KR102013137B1 - 탄성편을 통하여 보조 핀의 콘택 특성이 개선되는 반도체 테스트 소켓용 핀 - Google Patents

탄성편을 통하여 보조 핀의 콘택 특성이 개선되는 반도체 테스트 소켓용 핀 Download PDF

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Abstract

본 발명의 반도체 테스트 소켓용 핀은, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되는 제1플런저, 반도체 기기의 도전 볼과 접촉되는 제2플런저, 상기 제1 및 제2플런저를 클램핑 하는 아우터 스프링, 및 상기 제2플런저와 크로스 결합하여 다 접점을 제공하되, 내측 사이드가 탄성 지지되는 보조 핀을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 내측 사이드에 제공되는 탄성편을 통하여 항상적인 접속이 가능하다.

Description

탄성편을 통하여 보조 핀의 콘택 특성이 개선되는 반도체 테스트 소켓용 핀 {Test socket pin having elastic piece improved contact characteristic}
본 발명은, 크로스 체결되는 보조 핀과 플런저 사이의 콘택 특성을 개선하기 위한 반도체 기기의 테스트 소켓용 핀에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플런저에 크로스 체결되는 보조 핀의 내측 사이드(side)에 선 스프링 형태의 탄성편을 제공하여 항상적인 접속력을 유지하고, 내측 모서리(corner)에 볼록 라운드 타입의 모서리 대신에 오목 라운드 요홈을 제공하여 실질적인 면 대 면 접촉력을 구현하는 반도체 기기의 테스트 소켓용 핀에 관한 것이다.
일반적으로 BGA(ball grid array) 타입의 반도체 기기는 최종적으로 검사 장치에 의해 각종 전기 시험을 통한 특성 측정 또는 불량 검사를 받게 된다. 이때, 검사 장치에 설치된 검사용 인쇄회로기판의 회로 패턴과 BGA 타입 반도체 기기의 콘택(contact) 볼을 전기적으로 연결하기 위해 테스트 소켓이 사용된다.
이러한 테스트 소켓에는 다수의 프로브 핀이 하우징에 소정 규칙으로 설치되고 있다. 최근 부품 수가 많아지고 데이터의 빠른 처리와 저소비 전력을 위하여 프로브 핀이 점차 미세화 되어 가는데, 포고(Pogo) 핀을 포함하여 종래의 프로브 핀은 미세 패턴에 적극적으로 대응하지 못하여 프로브 핀의 콘택 특성이 악화되는 문제점이 있다.
이러한 구조적 문제를 개선하기 위하여 다음과 같이 멤스(MEMS & Press) 공정을 이용하여 조립되는 전자 장치용 콘택(contact)이 제안되고 있다.
도 1을 참조하면, 반도체 기기의 테스트 소켓용 포고 핀(2)은 하부 단자(10)와 상부 단자(20), 및 스프링(30)으로 구성된다.
이와 같은 구성에 의하면, 하부 단자(10)에는 그 하단에 하부 탐침부(12)가 형성되고, 상부 단자(20)는 그 상단에 상부 탐침부(22)가 형성되어 외부 단자와 접속되며, 그리고 하부 단자(10) 및 상부 단자(20)의 외측에는 각각 걸림부(14, 24)가 형성되어, 여기에 스프링(30)이 탄성 지지된다.
그러나, 반도체 기기의 디자인 룰이 축소됨에 따라 포고 핀(2)의 사이즈가 점차 작아지고, 그 두께는 60㎛ 정도까지 얇아지고 있다. 스프링(30)을 사이에 두고 하부 단자(10)와 상부 단자(20)를 조립하여야 되는데, 육안으로 식별이 곤란하여 현미경을 이용하여 조립하고 있다.
따라서 조립 불량이 존재하고, 어렵게 조립이 되더라도 하부 단자(10)와 상부 단자(20) 사이의 접속이 불안정하며, 상/하부 단자가 직접 접속하지 않고 스프링(30)에 의해 우회적으로 접속되면, 전기적 경로가 길어지기 때문에 저항 값이 증가하는 등 검사 수율이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 다 접점 콘택 특성을 강화하기 위하여 제공되는 보조 핀의 경우에 플런저와 크로스 체결되는 경우, 조립 불량 및 콘택 특성이 악화되는 경향이 있다.
