JP3511031B2 - 接触機装置 - Google Patents

接触機装置

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JP3511031B2 JP51560198A JP51560198A JP3511031B2 JP 3511031 B2 JP3511031 B2 JP 3511031B2 JP 51560198 A JP51560198 A JP 51560198A JP 51560198 A JP51560198 A JP 51560198A JP 3511031 B2 JP3511031 B2 JP 3511031B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電子試験装置とグリッドアレイパッケージ
電子部品との間の電気接点、特に、電気接点を形成する
ことを提供するための方法および装置に関する。
背景技術 メモリーモジュールおよびマイクロプロセッサーのよ
うに、電子コンポーネント内にますます多くの容量が設
計されているので、電子パッケージに配置されるリード
あるいは入出力エレメントが増加する。過去において、
周囲にリードを配したパッケージは、十分な数のリード
あるいは入出力エレメントを提供していた。周囲にリー
ドを配したパッケージは、電子コンポーネントの縁に沿
ってリードあるいは入出力エレメントを有している。多
くの出願において、そのようなパッケージは十分な数の
入出力エレメントを提供している。しかしながら、過去
の2,3年の間、より高密度でパックされたリードを備え
たパッケージを要求し、そして、より多くの入出力エレ
メントを要求する電子コンポーネントがある。コンポー
ネントの表面に配置した入出力エレメントを備えたグリ
ッドアレイパッケージングが追加のリードを設けるのに
使用されている。幾つかのタイプのグリッドアレイであ
る。ボールグリッドアレイおよびチップスケールパッケ
ージが、入出力エレメントとして半球状はんだボールを
有している。ランドグリッドアレイは，入出力エレメン
トとして平坦な金メッキしたパッドを有している。ピン
グリッドアレイは入出力エレメントとして金メッキした
ピンを有している。
過去において、幾つかの装置がグリッドアレイや他の
半導体パッケージに電気的試験接続を行うのに使用され
ている。以前の試験接触機は、大容量で、機器を操作す
る自動化されたデバイスを使用した場合、高機能デバイ
スのため、および、信頼できる操作のために幾つかの制
限を持っていた。問題の多くは、貧弱な電気性能に起因
している。これは、一般的に、接触機内の長い電気経路
長さによるものである。長い電気経路長さは、試験され
るデバイスに行われる電気的試験の完全な状態を妨害す
る望ましくないインピーダンス効果を示す。望ましくな
いインピーダンス効果は制御不能のインピーダンスの長
い経路を含んでいる。そのような制御不能のインピーダ
ンス経路は高周波信号の完全な状態を歪め、物理的に隣
接する経路間を混信させてしまう。他の望ましくないイ
ンピーダンス効果は、寄生インダクタンス、キャパシタ
ンス、および、レジスタンスを有している。寄生経路イ
ンダクタンスはデバイスパワーを妨害し、電圧を起こす
ことによるグランドソーシングは瞬間的に電流が変化す
る間に妨げる。寄生キャパシタンスは、デバイスや試験
電子信号源の望ましくない電気的負荷を引き起こす。寄
生抵抗は、重要な電流が抵抗性経路を流れねばならない
場合、電圧エラーを起こす。これは、試験接触機内の長
い電気経路に生じる望ましくないインピーダンス効果の
部分的なリストのみである。
従前の試験接触機は、自動化されたデバイス操作機器
を使用する大容量試験環境下で、しばしば不十分に行わ
れていた。接触機の脆さは、操作機器エラーがデバイス
に接触機を不正確に提供する場合に、しばしば接触機損
傷の原因である。また、接触機は、パッケージレジンダ
ストおよびパッケージリードはんだメッキのような通常
の製造環境片による汚染に敏感すぎる。
弾性接点ピンは、試験接触機を作るのに使用される接
点の一タイプである。接点ピンを搬送する本体の内部は
ばねである。それゆえ、望ましくないインピーダンス効
果は長いリードを原因とするので、電気的性能が不十分
であるだけでなく、弾性接点ピンの寿命が脆弱なリード
のために限られている。
かたまったワイヤ接点は、グリッドアレイの入出力エ
レメントに接触するための他のオプションである。かた
まったワイヤ接点は、鋼綿に似ている電気的導電性の弾
性ワイヤ材料で作られている。かたまったワイヤ接点
は、グリッドアレイの入出力エレメントに接触させるボ
ール状あるいは柱状の小さな鋼綿である。
かたまったワイヤ接点についての問題点は、何度も、ボ
ール状の小さな鋼綿が、その操作寿命で早くに圧縮され
ることである。かたまったワイヤ接点のアレイ内のかた
まった各ワイヤ接点は、接触機内の装置あるいは製造で
良好にできるが、少ない回数の圧縮後に弾性特性を喪失
するセットを開発してもよい。かたまったワイヤ接点ア
レイは、それらが使用される前に、広範囲の試験を受け
ねぱならない。さらに、かたまったワイヤ接点は、非常
に高密度で、チップスケールBGAパッケージで見かける
典型的なグリッドアレイの独立した入出力エレメントに
共に接触するのに十分近くで一定の間隔を保つことがで
きない。
また、エラストマー支持を備えた固定接点は、グリッ
ドアレイの入出力エレメントに接触するのに使用され
る。通常のエラストマーは、固定接点のアレイを支持す
る。接点のこのタイプは、多数の問題を有している。例
えば、エラストマーの一定の圧縮および減圧はユーザイ
ンターフェイスボードの連続的な洗浄をもたらす。これ
はボードの早期故障をもたらす。さらに、通常のエラス
トマーは、試験される電子デバイスと異なる熱膨張係数
を有している。線膨張係数値の差が、広範囲の温度で試
