KR101173900B1

KR101173900B1 - 프로브핀 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101173900B1
Application number: KR1020110140389A
Authority: KR
Inventors: 곽경수; 정한순
Original assignee: 정한순; 곽경수
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-08-16

Abstract

본 발명은 웨이퍼에 형성된 소자와 반도체칩 패키지를 테스트하기 위한 테스트소켓에 장착되어 소정거리로 분리된 외부연결단자들 사이의 전기신호를 전달해 주는 프로브핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 프로브핀의 제조방법은,
도전성 재질의 박판(10)이 연속적으로 공급되는 단계와,
연속적으로 공급되는 상기 박판(10)상에 프로브핀 성형부(12)가 재단되는 단계와,
상기 프로브핀 성형부(12)의 중앙 표면에 톱니형태의 요철부(13)가 세레이션 가공을 통해 성형되는 단계와,
상기 프로브핀 성형부(12)가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부(12)의 양측부가 굽힘가공을 통해 성형되는 단계와,
원통형상으로 성형된 상기 프로브핀 성형부(12)의 상단(14)과 하단(15)이 박판(10)으로부터 분리되는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

프로브핀 및 그 제조방법{Probe pin and method for manufacturing the same}

본 발명은 웨이퍼에 형성된 소자와 반도체칩 패키지를 테스트하기 위한 테스트소켓에 장착되어 소정거리로 분리된 외부연결단자들 사이의 전기신호를 전달해 주는 프로브핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 프로브핀은 웨이퍼에 형성된 소자와 반도체칩 패키지를 테스트하기 위한 테스트소켓에 장착되어 소정거리로 분리된 외부연결단자들 사이의 전기신호를 전달해 준다. 따라서, 프로브핀을 통해 전달되는 전기신호를 분석하여 제품의 불량여부를 확인함으로써 출하 후에 발생할 수 있는 품질상의 문제를 최소할 수 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 종래의 프로브핀은 양단에 상부걸림턱(1a)과 하부걸림턱(1b)이 내측을 향해 형성된 슬리브(1)와, 상부걸림턱(1a)에 하단이 끼워져 슬리브(1) 내부에 장착된 상부접촉부(2)와, 하부걸림턱(1b)에 상단이 끼워져 슬리브(1)의 내부에 장착된 하부접촉부(3)와, 상부접촉부(2)와 하부접촉부(3) 사이에 위치하도록 슬리브(1)에 내부에 장착되는 코일스프링(4)으로 구성된다.

상기 상부접촉부(2)는 슬리브(1)의 내부에 끼워진 하부바디부(2a)와, 하부바디부(2a)의 상단으로부터 수직으로 연장 형성된 상부접촉핀(2b)으로 구성된다. 그리고 상기 하부바디부(2a)에는 상부걸림턱(1a)에 간섭되는 단턱부가 구비되어 이 단턱부 의해 슬리브(1)로부터의 이탈이 방지된다.

상기 하부접촉부(3)는 슬리브(1)의 내부에 끼워진 상부바디부(3a)와 상부바디부(3a)의 하단으로부터 수직으로 연장형성되는 하부접촉핀(3b)으로 구성된다. 그리고 상기 상부바디부(3a)는 하부걸림턱(1b)에 간섭되는 단턱부가 구비되어 이 단턱부에 의해 슬리브(1)로부터의 이탈이 방지된다.

상기와 같은 종래의 프로브핀은 다음과 같은 공정을 통하여 제조가 된다.

먼저 상부접촉부(2)와, 하부접촉부(3), 코일스프링(4) 및 슬리브(1)(양단이 절곡되지 않은 상태)를 각각 제조한 다음, 상기코일스프링(4)을 슬리브(1)의 내부에 삽입한다.

그리고, 상기 코일스프링(4)을 사이에 두고 서로 대향되도록 상기 하부바디부(2a)와 상부바디부(3a)를 슬리브(1)의 양단 내측으로 삽입한 후 슬리브(1)의 양단부를 내측으로 절곡시키면 상기 상부접촉부(2)와 하부접촉부(3)를 슬리브(1)에 장착된 상태로 프로브핀의 제조가 완료된다.

