JP4889998B2 - リードレスマイクロ回路パッケージをサーキットテスタに装着するための手動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ回路パッケージ上に装着された複数の回路コンタクトを、複数のテストコンタクトに対して押圧するためのアクチュエータに関する。

マイクロ回路は、小さな体積中の数百または数千の個々の回路部品および結線を組み合わせた公知の電気部品である。典型的なマイクロ回路を保持するパッケージは、１０ｍｍ角で１ｍｍ厚以下であり得る。リードレスパッケージと称されるマイクロ回路用の１つの共通の種類の容器は、パッケージの一面の外周に沿って、小さなコネクタパッドまたはコンタクトパッドを備えている。１つのパッケージが備える数十のコンタクトパッドにより電力がマイクロ回路に供給され、信号がマイクロ回路へ送信されて、信号がマイクロ回路から送信される。コンタクトパッドは、電気デバイスをアセンブリする間に、回路基板の導体上にはんだ付けされる。

マイクロ回路が回路基板上にはんだ付けされる前に、マイクロ回路は設計した機能を確実にするべくテストされねばならない。欠陥を有するマイクロ回路を回路基板から除去することは通常は不可能であるか、または経済的に不都合である。このため、欠陥を有するマイクロ回路を回路基板上にはんだ付けする。これにより、しばしば基板全体が損なわれる。通常、マイクロ回路は複雑な製造工程を経て製造されるため、テスト工程は各マイクロ回路が完全に機能することを確認する上で重要である。

幾多の理由により、これらのマイクロ回路をテストする工程は複雑である。第１に、テストされるべきマイクロ回路をテスト用の固定具にはんだ付けしてはならない。それは、テストが完了したときのマイクロ回路を除去する行為自体が、そのマイクロ回路を損なうからである。

第２に、マイクロ回路は小さく、コンタクト間にはおそらく０．３ｍｍピッチ位の狭い間隙しかない。コンタクト自体は幅０．１５ｍｍの小ささであり得る。正確なテストのためには、長時間となり得る全テスト工程中に、テスト用の固定具はマイクロ回路コンタクトと信頼性を有し、かつ抵抗の低い接触をしなければならない。一連の全テストにおいてマイクロ回路コンタクトとの適切な接触をし損じると、マイクロ回路が不合格であるとする不正確なテストとなる。
マイクロ回路を充分にテストすることは重要である一方、マイクロ回路を迅速に、かつ安価にテストすることも重要である。従って、１時間あたり数百または数千の個別のマイクロ回路を信頼性を有しつつテストするべく、あまり人が介在せずに操作する自動化されたテスタが開発されてきた。

典型的なテスタは、マイクロ回路パッケージをコネクタパッドに一時的に機械的接触をさせるように、間隙を有するとともに位置合せされた１つ以上のアレイのテスト用コンタクトを備えるテスタ自身の回路基板を有している。各テスト用のソケットコンタクトは、力がかかると、弾性を持ちつつ極めてわずかに屈曲するように設計されている。これにより、マイクロ回路パッケージの寸法変化にも、テスト用のソケトコンタクトの寸法変化にも対応可能である。

テストされるべきマイクロ回路を受承するとともに正確に配置する開口を備えるテスタの回路基板上に位置合せプレートが取り付けられ、それにより、各マイクロ回路のコンタ
クトパッドは、対応するテスト用のコンタクトと正確に位置合せされる。位置合せプレートは、テスタの回路基板に取り付けられたコンタクト用部材に対して通常はボルト付けされている。

各テスト用ソケットコンタクトと対応するマイクロ回路のコンタクトとの間の信頼性あり、かつ抵抗の低い通電を確実にするために、テスタはマイクロ回路パッケージに対して充分な力をかける押圧要素または装着要素を備え、それにより、マイクロ回路パッケージの各コンタクトは、対応するテスト用ソケットコンタクトを少なくとも僅かに屈曲させる。例えば、テスト工程では、各パッケージコンタクトと各テスタコンタクトとの間に５０ｇの力が必要ならば、１００個のコンタクトを有するパッケージでは、マイクロ回路の各コンタクトと対応するテスタコンタクトとの間の適切な電気的な接続のためには５ｋｇの力を要する。長時間の全テスト中
にこのような力を手動で付与することは、全く都合のよいことではない。

