KR101981522B1 - Ｓ-타입 ｐｉｏｎ 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓 - Google Patents

Abstract

본 발명의 S-타입 PION 핀은, 반도체 기기의 단자와 접촉되는 제1접속 핀, 테스트 장치의 패드와 접촉되는 제2접속 핀, 제1접속 핀과 제2접속 핀 사이에서 전기적 경로를 S-타입으로 변경하는 S 커브 바디, 상기 제1접속 핀과 S 커브 바디 사이에 설치되는 제1스프링, 및 상기 제2접속 핀과 S 커브 바디 사이에 설치되는 제2스프링을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 단자와 패드가 수직선 상에서 이축 정렬되는 경우에도 제한 없이 사용할 수 있어 편리하다.

Description

Ｓ-타입 ＰＩＯＮ 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓 {S-type PION pin, and test scoket with the same}

본 발명은, S-타입 PION 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것으로, 특히 대응하는 반도체 기기의 단자와 테스트 장치의 패드가 동축(coaxially) 정렬되지 않거나, 또는 복수 단자들 사이의 피치 간격과 복수 패드들 사이의 피치 간격이 상이한 경우, 제1접속 핀과 제2접속 핀이 S 커브 바디에 의하여 사로 나란하기는 하나 이축(biaxially) 정렬되며, 제1접속 핀은 제1스프링에 의하여 S 커브 바디와 탄성 결합되고 이와 독립적으로 제2접속 핀은 제2스프링에 의하여 S 커브 바디와 탄성 결합하되, 상기 제1스프링과 동일 혹은 상이하게 탄성력을 제공하는 S-타입 PION 핀에 관한 것이다.

일반적으로 BGA(ball grid array) 타입의 반도체 패키지(PKG)는 최종적으로 테스트 장치에 의해 각종 전기 시험을 통한 특성 측정 또는 불량 검사를 받게 된다. 이때, 테스트 장치에 설치된 검사용 인쇄회로기판의 회로 패턴과 BGA 타입 반도체 패키지(PKG)의 콘택 볼을 전기적으로 연결하기 위해 테스트 소켓이 사용된다.

그런데 이러한 테스트 소켓에는 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 포고 핀(10)이 하우징에 소정 규칙으로 설치되고 있다.

이러한 포고 핀(10)은 반도체 패키지(PKG)의 각 단자 간격마다 설치되어야 하는데, 반도체 패키지(PKG)의 소형화, 집적화 및 고성능화가 진행됨에 따라, 반도체 패키지(PKG) 검사를 위한 포고 핀(10)의 크기 또한 작아져야 한다. 즉 포고 핀(10)의 외경이 작아져야 하고, 고주파 전기 신호를 왜곡 없이 전달하기 위해서는 전달 경로가 안정적이며, 전달 경로 상의 임피던스가 최소화되어야 한다.

그러나 상부 탐침(12), 원통형 하우징(12), 하부 탐침(14), 스프링(16)을 포함하는 종래의 포고 핀(10)은 스프링의 외부에 원통형 하우징(12)이 구비됨에 따라 스프링(16)을 수용하는 원통형 하우징(12) 두께만큼 외경이 확장되어 일정한 크기 이하로 외경을 줄일 수 없는 문제점이 있다.

또한, 원통형 하우징(12)을 사용하다 보니, 반도체 기기(PKG)의 단자와 테스트 장치(PCB)의 패드를 전기적으로 연결시킴에 있어서 포고 핀(10)의 형태는 반드시 직선 형태를 제공할 수밖에 없다.

그러다 보니, 반도체 기기(PKG)의 단자와 테스트 장치(PCB)의 패드가 항상 일직선 상에 위치하게 되고, 반도체 기기의 단자 배열은 그 검사 대상에 따라서 변경될 수 있음에도 이에 능동적으로 대처할 수 없는 한계가 있다. 그리고 그 검사 대상이 되는 반도체 기기의 단자의 설계에 따라 테스트 장치의 패드를 항상 변경시켜야 하는 불편함이 있다.

