JP3875254B2 - 半導体試験装置及びインターフェースプレート - Google Patents

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Description

本発明は、半導体試験装置及びインターフェースプレートに関する。特に、本発明は、電子デバイスとの間で試験信号を入出力することにより電子デバイスを試験する半導体試験装置及びインターフェースプレートに関する。
従来、半導体集積回路等の電子デバイスを試験する半導体試験装置として、信号を処理する信号モジュールをテストヘッドに収容し、電子デバイスを着脱可能に搭載したパフォーマンスボードとモジュールとを電気的に接続するインターフェースプレートを、パフォーマンスボードとテストヘッドとの間に配置するものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
上記半導体試験装置において、周波数又は電力等が互いに異なる試験信号をそれぞれ処理する複数種類の信号モジュールが用いられることがある。この場合に、インターフェースプレートに設けられるコネクタピンは、それぞれの試験信号に適した仕様であることが好ましい。よって、インターフェースプレートには複数種類のコネクタピンが配される。
特開2004−108898号公報
しかしながら、インターフェースプレートにどのような種類のコネクタピンをどのように配置するかは、被試験の電子デバイスの種類によって異なる。よって、上記半導体試験装置においては、電子デバイスが異なる毎に、インターフェースプレート全体を作成することになり、コストがかさむ。また、インターフェースプレートは各信号モジュールと電気的に接続された接続ケーブルの端部に設けられた多数のコネクタピンを保持しているので、電子デバイスの種類毎にインターフェースプレートを取り替える作業において、インターフェースプレートに取り付けられたコネクタピンを一ずつ取り替えることになり、作業が煩雑になる。
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態においては、電子デバイスとの間で試験信号を入出力することにより電子デバイスを試験する半導体試験装置であって、試験信号を処理する信号モジュールを有するテストヘッド本体と、信号モジュールに電気的に接続され、端部にコネクタピンを有する複数の接続ケーブルと、複数のコネクタピンを保持する複数種類のコネクタハウジングと、テストヘッド本体の一面に配されたプレート本体、及び、複数種類のうちのいずれかの種類のコネクタハウジングを複数個収容した状態で、プレート本体にそれぞれ着脱可能に取り付けられる複数のコネクタブロックを有するインターフェースプレートと、電子デバイスを着脱可能に保持し、インターフェースプレートに取り付けられることにより、複数のコネクタピンを電子デバイスに電気的に接続するパフォーマンスボードとを備える。
上記半導体試験装置において、複数のコネクタブロックは、プレート本体において、パフォーマンスボードに配される電子デバイスの回りに環状に配されてもよい。
上記半導体試験装置において、複数のコネクタブロックは、プレート本体において、パフォーマンスボードに配される電子デバイスの回りに半径の異なる複数の環状に配されてもよい。
上記半導体試験装置において、インターフェースプレートは、プレート本体に着脱可能に取り付けられる環状のベースをさらに有し、複数のコネクタブロックは、ベースに取り付けられることにより、プレート本体に対してベースと一体に着脱可能であってもよい。
本発明の第2の形態においては、電子デバイスとテストヘッド本体に収容された信号モジュールとの間を複数の接続ケーブルを介して電気的に接続して電子デバイスを試験する半導体試験装置のテストヘッド本体に取り付けられるインターフェースプレートであって、テストヘッド本体の一面に配されたプレート本体と、複数の接続ケーブルの一端に設けられたコネクタピンを保持する複数種類のコネクタハウジングのうちのいずれかの種類のコネクタハウジングを複数個収容した状態で、プレート本体にそれぞれ着脱可能に取り付けられる複数のコネクタブロックとを備える。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、種類の異なるコネクタハウジングをコネクタブロックに複数個保持した状態で、これらを一括して着脱することができる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係る半導体試験装置20の構成の一部を示す断面図であり、図2は、図1に示した二点鎖線で囲まれた領域を拡大した拡大図である。
図1及び図2に示す半導体試験装置20は、電子デバイス10との間で試験信号を入出力することにより、電子デバイス10の試験をする。ここで、電子デバイス10は、半導体集積回路の被試験素子であり、DUT(Device Under Test)とも呼ばれる。また、半導体試験装置20は、自動試験装置またはATE(Automatic Test Equipment)と呼ばれる。
