KR101029488B1 - 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈, 특히 콘택의 내구성이 양호하고 테스트의 스피드가 기존에 비해 현저히 향상된 것으로, 본 발명은 반도체 패키지의 단자와 테스트 소켓의 테스트 보드를 전기적으로 접속시키기 위한 테스트 모듈에 있어서, 반도체 패키지의 단자와 마주하여 적층 가능한 탄성절연시트; 반도체 패키지의 단자에 일단부가 접속되고 테스트 보드에 타단부가 접속되며, 전도성과 자체 탄성력을 갖는 그래핀 분말이 탄성절연시트를 상하방으로 관통하여 탄성절연시트의 몸체와 상호 섞인 상태로 분포된 콘택부; 콘택부가 탄성절연시트에 일체화된 상태에서 이 탄성절연시트를 홀딩하여 테스트 소켓에 착탈가능하게 결합시키는 홀더플레이트;를 포함하여 구성된다.

Description

보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈 {Separable board type test socket using graphene contact}

본 발명은 콘택의 내구성이 양호하고 테스트의 스피드가 기존에 비해 현저히 향상된 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈에 관한 것으로, 상세하게 자체 탄성력을 갖는 실리콘 재질에 그래핀 분말을 주입하여 그래핀 분말과 실리콘 재질이 섞인 콘택부를 형성함으로써, 그래핀의 강한 내구성과 탄성복원력에 실리콘의 탄성복원력이 결합되어 반도체 패키지의 무수한 접촉에도 기존보다 현저한 내구성을 유지할 수 있는 보드 일체형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈에 관한 기술이다.

PCB로 구성된 테스트 보드를 실장한 테스트 소켓은 전기부품 특히 반도체 패키지의 전기적 접속에 대한 단락 여부를 판단함으로써 반도체 패키지의 불량 여부를 가리게 된다.

반도체 패키지의 전기적 접속에 대한 단락 여부를 판단하기 위해 테스트 소켓에는 반도체 패키지의 무수한 접촉과 이탈이 반복된다.

위 과정에서 테스트용 소켓의 내구성을 유지하기 위해 테스트 소켓에는 반도체 패키지의 단자와 테스트 보드의 접촉단자를 전기적으로 접속시키는 테스트 모듈이 실장된다.

이러한 테스트 모듈을 제작하는 것은 반도체 패키지의 전기적 접속에 대한 단락 여부를 판단하는데 있어서 매우 중요한 기술이다.

그 중에서도 테스트 모듈에 삽입되는 것으로서 실질적으로 반도체 패키지의 단자와 테스트 보드의 접촉단자를 전기적으로 잇는 콘택(contact)은 반도체 패키지의 모듈 테스트에 있어서 핵심기술이라 할 수 있다.

종래 콘택의 구성으로는 은나노 등의 금속 도전입자를 사용하였다. 그러나 금속의 특성상 반도체 패키지의 무수한 접촉으로 인해 입자 자체의 탄성복원력이 떨어져 반도체 패키지의 단자와 테스트 보드의 접촉단자에 대한 접촉력이 불량해지고 이로 인해 종국에는 테스트 모듈로서의 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

테스트 모듈은 테스트 소켓에 일체로 체결되는 경우가 일반적이므로 이렇게 콘택이 제 기능을 발휘하지 못하는 경우에는 테스트 모듈과 테스트 보드, 테스트 소켓 전부를 교체하여야 하는 경제적 불리함도 안고 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 콘택의 구성으로 합성 수지 재질의 섬유를 채택하는 경우가 있었지만 반도체 패키지의 단자와 무수히 접촉하는 과정에서 콘택의 단부에 미세한 이물질이 축적되어 반도체 패키지의 단자와 테스트 보드의 접촉단자에 대한 접촉력이 불량해지고 이로 인해 종국에는 테스트 모듈로서의 기능을 발휘하지 못하는 상기의 동일한 문제점을 유발하게 된다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 콘택의 내구성이 양호하고 테스트의 스피드가 기존에 비해 현저히 향상된 보드 일체형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 구현이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 콘택의 내구성이 양호하고 테스트의 스피드가 기존에 비해 현저히 향상된 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개개의 테스트 소켓 및 테스트 보드와 상호 호환되는 단일의 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈은, 반도체 패키지의 단자와 테스트 소켓의 테스트 보드를 전기적으로 접속시키기 위한 테스트 모듈에 있어서, 반도체 패키지의 단자와 마주하여 적층 가능한 탄성절연시트; 반도체 패키지의 단자에 일단부가 접속되고 테스트 보드에 타단부가 접속되며, 전도성과 자체 탄성력을 갖는 그래핀 분말이 탄성절연시트를 상하방으로 관통하여 탄성절연시트의 몸체와 상호 섞인 상태로 분포된 콘택부; 콘택부가 탄성절연시트에 일체화된 상태에서 이 탄성절연시트를 홀딩하여 테스트 소켓에 착탈가능하게 결합시키는 홀더플레이트;를 포함하여 구성된다.