験されるデバイスと入出力エレメントとの間の登録を保
持することを困難にしている。まだ、他の問題の応諾は
不十分である。このシステムは、試験される電子デバイ
ス内に非共面性を収容するのに非常に高い圧縮力を要求
する。
第2883頁、IBM技術開示社報第19巻第９号、1976年２
月、アール ボブが「高機能接触機」を開示している。
この接触機はその内部に接点ピンを有する２つのダイス
を有している。２つのダイスの間には、導電ゴム部を有
する低いジュロメーターゴム層がある。接点ピンの２つ
のセットおよび低いジュロメーターゴム層は試験電子装
置に試験されるチップに接続するのに使用される。接点
ピンの２つの層の使用は、より長い接点を提供する。接
点ピンは、導電部を傷つけることができるので、低いジ
ュロメーターゴム層の寿命を短くする鋭い端部を有して
いる。すべての接点ピンは各ダイスに保持されていな
い。
チャングに発行された米国特許5500605号は、プロー
ブに接触するばね付勢されたアレイを使用する電気試験
装置および方法を教える。ガイドテンプレートは２つの
ばねの上で浮いている。試験されるチップは、ガイドテ
ンプレートと部材22との間で挟まれている部材22によっ
て付勢されている。そのようなサンドイッチ構造は、試
験されるチップのセラミックベースにひびが入ることを
導くことができる。さらに、ボールグリッドアレイボー
ルはプローブに一直線にならない。また、プローブは、
ボールの完全な状態を汚し、および、はんだ結合の結果
としての完全な状態を汚す端部を有する。また、チャン
グは、試験プリント回路上のパッドを直接被覆するため
のエラストメリックを教えていない。
長いリードに関連した望ましくないインピーダンス効
果の電気性能問題を有さないグリッドアレイに接触でき
る接触機のために本当に必要である。また、自動化され
た試験環境のための強い必要性を有する接触機を必要と
する。更に，温度に頼らない接触機を必要とする。ま
た、高められた追従性を有する有する接触機を必要とす
る。
発明の開示 製造ラインで自動的に試験するの使用される接触機装
置は、電気デバイスパッケージの表面に入出力エレメン
トのアレイを備えた電気デバイスを受け入れるためのサ
イトを有している。接触機はアレイ内の各エレメントに
接続可能である。接触機は複数の接点エレメントを含む
ガイドプレートを有する。各接点エレメントは第１およ
び第２端部を有している。接点エレメントは、電気デバ
イスの入出力エレメントのアレイに対応するアレイ内に
位置決めされる。ガイドプレートは、複数のパッドを有
するプリント回路に取り付けられる。プリント回路は接
触機の外にある。プリント回路は、プリント回路の近く
配置された電子部品を試験するインターフェイスであ
る。
異方性コンプライアント導電インターポーズは、ガイ
ドプレートの接点エレメントとプリント回路のパッドと
の間に配置されている。接点エレメントの一端は、入出
力エレメントによって接触される接点エレメントの他端
部に対応する異方性コンプライアント導電インターポー
ズに接触する。異方性コンプライアント導電インターポ
ーズが、電気デバイスの入出力エレメントを使用する接
点エレメントに接点圧を提供する接点エレメントの下方
にプリント回路のパッドと接点エレメント一端との間の
経路に沿って電気信号を伝導する。異方性コンプライア
ント導電インターポーズは接点エレメントで力を妨げる
エラストリメリックベースを有する。端部は、プリント
回路のパッドに電気デバイスの入出力エレメントからの
電気経路に起因する。電気経路は、接点エレメントおよ
び異方性コンプライアント導電インターポーズの一部を
有している。電気経路のための望ましくないインピーダ
ンス効果を最小にするために経路は非常に短い。さら
に、接点エレメントの一端は電気デバイスの入出力エレ
メントに最良の接触を提供するための形状にできる。接
点エレメントの他端は、異方性コンプライアント導電イ
ンターポーズの寿命を最大にするように形成され、異方
性コンプライアント導電インターポーズに良好な接触を
可能にする形状にできる。好都合に、ガイドプレートお
よび接点エレメントが、電気デバイスの入出力エレメン
トをこすり磨き、あるいは、こすり落とされる汚染から
異方性コンプライアント導電インターポーズを分離す
る。
図面の簡単な説明 図１は、試験装置の概略図である。
図２は、接触機の分解斜視図である。
図３は、図２で示した接触機を組立てた状態の断面図で
ある。
図４は、入出力素子の接触状態における接点素子の斜視
図である。
図５は、他の接点素子の部分破断斜視図である。
図６は、他の接点素子の部分破断斜視図である。
図７は、他の接点素子の部分破断斜視図である。
図８は、他の接点素子の部分破断斜視図である。
図９は、ガイドプレートの接点素子および傾斜した開口
部の部分破断斜視図である。
図10は、外部回路モジュールを備えた接触機および中継
ボードの分解斜視図である。
図11は、マニュアル接触機の斜視図である。
図12は、開いた状態におけるマニュアル接触機の斜視図
である。
図13は、非導電フィルムアレイの斜視図である。
発明を実施するための最良の形態 次に、好ましい実施形態の詳細な記載において、その
一部を構成し、発明が実施される特別な実施形態を図示
した添付図を参考にする。他の実施形態を使用してもよ
く、さらに、構造的変更は、本発明の範囲から逸脱せず
に行ってもよいと、考える。
図１は、試験装置の概略図である。この試験装置100
は、自動化されたハンドラー101を有している。この自
動化された試験ハンドラー101は、アクチュエータ102、
プランジャ104、および、ネスト106を有している。ま
た、試験装置は、電気的接触を行い、および、試験され
る電気コンポーネントあるいはデバイスの電気的試験を
行うための装置を含んでいる。試験装置は、ガイドプレ
