JP3420584B2 - 高密度相互接続技術 - Google Patents

高密度相互接続技術

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、一般的には、印刷回路板(PCB)の間の相
互接続密度を増大するための技術に関するものである。
より特定的には、本発明は、印刷回路板のうちの少なく
とも一つが高温環境に置かれるような場合におけるこの
種の技術に関するものである。最も特定的には、本発明
は、印刷回路板の一つが集積回路のためのバーンインボ
ードであるような場合におけるこの種の技術に関するも
のである。
2.従来技術の説明 集積回路や個別パワートランジスタの如き他の半導体
装置の製造が完了したときには、それら半導体装置は、
顧客へ出荷する前に、欠陥のある半導体装置を識別して
排除するために、バーンインおよび電気テストにかけら
れる。ここで、用語「バーンイン」は、典型的にはオー
ブンにて半導体装置をある高い温度まで加熱し、それら
がその高い温度にある間にそれら半導体装置へ特定の作
動電気信号を供給するような手法を意味している。この
ような高い温度を使用するのは、バーンイン中の装置に
かかるストレスを加速させ、使用後にすぐに故障してし
まうような限界装置がバーンイン中に故障を起こし、出
荷前に排除できるようにするためである。
バーンインを行なうために、装置は、特定のバーンイ
ンボードのソケットに一時的に挿入される。このバーン
インボードは、バーンイン中に使用される作動電気信号
を与えるのに十分な数の装置の接触ピンまたはパッドに
接触するための回路トレースを含む。これらのバーンイ
ンボードは、非常に多くのパッケージされた装置を近接
離間させたアレイ状態に保持するものであるので、これ
らのバーンインボードでは、1つの集積回路のある限ら
れた数のピンまたはパッドとしか接触をなすことができ
ない。
このバーンインボードは、高い温度環境にて動作す
る。このバーンインボードは、周囲環境に存在するドラ
イバボードからの刺激信号を受ける。これらドライバボ
ードとバーンインボードとは、1つまたはそれ以上のコ
ネクタを介して相互に接続される。
PCBを接続するのに使用できるカードエッジおよびボ
ックスコネクタの如き多くの型のコネクタがあるが、こ
れらは、125℃より高い温度で、そのような相互接続を
行なう場合には、使用材料やコネクタの設計に関して特
別な制約が課されてしまうものである。現在において
は、材料上の制約や幾何学的形状上の制約のために、12
5℃より高い温度で使用できる定格とされたコネクタ
は、カードエッジコネクタだけであり、第1図に、その
従来例としてのカードエッジコネクタ10を示している。
この型のコネクタ10では、コンタクトフィンガが一方の
PCB12のエッジにエッチングによって形成されている。
常にそうではないが、通常、PCB12の両面にフィンガが
ある。これらのフィンガは、他方のPCB14に取り付けら
れているカードエッジコネクタ10へ挿入される。コネク
タ10における金属コンタクト16は、PCB14に半田付けさ
れており、第1のPCB12のフィンガに接触する。
カードエッジコネクタには、種々な密度(フィンガ間
隔)のものがある。一例として、PCBの両面18および20
にフィンガがあり、それらフィンガは、そのPCBのエッ
ジにそって0.1インチの間隔で離間しているものとす
る。この例においては、これら2つのPCB12および14の
間には、カードエッジの1インチ当り20個の相互接続部
がある。
集積回路の複雑さが増してきているので、例えば、バ
ーンイン中や集積回路の使用において、印刷回路板に対
してなされ得る接続の数を増大させることが、絶えず要
望されてきている。したがって、特に、バーンインの需
要環境において、PCBを互いに接続するための改良され
た技術が必要とされてきている。
発明の概要 本発明による高密度相互接続組立体は、第1および第
2の印刷回路板を有する。第1および第2の印刷回路板
コネクタは、それぞれ、第1および第2の印刷回路板に
取り付けられる。第1および第2の印刷回路板の各々
は、複数のコンタクトフィンガを有している。第1の印
