高帯域幅プローブアセンブリ
【課題】高帯域幅アプリケーションで使用されるスプリングプローブブロックアセンブリを提供する。
【解決手段】スプリングプローブブロックアセンブリは、絶縁性ハウジングを有する。ハウジング内には、信号プローブと、絶縁性層と、導電性シェルと、を有するプローブコネクタが配置される。ハウジング内には、少なくとも１つの接地プローブも配置される。接地プローブとプローブコネクタの導電性シェルとは、接地部によって電気的に接続される。接地部は、接地プローブにスプリングエネルギをもたらすような方法で接地プローブを弾力的に変形するように構成される。スプリングエネルギは、接地プローブと接地部との間に垂直力を発生させ、それが接地プローブをその位置で保持する。
【解決手段】スプリングプローブブロックアセンブリは、絶縁性ハウジングを有する。ハウジング内には、信号プローブと、絶縁性層と、導電性シェルと、を有するプローブコネクタが配置される。ハウジング内には、少なくとも１つの接地プローブも配置される。接地プローブとプローブコネクタの導電性シェルとは、接地部によって電気的に接続される。接地部は、接地プローブにスプリングエネルギをもたらすような方法で接地プローブを弾力的に変形するように構成される。スプリングエネルギは、接地プローブと接地部との間に垂直力を発生させ、それが接地プローブをその位置で保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動試験装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｓｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＡＴＥ））で使用されるタイプのスプリングプローブブロックアセンブリに関し、特に、高帯域幅アプリケーションで使用されるスプリングプローブブロックアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
スプリングプローブブロックは、集積回路または他の電子装置の必要な試験を行うために、集積回路または他の電子装置と自動試験装置試験ヘッドとの間に一時的なスプリング接触インタフェースを提供する目的で使用される。自動試験装置で使用されるタイプのスプリングプローブブロックアセンブリは、広く入手可能であり、略同様の設計を使用する。スプリングプローブブロックハウジングは、典型的には、圧入された同軸プローブと接地レセプタクルとを受入れる穴の正確な配置と直径とを保証する費用のかかる一続きのプロセスで、金属バーストックから機械加工される。固体金属成形加工はまた、回路素子のすべてを共通に接地する役割も果たし、それは最近まで信号完全性の観点から望ましいと考えられていた。スプリングプローブブロックハウジングによっては、機械加工された金属ではなく成形ポリマーから作製されたものもあった。
【０００３】
金属とポリマーとの両方のプローブブロックハウジングにおいて、同軸プローブコネクタは、個々に、一方の端部において同軸ケーブルに他方の端部においてスプリングプローブに終端される。典型的には、各信号線に対して１つのスプリングプローブが提供され、各信号線に対して基準（接地）としての役割を果たすために１つまたは複数のスプリングプローブが提供される。ポリマースプリングプローブハウジングの場合、各信号線に関連する同軸シールドチューブおよび接地スプリングプローブを、ポリマーハウジングの誘電体材料によってそれらの隣接するものから電気的に絶縁することができる。各チャネル（信号線にその関連する接地帰還ループを足したものから構成される）の絶縁は、より高い帯域幅を達成するために必要である。高帯域幅で作動する能力は、自動試験装置の次の世代が、より高速な集積回路を試験するためだけではなく集積回路をより迅速に試験するためにも使用されるという理由で、重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの目下入手可能なスプリングプローブブロックアセンブリは、設計が１つまたは複数の欠点を有するために高帯域幅アプリケーションでの使用に適していない。特に、従来技術によるスプリングプローブアセンブリの多く（特に、金属ハウジングを使用して作製されたもの）は、接地プローブのすべてに対し共通接地を提供する。上述したように、共通接地は、高帯域幅アプリケーションには適していない。むしろ、高帯域幅アプリケーションには、他の同軸信号および接地プローブから電気的に絶縁された信号プローブとその関連する接地プローブとを有することが望ましい。
【０００５】
また、従来技術の設計の多く（金属ハウジングを使用するものとポリマーハウジングを使用するものとの両方）は、過度に大きい接地帰還ループが存在するという理由でも、高帯域幅アプリケーションでの使用に適していない。図１Ａは、ポリマーハウジング１２を利用する従来技術によるスプリングプローブブロックアセンブリ１０を示す。接地プローブ１４と信号プローブ１６とは、ポリマーハウジング１２の前方の穴１８内に挿入され、接地プローブ１４はボックス接点２０によって支持される。ボックス接点２０は、同軸ケーブル２３を終端し信号プローブ１６を支持する同軸コネクタ２２にはんだ付けされる。
【０００６】
図１Ｂに示すように、接地ループ（破線３０で示す）が過度に長いことにより、インダクタンスが増大するために帯域幅が制限される。接地ループ３０は、信号プローブ１６の先端から、接地プローブ１４を介してボックス接点２０まで、ボックス接点２０の梁３２に沿って、溶接部３４を通り、その後同軸コネクタ２２の導電性シールド３６に沿って走る。接地ループの長さは、信号プローブ１６と接地プローブ１４とが貫通しなければならないポリマーハウジング１２の厚さによってさらに長くなる。
【０００７】
高速では、所与の帰還電流路のインダクタンスは、その抵抗よりはるかに重要であるということは周知である。実際に、高速帰還電流は、最小抵抗の経路ではなく最小インダクタンスの経路を辿る。さらに、最小インダクタンス帰還経路は、信号導体の直下にあるということも周知である。これは、出て行く電流路と戻る電流路との間の総接地ループ領域を最小にすることにより、できる限りの最小インダクタンスがもたらされるということを意味する。このため、図１Ｂにおいて、破線３８により理想的な接地ループを示す。（ハワード・ジョンソン（Ｈｏｗａｒｄ Ｊｏｈｎｓｏｎ）およびマーティン・グラハム（Ｍａｒｔｉｎ Ｇｒａｈａｍ）著、「高速デジタル設計：ブラックマジックのハンドブック（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｅｓｉｇｎ：Ａ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｂｌａｃｋ Ｍａｇｉｃ）」を参照のこと。）
【０００８】
上記欠点に加えて、スプリングプローブブロックアセンブリの多くの入手可能な設計では、アセンブリに接地スプリングプローブを保持するために追加のコンポーネントまたは製造工程が必要である。場合によっては、接地スプリングプローブを支持し保持する管状レセプタクルが使用される。たとえば、図２に示すように、金属スプリングプローブブロックハウジング４０において、ハウジング４０に穴４２が機械加工により形成された後、管状金属レセプタクル４４が穴４２内に圧入され、その後接地スプリングプローブ４６がレセプタクル４４に挿入され、そこで圧入により適所に保持される。接地スプリングプローブ４６自体はコンプライアンスが非常に低いため、レセプタクル４４を使用することにより、システムにコンプライアンスが付加され、接地スプリングプローブ４６に対する損傷が回避される。プローブレセプタクル４４を使用することにより、追加の組立の工程と在庫管理すべき追加の部品との望ましくない要件が追加される。管状レセプタクルが使用されない他の場合では、接地スプリングプローブは、「バナナベンド（ｂａｎａｎａ ｂｅｎｄ）」と呼ばれるものを用いて製造される。バナナベンドは、接地スプリングプローブが特大の穴に挿入され摩擦嵌合により穴内で保持されるのを可能にする。しかしながら、バナナベンドを用いてスプリングプローブを製造することは、困難でありかつ費用がかかり、信号および接地線のために異なるタイプのスプリングプローブを使用することを必要とする。明らかに、製造の困難さとコストとが追加されることは、在庫目録が増大することとともに望ましくない。上述した状況の両方において、損傷した接地スプリングプローブを置換えることは、アセンブリの残りに損傷を与えること無しには非常に困難である。
【０００９】