ート108を備えた接触機110、中継ボード320、および、
自動試験機器あるいは試験電子装置112を有している。
ネスト106は試験される電気コンポーネントを保持して
いる。電気コンポーネントは図１に示されていない。プ
ランジャ104は、真空ピックアップを介してネスト内に
電気コンポーネントを保持する。前記ネストは、ガイド
プレート108にネストを略同一直線にするのに使用され
る、テーパ120のような、傾斜した面あるいは他の形状
を有している。また、ネストは、ガイドプレートの縁に
隣接し、かつ、ネストがガイドプレート108内で更に巡
るのを防止するいくつかのハードストップ122を有して
いる。ネスト106が試験される電気コンポーネントを保
持する場合、プランジャは、前記コンポーネントがガイ
ドプレート108の方へ、および、自動化された試験ハン
ドル101を動作させるように、アクチュエータ102によっ
て駆動される。前記ガイドプレートは、ネスト106がガ
イドプレート108に入るように大体の一直線化を提供す
る。また、ガイドプレート108は、ランドグリッドアレ
イ電子パッケージが試験される場合、正確な一直線化を
提供できる。ガイドプレートは、電気コンポーネントを
試験するための電子装置112への電気回路および電気接
点を有する接触機110の頂上にある。さらに、コンポー
ネントを試験するための電子装置は、自動試験機器と呼
ばれる。
図２は、接触機の分解概略図を示す。ガイドプレート
108および接触機110がより詳細に記載できるように図２
においてアクチュエータ102、プランジャ104、および、
ネスト106は図示されていない。接触機110は、試験され
る電気コンポーネント202を受け取るためのサイト200を
有している。試験される電気コンポーネント202は、電
気コンポーネントの一表面に位置決めされたいくつかの
入出力エレメント203を持っている。前記サイトは表面2
04を有している。表面内には複数の開口206がある。こ
の開口は，試験される電気コンポーネント202のアレイ
に対応するアレイ内に配置されている。各開口は接点エ
レメント208を有している。ガイドプレート108の破断図
で最も良く現われている。サイト200の反対側の表面
は、フレーム212を受け入れるためのキャビティであ
る。このキャビティ210はフレーム212を受け入れるよう
に形成されている。フレーム212に取り付けられている
は、シート状の異方性コンプライアント導電インターポ
ーザー214である。フレーム212は異方性コンプライアン
ト導電インターポーザー214のためのスタンドオフを提
供する。要するに、フレーム212は、キャビティ210の表
面から離れた異方性コンプライアント導電インターポー
ザーを保持している。異方性フレームは、ガイドフレー
ム108によって圧縮されることから異方性インターポー
ザを妨げる。
装置あるいは電気コンポーネント202はグリッドアレ
イタイプ半導体パッケージ内に組み込まれている。デバ
イス202は、パッケージ本体のより大きな表面の一つの
アレイに配置されている入出力エレメント203を有して
いる。示されている特別なパッケージはボールグリッド
アレイパッケージである。ピングリッドアレイ、ランド
グリッドアレイ、および、チップスケールグリッドアレ
イを含む他のグリッドアレイタイプのパッケージがあ
る。デバイス202は、パッケージのこれらのタイプを示
す一つの典型例である。デバイスは種々の大きさになる
ことがあり、そして、入出力エレメントは異なるタイプ
のアレイに配置してもよいことに注意すべきである。
図３は、ガイドプレート108のサイト200内に位置決め
された電気コンポーネント202の断面図を示す。ガイド
プレート108は、ユーザインターフェイスボードに取付
けられ、あるいは、隣接する。入出力エレメント203
は、ガイドプレート108の接点エレメント208に接触する
状態を示されている。接点エレメント208は典型的に、
入出力エレメント203に電気的接触するように設計され
ている一端300と、異方性コンプライアント導電インタ
ポーザ材料214に接触するように設計されている他端310
と、を有する。例えば，図３において、接点208の端部3
00は、試験202の下方側で球状あるいは半球状電気デバ
イスの入出力エレメントを受け入れるための凹面形を有
している。異方性コンプライアント導電インターポーザ
214に接触する端部310は半球形である。好都合に、接点
エレメント208の端部の凹面形あるいはカップ形は、自
己調心形を提供する。もしも、閉じると、カップ面ある
いは凹面に関連するテーパが、接点エレメント208と十
分に噛み合ってボールをガイドする。さらに、接点エレ
メント208の端部310は、異方性インターポーズ214に早
期に摩滅しないように設計されている。また、ストップ
リング312は接点エレメント208の端部310近傍に位置決
めされている。ストップリング312はガイドプレート108
内の接点エレメント208に保持されている。
前記インターフェイスボード320は複数のパッド322を
有している。最も代表的な例として、各接点エレメント
208のための一枚のパッド322がある。ユーザインターフ
ェイスボード320が接触機において各接点エレメント208
のための１枚以上のパッドを有していることに注意する
必要がある。これに図示されているように、ユーザイン
ターフェイスボード320の一つの特別なサイトでは、接
点エレメントが、接点エレメント208の一端に接触する
電気コンポーネントに対応して電気的接触するように、
２枚のパッドを有している。この特別なインターフェイ
スボード320で、２枚のパッドが、主に、フォーストレ
イスパッド330およびセンストレイスパッド332の２つの
グループに分けられる。
この点につき、議論は、この特別なインターフェイスボ