상기와 같이 제조된 종래의 프로브핀은 웨이퍼에 형성된 소자와 반도체칩 패키지를 테스트하기 위한 테스트소켓에 기립상태로 장착되며, 테스트동작시 상부접촉부(2) 및 하부접촉부(3)에 인가되는 압력에 의해 상부접촉부(2)와 하부접촉부(3)는 슬리브(1)의 내부에서 상대방을 향해 슬라이딩 이동된다.

상기와 같이 상부접촉부(2)와 하부접촉부(3)가 슬라이딩이동됨에 따라 코일스프링(4)은 수축하고, 이에 따라 상부접촉핀(2b)과 하부접촉핀(3b)은 각각 대향하는 한 쌍의 외부연결단자에 탄성 접촉된다.

상기와 같이 상부접촉핀(2b) 및 하부접촉핀(3b)이 각각 외부연결단자에 각각 탄성 접촉된 상태에서 전기신호는 하부접촉부(3), 슬리브(1) 및 상부접촉부(2)로 구성되는 신호전달경로를 따라 전달된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 프로브핀은 각각의 부품들을 별도로 제조한 후 조립해야 하므로 제조가 까다롭고 슬리브(1)의 내경 폭(대략 0.4㎜)이 대단히 작아 작업이 불편하며 자동화하기 어려워 생산성이 떨어져 생산단가가 상승하는 비효율적인 문제점이 있다.

또한, 종래의 프로브핀은 슬리브(1)의 내경 폭을 0.3mm 이하로 축소하는데에는 현재 기술로는 한계가 있기 때문에 0.4 mm 이하의 집적도가 높은 프로브핀을 제조하기 매우 어렵다.

또한, 종래의 프로브 핀은 상부접촉부(2)와 하부접촉부(3)와 슬리브(1) 및 코일스프링(4) 등으로 구성되므로 각각의 구성품별로 발생하는 접촉저항의 편차에 의해 안정된 전기신호를 전달하지 못하면서 테스트의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 종래의 프로브핀은 코일스프링(4)을 통과하는 긴 신호전달경로로 인해 신호 특성이 불량하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제조가 간편하고 집적도가 향상되며 안정된 전기신호를 전달할 수 있고 신호전달경로를 최소화 할 수 있는 프로브핀 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 프로브핀 제조방법은 도전성 재질의 박판이 연속적으로 공급되는 단계와, 연속적으로 공급되는 상기 박판상에 프로브핀 성형부가 재단되는 단계와, 상기 프로브핀 성형부의 중앙 표면에 톱니형태의 요철부가 세레이션 가공을 통해 성형되는 단계와, 상기 프로브핀 성형부가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부의 양측부가 굽힘가공을 통해 성형되는 단계와, 원통형상으로 성형된 상기 프로브핀 성형부의 상단과 하단이 박판으로부터 분리되는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 연속적으로 공급되는 상기 박판상에 프로브핀 성형부가 재단되는 단계는 일정간격으로 이루어지는 피어싱가공을 통해 이루어지며, 상기 프로브핀 성형부는 피어싱 가공부위를 제외한 박판의 나머지 부위가 된다.

또한, 상기 프로브핀 성형부가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부의 양측부가 굽힘가공을 통해 성형되는 단계 이전에, 굽힘가공이 이루어질 수 있도록 상기 프로브핀 성형부의 상단과 하단이 각각 상부접촉부와 하부접촉부를 이루도록 재단되는 단계를 더 거치도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 프로브핀 성형부가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부의 양측부가 성형되는 단계는, 상기 프로브핀 성형부가 "U"자 형상을 갖도록 다단계에 걸쳐 벤딩되는 단계와 "U"자 형상으로 벤딩된 프로브핀 성형부가 원형이 되도록 커얼링되는 단계로 구성될 수 있다.

