(57)【要約】高周波または高速デジタル回路板を検査するのに使用する伝達治具に関する。伝達治具は、ピン支持頂部プレート（２６）と、基部プレート（３２）と、検査分析器から検査中の回路板（１６）までの信号経路を提供するように伝達治具に組み込まれるインピーダンスが一定な同軸検査ピン（２３）とを有する。検査中の回路板は頂部プレートの上面に接続される。同軸ピンのインピーダンスは検査中の回路板のインピーダンスおよび検査分析器のインピーダンスに整合せしめられる。同軸ピンに加えられる力は、ピンが検査中の回路板の検査点と確実に接触するようにする。この力は、基部プレートの下方のコンプライアント検査インターフェイス（１０）に取付けられたバネ荷重プローブ（１２）によって加えられる。あるいは、上記力は、検査中の回路板と、基部プレートまたは検査分析器に接続された第二回路板との相対移動によりピンがオイラー座屈することによって加えられる。
2005504991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波で検査すべき回路板を、高周波検査信号を提供する検査分析装置に接続する伝達治具において、
上記検査すべき回路板と接続する頂部プレートと、
高周波検査信号のソースを提供する検査分析装置と接続する基部プレートと、
上記頂部プレートおよび上記基部プレートによって支持される複数の同軸検査ピンとを具備し、各検査ピンは中心中実ピンを具備し、各中心ピンは上記頂部プレートに延びる第一端部と上記基部プレートに延びる第二端部とを有すると共に上記検査分析装置から上記回路板上の検査点までの検査信号経路を提供し、上記同軸検査ピンが同一のインピーダンスを有することで、高周波で上記回路板を効果的に検査するのに十分な程度にインピーダンスの整合させるのが容易となる伝達治具。
【請求項２】
各同軸ピンは上記中心ピンを同軸に包囲するシールドをさらに具備し、上記シールドは非導電性材料によって中心ピンから分離され、上記ピンの各端部において上記中心ピンは上記シールドを越えて突出する請求項１に記載の伝達治具。
【請求項３】
上記頂部プレートおよび上記基部プレートは接地せしめられ、上記頂部プレートおよび上記基部プレートはその厚さに亘って貫通する開口を有し、各同軸ピンのシールドは上記頂部プレートの開口の周壁と接触し且つ上記基部プレートの開口の周壁と接触し、各同軸ピンの中心ピンは上記頂部プレートの上面よりも上方に突出すると共に上記基部プレートの底面よりも下方に突出する請求項２に記載の伝達治具。
【請求項４】
各同軸ピンのシールドは上記頂部プレートの上面よりも上方には突出せず且つ上記基部プレートの底面よりも下方には突出しない請求項３に記載の伝達治具。
【請求項５】
複数の接地ピンをさらに具備し、各接地ピンは上記頂部プレートの開口を貫通して上記検査すべき回路板の検査点と接触する第一端部と、上記基部プレートの開口を貫通する第二端部とを有する請求項３に記載の伝達治具。
【請求項６】
上記基部プレートと上記検査装置との間のインターフェイスを提供するとコンプライアント検査インターフェイスであって、上記基部プレートの開口にそれぞれ対応する複数の開口を具備するコンプライアント検査インターフェイスと、
各コンプライアント検査インターフェイスの開口内のバネ荷重プローブであって、上記同軸ピンを上記検査すべき回路板上の検査点と能動的に接触させるように、対応の開口を通って延びる中心ピンに上記基部プレートの底面の下方で能動的に力を加えるバネ荷重プローブとをさらに具備する請求項３に記載の伝達治具。
【請求項７】
複数の接地ピンをさらに具備し、各接地ピンは上記検査すべき回路板の検査点と接触するように上記頂部プレートの開口を貫通する第一端部と、上記基部プレートの開口を貫通すると共に上記バネ荷重プローブと接触する第二端部とを有する請求項６に記載の伝達治具。
【請求項８】
上記中心ピンと接触するバネ荷重プローブとこれと隣接すると共に上記接地ピンと接触するバネ荷重プローブとの間の間隔は、同軸ピンのインピーダンスに整合せしめられたインピーダンスを各プローブに与えるように配設される請求項７に記載の伝達治具。
【請求項９】
上記同軸ピンのインピーダンスは上記検査すべき回路板のインピーダンスおよび上記検査装置のインピーダンスと整合するように選択される請求項８に記載の伝達治具。
【請求項１０】
上記基部コンプライアント検査インターフェイスプレートの底面に接続される上記検査装置の回路板をさらに具備し、該検査装置の回路板は上記検査装置のインピーダンスに整合せしめられたインピーダンスを有し、上記検査装置の回路板は上記検査装置とプローブとの間に電気経路を提供するようにバネ荷重プローブと接触する接触部を有する請求項６に記載の伝達治具。
【請求項１１】
各同軸ピンのインピーダンスは約５０オームである請求項１に記載の伝達治具。
【請求項１２】
上記検査装置と接続する下方回路板をさらに具備し、該下方回路板は上記基部プレートの底面と相互対面すると共に、上記同軸ピンへの電気経路を提供する接触点を有し、上記同軸ピンは下方回路板の接触点および上記検査すべき回路板の検査点に力を加えることで座屈せしめられる請求項１に記載の伝達治具。
【請求項１３】