ード上の２つの異なるタイプのパッドを扱わないであろ
う。パッド322は、ユーザインターフェイスボード320で
電気的単一経路340を経由して試験電子装置112に電気的
経路を提供する。
異方性コンプライアント導電インターポーザ材料214
は、複数の導体を有する弾性高分子シート350から構成
されている。図３は、本発明に使用されている特別な異
方性コンプライアント導電インターポーザ材料の断面図
を示している。特別な異方性コンプライアント導電イン
ターポーザ材料は、信越ポリマーから入手できるMTとい
う名前で作られている。特別な異方性コンプライアント
導電インターポーザ214は、複数の傾斜した導体352を有
している。傾斜した導体352が導体の方向にだけ電流を
導く。傾斜した導体352は、導体の疲れもなく信頼でき
る圧縮のために提供する。導体352は、接点エレメント2
08がインターポーザ214に接触する場合に幾つかの導体
が電気的接触できるように、高密度マトリックス内にあ
る。弾性高分子は、実際は、広い温度領域を超えて高コ
ンプライアンスを提供するシリコンベースである。傾斜
導体352が異方性コンプライアント導電インターポーザ2
14に使用される場合、接点エレメント208に対応するパ
ッド232が、接点エレメント208と直接に一直線になるこ
とから相殺される。
ガイドプレート108は大体、一直線にするために傾斜
を有している。球状グリッドアレイおよびチップスケー
ル電子部品パッケージにおいて、接点エレメント208に
接触するボールの自己調心動作が素晴らしいあるいは正
確な一直線にすることを提供する。ランドグリッドアレ
イにおいて、ガイドプレートの傾斜は、ランドグリッド
アレイのランドと接点エレメント208との間に、粗くそ
して正確に一直線にすることのいずれをも提供する。
操作 操作において、電気経路は、ガイドプレート108のサ
イト200に受け入れられる電気的コンポーネントあるい
はデバイス202に応じてユーザインターフェイスボード3
20上の特別な入出力エレメント203とパッド322との間に
形成される。デバイスあるいは電気コンポーネント202
がサイト200に入るように、入出力エレメント203が接点
エレメント208の端部300に接触する。端部300は凹面を
有し、入出力エレメント202を自己調心する。入出力エ
レメント208は更に接触するので、接点エレメント208の
端部310は異方性コンプライアント導電インターポーザ2
14に接触する。インターポーザ214内の導体352は、イン
ターフェイスボード320上のパッド322に電気信号を流
す。パッド322は、インターポーザ214内の導体352が傾
斜しているので、接点エレメントと真っ直ぐに垂直な一
直線とすることから相殺される。また、何件かの出願に
おいて、デバイス202の入出力エレメント203に電気的接
触状態のインターフェイスボードに一枚以上のパッド32
2を設置することが望まれているということに注意すべ
きである。導体352は、単一の入出力エレメント203に２
つの別体の電気経路を許すのに小さく十分なピッチで離
されている。
好都合にも、接点エレメントの経路の長さおよび電気
経路は、この接触機で最小化している。最小の電気経路
の長さにおいて、接触機の電気的環境は最高に活用され
る。短経路長さは、電気コンポーネント202および試験
電子部品112の間の電気経路における最小化された無効
インピーダンスおよび最小化された制御不能のインピー
ダンスを提供する。さらに、接点エレメント構造および
構成は電気的環境を高める。電気エレメント203は相対
的に本質的であり、低い経路インピーダンスを提供す
る。また、この構造はおよび構成は失敗のない高い数値
の接点サイクルを提供する。また、開口における接点エ
レメントは異方性導電インターポーザ214の寿命を最大
化する。ガイドプレート108のサイト200は、接点エレメ
ント203に占められたその中で開口している。ガイドプ
レートおよび接点エレメントは、インターポーズを汚染
するデバイスあるいは電気コンポーネント202から異方
性導電インターポーザ214を分離する。さらに、接点エ
レメントの端部310はインターポーザ214の上に最小の使
用で設置するように設計される。
ケルビン接続 単一の入出力エレメント203に２つの電気経路を持つ
ことを望まれる実例の一つは、ケルビン接続を作るため
である。ケルビン接続は基本的に、電気経路における特
定ポイントの電圧を測定するために使用される高インピ
ーダンス接続である。ケルビン接続を行うための一つの
方法が、図３に示されている。図３において、単一接点
エレメント208が、フォーストレースパッド330およびセ
ンストレースパッド332に電気経路を形成する。端部310
はパッド330およびパッド332の両方に電気経路を作る。
センストレースパッド332は、試験電子装置112内の高イ
ンピーダンスライン入力に接続されている。フォースト
レースパッド330は、電気コンポーネント202から、およ
び、電気コンポーネント202へ単一信号あるいは複数の
信号を搬送する。したがって、導電インターポーザ材料
214を介して形成された２つの電気経路がある。電圧
は、センストレース232に取り付けた高インピーダンス
経路を介して正確に測定できる。デバイス202の入出力
エレメント203にケルビン接続を達成するための一例で
ある。この点につき、グリッドアレイパッケージ上の多
くの入出力エレメント203、あるいは、すべての入出力
エレメント203でさえもがケルビン接続を有することは
珍しくないということに注意すべきである。
異なる接点エレメント 接点エレメント208は、さまざまな電気コンポーネン
ト202の異なる入出力エレメント203に電気接触させるた
めに変更できる。異なる接点エレメントは異なる出願あ
るいは試験条件のために使用される。図4,5,6,7および
