KR101012712B1 - 컴플라이언트 전기적 상호접속체 및 전기적 접촉 프로브 - Google Patents

Abstract

제1 컴포넌트 및 이 제1 컴포넌트와 맞물리는 제2 컴포넌트를 갖는 컴플라이언트 전기적 상호접속부가 제공된다. 각각의 컴포넌트는, 맞물리며 서로에 대해 지속적으로 바이어스되는 2개의 캔틸레버 아암을 가진다. 접촉 스프링은 캔틸레버 아암들이 삽입되어, 제1 컴포넌트와 제2 컴포넌트를 위한 접촉력을 제공한다.

Description

컴플라이언트 전기적 상호접속체 및 전기적 접촉 프로브{COMPLIANT ELECTRICAL INTERCONNECT AND ELECTRICAL CONTACT PROBE}

본 발명은 전기적 상호접속부를 형성하는 전기적 접촉 프로브에 관한 것이며, 특히, 기기들의 기능을 검사하는 동안, 인쇄 회로 기판과, 집적 회로 패키지나 전기 모듈과 같은 다른 전기회로의 외부 리드들과의 컴플라이언트 전기적 상호접속기(compliant electronic interconnect)에 관한 것이다.

종래의 스프링-장착 접촉 프로브는 일반적으로 이동 가능 플런저(moveable plunger)와, 이 이동 가능 플런저의 확대된 직경부 또는 베어링을 포함하는 개구를 갖는 배럴(barrel)과, 이 배럴 내의 플런저의 이동을 바이어싱하기 위한 스프링을 포함한다. 플런저의 베어링은 배럴의 내부 표면과 슬라이딩 방식으로 맞물리게 되어 있다. 확대된 베어링 부분은 배럴의 개방 단부 근처의 크림프(crimp)에 의해 배럴 내에서 유지된다.

플런저는 흔히 스프링에 의해 선택된 거리만큼 외측으로 바이어스되지만, 스프링에 대항하는 방향의 힘 하에서는, 선택된 거리만큼, 배럴 쪽의 내측으로 바이어스되거나 침하(depress)될 수 있다. 배럴에 대한 플런저의 축 바이어싱 및 측 바이어싱에 의해 잘못 개방되거나 플런저와 배럴 사이에 간헐적으로 접촉점이 없게 되는 것을 방지한다. 플런저는 일반적으로 고체이고 검사 중인 전기 기기들을 접촉시키기 위한 헤드부, 또는 팁을 포함한다. 배럴도 또한 배럴의 개방 단부의 반대측에 팁을 포함할 수 있다.

배럴, 플런저 및 팁은 검사 중인 전기 기기와 검사 장비 사이에서 전기적 상호접속부를 형성하며, 이러한 이유로 전기적 전도 재료로 제조된다. 통상적으로, 검사판(test plate) 또는 소켓의 두께를 통해 형성된 캐비티(cavity) 내에 프로브가 설치된다. 일반적으로, 집적 회로와 같은 검사될 전기 기기의 접촉 측은, 이 전기 기기에 대한 스프링 압력을 유지하기 위해 검사판 또는 검사 소켓의 한 쪽을 통해 돌출하는 플런저의 팁과 압력 접촉(pressure contact)하도록 되어 있다. 검사 장비와 연결되어 있는 접촉판은 검사판 또는 검사 소켓의 다른 쪽을 통해 돌출하는 플런저의 팁과 접촉하도록 되어 있다. 검사 장비는 검사 신호를 접촉판에 보내고, 검사 신호는 이 접촉판으로부터 검사 프로브 상호접속부를 통해, 검사될 기기로 보내진다. 전기 기기가 검사된 후에는, 스프링 프로브에 의해 가해지는 압력이 해제되고 전기 기기는 각각의 프로브의 팁과 접촉하지 않게 된다. 종래의 시스템에서는, 전기 기기와 프로브들을 서로 떼어 놓음으로써 압력이 해제되고, 이에 따라 플런저는, 플런저를 지탱하는 확대된 직경이 배럴의 크림프와 맞물릴 때까지, 스프링의 힘 하에서 배럴로부터 외측으로 떨어져 위치하게 된다.

종래의 스프링 프로브를 제조하는 공정은 압축 스프링, 배럴 및 플런저를 개별적으로 생성하는 단계를 포함한다. 압축 스프링을 감고 열처리하여, 정확한 크기 및 제어된 스프링 힘을 가진 스프링을 생성한다. 플런저는 통상적으로 선 반(lathe)에서 회전되고 열처리된다. 배럴도 또한 때때로 열처리된다. 배럴은 선반에서 형성되거나 딥 드로 공정(deep draw process)에 의해 형성될 수 있다. 전도성을 향상시키기 위해 모든 컴포넌트에 대해 도금 공정을 실시한다. 스프링 프로브 컴포넌트는 수동으로 또는 자동화된 공정으로 조립된다. 이러한 프로브를 위한 조립 공정은 복수 단계의 공정이다. 프로브를 수 천 개씩 제조한다는 것을 고려하면, 프로브를 제조하는 데 필요한 장비 및 단계를 감소시킴으로써 상당한 절약이 이루어진다.