上記同軸ピンはオイラー座屈せしめられる請求項１２に記載の伝達治具。
【請求項１４】
上記基部プレートに対して上記頂部プレートを支持するポストをさらに具備し、各ポストは、上記プレートのうちの一方に連結される第一部材と、上記プレートのうちの他方に連結される第二部材とを具備し、上記第二部材は第一部材に摺動可能に係合し、これにより上記頂部プレートを上記基部プレートに対して移動させることができる請求項１２に記載の伝達治具。
【請求項１５】
上記ポストは他方のプレートへ向かう一方のプレートの移動を制限する請求項１４に記載の伝達治具。
【請求項１６】
各同軸ピンは上記シールドと同軸の中心ピンを具備し、該シールドは非導電性材料によって中心ピンから分離され、上記ピンの各端部において上記中心ピンは上記シールドを越えて突出し、上記中心ピンは上記下方回路板の接触点と接触するように基部プレートを通って突出する請求項１２に記載の伝達治具。
【請求項１７】
複数の検査点を具備する第一回路板と、
検査信号提供装置と相互対面すると共に複数の検査点を具備する第二回路板と、
伝達治具であって、
上記第一回路板に接続された上面を有すると共に複数の開口を具備する頂部プレートであって、各開口が上記第一回路板の検査点と通じる頂部プレートと、
上記第二回路板に接続された底面を有すると共に上記頂部プレートよりも下方に該頂部プレートから離間されて配置される基部プレートであって、複数の開口を具備し、各開口が第二回路板の信号点と通じる基部プレートと、
ほぼ円筒状のシールドジャケットと同軸の中心ピンを有する複数の同軸ピンであって、該ジャケットが非導電性材料によって上記中心ピンから離間され、各同軸ピンの各端部において上記中心ピンが上記ジャケットを越えて突出し、各中心ピンの第一端部が上記頂部プレートの開口を貫通し且つ各中心ピンの第二端部は基部プレートの開口を貫通し、各同軸ピンの上記外側ジャケットが頂部プレートおよび基部プレートと接触する、同軸ピンとを具備する伝達治具と、
一方の回路板を他方の回路板に向かって移動させる手段であって、上記同軸ピンを座屈させて各中心ピンの端部が能動的に上記第一回路板の検査点および上記第二回路板の信号点と接触し、信号点から検査点までの信号経路を提供する移動手段とを具備する回路板検査システム。
【請求項１８】
上記ピンはオイラー座屈に従う請求項１７に記載の回路板検査システム。
【請求項１９】
上記移動手段は一方の回路板を他方の回路板に向かって移動させる真空発生手段を具備する請求項１８に記載の回路板検査システム。
【請求項２０】
上記移動手段は一方の回路板を他方の回路板に向かって移動させる機械的手段を具備する請求項１８に記載の回路板検査システム。
【請求項２１】
上記第一回路板は当該回路板検査システムによって検査すべき回路板である請求項１８に記載の回路板検査システム。
【請求項２２】
上記第一回路板、第二回路板およびピンは整合されたインピーダンスを有する請求項１８に記載の回路板検査システム。
【請求項２３】
上記同軸ピンのインピーダンスは５０オームである請求項２２に記載の回路板検査システム。
【請求項２４】
高周波で検査すべき回路板を、高周波検査信号を提供する検査分析器に接続する伝達治具において、
上記検査すべき回路板と接続する頂部プレートと、
高周波検査信号のソースを提供する上記検査分析装置と接続する基部プレートと、
中実の内側部分を具備する複数の検査ピンとを具備し、前記ピンの内側部分は第一の予め定められたパターンで上記頂部プレートに相互対面せしめられると共に第二の予め定められたパターンで基部プレートに相互対面せしめられて上記検査分析器から上記回路板の検査点までの検査信号経路を提供し、上記第一の予め定められたパターンは上記第二予め定められたパターンとは異なり、各ピンは高周波で回路板を効果的に検査するのにインピーダンスの整合を容易にするようにほぼ同一のインピーダンスを有する伝達治具。
【請求項２５】
少なくとも幾つかの検査ピンは同軸検査ピンである請求項２４に記載の検査治具。
【請求項２６】
接触点の第一の列を有する検査すべき電子ユニットであって、該第一の列の接触点が第一パターンを形成する電子ユニットと、
第二の列の接触点を有する信号提供回路板であって、該第二の列の接触点は上記第一の列の接触点に対応すると共に上記第一の列の接触点と異なる第二のパターンを形成する信号提供回路板と、
上記回路板の接触点から上記ユニットの対応の接触点まで延びる内側中実部材を有する複数の同軸ピンとを具備する回路板検査システム。
【請求項２７】
上記同軸ピンはオイラー座屈に従う請求項２６に記載の回路板検査システム。
【請求項２８】
上記回路板は上記第二の列の接触点を介して高周波信号を提供し、信号の周波数は１００ＭＨｚ以上である請求項２６に記載の回路板検査システム。
【請求項２９】
１００ＭＨｚよりも高い周波数である高周波信号を伝送するための接触点を有する検査すべき高周波電子ユニットであって、第一接触点の中心が第二接触点の中心から１．７８ｍｍ未満だけ離間される高周波電子ユニットと、
高周波検査信号を提供する回路板であって高周波信号を伝送するための接触点を有する回路板と、
上記第一接触点に接続される第一端部と上記回路板の接触点に接続される第二端部とを有する第一接触ピンと、
