JPS6138191Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、半導体装置のような回路密度の高い
微小構造の完全性を検査するための試験システム
のための接続装置に関する。

従来技術 IBM Technical Disclosure Bulletin Vol.17、
No.３、1974年８月、930−931ページには、多層印
刷回路板を用いたスペース変換器（以下空間変換
器という。）が示されている。空間変換器は、テ
スタから探査針までの数多くの導電路を電気的に
接続するよう構成されている。

考案が解決しようとする問題点 従来の試験システム用接続装置の回路は固定さ
れているので、検査する半導体装置の回路あるい
は構造が変ると試験システムに大がかりな変更を
加えるか、又はその半導体装置用の接続装置を別
途用意する必要があつた。また、従来の接続装置
に含まれる空間変換器は配線が高密度且つ複雑に
なされているため、信号パルスの忠実度に難点が
あつた。

問題点を解決するための手段 本考案は、一表面に複数個の電気的コネクタを
有し他表面に該コネクタに接続する導電性領域を
有する回路板と、一表面に上記導電性領域に接触
する導電性領域を有するスペース変換器（空間変
換器）と、上記スペース変換器の導電性領域のそ
れぞれを試験すべき半導体装置の導電性パツドに
電気的に接続するための複数個の探査針とを有
し、上記試験すべき半導体装置に応じた素子を上
記回路板の電気コネクタに接続して該半導体装置
の試験を行なうようにした接続装置によつて、上
記の問題点を解決する。

また、本考案の一態様においては、スペース変
換器は、一表面に上記回路板の導電性領域に接触
する導電性領域を有し他表面に該導電性領域に接
続する電気接点を有する第１の平担部材及び該第
１の平担部材に平行に設けられた第２の平行部材
を有し、該第２の平担部材は上記電気接点に接続
する該電気接点よりも狭い間隙で設けられた導電
性領域を有する構造をとつている。

実施例 第１図を参照するに、プログラム可能界面接触
装置の一部断面の斜視図が示されている。上記プ
ログラム可能界面接触装置は、部品番号印刷回路
板１、及び本質的には逆ピラミツド型の空間変換
器と電力供給印刷回路板９を含む円筒状の空間変
換器構造体２、及び探査針アセンブリ３の上記３
つの部品が主体となつて構成されている。該３つ
の部品は、或る単一の構造体には電気的及び機械
的に係合されている。夫々の部品は、だぼピン４
及び機械ねじ５の如き任意の適当な手段により隣
接する部品と整列され、固定されている。

探査針アセンブリ３が、第１図に示される様に
試験される装置４２の上表面上の導電パツド（即
ち、試験ポイント）に向つて配列している探査針
３１を含んでいる。探査針アセンブリ３は、通常
米国特許3806801号に説明されている型式のもの
で良い。上記米国特許3806801号に於いて、説明
されている如く、探査針３１の夫々は探査針に対
して予め予定された軸方向荷重が与えられる場
合、探査針３１が曲がるか若しくはたわむ様に断
面の径の数倍の長さを有するように形成されてい
る。これによつて、パツドの高さの変化により生
ずる探査針３１の曲がりに関係なく、半導体チツ
プウエハ、デバイス即ち、試験される装置４２の
上に設けられた複数個のパツドの夫々に同一の力
が及ぼされる。探査針３１の夫々は、探査針アセ
ンブリ３内に含まれ、そして、互いに且つ探査針
アセンブリ３から電気的に分離された状態で支持
されている。探査針３１の夫々は、適当な絶縁性
材料によつて支持された導電性パツド３１Ａのア
レイ内に含まれた個々の導電性パツドで終端して
いる。分離した導電性パツド３１Ｂのアレイが、
空間変換器ダイス１０の平らな表面上に支持さ
れ、探査針アセンブリ３の導電性パツド３１Ａの
アレイに一致した間隔で配列されている。

