JP5433322B2

JP5433322B2 - コネクタ、ケーブルアッセンブリ及び半導体試験装置

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Publication number: JP5433322B2
Application number: JP2009156359A
Authority: JP
Inventors: 伸崎山; 信政本橋; 晶範水村; 俊博新津; 照仁鈴木
Original assignee: Advantest Corp; Molex Japan LLC
Current assignee: Advantest Corp; Molex Japan LLC
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: KR101317196B1; TW201112534A; WO2011002833A1; KR20120039671A; JP2011014325A; US8790134B2; US20120094534A1; TWI547032B

Description

本発明は、コネクタ、ケーブルアッセンブリ及び半導体試験装置に関し、特には、信号伝送特性の向上を実現する技術に関する。

従来、同軸ケーブルが差し込まれ、同軸ケーブルと電子機器とを電気的に接続するコネクタが知られている。こうした同軸ケーブルでは、シグナル線を囲むグランド導体が設けられており、外部からの電磁波をグランド導体が遮断する。

特開２００８−２２６７３６号公報

ところで、同軸ケーブルの先端部には、シグナル線とグランド導体のそれぞれに接続され、相手方の端子との接触に供されるシグナル端子とグランド端子とが設けられている。こうした先端部においても、同軸ケーブルと同様に、グランド端子がシグナル端子を囲む同軸構造とすることが好ましい。しかしながら、省スペース化等の要請により、シグナル端子とグランド端子の同軸構造が困難な場合があり、そのために信号伝送特性が損なわれるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、シグナル端子とグランド端子の同軸構造が困難な場合でも信号伝送特性の向上を図ることが可能なケーブルアッセンブリ、コネクタ及び半導体試験装置を提供することを主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のケーブルアッセンブリは、シグナル線を囲むグランド導体が設けられた同軸ケーブルと、前記シグナル線に電気的に接続されるシグナル端子と、前記グランド導体に電気的に接続され、前記シグナル端子の周囲の一部に配置されるグランド端子と、前記シグナル端子と前記グランド端子とが取り付けられる、誘電体で構成された支持絶縁部と、前記グランド端子に電気的に接続されると共に、前記シグナル端子の周囲の他部であって、前記シグナル端子との間に前記支持絶縁部が位置するように配置される補助グランド導体と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のコネクタは、同軸ケーブルのシグナル線に電気的に接続されるシグナル端子と、前記同軸ケーブルのグランド導体に電気的に接続され、前記シグナル端子の周囲の一部に配置されるグランド端子と、前記シグナル端子と前記グランド端子とが取り付けられる、誘電体で構成された支持絶縁部と、前記グランド端子に電気的に接続されると共に、前記シグナル端子の周囲の他部であって、前記シグナル端子との間に前記支持絶縁部が位置するように配置される補助グランド導体と、を備えることを特徴とする。

本発明によると、シグナル端子の周囲にグランド端子と補助グランド端子とが配置されるので、グランド端子単独の場合と比較して、信号伝送特性の向上を図ることができる。

また、本発明の一実施形態では、前記シグナル端子および前記グランド端子が挿入される挿入孔が形成された筐体を更に備え、前記補助グランド導体は、前記筐体に保持される。

また、本発明の一実施形態では、前記筐体には、前記補助グランド導体の少なくとも一部が挿入される、前記挿入孔と連続する接触用孔が形成される。これによると、補助グランド導体が接触用孔で位置決めされるので、同軸ケーブルとの接触が維持されやすい。

また、本発明の一実施形態では、前記接触用孔内および前記補助グランド導体には、前記接触用孔内で前記補助グランド導体を固定する機構が設けられる。これによると、補助グランド導体が接触用孔内で固定されるので、同軸ケーブルとの接触が維持されやすい。

また、本発明の一実施形態では、前記補助グランド導体は、前記同軸ケーブルとの接触により弾性変形し、前記グランド端子に電気的に接続される弾性アームを有する。これによると、同軸ケーブルと補助グランド導体の接触圧が高められる。