한국등록특허 10-1738627
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보조 핀의 조립 불량 및 접속 불량을 저감하는 반도체 테스트 소켓용 핀을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 반도체 테스트 소켓용 핀은, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되는 제1플런저, 반도체 기기의 도전 볼과 접촉되는 제2플런저, 상기 제1 및 제2플런저를 클램핑 하는 아우터 스프링, 및 상기 제2플런저와 크로스 결합하여 다 접점을 제공하되, 내측 사이드가 탄성 지지되는 보조 핀을 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 플런저와 크로스 체결되는 보조 핀의 내측 사이드(side)에 선 스프링 형태의 탄성편을 제공하여 항상적 면 접속이 기대된다.
둘째, 플런저와 크로스 체결되는 보조 핀의 내측 모서리(corner)에 오목 라운드 형태의 요홈을 제공하여 강력한 면 접속이 기대된다.
도 1은 종래 기술에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 반도체 기기의 테스트 소켓의 구성을 나타내는 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 구성을 각각 나타내는 사시도, 및 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 탄성편의 구성을 각각 나타내는 사시도들.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 탄성편의 기능을 각각 나타내는 평면도들.
도 7은 본 발명에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 과정을 나타내는 사시도들.
도 8은 본 발명에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀을 이용한 검사 공정을 나타내는 사시도들.
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 핀의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 크로스 체결되는 보조 핀과 플런저 사이의 콘택 특성을 개선하기 위한 반도체 기기의 테스트 소켓용 핀의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
반도체 테스트 소켓용 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 기기의 전기적 검사에서, 검사 대상인 반도체 기기의 접속 단자(가령, 도전 볼)와, 테스트 장치의 접속 단자(가령, 콘택 패드)를 서로 전기적으로 접속하기 위하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에 배치되는 것으로 한다.
도 2를 참조하면, 반도체 테스트 소켓용 핀(100)은, 외부 기기 가령, 반도체 기기의 도전 볼(B)과 테스트 장치의 콘택 패드(P)를 전기적으로 연결하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에서 전기적 검사를 수행한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 반도체 테스트 소켓용 핀(100)은, 콘택 패드(P)와 접촉되는 제1플런저(110), 도전 볼(B)과 접촉되고 제1플런저(110)와 상호 교차(cross) 조립되는 제2플런저(120), 그리고 제1 및 제2플런저(110, 120) 사이에서 설치되는 아우터 스프링(130)을 포함한다.
제1플런저(110)와 제2플런저(120) 중 하나는 핀셋(pincette) 형태로 제공되고, 다른 하나는 핀셋이 슬라이드 되도록 하는 홀더(holder) 형태로 제공될 수 있다. 혹은 양 플런저 모두 핀셋 형태로 제공될 수 있다. 여기서는 편의상 제1플런저(110)를 홀더 형태로 하고, 제2플런저(120)를 핀셋 형태로 설명하기로 한다.
따라서 반도체 테스트 소켓용 핀(100)은, 테스트 장치의 콘택 패드(P)와 접촉되고, 길게 연장되는 홀더 형태의 제1플런저(110), 반도체 기기의 도전 볼(B)과 접촉되고, 제1플런저(110)와 상호 교차하되, 상기 홀더에 슬라이드 되는 핀셋 형태의 제2플런저(120), 그리고 제1 및 제2플런저(110, 120) 사이에서 설치되어 제1 및 제2플런저(110, 120)를 제1축 방향으로 탄성 지지하고, 다른 한편에서 제2플런저(120)를 제2축 방향으로 가압하는 아우터 스프링(130)을 포함하여 구성된다.
제1플런저(110)는, 콘택 패드(P)와 직접 접촉하는 제1팁(112), 및 제1팁(112)의 제1축 방향으로 연장되는 홀더(114)을 포함한다.
