KR101373642B1

KR101373642B1 - 고무 연결핀 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101373642B1
Application number: KR1020120118161A
Authority: KR
Inventors: 박상량
Original assignee: (주)아이윈
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-03-12

Abstract

본 발명에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 초박형이면서도 충분한
탄성력 및 최대 이동 거리와 낮은 임피던스를 가지는 효과가 있다.
본 발명에 따른 연결핀은, 제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을
수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능한 연결핀으로서, 신축성을 가진 고무로 구성되어 상기 탄성적 신축이 가능한 고무 층(120-1); 금속 판형재로 구성되고 상기 고무 층(120-1)에 전부 또는 일부분이 함침되어 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이에서의 상기 전기 신호를 전달하는 판형재 인서트(110);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고무 연결핀 및 그 제조 방법 {Spring Probe Pin Made of Rubber, and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 연결핀과 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 고무바탕에 금속편이 배열된 연결핀 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것이다.

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고무 연결핀은 반도체 웨이퍼, LCD 모듈 및 반도체 패키지 등의 검사장치, 각종 소켓, 핸드폰의 배터리 연결부 등에 널리 쓰일 수 있는 부품이다.

도 1은 종래의 전도성 고무 연결핀(6)과 이를 이용한 상황을 도시한 도면이 이다.

테스트 소켓(20)은 피 테스트 소자인 반도체 소자(3)를 테스트하기 위하여 반도체 소자(3)와 테스트 보드(5) 사이에 위치한다. 구체적으로 테스트 소켓(20)은 반도체 소자(3)의 외부 단자(3a)와 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)를 전기적으로 연결시켜 주는 기능을 수행한다. 그리고, 테스트 소켓(20)은 절연성 고무 몸체(11) 에 의해 위치 고정되는 전도성 고무 연결핀(6)이 어레이로 배열된다.

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도 2는 도 1에 도시된 전도성 고무 연결핀(6)의 상세한 구성을 도시한 도면이다.

전도성 고무 연결핀(6)은 고무 몸체(11) 및 금속 알갱이(11a)를 포함하여 구성된다. 고무 몸체(11)는 고무로 구성되어 탄성적으로 신축가능하며, 그 내부에 금속 알갱이(11a)들이 분산되어 있다.

그리고 전도성 고무 연결핀(6)의 상단 및 하단에는 상부 접촉부(12) 및 하부 접촉부(13)를 구비한다. 전도성 고무 연결핀(6)의 상부 접촉부(12)에는 금속알갱이(11a)가 부분적으로 노출되도록 함으로써, 반도체 소자(3)의 외부 단자(3a)와 접촉하도록 한다. 전도성 고무 연결핀(6)의 하부 접촉부(13)는 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)와 접촉된다.

그런데, 반도체 소자의 소형화, 고집적화 및 고성능화가 진행됨에 따라 이를 검사하기 위한 전도성 고무 연결핀(6)의 크기도 이에 부응하여 매우 작아져야 한다. 우선 반도체소자(3)에서 외부 단자(3a)와 외부 단자(3a) 사이의 간격과 외부 단자(3a)의 크기가 작아지는 만큼 전도성 고무 연결핀(6)의 단면적이 작아져야 한다. 그리고 반도체 소자와 테스트 보드 사이의 전기적 임피던스를 최소화하기 위해서는 전도성 고무 연결핀(6)의 높이도 최소화되어야 한다.

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예를 들어, 전기적 임피던스를 최소화하기 위하여 반도체 소자(3)로부터 테스트 보드(5) 사이의 거리를 0.95mm 이하로 줄이고자 한다면, 전도성 고무 연결핀(6)의 높이도 0.95mm 사이즈로 제조되어야 한다.

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한편, 반도체 소자(3)의 외부 단자(3a)와 상부 접촉부(12) 사이의 접촉과 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)와 하부 접촉부(13) 사이의 접촉을 견고히 하기 위해서는 상부 접촉부(12) 및 하부 접촉부(13) 사이의 신축성 및 이동 거리가 큰 것이 유리하다.

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정리하면, 전도성 고무 연결핀(6)은 전기적 임피던스 등으로 요약되는 전기특성과, 신축성 및 이동 거리 등으로 요약되는 기구 특성을 동시에 만족시킬 것이 요구된다. 그런데, 종래의 전도성 고무 연결핀(6)은 이러한 2가지 특성을 동시에 만족시키기 어려운 한계가 있다.

전도성 고무는 전기 전도성을 가지고는 있으나, 현재 상용화된 전도성 고무의 비저항 값은 0.1 Ωcm 정도로서 구리의 비저항 값인 0.00000177 Ωcm의 약 6만배로써 구리와 비교하면 전기 저항이 엄청나게 크다. 이에 따라 종래의 전도성 고무 연결핀(6)은 전도성 고무에 금속 알갱이(11a)를 분산하여 전체적인 저항을 낮추는 방법을 구사하고 있다.

