KR101819354B1 - 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법 - Google Patents

후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 조립 방법은 양쪽 끝단을 각각 고정 엔드와 접촉 엔드로 구분한 프로브 핀(51)이 직선 경로의 프로브 핀 홀(11,31)로 삽입되어 직렬 배열(straight array)을 이루고, 프로브 핀(51)의 고정 엔드 부위에 엇각 이동(sloping array movement)을 줘 직렬 배열이 엇 배열(sloping array)로 전환되며, 접촉 엔드가 프로브 핀 홀(11)의 내부에 매몰된 상태에서 필요 시 외부로 빠져나와 PCB 단자(100-1)에 접촉되는 프로브 엔드(50-1)를 형성하도록 시야 확보 창 간격(W)이 스프링 탄성력 크기로 조절됨으로써 설계 전 프로브 텐션 각이 미리 형성되어야 하던 전 변위 텐션부여방식(Before Shift Tension)의 해소 불가 issue 제거, 부품 수량 축소, 고 신뢰도 확보, 높은 가성비, 가격 경쟁력 우위 등이 이루어지는 후 변위 텐션부여방식(After Shift Tension)의 와이어 프로브 지그(1)가 제조되는 특징을 갖는다.

Description

후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법{Probe Fixture Assembling Method by After Shift Tension}
본 발명은 프로브 지그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 프로브 핀(probe pin)이 직렬 배열(straight array)의 상태로 조립된 후 엇 배열(sloping array)의 상태로 변형되는 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 프로브 지그(Probe Fixture)는 전류 통전이 이루어지는 O/S(open/short)검사 장치에 결합되어 검사 대상체의 배선 패턴에 대한 전기적 특성 검사를 수행한다.
특히, 검사 대상체가 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 이하 PCB)과 같은 기판(Substrate)에 사용되는 프로브 지그는 미세 직경의 프로브 핀(또는 와이어)를 사용함으로써 와이어 프로브 지그(Wire Probe Fixture)로 칭한다. 그러므로 상기 와이어 프로브 지그는 프로브 핀의 직경이 PCB 단자의 피치에 맞춰짐으로써 PCB 별로 제조 된다
하기 표 1은 와이어 프로브 지그의 종류를 나타낸다. 여기서, 피치(Pitch)는 PCB의 배선 패턴을 이루는 2개의 단자 간격으로 ㎛ 단위이다.
Wire Probe Fixture 2W Pitch 4W Pitch
90㎛ Wire Probe Fixture 120㎛ 230㎛
70㎛ Wire Probe Fixture 100㎛ 210㎛
60㎛ Wire Probe Fixture 80㎛ 200㎛
50㎛ Wire Probe Fixture 60㎛ 180㎛
40㎛ Wire Probe Fixture 40㎛ 130㎛
30㎛ Wire Probe Fixture 30㎛ 110㎛
표1과 같이 PCB의 배선 패턴이 미세할수록 와이어 프로브 지그의 프로브 핀도 그 직경이 90㎛ ~30㎛로 미세해짐을 알 수 있다.
한편, 와이어 프로브 지그에 의한 PCB의 O/S 검사 원리는 하기와 같다.
O/S검사 장치에 결합된 와이어 프로브 지그가 PCB의 배선 패턴 쪽으로 이동됨으로써 프로브로 묶여진 프로브 핀 중 2개의 프로브 핀이 PCB의 2개 단자와 각각 접촉되고, 접촉 상태에서 프로브에 흐르는 전류로 PCB 단자의 O/S(Open/Short)검사가 이루어진 다음 와이어 프로브 지그를 초기 위치로 올려줌으로써 PCB 검사가 종료된다.
이를 위해 와이어 프로브 지그는 전류가 흐르는 미세 직경의 프로브 핀에 프로브 텐션각도(Probe Tension Angle, 이하 PTA)를 줘 텐션(tension)을 부여하고, 상기 PTA는 프로브 핀의 조밀한 간격 하에서 한쪽 쏠림을 방지함과 더불어 O/S 검사에 따른 접촉 변형의 영구화를 예방한다. 특히, 상기 PTA는 프로브 핀의 직경에 따라 약 280㎛ ~ 680㎛로 부여된다. 그 결과 와이어 프로브 지그는 수없이 반복되는 상하 왕복운동 조건에서도 O/S검사를 중단할 수밖에 없는 프로브 불량을 발생하지 않게 된다.
일례로, 전 변위 텐션부여 방식(Before Shift Tension, 이하 BST방식)은 프로브에 PTA를 주는 기술의 한 예이다. 상기 BST방식은 프로브 핀을 엇각편차(sloping angle deflection)로 가공된 프로브 핀 홀에 삽입하여 엇 배열(sloping array)로 조립하고, 상기 엇 배열(sloping array)이 PTA를 형성함으로써 프로브에 텐션이 부여되는 방식이다. 즉, 프로브 텐션은 프로브 핀 홀의 각각을 엇각편차로 가공하고, 엇각편차 상태로 적층된 프로브 핀 홀에 프로브 핀을 끼워줌으로써 프로브 핀이 조립과 동시에 형성된 엇 배열(sloping array)로 부여된다.
이하, 상기 BST 방식을 적용하여 제조된 와이어 프로브 지그는 BST방식 와이어 프로브 지그로 칭한다.
도 10은 상기 BST방식 와이어 프로브 지그(1000)의 제조 예를 나타낸다. 여기서, PTA는 약 280㎛ ~ 680㎛ 중 하나의 값으로 설정되며, 도면은 이를 과장되게 표현한 경우이다.
