KR101328581B1

KR101328581B1 - 검사용 프로브 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101328581B1
Application number: KR20120062975A
Authority: KR
Inventors: 이채윤
Original assignee: 리노공업주식회사
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-11-13
Also published as: US20150123687A1; CN104350387A; TW201350859A; JP6050481B2; WO2013187611A1; JP2015520851A; PH12014502718A1; SG11201406969SA; MY170044A; TWI490501B

Abstract

본 발명은 피검사접점에 탄성적으로 접촉하는 플런저 단부를 가진 검사용 프로브에 관한 것으로, 플런저 단부는 피검사접점을 향해 돌출한 복수의 첨단부들을 가지며, 상기 복수의 첨단부들 중 적어도 하나는 고위(高位)첨단부이고 적어도 하나는 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 저위(低位)첨단부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 플런저 단부에 돌출높이가 다른 높은 및 저위첨단부를 가지게 함으로써, 상대적으로 높은 쪽의 고위첨단부가 먼저 마모되면 상대적으로 낮은 저위첨단부가 나중에 새로운 접촉을 하게 되어 장기간 안정적인 접촉이 이루어져 측정의 신뢰성이 향상되고 검사용 프로브의 수명연장의 효과가 있다.

Description

검사용 프로브 및 그 제조방법{TEST PROBE AND MACHINING METHOD THEREOF}

본 발명은 검사용 프로브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 제조공정에는 불량여부를 확인하기 위하여 전기적 특성을 측정하는 시험공정을 거치게 된다. 이러한 시험공정에는 반도체 소자의 전기적 특성을 측정하기 위한 검사장치와, 반도체 소자에 형성된 피검사접점을 검사장치의 검사접점과 전기적으로 접속시키기 위해 검사용 프로브(Probe)가 이용된다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 반도체 칩의 검사용 프로브의 일예로서 검사용 프로브의 전체를 나타낸 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 검사용 프로브(10)는, 금속도체의 가는 막대모양의 상·하부 플런저(Plunger)(12,16), 상기 상·하부 플런저(Plunger)(12, 16)를 수용하는 배럴(14), 상기 배럴(14) 내에서 상기 상·하부 플런저(12, 16)를 신축가능하게 탄성 지지하는 스프링(미도시)을 포함하여 이루어진다.

상기 상부 플런저(12)의 단부는 피검사접점과의 접촉성을 좋게 하고 접촉저항을 낮추기 위해 일반적으로 크라운(Crown) 형상의 플런저 단부(20)를 형성한다. 상기 플런저 단부(20)는 복수의 첨단부(22)로 이루어지고, 이들 첨단부(22)의 정점은 날카로워 검사시에 연질의 상기 피검사접점 금속에 뚫고 들어가 보다 확실한 전기적인 접촉을 만들어 검사 신뢰성을 제공하게 된다. 이때, 복수의 첨단부(22)들은 동일한 높이로 형성되어 있다.

상기 동일한 돌출 높이를 갖는 첨단부(22)는 검사가 반복되면 날카로운 정점이 점차 마모되어 무뎌지게 된다. 특히 이들 첨단부(22)들은 돌출 높이가 동일하므로 마모의 정도도 비슷하게 발생한다. 따라서, 이들 첨단부(22)들은 마모가 진행되어 정점이 무뎌지면 피검사접점의 금속을 뚫지 못하여 전기적인 접촉저항값이 불안정해지고, 접촉저항값이 불안정하면 검사의 신뢰성이 급격히 나빠지게 되어, 검사용 프로브의 수명을 단축시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 검사용 프로브의 첨단부 일부가 마모된 경우에도 물리적인 접촉이 이루어져 검사 신뢰성이 유지되고, 수명연장이 가능한 검사용 프로브의 첨단부를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플런저 단부는, 상기 피검사접점을 향해 돌출한 복수의 첨단부들을 가지며, 상기 복수의 첨단부들 중 적어도 하나는 고위(高位)첨단부이고 적어도 하나는 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 저위(低位)첨단부인 것을 특징으로 한다.