刷回路板は、第1の印刷回路板コネクタに接続される第
1の複数の相互接続ラインおよび第1の印刷回路板の複
数のコンタクトフィンガに接続される第2の複数の相互
接続ラインを有している。第2の印刷回路板は、第2の
印刷回路板コネクタに接続される第3の複数の相互接続
ラインおよび第2の印刷回路板の複数のコンタクトフィ
ンガに接続される第4の複数の相互接続ラインを有して
いる。第1の印刷回路板コネクタは、第2の印刷回路板
の複数のコンタクトフィンガに係合し、第2の印刷回路
板コネクタは、第1の印刷回路板の複数のコンタクトフ
ィンガに係合する。
本発明は、印刷回路板に取り付けられた印刷回路板コ
ネクタを含む改良に関する。複数のコンタクトフィンガ
は、印刷回路板コネクタから離間しているが、近接して
いる。この印刷回路板は、その印刷回路板コネクタに接
続される第1の複数の相互接続ラインおよび複数のコン
タクトフィンガに接続される第2の複数の相互接続ライ
ンを有している。印刷回路板コネクタは、その印刷回路
板上に、別の印刷回路板の同数の複数のコンタクトフィ
ンガを受け入れるように、配置されている。印刷回路板
の複数のコンタクトフィンガは、その印刷回路板上に、
別の印刷回路板に取り付けられた別の印刷回路板コネク
タに係合するように、配置されている。
第1および第2の印刷回路板を相互接続するための方
法は、第1および第2の印刷回路板上に、それぞれ第1
および第2の印刷回路板コネクタを取り付ける段階を含
む。複数のコンタクトフィンガが、第1および第2の印
刷回路板の各々の上に設けられている。第1の印刷回路
板コネクタは、第2の印刷回路板の複数のコンタクトフ
ィンガと係合させられる。第2の印刷回路板コネクタ
は、第1の印刷回路板の複数のコンタクトフィンガと係
合させられる。
本発明の相互接続技術によれば、印刷回路板の相互接
続の密度は倍となる。また、回路板の相互接続は、使用
されるコネクタ、コンタクトフィンガおよび回路板の幾
何学的形状のため、自己整列されるものとなる。コネク
タのうちの少なくとも1つを、高温度定格のものとすれ
ば、この相互接続技術は、特に、バーンインボードに使
用するのに適したものとなる。
本発明によって得られるような前述およびそれに関連
した効果および特徴は、当業者には、以下の添付図面を
参照してなされる発明のより詳細な説明から、より容易
に明らかとなろう。
図面の簡単な説明 第1図は、集積回路のバーンイン中に使用される従来
の代表的な相互接続技術を示す拡大側部部分断面図であ
る。
第2図は、集積回路のバーンイン中に使用されている
本発明の高密度相互接続技術を示す側部部分断面図であ
る。
第3図は、第2図に示した高密度相互接続技術の部分
を示す分解部品配列斜視図である。
第4図は、第2図に示す部分4をより詳細に示す拡大
図である。
第5図は、本発明の高密度相互接続技術を適用したバ
ーンインシステムのレイアウトを示す平面図である。
発明の詳細な説明 添付図面、特に第2図から第5図を参照するに、本発
明による高密度相互接続システム30が示されている。こ
のシステム30では、バーンインPCB38、給電PCB40および
ドライバPCB42の両面34および36にコンタクトフィンガ3
2が使用されている。これらPCB38、40および42の各々
は、カードエッジコネクタ44、46および48を有してい
る。給電PCB40は、第2のカードエッジコネクタ50およ
び第2の組みのコンタクトフィンガ32を有している。何
故ならば、この給電PCB40は、バーンインPCB38およびド
ライバPCB42の両方と嵌合するからである。各PCB38、40
および42のコンタクトフィンガ32およびカードエッジコ
ネクタ44、46、48および50は、隣接するPCBに関して互
いに逆向きに嵌合する。すなわち、例えば、バーンイン
PCB38のカードエッジコネクタ44は、給電PCB40のコンタ
クトフィンガ32と嵌合し、給電PCB40のカードエッジコ
ネクタ46は、バーンインPCB38のコンタクトフィンガ32
と嵌合する。給電PCB40のカードエッジコネクタ50、ド
ライバPCB42のカードエッジコネクタ48および給電PCB40
