JP2022550414A

JP2022550414A - 電気測定システムに接触するモジュール型２端子におけるインピーダンス変化の減少

Info

Publication number: JP2022550414A
Application number: JP2022520034A
Authority: JP
Inventors: ガルシア，ダグ
Original assignee: エレクトロサイエンティフィックインダストリーズインコーポレーテッド
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-12-01
Also published as: US20220299555A1; CN114585940A; MX2022002862A; KR20220070434A; TW202115408A; WO2021067011A1

Abstract

デバイスを搬送可能なコンポーネント試験システムとともに使用可能な電気測定接触システムは、コンポーネント試験システムにより搬送されるデバイスと電気的に接触するように適合された試験接点を有する試験接点モジュールを含む第１のモジュールと、試験接点モジュールと電気的に連結され、試験接点に搬送されるデバイスに対して電気的測定を行うことが可能な回路を含む第２のモジュールとを備える。回路は、前記第２のモジュール内で、第１の導電路及び第２の導電路に接続される。第１の導電路及び第２の導電路は、第１のモジュール内に延びる。第１の導電路及び第２の導電路は、第１のモジュール内で互いに電気的に接続され、試験接点モジュールに電気的に接続される。

Description

本発明の実施形態は、回路に関し、特に電気測定システム用の回路に関するものである。

関連技術の説明

電荷を蓄えるキャパシタは、電子回路の基本的構成要素の１つである。その最も基本的な形態においては、キャパシタは、わずかな距離だけ互いに離間した２つの導電面を有し、これらの導電面の間に導電性のない誘電材料が配置されている。そのような構成のキャパシタンスCは、Kを誘電材料の誘電率、Aを対向する導電面の面積、dを導電面間の距離とすると、KA/dに比例する。多層セラミックキャパシタ（MLCC）は、電極と誘電材料（すなわちセラミック材料）とが交互に積層されて形成される種類のキャパシタである。MLCCは、電子回路において（例えば、バイパスキャパシタとして、フィルタ内で、オペアンプ回路内などで）一般的に用いられている。MLCCの製造者は、典型的には、キャパシタンス（C）、散逸率（DF）などのようなパラメータによりキャパシタを特定している。MLCCは、典型的には、販売前又は使用前に許容限度内に留まっていることを保証するための試験を受ける。MLCCは、例えば過度に大きな散逸率を有する場合には不良とされる。このため、測定を手助けする試験を行うために試験システムが利用される。

製造者は、典型的には、上述したキャパシタパラメータを測定するために業界標準の試験を行うために試験機を用いる。MLCCの散逸率を測定する場合には、典型的には、４端子測定接触システムを作るよりも、２端子測定接触システムを作る方がずっと簡単である。２端子測定接触システムにおいては、試験されているMLCC（本明細書においては「試験下のデバイス」又は「DUT」ともいう）への電気的接点が２点だけであるが、測定接触システム内の回路は、ある長さ／距離に関する共通の導電路については「強制」及び「検知」機能を実現できなければならない。導電路に沿った電気抵抗の変化は測定誤差をもたらす。このため、電気抵抗の顕著な変化は、望ましくない程度の測定誤差をもたらし得るので、導電体に沿った電気抵抗の変化を低く維持する必要がある。

概要

図１は、本発明の実施形態による電気測定接触システムの斜視図を示している。図２は、上側モジュールを除くために回路ハウジング及び上側モジュールフレームとともに図１に示される電気測定接触システムを示す斜視図を示している。図３は、図２に示される電気測定接触システムの拡大斜視図を示している。図３においては、視界から隠れている構造を明らかにするために、第２の下側モジュールサブフレームが透明であるものとして図示されている。図４は、図２に示される電気測定接触システムの別の拡大斜視図である。

詳細な説明

本明細書においては、実施形態の例が添付図面を参照して述べられる。明確にそうでないことが記載されていない限り、図面においては、構成要素、特徴、要素などのサイズや位置など、またそれらの間の距離は、必ずしも縮尺通りではなく、明確にするために誇張されている。図面を通して同様の数字は同様の要素を意味している。このため、同一又は類似の数字は、対応する図面で言及又は説明されていない場合であっても、他の図面を参照して述べられることがある。また、参照番号の付されていない要素であっても、他の図面を参照して述べられることがある。

本明細書において使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明するためだけのものであり、限定を意図しているものではない。特に定義されている場合を除き、本明細書において使用される（技術的用語及び科学的用語を含む）すべての用語は、当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される場合には、内容が明確にそうではないことを示している場合を除き、単数形は複数形を含むことを意図している。さらに、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用されている場合には、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそのグループの存在又は追加を排除するものではないことを理解すべきである。特に示している場合を除き、値の範囲が記載されているときは、その範囲は、その範囲の上限と下限の間にあるサブレンジだけではなく、その上限及び下限を含むものである。特に示している場合を除き、「第１」や「第２」などの用語は、要素を互いに区別するために使用されているだけである。例えば、あるノードを「第１のノード」と呼ぶことができ、同様に別のノードを「第２のノード」と呼ぶことができ、あるいはこれと逆にすることもできる。