プログラム可能界面接触装置が組み立てられる
と、空間変換器と探査針の電気的界面が、導電性
パツド３１Ａ及び３１Ｂのアレイにより形成され
る。

上述の空間変換器構造体２は、導電性パツド３
１Ａ及び３１Ｂのアレイにより探査針アセンブリ
３と電気的な界面をなす。第１図、第２図及び第
４図を参照するに、部品番号印刷回路板１の下側
表面は導電性領域１９を含んでいるのが明らかに
される。部品番号印刷回路板１の上側表面から突
出している導電性のピン２０を構成要素として導
電性領域１９の夫々が形成されている。第１図、
第２図及び第３図を参照するに、上段プレート６
の平らな表面は複数個のポゴ導電体（バネ付き導
電体）１３を含む。これらのポゴ導電体１３は互
いに電気的に分離されていて且つ、部品番号印刷
回路板１の下側表面の導電性領域１９のパターン
若しくはアレイに相当するパターンで配列されて
いる。かくて、挿入作動状態にある場合、部品番
号印刷回路板１と空間変換器構造体２の間の電気
的界面がポゴ導電体１３及び導電性領域１９によ
り形成されるのは明らかである。空間変換器構造
体２は、上段プレート６及び下段プレート７及び
該２つのプレートを平行な間隔に保つ為のスペー
サ８を有している。上段プレート６は、エポキシ
−ガラスの如き、非導電性材料若しくは適当な絶
縁的性質を示すフエノール性材料により形成され
るのが好ましい。下段プレート７は、アルミニウ
ム若しくは鋼の如き金属で形成される。第１図及
び第２図に示される様に電力供給印刷回路板９
が、金属性の下段プレート７の上側（内部）表面
により支持されている。空間変換器ダイス１０が
下段プレート７により、中心に位置を定められ且
つ下段プレート７に含まれる。絶縁材料で形成さ
れたこの空間変換器ダイス１０は、本明細書図面
に於いて具体的に表現され、お互いに正確な間隔
で複数個の導電線１１及び１２の夫々の一方の端
部を含んでいる。導電線１１及び１２は夫々、空
間変換器構造体２内の接続部から空間変換器の導
電性パツド３１Ｂのアレイの導電性パツドの所定
の１個への電気路を形成している。以下更に十分
に説明される如く、実施例に於いて導電線１１は
夫々試験される装置４２への入、出力信号を伝送
する為の電気路の一部分である。一方導電線１２
の夫々は、試験される装置４２に電源電圧及び／
若しくは、電流を与える為の電気路の一部分であ
る。

導電線１１及び１２は高度に絶縁された２種類
の導電線ワイヤとして考えて良い。導電線１１は
入力／出力（Ｉ／Ｏ）組として考えられ、導電線
１２は電力組として考えられる。両線とも絶縁さ
れたベリリウム−銅線を用いるのが好ましい。

第１図、第２図及び第３図を参照するに、Ｉ／
Ｏ組の導電線１１が夫々、空間変換器構造体２の
上段プレート６のポゴ導電体１３，１４に於いて
終端している。即ち、夫々絶縁されたＩ／Ｏ組の
導電線１１がポゴ導電体１３，１４から導電性パ
ツド３１Ｂの所定の１つまでの電気路を完成させ
る。第３図に示される様に、導電線１１はポゴ導
電体１３，１４のハウジング部分にハンダ付され
る。

第１図、第２図及び第５図を参照するに、電力
組の導電線１２が、電力供給印刷回路板９の表面
の中心部の導電性の島若しくはパツドに於いて
夫々終端している。即ち、絶縁された夫々の電力
組の導電線１２は、電力供給印刷回路板９の導電
性の島から導電性パツド３１Ｂの所定の１つのへ
の電気路を完成する。電力組の導電性１２は、導
電性の島にハンダ付けされている。印刷回路電力
供給印刷回路板９は本明細書中に詳細に説明され
る。

