KR101399032B1 - 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법 - Google Patents

전기적 접속 장치 및 그 조립 방법 Download PDF

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Abstract

프로브 기판의 교체에 번잡하고 숙련을 요하는 조정 작업이 불필요한 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.
일측 면에서 보강판과 결합되고, 반대면에 제 1 전기 접속부가 설치된 배선 기판과, 상기 전기 접속부에 대응하는 제 2 전기 접속부가 일측 면에 또한 제 2 전기 접속부에 전기적으로 접속된 프로브가 타측 면에 각각 설치된 프로브 기판과, 프로브 기판의 일측 면에 형성되고 꼭대기부에 개방하는 나사 구멍이 설치된 앵커부와, 일측 단부가 대응하는 각 앵커부의 꼭대기부에 제거 가능하게 결합되고 타측 단부의 내주면에 나사홈이 형성되고 배선 기판 및 보강판을 관통하는 원통형 스페이서와, 각 원통형 스페이서의 타측 단부를 받치는 기준면을 가지며 보강판에 제거 가능하게 결합되는 기준 플레이트와, 각 기준 플레이트와 보강판과의 사이에 삽입된 복수 개의 심과, 기준 플레이트 및 대응하는 심을 관통하며 선단부가 원통형 스페이서의 나사홈에 나사 결합하는 축부를 갖는 볼트를 포함한다.

Description

전기적 접속 장치 및 그 조립 방법 {Electrical Connecting Apparatus and Method for Assembling the Same}
본 발명은 전기 회로의 전기적 검사를 위해 피검사체(device under test)인 예를 들면 집적 회로와 그 전기적 검사를 수행하는 테스터(tester)와의 전기적 접속에 사용되는 프로브 카드(probe card)와 같은 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 전기적 접속 장치(A)는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 예를 들면 인쇄 배선 기판(PCB)으로 이루어지는 배선 기판(wiring base plate)(1)과, 상기 배선 기판의 하부면으로부터 간격을 두고 배치되며 배선 기판(1)에 대향하는 면과 반대측의 하부면에 다수 개의 프로브(2a)가 설치된 프로브 기판(probe base plate)(2)을 구비한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 배선 기판(1)과 프로브 기판(2)과의 사이에는 포고핀 조립체(pogo pin assembly)와 같은 탄성 접속기로 이루어지는 인터포저(interposer)(3)가 배치되고, 상기 인터포저를 거쳐 프로브 기판(2)의 각 프로브(2a)는 배선 기판(1)에 설치된 소켓(socket)(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 전기적 접속 장치는 이 소켓으로 테스터 본체(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 배선 기판(1)의 상부면에는 배선 기판(1)의 휨을 억제하기 위한 보강판(reinforcing plate)(4)이 설치되어 있다. 이들 보강판(4), 배선 기판(1), 인터포저(3) 및 프로브 기판(2)은 보강판(4)의 사이드로부터 삽입되는 볼트(5)의 조임에 의해 일체적으로 결합되어 있다.
보다 구체적으로는, 보강판(4)의 상부면으로부터 삽입된 볼트(5)의 선단이 프로브 기판(2)에 설치된 앵커부(anchor portion)(2b)에 나사 결합하여 조여진다. 또한 볼트(5)에는 원통형의 스페이서 부재(6)가 장착되어 있으며, 이 스페이서 부재(6)는 볼트(5)가 조여졌을 때 상기 볼트의 선단이 나사 결합하는 상기 앵커부(2b)와 협동하여 각 프로브(2a)의 팁(針先) 위치가 가지런한 가상 평면(P)의 높이 위치를 정한다.
프로브 카드와 같은 상기한 전기적 접속 장치(A)는 피검사체(7)의 전기 시험에서는 도시하지 않은 테스터의 테스트 헤드(test head)에 설치된 카드 홀더(card holder)(8)의 가장자리부 상부면에 배선 기판(1)의 가장자리부가 올려지고, 각 프로브(2a)의 팁이 시료대(Y) 상의 피검사체(7)의 대응하는 전극(7a)에 맞닿는다. 이 때, 각 프로브(2a)가 균등하고 적절한 누름력으로 대응하는 전극(7a)에 접촉하도록 상기 카드 홀더(8)의 상기 가장자리부 상부면부터 각 프로브(2a)의 팁이 일치하는 가상 평면(P)까지의 거리가 소정의 값(L)이 되도록, 예를 들면 배선 기판(1)의 두께 치수(1)의 제조 오차에 따라 각 스페이서 부재(6)의 길이(L3)가 선택된다.
또한, 배선 기판(1)과 보강판(4)과의 사이에 삽입되는 심(shim)(9)의 두께 조정에 의해 각 프로브(2a)의 팁이 가지런하도록 가상 평면(P)의 높이 위치가 미세하게 조정된다.
일본특허공개공보 제2008-134169호
그런데, 상기 전기적 접속 장치(A)의 다수 개의 프로브(2a) 중 적어도 하나가 예를 들면 결손을 일으켜 상기 전기적 접속 장치(A)의 정상적인 사용에 지장이 생기면, 프로브(2a)에 결손을 일으킨 프로브 기판(2)을 결손이 없는 프로브(2a)가 설치된 새로운 프로브 기판(2)으로 교체할 필요가 있다.
종래의 상기 전기적 접속 장치(A)에서는 프로브 기판(2)의 교체를 위해 볼트(5)를 앵커부(2b)로부터 해제 하부면, 배선 기판(1), 심(shim)((9) 및 보강판(4)의 조립 장착이 분해된다. 따라서, 새로운 프로브 기판(2)을 내장하여 소정의 가상 평면(P)을 구현하기 위해서는 이 새로운 프로브 기판(2)을 내장한 상태에서 다시 소정의 값(L)을 올바르게 설정할 필요가 생긴다. 이 소정치(L)의 설정을 위해서는 새로운 프로브 기판(2)의 앵커부(2b)의 높이 치수(L2)에 따라 적정한 길이(L3)의 스페이서 부재(6)를 시행 착오에 의해 선택하고, 또한 미세 조정을 위해 적정한 두께의 심(9)을 시행 착오에 의해 선택하고, 이들을 조합한 상태에서 볼트(5)를 적정한 조임력으로 대응하는 앵커부(2b)에 결합할 필요가 생긴다.