特に示されている場合を除き、「約」や「その前後」などの用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、及び他の数量及び特性が、正確ではなく、また正確である必要がなく、必要に応じて、あるいは許容誤差、換算係数、端数計算、測定誤差など、及び当業者に知られている他のファクタを反映して、概数であってもよく、さらに／あるいは大きくても小さくてもよいことを意味している。本明細書において、「下方」、「下」、「下側」、「上方」、及び「上側」などの空間的に相対的な用語は、図に示されるような、ある要素又は特徴の他の要素又は特徴に対する関係を述べる際に説明を容易にするために使用され得るものである。空間的に相対的な用語は、図において示されている方位に加えて異なる方位を含むことを意図するものであることは理解すべきである。例えば、他の要素又は特徴の「下方」又は「下」にあるとして説明される要素は、図中の対象物が反転した場合には、他の要素又は特徴の「上方」を向くことになる。このように、「下方」という例示的な用語は、上方及び下方の方位の双方を含み得るものである。対象物が他の方位を向く場合（例えば90度回転される場合や他の方位にある場合）には、本明細書において使用される空間的に相対的な記述子はこれに応じて解釈され得る。

本明細書において使用されているセクション見出しは、整理のためだけのものであり、述べられた主題を限定するものと解釈すべきではない。本開示の精神及び教示を逸脱することなく、多くの異なる形態、実施形態及び組み合わせが考えられ、本開示を本明細書で述べた実施形態の例に限定して解釈すべきではないことは理解できよう。むしろ、これらの例及び実施形態は、本開示が完全かつすべてを含むものであって、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。

図１は、本発明の実施形態による電気測定接触システムの斜視図を示すものである。図２は、図１に示される電気測定接触システムから回路ハウジング及び上側モジュール用上側モジュールフレームを取り除いた斜視図を示すものである。図３は、図２に示される電気測定接触システムの拡大斜視図を示すものである。図３においては、視界から隠れている構造を明らかにするために、第２の下側モジュールサブフレームが透明であるものとして図示されている。図４は、図２に示される電気測定接触システムの別の拡大斜視図を示すものであある。

図１を参照すると、電気測定接触システム100は、２端子電気測定接触システムとして提供され、下側モジュール102及び上側モジュール104を含んでいる。この電気測定接触システム100は、典型的には、電気測定接触システム100により試験されるデバイスを移送するように設計されたコンポーネント試験システム（図示せず）の移動搬送プレート（例えば、米国特許第5,842,579号に記載される電気回路コンポーネントハンドラ）上の適切な位置に保持される。以下でより詳細に述べるように、下側モジュール102は、試験の間、DUTに接する試験接点を含み、上側モジュール104は、（下側モジュール102を介して）DUTに試験電圧を印加し、印加した電圧に対するDUTの反応を（下側モジュール102を介して）測定可能な回路を含んでいる。下側モジュール102は、上側モジュール104内の回路を下側モジュール102内の試験接点に電気的に接続するために使用される適合コネクタであって、これにより上述した「導電路」を形成する適合コネクタを含み得る。

下側モジュール102は、ある下側モジュール102（例えば、多くのDUT試験サイクルにおいて使用された試験接点を含むもの）を他の下側モジュール102（例えば、試験接点の新しいセットを含むもの）に交換できるようにするためにコンポーネント試験システムに対して（すなわち、上側モジュール104に対して）選択的に着脱自在となっていてもよい。したがって、下側モジュール102及び上側モジュール104のそれぞれは、当該技術分野において知られている任意の好適な手段によりコンポーネント試験システムと独立して連結され得る。しかしながら、本発明者は、下側モジュール102内の適合コネクタと上側モジュール104内の導電体との界面における導電路の接触抵抗は、下側モジュール102（したがって、その内部の適合コネクタ）が交換されると変化し得ることを発見した。下側モジュール102内で高品質（すなわち低抵抗）の適合コネクタが使用される場合においても接触抵抗の分散が生じ得る。以下でより詳細に述べられるように構成されているため、電気測定接触システム100は、共通の導電体に対して「高電位」かつ「高感度」の機能を実現する回路部分内の抵抗変化による測定誤差を防止するように適合されている。