テスト中にマイクロ回路に対して自動的に力をかけるのが好都合ではないような一時的な状況が、２つ考えられる。そのうちの１つは、テスタが予想よりも高いパーセントにてマイクロ回路を不合格とする場合、または、テスタが同一のマイクロ回路をテストして一貫性がない場合である。どちらの場合も、テスタは検査または修理されるべきである。

第２の状況は、テスタが特定のマイクロ回路をテストするように設定されているときである。どちらの状況においても、テストの全期間中はパッケージに対して適切な力を一貫してかけ、マイクロ回路とテスタコンタクトとの間に所望の力を発生させることが必要である。このような状況において、テスタ用の装着要素を用いることは不都合であり、さらにパッケージに対して手動操作による力をかけることは充分に正確ではなく、かつ極めて困難であると発明者らは判断する。

従って、テスタコンタクトに対してマイクロ回路を押圧するための一定の力を一時的にかける機構があれば、作業者は一層効率的に上記の２つの状況に対応することができる。

マイクロ回路パッケージに装着された複数の回路コンタクトを、複数のテスト用のコンタクトに対して押圧するためのアクチュエータは、手動操作の力により動作するとともに、多くのマイクロ回路のテストユニット上に設置されている位置合せプレートと連結する。

このアクチュエータは、ほぼひし形の外形を有するフレームを備える。そのフレームは頂面と、この頂面から離間して対向する底面とを備える。フレームは、一実施態様においてスロットを有する第１の端部機構と第２の端部機構とを備える。両端部機構は、それらの対向する端部において頂面と交差する。

フレームの底面は、マイクロ回路パッケージに対して力をかけるための装着フートを有する。
第１ラッチ要素および第２ラッチ要素は、夫々フレームの第１の端部機構および第２の端部機構内に取り付けられている。各ラッチ要素は、フレームの第１の端部機構および第２の端部機構の中で、ラッチ位置とラッチ解除位置との間を移動可能である。各ラッチ要素は、ラッチ位置にあるときには、位置合せプレートの端部を嵌合し、かつ把持することができる。ラッチ解除位置にあるときには、各ラッチ要素は位置合せプレートを開放する。

駆動要素は、作業者からの手動操作の力を受け止めるため、フレームの頂面に取り付けられている。駆動要素は受け止めた力をラッチ要素にかかる力に転換し、ラッチ要素をラッチ位置とラッチ解除位置との間で移動させる。

自動的なマイクロ回路テスタシステムに使用される機械的なアクチュエータ１０を図１および図２に示す。図１の分解図は、アクチュエータ１０の構造および動作を理解するのに役立つ。破線は、種々の部品がいかなる嵌合および接触をするのかを示す。

アクチュエータ１０は、図２に示すテスタ回路基板６３に対して、同様に図２に示すマイクロ回路パッケージ６０を押圧する一時的な装着力を付与する。テスタ回路基板６３は、図２に概略を示すテスタコンタクト９０を備え、テスタコンタクト９０は、図２の端面図に示すようにマイクロ回路パッケージ６０のコンタクトに対して無理なく押圧する。パッケージ６０が比較的小サイズであるとの大意に関しては、「背景技術」の部を参照されたい。

アクチュエータ１０は、アクチュエータ１０の種々の部品を支持する長尺状のフレーム３０を備える。図１に示すように、フレーム３０は夫々にスロットを有する端部機構を備えるほぼＨ字の形状を有するが、後述するように、他の形状はフレーム３０として適合し得る。便宜上、図１の面８３は上面または頂面と称し、図１，２に端面として図示されている面８６は底面または下面と称する。

上面８３は、円形断面を有するとともに、その外面に傾斜した溝５９を備える一体型のハブまたはスピンドル５６を備える。駆動要素を備えるノブ４０は、ハブ５６と嵌合するように設計された孔８４（図２参照）を備え、それにより、ノブ４０はハブ５６上で回転することができる。

ノブ４０はグリップ４３を備え、使用者はそれを用いてノブ４０にトルクを付与する。ノブ４０は孔８４の開口と同軸上に配置された環状ディスク４６をさらに備える。ディスク４６は、一対をなすラッチ要素２０ａ，２０ｂの夫々にあるスロット３９ａ，３９ｂと嵌合する。ラッチ要素２０ａ，２０ｂは同一の形状を有する。