明らかに、必要なものは、同軸コネクタとそれらの接地プローブとの間の電気的に安定した、低インダクタンスな経路を提供する費用効率のよい手法を提供することができる、スプリングプローブブロックアセンブリである。好ましくは、かかるスプリングプローブブロックアセンブリにより、接地プローブレセプタクル（およびそれらの関連するコスト、組立労力およびより長いインピーダンス経路）が不要となる。さらに、スプリングプローブブロックアセンブリは、いかなる接地プローブレセプタクルも使用されない場合、バナナベンドを有する接地スプリングプローブの使用が不要である。好ましくは、スプリングプローブブロックアセンブリは、スプリングプローブブロックアセンブリ全体の大規模な再加工または廃棄でさえも必要とすることなくブロックアセンブリ内のスプリングプローブおよび同軸コネクタの置換えも容易にする。さらに、スプリングプローブブロックアセンブリは、好ましくは、自動試験装置の動作中に同軸コネクタを不注意に押しのける可能性のある高いケーブル引出し力に対し耐性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、高帯域幅アプリケーションで使用されるスプリングプローブブロックアセンブリを提供する。本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリは、信号プローブとその関連する接地プローブとを他の同軸信号および接地プローブから電気的に絶縁し、信号のための低インダクタンス帰還経路を提供する。また、スプリングプローブブロックアセンブリは、接地レセプタクルまたはバナナベンドを利用するスプリングプローブを不要にする。
【００１１】
好ましい実施形態では、スプリングプローブブロックアセンブリは、前面に空洞を有する絶縁性ハウジングを備える。空洞内においてハウジングの前面に隣接して導電性リテーナが配置される。導電性リテーナは、プローブコネクタと接地プローブとを収納する通路を有する。導電性リテーナは、接地プローブと信号プローブコネクタの導電性シェルとを電気的に接続することにより、関連する信号に対する低インダクタンスの接地帰還経路を提供する。好ましくは、スプリングプローブブロックアセンブリのハウジングは、静電気防止または静電気拡散特性のいずれかを有する誘電体絶縁性材料から形成される。
【００１２】
一実施形態では、接地プローブは導電性リテーナ内に、接地プローブがリテーナに挿入された時に発生する垂直力により保持される。垂直力は、接地プローブがハウジング内の傾斜側壁によって偏向すると発生する。接地プローブは、傾斜側壁によって偏向すると、アセンブリ内に摩擦的に保持される。別の実施形態では、接地プローブのリテーナへの挿入により、プローブコネクタ本体に対してクランプ力が発生し、それにより、プローブコネクタと、リテーナと、接地プローブとが、一定の関係で保持される。
【００１３】
本発明の追加の態様は、接地プローブを信号プローブコネクタのケーブルシールドに電気的に接続する接地要素であり、接地プローブは、接地要素によって弾力的に変形することにより、接地要素と接地プローブとの間のスプリング力を維持する。接地要素の弾力的変形を、たとえば、接地プローブが挿入される非線形軸を有する穴を提供することによってもたらすことができる。接地プローブが非線形軸を有する穴に挿入されると、接地プローブの弾力的変形によりスプリング力がもたらされ、それにより接地プローブが適所に保持される。
【００１４】
本発明のさらなる別の態様は、スプリングプローブをハウジングに保持する方法である。本方法は、ハウジングに非線形軸を有する穴を形成することと、その後線形スプリングプローブを穴に挿入することと、を含む。線形スプリングプローブを非線形穴に挿入することにより、スプリングプローブは弾力的に変形し、ハウジングとスプリングプローブとの間にスプリング力を維持し、それによりスプリングプローブがその位置で保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】従来技術に係るスプリングプローブブロックアセンブリの断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａのスプリングプローブブロックアセンブリのプローブコネクタおよび接地プローブアセンブリの拡大斜視図である。
【図２】別の従来技術に係るスプリングプローブブロックアセンブリの斜視図である。
【図３Ａ】本明細書で説明する本発明のスプリングプローブブロックアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのスプリングプローブブロックアセンブリの正面の立面図である。
【図３Ｃ】図３Ａのスプリングプローブブロックアセンブリの正面の一部の拡大図である。
【図４Ａ】図３Ｂの線４−４に沿って取出された断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す接地プレート、プローブコネクタおよび接地プローブの組立分解図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す接地プレート、プローブコネクタおよび接地プローブの組立図である。
【図５Ａ】代替的なスプリングプローブ保持構成の断面図である。
【図５Ｂ】代替的なスプリングプローブ保持構成の断面図である。
【図５Ｃ】代替的なスプリングプローブ保持構成の断面図である。
【図６Ａ】任意の真空シーリングを有するスプリングプローブブロックアセンブリの断面図である。
【図６Ｂ】任意の真空シーリングを提供する成形インサートの斜視図である。
【図７Ａ】本明細書で説明する本発明のスプリングプローブブロックアセンブリの代替実施形態の正面の立面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの導電性リテーナ要素の拡大図である。
【図８Ａ】本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリの導電性リテーナ要素の代替実施形態の斜視図である。
【図８Ｂ】本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリの導電性リテーナ要素の代替実施形態の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａおよび図８Ｂの導電性リテーナ要素の拡大図である。
【図９Ａ】図７Ａ、図８Ａおよび図８Ｂの実施形態で使用されるリテーナを示す斜視図である。
【図９Ｂ】図７Ａ、図８Ａおよび図８Ｂの実施形態で使用されるリテーナを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、スプリングプローブブロックアセンブリにおいて使用される場合に、同軸コネクタとそれらの接地プローブとの間の電気的に安定した、低インダクタンスな経路を生成する費用効率のよい手法を提供する。本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリは、部品の大規模な再加工または廃棄を必要とすることなく、スプリングプローブブロックアセンブリのコンポーネントの容易な交換を可能にする。さらに、本設計は、使用中に同軸ケーブルが高ケーブル引出し力に曝された場合に同軸コネクタが不注意に押しのけられることに対し、耐性がある。
【００１７】
図３Ａは、本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリの１つの好ましい実施形態の斜視図を提供する。図３Ａに図示するように、スプリングプローブブロックアセンブリ５０は、ガラスファイバ強化ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等、適当な絶縁性ポリマー材料から、射出成形等によって形成される、ハウジング５２を含む。プローブブロックアセンブリの意図されたアプリケーションによっては、炭素繊維強化ポリフタルアミド等の帯電防止特性を有するポリマー材料を使用することが好ましい場合もある。ハウジング５２は、その前面５３に、滑り嵌合または圧入により接地プレート５６を収納するように形作られた空洞５４を有する。接地プレート５６は、接地スプリングプローブ５８とプローブコネクタ６０との両方を収納し保持するように設計される。図３Ｂおよび図３Ｃにおいてより明らかに図示するように、プローブコネクタ６０は、誘電絶縁体６２により次に導電性シールド６４により包囲される信号スプリングプローブ６１を含む。それにより、信号プローブ６１は接地から絶縁される。プローブコネクタ６０の導電性シールド６４は、接地プレート５６と密に接触する。接地スプリングプローブ５８は、接地プレート５６の開口６６内において滑動可能に収納され、後述する方法で接地プレート５６と接触する。図示するように、誘電体材料ハウジング５２は、接地要素（接地プレート５６および接地スプリングプローブ５８）とそれらの関連する信号線を包囲して、他のすべての接地および信号線対から絶縁する。また、アセンブリにおけるすべての接地は、隣接している可能性のある他のプローブブロックアセンブリからも、自動試験装置シャシ接地からとともに絶縁される。
