JPH01265470A - 同軸ケーブル用コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、同軸テーブル用コネクタに関し、例えば半
導体チップの高周波数試験のために、ブローブ針とテス
ターとの間の信号経路を全て同軸ケーブルで接続可能に
する同軸ケーブル用コネクタに利用して有効な技術に関
するものである。

〔従来の技術〕

同軸コネクタは、中心導体に芯ずれが生じなく、接続部
で誘電率が変化しないように構造上の種々の工夫が行わ
れている。このような同軸コネクタに関しては、例えば
、総合技術出版１９８７年４月１０日発行「コネクタ最
新技術」頁１９５〜頁２０７がある。

また、半導体集積回路の製造技術の進展により、その高
速化の向上が著しい。このため、素子の持つ実力を正確
に試験するためには、高周波数帯までの信号の授受を行
うことが必要である。そこで、高周波テストヘッドが用
いられる。高周波テストヘッドに関しては、例えば特開
昭６２−１４４３５号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記高周波テストヘッドは、プリント基板にタングステ
ン針によるプローブ針を固定したプローブボードを用い
ている。それ故、上記プローブ針やプリント配線を信号
の伝達経路とするため、伝達可能な高周波数には限界が
ある。そこで、同軸ケーブルの芯線にプローブ針を取り
付けて、信号経路の大半を同軸ケーブルにより構成する
ことが考えられる。しかしながら、上記のように同軸コ
ネクタが大型であり、取り付けられるプローブ針の数が
多数になるからそれに対応して設けられる同軸コネクタ
の数も多数となり、上記のようなプローブボード上実装
すること不可能となる。

この発明の目的は、極小化を可能とする同軸コネクタを
提供することにある。

この発明の他の目的は、半導体集積回路の高周波数帯ま
での試験を可能にしたプローブボードを提供することあ
る。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、両端が同軸上に存在するように中間部で脹ら
みを持つように曲げられたバネ性を持つ細い線条からな
るオスピンの一端を所定の位置で第１の同軸ケーブルの
芯線に結合させ、上記オスピンが挿入可能にされた導電
性パイプからなるメスピンを芯線として誘電体を構成す
るスリーブに挿入し、上記第１の同軸ケーブルに結合さ
れたオスピンの挿入案内ガイドとして作用する先端部を
持つ外部導体からなる本体に設け、上記メスピンの一端
に芯線が第２の同軸ケーブルの芯線を結合させる。

〔作　用〕

上記した手段によれば、上記オスピンの膨らみ部分でメ
スピンと良好な接触圧が得られるから安定した電気的な
接続が可能になる。そして、それらの挿入案内ガイドや
誘電体が細い管状に構成できるから極小化が可能な同軸
コネクタが構成できるものである。

〔実施例〕

第１図には、オスピン側コネタクの一実施例の断面図が
示されている。同図は、その構造と組み立て方法の理解
を容易にするため、分解した状態を示している。

同軸ケーブル２は、その外被径が０．８６ｍで芯線の径
が０．２鶴のセミリッジラド形同軸ケーブルである。こ
の同軸ケーブル２のコネクタ側の芯線は、抜き採られて
約０．２ｆｉの径を持つタングステン等のバネ性を持つ
極く細い線条からなるオスピン３が設けられる。このオ
スピン３の先端側中間部は、両端が同軸線上に有るよう
に膨らみを持つように曲げられている。上記同軸ケーブ
ル２は、点線で示すように外被が銅を主成分とする外部
導体から構成される。それ故、格別に強い力をかけない
限り、同図のように一直線状になる。

上記オスピン３の接続を容易にするため、この実施例で
はケーブルガイド１が設けられる。このケーブルガイド
ｌは、例えばリン青銅の表面に金メツキ処理を行って形
成されたものである。このケーブルガイド１には、第３
図の組み立てられた断面図に示すように、同図の左側か
ら上記同軸ケーブル２が、そのオスピン３の先端がケー
ブルガイド１の右側開口部に相当する位置まで挿入され
、ケーブルガイドの左側端で上記同軸ケーブル２の外被
導体と半田１４により半田付けされる。このようにして
、オスピン側のコネクタが構成される。