８は接点エレメントの異なるタイプを示す。これらの図
のそれぞれにおいて、それぞれの時に記載される必要の
ない普通のエレメントがある。各図は、接点エレメント
208が乗っている中に開口の一つを示すガイドプレート1
08を有している。異方性コンプライアント導電インター
ポーザ214は接点エレメント208の下に配置されている。
パッド322は、異方性コンプライアント導電インターポ
ーザ214の下に配置されている。接点エレメントは図４
ないし８で変化する。接点エレメント208の端部300およ
び310がより明確に変化している。
図４は、接点エレメント208と接触状態の入出力エレ
メント203を示している。入出力エレメント203は、ピン
グリッドアレイ電気コンポーネントパッケージのピンで
ある。接点エレメント208は、ガイドプレート108の開口
206に示されている。入出力エレメント203に接触する端
部300はフルスト円錐形くぼみを有している。ピングリ
ッドアレイタイプ入出力エレメント203は、接点エレメ
ント208の端部300のくぼみに組み付けられている。異方
性コンプライアント導電インターポーザ214に接触する
端部310は、半球形状を有している。図４ないし９に記
載の接点エレメント208のぞれぞれ、異方性コンプライ
アント導電インターポーザ214に接触するための半球状
端部310を有している。端部の大きさおよび半径は出願
に応じて変化する。異方性コンプライアント導電インタ
ーポーザ214の異なる個数の独立導体352は電気単一搬送
経路を形成するように、大きさあるいは半径が変化す
る。端部310上の円筒の直径は、ガイドプレート108の開
口206よりも大きい。ユーザインターフェイスボード
（図３参照）のパッド322は、異方性コンプライアント
導電インターポーザ214の下に配置されている。図５は
類似の接点エレメント208を示す。この例において、電
気デバイス202に接触する端部300は半球形状を有してい
る。また、ガイドプレート108は、図４で示すガイドプ
レートよりも薄い。このタイプの配置は、電気デバイス
上にランドがある入出力エレメント203を有する電気デ
バイスに接触させるのに使用される。前記ランドは、電
気コンポーネントあるいはチップデバイス202の一表面
でアレイ内に位置決めされ、そして、高めることがで
き、あるいは、できないパッドである。図５に示すよう
に半球状端部は、電子コンポーネント202のランドに電
気接触する。
図６において、接点エレメント208は、電子コンポー
ネント202の入出力エレメント面203に接触するための円
錐端部300を有している。ここに記載されている接点は
グリッドアレイタイプパッケージに使用することを制限
されない。図６に示されている接点エレメントは電子パ
ッケージの周囲に導くリードに接続するのに使用でき
る。図６の接点エレメントは円錐形のエレメントであ
る。また、針状端部300も採用できる。これらの小さい
チップ化した接点エレメントはより小さな表面に接触す
るのに使用され、あるいは、リード上に存在しうる酸化
層あるいは汚染層を貫くのに使用できる。
幾つかの他のタイプの端部が図７および図８に示され
ている。図７は、別の接点エレメント208を示してい
る。図７で示された接点エレメント208の端部は穴701で
ある。端部300内の前記穴701は、電気コンポーネント20
2の入出力エレメント203の幾つかのために良好な角接触
を提供するエッジ702を形成している。ボールグリッド
アレイパッケージのボールに接触するために一般的に使
用される。前記エッジは酸化層あるいは汚染層を貫く。
また、この端部は、エッジ接点表面上の汚染に抵抗す
る。図８は、他の接点エレメント203を示している。図
８における端部300は複数の尖った角802を有している。
示されているように、試験202の下に位置する電気コン
ポーネントの入出力エレメント203に接触するのに使用
される端部300の上に６つの角がある。他の端部310は、
インターポーザに過度に乗せることなく異方性コンプラ
イアント導電インターポーザ214に接触できるように丸
くなっている。各接点エレメント203に使用される端部3
00および310は、接点エレメントが使用される出願に応
じて組み合わせ、および／または、適合できることに注
意すべきである。例えば、異なる端部は入出力エレメン
ト203の異なるタイプに接触するのに適している。さら
に、示されている端部300および310が使い尽くされてお
らず、そしてまた、接点エレメント208のために端部300
および310の他の設計は良く考えられ、本発明に含まれ
ていることが考えられる。異なるタイプの端部を選択す
るのに幾つかの理由がある。例えば、一のタイプの端部
はエッジ接触を提供し、他のタイプの端部は点接触を提
供する。幾つかの端部は清潔をより簡単に維持でき、他
の端部300は入出力エレメント203で生じ得る汚染あるい
は酸化層を貫くために使用できる。
電気的接触を改善する他の方法は、電気デバイスを受
け入れるためにサイト200の表面204に対して傾斜したガ
イドプレート208の内側に開口を形成することである。
これは図９に示されている。前の図において、開口206
の軸の傾きは表面204に対して垂直である。この特別な
例において、角度は、表面204に非直角であるように僅
かに修正されている。これは，という利点を提供する。
入出力エレメント203に接触する接点エレメント208の端
部300が、それに接触状態となるように入出力エレメン
ト203をこすってきれいにするという利点がある。要す
るに、接点エレメント208が所定の角度で移動する場
合、端部300が入出力エレメントを横切り、そして、入
出力エレメント203に形成される酸化層および／または
汚染層をこすってきれいにする。
外部回路の結合 図10は、接触機の部品として外部回路が付加されてい
