KR100814640B1

KR100814640B1 - 경사 빔에 결합되는 접촉 팁 구조

Info

Publication number: KR100814640B1
Application number: KR1020070140420A
Authority: KR
Inventors: 이억기
Original assignee: 주식회사 파이컴
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2008-03-18

Abstract

본 발명은 전자 부품의 전기 검사를 위한 접속 소자의 접촉 팁 및 전자 부품의 전극 패드에 대한 접속 소자의 접촉 구조에 관한 것이다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 제1 전자 부품의 표면에 고정 포스트로 결합되고 그리고 고정 포스트로부터 제2 전자부품의 표면에 형성된 전극패드를 향하여 연장되는 빔의 한쪽 부분에 결합된 베이스의 하부 표면으로부터 수직으로 연장되는 접속 소자의 접촉 팁 구조는 빔은 탄성 영역 및 탄성 영역에 비하여 작은 연장 거리를 가진 비탄성 영역을 포함하고, 베이스는 비탄성 영역으로부터 수직으로 일정 거리 연장되고 그리고 탄성 영역은 제1 전자부품의 표면에 대하여 아래쪽으로 경사지게 연장되고, 상기에서 경사 정도는 빔의 탄성 영역의 길이(L) 및 베이스의 수직 연장 길이(D)에 의한 접촉 팁의 수평 이동 거리를 나타내는 아래와 같은 식에 의하여 결정된다.

Dsinθ + L(cosθ-1)(θ는 빔의 탄성 변형 각)

탄성 영역, 수평 연장 길이, 탄성 변형 각, 구조 비대칭, 최초 접촉 위치

Description

경사 빔에 결합되는 접촉 팁 구조{Contact Tip Structure Coupled to a Tilted Beam}

본 발명은 전자 부품의 전기 검사를 위한 접속 소자의 접촉 팁 구조에 관한 것이다. 구체적으로 전극 패드에 미리 결정된 균일한 형태의 긁힘(Scrub)을 만들 수 있는 접촉 팁 구조에 관한 것이다.

전자 부품의 검사를 위한 마이크로 팁 구조는 공지되어 있다. 실리콘 웨이퍼에 대량으로 제조되는 반도체 또는 마이크로프로세서는 각각의 소자로 분리되기 전에 먼저 불량 여부가 검사되어야 한다. 소자의 전기적 불량 여부를 판단하기 위하여 검사기기에 연결된 프로브의 팁은 각각의 소자에 접촉하여 시험 신호를 각각의 소자에 입력한다. 그리고 검사기기는 각각의 소자로부터 발생된 응답 신호에 기초하여 각각 소자의 불량 여부를 판단하게 된다. 마이크로 소자는 대량으로 집적되어 제조되므로 검사를 위한 프로브도 마찬가지로 충분한 집적도를 가져야 한다.

전자부품들은 소형으로 그리고 대량으로 제조된다. 그리고 다수 개의 전자부품과 각각 연결된 다수 개의 전극 패드들은 일정한 형태로 배열되고 다수 개의 프로브가 각각의 대응되는 전극 패드에 접촉될 수 있어야 한다. 프로브 전체의 크기 는 수백 ㎛ 단위가 되고, 접촉 팁의 크기는 수십 ㎛ 단위가 되고 그리고 전극 패드의 크기는 수십 ㎛ 단위가 된다. 전자 부품의 검사 과정에서 수백 또는 수천 개의 접속 소자 또는 접촉 팁이 동일한 수의 전극 패드에 동시에 접촉하고, 일정한 크기의 압력에 의하여 전극 패드에 긁힘을 발생시키면서 전기 신호를 전달하고 그리고 전극 패드로부터 분리되어야 한다. 그리고 이와 같은 접속 소자의 전극 패드에 대한 접촉 및 분리는 계속적으로 반복이 되어야 한다.

전극 패드의 정해진 위치에 일정한 형태의 긁힘을 발생시키고 그리고 반복적인 접촉에도 불구하고 동일한 형태의 긁힘을 형성하기 위하여 접속소자 및 접촉 팁은 요구되는 구조를 가져야 하고 이와 동시에 전극 패드에서 긁힘을 발생시키는 접촉 팁의 위치가 적절하게 결정되어야 한다.

접속소자의 구조와 관련된 다양한 형태가 공지되어 있다. KR 특허등록번호 제267836호 “프로브 카드에 사용되는 중공형 프로브 팁 제조 방법 및 그 프로브 팁”은 구체의 일부를 형성하는 다수 개의 분리 접촉 팁에 대하여 개시하고 있다. WO 2005/085877은 다수 개의 돌기를 가진 접촉 팁을 개시하고 있다. US 6,672,875는 박판 형태의 빔 및 피라미드 형태의 접촉 팁을 가진 프로브를 개시하고 있고 그리고 US 6,825,422는 블레이드를 가진 접촉 팁을 개시하고 있다. 선행 기술은 전극 패드에 대한 접촉 및 분리와 관련되지만 구체적으로 어떤 접촉 팁의 구조를 통하여 어떤 형태의 긁힘을 형성할 것인지 여부에 대하여 개시하지 않는다. 그리고 전극 패드의 정해진 위치에 긁힘을 발생시키기 위하여 접촉 팁을 전극 패드의 어느 위치에 정렬시키고 그리고 어느 위치에서 전극 패드로부터 분리시킬 것인지 여부에 대 하여 언급하지 않는다. 접속 소자의 접촉 팁의 구조는 전극 패드에 형성되는 긁힘의 형태를 기초로 결정되어야 한다. 그리고 일정한 구조를 가진 접촉 팁이 전극 패드에 정해진 형상의 긁힘을 만들기 위하여 접촉 팁은 전극 패드에서 일정한 위치에 정렬되어야 한다. 본 발명은 미리 결정된 형태의 긁힘을 발생시킬 수 있는 접속 소자의 접촉 팁 구조 및 미리 결정된 위치에 긁힘을 발생시킬 수 있는 접촉 팁의 정렬 방법에 대하여 개시한다. 그러므로 본 발명은 아래와 같은 기술적 과제를 가진다.

본 발명의 목적은 전극 패드에 일정한 형태의 긁힘을 형성할 수 있는 구조를 가진 접속 소자의 접촉 팁 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 접속 소자 사이에 발생할 수 있는 수직 방향을 높이를 보상할 수 있는 접촉 팁 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 제1 전자 부품의 표면에 고정 포스트로 결합되고 그리고 고정 포스트로부터 제2 전자부품의 표면에 형성된 전극패드를 향하여 연장되는 빔의 한쪽 부분에 결합된 베이스의 하부 표면으로부터 수직으로 연장되는 접속 소자의 접촉 팁 구조는 빔은 탄성 영역 및 탄성 영역에 비하여 작은 연장 거리를 가진 비탄성 영역을 포함하고, 베이스는 비탄성 영역으로부터 수직으로 일정 거리 연장되고 그리고 탄성 영역은 제1 전자부품의 표면에 대하여 아래쪽으로 경사지게 연장되고, 상기에서 경사 정도는 빔의 탄성 영역의 길이(L) 및 베이스의 수직 연장 길이(D)에 의한 접촉 팁의 수평 이동 거리를 나타내는 아래와 같은 식에 의하여 결정된다.

Dsinθ + L(cosθ-1)(θ는 빔의 탄성 변형 각)

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 탄성 영역은 직선 형태로 연장된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 탄성 영역은 아치 형태로 연 장된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 접촉 팁의 수평 이동 거리에 대하여 5 내지 30 %에 해당되도록 경사진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 빔은 수평 연장 부분과 경사 연장 부분으로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 빔은 고정 영역, 탄성 영역 및 고정 영역 연결 영역으로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 연결 영역은 서로 다른 폭으로 길이 방향으로 연장된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 접촉 팁은 베이스에 비대칭 구조로 결합된다.

본 발명에 따라 접촉 팁은 일정 정도 경사지도록 연장되고 이로 인하여 검사 과정에서 발생할 수 있는 접속 소자 사이의 수직 오차가 보상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

아래에서 본 발명은 도면을 참조하고 그리고 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실시 예를 이용하여 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예의 하나에 해당하는 접촉 팁 구조를 가진 접속 소자를 도시한 것이다.

접속 소자는 제1 전자부품(E1)의 평면에 부착되는 고정 포스트(11); 고정 포스트(11)로부터 제1 전자부품(E1)의 평면을 따라 제2 전자부품(E2)의 표면에 형성된 전극 패드(P)를 향하여 연장되는 빔(12); 빔(12)의 한쪽 부분으로부터 전극 패드(P)를 향하여 수직으로 연장되는 베이스(13);및 전극 패드(P)와 접촉하는 접촉 팁(14)을 포함한다.