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그런데, 전도성 고무 연결핀(6)의 저항을 원하는 수준으로 낮추기 위해서는 금속 알갱이(11a)의 구성비를 매우 높게 해야 하며, 이러한 경우 고무의 구성비가 낮아져 수축 이완을 위한 이동 거리가 짧아지고 탄성력 역시 낮아지는 문제가 있다. 반대로 전도성 고무의 구성비를 높이면 금속 알갱이(11a)의 구성비가 낮아져서 필연적으로 전체적인 저항이 높아지는 문제가 있다.

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종래의 전도성 고무 연결핀(6)에서는 기구 특성을 만족시키기 위하여 전기 특성을 희생할 수밖에 없으며, 전기 특성을 만족시키기 위하여 기구 특성을 희생할수밖에 없는 문제점이 있다. 나아가 반도체 소자의 소형화, 고집적화 및 고성능화 가 진행됨에 따라 전도성 고무 연결핀(6)의 단면적 및 높이를 최소화해야 하는 상황에서는 이러한 문제점이 더욱 심각해진다.

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특허등록번호 10-1160846 전도성 고무 연결 핀 및 그 제조방법

없음

본 발명의 목적은 전기 특성 및 기구 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 고무 연결핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 소형의 크기를 가지면서도 이동 거리가 크고 임피던스가 작은 고무 연결핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

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본 발명의 목적은 고무의 신축성 및 탄성을 극대화하여 이용할 수 있는 고무 연결핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 고무의 기구 특성과 금속의 전기 특성이 조화롭게 조합되는 고무 연결핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 연결핀(100)은, 제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향 으로의 탄성적 신축이 가능한 연결핀으로서, 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로 연장하는 기둥 형상을 하며, 신축성을 가진 고무로 구성되어 상기 탄성적 신축이 가능한 고무 층(120-1);금속 판형재로 구성되고 상기 고무 층(120-1)에 전부 또는 일부분이 함침되어 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이에서의 상기 전기 신호를 전달하는 판형재 인서트(110); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 일 양상에 따른 연결핀은, 제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능한 연결핀으로서, 길이 방향으로 연장하는 기둥 형상을 하며, 신축성을 가진 고무로 구성되어 탄성적 신축이 가능한 고무 층(120-1); 금속 판형재로 구성되고 상기 고무 층(120-1)에 전부 또는 일부가 함침된 복수의 금속편(111a~111e); 을 포함하며, 상기 복수의 금속편(111a~111e)은 상기 제 1측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로 배열되되, 서로 이웃하는 금속편의 변과 변은 서로 맞닿아 있는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 일 양상에 따른 테스트 소켓은, 제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능한 다수의 고무 연결핀을 포함하며 서로 이웃하는 고무 연결 핀은 전기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 기구적 특성 및 전기적 특성이 동시에 우수한 효과가 있다.

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본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 초박형이면서도 충분한 탄성력 및 최대 이동 거리를 가지는 효과가 있다.

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본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 소형의 크기를 가지면서도 이동 거리가 크고 임피던스가 작은 효과가 있다.

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본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 고무의 기구 특성과 금속의 전기 특성을 선별적으로 강점만을 선택하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 고무 연결핀(6)과 이를 이용하는 상황을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 고무 연결핀(6)의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 소켓(20)을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀(100)의 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형재 인서트(110)의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형재 인서트(110)의 사시도이다.
및 도 6a 는 분리선의 단면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형재 인서트(110)에서 선형 절곡부(114)의 하나를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 판형재 인서트(110)에서 금속편과 금속편 사이를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시에에 따른 연결핀(110)을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 판형재 인서트(110)의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 브이노치부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속스트립(500)을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 판형재 인서트(110) 와 상부탐침의 수평위치이동을 설명하기 위한 도면이다.
도14 은 본 발명의 실시예에 따른 판형재 인서트(110)들의 입체배열을 설명하기 위한 도면이다.
도15 은 본 발명의 실시예에 따른 판형재 인서트(110)들을 일정한 간격으로 배열하기 위한 스페이서(521)의 역할을 설명하기 위한 도면이다.
도16 은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서(521)의 형상을 도시한 도면이다.
도17 은 본 발명의 실시예에 따른 판형재 인서트(110)들의 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.

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도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 소켓(64)을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 소켓(64)은 절연성 고무 몸체(62) 및 연결핀(60, 100)을 포함하여 구성된다.

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연결핀(60, 100)은 절연성 고무 몸체(62)에 의해 위치 정렬되어 어레이로 배열된다. 연결핀(60, 100)은 일정한 간격과 패턴을 가지고 어레이로 배열되며, 절연성 고무 몸체(62)에 의해 그 위치가 정렬된다. 그리고 절연성 고무 몸체(62)는 어레이로 배열된 연결핀(60, 100)을 감싸면서 연결핀(60, 100)이 지정된 위치에 정렬될 수 있도록한다. 또한, 절연성 고무 몸체(62)에는 하나 이상의 인덱스 홀(63)이 형성될 수있으며, 인덱스 홀(63)은 테스트 소켓(64)의 위치를 고정하기 위하여 이용된다.

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본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 소켓(64)은, 예를 들면, 도 1에 도시된 종래의 테스트 소켓(20) 대신 이용될 수 있다. 테스트 소켓(64)은 반도체 소자(3)와 테스트 보드(5) 사이에서 전기 신호를 전달하는 기능을 수행한다. 구체적으로 반도체 소자(3)의 외부 단자(3a)와 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a) 사이에서 전기 신호를 전달하는 기능을 수행한다.