가령, 반도체 기기는 반도체 패키지의 집적화 경향에 따라 패키지의 전체 사이즈가 줄어들고, 단자 사이의 간격 또한 점차 작아지기 때문에, 이와 대응되는 포고 핀의 탐침의 피치 간격이 작아져야 한다. 반대로 팬-아웃 타입 시스템 인 패키지와 같이 외부 접속 단자 사이의 간격이 커지는 경우에는 반대로 이와 대응되는 포고 핀의 탐침의 피치 간격이 오히려 커져야 된다.

한국 등록 특허 10-1673502

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 기기의 단자와 테스트 장치의 패드가 이축 정렬되거나, 혹은 복수의 단자와 복수의 패드가 상이한 피치 간격을 가지는 경우, 대응하는 단자와 패드를 전기적으로 연결하기 위하여 이축 거리만큼 혹은 상이한 피치 간격만큼 보상되는 PION 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그 검사 대상에 따라 반도체 기기의 단자 설계가 변경되더라도 테스트 장치의 패드를 그대로 사용할 수 있는 PION 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 기기의 단자와 테스트 기기의 패드가 일직선 상에 위치하지 않음에도 반도체 기기의 단자와 테스트 장치의 패드에 독립된 코일 스프링을 이용하여 각각 기계적 충격을 흡수하는 PION 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 PION 핀은, 반도체 기기의 단자와 접촉되는 제1접속 핀, 테스트 장치의 패드와 접촉되는 제2접속 핀, 제1접속 핀과 제2접속 핀 사이에서 전기적 경로를 S-타입으로 변경하는 S 커브 바디, 상기 제1접속 핀과 S 커브 바디 사이에 설치되는 제1스프링, 및 상기 제2접속 핀과 S 커브 바디 사이에 설치되는 제2스프링을 포함한다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 검사 대상에 따라 포고 핀의 피치 간격을 자유롭게 조절할 수 있어, 사용자 환경에 능동적으로 대처할 수 있다.

둘째, 반도체 기기의 단자와 테스트 장치의 패드에 상이한 탄성을 가지는 코일 스프링을 장착할 수 있어 다양한 탄성을 요구하는 소비자 욕구를 충족할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 구성도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 S-타입 PION 핀의 구성을 나타내는 사시도, 분해사시도, 및 절개사시도.
도 6은 본 발명에 의한 다양한 실시예의 예시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 S-타입 PION 핀, 및 이를 포함하는 테스트 소켓의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

PION(Pitch Innovation Pioneer) 핀은 설명의 편의를 위하여 최종(final) 테스트 소켓에 사용되는 것으로 설명하겠지만, 여기에 제한되는 것은 아니고 번인(burn-in) 테스트 소켓에도 사용될 수 있다.

테스트 소켓(Test socket)은, 패키지 IC, MCM 등의 반도체 집적 회로 장치, 집적 회로가 형성된 웨이퍼 등의 반도체 패키지(PKG)의 전기적 검사에서, 검사 대상인 반도체 패키지(PKG)의 접속 단자(가령, 도전 볼을 포함하고 이하, 단자라고 함)와, 테스트 장치(PCB)의 접속 단자(가령, 콘택 패드를 포함하고 이하, 패드라고 함)를 서로 전기적으로 접속하기 위하여, 반도체 패키지(PKG)와 테스트 장치(PCB) 사이에 배치되는 것으로 한다.

도 2를 참조하면, 테스트 소켓(1000)은, 적어도 하나 이상의 S-타입 PION 핀(100)을 포함한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, S-타입 PION 핀(100)은, 반도체 패키지(PKG)의 단자와 접촉되는 제1접속 핀(110), 테스트 장치(PCB)의 패드와 접속되는 제2접속 핀(120), 및 제1접속 핀(110)과 제2접속 핀(120) 사이에서 전기적 경로가 변경되는 S 커브 바디(130), 제1접속 핀(110)과 S 커브 바디(130) 사이에 설치되는 제1스프링(140), 및 제2접속 핀(120)과 S 커브 바디(130) 사이에 설치되는 제2스프링(150)을 포함한다.

제1접속 핀(110), 및 제2접속 핀(120)은, 폭이 좁고 길이가 긴 소정 두께의 스트립(strip) 형태로 제공된다. 이러한 스트립은 장폭(넓이)의 평면과 단폭(두께)의 에지를 가진다. S 커브 바디(130) 역시 폭에 비해 길이가 길게 연장되는 스트립 형태로서, 그 두께는 제1접속 핀(110), 혹은 제2접속 핀(120)과 실질적으로 일치한다.