上述のごとく、Ｉ／Ｏ組の導電線１１の夫々が
ポゴ導電体１３，１４にハンダ付けされている場
合、これらＩ／Ｏ組の導電線１１は、空間変換器
構造体２の上段プレート６で終端している。第１
図及び第２図並びに詳細な断面図の第３図で示さ
れている如くポゴ導電体１３，１４は上段プレー
ト６内に設けられている。ポゴ導電体の夫々は、
スリーブ部１４に挿入される取り換え可能プラン
ジヤ部１３により形成されている。夫々のプラン
ジヤ部１３は0.1016cmだけ突き出る様に形成され
ている。前述の如く、ポゴ導電体１３，１４は、
部品番号印刷回路板１と空間変換器構造体２の間
の電気的界面を構成する為に用いられている。即
ち、ポゴ導電体１３の露出される表面は部品番号
印刷回路板１の下位表面上の導電性領域１９アレ
イに一致する様な配列で置かれている。部品番号
印刷回路板１は、本分野に於いて周知の、例えば
エポキシガラスの如き任意の適当な材料で製造さ
れる。第１図及び第２図及び詳細には第４図によ
り示される如く、部品番号印刷回路板１の両方の
表面には、銅板が存在している。部品番号印刷回
路板１を構成する材料及び製造方法は高度に発展
された技術を用いるが、本発明を完全に理解する
為には本明細書で詳細に述べる必要は無いと考え
られる。実施例中、部品番号印刷回路板１は内部
部導電性印刷回路板を含まないものとして述べら
れているが、多層印刷回路板が本発明を実施する
際に用いられて良い事は明らかである。

第４図を参照するに、導電性領域１９は、部品
番号印刷回路板１に於ける開孔の適当なアレイの
孔内に夫々プレスされた後、ピン２０の表面をみ
がかれてメツキされたものであることは明らかで
ある。回路板１にピン２０を締め付ける方法とし
ては、適当な位置に設けられた柱環２１を有する
ピン２０を回路板１に挿入する方法がある。ピン
２０の算出した下位部分は比較的大きな導電領域
を形成するために型をつけられる。この領域は平
らな表面を形成する為にみがかれ、次いで部品番
号印刷回路板１上に低抵抗の導電領域１９として
働く様に金メツキされる。

部品番号印刷回路板１は、本分野に於いてメイ
ク・アンド・ピン（make and pin）構造として
周知の試験システム、即ち試験システムのテスタ
に接続される。試験システム及びレーキ
（rake）２２からアースまでの線にピン２０を接
続する為の接続手段の構造は本分野に於いて周知
である。適当な接続手段を示す例としては、試験
システムから部品番号印刷回路板１のピン及びレ
ーキまでの線は、三芯導線（tri−leads）及び／
若しくは、同軸ケーブルが良い。良好な実施例の
部品番号印刷回路板１は、試験される特定の装置
の試験を容易にする為、選択されたピン２０およ
びレーキ２２に適当に接続された受動要素若しく
は能動要素を含む殿に修正されて良いことは明ら
かである。即ち、試験システムを操作する場合、
試験される部品番号に関する適当な要素を選択
し、部品番号印刷回路板１の上表面にこれらの要
素を適当に位置決めし、接続する。部品番号印刷
回路板１の上表面に置かれた能動若しくは受動素
子は、試験される装置から約５cmのオーダで比較
的密接して置かれている。当業者により理解され
る如く、これは、テスタと試験される装置の間の
Ｉ／Ｏ導電体路の電気的環境の特性を維持する際
に考慮すべき重要な事項である。

部品番号印刷回路板１の銅表面１７は、ピン２
０及びレーキ２２をその上に製造する以前に食刻
されている。食刻されたパターンは、その上に装
着されるべき任意の素子の為に適当な島接続部を
形成する。

