JPH05126850A - 配線基板の端子間接続ピンブロツク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線長さを低減でき、かつ、路線インピーダ
ンスの保証がし易く、各端子の接地に対する距離をほぼ
等しく保つことが容易な配線基板の端子間接続ピンブロ
ックを提供することにある。 【構成】 市松模様状に信号側コンタクトピンと接地側
コンタクトピンとを配列して、信号側コンタクトピンを
それぞれ同一構造の１本のコンタクトピンとすることに
より路線インピーダンスの保証がし易く、各端子の接地
に対する距離をほぼ等しく保つことが容易にできる。し
かも、第１の配線基板の端子と第２の配線基板の端子と
の接続が同一コンタクトピンによる配線となる関係から
ピンブロックの製造がし易く、安価になり、通常のケー
ブルによる配線よりこの間の経路が短縮できかつ浮遊容
量も低減でき、ノイズの影響を受け難い。また、配線基
板の端子間接続がブロック単位で増減できるので、種々
のＩＣ測定をブロック単位にレイアウトでき、多種類の
ＩＣを混在させた状態で測定することも可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、配線基板の端子間接
続ピンブロックに関し、詳しくは、ＩＣ検査システムに
おいて、テストヘッドに結合されるプローバあるいはＩ
／Ｆユニット等のいわゆる測定用治具に着脱可能に取付
けて用いられる接続ピンブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣのテストは、ＩＣハンドラに結合さ
れて行うパッケージされた段階のＩＣに対するものやウ
エハ段階でのＩＣに対するものがあるが、いずれの場合
も、通常、テストヘッドとＩＣとの間にプローバあるい
はＩ／Ｆユニット等の測定用治具が介在し、テストヘッ
ドが測定用治具に結合される構造を採る。この測定用治
具には、検査対象となるＩＣに応じてこのＩＣを受ける
ソケットボードやウエハの端子部分に接触するプローブ
カードなどが設けられていてテストヘッド側からの駆動
信号がソケットあるいはプローブカードを通じてＩＣに
伝達され、ＩＣからの出力信号は、ソケットあるいはプ
ローブカードを介してテストヘッドへ伝達される。

【０００３】一般にテストヘッドと測定用治具との結合
のために、テストヘッド側にはマザーボードあるいはコ
ンタクトボードと呼ばれる端子ボードが設けられ、これ
に対し、測定用治具側にはスプリング入りのコンタクト
ピン（いわゆるポゴピン）が端子ボードの各端子に対応
して配列されている。そして、測定するＩＣに対応する
測定用治具をテストヘッドに結合する場合には、端子ボ
ード上の各端子と測定用治具の各コンタクトピンとが正
しく接触するように結合される。そのために、測定用治
具側には通常ガイドポストが植設され、端子ボード側に
そのガイドポストを受けるガイドポスト受け孔が設けら
れていて、これらによりテストヘッドと測定用治具との
相対的な位置合わせが行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ＩＣ
の高集積化、多機能化などに伴い、ＩＣに対する検査項
目が増加し、これにともなって検査時間が増加し、結果
として１個のＩＣに対する検査効率の低下をきたしてい
る。そこで、このようなことを回避するために一度に多
くのＩＣを並列的に検査することが行われている。ま
た、ＩＣ自体のピン数の増加に伴い、端子ピッチが従来
より狭い間隔のＩＣも増加している。