上記同軸ケーブル２は、その所定の個所で芯線と上記オ
スピンの他端とが接続される。

第２図には、メスビン側コネタクの一実施例の断面図が
示されている。同図は、その構造と組み立て方法の理解
を容易にするため、分解した状態を示している。

上記オスピン３の挿入が可能にされた細いバイブがメス
ピン８を構成する。このメスピン８は、例えば黄銅によ
り形成され、その表面に金メツキ処理がなされたもので
ある。上記メスピン８の挿入口は、オスピン３の挿入を
容易にするため、特に制限されないが、テーパー状を持
つようにされる。すなわち、挿入口の内径が削られて中
に向かって径が小さくなるようなテーパーが設けられる
。

上記メスピンの他端に同軸ケーブル５の芯線６が挿入さ
れ、その挿入部において半田１１により結合される。こ
の半田層１１は、上記バイブからなるメスピンの外径と
芯線６の外径とが異なることから、その段差を埋めるよ
うに傾斜を持つように形成される。上記接続部と同軸ケ
ーブル５との間には、アラミド樹脂からなるストッパー
７が設けられる。このストッパー７は、上記オスピン３
をメスピン８に挿入した時の力を受ける作用と、メスピ
ン８の接続端から同軸ケーブル５の先端までの誘電体を
兼ねるものである。それ故、上記のように半田層１１が
傾斜面を持って構成されることに対応して、その表面と
後述する外部導体との距離が一定になるように、言い換
えるならば、誘電率が変化しないようにするため、その
断面厚みが全体としてＹ字を構成するようにされる。

上記同軸ケーブル５の芯線６は、上記メスピン８を構成
するバイブにその先端が挿入される前に、上記ストッパ
ー７の円錐状開口が上記半田１１層に対応するように貫
通させられる。そして、上記半田付けが行われるとスト
ッパー７は、次に説明するカラー４の同軸ケーブル５へ
の挿入によってメスピン８の接続部と接合するように押
し付けられる。上記同軸ケーブル５の長さが長（なる場
合、同軸ケーブル５は、予めカラーを逆方向から挿入し
ておけばよい。

カラー４は、上記メスピン８と芯線６との接続端からと
同軸ケーブル５の先端までの外部導体を兼ねるものであ
り、例えば、黄銅により形成され表面には金メツキ処理
が行われている。上記カラー４のストッパー７に対応し
た先端部は、上記ストッパー７の形状に対応したテーパ
ー状の開口が設けられろ。このカラー４は、そのテーパ
ー開口が上記ストッパー７の円錐傾斜部に係合して、ス
トッパー７をメスピン８の接続部に押し付けて支えるも
のである。

同軸ケーブル構造とするために、メスピン８は、前記ス
トッパー７と同様なアラミド樹脂からなるスリーブ９に
挿入される。このスリーブ９の先端側は、オスピン３の
挿入を容易にするためのテーパー状の挿入口を持つよう
構成される。上記スリーブ９の誘電体とし、その保持と
外部導体を兼ねてメスピン本体１０が設けられる。この
メスビン本体１０は、前記ケーブルガイド１と同様に、
例えばリン青銅により形成され、その表面に金メツキ処
理がなされている。

メスピン本体１０は、その先端部がスリーブ９の先端と
係合するストッパーを持ち、そこから更に延びてオスピ
ン３が設けられた同軸ケーブル２の挿入が行われる挿入
ガイドを持つ。挿入ガイド部は、上記オスピン３の挿入
を容易にするため挿入口には前記同様なテーパー開口と
される。また、本体１０自体をオスピン側コネクタを構
成するケーブルガイド１への挿入を容易にするため、先
端に向けて外径が小さくなるようなテーパーが設けられ
る。上記メスピン本体１０は、半田１３により上記カラ
ー４と接続される。そして、カラー４は、例えば半田１
２により同軸ケーブル４の外部導体に結合される。