ノブ４０、ハブ５６、および背面プレート６６は、これら自身の内部に形成され、同軸上に配置された孔（図示せず）を備えることができることは理解されよう。それらの孔は、加熱用または冷却用の空気を通過させるように機能できる。

ラッチ要素２０ａ，２０ｂは、図２の端面にて示す位置合せ基板または位置合せプレート８０に対してアクチュエータ１０をクランプするとともに、テスタシステムの一部を形成するクランプ要素である。位置合せプレート８０は試験対象のマイクロ回路６０を適正に配置するための位置合せ開口９６を備えるが、「背景」における検討を参照されたい。ラッチ要素２０ａ，２０ｂは、所望の機能性を付与する異なる形状のフレーム３０と接触し得る、種々の異なる形状を有し得る。

ラッチ要素２０ａ，２０ｂは、夫々スロット３９ａ，３９ｂを有する突起を上端に備える。スロット３９ａ，３９ｂの垂直方向（図１，２に示すように）の幅は、フランジ４６の外面が嵌入できるのに充分である。ラッチ要素２０ａ，２０ｂはまたジョー２６ａ，２６ｂを夫々底端部に備える。従って、スロット３９ａ，３９ｂを有する突起はラッチ要素２０ａ，２０ｂの第１の端部すなわち頂端部を形成し、ジョー２６ａ，２６ｂはラッチ要素２０ａ，２０ｂの第２の端部すなわち底端部を形成する。

図示した特定の設計において、ラッチ要素２０ａ，２０ｂは夫々一対の同一形状の位置決め用のスロット２３ａ，２３ｂ（ラッチ２０ａ）、およびスロット２３ｃ，２３ｄ（ラッチ２３ｂ）を備える。スロット２３ａ，２３ｂは、スロット３９ａから下方に、かつジョー２６ａから離間するように夫々傾斜している。スロット２３ｃ，２３ｄは、スロット３９ｂから下方に、かつジョー２６ｂから離間するように夫々傾斜している。スロット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは曲線状に図示されているが、曲線状ではないスロット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄもまた所望の機能性を付与すると思われる。

フレーム３０の各端部のスロットすなわち開口の幅は、ラッチ要素２０ａ，２０ｂを受承するようなサイズにされている。ラッチ要素２０ａ，２０ｂはスロット２３ａ，２３ｂを夫々通過するガイドピン３６ａ，３６ｂと、スロット２３ｃ，２３ｄを夫々通過するピン３６ｃ，３６ｄとによりフレーム３０内に保持される。ピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは、孔３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ内における圧力嵌合もしくは締め嵌合、または他の公知の保持手段によりフレーム３０内に保持される。

ピン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの直径は、スロット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの幅よりも僅かに小さいので、ラッチ要素２０ａ，２０ｂが、図２のラッチ要素２０ａの破線像により示される装着されていない位置、すなわちラッチ解除位置から、図２のラッチ要素２０ｂにより示されるラッチ位置までの所定の経路に沿って摺動することが可能となる。ラッチ解除位置において、ラッチ要素２０ａ，２０ｂはマイクロ回路６０に対して下方、かつ外方に位置されているとともに、図２のラッチ要素２０ｂにより図示されるラッチ位置に比較して、下方かつ外方に位置されている。ラッチ解除位置において、アクチュエータ１０は位置合せプレート８０から外れたり、位置合せプレート８０上に配置されたりされ得る。

図２のラッチ要素２０ｂにより示されたラッチ位置では、アクチュエータ１０は位置合せプレート８０に対してクランプされる。ラッチ位置において、ラッチ要素２０ａ，２０ｂは、図２のラッチ要素２０ａで図示されたラッチ解除位置と比較すると、上方かつ内方に位置されている。この位置において、ジョー２６ａ，２６ｂは位置合せプレート８０の端部を堅固に嵌合するとともに、アクチュエータ１０を位置合せプレート８０に対して確実にクランプする。

