JP2648696B2 - Ｄｕｔ基板取付システム - Google Patents

Ｄｕｔ基板取付システム

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JP2648696B2 JP3318363A JP31836391A JP2648696B2 JP 2648696 B2 JP2648696 B2 JP 2648696B2 JP 3318363 A JP3318363 A JP 3318363A JP 31836391 A JP31836391 A JP 31836391A JP 2648696 B2 JP2648696 B2 JP 2648696B2
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    • G01R1/0416—Connectors, terminals

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＤＵＴ基板取付システ
ムに関し、特にＤＵＴ基板の迅速な接続及び取り外しを
可能とするＤＵＴ基板取付システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体テストシステムは、集積回路（Ｉ
Ｃ）デバイスの動作特性確認テストに使用される。比較
的少数のＩＣのテストをするために、ＩＣデバイスは、
被試験デバイス（ＤＵＴ）に取り付けられているテスト
治具に載置されるか、或いはＤＵＴ基板を量産ＩＣテス
ト用の半導体ウェハプローバまたはパッケージハンドラ
を用いて取り付けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体テス
トシステムでは、小型高密度入力及び出力ピン配列に対
応するため、多数の完全なデジタル信号とアナログ信号
をもってくることがますます要望されている。特に、混
合信号テスタでは、混合アナログ及びデジタルデバイス
用に種々の異なるＤＵＴピン出力があるので、再構成可
能な被試験デバイスインタフェースを有することが望ま
れる。頻繁なＤＵＴ基板の変更や多数の信号への高品質
接続を可能にする。使用が容易で、高い予測性をもち大
きく且つ可変の接続面積上に適切な圧力を及ぼすような
ＤＵＴ基板取付システムを必要とする。
【０００４】そこで、本発明の目的は、簡単に使用で
き、信頼度が高く、大きく且つ可変な接続面積上に適切
な圧力を与えることによって、多数の信号線への高品質
な接続を可能にするＤＵＴ基板取付システムを提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるＤＵＴ基板取付システムは、複数の相
互接続部材及び少なくとも２個のガイドピンを有する負
荷基板と、該負荷基板に対して回転可能に取付けられ、
周辺に配設されたハンドル及び複数の１次カムを有する
カムリングと、該カムリングの前記１次カムにカム係合
する複数のカムフォロワを有するＤＵＴ基板保持リング
とを具え、前記負荷基板の前記ガイドピンによりＤＵＴ
基板を位置合せして前記カムリングの前記ハンドルを回
転して前記複数のカム及びカムフォロワにより前記ＤＵ
Ｔ基板を前記負荷基板に押圧して、前記負荷基板の前記
相互接続部材により前記ＤＵＴ基板及び前記負荷基板間
を相互接続するように構成される。
【０００６】
【作用】本発明によれば、カムリングが負荷基板に回転
可能に取り付けられているカムリングＤＵＴ基板取付シ
ステムが得られる。ＤＵＴ基板と、カムフォロワをもつ
ＤＵＴ基板保持リングと、所望のピン保護プラスチック
リング層とは、負荷基板上の２つの位置合わせピンによ
って正しい位置に位置合わせされ、負荷基板とＤＵＴ基
板間の電気的接続嵌合を行わせる。付属ハンドルによっ
てカムリングを回転させると、ＤＵＴ基板保持リング上
のカムフォロワを負荷基板近傍に引き下げ、ＤＵＴ基板
をコネクタと適切な電気的接触状態と為し、ＤＵＴ基板
を負荷基板に電気的に接続する。第２番目のカムとガイ
ドピンの組は、適切に搭載されたウェハプローバまたは
デバイスパッケージハンドラへの簡単な取り付けを行わ
せるためのものである。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら詳