およびドライバPCB42のコンタクトフィンガの間の関係
も同じである。
従来例を示す第1図と本発明を示す第4図とを比較す
ると、カードエッジコネクタ10とカードエッジコネクタ
44および46のフィンガ間隔が同じである場合に、本発明
による方が2倍の相互接続を行なうことができることが
分かる。第1図に示されるように、PCB12は、カードエ
ッジコネクタ10によって係合されるコンタクフィンガ64
に接続する2つの組みの相互接続ライン60および62を有
している。同様に、PCB14は、カードエッジコネクタ10
の金属コンタクト16に接続された2つの組みの相互接続
ライン66および68を有する。これに対して、第4図に示
されるように、バーンインPCB38は、カードエッジコネ
クタ44の金属コンタクト74に接続された2つの組みの相
互接続ライン70および72と、バーンインPCB38のコンタ
クトフィンガ32に接続された2つの組みの相互接続ライ
ン76および78を有する。同様に、給電PCB40は、PCB40の
コンタクトフィンガ32に接続された2つの組みの相互接
続ライン80および82と、カードエッジコネクタ46の金属
コンタクト88に接続された2つの組みの相互接続ライン
84および86を有する。第1図の従来例と同じコネクタを
使用すると、第2図から第5図の実施例では、2つの印
刷回路板の間でカードエッジの1インチ当り40個の相互
接続を行え、これに対して、従来例ではカードエッジの
1インチ当り20個の相互接続しか行えない。
相互接続の数が2倍となる他に、本相互接続システム
30は、自己整列を行えるものである。カードエッジコネ
クタ44、46、48および50の各々は、それらの各PCB38、4
0および42のコンタクトフィンガ32から後退した位置に
ある。同じ厚さのPCB38、40および42を使用し且つ一緒
に接続されるPCBの両者に対してそれらPCB上に直接的に
取り付けられる同一の幾何学的形状を有するコネクタ4
4、46、48および50を使用するとき、それらの組立体を
第2の接続のために反転したとき、すべての寸法関係が
維持される。
第4図および第5図に示されるように、コネクタ44、
46、48および50を挿抜させる際の十分な構造上の堅固さ
および支持を与えるために、コネクタ44、46、48および
50の背後で各PCB38、40および42上には、コネクタ支持
バー90が取り付け固定(ボルト止め)されている。ま
た、第2図および第5図には、バーンインPCB38がバー
ンインシステムの高温環境内にあり、給電PCB40がその
バーンインシステムの絶縁壁91を貫通しており、ドライ
バPCB42がそのバーンインシステムの外側にあるという
ような配置関係が示されている。
実際において、カードエッジコネクタ44、46、48およ
び50は、第5図に示した長い方のコネクタについては、
高温用ジュアル70ピンコネクタで、また、第5図に示し
た短い方のコネクタについては、高温用ジュアル30ピン
コネクタで、実施される。この種の高温定格のコネクタ
は、ドライバPCB42と給電PCB40との間の接続のために
は、原理的には、必要とされていないのであるが、給電
PCB40とバーンインPCB38との間の接続と幾何学的形状に
おいて同様のものとするために、その接続のためにも同
様に使用されている。これらのコネクタとしては、Chat
sworth,CA.のMicro Plastics,Inc.から、MPS−1100−7
0−DW−5KRY及びMPS−1100−30−DW−5KRYとして市販さ
れているものを使用できる。
特に前述した以外では、PCB38、40および42は、通常
のエポキシまたはポリイミドバーンインまたは印刷回路
板で実施される。この相互接続システム30は、本出願人
により市販されているような他の通常のバーンインシス
テムに使用される。
前述したような本発明の構成および詳細については、
種々な変形が可能であることは、当業者には明らかであ
ろう。例えば、図示したカードエッジコネクタは、通常
のボックス型コネクタを高温に適したものに変形したも
ので、置き換えることができる。このようなコネクタを