【０００５】このようなことから、測定用治具は、従来
に比べてＩＣに接触する端子数が増加し、端子の高密度
化が要求されている。その結果、測定用治具の内部配線
数が増加し、配線作業に手間がかかるとともに浮遊容量
が増加し、配線相互間でノイズを拾い易くなり、信頼性
の高い測定が難しくなってきている。しかも、検査のた
めに必要なクロックの速度は、向上し、５０ＭＨｚ〜１
００ＭＨｚあるいはそれ以上の速度が要求されているた
め、配線間に流れる信号の条件もより一層厳しくなって
きている。その条件の１つに路線インピーダンスが一定
値、例えば、５０Ωであることを保証しなければならな
い問題や接地から各入出力端子間の距離をできるだけ等
しくしなければならない問題などがある。その上、測定
ＩＣの種類が増加している関係でそれぞれの種類に応じ
た測定用治具を用意しなければならない。このような問
題点を解決するものとしてこの出願人は、配線基板の端
子間接続ピンブロックをすでに特願平3-254399号として
出願済であるが、この接続ピンブロックは、信号線を受
け持つコンタクトピンが同軸構造をしていて、接地側コ
ンタクトピンと異なる。しかも、接続すべき端子数がす
こぶる多い。その結果、製造がし難く、製造原価が高く
なる欠点がある。この発明の目的は、前記のような従来
技術の問題点およびこの先行技術の問題を解決するもの
であって、配線長さを低減でき、かつ、路線インピーダ
ンスの保証がし易く、各端子の接地に対する距離をほぼ
等しく保つことが容易な配線基板の端子間接続ピンブロ
ックを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の配線基板の端子間接続ピンブロック
の特徴は、第１の配線基板の端子に接触するピンと第２
の配線基板の端子に接触するピンとを両端に有する複数
のコンタクトピンと、これら複数のコンタクトピンを両
端側で支承する、ほぼ平行に配置された絶縁体または誘
電体からなる第１のベースプレートおよび第２のベース
プレートとを備え、複数のコンタクトピンの１つは信号
伝達用のコンタクトピンとされ、このコンタクトピンに
隣接した他の１つがこの信号線と対となる接地用のコン
タクトピンとされ、かつ、信号伝達用のコンタクトピン
と接地用のコンタクトピンとが市松模様状に配置されて
いるものである。

【０００７】

【作用】このように、信号用のコンタクトピンと接地用
のコンタクトピンとを同じ形態の１本のコンタクトピン
としてこれらを絶縁状態に保持し、信号伝達用のコンタ
クトピンに対して複数の接地用コンタクトピンを周囲に
配置して平行導体の関係にして信号線の路線インピーダ
ンスを確保するようにする。このようにすれば、接地コ
ンタクトピンも信号用のコンタクトピンも同一形状のコ
ンタクトピンで済み、各信号線に対する路線インピーダ
ンスの保証がし易く、各端子の接地に対する距離をほぼ
等しく保つことが容易にでき、より安価な接続ピンブロ
ックが実現できる。しかも、第１の配線基板の端子と第
２の配線基板の端子との接続が１本のコンタクトピンに
よる接続によるので通常のケーブルによる配線よりこの
間の経路が短縮できかつ浮遊容量も低減でき、ノイズの
影響を受け難い。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の配線基板の端子間接続ピ
ンブロックの平面図及び断面図であり、図２は、そのコ
ンタクトピンの断面およびその保持状態の説明図、図３
は、この配線基板の端子間接続ピンブロックが使用され
るＩ／Ｆユニット（測定用治具）とＩ／Ｆユニットが装
着されたテストヘッドとの関係を示す全体的な概略説明
図である。図３において、１０は、テストヘッドであ
り、二点鎖線で示す２０は、テストヘッドを受けるＩＣ
ハンドラである。テストヘッド１０には、Ｉ／Ｆユニッ
ト１が装着されている。１１は、テストヘッド１０に設
けられたマザーボードであり、マザーボード１１上の各
入出力端子がＩ／Ｆユニット１側に設けられたスプリン
グ入りのコンタクトピン（プローブピン）２，２，・・
・，２と接触している。なお、このコンタクトピン２，
２，・・・，２の内部は、その両端部において円形断面
の中心位置に信号接続線が配置されて、外側にセラミッ
クスあるいは高絶縁性の樹脂が充填された同軸構造とな
っている同軸ピンである。