집적 회로 보드들을 검사하는 중요한 양상은 이 집적 회로 보드들을 고주파 하에서 검사한다는 것이다. 이러한 이유로, 고주파 신호의 감쇠(attenuation)를 피하기 위해 검사 장비와 집적 회로 사이에 임피던스 매칭이 필요하다. 소켓 내의 비교적 작은 면적에서 많은 프로브를 사용하기 때문에, 프로브들 사이의 간격이 최소로 되어 임피던스 매칭이 실현될 수 없다. 이러한 상황에서, 고주파 신호의 감쇠를 피하기 위해, 프로브들에 의해 형성된 전기적 상호접속부의 길이는 최소로 유지되어야만 한다. 현재의 프로브를 이용하여, 상호접속부의 길이가 최소화되면, 스프링 길이가 최소화되고 그에 따라 스프링 체적도 최소화 된다.

스프링에 의해 인가되는 힘뿐만 아니라 스프링의 동작 수명은 스프링 체적에 비례한다. 결과적으로, 정해진 스프링 동작 수명 및 필요한 스프링 힘을 위한 스프링 체적 요건은 고주파 신호의 감쇠를 피하기 위한 짧은 스프링 길이 요건과는 상반되는 것이다. 스프링의 직경은 검사 소켓 내의 캐비티의 직경에 의해 제한되는 배럴의 직경에 의해 제한되기 때문에, 스프링 힘뿐만 아니라 스프링 동작 수명 을 연장시키기 위해 스프링 체적을 증가시키는 유일한 방법은 전체적인 배럴 길이를 증가시키는 것이다. 그렇지만, 이렇게 하면, 프로브의 전기적 상호접속부의 길이를 증가시키게 되어 고주파 신호의 바람직하지 않은 감쇠가 초래된다.

대안의 유형의 종래의 프로브는 스프링에 의해 분리된 2개의 접촉 팁(contact tip)으로 구성되어 있다. 각각의 접촉 팁은 스프링 단부에 부착되어 있다. 이러한 유형의 프로브는 검사판의 벽 또는 측면 지지(lateral support)를 위해 프로브가 삽입되는 소켓 캐비티의 벽에 의지한다. 이러한 유형의 프로브에 의해 제공되는 전기적 경로(electrical path)는 2개의 접촉 팁 사이의 스프링 와이어를 따라 나선형으로 아래로 향한다. 결과적으로, 이 프로브는 상대적으로 긴 전기적 상호접속부의 길이를 가지므로 집적 회로를 검사할 때 고주파수 신호의 감쇠를 초래한다.

그러므로 스프링 체적을 감소시키지 않으면서 프로브의 전기적 상호접속부의 길이를 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 스프링 컴플라이언스(compliance)를 감소시키지 않거나 전기적 상호접속부의 길이를 증가시키지 않으면서 스프링 체적을 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 쉽제 제조할 수 있고 조립할 수 있는 프로브가 바람직하다.

본 발명은 종래의 프로브 설계의 단점을 해결하도록 설계된 컴플라이언트 내부 상호접속부를 가진 향상된 전기적 접촉 프로브에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 기기들의 기능 검사 동안, 인쇄 회로 기판(PCB)과 집적 회로(IC) 패키지의 외부 리드 또는 전자 모듈과 같은 다른 전기 회로 사이의 컴플라이언트 전기적 상호접속부(compliant electrical interconnection)를 제공하는 것이다. 본 발명의 프로브는 2개의 이동식으로 제조된 전기적 전도성의 컴포넌트로 이루어져 있고, 이 컴포넌트들 사이에 하나 이상의 전기적 전도성의 컴플라이언트 헬리컬 스프링(compliant helical spring) 또는 비전도성 구조체가 설치되어 있다. 상호접속 어플리케이션의 기계적 공차(mechanical tolerance)를 수용하기 위해 상호접속부의 컴플라이언스(compliance)가 최대로 된다. 기계적 공차를 최대로 하는 것 외에, 안정된 접촉 저항을 유지하는 전기적 접촉을 제공하기 위해, 접촉 프로브의 헬리컬 스프링(들) 또는 컴플라이언트 비전도성 구조체(non-conductive structure)는 검사 중인 부품과 PCB에 적절한 수직항력(normal force)을 제공한다. 전체 접속 시스템의 고주파 응답을 최대로 하기 위해, 접촉의 전체 길이를 최소화하고 이에 의해 전기적 인덕턴스를 최소로 하고 AC 전기 전송 경로를 최적화한다.