細に説明する。図１〜５に示すＤＵＴ基板取付システム
は、その底面に接続パッドをもつ多層回路基板から成る
負荷基板１２を有する。負荷基板１２は、特別な被試験
デバイス（ＤＵＴ）基板と半導体テストシステムのすべ
ての入／出力回路間の並列電気インタフェース、即ち複
数の電気的接続部材を与えている。このインタフェース
の一部として、及び本発明によれば、負荷基板１２は、
円弧状の同心アレイ穴２７（図２）を有し、小ガイドピ
ン１、大ガイドピン２及び４個のマウント１５が取り付
けられている。スポークにより相互接続された２つの同
心リング形状の負荷基板支持部材１７上には、負荷基板
１２が取り付けられている。これらスポークの位置は、
負荷基板１２内の円弧同心状アレイ穴２７間の空隙位置
に対応する。したがって、負荷基板支持部材１７を、負
荷基板１２上のいかなる電気コンタクトをも短絡させる
ことなく、アルミニウム等の金属で作ることができる。
【０００８】カムリング４は、４個のマウント１５間の
負荷基板１２上に取り付けられている。カムリング４に
は、ハンドル５が取り付けられており、取付スロット１
３の、組１次カム１８の組及び２次カム２０の組を有す
る。これらスロットまたはカムの各組は、カムリング４
に対して対称に配列された４個の別個のスロットまたは
カムから成る。取付スロット１３は、マウント１５上の
４個の取付スロットフォロワ１４を用いることにより、
負荷基板１２にカムリング４を回転可能に取り付けるた
めに用いられる。取付スロット１３は、カムリング４の
外側表面上にあり、負荷基板１２に対してカムリング４
の一部上のいかなる垂直方向の進行（動き）も生成せ
ず、または許容せず、むしろ回転運動を許容しつつ垂直
方向運動について制限する。許容されるカムリングの回
転運動の度合は、一対の停止ピン１６によって制限され
る。一対の停止ピン１６は、最大の所望回転が生じたと
きに、マウント１５上の取付ブロック２１と相互作用す
るような高さの取付スロット１３の１つの一側上に配設
されている。各取付ブロック２１は、取付スロットフォ
ロワ１４と同様に垂直フォロワ２５を支持する。垂直フ
ォロワ２５は、カムリング４の側部の上部と接触し、回
転時にその自由回転を妨げることなく、負荷基板１２に
対する水平運動に対してカムリングを固定するために回
転する。少なくとも２つのマウント１５には、また以下
に述べる機能をもつ外部ガイドピン３９が搭載されてい
る。
【０００９】第１の支持リング８、第２の支持リング９
及び第３の支持リング７から成る支持リングの３層は、
カムリング４内側の負荷基板１２上にあり、小ガイドピ
ン１と大ガイドピン２により位置合わせされている。第
１と第２の支持リング８と９は、負荷基板支持部材１７
により受容されているねじ３１によって負荷基板１２上
に取り付けられている。第３の支持リング７は、更に以
下詳述するように、ねじ３４によって第１の支持リング
８に接続されている。第１、第２及び第３の支持リング
８，９及び７は、プラスチックや他の絶縁材料から適切
に作られ、プローブリセプタクル２２及びばねプローブ
２４から成る電気コネクタ列を保護する。該電気コネク
タは、また並列電気インタフェース部を形成し、ＤＵＴ
基板１１を負荷基板１２の接続パッドに電気的に接続す
る。プローブリセプタクル２２の下端は、負荷基板１２
にはんだ付けされる。支持リング８，９，７のそれぞれ
は、負荷基板１２内の円弧状の同心アレイ穴２７の対応
位置に支持リング穴列３２を有し、プローブリセプタク
ル２２の第１の支持リング８内のアレイ穴３２中への適
合を許容するとともに、ばねプローブ２４の第２及び第
３の支持リング９及び７内のアレイ穴３２中への適合を
許容している。
【００１０】図４は、負荷基板１２及び第１の支持リン
グ８内の対応する穴内に適合するときの単一プローブリ
セプタクル２２の寸法と詳細図を示す。負荷基板１２内
の穴２７は０．０２８インチ（０．７１ｍｍ）直径で、
０．０２７インチ（０．６８６）ｍｍ直径のプローブリ
セプタクル２２と適応する。プローブリセプタクル２２
は、０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）直径の腰状領
域２３を有する。腰状領域２３は、穴２７の１つに入れ
られたとき、プローブリセプタクル２２を負荷基板１２