半導体試験装置20は、試験信号を入出力するテストヘッド本体100と、電子デバイス10を着脱可能に保持するパフォーマンスボード300と、テストヘッド本体100の一面に配され、これらテストヘッド本体100とパフォーマンスボード300とを電気的に接続するインターフェースプレート200とを備える。ここで、パフォーマンスボード300は、他にロードボード、回路ボードなどと呼ばれる。また、インターフェースプレート200は、ハイフィックス、試験ヘッドシャーシ、テストフィクスチャ、トッププレートなどと呼ばれる。
図3は、パフォーマンスボード300の平面斜視図であり、図4は、パフォーマンスボード300の側面図である。図3及び図4に示されるように、パフォーマンスボード300は略円板形状のボード本体310を有する。ボード本体310は例えば電気回路基板である。パフォーマンスボード300は、ボード本体310の略中心に配されて電子デバイス10を着脱可能に保持するソケット320と、ソケット320から延伸する信号線330、331と、信号線330、331にそれぞれ電気的に接続してボード本体310を貫通するビア332、333とを有する。これらの信号線330、331は、ボード本体310に設けられたマイクロストリップラインでもよい。信号線330及び信号線331の合計数は、ソケット320に装着される電子デバイス10において試験の対象となるピンの合計数より多く設けられる。図3及び図4では図面を簡略化するべく、信号線330、331はそれぞれ一本ずつ描かれているが、実際には電子デバイス10のピンの数に応じて、信号線330、331は数十から数百個設けられる。なお、図3及び図4のパフォーマンスボード300は、ソケット320を一つだけ設けているが、これに限られずに複数個のソケット320を設けてもよい。
ここで、電子デバイス10のそれぞれのピンに対して互いに異なる周波数又は電力の試験信号が用いられることがある。特に、従来からのアナログ又はデジタルの試験信号(A/D試験信号)を用いて電子デバイス10の所定のピンに対して試験をすることに加えて、最近は更に高周波のRF(Radio Frequency)試験信号を用いて電子デバイス10の他のピンに対して試験をすることも多い。そこで、電子デバイス10とテストヘッド本体100間の電気的接続には、試験信号に用いられる周波数又は電力に適したコネクタ及びケーブルが用いられることが好ましい。
本実施形態においては、互いに異なる第1及び第2の試験信号について、第1試験信号用に、ビア333の端部に第1コネクタ340を電気的に接続すると共に、第2試験信号用に、ビア332の端部にコネクタ334、ケーブル336及び第2コネクタ338をこの順に電気的に接続している。第1及び第2の試験信号の一例は、A/D試験信号及びRF試験信号である。
図3及び図4のパフォーマンスボード300はボード本体310の下方に延伸するブラケット350を有し、このブラケット350は第2コネクタ338を第1コネクタ340よりも下方において支持する。さらに、パフォーマンスボード300は、ボード本体310の外周に取り付けられた環状の外周部材360を有し、この外周部材360はボード本体310の機械的強度を補強する。
図1及び図2に示すテストヘッド本体100は、第1試験信号を処理する複数の第1モジュール112、及び、第2試験信号を処理する複数の第2モジュール114を含む信号モジュール110を収容する。図1では図面を簡略化すべく、第1モジュール112及び第2モジュール114は二つずつ描かれているが、実際には電子デバイス10のピンの機能及び数に対応して配置される。
テストヘッド本体100は、上記第1モジュール112に電気的に接続されたコネクタ146、及び、第2モジュール114に電気的に接続されたコネクタ142を有する。テストヘッド本体100はさらに、板状の上面130と、この上面130に配され、上記コネクタ146と嵌め合うことにより電気的に接続するコネクタ144と、上記コネクタ142に嵌め合うことにより電気的に接続するコネクタ129とを有する。なお、図1及び図2においては説明のためこれらのコネクタ対が離れた状態が描かれているが、半導体試験装置20の使用状態においては、これらのコネクタ対が嵌め合わされる。また、コネクタ144には第1ケーブル122が接続されると共に、コネクタ129には第2ケーブル126が接続されている。第1ケーブル122及び第2ケーブル126の一例は同軸ケーブルである。
図5は、インターフェースプレート200の分解斜視図であり、図6は、インターフェースプレート200に長方形ハウジング150及び正方形ハウジング160が保持された状態を上面から見た平面図である。ここで、第1ケーブル122におけるコネクタ144と反対の端部には、第1コネクタピン124が配される。長方形ハウジング150は、樹脂で成型された略直方体形状を有し、第1コネクタピン124を複数個、例えば、10個、保持する貫通穴を有する。これにより、長方形ハウジング150の貫通穴に第1コネクタピン124が圧入されて、長方形ハウジング150が第1コネクタピン124を保持する。また、第2ケーブル126におけるコネクタ129と反対の端部には、第2コネクタピン128が配される。正方形ハウジング160は、断面が略H型の柱形状を有し、第2コネクタピン128を複数個、例えば、12個、保持する貫通穴を有する。これにより、正方形ハウジング160の貫通穴に第2コネクタピン128が圧入されて、正方形ハウジング160が第2コネクタピン128を保持する。