스프링을 컴플라이언트 부재로서 사용하는 많은 컴플라이언트 상호접속부 설계는 또한 상호접속부의 이동하는 부품들(moving parts) 사이에 바이어스 힘(biasing force)을 제공하기 위해 동일한 스프링을 사용한다. 몇몇 설계에서는 어셈블리의 컴플라이언트 스트로크 동안 부품들 사이에 약간의 오프셋 힘을 제공하기 위해 각을 갖는 표면(angle bearing surface)이 사용된다. 컴포넌트들 사이의 이러한 바이어스 액션은 컴포넌트들 사이의 전기적 접속성을 향상시키지만, 또한 상호접속부를 저하시킬 수 있는 방식으로 어셈블리가 IC 및 PCB에 제공할 수 있는 힘에 영향을 준다. 본 발명은, 검사 중인 기기에 접촉력을 제공하는 이러한 스프링(들) 또는 컴플라이언트 비전도성 구조체와는 완전히 독립적으로, 상부 컴포넌트와 하부 컴포넌트 사이에 바이어스를 제공한다. 본 발명의 프로브는 서로 상호접속되어 있는 4개의 유연한 캔틸레버 아암으로 이루어져 있다. 프로브의 스트로크(stroke) 동안의 이러한 컴포넌트들의 편향(deflection) 동안, 아암들은 서로에 대해 약간 간섭(interference)하도록 특수하게 설계되어 있기 때문에, 서로 맞물려진 캔틸레버 아암들은 그 상대되는 캔틸레버 아암과 항상 긴밀한 접촉(intimate contact)을 하게 된다. 이 간섭으로 인해 아암들은 스프링에 의해 제공되는 힘에 대해 수직으로 약간 편향되게 된다. 이러한 설계는, 컴포넌트들이 약간 회전되어 서로에 대해 각이 지더라도, 이러한 수직 캔틸레버의 수직항력은 각각의 아암에 대한 적어도 하나의 포인트에 대하여 항상 접촉을 유지하도록 되어 있다. 긴밀한 접촉이 항상 유지되는 것을 확실하게 함으로써, 어셈블리의 한 단부에서부터 다른 단부에까지 안정된 접촉 저항을 유지하여, 프로브의 전체적인 전기적 무결성(integrity)은 최대로 된다.

4개의 캔틸레버 아암의 각각의 단부에는 소형의 인터록킹 탭이 있다. 프로브의 조립 동안, 이 탭들은 상대편 컴포넌트의 탭들과 맞닿게 되고, 이에 따라 캔틸레버 아암들이 편향하게 되고, 컴포넌트들은 함께 찰깍 소리를 내면서, 이 컴포넌트들이 헬리컬 코일 스프링 또는 다른 컴플라이언트 비전도성 구조체에 삽입된다(captivate). 접촉 프로브 어셈블리 공정 후 삽입하면, 스프링들은 캔틸레버 아암들 상의 탭들에 대해 축 방향으로 힘을 가하면서 약간의 압력을 유지한다. 이 힘은 일관되게 조립된 전체 길이를 유지하는 어셈블리 내의 전하중(preload)을 유지한다. 프로브 어셈블리의 서로 맞물린 아암들은 헬리컬 스프링 또는 컴플라이언트 비전도성 구조체의 내부 직경 내에서 영구적으로 유지되고, 조립된 부품들의 측 이동(lateral motion)으로 록킹 탭들이 빠지지 않게 되고, 그래서 프로브는 자체 포함되어(self-contained) 접촉 프로브를 함께 유지하기 위한 외부 하우징(external housing)을 필요로 하지 않는 형상(geometry)으로 되어 있다.

도 1은 본 발명의 전기적 접촉 프로브의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 프로브의 인장된 위치(extended position)에서의 단면도이다.

도 3은 도 1의 프로브의 압축된 위치(compressed position)에서의 단면도이다.

도 4는 반도체 검사 접촉기에 장착된 상태의 본 발명의 전기적 접촉 프로브의 사시도이다.

도 5는 제1 대안의 실시예 전기적 접촉 프로브의 분해 사시도이다.

도 6은 제2 대안의 실시예 전기적 접촉 프로브의 분해 사시도이다.

도 7은 도 6의 프로브의 인장된 위치에서의 사시도이다.

도 8은 도 6의 프로브의 압축된 위치에서의 사시도이다.