콘택부의 그래핀 분말은 열처리를 통해 입자 자체가 불규칙적으로 구성되어 이 입자 자체가 외력에 대해 텐션을 갖도록 구성됨이 바람직하다.

콘택부의 그래핀 분말은 입자 자체가 속이 빈 원형, 속이 빈 원통형, 단면이 아치 형태인 속이 빈 반 원통형 중 적어도 어느 하나의 구조로 형성됨이 바람직하다.

바람직하게 콘택부의 상단부는 탄성절연시트의 상면보다 상방으로 더 돌출형성되고, 콘택부의 하단부는 탄성절연시트의 하면보다 하방으로 더 돌출형성되며, 콘택부의 상단부와 하단부에 돌출된 부분의 외표면은 밋밋하게 형성되고 단면의 형상이 아치형태로 이루어진다.

테스트 보드와 마주하는 홀더플레이트의 일면 중 콘택부의 하단부에 대응하는 부분을 제외한 나머지 부분에 통전을 차단하는 절연시트가 적층됨이 바람직하다.

또한, 탄성절연시트는 외력에 대해 일정한 탄성력을 갖는 실리콘 재질로 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈에 있어서,

첫째, 실리콘 재질의 탄성절연시트에 그래핀 분말을 상하방 관통하는 구조로 주입시킨 콘택부는 기존보다 우월한 전기 전도성을 가짐과 동시에 그래핀 분말 자체의 강성으로 인해 강한 내구성을 유지할 수 있다.

둘째, 탄성복원력은 우수하나 상대적으로 약한 실리콘 재질에 강성과 자체 탄성복원력을 갖는 그래핀 분말을 일정한 영역에 믹싱하여 형성시킨 콘택부로 인해 높은 전기 전도성을 유지한 채 테스트 모듈 전체의 탄성복원력을 극대화할 수 있다.

셋째, 콘택부의 상단부와 하단부에 돌출된 부분의 외표면을 밋밋하게 형성하여 반도체 패키지의 단자가 무수히 접촉하는 과정에서 발생할 수 있는 파티클의 적층을 방지할 수 있다. 이로 인해 양호한 전기적 접촉상태를 유지할 수 있다.

넷째, 콘택부의 상단부와 하단부에 돌출된 부분의 단면 형상을 아치형태로 형성함으로써 반도체 패키지의 단자가 무수히 접촉하는 외력에 대해 외형이 변형되지 않는 양호한 탄성복원력을 유지할 수 있게 된다.

[도 1]은 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 개략적인 전체구성도,
[도 2]는 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 사시도,
[도 3]은 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 측단면도,
[도 4]는 본 발명에 따른 탄성절연시트의 일부분을 발췌하여 확대한 구성도,
[도 5]는 본 발명에 따른 콘택부의 일부를 발췌하여 확대한 구성도,
[도 6]은 본 발명에 따른 탄성절연시트의 일부분을 발췌하여 확대한 사용상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

[도 1]은 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 개략적인 전체구성도이고, [도 2]는 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 사시도이고, [도 3]은 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈의 측단면도를 나타낸다.

[도 1] 내지 [도 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈(1)은, 반도체 패키지(10)의 단자(11)와 테스트 소켓(20)의 테스트 보드(30)를 전기적으로 접속시키기 위한 테스트 모듈에 있어서, 반도체 패키지(10)의 단자(11)와 마주하여 적층 가능한 탄성절연시트(100); 반도체 패키지(10)의 단자(11)에 일단부가 접속되고 테스트 보드(30)에 타단부가 접속되며, 전도성과 자체 탄성력을 갖는 그래핀 분말이 탄성절연시트(100)를 상하방으로 관통하여 탄성절연시트(100)의 몸체와 상호 섞인 상태로 분포된 콘택부(200); 콘택부(200)가 탄성절연시트(100)에 일체화된 상태에서 이 탄성절연시트(100)를 홀딩하여 테스트 소켓(20)에 착탈가능하게 결합시키는 홀더플레이트(300);를 포함하여 구성된다.

[도 1]의 반도체 패키지(10)는 전기적인 단락 여부를 확인하여 불량 여부를 판단하게 된다. 테스트 소켓(20)에 실장된 테스트 모듈(1)에 각각의 반도체 패키지(10)의 단자(11)가 접촉함으로써 반도체 패키지(10)의 단락 여부를 판단하게 된다. 테스트 소켓(20)과 테스트 보드(30)는 필요에 따라 또는 수요자의 요구에 따라 여러 가지 구조로 변형될 수 있다.