特に制限されないが、この挿入ガイド部の内径は、上記
同軸ケーブル２の外径より少し小さく形成される。しか
しそのままでは上記同軸ケーブル２の挿入が不可能とな
るため、図示しないが、その軸方向と並行な２つのスリ
ンとが設けられている。すなわち、上記押入ガイドは、
上記２つのスリットにより２分割されており、挿入され
た同軸ケーブル２を挟み込むようにして保持する。この
ような構成を採ることにより、捻子等を用いることなく
、オスピン側とメスビン側のコネクタの良好な結合状態
を得ることができる。言い換えるならば、上記構成を採
ることにより、オスピンをメスピン側に挿入するだけで
、上記オスピンとメスビンとが簡単に外れないようにす
るものである。

上記オスピン側のケーブルガイド１の内径も、上記同様
に本体１０の外径より少し小さくし、上記のようなスリ
ットを設けて、挿入されたメスビン本体１０を挟み込む
ように保持させる構造とするものであってもよい。

第３図には、上記オスピン側とメスピン側のコネクタが
結合された状態の断面図が示されている。

上記のような極小さな径の２つの同軸ケーブル２と５と
を脱着可能に接続するコネクタとして、その外径を上記
同軸ケーブルの外径の約３倍に治めることができる。し
たがって、上記のような０．８６ｆｉのような極細い同
軸ケーブルにおいては、外径を３ｆｉ以下に構成できる
ものである。

メス側コネクタにおいて、オスピン３の挿入口ではスリ
ーブの先端に傾斜を設けてメスピン８との接続部での誘
電率が変化しないようにしている。

すなわち、上記はソ゛芯線と同じ径からなるオスピンに
対して、メスピン８は上記のようなパイプが用いられる
。したがって、オスピン３とメスピン８との接続部でそ
れぞれの表面に流れる高周波電流に対応して、スリーブ
９による誘電率かはＶ　−定になるように先細状のテー
パーが設けられている。これによって、上記内部導体と
してのオスピン３とオスピン８との接続部と、外部導体
としての本体１０との間に設けられるスリーブ９により
上記誘電、率の均一化を実現している。このことは、前
記メスピン８と同軸ケーブル５との接続部における半田
層１１及びストッパー７の形状においも同様である。こ
のような構造を採ることによって、所望の信号伝達特性
と小型化を実現した２つの同軸ケーブル２と４との接続
を行うコネクタを得るものである。

第４図には、上記同軸ケーブル用コネクタを持ちたい固
定プローブボード及びその接続リングの一実施例の概略
断面図が示されている。

基板１６は、リングカバーとしての作用と固定プローブ
用ボードとしての作用を持つ。すなわち、基板１６に上
面と下面とを貫通穴が設けられ、上記基Ｆｉ、１６の表
面側には第１の取り付はリング１７が設けられる。この
リング１７には、上記貫通穴に対応した貫通穴が設けら
れ、そこに上記オスピン側コネクタが設けられる。上記
リング１７は、その外周側に突起部が設けられる。言い
換えるならば、リングの外周部は、厚みが厚くされるる
ことによって、上面側が上記のように突起している。

上記基板１６とリング１７の貫通穴には、前記オスピン
側コネクタを構成するケーブルガイド１が嵌め込まれて
おり、このオスピン側コネクタに結合された同軸ケーブ
ル２の他端側は上記基板１６の下面側の開口２０まで延
びて終端している。上記基板の開口２０の周辺下面側に
は支持体１５が設けられ、この支持体１５の表面は、テ
ーパー状の支持面を持ち、そこに上記同軸ケーブル２が
支持されることによって、同軸ケーブル２は全部が略円
錐放射状になるようにされる。上記同軸ケーブル２の先
端側は、プローブ針３″が取り付けられる。上記プロー
ブ針３゛と同軸ケーブル２の芯線との結合を強固にする
ため、上記結合部幡４よ絶縁性の接着体を設けてプロー
ブ針３゛の固定端を固着するものとしてもよい。プロー
ブ針３°の尖端は、測定すべき半導体チップの電極に位
置合わせされている。

上記構成の高周波用プローブボードとテスターとの電気
的接続を行うために、前記メスビン側コネクタが設けら
れた第２のリング１８及びリングカバーからなるコネク
タが設けられる。