도시된 바와 같이. 상기 BST 방식 와이어 프로브 지그(1000)는 복수개의 프로브 핀(2000-1)으로 이루어진 프로브(2000), 엇각편차상태의 핀 홀 가공을 위한 7개의 플레이트(3000-1,...,3000-7)로 이루어진 하단지그헤드(3000), 프로브(2000)의 끝단이 미세하게 외부 노출된 상단지그헤드(4000), 상/하단지그헤드(4000,3000)의 사이로 시야 확보 창(H)을 형성하는 포스트(5000)를 포함한다. 여기서, 상기 상/하단지그헤드(4000,3000)는 지그 헤드부로 칭하며, 상기 지그 헤드부로 프로브 핀(2000-1)이 지나가면서 PTA가 부여되는 시프트 피치(shift pitch)(P-1)가 이뤄진다. 그 결과 하단지그헤드(300)의 제1내지 제7 플레이트(3000-1,...,3000-7)의 각각에 가공된 프로브 핀 홀의 시프트 피치 설계(shift pitch design)로 인해 지그 헤드부는 프로브 핀(2000-1)을 고정으로 붙잡고 있으며 텐션왕복운동을 할 수 있다.
일례로, 제1 플레이트(3000-1)의 프로브 핀 홀을 0㎛ PTA로 제7 플레이트(3000-7)의 프로브 핀 홀을 680㎛ PTA로 하면, 제2 플레이트(3000-2)와 제6 플레이트(3000-6)의 프로브 핀 홀에는 시프트 피치(P-1)를 위한 엇각편차가 부여된다. 그러면 프로브 핀(2000-1)의 각각이 엇각편차에 맞춰 적층된 제1 내지 제7 플레이트(3000-1,...,3000-7)의 프로브 핀 홀로 삽입됨으로써 삽입작업과 동시에 680㎛ PTA를 갖는 엇 배열(sloping array) 상태로 형성된다. 상기 엇 배열 상태는 하단지그헤드(3000)와 상단지그헤드(4000)의 사이에 형성된 시야 확보 창(H)을 통해 확인된다.
국내 공개특허공보 제10-2008-0063411호(2008.07.03.)
하지만, 상기 BST 방식 와이어 프로브 지그는 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, BST방식이 갖는 구조적 제약에 따른 해소 불가한 issue 지속이다. 상기 issue는 바디 번(body burn), 홀 균열(hole by hole crack), 프로브 핀 인서트 크로스(probe pin insert cross) 등을 예로 들 수 있다.
둘째, 프로브 핀 홀에 형성되는 엇각편차에 의한 과다한 부품 수량이다. 이는 프로브(2000)의 엇 배열이 텐션 플레이트(3000)의 핀 홀로 엇각편차를 형성함으로써 도 10의 예와 같이 적어도 7개의 플레이트로 구성되어야 함에 기인된다. 특히 프로브 핀 홀을 100㎛ 홀 피치로 형성하고자 하는 경우 100㎛ 홀 피치가 고려된 상태에서 7개의 플레이트에 엇각편차를 갖는 프로브 핀 홀을 가공함은 기술적인 어려움을 동반할 수밖에 없다.
셋째, 외부 노출형 프로브의 구조적 취약성이다. 이는 도 11의 예에서 일 수 있는 바와 같이, 프로브(200)는 프로브 핀(2000-1)의 끝단이 외부로 돌출된 노출 엔드(2000A)를 형성함으로써 핀 간 F/S 쇼트(First/Second Short)를 발생함에 기인된다. 일례로 노출 엔드(2000A)는 프로브(2000)의 부주의 취급 또는 PCB(6000)에 대한 프로브(2000)의 상하 왕복 운동과정이나 단자(6000-1)에 대한 접촉과정에서 변형 위험성이 높고, 프로브 핀(2000-1)의 변형은 이웃한 2개의 접촉에 의한 핀 간 F/S 쇼트로 발전될 수밖에 없다. 그 결과 BST 방식 와이어 프로브 지그의 보관 및 취급에 과도한 주위도 요구될 수밖에 없다.
넷째, 극세 피치(super fine pitch)에 대한 적용 한계성이다. 이는 표 1의 예로부터 일 수 있는 바와 같이, 40㎛ 프로브 핀 직경의 BST 방식 와이어 프로브 지그가 130㎛ 4W 피치에 만 적용되고, 특히 30㎛ 프로브 핀 직경의 BST 방식 와이어 프로브 지그 조차도 110㎛ 4W 피치에 만 적용가능 함으로 알 수 있다.