【０００９】Ｉ／Ｆユニット１は、パーフォーマンスボ
ード３と、パーフォーマンスボード３に結合されるコン
タクトボード４、コンタクトボード４に接続されるスク
ランブルボード５、スクランブルボード５に接続されて
コンタクトボード４を介してパーフォーマンスボード３
に結合される端子間接続ピンブロック６、端子間接続ピ
ンブロック６に接続されるソケットボード７とから構成
され、ソケットボード７には、所定間隔で配置されたソ
ケット８，８，・・・，８が設けられている。なお、ソ
ケット８は、ＩＣハンドラ２０の測定用ＩＣ供給レーン
に対応して配置されている。

【００１０】ここで、パーフォーマンスボード３に設け
られたコンタクトピン２，２，・・・，２は、それぞれ
同軸ケーブル２ａ，２ａ，・・・，２ａを介してそれぞ
れのピンに対応して設けられたコンタクトボード４のコ
ンタクトピン４ａ，４ａ，・・・，４ａに接続されてい
る。したがって、パーフォーマンスボード３の各接続ピ
ンは、コンタクトボード４の各ピンに１対１で対応付け
られ、結果としてテストヘッド１０のマザーボード１１
上の入出力端子がコンタクトピン４ａ，４ａ，・・・，
４ａまで同軸ケーブルで導出されていることになる。し
かも、コンタクトピン４ａ，４ａ，・・・，４ａもコン
タクトピン２，２，・・・，２と同じ同軸構造をした同
軸ピンである。これによりノイズに強く、ケーブル配線
における浮遊容量を低減でき、ここまでの配線における
インピーダンスが一定になるようにすることができる。

【００１１】ところで、ソケットボード７のソケットピ
ンの端子配列は、コンタクトピン４ａ，４ａ，・・・，
４ａの端子配列とは異なる。したがって、ソケットピン
の配列に適合するようにコンタクトピン４ａ，４ａ，・
・・，４ａの端子配列を変換する必要がある。この変換
を行うのがスクランブルボード５である。スクランブル
ボード５は、接地ラインで信号ラインがサンドウイッチ
された多層配線構造の基板で構成され、コンタクトボー
ド４側の端子配列は、コンタクトピン４ａ，４ａ，・・
・，４ａに対応し、これらピンのうち必要なものをソケ
ットピンの必要な位置に変換して端子間接続ピンブロッ
ク６のコンタクトピン６０，６０，・・・，６０（図２
（ｂ）参照）の各接触ピン部６ｂ，６ｂ，・・・，６ｂ
の位置に合わせる端子位置変換を行い、しかも、共通に
接続できる端子同士を内部で接続する等の配線処理を行
うボードである。なお、コンタクトピン６０，６０，・
・・，６０は、各接触ピン部６ｂ，６ｂ，・・・，６ｂ
の反対側に接触ピン部６ａ，６ａ，・・・，６ａが設け
られていて、これらピンがソケットボード７側のソケッ
ト側のピンに接続される各端子や接地端子の位置にそれ
ぞれ対応している。

【００１２】以上の接続により同軸ケーブル２ａの接地
ラインの処理が問題になるが、ここでは、同軸ケーブル
２ａの信号線部分はもちろんのこと、その接地側の配線
ラインについても接触ピン部６ｂ，６ｂ，・・・，６ｂ
が割当てられ、接触ピン部６ｂ，６ｂ，・・・，６ｂに
接続されてこれらにより信号ラインとともに接地ライン
も対の形で引出され、ソケットボード７の接地端子まで
送られる。これによりソケットボード７までの配線がす
べてコンタクトピン構造となり、接地側コンタクトピン
と信号側コンタクトピンとが同一構造のピンになる。そ
の結果、各信号線は、路線インピーダンスが所定の一定
値になることが保証され、かつ、スクランブルボード５
内部を除いて配線長さをほぼ等しく保つことができる。
しかも、ソケットとの端子位置ずれに対する配線の引き
回しは、スクランブルボード５によりすべて吸収され、
ここでの配線長さは、引き回しにより調整することが可
能である。