도 9는 제3 대안의 실시예의 인장된 위치에서의 전기적 접촉 프로브의 사시도이다.

도 10은 도 9의 프로브의 수축된 위치에서의 사시도이다.

도 11은 제4 대안의 실시예의 전기적 접촉 프로브의 분해 사시도이다.

도 12는 제5 대안의 실시예의 전기적 접촉 프로브의 정면도이다.

도 13은 제6 대안의 실시예의 전기적 접촉 프로브의 분해도이다.

도 14는 도 13의 프로브의 켈빈 구성(Kelvin configuration)에서의 사시도이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 컴플라이언트 내부 상호접속부(compliant internal interconnect)를 가진 전기적 접촉 프로브(10)를 도시하고 있다. 전기적 접촉 프로브(10)는 2개의 이동식으로 제조된 전기적으로 전도성인 컴포넌트(conductive component), 즉, 상부 컴포넌트 또는 플런저(plunger)(12) 및 하부 컴포넌트 또는 배럴(barrel)(14)로 이루어져 있고, 이 상부 구성 컴포넌트(12)와 하부 컴포넌트(14) 사이에 하나 이상의 전기적으로 전도성인 컴플라이언트 헬리컬 스프링(compliant helical spring)(16 및 18)이 설치되어 있다. 상호접속 어플리케이션의 기계적 공차(mechanical tolerance)를 수용하기 위해 상호접속부의 컴플라이언스(compliance)가 최대로 된다. 기계적 컴플라이언스를 최대로 하는 것 외에, 안정된 접촉 저항을 유지하는 전기적 접촉을 제공하기 위해, 스프링 프로브의 헬리컬 스프링 또는 다른 컴플라이언트 비전도성 구조체(non-conductive structure)는 검사 중인 유닛과 인쇄 회로 기판에 적절한 수직항력(normal force)을 제공하며, 스프링 프로브는 유닛과 인쇄 회로 기판 사이에 위치한다. 전체 접속 시스템의 고주파 응답을 최대로 하기 위해, 전기 인덕턴스를 최소화하고 AC 전기 전송 경로를 최적화함으로써, 접촉 프로브의 전체 길이가 최소로 된다.

접촉 프로브(10)는, 검사 중인 유닛에 접촉력을 제공하는 스프링 또는 다른 컴플라이언트 비전도성 구조체와는 완전히 독립적으로, 상부 컴포넌트(12)와 하부 컴포넌트(14) 사이에 바이어스(bias)를 제공한다. 접촉 프로브는 4개의 유연한 캔틸레버 아암, 즉 상부 컴포넌트(12) 상의 아암(20 및 22) 및 하부 컴포넌트(14) 상의 아암(24 및 26)을 포함함으로써 이 목적을 달성한다. 캔틸레버 아암(20 및 22)은 캔틸레버 아암(24 및 26)과 서로 맞물린다. 접촉 프로브의 스트로크(stroke) 동안의 하부 컴포넌트에 대한 상부 컴포넌트의 편향(deflection) 동안, 아암들은 서로에 대해 약간 간섭하도록 특수하게 설계되어 있기 때문에, 서로 맞물려진 캔틸레버 아암들은 그 상대되는 캔틸레버 아암과 항상 긴밀한 접촉(intimate contact)을 하게 된다. 이 간섭으로 인해 아암들은 스프링에 의해 제공되는 힘에 대해 수직으로 약간 편향되게 된다. 수직 캔틸레버의 수직항력은 각각의 아암에 대한 적어도 하나의 포인트에 대하여 항상 접촉을 유지하기 때문에, 이러한 설계는 상부 컴포넌트와 하부 컴포넌트가 약간 회전되어 서로에 대해 각이 지더라도 접촉을 유지한다. 이러한 긴밀한 접촉이 유지되는 것을 확실하게 함으로써, 어셈블리의 한 단부에서부터 다른 단부에까지 안정된 접촉 저항을 유지함으로써, 프로브의 전체적인 전기적 무결성(integrity)은 최대로 된다.

