JP5733577B2 - コンピュータチップ用の試験アダプタ - Google Patents

Description

本発明は、試験装置、またはコンピュータチップや（マイクロ）プロセッサなどの集積回路（ＩＣ）を試験するための試験アダプタの分野に関する。

市販のコンピュータ（ＰＣ）に使用されているようなプロセッサは、これまで以上に多くの接続部を含んでいる。将来的には、最大で１０２４個の接続部が想定されており、データおよび／または電力をプロセッサコアから伝送し、またプロセッサコアへ伝送する働きをする。データが伝送される周波数はギガヘルツ領域内にある。

すべてのＩＣが、種々の製造工程間にかつ最終検査時にそのＩＣの機能に関して検査され試験される。従来技術は、この目的で、現今ではいわゆるテストボードまたはロードボードを備えるいわゆる試験装置について開示している。これらのロードボードの場合、多くのシリアル接続部がテストヘッドから測定ステーションまで導かれる。典型的には、最大で６Ｇｂｐｓのデータレートが現在のところ達成されている。将来的には、最大で１５Ｇｂｐｓ以上のデータレートが想定される。ロードボードおよび好ましくはできるだけ短いＰＣＢ接続部での限定された空間条件のために、１平方インチ当たり１００チャネルが有利である。現在の装置は、もはや今日の需要を満たしていないか、または複雑で高価な構造を有している。

チップは、測定装置（テスタ）に接続されることになる、直径が数μｍのコンタクト配列を有する。従来技術は、ＰＣＢ（プリント回路板）、いわゆるマイクロストリップ上の信号線のための平面構造を使用している。マイクロストリップは逆に、線路の長さが長くなるにつれて減衰が増大するので、信号を弱める。数百ものピンと接触するために、現今では非常に長い線路が使用されなければならない。さらに、高精度が求められる。別の問題は、確実な接続がもたらされるように比較的大きな力で各ピンと接触しなければならないために生じうる高い機械的負荷にある。

従来技術は、多数の接続部を有するチップを試験するための装置を開示している。各チップについては、交換可能なロードボードがそれぞれのチップに明確に適合されている。上記のロードボードは、接続部のそばに電子回路も有することができる。従来技術から知られる解決法は２次元の平面構造を有しており、この平面構造内では、コンタクト配列の周囲にグループ分けされかつ平面内にまたはコンタクト配列に対して平行に存在する接続部がロードボードを試験機に接続する働きをする。これらのロードボードは、その構造が非常に大きいのに加えて、機械的欠点を有する。さらに、これらのロードボードは比較的複雑な構造を有する。

Ｈｉｔａｃｈｉ，Ｌｔｄ．名義の米国特許第４９３１７２６号明細書が１９８８年に公開されており、回路板上に配置またはそれぞれはんだ付けされたチップを試験するための試験装置について記述している。この試験装置は、チップを有する回路板上に上部から押圧される。同軸コネクタが概略的に示されており、このコネクタは、一端では、回路板上の導体トラックまたははんだ接合部と接触する働きをするためのものである。他端では、ある角度をなして互いに直接ぶつかる２つの板状接続領域でケーブルが保持され、そこでスプリングピンを用いて上記ケーブル同士が接触する。連続的な同軸信号ルーティングは行われず、それによって信号品質が低下することになる。示されている原理は高いチャネル密度に適していない。

Ａｄｖａｎｔｅｓｔ名義の米国特許出願公開第２００７／１６７０８３号明細書が２００７年に公開されており、非常に大きな構造を有しかつテストヘッドを試験装置のコネクタに電気的に接続する働きをするコネクタ・ハウジング・ブロックについて記述している。チップが試験のために第１の面上に配置され、第２の平行な面上に配置されたコネクタに電線路によって作動可能に接続される。いくつかの部品は浮動する形で取り付けられる。

Ｍｅｔｈｏｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．からの米国特許第５８９６０３７号明細書が１９９９年に公開されており、チップを試験するための一種の試験アダプタを開示している。この試験アダプタは多層構造を有する。個別コネクタが導体トラックを介して接続される。試験アダプタは２次元構造を有する。すなわち、すべての接続部が１つの面内に位置する。

本発明の一目的は、従来技術からの問題を回避する装置を開示することである。本発明のもう１つの目的は、異なるチップを試験するための、簡単な方法で改造されうる装置を開示することである。