【００１８】
図４Ａは、信号同軸プローブコネクタ６０とその関連する信号および接地プローブ６１、５８とをそれぞれ備えたスプリングプローブブロックアセンブリ５０の拡大断面図を示す。さらに明らかにするために、図４Ｂおよび図４Ｃはそれぞれ、接地プレート５６と、接地スプリングプローブ５８と、プローブコネクタ６０と、の組立分解図と組立図とを示す。図４Ａに図示するように、空洞５４は、ハウジング５２内に延在し、接地要素の組立てられたセットの全体的な外面に適合し、空洞５４は、組立てられたプローブコネクタ６０と、接地プレート５６と、スプリングプローブ５８、６１との軸方向および横方向の移動を抑制するように大きさが画定されている。特に、接地プレート５６は、各々、プローブコネクタ６０の導電性シールド６４を収納しそれを圧入によって保持するように寸法が決められた開口６８を有し、プローブコネクタ６０と接地プレート５６の開口５８との間の干渉により、好ましくは、接地プレート５６が弾性変形する。接地プレート５６の弾性変形を可能にすることは、プローブコネクタ６０が非常に低コンプライアンスを有するため好ましく、接地プレート５６をコンプライアントにすることにより、コンプライアント部材の数が１つから２つに効果的に２倍になる。これにより、コンポーネントのそれほど厳しくない公差の使用が可能になり、したがって、プローブブロックアセンブリ５０の製造性が向上する。
【００１９】
上述したように、高帯域幅アプリケーションでは、プローブアセンブリにおける低インダクタンス接地帰還経路を提供することが望ましい。このため、接地帰還経路が短縮され信号経路に近接して保持されるように、接地プレート５６をハウジング５２において可能な限り前方に配置することが好ましい。したがって、好ましい実施形態では、接地プレート５６は、接地プレート５６の前面６９がハウジング５２の前面５３と同一平面であるようにハウジング５２内に設置される。代替的に、接地プレート５６の前面６９は、ハウジング５２の前面５３の前方にわずかに突出してもよい。接地プレート５６の設置深さを、空洞５４における肩部７１の位置によって制御してもよい。
【００２０】
接地プレート５６は、好ましくは、特定の方向付けを必要とすることなくハウジング５２の空洞５４に挿入することができるように、左右対称である。さらに、接地スプリングプローブ本体７４がハウジング５２の傾斜側壁７２と接触することで変形する場合、接地プレート５６は、好ましくは、スプリングプローブプランジャ移動の領域において接地スプリングプローブ本体７４が大幅に曲がらないようにするために十分な厚さを有する。好ましい設計では、接地プレート５６に、接地スプリングプローブ貫通孔６６を二分することにより、製造プロセス中に穴６６を通過するメッキプロセス流体の流れを上昇させる、開口溝８０が設けられる。接地スプリングプローブ貫通孔６６は、好ましくは、接地スプリングプローブ本体が、アセンブリに挿入された時にハウジング５２の傾斜側壁７２に対して撓むことにより変位される場合、接地スプリングプローブ先端５９の角変位を補償するように間隔が空けられる。さらに、接地スプリングプローブ５８内の内部接触抵抗を最小にしアセンブリの長期のサイクル中に摩滅が増大するのを回避するために、接地スプリングプローブ先端５９は、好ましくは、３度以下の角度で信号プローブコネクタ６０の軸に対してある角度で配置される。
【００２１】
上述したように、接地プレート５６は、接地スプリングプローブ５８の滑り嵌合通路を可能にするように寸法が決められた少なくとも１つの貫通孔６６を有する。接地スプリングプローブ５８は、ハウジング５２の空洞５４の端壁７０に接触して取付けられる。好ましくは、ハウジング５２の空洞５４は、挿入中に接地スプリングプローブ本体７４と漸次干渉する傾斜側壁７２を有し、それにより、図４Ａに図示するように、接地スプリングプローブ本体７４と傾斜側壁７２との間の干渉が接地スプリングプローブ本体７４を弾力的に変形させる。接地スプリングプローブ本体７４と傾斜側壁７２との間の干渉は、２点の７６において接地スプリングプローブ本体７４と接地プレート５６との間で垂直力を維持する。接地スプリングプローブ本体７４の終端を信号プローブコネクタ本体シールド６４に対して付勢するように傾斜側壁７２の傾斜を増大させることにより、任意の第３接触点７６’を取得してもよい。
【００２２】
上述したような傾斜側壁７２との接触以外の方法で、接地スプリングプローブ本体７４を接地プレート５６内で偏向させ保持してもよい。特に、接地プレート５６に、ハウジング５２において傾斜側壁７２を使用せずに、接地スプリングプローブ５８に対して垂直力を維持するための穴構造を提供してもよい。図５Ａに示すように、接地プレート５６は、前面２００から延在する第１穴８０と、後面２０１から延在する第２穴８２と、を有してもよく、第１穴８０と第２穴８２とは互いからわずかにずれている。接地スプリングプローブ本体７４は、前面２００から第１穴８０内に挿入されその後第２穴８２に挿入されると、偏向し、それによって接地プレート５６に対して垂直力を働かせ、それにより摩擦嵌合によって適所に保持される。図５Ｂに示すように、接地プレート５６は、代替的に、前面２００から延在する第１穴８０’と後面２０１から延在する第２穴８２’とを有してもよく、第２穴８２’は第１穴８０に対してある角度で配置される。上述したように、接地スプリングプローブ本体７４は、前面２００から第１穴８０’に挿入されその後第２穴８２’に挿入されると、偏向し、垂直力をもたらし、摩擦嵌合によって保持される。図５Ｃに示すように、接地プレート５６を、任意に前部８６と後部８８とから形成してもよく、第１穴８０”は前面２００から前部８６を介して延在し、第２穴８２”は後面２０１から後部８０を介して延在する。ハウジング５２において組立てられると、接地プレートの前部８６および後部８８は、第１および第２穴８０”、８２”が互いからわずかにずれるように位置合せされる。ここでもまた、接地スプリングプローブ本体７４は、前面２００から第１穴８０”に挿入されその後第２穴８２”に挿入されると、偏向し、垂直力をもたらし、摩擦嵌合によって保持される。
【００２３】
図５Ａ〜図５Ｃに示す設計を、金属ハウジングを有するが上述したような接地プレートまたはリテーナを使用しないプローブアセンブリにおいて使用してもよいということが認められよう。特に、レセプタクルの使用または接地プローブにおいて予備成形された「バナナベンド」の必要無しに、ハウジングにおいて接地プローブを固定するために、金属ハウジングにおいて図５Ａ〜図５Ｃに示すスプリングプローブの保持方法を使用してもよい。当業者は、レセプタクルまたは予備成形されたバナナベンドを不要にすることにより、製造性が簡略化し、プローブアセンブリのコストが低減し、したがってそれが非常に望ましいということを認めるであろう。
【００２４】
スプリングプローブブロックアセンブリに、追加の特徴を提供してもよい。たとえば、ハウジング５２に、器具（図示せず）が接地スプリングプローブ本体７４の後部に到達するのを可能にするため、接地プローブ本体座部７０と連通する、アクセス穴９０を設けてもよい。このように器具が到達することにより、使用中にスプリングプランジャが破壊した場合等に、接地スプリングプローブの除去が容易になる。装置の真空シーリングを必要とするアプリケーションで使用する場合、任意のアクセス穴９０はシールされる。真空シーリングを、アクセス穴９０を充填するための取外し可能プラグを提供することによって達成してもよい。
【００２５】
装置の真空シーリングが望ましい場合、図６Ａおよび図６Ｂに示すもの等、任意のシーリング能力を、空洞５４の穴１０４内に提供してもよい。シーリング能力は、好ましくは、ハウジング５２の後面における空洞の穴１０４内に適合するように設計されたカラー部１０２を含む柔軟なポリマーの単一成形インサート１００によって提供される。図６Ａに図示するように、プローブコネクタ６０は、ハウジング５２内に挿入されると、コンプライアントなインサート１００のカラー１０２を穴１０４の壁に対して押圧し、それにより確実なシーリングを提供する。図６Ａおよび図６Ｂに示す単一成形インサート１００に加えて、空洞５２の穴１０４の各々内に個々のカラーまたはＯリングを設けることによりシールを提供することも可能である。しかしながら、個々のＯリングを使用することにより、装置の組立時間が大幅に増大するとともに、プローブコネクタ６０の挿入中により容易に変位する。
【００２６】