上記第２のリング１８及びリングカバー１９には、上記
のような貫通穴が設けられ、そこに上記メスピン側コネ
クタが挿入固定される。同図では、前記第２図及び第３
図に示すように比較的複雑な構造を持つメスピン側コネ
クタのうち本体１０が代表として例示的に示されている
。

リング１８の外径は、上記リング１７の外周に設けられ
た突起の内周に合致するようにされる。

オスピン側コネクタは、プローブボードを構成するもの
であり、半導体ウエハプローバに取り付けられているか
ら、上記突起をガイドとして上記オスピン側にメスピン
側を挿入させる。

上記メスピン側に結合される同軸ケーブル５は、フレキ
シブルなケーブルとされる。この構成では、上記メスピ
ン側コネクタとの接続部における表面の絶縁被膜を除去
して、メツシュ状の外部導体が前記第３図のようにカラ
ー４と半田付けされる。

上記ケーブル５の他端は、そのまま延びてテスターに接
続される。この構成に代えて、公知の同軸ケーブル用コ
ネクタを用いて中継器を構成し、テスターに結合された
同軸ケーブルと接続させもよい。このような構成を採る
と、公知の高周波テストヘッド用の同軸ケーブルをその
まま利用することができる。また、テスターと中継器と
の間のケーブルを、半導体チップに一対一対応させて形
成される複数種類のプローブボードに対して共通に用い
ることができる。

なお、上記メスピン側コネクタを上記プローブボード側
、言い換えるならばプローブ針が取り付けられる同軸ケ
ーブルに接続し、オスピン側コネクタをテスター側の同
軸ケーブルに接続するものであってもよい。また、上記
２つのリングとリングカバーは、上下逆にする構成を採
るものであってもよい。

この実施例のような同軸ケーブル間を接続するコネクタ
を利用した高周波プローブボードを用いるとこによって
、フロープ針からテスターまでの信号伝達経路を同軸構
造にできるから、従来の高周波テストヘッドを持ちいた
場合に比べてその伝達可能な信号周波数を大幅に高くす
ることができるものである。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 （１１両端が同軸上に存在するように中間部で脹らみを
持つように曲げられたバネ性を持つ細い線条からなるオ
スピンの一端を所定の位置で第１の同軸ケーブルの芯線
に結合させ、上記オスピンが挿入可能にされた導電性パ
イプからなるメスピンを芯線として誘電体を構成するス
リーブに挿入し、上記第１の同軸ケーブルに結合された
オスピンの挿入案内ガイドとして作用する先端部を持つ
外部導体からなる本体に設け、上記メスピンの一端に芯
線が第２の同軸ケーブルの芯線を結合させることによっ
て、上記オスピンの膨らみ部分でメスピンと良好な接触
圧が得られるから安定した電気的な接続が可能になり、
それらの挿入案内ガイドや誘電体が細い管状に構成でき
るからコネクタの極小化が可能となるという効果が得ら
れる。

（２）メスピン側コネクタ本体の先端側の内径を、それ
に挿入される同軸ケーブルの外径より少し小さくすると
ともに、スリットを設けて挿入された同軸ケーブルを挟
み込むようにすること、及び又はオスピン側のケーブル
ガイドの内径を上記メスピン側コネクタ本体の外径より
少し小さくするとともに、スリットを設けて本体を挟み
込むようにすることによって、オスピン側コネクタとメ
スピン側コネクタとの接続を捻子等によらず安定にでき
るという効果が得られる。

（３）上記同軸用コネクタの一方を同軸ケーブルを用い
た固定プローブボードに設け、他方をテスター側に導く
同軸ケーブルに接続することによって、プローブ針から
テスターまでを同軸構造の信号伝達経路にできる。これ
によって、より高周波数までの半導体チップの試験が可
能になるという効果が得られる。