각각의 캔틸레버 아암의 단부에는 소형의 인터록킹 탭(interlocking tab)(28)이 위치한다. 프로브의 조립 동안, 이 탭들은 상대편 컴포넌트의 탭들과 맞닿게 되고, 이에 따라 캔틸레버 아암들이 편향하게 되고, 컴포넌트들은 함께 찰깍 소리를 내면서, 이 컴포넌트들이 헬리컬 코일 스프링 또는 다른 컴플라이언트 비전도성 구조체에 삽입된다. 접촉 프로브 어셈블리 공정 후 삽입하면, 스프링들은 캔틸레버 아암들 상의 탭들에 대해 축 방향으로 힘을 가하면서 약간의 압력을 유지한다. 이 힘은 일관되게 조립된 전체 길이를 유지하는 어셈블리 내의 전하중(preload)을 유지한다. 어셈블리의 상호 맞물린 캔틸레버 아암들은 헬리컬 스프링 또는 컴플라이언트 비전도성 구조체의 내부 직경 내에서 영구적으로 유지되고, 조립된 부품들의 측방향 이동(lateral motion)으로 록킹 탭들이 빠지지 않게 되고 그래서 접촉 프로브는 자체 포함되어(self-contained) 접촉 프로브를 함께 유지하기 위한 외부 하우징(external housing)을 필요로 하지 않는 형상(geometry)으로 되어 있다.

상부 컴포넌트(12)는 집적 회로 또는 검사 중인 유닛과의 접촉을 위해 v자형 만입부(indentation)를 가진 프로브 팁(30)을 구비한다. 프로브 팁(30)은 숄더(shoulder)(32)로부터 위로 연장하고 캔틸레버 아암(20 및 22)은 숄더(32)로부터 아래로 연장한다. 숄더(32)는 스프링(16 및 18)의 단부 코일(end coil)을 수용하기 위한 스프링 센터링 만입부(spring centering indentation)(34)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 캔틸레버 아암(20 및 22)은 각각 하부 컴포넌트(14)의 인터록킹 탭들(28)과 맞물리는 테이퍼링된 표면(36 및 38)을 구비한다. 하부 컴포넌트(14)는 각각 상부 컴포넌트(12)의 인터록킹 탭들(28)과 맞물리는 테이퍼링된 표면(40 및 42)을 구비한다. 유사하게, 하부 컴포넌트(14)는 인쇄 회로 기판과 맞물리는 프로브 팁(44)을 구비한다. 프로브 팁(44)은 숄더(46)로부터 아래로 연장하고, 캔틸레버 아암(24 및 26)은 숄더(46)로부터 위로 연장한다. 숄더(46)는 또한 스프 링(16 및 18)의 하부 코일(bottom coil)을 수용하기 위한 스프링 센터링 만입부(48)를 포함한다. 숄더(46)는 또한 캔틸레버 아암(20 및 22)의 단부들을 위한 정지면(stop surface)(50)을 구비한다. 유사하게, 상부 컴포넌트(12)의 숄더(32)는, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 캔틸레버 아암(24 및 26)의 단부들을 위한 정지면(52)을 구비한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 집적 회로 패키지의 기능 검사 동안, 인쇄 회로 기판(56)과 집적 회로 패키지(60)의 외부 리드(58) 또는 다른 전기 회로 사이의 컴플라이언트 전기적 상호접속부를 제공하기 위해, 복수의 전기적 접촉 프로브(10)가 반도체 검사 접촉기(54) 내에 위치한다. 서로 맞물리는 상부 컴포넌트(12) 및 하부 컴포넌트는 특정한 어플리케이션 및 검사를 실시 중인 유닛에 따라 정해진 두께를 갖는 2차원 프로파일(two-dimensional profile)로부터 구성된다. 서로 맞물리는 캔틸레버 아암들은 프로브의 완전한 액추에이션 스트로크 동안 약간 수축되어 상부 컴포넌트와 하부 컴포넌트 사이에 긴밀한 접촉을 제공하며 일관된 전기 저항이 유지되게 한다. 캔틸레버 아암들 상의 약간의 테이퍼(taper)는 정상적인 동작 동안 프로브가 압축될 때 긴밀한 접촉이 향상되게 한다. 전체적인 상호접속부의 길이를 최소로 하면서 최적의 전기 안정성을 위해 원하는 접촉 압력을 달성할 수 있도록 접촉 프로브는 하나 이상의 스프링 또는 다른 컴플라이언트 비전도성 구조체를 수용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 대안의 실시예의 접촉 프로브(62)를 도시하고 있다. 접촉 프로브(62)는 상부 컴포넌트(64), 하부 컴포넌트(66), 및 단일의 컴플라이언 트 스프링(68)을 포함한다. 상부 컴포넌트(64)는 2개의 캔틸레버 아암(70 및 72)을 가지고, 각각의 캔틸레버 아암은 캔틸레버 아암의 단부에 위치한 인터록킹 탭(74)을 갖는다. 유사하게, 하부 컴포넌트(66)는 2개의 캔틸레버 아암(76 및 78)을 가지고, 각각의 캔틸레버 아암은 캔틸레버 아암의 단부에 위치한 인터록킹 탭(80)을 갖는다. 본 실시예에서, 상부 컴포넌트(64) 및 하부 컴포넌트(66)는 서로에 대해 수직으로 배치되어, 캔틸레버 아암(70 및 72)은 하부 컴포넌트(66)를 죄고 캔틸레버 아암(76 및 78)은 상부 컴포넌트(64)를 죈다. 스프링(68)을 유지하기 위해 상부 컴포넌트(64)는 스톱(82)을 포함하고 하부 컴포넌트(66)는 스톱(84)을 포함한다.