다섯째, 낮은 가격 경쟁력이다. 이는 도 10의 예와 같이 BST 방식 와이어 프로브 지그(1000)는 프로브 핀 조립 위치 및 상태 확인을 용이하게 하는 시야 확보 창(H)을 형성함으로써 그 만큼 길어진 프로브 핀의 길이(예, 20mm이상)를 길게 할 수밖에 없고, 이는 40㎛와 30㎛의 프로브 핀 사용량 증가로 이어짐으로써 원가 상승으로 발전될 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 프로브 핀이 직선경로(straight path)로 삽입되어 직렬 배열(straight array)을 이룬 상태에서 프로브 핀에 가해진 엇각 이동(sloping array movement)이 직렬 배열을 엇 배열(sloping array)로 전화시켜줌으로써 프로브 핀 홀의 엇각편차 간격 제거로 부품수량 축소와 프로브 지그사이즈 축소 및 소형화가 가능하고, 특히 스프링을 이용한 프로브 전후진 이동으로 PCB 단자 접촉 시에 만 외부 돌출이 이루어지는 매몰형 프로브 구조가 가능함으로써 핀 간 F/S 쇼트 현상도 근본적으로 방지되는 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 지그 제조 방법은 고정 엔드와 접촉 엔드로 구분된 양쪽 끝단을 형성한 프로브 핀이 직렬 배열되도록 직선경로를 갖는 프로브 핀 홀 가공, 상기 직렬 배열이 엇 배열로 전환되기 위한 엇각이동거리 설정, 상기 접촉 엔드가 상기 프로브 핀 홀에 매몰된 상태에서 PCB 단자 접촉 시 프로브 엔드로 외부 돌출되기 위한 스프링 수량 설정이 이루어지는 지그 어셈블리단계; 상기 프로브 핀이 시야확보 창 간격으로 이격된 직선경로에 삽입되며, 상기 시야확보 창 간격의 아래쪽에서 상기 고정 엔드가 상기 직선경로에 위치되고, 상기 시야확보 창 간격의 위쪽에서 상기 접촉 엔드가 상기 직선경로에 위치되며, 상기 프로프 핀이 상기 시야확보 창 간격에서 상기 직렬 배열의 상태로 삽입 완료되고, 상기 프로브 핀에 가해진 엇각 이동으로 상기 직렬 배열이 상기 엇 배열의 상태로 전환되고, 상기 엇각 이동 후 상기 엇각 이동의 상태가 고정되는 후 변위 텐션 단계(After Shift Tension Step); 상기 접촉 엔드가 상기 직선경로의 외부로 빠져나가기 전 위치까지 상기 시야확보 창 간격이 축소되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 프로브 핀은 상기 엇 배열로 프로브 텐션각도를 형성하고, 상기 프로브 텐션각도는 상기 프로브 핀에 텐션을 부여한다.
바람직한 실시예로서, 상기 직선경로는 프로브 핀 홀로 형성되고, 상기 프로브 핀 홀은 상기 고정 엔드가 위치되는 고정 엔드 핀 홀과 상기 접촉 엔드가 위치되는 접촉 엔드 핀 홀로 구분되며, 상기 시야확보 창 간격은 상기 고정 엔드 핀 홀과 상기 접촉 엔드 핀 홀의 사이로 형성된다. 상기 고정 엔드 핀 홀은 상기 엇각 이동으로 움직여 상기 엇 배열을 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 후 변위 텐션 단계의 상기 시야확보 창 간격의 축소 거리는 스프링 탄성력으로 결정되고, 상기 스프링 탄성력은 최대 압축 시 상기 접촉 엔드가 상기 직선경로에서 외부로 빠져 나와 프로브 엔드를 형성하며, 상기 스프링 탄성력 크기는 상기 프로브 핀에 부여되는 프로브 텐션각도로 변경된다.
이러한 본 발명은 직선경로 삽입에 의한 직렬배열 후 엇각 이동에 의한 엇 배열로 프로브(또는 프로브 핀)에 텐션이 부여되는 후 변위 텐션 부여 방식(After Shift Tension,이하 AST 방식)을 적용함으로써 기존 BST 방식 대비 다음과 같은 장점 및 효과를 구현한다.
첫째, AST 방식은 기존 BST 방식의 해소 불가 issue이던 바디 번(body burn), 홀 균열(hole by hole crack), 프로브 핀 인서트 크로스(probe pin insert cross) 등이 issue로 제기되지 않고 와이어 프로브 지그를 제조할 수 있다.
둘째, 엇각편차 없는 직선경로의 핀 홀 가공이 이루어짐으로써 2개 이하의 핀 홀 플레이트 수량으로도 약 280㎛ ~ 680㎛ PTA에 대응할 수 있고, 특히 엇각편차의 핀 홀에서 요구되던 시야 확보 창을 제거함으로써 프로브 핀의 길이 단축으로 부품 수량 축소에 더해 원가 절감이 이루어져 가격 경쟁력 우위를 확보할 수 있다.
셋째, 프로브 핀 홀이 엇각편차에 따른 PTA 고려 없이 직선경로로 가공됨으로써 100㎛ 홀 피치 적용이 용이하고, 동일한 사양대비 보다 소형화된 AST방식 와이어 프로브 지그의 제조가 이루어진다.
넷째, 프로브 핀 홀이 엇각편차를 형성하지 않음으로써 프로브 핀 직경을 크게 하여 O/D 검사 신뢰도를 크게 높일 수 있고, 특히 40㎛ AST방식 와이어 프로브 지그를 100㎛ 피치 이하의 극세피치 PCB에 적용될 수 있다.
다섯째, 직렬배열 후 엇 배열 형성방식으로 엇각편차의 시야 확보 창 사이즈 대비 축소로 프로브 핀 길이 축소도 함께 이루어짐으로써 비용절감(cost down)에 의한 가격 경쟁력 우위 점유와 전체 사이즈 축소에 의한 소형화가 가능하다.
여섯째, 스프링 탄성에 의한 프로브의 상하 왕복 이동으로 PCB 단자 접촉 시에 만 노출 엔드가 외부 돌출되는 매몰형으로 전환됨으로써 핀 간 F/S 쇼트 현상을 근본적으로 방지하고, 특히 취급 부주의 하에서도 프로브 손상이나 변형이 최대한 방지된다.