제2플런저(120)는, 도전 볼(B)과 직접 접촉하는 제2팁(122), 및 홀더(114)와 체결되도록 제2팁(122)의 제1축 방향으로 연장되는 후크(124)를 포함한다.
그 밖에, 제2플런저(120)는 후크(124)의 단부에 한 쌍의 내측으로 제1플런저(110)의 진입을 용이하게 돕도록 열려 있는 진입면(124b), 제1플런저(110)의 진입 후에 홀더(114)의 이탈을 방지하는 걸림면(124c), 한 쌍의 외측으로 돌출되어 돌출된 만큼 아우터 스프링(130)에 의하여 가압되는 가압면(124d), 아우터 스프링(130)에 의하여 지지되는 지지면(124e)을 포함할 수 있다.
또한, 제1플런저(110)는 제1팁(112)과 홀더(114)의 경계 영역에 외측으로 돌출되어 아우터 스프링(130)을 지지하는 지지턱(114b)을 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2플런저(110, 120)는, 제1축 방향으로 길게 연장되는 소정 두께의 스트립 형태로 제공 될 수 있다. 따라서, 상기 스트립 형태의 플런저는 멤스(MEMS & Press) 공정에 의하여 제작될 수 있다. 이때 이용되는 기판은 8인치 웨이퍼(wafer)를 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 소정 두께를 가지는 판재 형태로 성형하기 때문에, 멤스(MEMS & Press) 공정을 이용하여 연속 제작이 가능하고, 한 쌍의 스트립을 교차(cross) 하여 결합하기 때문에 내구성이 향상되는 장점이 있다.
다만, 제1 및 제2플런저(110, 120)는 육안으로 식별이 곤란한 50 ㎛ 내지 70 ㎛ 두께로 형성되기 때문에, 상호 교차 조립 및 아우터 스프링(130)과의 결합 공정이 매우 곤란하고, 특히 현미경을 이용하여 식별하고 수작업으로 조립하는 경우에 조립 불량이 흔히 발생되며, 특히 면 접촉이 항상적으로 보장되지 않기 때문에 콘택 불량을 해결해야 한다.
이에 본 발명은 이러한 조립 불량이나 콘택 불량을 최소화 하기 위하여 전술한 바와 같이 여러 가지 구조 변경을 시도한다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명은 제2플런저(120)는 보조 핀(140)을 더 포함할 수 있다.
가령, 제2플런저(120)의 제2팁(122)에 보조 홈(126)을 더 제공하고, 여기에 보조 핀(140)이 교차(cross) 결합하여 전기적 검사를 수행할 수 있다. 즉, 제2팁(122)과 제3팁(142)을 통하여 도전 볼(B)과 입체적 접촉을 실현할 수 있어 수율이 더 개선된다. 가령, 제3팁(142)을 통하여 다수개의 접점(142a)을 제공하게 되면, 도전 볼(B)과 접촉 시 발생하는 수직 편차에 따른 정렬 공차를 최소화하고, 안정적인 콘택 특성이 강화될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예에 의하면, 전술한 바와 같이 전체 핀(100)의 사이즈가 육안으로 식별하여 조립하기 곤란할 정도로 작은데다가 특히 보조 핀(140)은 더 작은 사이즈로 제작되고, 또한 제2플런저(120)의 제2팁(122)과 체결되는 콘택 영역 역시 상대적으로 작아질 수 밖에 없기 때문에, 콘택 수율을 개선하기 위한 노력이 더 필요하다.
가령, 도 5를 참조하면, 보조 핀(140)은 다수개의 접점을 형성하는 제3팁(142), 및 보조 홈(126)과 후크 결합하도록 좌우 한 쌍의 보조 후크(144)를 더 포함한다.