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도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀(100)의 단면을 도시한 단면도이다.

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본 발명의 일 실시예에 따른 연결핀(100)은 고무 층(120-1) 및 판형재 인서트(110)를 포함하여 구성된다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 소켓(64)의 절연성 고무 몸체(62)은 설명을 쉽게 하기 위하여 분리하여 설명하나 일 실시 예에서는 이후 설명되는 고무 연결핀(100)의 고무 층(120-1))과 동일하다.

즉 고무 연결핀(100)을 별개로 제조하는 경우에는 고무 층(120-1) 필요하나 테스트 소켓(64)의 제조과정에서 다수의 고무 연결핀(100)을 동시에 가공하는 경우에는 고무 연결핀(100)의 고무 층(120-1))은 절연성 고무 몸체(62)으로 대체 될 수 있다.

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연결핀(100)은 제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능하다. 예를 들면, 제 1 측은 반도체 소자이며, 제 2 측은 테스트 보드이다. 반도체 소자와 테스트 보드 사이의 전기적 접촉을 견고히 하기 위하여 연결핀(100)은 탄성적 신축이 가능해야 한다.

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고무층(120-1)은 길이 방향으로 연장하는 기둥 형상을 하며, 신축성을 가진 고무로 구성되어 탄성적 신축이 가능하다. 고무층(120-1)은 제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호를 전달하는 기능을 수행하는 동시에, 눌리어질 경우 제 1 측 및 제 2측 사이에서 탄성력을 부여한다. 고무 컬럼(120-1)은 원형 또는 다각형 등의 단면을 가진 기둥 형상을 한다.

판형재 인서트(110)는 금속 판형재로 구성되고 고무층(120-1)에 전부 또는 일부분이 함침되어 제 1 측과 상기 제 2 측 사이에서의 전기 신호의 전달을 한다. 고무 층(120-1)은 판형재 인서트(110)를 둘러싸고 있다.

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도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형재 인서트(110)의 단면을 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형재 인서트(110)의 사시도이다.

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판형재 인서트(110)는 적어도 1개 이상의 선형 절곡부(114)를 가진다. 판형재 인서트(110)는 선형 절곡부(114)에서 안 쪽 또는 바깥 쪽으로 절곡되어, 그 길이 방향의 단면 형상을 보면, 지그재그 형상을 하고 있다.

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판형재 인서트(110)는 복수의 금속편을 포함한다. 도 4 및 도 5에 도시된 판형재 인서트(110)에서는 제 1 금속편(111a), 제 2 금속편(111b), 제 3 금속편(111c), 제 4 금속편(111d) 및 제 5 금속편(111e)를 포함하고 있다.

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복수의 금속편(111a~111e)은 제 1 측과 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로 배열되며, 길이 방향으로 배열됨에 있어서 지그재그 형상으로 배열된다.

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복수의 금속편(111a~111e)에 포함된 모든 금속편은 동일한 금속 판형재로부터 가공된 것일 수 있다. 판형재 인서트(110)의 제조 방법에 대해서는 후술한다.

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복수의 금속편(111a~111e)은 제 1 측과 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로 배열되되, 서로 이웃하는 금속편의 변과 변은 서로 맞닿아 있다. 여기서 맞닿아 있다는 것은 물리적으로 분리된 상태에서 서로 맞닿아 있는 것과 물리적으로 연결된 상태에서 서로 맞닿아 있는 것을 모두 포함한다. 도 5의 예에서는 물리적으로 연결된 상태에서 서로 맞닿아 있으며, 후술할 도 7(b) 및 도 8(a)의 예에서는 물리적으로 분리된 상태에서 서로 맞닿아 있는 것이다.

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판형재 인서트(110)의 제 1 단부에는 반도체 소자의 외부 단자와 접촉하는 제 1 접촉부(112)를 구비한다. 제 1 접촉부(112)는 복수의 금속편(111a~111e) 중에서 제 1 측에 가장 가까운 금속편에 형성된다. 도 6의 예에서 제 1 접촉부(112)는 2개의 산 모양을 하고 있다. 제 1 접촉부(112)의 형상은 제 1 측의 종류와 리드 또는 패드의 모양에 따라 다양한 실시 형태가 가능하다. 예를 들면, 제 1 금속 편(111a)의 일부분을 판형재 인서트(100)로부터 절개한 다음 절곡하여 왕관 모양으로 하는 것도 가능하다.

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판형재 인서트(110)의 제 2 단부에는 테스트 보드의 컨택트 패드와 접촉하는 제 2 접촉부(117)를 구비한다. 제 2 접촉부는 복수의 금속편(111a~111e) 중에서 제 2 측에 가장 가까운 금속편에 형성된다. 도 6의 예에서 제 2 접촉부는 단순한 일자 형상이나, 역시 제 2 측의 종류와 컨택트 패드의 모양에 따라 다양한 실시 형태가 가능하다. 예를 들면, 판형재 인서트(100)의 제 2 단부를 절곡하되, 테스트 보드의 컨택트 패드와 평행한 각도까지 절곡하여 제 2 접촉부(113)를 구성하는 것도 가능하다.