고정 포스트(11)는 비탄성 전도성 소재로 형성되고 제1 전자 부품(E1)의 정해진 위치에 견고하게 결합된다. 제1 전자 부품(E1)은 예를 들어 스페이스 트랜스포머와 같이 내부에 전기 경로를 형성하여 신호를 다른 전자부품에 전달할 수 있는 구조를 가진다. 고정 포스트(11)로부터 연장되는 빔(12)은 적어도 일부가 탄성 소재가 되어 탄성 변형이 가능하고 그리고 일정 위치에 탄성 변형 기준점(B)을 가진다. 베이스(13)는 빔(12)과 동일 또는 서로 다른 전도성 소재가 형성될 수 있고 접촉 팁(14)에 비하여 상대적으로 큰 체적을 가진다. 베이스(13)는 비탄성 연장 영역에 해당할 수 있다. 베이스(13)의 아래쪽 표면에 접촉 팁(14)이 형성된다. 접촉 팁(14)은 제2 전자 부품(E2)의 정해진 위치에 형성된 전극 패드(P)에 접촉하여 긁힘(scrub)을 발생시킨다. 제2 전자부품(E2)은 예를 들어 반도체 다이(semiconductor die)가 될 수 있고 접촉 팁(14)과 접촉하여 전기적 신호를 전달할 수 있다. 빔(12)의 일정 위치에 형성된 탄성 변형 기준점(B)은 빔(12)의 폭, 두께, 길이, 탄성 계수 및 고정 포스트(11)와 빔(12)의 상대적인 두께 차에 의하여 이동될 수 있다. 탄성 변형 기준점(B)은 탄성 영역과 비탄성 영역의 경계부분이 된다. 실제로 탄성 변형 기준점(B)은 특정한 점, 선 또는 면으로 결정되는 것은 아니 다. 도 1에 제시된 실시 예에서 탄성 변형 기준점(B)은 탄성 변형 영역과 비탄성 영역의 경계에 위치한다. 접촉 팁(14)이 위쪽 방향으로 운동하는 경우 고정 포스트(11)에 해당하는 영역은 상하 방향으로 이동되지 않는다. 그러나 탄성 영역에 해당하는 빔(12)의 각 부분은 위쪽 방향으로 휨이 발생한다. 이와 같은 경우 탄성 변형 기준점(B)은 고정 포스트(11)와 빔(12)의 경계 영역이 된다. 탄성 변형 기준점(B)은 상대적인 개념이 될 수 있다. 예를 들어 고정 포스트(11)와 결합되는 빔(12)의 일정 부분을 넓은 폭 및 큰 두께를 가지도록 만들고 그리고 빔(12)의 나머지 부분을 상대적으로 작은 폭 및 작은 두께로 만드는 경우 탄성 변형 기준점(B)은 상대적으로 베이스(13) 방향으로 이동된 위치로 설정될 수 있다. 베이스(13)는 접촉 팁(14)에 힘이 가해지는 경우 위치가 변하지만 길이에 수직되는 방향으로 휨이 발생하지 않으므로 비탄성 영역이 된다. 빔(12)은 제1 전자 부품(E1)의 표면을 따라 수평으로 또는 경사진 방향으로 전극 패드를 향하여 연장될 수 있다.

본 발명에 따르면 접촉 팁(14)은 비대칭 구조를 가질 수 있다. 비대칭 구조는 형상 비대칭과 위치 비대칭을 포함한다. 비대칭 구조를 가지는 접촉 팁(14)이 아래에서 설명된다.

본 명세서에서 빔(12)은 고정 포스트(11)로부터 연장되고 그리고 베이스(13)는 빔(12)의 한쪽 끝 부분에 결합된다. 빔(12)의 일부분이 베이스(13)에 결합되므로 빔(12)과 베이스(13)의 경계 부분은 실제로 수평면이 될 수 있다. 빔(12)의 탄성 변형 영역은 고정 포스트(11) 또는 베이스(13)와 결합되지 않은 부분이 되고 그리고 비탄성영역은 고정 포스트(11) 및 베이스(13)와 결합된 부분이 된다. 본 명세 서에서 빔(12)은 실제로 비탄성 영역을 포함하지만 설명의 편이를 위하여 탄성 영역만을 빔(12)으로 표현된다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 것이고 실제로 빔(12)의 한쪽 일부는 고정 포스트(11)에 결합되고, 다른 쪽 일부는 베이스(13)에 결합되므로 빔(12)은 탄성 영역 및 비탄성 영역을 모두 포함한다.

도 2는 비대칭 구조를 가지는 다양한 형태의 접촉 팁을 예시한 것이다.

비대칭 구조는 형상 비대칭과 위치 비대칭을 포함한다. 형상 비대칭은 도 2의 위쪽에 도시된 것처럼 기하학적 비대칭을 의미하다. 기하학적 비대칭은 베이스(13)를 동일한 2부분으로 나누는 중심(S_C)에 대하여 접촉 팁(14)이 기하학적으로 비대칭이 되는 것을 의미한다. 위치 비대칭은 도 2의 중간에 도시된 것처럼 베이스(13)의 접촉 팁(14)이 이동되면 기하학적으로 대칭이 될 수 있는 경우를 말한다. 도 2의 아래쪽에 도시된 것처럼 접촉 팁(14)은 형상 비대칭과 위치 비대칭을 모두 가질 수 있다. 실리콘 기판과 같은 희생 기층에서 접촉 팁(14)을 제조하는 경우 접촉 팁(14)은 대부분이 형상 대칭이 된다. 그러므로 형상 비대칭은 대량으로 제조되는 접촉 팁(14)의 제조 공정에 적용되기 어렵다는 문제점을 가진다. 이에 비하여 구조 비대칭은 접촉 팁(14)의 대량 제조 또는 접속 소자의 대량 제조에 용이하게 적용될 수 있다는 이점을 가진다. 본 명세서에서 비대칭 구조는 특별히 언급하지 않는 경우 형상 비대칭 및 위치 비대칭을 모두 포함한다.

접촉 팁(14)은 전극 패드(P)와 접촉하여 긁힘을 형성한다. 접촉 팁(14)과 전극 패드(P)의 접촉에 의하여 발생되는 긁힘의 형상은 빔(12)의 탄성 변형 및 접촉 팁(14)의 구조에 의하여 결정될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 접촉 팁이 전극 패드에 접촉하여 긁힘을 형성하는 과정을 도시한 것이다.

도 3a를 참조하면, 접속 소자의 접촉 팁(14)은 제2 전자부품(E2)의 표면에 형성된 전극 패드(P)에 접촉한다. 전극 패드(P)는 다수 개가 제2 전자부품(E2)의 미리 정해진 위치에 정렬되고 접속 소자는 각각의 전극 패드(P)에 대응되도록 제1 전자부품(E1)의 표면에 배치된다. 접촉 팁(14)을 전극 패드(P)에 접촉시키기 위하여 제2 전자부품(E2)을 제1 전자부품(E1)에 접근시킨다. 접촉 팁(14)은 각뿔 형태의 날카로운 끝 부분으로 이루어지거나 또는 편평한 끝 부분을 가진 각뿔대 형태가 될 수 있다. 접촉 팁(14)의 끝 부분은 전극 패드(P)의 최초 접촉점(I)에 접촉하고 그리고 제2 전자기판(E2)이 위쪽으로 이동함에 따라 전극패드(P)에 일정한 크기의 압력 또는 힘을 가하게 된다. 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에 힘을 가하면 그에 대한 반작용으로 접촉 팁(14)도 동일한 힘을 받게 된다. 접촉 팁(14)에 작용하는 힘으로 인하여 빔(12)은 위쪽 방향으로 탄성 변형을 하게 되고 그리고 이와 동시에 접촉 팁(14)은 전극 패드(P)에서 미끄러지면서 긁힘을 발생시키기 된다. 전극 패드(P)는 일반적으로 공기 노출로 인하여 표면에 형성된 1000 내지 4000 옹스트롬(Angstrom) 두께의 산화 막을 가진다. 그러므로 적절한 크기의 압력이 가해져서 산화 막이 제거되어야 전기 신호가 전극 패드(P)에 전달될 수 있다. 산화 막 제거에 필요한 긁힘을 발생시키기 위하여 접속 소자는 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)의 표면을 따라 이동되도록 하는 구조를 가져야 한다. 도 3a에서 실시 예로 제시된 접 속 소자의 경우 고정 포스트(11)는 제1 전자부품(E1)에 견고하게 결합되고 그리고 빔(12)은 상하 방향으로 탄성 변형이 되도록 한다. 그리고 이로 인하여 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에서 일정한 압력을 받으면서 일정 거리만큼 수평 이동되도록 한다. 고정 포스트(11)의 수직 연장 길이는 빔(12)의 상하 방향의 탄성 변형 폭에 의하여 제한될 수 있다. 고정 포스트(11)는 임의의 전도성 소재가 될 수 있지만 바람직하게 비탄성 소재로 형성될 수 있다. 빔(12)은 고정 포스트(11)와 일체로 제조되거나 또는 별도로 제조되어 고정 포스트(11)와 결합될 수 있다. 빔(12)의 고정 포스트(11)와 결합되는 부분은 비탄성이 되고 빔(12)의 베이스(13)와 결합되는 부분이 또한 비탄성으로 될 수 있다. 실제로 빔(12)은 일체로 제조되므로 서로 다른 금속 소재로 제조되기 어렵다. 그러므로 빔(12)은 전체가 탄성 소재로 제조되고 그리고 연장 방향으로 두께 또는 폭을 달리하여 길이 방향으로 탄성 계수가 변하도록 하는 것이 유리하다.

