図面は、装置が実施され得る具体的な実施形態を示す。本明細書では、「実施例」または「任意選択肢」とも言われるが、これらの実施形態は、当業者が本実施形態を実施できるように十分な詳細で記載される。実施形態は組み合わされてもよく、他の実施形態が利用されてもよく、または、本発明の範囲から離れることなく、構造的または論理的変更がなされてもよい。従って、以下の詳細な説明は、限定の意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの適法な均等物によって規定される。

本明細書において、用語「一つの」は、一つ以上を含むように使用され、用語「または」は、別に示されない限り、非排他的な「または」を参照するように使用される。さらに、別に定義されない場合、本明細書に採用される用語使用法または専門用語は、記述のみの目的のためであり、限定の目的のためではないことが理解されるべきである。

図１および２は、テストソケットアセンブリ１００を例示しており、ソケット整列フレーム１９０、リードフレームアセンブリ１４０、バネプローブ１２０、ソケットフレーム１８０、ソケット本体１１０、およびリテイナプレート１０８を含む。テストソケットアセンブリ１００は、絶縁性筐体内におけるバネプローブを導電性構造と組み合わせる集積回路テストソケットであり、該導電性構造は、可撓性のグランドプレーン、超高速信号を共平面導波路構造で運ぶ、インピーダンスの制御されたマイクロ波構造、およびテスト装置とインターフェイスする同軸コネクタを含む。リテイナプレートハードウェア１０９と整列フレームハードウェア１９２も、任意選択的に提供される。

テストソケットアセンブリ１００は、被試験体２００（図２）と共に使用される。テストソケットアセンブリ１００は、信頼性を達成するために垂直コンプライアンスを使用する。バネプローブ１２０は、電力、接地および、ボールのような低速信号接続に準拠しており、マイクロ波構造は、エラストマスペーサ１３０内に屈曲している。マイクロ波構造は、精密同軸コネクタまたは導波路で終端する。図２を参照すると、ソケット整列フレーム１９０は、被試験体２００をテストソケットアセンブリ１００と整列させることを支援する。

図３から６は、リードフレームアセンブリ１４０をより詳細に例示する。ポリマ１３５を含むリードフレームアセンブリ１４０は、本体１１０上にバネプローブ１２０およびエラストマスペーサ１３０と共に実装され、ここで、リードフレームアセンブリ１４０は、エラストマスペーサ１３０に隣接する。例えば、リードフレームアセンブリ１４０は、エラストマスペーサ１３０の上面に位置決めされ、さらなる任意選択肢において、スペーサ１３０に直接隣接し、かつ直接スペーサ１３０の上面に位置決めされる。エラストマスペーサ１３０は、プラスチックソケット本体１１０におけるポケット内に配置される。エラストマスペーサ１３０は、接地構造およびマイクロ波構造に弾力性を提供する。一つ以上の実施形態において、エラストマスペーサ１３０は、一つ以上の孔サイズを有し、それらを通るバネプローブ１２０を受け取るように位置決めされる。一つ以上の実施形態において、マイクロ波構造およびグランドプレーンがコンプライアンスを提供するように、エラストマスペーサ１３０は、弾力性がある。一つの実施例において、スペーサはレーザカットされ、被試験体のピン配列構成に対してカスタマイズすることができる。スペーサはシリコーンゴムシートから作られ得る。

被試験体２００(図２から４）は、バネプローブとマイクロ波構造の端部との両方に係合する。一つ以上の実施形態において、ソケットアセンブリに損傷を与えることなく、リードフレームアセンブリ１４０をソケットアセンブリから取り除け、かつ、別のリードフレームアセンブリと交換され得るように、リードフレームアセンブリ１４０は、交換可能である。

リードフレームアセンブリ１４０は、（共平面導波路等の）インピーダンス制御されたマイクロ波構造を作る孔、スロットおよびカンチレバー部材１５０を有する導電性シートを含む。マイクロ波構造は、被試験体の高速信号位置に対して形成され、リードフレームアセンブリ１４０の縁に、または、リードフレームの接地部分における内部位置に送られる。リードフレームの背面には、薄い、可撓性のポリマ１３５があり、これは接着剤と共に貼り付けられ得、個々のリードフレーム部品のすべての形状と位置を維持する。他の孔はグランドプレーンに組み立て得、機械的締め付け、および／または、ソケット筐体への整列のために使用され得る。