上記第二接触点に接続される第一端部と上記回路板の接触点に接続される第二端部とを有する第二接触ピンとを具備する回路板検査システム。
【請求項３０】
上記電子ユニットの第一接触点の中心と第二接触点の中心との間隔は０．６４ｍｍ以下である請求項２９に記載の回路板検査システム。
【請求項３１】
上記ピンは同軸ピンである請求項３０に記載の回路板検査システム。
【請求項３２】
上記ユニットおよびピンは整合されたインピーダンスを有する請求項２９に記載の回路板検査システム。
【請求項３３】
上記信号の周波数は１ＧＨｚ以上である請求項２９に記載の回路板検査システム。
【請求項３４】
上記接触ピンはオイラー座屈に従う請求項２９に記載の回路板検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プリントデジタル回路板または高速プリントデジタル回路板またはこれら回路板上に取付けられた構成要素の自動検査に関し、より詳細には検査分析器からこのような回路板または構成要素に検査信号を伝達するのに使用されるインピーダンス整合伝達治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路板をチェックする自動検査機では検査中にプリント回路板が取付けられる「ピンベッド（bed of nails）」型の検査治具または相互接続具が長く使用されている。この検査治具はバネ荷重を加えられた多数のピン状プローブを有し、これらプローブはバネ圧力のもとで検査中のプリント回路板上の指定の検査点と電気的に接触するように配設される。なお、この検査中のプリント回路板は検査中ユニットまたは「ＵＵＴ」とも呼ばれる。プリント回路板に形成される特定の回路は他の回路とは異なっており、したがって、プリント回路板の検査点と接触するピンベッド構成をこの特定のプリント回路板用に特別に作らなくてはならない。検査すべき回路が設計されると、その回路をチェックするのに使用される検査点のパターンが選択され、このパターンに対応する検査プローブ列が検査治具に形成される。このことは概して検査プローブの特定の配列に適合するようなパターンの孔をプローブプレートに開け、プローブプレート上に開けられたこれら孔に検査プローブを取付けることにより行われ、コンプライアント検査インターフェイスまたはプローブフィールドが形成される。次いでプリント回路板は、検査プローブ列上に重ねられた検査治具に取付けられる。検査の間、バネ荷重が加えられた検査プローブは検査中のプリント回路板の検査点にバネ圧力で接触せしめられる。そして電気検査信号がプリント回路板から検査プローブへ送信され、そして検査治具の外へ送信され、該電気信号が高速電子検査分析器に伝達され、プリント回路板上の回路の様々な検査点間の導通状態および導通状態の欠陥を検出する。
【０００３】
検査治具の代表的な種類は、いわゆる「グリッドタイプ」の検査治具である。回路板上のランダムパターンの検査点と伝達ピンが接触し、伝達ピンは受信器にグリッドパターンで配設されたインタフェイスピンに検査信号を伝達する。代表的なグリッド治具は、予め定められたパターンを形成するように等距離に離間された開口を有するコンプライアント検査インターフェイスまたはプローブフィールドを有する。このタイプのコンプライアント検査インターフェイスは、グリッドを形成する予め定められた開口のパターンにより、一般にグリッドまたはグリッドベースとして参照される。グリッドタイプの検査治具は、膨大な量のスイッチを備えた検査電子機器を有する。スイッチは、グリッドベースの開口に嵌め込まれた検査プローブを、電子検査分析器の対応する検査回路に接続する。グリッド検査器の一つの実施形態では、４０，０００個ものスイッチが使用される。このような検査器ではだか回路板（bare board）を検査するとき、伝達治具は、グリッドベース内の検査プローブのグリッドパターンと検査中回路板のオフグリッドパターンの検査点とを接続する伝達ピンを支持する。一つの従来技術では、グリッド治具、いわゆる「チルトピン」が伝達ピンとして使用される。チルトピンは、直線的な中実のピンであり、伝達治具の一部である伝達プレート内の対応の予め開けられた孔内に取付けられる。チルトピンは様々な向きに傾斜することができ、ＵＵＴのオフグリッドランダムパターンの検査点からグリッドベースのグリッドパターンの検査プローブに別個の検査信号を伝達する。
【０００４】
他のタイプの検査治具には、「グリッドタイプ」でない検査治具も含まれる。これら検査治具には、標準的なグリッドパターンとは異なるパターンの開口を有するコンプライアント検査インターフェイスが組み込まれる。例えば、開口は等距離または均一に離間されておらず、「オフグリッドパターン」を形成する。チルトピンは、これら治具において使用され、検査信号をオフグリッドパターンのコンプライアント検査インターフェイスからオフグリッドパターンのＵＵＴに伝達する。ＵＵＴのオフグリッドパターンは、コンプライアント検査インターフェイスのオフグリッドパターンとは異なる。一般に、ＵＵＴの検査点間の間隔は、コンプライアント検査インターフェイスの対応のプローブ間の間隔よりも短い。