빔(12) 전체가 탄성 소재로 제조되는 경우라고 할지라도 고정 포스트(11)와 결합되는 부분은 탄성 변형이 발생하지 않는다. 그러므로 고정 포스트(11)와 빔(12)의 경계가 되는 지점을 중심으로 빔(12)이 탄성 변형이 된다고 볼 수 있고 경계 지점은 탄성 변형 기준점(B)이 될 수 있다. 빔(12)이 상하로 탄성 변형이 되는 경우 빔(12)은 곡선 형태로 변형이 되므로 탄성 변형 기준점(B)은 특정 위치로 결정되지 않을 수 있다. 예를 들어 탄성 변형 기준점(B)은 선, 면 또는 부피가 될 수 있다.

베이스(13)는 전극 패드(P) 방향으로 수직으로 연장되고 빔(12)과 일체로 형 성되거나 또는 별도로 제조되어 결합될 수 있다. 베이스(13)는 빔(12)과 동일 소재로 제조되거나 또는 서로 다른 소재로 제조될 수 있다. 베이스(13)는 바람직하게 빔(12)에 비하여 큰 탄성 계수를 가진 소재로 제조될 수 있다. 베이스(13)는 접촉 팁(14)에 작용하는 힘을 증가시키고 이로 인하여 전극 패드(P)에 긁힘이 용이하게 발생되도록 한다. 베이스(13)의 아래쪽 평면에 접촉 팁(14)이 형성된다. 접촉 팁(14)은 베이스(13)와 일체로 형성되거나 또는 별도로 형성되어 결합될 수 있다. 접촉 팁(14)은 위에서 설명을 한 것처럼 대칭 구조 또는 비대칭 구조가 될 수 있다. 접촉 팁(14)은 각뿔, 원뿔, 각뿔대 또는 원뿔대와 같은 임의의 형상을 가질 수 있고 전극 패드(P)와 최초 접촉 형태는 점, 선 또는 면이 될 수 있다.

도 3b는 제2 전자부품(E2)의 이동으로 인하여 빔(12)이 탄성 변형이 된 상태를 도시한 것이다.

제2 전자부품(E2)이 접촉 팁(14)과 접촉한 상태에서 점선으로 표시된 최초 위치로부터 제1 전자부품(E1)의 방향으로 이동하면 접촉 팁(14)은 위쪽으로 이동하면서 이와 동시에 전극 패드(P)의 표면에 접촉한 상태로 화살표로 표시된 빔(12)의 연장 방향으로 수평 이동하게 된다. 제2 전자부품(E2)이 제1 전자부품(E1)에 대하여 미리 결정된 위치까지 이동하게 되면 접촉 팁(14)은 최종 접촉 위치에 도달하고 그리고 전극 패드(P)에 전기 신호 전달을 위한 긁힘이 형성된다. 그리고 접속 소자는 전극 패드(P)를 통하여 제2 전자부품(E2)에 전기 신호를 전달하여 전자 부품의 불량 여부를 판단할 수 있도록 한다.

빔(12)이 미리 결정된 크기로 탄성 변형이 되면 빔(12)은 실제로 곡선 형태 로 변형이 된다. 그러나 탄성 변형이 되는 정도가 작다면 근사 직선(12I)을 가정할 수 있고 그리고 근사 직선(12I)은 제2 전자부품(E2)과 탄성 변형 각(θ)을 형성하게 된다. 빔(12)이 탄성 변형 각(θ)만큼 탄성 변형이 된 경우의 기하학적 관계가 도 3b의 아래쪽에 도시되어 있다.

도 3b의 아래쪽에 도시된 것처럼, 탄성 변형 각(θ)이 예를 들어 0.1 내지 10도 범위의 충분히 작은 값을 가지는 경우 탄성 변형이 된 빔(12)은 근사 직선(12I)에 의하여 근사될 수 있다. 베이스(13)는 비탄성 부분에 해당하므로 베이스(13)는 빔(12)과 경계(B_S) 또는 탄성 변형된 빔(12)의 끝 부분에서 접평면을 형성하게 된다. 그리고 가상 수평선(H_I)과 교점(T)을 형성한다. 이때 가상 수평선(H_I)과 접평면이 이루는 각은 2θ가 된다. 탄성 변형된 접속 소자가 도 3b의 아래쪽에 도시된 기하학적 관계를 만족시키는 경우 접촉 팁(14)의 수평 및 수직 이동거리가 도 3c에 도시되어 있다.

도 3c는 빔(12)이 탄성 변형된 경우 접촉 팁(14)의 수평 및 수직 이동 거리를 도시한 것이다.

도 3c를 참조하면 접촉 팁은 전극 패드와 최초로 접촉하는 최초 위치(I)로부터 빔(12)의 탄성 변형에 의하여 최종 위치(F)로 이동하게 된다. 설명의 편의상 베이스(13)는 빔(12)과 경계 부분에서 아래쪽으로 수직 연장된다고 가정하고 그리고 베이스(13)의 상단으로부터 하단에 이르는 거리가 수직 연장 거리(D)가 된다고 가정한다.

고정 포스트(11)와 빔(12)의 경계점이 탄성 변형 기준점(B)이라고 할 때 베이스(1) 상단의 높이 변화(D_M), 접촉 팁(14)의 수평 이동 거리(D_H) 및 수직 이동 거리(D_V)는 근사적으로 아래와 같은 식으로 표시될 수 있다. 아래의 식들은 근사적으로 계산되지만 설명의 편의를 위하여 등호(=)로 표시된다. 근사식과 실제 값의 오차가 중요한 인자가 된다면 달리 언급할 것이다.

베이스(13) 상단의 높이 변화(D_M) = Lsinθ

접촉 팁(14)의 수평 이동 거리(D_H) : Dsinθ + L(cosθ-1)

접촉 팁(14)의 수직 이동 거리(D_V): D(1-cosθ) + Lsinθ, D는 접촉 팁(14)을 포함하는 베이스(13)의 수직 연장 길이 그리고 L은 빔(12)의 길이를 각각 나타낸다.

주어진 식에서 접촉 팁(14)이 빔(12)과 베이스(13)의 경계위치로부터 수직으로 연장되는 직선에 위치한다고 가정하고 계산된 것이며 그리고 식의 결과는 기하학적 관계로부터 도출될 수 있지만 상세한 도출 과정은 간결성을 위하여 생략된다.

접촉 팁(14)의 수평 이동거리(D_H)는 긁힘(Scrub)의 길이와 관련되고 그리고 접촉 팁(14)의 수직 이동 거리(D_V)는 빔(12)의 탄성 변형에 따른 접촉 팁(14)의 상대적인 높이 변화와 관련된다. 예를 들어 수평이동거리(D_H) 값이 작다면 긁힘의 길 이가 작아지고 그리고 수직 이동 거리(D_V)가 작다면 수직 방향(제1 전자부품 또는 제2 전자 부품의 평면에 수직되는 방향으로 z 방향을 의미한다)으로 높이 차를 가지는 2개의 접속 소자가 동시에 접하도록 하기 위하여 탄성 변형 각이 커져야 한다. 다수 개의 접속 소자가 하나의 전자 부품의 표면에 정렬되는 경우 제조 오차 및 전자 부품 자체의 평탄도의 불균일성으로 인하여 긁힘의 길이 차이 및 접속 소자 사이의 높이 오차가 발생하게 된다. 이로 인하여 서로 다른 접속 소자 사이의 탄성 변형 각의 차이를 가져오게 한다. 접속 소자 사이에 발생할 수 있는 긁힘 길이의 차이는 각각의 접속 소자가 발생시키는 긁힘이 커질수록 커지게 된다. 그러므로 긁힘의 크기는 작을수록 유리하다. 한편 다수 개의 접속 소자가 동일한 전자 부품의 표면에 정렬되는 경우 접속 소자 사이에 높이 오차가 발생하게 된다. 이러한 높이 오차를 보상하기 위하여 접촉 팁(14)의 수직 이동 거리는 클수록 유리하다.