図１から図４を参照すると、下側モジュール102は、下側モジュールフレーム106と、複数の試験接点モジュール108（図３参照）と、複数対の適合コネクタ110（図２から図４に最も良く示されており、例えば、それぞれのペアは第１の適合コネクタ110aと第２の適合コネクタ110bとからなる）と、複数対の下側導電ポスト112（例えば、それぞれのペアは第１の下側導電ポスト112aと第２の下側導電ポスト112bとからなる）と、複数の電気リード線114とを含んでいる。

図１から図３を参照すると、下側モジュールフレーム106は、第１の下側モジュールサブフレーム101及び第２の下側モジュールサブフレーム103を含んでいる。第１の下側モジュールサブフレーム101は、例えば、コンポーネント試験システムの取付箇所に着脱自在に連結されるように適合される。第２の下側モジュールサブフレーム103は、第１の下側モジュールサブフレーム101に連結されている。

複数対の適合コネクタ110においては、それぞれの適合コネクタは、バネ付ピンなどとして提供され得る。それぞれのピンは、銅、ベリリウム、金など又はこれらを任意に組み合わせたものなどの導電材料として提供され得る。一般的に、それぞれのバネ付ピンは、（例えば、第１の下側モジュールサブフレーム101がコンポーネント試験システムに連結されている場合には）上側モジュール104の導電ポストを押すように付勢される。コネクタハウジング105が、第２の下側モジュールサブフレーム103に連結されており、複数対の適合コネクタ110を収容している。

図３に最も良く示されているように、複数の試験接点モジュール108が第１の下側モジュールサブフレーム101と第２の下側モジュールサブフレーム103との間に固定されている。一般的に、複数の試験接点モジュール108のそれぞれは、（例えば107で示されるような）１以上のローラ試験接点、（例えば109で示されるような）１以上のスライダ試験接点など、あるいはこれらを任意に組み合わせたものを含んでいる。当該技術分野において知られているように、キャリアプレートは、キャリアプレートがテストモジュール108の試験接点と接触し、その後、DUTの測定（例えば、DUTの散逸率の測定）を１回以上行うことできるように試験されるデバイスを搬送する。DUTに対して測定が行われた後、キャリアプレートは、測定済みデバイスを新しく試験されるデバイスに交換するように動作し、測定プロセスを繰り返すことができる。

図３を参照すると、それぞれのリード線114の第１の端部は、対応する試験接点モジュール108に電気的に接続され、リード線114の第２の端部は、各組の下側導電ポスト112における導電ポストに電気的に接続される。各組の下側導電ポスト112内の導電ポストは、（例えばシャント115により）互いに電気的に接続される。

図１を参照すると、上側モジュール104は、回路ハウジング111及び上側モジュールフレーム113を含んでいる。上側モジュールフレーム113は、例えば、コンポーネント試験システムの取付箇所に着脱自在に連結されるように適合される。回路ハウジング111は、上側モジュールフレーム113に連結されている。

図２から図４を参照すると、上側モジュール104は、（概して118で特定される）回路を支持する回路板116及び複数対の上側導電ポスト120（例えば、それぞれのペアは第１の上側導電ポスト120aと第２の上側導電ポスト120bとからなる）も含んでいる。一般的に、回路板116及び回路118は、回路ハウジング111の内部に位置しており、回路板116は、上側モジュールフレーム113内に固定されている。複数対の導電ポスト120内のそれぞれの上側導電ポストは、回路板116のリード（図示せず）に半田付けされており、これらのリードが回路118に電気的に接続されている。それぞれの上側導電ポストは、銅、ベリリウム、金など又はこれらを任意に組み合わせたものなどの導電材料として提供され得る。

回路118は、テストモジュール108の試験接点に電気的に接触しているDUTに対して「高感度」かつ「高電位」の測定を行うことが可能である。したがって、図４に最も良く示されているように、下側導電ポスト112のそれぞれのペアにおいて、第１の下側導電ポスト112aは「高電位」ポストであってもよく、第２の下側導電ポスト112bは「高感度」ポストであってもよい。同様に、適合コネクタ110のそれぞれのペアにおいて、第１の適合コネクタ110aは「高電位」コネクタであってもよく、第２の適合コネクタ110bは「高感度」コネクタであってもよい。最後に、上側導電ポスト120のそれぞれのペアにおいて、第１の上側導電ポスト120aは「高電位」ポストであってもよく、第２の上側導電ポスト120bは「高感度」ポストであってもよい。