【０００５】
最近の手法では、上に伝達治具が取付けられるベースプレートからそれた一つのパターンの検査プローブを有するプリント回路板検査器用の伝達治具用の伝達ピン保持システムが使用される。検査治具は、ほぼ平行に離間された複数の伝達プレートを具備し、これら伝達プレートは、伝達ピンを収容し且つ支持する所定パターンの予め形成された孔を有する。伝達ピンは、伝達治具のプレートを通って延び、伝達治具によって支持されるプリント回路板上の検査点と検査器のベース上のプローブとの間で検査信号を伝達するのに使用される。弾性的な材料を具備する薄く且つ可撓性を有するピン保持シートが、伝達治具によって保持された伝達ピンがピン保持シートを通って延びるように、伝達プレートの一つの表面上に位置決めされる。弾性的なピン保持シートは、自然に伝達ピンの回りに圧縮力を加える。この圧縮力は、伝達治具がリフトされたときまたは逆向きになったときに治具内のピンを保持する。ピンに作用する圧縮力は、他のピンおよび治具の伝達プレートとは独立してピンが保持シートと共に移動することができるようにする。このことは、本質的に、引張力または伝達治具内においてピンの弾性的な軸線方向の移動に対する任意の制限を回避する。このようなピン保持シートは、例えば特許文献１に記載されており、該特許文献１は参照することで本願の一部を構成するものとする。
【０００６】
高周波または高速デジタルＵＵＴの検査は、高周波信号の減衰を防止するために、検査ソース（例えば、電気信号を提供する検査ソース）のインピーダンスが負荷（例えば、ＵＵＴ）のインピーダンスと整合することが必要とされる。さらに、ＵＵＴと検査分析器との間の接続部のインピーダンスも、検査ソースのインピーダンスおよび負荷のインピーダンスと整合せしめられなければならない。ピンと別体である現在の伝達治具の問題は、ピンのインピーダンス特性がピン毎に変わることにある。このようなインピーダンスの違いは、一組の検査点を検査するのに使用される一組の二つのピン（例えば、信号ピンと接地ピン）の間の間隔の違いによって生じるものである。この間隔の違いは、ＵＵＴ上の検査すべき一組の検査点間の間隔は、コンプライアント検査インターフェイス上の対応のプローブ間の間隔と異なることによって生じる。要するに、各組のピンは、空気をコンデンサの誘電体としたコンデンサを形成する。一組のピンの間隔が他の組のピンの間隔と異なるため、各組のピン間の静電容量、したがって各組のピンのインピーダンスが異なる。このように、ピンが組み込まれた現在の伝達治具は高周波または高速ＵＵＴを検査するのに適していない。
【０００７】
現在、デジタル回路板のような高周波または高速デジタルＵＵＴ、構成要素が取付けられたデジタル回路板、または個々の構成要素は、一般に検査ソケットを用いて検査される。一般に、短いバネプローブはソケットの厚さ方向に通って形成されたキャビティに嵌合せしめられる。ＵＵＴの接触側は、ソケットの側部を通って突出するバネプローブの先端と圧力接触する。検査分析器に接続される接触プレートは、ソケットの反対側を通って突出するバネプローブの先端と接触する。検査分析器は高周波検査信号を接触プレートに送信し、検査信号は接触プレートからバネプローブを通ってＵＵＴに送信される。しかしながら、ソケット内のバネプローブの中心間の間隔はバネプローブの物理的寸法、例えばバネプローブの直径によって制限されるので、このタイプの検査設備では、中心間の間隔が比較的短い接触点を有するＵＵＴを検査するのには使用されることができない。さらに、プローブ間の間隔が短くなると、インピーダンスの整合が実行不可能となる。プローブ間の間隔を短くしたときにインピーダンスの不整合の影響を最小限にするためには、プローブの長さを最小限にしなければならない。インピーダンスを整合させた検査設備は、接触点の中心間の間隔が１．７８ｍｍ（０．０７インチ）以上であるＵＵＴを検査するのに限られる。
【０００８】
多くの従来の治具は、ＵＵＴの検査点と適切に接触するようにピンに弾性的な力を加えるための幾つかの機械的手段、例えばバネ荷重プローブ等を必要とする。このような治具の欠点は、初期故障を起こしやすい可動部品を有することにある。
【０００９】
本発明は、接触点の中心間の間隔が１．７８ｍｍ（０．０７インチ）未満である高周波ＵＵＴを検査するのに用いられるインピーダンスの整合した接続の必要性に基づいたものである。さらに、本発明は、伝達治具のピンに弾性力を加えるためのバネプローブのような機械的手段が組み込まれていない伝達治具の必要性に基づいたものである。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５４９３２３０号明細書