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도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형재 인서트(110)에서 선형 절곡부(114)의 하나를 확대하여 도시한 확대도이다.

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본 발명의 일 실시예에 따르면, 판형재 인서트(110)는 길이 방향의 수직 하중에 대항하는 기구적 반발력이 저감되도록 형성된다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 다양한 구조를 제시한다.

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도 7에 도시된 판형재 인서트(110)에서는 브이노치(115)를 이용한다. 브이노치(115)는 적어도 1개 이상의 선형 절곡부(114)에서 선형 절곡부(114)를 따라 형성된다. 도 7에서 브이노치(115)의 모양은 'V'자 형상이나 'U'자 형상, ' ' 형상 등 다양한 형상이 가능하다. 도 7(a)는 브이노치(115)가 형성된 것을 도시하고 있다.

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브이노치(115)에 의해서 선형 절곡부(114)에서 판형재 인서트(110)의 두께는 얇아졌으며, 이에 따라 기구적 반발력은 저감된다.

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나아가, 도 7(b) 및 도 7(c)와 같이 브이노치(115)가 형성된 부분은 완전히 또는 부분적으로 파단되도록 할 수 있다. 판형재 인서트(110)의 선형 절곡부(114)에서 부분 파단 또는 완전 파단되도록 한다. 이러한 부분 파단 또는 완전 파단은 길이 방향의 수직 하중에 대항하는 기구적 반발력이 더욱 더 저감되도록 한다. 그리고 이러한 부분 파단 및 완전 파단은 판형재 인서트(110)를 제조하는 과정 중에실시될 수도 있고, 판형재 인서트(110)를 사용하는 과정 중에 자연스럽게 형성되도록 할 수도 있다. 적적한 재료의 선택으로 제조 과정 중 노치(115)만을 만들어 두는 것으로도 이를 구현할 수 있다.

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도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 판형재 인서트(110)에서 금속편과 금속편 사이를 확대하여 도시한 확대도이다.

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본 발명의 다른 실시형태에 따라, 판형재 인서트(110)는 길이 방향의 수직 하중에 대항하는 기구적 반발력이 저감되도록 형성된다.

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도 8(a)에서 금속편(111a)과 금속편(111b)은 서로 분리된 상태에서 고무층(120-1) 에 함침되도록 제조된 것이다. 고무층(120-1)에 함침되기전 금속편(111a) 과 금속편(111b)은 이미 서로 분리된 상태이며, 그 후 고무층(120-1)에 함침되도록 제조된다.

도 8(b)에서 금속편(111a)과 금속편(111b)은 일체인 상태에서 고무 컬럼(120)에 함침된 다음, 기계적 힘을 가해서 선형 절곡부(114)에서 기구적 반발력이 저감되도록 한다. 예를 들면, 어느 정도 제조 완료된 연결핀(100)에 대하여 길이 방향의 힘을 반복적으로 가해서 선형 절곡부(114)에서 다수의 크랙이 가도록하여 기구적 반발력이 저감되도록 할 수 있다.

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판형재 인서트(110)의 두께가 두꺼워질수록 연결핀(100)의 전기적 특성은 좋아진다. 그러나, 이와 반대로 판형재 인서트(110)의 두께가 두꺼워질수록 기구적 특성은 나빠질 가능성이 높으며, 연결핀(100)의 최대 이동 거리 및 탄성력은 저하된다.

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본 발명의 상기한 실시예에서 설명한 브이노치, 파단 부분 또는 크랙은 이러한 기구적 특성을 높여 준다. 이에 따라 본 발명의 상기한 실시예에 따르면 판형재인서트(110)의 두께를 원하는 만큼 두껍게 하면서도 기구적 특성을 향상시킬 수 있다.

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도 9는 본 발명의 다른 실시에에 따른 연결핀(100)을 도시한 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연결핀(100)은 금속볼(116)을 더 포함하며, 금속볼(116)은 제 1 측 또는 제 2 측을 향하는 고무층(120-1)의 표면에 일부분이 노출되는 형태로 형성된다. 금속볼(116)의 일부분은 고무층(120-1)에 함침되어 고무(120-1)에 고정되며, 금속볼(116)의 다른 부분은 밖으로 노출되어 제 1 측 또는 제 2 측과 전기적 접촉을 이루도록 한다. 예를 들면, 일부분이 노출된 금속볼(116)은 반도체 소자의 외부 단자와 전기적 접촉을 하도록 할 수 있다.

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도 6 및 도 10의 금속편(111)에 형성된 구멍(113)을 설명한다.

금속편(111)이 고무층(12)내에 잠겨있는 상태, 달리 표현하여 삽입된 상태, 에서 고무가 금속편의 표면에 접착되어 있어야 고무연결핀(100)이 최상의 기능을 할 수가 있다.

이를 달리 표현하자면 고무층(120-1)이 금속편(111)과 유리되어 있으면 외부에서 압력이 있을 때 고무층(120-1)과 금속편(111)이 별개로 움직이는 현상이 발생하며 이후 외부에서의 압력이 해소된 상태에서도 고무층(120-1)과 금속편(111)의 상대 위치가 외부 압력이 가해지기 전으로 회복되지 않을 수가 있다.