る装置を示している。外部回路は、ユーザインターフェ
イスボード320に直列接続する場合に、テスターインタ
ーフェイスボード320および接触機110の間に挟まれてい
る。フレーム212（図２参照）上の異方性コンプライア
ント導電インターポーザ214が接触機110に隣接してい
る。しかしながら、回路ハウジング1000、第２異方性コ
ンプライアント導電インターポーザ1010、フレーム1012
の第３異方性コンプライアント導電インターポーザ101
4、および、外部回路モジュールインターフェイス1020
が積み重ねられている。フレーム1012の第３異方性コン
プライアント導電インターポーザ1014、回路ハウジング
1000、第２異方性コンプライアント導電インターポーザ
1010、および、外部回路モジュールインターフェイス10
20が外部回路モジュール1050を形成する。接触機110は
本質的に前述の記載と同じである。外部回路モジュール
インターフェイス1020の頂上に接合する。外部回路モジ
ュールインターフェイス1020は、したがって、試験され
るデバイスあるいは電気コンポーネント、そして、接触
機のアレイに対応するアレイ内に配置される接触機に隣
接する表面にパッド1022を有するプリント回路基板であ
る。外部回路モジュールインターポーザ1020は、その下
方表面に、回路ハウジング1000内の所望のパッドあるい
はコンポーネントに電気経路を提供するように配置され
たパッドを有している。外部回路インターフェイスは、
回路ハウジング1000とコンポーネントに接触機110に隣
接する表面のアレイ内に配置されたパッド1022で電気経
路を提供する。また、外部回路モジュールは接触機が相
互に作用できる平坦面を提供する。回路ハウジング1000
は回路ハウジングのフレーム内に外部回路を有してい
る。外部回路は、外部回路インターフェイス1020の下方
側のパッドが、第２外部回路モジュールインターポーザ
1010を介して別々のコンポーネントに接触するように配
置されている別々の回路コンポーネントを有する。
外部回路インターフェイスの下方側のパッドは、回路
ハウジング1000内の別々のコンポーネントに直接はんだ
付けできることに注意すべきである。勿論、異方性コン
プライアント導電インターポーザは、直接はんだ接合ア
プローチにおいて除去されるであろう。一旦、ハードワ
イアードされると、ユーザは、回路ハウジング1000に関
して外部回路モジュールインターフェイスを再構成する
機会を失う。異方性コンプライアント導電インターポー
ザはユーザにシステムを再構成することを認める自由度
を提供する。第２異方性コンプライアント導電インター
ポーザは、他のインターポーザのように、回路ハウジン
グ1000の別々のコンポーネントに対応し、外部回路モジ
ュールインターフェイスのパッドの間に電気経路を提供
する。また、同様に、ハウジングの下方側表面も別々の
電気コンポーネントに対してパッドあるいは接点を有し
ている。第３異方性コンプライアント導電インターポー
ザ1014は、テスターインターフェイスボード320のパッ
ドに対して回路ハウジング1000のパッドあるいは接点に
接続している。テスターインターフェイスボードは、自
動化された試験機器あるいは試験電子部品112に接続さ
れている。回路ハウジング1000は所望の試験条件のため
の回路を有している。
また、図10で示されているのは、テスターインターフ
ェイスボード320、接触機110、および、第２回路ハウジ
ング1060間の並列接続である。さらに、フレーム1072内
の異方性コンプライアント導電インターポーザ1070は，
回路ハウジング1060およびテスターインターフェイスボ
ード320の間にコンプライアント，導電経路を提供する
のに使用される。テスターインターフェイスボード320
に並列接続するため、パッド（図示せず）は、より低
く、あるいは、テスターインターフェイスボード320の
対向表面に配置されねばならない。テスターインターフ
ェイスボード320の下方側のパッドは、アセンブリに対
し、異方性コンプライアント導電インターポーザ1070が
テスターインターフェイスのパッドに複数の経路を備え
たコンプライアント表面を提供するように、回路ハウジ
ング1060のパッドに対応している。試験202下のデバイ
ス、回路ハウジング1060の回路、および、直列接続して
いないテスターインターフェイスボード320間に何種類
かの並列接続を行うのに選択できることを理解すべきで
ある。また、試験下の電気コンポーネントあるいはデバ
イス202、回路ハウジング1000、および、並列接続して
いないテスターインターフェイスボード320間に一つの
直列接続を行うことができることを理解すべきである。
回路のタイプおよび接続のタイプは、この発明の範囲か
ら逸脱しないで変更できる。
手動試験を支持するマニュアルアクチュエータ 手動試験もまた、デバイスあるいは電気コンポーネン
ト202の自動化された試験ハンドラーのない試験に必要
である。マニュアルアクチュエータは、そのような手動
試験を支持するのに使用される。手動試験環境におい
て、デバイスが手あるいは真空ピックアップワンドを使
用して接触機に位置めされる。関係したネストがなく、
それゆえ、接触機110はデバイスあるいは電気コンポー
ネント202に直接一直線にしなければならない。マニュ
アルアクチュエータ1100は、試験202下のデバイスおよ
び接触機110の間における接触のために必要な圧縮力を
用いる。アクチュエータ1100は、圧縮を受けている間に
損傷が生じないようにパッケージを適切に支持するよう
に設計されている。マニュアルアクチュエータ1100は、
接触機110、フレーム1120、リド1130、クリップ1135お
よびアクチュエータレバー1140を有している。リド1130
は、ヒンジ1122によってフレームに取り付けられてい