インターフェースプレート200は、略ドーナツ形状のプレート本体210、及び、このプレート本体210に対して、パフォーマンスボード300上に電子デバイス10が載置される位置を中心とした環状に配される複数の外周コネクタブロック230を有する。図5及び図6に示す形態において、インターフェースプレート200は環状に配される4個の外周コネクタブロック230を有する。この場合に、外周コネクタブロック230はプレート本体210にネジ止めされることにより、プレート本体210に対して固定されて保持される。
外周コネクタブロック230は、略帯状の収容部232を有し、この収容部232内に長方形ハウジング150を複数個、例えば図6に示すように20個、収容する。この場合に長方形ハウジング150の両端が外周コネクタブロック230にネジ止めされることにより、外周コネクタブロック230が長方形ハウジング150を保持する。これにより、外周コネクタブロック230は複数個の長方形ハウジング150を収容して保持した状態で、プレート本体210に対して着脱することができる。
さらに、インターフェースプレート200は、外周コネクタブロック230が配された内側に配される環状のベース240、このベース240に取り付けられ、パフォーマンスボード300上に電子デバイス10が載置される位置を中心として環状に配される内周コネクタブロック220を有する。この場合に、ベース240の貫通穴247に挿入されたネジ248が内周底面212のネジ穴249にネジ止めされることにより、ベース240がプレート本体210の内周底面212に固定されて保持される。なお外周コネクタブロック230が配される位置よりも、ベース240は低い位置に配される。
図5及び図6に示す形態において、インターフェースプレート200は、外周コネクタブロック230と同心円状に配された4個の内周コネクタブロック220を有する。ここで、図5に示すように、内周コネクタブロック220は、互いに外形が異なる長方形ハウジング150と正方形ハウジング160とをそれぞれ収容する第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226を含む。図6に示す例において、環状における左上及び右下に合計2個の第1内周ブロック222が配され、右上及び左下に合計2個の第2内周ブロック226が配される。
第1内周ブロック222は略帯状の収容部224を有し、長方形ハウジング150を複数個、例えば図6に示すように8個、収容する。この場合に長方形ハウジング150の両端が第1内周ブロック222にネジ止めされることにより、第1内周ブロック222が長方形ハウジング150を保持する。また、貫通穴225に挿入されたネジ223がベース240のネジ穴242にネジ止めされることにより、第1内周ブロック222はベース240に固定されて保持される。これにより、第1内周ブロック222は複数個の長方形ハウジング150を収容して保持した状態で、ベース240に対して着脱することができる。
また、第2内周ブロック226は略H型の収容部228を有し、この収容部228において正方形ハウジング160を複数個、例えば図5及び図6に示すように3個、収容する。この場合に正方形ハウジング160の両端が第2内周ブロック226にネジ止めされることにより、第2内周ブロック226が正方形ハウジング160を保持する。また、貫通穴229に挿入されたネジ227がベース240のネジ穴246にネジ止めされることにより、第2内周ブロック226はベース240に固定されて保持される。これにより、第2内周ブロック226は複数個の正方形ハウジング160を収容して保持した状態で、ベース240に対して着脱することができる。
ここで、ベース240に対して第1内周ブロック222を配する位置と第2内周ブロック226を配する位置とに互換性を有する。すなわち、ベース240の同じ位置に第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226のいずれか一方を選択的に取り付けることができるように第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226の形状が決定されている。これにより、インターフェースプレート200において、長方形ハウジング150及び正方形ハウジング160を配置する自由度を大きくすることができる。
また、第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226の下面に下方に延伸するピンをさらに設けると共に、ベース240の上面に上記ピンに対応する穴をさらに設けてもよい。これにより、ベース240の穴に第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226のピンを挿入して、ベース240に対して第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226を位置決めすることができる。この場合に、第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226の両方に対して共通するピン及び穴の組を設けることにより、同じ位置に第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226のいずれか一方を配する互換性を保つことができる。