（４）上記（３）により、半導体チップの交流試験の高
信頼性を実現できるという効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、オスピン側コ
ネクタは、ケーブルガイド１は、前記のような導電性金
属からなるものの他、合成樹脂等のような絶縁物から構
成してもよいし、省略するものとしてもよい。上記ケー
ブルガイドを省略した場合には、オスピン３及びケーブ
ル２の先端部が剥き出しになるので、取扱に注意を要す
ることになる反面、コネクタとしての外径を小さくでき
るものとなる。すなわち、上記ケーブルガイド１を省略
すれば、コネクタを基板に高密度に実装することができ
る。この場合、基板に設けられた貫通穴を実質的なケー
ブルガイドして作用させればよい。フレキシブルな２つ
の同軸ケーブルを結合させる場合、オスピン３が取り付
けられる同軸ケーブル２の先端部分のみ、前記のような
セミリジッド形の同軸ケーブルとし、ケーブルガイド１
から先をフレキシブルな同軸ケーブルに接続するように
すればよい、この場合、セミリジット形の同軸ケーブル
の芯線が全面的に抜き取られ、上記オスピン３が延長さ
れて上記フレキシブルな同軸ケーブルの芯線に結合され
るようにできる。

この発明は、前記同軸構造のプローブ針を用いたプロー
ブボードに用いられるコネクタの他、同軸ケーブル間を
接続させる同軸ケーブル用コネクタとして広く利用でき
る。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、両端が同軸上に存在するように中間部で脹
らみを持つように曲げられたバネ性を持つ細い線条から
なるオスピンの一端を所定の位置で第１の同軸ケーブル
の芯線に結合させ、上記オスピンが挿入可能にされた導
電性パイプからなるメスピンを芯線として誘電体を構成
するスリーブに挿入し、上記第１の同軸ケーブルに結合
されたオスピンの挿入案内ガイドとして作用する先端部
を持つ外部導体からなる本体に設け、上記メスピンの一
端に芯線が第２の同軸ケーブルの芯線を結合させること
によって、上記オスピンの膨らみ部分でメスピンと良好
な接触圧が得られるから安定した電気的な接続が可能に
なり、それらの挿入案内ガイドや誘電体が細い管状に構
成できるからコネクタの極小化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、オスビス側コネクタの組み立て前の状態の一
実施例を示す断面図、 第２図は、メスピン側コネクタの組み立て前の状態の一
実施例を示す断面図、 第３図は、オスピン側とメスビン側コネクタとの接続状
態の一実施例を示す断面図、 第４図は、上記同軸ケーブル用コネクタを用いた高周波
用プローブボードの一実施例を示す概略断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端が同軸線上に存在するように中間部で脹らみを
   持つように曲げられたバネ性を持つ細い線条からなるオ
   スピンと、上記オスピンの一端が所定の位置で結合れた
   芯線を持つ第１の同軸ケーブルと、上記オスピンが挿入
   可能にされた導電性パイプからなるメスピンと、上記メ
   スピンを芯線として誘電体を構成するスリーブと、上記
   スリーブが挿入され、上記第１の同軸ケーブルに結合さ
   れたオスピンの挿入案内ガイドとして作用する先端部を
   持つ外部導体としての本体と、上記メスピンの一端に芯
   線が結合された第２の同軸ケーブルとを含むことを特徴
   とする同軸ケーブル用コネクタ。 ２、上記第２の軸ケーブルの芯線と上記メスピンを構成
   するパイプとは、その外径差による段差を埋めるような
   傾斜を持つ半田層により結合され、上記半田層と第２の
   同軸ケーズルの外皮導体との間には、上記傾斜に対応し
   てその厚さが一定になるような誘電体を構成するストッ
   パーが設けられ、このストッパーの表面には外部導体を
   構成するカラーが設けられるものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の同軸ケーブル用コネクタ
   。 ３、上記第１の同軸ケーブルは、他端の芯線に半導体チ
   ップの電極に対して電気的接続を得るプローブ針が設け
   られて上記オスピン側コネクタとともに固定プローブボ
   ードを構成し、第２の同軸ケーブルはテスター側とされ
   、それに結合されるメスピン側コネクタは上記固定プロ
   ーブボードに対応した接続リングに設けられるものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１又は第２項記載
   の同軸ケーブル用コネクタ。