この目的は、特許請求の範囲に定義されている本発明を用いて達成される。

本発明の一実施形態は、必要に応じてチップのすべての接続部と同軸で同時に接触することを可能にする３次元試験アダプタを備える。これらの接続部は、空間的に曲がった線路を経由してチップから離れて３次元接続配列に移される。３次元接続配列によって、簡単な方法で外部的に接触をなすことができる。これらの線路は、必要に応じて少なくとも部分的に同じ長さを有し、従来技術に比べて短く保たれる。このように、従来技術で知られる（ＰＣＢ）解決法とは対照的に、例えば１０２４チャネルが外部へ同時に同軸で接続されることが可能である。同軸ケーブルはずっと優れた伝送特性を有しているので、信号品質の大幅な改善が達成される。さらに、本発明による３次元ルーティングは著しく高い実装密度を可能にする。別法としてまたは補助的に、信号をチップからチップへ伝送するために光導体および光コネクタを使用することも可能である。

本発明による試験アダプタは、既存のチップ試験装置で使用するために設計することができ、チップ試験装置またはロードボードと試験されるべきチップとの間に作動可能（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ）な接続部を形成する。試験アダプタは、必要であれば、ロードボードに挿入されうる、あるいはさらなる機能を採用し、例えばロードボードに完全に取って代わることができる。

各チップタイプには、チップに明確に適合（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）されている試験アダプタが提供され、この試験アダプタは、従来のロードボードよりも非常に簡単な構造を有しており、さらに信号品質の大幅な改善を可能にする。

試験アダプタは必要に応じて、試験されるべきチップに関する情報を試験装置に保存したり与えたりする統合符号化を有することができる。

一実施形態では、試験アダプタは、ほぼ平行六面体または立方体の構造を有する。通常は立方体（平行六面体）の上面を形成している側板がチップに特有のコンタクト配列を有する。コンタクト配列は、チップを試験アダプタに一時的に作動可能に接続するため多数の特別に配置されたコネクタを備える。対応する数のプラグコネクタまたはコネクタバンクがそれぞれ、隣接する側壁に、上面に対して角度をなして取り付けられ、好ましくは同軸の線路を経由してコンタクト配列のコネクタに作動可能に接続される。他のコネクタタイプまたは複数のコネクタタイプ（例えば、光学タイプ）の混合体を必要に応じて設けることができる。必要なコネクタの数は側面のサイズおよび形によって決まる。

試験アダプタ、特にコネクタ配列を備える側板は、チップの試験中に生じる機械的力が確実に散逸されうるようにかつ望ましくない変形が生じないように、機械的に安定した構造を有利に備える。このようにして達成されるのは、チップのすべての接続部と所定の力で接触するということである。

応用分野に応じて、側壁に取り付けられたコネクタまたは側壁自体を異なった配置にすることができる。必要に応じて４つより多いまたは少ない側壁を設けることができる。同じようにコネクタのない領域を設けることができる。必要であれば、試験アダプタのベース領域にもコネクタを備えることができる。

機械公差を補償するために、コネクタバンク内の側面のプラグコネクタと少なくとも片側で浮動（ｆｌｏａｔ）状態をなす装着部とを組み合わせることが可能である。コネクタバンクは同軸構造（多極同軸コネクタ）を有利に備えるが、その理由は、それによってさらに高い信号品質が達成されるからである。

コネクタバンク内で個別コネクタを組み合わせた結果として、公差チェーンは、実装密度（単位面積当たりのチャネル数）が問題とならないように目標を定めて遮られる。コネクタバンクは、１列または２列以上に配置された複数の個別同軸コネクタを有する。一実施形態では、個別同軸コネクタが、公差を補償するために、例えば基本体の切り抜き部に固定されることによって少なくとも１つのコネクタ側に浮動状態で取り付けられる。個別コネクタバンクは、少なくともケーブル端末で、より大きなユニットを固定した形または可動の形で所定程度まで形成するために、互いに作動可能に接続することができる。必要なら、個別コネクタバンクはセンタリング手段を有し、このセンタリング手段を用いて個別コネクタバンクは互いに切り離して配向されかつ整列される。個別コネクタ自体は、センタリングの補助として具体化されうる。

このために、個別コネクタは、コネクタの各側面上で、実施形態に応じてコネクタを固定または浮動状態で保持する働きをする１つまたは複数のハウジングに圧入することができる。ハウジングは、射出成形されたプラスチックで構成されることが好ましい。ケーブルへの作動可能な接続は押圧またははんだ付けによって行われる。個別コネクタは必要に応じてばね要素を有しており、このばね要素を用いて被接続物に対する差込力が決定され、起こり得る逸脱が所定程度まで補償される。実施形態に応じて、ばね要素は、例えば蛇腹の形で具体化されるか、あるいは、必要に応じて、負荷レベルが一定値を超えないように長手方向にまたはばね要素に対してある角度をなして溝をつけた樽形状構成を有する。