상기 고위첨단부와 상기 저위첨단부는 원주방향을 따라 교호적으로 배치시키는 것으로 피검사접점에 안정적으로 접촉시킬 수 있어 검사신뢰성을 높인다.

그리고, 상기 플런저 단부의 중앙영역에는 상기 고위첨단부보다 높지 않은 중앙첨단부가 마련하는 것으로 접촉점이 증가되어 접촉신뢰성이 더욱 개선된다.

한편, 상기의 첨단부들은 첨단부가 없는 중앙의 블랭크영역을 두고 둘레방향을 따라 배치시키는 것으로 구면형상의 피검사접점에 더욱 안정적으로 접촉시킬 수 있다.

고위첨단부 및 저위 첨단부를 갖는 검사용 프로브의 플런저 단부의 제조방법은, 우선, 상기 플런저 단부의 외주면을 소정의 경사각으로 가공하여 테이퍼 경사면을 가공하는 단계와, 상기 플런저 단부의 단부면에 상호 간격을 두고 복수의 상호 평행한 V-커팅을 가로 및 세로 방향으로 시행하여 적어도 하나의 고위첨단부와 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 적어도 하나의 저위첨단부를 형성하는 단계로 제조된다.

그리고, 중앙영역데 첨단부를 형성시키지 않는 경우에는 상기 외주면 가공 단계 이전 또는 이후에 상기 플런저 단부의 중심축선을 따라 드릴링을 시행하는 단계를 더 포함하는 것이 필요하다.

상기 외주면을 가공하는 단계에서 상기 외주면은 절두(截頭) 원추면인 것이 가공소재 절약과 가공시간 단축을 위해서 바람직하다.

본 발명에 의한 검사용 프로브는 복수의 첨단부들의 높이를 서로 다르게 함으로써, 상대적으로 높은 쪽의 첨단부가 마모되면 상대적으로 저위첨단부가 새로운 접촉을 하게 되어 비교적 장기간 안정적인 접촉을 유지할 수 있어 측정의 신뢰성이 향상되고 검사용 프로브의 수명연장의 효과가 있다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 검사용 프로브를 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 플런저 단부의 확대시킨 현미경 사진.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플런저 단부를 확대시킨 현미경 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제조방법의 순서도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 검사용 프로브의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상기 검사용 프로브(10)의 플런저(12) 단부를 확대한 현미경 사진으로, (a)는 경사시킨 평면사진, (b)는 측면 사진이다. 도 3의 사진에 보인 바와 같이, 플런저 단부(30)는 피검사접점을 향해 돌출한 복수의 첨단부들(32, 33, 34)을 가지며, 상기 복수의 첨단부들(32, 33, 34)을 가지며, 상기의 복수의 첨단부들(32, 33, 34)중 적어도 하나는 고위(高位)첨단부(32)이고 적어도 하나는 상기 고위첨단부(32)보다 돌출높이가 낮은 저위(低位)첨단부(34)로 이루어진다. 즉, 중앙 첨단부(33)를 중심으로 외곽에 경사진 외주면(36)을 따라 고위첨단부(32)과 저위첨단부(34)가 교호적으로 배치된다.

도 3(b)의 측면사진에 보인 바와 같이 교호로 배치되어 있는 상기 고위첨단부(32)와 저위첨단부(34)의 정점 사이에 소정의 단차(D1)가 형성되고, 축방향(종방향)으로 소정의 경사각(θ1)으로 테이퍼진 경사면(36)을 갖는다.

일반적으로 대부분의 피검사접점인 솔더볼은 대략 구면 형상으로 되어 있고, 솔더볼 표면은 경도가 큰 금속산화피막 또는 보호층이 형성되어 있을 수 있으므로 솔더볼의 구면에 효과적으로 접촉시키기 위해서는 면접촉보다는 점접촉을 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 플런저 단부(30)에 가해지는 접촉압력(탄성가압)을 상기 첨단부들(32, 33, 34)의 정점에 집중시키는 것으로 금속산화막이나 보호층을 용이하게 침투하여 양호한 전기적 접촉을 이루게 할 수 있다.

