KR102080592B1 - Ｓ-타입 탄성편을 이용하여 3개의 플런저 상호 간의 콘택 특성이 개선되는 데스트 핀 - Google Patents

Ｓ-타입 탄성편을 이용하여 3개의 플런저 상호 간의 콘택 특성이 개선되는 데스트 핀 Download PDF

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Abstract

본 발명의 테스트 핀은, 반도체 기기의 도전 볼과 접촉 시, 상호 개별적으로 슬라이드 되는 제1 및 제2볼 플런저, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉 시, 상기 한 쌍의 볼 플런저 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 수평 방향에서 상기 한 쌍의 볼 플런저와의 접촉을 강화하기 위하여, 자체 탄성 웨이브를 가지는 패드 플런저, 및 상기 제1, 제2볼 플런저, 및 상기 패드 플런저를 동축으로 탄성 지지하나 직경이 상이한 한 쌍의 이너 및 아우터 코일 스프링을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 항상적인 전기적 접속을 구현할 수 있다.

Description

Ｓ-타입 탄성편을 이용하여 3개의 플런저 상호 간의 콘택 특성이 개선되는 데스트 핀 {device for test pin in which the contact characteristics between the three plungers are improved using the S-type elastic piece}
본 발명은, 테스트 소켓의 테스트 핀에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 같은 방향의 볼 플런저들 사이에서 반대 방향의 패드 플런저가 배치되고, 3개의 플런저가 듀얼 코일 스프링에 의하여 일체로 결합되어 슬라이드 동작하는 테스트 소켓에 있어서, 패드 플런저를 S-타입 탄성편으로 제공하는 테스트 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 볼을 전기적으로 연결하기 위해 테스트 소켓이 사용된다.
도 1을 참조하면, 이러한 테스트 소켓의 접속핀(2)은, 3개의 플런저(가령, 제1플런저(10), 제2플런저(20) 및 제3플런저(30))로 구성되고, 3개 플런저는 이중 코일 스프링, 즉, 내측 코일 스프링(40)과 외측 코일 스프링(50)에 의하여 일체로 결합되어 사용된다.
제1플런저(10)는 내측 코일 스프링(40)에 의하여 지지되는 부분이 제2플런저(20)보다 하부에 위치하고, 제2플런저(20)는 외측 코일 스프링(50)에 의하여 지지되는 부분이 제1플런저(10)보다 상부에 위치하는 점을 제외하면 양 플런저는 대체로 합동이다. 제1플런저(10)의 접촉팁과 제2플런저(20)의 접촉팁은 같은 방향이 되도록 대향 배치되고, 제3플런저(30)의 접촉팁은 제1플런저(10)의 접촉팁 및 제2플런저(20)의 접촉팁과 반대 방향이 되며, 제3플런저(30)는 제1 및 제2플런저(10, 20) 사이에 배치된다.
특히, 내측 코일 스프링(40)은 제1플런저(10) 및 제2플런저(20)가 대향하는 각 결합부의 외측 둘레에 탄성 배치됨으로써, 제1플런저(10) 및 제2플런저(20)가 제3플런저(30)와 밀착 상태에서 서로 독립적으로 슬라이드 동작되며, 내경을 통하여 내측 코일 스프링(40)은 제1 내지 제3플런저(10, 20, 30)를 각각 측면에서 지지한다.
그런데, 전술한 종래 기술의 접속핀(2)은 아래와 같은 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 좌우 한 쌍의 제1 및 제2플런저(10, 20)가 내측 코일 스프링(40)의 내경에 의하여 일체로 결합하여 동작하다 보니, 플런저(10, 20, 30) 상호간의 접촉이 일정하지 않고, 간극(G)에 의하여 분리 동작하는 문제점이 있다. 접촉 불량의 원인이 된다.
또한, 각 플런저(10, 20, 30)의 단부가 내측 코일 스프링(40)의 내경으로 삽입되고, 삽입 후에는 임의로 분리되지 않아야 하며, 스프링이 지지된 상태를 유지하여야 한다.
그러나, 단부가 라운드(round) 되어 있다고 하더라도, 단순 확장되어 있기 때문에, 스프링의 내경이 단부를 통과하기 매우 곤란하고, 통과 후에는 스프링이 임의로 분리되는 문제점이 있어, 실질적으로 코일 스프링이 탄성 기능을 제대로 수행할 수 없게 된다.
JP 특개 2012-181096
따라서 본 발명의 목적은 독립적으로 동작하는 3개의 플런저가 수평 방향에서 접촉 상태를 유지하면서 슬라이드 되도록 하여 도전 볼과 콘택 패드가 확실한 전기적 접속을 실현하는 테스트 핀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 플런저를 내측 코일 스프링에 탑재함에 있어서, 스프링의 일정한 내경에도 불구하고 삽입은 용이하고 분리는 곤란하게 하는 테스트 핀을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 테스트 핀은, 반도체 기기의 도전 볼과 접촉 시, 상호 개별적으로 슬라이드 되는 제1 및 제2볼 플런저, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉 시, 상기 한 쌍의 볼 플런저 