도 6 내지 도 8은 다른 대안의 실시예의 접촉 프로브(86)를 도시한다. 접촉 프로브(86)는 상부 컴포넌트(88), 하부 컴포넌트(90), 및 압축 스프링이 아닌 인장 헬리컬 코일 스프링(extension helical coil spring)(92)을 포함한다. 접촉 프로브(86)가 구부려지면, 스프링은 인장된다. 인장 스프링의 형성된 단부(94)가 상부 컴포넌트(88) 및 하부 컴포넌트(90)의 캔틸레버 아암(98, 100, 102 및 104)에 형성된 노치(96)에 각각 정렬됨으로써, 상부 컴포넌트 및 하부 컴포넌트에 압축 스프링이 고정된다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 대안의 실시예의 접촉 프로브(106)를 도시한다. 접촉 프로브(106)는 상부 컴포넌트(108), 하부 컴포넌트(110), 및 이중 압축 스프링(112 및 114)을 구비한다. 상부 컴포넌트(108) 및 하부 컴포넌트(110)는 모두 플랜지(116)를 가지며, 이 플랜지(116)는 압축 스프링(112 및 114)의 내부 직경으로 인장되어 접촉 프로브 상에 스프링을 집중시킨다. 상부 컴포넌트(108) 및 하부 컴포넌트(110)는, 스프링의 내부 직경 내에 포함된 것이 아닌 프로브의 중앙 영역에 있는 대안의 래칭 기구(latching mechanism)에 의해 연결된다. 상부 컴포넌트(108)는 확장된 헤드부를 갖는 단일의 캔틸레버 아암(118)을 가지며, 이 확장된 헤드부는, 2개의 캔틸레버 아암(122 및 124) 각각의 단부 상에 위치하는 인터록킹 탭(126)에 의해 하부 컴포넌트(110)의 2개의 캔틸레버 아암(122 및 124) 사이에 삽입된다. 프로브의 컴플라이언스 스트로크 동안, 부품들 사이에 약간의 상쇄력(offset force)을 제공하기 위해 캔틸레버 아암(122 및 124)은 각이 있는 내부 표면(angled inner surface)(128 및 130)을 각각 갖는다.

도 11은 또 다른 대안의 실시예의 접촉 프로브(132)의 설계를 도시하며, 이 접촉 프로브(132)는 상부 컴포넌트(134) 및 하부 컴포넌트(136)를 위한 래칭 컴포넌트를 가지며, 이 래칭 컴포넌트는 접촉 프로브(106)를 위한 래칭 기구와 동일하다. 그렇지만 접촉 프로브(132)는 단일의 스프링(138) 설계이며, 래칭 컴포넌트는 스프링(138)의 내부 직경 내에 포함된다.

도 12는 본 발명의 다른 대안의 실시예의 접촉 프로브(140)를 도시하고 있다. 접촉 프로브(140)는, 상부 표면(144)을 위한 프로브 팁(142)을 제외하곤, 접촉 프로브(10)와 구조 면에서 동일하다. 본 실시예에서, 프로브 팁(142)은 오프셋 되어 있고, 접촉점(contact point)으로 안내(lead)하는 각이 있는 표면을 가지며, 켈빈 접속(Kelvin connection)을 위해 2개의 독립 프로브를 가진 집적 회로 기기(148)의 매우 작은 패드(146)와 접촉할 수 있는 제조 가능한 솔루션을 제공한다. 이것은, 2개의 프로브의 접촉점이 서로 인접하고 집적 회로 기기 상의 패드(146)와 접촉하도록, 2개의 접촉 프로브(140)를 미러 방식(mirrored fashion)으로 서로 인접해서 배치함으로써 달성된다.