이러한 시행 착오를 수반하는 적정한 길이의 스페이서 부재(6)의 선택이나 심(9)의 선택에 의한 가상 평면(P)의 미세 조정의 작업을 사용자가 수행하는 것은 번잡하고 미묘한 판정 작업을 필요로 하므로, 비록 새로운 프로브 기판(2)을 입수했다고 해도 이 프로브 기판(2)의 교체 작업은 용이하지 않다.
따라서, 프로브(2a)에 결손이 생기면, 사용자는 프로브 카드(A)를 분해하지 않고 그 프로브 카드(A) 전체를 제조사로 반송하고, 상기 제조사에서 프로브 기판(2)의 교체 및 상기한 조정 작업이 수행되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 프로브 기판의 교체시에 심(shim) 또는 원통형 스페이서의 선택을 수반하는 번잡하고 숙련을 요하는 조정 작업이 불필요한 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 전기적 접속 장치는 서로 대향하는 일측 면 및 타측 면을 갖는 보강판과, 일측 면이 상기 보강판의 상기 일측 면에 맞닿도록 상기 보강판과 결합되고 또한 타측 면에 복수 개의 제 1 전기 접속부가 설치된 배선 기판과, 상기 배선 기판의 상기 타측 면에 대향하는 일측 면에 상기 제 1 전기 접속부에 대응하는 제 2 전기 접속부가 설치되고 타측 면에 상기 제 2 전기 접속부의 각각에 전기적으로 접속된 다수 개의 프로브가 설치된 프로브 기판과, 상기 프로브 기판의 상기 일측 면의 상기 제 2 전기 접속부가 설치되지 않은 영역에 각각 형성되고 꼭대기부에 개방하는 나사 구멍(screw hole)이 각각 설치된 복수 개의 앵커부와, 각 앵커부에 대응하여 상기 배선 기판 및 보강판의 각각에 그들의 두께 방향으로 서로 정합하여 형성된 복수 개의 관통공(through-holes)과, 일측 단부가 대응하는 각 앵커부의 상기 꼭대기부에 제거 가능하게 나사 결합되고 타측 단부의 내주면에 나사홈(screw groove)이 형성되고, 상기 배선 기판 및 보강판의 상기 관통공 내에 배치된 복수 개의 원통형 스페이서(cylindrical spacers)와, 각 원통형 스페이서에 대응하여 상기 보강판의 상기 타측 면에 배치되는 복수 개의 기준 플레이트(reference plates)로서 대응하는 각 원통형 스페이서의 일측 단부를 받치는 기준면을 상기 보강판의 상기 타측 면에 대향하는 면에 가지며 각각이 상기 보강판에 나사 부재를 개재하여 제거 가능하게 결합되는 복수 개의 기준 플레이트와, 각 기준 플레이트와 상기 보강판과의 사이에 삽입된 복수 개의 심(shims)과, 상기 기준 플레이트의 타측 면에 올려지는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 상기 기준 플레이트 및 대응하는 상기 심을 관통하고, 선단부가 상기 원통형 스페이서의 상기 나사홈에 나사 결합하는 축부(shaft portion)를 갖는 볼트를 포함한다.
상기 배선 기판의 상기 타측 면의 가장자리부는 테스트 헤드의 환형 카드 홀더의 가장자리부의 상부면에 올려놓을 수 있고, 상기 각 원통형 스페이서는 상기 프로브의 팁(tip)이 정렬되는 가상 평면과 상기 배선 기판의 일측 면과의 간격을 소정의 값으로 유지하도록 선택할 수 있다.
상기 심은 상기 배선 기판의 상기 타측 면부터 상기 프로브의 팁이 위치하는 상기 가상 평면까지의 간격의 미세 조정 및 상기 카드 홀더의 상기 상부면에 관한 상기 가상 평면의 경사의 보정을 위해 두께 치수 또는 적층 수를 선택할 수 있다.
상기 원통형 스페이서의 상기 일측 단부에는 그 단부면으로부터 상기 원통형 스페이서의 축선 방향으로 돌출하는 수나사부(male screw portion)가 형성되고, 상기 수나사부를 그 대응하는 상기 앵커부의 상기 나사 구멍에 나사 결합함으로써 상기 단부면이 대응하는 상기 앵커부의 상기 꼭대기부에 맞닿도록 할 수 있다.
상기 배선 기판의 상기 타측 면과 상기 프로브 기판의 상기 일측 면과의 사이에 서로 대응하는 상기 제 1 및 제 2 전기 접속부를 전기적으로 접속하는 탄성 접속기를 삽입할 수 있다.
상기 프로브 기판에는 그 두께 방향으로의 변형이 도입되어 있으며, 상기 프로브 기판의 변형을 유지한 상태에서 상기 프로브는 그 팁이 상기 가상 평면 상에 배치되어 있는 경우, 상기 원통형 스페이서는 상기 앵커부와 협동하여 상기 프로브의 팁을 상기 가상 평면에 유지하기 위해 상기 프로브 기판의 상기 변형을 유지할 수 있다.