여기서 보조 후크(144)는 보조 홈(126)과 후크 체결되기 위하여 내측으로 후크용 돌출턱이 마련되는데, 보조 후크(144)는 보조 홈(126)과 탄력적인 결합을 위하여 보조 탄성편(146)을 포함한다. 이러한 보조 탄성편(146)은 최소한의 체결력을 이용하더라도 불량없이 체결되도록 안내하는 기능 외에도 체결 후에는 선 스프링의 탄성에 의하여 안정적인 콘택을 유지하도록 콘택 강화 기능을 수행한다.
이러한 보조 탄성편(146)은 선 스프링 작용에 의하여 제2축 방향으로 홀더(114)를 가압하기 때문에 접촉 강도가 더 강화되고, 콘택 불량은 그 만큼 경감한다. 이와 같이, 제2플런저(120)와 보조 핀(140)은 상기한 탄성편(146)에 의하여 강력한 면 접촉을 유지하기 때문에, 점 접촉 혹은 선 접촉과 비교하여 전기 저항이 개선될 수 있다.
이때, 보조 탄성편(146)의 일측은 내측 사이드에 연결되고, 타측은 개방되어 있으며, 상부가 개방된 선 스프링(도 6의 ⒜ 참조)이거나 혹은 하부가 개방된 선 스프링(도 6의 ⒝참조)이다.
그리고 보조 핀(140)은 제2축 방향으로 제1플런저(110)와 평행하지만, 제2플런저(120)와 수직으로 교차하며, 더 자세하게는 제2플런저(120)의 제1안착면(122a)과 보조 핀(140)의 제2안착면(144a)이 면 대 면으로 직교한다. 이때, 제2안착면(144a)의 모서리가 볼록 라운드인 경우 상기한 면 대 면의 안착이 이루어지지 않을 수 있다. 이러한 볼록 라운드 모서리가 발생하지 않도록 제2안착면(144a)은 보조 핀(140)의 일부가 제거됨으로써 모서리에 오목 라운드 요홈(凹)(144b)이 더 제공된다.
이와 같이 제2플런저(120)와 보조 핀(140)이 입체적으로 체결 경우 요홈(144b)으로 인하여 제2플런저(120)의 제1안착면(122a)과 보조 핀(140)의 제2안착면(144a)이 장애물없이 최대 면적으로 접속되기 때문에, 검사의 신뢰성이 개선된다.
아우터 스프링(130)은, 코일 스프링이 사용되는데 반복적인 테스트에 의하여 발생되는 충격을 흡수하여 반도체 테스트 소켓용 핀(100)의 제품 수명을 연장하는 기능을 수행한다. 아우터 스프링(130)의 단부는 전술한 지지면(124e)과 지지턱(114b)에 각각 지지된다.
제1 및 제2플런저(110, 120)는 전기 전도성이 우수한 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 베릴륨(Be), 알루미늄(Al) 혹은 니켈(Ni)-Co(코발트) 금속 화합물을 이용하여 성형될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 조립 공정을 설명한다 .
제1플런저(110)에 아우터 스프링(130)을 설치한다. 아우터 스프링(130)의 일단은 지지턱(114b)에 지지되고, 타단은 제1플런저(110) 상단 넘어로 연장된다.(⒜ 참조)
제2플런저(120)를 준비한다. 제2플런저(120)에 보조 핀(140)을 체결한다. 보조 핀(140)에는 보조 탄성편(146)이 제공되기 때문에, 보조 후크(144)가 보조 홈(126)에 후크 체결될 때, 탄성 결합한다. 이로써 제1 및 제2안착면(122a, 144a)이 실질적으로 면 대 면 접촉한다.(⒝ 참조)
제2플런저(120)와 제1플런저(110)를 조립한다. 제2플런저(120)의 진입면(124b)은 개방된 상태에 있기 때문에 이를 홀더(114)가 통과하게 된다. 통과 후 가압면(124d)이 아우터 스프링(130)의 내경에 접촉하면서 쐐기 작용으로 점차 가압된다. 이로써, 진입면(124b)은 자동 폐쇄되며, 홀더(114)는 걸림면(124c)에 걸려 더 이상 이탈이 방지된다. 아우터 스프링(130)이 지지면(124e)에 이르러 제1 및 제2플런저(110, 120)는 아우터 스프링(130)에 의하여 제1축 방향으로 탄성 결합된다.(⒞ 참조)
이하, 도 8을 참조하여 검사 공정을 설명한다 .