また、本発明の一実施形態では、前記グランド端子は、前記シグナル端子の基端部を少なくとも半周分取り囲む半筒状の半筒状部を有し、前記補助グランド導体は、前記半筒状部の開放側に配置される。これによると、シグナル端子の基端部をグランド端子および補助グランド導体で囲むことができる。

また、本発明の一実施形態では、前記グランド端子は、前記シグナル端子の先端部と並列する先端部を有し、前記補助グランド導体は、前記シグナル端子の先端部と前記グランド端子の先端部とに沿って配置される。これによると、同軸ケーブルの先端の薄型化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態では、複数の前記補助グランド導体に繋がる共通導体部が設けられる。これによると、各同軸ケーブルのグランド導体およびグランド端子の電位が共通化される。

また、本発明の一実施形態では、前記各補助グランド導体に、幅方向に横断する肉薄部が形成される。これによると、所望の補助グランド導体の切り離しが可能であるので、グランド導体の電位が共通化される同軸ケーブルと、共通化されない同軸ケーブルとを選択的に設定できる。

また、本発明の一実施形態では、前記筐体は、前記挿入孔の開口が形成された開口形成面の周囲から当該コネクタの挿抜方向に延び、前記開口形成面を底面とする凹部を形成する延長部を有する。これによると、コネクタの挿抜が容易である。

また、本発明の一実施形態では、前記延長部の先端部に、前記開口形成面の外方に張り出すフランジ部が設けられる。これによると、コネクタの挿抜が更に容易である。

また、本発明の一実施形態では、当該コネクタが、雄型コネクタとされ、相手方となる雌型コネクタに嵌合するときに、前記延長部が、前記雌型コネクタの外側に位置する。これによると、コネクタの挿抜が更に容易である。また、本発明の半導体試験装置は、上記本発明のケーブルアッセンブリを備えることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る半導体試験装置の概略図である。本発明の一実施形態に係るコネクタの嵌合状態を表す斜視図である。同コネクタの嵌合状態を説明するための分解斜視図である。同コネクタの斜視図である。同コネクタの組み立てを表す断面図である。同コネクタの組み立てを表す断面図である。同コネクタの組み立てを表す断面図である。同コネクタの組み立てを表す断面図である。同軸ケーブルの先端部の斜視図である。同軸ケーブルの先端部の分解斜視図である。補助グランド導体の斜視図である。補助グランド導体の平面図である。補助グランド導体の側面図である。本発明の変形例に係るコネクタを表す断面図である。

本発明のコネクタ、ケーブルアッセンブリ及び半導体試験装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体試験装置１００の概略図である。半導体試験装置１００は、テストヘッド１０５と、テストヘッド１０５上に配置されるマザーボード１０４と、マザーボード１０４上に配置されるパフォーマンスボード１０３と、パフォーマンスボード１０３上に配置されるデバイスソケット１０２と、を備えている。

試験対象となる半導体１０１は、デバイスソケット１０２に装着される。パフォーマンスボード１０３の下面には、複数のコネクタ１１３が設けられている。各コネクタ１１３は、パフォーマンスボード１０３及びデバイスソケット１０２を介して、半導体１０１に電気的に接続される。

マザーボード１０４の上面には、複数のコネクタ１１４が設けられている。各コネクタ１１４には、マザーボード１０４に収容される同軸ケーブル５０の上端が挿入されている。マザーボード１０４の下面には、本発明の一実施形態に係るコネクタ１０が複数設けられている。各コネクタ１０には、マザーボード１０４に収容される同軸ケーブル５０の下端が挿入されている。なお、コネクタ１０と同軸ケーブル５０とで、本発明の一実施形態に係るケーブルアッセンブリ１が構成される。

テストヘッド１０５の上面には、上記コネクタ１０と嵌合する相手方コネクタ８０が複数設けられている。各相手方コネクタ８０は、テストヘッド１０５の回路基板の端部に取り付けられ、各試験モジュール１０６に接続されている。各試験モジュール１０６は、試験装置本体１０７からの指示に応じて試験信号を発生し、半導体１０１に対して出力する。