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 수평 방향에서 상기 한 쌍의 볼 플런저와의 접촉을 강화하기 위하여, 자체 탄성 웨이브를 가지는 패드 플런저, 및 상기 제1, 제2볼 플런저, 및 상기 패드 플런저를 동축으로 탄성 지지하나 직경이 상이한 한 쌍의 이너 및 아우터 코일 스프링을 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 3개의 플런저가 2개의 코일 스프링에 의하여 동작하기 때문에, 전기적 경로가 플런저를 통하기 보다 스프링을 통하여 형성되기 쉽고, 플런저 상호간의 동작을 직접 강제하기 곤란하기 때문에, 전기 저항이 증가하거나 혹은 접촉 불량으로 인하여 오프되는 경향이 있지만, 볼 플런저 사이에 배치되는 패드 플런저를 S-타입 탄성편으로 제공하게 되면 수평 방향에서 항상적으로 전기적 접속을 유지하기 때문에, 접촉 불량이 방지되고, 전기 저항이 감소하는 효과가 기대된다.
둘째, 각 플런저의 확장편에 절개부를 구비하면 삽입은 쉬워지고 분리는 억제되어, 결과적으로 핀의 내구성이 증진되며, 조립 공정이 단순화 되어 수율이 개선되는 효과가 기대된다.
도 1은 종래 기술에 의한 테스트 소켓용 테스트 핀의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 테스트 핀의 사용상태도.
도 3은 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 분해사시도.
도 5는 본 발명에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 정단면도 및 배단면도.
도 6은 본 발명에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 측단면도.
도 7은 본 발명에 의한 테스트 핀의 사용 상태도.
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 테스트 핀의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
테스트 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 3을 참조하면, 테스트 소켓의 PION 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 4 내지 도 6을 참조하면, 테스트 핀(100)은, 반도체 기기의 도전 볼(B)과 접촉 시, 양측에서 개별적으로 슬라이드 되는 제1 및 제2볼 플런저(110, 120), 테스트 장치의 콘택 패드(P)와 접촉 시, 한 쌍의 볼 플런저(110, 120) 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 수평 방향에서 제1 및 제2볼 플런저와의 접촉을 강화하기 위하여, 탄성 웨이브를 가지는 패드 플런저(130), 제1 및 제2볼 플런저(110, 120) 그리고 패드 플런저(130)를 동축으로 탄지하나 직경이 상이한 한 쌍의 이너 및 아우터 코일 스프링(140, 150)을 포함한다. 탄성 웨이브는 S-타입 탄성편을 포함한다.
아우터 코일 스프링(150)은 이너 코일 스프링(140)보다 직경이 크고, 이중 코일 스프링(140, 150)은 직접 접촉하거나 상호 작용하지 않고 각각 독립적으로 동작한다. 따라서, 이중 코일 스프링(140, 150)에 의하여 동작하는 제1, 제2볼 플런저, 및 패드 플런저(110, 120, 130)가 상호 독립적으로 슬라이드 될 수 있다.
가령, 이너 코일 스프링(140)은, 상측에서는 제1볼 플런저(110) 및 패드 플런저(130)에 각각 지지되고, 하측에서는 제1 및 제1볼 플런저 그리고 패드 플런저(110, 120, 130)에 각각 지지된다. 아우터 코일 스프링(150)은, 상측에서는 제2볼 플런저(120)에 지지되고, 하측에서는 패드 플런저(130)에 지지된다.
이너 코일 스프링(140)과 아우터 코일 스프링(150)의 탄성 정도가 상이할 수 있다. 만약 이너 코일 스프링(140)의 탄성가 약하면, 솔더 볼(B)과의 접촉 시, 저 탄성의 이너 코일 스프링(140)이 먼저 압축될 수 있다. 반대로 이너 코일 스프링(140)의 탄성 정도가 강하면, 솔더 볼(B)과의 접촉 시, 탄성 정도가 약한 아우터 코일 스프링(150)이 먼저 압축될 수 있다.
패드 플런저(130)와 제1 및 제2볼 플런저(110, 120)는 판재의 스트립 형태로 제공될 수 있다. 이와 같이 전술한 스트립은 소정 넓이와 소정 두께를 가지는 판재 형태로 성형하기 때문에, MEMS 공정을 이용하여 제작 가능하다. 특히, 패드 플런저(130)에 양면으로 요철을 형성하여 탄성 웨이브를 제공하는데 MEMS 공정이 적합하다.
제1볼 플런저(110)는, 상측의 제1접속팁(112), 이너 코일 스프링(140)의 상단이 지지되는 제1스토퍼(114), 이너 코일 스프링(140)이 그 둘레에 탑재되는 제1연장부(116), 및 이너 코일 스프링(140)이 통과하거나 지지되는 제1확장부(118)를 포함한다.
제2볼 플런저(120)는, 상측의 제2접속팁(122), 아우터 코일 스프링(150)의 상단이 지지되고, 제1스토퍼(144)보다 상측에 가까운 제2스토퍼(124), 아우터 코일 스프링(150)이 탑재되고, 제1연장부(116)보다 긴 제2연장부(126), 및 이너 코일 스프링(140)이 통과하거나 지지되는 제2확장부(128)를 포함한다.