그리고, 피검사접점이 솔더볼(Solder Ball)과 같이 구면(球面)인 경우에는 중앙 첨단부(33)가 돌출되지 않는 것이 바람직하지만, 피검사접점이 리이드 프레임과 같이 편평한 경우에는 상기 플런저 단부(30)의 중앙영역에는 상기 고위첨단부(32)보다 높지 않은 중앙첨단부(33)를 형성시키는 것이 바람직하다.

그리고, 도 3(b)와 같이 상기 첨단부들(32, 34) 중 일부는 플런저 단부(30)의 경사진 외주면(36)에 따라 배치되기 때문에 자연스럽게 경사진 원주상의 외주면(36)을 갖는다.

또한, 상기 첨단부들(32, 33, 34) 중 적어도 하나는 중앙 영역에 다각추형으로 형성된다. 피검사접점이 리드프레임과 같이 편평한 경우에는 중앙영역에 평면상의 피검사점과의 접촉을 용이하게 하기 위하여 상기 고위첨단부(32)보다 높지 않은 중앙 첨단부(33)를 배치하는 것이 접촉점을 증가시켜 접촉전기저항을 낮추고 사용수명을 연장시킬 수 있다. 한편, 상기 첨단부들(32, 33, 34)의 중앙 첨단부(33)가 없는 경우에는 중앙의 블랭크 영역을 두고 둘레방향을 따라 배치된다.

상기 복수의 첨단부들(32, 33, 34)을 고위첨단부(32)와 상기 저위첨단부(34) 군(群)으로 나누어 마모진행에 따른 시간차를 가지고 접촉시키게 하기 위하여 원주방향으로 형성된 외주 경사면(36)을 따라 교호적으로 배치시키는 것으로 검사용 프로브(10)의 사용시간 즉 수명을 연장시킬 수 있다. 따라서, 상기 검사용 프로브(10)의 직경이 큰 경우에는 사용수명을 연장시킨다는 관점에서 상기 첨단부들(32, 33, 34)의 단차(D1)를 이루는 군(群)을 2단계 이상 다단계로 제조할 수도 있다.

더욱 자세히 설명하면, 상기 플런저 단부(30)를 반도체 칩의 피검사접점에 접촉시키면 검사 초기에는 고위첨단부(32) 및 중앙 첨단부(33)가 물리적으로 접촉하여 전기적인 통전을 하여 검사가 이루어진다. 상기 검사용 프로브(10)는 새로운 피검사 접점과의 반복적인 접촉으로 상기 고위첨단부(32)와 중앙 첨단부(33)의 정점이 점점 마모된다. 검사를 계속 수행하면, 상기 고위첨단부(32)와 중앙 첨단부(33)의 정점 마모는 더욱 진행되고, 어느 마모시점에 도달하면 정점이 마모되지 않는 하위 첨단부(34)가 비로서 새로운 접촉을 시작하여 검사가 수행된다. 따라서, 검사 초기에는 고위첨단부(32)의 접촉만으로 충분한 검사가 행해지고, 상기 고위첨단부(32)의 정점이 어느 정도까지 마모가 되면 비로서 하위 첨단부(34)가 시간차를 두고 새로운 접촉이 개시된다.

상기 플런저 단부(30)에 높이가 다른 복수의 고위 및 저위 첨단부(32, 33, 34)를 제조하는 방법은 도 5를 참조하면서 설명하면 아래와 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플런저 단부(30)의 외주면을 소정의 테이퍼 경사각(θ1)으로 가공하여 테이퍼 경사면(36)을 가공하는 단계(S1)와, 상기 플런저 단부의 중앙영역에 중앙 첨단부(33)를 형성시키지 않기 위해 상기 플런저 단부(30)의 중앙부를 소정의 크기로 파내는 중앙영역 드릴링 단계(S2)와, 상기 플런저 단부(30)의 단부면에 가로 및 세로 방향으로 적어도 하나의 상호 평행하게 V-컷팅을 시행하여 적어도 하나의 고위첨단부와 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 적어도 하나의 저위첨단부를 형성시키는 단계(S3)를 거쳐 제조된다.