그리고 상기의 방법에 따라 제조되는 본 발명의 프로브핀은 길이방향을 따라 마주하는 밀착단을 갖도록 도전성 재질의 박판을 원통형상으로 굽힘가공하여 제조되며, 중앙의 외주면에는 톱니형상의 요철부를 가진 탄성부가 형성되고, 상부에는 외부연결단자와 접촉하는 상부접촉부가 형성되며, 하부에는 테스트보드에 통전가능하게 접촉되는 하부접촉부가 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 프로그래시브 금형 및 프레스를 이용하여 상부접촉부와 하부접촉부 및 탄성부가 연속공정을 통해 일체로 제조되므로 생산공정이 간단해지고 생산성이 크게 향상됨과 함께 제조단가를 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 임피던스가 동일하여 안정된 전기적 신호를 전달함으로써 테스트의 신뢰도가 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 박판을 타발하여 원통형으로 제조되므로 종래보다 상대적으로 핀의 두께를 얇게 하여 제조할 수 있어서 0.3mm 이하로 집적도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 프로브핀은 탄성부가 톱니형상으로 이루어져 있기 때문에 종래의 스프링으로 이루어진 탄성부에 비해 신호전달경로가 매우 짧아 신호의 특성이 우수해지는 효과가 있다.

도 1은 종래의 프로브핀의 단면도.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 프로브핀의 사시도.
도 3은 본 발명의 프로브핀 제조방법에 따라 프로브핀 성형부가 재단된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 프로브핀 제조방법에 따라 탄성부가 성형된 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 프로브핀 제조방법에 따라 프로브핀 성형부의 테두리가 재단된 상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 프로브핀 제조방법에 따라 프로브핀 성형부가 원형 단면을 갖도록 성형된 상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 프로브핀의 사용상태 단면도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로브핀(100)은 신축성과 도전성이 우수한 베릴륨동(Beryllium Copper : BeCu)을 성형 가공하여 제조된다. 이는 베릴륨동이 강도가 우수하고 기계적인 성질과 열전도율이 높고 내마모성이 높아 프로브핀(100)의 재질로 매우 적합하기 때문이다.

특히, 본 발명의 프로브핀(100)은 연성과 응력완화 특성이 우수하여 가공이 쉽고, 강도와 탄성 및 경도가 매우 우수한 것으로 알려진 구리가 98%의 중량비를 가진 베릴륨동 합금으로 제조하는 것이 바람직하다.

상기 프로브핀(100)은 중앙에 톱니형상의 탄성부(110)가 형성된 일체형 부재로서, 상기 탄성부(110)를 기준으로 상단에는 외부연결단자와 접촉하는 상부접촉부(120)가 형성되고 하단에는 테스트보드에 통전가능하게 접촉되는 하부접촉부(130)가 형성된다.

상기와 같은 구성의 프로브핀(100)은 프레그레시브 금형 및 프레스를 이용하여 모든 처리공정이 단일금형 내에서 연속적으로 이루어지도록 제조된다.

먼저, 일정한 폭을 갖는 수 내지 수십mm의 베릴륨동 박판을 준비한다. 박판이 준비되면, 상기 박판이 롤에 감겨진 상태로 금형 및 프레스측에 연속적으로 공급된다.

상기 금형 및 프레스는 프로브핀(100)의 성형에 필요한 타발(피어싱가공, 세레이션성형가공, 노칭가공) 및 벤딩성형가공, 커얼링성형가공 등을 순서대로 수행할 수 있도록 구비되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 박판(10)이 금형 및 프레스측으로 공급되기 시작하면 피어싱 가공을 통해 상기 박판(10)의 가장자리에 가이드 핀홀(Pilot pin hole; 11)이 성형된다. 상기 가이드 핀홀(11)은 박판(10)이 정확한 가공위치에 놓이도록 가이드하고, 가공과정에서 박판(10)이 유동되지 않도록 고정시킨다.

가이드 핀홀(11)의 성형이 완료된 박판(10)은 후공정으로 이동하며, 상기 가이드 핀홀(11)에 가이드핀(미도시)이 끼워진 상태에서 피어싱가공을 통해 박판(10) 상에 일정간격으로 프로브핀 성형부(12)가 형성된다. 상기 프로브핀 성형부(12)는 피어싱 가공부위를 제외한 박판(10)의 나머지 부위이다.

이때, 얻어지는 프로브핀 성형부(12)는 상단(14)과 하단(15)을 제외한 양측단(12a)만 제단된 상태로서, 상기 양측단(12a)은 처음부터 정밀하게 재단될 수도 있고 이후 정밀하게 재단되는 단계를 더 거치도록 할 수도 있다. 본 실시예에서는 이후에 정밀하게 재단되는 단계를 더 거치도록 하는 경우를 예로 들어 도시하고 설명한다.