상기한 전기적 접속 장치의 조립 방법은 상기 배선 기판에 상기 보강판 및 상기 기준 플레이트를 결합한 후, 상기 원통형 스페이서를 상기 배선 기판 및 보강판의 상기 관통공에 적용하여 상기 원통형 스페이서에 상기 볼트를 나사 결합하기에 앞서, 소정의 길이 치수를 갖는 원통형의 표준 스페이서 부재(standard spacer member)를 상기 배선 기판 및 보강판의 각 관통공에 적용하여 각 표준 스페이서 부재의 일측 단부에 형성된 나사구멍에 대응하는 상기 볼트를 나사 결합하여 상기 볼트를 조이는 것, 상기 볼트를 조인 후, 각 표준 스페이서 부재의 타측 단부의 높이 위치를 측정하는 것, 각 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치에 대해 측정치에 적정치로부터 불균일이 있을 때 이 불균일을 없애도록 상기 보강판과 상기 기준 플레이트와의 사이에 적정한 두께 치수의 상기 심을 적용하는 것, 상기 심을 적용한 후, 상기 보강판과 상기 기준 플레이트를 상기 나사 부재에 의해 결합하는 것, 상기 표준 스페이서 부재 대신에 상기 표준 스페이서 부재의 길이에서 대응하는 상기 앵커부의 높이를 뺀 길이를 갖는 상기 원통형 스페이서의 상기 타측 단부를 대응하는 상기 앵커부에 결합하는 것, 상기 원통형 스페이서의 타측 단부가 대응하는 상기 기준 플레이트의 상기 기준면에 맞닿도록 상기 볼트를 상기 기준 플레이트 및 대응하는 상기 심을 관통시켜 상기 볼트의 상기 축부를 대응하는 상기 원통형 스페이서의 상기 일측 단부의 상기 나사홈에 나사 결합하여 상기 보강판, 상기 배선 기판 및 상기 프로브 기판을 결합하는 것을 포함한다.
상기 표준 스페이서 부재를 적용하기에 앞서, 상기 보강판 및 상기 기준 플레이트 사이에 상기 심을 미리 개재시키고, 상기 표준 스페이서 부재의 적용 후 상기 표준 스페이서 부재의 상기 타측 끝의 높이 위치에 대한 적정치로부터 불균일이 있을 때 이 불균일을 없애도록 상기 심의 두께 치수의 선택을 위해 적어도 일부의 상기 심을 교체할 수 있다.
상기 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치에 대한 각 측정치에 불균일이 있을 때, 각 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 가장 높은 높이 위치에 각 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치가 맞추어지도록 각 심의 두께 치수를 선택할 수 있다.
상기 심의 두께 치수의 선택은 상기 불균일을 없애기에 적정한 두께 치수를 갖는 하나의 심의 선택에 의해 행할 수 있다.
상기 심의 두께 치수의 선택은 상기 불균일을 없애기에 적정한 총 두께 치수를 갖는 복수 개의 심의 선택에 의해 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 배선 기판의 제조 오차에 따른 두께의 불균일과 관계없이, 상기 표준 플레이트의 상기 기준면부터 상기 배선 기판의 상기 타측 면까지의 거리가 소정의 값이 되도록 소정 길이의 상기 표준 스페이서 부재를 이용하여 각 심을 적정하게 설정할 수 있다. 이 적정하게 설정된 심은 상기 나사 부재에 의해 상기 표준 플레이트와 상기 보강판과의 사이에 유지된다.
상기 심이 적정하게 유지되면, 상기 표준 스페이서 부재의 길이 정보에 기초하여 상기 프로브 기판의 각 앵커부의 높이와 각 앵커부에 대응하는 상기 원통형 스페이서의 길이와의 합이 상기 표준 스페이서 부재의 길이와 일치하도록 상기 원통형 스페이서가 선택된다. 선택된 상기 원통형 스페이서를 상기 프로브 기판의 대응하는 앵커부에 적정하게 조이고, 이 원통형 스페이서를 상기 프로브 기판과 함께 상기 배선 기판 및 상기 보강 기판에 내장하고, 이 내장 상태에서 대응하는 상기 원통형 스페이서에 상기 볼트를 나사 결합하여 적정하게 조일 수 있다. 이에 따라, 종래와 같은 원통형 스페이서나 심의 설정에 시행 착오를 수반하지 않고 비교적 용이하게 상기 전기적 접속 장치의 조립을 수행할 수 있다.
또한, 상기 심의 설정에 관해, 각 심은 상기 볼트에 대응하여 복수 개의 부위에 적용되므로 각 부위에 적용되는 심의 두께를 적당히 선택함으로써, 예를 들면 상기 배선 기판의 제조 오차에 따른 상기 배선 기판의 양면의 상대적인 기울기를 보정할 수 있다.
또한, 적정하게 설정된 심은 상기한 바와 같이 상기 나사 부재에 의해 상기 표준 플레이트와 상기 보강판과의 사이에 유지된다. 따라서, 상기 프로브 기판의 교체를 위해 상기 볼트가 대응하는 상기 원통형 스페이서로부터 제거되어도 상기 표준 플레이트의 상기 기준면의 상기 보강판에 관한 관계는 유지된다. 이러한 사실에서, 새로운 프로브 기판의 각 앵커부에 적용되는 원통형 스페이서로서, 대응하는 상기 앵커부의 높이와의 합이 상기한 표준 스페이서 부재의 길이와 일치하는 길이의 원통형 스페이서를 선택하고, 이를 새로운 프로브 기판의 대응하는 앵커부에 조립 장착하고, 이들과 함께 상기 심이 적정하게 조립 장착된 상기 보강판 및 상기 배선 기판을 상기 볼트를 이용하여 조립 장착함으로써 종래와 같은 복잡한 조정 작업을 필요로 하지 않고 상기 프로브의 팁이 적정한 가상 평면에 일치된 상기 전기적 접속 장치를 비교적 용이하게 재조립할 수 있다.
즉, 상기 프로브 기판의 교체를 위해 상기 프로브 기판의 상기 앵커부에 결합된 상기 원통형 스페이서와 상기 볼트와의 결합을 해제한 후, 새로운 프로브 기판을 위한 원통형 스페이서로서, 상기 표준 스페이서 부재의 소정의 길이에서 상기 새로운 프로브 기판의 앵커부의 높이를 뺀 길이의 원통형 스페이서를 적용할 수 있다.