도 13 및 도 14는 효과적인 켈빈 구성을 위한 다른 대안의 실시예의 접촉 프로브(150)를 도시하고 있다. 프로브(150)는 상부 컴포넌트(152), 하부 컴포넌트(154), 및 단일의 압축 스프링(156)을 포함한다. 상부 컴포넌트는 2개의 캔틸레버 아암(158 및 160)을 가지며 하부 컴포넌트(154)는 2개의 캔틸레버 아암(162 및 164)을 갖는다. 각각의 캔틸레버 아암은 아암의 단부에 위치하는 전기적 접촉 범프(electrical contact bump)(166) 및 캔틸레버 아암의 아래쪽 중간에 위치하는 인터록킹 탭(168)을 갖는다. 전기적 접촉 범프(166)는 깔끔하게 방사상으로 되어 있고, 대향하는 컴포넌트의 편평한 표면 아래로 부드럽게 슬라이딩 되도록 설계되어 있으며, 상부 컴포넌트와 하부 컴포넌트 사이의 메인 전기적 접촉점이다. 상부 컴포넌트(152) 및 하부 컴포넌트(154)는 서로 수직으로 연결되기 때문에, 캔틸레버 아암 및 인터록킹 탭(168)은 압축 스프링(156)의 안에서 상부 컴포넌트와 하부 컴포넌트를 함께 슬라이딩식으로 맞물리게 한다. 상부 컴포넌트와 하부 컴포넌트는 스프링 힘을 제공하는 헬리컬 스프링 또는 비전도 탄성 중합체 부재를 지지하며, 이 스프링 힘은 프로브의 전체 길이에 대해 축방향이다. 상부 컴포넌트(152)는 접촉 프로브(140)의 프로브 팁(142)과 유사한 프로브 팁(170)을 갖는다. 도 14에서 알 수 있는 바와 같이, 켈빈 구성은, 프로브 팁(170)이 검사 중인 유닛과 접촉할 수 있도록 2개의 접촉 프로브를 미러 방식으로 서로 인접하게 배치한다.

다양한 실시예의 컴포넌트 및 특징부는 특정한 어플리케이션에서 상호 교환 가능하며, 위의 예들로부터 알 수 있는 바와 같이, 접촉 프로브는 2개의 전도성 컴포넌트의 상부와 하부 사이에서 압축하는 하나 이상의 스프링을 이용하여 구성될 수 있다. 접촉 프로브는 또한 하나 이상의 헬리컬 인장 스프링을 사용하여 어셈블리의 컴플라이언스가 이루어지도록 설계될 수 있다. 본 발명의 접촉 프로브는 또한 하나 이상의 압축 가능한 전도성 탄성 중합체를 사용하여 어셈블리의 컴플라이언스가 이루어지도록 설계될 수 있다.

본 발명의 접촉 프로브는, 검사 중인 집적 회로에 대해 가장 안정적인 저항을 달성하도록 최적화되는 다양한 서로 다른 팁 스타일(tip style)을 이용하여 구성될 수 있다. 팁 스타일은 만곡된 반경(curved radius), 단일점 샤프 팁(single point sharp tip), 이중점 샤프 팁(double point sharp tip)을 포함하되, 이에 제한되지 않으며, 또한 상부 또는 하부 컴포넌트의 외측 부분 상에, 또는 가는 부분의 내측(necked inside)에 중앙 집중식으로 위치할 수 있다.

본 발명의 접촉 프로브는 상부 및 하부 컴포넌트를 위한 상이한 래칭 기구를 이용하여 설계될 수 있다. 전체적인 경로 저항(path resistance)을 줄이기 위해 상부 및 하부 컴포넌트에 추가의 와이핑 아암(wiping arm)을 부가할 수 있다. 또한, 접촉 프로브의 컴포넌트들 중 하나는, 전체적인 경로 저항을 줄이기 위해 인쇄 회로 기판에 땜납되거나 프레스로 고정될 수 있는 테일(tail)을 가질 수 있다. 스프링 프로브 팁 구조는, 검사 중인 유닛의 켈빈 검사를 허용하는 식으로 인접하는 프로브들이 위치할 수 있도록, 오프셋 될 수 있다. 켈빈 검사는 종종 매우 민감한 부품을 검사하는 것을 필요로 하거나, 또는 하나의 프로브를 통해 인가 전류(forcing current)를 보내고 인접하는 프로브를 통해 전압 강하의 탐지가 쉽게 측정될 수 있도록 회로를 설계할 수 있도록 한다. 이것을 달성하기 위해, 실제의 소켓 설계에서, 프로브 팁들은 서로 매우 근접해서 위치해야만 하고, 검사 신호 패드 하의 하나의 유닛과 짝지어져야만 한다. 또한, 접촉 구조 및 구성은 최적화된 매칭 임피던스 또는 다른 최적화된 RF 신호한계(signal perimeter)를 위해 설계될 수 있다.