内に置く。腰状領域２３の下方にあるプローグリセプタ
クル２２部は０．１７５インチ（４．４４ｍｍ）の長さ
である。多層負荷基板１２は、略０．１２５インチ
（３．１８ｍｍ）厚である。こうして、腰状領域２３が
負荷基板１２の上面にあるときには、プローブリセプタ
クル２２の略０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）が負荷
基板１２の底面から下方に突出する。プローブリセプタ
クル２２のこの突出部は、負荷基板１２上の隣接パッド
部へのはんだ付けのために用いられる。負荷基板１２と
第１の支持リング８間の図４に示すような空隙は、理解
を容易にするために誇張されているが、実際は殆どの対
向面上のこれら２つの部品間は無視できる程度の空隙で
ある。第１支持リング８内の支持リング穴３２は、０．
０３９インチ（０．９９ｍｍ）直径であり、プローブリ
セプタクル２２の０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）
腰状領域２３上に簡単に適合させるためには充分に大き
い。
【００１１】第１の支持リング８は、略０．２１５イン
チ（５．４６ｍｍ）厚であり、したがって、プローブリ
セプタクル２２が負荷基板１２に対して、腰状領域２３
上にあり、また第１の支持リング８が負荷基板１２上に
あるときには、プローブリセプタクル２２の上面は第１
の支持リング８の上面と同一面となる。その結果、プロ
ーブリセプタクル２２の上端はテープまたはテンポラリ
層表面によって所定位置に固定的に保持され、プローブ
リセプタクル２２の下方端は負荷基板１２にはんだ付け
される。
【００１２】図３Ｃを参照すると、第２の支持リング９
は、プローブリセプタクル２２中に適合された後のばね
プローブ２４を保護し、第３の支持リング７への通路を
与えている。ばねプローブ２４は、プローブリセプタク
ル２２と連係して、第２の支持リング９から突出する可
変長電気コンタクトを形成する。第３の支持リング７
は、プローブリセプタクル２２のアレイ内のばねプロー
ブ２４のアレイ上に適合し、保護する。第３の支持リン
グ７は、４個のねじ３４によって第１の支持リング８に
接続される。これらのそれぞれは、第２の支持リング９
内の円筒空間３８を通過し、第１の支持リング８中に圧
入された金属ねじ切り部材３５と嵌合する。第３の支持
リング７は、４個のばね３３によって、第３の支持リン
グ７の上部表面の下方に、ばねプローブ２４を維持する
のに充分な位置に上方向にばねバイアスされている。そ
の結果、ばねプローブ２４は、周辺物体との接触による
損傷や曲げに対して保護される。
【００１３】かかる種々ＤＵＴ基板の１つであるＤＵＴ
基板１１は、負荷基板１２内のアレイ穴２７の位置に対
応した底面上にコンタクトパッド列を有する。ＤＵＴ基
板１１は、第３の支持リング７の上面に載置され、ガイ
ドピン１及び２により位置合わせされる。ＤＵＴ基板保
持リング６は、ＤＵＴ基板１１の上面に載置され、ガイ
ドピン１及び２によって位置合わせされる。４個の回転
可能１次カムフォロワ３は、カムフォロワ支持アーム１
９上のＤＵＴ基板保持リング６の下方に配設され、カム
リング４の上面内に開口穴を介して適合し、４個の１次
カム１８への許容性を得る。
【００１４】さて、図２とともに図３Ａと図３Ｂを参照
すると、１次カム１８は、カムリング４の内表面上にあ
り、ＤＵＴ基板保持リング６（図１）上の１次カムフォ
ロワ３と係合する。３個のカムフォロワ支持アーム１９
は、図２中に破線で示し、それらのうちの１つ（上面）
は、ＤＵＴ基板保持リング６、ＤＵＴ基板１１及び第３
の支持リング７の切り欠き部を通して断面で示されてい
る。カムフォロワ３が１次カム１８に入り込む位置から
１３度の角度だけカムリング４を回転させると、各カム
フォロワ３は、１次カム１８の組内の第１のデテントに
動かされ、４個のばね３３の力及びかかるばねプローブ
列内の各ばねプローブ２４の累積力に抗してカムリング
４に対して保持リング６全体を０．１２インチ（３．０
５ｍｍ）垂直下方向運動を可能とする。各ばねプローブ
は、１．３ｏｚｆ．（３６Ｎ．）の力をもち、それらの
うち５００以上により及ぼされる結合力は４０ポンド
（１７８Ｎ）以上である。