一実施形態では、コネクタバンクの多極同軸コネクタは、雌コネクタ部と少なくとも１つのケーブル端末雄コネクタ部とを含む。ケーブル端末コネクタ部は、基本体を有するハウジングを備える少なくとも１つのコネクタバンクを有する。基本体は、切り抜き部を有し、切り抜き部は、くし形状に配置され、片側または両側からアクセス可能であり、かつ個別コネクタを横方向に受け入れる働きをする。ケーブル端末コネクタ部は、互いに平行にかつ互いに対して横方向に作動可能に接続される複数のコネクタバンクを有することができる。ケーブル端末コネクタバンクは、例えば弾性接続要素を用いて、互いに浮動する形で作動可能に接続することができる。実施形態に応じて、ケーブル端末コネクタバンクは、互いに固定した形で作動可能に接続することもできる。雌コネクタ部は、例えば剛体的に回路板上にまたは直接的に側壁上に固定されるものであり、平行に走りかつ個別コネクタを受け入れる働きをする開口部を有する一体型ハウジングを備えることができる。コネクタは、前側または後側から雌コネクタ部内にプレス嵌めまたはスナップ嵌めすることができる。一体型ハウジングは、必要に応じて複数列の開口部を有することができる。幾何学的偏差を補償するために、個別コネクタは、少なくとも１つのハウジング内に横方向に浮動する形で取り付けることができる。コネクタバンクは、必要に応じてセンタリング手段を有することができ、このセンタリング手段により、ハウジングは、はめ合わせプロセスの過程で互いに対してセンタリングされる。

一実施形態では、試験アダプタは、コンタクト配列を有するカバープレートと側壁上に配置されたプラグコネクタとを保持する働きをする寸法安定性のある内側フレームを備える。この寸法安定性のあるフレームは、必要に応じて接続手段を備え、この接続手段により、試験アダプタは試験装置と機械的に作動可能に接続することができる。

本発明による試験アダプタの一利点は、各接続部に同一線路長が保証されうることである。従来技術から知られるロードボードとは対照的に、さらに、試験アダプタは、試験アダプタが３次元構造であるため、機械的にかなり安定しており、ずっと小さい空間要件を有する。さらに、内部に位置するケーブルは、外部の機械的影響から十分に保護される。内部空間は必要に応じて容器に入れることもできる。

本発明のもう１つの利点は、３次元試験アダプタの内部が別の用途に使用されうることである。例として、試験条件および環境パラメータに関する情報を提供するセンサを取り付けることが可能である。

本発明について、図に示されている実施形態に基づいてより詳細に説明する。

試験アダプタおよびプラグコネクタを上方から斜めに示す図である。 試験アダプタを上方から斜めに示す図である。 試験アダプタを下方から斜めに示す図である。 試験アダプタの内部機構を示す図である。

図１および２は本発明による試験アダプタ１を上方から斜めに示しており、図３は試験アダプタ１を下方から斜めに示している。図４は試験アダプタ１の内部構造を簡略化して示している。

図示の実施形態では、試験アダプタ１は、中心にコンタクト配列３を有するカバープレート２を備えるほぼ立方体の形状を有する。コンタクト配列３は、試験されるべきチップ（より詳細には図示せず）の接点領域に対して特別に配置された多数の個別接触要素９を有し、チップによって異なることができる。接触要素９は、接触要素９がチップの接点領域に作動可能に直接接続されうるように構成することができる。接触要素は、ばねの力に逆らう軸方向の圧力が生じた場合に後方にたわむ弾性ピンとして具体化されうる。弾性ピンには尖頭または丸頭を設けることができる。他の実施形態も可能である。例として、導電性ポリマーを中間層として選択的に使用することが可能である。

別法としてまたは補助的に、アダプタプレート（より詳細には図示せず）を設けることも可能であり、アダプタプレートは、試験時にチップと試験アダプタとの間に配置され、コンタクト配列３の接触要素とチップとの間の接続に役立つ。試験アダプタ１は必要に応じて、アダプタプレートおよび／またはチップが試験時にコンタクト配列に対して規定位置をとるように、アダプタプレートおよび／もしくはチップ用の保持手段および／またはセンタリング手段を有することができる。保持手段またはセンタリング手段は、カバープレート２に作動可能に接続することができる。同様に、ヒンジを中心として可動に配置されかつ例えばカバープレート２に固定されたセンタリングかつ保持フレーム（より詳細には図示せず）を設けることも可能である。センタリングおよび／または保持フレームにより、チップをコンタクト配列３に対して全領域にわたって制御された態様で押圧することができる。ここで、一利点は、適切なロッキングの場合、周囲の構造に過度の荷重がかからないように、カバープレートに力を集中させることができることである。

図示の実施形態では、平行六面体の試験アダプタは、カバープレート２に対して９０°の角度をなして配置された４つの側壁４を有する。他の実施形態も可能である。例として、試験アダプタは、側面４がカバープレート２に対して９０°より大きい角度をなす角錐体の形を有することができる。試験アダプタは必要に応じて、ベースプレートおよびカバープレートが互いに対してずらしてまたは互いに対して角度をなして配置される屈曲した構造を有することもできる。