이때, 제1 및 제2확장부(118, 128)에는 이너 코일 스프링(140)의 장착 시 이너 코일 스프링(140)의 상단에 의하여 내측으로 가압될 수 있도록 중앙 일측에 스트립의 일부가 제거된 절개부(118a, 128a)가 더 구비된다. 제1 및 제2확장부(118, 128)는 이너 코일 스프링(140)의 상단이 지지되도록 충분한 폭으로 제공되기 때문에, 이너 코일 스프링(140)의 상단이 통과할 수 있어야 하는 상반된 조건을 충족하기 위하여 절개부(118a, 128a)가 필요하다.
가령, 제1 및 제2확장부(118, 128)는 이너 코일 스프링(140)의 상단이 지지되도록 충분하고, 또한 이너 코일 스프링(140)의 상단이 통과할 수 없는 폭으로 제공되나, 제1 및 제2확장부(118, 128)의 중앙 일측에 스트립의 일부가 제거된 절개부(118a, 128a)를 더 포함함으로써, 이너 코일 스프링(140)의 장착 시 이너 코일 스프링(140)의 상단에 의하여 내측으로 가압되고, 비로소 이너 코일 스프링(140)이 제1 및 제2확장부(118, 128)를 통과할 수 있다.
패드 플런저(130)는, 하측의 제3접속팁(132), 이너 코일 스프링(140)의 하단이 지지되는 제3스토퍼(134), 이너 코일 스프링(140)이 탑재되고, 전술한 탄성 웨이브를 구비하는 제3연장부(136), 및 이너 코일 스프링(140)이 통과하거나 지지되는 제3확장부(138)를 포함한다.
한 쌍의 볼 플런저(110, 120)와 패드 플런저(130)가 이중 코일 스프링(140, 150)의 탄성에 의하여 상호 독립적으로 동작해야 하기 때문에, 수직으로 작용하는 힘에 비하여 수평에서 작용하는 힘이 부족하다.
이를 위하여 이너 코일 스프링(140)이 3개의 플런저(110, 120, 130)를 측면에서 일체로 지지하기는 하지만, 만약 지나치게 강하게 압박하면 플런저의 수직 이동이 방해될 수 있고, 반대로 지나치게 부족하면 수평 방향에서 분리 동작할 수 있다. 3개의 플런저(110, 120, 130)가 수평 방향에서 분리 동작하게 되면, 전기적 접속 불량이 발생할 수 있다.
특히, 3개의 플런저(110, 120, 130)를 통하여 전기적 경로가 형성되기 보다는, 인너 코일 스프링(140)이나 아우터 코일 스프링(150)에 의하여 전기적 경로가 형성되기 쉽고, 나선형의 코일 스프링에 의하여 전기적 경로가 형성되면 권선수 만큼 경로가 길어지기 때문에 전기 저항이 증가하기 마련이다.
이와 같이, 자체 탄성 웨이브를 수평 방향에서 패드 플러저(130)와 양측의 각 볼 플런저(110, 120)를 압박하기 때문에, 접촉 불량을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 3개의 플런저(110, 120, 130)가 이중 코일 스프링(140, 150)에 의하여 각각 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 하기 때문에, 한 쌍의 볼 플런저(110, 120)가 그 사이에 개재된 패드 블런저(130)의 이동을 직접 강제하지 못한다. 한편에서 제1볼 플런저(110)가 솔더 볼(B)에 의하여 하부 방향으로 가압되면 이너 코일 스프링(140)이 하부 방향으로 압축되고 패드 플런저(130) 역시 하부 방향으로 이동하게 되며, 다른 한편에서 제2볼 플런저(120)가 솔더 볼(B)에 의하여 하부 방향으로 가압되면 아우터 코일 스프링(150)이 하부 방향으로 압축되어 패드 플런저(130)가 하부 방향으로 이동하기 때문에, 이너 코일 스프링(140)과 아우터 코일 스프링(150)에 의하여 간접적으로 이동이 강제된다.
따라서, 이너 코일 스프링(140)과 아우터 코일 스프링(150)의 탄성력이 장기간 사용에 의하여 저감되면 한 쌍의 볼 플런저(110, 120)의 이동에도 불구하고, 패드 플런저(130)의 이동이 충분하게 이루어지지 않을 수 있다.
이에 자체 탄성 웨이브에 의하여 양측의 볼 플런저(110, 120)가 중앙의 패드 플런저(130)를 가압하면서 슬라이드 되기 때문에, 패드 플런저(130)가 코일 스프링에 의하여 동작하지 않거나, 패드 플런저(130)가 헛 동작하는 것을 피할 수 있다.
마지막으로, 확장부(118, 128, 138)는 내측 혹은 외측으로 트위스트 되어 패드 플런저(130)와의 접촉 시 점 접촉 혹은 선 접촉을 통하여 결합력을 강화할 수 있다. 따라서, 볼 플런저(110, 120)와 패드 플런저(130) 사이의 접촉 불량 되지 않는다.
가령, 절개부(118a, 128a, 138a)의 양측으로 확장편(118b, 128b, 138b)이 제공되고, 특히 제1 및 제2확장편(118b, 128b)에는 절곡(bending)되어, 접촉력을 강화할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 3개의 플런저가 면대면으로 접속하고 서로 방향을 바꾸어 슬라이드 동작하는 핀에 있어서, 플런저 상호간의 강력한 접속은 전기 저항을 낮추고 검사의 신뢰성을 높이기 때문에, 플런저가 항상적으로 전기적 접속을 실현하도록 중간에서 동작하는 패드 플런저에 S-타입 탄성편을 제공하는 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: 테스트 핀 110: 제1볼 플런저
120: 제2볼 플런저 140: 패드 플런저
140: 이너 코일 스프링 150: 아우터 코일 스프링