なお、ベース240に対して第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226を固定した状態でプレート本体210に対してベース240を着脱することにより、第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226に保持された複数の長方形ハウジング150及び複数の正方形ハウジング160をベース240に対して一体的に着脱することができる。
上記構成に基づく半導体試験装置20において、試験の対象となる電子デバイス10の種類毎に、信号モジュール110が選択される。この選択に基づいて、外周コネクタブロック230、第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226の配置が決定される。配置が決定された外周コネクタブロック230、第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226に、第1コネクタピン124を保持した長方形ハウジング150及び第2コネクタピン128を保持した正方形ハウジング160が収容され、プレート本体210に取り付けられる。これら、第1コネクタピン124及び第2コネクタピン128に対応して、パフォーマンスボード300のボード本体310に、第1コネクタ340及び第2コネクタ338が取り付けられる。その後、対のコネクタを嵌め合せながら、インターフェースプレート200上にパフォーマンスボード300を配置する。これにより、パフォーマンスボード300のソケット320が、テストヘッド本体100の第1モジュール112及び第2モジュール114と電気的に接続する。この状態において、ソケット320に順次、電子デバイス10を載置して試験信号を入出力することにより、電子デバイス10を試験する。
この場合に、外周コネクタブロック230が電子デバイス10を中心として環状に配されているので、外周コネクタブロック230に保持された複数の長方形ハウジング150に保持された第1コネクタピン124と電子デバイス10との信号路の長さを略同一にすることができ、試験信号に時間差が生じることを防ぐことができる。同様に、第1内周ブロック222及び第2内周ブロック226が電子デバイス10を中心として環状に配されているので、第1内周ブロック222に保持された長方形ハウジング150に保持された第1コネクタピン124、及び、第2内周ブロック226に保持された正方形ハウジング160に保持された第2コネクタピン128について、試験信号に時間差が生じることを防ぐことができる。
以上、本実施形態によれば、複数個の長方形ハウジング150を保持した第1内周ブロック222を一括してベース240に対して着脱することができ、同様に、複数個の正方形ハウジング160を保持した第2内周ブロック226を一括してベース240に対して着脱することができるので、電子デバイス10の種類毎にインターフェースプレート200にコネクタピンを取り付ける場合にユーザの操作性が向上する。また、ベース240に対して第1内周ブロック222を取り付ける位置と第2内周ブロック226を取り付ける位置とに互換性があるので、長方形ハウジング150及び正方形ハウジング160を配置する自由度が大きい。
また、ベース240に第1内周ブロック222及び外周コネクタブロック230を取り付けた状態で、ベース240をプレート本体210に対して着脱することができるので、第1内周ブロック222及び外周コネクタブロック230の両方に保持された複数の長方形ハウジング150及び正方形ハウジング160を一括してプレート本体210に対して着脱することができ、ユーザの操作性がさらに向上する。
なお、図3及び図4に示したパフォーマンスボード300は略円板形状を有するが、パフォーマンスボード300の形状はこれに限られない。他の例として、パフォーマンスボード300は矩形の板形状であってもよい。また、図5及び図6に示したインターフェースプレート200の内周コネクタブロック220及び外周コネクタブロック230もパフォーマンスボード300の形状に合わせて環状に配されているが、この配置に限られない。例えば、パフォーマンスボード300が矩形である場合に、複数の内周コネクタブロック220及び複数の外周コネクタブロック230も矩形に配置されてもよい。
また、図5及び図6に示したインターフェースプレート200は、環状に配された4個の外周コネクタブロック230と、外周コネクタブロック230よりも内側に環状に配された4個の内周コネクタブロック220とを有するが、外周コネクタブロック230及び内周コネクタブロック220の個数は、これに限られない。4個より多くてもよいし、少なくてもよい。また、図5及び図6に示したインターフェースプレート200は外周コネクタブロック230と内周コネクタブロック220により同心円の二重の環状に配されるが、さらに、外周コネクタブロック230の外側及び内周コネクタブロック220の内側にコネクタブロックを配してもよい。
また、図5及び図6に示した外周コネクタブロック230は、いずれも長方形ハウジング150を収容するが、これに限られない。長方形ハウジング150を収容する外周コネクタブロック230のいくつかまたはすべてに変えて、正方形ハウジング160を収容する外周コネクタブロック230を配してもよい。