이와 같은 문제점을 방지하기 위하여는 고무층(120-1)은 금속편(111)의 표면에 확실히 접착되어 있는 것이 바람직하다. 이를 위하여 고려해 볼 수 있는 수단은 금속편(111)의 표면을 거칠게 만들거나, 홈의 형성하던가, 금속편(111)의 표면을 세척하던가 등이 될 수 있다. 금속편(111)에는 한 개 이상의 구멍(113), 한 개 이상의 흠집 스크레치 또는 한 개 이상의 돌출부가 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시 예는 금속편(111)에 구멍(113)을 형성하고 있다. 이러한 구멍이 있으면 고무원액이 금속편(111) 사이로 주입되어 경화되는 과정에서 금속편(111) 양면의 고무층(120-1)는 구멍(113)을 통하여 하나로 연결이 될 수 있다.

결과적으로 금속편(111)과 금속편(111) 양면의 고무층(120-1)들은 일제화 되며 결과적으로 고무층(120-1)이 금속편(111)의 표면에서 유리되는 것을 효과적으로 예방 할 수 있다.

도6의 분리선(101)을 설명한다. 완성된 상태에서 판형재 인서트(110)는 고무층(120-1)에 잠겨진 형태를 하고 있다. 하지만 제조 과정에서 다수의 판형재 인서트(110)들은 도12과 같이 일정한 간격을 두고 금속 스트립몸체(502)에 매달려 있는 것이 제조를 용이하게 한다. 즉 고무 원액을 판형재 인서트(110)들 사이로 주입할 때 판형재 인서트(110)들이 금속 스트립(500)에서 일정한 간격을 두고 정렬되어있으면 고무 원액이 경화되고 난 후 금속 스트립 몸체(502)을 제거 하여도 판형재 인서트(110)들은 일정한 간격을 유지하며 고무(120)속에 삽입되어 있게된다.

요약하여 고무층(120-1)이 경화된 후 금속스트립몸체(502)에 의한 정렬이 필요 없어지면 금속 스트립(500)은 판형재 인서트(110) 들로부터 분리되며 그 분리되는 선이 분리선(101)인 것이다.

분리선(101)의 형상이나 위치를 결정하는 것은 매우 중요하다. 즉 분리선(101)의 위치가 고무층(120-1)에 잠겨진 부분에 위치하면 금속 스트립 몸체(502)의 분리 시에 주변에 있는 고무가 훼손되거나 분리에 어려움을 겪을 수가 있다.

이를 고려하여 본 발명은 분리선(101)의 위치를 고무층(120-1)에 잠기지 않는 부분을 선택하여 판형재 인서트(110)의 상부 끝 단에 두고 있다. 또한 분리선(101)은 상부 접촉부(112)보다 k (mm) 만큼 낮은 위치에 있으므로 상부접촉부(112)의 역할에 지장을 초래하지 않는다.

본 발명의 이러한 특징으로 인하여 금속스트립몸체(502)의 분리가 용이하여 지고 상부접촉부(112)는 역할을 수행할 수 있으며 금속 판형재(111)의 가공 역시 용이하게 하는 이점이 있다.

또한 도 10 및 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따라 판형재 인서트(110)의 제조과정을 설명한다. 먼저, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 평평한 금속 판형재를 타발하여 원하는 모양의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)를 만든다. 한편, 복수의 판형재 인서트(110)를 한꺼번에 제조하기 위하여 복수의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)가 연결된 형태로 후속의 공정에 투입될 수도 있다. 도 12는 이렇게 복수의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)가 연결된 배치(batch) 형태의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301-1)를 도시한 도면이다.

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그리고, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 상기 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)에 적어도 1개 이상의 브이노치(325)를 형성함으로써 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)를 만든다.

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그리고 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)에 브이노치(315)를 포함하는 적어도 1개 이상의 부분을 절곡하여 선형 절곡부(314)를 형성함으로써 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 만든다.

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그리고 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 고무로 피복한다.이에 따라 판형재 인서트(110)가 고무 층(120-1)에 함침된 연결핀(100)이 제조된다. 그리고 배치(batch) 형태로 제조되는 경우에는 각각의 연결핀(100)을 얻기 위하여 절단하는 공정이 추가될 수 있다.

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도11는 금속편(111)들이 분리된 후 금속편(111)과 서로 이웃하는 금속편(111)사이의 접촉을 극대화 할 수 있는 브이노치(325)의 형상을 설명한다.

판형재(302)가 절곡되기 이전의 브이노치(325)의 각, 각a, 는 절곡이 이루어지고 난 후에는 각b 로 줄어들고, 이후 상부에서 압력이 가해지면 다시 각c 로 줄어든다. 각c가 0, 영, 에 가까워지면 금속편(111)과 그 이웃하는 금속편(111)간의 접촉면적은 극대화가 되고 전기저항은 극소화가 될 수 있다. 그러므로 판형재(302)가 절곡되기 이전의 브이노치(325)의 각a의 결정은 매우 중요하다. 이와 관련하여 도13 에서 추가하여 설명을 하고 있다.