Claims (5)

  1. 반도체 기기의 도전 볼과 접촉 시, 상호 개별적으로 슬라이드 되는 제1 및 제2볼 플런저;
    테스트 장치의 콘택 패드와 접촉 시, 상기 한 쌍의 볼 플런저 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 수평 방향에서 상기 한 쌍의 볼 플런저와의 접촉을 강화하기 위하여, 자체 탄성 웨이브를 가지는 패드 플런저; 및
    상기 제1, 제2볼 플런저, 및 상기 패드 플런저를 동축으로 탄성 지지하나 직경이 상이한 한 쌍의 이너 및 아우터 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 핀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1볼 플런저는,
    상측의 제1접속팁;
    상기 이너 코일 스프링의 상단이 지지되는 제1스토퍼;
    상기 이너 코일 스프링이 탑재되는 제1연장부; 및
    상기 이너 코일 스프링이 통과하거나 지지되는 제1확장부;를 포함함을 특징으로 하는 테스트 핀.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2볼 플런저는,
    상측의 제2접속팁;
    상기 아우터 코일 스프링의 상단이 지지되고, 상기 제1스토퍼보다 상측에 가까운 제2스토퍼;
    상기 아우터 코일 스프링이 탑재되고, 상기 제1연장부보다 긴 제2연장부; 및
    상기 이너 코일 스프링이 통과하거나 지지되는 제2확장부;를 포함함을 특징으로 하는 테스트 핀.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패드 플런저는,
    하측의 제3접속팁;
    상기 이너 코일 스프링의 하단이 지지되는 제3스토퍼;
    상기 이너 코일 스프링이 탑재되고, S-타입 탄성편을 구비하는 제3연장부; 및
    상기 이너 코일 스프링이 통과하거나 지지되는 제3확장부;를 포함함을 특징으로 하는 테스트 핀.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1확장부는 외측으로 벤딩 되고, 상기 제2확장부는 내측으로 밴딩 되는 것을 특징으로 하는 테스트 핀.
KR1020180165354A 2018-12-19 2018-12-19 Ｓ-타입 탄성편을 이용하여 3개의 플런저 상호 간의 콘택 특성이 개선되는 데스트 핀 KR102080592B1 (ko)

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