さらに、図5及び図6に示した外周コネクタブロック230及び第1内周ブロック222は長方形ハウジング150を収容し、第2内周ブロック226は正方形ハウジング160を収容するが、これに限られない。例えば、一つのコネクタブロックに長方形ハウジング150を収容する収容部と正方形ハウジング160を収容する収容部とを設けて、当該一つのコネクタブロックが複数種類のハウジングを保持してもよい。
また、図1から図6の実施形態において互いに嵌め合うコネクタ対はいずれがプラグであってもジャックであってもよい。また、互いに異なる周波数又は電力の試験信号としてA/D試験信号とRF試験信号を例示したが、これに限られず、他の試験信号であってもよい。この場合に、コネクタピンは当該他の試験信号に対応したものであってもよい。例えば、コネクタピンは、BMA(Blindmate)コネクタ対の一方、SMA(Sub Miniature type A)コネクタ対の一方であってもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
本実施形態に係る半導体試験装置20の構成の一部を示す断面図である。 図1に示した二点鎖線で囲まれた領域を拡大した拡大図である。 パフォーマンスボード300の平面斜視図である。 パフォーマンスボード300の側面図である。 インターフェースプレート200の分解斜視図である。 インターフェースプレート200に長方形ハウジング150及び正方形ハウジング160が保持された状態を上面から見た平面図である。
符号の説明
10 電子デバイス、20 半導体試験装置、100 テストヘッド本体、110 信号モジュール、112 第1モジュール、114 第2モジュール、120 接続ケーブル、122 第1ケーブル、124 第1コネクタピン、126 第2ケーブル、128 第2コネクタピン、129 コネクタ、130 上面、142 コネクタ、144 コネクタ、146 コネクタ、150 長方形ハウジング、160 正方形ハウジング、200 インターフェースプレート、210 プレート本体、212 内周底面、220 内周コネクタブロック、222 第1内周ブロック、223 ネジ、224 収容部、225 貫通穴、226 第2内周ブロック、227 ネジ、228 収容部、229 貫通穴、230 外周コネクタブロック、232 収容部、240 ベース、242 ネジ穴、246 ネジ穴、247 貫通穴、248 ネジ、249 ネジ穴、300 パフォーマンスボード、310 ボード本体、320 ソケット、330 信号線、331 信号線、332 ビア、333 ビア、334 コネクタ、336 ケーブル、338 第2コネクタ、340 第1コネクタ、350 ブラケット、360 外周部材

Claims (5)

  1. 電子デバイスとの間で試験信号を入出力することにより前記電子デバイスを試験する半導体試験装置であって、
    前記試験信号を処理する信号モジュールを有するテストヘッド本体と、
    前記信号モジュールに電気的に接続され、端部にコネクタピンを有する複数の接続ケーブルと、
    前記複数のコネクタピンを保持する複数種類のコネクタハウジングと、
    前記テストヘッド本体の一面に配されたプレート本体、及び、前記複数種類のうちのいずれかの種類のコネクタハウジングを複数個収容した状態で、前記プレート本体にそれぞれ着脱可能に取り付けられる複数のコネクタブロックを有するインターフェースプレートと、
    前記電子デバイスを着脱可能に保持し、前記インターフェースプレートに取り付けられることにより、前記複数のコネクタピンを前記電子デバイスに電気的に接続するパフォーマンスボードと
    を備える半導体試験装置。
  2. 前記複数のコネクタブロックは、前記プレート本体において、前記パフォーマンスボードに配される前記電子デバイスの回りに環状に配される請求項1に記載の半導体試験装置。
  3. 前記複数のコネクタブロックは、前記プレート本体において、前記パフォーマンスボードに配される前記電子デバイスの回りに半径の異なる複数の環状に配される請求項2に記載の半導体試験装置。
  4. 前記インターフェースプレートは、前記プレート本体に着脱可能に取り付けられる環状のベースをさらに有し、
    前記複数のコネクタブロックは、前記ベースに取り付けられることにより、前記プレート本体に対して前記ベースと一体に着脱することができる請求項2または3に記載の半導体試験装置。
  5. 電子デバイスとテストヘッド本体に収容された信号モジュールとの間を複数の接続ケーブルを介して電気的に接続して前記電子デバイスを試験する半導体試験装置の前記テストヘッド本体に取り付けられるインターフェースプレートであって、
    前記テストヘッド本体の一面に配されたプレート本体と、
    前記複数の接続ケーブルの一端に設けられたコネクタピンを保持する複数種類のコネクタハウジングのうちのいずれかの種類のコネクタハウジングを複数個収容した状態で、前記プレート本体にそれぞれ着脱可能に取り付けられる複数のコネクタブロックと
    を備えるインターフェースプレート。
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