따라서, 프로브에 결손을 일으킨 프로브 기판을 교체할 필요가 사용자에게 발생해도, 그 전기적 접속 장치를 종래와 같이 제조사에 반송하지 않고 사용자는 상기 표준 스페이서 부재에 기초하여 선택된 적정한 원통형 스페이서를 시행 착오 없이 적정하게 선택할 수 있고, 이 적정한 원통형 스페이서를 이용한 재조립 작업에 의해 용이하게 상기 전기적 접속 장치를 적정하게 재조립할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 심 및 원통형 스페이서의 적정한 설정에 시행 착오를 수반하지 않고 조립할 수 있는 전기적 접속 장치를 제공할 수 있다.
또한, 사용자는 종래와 같은 상기 심 및 상기 원통형 스페이서의 적정한 설정에 품을 들이지 않고 신속하게 적정한 프로브를 갖는 프로브 기판을 내장할 수 있으므로 프로브의 결손시에 전기적 접속 장치를 제조사에 반송할 필요는 없어진다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기 심의 조정에 의해 상기 배선 기판의 상기 양면의 경사를 보정할 수 있으므로, 상기 프로브의 팁이 일치되는 가상 평면의 수평도를 보다 정밀하게 수정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기적 접속 장치의 종단면도이고,
도 2는 도 1에 도시한 전기적 접속 장치의 일부를 확대하여 도시한 종단면도이고,
도 3은 도 1에 도시한 전기적 접속 장치의 배선 기판 집합부의 조립 공정을 도시한 종단면도이고,
도 4는 도 3에 도시한 배선 기판 집합부와 프로브 기판 집합부의 조립 장착 공정을 도시한 종단면도이고,
도 5는 종래의 전기적 접속 장치를 도시한 종단면도이다.
본 발명에 따른 전기적 접속 장치(10)가 도 1에 도시되어 있다. 이 전기적 접속 장치(10)는, 도 5에 도시한 바와 같은 예를 들면 테스터의 시료대를 구성하는 종래 잘 알려진 진공 척(vacuum chuck)(Y) 상에 배치된 반도체 웨이퍼(7)의 전기 검사에 사용된다. 반도체 웨이퍼(7)에는, 도시하지 않으나, 다수 개의 IC 회로가 내장되어 있으며, 그들 IC 회로의 전기적 검사를 위해 그들 각 접속 패드를 상기 테스터의 테스터 본체(도시하지 않음)의 전기 회로에 접속하는 데 전기적 접속 장치(10)가 사용된다.
이 전기적 접속 장치(10)는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 테스터의 테스터 헤드(도시하지 않음)에 설치된 환형의 카드 홀더(12)에의 부착면이 될 하부면(underside)(14a)을 갖는 원형 평판형의 배선 기판(14)과, 상기 배선 기판의 상부면(top face)(14b)에 부착되는 원형 평판형의 보강판(16)과, 배선 기판(14)의 하부면(14a)으로부터 간격을 두고 배치되는 프로브 기판(18)과, 배선 기판(14)의 하부면(14a) 및 상기 하부면에 대향하는 프로브 기판(18)의 상부면(18a) 사이에 배치되는 탄성 접속기(20)를 구비한다.
배선 기판(14)은 종래와 동일한 인쇄 배선 기판(PCB)으로 이루어지며, 그 상부면(14b)의 보강판(16)으로부터 노출되는 영역에는, 도시하지 않으나, 종래 잘 알려진 상기 테스터에의 전기 접속부를 위한 다수 개의 소켓이 정렬되어 배치되어 있다. 도 1에서는 도면의 간소화를 위해 상기 소켓이 생략되어 있다.
배선 기판(14)의 하부면(14a)에는 각 소켓에 각각 대응하는 제 1 전기 접속부(22)가 형성되어 있다. 각 전기 접속부(22)는 배선 기판(14)에 형성된 종래 잘 알려진 도전로(도시하지 않음)를 거쳐 대응하는 상기 소켓의 각 접점에 접속되어 있다.
프로브 기판(18)은, 도 1에 도시한 예에서는, 배선 기판(14)에 대향하여 배치되는 세라믹판(ceramic plate)(26)과 상기 세라믹판에 접합된 가요성을 갖는 배선판(28)을 갖는다. 세라믹판(26)의 상부면(26a)은 배선 기판(14)의 하부면(14a)에 대향하여 배치되며, 이에 의해 배선 기판(14)에 대향하는 프로브 기판(18)의 상부면을 구성한다. 이 상부면(26a)에는 배선 기판(14)의 전기 접속부(22)에 대응하는 제 2 전기 접속부(24)가 형성되어 있다.
배선판(28)은 그 상부면(28a)을 세라믹판(26)의 하부면(26b)에 접합시켜 배치되어 있으며, 이에 의해 그 하부면(28b)에서 프로브 기판(18)의 하부면이 구성되어 있다. 이 프로브 기판(18)의 하부면 즉 배선판(28)의 하부면(28b)에는 반도체 웨이퍼(7)(도 5 참조)의 상기 접속 패드(7a)(도 5 참조)에 대응하는 다수 개의 프로브(30)가 설치되어 있다.
프로브 기판(18)을 구성하는 세라믹판(26) 및 배선판(28)에는, 도시하지 않으나 종래와 동일한 도전로가 형성되어 있으며, 상기 도전로를 거쳐 각 프로브(30)는 대응하는 제 2 전기 접속부(24)에 접속되어 있다. 또한, 프로브 기판(18)의 상부면 즉 세라믹판(26)의 상부면(26a)의 제 2 전기 접속부(24)가 설치되지 않은 영역에는 소정의 높이 치수를 갖는 예를 들면 원기둥형의 앵커부(32)가 간격을 두고 세워져올라간다. 각 앵커부(32)의 꼭대기부에는 상기 앵커부의 축선 방향으로 뻗는 나사 구멍(34)이 개방된다.