本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリ５０では、ハウジング５２の前面５３からハウジング５２の接地スプリングプローブ接点７６までの距離が最小化し、ゼロに近い。すなわち、接地スプリングプローブ本体７４は、ハウジングの前面５３に可能な限り近くで接地プレート５６に接触し、それにより、非常に低インダクタンスの接地経路がもたらされる。上述したように、多くの高帯域幅アプリケーションに対し、低インダクタンス接地経路が非常に望ましく、実際に必要である。従来技術によるスプリングプローブブロックアセンブリは、はるかに長い電気経路を利用し、したがってより高い自己インダクタンスを有し、そのため高速試験能力に対して不適当なものとなる。
【００２７】
また、上述したスプリングプローブブロックアセンブリは、組立、再加工および修理が容易であるという利点も有する。本明細書で説明するポリマーハウジングは、コンプライアント部材を利用することにより、スプリングプローブ本体を適所にかつ互いに電気的に接触して保持するため、スプリングプローブブロックアセンブリを組立てること、もしくは摩滅したか破損した可能性のある部品を交換することが容易である。このため、本明細書で説明したスプリングプローブブロックアセンブリは、組立プロセス中に破損した場合に破棄しなければならない部品を無くすだけでなく、アセンブリ全体を破棄する必要無しに比較的安価な部品を交換することを可能にする。
【００２８】
スプリングプローブブロックアセンブリを真空に対してシーリングしなければならないということが必要なアプリケーションでは、本発明は、各プローブコネクタ６０の周囲で各ハウジング空洞内に、上述したようなシールリングを配置することにより、効果的なシーリングを可能にする。シール圧縮は、コンポーネント間の空間的関係により維持される。ハウジング５２により、真空シールが接地プローブ５８の位置の後方に配置されることが可能となるため、接地プローブ５８の周囲をシーリングする必要はない。
【００２９】
代替実施形態
図７Ａに、スプリングプローブブロックアセンブリ１５０の代替実施形態を示す。スプリングプローブブロックアセンブリ１５０は、絶縁性ハウジング１５２と、信号プローブ接点１６１および接地プローブ接点１５８と、プローブコネクタリテーナ１５６とを含む。最初に説明した実施形態と同様に、ハウジング１５２は成形誘電体材料であり、その誘電体材料は、接地要素と関連する信号線とを包囲して他のすべての信号線および接地対から隔離し、さらに、アセンブリにおけるすべての接地を、他の隣接するプローブブロックアセンブリと自動試験装置シャシ接地とから絶縁する。上述したように、ハウジング１５２の両端における有芯空洞は、接地要素の組立てられたセットの全体的な外面に適合し、空洞は、スプリングプローブが取付けられた場合の、組立てられたプローブコネクタおよび接地クランプの、軸方向かつ横方向の移動を制約するように、大きさが決められている。
【００３０】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、プローブリテーナ１５６は、互いに係合することにより信号プローブコネクタ１６０と接地プローブ１５８とを支持する締付装置を形成する、一対の打抜かれた電気的接地クランプ１８０を備える。接地クランプ１８０は、軸合せされ中心に配置されたループ１８２と、２つの端部の各々から延在する一対のスプリングアーム１８４とを有する。接地クランプアセンブリは、好ましくは左右対称であり、そのため特定の方向付け無しにハウジング１５２の空洞に挿入することができ、それにより、組立の容易性が向上する。接地クランプ１８０のループ１８２は、低挿入力（７ｌｂｓ未満）で滑動可能に係合する信号スプリングプローブコネクタ１６０を収納するように寸法が決められている。接地スプリングプローブ１５８がスプリングアーム１８４間に挿入されると、アーム１８４は、外側に変位し、信号スプリングプローブコネクタ本体６０に対して垂直力を発生させ、それにより組立てられた要素を適所に保持する。好ましくは、接地クランプ１８０のループ１８２のうちの１つは、信号プローブコネクタ１６０のプレスリング１８３の後方に配置され、それにより装置の引出し抵抗力が上昇する。
【００３１】
図７Ａおよび図７Ｂの実施形態では、接地クランプ１８０のスプリングアーム１８４は、はさみ状に外側に角度が付けられることにより、接地プローブ１５８が間に挿入されると、締付け力が接地プローブ１５８をハウジング１５２の軸溝１９０に対して付勢し、それによりハウジング１５２内の接地プローブ１５８の適当な位置合せが確立される。スプリングアーム１８４によって画定される角度θは、好ましくは２２度より大きい。さらに、ハウジングの空洞の側壁は、好ましくは、接地クランプ１８０のスプリングアーム１８４を予荷重状態で支持し、そのためスプリングアーム１８４に対する予荷重が、スプリングアーム１８４間の開領域を増大させ、それにより、接地プローブ１５８の挿入が容易になる。かかる予荷重はまた、スプリングアーム引込みチャンバ１９２間の入口角度を増大させ、それにより必要な挿入力を低減する。
【００３２】
図８Ａおよび図８Ｂに示す代替実施形態では、接地クランプ１８０’のスプリングアーム１８４’は、接地プローブ１５８が接地クランプ１８０’に挿入される場合に接地プローブ１５８を実質的に包囲するように、互いに向って戻るように湾曲している。接地プローブ１５８が接地クランプ１８０’の接地プローブ収納部に挿入されると、締付け力により、接地クランプ１８０’が信号プローブコネクタ１６０の本体の周囲に固定される。望ましい場合、個々の接地クランプ１８０’を、接地クランプ１８０’の単純な折り曲げにより要素の最終方向付けが得られるのを可能にする、任意の接続ウェブによって、形成してもよい。接地クランプを固定する任意の接続ウェブは、ともに、望ましい場合は脆弱であってもよく、もしくは可鍛性があってもよい。
【００３３】
ケーブル引出し力を増大させるため、好ましくは、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ハウジング１５２の後面１８４にスナップ嵌合配置で固定する、リテーナ２００が提供される。リテーナ２００は、好ましくは、ハウジング１５２の相互ラッチ機構２０４を係合するラッチアーム２０２を有する。組立を容易にするために、リテーナ２００は、好ましくは、２つの部分として形成され、それらは、２つのリテーナ部２００を互いに連結する嵌合タング２０４と溝２０６とを有する。さらに、ハウジング１５２は、好ましくは、プローブコネクタを受入れる空洞のパターンに関してハウジングの後端にオフセット空洞を有し、それにより同一のリテーナ部の使用が可能になる。これにより、製造のコストが低減し装置の組立の容易性が向上する。好ましくは、ハウジング１５２は、リテーナ２００のラッチアーム２０２に開口する通路２０８を含み、それによりリテーナ２００を、装置に対する再加工のためにハウジング１５２の外側から外すことができる。
【００３４】
本明細書で説明したスプリングプローブブロックアセンブリ５０、１５０の実施形態に対し、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行ってよい追加および変更を認めるであろう。たとえば、アセンブリのハウジング５２、１５２に、好ましくは、取付穴２１０を設けることにより、スプリングプローブブロックアセンブリ５０、１５０を自動試験装置ヘッドに取付けることができるようにする。リテーナ要素（接地プレート５６および接地クランプ１８０、１８０’）が、本明細書で例示したものとは異なる形状を有してもよく、もしくは、それをたとえば、金属プローブアセンブリハウジングで使用してもよく、それでもなお本発明の機能および精神を具体化する、ということが予期される。
【符号の説明】
【００３５】
１ スプリングプローブブロックアセンブリ
５２ ハウジング
５３ 前面
５４ 空洞
５６ 接地プレート
５８ 接地スプリングプローブ
６０ プローブコネクタ
６２ 誘電絶縁体
６４ 導電性シールド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動試験装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｓｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＡＴＥ））で使用されるタイプのスプリングプローブブロックアセンブリに関し、特に、高帯域幅アプリケーションで使用されるスプリングプローブブロックアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