本装置に於いては、２種類のアース装置が形成
されている。第１の装置は、試験される装置のア
ースと呼ばれ、試験される装置から延びている電
力線に含まれている。“試験される装置のアー
ス”の場合、探査針アセンブリ３の探査針数本と
印刷回路電力ボード９上のバツド数個が用いられ
る。第２の装置は、“テスタのアース”である。
探査針アセンブリ３、印刷回路電力ボード９の下
位銅表面スペーサ８、及び部品番号印刷回路板１
の銅表面（上面及び下面）が通常接続され“テス
タのアース”を構成している。空間変換器構造体
２の内部に適当に配列された複数個の導電体２２
Ａ（例えば総計８個）（第２図参照）が下段プレ
ート７と部品番号印刷回路板１の下部銅表面１７
の間に接続される。これらのアース線は、空間変
換器ダイス１０からポゴ導電体１３まで延びてい
る、Ｉ／Ｏ組の導電線１１の導電路と同様な形状
の放射状が好ましい。これらのアース線路は、総
てのアース線に存在する固有のインダクタンスを
減少する。

電力供給印刷回路板９は、試験される装置に電
力を供給する機能を達成するのに有効である。大
規模集積技法により製造され、回路密度の高い半
導体装置の比較的高い電力、及び高周波試験は、
電力源に対する接続が最少か若しくは極めて低い
インピーダンスを有する事を要求する。この低い
インピーダンス路を達成する為、空間変換器ダイ
ス１０から放射状に配線された電力を供給する為
の導電線１２は比較的長さが短かく、電力供給印
刷回路板９上の比較的大きな領域の印刷回路島１
２Ａに夫々終端されている。複数個の島、即ち電
力を供給している導電線１２の夫々に関連する島
は、夫々コンデンサ２４及びコンデンサ２４Ａと
で強い減結合を形成している。コンデンサ２４Ａ
は、物理的に大きさが小さいのでチツプ・コンデ
ンサと呼ばれ、従つて、電力供給印刷回路板９の
中心部に集中して用いられ、且つ高周波では低い
インピーダンス特性を示している。コンデンサ２
４は小さなタンタル・コンデンサが好ましいが、
チツプ・コンデンサよりも物理的な大きさが大き
くキヤパシタンスも大きい。コンデンサ２４は、
ボードの中心から離れた広い領域で用いられる。
これは、低周波の減結合の為に必要とされる。コ
ンデンサ２４及び２４Ａにより形成された強い減
結合は、試験される装置に対する電力供給路のイ
ンピーダンスを更に最少にするか若しくは減少す
る。電力供給印刷回路板９は試験される装置から
物理的且つ電気的に最少の距離に於いて減結合コ
ンデンサの効果的な位置及び接続を達成する。電
力供給印刷回路板９の周返部で比較的大きな導電
性の島２５Ａ（第１図参照）が、試験システムか
ら電力供給線２５までの接続の為に設けられてい
る。従つて、電力供給印刷回路板９は、試験され
る装置までの更に抵いインピーダンスの電力供給
路、即ち電力供給路に減結合コンデンサを設け試
験される装置までの距離を接近させ、島２５によ
りＩ／Ｏ組の導電路とは別の電力供給路の有効な
接続を与える。コンデンサ２４及び２４Ａ並びに
電力供給線２５の接続は電力供給路のインピーダ
ンスの減少とともに、空間変換器の精巧な中心ア
センブリを基準にした広がりに置き換えられる点
に注目されたい。

更に、電流測定抵抗及び／若しくは、リレーの
如き付加的な能動素子若しくは受動素子が必要と
あらば、電力供給印刷回路板上に装着されても良
く、これらは低インピーダンスに影響を及ぼさな
い事はむろんである。

探査針３１の電力用探査針はとりわけ、過電流
から保護されなければならない。実施例中、夫々
の電力用探査針は個々に検査される。探査針アセ
ンブリ３内に必要とされる電力用の探査針３１が
24本の場合、24個の島１２Ａ及び２４Ａが、空間
変換器ダイス１０の周辺部に接近して設けられな
ければならない。また24個の島２５Ａ及びコンデ
ンサ２４が提供されなければならない。