スロット２３ａ，２３ｂ、およびスロット２３ｃ，２３ｄは、ラッチ位置とラッチ解除との間を移行する間に、ラッチ要素２０ａ，２０ｂが辿る経路および方向を画定する。ラッチ要素２０ａ，２０ｂがラッチ解除位置からラッチ位置へと移行しているときには、スロット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが傾斜している方向により、ジョー２６ａ，２６ｂを上方かつ内方（マイクロ回路６０に向かう方向）へと移動させ、位置合せプレート８０の端部を嵌合することができる。ラッチ要素２０ａ，２０ｂがラッチ位置からラッチ解除位置へと移行しているときには、スロット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが傾斜している方向により、ジョー２６ａ，２６ｂを下方かつ外方（マイクロ回路６０から離間する方向）へと移動させ、位置合せプレート８０の端部を開放することができる。ラッチ解除位置において、ジョー２６ａとジョー２６ｂとの距離は充分にあることにより、位置合せプレート８０の端部を放出するとともに、アクチュエータ１０を位置合せプレート８０から除去することができる。

ノブ４０は、ノブ４０にかかる手動操作の力をラッチ要素２０ａ，２０ｂをラッチ位置とラッチ解除位置との間で移行させるとともに、ジョー２６ａ，２６ｂの位置を制御するための、ラッチ要素２０ａ，２０ｂにかかる垂直の力へと転換する力発生要素である。上記のように、ノブ４０は斜行するスロット５９を備えるハブ５６上を回転する。グリップ
４３の穴５３に押し込まれたピン５０はスロット５９内に突出している。ピン５０は締め嵌合により穴５３内に保持されている。第２のピンを有する第２の斜行するスロットは、ハブ５６のノブ４０のかじりを低減するために付加され得る。このようなスロットは、最も良好には図示されているスロット５９に対して直径上の反対位置のハブ５６上に配置される。

ディスク４６はスロット３９ａ，３９ｂ内に嵌合する。ノブ４３を回転させることにより、ピン５０とスロット５９との間にカムの動作を生じさせることが理解される。このカム動作は、ノブ４０が上面８３から離間しているラッチ位置と、ノブ４０が上面８３に対して極めて近接していたり、上面８３に対して接触していたりするようなラッチ解除位置との間を遷移させる。回転されたときのノブ４０の垂直方向の移行により、ラッチ要素２０ａ，２０ｂは対応するラッチ位置とラッチ解除位置とに対応する位置に押入される。

図２を参照すると、位置合せ開口９６と位置合せされた装着フート７５は、フレーム３０およびラッチ要素２０ａ，２０ｂからマイクロ回路６０へと力を伝達する。装着フート７５は背面プレート６６と一体であり、フレーム３０内の装着室９３内で垂直に移動でき得る。装着室９３は、ジョー２６ａとジョー２６ｂとの間の下側表面に、下方に向けて開口している。アクチュエータ１０がラッチ解除位置からラッチ位置へと操作されると、装着バネ６９は装着フート７５をマイクロ回路６０に向けて付勢する。背面プレート６６は保持ピン７２により装着室内に保持される。

バネ６９は、装着フート７５によりマイクロ回路６０に対して付与される力が、マイクロ回路６０のコンタクト、および該マイクロ回路と関連するテスタコンタクト当たり所望の５０〜７０グラムメートルの力を確実に発生するように、充分に高いバネ定数を有するべきである。実用上は、アクチュエータ１０がラッチ位置にあるとき、背面プレート６６に関して１ｍｍまたは２ｍｍの垂直移動は、すべてのマイクロ回路６０のコンタクトを適正に装着するのに充分である。

ピン３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ，５０，７２およびバネ６９の上記以外のことに関しては、上記のすべてはスチール製であってよく、アクチュエータ１０の他の部分は非晶質熱可塑性ポリエーテルイミドなどの熱可塑性樹脂からなっていてよい。低摩擦特性を有する他の強靭なプラスチックもまた使用され得る。

この点における他の例外は、マイクロ回路６０に放熱性を付与するように、アルミニウムまたは銅などの優れた熱導体からなる装着フート７５を作製することである。マイクロ回路６０が実質的な熱を発生させる種類である場合、または試験工程が長時間に及ぶ場合には、マイクロ回路パッケージ６０の放熱性は有利である。

ラッチ位置とラッチ解除位置との間でのラッチ要素２０ａ，２０ｂの遷移を制御するために、多様な機構が用いられ得る。ノブ４０とは異なる多くの部品が、ラッチ要素２０ａ，２０ｂにかかる力を発生させるための駆動要素として使用され得る。