프로브 기판(18)에는, 상기한 도전로의 형성 공정, 그 밖의 공정에 있어서 열적 혹은 기계적인 일그러짐 응력이 가해지므로, 일반적으로 그 두께 방향으로의 휨 혹은 물결 무늬와 같은 두께 방향으로의 변형이 도입된다. 이 변형의 일부는 프로브 기판(18)에 부하가 작용하지 않는 상태에서 잔류되어 버린다. 각 프로브(30)의 팁(30a)은 이 프로브 기판(18)의 잔류한 무부하 변형을 유지한 상태에서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 가상 평면(P) 상에 일치하도록 형성되어 있다. 또한, 각 앵커부(32)의 꼭대기부는 이들 꼭대기부를 지나는 가상면이 상기 가상 평면(P)으로부터 소정의 간격을 두고 평행해지도록 평탄한 연마를 받는 것이 바람직하다.
도 1에 도시한 예에서는, 각 프로브(30)에는 상기 프로브를 유지하는 종래 잘 알려진 비도전 재료로 이루어지는 홀더(holder)(36)가 각 프로브(30)의 관통을 허용하도록 장착되어 있다. 또한, 배선 기판(14)과 프로브 기판(18)과의 사이에는 상기한 탄성 접속기(20)가 배치되어 있으며, 상기 탄성 접속기는, 도 1에 도시한 예에서는, 종래 잘 알려진 인터포저의 하나인 포고핀 조립체이다. 이 포고핀 조립체(20)는 배선 기판(14) 및 프로브 기판(18) 사이에 삽입되는 포고핀 블록(pogo pin block)(20a)과, 상기 포고핀 블록에 내장되는 복수 개의 포고핀(20b)을 구비하며, 각 제 1 전기 접속부(22) 및 이에 대응하는 제 2 전기 접속부(24)를 전기적으로 서로 접속한다.
보강판(16)은, 그 하부면(16a)이 배선 기판(14)의 상부면(14b)에 맞닿도록 하여 상기 상부면 상에 배치되어 있으며, 하부면(16a)에 대향하여 평행한 상부면(16b)의 중앙부에는, 도시한 예에서는 평탄한 바닥면(bottom face)(38)을 갖는 자리파기부(40)가 형성되어 있다.
도 2는 자리파기부(40)의 일부를 확대하여 도시한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 자리파기부(40)의 바닥면(38)에는, 예를 들면 원형 평면 형상을 갖는 기준 플레이트(42)를 수용하는 원형의 개구(44)가 각 앵커부(32)에 대응하여 형성되어 있다. 기준 플레이트(42)는 평탄한 하부면(underside)(42a)을 가지며 상기 하부면이 개구(44)의 바닥면(bottom face)(44a)을 향하게 하여 배치되어 있다. 기준 플레이트(42)의 상부면(top face)(42b)에는 볼트(46)의 헤드부(46a)를 수용하는 중앙 오목부(48)가 형성되며, 상기 중앙 오목부에는 볼트(46)의 축부(46b)의 삽입 관통을 허용하는 중앙 개구(48a)가 형성되어 있다.
배선 기판(14) 및 보강판(16)에는 앵커부(32) 및 후술하는 원통형 스페이서(50)를 수용하는 관통공(14c 및 16c)이 서로 정합하여 각각의 두께 방향으로 형성되어 있다. 보강판(16)의 관통공(16c)은 개구(44)의 바닥면(44a)에 개방된다.
배선 기판(14) 및 보강판(16)의 관통공(14c 및 16c) 내에는, 예를 들면 원형 횡단면 형상을 갖는 원통형 스페이서(50)가 그 상단부가 각 기준 플레이트(42)의 하부면(42a)에 맞닿아 배치되어 있다. 원통형 스페이서(50)의 상기 상단부에는 볼트(46)의 축부(46b)에 나사 결합하는 나사홈(50a)이 형성되어 있다. 또한, 원통형 스페이서(50)의 하단부는 앵커부(32)의 상기 꼭대기부에 맞닿고, 원통형 스페이서(50)의 하부 단부면에는 상기 원통형 스페이서의 축선 방향으로 돌출하는 수나사부(50b)가 형성되어 있으며, 수나사부(50b)는 원통형 스페이서(50)의 상기 하부 단부면과 앵커부(32)의 상기 꼭대기부와의 맞닿음을 허용하도록 상기 앵커부의 나사구멍(34)에 나사 결합한다.
보강판(16)의 바닥면(44a)과 기준 플레이트(42)의 기준면이 될 하부면(42a)과의 사이에는 심(52)이 배치되어 있다. 각 심(52)에는 중앙 개구(48a)에 축선을 일치시키는 개구(52a)가 형성되어 있다. 상기 개구(52a)는 원통형 스페이서(50)의 상기 상단부와 기준 플레이트(42)의 기준면(42a)과의 맞닿음을 허용하도록 원통형 스페이서(50)를 수용하기에 충분히 큰 구경을 갖는다. 이러한 심(52)으로서 예를 들면 100μm의 두께 치수를 갖는 스테인리스판과 같은 도전성 판부재 혹은 폴리이미드 필름(polyimide film)과 같은 비도전성 판부재를 사용할 수 있다.
기준 플레이트(42)의 상부면(42b)으로부터 삽입되며 보강판(16)에 나사 결합하는 나사 부재(54)에 의해 각 심(52)은 보강판(16)의 바닥면(44a)과 기준 플레이트(42)의 기준면(42a)과의 사이에서 상기 기준 플레이트와 함께 보강판(16)에 제거 가능하게 고정되어 있다.
볼트(46)는 상기 볼트에 나사 결합하는 원통형 스페이서(50) 및 상기 원통형 스페이서에 나사 결합하는 프로브 기판(18)의 앵커부(32)를 거쳐 보강판(16), 배선 기판(14) 및 프로브 기판(18)을 일체로 결합한다. 또한, 도 1에 도시되어 있는 예에서는, 보강판(16) 및 배선 기판(14)은 복수 개의 나사 부재(56)로 결합되며, 프로브 기판(18)의 가장자리부는 상기 가장자리부를 받치는 종래 잘 알려진 고정 링 부재(fixing ring member)(58)로 지지되어 있다. 고정 링 부재(58)는 배선 기판(14)을 관통하며 선단이 보강판(16)에 나사 결합하는 나사 부재(60)로 배선 기판(14)에 결합되어 있으며, 이 고정 링 부재(58)를 위한 나사 부재(60)에 의해서도 보강판(16) 및 배선 기판(14)은 일체로 결합되어 있다.