スプリングプローブブロックは、集積回路または他の電子装置の必要な試験を行うために、集積回路または他の電子装置と自動試験装置試験ヘッドとの間に一時的なスプリング接触インタフェースを提供する目的で使用される。自動試験装置で使用されるタイプのスプリングプローブブロックアセンブリは、広く入手可能であり、略同様の設計を使用する。スプリングプローブブロックハウジングは、典型的には、圧入された同軸プローブと接地レセプタクルとを受入れる穴の正確な配置と直径とを保証する費用のかかる一続きのプロセスで、金属バーストックから機械加工される。固体金属成形加工はまた、回路素子のすべてを共通に接地する役割も果たし、それは最近まで信号完全性の観点から望ましいと考えられていた。スプリングプローブブロックハウジングによっては、機械加工された金属ではなく成形ポリマーから作製されたものもあった。
【０００３】
金属とポリマーとの両方のプローブブロックハウジングにおいて、同軸プローブコネクタは、個々に、一方の端部において同軸ケーブルに他方の端部においてスプリングプローブに終端される。典型的には、各信号線に対して１つのスプリングプローブが提供され、各信号線に対して基準（接地）としての役割を果たすために１つまたは複数のスプリングプローブが提供される。ポリマースプリングプローブハウジングの場合、各信号線に関連する同軸シールドチューブおよび接地スプリングプローブを、ポリマーハウジングの誘電体材料によってそれらの隣接するものから電気的に絶縁することができる。各チャネル（信号線にその関連する接地帰還ループを足したものから構成される）の絶縁は、より高い帯域幅を達成するために必要である。高帯域幅で作動する能力は、自動試験装置の次の世代が、より高速な集積回路を試験するためだけではなく集積回路をより迅速に試験するためにも使用されるという理由で、重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの目下入手可能なスプリングプローブブロックアセンブリは、設計が１つまたは複数の欠点を有するために高帯域幅アプリケーションでの使用に適していない。特に、従来技術によるスプリングプローブアセンブリの多く（特に、金属ハウジングを使用して作製されたもの）は、接地プローブのすべてに対し共通接地を提供する。上述したように、共通接地は、高帯域幅アプリケーションには適していない。むしろ、高帯域幅アプリケーションには、他の同軸信号および接地プローブから電気的に絶縁された信号プローブとその関連する接地プローブとを有することが望ましい。
【０００５】
また、従来技術の設計の多く（金属ハウジングを使用するものとポリマーハウジングを使用するものとの両方）は、過度に大きい接地帰還ループが存在するという理由でも、高帯域幅アプリケーションでの使用に適していない。図１Ａは、ポリマーハウジング１２を利用する従来技術によるスプリングプローブブロックアセンブリ１０を示す。接地プローブ１４と信号プローブ１６とは、ポリマーハウジング１２の前方の穴１８内に挿入され、接地プローブ１４はボックス接点２０によって支持される。ボックス接点２０は、同軸ケーブル２３を終端し信号プローブ１６を支持する同軸コネクタ２２にはんだ付けされる。
【０００６】
図１Ｂに示すように、接地ループ（破線３０で示す）が過度に長いことにより、インダクタンスが増大するために帯域幅が制限される。接地ループ３０は、信号プローブ１６の先端から、接地プローブ１４を介してボックス接点２０まで、ボックス接点２０の梁３２に沿って、溶接部３４を通り、その後同軸コネクタ２２の導電性シールド３６に沿って走る。接地ループの長さは、信号プローブ１６と接地プローブ１４とが貫通しなければならないポリマーハウジング１２の厚さによってさらに長くなる。
【０００７】
高速では、所与の帰還電流路のインダクタンスは、その抵抗よりはるかに重要であるということは周知である。実際に、高速帰還電流は、最小抵抗の経路ではなく最小インダクタンスの経路を辿る。さらに、最小インダクタンス帰還経路は、信号導体の直下にあるということも周知である。これは、出て行く電流路と戻る電流路との間の総接地ループ領域を最小にすることにより、できる限りの最小インダクタンスがもたらされるということを意味する。このため、図１Ｂにおいて、破線３８により理想的な接地ループを示す。（ハワード・ジョンソン（Ｈｏｗａｒｄ Ｊｏｈｎｓｏｎ）およびマーティン・グラハム（Ｍａｒｔｉｎ Ｇｒａｈａｍ）著、「高速デジタル設計：ブラックマジックのハンドブック（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｅｓｉｇｎ：Ａ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｂｌａｃｋ Ｍａｇｉｃ）」を参照のこと。）
【０００８】
上記欠点に加えて、スプリングプローブブロックアセンブリの多くの入手可能な設計では、アセンブリに接地スプリングプローブを保持するために追加のコンポーネントまたは製造工程が必要である。場合によっては、接地スプリングプローブを支持し保持する管状レセプタクルが使用される。たとえば、図２に示すように、金属スプリングプローブブロックハウジング４０において、ハウジング４０に穴４２が機械加工により形成された後、管状金属レセプタクル４４が穴４２内に圧入され、その後接地スプリングプローブ４６がレセプタクル４４に挿入され、そこで圧入により適所に保持される。接地スプリングプローブ４６自体はコンプライアンスが非常に低いため、レセプタクル４４を使用することにより、システムにコンプライアンスが付加され、接地スプリングプローブ４６に対する損傷が回避される。プローブレセプタクル４４を使用することにより、追加の組立の工程と在庫管理すべき追加の部品との望ましくない要件が追加される。管状レセプタクルが使用されない他の場合では、接地スプリングプローブは、「バナナベンド（ｂａｎａｎａ ｂｅｎｄ）」と呼ばれるものを用いて製造される。バナナベンドは、接地スプリングプローブが特大の穴に挿入され摩擦嵌合により穴内で保持されるのを可能にする。しかしながら、バナナベンドを用いてスプリングプローブを製造することは、困難でありかつ費用がかかり、信号および接地線のために異なるタイプのスプリングプローブを使用することを必要とする。明らかに、製造の困難さとコストとが追加されることは、在庫目録が増大することとともに望ましくない。上述した状況の両方において、損傷した接地スプリングプローブを置換えることは、アセンブリの残りに損傷を与えること無しには非常に困難である。
【０００９】
明らかに、必要なものは、同軸コネクタとそれらの接地プローブとの間の電気的に安定した、低インダクタンスな経路を提供する費用効率のよい手法を提供することができる、スプリングプローブブロックアセンブリである。好ましくは、かかるスプリングプローブブロックアセンブリにより、接地プローブレセプタクル（およびそれらの関連するコスト、組立労力およびより長いインピーダンス経路）が不要となる。さらに、スプリングプローブブロックアセンブリは、いかなる接地プローブレセプタクルも使用されない場合、バナナベンドを有する接地スプリングプローブの使用が不要である。好ましくは、スプリングプローブブロックアセンブリは、スプリングプローブブロックアセンブリ全体の大規模な再加工または廃棄でさえも必要とすることなくブロックアセンブリ内のスプリングプローブおよび同軸コネクタの置換えも容易にする。さらに、スプリングプローブブロックアセンブリは、好ましくは、自動試験装置の動作中に同軸コネクタを不注意に押しのける可能性のある高いケーブル引出し力に対し耐性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、高帯域幅アプリケーションで使用されるスプリングプローブブロックアセンブリを提供する。本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリは、信号プローブとその関連する接地プローブとを他の同軸信号および接地プローブから電気的に絶縁し、信号のための低インダクタンス帰還経路を提供する。また、スプリングプローブブロックアセンブリは、接地レセプタクルまたはバナナベンドを利用するスプリングプローブを不要にする。
【００１１】
好ましい実施形態では、スプリングプローブブロックアセンブリは、前面に空洞を有する絶縁性ハウジングを備える。空洞内においてハウジングの前面に隣接して導電性リテーナが配置される。導電性リテーナは、プローブコネクタと接地プローブとを収納する通路を有する。導電性リテーナは、接地プローブと信号プローブコネクタの導電性シェルとを電気的に接続することにより、関連する信号に対する低インダクタンスの接地帰還経路を提供する。好ましくは、スプリングプローブブロックアセンブリのハウジングは、静電気防止または静電気拡散特性のいずれかを有する誘電体絶縁性材料から形成される。