[도 1],[도 2]를 보면, 상세하게 반도체 패키지의 단자(11)는 탄성절연시트(100)를 관통하여 형성된 콘택부(200)에 전기적으로 접속이 되고, 이 콘택부(200)는 테스트 보드(30)의 상면에 구비된 접촉단자와 전기적으로 접속된다.

즉, 반도체 패키지를 테스트하는 과정에 있어서, 탄성절연시트(100)를 관통하여 형성된 콘택부(200)는 핵심적인 구성이라 할 수 있다.

특히 콘택부(200)의 기능과 내구성이 테스트 모듈(1) 전체의 내구성을 좌우하게 된다.

PCB인 테스트 보드(30)는 테스트 소켓(20)에 일체로 실장되고, 이 테스트 보드(30)에 또 다른 독립된 모듈로서 테스트 모듈(1)을 장착하게 된다.

탄성절연시트(100)는 바람직하게 실리콘 재질로 구성된다. 실리콘 재질로 구성된 탄성절연시트(100)는 탄성복원력에 있어서 매우 우수하다. 이로 인해 반도체 패키지의 접촉에 의한 압력을 효율적으로 흡수할 수 있는 장점이 있다.

그러나 반도체 패키지와의 무수한 접촉력에 의해 비교적 강성이 적은 탄성절연시트(100)는 내구성이 떨어질 수 있게 되는데, 탄성절연시트(100)의 우수한 탄성복원력을 유지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 탄성절연시트(100)를 상하방으로 관통하여 그래핀 분말이 주입되며, 이렇게 주입된 그래핀 분말과 탄성절연시트(100)의 몸체가 섞인 부분은 콘택부(200)를 구성한다.

콘택부(200)의 그래핀 분말은 열처리를 통해 입자 자체가 불규칙적으로 구성되어 이 입자 자체가 외력에 대해 텐션을 갖도록 구성되어 외력에 대해 양호한 탄성복원력은 유지함과 동시에 그래핀 분말의 강성으로 인해 테스트 모듈 전체의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

[도 2]에서 보는 바와 같이, 홀더플레이트(300)에는 탄성절연시트(100)와 콘택부(200)가 탑재되며, 단일의 모듈로서 여러 형태의 테스트 소켓(20)이나 테스트 보드(30)에 호환 가능하게 제작될 수 있다.

테스트 보드(30)와 마주하는 홀더플레이트(300)의 일면 중 콘택부(200)의 하단부에 대응하는 부분을 제외한 나머지 부분에 통전을 차단하는 절연시트(400)가 적층됨이 바람직하다.

[도 4]는 본 발명에 따른 탄성절연시트의 일부분을 발췌하여 확대한 구성도이고, [도 5]는 본 발명에 따른 콘택부의 일부를 발췌하여 확대한 구성도를 나타낸다.

[도 5]를 참조하면, 콘택부(200)의 그래핀 분말은 열처리를 통해 입자 자체가 불규칙적으로 구성되어 이 입자 자체가 외력에 대해 텐션을 갖도록 구성되어 외력에 대해 양호한 탄성복원력은 유지함과 동시에 그래핀 분말의 강성으로 인해 테스트 모듈 전체의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

더 바람직하게는 콘택부(200)의 그래핀 분말은 입자 자체가 속이 빈 원형, 속이 빈 원통형, 단면이 아치 형태인 속이 빈 반 원통형 중 적어도 어느 하나의 구조로 형성된다. 외력에 대해 그래핀 분말 입자의 자체 탄성복원력을 구현하기 위함이다.

콘택부(200)의 재질로 구성되는 그래핀(graphene)은 탄소(C) 원자가 육각형의 그물 모양으로 배열된 구조가 연속적으로 이어진 신소재 화합물로서 탄성력과 전기 전도성이 매우 높다.

그래핀은 또한 분말로 절연체에 섞거나 도포하는 경우 절연체를 전도성 물질로 전환하는 기능을 하기도 한다.

그러나 그래핀은 입자 자체의 강성이 매우 높으므로 입자 자체가 탄성력을 갖기 위해서는 열처리를 통해 불규칙하지만 일정한 패턴으로 그 모양을 형성하는 것이 관건이다.

본 발명의 콘택부(200)는 이와 같은 점을 감안하여 제안된 것으로, 그래핀의 분말 입자를 고열로 처리하여 불규칙하지만 일정한 패턴을 갖는 모양을 구현하여 탄성절연시트(100)에 상하방으로 주입하게 된다. 탄성절연시트(100)를 상하방으로 관통하여 주입되는 복수 개의 콘택부(200)의 필요에 따라 그 수를 조정할 수 있다.