即ち、夫々の電力供給路は空間変換器ダイスの
周辺部近くに設けられた島１２Ａ及びチツプ・コ
ンデンサ２４Ａを含む。これら島１２Ａの夫々は
夫々の電力用導電線１２と接続している。テスタ
からの電力供給線２５は大きな島２５Ａに接続し
ている。島２５の夫々は、個別の第１及び第２の
減結合コンデンサ２４及び２４Ａに接続されてい
る。電力用導電線１２が24本と、電力用探査針が
24本用いられる場合、電力供給印刷回路板９は、
多層印刷回路板が好ましく、その場合、各層の間
の内部平面及び導電路が利用される。従つて電力
用導電線１２の夫々に対する電力供給路は適当な
減結合コンデンサを有し、低インピーダンス路を
構成し試験を行なうのに十分な電流が供給され
る。

第６図及び第７図を参照するに、説明する為の
みのものであるが、代表的な電力供給印刷回路板
の良好な実施例が詳細に示される。

第６図は、多くのチツプ・コンデンサ２４Ａと
小さなタンタル・コンデンサ２４をハンダ付けさ
れた電力供給印刷回路板９の上部平面図を示す。
これらのコンデンサは、24本の電力用導電線１２
の夫々に対して低インピーダンス路を構成してい
る。16個の島が内部の島によつて、電力組導電体
を接続する島１２Ａから放射状に形成されてい
る。電力組導電体を接続する島１２Ａ及び島２５
Ａの上表面はメツキされた管６５により内部の島
に接続している。

第７図は、電力供給印刷回路板９の一部断面図
を示す。板は、エポキシ・ガラス層６３により分
割された銅の島６０，６１及び６２を含む。管６
５は、上段の島６０の或る部分を中段の島６１の
或る部分に接続するものとして示される。メツキ
されたねじ穴の様な他の管６６が、上段の島６０
を““テスタのアース”である、下段の島６２に
接続している。これによつて、上段の島の或る部
分がテスタのアースにされ、従つて、減結合コン
デンサが電力用の島とテスタのアースの間に用い
られる。薄い絶縁層６４が電力供給印刷回路板９
と装着用プレート（下段プレート）７の間に設け
られ、テスタのアースと底板のアースを分離して
いる。

回路密度の高い半導体装置を試験する為の完全
な電子式試験システムは、本明細書中に詳細に説
明されていないが、その様な装置は本分野に於い
て周知である。本発明の実施は、装置を試験する
為の特定の電子式試験システムの構成に限定され
ない。計算機システム、テスタ及び本明細書で説
明されたプログラム可能界面接触装置を用いてい
る試験システムは、本発明に従つており、本発明
を実施する為に用いられて良い。

米国特許第3806800号を参照するに、１つの電
子式試験システムが説明されている。

本考案の良好な実施例の図面及び説明を参照す
るに以下の記述が完全に記載され、そして当業者
により完全に理解され、明らかにされる。

(1) プログラム可能界面接触装置に於いて、部品
番号印刷回路板から試験される装置、即ち製品
までのＩ／Ｏ電気的路は、長さが極めて短か
い。実施例に於いては、上記Ｉ／Ｏ電気的路の
長さは、5.08cm末満である。これらの短かい電
気的路は、適当な電気的環境（即ち、低インピ
ーダンス、最少の漏話、最少のノイズ導入、信
号変換の最少の遅延）を形成する場合、及びテ
スタを試験される高速回路に接続する場合に効
果的である。

(2) 電力供給印刷回路板は、試験される装置に接
近して置かれる減結合要素により低抵抗で十分
な電力を供給するのに有効な手段を提供する。

(3) 本考案の構造体及びアセンブリにより、試験
される装置、即ち製品に対する電力若しくはア
ースを提供する為の任意の探査針の割当てが可
能にされる。

(4) プログラム界面接触装置はチツプ・ウエハの
試験用に用いられる。チツプは、パツケージ用
構造体及び容易な修正により、モジユール・ソ
ケツトの如き、本分野に於いて周知の種々の他
の構造体上に位置している。