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、高周波または高速デジタル回路板または検査中ユニット（ＵＵＴ）を検査するための伝達治具または接続具に関する。本発明は、互いに離間されると共に接地された頂部支持プレートと基部支持プレートとを有する伝達治具を具備する。各プレートはその厚みに亘って形成されたピン開口を有する。一つの実施形態では、頂部プレートと基部プレートとの間に四つの支持プレートが配置されているが、その数は変更されてもよい。ＵＵＴは頂部プレートの上面と相互対面する。頂部プレートはＵＵＴ上の一組の検査点に対応するピン開口を有する。基部プレートは、グリッドパターンでまたはオフグリッドパターンで配設されたバネ荷重検査プローブの列を有するコンプライアント検査インターフェイス（プローブフィールド）と相互対面する。基部プレートの開口はバネプローブパターンに対応する。プローブパターンはＵＵＴ上の検査点の組によって形成されるパターンとは異なる。検査分析器およびコンプライアント検査インターフェイスに第二回路板が接続される。
【００１２】
検査分析器からＵＵＴ上の検査点までの信号経路を提供するように同軸ピンが使用される。同軸ピンは、１．７８ｍｍ（０．０７インチ）以下の距離、特に０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）以下の距離だけ離間される。同軸ピンはシールドによって包囲された信号ピンから成る。信号ピンは非導電性材料によってシールドから離間される。シールドは接地として機能する。信号ピンとシールドとの間の空間は各ピン毎に同一である。その結果、各同軸ピンは同一のインピーダンスを有する。
【００１３】
同軸ピンの尖端は信号ピンが該信号ピンに対応するシールドを越えて延びるような尖端となるように研削せしめられる。同軸ピンの一方の端部は頂部プレートの開口を貫通し、一方、他方の端部は基部プレートの開口を貫通すると共にコンプライアント検査インターフェイスの予め定められたバネ荷重プローブと接触する。バネ荷重検査プローブは、ＵＵＴの検査点と能動的に接触するように同軸ピンに対して弾性力が加えられる。検査分析器からの信号は、第二回路板と、バネ荷重検査プローブと同軸ピンとを介してＵＵＴの検査点に伝送される。また、ＵＵＴ上の接地点をコンプライアント検査インターフェイスの接地バネ荷重検査プローブと接触させるために接地ピンが使用されてもよい。
【００１４】
同軸ピン、接地ピン、同軸検査ピン、ＵＵＴ、検査分析器および相互対面される回路板のインピーダンスは整合せしめられる。コンプライアント検査インターフェイスのプローブのインピーダンスは、隣り合う信号プローブと接地プローブとの間の間隔の関数である。インピーダンスの整合は、高周波または高速デジタル回路板を検査するのに相互接続を使用することができるようにする。
【００１５】
別の実施形態では、伝達治具は如何なるバネ荷重プローブも組み込まず、コンプライアント検査インターフェイスと相互対面しない。むしろ、ＵＵＴが頂部プレートと相互対面せしめられる。また、検査分析器に接続された第二回路板が、基部プレートと相互対面せしめられる。同軸ピンは、第二回路板と第一回路板との間の信号経路を提供する。検査中に、真空にすることによってまたは機械的手段によって二つの回路板は互いに向かって移動せしめられ、好ましくはオイラー座屈下で同軸ピンが座屈せしめられる。ピンの座屈により、ピンは二つの回路板に対して弾性力を加え、これによりピンとＵＵＴの検査点との間で能動的に接触するようになる。第二回路板上の接点は、グリッドパターンまたはオフグリッドパターンを形成する。
【００１６】
この実施形態では、二つのポストを使用することによって頂部プレートが基部プレートから離間される。各二つのポストは第二部材に摺動可能に係合する第一部材を具備する。一方の部材は頂部プレートに連結され、他方の部材は基部プレートに連結される。ピンが座屈する前に、第一部材は二つのプレートの間の全距離に亘って延びない。第一部材と一方のプレートとの間には隙間が存在する。二つの回路板は互いに向かって移動せしめられると、ピンが座屈する。同時に、第一部材と一方のプレートとの間形成されていた隙間はなくなる。したがって、隙間の初期幅は、二つの回路板の互いに向う移動量を制御し、よってピンの座屈量を制御する。信号ピンと各同軸ピンのシールドとの間の間隔は同軸ピンが座屈しているときには変化しない。その結果、同軸ピンのインピーダンスは座屈時でさえも一定のままである。
【００１７】
コンプライアント検査インターフェイスまたは検査分析回路の開口間の間隔を変化させることによって、ピンはＵＵＴ上の接触点への相互接続を提供するのに十分に傾斜せしめられ、その中心は１．７８ｍｍ（０．０７インチ）、更には０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）の距離で離間される。さらに、同軸ピンはインピーダンスを整合させることができるため、本発明の相互接続は高周波数ＵＵＴを検査するのに使用可能である。
【００１８】