側壁４は、コンタクト配列３の接触要素９の数に対応する数の個別コネクタ５を有する。個別コネクタ５は、図示の実施形態に例示されているように、対応するプラグコネクタ１０を用いて試験装置に共同で作動可能に接続される多極コネクタ６を形成するように合併することができる。応用分野に応じて側壁４とコネクタ５の他の配置が可能である。例として、４つより多いまたは少ない側壁を設けることができる。

コンタクト配列３の接触要素９と個別コネクタ５は、同軸ケーブル１１によって好ましくは互いに接続される。ケーブルを通すためには、カバープレートは、１つまたは複数の貫通開口部（より詳細には図示せず）を有する。生産可能性を簡単にするために、試験アダプタはモジュール構造を有することができ、モジュール構造は、セグメント様に細分されており、側壁とこの側壁に割り当てられているコンタクト配列３の接触要素９とを簡単に取り外すことを可能にする（図２に概略的に示されている）。

図示の実施形態の多極コネクタ６またはプラグコネクタ１０は、それぞれが８個の同軸個別コネクタ５を有する、いわゆる多極同軸コネクタである。試験作業の間、多極コネクタ６は通常、ケーブル（より詳細には図示せず）に取り付けられた多極プラグを介して試験装置に作動可能に接続され、チップの機能を完全に試験する働きをする。

図１は、支持構造の一部を形成するとともにカバープレート２をベースプレート８に剛体的に接続する、周囲に配置された支柱７を示している。カバープレート２は、チップが試験時にコンタクト配列３に対して上方から押圧されたときに結果として不利になる変形が起こらないように選択された厚みを有する。支柱７の代わりにまたは支柱７を補助するために、側壁４は支持機能を果たすことができる。

いくつかのケースでは、個別コネクタ５が、コネクタ部６、１０の一方において少なくとも片側に浮動する形で取り付けられている場合に有利であることを示してきた。それによって達成されるのは、不正確および寸法許容差が全く悪影響を及ぼさないということである。

カバープレート２および支柱７は、試験アダプタの内部構造がよりよく見えるように、図４では除去されている。ケーブル１１がどのようにして個別コネクタ５をコンタクト配列３（ここに円で囲まれている）の対応する接触要素に作動可能に接続しているのかを認識することができる。ここに例示したもの以外の個別コネクタおよび／または多極コネクタ６を使用することも可能であることは言うまでもない。

１…試験アダプタ、２…カバープレート、３…コンタクト配列、４…側壁、５…個別コネクタ、６…多極コネクタ、７…支柱、８…ベースプレート、９…接触要素、１０…プラグコネクタ、１１…ケーブル。

Claims (8)

1. 試験されるべきチップを試験装置に作動可能に接続するための試験アダプタ（１）であって、
   ベースプレート（８）と、
   試験されるべき前記チップの個数および配置に関して適合されている多数の接触要素（９）を有するコンタクト配列（３）を有するカバープレート（２）であって、前記カバープレート（２）と前記ベースプレート（８）が、前記カバープレート（２）を前記ベースプレート（８）に剛体的に接続する構造支持要素（７）によって作動可能に接続される、前記カバープレート（２）と、
   前記ベースプレート（８）と前記カバープレート（２）との間に配置され、試験されるべき前記チップに適合されている多数の個別コネクタ（５）を前記カバープレート（２）に対して角度をなして配置された形で有する側壁（４）であって、前記コネクタは、前記側壁に適合され、一つ又は複数の列を有するコネクタバンクに配置されている、前記側壁（４）と、
   前記コネクタバンクの前記コネクタ（５）と前記コンタクト配列（３）との間に接続され、３次元ルーティングを形成する、同軸線路および／または光線路（１１）と、
   を備える、試験アダプタ（１）。
2. 前記同軸および／または光線路（１１）が、少なくとも対になってほぼ同じ長さを有することを特徴とする、請求項１に記載の試験アダプタ（１）。
3. 複数の個別コネクタ（５）が、多極コネクタ（６）の形で組み合わされることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の試験アダプタ（１）。
4. 前記コンタクト配列（３）がセグメント様構造を有し、各セグメントの前記接触要素（９）が側壁（４）の前記個別コネクタ（５）に割り当てられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の試験アダプタ（１）。
5. 前記個別コネクタ（５）が、同軸構造および／または光学構造を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の試験アダプタ（１）。
6. 平行六面体または立方体の構造を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の試験アダプタ（１）。
7. 前記カバープレート（２）が、中間プレートおよび／またはチップをセンタリングするための手段を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の試験アダプタ（１）。
8. 前記カバープレート（２）が、前記コンタクト配列（３）の前記接触要素（９）に対してチップをセンタリングおよび／または押圧する働きをするセンタリングおよび／または保持フレームを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の試験アダプタ（１）。

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