【００１３】図１は、先のように接地側ラインも接続す
る端子間接続ピンブロック６の詳細な説明図である。図
１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示す（ｂ）及び図２
（ａ），（ｂ）に図示されるように、端子間接続ピンブ
ロック６は、１つの管の両端に接触ピン部分が設けられ
たコンタクトピン６０と、コンタクトピン６０を支承す
るほぼ平行に配置されたソケットボード側ベース６１と
スクランブルボード側ベース６２と、これらの間に橋渡
しされている４本の支柱６３により構成された断面矩形
の函となっている。支柱６３は、ソケットボード側ベー
ス６１において両側に延出して設けられたフランジ６１
ａ，６１ａとスクランブルボード側ベース６２において
両側に延出して設けられたフランジ６２ａ，６２ａを介
してそれぞれの支柱６３がねじ６４にて固定され、これ
によりソケットボード側ベース６１とスクランブルボー
ド側ベース６２（そのコンタクトピンの支持板部分）と
がほぼ平行状態で結合されている。そして、ソケットボ
ード側ベース６１とスクランブルボード側ベース６２と
の間には、中間支持プレート６７が設けらえていて各コ
ンタクトピン６０がこのプレートを貫通して中間位置で
も支持されている。

【００１４】また、コンタクトピン６０には、信号側コ
ンタクトピン６５と接地側コンタクトピン６６とがあっ
て、ソケットボード側ベース６１とスクランブルボード
側ベース６２には、それぞれ図１の（ａ）におけるＡ−
Ａ断面図を示す（ｂ）に図示されるように、ソケット位
置に対応して設けられた開口６８を有し、フランジ６１
ａ，６１ａ，６２ａ，６２ａにはそれぞれソケットボー
ド７に位置決め結合するためのガイドピン６１ｂ，６２
ｂが植設されていている。したがって、ソケットボード
７側とスクランブルボード５側にはこれらガイドピン６
１ｂ，６２ｂがそれぞれ挿入される位置決めガイド孔が
設けられている。

【００１５】図２の（ａ），（ｂ）に見るように、それ
ぞれのコンタクトピン６０，６０，・・・，６０は、ソ
ケットボード側ベース６１とスクランブルボード側ベー
ス６１とによりその両側の接触ピン部６ａ，６ａ，・・
・，６ａ、接触ピン部６ｂ，６ｂ，・・・，６ｂに対応
して設けられた孔７０においてそれぞれが支承されてい
る。図２の（ｃ）に図示するように、信号側コンタクト
ピン６５（符号Ｓ）と接地側コンタクトピン６６（符号
Ｇ）とは、例えば、信号側コンタクトピン６５がその左
側に隣接する接地用コンタクトピン６６とピッチＰの距
離をおいて対をなして信号ラインとこれに対する接地ラ
インを形成している。そして、左右のに隣接する信号側
コンタクトピンの配列は、図２（ｃ）および図１（ａ）
に示されるように、１段（コンタクトピンの１ピッチ
分）ずれて配置され、このことで、信号側コンタクトピ
ン６５と接地側コンタクトピン６６とは、結果的に市松
模様状に配列される。なお、一番右端に配列される信号
側コンタクトピン６５は、隣接する接地側コンタクトピ
ン６６がなくなるので、これに対しては隣接して接地側
コンタクトピン６６が特別に設けられている。したがっ
て、右端の列に位置する信号側コンタクトピン６５は、
両側に２つの接地側コンタクトピン６６を持つことにな
る。同様に、角に位置する信号側コンタクトピン６５
は、上下の一方と左右の一方とにそれぞれ特別に接地側
コンタクトピン６６が設けられ、これら２本と、本来対
となる接地側コンタクトピン６６との３つの接地側コン
タクトピン６６が設けられている。以上の関係は、ソケ
ットボード側ベース６１とスクランブルボード側ベース
６１スクランブルボード側ベース６１に支承されている
接触ピン部６ａ，６ｂに共通な配列であって、平面から
みてこれらはピッチＰで市松模様状に交互に配置されて
いる。