本発明のこれらまたは別の特徴は、後述する詳細な説明および添付の図面を参照することでより完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１の概略ブロック線図を参照すると、回路板検査器はコンプライアント検査インターフェイスプレートまたはプローブフィールド（以下、「コンプライアント検査インターフェイス」として参照する）１０を備え、コンプライアント検査インターフェイス１０は二次元的なパターンで配設されたバネ荷重検査プローブ１２の列を有する。このパターンは、均一に離間された検査プローブの横列および縦列の列から成るグリッドパターンであってもよいし、オフグリッドパターン、すなわち均一に離間された検査プローブのみから成るわけではないパターンであってもよい。検査プローブ１２は、典型的にはプローブの列を均一に横断するコンプライアント検査インターフェイス１０の表面の上方に突出するバネ荷重プランジャを具備する。伝達治具または相互接続部１４は、検査すべき高周波プリント回路板若しくは高速プリント回路板１６、構成要素が取付けられた回路板、または個々の構成要素若しくは個々の構成要素のグループ（以下、「検査中ユニット」または「ＵＵＴ」として参照する）を支持する。伝達治具１４は、検査中回路板上の検査点１８の列と、コンプライアント検査インターフェイスの検査プローブ１２との間のインターフェイスとして機能する。外部の電子検査分析器２０は、伝達治具の検査プローブを介して検査中回路板上の検査点１８に電気的に接続される。これら検査プローブ（様々なタイプの検査プローブであってよい）は、概して参照番号２２で図示されている。
【００２０】
検査分析器２０は、ＵＵＴの別個の検査点１８に電子的に呼掛け応答を行って任意の二つの検査点間の電気接続における高周波特性を特定する電子呼掛け応答回路（interrogation circuit）を備える。ＵＵＴの検査点間で検出された高周波特性は、欠陥のないプリント回路板の検査点について予め呼掛け応答を行うことで得られた保存されている参照結果と電子的に比較せしめられる。検査された回路板は検査結果が保存されている参照結果と整合すると良好である。しかし、回路板上の回路に何らかの問題が存在する場合には検査結果により問題が検出せしめられ、そして不良なボードは良好なボードから隔離せしめられる。
【００２１】
電子呼掛け応答回路は、電子的な検査を実行するための電子的構成要素およびプリント回路を有する複数のプリント回路カードを具備してもよい。検査手法において使用される各検査プローブは、検査分析器へと導く対応するスイッチ２４を介して検査電子装置に接続せしめられる。スイッチが組み込まれたグリッド型検査器（すなわち、検査プローブを収容するための開口であってグリッドパターンとなっている開口を有するコンプライアント検査インターフェイスを具備する検査器）では、検査中回路板の様々な検査点を検査するのに用いられる４０，０００個ものスイッチが存在する。これらスイッチは、一つまたは複数の回路板に組み込まれるのが好ましい。
【００２２】
伝達治具１４は、鉛直方向に離間される互いに平行な一連の伝達支持プレートを備え、この伝達支持プレートは、頂部プレート２６と、該頂部プレート２６から下方に僅かに離間された上方プレート２８と、伝達治具のほぼ中間にある中間プレート３０と、伝達治具の底部にある基部プレート３２とを備える。好適な実施形態では、中間プレート３０と基部プレート３２との間に付加的な下方支持プレート３３が組み込まれてもよい（図２）。これら伝達プレートは、伝達治具を剛性ユニットとして共に保持する剛性ポスト３５によって平行に且つ鉛直方向に離間された位置に支持される。伝達治具は、伝達プレート２６、２８、３０および３２を通って延びる概して参照番号２２で示した標準的な伝達ピン、例えばチルトピンの列を有する。図１は、単純にするため少数の標準的なチルトピンのみを示している。伝達治具の基部プレート３２を通って延びるチルトピン２２は、コンプライアント検査インターフェイス１０の検査プローブ１２のパターンと整合するように整列せしめられる。頂部プレート２６を通って延びるチルトピン２２の頂部は、ＵＵＴの検査点１８のランダムなパターンと整合するように整列せしめられるオフグリッドパターンとなっている。したがって、チルトピン２２は、コンプライアント検査インターフェイス１０におけるプローブのパターンと頂部におけるオフグリッドパターンとの間で伝達を行うために使用することができるように、僅かに傾斜せしめられ、様々な三次元的な方向を向いている。チルトピン２２が傾斜しているため、これらチルトピンは、ＵＵＴの検査点１８の中心が１．７８ｍｍ（０．０７インチ）未満しか離間されていなくてもこれら検査点１８と接触することができる。すなわち、ピンを傾斜させることによって、これらピンを互いに対して平行に維持する代わりに、ピンの先端を互いにより近いものとすることができるようになる。
【００２３】
標準的なチルトピンは、基部プレート、下方プレート、中間プレート、上方プレートおよび頂部プレート内の孔を通過する。各伝達プレートの孔は、コンプライアント検査インターフェイスのプローブのパターンとＵＵＴのオフグリッドパターンとの間で伝達を行うためにチルトピンを様々な向きに整列させるように、標準的なコンピュータで作動するソフトウェアによって公知の手法で制御されて所定のパターンで開けられる。
【００２４】
チルトピンは、伝達治具の基部プレート３２の上方に（且つ好適な実施形態においては下方プレート３３の下方に）配置された可撓性を有するピン保持シート３４を通って延びる。ピン保持シート３４は、薄くて可撓性を有するコンプライアント材料から成る共通シートを具備する。ピン保持シートは、上述した特許文献１に記載されている。
【００２５】