S 커브 바디(130)는, 제1접속 핀(110)과 평면 대 평면이 상호 직교(cross)하는 후크 결합을 제공한다. 마찬가지로 S 커브 바디(130)와 제2접속 핀(120) 역시 상호 직교하는 후크 결합한다. 따라서 제1접속 핀(110)과 제2접속 핀(120)은 상호 평면 방향이 일치한다.

본 발명에서 이와 같이 상기 스트립들이 소정 넓이와 소정 두께를 가지는 판재 형태로 성형하기 때문에, MEMS 공정을 이용하여 제작 가능하고, 한 쌍의 스트립을 직교하여 결합하기 때문에 원형 포고 핀과 같은 입체적인 접촉 효과를 기대할 수 있다.

제1접속 핀(110)은, 도전 볼이나 도전 범프 기타 단자(B)와 직접 접촉하는 제1팁(112), 및 S 커브 바디(130)에 선택적으로 체결되는 한 쌍의 제1후크(114)를 포함한다. 또한 제1후크(114)의 외측에는 그 폭이 확장되는 제1스토퍼(116)가 더 포함된다. 제1스토퍼(116)에는 제1스프링(140)이 지지된다.

제2접속 핀(120)은, 콘택 패드 기타 패드(P)와 직접 접촉하는 제2팁(122), 및 S 커브 바디(130)에 선택적으로 체결되는 한 쌍의 제2후크(124)를 포함한다. 제2후크(124)의 외측에는 그 폭이 확장되는 제2스토퍼(126)가 더 포함된다. 제2스토퍼(126)에는 제2스프링(150)이 지지된다.

제1스프링(140) 및 제2스프링(150)은, 코일 스프링이 사용되는데 반복적인 테스트에 의하여 발생되는 충격을 흡수하여 테스트 소켓(1000)의 제품 수명을 연장시키는 기능을 수행한다. 이러한 코일 스프링의 양단은 전술한 제1스토퍼(116)와 후술 할 그 대응 쌍(116`), 그리고 제2스토퍼(126)와 후술 할 그 대응 쌍(126`)에 각각 지지된다.

다만, 본 발명의 실시예에 의하면, 제1스프링(140)과 제2스프링(150)에서 코일 스프링의 탄성 계수가 반드시 동일할 필요는 없다. 제2접속 핀(120)이 테스트 장치(PCB)의 패드(P)와 접속되는 부분이기 때문에, 제2스프링(150)의 탄성력은 비교적 일정하나, 제1접속 핀(110)은 반도체 기기(PKG)의 단자(B)와 연결되는 부분으로 그 검사 대상에 따라 제2스프링(140)의 탄성력은 얼마든지 달라질 수 있다. 가령, 검사 대상이 필름 형태로 제공되는 경우 접촉 하중이 비교적 크지 않도록 조정될 수 있다.

본 발명의 반도체 기기(PKG)의 단자(B)와 테스트 장치(PCB)의 패드는 일직선 상에서 이축 정렬된다. 이에 S 커브 바디(130)는, 상기 이축 정렬되어 있는 단자(B)와 패드(P)의 전기적 경로를 형성하기 위하여 변경부를 통해서 적어도 2번 이상(2번 혹은 4번) 굴곡 혹은 절곡될 수 있다.

예컨대, S 커브 바디(130)는, 제1접속 핀(110)과 후크 결합되는 제1수직부(130a), 제1수직부(130a)로부터 굴곡 혹은 절곡되는 제1변경부(130b), 제1변경부(130b)에 의하여 제1수직부(130a)에 대하여 0°내지 90°각도 변환되는 수평부(130c), 수평부(130c)로부터 제1변경부(130a)와 실질적으로 동일하게 굴곡 혹은 절곡되는 제2변경부(130d), 및 제2변경부(130d)에 의하여 수평부(130c)에 대하여 0°내지 90°각도 변환되는 제2접속 핀(120)과 후크 결합되는 제2수직부(130e)로 구성된다.