一つ以上の実施形態において、図５Ａおよび５Ｂに示されるように、リードフレームアセンブリ１４０は、バネプローブのピン配列に整合する孔を有する。接地信号が被試験体およびバネピンとの接触を必要とする場所において、リードフレームは、きつく位置決めされる第一の組の孔１４４を有する。例えば、リードフレームアセンブリ１４０が、第一の組の孔１４４において、バネプローブと電気的接触を作る。リードフレームアセンブリ１４０は、電源線または他の信号線のような重要でない信号が被試験体２００（図２）とインターフェイスする、バネプローブに対してオーバーサイズである第二の組の孔１４６をさらに含む。例えば、バネプローブは、第二の組の孔１４６において、リードフレームアセンブリ１４０と電気的な接触を作らない。

図７から１０は、リードフレームアセンブリ１４０をより詳細に例示する。一つ以上の実施形態において、リードフレームアセンブリ１４０の可撓性の２−Ｄ構造は、他のＲＦ構造が直接的にそれに組み込まれることを可能にする。例えば、バラン構造１７０は、シングルエンドの５０オーム信号を特定の周波数で分割し、信号の位相をシフトする。分割の片側は、わずかにより長く、従って、信号の位相を、所定の量、例えば１８０度(図７を参照）だけシフトする。結果としての出力は、平衡差動信号対である。さらなる実施形態は、入力信号および出力信号を接続するループバックトレース、および遅延線（図８、９および１０を参照）を含むがそれらに限定はされない。一つ以上の実施形態において、図１０に示されるように、リードフレームアセンブリは、信号伝搬遅延を微調整するより長い経路１７２または、より短い経路１７４を有する信号経路を含む。

リードフレームアセンブリ１４０は、該アセンブリ１４０の残存部分に対して曲がる一つ以上のカンチレバー部材１５０を含む。カンチレバー部材１５０は、被試験体２００(図２）とインターフェイスする部材を含む。カンチレバー部材１５０は、インピーダンス制御されたマイクロ波構造である。該部材は、一つ以上の実施例において、カンチレバー部材１５０の端部を含む。一つ以上の実施形態において、図１１Ａから図１１Ｇに示されるように、部材１４１は、ボールグリッドアレイの半田ボールを整列し、および／または貫通するように設計された機械的構造を有し、信頼できる電気接触を作ることを支援する。一つ以上の実施例において、該部材は、平行な縁（図１１Ａおよび１１Ｂ）、窪んだ全体的な三角形状（図１１Ｃおよび１１Ｅ）、窪んだ鋭いバンプ（図１１Ｄおよび１１Ｅ）、突起（図１１Ｆまたは１１Ｇ）のような内部に鋭い特徴を有する孔または開口、または、それらの組み合わせを含む。一つ以上の実施形態において、カンチレバー部材は、伝送線信号の結合部材を含む。一つ以上の実施形態において、結合部材は、遅延線または位相シフト線である。

一つ以上の実施形態において、リードフレームのマイクロ波構造は、精密マイクロ波同軸コネクタで外部的に終端する。一つ以上の実施形態において、リードフレームは、同軸コネクタ１８２への遷移において、最適なＲＦ動作のためにインピーダンス整合される。リードフレームは、軸方向に終端するコネクタ（図１２および図１３Ａ）を有する平坦な構成を含み得る。一つ以上の実施形態において、リードフレームは、同軸コネクタがソケット筐体の下に搭載され、試験取り扱い条件における改善されたソケット密度（図６）を許容するように、漸進的な半径の低下を有する。

信号線に対するいくつかの任意選択肢は、次のようなものである。例えば、一つ以上の実施形態において、リードフレーム信号線は、共平面導波路伝送線構造において構成される。一つ以上の実施形態において、分割された信号が、所定の周波数において、位相を所定の量にシフトするように、リードフレーム信号線はバラン構造によって分割され得る。これは、平衡差動信号対の構築を可能にする。一つ以上の実施形態において、リードフレーム信号線は、短くて試験のために被試験体の入力信号と出力信号とを接続するループバック構造を組み込める。また、一つ以上の実施形態において、リードフレーム信号線は長くしたり短くしたりでき、所定の信号遅延を加えることができる。

図１２には、ソケットフレーム１８０がより詳細に示されている。一つ以上の実施形態において、共平面導波路伝送線構造は、同軸貫通コネクタまたは、表面実装コネクタで終端する。コネクタの中心導体の減少した直径は、リードフレームアセンブリ１４０のリードの端部における、窪みおよび／または、スロットと結合する。電気的接続は、例えば、接続をはんだ付けすることによってなされる。リードフレームアセンブリ１４０のグランドプレーンは、信号線の近くの突起を有し、突起は、例えば、全ソケットを囲み、同軸コネクタを支持する金属フレームのような導体フレームの孔に挿入される。一つ以上の実施形態において、グランドプレーンは、金属ファスナによる固定のように、機械的に取り付けられる。この接続は、全てのグランドプレーンをソケット本体に接続するために使用され得る。一つ以上の実施形態において、高速動作に対してインピーダンスの不連続が最小化されるように、リードフレーム信号線から同軸コネクタへの遷移が、整合される。

