KR102126753B1 - 단일 코일 스프링에 의하여 3개의 플런저가 독립적으로 슬라이드 동작하는 테스트 소켓에 있어서, 레일을 통하여 상기 슬라이드 동작이 제어되는 데스트 핀 - Google Patents

단일 코일 스프링에 의하여 3개의 플런저가 독립적으로 슬라이드 동작하는 테스트 소켓에 있어서, 레일을 통하여 상기 슬라이드 동작이 제어되는 데스트 핀 Download PDF

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Abstract

본 발명의 테스트 핀은, 반도체 기기의 도전 볼과 개별적으로 접촉하는 제1 및 제2볼 플런저, 상기 한 쌍의 볼 플런저 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉하는 패드 플런저, 및 상기 제1볼, 제2볼, 패드 플런저를 탄지하는 압축 코일 스프링을 포함하는 테스트 핀에 있어서, 상기 패드 플런저와 맞닿는 상기 제1볼 및 제2볼 플런저의 대향면에는 접촉 면적을 확장하기 위한 요철이 제공된다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 접촉 불량이 개선되어 검사의 신뢰성이 증진된다.

Description

단일 코일 스프링에 의하여 3개의 플런저가 독립적으로 슬라이드 동작하는 테스트 소켓에 있어서, 레일을 통하여 상기 슬라이드 동작이 제어되는 데스트 핀 {device for test pin in which three plungers slide independently by a single coil spring, and the slide operation is controlled using the rail}
본 발명은, 레일을 통하여 슬라이드 동작이 안정화 되는 테스트 소켓용 테스트 핀에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 반도체 기기와 테스트 장치 사이에서 합동인 한 쌍의 제1플런저와 제2플런저 사이에 방향을 바꾸어 제3플런저가 배치되고, 3개의 플런저 외측에는 1개의 압축 코일 스프링이 탑재됨으로써, 각 플런저가 서로 독립적으로 슬라이드 되며, 레일을 통하여 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 장치의 콘택 패드 사이에 개선된 전기적 접속을 실현하는 테스트 소켓의 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.
이러한 테스트 소켓의 접속핀(2)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1플런저(10), 제2플런저(20) 및 제3플런저(30)의 3개 플런저와 탄성 수단인 압축 코일 스프링(40)이 일체로 결합되어 사용된다.
한 쌍의 제1플런저(10)와 제2플런저(20)는 실질적으로 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 제1플런저(10)과 제2플런저(20) 사이에 배치된다.
압축 코일 스프링(40)은 제1플런저(10) 및 제2플런저(20)가 대향하는 각 결합부의 외측 둘레에 탄성 배치된다. 그리고 압축 코일 스프링(40)은 제1플런저(10) 및 제2플런저(20)가 제3플런저(30)와 밀착 상태에서 서로 독립적으로 슬라이드 동작되도록, 내경을 통하여 제1 내지 제3플런저(10, 20, 30)를 각각 지지한다.
제1플런저(10) 및 제2플런저(20)의 각 접촉팁은 범프 전극(도 2의 B)에 확실하게 접촉하여 원활한 전기적 접속을 실현한다.
그런데, 전술한 종래 기술의 접속핀(2)은 아래와 같은 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 좌우 한 쌍의 제1 및 제2플런저(10, 20)가 압축 코일 스프링(40)의 내경에 의하여 일체로 결합하여 동작하다 보니, 플런저 상호간의 접촉이 일정하지 않고, 간극(G)에 의하여 분리 동작하는 문제점이 있다. 접촉 불량의 원인이 된다.
도 3을 참조하면, 좌우 한 쌍의 제1 및 제2플런저(10, 20)가 범프 전극(B)과의 접촉 시, 일측으로 편심되어 한쪽으로 치우치는 현상이 발생한다. 가령, 압축 코일 스프링(40)은 균등하게 압축되어야 하지만, 3개의 플런저가 독립적으로 동작하다 보니, 한 쪽으로 치우져 동작할 수 있다.
예컨대, 제1플런저(10)에 비하여 제2플런저(20)가 상부로 과도하게 엇나간 것을 알 수 있다. 만약 상부로 돌출되는 제2플런저(20)가 범프 전극(B)과 접촉하지 않고, 피검사체의 저면과 접촉할 수 있다.
따라서, 압축 코일 스프링(40)이 균일하게 압축되도록 유도하고, 설사 일측으로 편심되더라도 한 쌍의 플런저(10, 20)가 소정 거리 범위 내에서 균형있게 슬라이드 되도록 할 필요가 있다.
JP 특개 2014-17147
따라서 본 발명의 목적은 독립적으로 동작하는 3개의 플런저가 접촉 상태를 유지하면서 슬라이드 되도록 하는 테스트 핀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대향하는 제1플런저와 제2플런저의 상술한 슬라이드 동작이 소정 범위 내에서 제한되고, 상호 이격 거리가 상기 범위를 벗어나지 않도록 하는 테스트 핀을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 테스트 핀은, 반도체 기기의 도전 볼과 개별적으로 접촉하는 제1 및 제2볼 플런저, 상기 한 쌍의 볼 플런저 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉하는 패드 플런저, 및 상기 제1볼, 제2볼, 패드 플런저를 탄지하는 압축 코일 스프링을 포함하는 테스트 핀에 있어서, 상기 패드 플런저와 맞닿는 상기 제1볼 및 제2볼 플런저의 대향면에는 접촉 면적을 확장하기 위한 요철이 제공된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 독립적으로 동작하는 3개의 플런저는 레일과 레일 홈의 다면 접촉을 통하여 접촉력이 개선되고, 전기 저항이 낮아져 검사의 신뢰성이 증진된다.