図２Ａ及び図２Ｂは、コネクタ１０の嵌合状態を表す斜視図および分解斜視図である。これらの図に示されるように、コネクタ１０は、略矩形箱状の雄型コネクタとして構成されており、一方の長辺側が、雌型コネクタとしての相手方コネクタ８０に挿入される。コネクタ１０の他方の長辺側には、同軸ケーブル５０が取り付けられる。相手方コネクタ８０は、回路基板９０の端部に取り付けられる。

図３は、コネクタ１０の斜視図である。同図では、一部の挿入孔２０ａ、接触用孔２０ｂ及び同軸ケーブル５０の図示が省略されている。図４Ａないし図４Ｄは、コネクタ１０の組み立てを表す断面図である。図５Ａ及び図５Ｂは、同軸ケーブル５０の先端部の斜視図および分解斜視図である。図６Ａないし図６Ｃは、補助グランド導体４の斜視図、平面図および側面図である。

図３ないし図４Ｄに示されるように、コネクタ１０は、略矩形箱状の筐体２と、この筐体２に保持される補助グランド導体４と、同軸ケーブル５０の先端に設けられるグランド端子５４、シグナル端子５６及び支持絶縁部５８（詳細は後述する。）を有している。

筐体２は、略矩形箱状の本体部２０を有しており、この本体部２０のＹ１方向の面には、同軸ケーブル５０の先端部が挿入される複数の挿入孔２０ａが形成されている。これら挿入孔２０ａは、本体部２０のＹ１方向の面からＹ２方向に延びており、Ｚ１，Ｚ２方向の２段でＸ１−Ｘ２方向に沿って所定間隔で配列している。この本体部２０のＹ１方向の面は、挿入孔２０ａの開口が形成された開口形成面である。

また、筐体２は、本体部２０のＹ１方向の面の周囲からＹ１方向に延び、当該Ｙ１方向の面を取り囲む矩形枠状の延長部２１を有している。この延長部２１は、本体部２０のＹ１方向の面を底面とする凹部２１ａを形成している。延長部２１の２つの長辺部のＹ１方向の端には、本体部２０のＹ１方向の面の外方に向けて張り出すフランジ部２３が設けられている。

延長部２１及びフランジ部２３は、コネクタ１０が上記相手方コネクタ８０にＹ１方向側から挿入され、嵌め合わされたときに、相手方コネクタ８０の外側に位置する（図２Ａを参照）。これら延長部２１及びフランジ部２３は、コネクタ１０を挿抜する際に、使用者によって把持される。

本体部２０のＹ１方向の面の、Ｚ１，Ｚ２方向の２列に配列する挿入孔２０ａの間には、各挿入孔２０ａに対応して複数の接触用孔２０ｂが形成されている。これら接触用孔２０ｂは、各挿入孔２０ａと同程度の長さを有し、内部で各挿入孔２０ａと連続している。これら接触用孔２０ｂには、挿入孔２０ａに挿入された同軸ケーブル５０と接触する補助グランド導体４が挿入される。

接触用孔２０ｂ内では、Ｚ１，Ｚ２方向に並ぶ接触用孔２０ｂの間の仕切壁２００に、補助グランド導体４に対応する形状が施されている（図４Ａを参照）。具体的に、仕切壁２００は、Ｙ２方向側の片半部がＹ１方向側の片半部よりも幅広の２段形状とされており、これらの間に段差部２０５が設けられている。また、仕切壁２００のＹ２方向の端部には、補助グランド導体４が掛止められる凸状の被掛止部２０３が設けられている。

図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、同軸ケーブル５０は、ケーブル部５２の先にグランド端子５４とシグナル端子５６とを有している。ケーブル部５２は、シグナル線５２ａと、シグナル線５２ａを囲む筒状のグランド導体５２ｂと、シグナル線５２ａとグランド導体５２ｂの間に介在する誘電体部５２ｃと、グランド導体５２ｂを囲む外皮部５２ｄとを有している。ケーブル部５２の先端部では、先端に向かうに伴って、グランド導体５２ｂ、誘電体部５２ｃ及びシグナル線５２ａがこの順に露出している。