使用すると、カードエッジコネクタの場合よりも、より
高密度な相互接続とすることができる。ボックス型コネ
クタを使用するには、PCBに適当な変更を加える必要が
ある。給電印刷回路板は、ドライバ印刷回路板を延長さ
せて、その部分がバーンインシステムの絶縁壁を貫通す
るようにすることにより、不要とすることができる。こ
のような変形は、添付の請求の範囲の記載の精神および
範囲内に入るものとする。
フロントページの続き (72)発明者 ブレイム ジェフリー エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94080 サウス サン フランシスコ カマリタス アベニュー 75 (72)発明者 ホアン ジョン ディーン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス イースト カラヴ ェラス ブールヴァード 2−1649 (72)発明者 シェパード パトリック エム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95111 サン ホセ ベス ドライヴ 464 (72)発明者 トミック ジェームズ エフ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94107 サン フランシスコ ブライア ント ストリート 689 (56)参考文献 実開 平2−137779(JP,U) 米国特許5003156(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01R 23/68 H05K 1/14

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1と第2の印刷回路板と、これら第1と
    第2の印刷回路板にそれぞれ取り付けられた第1と第2
    の印刷回路板コネクタとを備え、第1と第2の印刷回路
    板の各々は複数のコンタクトフィンガを有し、 第1の印刷回路板は第1の印刷回路板コネクタに接続さ
    れた第1の複数の相互接続ラインと第1の印刷回路板の
    複数のコンタクトフィンガに接続された第2の複数の相
    互接続ラインとを有し、 第2の印刷回路板は第2の印刷回路板コネクタに接続さ
    れた第3の複数の相互接続ラインと第2の印刷回路板の
    複数のコンタクトフィンガに接続された第4の複数の相
    互接続ラインとを有し、 前記の第1の印刷回路板コネクタは、前記の第2の印刷
    回路板の複数のコンタクトフィンガに係合し、そして前
    記の第2の印刷回路板コネクタは、前記の第1の印刷回
    路板の複数のコンタクトフィンガに係合することを特徴
    とする相互接続組立体。
  2. 【請求項2】前記の第1と第2の印刷回路板コネクタは
    カードエッジコネクタであり、前記の第1と第2の印刷
    回路板コネクタは前記の第1と第2の印刷回路板のエッ
    ジから後退した位置で前記の第1と第2の印刷回路板に
    取り付けられており、前記の複数のコンタクトフィンガ
    は前記の第1と第2の印刷回路板の前記のエッジに近接
    している請求項1に記載の相互接続組立体。
  3. 【請求項3】前記の第1の印刷回路板はバーンインボー
    ドであり、少なくとも前記の第1の印刷回路板コネクタ
    は高温定格のコネクタであり、そして前記の第2の印刷
    回路板はバーンインシステムの絶縁壁を通して延びるよ
    うな構造とされたボードである請求項2に記載の相互接
    続組立体。
  4. 【請求項4】第3のドライバ印刷回路板と、この第3の
    ドライバ印刷回路板のエッジから後退した位置で第3の
    ドライバ印刷回路板に取り付けられた第3の印刷回路板
    コネクタとを更に備え、前記の第3の印刷回路板コネク
    タは、前記の第3のドライバ印刷回路板の前記のエッジ
    に近接して配置された複数のコンタクトフィンガを有
    し、前記の第2の印刷回路板は、それの別のエッジから
    後退した位置に第4の印刷回路板コネクタを有し、前記