도 1은 본 발명에 따른 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프로브 핀이 조립되기 전 프로브 지그 부품 조립체의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 프로브 지그 부품 조립체의 구성 부품이고, 도 4는 본 발명에 따른 프로브 지그 부품 조립체의 어셈블리 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 프로브 핀이 직선경로로 삽입된 프로브 직렬배열 조립체의 예이고, 도 6은 본 발명에 따른 프로브 핀이 후 변위(after shift)로 엇 배열로 전환된 프로브 엇 배열 조립체의 예이며, 도 7은 본 발명에 따른 프로브 핀의 노출 엔드가 매몰된 프로브 매몰형 조립체의 예이고, 도 8은 본 발명에 따른 프로브가 PCB 단자의 O/S(Open/Short)를 검사하는 상태이며, 도 9는 본 발명에 따른 AST(After Shift Tension)방식 와이어 프로브 지그의 예이며, 도 10은 프로브 핀이 삽입되면서 프로브 텐션각도(Probe Tension Angle)를 형성하는 BST(Before Shift Tension)방식 와이어 프로브 지그의 예이고, 도 11은 도 10의 BST방식 와이어 프로브 지그에서 발생된 핀 간 F/S 쇼트(First/Second Short)의 예이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법은 S10의 지그 어셈블리공정, S20의 핀 조립(또는 삽입)공정, S30의 후 변위공정, S40의 지그 마무리 공정으로 구분된다. 특히 S10의 지그 어셈블리공정은 직선경로의 프로브 핀 홀을 이용함으로써 홀의 엇각편차를 고려하지 않으며, S20의 핀 조립공정은 프로브 핀의 직렬 배열로 직선경로의 프로브 핀 홀에 프로브 핀을 삽입하고, S30의 후 변위공정은 프로브 핀의 직렬 배열에 엇각 이동이 가해짐으로써 직렬 배열을 엇 배열로 변환시키며, S40의 지그 마무리 공정은 PCB 단자 접촉 시에 만 외부 돌출이 이루어지는 매몰형 프로브 구조가 가능하도록 프로브의 전후진 이동에 연계된 스프링의 압축변형량 조절이 이루어지고, 그 결과 시야확보 창이 제거된다.
따라서 상기 프로브 지그 제조 방법은 프로브(또는 프로브 핀)의 텐션(즉, PTA)을 위한 엇 배열 형성에 후 변위 텐션 부여(After Shift Tension, 이하 AST 방식)울 적용함으로써 AST 프로브 지그 제조 방법으로 구현되고, 그 결과 상기 AST 프로브 지그 제조 방법은 설계 전 프로브 텐션 각이 미리 형성되어야 하던 기존의 BST 방식의 해소 불가 issue 제거, 부품 수량 축소, 고 신뢰도 확보, 높은 가성비, 가격 경쟁력 우위 등을 제공할 수 있다.
이하, 상기 AST 방식 프로브 지그 제조 방법을 도 2 내지 도 7을 참조로 상세히 설명한다. 여기서, 제조를 위한 전체 조립 절차는 프로브 핀 삽입 및 조립 장치를 이용해 수행되고, 상기 프로브 핀 삽입 및 조립 장치는 자동화 설비 라인에 설치됨으로써 부품 공급과 삽입, 이동 및 추출 등은 자동방식으로 이루어진다.
도 1을 참조하면, S10의 지그 어셈블리공정은 S11의 스프링체크단계, S11의 지그 부품 조립단계, S13의 시야확보 창 체크 단계를 포함하고, 와이어 프로브 지그 부품으로 프로브 핀이 삽입되기 위한 프로브 지그 부품 조립체(1-1)를 조립한다. 특히, 상기 지그 어셈블리공정은 프로브 핀이 직렬 배열되도록 직선경로를 갖는 프로브 핀 홀 가공, 직렬 배열이 엇 배열로 전환되기 위한 엇각이동거리 설정, 프로브(또는 프로브 핀)가 프로브 핀 홀에 매몰된 상태에서 PCB 단자 접촉 시 프로브 엔드로 외부 돌출되기 위한 스프링 탄성계수 및 수량 설정 등의 단계를 더 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 프로브 지그 부품 조립체(1-1)는 PCB 단자 O/S 검사가 이루어지는 테스터(tester)(10), 가이더(guider)(20), 시프터(shifter)(30)를 포함하고, 테스터(10)와 시프터(30)의 사이에 위치된 가이더(20)로 매개로 일체화된다. 특히 상기 가이더(20)는 시야확보 창 간격(W)으로 시야확보 창울 제공함으로써 프로브 핀 삽입 상태에 대한 확인이 가능하다.
도 3을 참조하면, 상기 테스터(10)는 테스트 블록(10-1)과 테스트 플레이트(10-2)로 구성되고, 상기 가이더(20)는 가이드 플레이트(20-1)와 차단 블록(20-2)으로 구성되며, 상기 시프터(30)는 고정 플레이트(30-1)와 인사이드 플레이트(30-2) 및 아웃사이드 플레이트(30-3)로 구성된다. 상기 테스트 블록(10-1), 상기 테스트 플레이트(10-2), 상기 가이드 플레이트(20-1), 상기 차단 블록(20-2), 상기 고정 플레이트(30-1), 상기 인사이드 플레이트(30-2), 상기 아웃사이드 플레이트(30-3)의 조립 및 결합을 위해 액세서리(40)가 적용된다. 일례로, 상기 액세서리(40)는 인서트 핀(43), 볼트(45), 와셔(47), 스프링(49)을 포함한다.