[도 4]를 참조하면, 본 발명의 콘택부(200)의 상단부는 탄성절연시트(100)의 상면보다 상방으로 더 돌출형성되고, 콘택부(200)의 하단부는 탄성절연시트(100)의 하면보다 하방으로 더 돌출형성된다.

콘택부(200)의 상단부와 반도체 패키지의 단자가 전기적으로 양호하게 접촉되고, 콘택부(200)의 하단부와 테스트 보드의 접촉단자가 양호하게 접촉되도록 하기 위함이다.

바람직하게 콘택부(200)의 상단부와 하단부에 돌출된 부분의 외표면은 밋밋하게 형성된다. 콘택부(200)의 상하단부와 반도체 패키지의 단자 및 테스트 보드의 접촉단자가 무수히 접촉하는 과정에서 발생할 수 있는 파티클의 적층을 방지할 수 있게 된다.

또한 바람직하게 콘택부(200)의 상단부와 하단부에 돌출된 부분의 단면 형상은 아치형태로 형성된다. 콘택부(200)의 상하단부와 반도체 패키지의 단자 및 테스트 보드의 접촉단자가 무수히 접촉하는 외력에 대해 외형이 변형되지 않는 양호한 탄성복원력을 유지할 수 있게 된다.

[도 6]은 본 발명에 따른 탄성절연시트의 일부분을 발췌하여 확대한 사용상태도로서, [도 6]의 (a)는 반도체 패키지의 단자가 탄성절연시트(100)에 상하방으로 형성된 복수 개의 콘택부(200) 상단부에 접촉되기 직전의 상태이고, [도 6]의 (b)는 반도체 패키지의 단자가 탄성절연시트(100)에 상하방으로 형성된 복수 개의 콘택부(200) 상단부에 접촉된 후, 반도체 패키지의 접촉력에 의해 탄성절연시트(100)가 탄성적으로 찌그러지고 콘택부(200)도 연동하여 일정한 각도로 꺽여 기울어진 형태를 나타낸다.

[도 6]의 (b) 과정이 무수히 반복되는 경우에도 콘택부(200)의 강성으로 인해 그 내구성을 유지할 수 있게 된다.

1 : 본 발명인 테스트 모듈 10 : 반도체 패키지
11 : 단자 20 : 테스트 소켓
30 : 테스트 보드 100 : 탄성절연시트
200 : 콘택부 300 : 홀더플레이트
400 : 절연시트 P : 그래핀 입자

Claims (7)

1. 반도체 패키지(10)의 단자(11)와 테스트 소켓(20)의 테스트 보드(30)를 전기적으로 접속시키기 위한 테스트 모듈에 있어서,
   상기 반도체 패키지(10)의 단자(11)와 마주하여 적층 가능한 탄성절연시트(100);
   상기 반도체 패키지(10)의 단자(11)에 일단부가 접속되고 상기 테스트 보드(30)에 타단부가 접속되며, 전도성과 자체 탄성력을 갖는 그래핀 분말이 상기 탄성절연시트(100)를 상하방으로 관통하여 상기 탄성절연시트(100)의 몸체와 상호 섞인 상태로 분포된 콘택부(200);
   상기 콘택부(200)가 상기 탄성절연시트(100)에 일체화된 상태에서 이 탄성절연시트(100)를 홀딩하여 상기 테스트 소켓(20)에 착탈가능하게 결합시키는 홀더플레이트(300);
   를 포함하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 콘택부(200)의 그래핀 분말은 열처리를 통해 입자 자체가 불규칙적으로 구성되어 이 입자 자체가 외력에 대해 텐션을 갖는 것을 특징으로 하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 콘택부(200)의 그래핀 분말은 입자 자체가 속이 빈 원형, 속이 빈 원통형, 단면이 아치 형태인 속이 빈 반 원통형 중 적어도 어느 하나의 구조로 형성됨을 특징으로 하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 콘택부(200)의 상단부는 상기 탄성절연시트(100)의 상면보다 상방으로 더 돌출형성되고, 상기 콘택부(200)의 하단부는 상기 탄성절연시트(100)의 하면보다 하방으로 더 돌출형성된 것을 특징으로 하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 콘택부(200)의 상단부와 하단부에 돌출된 부분의 외표면은 밋밋하게 형성되고 단면의 형상이 아치형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 테스트 보드(30)와 마주하는 상기 홀더플레이트(300)의 일면 중 상기 콘택부(200)의 하단부에 대응하는 부분을 제외한 나머지 부분에 통전을 차단하는 절연시트(400)가 적층된 것을 특징으로 하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 탄성절연시트(100)는 외력에 대해 일정한 탄성력을 갖는 실리콘 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 보드 분리형 그래핀 콘택을 이용한 테스트 모듈.

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