상기 테이퍼 경사면 가공단계(S1)에서는 소정 규격과 재질의 금속봉 소재의 단부를 소정의 테이퍼 경사각(θ1)으로 가공하여 플런저 단부(30)의 테이퍼진 외주면(36)을 만든다. 그리고, 상기 외주면(36)은 고위첨단부(32)의 정점이 형성되는 구간까지 소정의 경사각(θ1)으로 테이퍼 가공한 절두(截頭) 원추면 형상인 것이 가공시간 단축과 가공소재 절약을 위해서 바람직하다.

중앙 첨단부(33)가 없는 중앙의 블랭크영역을 두고 둘레방향을 따라 첨단 부들(32, 34)은 배치시킴으로써 피검사접점이 구면인 경우 더욱 바람직할 수 있다. 따라서, 중앙 첨단부(33)를 형성시키지 않는 경우에는 상기 외주면(36) 가공 단계(S1)의 이전 또는 이후에 상기 플런저 단부(33)의 축중심을 따라 중앙영역을 제거한다(S2). 중앙영역을 제거하는 수단은 드릴링 작업이 바람직하지만 다른 수단도 무방하다. 그러나, 중앙영역에 중앙첨단부(33)를 형성시키는 경우에는 중앙영역 드릴링 작업단계(S2)는 생략한다.

도 4는 중앙 첨단부(33)가 없이 가공된 실시예의 사진이다. 본 실시예에서는 중앙 첨단부(33)를 없애기 위해서, 사진에 보인 바와 같이, 플란저 단부(30)의 단면 축중심을 소정의 직경과 깊이로 드릴링한 것이다. 단면 축중심을 드릴링하는 순서는 상기 외주면(36)을 가공하는 단계(S1) 이후, 플란저 단부(30)의 단면이 평면상태로 남아있는 상태에서 시행한다. 그러나, 첨단부가 없는 중앙의 블랭크영역의 상기 플런저 단부(30)는 축중심을 따라 드릴링작업을 하는 것보다, 관통공을 갖는 소재를 사용하는 것이 가공상 더욱 유리하다.

가로축 및 세로축 가공단계(S3)에서는, 상기 플런저 단부(30)의 단면에 상호 평행하게 간격을 두고 복수의 V-컷팅을 가로 및 세로 축방향(X1, X2 및 Y1, Y2)으로 시행하여 적어도 하나의 고위첨단부(32)와 상기 고위첨단부(32)보다 돌출높이가 낮은 적어도 하나의 저위첨단부(34)를 형성한다.

고위첨단부와 하위첨단부를 형성하는 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 3(a) 및 도4(a)에 적색선으로 도시된 세로축(Y1, Y2)과 가로축(X1, X2)에 V-컷팅이 실시되며, 각 첨단부들(32, 33, 34)의 저변이 이 적색선에서 만나게 된다. 도시된 바와 같이 세로축(Y1, Y2)과 가로축(X1, X2)은 상호 직교하면서 평행하게 형성되는데, 그 결과 중앙에는 고위첨단부(32)와 하위첨단부(34)가 교호적으로 형성될 수 있다. 즉, 가로와 세로축의 V-컷팅시 많이 컷팅되는 부분과 적게 컷팅되는 부분이 있는데, 많이 컷팅되는 부분에는 하위첨단부(34)가, 적게 컷팅되는 부분에는 고위첨단부(32)가 형성된다.

고위첨단부(32)와 하위첨단부(34)을 형성시키는 다른 방법으로는 4면이 테이퍼가 형성된 절주 사각추 소재에 대해 가로축과 세로축의 V-컷팅방향을 4각 테이퍼 면에 대략 직각으로 하되, V-컷팅시 평행하는 축간격을 조절함으로써 저위첨단부(34)의 높이가 조절된다. 즉, 각 축(Y1, Y2 및 X1, X2)의 간격을 넓히면 저위첨단부(34)의 높이가 낮아지고, 반대로 간격을 좁히면 저위첨단부(34)를 형성할 수 있다.