구체적으로 상기 테스트 블록(10-1)과 상기 테스트 플레이트(10-2)의 각각에는 중앙영역으로 프로브 핀 홀(11)을 형성하고, 프로브 핀 홀(11)의 주위로 복수개의 인서트 핀 홀(13)과 볼트 홀(15)을 형성한다. 특히 상기 테스트 블록(10-1)은 단차면을 형성한 핀 테두리(11A)가 프로브 핀 홀(11)의 주위를 감싸고, 서로 대향되는 위치로 포지션 홀(17)을 더 형성하며, 테스트 플레이트(10-2)가 위치되는 저면을 단차 공간으로 형성한다. 여기서, 상기 프로브 핀 홀(11)은 90㎛ ~30㎛의 프로브 핀 직경에 맞춰 뚫려지고, 핀 홀 간 간격은 100㎛ 홀 피치로 형성된다.
구체적으로 상기 가이드 플레이트(20-1)와 상기 차단 블록(20-2)의 각각에는 복수개의 인서트 핀 홀(23)과 볼트 홀(25)을 형성한다. 특히 상기 가이드 플레이트(20-1)는 중앙영역으로 프로브 핀 공간(29)을 형성하고, 상기 프로브 핀 공간(29)으로 테스트 플레이트(10-2)의 프로브 핀 홀(11)이 위치된다. 또한 상기 차단 블록(20-2)은 가이드 플레이트(20-1)의 4변 중 한쪽 변에 착탈 됨으로써 차단 블록(20-2)의 분리는 시야확보 창 간격(W)에 시야확보 창을 형성한다.
구체적으로 상기 고정 플레이트(30-1)와 상기 인사이드 플레이트(30-2) 및 상기 아웃사이드 플레이트(30-3)의 각각에는 복수개의 인서트 핀 홀(23)과 볼트 홀(25)을 형성한다. 특히 상기 고정 플레이트(30-1)는 중앙영역으로 프로브 핀 공간(29)과 일치하는 시프트 공간(39)을 형성하고, 상기 시프트 공간(39)은 서로 겹쳐진 인사이드 플레이트(30-2)와 아웃사이드 플레이트(30-3)가 위치되면서 아웃사이드 플레이트(30-3)의 엇각 이동을 가능하게 한다. 또한 상기 인사이드 플레이트(30-2) 및 상기 아웃사이드 플레이트(30-3)의 각각에는 프로브 핀 홀(31)을 형성하고, 상기 인사이드 플레이트(30-2)에는 프로브 핀 홀(31)의 주위로 시프트 마진 홀(38A)이 더 형성되며, 상기 아웃사이드 플레이트(30-3)에는 프로브 핀 홀(31)의 주위로 시프트 기준 홀(38B)이 더 형성된다. 여기서, 상기 시프트 마진 홀(38A)이 장공(또는 원형)이면 상기 시프트 기준 홀(38B)은 원형(또는 장공)으로 형성됨으로써 시프트 공간(39)에서 인사이드 플레이트(30-2)와 아웃사이드 플레이트(30-3)의 엇각 이동을 가능하게 한다. 여기서, 상기 프로브 핀 홀(31)은 90㎛ ~30㎛의 프로브 핀 직경에 맞춰 뚫려지고, 핀 홀 간 간격은 100㎛ 홀 피치로 형성된다.
한편, 도 4는 테스트 블록(10-1), 테스트 플레이트(10-2), 가이드 플레이트(20-1), 차단 블록(20-2), 고정 플레이트(30-1), 인사이드 플레이트(30-2), 아웃사이드 플레이트(30-3), 인서트 핀(43), 볼트(45), 와셔(47), 스프링(49)으로부터 프로브 지그 부품 조립체(1-1)가 조립되는 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, S10의 지그 어셈블리공정은 스프링(49)의 세팅 -> 테스트 플레이트(10-2)와 가이드 플레이트(20-1)의 조립 -> 가이드 플레이트(20-1)와 테스트 블록(10-1)의 조립 -> 가이드 플레이트(20-1)와 고정 플레이트(30-1)의 조립 -> 고정 플레이트(30-1)와 인사이드 플레이트(30-2) 및 아웃사이드 플레이트(30-3)의 조립으로 이루어질 수 있다. 여기서, "->"는 조립 순서를 나타내는 기호이다.
먼저 스프링(49)이 가이드 플레이트(20-1)의 한쪽 면(예, 상면)에 결합된다. 이때, 상기 스프링(49)의 수량은 프로브를 매몰형 노출 엔드로 형성시켜주고 동시에 프로브의 상하왕복운동 시 이동량을 결정하므로 설계 시 결정된 수량에 맞춰 사용된다. 이로부터 S12의 스프링체크단계를 완료한다.
이어 인서트 핀(43)이 인서트 핀 홀(13,23,43)의 각각에 끼워짐으로써 가이드 플레이트(20-1)의 한쪽 면(예, 상면)에는 테스트 플레이트(10-2)가 프로브 핀 공간(29)으로 위치된 상태에서 테스트 블록(10-1)이 결합되고, 가이드 플레이트(20-1)의 다른쪽 면(예, 하면)에서 고정 플레이트(30-1)가 결합된다. 그러므로 테스트 블록(10-1), 테스트 플레이트(10-2), 가이드 플레이트(20-1) 및 고정 플레이트(30-1)가 서로 조립되면, 테스트 플레이트(10-2)의 프로브 핀 홀(11)은 프로브 핀 공간(29)과 시프트 공간(39)에서 노출된 상태가 된다. 이때 필요 시 볼트(45)와 와셔(47)가 사용될 수 있다. 이후 인사이드 플레이트(30-2)와 아웃사이드 플레이트(30-3)를 시프트 공간(39)에 결합한다. 이로부터 S12의 지그 부품 조립단계를 완료한다.