한편, 프로브핀 성형부(12)의 성형 간격은 매우 협소하므로 피어싱금형은 분산배치되고 프로브핀 성형부(12)는 단계적으로 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 프로브핀 성형부(12)가 완성되면, 상기 프로브핀 성형부(12)의 중앙이 세레이션 가공된다. 세레이션 가공이 완료된 프로브핀 성형부(12)의 중앙에는 가로방향으로 톱니형태의 요철부(13)가 성형된다. 상기 요철부(13)는 이후 프로브핀(100)의 탄성부(110)로 성형된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 요철부(13)가 성형되면, 노칭가공을 통해 프로브핀 성형부(12)의 상단(14)과 하단(15)이 정밀하게 재단된다. 이는, 이후에 수행될 벤딩공정을 위하여 선행되는 성형과정으로서, 상기 프로브핀 성형부(12)의 상단(14)과 하단(15)은 각각 상부접촉부(120)과 하부접촉부(130)의 역할을 수행할 수 있도록 특정형상으로 재단된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 프로브핀 성형부(12)의 테두리부 정밀하게 재단되면, 상기 프로브핀 성형부(12)는 다음과 같은 굽힘가공을 통해 성형된다.

먼저, 상기 프로브핀 성형부(12)는 단면이 "U"자 형상을 가질 때까지 프로브핀 성형부(12)의 양측부가 단계적으로 벤딩된다. 이때, 프로브핀 성형부(12)는 탄성부(110)가 외측을 향하도록 벤딩된다.

벤딩성형이 완료되면, 프로브핀 성형부(12)의 커얼링(curling)가공을 통해 프로브핀 성형부(12)의 단면이 원형이 되도록 동그랗게 성형된다. 이때, 상기 커얼링 가공은 일회에 그치는 것이 아니라, 프로브핀 성형부(12)의 양측단(12a)이 단차지지 않도록 커얼링가공을 반복적으로 추가 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 프로브핀 성형부(12)의 성형 간격은 매우 협소하므로 벤딩금형 및 커얼링금형은 분산배치되어 프로브핀 성형부(12)가 단계적으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

그 결과, 프로브핀 성형부(12)는 원통형상으로 성형되며, 노칭가공을 통해 원통형상으로 성형된 상기 프로브핀 성형부(12)의 상단(14)과 하단(15)이 박판(10)으로부터 분리되면, 본 발명의 프로브핀(100)의 제조가 완료된다.

이후, 프로브핀(100)은 초음파 세척과정을 거쳐 제조과정에서 표면에 달라붙은 먼지나 유분 등이 제거되는 과정과, 탄성유지를 목적으로 가열과 냉각을 반복하면서열처리되는 과정을 차례로 거친다. 그리고 전기전도율이 향상되도록 금도금되는 과정을 거쳐 완제품으로 출하된다.

이와 같이, 본 발명의 프로브핀(100)은 프로그래시브 금형 및 프레스를 이용하여 상부접촉부(120)와 하부접촉부(130) 및 탄성부(110)가 연속공정을 통해 일체로 제조되므로 생산공정이 간단해지고 생산성이 크게 향상됨과 함께 제조단가를 크게 절감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 프로브핀(100)은 벤딩, 커얼링을 제외한 나머지 전 공정을 타발(피어싱, 노칭)을 통해 제조가 가능하기 때문에 타발의 특성상 핀의 두께를 얼마든지 얇게 제조할 수 있어서 0.3mm 이하의 집적도가 높은 프로브핀도 제조할 수 있다.

이와 같이 제조된 프로브핀(100)은, 도 7에서 도시된 바와 같이, 다수의 핀공(21)이 형성된 상부핀홀더(22) 및 하부핀홀더(23)를 가지는 통상의 테스트소켓(20)에 설치되어 사용될 수 있다. 즉 상기한 하부접촉부(130)가 하부핀홀더(23)에 접촉 지지되고, 상기 상부접촉부(120)가 상부핀홀더(22)에 지지되도록 각각의 핀공(21)에 각각 설치되는 것이다.