    の第2の印刷回路板は、前記の別のエッジに近接して別
    の複数のコンタクトフィンガを有し、前記の第1の印刷
    回路板コネクタは、前記の第2の印刷回路板の前記の複
    数のコンタクトフィンガに係合し、そして前記の第2の
    印刷回路板コネクタは、前記の第1の印刷回路板の前記
    の複数のコンタクトフィンガに係合する請求項3に記載
    の相互接続組立体。
  5. 【請求項5】前記の第1と第2の印刷回路板コネクタの
    背後で前記の第1と第2の印刷回路板にそれぞれ取り付
    けられた第1と第2のコネクタ支持バーを備える請求項
    1に記載の相互接続組立体。
  6. 【請求項6】第1の印刷回路板に取り付けた印刷回路板
    コネクタにその第1の印刷回路板の複数のコンタクトフ
    ィンガは近接しているがそれから離れており、前記の第
    1の印刷回路板の第1の複数の相互接続ラインは前記の
    第1の印刷回路板コネクタへ接続されており、そして前
    記の第1の印刷回路板の第2の複数の相互接続ラインは
    前記の複数のコンタクトフィンガへ接続されており、前
    記の第1の印刷回路板コネクタとコンタクトフィンガと
    は前記の第1の印刷回路板上に位置して反転組立体を受
    入れ、この反転組立体は反転しているが、同様の複数の
    コンタクトフィンガを有する別の印刷回路板と、反転し
    ているが、同様のコネクタとから成っており、前記の第
    1の印刷回路板の前記の複数のコンタクトフィンガは前
    記の第1の印刷回路板上に位置していて、前記の反転組
    立体が含む前記の反転しているが、同様のコネクタと係
    合し、前記の第1の印刷回路板の前記のコネクタは前記
    の別の印刷回路板が含む前記の同様の複数のコンタクト
    フィンガと係合するよう位置決めされていることを特徴
    とする第1の印刷回路板。
  7. 【請求項7】前記の第1の印刷回路板は、バーンインボ
    ード、給電ボードまたはドライバボードである請求項6
    記載の第1の印刷回路板。
  8. 【請求項8】前記の印刷回路板コネクタの背後で前記の
    印刷回路板に取り付けられたコネクタ支持バーをさらに
    備える請求項6に記載の第1の印刷回路板。
  9. 【請求項9】前記の印刷回路板コネクタはカードエッジ
    コネクタであり、前記の印刷回路板コネクタは、前記の
    第1の印刷回路板のエッジから後退した位置で前記の第
    1の印刷回路板に取り付けられており、そして前記の複
    数のコンタクトフィンガは前記の第1の印刷回路板の前
    記のエッジに近接して配置されている請求項8に記載の
    第1の印刷回路板。
  10. 【請求項10】第1と第2の印刷回路板に、これらの印
    刷回路板のエッジに近接して印刷回路板上に第1と第2
    の印刷回路板コネクタをそれぞれ同じ幾何学形状に反転
    させて取り付け、 前記の第1と第2の印刷回路板の各々に複数のコンタク
    トフィンガを反転させて、それらの印刷回路板のエッジ
    に近接して取り付け、 前記の第1の印刷回路板コネクタを、前記の第2の印刷
    回路板上の前記の複数のコンタクトフィンガに係合さ
    せ、そして 前記の第2の印刷回路板コネクタを、前記の第1の印刷
    回路板上の前記の複数のコンタクトフィンガに係合させ
    る ことを特徴とする第1と第2の印刷回路板を相互に接続
    する方法。
  11. 【請求項11】前記の第1の印刷回路板はバーンインボ
    ードであり、前記の第2の印刷回路板は給電ボードであ
    り、少なくとも前記の第1の印刷回路板コネクタは高温
    定格のコネクタであって、前記の第1の印刷回路板をバ
    ーンインシステム内に配置し、前記の第2の印刷回路板
    が前記のバーンインシステムの絶縁壁を通って延びてい
    るようにした請求項10に記載の方法。
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