또한 브이노치(325)의 면이 도시한 바와 같이 깔대기의 곡면과 유사한 곡면을 이루고 있다. 이와같이 브이노치(315)의 면이 곡선을 이루면 상부에서의 압력이 다소 작거나 크더라도 금속편(111)과 그 이웃하는 금속편(111) 사이에 일정한 접촉을 유지할 수 있기 때문이다.

한편, 제 1 중간 부재(301) 내지 제 3 중간 부재(303)일 때, 그 후속의 공정을 진행하기 전, 열처리 또는 도금 처리를 수행하는 과정이 추가될 수도 있다.

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상기한 과정들은 연속 스템핑(Progressive Stamping) 공법이 적용될 수 있다. 금속 판형재는 소정의 연신성이 요구되며, 전기적 저항이 작은 것이 유리하다.

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예를 들면 금속 판형재의 소재로서 베릴륨 동 25 함금인 ASTM C17200, 특수 합금인H3C 또는 Paliney 7 등이 이용될 수 있다. 또한, 소둔(annealing), 공랭(normalizing), 급랭(quenching) 또는 뜨임(tempering) 등의 열처리가 필요에 따라 사용될 수 있다.

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도12 및 도14 는 다양한 핀 패턴을 가진 테스트 소켓(64)을 만들기 위한 금속 스트립(500)의 활용 방법을 설명하고 있다.

피검체인 반도체 소자(3)의 외부단자(3a)간의 거리가 p1 일 경우, 판형재 인서트(110)과 이웃하는 판형재 인서트(110)과의 거리를 p1 으로 하면 고무원액이 판형재 인서트(110)들 사이로 주입되고 경화된 후에는 금속스트립(500)을 제거되어도 판형재 인서트(110)과 이웃하는 판형재 인서트(110) 사이의 거리는 p1 으로 유지 및 정렬되는 것이다.

물론 금속 스트립(500)을 설계하는 데 있어 판형재 인서트(110)과 이웃하는 판형재 인서트(110)와의 거리를 p1의 약수 즉 p1의 1/2, 1/3, 1/4 으로 할 수 있다. 이는 반도체 소자(3)의 외부단자(3a)들의 패턴이 다양하게 변화할 때 편의에 따라 적용할 수 있다.

도13은 판형재 인서트(110)의 배열과 다수의 벡터작용, 힘의 크기와 방향,을 설명하고 있다.

도13a 에서 보면 하부접촉부를 고정 시킨 상태에서 상부접촉부의 상부에서부터 하향의 압박을 가하면 d1 만큼의 하향이동과 동시에 f1만큼의 우방향의 수평이동이 발생한다.

피검체인 반도체소자(3)의 외부단자(3a)들의 수평 위치가 고정되어 있는 가운데 f1 만큼의 수평이동은 중대한 결함이 될 수 있다. 물론 공차 범위내에서의 수평이동은 허용되며 경우에 따라서는 표면 긁기를 위하여 의도적으로 소정의 상부접촉부의 이동을 고려 할 수 있으나 이는 매우 작은 크기 예를 들어 0.02mm 전후의 미소이동에 국한 되는 것이다.

도13b 의 경우 상부접촉부의 이동은 최소화 될 수 있으나 v1 방향의 일방적인 벡터(힘)가 작용하므로 이에 대한 고무층의 반발로 인하여 금속판형재들의 배열이 불규칙하게 비틀어질 가능성을 내포한다.

도 13c 의 경우 상부탐침부를 하향압박하면 v3 방향의 벡터와 이와 상반한 방향인 v4 방향의 벡터가 발생하는 구조로 상반하는 두방향의 벡터들은 서로 상쇄되어 상부탐침부의 수평이동을 최소화 한 상태에서 상부탐침부의 하향이동이 예상된다.

도 13d 의 경우 v5와 v6의 벡터가 각각 같은 크기로 왼쪽방향으로 작용하고 v7과 v8 의 벡터가 각각 같은 크기로 오른쪽방향으로 작용하고 있다. 이론상 좌우로 작용하는 힘의 크기가 동일하므로 상부탐침부의 수평위치이동이 최소화 한 상태에서 하향이동 할 수 있다. 판형재 인서트(110)는 상부접촉부(112)로 이루어지는 중심선을 기준으로 하여 좌측에 형성된 선형 절곡부(114)의 갯수와 우측에 형성된 선형 절곡부(114)의 갯수가 동일하다.

하지만 이는 이론상의 판단으로 여러 개의 벡터들이 조합되어 작용하면 의도하지 않는 뒤틀림이나 수평이동이 작용할 개연성이 늘어난다.

요약하여 작용하는 벡터(힘의 방향 및 크기)들이 서로 상쇄될 수 있는 배열에서 상부 탐침부의 수평이동을 최소화 할 수 있으며 또한 작용하는 벡터의 갯수가 적은 것이 바람직하나 이는 요구되는 외부단자(3a) 간의 거리 또는 테스트 소켓(1000)의 두께 등을 복합적으로 고려하여 판형재 인서트(110)의 구조를 설계 하여야 한다.

도14는 테스트 소켓의 패턴이 한 줄이 아니고 사방으로 배열될 경우에 고려 될 수 있는 테스트 소켓의 제조 방식이다.