図１３ＡからＤを参照すると、一つ以上の実施形態において、ソケットアセンブリは導電性金属シェルから構築される外側本体を有する。シェルは、コネクタの搭載点として働き、かつ、電気的接地として働く。ソケットアセンブリは、非導電性でありバネプローブ（図１）を収容するソケット本体１１０をさらに含む。バネプローブは被試験体のデジタル信号ピン、電源ピン、および接地ピンに接触する。本体１１０の底部上のリテイナプレートは、バネプローブを捉える。

図１４から１７は、マイクロ波伝送線の終端としての表面実装コネクタの使用を例示する。この構成は、プラスチック筐体のような、非導電性ソケット筐体１８３が使用されることを可能にする。上記で議論された実施形態は、図１４から１７として本明細書に援用されている。

図１７に示されるように、リードフレームアセンブリ１４０は、孔およびスロットを有する導電性シートと、カンチレバー部材１５０と、（共平面導波路のような）インピーダンス制御されたマイクロ波構造を作るバラン構造１７０とを含む。マイクロ波構造は、被試験体の高速信号の位置に対して形成され、リードフレームアセンブリ１４０の縁に、または、リードフレームの接地部分における内部位置に送られる。リードフレームの背面には、薄い、可撓性のポリマ１３５があり、これは接着剤と共に貼り付けられ、個々のリードフレーム部品のすべての形状と位置を維持し得る。

エラストマスペーサ１３０が提供され、そこでは、リードフレームアセンブリ１４０がエラストマスペーサ１３０に隣接する。例えば、リードフレームアセンブリ１４０は、エラストマスペーサ１３０の上面に位置決めされ、さらなる任意選択肢として、スペーサ１３０に直接隣接し、かつ直接スペーサ１３０の上面に位置決めされる。エラストマスペーサ１３０は、プラスチックソケット本体におけるポケット内に配置される。エラストマスペーサ１３０は、カンチレバー部材１５０に弾力性を信号線の終端において提供する。一つ以上の実施形態において、エラストマスペーサ１３０は、外側フレーム１３３と、スペーサ１３０の中央開口内に延在するスペーサ指１３６とを有する。一つ以上の実施形態において、マイクロ波構造およびグランドプレーンがコンプライアンスを提供するように、エラストマスペーサ１３０は、弾力性がある。一つ以上の実施形態において、スペーサ指１３６は、カンチレバー部材１５０を支持する。

一つ以上の実施形態において、リードフレームのマイクロ波構造は、精密マイクロ波同軸コネクタで外部的に終端する。一つ以上の実施形態において、リードフレームは、同軸コネクタ１８２への遷移において、最適なＲＦ動作のためにインピーダンス整合される。同軸コネクタ１８２は、リードフレームに表面実装され得る。一つ以上の実施形態において、リードアセンブリの外周は、グランドプレーンを含むが、すべてのピンがグランドプレーンとインターフェイスする必要はない。

ソケットアセンブリの使用中、構成要素を試験する方法は、被試験体をソケットアセンブリに配置することを含み、ソケットアセンブリが、一つ以上のバネプローブをその中に有する筐体と、一つ以上のカンチレバー部材を含むリードフレームアセンブリであって、該リードフレームアセンブリが、インピーダンス制御されたマイクロ波構造および可撓性グランドプレーンを有し、該リードフレームアセンブリは筐体の中に配置される、リードフレームアセンブリと、リードフレームアセンブリに隣接するエラストマスペーサとを含む。この方法は、該被試験体をバネプローブおよびマイクロ波構造と接触させることと、該被試験体をカンチレバー部材と接触させ、該カンチレバーを曲げて、屈折させることと、エラストマスペーサでカンチレバー部材を弾性的に支持することと、マイクロ波信号を被試験体に送り、そして被試験体から受け取ることと、をさらに含む。

一つ以上の実施形態において、リードフレームアセンブリは、第一の組の孔と第二の組の孔とを含み、バネプローブが第一の組の孔に電気的に接触し、接地信号が試験される。一つ以上の実施形態において、該方法は、カンチレバー部材によって被試験体の一部分を貫通することをさらに含む。