【００１６】ソケットボード側ベース６１とスクランブ
ルボード側ベース６２が絶縁性の材料あるいは誘電体の
材料によるので、それぞれの接地側コンタクトピン６
６，信号側コンタクトピン６５は、それぞれ独立して設
けられているが、これらは同一のコンタクトピン６０に
よるものであって、これらの間には、２本の平行導体か
らなるマイクロストリップラインと等価の関係が形成さ
れている。そして、結果的にある１つの信号側コンタク
トピン６５は、それを中心としてその周囲に十字方向に
等距離で４個の接地側コンタクトピン６６が配置される
ようになり、１つの信号コンタクトピン６５の路線の特
性インピーダンスは、その周囲の接地コンタクトピン６
６との距離と相互の導体の太さにより決定されることに
なる。したがって、先の路線インピーダンス５０Ωの場
合には、このような特性になるように信号コンタクトピ
ン６５と接地側コンタクトピン６６との外径と相互間の
距離との関係が選択されればよい。

【００１７】図２（ｂ）は、コンタクトピン６０の内部
構造を示す断面図である。図示するように、コンタクト
ピン６０は、外筒６０ａと内部に挿填されたコイルスプ
リング６０ｂ、そして外筒６０ａの両端に嵌合して設け
られている接触ピン部６ａ，６ｂとを有している。コイ
ルスプリング６０ｂは、外筒６０ａに設けられた凹部に
より内部に突出したスプリングストッパー部６０ｃで係
止され、圧縮状態で接触ピン部６ａの底部との間で外筒
６０ａの内部に挿填されている。接触ピン部６ａには、
溝６０ｄが形成されていて、この溝６０ｄが外筒６０ａ
の外周をカシメることにより内部に突出した係止部６０
ｅに係止されている。これにより溝６０の溝巾で決定さ
れる一定のストロークで外筒６０ａに対して進退できる
状態で接触ピン部６ａが外筒６０ａに保持されている。
一方、接触ピン部６ｂは、反対側の端部において外筒６
０ａの周囲がカシメられて、凹部６０ｆにおいて固着さ
れている。このようなコンタクトピン６０の接触ピン６
ａ，６ｂを受ける孔７０は、図（ａ）に示すように、そ
の先に接触ピン部６ａ，６ｂの外径より大きく、外筒６
０ａの外径より小さな径の孔であって、接触ピン部６
ａ，６ｂの先端側が数mm程度（図１（ｂ）参照）、ソケ
ットボード側ベース６１とスクランブルボード側ベース
６２の面より突出してい、各孔７０を貫通している。し
たがって、接触ピン部６ａ，６ｂのボードより突出した
先端側が配線基板の端子に接触した状態（図２（ａ）参
照）では、１つのコイルスプリング６０ｄのみの嵌挿に
おいて両側に配置されて基板の端子に所定の接触圧力を
発生する。そして、このようにコイルスプリングを１個
を内挿することで、製造が簡単になるばかりでなく、ピ
ンの導通抵抗を低減できより高い接触の信頼性が確保で
きる。

【００１８】以上のようにブロック構成で信号側コンタ
クトピンと接地側コンタクトピンとを同じ構造のコンタ
クトピンにしてその隣接するコンタクトピンを接地状態
にし、さらにこれらコンタクトピンを市松模様状に配置
する構造を採ることで、インピーダンスを保証し、ソケ
ットにおける各端子の接地までの距離をほぼ等しく保つ
ことができる。その結果、高周波特性に優れ、ノイズに
影響されないような状態でＩ／Ｆユニットとテストヘッ
ドとを結合することができる。さらに、ブロック構成で
あることから結合する基板の大きさに応じてブロック数
を増減すれば各種のＩＣに対応させて並列に多数のソケ
ットを設けることができ、簡単にそれらソケット対応の
基板の端子間接続を行うことができる。