【００１５】図３Ｃにおいて、第３の支持リング７、Ｄ
ＵＴ基板１１及びＤＵＴ基板保持リング６は、上方位
置、即ちハンドル５が完全に右回転位置にあり、１次カ
ムフォロワ１８（図３Ａ）の動作によって保持されてい
ない状態を示す。１次カムフォロワ３が解放されるとき
はいつも、この位置が仮定される。何故ならば、これら
は４個のばね３３の力によって上方向の力が加わるから
である。この第３の支持リング７の上方運動は、ねじ３
４の頭部とボス３７の上面間のコンタクトにより制限さ
れる。この非保持位置においては、ばねプローブ２４の
先端は、ＤＵＴ基板１１上の各パッド（図示せず）から
約０．００５〜０．０１０インチ（０．１３〜０．２５
ｍｍ）だけ離隔されている。第２の支持リング９と第３
の支持リング７間の空隙は、約０．１１０〜０．１２イ
ンチ（２．８〜３．０５ｍｍ）である。上述したよう
に、１次カムフォロワ３が第１のデテント３０に入り込
む位置へのカムリング４の回転は、約０．１２０インチ
（３．０５ｍｍ）の保持リング６の最大垂直下方向運動
を生成するが、そのすべてが現実に使われる訳ではな
い。何故ならば、１次カムフォロワ３は、１次カム１８
と接触する前に、この距離の途中まで既に下げられてい
るからである。したがって、ＤＵＴ基板保持リング６の
押下げ保持中に、保持リング６、ＤＵＴ基板１１及び第
３の支持リング７の現実の下方への進行は、約０．０８
インチ（２．０ｍｍ）となる。
【００１６】ハンドル５の影響下、１次カムフォロワ３
及び１次カム１８の相互作用が、第３の支持リング７、
ＤＵＴ基板１１及びＤＵＴ基板保持リング６を保持下げ
位置中に移動させる。第２の支持リング９と第３の支持
リング７間の空隙は、約０．０３０〜０．０４０インチ
（０．７６〜１．０２ｍｍ）に狭まり、第３の支持リン
グ７上のボス３７は、第２の支持リング９内の円筒空間
３８中に部分的に下方向に延びている。このボスは垂直
寸法が約０．０５０インチ（１．３ｍｍ）である。円筒
空洞３６の深さは、約０．１６インチ（４．１ｍｍ）で
あり、ねじ３４の頭部の厚さは約０．０６インチ（１．
５ｍｍ）である。したがって、上部層が０．０８インチ
（２．０ｍｍ）に押え付けられたとしても、ねじ３４の
頭部とＤＵＴ基板１１間には大きな間隙がある。その結
果、所望により、異なる型のプローブリセプタクル及び
ばねプローブ２４等の他の部品の多くの変形に対して安
全マージンを得ることができる。ＤＵＴ基板１１と保持
下げ位置にあるＤＵＴ基板保持リング６により、種々長
さの電気コンタクト間、例えばプローブリセプタクル２
２及びばねプローブ間やＤＵＴ基板１１上の対応コンタ
クト間の優れた電気接触が維持されている。したがっ
て、ＤＵＴ基板１１は、半導体テストシステムの有効な
部品となり、半導体テストシステムによるテスト用の個
々のＤＵＴ（被試験デバイス）を受容可能状態となる。
【００１７】図２と図３Ｂを参照すると、２次カム２０
は、カムリング４の外側表面上にあり、ＤＵＴ基板１１
とＤＵＴ基板保持リング６が保持下げ位置にあるとき、
他の装置であるプローバー／ハンドラカムフォロワ支持
アーム２８上のプローバ／ハンドラカムフォロワ２９と
の係合用である。プローバ／ハンドラカムフォロワ支持
アーム２８は、外部ガイドピン３９により、ＤＵＴ基板
１１と位置合わせされる。第２のカム２０は、負荷基板
１２に相対するカムリング４の更なる１３度の回転回転
に応答して、０．１インチ（２．５４ｍｍ）のカムリン
グ４に対する支持アーム２８の垂直下方向運動を生ず
る。第２のカム動作に関連する１３度の更なる回転は、
また１次カムフォロワ３を１次カム１８内の第２のデテ
ント２６に移動させる。こうして、ＤＵＴ基板１１は、
ウェハプローバまたはデバイスパッケージハンドラ２８
に設置され、ウェハまたはデバイスのテスト生成が起き
る。
【００１８】ここで、ＤＵＴ基板保持リング６は、種々
の物理的サイズをもつ広範囲なＤＵＴ基板とともに用い
ることができる。これらをコンパチブルとするために必
要なことは、これらをＤＵＴ基板保持引き下げリング６
に対する未使用部に置き、カムフォロワ支持アーム１９
に対してカムリング４に至る通路を与えることである。
カムリング４は、２組のカムと１組の取付スロットと
を有するものとして説明されているが、より少ないスロ