접촉 팁(14)의 수평 이동거리(D_H)는 접촉 팁(14)의 수직 연장 거리(D)가 작을수록 그리고 빔(12)의 연장 영역의 길이(L)가 길어질수록 작아진다. 그러므로 접촉 팁(14)이 전극 패드에 형성하는 긁힘의 길이를 최소화하기 위하여 접촉 팁(14)의 수직 연장 거리(D)가 작고 그리고 빔(12) 또는 탄성 영역의 연장 길이(L)가 커질수록 유리하다. 이에 비하여 접촉 팁(14)의 수직 이동 거리(D_V)는 접촉 팁(14)의 수직 연장 거리(D)가 클수록 그리고 빔(12)의 연장 영역의 길이(L)가 클수록 커진다. 그러므로 접촉 팁(14)의 수직 이동 거리를 커지도록 하기 위하여 접촉 팁(14)의 수직 연장 거리(D) 및 빔(12)의 연장 영역의 길이(D)가 모두 커지는 것이 유리 하다.

본 명세서에서 각 접속 소자 사이의 발생하는 긁힘의 길이 또는 높이 차이는 설계 오차, 제조 공정 오차 및 열 변형에 따른 제1 또는 제2 전자부품의 평탄 정도의 오차와 같은 모든 오차를 포함한다.

접촉 팁(14)의 수평 이동 거리(D_H) 또는 긁힘의 길이는 탄성 영역의 양 끝점을 기준으로 산출되었다. 베이스(13)는 비탄성 영역에 해당하고 그리고 접촉 팁(14)은 베이스(13)의 아래쪽에 위치한다. 접촉 팁(14)은 베이스(13)의 하부 평면에 결합되어 다시 아래쪽으로 돌출된다. 전극패드에 형성되는 긁힘은 접촉 팁(14)에 의하여 결정되므로 위에서 제시된 수평 이동 거리는 보정되어야 한다.

도 4a는 베이스(13)와 접촉 팁(14)의 결합 관계에 따른 접촉 팁(14)의 위치 변화를 설명하기 위한 개념도를 도시한 것이다.

베이스(13)는 비탄성 영역이 되므로 베이스(13)의 상단(131)은 탄성 변형이 되지 않는다. 베이스(13)의 상단(131)의 연장 방향은 빔(12)의 종점(E_BF)에서 접선 방향이 된다. 실제로 빔(12)은 체적이 되고 그리고 베이스(13)의 상단(131)은 평면이 되므로 접면이 형성된다. 그러나 설명의 편의상 빔의 시점(E_BI)과 종점(E_BF)은 점으로 그리고 베이스 상단(131) 및 하단(132)은 모두 선으로 표시하여 설명한다. 그러나 특별히 면으로 나타낼 필요가 있거나 또는 면으로 설명이 되어야 한다면 명기할 것이다.

이미 설명이 된 것처럼 접촉 팁(14)의 수평이동거리 및 수직 이동 거리는 아 래와 같은 식으로 된다.

접촉 팁(14)의 수평 이동 거리 : Dsinθ + L(cosθ-1)

접촉 팁(14)의 수직 이동 거리: D(1-cosθ) + Lsinθ

L은 탄성 영역의 연장 거리 그리고 D는 접촉 팁의 수직 연장 거리를 나타내므로 L은 빔(12)의 시점(E_BI) 및 종점(E_BF) 사이의 거리가 된다. 그러나 접촉 팁은 베이스 하단(132) 임의의 위치에 형성될 수 있다. 그러므로 접촉 팁(14)의 수평이동 거리(D_TH)는 베이스 하단(132)에서 접촉 팁(14)이 결합하는 위치에 따라 보정되어야 한다. 주어진 식은 접촉 팁(14)이 베이스 시점(S_L1)에 위치하는 경우를 가정한 것이다. 만약 접촉 팁(14A)이 베이스 시점(S_L1)으로부터 이격 거리(D_B1)만큼 떨어진 제1 중간점(S_L2)에 위치하는 경우 보정되어야 할 크기가 도 4b에 도시되어 있다.

도 4b는 이동된 접촉 팁(14A)의 위치 변화를 나타내기 위한 기하학적 형태를 도시한 것이다.

빔(12)과 베이스(13)의 경계점까지 탄성 변형이 된다고 가정하고 그리고 베이스(13)는 비탄성 영역이 된다고 가정한다. 탄성 변형이 된 후 빔(12)의 연장 영역 또는 탄성 영역의 시점(E_BI) 및 종점(E_BF)을 연결한 직선과 탄성 변형이 되기 전 빔(12)의 연장선이 이루는 각을 탄성 변형 각(θ)이라고 한다. 도 3b와 관련하여 위에서 이미 설명이 된 것처럼 탄성 변형 각(θ)이 예를 들어 0.5 내지 10도 범위와 같이 충분히 작은 경우 탄성 영역의 종점(E_BF) 또는 빔(12)과 베이스(13)의 경계 점에서 접선은 최초 빔(12)의 연장선과 만나고 2θ의 각을 형성한다. 베이스(13)는 비탄성 영역이 되므로 접선은 베이스 하단(132)의 연장선과 평행이 된다. 베이스(13)의 연장선과 최초 위치의 빔(12)이 만나는 교차점을 T라 하면 교차점(T)로부터 빔(12)의 종점(E_BF)에 이르는 거리는 (1/2)L이 된다. 수직 연장 거리(D)는 베이스(13)의 상단(132)으로부터 접촉 팁(14, 14A)의 끝 부분에 이르는 거리가 되고 그리고 접촉 팁(14A)은 베이스 하단(132)에서 일정 거리만큼 이동되어 변이 거리(D_B1)에 중심이 위치한다고 가정한다. 베이스(13)는 교차점(T)과 종점(E_BF)에 의하여 형성된 길이 (1/2)L이 되는 직선을 반지름으로 2θ만큼 회전이 되었다고 볼 수 있다. 각각의 좌표를 구하여 보정된 접촉 팁(14A)의 수평 이동 거리(D_TH) 및 접촉 팁(14A)의 수직 이동 거리(D_TV)를 구하면 아래와 같이 근사적으로 표시될 수 있다.

보정된 접촉 팁(14A)의 수평 이동 거리(D_TH): Dsinθ + L(cosθ-1) + D_B1cos2θ -D_B1 = Dsinθ + L(cosθ-1) +D_B1(cos2θ -1) = 빔(12)에 의한 이동 + 변이 거리(D_B1)에 의한 이동

보정된 접촉 팁(14A)의 수직 이동 거리(D_TV): D(1-cosθ) + Lsinθ + D_B1sin2θ = 빔(12)에 의한 이동 + 변이 거리(D_B1)에 의한 이동

보정 값에 해당하는 D_B1(cos2θ -1)은 음의 값이 되므로 접촉 팁이 베이스 하단(132)에서 고정 포스트(11)에서 멀어지는 방향에 위치할수록 전체 긁힘의 크기 는 작아진다. 결과적으로 베이스 하단(132)에서 접촉 팁(14)이 베이스 시점(S_L1)으로부터 멀어질수록 긁힘의 크기가 작아진다. 이와 동시에 수직 이동 거리((D_TV)가 커지게 된다.

위에서 설명을 한 것처럼 접촉 팁(14)이 베이스 하단(132)에서 변이 거리(D_B1)를 가지도록 위치하는 것이 긁힘 길이의 형성에 유리하다. 다른 한편으로 변이 거리((D_B1)는 구조적 안정성을 가져오고 그리고 수직 이동 거리를 증가시킨다는 이점을 가진다. 베이스 하단(132)의 변이 거리((D_B1)는 접촉 팁(14A)의 높이와 관련을 가진다.

도 4c는 베이스의 연장거리와 접촉 팁(14A)의 높이의 관련성을 도시한 것이다.

탄성 영역에 해당하는 빔(12)이 최대로 탄성 변형이 되었다고 가정한다. 접촉 팁(14A)의 중심이 베이스 하단(132)의 베이스 시점(S_L1)으로부터 변이 거리(D_B1)만큼 멀어진 곳에 위치하고 그리고 접촉 팁(14A)은 팁 높이(T_H)를 가진다고 가정한다. 최대 탄성 변형 각(θ_MAX)에서 베이스 시점(S_L1)과 접촉 팁(14A)의 끝점은 동일 직선에 위치하지 않아야 한다. 만약 동일 직선에 도달한다면 전자부품의 표면 또는 접속 소자에 부가적인 압력이 가해져서 적어도 두 개의 소자 중 어느 하나의 소자에 손상이 생길 가능성이 생긴다. 그러므로 팁 높이(T_H)는 아래와 같은 조건을 만족 시켜야 한다.

팁 높이(T_H) 조건: T_H > D_B1tan2θ_MAX

팁 높이(T_H)가 클수록 그리고 접촉 팁(14A)이 베이스 시점(S_L1)에 가까울수록 접촉 안정성을 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.