る。図11は、閉鎖位置のマニュアルテスターを示してい
る。
マニュアルアクチュエータは図11に示されている。マ
ニュアルアクチュエータは、自動化された試験ハンドリ
ングデバイスのコストが法外であるとき、あるいは、特
別な工場で試験される多くの電気コンポーネントがない
場合に、使用される。接触機110は前述のものと同じで
ある。フレーム1120は接触機110に取り付けられてい
る。リド1130は、ヒンジ1122でフレームに取り付けられ
ている。クリップ1135はフレーム1120に対して閉じたリ
ド1130を支持する。リド1130のトップに取り付けられて
いるのは、軸1142、カム1144、および、アクチュエータ
レバー1140を有するアクチュエータ機構である。前記カ
ム1144およびアクチュエータレバー1140が軸1142に取り
付けられている。一対のピボットは、軸1142の２つの部
分で占められている。前記カム1144は駆動ピン1150に接
触する。
図12は、マニュアルアクチュエータの断面斜視図を示
している。図12において、カム1144は、アクチュエータ
ピン1150に接触状態である。カム1144は、アクチュエー
タレバー1140によって回転される場合に、アクチュエー
タピン1150に下方側の力が生じるような楕円形に形成さ
れている。アクチュエータピン1150は、支持圧縮プレー
ト1160に取り付けられている。支持圧縮プレート1160
は、支持圧縮プレート1160表面の上方のアクチュエータ
ピンに配置された力を分配する。操作において、支持圧
縮プレート1160は、試験されるデバイス202に接触し、
試験されるデバイスあるいは電気コンポーネント202に
適切な圧縮力を負荷する。手動試験環境において、ガイ
ドプレートのガイド路は、試験202下のデバイスのため
に正確な一直線にしなければならない。勿論、正確な一
直線はランドグリッドアレイタイプの電子パッケージに
必要である。もし、試験されている電子パッケージがボ
ールグリッドアレイであるならば、入出力エレメント20
3は接点エレメントにボールグリッドアレイを正確に一
直線にすることをもたらすであろう。接触機の残りは、
前述と全く同一である。前記マニュアルアクチュエータ
は、コストの見地、および、少ない数量の電気コンポー
ネントに対する試験の見地から自由度を認め、そして、
主に、長い電気接点あるいは接触機における長いリード
によって作られる望ましくない電気的条件のいくつかか
ら自由である同じ利点を提供する。
試験装置の種々のコンポーネントは変更できる。図13
は、シート状ポリイミドのような非導電フィルムアレイ
1300に盛り上げて仕上げた接点1310のアレイを代わりと
する試験装置の他の実施形態を示している。別々に盛り
上げて仕上げた接点のアレイは、非導電フィルムアレイ
1300に設けた金属を除去するエッチング工程、そして、
パッドサイトに多くの金属を加える付加的あるいはメッ
キ工程を使用して形成される。結果は、ポリイミドシー
トに盛り上げて仕上げた接点のアレイである。また、第
１提携開口1320および第２提携開口1322は、エッチング
工程を使用してポリイミドシート上に配置されている。
好都合にも、エッチングと関連する正確さは、提携開口
に関してアレイを配置するために使用される。そのと
き、合わせ釘は、試験202下における電気デバイスおよ
び接触機101の他の部分に入出力エレメントに関して盛
り上げて仕上げた接点を正確に一直線にするようにガイ
ドプレートおよびインターフェイスボード内に、およ
び、提携開口内に配置できる。
前述の記載は説明するためのものであり、制限するも
のではないと理解される。多くの他の実施形態は前述の
記載を検討することにより、当業者にとって明白とな
る。それゆえ、発明の範囲は、そのようなクレームが権
利を与えている均等の全範囲に従い、添付のクレームを
参照して決定されるべきである。
産業上の利用の可能性 電気接点を形成する方法および装置に関するものであ
る。
フロントページの続き (72)発明者 ザドワーニアック，ポール アメリカ合衆国55110ミネソタ州ホワイ ト・ベア・レイク、モアヘッド・アベニ ュー4890番、アパートメント３ (56)参考文献 特開 平８−213088（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−115777（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138175（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−222156（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−84379（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−12070（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/26 G01R 1/06 - 1/073 H01R 33/76

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気デバイスの表面にずらりと並べて形成
    された複数の入出力エレメントを有する電気デバイスを
    受け容れる接触機ガイドプレートであって、前記接触機
    ガイドプレートが複数の開口を有し、さらに前記接触機
    ガイドプレートが、 第１メジャー表面と、 第２メジャー表面と、 前記第１メジャー表面と前記第２メジャー表面との間に
    位置決めされ、前記電気デバイスの粗い位置決めのため
    のガイド路と、 前記ガイドプレートの開口内に嵌合し、接点エレメント
    それぞれが第１端部および第２端部を有し、前記ガイド