최종적으로 상기 가이드 플레이트(20-1)에서 차단 블록(20-2)을 분리함으로써 시야확보 창 간격(W)(도 2참조)이 형성되고, 상기 시야확보 창 간격(W)으로 시야확보 창이 형성된다. 이로부터 S13의 시야확보 창 체크 단계를 완료한다.
그 결과 테스터(10), 가이더(20), 시프터(30)는 액세서리(40)의 조립으로 시야확보 창 간격(W)으로 시야확보 창을 형성한 프로브 지그 부품 조립체(1-1)로 제조된다.
도 1을 참조하면, S20의 핀 조립공정은 S21의 프로브 핀의 핀 홀 삽입단계, S22의 프로브 핀의 조립 상태 체크단계를 포함하고, 그 결과 프로브 직렬 배열 조립체(1-2)로 제조된다.
상기 프로브 직렬 배열 조립체(1-2)는 도 5를 통해 예시된다.
도 5를 참조하면, 도시되지 않은 프로브 핀 삽입 및 조립 장치에 세팅된 프로브 지그 부품 조립체(1-1)가 설치된다. 이 경우 아웃사이드 플레이트(30-3), 인사이드 플레이트(30-2), 테스트 플레이트(10-2) 및 테스트 블록(10-1)의 순서로 배열됨으로써 프로브 핀 홀(11,31)의 각각은 직선경로를 형성한다.
그러므로 프로브 핀(51)이 아웃사이드 플레이트(30-3)의 프로브 핀 홀(31)로 삽입되면, 인사이드 플레이트(30-2)의 프로브 핀 홀(31)을 빠져나와 테스트 플레이트(10-2)의 프로브 핀 홀(11)을 거친 후 테스트 블록(10-1)의 프로브 핀 홀(11)로 위치된다. 이때 시야확보 창 간격(W)은 인사이드 플레이트(30-2)와 테스트 플레이트(10-2)의 사이에서 삽입된 프로브 핀(51)의 직렬 배열 상태를 확인할 수 있는 시야확보 창으로 제공된다. 상기 프로브 핀(51)의 모든 수량이 삽입됨으로써 프로브(50)를 구성된다.
이로부터 S21의 프로브 핀의 핀 홀 삽입단계와 함께 S22의 프로브 핀의 조립 상태 체크단계를 동시에 완료한다.
따라서 프로브 지그 부품 조립체(1-1)는 프로브 핀(51)의 삽입으로 프로브 직렬 배열 조립체(1-2)로 전환되고, 상기 프로브 직렬 배열 조립체(1-2)는 직렬 배열 상태의 프로브 핀(51)을 갖는 프로브(50)를 구비한다.
도 1을 참조하면, S30의 핀 후 변위공정은 S31의 프로브 핀 변위단계, S32의 PTA(Probe Tension Angle)상태 체크단계, S33의 프로브 핀 고정단계를 포함하고, 그 결과 프로브 엇 배열 조립체(1-3)로 제조된다.
상기 프로브 엇 배열 조립체(1-3)는 도 6을 통해 예시된다.
도 6을 참조하면, 도시되지 않은 프로브 핀 삽입 및 조립 장치를 이용한 자동작업 또는 수동 작업으로 아웃사이드 플레이트(30-3)와 인사이드 플레이트(30-2)에서 설정된 280㎛ ~ 680㎛의 PTA로 엇각 이동이 발생된다. 일례로, 인서트 핀(43)이 아웃사이드 플레이트(30-3)의 시프트 기준 홀(38B)을 관통해 인사이드 플레이트(30-2)의 시프트 마진 홀(38A)로 끼워짐으로써 인서트 핀(43)의 엇각 이동은 시프트 기준 홀(38B)의 원형단면과 시프트 마진 홀(38A)의 장공 단면에 의한 길이 차이 만큼 이루어진다. 그 결과 아웃사이드 플레이트(30-3)와 인사이드 플레이트(30-2)의 이동은 PTA 이동간격(G)을 형성함으로써 프로브(50)의 직렬 배열 상태는 설정된 PTA 만큼 엇각배열 상태로 전환된다. 이로부터 S31의 프로브 핀 변위단계와 S32의 PTA상태 체크단계를 동시에 완료한다.
이어 인서트 핀(43)을 가이드 플레이트(20-1)의 인서트 핀 홀(23)로 완전히 끼워줌으로써 아웃사이드 플레이트(30-3)와 인사이드 플레이트(30-2)가 엇각 이동된 상태에서 고정된다. 이로부터 S33의 프로브 핀 고정단계를 완료한다.
따라서 프로브 직렬 배열 조립체(1-2)는 엇각 배열된 프로브(50)를 갖는 프로브 엇 배열 조립체(1-3)로 제조된다.
도 1을 참조하면, S40의 지그 마무리 공정은 S41의 시야확보 창 차단단계, S42의 볼트 체결단계, S43의 프로브 핀 외부 돌출 상태 체크단계를 포함하고, 그 결과 프로브 매몰형 조립체(1-4)로 제조된다.
상기 프로브 매몰형 조립체(1-4)는 도 7을 통해 예시된다.