발명의 일 실시예에 있어 판형재 인서트(110)과 이웃하는 판형재 인서트(110) 간의 거리가 p1이고 판형재 인서트(110)가 m개 배열된 금속 스트립(500)을 p2 만큼의 간격으로 n개 배열하면 접점의 수가 m x n 개이고 접점간의 간격이 각각 p1 및 p2 인 패턴, 도17, 을 가진 피검체 에 적합한 테스트 소켓(1000)을 만들 수 있는 것이다.

도15는 금속 스트립(500) 과 금속 스트립(500)을 정렬하기 위한 정렬봉(511)과 금속 스트립(500) 과 금속 스트립(500) 사이의 간격을 일정하게 하는 스페이서(521)를 도시하고 있다.

여기서 이론상 스페이서(521)의 두께, t1, 는 금속 스트립(500) 간의 간격 p2 에서 금속 스트립(500) 의 두께 t2 를 저감한 숫자이다.

도16은 스페이서(521)의 형상을 도시하고 있다.

본 발명에 따른 연결핀(100) 또는 테스트 소켓(64)은 반도체 웨이퍼, LCD

모듈 및 반도체 패키지 등의 검사 장치, 각종 소켓, 핸드폰의 배터리 연결부, 컴퓨터 CPU의 연결부, 반도체의 DC 테스터, 반도체의 번인 테스터, 정밀 커넥터 등에 이용될 수도 있다.

이하, 본 발명의 효과에 대하여 구체적으로 살펴본다.

종래의 전도성 고무 연결핀(6)에서는 좋은 전기적 특성을 얻기 위해서 많은 양의 금속 알갱이(11a)를 전도성 고무 속에 분산시켜야 한다. 종래의 전도성 고무 연결핀(6)에서는 금속 알갱이(11a)들이 분산되어 있다. 따라서 좋은 전기적 특성을 얻기 위해서는 높은 비율로 금속 알갱이(11a)가 전도성 고무 속에 분산되어 포함되어야 한다.

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이에 비하여 본 발명에 따른 연결핀(100)에서 판형재 인서트(110)는 분산되어 있는 것이 아니므로 작은 체적으로도 좋은 전기적 특성을 얻는 것이 가능하다.

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그리고 본 발명의 일 양상에서 판형재 인서트(110)가 중간에 파단되어 있다고 하여 도 그로 인한 전기적 특성의 저하는 분산된 금속 알갱이(11a)와 비교하여 매우 작은 정도이다. 이에 따라 본 발명의 연결핀(100)에 따르면 고무의 체적 대비 판형재 인서트(110)의 체적을 현저히 저감할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 연결 핀(100)에서는 고무의 구성 비율을 매우 높일 수 있으며, 이에 따라 고무의 기구적 특성을 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명에 여러 양상에 따른 연결핀(100)에 따르면, 브이노치, 파단 부분 또는 크랙 등을 이용함으로써, 판형재를 이용할 때 생길 수 있는 기구적 저항력을 더욱 저감하여 원하는 기구적 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

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이에 따라 본 발명에 따르면 초박형이면서도 충분한 탄성력 및 최대 이동 거리를 가진 연결핀을 제공할 수 있는 효과가 있다. 예를 들면, 0.6mm 이하의 두께를 가진 테스트 소켓을 제조하는 것이 가능하게 된다.

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본 발명에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 0.6mm 이하의 두께를 가능하며 초박형이면서도 충분한 탄성력 및 최대 이동 거리와 낮은 임피던스를 가지는 효과가 있으므로 초고주파수 영역의 테스트 및 단자간 거리가 0.3mm 이하인 경우에도 적용이 가능하므로 반도체 산업에의 즉각적인 적용이 가능하다.

3 : 반도체 소자
3a : 외부 단자 5 : 테스트 보드
5a : 컨택트 패드 6 : 전도성 고무 연결핀
11 : 고무 몸체 12 : 상부 접촉부
13 : 하부 접촉부 11a : 금속 알갱이
20 : 테스트소켓 100 : 연결핀
101 : 분리선
110 : 판형재 인서트 111a~111e : 금속편
113 : 구멍
112 : 제 1 접촉부, 상부접촉부
114 : 선형 절곡부 115 : 브이노치
116 : 금속볼
120, 120-1 : 고무 층
62 : 절연성 고무 몸체 63 : 인덱스 홀
64 : 테스트 소켓
301 : 제 1 중간 부재 302 : 제 2 중간 부재
303 : 제 3 중간 부재 325 : 브이노치
500 : 판형재 스트립
501 : 파이럿트 구멍
502 : 판형재 스트립 몸체
521 : 스페이서
각 a : 금속판형재(110) 가 절곡되기 이전의 브이노치의 각
각 b : 금속판형재(110) 가 절곡된 이후의 브이노치의 각
각 c : 금속판형재(110) 가 상부로부터 압박을 받은 상태의 브이노치의 각