【００１２】
一実施形態では、接地プローブは導電性リテーナ内に、接地プローブがリテーナに挿入された時に発生する垂直力により保持される。垂直力は、接地プローブがハウジング内の傾斜側壁によって偏向すると発生する。接地プローブは、傾斜側壁によって偏向すると、アセンブリ内に摩擦的に保持される。別の実施形態では、接地プローブのリテーナへの挿入により、プローブコネクタ本体に対してクランプ力が発生し、それにより、プローブコネクタと、リテーナと、接地プローブとが、一定の関係で保持される。
【００１３】
本発明の追加の態様は、接地プローブを信号プローブコネクタのケーブルシールドに電気的に接続する接地要素であり、接地プローブは、接地要素によって弾力的に変形することにより、接地要素と接地プローブとの間のスプリング力を維持する。接地要素の弾力的変形を、たとえば、接地プローブが挿入される非線形軸を有する穴を提供することによってもたらすことができる。接地プローブが非線形軸を有する穴に挿入されると、接地プローブの弾力的変形によりスプリング力がもたらされ、それにより接地プローブが適所に保持される。
【００１４】
本発明のさらなる別の態様は、スプリングプローブをハウジングに保持する方法である。本方法は、ハウジングに非線形軸を有する穴を形成することと、その後線形スプリングプローブを穴に挿入することと、を含む。線形スプリングプローブを非線形穴に挿入することにより、スプリングプローブは弾力的に変形し、ハウジングとスプリングプローブとの間にスプリング力を維持し、それによりスプリングプローブがその位置で保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】従来技術に係るスプリングプローブブロックアセンブリの断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａのスプリングプローブブロックアセンブリのプローブコネクタおよび接地プローブアセンブリの拡大斜視図である。
【図２】別の従来技術に係るスプリングプローブブロックアセンブリの斜視図である。
【図３Ａ】本明細書で説明する本発明のスプリングプローブブロックアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのスプリングプローブブロックアセンブリの正面の立面図である。
【図３Ｃ】図３Ａのスプリングプローブブロックアセンブリの正面の一部の拡大図である。
【図４Ａ】図３Ｂの線４−４に沿って取出された断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す接地プレート、プローブコネクタおよび接地プローブの組立分解図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す接地プレート、プローブコネクタおよび接地プローブの組立図である。
【図５Ａ】代替的なスプリングプローブ保持構成の断面図である。
【図５Ｂ】代替的なスプリングプローブ保持構成の断面図である。
【図５Ｃ】代替的なスプリングプローブ保持構成の断面図である。
【図６Ａ】任意の真空シーリングを有するスプリングプローブブロックアセンブリの断面図である。
【図６Ｂ】任意の真空シーリングを提供する成形インサートの斜視図である。
【図７Ａ】本明細書で説明する本発明のスプリングプローブブロックアセンブリの代替実施形態の正面の立面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの導電性リテーナ要素の拡大図である。
【図８Ａ】本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリの導電性リテーナ要素の代替実施形態の斜視図である。
【図８Ｂ】本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリの導電性リテーナ要素の代替実施形態の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａおよび図８Ｂの導電性リテーナ要素の拡大図である。
【図９Ａ】図７Ａ、図８Ａおよび図８Ｂの実施形態で使用されるリテーナを示す斜視図である。
【図９Ｂ】図７Ａ、図８Ａおよび図８Ｂの実施形態で使用されるリテーナを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、スプリングプローブブロックアセンブリにおいて使用される場合に、同軸コネクタとそれらの接地プローブとの間の電気的に安定した、低インダクタンスな経路を生成する費用効率のよい手法を提供する。本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリは、部品の大規模な再加工または廃棄を必要とすることなく、スプリングプローブブロックアセンブリのコンポーネントの容易な交換を可能にする。さらに、本設計は、使用中に同軸ケーブルが高ケーブル引出し力に曝された場合に同軸コネクタが不注意に押しのけられることに対し、耐性がある。
【００１７】
図３Ａは、本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリの１つの好ましい実施形態の斜視図を提供する。図３Ａに図示するように、スプリングプローブブロックアセンブリ５０は、ガラスファイバ強化ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等、適当な絶縁性ポリマー材料から、射出成形等によって形成される、ハウジング５２を含む。プローブブロックアセンブリの意図されたアプリケーションによっては、炭素繊維強化ポリフタルアミド等の帯電防止特性を有するポリマー材料を使用することが好ましい場合もある。ハウジング５２は、その前面５３に、滑り嵌合または圧入により接地プレート５６を収納するように形作られた空洞５４を有する。接地プレート５６は、接地スプリングプローブ５８とプローブコネクタ６０との両方を収納し保持するように設計される。図３Ｂおよび図３Ｃにおいてより明らかに図示するように、プローブコネクタ６０は、誘電絶縁体６２により次に導電性シールド６４により包囲される信号スプリングプローブ６１を含む。それにより、信号プローブ６１は接地から絶縁される。プローブコネクタ６０の導電性シールド６４は、接地プレート５６と密に接触する。接地スプリングプローブ５８は、接地プレート５６の開口６６内において滑動可能に収納され、後述する方法で接地プレート５６と接触する。図示するように、誘電体材料ハウジング５２は、接地要素（接地プレート５６および接地スプリングプローブ５８）とそれらの関連する信号線を包囲して、他のすべての接地および信号線対から絶縁する。また、アセンブリにおけるすべての接地は、隣接している可能性のある他のプローブブロックアセンブリからも、自動試験装置シャシ接地からとともに絶縁される。
【００１８】
図４Ａは、信号同軸プローブコネクタ６０とその関連する信号および接地プローブ６１、５８とをそれぞれ備えたスプリングプローブブロックアセンブリ５０の拡大断面図を示す。さらに明らかにするために、図４Ｂおよび図４Ｃはそれぞれ、接地プレート５６と、接地スプリングプローブ５８と、プローブコネクタ６０と、の組立分解図と組立図とを示す。図４Ａに図示するように、空洞５４は、ハウジング５２内に延在し、接地要素の組立てられたセットの全体的な外面に適合し、空洞５４は、組立てられたプローブコネクタ６０と、接地プレート５６と、スプリングプローブ５８、６１との軸方向および横方向の移動を抑制するように大きさが画定されている。特に、接地プレート５６は、各々、プローブコネクタ６０の導電性シールド６４を収納しそれを圧入によって保持するように寸法が決められた開口６８を有し、プローブコネクタ６０と接地プレート５６の開口５８との間の干渉により、好ましくは、接地プレート５６が弾性変形する。接地プレート５６の弾性変形を可能にすることは、プローブコネクタ６０が非常に低コンプライアンスを有するため好ましく、接地プレート５６をコンプライアントにすることにより、コンプライアント部材の数が１つから２つに効果的に２倍になる。これにより、コンポーネントのそれほど厳しくない公差の使用が可能になり、したがって、プローブブロックアセンブリ５０の製造性が向上する。
【００１９】
上述したように、高帯域幅アプリケーションでは、プローブアセンブリにおける低インダクタンス接地帰還経路を提供することが望ましい。このため、接地帰還経路が短縮され信号経路に近接して保持されるように、接地プレート５６をハウジング５２において可能な限り前方に配置することが好ましい。したがって、好ましい実施形態では、接地プレート５６は、接地プレート５６の前面６９がハウジング５２の前面５３と同一平面であるようにハウジング５２内に設置される。代替的に、接地プレート５６の前面６９は、ハウジング５２の前面５３の前方にわずかに突出してもよい。接地プレート５６の設置深さを、空洞５４における肩部７１の位置によって制御してもよい。