그러나 팁 높이(T_H)는 조절이 가능하고 오히려 긁힘의 길이가 작아지는 것이 유리하므로 접촉 팁(14A)의 중심은 적어도 베이스 하단(132)의 중심에 위치하는 것이 유리하고 바람직하게 고정 포스트(11)로부터 멀어지는 방향으로 베이스 하단(132)의 중심에서 벗어나서 위치하는 것이 유리하다. 베이스(13)의 수직 연장 거리(D)는 접촉 팁(14)의 수평 이동 거리를 증가시키고(Dsinθ) 그리고 접촉 팁(14A)의 변이 거리(D_B1)는 접촉 팁(14A)의 수평 이동거리를 감소시킨다(D_B1(cos2θ -1)). 수직 높이 변화에 따른 수평 거리 변화의 차이를 비교하면 만약 높이 변화 및 수평 거리 변화를 동일하게 ΔD라고 하면 변화량 f(θ) = ΔDsinθ + ΔD(cos2θ-1)로 표현된다. 적어도 0도< θ <20도에서 f(θ)는 음의 값을 가지므로 수직 높이를 감소시키는 것보다 베이스 하단(132)을 따라 수평 방향으로 변이 거리(D_B1)만큼 이동시키는 것이 긁힘 감소의 효과가 커다는 것을 알 수 있다. 그러므로 적절한 크기의 베이스(13)를 형성하고 그리고 접촉 팁(14A)을 고정 포스트로부터 멀어지도록 베이스 하단(132)에 설치하는 것이 긁힘 크기의 감소를 위하여 유리하다.

위에서 이미 설명을 한 것처럼 접속 소자의 빔이 탄성 변형이 되는 과정에서 접촉 팁은 전극 패드의 산화 막을 제거하면서 접촉 상태를 유지하여야 한다. 다수 개의 접속 소자가 동시에 다수 개의 전극 패드에 접촉하는 경우 각각의 접촉 팁의 수평 이동 거리는 작은 것이 유리하다.

도 5a는 접촉 팁에 의하여 전극 패드(P)에 형성되는 긁힘(Scrub)의 예를 도시한 것이다.

전극 패드(P)는 패드 길이(P_L)와 패드 폭(P_W)을 가지는 직사각형 형상으로 표면에 산화 막이 형성되어 있다. 긁힘(S)은 긁힘 길이(S_L) 및 긁힘 폭(S_W)으로 이루어지고 전극 패드(P)의 내부에 전극 패드 크기의 10 내지 60%의 비율로 형성될 수 있다. 접촉 팁이 각뿔 형태인 경우 긁힘 폭(S_W)은 좁고 그리고 각뿔대의 형태가 되는 경우 긁힘 폭(S_W)이 넓어진다. 도 5a에 도시된 것과 같은 긁힘을 형성하기 위하여 접촉 팁은 전극 패드(P)와 최초 위치(C_I)에서 접하고 그리고 빔이 최대로 탄성 변형이 되는 경우 접촉 팁은 최종 위치(C_F)에 위치해야 한다.

다수 개의 접속 소자가 동시에 다수 개의 전극 패드에 접하는 경우 접속 소자 사이에 높이차가 발생한다. 서로 다른 높이를 가지는 접속 소자가 전극 패드에 접해서 긁힘을 발생시킨다면 각각 긁힘의 최초 위치 및 긁힘 깊이가 다르게 된다.

도 5b는 서로 다른 높이를 가지는 접속 소자에 의하여 발생할 수 있는 서로 다른 형태의 긁힘을 도시한 것이다.

도 5b의 좌측은 미리 결정된 최초 접촉 위치(C_I0)에서 접촉하여 미리 결정된 최종 접촉 위치(C_F0)까지 긁힘이 형성된 것을 도시한 것이다. 이에 비하여 중간 및 우측은 각각 접속 소자가 높이 오차로 인하여 미리 결정된 위치보다 높게 위치하는 경우 및 낮게 위치하는 경우 형성되는 긁힘의 형태를 예시한 것이다. 접속 소자의 정렬 과정에서 각각의 접속 소자는 대응되는 전극 패드(P)의 동일한 지점에 위치하도록 정렬된다. 제조 공정 및 검사 과정에서 수평(x-y 방향) 및 수직 (z 방향) 오차가 발생할 수 있고 제1 전자부품 또는 제2 전자부품의 평탄 여부와 관련하여 주로 수직 오차가 문제된다. 일반적으로 평탄성은 제조 공정에서 발생할 수도 있지만 검사 과정에서 전자부품 또는 접속 소자의 열 변형에 의해서 발생할 수 있다. 검사 과정에서 발생하는 열 변형은 수평 및 수직 오차에 모두 영향을 미친다. 수직 오차는 전자부품 평면의 휘어짐과 관련되고 실제 수직 오차가 심해지는 경우 검사 과정에서 전극 패드 또는 접속 소자의 손상을 초래할 수 있다. 수직 오차(z 방향에 따른 접속 소자 사이의 높이 편차)가 발생하면 접속 소자의 높이 차에 상관없이 최초 접촉 위치(C_I)는 동일하지만 최종 접촉 위치(C_F0, C_F1, C_F2)는 서로 다르게 된다. 접속 소자가 미리 결정된 위치보다 높게 위치하는 경우 최종 접촉 위치(C_F1)는 앞쪽에 위치하게 되어 미리 결정된 크기보다 긁힘이 작게 형성되거나 또는 높이 차가 심한 경우 산화 막(O_S)을 깨뜨리지 못하여 전극 패드(P)에 도달하지 못하게 된다. 이에 비하여 접속 소자가 미리 결정된 위치보다 낮게 위치하는 경우 최종 접촉 위치(C_F2)가 뒤쪽에 이르게 되어 긁힘의 길이가 미리 결정된 길이보다 길게 형성되거나 또는 너무 낮게 위치하는 경우 과도한 접촉 압력으로 인하여 산화 막(O_S)을 깨뜨리고 그리고 추가로 전극 패드(P)의 아래쪽을 손상시킬 수 있다. 이와 같이 접속 소자의 높이 차에 상관없이 최초 접촉 위치(C_I0)는 동일하지만 최종 접촉 위치(C_F0)는 서로 다르게 된다. 미리 결정된 위치보다 높게 위치하는 경우 산화 막(O_S)을 충분히 제거하지 못할 수 있다. 이에 비하여 미리 결정된 위치보다 낮게 위치하는 경우 산화 막(O_S)은 충분히 제거될 수 있지만 산화 막(O_S)의 아래쪽 전극 패드(P)가 손상되거나 또는 접촉 팁이 전극 패드(P)를 벗어날 수 있다. 높이 오차가 심한 경우 다른 접속 소자가 최대 탄성 변형이 되는 동안 해당 접속 소자의 접촉 팁이 전극 패드(P)의 최초 접촉 위치(C_I1)에 도달하지 못할 수 있다. 접속 소자 사이의 높이 오차로 인하여 특정 접속 소자가 최초 접촉 위치(C_I0)를 형성하지 못하는 문제에 대한 해결 방법이 도 5c에 도시되어 있다.

도 5c는 접속소자 사이의 높이 오차를 감소시키기 위한 접촉 팁의 실시 예를 예시한 것이다.

도 5c의 좌측 실시 예를 참조하면, 빔(12)은 고정 포스트(11)와 90도보다 큰 각을 형성하면서 전극패드(P)를 향하여 연장된다. 베이스(13)는 전자부품의 평면과 평행하게 형성되거나 또는 빔(12)의 경사방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 한편 도 5c의 우측의 실시 예를 참조하면, 빔(12)이 전극 패드(P) 방향으로 연장되면서 베이스(13)의 중량에 의하여 빔(12)이 전체적으로 아치(arch) 형태가 된다. 좌 측에 도시된 실시 예의 경우 탄성 변형 각만을 증가시킨 결과를 가져오지만 우측에 도시된 실시 예의 경우 최초 접촉 위치만을 변경시키고 탄성 변형 각은 동일하다. 각각의 실시 예의 경우 미리 결정된 크기의 긁힘을 형성하거나 또는 전극 패드(P)의 미리 정해진 최초 접촉 위치에 도달하기 위한 경사각(θ_C)이 결정될 필요가 있다. 전체 긁힘의 길이가 전극 패드 길이의 10 내지 60 %라고 가정하는 경우 긁힘이 발생하지 않는 전극 패드 부분은 긁힘 길이 전후로 40 내지 90%가 된다. 제시된 범위는 탄성 변위에 의해서 접촉 팁(14)에 의하여 발생하는 긁힘의 범위만을 제시한 것이다. 검사 과정에서 열 또는 다른 압력에 의하여 긁힘의 크기가 증가할 수 있다. 예를 들어 탄성 변형에 의한 긁힘의 크기가 전체 전극 패드(P)의 10%가 된다고 할지라도 실제로 열 변형에 의하여 긁힘의 크기는 전체 전극 패드(P)의 30 내지 60% 또는 그 이상이 될 수 있다.