    路の長さよりも長い接点エレメントがガイドプレートの
    第１および第２メジャー表面の間に位置決めされ、多数
    の接点それぞれの第１端部が電気デバイスパッケージの
    入出力エレメントに接触し、接点エレメントそれぞれが
    ガイドプレートに対して接点エレメントを保持するため
    のストップリングを有する複数の接点エレメントと、 コンプライアント導電インターポーザをガイドプレート
    が圧縮しないようにガイドプレートに隣接して位置決め
    したフレームに取り付けられ、前記導電インターポーザ
    が多数の電気コンダクターを有し、接点エレメントに複
    数で電気接続し、多数の電気コンダクターそれぞれがガ
    イドプレートに対して１本の垂直線によって横切るコン
    プライアント導電インターポーザとからなり、 前記第１および第２メジャー表面の１つが前記フレーム
    に隣接し、前記ガイドプレート内の多数の開口が、前記
    フレームに隣接する前記１および第２メジャー表面の１
    つに対して非直角であることを特徴とする接触機装置。
  2. 【請求項２】接触機ガイドプレートが凹部を有し、前記
    凹部が、コンプライアント導電シートが取り付けられる
    フレームを受け容れるように合わせて作られていること
    を特徴とする請求項１に記載の接触機装置。
  3. 【請求項３】導電インターポーザが、エラストマー材料
    をベースとするシリコン製であることを特徴とする請求
    項１に記載の接触機装置。
  4. 【請求項４】各接点エレメントの第２端部が、コンプラ
    イアント導電インターポーザの早い摩滅を防止する半球
    状であることを特徴とする請求項１に記載の接触機装
    置。
  5. 【請求項５】接触機エレメントが、さらにコンプライア
    ント導電インターポーザに当接する複数のパッドを有す
    るプリント回路からなることを特徴とする請求項１に記
    載の接触機装置。
  6. 【請求項６】ストップリングが、接点エレメントの第２
    端部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１
    に記載の接触機装置。
  7. 【請求項７】ストップリングが、ガイドプレートとコン
    プライアント導電インターポーザとの間で、接点エレメ
    ントの第２端部の近傍に配置されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の接触機装置。
  8. 【請求項８】電気デバイスの表面にずらりと並べて形成
    した複数の入出力エレメントを有する前記電気デバイス
    を受け容れるための接触機装置において、前記接触機装
    置が、 第１端部および第２端部を有する複数の接点エレメント
    を備え、前記接点エレメントの第１端部が前記電気デバ
    イスの入出力エレメントに接触するように前記接点エレ
    メントがずらりと並べて位置決めされ、前記接点エレメ
    ントがガイドプレートの厚さよりも長い長さを有するガ
    イドプレートと、 フレームに取り付けられ、前記フレームがガイドプレー
    トに隣接し、かつ、ガイドプレートの接点エレメントの
    近傍に位置決めされ、導電インターポーザがガイドプレ
    ートに対して非直角であるコンダクターを有し、前記コ
    ンダクターが、接点エレメントの第１端部に接触する入
    出力エレメントに応じて接点エレメントの第２端部にお
    よびそれから信号を搬送する一方、前記フレームはガイ
    ドプレートが導電インターポーザを圧縮させない導電イ
    ンターポーザとからなり、 前記第１および第２メジャー表面の１つが前記フレーム
    に隣接し、前記ガイドプレート内の多数の開口が、前記
    フレームに隣接する前記第１および第２メジャー表面の
    １つに対して非直角であることを特徴とする接触機装
    置。
  9. 【請求項９】ガイドプレートの接点エレメントが、円筒
    形状であることを特徴とする請求項８に記載の接触機装
    置。
  10. 【請求項１０】接点エレメントの第１端部が、凹形状を
    有することを特徴とする請求項８に記載の接触機装置。
  11. 【請求項１１】接点エレメントの第２端部が、凸形状を
    有することを特徴とする請求項８に記載の接触機装置。
  12. 【請求項１２】接点エレメントの第１端部が、孔を有す
    ることを特徴とする請求項８に記載の接触機装置。
  13. 【請求項１３】さらに導電インターポーザに電気的に接
    続された複数の電気試験コンポーネントからなる請求項
    ８に記載の接触機装置。
  14. 【請求項１４】さらに回路ハウジング、前記ハウジング
    内に位置決めされた前記電気試験コンポーネントからな
    る請求項13の接触機装置。
  15. 【請求項１５】さらにハウジング内の電気試験コンポー
    ネントと導電インターポーザとの間に位置決めされた電
    気インターフェースからなる請求項14の接触機装置。
  16. 【請求項１６】接点エレメントそれぞれが、接触機装置
    に対して接点エレメントを保持する外観を有することを
    特徴とする請求項８に記載の接触機装置。
  17. 【請求項１７】接点エレメントそれぞれが、接点エレメ
    ントの第２端部の近傍に配置された接触機装置に対応す
    る接点エレメントを保持するための外観を有し、前記外
    観がガイドプレートとコンプライアント導電インターポ
    ーザとの間に配置されていることを特徴とする請求項８
    に記載の接触機装置。
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