제1수직부(130a)는 일단에서 제1접속 핀(110)과 후크 결합되는 제1후크 대응 쌍(114`), 및 외측 폭이 확장되는 제1스토퍼 대응 쌍(116`)을 더 포함한다. 제2수직부(130e)는 타단에서 제2접속 핀(120)과 후크 결합되는 제2후크 대응 쌍(124`), 및 외측 폭이 확장되는 제2스토퍼 대응 쌍(126`)을 포함한다.

수평부(130c)는 제1수직부(130a) 및 제2수직부(130e)에 대하여 직각으로 제공되거나 혹은 사선으로 제공될 수 있다. 그럼에도 제1수직부(130a)와 제2수직부(130e)는 나란하다.

특히, 도 6을 참조하면, 수평부(130c)는 제1수직부(130a) 및 제2수직부(130e)에 대하여 30°내지 60°의 기울기(⒝ 참조)를 가질 수 있다. 이와 같이 일정한 각도를 가지고 사선으로 배치되는 경우, 다수의 PION 핀(100)이 밀집되게 배열되는 경우에도 상호 오버랩되지 않을 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 테스트 소켓(1000)은, 다수의 PION 핀(100)이 설치되는 절연성 블록(100`)을 더 포함할 수 있다. 절연성 블록(100`)은 PION 핀(100)의 결합을 위하여 상부 블록 및 하부 블록으로 구분되어 조립될 수 있다. 그리고 절연성 블록(100`)은 테스트 장치(PCB)와 연결될 수 있다. 가령, 다수의 PION 핀(100)은 블록(100`)에 일정한 간격으로 지지되고, 제1접속 핀(110)과 제2접속 핀(120)의 일부만 외부로 노출될 수 있다.

볼록(200)의 상부에는 반도체 기기(PKG)가 위치하고, 블록(100`)의 하부에는 테스트 장치(PCB)가 위치하며, 이러한 테스트 소켓(1000)에는 하나의 블록(100`)을 통하여 복수의 PION 핀(100)이 일정한 규칙을 가지고 배열될 수 있다.

이때, 반도체 기기(PKG)의 복수 단자(B)와 테스트 장치(PCB)의 복수 패드(P) 사이의 피치가 상이한 것을 특징으로 한다. 상이한 피치를 수직 방향에서 전기적으로 연결하기 위하여 상이한 피치 간격만큼 보상해주어야 하며, 이러한 보상을 위하여 S 커브 바디(130)의 수평부(130c)의 각도와 길이가 정해질 수 있다.

한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 본 발명은 제1접속 핀(110) 혹은 제2접속 핀(120)에 다 접점 보조 핀이 더 결합하여 전기적 검사를 수행할 수 있다. 이러한 다 접점 보조 핀이 제1팁(112)과 결합하기 위하여, 제1팁(112)에는 보조 홈이 더 형성될 수 있다.

다 접점 보조 핀은, 제1팁(112)과 함께 단자(B)와 접속되는 보조 팁, 및 전술한 보조 홈과 후크 결합되는 보조 후크를 포함할 수 있다. 이와 같이 보조 팁은, 2개 이상의 접점을 가지고 있어, 도전 볼 기타 단자(B)와의 콘택 시 발생하는 정렬 공차에도 불구하고 안정적인 콘택 특성을 제공한다.

가령, 반도체 기기(PKG)는 패키지의 전체 사이즈를 감소시키는 동시에 전기적 신호를 전달하는 솔더 볼 혹은 도전 범프의 입출력 접속 단자들이 재배선 층(RDL)을 통해 보호 부재까지 확장되어 배치되는 팬 아웃(fan-out) 타입 시스템 인 패키지에 적용될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 반도체 기기의 단자와 테스트 장치의 패드가 이축 정렬된 경우, 혹은 복수의 단자와 복수의 패드가 상이한 피치 간격을 가지는 경우, 대응하는 단자와 패드를 전기적으로 연결하기 위하여 제1수직부, 제1변경부, 수평부, 제2변경부, 및 제2수직부로 구성되는 S 커브 바디를 제공하고, 상기 이축 거리만큼 혹은 상기 피치 간격만큼 수평부를 통해서 보상되는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100: PION 핀 110: 제1접속 핀
120: 제2접속 핀 130: S 커브 바디
140: 제1스프링 150: 제2스프링