전기적 접속 장치(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배선 기판(14)의 하부면(14a)이 카드 홀더(12)의 가장자리부 상부면(12a)에 올려져서 사용된다. 전기적 접속 장치(10)는 카드 홀더(12)에 올려진 상태에서 각 프로브(30)의 팁(30a)이 도 5에 도시한 바와 같은 대응하는 피검사체(7)의 전극(7a)에 접촉되면, 상기 전극은 프로브 기판(18)의 상기 도전로, 포고핀 조립체(20), 배선 기판(14)의 상기 도전로를 거쳐 상기 소켓으로부터 상기 테스터의 본체에 접속된다.
전기적 접속 장치(10)에 내장된 원통형 스페이서(50)는 이 전기적 접속 장치(10)의 사용 상태에서 각 프로브(30)가 적정한 누름력으로 대응하는 상기 전극(7a)에 접촉하도록 원통형 스페이서(50)의 상부 단부면이 맞닿는 기준 플레이트(42)의 기준면(42a)부터 상기 원통형 스페이서의 하부 단부면이 맞닿는 앵커부(32)까지의 간격을 적정하게 유지한다. 또한, 각 심(52)은 보강판(16)의 제조 오차에 따른 기준면(42a)의 기울기나 상기 간격의 미세 조정에 사용되고 있다.
이하, 도 3 및 도 4에 따라 전기적 접속 장치(10)의 조립 방법에 대해 설명한다. 도 3에 도시되어 있는 예에서는, 상기한 바와 같이, 기준 플레이트(42)가 나사 부재(54)에 의해 보강판(16)의 개구(44) 내에 고정되어 있고, 각 기준 플레이트(42)와 개구(44)의 바닥면(44a)과의 사이에 소정 두께를 갖는 심(52)이 적용되어 있다.
또한 보강판(16)의 하부면(16a)에는 배선 기판(14)의 상부면(14b)이 맞닿고, 두 판(16 및 14)이 나사 부재(56)에 의해 고정되어 있으며, 이에 따라 배선 기판 집합부(62A)가 형성된다.
이 배선 기판 집합부(62A)에는 소정의 길이 치수를 갖는 원통형의 표준 스페이서 부재 즉 표준 원통형 스페이서(64)가 내장된다. 이 표준 원통형 스페이서(64)의 일측 단부에는 볼트(46)의 축부(46b)와의 나사 결합을 허용하는 나사홈(50a)과 동일한 나사홈(64a)이 형성되어 있다. 또한 그 하단부는 평탄면(64b)이다. 표준 원통형 스페이서(64)가 그 나사홈(64a)에 볼트(46)의 축부(46b)를 수용한 상태에서 볼트(46)는 적정한 조임 토크(tightening torque)로 표준 원통형 스페이서(64)에 조여진다.
그 후, 각 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)부터 예를 들면 배선 기판(14)의 하부면(14a)까지의 각 높이(h)가 측정된다. 이 평탄면(64b)의 높이의 위치(h)에 불균일이 있으면, 예를 들면 모든 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)이 최하부 단부에 있는 평탄면(64b)과 일치하도록 각 심(52)의 두께 치수가 선택된다.
이 대신, 모든 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)이 최상부 단부에 있는 평탄면(64b)과 일치하도록 각 심(52)의 두께 치수를 선택할 수 있다. 요는, 모든 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)을 일 평탄면 상에 일치시키는 데 있다.
따라서, 소정 두께를 갖는 심(52)이 미리 기준 플레이트(42)와 보강판(16)과의 사이에 적용되어 있지 않아 둘이 직접 맞닿아 있는 경우에도 동일하게 모든 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)이 예를 들면 최상부 단부에 있는 평탄면(64b)과 일치하도록 나사 부재(54)의 탈부착에 의해 적당하고 적정한 두께 치수의 심(52)을 적용할 수 있다.
이들 심(52)의 두께 치수의 선택을 위해, 기준 플레이트(42)마다 상기한 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)의 높이 위치의 불균일을 없애기에 적정한 두께 치수를 갖는 하나의 심(52)을 선택할 수 있다. 또한, 이 대신, 기준 플레이트(42)마다 상기 불균일을 없애기에 적정한 총 두께 치수를 갖는 복수 개의 심(52)을 포개어서 사용할 수 있다. 또한 심(52)은 배선 기판(14)의 하부면(14a)부터 프로브(30)의 팁(30a)이 위치하는 상기 가상 평면까지의 간격(1)의 미세 조정을 위해 사용할 수 있다.
모든 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)을 일치하도록 심(52)을 조정하고, 나사 부재(54)를 조인 후, 각 볼트(46)로부터 표준 원통형 스페이서(64)가 제거된다.
표준 원통형 스페이서(64)를 제거한 후, 도 4에 도시한 바와 같이, 배선 기판 집합부(62A)에는 그 배선 기판(14)의 하부면(14a)에 종래와 동일하게 포고핀 조립체로 이루어지는 탄성 접속기(20)가 조립 장착된다.
또한, 홀더(36)에 의해 유지된 프로브(30)를 갖는 프로브 기판(18)의 각 앵커부(32)에는, 후술하는 적정한 길이 치수를 갖는 원통형 스페이서(50)의 수나사부(50b)가 나사 결합되고, 이에 따라 프로브 기판 집합부(62B)가 형성된다.
프로브 기판 집합부(62B)는 각 원통형 스페이서(50)가 대응하는 배선 기판(14)의 관통공(14c) 및 보강판(16)의 관통공(16c) 내에 삽입되고, 대응하는 볼트(46)의 축부(46b)를 기준 플레이트(42)의 중앙 개구(48a)를 거쳐 각 원통형 스페이서(50)의 나사홈(50a)에 나사 결합함으로써 배선 기판 집합부(62A)에 결합된다. 또한, 고정 링 부재(58)가 배선 기판(14)을 거쳐 보강판(16)에 나사 결합되고, 이에 따라 전기적 접속 장치(10)가 조립된다.