ケーブル部５２の誘電体部５２ｃには、絶縁性の樹脂材料により成型された、ケーブル部５２と同方向に延びる矩形板状の支持絶縁部５８が取り付けられている。この支持絶縁部５８の基端部には、周面状の浅い谷部５８１と、それよりも先端側で板厚方向に二股に突出する挟持部５８３とが設けられている。谷部５８１には、ケーブル部５２の誘電体部５２ｃが配置され、挟持部５８３には、ケーブル部５２のシグナル線５２ａが挟持される。

ケーブル部５２のシグナル線５２ａには、導電性の金属薄板により成形された、ケーブル部５２と同方向に延びる矩形板状のシグナル端子５６が半田付けされている。このシグナル端子５６は、支持絶縁部５８の挟持部５８３と先端部５８９との間に取り付けられる。このシグナル端子５６では、ケーブル部５２と同方向に延びる基端部５６ｂと先端部５６ａとが幅方向にずれ、支持絶縁部５８の中央部から一方の長辺部５８５に寄っている。

ケーブル部５２のグランド導体５２ｂには、導電性の金属薄板により成形されたグランド端子５４が半田付けされている。このグランド端子５４は、ケーブル部５２と同方向に延びる半筒状部５４ｂと、この半筒状部５４ｂの一方の端部から同方向に延びる断面略Ｌ字状の先端部５４ａとを有している。また、グランド端子５４には、半筒状部５４ｂから切り起こされた、抜け止め用の切り起こし片５４ｃが設けられている。なお、図５Ａは、半筒状部５４ｂが半八角筒状に構成された例を表し、図５Ｂは、半筒状部５４ｂが半円筒状に構成された例を表す。

グランド端子５４の半筒状部５４ｂ内にはケーブル部５２の先端部が挿入されると共に、半筒状部５４ｂとグランド導体５２ｂとが半田付けされる。また、支持絶縁部５８の基端部は、半筒状部５４ｂの開放側を閉塞するように、半筒状部５４ｂに取り付けられる。半筒状部５４ｂは、ケーブル部５２の先端に露出するシグナル線５２ａと、シグナル端子５６の基端部５６ｂとの周囲の半周分以上を覆う。

グランド端子５４の先端部５４ａは、支持絶縁部５８のうち、シグナル端子５６の先端部５６ａが位置する長辺部５８５とは逆側の長辺部５８７に取り付けられる。これにより、シグナル端子５６の先端部５６ａとグランド端子５４の先端部５４ａとが幅方向に並列する。これらは、コネクタ１０が上記相手方コネクタ８０に嵌め合わされたときに、相手方コネクタ８０に保持された端子と接触する。

こうした同軸ケーブル５０の先端部は、図４Ｄに示されるように、グランド端子５４の半筒状部５４ｂの開放側および支持絶縁部５８の裏面側が、Ｚ１−Ｚ２方向の内側、すなわち仕切壁２００の側を向くようにして、筐体２の挿入孔２０ａに挿入される。また、筐体２の接触用孔２０ｂは、グランド端子５４の半筒状部５４ｂの開放側に位置する。

図６Ａないし図６Ｃに示されるように、補助グランド導体４は、導電性の金属薄板を折り曲げることで成形されており、上記同軸ケーブル５０のグランド端子５４と同程度の長さで一方向に延びた形状を有している。具体的に、補助グランド導体４は、基端部４１と、この基端部４１に対して厚さ方向の表面側にずれた先端部４２と、この先端部４２の先端で裏面側に折り返された掛止爪部４３と、基端部４１と先端部４２を繋ぐ段差部４５と、基端部４１から表面側に起曲され、裏面側に弾性変形可能な弾性アーム４７とを有している。

こうした補助グランド導体４は、図４Ｃに示されるように、裏面側がＺ１−Ｚ２方向の内側、すなわち仕切壁２００の側を向くようにして、筐体２の接触用孔２０ｂに挿入される。具体的には、補助グランド導体４が接触用孔２０ｂに挿入されると、段差部４５が仕切壁２００の段差２０５に突き当たると共に、掛止爪部４３が仕切壁２００の被掛止部２０３を乗り越えて、掛止められる。また、弾性アーム４７の一部は、挿入孔２０ａ内まで進入する。