【００２０】
接地プレート５６は、好ましくは、特定の方向付けを必要とすることなくハウジング５２の空洞５４に挿入することができるように、左右対称である。さらに、接地スプリングプローブ本体７４がハウジング５２の傾斜側壁７２と接触することで変形する場合、接地プレート５６は、好ましくは、スプリングプローブプランジャ移動の領域において接地スプリングプローブ本体７４が大幅に曲がらないようにするために十分な厚さを有する。好ましい設計では、接地プレート５６に、接地スプリングプローブ貫通孔６６を二分することにより、製造プロセス中に穴６６を通過するメッキプロセス流体の流れを上昇させる、開口溝８０が設けられる。接地スプリングプローブ貫通孔６６は、好ましくは、接地スプリングプローブ本体が、アセンブリに挿入された時にハウジング５２の傾斜側壁７２に対して撓むことにより変位される場合、接地スプリングプローブ先端５９の角変位を補償するように間隔が空けられる。さらに、接地スプリングプローブ５８内の内部接触抵抗を最小にしアセンブリの長期のサイクル中に摩滅が増大するのを回避するために、接地スプリングプローブ先端５９は、好ましくは、３度以下の角度で信号プローブコネクタ６０の軸に対してある角度で配置される。
【００２１】
上述したように、接地プレート５６は、接地スプリングプローブ５８の滑り嵌合通路を可能にするように寸法が決められた少なくとも１つの貫通孔６６を有する。接地スプリングプローブ５８は、ハウジング５２の空洞５４の端壁７０に接触して取付けられる。好ましくは、ハウジング５２の空洞５４は、挿入中に接地スプリングプローブ本体７４と漸次干渉する傾斜側壁７２を有し、それにより、図４Ａに図示するように、接地スプリングプローブ本体７４と傾斜側壁７２との間の干渉が接地スプリングプローブ本体７４を弾力的に変形させる。接地スプリングプローブ本体７４と傾斜側壁７２との間の干渉は、２点の７６において接地スプリングプローブ本体７４と接地プレート５６との間で垂直力を維持する。接地スプリングプローブ本体７４の終端を信号プローブコネクタ本体シールド６４に対して付勢するように傾斜側壁７２の傾斜を増大させることにより、任意の第３接触点７６’を取得してもよい。
【００２２】
上述したような傾斜側壁７２との接触以外の方法で、接地スプリングプローブ本体７４を接地プレート５６内で偏向させ保持してもよい。特に、接地プレート５６に、ハウジング５２において傾斜側壁７２を使用せずに、接地スプリングプローブ５８に対して垂直力を維持するための穴構造を提供してもよい。図５Ａに示すように、接地プレート５６は、前面２００から延在する第１穴８０と、後面２０１から延在する第２穴８２と、を有してもよく、第１穴８０と第２穴８２とは互いからわずかにずれている。接地スプリングプローブ本体７４は、前面２００から第１穴８０内に挿入されその後第２穴８２に挿入されると、偏向し、それによって接地プレート５６に対して垂直力を働かせ、それにより摩擦嵌合によって適所に保持される。図５Ｂに示すように、接地プレート５６は、代替的に、前面２００から延在する第１穴８０’と後面２０１から延在する第２穴８２’とを有してもよく、第２穴８２’は第１穴８０に対してある角度で配置される。上述したように、接地スプリングプローブ本体７４は、前面２００から第１穴８０’に挿入されその後第２穴８２’に挿入されると、偏向し、垂直力をもたらし、摩擦嵌合によって保持される。図５Ｃに示すように、接地プレート５６を、任意に前部８６と後部８８とから形成してもよく、第１穴８０”は前面２００から前部８６を介して延在し、第２穴８２”は後面２０１から後部８０を介して延在する。ハウジング５２において組立てられると、接地プレートの前部８６および後部８８は、第１および第２穴８０”、８２”が互いからわずかにずれるように位置合せされる。ここでもまた、接地スプリングプローブ本体７４は、前面２００から第１穴８０”に挿入されその後第２穴８２”に挿入されると、偏向し、垂直力をもたらし、摩擦嵌合によって保持される。
【００２３】
図５Ａ〜図５Ｃに示す設計を、金属ハウジングを有するが上述したような接地プレートまたはリテーナを使用しないプローブアセンブリにおいて使用してもよいということが認められよう。特に、レセプタクルの使用または接地プローブにおいて予備成形された「バナナベンド」の必要無しに、ハウジングにおいて接地プローブを固定するために、金属ハウジングにおいて図５Ａ〜図５Ｃに示すスプリングプローブの保持方法を使用してもよい。当業者は、レセプタクルまたは予備成形されたバナナベンドを不要にすることにより、製造性が簡略化し、プローブアセンブリのコストが低減し、したがってそれが非常に望ましいということを認めるであろう。
【００２４】
スプリングプローブブロックアセンブリに、追加の特徴を提供してもよい。たとえば、ハウジング５２に、器具（図示せず）が接地スプリングプローブ本体７４の後部に到達するのを可能にするため、接地プローブ本体座部７０と連通する、アクセス穴９０を設けてもよい。このように器具が到達することにより、使用中にスプリングプランジャが破壊した場合等に、接地スプリングプローブの除去が容易になる。装置の真空シーリングを必要とするアプリケーションで使用する場合、任意のアクセス穴９０はシールされる。真空シーリングを、アクセス穴９０を充填するための取外し可能プラグを提供することによって達成してもよい。
【００２５】
装置の真空シーリングが望ましい場合、図６Ａおよび図６Ｂに示すもの等、任意のシーリング能力を、空洞５４の穴１０４内に提供してもよい。シーリング能力は、好ましくは、ハウジング５２の後面における空洞の穴１０４内に適合するように設計されたカラー部１０２を含む柔軟なポリマーの単一成形インサート１００によって提供される。図６Ａに図示するように、プローブコネクタ６０は、ハウジング５２内に挿入されると、コンプライアントなインサート１００のカラー１０２を穴１０４の壁に対して押圧し、それにより確実なシーリングを提供する。図６Ａおよび図６Ｂに示す単一成形インサート１００に加えて、空洞５２の穴１０４の各々内に個々のカラーまたはＯリングを設けることによりシールを提供することも可能である。しかしながら、個々のＯリングを使用することにより、装置の組立時間が大幅に増大するとともに、プローブコネクタ６０の挿入中により容易に変位する。
【００２６】
本明細書で説明するスプリングプローブブロックアセンブリ５０では、ハウジング５２の前面５３からハウジング５２の接地スプリングプローブ接点７６までの距離が最小化し、ゼロに近い。すなわち、接地スプリングプローブ本体７４は、ハウジングの前面５３に可能な限り近くで接地プレート５６に接触し、それにより、非常に低インダクタンスの接地経路がもたらされる。上述したように、多くの高帯域幅アプリケーションに対し、低インダクタンス接地経路が非常に望ましく、実際に必要である。従来技術によるスプリングプローブブロックアセンブリは、はるかに長い電気経路を利用し、したがってより高い自己インダクタンスを有し、そのため高速試験能力に対して不適当なものとなる。
【００２７】
また、上述したスプリングプローブブロックアセンブリは、組立、再加工および修理が容易であるという利点も有する。本明細書で説明するポリマーハウジングは、コンプライアント部材を利用することにより、スプリングプローブ本体を適所にかつ互いに電気的に接触して保持するため、スプリングプローブブロックアセンブリを組立てること、もしくは摩滅したか破損した可能性のある部品を交換することが容易である。このため、本明細書で説明したスプリングプローブブロックアセンブリは、組立プロセス中に破損した場合に破棄しなければならない部品を無くすだけでなく、アセンブリ全体を破棄する必要無しに比較的安価な部品を交換することを可能にする。
【００２８】
スプリングプローブブロックアセンブリを真空に対してシーリングしなければならないということが必要なアプリケーションでは、本発明は、各プローブコネクタ６０の周囲で各ハウジング空洞内に、上述したようなシールリングを配置することにより、効果的なシーリングを可能にする。シール圧縮は、コンポーネント間の空間的関係により維持される。ハウジング５２により、真空シールが接地プローブ５８の位置の後方に配置されることが可能となるため、接地プローブ５８の周囲をシーリングする必要はない。
【００２９】
代替実施形態