만약 긁힘이 전극 패드(P)의 중앙 부분에 형성되고 그리고 긁힘의 크기가 전극 패드(P)의 10 내지 60%가 된다면 빔(12)의 경사로 인한 최초 접촉 위치의 이동은 긁힘 길이 전후의 10% 내지 22.5%가 되는 것이 적합하다. 이러한 경우 경사각(θ_C)은 최대 탄성 변형 각의 10 내지 22.5%가 될 수 있다. 최대 탄성 변형 각은 접속 소자의 설계 과정에서 미리 결정된다.

만약 베이스(13)의 무게에 의하여 경사각(θ_C)이 된다면 빔(12)의 길이에 따른 굽힘 강도 또는 탄성 계수가 미리 결정되고 그리고 그에 따라 베이스(13)의 무게가 결정될 수 있다. 빔(11)이 경사지게 연장되도록 하는 다른 실시 예가 도 5d에 도시되어 있다.

도 5d는 빔(12)이 경사지게 연장되는 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 5d를 참조하면 빔(12)은 전자부품의 평면과 평행하게 연장되는 수평 연장 부분(B_H)과 경사진 방향으로 연장되는 경사 연장 부분(B_T)을 포함한다. 베이스(13)는 수평 연장 부분(B_H)과 평행하거나 또는 경사 연장 부분(B_T)과 평행하도록 형성될 수 있다. 위에서 이미 설명을 한 것처럼, 접촉 팁의 수평 이동 거리는 Dsinθ + L(cosθ-1)로 표현될 수 있다. 도 5d의 실시 예의 경우 L이 작아지는 효과가 있으므로 도 5c의 좌측에 도시된 실시 예에 비하여 경사각이 작아져야 한다. 그러나 수평 연장 부분(B_H)의 크기가 충분히 작은 경우 오차는 무시될 수 있으므로 동일한 경사각(θ_C)이 형성될 수 있다.

도 5d의 우측은 베이스(13)의 하중에 의하여 빔(12)이 곡선 형상을 가지는 실시 예를 도시한 것이고 그리고 우측의 아래쪽은 빔(12)의 평면도를 도시한 것이다. 아래쪽 평면도에 도시된 것처럼 빔(12)은 고정 포스트(11)와 연결되는 고정 영역(F_A), 베이스(13) 상단으로부터 연장되는 탄성 영역(E_A) 및 고정 영역(F_A)과 베이스(13)를 잇는 연결 영역(C_A)으로 이루어진다. 고정 영역(F_A)의 탄성 변형은 무시할 수 있고 그리고 탄성 영역(E_A)과 연결영역(C_A)은 탄성 변형이 가능한 영역이 되지만 특히 탄성 영역(E_A)은 폭이 작으므로 연결영역(C_A)에 비하여 쉽게 탄성 변형이 될 수 있다. 탄성 영역(E_A)의 탄성 변형에 따른 수평 및 수직 이동거리는 빔(12)이 탄성 변형되는 것과 동일한 방법으로 유도될 수 있다. 다만 수평 이동 방향은 역으로 된다. 베이스(13)의 상단으로부터 접촉 팁까지의 높이를 팁 높이(T_H)라고 할 때 수평 이동 거리 및 수직 이동거리는 근사적으로 아래와 같이 표시된다.

접촉 팁의 수평 이동 거리 : T_Hsinθ_C + L_CE(cosθ_C-1)

접촉 팁의 수직 이동 거리: T_H(1-cosθ_C) +L_CEsinθ_C

접촉 팁의 수평 이동 거리는 작은 것이 유리하고 그리고 접촉 팁의 수직 이동 거리는 크게 되는 것이 유리하다. 그러므로 탄성 변형 길이(L_CE)가 큰 것이 유리하다. 수평 이동 거리와 수직 이동 거리의 차이를 구하면 T_H(sinθ_C-1+cosθ_C) +L_CE(cosθ_C-1-sinθ_C) = (T_H -L_CE)sinθ_C+ (L_CE + T_H)(conθ_C-1) <0 이 된다. 그러므로 수직 이동 거리가 수평 이동 거리에 비하여 커지게 된다. 경사 각(θ_C)을 형성하는 경우 최초 접촉 위치를 ΔL 만큼 이동시킨다면 높이 보정 값 ΔT > ΔL이 된다. 경사 각(θ_C)의 경우에 대하여 동일하게 베이스(13)에 대한 접촉 팁의 상대적인 위치 보정이 이루어질 수 있다.

접촉 팁(14)의 팁 높이(T_H)가 커질수록 수평이동거리 및 수직 이동 거리가 모두 증가한다. 그러나 수평 이동거리는 연장 영역(L_CE)의 길이에 의하여 감소된다. 그러므로 높이 오차에 관점에서 팁 높이(T_H)가 커질수록 유리하다. 경사 각(θ_C)은 긁힘의 크기, 미리 결정된 최초 접촉 위치 및 미리 결정된 탄성 변형 각에 의하여 결정될 수 있다. 미리 결정된 최초 접촉위치가 전극 패드의 중앙이 된다면 실질적으로 경사 각(θ_C)은 탄성 변형 허용 각과 동일할 수 있다.

도 5d의 우측에 도시된 실시 예의 접속 소자는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 먼저 전극패드에 형성되어야 할 긁힘의 길이를 결정한다. 그리고 전극패드에 대한 긁힘 길이의 상대적인 크기를 결정하고 긁힘이 형성되지 않은 전극 패드의 한쪽 여분의 약 1/2에 해당하는 크기를 결정한다. 그리고 해당 위치에 접촉 팁(14)이 위치하기 위한 경사각(θ_C)을 결정한다. 경사각(θ_C)의 크기가 결정되면 탄성 영역(E_A)의 길이 및 폭이 결정된다. 탄성 영역(E_A)의 길이와 폭에 따라 연결 영역(C_A)의 길이가 결정된다. 탄성 영역(E_A)과 연결 영역(C_A)의 길이 및 폭은 경사각(θ_C)에 적합하도록 선택될 수 있다. 마지막으로 고정 영역(F_A)이 결정되면 경사진 빔(12)을 가진 접속 소자가 제조된다. 제시된 제조 과정을 예시적인 것으로 경사진 빔을 가진 접속 소자는 임의의 공정 순서에 따라 제조될 수 있다. 경사에 따른 접촉 팁(14)의 전극 패드에 대한 최초 접촉 위치는 도 5d의 좌측 실시 예와 관련하여 설명한 것과 동일한 방법으로 결정될 수 있다.

도 6a는 다양한 형태의 접촉 팁 구조를 도시한 것이다.

접촉 팁(14)은 도 6a에 좌측부터 우측으로 차례대로 도시된 것처럼 베이 스(13)의 폭과 동일한 밑면을 가진 사다리꼴의 단면, 사다리꼴에 사각형이 돌출된 단면 및 베이스(13)의 폭 보다 좁은 밑면을 가진 사다리꼴의 단면을 가질 수 있다. 좌측의 접촉 팁(14)은 긁힘 면적이 넓어질 수 있다는 문제점을 가지고 그리고 중간의 접촉 팁(14)은 폭이 일정한 긁힘을 형성할 수 있다는 이점을 가지지만 무게 중심의 불안정으로 인하여 폭에 따라 깊이가 다른 긁힘이 발생할 수 있다는 문제점을 가진다. 이에 비하여 우측의 접촉 팁(14)은 폭 방향에 따른 힘 또는 압력의 분산이 유리하고 그리고 길이에 따른 긁힘의 폭 변화가 작다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 접촉 팁은 임의의 형상을 가질 수 있지만 바람직하게는 우측에 도시된 형상이 될 수 있다. 각뿔 형태의 접촉 팁의 경우 팁의 끝부분은 점 형태가 아니라 실제로 면 형상을 가지게 된다. 그러므로 실제로 접촉 팁은 각뿔대 형태가 된다고 볼 수 있다. 아래에서 이러한 각뿔대 형태의 접촉 팁이 전극 패드에 접촉하여 긁힘을 형성하는 과정을 설명한다.

도 6b는 전극 패드(P)에서 접촉 팁(14)이 수평 방향으로 이동하면서 긁힘을 발생시키는 과정을 도시한 것이다.