そして、図４Ｄに示されるように、筐体２の挿入孔２０ａに同軸ケーブル５０の先端部が挿入されると、補助グランド導体４の弾性アーム４７は、同軸ケーブル５０の先端部によって基端部４１側に押し下げられ、接触圧を生じる。具体的には、補助グランド導体４の弾性アーム４７は、グランド端子５４の半筒状部５４ｂの間に保持された、ケーブル部５２のグランド導体５２ｂに接触している。これにより、グランド導体５２ｂ、グランド端子５４及び補助グランド導体４が電気的に接続され、同電位となる。

ここで、補助グランド導体４は、同軸ケーブル５０の先端部に設けられた支持絶縁部５８と対向するように配置されている。具体的には、補助グランド導体４の先端部４２は、グランド端子５４の半筒状部５４ｂの先端部、すなわち半筒状部５４ｂのうち、ケーブル部５２のシグナル線５２ａとシグナル端子５６の基端部５６ｂとが配置された部分の開放側を閉塞するように配置される。さらに、補助グランド導体４の先端部４２は、グランド端子５４の先端部５４ａとシグナル端子５６の先端部５６ａとが並列した部分でも、支持絶縁部５８を挟んでこれらと対向する。

このように補助グランド導体４が配置されることによって、ケーブル部５２の先端に露出するシグナル線５２ａとシグナル端子５６との周囲に配置されるグランド導体（本実施形態ではグランド端子５４及び補助グランド導体４）が、グランド端子５４単独の場合と比較して増加するため、同軸ケーブル５０の信号伝送特性の向上を図ることが可能となる。

なお、補助グランド導体４の基端部４１は、先端部４２よりも同軸ケーブル５０から離れており、これにより形成される空間を利用して弾性アーム４７が起曲されている。同軸ケーブル５０の先端部のうち、この基端部４１と対向する部分は、グランド導体５２ｂが位置する部分であるので、基端部４１から離れていても特段の影響はない。

次に、コネクタ１０の組み立てについて説明する。コネクタ１０は、図４Ａないし図４Ｄの順で組み立てられる。具体的には、筐体２の接触用孔２０ｂへの補助グランド導体４の挿入には、図４Ｂに示されるように、複数の補助グランド導体４が共通導体部４９に繋げられた共通化導体４０が用いられる。これら補助グランド導体４は、筐体２の接触用孔２０ｂに一斉に挿入された後、幅方向に横断するように形成された肉薄部４８（図６Ｂ及び図６Ｃを参照）の位置で共通導体部４９と切り離されて、図４Ｃに示されるように、各接触用孔２０ｂ内に独立して存在する状態となる。その後、図４Ｄに示されるように、筐体２の挿入孔２０ａには、同軸ケーブル５０の先端部が挿入される。

なお、こうした態様に限られず、図７に示されるように、共通導体部４９が複数の補助グランド導体４から切り離されないまま、同軸ケーブル５０の先端部が筐体２の挿入孔２０ａに挿入されてもよい。これによれば、各同軸ケーブル５０に設けられたグランド導体５２ｂ、グランド端子５４及び補助グランド導体４の電位が、共通導体部４９によって共通化される。

また、例えば、一部の同軸ケーブル５０を電源供給のために使用する場合等に、電源供給のための同軸ケーブル５０に対応する補助グランド導体４を共通導体部４９から切り離すことで、信号伝送のための同軸ケーブル５０に電源ノイズが及ばないようにすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。例えば、上記のように補助グランド導体４を筐体２に取り付ける態様に限られず、補助グランド導体４の先端部４２に相当する金属板を同軸ケーブル５０の先端部に取り付けるようにしてもよい。

１ケーブルアッセンブリ、１０コネクタ、２筐体、２０本体部、２０ａ挿入孔、２０ｂ接触用孔、２１延長部、２１ａ凹部、２３フランジ部、２００仕切壁、２０３被掛止部、２０５段差部、４補助グランド導体、４０共通化導体、４１基端部、４２先端部、４３掛止爪部、４５段差部、４７弾性アーム、４８肉薄部、４９共通導体部、５０同軸ケーブル、５２ケーブル部、５２ａシグナル線、５２ｂグランド導体、５２ｃ誘電体部、５２ｄ外皮部、５４グランド端子、５４ａ先端部、５４ｂ半筒状部、５４ｃ切り起こし片、５６シグナル端子、５６ａ先端部、５６ｂ基端部、５８支持絶縁部、５８１谷部、５８３挟持部、５８５，５８７長辺部、５８９先端部、８０相手方コネクタ、９０回路基板、１００半導体試験装置、１０１半導体、１０２デバイスソケット、１０３パフォーマンスボード、１０４マザーボード、１０５テストヘッド、１０６試験モジュール、１０７試験装置本体、１１３，１１４コネクタ。