전기적 접속 장치(10)의 조립시에 사용되는 원통형 스페이서(50)는 기본적으로는 상기한 표준 원통형 스페이서(64)의 높이 치수에 기초하여 선택된다.
즉, 앵커부(32)의 높이 치수와 상기 앵커부에 대응하는 원통형 스페이서(50)와의 합이 표준 원통형 스페이서(64)의 높이 치수와 일치하도록 각 원통형 스페이서(50)가 선택된다.
예를 들면, 프로브 기판(18)에 휨이나 물결 무늬의 변형이 도입된 상태에서 각 프로브(30)의 팁(30a)이 동일 가상면 상에 일치되어 있는 경우, 각 스페이서(50)의 길이 치수와 대응하는 앵커부(32)의 높이 치수와의 합이 표준 원통형 스페이서(64)의 높이 치수와 일치하도록 동일 치수의 원통형 스페이서(50)를 선택함으로써 프로브 기판(18)의 휨이나 물결 무늬의 변형을 유지한 상태에서 프로브(30)의 팁(30a)을 도 1에 도시한 가상 평면(P) 상에 정렬시킬 수 있다.
또한, 프로브(30)의 팁(30a)이 동일 평면 상에 일치되어 있지 않는 한, 복수 개의 앵커부(32) 사이에서 그 높이에 불균일이 있어도 각 앵커부(32)의 높이와 각 앵커부에 대응하는 원통형 스페이서(50)의 높이가 표준 원통형 스페이서(64)의 높이 치수와 일치하도록 각 앵커부에 대응하는 원통형 스페이서(50)의 길이를 선택함으로써 프로브(30)의 팁(30a)을 적정한 동일 평면(P) 상에 일치시킬 수 있다
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기적 접속 장치(10)에 따르면, 배선 기판(14)의 제조 오차에 따른 두께의 불균일과 관계없이 소정 길이의 표준 원통형 스페이서(64)를 이용하여 시행 착오 없이 상기 표준 원통형 스페이서(64)의 평탄면(64b)의 측정치에 기초하여 각 심(52)을 적정하게 설정할 수 있다.
또한, 적정하게 설정된 심(52)은 나사 부재(54)에 의해 기준 플레이트(42)와 함께 보강판(16)에 확실하게 유지되므로, 도 4에 도시한 바와 같이, 배선 기판 집합부(62A)로부터 프로브 기판 집합부(62B)를 제거해도 배선 기판(14)에 관해 기준 플레이트(42)의 기준면(42a)은 유지된다.
따라서, 상기한 바와 같이, 결손된 프로브(30)를 포함하는 프로브 기판(18)을 새로운 프로브 기판(18)으로 교체하는 경우에 있어서도 종래와 같은 심의 재설정은 필요하지 않다. 또한, 이 새로운 프로브 기판(18)의 앵커부(32)에 원통형 스페이서(50)를 조립 장착하여 형성한 새로운 프로브 기판 집합부(62B)를 배선 기판 집합부(62A)와 조합하는 것에 대해 적절한 원통형 스페이서(50)를 종래와 같은 시행 착오에 의해 선택할 필요는 없어, 표준 원통형 스페이서(64)의 길이 치수와 대응하는 각 앵커부(32)의 높이 치수에 기초하여 선택할 수 있다. 따라서, 사용자는 결손을 일으킨 전기적 접속 장치(10)를 제조사에 반송하지 않고, 프로브(30)의 팁(30a)이 적정한 가상 평면(P) 상에 일치된 전기적 접속 장치(10)를 종래와 같은 시행 착오를 수반하는 심(52)이나 원통형 스페이서(50)의 설정 작업을 수반하지 않고 비교적 용이하게 재조립할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기적 접속 장치(10)에서는 각 심(52)의 두께 치수의 선택에 의해 배선 기판(14)의 부분적인 두께 치수의 불균일이나 배선 기판(14)마다의 제조 오차에 따른 두께 치수의 불균일을 보상할 수 있으므로, 보다 정밀한 전기적 접속 장치(10)를 제조할 수 있다.
상기한 바에서는 인터포저로서 포고핀 조립체(20)로 이루어지는 탄성 접속기를 이용한 예를 개시했으나, 이에 한정되지 않으며, 종래 잘 알려진 탄성 와이어 접속기와 같은 다양한 탄성 접속기를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명은 탄성 접속기(20)를 필요로 하지 않는 전기적 접속 장치에 적용할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 취지를 벗어나지 않는 한 다양하게 변경할 수 있다.