도 7을 참조하면, 시야확보 창 간격(W)을 통해 차단 블록(20-2)이 가이드 플레이트(20-1)에 끼워짐으로써 시야확보 창을 막아준다. 이로부터 S41의 시야확보 창 차단단계를 완료한다. 이어 볼트(45)(및 와셔(47))가 볼트 홀(15,25,35)에 체결됨으로써 시야확보 창 간격(W)이 프로브 이동간격(M)으로 축소된다. 이 경우 상기 프로브 이동간격(M)은 볼트(45)의 조임력으로 조절되고, 상기 조임력은 프로브(50)의 프로브 엔드(50-1)가 테스트 블록(10-1)에 매몰된 상태를 유지할 수 있는 정도로 가해진다. 그 결과 상기 프로브 이동간격(M)은 프로브 엔드(50-1)의 외부 돌출 없이 프로브(50)가 PCB로 위치 이동한 후 PCB 단자와 접촉 시 외부로 돌출될 수 있도록 한다. 이로부터 S42의 볼트 체결단계와 S43의 프로브 핀 외부 돌출 상태 체크단계를 동시에 완료한다.
따라서 프로브 엇 배열 조립체(1-3)는 프로브 엔드(50-1)가 테스트 블록(10-1)의 프로브 핀 홀(11)의 내부로 위치된 프로브 매몰형 조립체(1-4)로 제조된다.
도 8을 참조하면, 40㎛ 직경의 프로브 핀(51)으로 제조된 프로브(50)로 PCB(100)에서 배선 패턴을 형성하는 PCB 단자(100-1)에 대한 O/S 검사가 이루어지는 상태를 알 수 있다.
즉 프로브(50)와 PCB 단자(100-1)의 접촉이 이루어지면, 개개의 프로브 핀(51)은 핀 피치로 분리된 상태에서 프로브 엔드(50-1)를 이용해 PCB 단자(100-1)의 각각에 접촉됨으로써 O/S 검사를 수행한다. 그러므로 프로브(50)를 기존의 BST 방식과 다르게 AST방식으로 제조되지만 기존의 BST 방식과 동일한 O/S 검사 방식을 이용한다. 이때, O/S 검사는 전류 통전으로 이루어지며, 전류 통전을 위한 장치는 와이어 프로브 지그를 결합 및 분리하고, 프로브(50)에 전류를 공급 및 차단하는 통상적인 장비이다.
한편, 도 9는 AST방식 와이어 프로브 지그(1)의 예로서, 상기 AST방식 와이어 프로브 지그(1)는 테스트 블록(10-1)과 테스트 플레이트(10-2)로 구성된 테스터(10), 가이드 플레이트(20-1)와 차단 블록(20-2)으로 구성된 가이더(20), 고정 플레이트(30-1)와 인사이드 플레이트(30-2) 및 아웃사이드 플레이트(30-3)로 구성된 시프터(30)를 포함하고, 인서트 핀(43)와 볼트(45), 와셔(47) 및 스프링(49)으로 구성된 액세서리(40)를 포함한다.
그러므로 상기 AST방식 와이어 프로브 지그(1)는 도 2의 구성요소를 모두 포함하며, 도 1의 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 조립 방법을 도 3 내지 도 7의 각 단계로 적용하여 제조된다. 따라서 상기 AST방식 와이어 프로브 지그(1)는 프로브(50)의 외부 돌출 상태를 동작 상태에서만 형성할 수 있다.
일례로, AST방식 와이어 프로브 지그(1)가 동작 미 상태인 경우 프로브(50)는 프로브 엔드(50-1)가 테스트(10)의 프로브 핀 홀(11)의 내부로 위치된 매몰 상태를 유지한다. 반면 AST방식 와이어 프로브 지그(1)가 동작 상태인 경우 프로브(50)는 프로브 엔드(50-1)가 테스트(10)의 프로브 핀 홀(11)의 외부로 돌출된다. 특히 상기 프로브 엔드(50-1)의 외부 돌출 상태는 단차면을 형성한 핀 테두리(11A)가 프로브 핀 홀(11)의 주위를 감쌈으로써 부주의한 취급으로부터 프로브 엔드(50-1)의 외부 노출 부위가 보호될 수 있다.
한편, 하기 표 2는 AST방식 와이어 프로브 지그(1)의 종류와 이들 각각이 적용할 수 있는 PCB의 예를 나타낸다.
Wire Probe Fixture 2W Pitch 4W Pitch
90㎛ Wire Probe Fixture 100㎛ 200㎛
70㎛ Wire Probe Fixture 80㎛ 180㎛
60㎛ Wire Probe Fixture 60㎛ 150㎛
50㎛ Wire Probe Fixture 40㎛ 130㎛
40㎛ Wire Probe Fixture 30㎛ 100㎛
30㎛ Wire Probe Fixture 25㎛ 90㎛
표 2와 표 1의 대비는 동일한 프로브 직경에서 기존의 BST방식 와이어 프로브 지그(1000)대비 AST방식 와이어 프로브 지그(1)의 장점을 증명한다.
즉, 기존의 BST방식 와이어 프로브 지그(1000)는 2W 피치에서 120㎛ ~ 30㎛이면서 4W 피치에서 230㎛ ~ 110㎛인 반면 상기 AST방식 와이어 프로브 지그(1)는 2W 피치에서 100㎛ ~ 25㎛이면서 4W 피치에서 200㎛ ~ 90㎛로 크게 축소됨을 알 수 있고, 그 결과 AST방식 와이어 프로브 지그(1)는 극세 피치(super fine pitch)의 영역으로 사용될 수 있음이 실험적으로 증명되었다.