Claims

シグナル線を囲むグランド導体が設けられた同軸ケーブルと、
前記シグナル線に電気的に接続されるシグナル端子と、
前記グランド導体に電気的に接続され、前記シグナル端子の周囲の一部に配置されるグランド端子と、
前記シグナル端子と前記グランド端子とが取り付けられる、誘電体で構成された支持絶縁部と、
前記グランド端子に電気的に接続されると共に、前記シグナル端子の周囲の他部であって、前記シグナル端子との間に前記支持絶縁部が位置するように配置される補助グランド導体と、
を備え、
前記グランド端子の先端部と前記シグナル端子の先端部とは、同方向に延びる板状に形成され、幅方向に並列し、
前記補助グランド導体は、前記シグナル端子の先端部と前記グランド端子の先端部とに前記支持絶縁部を挟んで対向するように配置される、
ことを特徴とするケーブルアッセンブリ。
同軸ケーブルのシグナル線に電気的に接続されるシグナル端子と、
前記同軸ケーブルのグランド導体に電気的に接続され、前記シグナル端子の周囲の一部に配置されるグランド端子と、
前記シグナル端子と前記グランド端子とが取り付けられる、誘電体で構成された支持絶縁部と、
前記グランド端子に電気的に接続されると共に、前記シグナル端子の周囲の他部であって、前記シグナル端子との間に前記支持絶縁部が位置するように配置される補助グランド導体と、
を備え、
前記グランド端子の先端部と前記シグナル端子の先端部とは、同方向に延びる板状に形成され、幅方向に並列し、
前記補助グランド導体は、前記シグナル端子の先端部と前記グランド端子の先端部とに前記支持絶縁部を挟んで対向するように配置される、
ことを特徴とするコネクタ。
前記シグナル端子および前記グランド端子が挿入される挿入孔が形成された筐体を更に備え、
前記補助グランド導体は、前記筐体に保持される、
請求項２に記載のコネクタ。
前記筐体には、前記補助グランド導体の少なくとも一部が挿入される、前記挿入孔と連続する接触用孔が形成される、
請求項２に記載のコネクタ。
前記接触用孔内および前記補助グランド導体には、前記接触用孔内で前記補助グランド導体を固定する機構が設けられる、
請求項４に記載のコネクタ。
前記補助グランド導体は、前記同軸ケーブルとの接触により弾性変形し、前記グランド端子に電気的に接続される弾性アームを有する、
請求項２に記載のコネクタ。
前記グランド端子は、前記シグナル端子の基端部を少なくとも半周分取り囲む半筒状の半筒状部を有し、
前記補助グランド導体は、前記半筒状部の開放側に配置される、
請求項２に記載のコネクタ。
複数の前記補助グランド導体に繋がる共通導体部が設けられる、
請求項２に記載のコネクタ。
前記各補助グランド導体に、幅方向に横断する肉薄部が形成される、
請求項８に記載のコネクタ。
前記筐体は、前記挿入孔の開口が形成された開口形成面の周囲から当該コネクタの挿抜方向に延び、前記開口形成面を底面とする凹部を形成する延長部を有する、
請求項２に記載のコネクタ。
前記延長部の先端部に、前記開口形成面の外方に張り出すフランジ部が設けられる、
請求項１０に記載のコネクタ。
当該コネクタが、雄型コネクタとされ、相手方となる雌型コネクタに嵌合するときに、前記延長部が、前記雌型コネクタの外側に位置する、
請求項１０に記載のコネクタ。
請求項１に記載のケーブルアッセンブリを備えることを特徴とする半導体試験装置。