図７Ａに、スプリングプローブブロックアセンブリ１５０の代替実施形態を示す。スプリングプローブブロックアセンブリ１５０は、絶縁性ハウジング１５２と、信号プローブ接点１６１および接地プローブ接点１５８と、プローブコネクタリテーナ１５６とを含む。最初に説明した実施形態と同様に、ハウジング１５２は成形誘電体材料であり、その誘電体材料は、接地要素と関連する信号線とを包囲して他のすべての信号線および接地対から隔離し、さらに、アセンブリにおけるすべての接地を、他の隣接するプローブブロックアセンブリと自動試験装置シャシ接地とから絶縁する。上述したように、ハウジング１５２の両端における有芯空洞は、接地要素の組立てられたセットの全体的な外面に適合し、空洞は、スプリングプローブが取付けられた場合の、組立てられたプローブコネクタおよび接地クランプの、軸方向かつ横方向の移動を制約するように、大きさが決められている。
【００３０】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、プローブリテーナ１５６は、互いに係合することにより信号プローブコネクタ１６０と接地プローブ１５８とを支持する締付装置を形成する、一対の打抜かれた電気的接地クランプ１８０を備える。接地クランプ１８０は、軸合せされ中心に配置されたループ１８２と、２つの端部の各々から延在する一対のスプリングアーム１８４とを有する。接地クランプアセンブリは、好ましくは左右対称であり、そのため特定の方向付け無しにハウジング１５２の空洞に挿入することができ、それにより、組立の容易性が向上する。接地クランプ１８０のループ１８２は、低挿入力（７ｌｂｓ未満）で滑動可能に係合する信号スプリングプローブコネクタ１６０を収納するように寸法が決められている。接地スプリングプローブ１５８がスプリングアーム１８４間に挿入されると、アーム１８４は、外側に変位し、信号スプリングプローブコネクタ本体６０に対して垂直力を発生させ、それにより組立てられた要素を適所に保持する。好ましくは、接地クランプ１８０のループ１８２のうちの１つは、信号プローブコネクタ１６０のプレスリング１８３の後方に配置され、それにより装置の引出し抵抗力が上昇する。
【００３１】
図７Ａおよび図７Ｂの実施形態では、接地クランプ１８０のスプリングアーム１８４は、はさみ状に外側に角度が付けられることにより、接地プローブ１５８が間に挿入されると、締付け力が接地プローブ１５８をハウジング１５２の軸溝１９０に対して付勢し、それによりハウジング１５２内の接地プローブ１５８の適当な位置合せが確立される。スプリングアーム１８４によって画定される角度θは、好ましくは２２度より大きい。さらに、ハウジングの空洞の側壁は、好ましくは、接地クランプ１８０のスプリングアーム１８４を予荷重状態で支持し、そのためスプリングアーム１８４に対する予荷重が、スプリングアーム１８４間の開領域を増大させ、それにより、接地プローブ１５８の挿入が容易になる。かかる予荷重はまた、スプリングアーム引込みチャンバ１９２間の入口角度を増大させ、それにより必要な挿入力を低減する。
【００３２】
図８Ａおよび図８Ｂに示す代替実施形態では、接地クランプ１８０’のスプリングアーム１８４’は、接地プローブ１５８が接地クランプ１８０’に挿入される場合に接地プローブ１５８を実質的に包囲するように、互いに向って戻るように湾曲している。接地プローブ１５８が接地クランプ１８０’の接地プローブ収納部に挿入されると、締付け力により、接地クランプ１８０’が信号プローブコネクタ１６０の本体の周囲に固定される。望ましい場合、個々の接地クランプ１８０’を、接地クランプ１８０’の単純な折り曲げにより要素の最終方向付けが得られるのを可能にする、任意の接続ウェブによって、形成してもよい。接地クランプを固定する任意の接続ウェブは、ともに、望ましい場合は脆弱であってもよく、もしくは可鍛性があってもよい。
【００３３】
ケーブル引出し力を増大させるため、好ましくは、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ハウジング１５２の後面１８４にスナップ嵌合配置で固定する、リテーナ２００が提供される。リテーナ２００は、好ましくは、ハウジング１５２の相互ラッチ機構２０４を係合するラッチアーム２０２を有する。組立を容易にするために、リテーナ２００は、好ましくは、２つの部分として形成され、それらは、２つのリテーナ部２００を互いに連結する嵌合タング２０４と溝２０６とを有する。さらに、ハウジング１５２は、好ましくは、プローブコネクタを受入れる空洞のパターンに関してハウジングの後端にオフセット空洞を有し、それにより同一のリテーナ部の使用が可能になる。これにより、製造のコストが低減し装置の組立の容易性が向上する。好ましくは、ハウジング１５２は、リテーナ２００のラッチアーム２０２に開口する通路２０８を含み、それによりリテーナ２００を、装置に対する再加工のためにハウジング１５２の外側から外すことができる。
【００３４】
本明細書で説明したスプリングプローブブロックアセンブリ５０、１５０の実施形態に対し、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行ってよい追加および変更を認めるであろう。たとえば、アセンブリのハウジング５２、１５２に、好ましくは、取付穴２１０を設けることにより、スプリングプローブブロックアセンブリ５０、１５０を自動試験装置ヘッドに取付けることができるようにする。リテーナ要素（接地プレート５６および接地クランプ１８０、１８０’）が、本明細書で例示したものとは異なる形状を有してもよく、もしくは、それをたとえば、金属プローブアセンブリハウジングで使用してもよく、それでもなお本発明の機能および精神を具体化する、ということが予期される。
【符号の説明】
【００３５】
１ スプリングプローブブロックアセンブリ
５２ ハウジング
５３ 前面
５４ 空洞
５６ 接地プレート
５８ 接地スプリングプローブ
６０ プローブコネクタ
６２ 誘電絶縁体
６４ 導電性シールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向スプリングプローブを収納する収納手段を有するハウジングと、
前記収納手段内に配置される長手方向スプリングプローブと、
を備え、
前記収納手段が、前記スプリングプローブを弾力的に偏向させるとともに摩擦嵌合により前記収納手段内に前記スプリングプローブを保持する偏向部を有することを特徴とするスプリングプローブブロックアセンブリ。
【請求項２】
直線状スプリングプローブを収納するように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置された直線状スプリングプローブと、
を備え、
前記直線状スプリングプローブが前記ハウジングによって弾力的に偏向されることにより、前記直線状スプリングプローブと前記ハウジングとの間に垂直力がもたらされ、それにより前記ハウジング内に前記直線状スプリングプローブが保持されることを特徴とするスプリングプローブブロックアセンブリ。
【請求項１】
長手方向スプリングプローブを収納する収納手段を有するハウジングと、
前記収納手段内に配置される長手方向スプリングプローブと、
を備え、
前記収納手段が、前記スプリングプローブを弾力的に偏向させるとともに摩擦嵌合により前記収納手段内に前記スプリングプローブを保持する偏向部を有することを特徴とするスプリングプローブブロックアセンブリ。
【請求項２】
直線状スプリングプローブを収納するように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置された直線状スプリングプローブと、
を備え、
前記直線状スプリングプローブが前記ハウジングによって弾力的に偏向されることにより、前記直線状スプリングプローブと前記ハウジングとの間に垂直力がもたらされ、それにより前記ハウジング内に前記直線状スプリングプローブが保持されることを特徴とするスプリングプローブブロックアセンブリ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−１３７１３（Ｐ２０１２−１３７１３Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１７８３（Ｐ２０１１−２２１７８３）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【分割の表示】特願２００２−５７２４２８（Ｐ２００２−５７２４２８）の分割
【原出願日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【分割の表示】特願２００２−５７２４２８（Ｐ２００２−５７２４２８）の分割
【原出願日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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