도전 볼(B)과 콘택 패드(P) 사이에 반도체 테스트 소켓용 핀(100)을 위치시키고 이를 제1축 방향으로 가압하면, 제1플런저(110)와 제2플런저(120)는 아우터 스프링(130)에도 불구하고 가까워 진다.
이때, 보조 핀(140)에는 다 접점 보조 팁(142a)이 형성되어 있기 때문에, 수직 편차에도 불구하고 도전 볼(B)과의 콘택 특성이 개선되고, 또한, 보조 탄성편(146)이 형성되기 때문에 보조 핀(140)과 제2플런저(120) 사이의 콘택 특성이 강화될 수 있다. 마지막으로 제1 및 제2안착면(122a, 144a)의 면 대 면 접촉을 통하여 콘택 불량이 예방된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 다 접점 보조 핀을 통하여 콘택 특성을 강화함에 있어서, 보조 핀과 플런저 사이에 보조 탄성핀을 이용한 항상적인 면 접촉을 구현하고, 오목 라운드 요홈을 통하여 면 대 면 접촉 시 발생되는 접촉 불량을 방지하는 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: 반도체 테스트 소켓용 핀 110: 제1플런저
120: 제2플런저 130: 아우터 스프링
140: 보조 핀

Claims (10)

  1. 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되는 제1플런저;
    반도체 기기의 도전 볼과 접촉되는 제2플런저;
    상기 제1 및 제2플런저를 클램핑 하는 아우터 스프링; 및
    상기 제2플런저와 크로스 결합하여 다 접점을 제공하되, 내측 사이드가 탄성 지지되는 보조 핀을 포함하고,
    상기 제1플런저는, 상기 콘택 패드와 직접 접촉하는 제1팁, 및 상기 제1팁의 제1측 방향으로 연장되는 홀더를 포함하고,
    상기 제2플런저는, 상기 도전 볼과 직접 접촉하는 제2팁, 및 상기 홀더와 체결되도록 상기 제2팁의 제1축 방향으로 연장되는 후크를 포함하며,
    상기 보조 핀은, 상기 다 접점을 형성하는 제3팁, 및 상기 제2플런저와 후크 결합하는 한 쌍의 보조 후크를 포함하며,
    상기 제2팁은 보조 홈을 더 포함하고, 상기 보조 후크는 상기 내측 사이드에 상기 보조 홈에 탄성 체결되는 보조 탄성편을 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 탄성편은 제2축 방향에서 선 스프링으로 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조 탄성편의 일측은 상기 내측 사이드에 연결되고, 타측은 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조 탄성편은 상부 개방된 선 스프링인 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조 탄성편은 하부 개방된 선 스프링인 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2플런저와 상기 보조 핀은 크로스 교차하며,
    상기 제2플런저의 제1안착면과 상기 보조 핀의 제2안착면이 면 대 면으로 직교하되, 상기 제2안착면의 모서리는 오목 라운드 요홈(凹)을 포함함을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2플런저는,
    상기 후크의 단부에 한 쌍의 내측으로 상기 제1플런저의 진입을 용이하게 돕도록 열려 있는 진입면;
    상기 제1플런저의 진입 후에 상기 홀더의 이탈을 방지하는 걸림면;
    한 쌍의 외측으로 돌출되어 돌출된 만큼 상기 아우터 스프링에 의하여 가압되는 가압면; 및
    상기 아우터 스프링에 의하여 지지되는 지지면을 포함하고,
    상기 제1플런저는,
    상기 제1팁과 상기 홀더의 경계 영역에 외측으로 돌출되어 상기 아우터 스프링에 의하여 지지되는 지지턱을 포함하는 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2플런저는, MEMS 공정에 의하여 니켈(Ni)-코발트(Co) 금속 화합물로 제작되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2플런저는, 50 ㎛ 내지 70 ㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀.
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