도 6b의 좌측에 도시된 것처럼 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)와 최초로 접하는 순간 면 접촉을 하게 된다. 다만 빔(12)이 경사진 형태가 된다면 접촉 팁은(14)은 전극 패드(P)와 선 접촉을 하게 된다. 제2 전자부품이 위쪽으로 이동하면서 접속 소자는 탄성 변형을 하고 그리고 이에 따라 접촉 팁(14)은 전극 패드(P)에서 일정한 방향을 따라 수평이동을 한다. 도 6b의 좌측에 도시된 것처럼, 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)와 최초로 접촉하는 순간 접촉 팁(14)의 전방 접촉 선(T_F)과 후방 접촉 선(T_R)이 모두 전극패드(P)에 접촉한다. 그리고 계속하여 탄성 변형이 종료되는 시점까지 후방 접촉 선(T_R)만 전극 패드(P)에 접촉하게 된다. 다만 경사 빔의 경우 빔(12)이 탄성 변형을 시작하면 전방 접촉 선(T_F), 면 접촉 그리고 후방 접촉 선(T_R)의 순으로 전극 패드와 접촉하게 된다. 접촉 결과로 전극 패드(P)에 만들어지는 긁힘의 형상이 아래쪽에 도시되어 있다. 도시된 것처럼 전극 패드(P)에 형성되는 긁힘(S)의 형상은 접촉 팁(14)의 후방 접촉 선(T_R)에 의하여 결정된다. 그러므로 전극 패드(P)에 형성되는 긁힘(S)의 길이는 접촉 팁(14)의 후방 접촉 선(T_R)을 기준으로 결정되어야 한다. 위에서 이미 설명을 한 것처럼 접촉 팁(14)의 이동 거리는 아래와 같이 표시된다.

평행 빔: Dsinθ + L(cosθ-1) + D_Bcos2θ -D_B = Dsinθ + L(cosθ-1) +D_B(cos2θ -1)

경사 빔: Dsinθ + L(cosθ-1) +D_B(cos2θ -1) + Dsinθ_C + L(cosθ_C-1) +D_B(cos2θ_C-1)

접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에 접촉하여 전기 신호를 전달하기 위하여 먼저 산화 막이 제거되어야 한다. 그러나 산화 막의 제거를 위하여 일정한 압력이 요구되므로 접촉 팁(14)이 최초 접촉하여 일정거리를 이동하는 동안 전기 신호의 전달 및 수신이 이루어지지 않는다. 산화 막의 제거는 빔(12)의 탄성 변형에 의하여 발생하므로 접촉 팁(14)의 수평 거리 식에서 θ값이 일정한 값 이하가 되는 동안 실제로 전극 패드(P)와 접촉이 이루어지지 않는다는 것을 의미한다. 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에 가하는 압력은 탄성 변형 각이 커지면서 점차로 커지게 된다. 위에 주어진 수평 이동 거리 식에서 일반적으로 L값은 D값에 비하여 크고 그리고 미분 값이 Dcosθ -Lsinθ가 되므로 θ값이 커지면 변화량이 작아지게 된다. 그러므로 최초 접촉이 되면서 이동 정도가 크고 그리고 탄성 변형이 되면서 이동 정도가 작아지게 되다. 실제로 전체 이동 량은 전극 패드(P)의 크기에 비하여 충분히 작으므로 접촉 팁(14)의 최종 위치는 특별한 경우가 아니면 전극 패드(P)를 벗어나지 않는다. 실제로 D가 L에 비하여 충분히 작은 경우 θ값이 커질수록 오히려 수평 이동거리가 감소할 수 있다.

접촉 팁(14)의 수평 이동 거리가 전극 패드에 대하여 충분히 작다면 접촉 팁(14)은 전극 패드(P)의 중심 또는 긁힘의 크기를 고려하여 중심으로부터 긁힘의 앞쪽 방향으로 이동되어 정렬되는 것이 유리하다. 그러나 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에 최초로 접촉하여 일정 거리를 이동하는 동안 전극 패드(P)의 산화 막을 제거할 수 있는 충분한 압력을 발생시키지 못할 수 있다. 그러므로 접촉 팁(14)은 전극패드(P) 중심으로부터 긁힘이 발생하는 방향의 뒤쪽 또는 후방에 위치하는 것이 유리하다. 접촉 팁(14)의 정렬 기준은 접촉 팁의 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 각뿔 형태의 접촉 팁은 정점(Peak Point)이 정렬 기준이 되어야 한다. 그러나 각뿔대의 경우 실제로 긁힘을 발생시키는 것은 사각형 형상의 각뿔대 접촉면 의 뒤쪽의 세로 선(line) 또는 폭 방향(line) 선이 된다. 그러므로 정렬 기준은 각뿔대 접촉면의 후방 세로선이 될 수 있다. 그러나 경사 빔의 경우 정렬 기준은 각뿔대 중심이 될 수 있다. 이와 같이 실제로 긁힘이 발생시키는 위치를 기준으로 접촉 팁(14)의 정렬 위치가 결정되어야 한다. 정렬 기준이 중심으로부터 벗어나는 정도는 전체 긁힘의 크기를 고려하여 결정되거나 또는 탄성 변형 허용 각을 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어 미리 결정된 최대 탄성 허용 각이 θ_MAX가 된다면 정렬 기준 오차 보정 값은 최대 탄성 허용 각의 1/20 내지 2/3의 범위에서 결정될 수 있다. 정렬 기준이 전극 패드의 중심으로부터 벗어나는 정도는 위의 각 범위에서 평행 빔은 Dsinθ + L(cosθ-1) +D_B(cos2θ -1)로 산출된다. 그러나 아치 형태 경사 빔의 경우 경사각을 달라질 수 있지만 실제로 경사각은 위의 각 범위를 결정하는 방법과 동일한 방법으로 결정하게 된다. 그러므로 설계 과정에서 경사가 없는 빔을 가정하여 접촉 팁이 전극 패드의 중앙 또는 미리 결정된 긁힘의 시작점에 위치하도록 설계할 수 있다.

위에서 이미 설명을 한 것처럼 검사 과정에서 열 변형과 같은 외적 요인에 의하여 긁힘의 길이가 증가할 수 있다. 실제로 빔(12)의 탄성 변형에 따른 긁힘(S)의 길이보다 열 변형에 의한 긁힘(S)의 크기가 더 커질 수 있다. 열 변형에 따른 긁힘은 주로 빔(12)이 최대 탄성 변형이 되고 그리고 전기 신호의 전달의 위하여 일정 시간 동안 최대 탄성 변형 상태를 유지하는 과정에서 발생한다. 접촉 팁(14)의 정렬 기준은 미리 결정된 긁힘(S)의 길이를 고려하여 전체 긁힘(S) 길이의 일정 비율만큼 후방에 위치되도록 할 수 있다. 만약 빔(12)의 탄성 변형에 의한 긁힘(S)의 길이가 작고 오히려 열 변형에 의한 긁힘의 길이가 크다면 최대 탄성 변형이 위치에서 정렬 기준이 전극 패드(P)의 중앙에 위치하도록 접속 소자가 설계될 수 있다. 대안으로 전극 패드(P)의 중앙으로부터 전체 전극 패드(P) 크기의 1/20 내지 1/5 정도 접촉 팁(14)의 이동 방향에 대하여 후방에 위치하도록 설계할 수 있다. 위에서 이미 설명을 한 것처럼 긁힘의 길이는 빔(12)의 수평 연장 길이(L) 및 빔의 수직 연장 길이(D)에 의하여 결정된다. 그리고 수직 연장 길이(D)는 긁힘(S)의 길이를 증가시키지만 수평 연장 길이(L)는 긁힘(S)의 길이를 감소시킨다. 그러므로 수평 연장 길이(L)가 수직 연장 길이(D)에 비하여 큰 경우라면 빔(12)이 일정한 각 또는 최대 탄성 변형이 된 경우 접촉 팁(14)의 정렬 기준이 전극 패드(P)의 중앙 또는 중앙보다 약간 후방에 위치하도록 접속 소자를 설계할 수 있다. 경사 빔(12)을 가진 접속 소자의 경우 최초 접촉 위치만을 변경시키므로 동일하게 최종 접촉 위치가 전극 패드(P)의 중앙에 위치하도록 설계될 수 있다. 실제로 위의 검사 과정에서 제1 전자 부품 또는 제2 전자부품이 열 변형이 되는 경우를 예를 들어 설명을 하였지만 만약 탄성 변형에 의한 긁힘의 크기가 예를 들어 전체 전극 패드 크기의 20 %보다 작다면 열 변형에 상관없이 접촉 팁(14)의 최종 위치가 전극 패드(P)의 중앙이 되도록 설계될 수 있을 것이다.

빔(12)의 탄성 변형에 의하여 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에 일정한 크기의 압력을 가하게 된다. 접촉 팁(14)이 전극 패드(P)에 가하는 압력은 접촉 팁(14)의 접촉 면 형태에 따라 달라질 수 있다.

도 6c는 다양한 형태의 접촉 팁 구조를 도시한 것이다.