본 발명을 다수의 실시예와 관련해서 설명하고 예시하였으나, 이하에 청구된 바와 같이 본 발명의 완전히 의도된 범주 내에서 변화 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (20)

1. 컴플라이언트 전기적 상호접속체에 있어서,

   제1 컴포넌트;

   상기 제1 컴포넌트와 맞물리는(engage) 제2 컴포넌트;

   다른 컴포넌트와의 잠금 맞물림을 위해 2개의 바이어싱 캔틸레버 아암(biasing cantilever arm)을 갖는 상기 제1 컴포넌트 또는 상기 제2 컴포넌트 중 적어도 하나; 및

   상기 바이어싱 캔틸레버 아암이 삽입되어 접촉력(contact force)을 제공하는 스프링 부재

   를 포함하고,

   각각의 상기 바이어싱 캔틸레버 아암이 개별의 상기 스프링 부재에 각각 삽입되어(captivated) 있는,

   상호접속체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캔틸레버 아암들은 각각의 아암의 단부에 인터록킹 탭(interlocking tab)을 가지는, 상호접속체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 캔틸레버 아암들은 상기 인터록킹 탭들에 의한 유연한 맞물림을 위해 테이퍼링된 표면(tapered surface)을 가지는, 상호접속체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 컴포넌트 및 상기 제2 컴포넌트는 2개의 캔틸레버 아암을 가지는, 상호접속체.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1 컴포넌트의 상기 2개의 캔틸레버 아암은 상기 제2 컴포넌트의 상기 2개의 캔틸레버 아암과 수직으로 연결되는, 상호접속체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1 컴포넌트는 검사 위치와 접촉하기 위한 프로브 팁을 가지는, 상호접속체.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제2 컴포넌트는 인쇄 회로 기판과 접촉하기 위한 프로브 팁을 가지는, 상호접속체.
8. 제1항에 있어서,

   상기 바이어싱 수단은 압축 스프링인, 상호접속체.
9. 제1항에 있어서,

   상기 바이어싱 수단은 인장 스프링인, 상호접속체.
10. 제1항에 있어서,

    켈빈 접속(Kelvin connection)을 형성하기 위해 제2 컴플라이언트 전기적 상호접속체를 더 포함하는, 상호접속체.
11. 컴플라이언트 내부 상호접속부를 가진 전기적 접촉 프로브에 있어서,

    2개의 바이어싱 캔틸레버 아암을 가진 플런저(plunger);

    2개의 바이어싱 캔틸레버 아암을 가진 배럴(barrel);

    상기 플런저와 상기 배럴을 연결하기 위해, 상기 캔틸레버 아암들의 단부로부터 떨어져서 상기 캔틸레버 아암들 중 적어도 하나 위에 위치하는 인터록킹 탭(interlocking tab)들; 및

    상기 배럴과 상기 플런저에 대해 접촉력을 제공하기 위해 상기 캔틸레버 아암들이 삽입되는 두 개의 스프링

    을 포함하는 전기적 접촉 프로브.
12. 제11항에 있어서,

    상기 캔틸레버 아암들은 상기 인터록킹 탭들에 의한 유연한 맞물림을 위해 테이퍼링된 표면을 가지는, 전기적 접촉 프로브.
13. 제11항에 있어서,

    상기 플런저의 상기 2개의 캔틸레버 아암은 상기 배럴의 상기 2개의 캔틸레버 아암과 수직으로 연결되는, 전기적 접촉 프로브.
14. 제12항에 있어서,

    상기 스프링은 압축 스프링인, 전기적 접촉 프로브.
15. 제11항에 있어서,

    상기 플런저와 상기 배럴의 각각의 캔틸레버 아암의 단부 상에 위치하는 전기적 접촉 범프(electrical contact bump)를 더 포함하는 전기적 접촉 프로브.
16. 전기적 접촉 프로브에 있어서,

    접촉 팁을 가지는 플런저;

    접촉 팁을 가지는 배럴; 및

    2개의 캔틸레버 아암 및 플랜지(flange)를 포함하는 래칭 기구(latching mechanism)로서, 상기 2개의 캔틸레버 아암은 상기 플런저 또는 상기 배럴 중 어느 하나로부터 연장하는 상기 2개의 캔틸레버 아암의 단부에 위치하는 인터록킹 탭들을 가지며, 상기 플랜지는 상기 캔틸레버 아암들 사이에서의 상응하는 수용(reciprocating receipt)을 위해 상기 플런저 또는 상기 배럴 중 다른 하나로부터 연장하는 확장된 헤드(enlarged head)를 가지는, 상기 래칭 기구; 및

    상기 래칭 기구의 어느 한쪽에 위치하여, 상기 배럴과 상기 플런저에 대해 접촉력을 제공하는 2개의 스프링 부재

    를 포함하는 전기적 접촉 프로브.
17. 제16항에 있어서,

    상기 래칭 기구 주위에 위치하는 하나의 스프링 부재가 존재하는, 전기적 접촉 프로브.
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