(5) 試験システムの探査針アセンブリ及び空間変
換器構造体が製品取り扱い手段の上に適当に装
着され、且つ、試験される製品の試験を正確に
行なう為に整合される。試験される製品に対応
する電力供給印刷回路板９が、機械的ネジの如
き任意の適当な手段により、空間変換器構造体
の表面に締め付けられ、且つ、整合される。製
造部品番号の夫々は、異なつた個々の部品番号
印刷回路板を要求する。実際の試験状態に於い
ては、部品番号印刷回路板は１分未満で交換さ
れる。

(6) 周知の如く、探査針アセンブリの探査針のす
りへり、電気的欠陥、乱用は探査針の交換を要
求する。探査針アセンブリは容易に交換可能で
ある事は明らかである。

(7) プログラム可能界面接触装置により達成され
る電力供給は以下の利点、即ち数多くの低抵抗
電気路の可能性、減結合回路の変化の可能性、
且つ電力パツドの選定に関する設計の融通性を
提供する。

(8) 実施例中、探査針アレイは11×11−１本であ
る。従つて、探査針アセンブリ内には120本の
個別の探査針３１がある。上記120本の探査針
３１のうちの24本は電力用の導電線１２によ
り、電力供給印刷回路板９上の島１２Ａに接続
される。残りの96本の探査針は、Ｉ／Ｏ用の導
電線１１により上段プレート６上のポゴ導電体
１３，１４に接続される。本発明が探査針の総
本数若しくは電力用探査針と、Ｉ／Ｏ用探査針
との割合に対して限定されないのは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の良好な実施例によるプログ
ラム可能界面接触装置の一部断面の斜視図、第２
図は本考案の良好な実施例によるプログラム可能
界面接触装置の第１図の線２−２に沿つて得られ
た断面図、第３図は、第１図及び第２図のプログ
ラム可能界面接触構造体の空間変換器構造体２の
上段プレート６の部分の断面図で、第３図に示さ
れた該上段プレート６は代表的なポゴ導電体１
３，１４を含み、且つ、該ポゴ導電体がどのよう
な状態で上記上段プレート６内に備え付けられて
いるかを示し、第４図は、第１図及び第２図のプ
ログラム可能界面接触装置の部品番号印刷回路の
一部分の断面図を示し、更に柱環２１を有したピ
ンをも示す図、第５図は、第１図及び第２図のプ
ログラム可能界面接触装置の空間変換器構造体２
の一部分の断面図、第６図は、第１図及び第２図
のプログラム可能界面接触装置の空間変換器構造
体２の電力供給印刷回路板９の平面図、第７図
は、第６図の電力供給印刷回路板の一部分の断面
図である。 １……部品番号印刷回路板、２……空間変換器
構造体、９……電力供給印刷回路板、１１，１２
……導電線、３１……探査針、４２……試験され
る装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数個の導電性パツドを有するを半導体装置を
   試験するための試験システムに用いる接続装置で
   あつて、一表面に複数個の電気的コネクタを有し
   他表面に該コネクタに接続する導電性領域を有す
   る回路板と、上記半導体装置の導電性パツドに電
   気的に接触し得る複数個の互いに平行な探査針
   と、上記回路板の導電性領域を上記探査針に接続
   するスペース変換器とを有し、上記スペース変換
   器は、一表面に上記回路板の導電性領域に接触す
   る導電性領域を有し他表面に該導電性領域に接続
   する電気接点を有する第１の平担部材と、第１の
   平担部材に平行に且つ間に間隙を有するように設
   けられ上記探査針に接続される電気接点を有する
   第２の平担部材と、上記第１の平担部材上の電気
   接点を上記第２の平坦部材上の電気接点に接続す
   る手段と、上記第２の平担部材上に配設された上
   記半導体用の電力供給手段及び減結合用コンデン
   サ装置とを有する試験システム用接続装置。