Claims (10)

1. 반도체 기기의 단자와 접촉되는 제1접속 핀;
   테스트 장치의 패드와 접촉되는 제2접속 핀;
   상기 제1접속 핀과 상기 제2접속 핀 사이에서 전기적 경로를 S-타입으로 변경하는 S 커브 바디;
   상기 제1접속 핀과 상기 S 커브 바디 사이에 설치되는 제1스프링; 및
   상기 제2접속 핀과 상기 S 커브 바디 사이에 설치되는 제2스프링을 포함하고,
   대응되는 상기 단자와 상기 패드는 일직선 상에서 이축 정렬되고,
   상기 S 커브 바디는, 상기 이축 정렬되어 있는 상기 단자와 상기 패드의 전기적 경로를 형성하기 위하여 적어도 2번(혹은 4번)의 굴곡(혹은 절곡)의 변경부를 제공하는 것을 특징으로 하는 S-타입 PION 핀.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 S 커브 바디는,
   수직으로 연장되고 상기 제1접속 핀과 후크 결합되는 제1수직부;
   상기 제1수직부로부터 굴곡(혹은 절곡)되는 제1변경부;
   상기 제1변경부에 의하여 상기 제1수직부에 대하여 0°내지 90°각도 변환되는 수평부;
   상기 수평부로부터 상기 제1변경부와 동일하게 굴곡(혹은 절곡)되는 제2변경부; 및
   수직으로 연장되고 상기 제2변경부에 의하여 상기 수평부에 대하여 0°내지 90°각도 변환되는 상기 제2접속 핀과 후크 결합되는 제2수직부를 포함함을 특징으로 하는 S-타입 PION 핀.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 수평부는 상기 제1수직부 및 상기 제2수직부에 대하여 30°내지 60°의 기울기를 가지고, 상기 제1수직부와 상기 제2수직부는 나란한 것 특징으로 하는 S-타입 PION 핀.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1접속 핀은,
   상기 단자와 직접 접촉하는 제1팁;
   상기 S 커브 바디에 선택적으로 체결되는 제1후크; 및
   상기 제1후크의 외측 폭이 확장되는 제1스토퍼를 포함하고,
   상기 제1수직부는,
   일단에서 상기 제1접속 핀과 후크 결합되는 제1후크 대응 쌍; 및
   외측 폭이 확장되는 제1스토퍼 대응 쌍을 포함하며,
   상기 제2접속 핀은,
   상기 패드와 직접 접촉하는 제2팁;
   상기 S 커브 바디에 선택적으로 체결되는 제2후크; 및
   상기 제2후크의 외측 폭이 확장되는 제2스토퍼를 포함하고
   상기 제2수직부는,
   타단에서 상기 제2접속 핀과 후크 결합되는 제2후크 대응 쌍; 및
   외측 폭이 확장되는 제2스토퍼 대응 쌍을 포함함을 특징으로 하는 S-타입 PION 핀.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1스프링은 양단이 상기 제1스토퍼와 상기 제1스토퍼 대응 쌍에 각각 지지되고,
   상기 제2스프링은 양단이 상기 제2스토퍼와 상기 제2스토퍼 대응 쌍에 각각 지지되며,
   상기 제1스프링의 탄성력과 상기 제2스프링의 탄성력이 상이한 것을 특징으로 하는 S-타입 PION 핀.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1접속 핀 및 상기 제2접속 핀은, 각각 다 접점 보조 핀과 후크 결합되는 것을 특징으로 하는 S-타입 PION 핀.
8. 제 1 항의 PION 핀이 복수 설치되는 절연성 블록을 포함하는 테스크 소켓에 있어서,
   상기 블록의 상부에는 상기 반도체 기기가 위치하고,
   상기 블록의 측면에는 상기 테스트 장치가 위치하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 반도체 기기의 복수 단자와 상기 테스트 장치의 복수 패드 사이의 피치가 상이하며, 상기 S 커브 바디의 수평부의 길이와 각도는 상이한 피치 간격을 보상해주는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반도체 기기는 상기 복수 단자가 재배선층을 통하여 확장되는 팬-아웃 타입 시스템 인 패키지인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
    

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