특히 40㎛ 와이어 프로브 지그는 130㎛(4W 피치)에서 100㎛(4W 피치)로 확장됨으로써 기존의 BST방식 대비 AST 방식은 필요한 프로브 핀의 핀 직경을 최대한 늘릴 수 있고, 핀 직경을 늘림으로써 PCB단자(100-1)에 대한 접촉량(Contact Surface)도 최대한 늘려줄 수 있게 된다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 후 변위 텐션 부여 방식 프로브 지그 제조 방법은 양쪽 끝단을 각각 고정 엔드와 접촉 엔드로 구분한 프로브 핀(51)이 직선 경로의 프로브 핀 홀(11,31)로 삽입되어 직렬 배열(straight array)을 이루고, 프로브 핀(51)의 고정 엔드 부위에 엇각 이동(sloping array movement)을 줘 직렬 배열이 엇 배열(sloping array)로 전환되며, 접촉 엔드가 프로브 핀 홀(11)의 내부에 매몰된 상태에서 필요 시 외부로 빠져나와 PCB 단자(100-1)에 접촉되는 프로브 엔드(50-1)를 형성하도록 시야 확보 창 간격(W)이 스프링 탄성력 크기로 조절됨으로써 설계 전 프로브 텐션 각이 미리 형성되어야 하던 전 변위 텐션부여방식(Before Shift Tension)의 해소 불가 issue 제거, 부품 수량 축소, 고 신뢰도 확보, 높은 가성비, 가격 경쟁력 우위 등이 이루어지는 후 변위 텐션부여방식(After Shift Tension)의 와이어 프로브 지그(1)가 제조된다.
1 : AST(After Shift Tension)방식 와이어 프로브 지그
1-1 : 프로브 지그 부품 조립체
1-2 : 프로브 직렬 배열 조립체
1-3 : 프로브 엇 배열 조립체
1-4 : 프로브 매몰형 조립체
10 : 테스터(tester) 10-1 : 테스트 블록
10-2 : 테스트 플레이트 11,31 : 프로브 핀 홀
11A : 핀 테두리 13,23,33 : 인서트 핀 홀
15,25,35 : 볼트 홀 17 : 포지션 홀
20 : 가이더(guider) 20-1 : 가이드 플레이트
20-2 : 차단 블록 29 : 프로브 핀 공간
30 : 시프터(shifter) 30-1 : 고정 플레이트
30-2 : 인사이드 플레이트 30-3 : 아웃사이드 플레이트
38A : 시프트 마진 홀 38B : 시프트 기준 홀
39 : 시프트 공간
40 : 액세서리 43 : 인서트 핀
45 : 볼트 47 : 와셔
49 : 스프링
50 : 프로브 50-1 : 프로브 엔드
51 : 프로브 핀

Claims (10)

  1. 고정 엔드와 접촉 엔드로 구분된 양쪽 끝단을 형성한 프로브 핀(probe pin)이 직렬 배열(straight array)을 이룬 상태에서 엇 배열(sloping array)로 전환되는 후 변위 텐션 단계(After Shift Tension Step);가 포함되고,
    상기 후 변위 텐션 단계는, (A) 상기 프로브 핀이 시야확보 창 간격(W)으로 이격된 직선경로(straight path)에 삽입되는 단계, (B) 상기 시야확보 창 간격의 아래쪽에서 상기 고정 엔드가 상기 직선경로에 위치되고, 상기 시야확보 창 간격의 위쪽에서 상기 접촉 엔드가 상기 직선경로에 위치되며, 상기 프로프 핀이 상기 시야확보 창 간격에서 상기 직렬 배열의 상태로 삽입 완료되는 단계, (C) 상기 프로브 핀에 가해진 엇각 이동(sloping array movement)으로 상기 직렬 배열이 상기 엇 배열의 상태로 전환되는 단계, (D) 상기 엇각 이동 후 상기 엇각 이동의 상태가 고정되는 단계; (E) 상기 접촉 엔드가 상기 직선경로의 외부로 빠져나가기 전 위치까지 상기 시야확보 창 간격이 축소되는 단계로
    수행되는 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 프로브 핀은 상기 엇 배열로 프로브 텐션각도(Probe Tension Angle)를 형성하고, 상기 프로브 텐션각도는 상기 프로브 핀에 텐션(tension)을 부여해주는 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 프로브 텐션각도는 280㎛ ~ 680㎛인 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 직선경로는 프로브 핀 홀로 형성되고, 상기 프로브 핀 홀은 상기 고정 엔드가 위치되는 고정 엔드 핀 홀과 상기 접촉 엔드가 위치되는 접촉 엔드 핀 홀로 구분되며, 상기 시야확보 창 간격은 상기 고정 엔드 핀 홀과 상기 접촉 엔드 핀 홀의 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 고정 엔드 핀 홀은 상기 엇각 이동으로 움직여 상기 엇 배열로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 시야확보 창 간격의 축소 거리는 스프링 탄성력으로 결정되고, 상기 스프링 탄성력은 최대 압축 시 상기 접촉 엔드가 상기 직선경로의 외부로 빠져나와 프로브 엔드를 형성하는 크기인 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 스프링 탄성력 크기는 상기 프로브 핀에 부여되는 프로브 텐션각도로 조절되는 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 후 변위 텐션 단계는 지그 어셈블리단계 후 수행되고, 상기 지그 어셈블리단계에는 상기 고정 엔드와 상기 접촉 엔드가 직선경로로 삽입되는 프로브 핀 홀 가공, 상기 프로브 핀이 상기 직렬 배열에서 상기 엇 배열로 전환되기 위한 엇각이동거리 설정, 상기 접촉 엔드가 상기 프로브 핀 홀에 매몰된 상태에서 PCB 단자 접촉 시 프로브 엔드로 외부 돌출되는 스프링 수량 설정이 포함되는 것을 특징으로 하는 프로브 지그 제조 방법.
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