ットやカムの組を有する他の実施例も考えられる。他の
取付手段は、取付スロット１３を不要とする。ウェハプ
ローバやデバイスパッケージハンドラインタフェースが
要望されなければ、第２のカム２０を除去することもで
きる。並列電気接続インタフェースは、負荷基板１２中
にはんだ付けされているプローブリセプタクル２２から
成り、ばねプローブが搭載され、更に第１、第２及び第
３の支持リング８，９及び７により保護されているよう
に説明されているが、他の構成も可能である。例えば、
図５に示す他の実施例では、プローバリセプタクル２
２、ばねプローバ２４及び図１に示す第１、第２及び第
３の支持リング８，９及び７は、すべてエラストマ（Ｍ
ＯＥ）トロイド４２で置換可能である。他の導体手段も
採用できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＤＵ
Ｔ基板取付システムは、使用性が高く、多数の信号線へ
の高精度接続を可能とし、ＤＵＴ基板の接続と取り外し
（切り離し）が迅速に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＤＵＴ基板取付システムの分解側
断面図である。
【図２】本発明によるＤＵＴ基板取付システムの一部を
切り欠いた上面図である。
【図３Ａ】図２における３Ａ−３Ａに沿うカムリング、
特に１次カムを示す図である。
【図３Ｂ】図２における３Ｂ−３Ｂに沿うカムリング、
特に２次カムを示す図である。
【図３Ｃ】図２における３Ｃ−３Ｃに沿った本発明装置
の種々部品の断面図である。
【図４】本実施例における単一電気リセプタクルと第１
の支持リングの詳細寸法を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例のＤＵＴ基板取付システム
の分解側断面図である。
【符号の説明】
１，２，３９ ガイドピン ３ カムフォロワ ４ カムリング ５ ハンドル ６ ＤＵＴ基板保持リング ７，８，９，２２，２４ 並列電気接続インタフェース １１ ＤＵＴ基板 １２ 負荷基板 １３ 取付スロット １４ 取付スロットフォロワ １５ マウント ２０ 第２のカム ２８ 他の装置 ２９ カムフォロワ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の相互接続部材及び少なくとも２個の
    ガイドピンを有する負荷基板と、 該負荷基板に対して回転可能に取付けられ、周辺に配設
    されたハンドル及び複数の１次カムを有するカムリング
    と、 該カムリングの前記１次カムにカム係合する複数のカム
    フォロワを有するＤＵＴ基板保持リングとを具え、 前記負荷基板の前記ガイドピンによりＤＵＴ基板を位置
    合せして前記カムリングの前記ハンドルを回転して前記
    複数のカム及びカムフォロワにより前記ＤＵＴ基板を前
    記負荷基板に押圧して、前記負荷基板の前記相互接続部
    材により前記ＤＵＴ基板及び前記負荷基板間を相互接続
    することを特徴とするＤＵＴ基板取付システム。
  2. 【請求項２】前記相互接続部材は、複数の可変長電気コ
    ンタクト及び該電気コンタクトを保護する少なくとも１
    個の支持リングを有することを特徴とする請求項１に記
    載のＤＵＴ基板取付システム。
  3. 【請求項３】前記支持リングは、圧縮可能であり、前記
    ＤＵＴ基板が前記負荷基板に非接続状態のとき前記可変
    長電気コンタクトの周囲を覆って保護することを特徴と
    する請求項２に記載のＤＵＴ基板取付システム。
  4. 【請求項４】前記カムリングは、更に複数の第２のカム
    を有し、該第２のカムにカム係合する複数のカムフォロ
    ワを有する他の装置と協動することを特徴とする請求項
    １に記載のＤＵＴ基板取付システム。
  5. 【請求項５】前記カムリングは、更に複数の取付スロッ
    トを有し、該取付スロットに係合する取付スロットフォ
    ロワを有する複数のマウントを設け、前記負荷基板に前
    記カムリングを回転可能に取付可能にすることを特徴と
    する請求項４に記載のＤＵＴ基板取付システム。
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