本発明は、チルトピンを備える伝達治具を用いて高周波または高速デジタルＵＵＴを検査することに関する。本出願人は、チルトピンの使用により接触部の中心が近いＵＵＴ、すなわち二つの接触部の中心間の間隔が１．７８ｍｍ（０．０７インチ）未満、更には０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）未満のＵＵＴを検査することができるようになることを発見した。高周波検査では、１００ＭＨｚを超える周波数および１ＧＨｚを超える帯域幅で検査を行うことができる。１〜２ＧＨｚの周波数帯域であるいは４ＧＨｚの周波数帯域で検査を行うことも可能である。高周波信号の減衰を避けるため、ソース（例えば、検査回路）のインピーダンスは負荷（例えば、ＵＵＴ）のインピーダンスと整合せしめられる。このことは、チルトピンのインピーダンスおよびバネ荷重プローブのインピーダンスが、負荷のインピーダンスに整合することが必要とされる。伝達治具に取付けられた従来のチルトピンのインピーダンスは、ピン毎に異なる。これは、ＵＵＴの各組の検査点を検査するのに使用される各組のピン毎に、検査信号ピンとそれと近接する接地ピンとの間の間隔が変化することによるものである。本質的には、近接するピンは、空気が誘電体として作用する状態のコンデンサを形成する。ピンの組毎に間隔が異なるため、静電容量も異なり、よってピンのインピーダンスも異なるものとなる。本発明は、図２に示したような剛性同軸ピンを有する伝達治具を使用することによってこの問題を克服する。
【００２６】
同軸ピン２３は、接地シールド４２によって包囲された中心信号ピン４０から成る（図３）。誘電体４４がシールドから信号ピンを分離している。信号ピンとシールドとの間の径方向距離４６、すなわち誘電体の径方向厚さは、ピンの一方の端部から他方の端部まで一定である。したがって、同軸ピンは、特定のインピーダンスを有するように形成される。本発明によれば、伝達治具に設けられる同軸ピンはほぼ同一のインピーダンスを有する。一つの実施形態では、負荷およびＵＵＴ両方のインピーダンスは５０オームである。したがって、この実施形態では、同軸ピンのインピーダンスも５０オームである。
【００２７】
同軸ピンの先端は、各信号ピン４０がシールドを越えて延びるような尖端となるように研削される。そして、同軸ピンの尖端は、尖った端部を有することにより、傾けることで互いに近づけることができるようになり、０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）未満しか離間されていないＵＵＴ上の検査点と接触することができるようになる。
【００２８】
伝達治具に位置決めされると、同軸ピンのシールドの一方の端部は頂部プレート２６の上面５０で終端し、他方の端部は基部プレートの底面５２で終端する。頂部プレート２６および基部プレート３２は、接地プレートであり、典型的には低損失接地接続具４８を用いて共に電気接地される。信号ピン４０は、ＵＵＴと接触するように頂部プレートを越えて突出し、且つ信号を伝送するバネ荷重プローブと接触するように基部プレートを越えて突出する。バネ荷重プローブは、ＵＵＴ上の検査点と能動的に接触するようにピンに弾性力（compliant force）を加える。
【００２９】
ＵＵＴ上の接地検査点、およびコンプライアント検査インターフェイスの接地されたバネ荷重プローブ（以下、「接地プローブ」として参照する）と接触するように、接地ピン５４が使用されてもよい。接地ピンのインピーダンスも、ソース、負荷および同軸ピンのインピーダンスと整合せしめられる。信号プローブおよび接地プローブのインピーダンスは、コンプライアント検査インターフェイスにおけるプローブの間隔の関数である。同軸ピンのインピーダンスはピン間の間隔の影響を受けないので、コンプライアント検査インターフェイスのプローブ間の間隔は、所望のプローブインピーダンスを与えると共に合理的なサイズのバネ荷重プローブを収容するように、容易な調整が可能である。
【００３０】
好適な実施形態では、インターフェイス回路板５８がバネ荷重プローブを検査装置に接続する。この実施形態では、信号ピン２３は、インターフェイス回路板５８上の信号点と連通する。また、回路板５８のインピーダンスも、負荷のインピーダンスと整合せしめられる。したがって、回路は、検査装置から、インターフェイス回路板、信号プローブ、ＵＵＴの検査点、ＵＵＴの接地検査点、接地への接地ピンを介して完成せしめられる。あるいは、ＵＵＴの接地検査点は、頂部プレートに直接接地せしめられてもよく、これにより接地ピンの必要性がなくなる。
【００３１】
別の実施形態では、伝達治具は、中間プレートを使用することなく、頂部プレート１２６と基部プレート１３２とを具備する（図４Ａ）。頂部プレートはＵＵＴと接触し、一方、基部プレートは検査分析器用のインターフェイス回路板１５８と接触する。上述した実施形態と同様に、頂部プレートおよび基部プレートは接地せしめられる。各プレートは、その厚さ全体に亘って貫通する開口６０を有する。便宜上、図４Ａには頂部プレートおよび基部プレートが一つの開口６０のみを有するように示した。頂部プレートの開口はＵＵＴの検査点と整列せしめられる。基部プレートの開口はインターフェイス回路板の信号点と整列せしめられる。また、基部プレートの開口は、インターフェイス回路板上の接地点とも整列せしめられる。インターフェイス回路板の接地点およびＵＵＴの接地検査点は、接地された基部プレートおよび頂部プレートにそれぞれ直接接触せしめられる。