下側モジュール102及び上側モジュール104がコンポーネント試験システムに連結されている場合、第１の下側導電ポスト112a、第１の適合コネクタポスト112a、及び第１の上側導電ポスト120aが、第１の導電路を形成するように互いに電気的に接続されていてもよい。同様に、下側モジュール102及び上側モジュール104がコンポーネント試験システムに連結されている場合、第２の下側導電ポスト112b、第２の適合コネクタポスト112b、及び第２の上側導電ポスト120bが、第２の導電路を形成するように互いに電気的に接続されていてもよい。第１の導電路及び第２の導電路内の第１の下側導電ポスト112a及び第２の下側導電ポスト112bは、下側導電ポスト112の共通のペアの一部であり、第１の導電路及び第２の導電路内の第１の適合コネクタ110a及び第２の適合コネクタ110bは、適合コネクタ110の共通のペアの一部であり、第１の導電路及び第２の導電路内の第１の上側導電ポスト120a及び第２の上側導電ポスト120bは、上側導電ポスト120の共通のペアの一部であることに留意すべきである。本明細書で使用される場合には、上述した第１及び第２の導電路は、包括的に、共通のシャント115により下側モジュール102内でともに電気的に接続される１対の導電路ということができる。

DUT上で「高感度」及び「高電位」測定を行う場合には、回路118は、導電路の共通のペア中の第１及び第２の導電路に電気的に接続される。すなわち、「高電位」動作を行うことが可能な回路118の第１の部分は、上述した第１の導電路に電気的に接続され、「高感度」動作を行うことが可能な回路118の第２の部分は、上述した第２の導電路に電気的に接続される。しかしながら、第１及び第２の導電路は、下側モジュール102内で（シャント115により）互いに電気的に接続されるため、回路118は、同じ導電路上で「高電位」及び「高感度」動作を行わない。その代わりに、「高電位」及び「高感度」動作は、別個の導電路（ひいては別個の適合導電体110）で行われる。

DUT上で「高感度」及び「高電位」測定を行う場合には、DF誤差はほぼ一定であるので、回路118は、LCR又は自動平衡計を用いてバルク抵抗をゼロにすることができる。ゼロ化（補償）動作の後、別の「力」／「検知」適合コネクタ110からの付加的な測定誤差は小さい。これらの点からの抵抗変化は、動作周波数において１ミリオーム未満であることが観測されている。用途によっては、これにより、消耗部品の整備を容易にするためのハードウェアを取り外すことをさらに難しくすることなく、システム収率を５％以上向上させることができる。

消耗部品の整備のために、消耗部品を保持するハードウェア（すなわち下側モジュール102）の分離点は、適合コネクタ110に一致する。このように、下側モジュール102が取り外され交換される際に、追加の工具や動作なしで、電気的接続を同時に実現又は解除することができる。これは、下側モジュール102が典型的には112対の適合コネクタ110を含むことができ、その整備間隔がたった１～２日であり得るような高速測定器具において特に有利である。

上記は、本発明の実施形態及び例を説明したものであって、これに限定するものとして解釈されるものではない。いくつかの特定の実施形態及び例が図面を参照して述べられたが、当業者は、本発明の新規な教示や利点から大きく逸脱することなく、開示された実施形態及び例と他の実施形態に対して多くの改良が可能であることを容易に認識するであろう。したがって、そのような改良はすべて、特許請求の範囲において規定される本発明の範囲に含まれることを意図している。例えば、当業者は、そのような組み合わせが互いに排他的になる場合を除いて、いずれかの文や段落、例又は実施形態の主題を他の文や段落、例又は実施形態の一部又は全部の主題と組み合わせることができることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲とこれに含まれるべき請求項の均等物とによって決定されるべきである。

Claims

デバイスを搬送可能なコンポーネント試験システムとともに使用可能な電気測定接触システムであって、
前記コンポーネント試験システムにより搬送されるデバイスと電気的に接触するように適合された試験接点を有する試験接点モジュールを含む第１のモジュールと、
前記試験接点モジュールと電気的に連結され、前記試験接点に搬送されるデバイスに対して電気的測定を行うことが可能な回路を含む第２のモジュールと
を備え、
前記回路は、前記第２のモジュール内で、第１の導電路及び第２の導電路に接続され、
前記第１の導電路及び前記第２の導電路は、前記第１のモジュール内に延び、
前記第１の導電路及び前記第２の導電路は、前記第１のモジュール内で互いに電気的に接続され、前記試験接点モジュールに電気的に接続される、
電気測定接触システム。
前記第１のモジュール及び前記第２のモジュールは、互いに分離可能であり、前記第１の導電路及び前記第２の導電路のそれぞれは、適合電気コネクタを含む、請求項１の電気測定接触システム。
前記適合電気コネクタは、バネ付ピンを含む、請求項２の電気測定接触システム。
前記第２のモジュールは、前記コンポーネント試験システムに連結されるように構成される、請求項２の電気測定接触システム。
前記第１のモジュールは、前記第２のモジュールから取り外し可能である、請求項４の電気測定接触システム。