本開示は多くの観点において単に例示的であることは理解されるべきであろう。細部、特に形状、サイズ、材料、および部品の配置に関しては、本発明の範囲を逸脱することなく変更が為され得る。したがって、本発明の範囲は、付随する特許請求項の文体中に定義されているものである。

マイクロ回路パッケージをテスタにてテストするべく配置し、該パッケージを装着させるように該パッケージに対して一時的に力を付与するための機械的なアクチュエータの分解図。 テスタ回路基板上に典型的に取り付けられ得る機械的なアクチュエータの側面図。

符号の説明

１０・・・アクチュエータ、２０ａ・・・ラッチ要素、２０ｂ・・・ラッチ要素、３０・・・フレーム、４０・・・ノブ、４６・・・環状ディスク、５０・・・ピン、５６・・・ハブ、６０・・・マイクロ回路パッケージ、７５・・・装着フート、８０・・・位置合せプレート、９０・・・テスタコンタクト

Claims (12)

1. マイクロ回路パッケージ上に装着された複数の回路コンタクトを、テスタ回路基板上の複数のテストコンタクトに対して押圧するためのアクチュエータであって、前記テスタ回路基板はマイクロ回路パッケージを前記テストコンタクトに位置合わせするための位置合わせプレートを有し、
   前記アクチュエータは、
   ａ）頂面と、同頂面から離間して対向する底面とを有し、さらにその対向する端部において頂面と夫々交差する第１の端部機構と第２の端部機構とを有するフレームと、
   ｂ）前記マイクロ回路パッケージに対して力を付与するために、フレームの底面から突出する装着フートと、
   ｃ）第１のラッチ要素および第２のラッチ要素であって、夫々前記フレームの第１の端部機構および第２の端部機構内に取り付けられ、夫々が前記フレームの第１の端部機構および第２の端部機構内のラッチ位置とラッチ解除位置との間で移行可能であり、夫々の前記ラッチ要素は、ラッチ位置にあるときには前記位置合せプレートを把持し、ラッチ解除位置にあるときには前記位置合せプレートを開放する要素と、
   ｄ）手動操作による力を受け止めるとともに、該受け止めた力を前記ラッチ要素にかかる力へと変換し、前記ラッチ位置とラッチ解除位置との間で前記ラッチ要素を移動させ、かつ前記フレームの頂面上に取り付けられた駆動要素とを備えるアクチュエータ。
2. 前記駆動要素は、前記フレームの上面上に保持されたハブ、および同ハブと嵌合する孔を有する回転可能なノブを備え、同ノブは前記ラッチ要素と機械的に連結する、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記ラッチ要素は前記ノブと対向するスロットを備え、前記ノブは、同ノブの孔と同軸上に配置された環状のディスクを備え、同ディスクは前記ラッチ要素のスロットと嵌合する請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 少なくとも第１のラッチ要素は１つ以上のスロットを備え、前記フレームは該スロットを通過し、かつ少なくとも前記ラッチ位置にある第１のラッチ要素の位置を、前記駆動要素と協同して制御するガイドピンを備える、請求項１に記載のアクチュエータ。
5. 第１のラッチ要素は２つのスロットを備え、前記フレームは第１のラッチ要素にある２つのスロットを通過する２つのガイドピンを備える請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 第１のラッチ要素にあるスロットは曲線状をなす請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記駆動要素は、前記フレームの上面に装着されたハブと、同ハブと嵌合された孔を有する回転可能なノブとを備え、該ノブは前記ラッチ要素と機械的に連結する請求項５に記載のアクチュエータ。
8. 前記ラッチ要素はスロットを備え、前記ノブは、同ノブの孔と同軸上に配置された環状のディスクを備え、該ディスクは前記ラッチ要素のスロットに嵌合する請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記装着フートはマイクロ回路に対して弾性的な力を付与するバネを備える請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記装着フートはマイクロ回路に対して弾性的な力を付与するバネを備える請求項１に記載のアクチュエータ。
11. 前記装着フートは、少なくとも一部が熱伝導体から形成される請求項１に記載のアクチュエータ。
12. 前記フレームの端部機構はスロットを備える請求項１に記載のアクチュエータ。

Images