상기와 같이 프로브핀(100)이 설치된 테스트소켓(20)은 하부핀홀더(23)의 저면이 테스트보드(24)의 상면에 접촉하도록 장착된다. 이때, 프로브핀(100)의 하부접촉부(130)는 테스트보드(24)의 상면에 밀착되며, 상부접촉부(120)는 상부핀홀더(22)를 통과하여 외부로 돌출된다.

상기와 같은 상태로 테스트보드(24)에 테스트소켓(20)이 설치되면, 상기 테스트소켓(20)의 상부로 반도체칩치패키지(25)가 탑재되며, 테스트가 이루어지면서 반도체칩패키지(25)의 외부연결단자(26)의 저면이 상기 상부접촉부(120)를 가압하면서 접촉하게 된다.

이에 따라, 상기 탄성부(110)가 가압충격을 완화시키면서 압축되고 상부접촉부(120)는 하강하면서 외부연결단자(26)와 부드럽게 접촉되며, 그 결과 테스트보드(24)로부터의 테스트신호 및 반도체칩패키지(25)로부터의 응답신호가 상부접촉부(120)와 탄성부(110) 및 하부접촉부(130)를 통해 이루어지는 신호전달경로를 따라 전달된다. 이때, 탄성부(110)가 톱니형상으로 이루어져 있기 때문에 신호전달경로가 매우 짧아 신호의 특성이 매우 우수해진다.

뿐만 아니라, 본 발명의 프로브핀(100)은 일체로 형성되었기 때문에 임피던스가 동일하여 안정된 전기적 신호를 전달함으로써 테스트의 신뢰도가 매우 높아진다.

본 발명의 프로브핀(100)은 반도체 패키지 테스트 소켓용 프로브핀, 마이크로 프로세스 테스트 소켓용 프로브핀, 전자기기 테스트 소켓용 프로브핀 등 다양한 장치에 적용될 수 있음은 당연하다.

이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.

10...박판 12...성형부
13...요철부 14...상단
15...하단 100...프로브핀
110...탄성부 120...상부접촉부
130...하부접촉부

Claims

도전성 재질의 박판이 연속적으로 공급되는 단계;
연속적으로 공급되는 상기 박판상에 프로브핀 성형부가 재단되는 단계;
상기 프로브핀 성형부의 중앙 표면에 톱니형태의 요철부가 세레이션 가공을 통해 성형되는 단계;
상기 프로브핀 성형부가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부의 양측부가 굽힘가공을 통해 성형되는 단계; 및
원통형상으로 성형된 상기 프로브핀 성형부의 상단과 하단이 박판으로부터 분리되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 프로브핀의 제조방법.
제 1항에 있어서,
연속적으로 공급되는 상기 박판상에 프로브핀 성형부가 재단되는 단계는 일정간격으로 이루어지는 피어싱가공을 통해 이루어지며,
상기 프로브핀 성형부는 피어싱 가공부위를 제외한 박판의 나머지 부위인 것을 특징으로 하는 프로브핀의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 프로브핀 성형부가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부의 양측부가 굽힘가공을 통해 성형되는 단계 이전에,
굽힘가공이 이루어질 수 있도록 상기 프로브핀 성형부의 상단과 하단이 각각 상부접촉부와 하부접촉부를 이루도록 재단되는 단계를 더 거치도록 한 것을 특징으로 하는 프로브핀의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 프로브핀 성형부가 원형단면을 가질 때까지 상기 프로브핀 성형부의 양측부가 성형되는 단계는,
상기 프로브핀 성형부가 "U"자 형상을 갖도록 다단계에 걸쳐 벤딩되는 단계와, "U"자 형상으로 벤딩된 프로브핀 성형부가 원형이 되도록 커얼링되는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 프로브핀의 제조방법.
길이방향을 따라 마주하는 밀착단을 갖도록 도전성 재질의 박판을 원통형상으로 굽힘가공하여 제조되며,
중앙의 외주면에는 톱니형상의 요철부를 가진 탄성부가 형성되고,
상부에는 외부연결단자와 접촉하는 상부접촉부가 형성되며,
하부에는 테스트보드에 통전가능하게 접촉되는 하부접촉부가 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 핀.