【００３２】
同軸のチルトピン１２３は、基部プレートの開口内に嵌合する一方の端部と、頂部プレートの開口内に嵌合する他方の端部とを有し、これにより検査分析器とＵＵＴとの間に必要な信号経路が提供される。同軸チルトピンの尖端または端部は中心信号ピンがシールドを越えて延びることができるように好ましくは円錐形状に研削されるため、信号ピンの尖端のみがＵＵＴの検査点およびインターフェイス回路板の信号点と接触する。シールドは、頂部プレートおよび基部プレートの開口６０の周囲壁と接触する。ＵＵＴの接地点が頂部プレートに接地されていない状況においては、チルトピンの形態の接地ピンが使用されてもよい。
【００３３】
頂部プレート１２６はポスト７０（図５Ａ）を用いて基部プレート１３２に連結される。各ポストは、第二部材７４と摺動可能に係合せしめられる第一部材７２を具備するのが好ましい。一方の部材は頂部プレートに連結せしめられ、他方の部材は基部プレートに連結せしめられる。チルトピンが取付けられたとき、第一部材は二つのプレート間の全距離に亘っては延びない。第一部材と一方のプレートとの間には隙間７６が存在する。その後、ＵＵＴとインターフェイス回路板は互いに向かって移動せしめられ、同軸ピンが座屈せしめられる。このことは、機械的装置８０を用いて、ＵＵＴおよびインターフェイス回路板のいずれか一方または両方を押すことによって為される。あるいは、このことは、ＵＵＴとインターフェイス回路板との間に真空を導入して、これら二つを互いに向かって移動させることにより為されてもよい。真空は、真空手段８２によって導入される。プレートを互いに向かって移動させるために機械的装置または真空手段を使用することは当業者には公知である。プレートが互いに向かって移動せしめられると、チルトピンはオイラー座屈により座屈せしめられる（図４Ｂ）。オイラー座屈は、細長い柱、すなわちピンに加えられる荷重が、Ｅを同軸ピンの弾性係数、Ｉを慣性モーメント、ｌをピンの自由長６４とすると、４π2ＥＩ／ｌ2に等しいＰcrにあるときに起こる。
【００３４】
ＵＵＴとインターフェイス回路板とが互いに向かって移動すると、各ポストの二つの部材が互いに対して摺動せしめられ、これにより隙間７６が閉じられる。隙間が閉じられると（図５Ｂ）、ＵＵＴとインターフェイス回路板とはさらに互いに向かって移動することはできない。したがって、隙間幅は所望のレベルでピンの座屈を制限するように調整される。
【００３５】
一旦座屈すると、同軸ピンはＵＵＴの検査点およびインターフェイス回路板の適切な点に弾性力を加える。その結果、ピンとＵＵＴ上の検査点との間で能動的な接触を確実に行わせるようにピンに弾性力を加えるためのバネ荷重プローブは必要とされない。
【００３６】
オイラー座屈中に、各同軸ピンの中心信号ピンとシールドとの間の間隔は変化しない。したがって、座屈はピン間の間隔を変化させるが、同軸ピンのインピーダンスは変化しない。このように、同軸ピンの使用により、本実施形態の接続を高周波ＵＵＴの検査に用いることができるようになる。
【００３７】
本実施形態の利点は、検査回路のバネ荷重プローブの使用が回避されることにある。その結果、プローブのインピーダンスをＵＵＴのインピーダンスと整合させるためにコンプライアント検査インターフェイスにおいてこれらプローブを適切に離間させるための時間およびコストが低減せしめられる。上述した実施形態と同様に、インターフェイス回路板のインピーダンスもＵＵＴのインピーダンスと整合させる必要がある。さらに、接地ピンを使用する場合、接地ピンのインピーダンスもＵＵＴのインピーダンスと整合させるべきである。
【００３８】
別の実施形態では、頂部プレートはＵＵＴとは異なる第一回路板（図示せず）と接触してもよい。このような実施形態では、ＵＵＴは第一回路板と接続せしめられるかまたは接触せしめられる。同様に、基部プレートは第二回路板（図示せず）と接触せしめられてもよい。この場合、第二回路板およびインターフェイス回路板１５８は互いに接続せしめられるかまたは接触せしめられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の原理に基づいたピン保持手段を備えた検査器および伝達治具の構成要素を示す概略ブロック線図である。
【図２】同軸剛性ピンが組み込まれた伝達治具の部分断面図である。
【図３】同軸ピンの断面図である。
【図４】図４Ａは、バネ荷重プローブがなく且つ同軸剛性ピンが組み込まれた伝達治具の部分断面図であり、図４Ｂは、同軸ピンが座屈した状態にある図４Ａの伝達治具の部分断面図である。
【図５】図５Ａは、図４Ａの伝達治具の正面図であり、図５Ｂは、図４Ｂに示した伝達治具の正面図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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