도 6c를 참조하면, 접촉 팁의 접촉면이 정사각형, 단형 직사각형 및 장형 직사각형이 될 수 있다. 정사각형은 근사적으로 정사각형이 되는 것을 의미한다. 실질적으로 각뿔 형태의 접촉 팁은 정사각형 접촉면을 가진다고 볼 수 있다. 단형 직사각형의 접촉 팁은 접촉면이 최초 접촉선 또는 최종 접촉선(T_R)의 길이가 비접촉선(T_L)의 길이보다 짧다. 이에 비하여 장형 직사각형은 최초 접속선 또는 최종 접속선(T_L)이 비접촉선의 길이보다 길다. 단형 직사각형은 긁힘의 폭이 좁지만 장형 직사각형은 긁힘의 폭이 넓어진다. 단형 직사각형은 압력을 집중시키지만 장형 직사각형은 압력을 분산시키고 이로 인하여 단형 직사각형 및 장형 직사각형은 서로 다른 깊이를 가진 긁힘을 발생시킬 수 있다. 빔의 탄성 계수, 굽힘 강도 또는 빔의 길에 따라 단형 또는 장형 직사각형이 선택될 수 있다. 빔이 길어지면 빔의 끝 부분에 발생하는 압력이 작아지므로 단형 직사각형이 유리하고 그리고 빔이 짧아지면 빔의 끝 부분에 발생하는 압력이 커지므로 장형 직사각형이 유리하다. 모든 접촉 팁은 비대칭 구조가 될 수 있고 그리고 전극패드에 대한 정렬 기준은 후방 접촉선(T_R)이 될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 접촉 팁의 실시 예 및 전극 패드에 대한 상대적인 위치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

도 7의 위쪽은 측면도, 중간은 평면도 그리고 아래쪽은 베이스와 접촉 팁의 상대적인 위치를 각각 도시한 것이다. 빔(12)은 고정 영역(F_A), 탄성 영역(E_A) 및 비탄성 영역(T_A)을 포함하고 고정 영역(F_A)과 접촉 영역(T_A)은 서로 다른 폭으로 연장될 수 있고 그리고 이로 인하여 탄성 영역(E_A)은 길이 방향을 따라 폭이 달라질 수 있다. 고정 영역(F_A)은 고정 포스트(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 긁힘의 길이가 감소시키기 위하여 탄성 영역(E_A)의 길이는 비탄성 영역(T_A)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 접속 소자 사이의 높이 차이를 보상할 수 있도록 베이스(13)는 일정 길이만큼 아래쪽 방향으로 연장되지만 베이스(13)의 수직 연장 길이(B_V)는 탄성 영역(E_A) 또는 비탄성 영역(T_A)의 길이에 의하여 결정되는 긁힘 길이를 고려하여 제한될 수 있다. 비탄성 영역(T_A)의 적어도 일부는 베이스(13)와 결합되고 제조 공정에서 일체로 제조되거나 또는 각기 제조되어 결합될 수 있다. 접촉 팁(14)은 각뿔 형태가 될 수 있지만 바람직하게 각뿔대 형태가 되고 그리고 비대칭 구조로 아래쪽으로 돌출된 형태로 베이스(13)의 하부에 결합한다. 비대칭 구조는 형태 비대칭이 될 수 있고 그리고 베이스(13)의 중심선(B_CL)을 기준으로 접촉 팁(14)의 중심이 빔(12)의 연장 방향으로 이동된 위치 비대칭을 포함한다. 위치 비대칭은 베이스(13)의 하부가 후방 여유 끝 부분(R_E) 및 전방 여유 끝 부분(F_E)을 가지도록 한다. 위치 비대칭으로 인하여 R_E >F_E가 되지만 본 발명의 접촉 팁(14)은 비대칭 구조 에 제한되지 않는다. 접촉 팁(14)은 아래쪽 도면에 도시된 것처럼 베이스 폭(B_W)에 비하여 좁은 폭으로 베이스(13)에 결합된다. 좁은 접촉 폭으로 인하여 전극 패드(P)에 대한 접촉 압력이 높아질 수 있고 그리고 긁힘 폭이 좁아질 수 있다. 그리고 접촉 팁(14)의 높이는 위에서 이미 설명을 한 것처럼 베이스(13)와 접촉 팁(14)의 결합 위치에 의하여 제한될 수 있다.

접촉 팁(14)은 제2 전자부품(E2)의 표면에 형성된 전극 패드(P)에 접촉하여 긁힘을 형성한다. 긁힘을 형성하기 위한 접촉 팁(14)의 최초 위치는 전극 패드 중심(P_C)으로부터 후방 또는 긁힘의 반대 방향으로 벗어난 곳에 위치한다. 이와 같은 최초 위치 편이(C_D)의 양은 긁힘의 길이 또는 접촉 팁(14)의 수평 이동 거리에 의하여 제한될 수 있다. 접촉 팁(14)의 위치 결정 기준은 접촉 팁의 후방 접촉 선(T_R)이 될 수 있다. 위에서 이미 설명을 한 것처럼 빔(12)이 일정 각 또는 최대 각 만큼 탄성 변형이 된 경우 접촉 팁(14)의 위치 결정 기준 또는 정렬 기준이 중앙에 위치하도록 접속 소자가 설계될 수 있다. 이러한 접촉 팁(14)의 정렬 기준의 후방 이동은 열 변형에 상관없이 미리 결정된 긁힘의 길이가 작은 경우 빔(12)의 수평 연장 길이가 접촉 팁(14)의 수직 연장 길이보다 큰 모든 접속 소자에 적용될 수 있다.

본 발명이 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않는다.

도 4a는 베이스와 접촉 팁의 결합 관계에 따른 접촉 팁의 위치 변화를 설명하기 위한 개념도를 도시한 것이다.

도 4b는 보정된 접촉 팁의 이동 거리를 설명하기 위한 개념도이다.

도 4c는 베이스의 연장거리와 접촉 팁의 높이의 관련성을 도시한 것이다.

도 5a는 접촉 팁에 의하여 전극 패드에 형성되는 긁힘(Scrub)의 예를 도시한 것이다.

도 5c는 경사진 빔을 가진 접촉 팁 구조의 실시 예를 도시한 것이다.

도 5d는 경사진 빔을 가진 접촉 팁 구조의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 6a는 다양한 형태의 접촉 팁 구조를 도시한 것이다.

도 6b는 전극 패드에서 접촉 팁이 수평 방향으로 이동하면서 긁힘을 발생시키는 과정을 도시한 것이다.

도 6c는 다양한 형태의 접촉 팁 구조를 도시한 것이다.

Claims

제1 전자 부품의 표면에 고정 포스트로 결합되고 그리고 고정 포스트로부터 제2 전자부품의 표면에 형성된 전극패드를 향하여 연장되는 빔의 한쪽 부분에 결합된 베이스의 하부 표면으로부터 수직으로 연장되는 접속 소자의 접촉 팁 구조에 있어서,

빔은 탄성 영역 및 탄성 영역에 비하여 작은 연장 거리를 가진 비탄성 영역을 포함하고, 베이스는 비탄성 영역으로부터 수직으로 일정 거리 연장되고, 접촉 팁은 수직 방향으로 가해지는 압력에 의하여 일정 거리만큼 수평방향으로 이동하고 그리고 탄성 영역은 제1 전자부품의 표면에 대하여 아래쪽으로 경사지도록 연장되고, 상기에서 탄성영역의 경사 정도는 접촉 팁의 전체 수평 방향 이동거리의 적어도 일부가 탄성 영역의 경사로 인하여 발생되도록 형성되고 그리고 접촉 팁의 전체 수평 방향 이동 거리는 전체 빔의 탄성 영역의 길이(L) 및 베이스의 수직 연장 길이(D)에 의한 접촉 팁의 수평 이동 거리를 근사적으로 나타내는 아래와 같은 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.

접촉 팁의 수평 이동 거리: Dsinθ + L(cosθ-1)(θ는 제1 전자부품에 평행한 평면을 기준으로 하는 빔의 탄성 변형 각)
청구항 1에 있어서, 탄성 영역은 직선 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.
청구항 1에 있어서, 탄성 영역은 아치 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.
청구항 1에 있어서, 아래쪽으로 경사지도록 연장된 빔의 탄성 영역은 접촉 팁의 전체 수평이동거리의 5 내지 30 %에 해당하는 접촉 팁의 수평이동이 탄성영역의 경사로 인하여 발생되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.
청구항 1에 있어서, 빔은 수평 연장 부분과 경사 연장 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.
청구항 1에 있어서, 빔은 고정 영역, 탄성 영역 및 연결 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.
청구항 6에 있어서, 연결 영역은 서로 다른 폭으로 길이 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.
청구항 1에 있어서, 접촉 팁은 베이스에 비대칭 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 접촉 팁 구조.