10; 전기적 접속 장치
14; 배선 기판
16; 보강판
18; 프로브 기판
20; 탄성 접속기(포고핀 조립체)
22, 24; 전기 접속부
30; 프로브
30a; 팁(침선)
32; 앵커부
34; 앵커부의 나사구멍
42; 기준 플레이트
42a; 기준 플레이트의 기준면
46; 볼트
50; 원통형 스페이서
52…심(shim)
54; 나사 부재
62A; 배선 기판 집합부
62B; 프로브 기판 집합부

Claims (10)

  1. 서로 대향하는 일측 면 및 타측 면을 갖는 보강판과, 일측 면이 상기 보강판의 상기 일측 면에 맞닿도록 상기 보강판과 결합되고, 또한 타측 면에 복수 개의 제 1 전기 접속부가 설치된 배선 기판과, 상기 배선 기판의 상기 타측 면에 대향하는 일측 면에 상기 제 1 전기 접속부에 대응하는 제 2 전기 접속부가 설치되고, 타측 면에 상기 제 2 전기 접속부의 각각에 전기적으로 접속된 다수 개의 프로브가 설치된 프로브 기판과, 상기 프로브 기판의 상기 일측 면의 상기 제 2 전기 접속부가 설치되지 않은 영역에 각각 형성되고, 꼭대기부에 개방하는 나사 구멍이 각각 설치된 복수 개의 앵커부와, 각 앵커부에 대응하여 상기 배선 기판 및 보강판의 각각에 그들의 두께 방향으로 서로 정합하여 형성된 복수 개의 관통공과, 일측 단부가 대응하는 각 앵커부의 상기 꼭대기부에 제거 가능하게 나사 결합되고, 타측 단부의 내주면에 나사홈이 형성되고, 상기 배선 기판 및 보강판의 상기 관통공 내에 배치된 복수 개의 원통형 스페이서와, 각 원통형 스페이서에 대응하여 상기 보강판의 상기 타측 면에 배치되는 복수 개의 기준 플레이트로서 대응하는 각 원통형 스페이서의 타측 단부를 받는 기준면을 상기 보강판의 상기 타측 면에 대향하는 면에 가지며, 각각이 상기 보강판에 나사 부재를 통하여 제거 가능하게 결합되는 복수 개의 기준 플레이트와, 각 기준 플레이트와 상기 보강판 사이에 삽입된 복수 개의 심과, 상기 기준 플레이트의 타측 면에 올려지는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 상기 기준 플레이트 및 대응하는 상기 심을 관통하고 선단부가 상기 원통형 스페이서의 상기 나사홈에 나사 결합하는 축부를 갖는 볼트를 포함하는 전기적 접속 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 심은 상기 배선 기판의 일측 면부터 상기 프로브의 팁이 위치하는 가상 평면까지의 간격의 미세 조정 및 카드 홀더의 상부면에 관한 상기 가상 평면의 경사의 보정을 위해 두께 치수 또는 적층 수가 선택되는 전기적 접속 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 원통형 스페이서의 일측 단부에는, 그 단부면으로부터 해당 원통형 스페이서의 축선 방향으로 돌출하는 수나사부가 형성되고, 상기 수나사부가 그 대응하는 상기 앵커부의 상기 나사 구멍에 나사 결합됨으로써 상기 단부면이 대응하는 상기 앵커부의 상기 꼭대기부에 맞닿는 전기적 접속 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 배선 기판의 타측 면과 상기 프로브 기판의 일측 면과의 사이에는 서로 대응하는 상기 제 1 및 제 2 전기 접속부를 전기적으로 접속하는 탄성 접속기가 삽입되어 있는 전기적 접속 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 프로브 기판에는 그 두께 방향으로의 변형이 도입되어 있으며, 상기 프로브 기판의 변형을 유지한 상태에서 상기 프로브는 그 팁이 상기 가상 평면상에 배치되어 있으며, 상기 원통형 스페이서는 상기 앵커부와 협동하여 상기 프로브의 팁을 상기 가상 평면에 유지하기 위해 상기 프로브 기판의 상기 변형을 유지하는 전기적 접속 장치.
  6. 제 1항에 기재된 전기적 접속 장치의 조립 방법으로서, 상기 배선 기판에 상기 보강판 및 상기 기준 플레이트를 결합한 후, 상기 원통형 스페이서를 상기 배선 기판 및 보강판의 상기 관통공에 적용하여 상기 원통형 스페이서에 상기 볼트를 나사 결합하기에 앞서, 소정의 길이 치수를 갖는 원통형의 표준 스페이서 부재를 상기 배선 기판 및 보강판의 각 관통공에 적용하여 각 표준 스페이서 부재의 일측 단부에 형성된 나사구멍에 대응하는 상기 볼트를 나사 결합하여 상기 볼트를 조이는 것,
    상기 볼트를 조인 후, 각 표준 스페이서 부재의 타측 단부의 높이 위치를 측정하는 것,
    각 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치에 대해 측정치에 적정치로부터 불균일이 있을 때 이 불균일을 없애도록 상기 보강판과 상기 기준 플레이트와의 사이에 적정한 두께 치수의 상기 심을 적용하는 것,
    상기 심을 적용한 후, 상기 보강판과 상기 기준 플레이트를 상기 나사 부재에 의해 결합하는 것,
    상기 표준 스페이서 부재 대신에 상기 표준 스페이서 부재의 길이에서 대응하는 상기 앵커부의 높이를 뺀 길이를 갖는 상기 원통형 스페이서의 상기 일측 단부를 대응하는 상기 앵커부에 결합하는 것,
    상기 원통형 스페이서의 타측 단부를 대응하는 상기 기준 플레이트의 상기 기준면에 맞닿도록 상기 볼트를 상기 기준 플레이트 및 대응하는 상기 심을 관통시켜 상기 볼트의 상기 축부를 대응하는 상기 원통형 스페이서의 상기 일측 단부의 상기 나사홈에 나사 결합하여 상기 보강판, 상기 배선 기판 및 상기 프로브 기판을 결합하는 것을 포함하는 전기적 접속 장치의 조립 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 표준 스페이서 부재를 적용하기에 앞서, 상기 보강판 및 상기 기준 플레이트 사이에 상기 심을 미리 개재시키고, 상기 표준 스페이서 부재의 적용 후 상기 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치에 대한 적정치로부터 불균일이 있을 때, 이 불균일을 없애도록 상기 심의 두께 치수의 선택을 위해 적어도 일부의 상기 심을 교체하는 것을 포함하는 전기적 접속 장치의 조립 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치에 대한 각 측정치에 불균일이 있을 때, 각 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 가장 높은 높이 위치에 각 표준 스페이서 부재의 상기 타측 단부의 높이 위치가 일치하도록 각 심의 두께 치수가 선택되는 전기적 접속 장치의 조립 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 프로브 기판의 교체를 위해 상기 프로브 기판의 상기 앵커부에 결합된 상기 원통형 스페이서와 상기 볼트와의 결합을 해제한 후, 새로운 프로브 기판을 위한 원통형 스페이서로서 상기 표준 스페이서 부재의 소정의 길이에서 상기 새로운 프로브 기판의 앵커부의 높이를 뺀 길이의 원통형 스페이서를 적용하는 전기적 접속 장치의 조립 방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 프로브 기판의 교체는 사용자가 수행하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치의 조립 방법.
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