ソケットアセンブリは、半導体後工程の製造と適合性のある試験ソケットであり、なおも、Ｗ−バンドの周波数において動作できる。バネプローブは信頼できる試験を提供し、インピーダンス整合された伝送線の、デバイス接触点へのコンタクトと組み合わされる。

上の記載は例示的であることが意図されており、限定ではない。上の記載を読み、理解すると、多くの他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。本記載の異なる部分において議論された、または、異なる図面において参照された実施形態は、組み合わされて本願のさらなる実施形態を形成することに留意すべきである。従って、範囲は、そのような特許請求の範囲が権利を与えられた均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきものである。

Claims (16)

1. ソケットアセンブリであって、該ソケットアセンブリは、
   一つ以上のバネプローブをその中に有する筐体と、
   一つ以上のカンチレバー部材を含むリードフレームアセンブリであって、該リードフレームアセンブリは、インピーダンス制御されたマイクロ波構造と可撓性のグランドプレーンとを有し、該リードフレームアセンブリが該筐体内に配置される、リードフレームアセンブリと、
   該リードフレームアセンブリに隣接し、該カンチレバー部材を支持するエラストマスペーサであって、該エラストマスペーサは、それを通る該バネプローブを受け取る、エラストマスペーサと、
   を含む、
   ソケットアセンブリ。
2. 前記筐体は、その中にポケットを有し、かつ、前記エラストマスペーサは、該ポケットの中に受け取られる、請求項１に記載のソケットアセンブリ。
3. 前記リードフレームアセンブリは、第一の組の孔と第二の組の孔とをその中に含み、該第一の組の孔は、前記プローブと電気的な接触をしており、該第二の組の孔は、該プローブと電気的な接触をしていない、請求項１または２のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
4. 前記第一の組の孔および前記第二の組の孔は、それらを通る前記バネプローブをそれぞれ受け取る、請求項３に記載のソケットアセンブリ。
5. 前記エラストマスペーサは、前記グランドプレーンおよび前記マイクロ波構造に対して弾性的である、請求項１から４のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
6. 一つ以上の搭載コネクタを有する外側金属筐体をさらに含み、前記リードフレームアセンブリは、該外側金属筐体内に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
7. 外側プラスチック筐体をさらに含み、前記リードフレームアセンブリは該プラスチック筐体内に配置され、かつ、該リードフレームアセンブリ上に直接位置決めされる表面実装コネクタを有する、請求項１に記載のソケットアセンブリ。
8. 前記リードフレームアセンブリは、信号線を有し、該信号線は、共平面導波路伝送線構造内にある、請求項１から７のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
9. 前記リードフレームアセンブリは、信号線を有し、該信号線は、分割信号をもたらすバラン構造によって分割され、該分割信号は、所定の周波数において、位相を所定の量にシフトする、請求項１から８のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
10. 前記リードフレームアセンブリは、信号線を有し、該信号線は、ループバック構造を含み、該ループバック構造は、試験のために被試験体の入力信号と出力信号とに接続するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
11. 前記カンチレバー部材は、伝送線信号の結合部材を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のソケットアセンブリ。
12. 前記結合部材は、遅延線である、請求項１１に記載のソケットアセンブリ。
13. 前記結合部材は、位相シフト線である、請求項１１に記載のソケットアセンブリ。
14. 構成要素を試験する方法であって、該方法は、
    被試験体をソケットアセンブリに配置することであって、該ソケットアセンブリが、一つ以上のバネプローブをその中に有する筐体と、一つ以上のカンチレバー部材を含むリードフレームアセンブリであって、該リードフレームアセンブリが、インピーダンス制御されたマイクロ波構造および可撓性グランドプレーンを有し、該リードフレームアセンブリは該筐体内に配置される、リードフレームアセンブリと、該リードフレームアセンブリに隣接するエラストマスペーサとを含むことと、
    該被試験体をバネプローブおよび該マイクロ波構造に接触することと、
    該被試験体をカンチレバー部材と接触させ、該カンチレバーを曲げて屈折させることと、
    該カンチレバー部材をエラストマスペーサで弾性的に支持することと、
    マイクロ波信号を被試験体に送り、そして被試験体から受け取ることと、
    を含む、
    方法。
15. 前記リードフレームアセンブリは第一の組の孔と第二の組の孔とを含み、前記バネプローブは第一の組の孔に電気的に接触し、接地信号が試験される、請求項１４に記載の方法。
16. カンチレバー部材によって被試験体の一部分を貫通することをさらに含む、請求項１４または１５のいずれか一項に記載の方法。

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