이와 같이 각 축(Y1, Y2 및 X1, X2)을 V-컷팅하게 되면, 중앙영역에 형성되는 중앙 첨단부(33)는 피라미드 형상인 4개의 경사면을 가지며, 중앙영역 외곽에 형성되는 저위 첨단부(34) 및 고위 첨단부(32)는 3개의 경사면을 갖게 되는데, 1개의 경사면은 외주면(36)의 일부를 포함하게 된다.

다른 실시예에서는, 상기 외주면(36)을 상기 테이퍼 경사면 가공단계(S1)에서 원주면으로 가공하지 않고 각도 분할하여, 각 분할된 테이퍼 경사면을 평면상으로 가공하여 고위첨단부(32) 및 저위첨단부(34)를 형성시킬 수 있다. 이때 고위첨단부(32)는 열십자(+) 모양으로 형성되고 저위첨단부(34)는 열십자(+) 사이에 형성된다.

이상과 같이 본 발명은 구체적인 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 고위첨단부(32)와 상기 저위첨단부(34) 군(群)으로 나누어 마모진행에 따른 시간차를 가지고 순차적으로 접촉시키게 한다는 기본적인 기술사상의 범주내에서, 당 업계의 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어서는 안되며, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 한다.

10 : 검사용 프로브 12 : 플런저
14 : 배럴 16 : 접촉핀
20 : 플런저 단부 22 : 첨단부
30 : 플런저 단부 32 : 고위첨단부
33 : 중앙 첨단부 34 : 저위첨단부
36 : 외주면
D1 : 단차 θ1 : 외주면 경사각
X1, X2 : X축 V-컷팅 Y1, Y2 : Y축 V-컷팅

Claims

피검사접점에 물리적으로 접촉하는 플런저 단부를 가진 검사용 프로브에 있어서,
상기 플런저 단부는 상기 피검사접점을 향해 돌출한 복수의 첨단부들을 가지며, 상기 복수의 첨단부들 중 적어도 하나는 고위(高位)첨단부이고 적어도 하나는 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 저위(低位)첨단부이며,
상기 플런저 단부의 중앙영역에는 상기 고위첨단부보다 높지 않은 중앙첨단부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 프로브.
청구항 1에 있어서,
상기 고위첨단부와 상기 저위첨단부는 원주방향을 따라 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 검사용 프로브.
삭제
피검사접점에 물리적으로 접촉하는 플런저 단부를 가진 검사용 프로브에 있어서,
상기 플런저 단부는 상기 피검사접점을 향해 돌출한 복수의 첨단부들을 가지며, 상기 복수의 첨단부들 중 적어도 하나는 고위(高位)첨단부이고 적어도 하나는 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 저위(低位)첨단부이며,
상기 첨단부들은 첨단부가 없는 중앙의 블랭크영역을 두고 둘레방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 검사용 프로브.
피검사접점에 탄성적으로 접촉하는 플런저 단부를 가진 검사용 프로브의 제조방법에 있어서,
상기 플런저 단부의 외주면을 소정의 경사각으로 가공하여 테이퍼 경사면을 가공하는 단계(S1)와,
상기 플런저 단부에 중심축선을 따라 관통공을 형성하는 단계(S2)와
상기 플런저 단부의 단부면에 상호 간격을 두고 복수의 상호 평행한 V-컷팅을 가로 및 세로 방향으로 시행하여 적어도 하나의 고위첨단부와 상기 고위첨단부보다 돌출높이가 낮은 적어도 하나의 저위첨단부를 형성하는 단계(S3)를 포함하는 검사용 프로브의 제조방법.
삭제
청구항 5에 있어서,
상기 테이퍼 경사면 가공 단계(S1)의 이전 또는 이후에 상기 플런저 단부의 중심축선을 따라 드릴링을 시행하는 단계(S2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사용 프로브의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 테이퍼 경사면은 절두(截頭) 원추면인 것을 특징으로 하는 검사용 프로브의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 테이퍼 경사면은 절두(截頭) 다각추면인 것을 특징으로 하는 검사용 프로브의 제조방법.