【００１９】以上説明してきたが、実施例では、ＩＣテ
スターの場合のＩ／Ｆユニットとして用いられるテスト
端子接続ボードを中心に説明してきたが、この発明の配
線基板の端子間接続ピンブロックは、例えば、配線基板
そのもののテスト等各種のテストに使用することもで
き、ＩＣテスターにおけるものに限定されない。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、市松模様状に信号側コンタクトピンと
接地側コンタクトピンとを配列して、信号側コンタクト
ピンをそれぞれ同一構造の１本のコンタクトピンとする
ことにより路線インピーダンスの保証がし易く、各端子
の接地に対する距離をほぼ等しく保つことが容易にでき
る。しかも、第１の配線基板の端子と第２の配線基板の
端子との接続が同一コンタクトピンによる配線となる関
係からピンブロックの製造がし易く、安価になり、通常
のケーブルによる配線よりこの間の経路が短縮できかつ
浮遊容量も低減でき、ノイズの影響を受け難い。また、
配線基板の端子間接続がブロック単位で増減できるの
で、種々のＩＣ測定をブロック単位にレイアウトでき、
多種類のＩＣを混在させた状態で測定することも可能に
なる。その結果、信頼性の高い接続が可能になり、特
に、ＩＣテスター等、電子部品のテスターにおけるソケ
ットやプローブ等の基板端子に接続するためのＩ／Ｆユ
ニットの接続に好適でフレキシビリティの高い配線基板
の端子間接続ピンブロックを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の配線基板の端子間接続ピ
ンブロックの平面図及び断面図である。

【図２】 図２は、そのコンタクトピンの断面およびそ
の保持状態の説明図である。

【図３】 図３は、この配線基板の端子間接続ピンブロ
ックが使用されるＩ／Ｆユニット（測定用治具）とＩ／
Ｆユニットが装着されたテストヘッドとの関係を示す全
体的な概略説明図である。

【符号の説明】

１…Ｉ／Ｆユニット、２…プローブピン、３…パーフォ
ーマンスボード、 ４…コンタクトボード、５…スクランブルボード、 ６…端子間接続ピンブロック、６ａ，６ｂ…接触ピン
部、 ７…ソケットボード、８…ソケット、 １０…テストヘッド、１１…マザーボード、２０…ＩＣ
ハンドラ、 ６０…コンタクトピン、６５…信号側コンタクトピン、 ６６…接地側コンタクトピン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の配線基板の端子に接触する接触ピ
   ン部と第２の配線基板の端子に接触する接触ピン部とを
   両端に有する複数のコンタクトピンと、これら複数のコ
   ンタクトピンを両端側で支承する、ほぼ平行に配置され
   た絶縁体または誘電体からなる第１，第２のベースプレ
   ートとを備え、前記複数のコンタクトピンの１つは信号
   伝達用のコンタクトピンとされ、このコンタクトピンに
   隣接した他の１つがこの信号線と対となる接地用のコン
   タクトピンとされ、かつ、前記信号伝達用のコンタクト
   ピンと前記接地用のコンタクトピンとが市松模様状に配
   置されていることを特徴とする配線基板の端子間接続ピ
   ンブロック。
2. 【請求項２】 第１のベースプレートと第２のベースプ
   レートとの間に複数のコンタクトピンが貫通する中間プ
   レートが設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の配線基板の端子間接続ピンブロック。
3. 【請求項３】 第１及び第２のいずれか一方の配線基板
   は、その表裏において接続端子の位置を変換するスクラ
   ンブルボードである請求項１又は２項記載の配線基板の
   端子間接続ピンブロック。
4. 【請求項４】 コンタクトピンは、一端のピンが外筒に
   固着され、他端のピンが管内部に挿填されたスプリング
   を介して前記外筒に進退可能に支承されている請求項１
   乃至３項から選択された１記載の配線基板の端子間接続
   ピンブロック。