Claims

제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능한 연결핀으로서,
상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 길이 방향으로 연결하며, 신축성을 가진 고무로 구성되어 탄성적 신축이 가능한 고무 층(120-1);
금속 판형재로 구성되고 상기 고무 층(120-1)에 전부 또는 일부분이 함침되어 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이에서 상기 전기 신호를 전달하는 판형재 인서트(110);를 포함하며,
상기 판형재 인서트(110)는 적어도 한 개 이상의 금속편(111)을 포함하며,
상기 금속편(111)에는 각각 한 개 이상의 구멍(113), 한 개 이상의 흠집 스크레치 또는 한 개 이상의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 1에 있어서
상기 판형재 인서트(110)는 적어도 1개 이상의 선형 절곡부(114)를 가지며,
상기 선형 절곡부(114)에서 부분 파단 또는 완전 파단된 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 1에 있어서
상기 판형재 인서트(110)는 적어도 1개 이상의 선형 절곡부(114)를 가지며,
상기 선형 절곡부(114)의 내측 또는 외측에는 브이노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 3에 있어서
상기 브이노치의 단면 형상이 깔대기 단면의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 3에 있어서
상기 브이노치(325)의 단면이 이루는 각은 절곡 이전 보다 절곡 후 줄어들고 상부에 압력이 가해지면 더 줄어드는 것을 특징으로 하는 연결핀.
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제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능한 연결핀으로서,
상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 길이 방향으로 연결하며, 신축성을 가진 고무로 구성되어 탄성적 신축이 가능한 고무 층(120-1);
금속 판형재로 구성되고 상기 고무 층(120-1)에 전부 또는 일부분이 함침되어 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이에서 상기 전기 신호를 전달하는 판형재 인서트(110);를 포함하며,
상기 판형재 인서트(110)는 분리선(101)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 7 에 있어서
상기 분리선(101)은 상부접촉부(112)들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 7 에 있어서
상기 분리선(101)은 상부접촉부(112)의 상단 보다 아래에 위치하며
상기 고무층(120-1) 보다는 위에 위치하여 상기 고무층(120-1)에 함침되지 않는 것을 특징으로 하는 연결핀
청구항 1에 있어서
상기 판형재 인서트(110)는 적어도 2개 이상의 선형 절곡부(114)를 가지며,
상부접촉부(112)로 이루어지는 중심선을 기준으로 하여 좌측에 형성된 선형 절곡부(114)의 갯수와 우측에 형성된 선형 절곡부(114)의 갯수가 동일한 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 1에 있어서
상기 판형재 인서트(110)의 단면은
상부접촉부(112)로 이루어지는 중심선을 기준으로 하여 지그재그형상을 하며
좌측에 형성된 선형 절곡부(114)의 크기는 우측에 형성된 선형 절곡부(114)의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 연결핀.
청구항 2에 있어서,
상기 부분 파단 또는 완전 파단으로 인해서 상기 길이 방향의 수직 하중에 대항하는 기구적 반발력이 저감된 것을 특징으로 하는 연결핀.
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청구항 1 내지 청구항 5와 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 따른 연결핀이 절연성 고무 몸체(62)에 의해 위치 정렬되어 어레이로 배열되며, 상기 절연성 고무 몸체(62)는 상기 고무층(120-1)과 분리되지 않고 동일한 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
제 1 측과 제 2 측 사이에서 전기 신호의 전달을 수행하며, 적어도 상기 제 1 측과 상기 제 2 측을 연결하는 길이 방향으로의 탄성적 신축이 가능한 연결핀을 제조하는 연결핀 제조 방법으로서,
금속 판형재를 타발하여 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)를 만드는 단계;
상기 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)에 적어도 1개 이상의 브이노치(325)를 형성함으로써 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)를 만드는 단계;
상기 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)에 상기 브이노치를 포함하는 적어도 1개 이상의 부분을 절곡하여 선형 절곡부(314)를 형성함으로써 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 만드는 단계;
상기 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 고무로 피복하는 단계;를 포함하며,
상기 판형재 인서트에는 구멍(113)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연결핀 제조 방법.
테스트 소켓의 제조 방법에 있어서,
금속 판형재를 타발하여 일정한 간격을 두고 배열된 다수의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)가 형성된 금속 스트립(500)을 만드는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)에 적어도 1개 이상의 브이노치(325)를 형성함으로써 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)를 만드는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)에 상기 브이노치를 포함하는 적어도 1개 이상의 부분을 절곡하여 선형 절곡부(314)를 형성함으로써 다수의 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 만드는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 고무로 피복하는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)로부터 금속스트립몸체(502)를 분리하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조 방법.
테스트 소켓의 제조 방법에 있어
금속 판형재를 타발하여 일정한 간격을 두고 배열된 다수의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)가 형성된 금속 스트립(500)을 만드는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 1 중간 부재(301)에 적어도 1개 이상의 브이노치(325)를 형성함으로써 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)를 만드는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 2 중간 부재(302)에 상기 브이노치를 포함하는 적어도 1개 이상의 부분을 절곡하여 선형 절곡부(314)를 형성함으로써 다수의 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 만드는 단계;
상기 금속스트립(500)을 다수 개 배열하며 고정하는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)를 고무로 피복하는 단계;
상기 다수의 판형재 인서트용 제 3 중간 부재(303)로부터 금속스트립몸체(502)를 분리하는 단계:
를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조 방법.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
상기 판형재 인서트에는 구멍(113)이 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조 방법.