둘째, 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 제1플런저의 접촉팁과 제2플런저의 접촉팁 사이의 거리가 소정 범위를 넘어서 슬라이드 되지 않도록 함으로써, 접촉 불량이 방지되고, 콘택 특성이 개선된다.
도 1은 종래 기술에 의한 접속핀의 구성을 나타내는 정면도.
도 2는 종래 기술에 의한 각 플런저의 분리 동작 상태를 나타내는 측면도.
도 3은 종래 기술에 의한 각 접촉팁의 접촉 불량 상태를 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 개념도.
도 5는 본 발명에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 세스트 핀의 구성을 나타내는 분해사시도.
도 7은 본 발명에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 정면도.
도 8은 본 발명에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 측단면도.
도 9는 본 발명에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 평단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 테스트 핀의 구성을 나타내는 분해사시도.
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.
반도체 기기의 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 4를 참조하면, 테스트 소켓의 테스트 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 5 내지 도 9를 참조하면, 테스트 핀(100)은, 도전 볼(B)과 개별적으로 접촉하는 제1 및 제2볼 플런저(110, 120), 한 쌍의 볼 플런저(110, 120) 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 콘택 패드(P)와 접촉하는 패드 플런저(130), 및 상기 각 플런저(110, 120, 130)를 동축으로 탄지하는 압축 코일 스프링(140)을 포함한다.
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.
제1볼 플런저(110)는, 상측의 제1접속팁(112), 압축 코일 스프링(140)의 상단이 지지되는 제1스토퍼(114), 압축 코일 스프링(140)이 그 둘레에 탑재되는 제1연장부(116), 및 압축 코일 스프링(140)이 통과하거나 지지되는 제1확장부(118)를 포함한다.
제2볼 플런저(120)는, 상측의 제2접속팁(122), 압축 코일 스프링(140)의 상단이 지지되는 제2스토퍼(124), 압축 코일 스프링(140)이 그 둘레에 탑재되는 제2연장부(126), 및 압축 코일 스프링(140)이 통과하거나 지지되는 제2확장부(128)를 포함한다.
패드 플런저(130)는, 하측의 제3접속팁(132), 압축 코일 스프링(140)의 하단이 지지되는 제3스토퍼(134), 압축 코일 스프링(140)이 탑재되는 제3연장부(136), 및 압축 코일 스프링(140)이 통과하거나 지지되는 제3확장부(138)를 포함한다.
제1 및 제2확장부(118, 128)에는 압축 코일 스프링(140)의 장착 시 압축 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 압축 코일 스프링(140)의 상단이 지지되도록 충분한 폭으로 제공되기 때문에, 압축 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 압축 코일 스프링(140)의 상단이 지지되도록 충분한 폭으로 제공되고, 또한 압축 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, 압축 코일 스프링(140)의 장착 시 압축 코일 스프링(140)의 상단에 의하여 내측으로 가압되고, 비로소 압축 코일 스프링(140)이 제1 및 제2확장부(118, 128)를 통과할 수 있다.
한편, 한 쌍의 볼 플런저(110, 120)와 패드 플런저(130)가 압축 코일 스프링(140)의 탄성에 의하여 상호 독립적으로 동작하기 때문에, 3개의 플런저가 일체로 동작하지 않을 수 있다. 특히, 수평 방향에서는 압축 코일 스프링(140)의 내경에 의하여 제한을 받을 뿐이어서, 수평 방향에서 접촉 불량이 발생하기 쉽다.
가령, 압축 코일 스프링(140)이 3개의 플런저(110, 120, 130)를 측면에서 일체로 지지하기는 하지만, 그 내경이 지나치게 강하게 압박하면 플런저의 수직 이동이 방해될 수 있고, 반대로 부족하면 수평 방향에서 분리 동작할 수 있다. 3개의 플런저(110, 120, 130)가 수평 방향에서 분리 동작하게 되면, 전기적 접속 불량이 발생할 수 있다.
패드 플런저(130)와 맞닿는 제1 및 제2볼 플런저(110, 120)의 대향면에는 접촉 면적을 확장시키기 위한 요철이 제공된다. 패드 플런저(130)의 제3연장부(136)의 양면에는 레일(136a)이 돌출되고, 제1 및 제2볼 플런저(110, 120)의 일면 및 타면에는 각각 레일과 대응되는 레일 홈(116a, 126a)이 제공될 수 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 의하면, 한 쌍의 제1 및 제2볼 플런저(110, 120) 사이에 패드 플런저(130)가 수직 방향에서 자유로운 이동과 함께 수평 방향에서 접촉 면적을 확장하여, 접촉 불량을 방지할 수 있다.
레일(136a)은 사각 기둥으로 3면이 외부에 노출되기 때문에, 레일 홈(116a, 126a)을 통하여 3면에서 접촉하게 되며, 별도의 레일이 없는 경우와 대비하여 접촉 면적이 3배 이상 넓어질 수 있다.
또한, 3개의 플런저(110, 120, 130)가 압축 코일 스프링(140)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.
제1 플런저(110)가 도전 볼(B)에 의하여 하부 방향으로 가압되면 압축 코일 스프링(140)이 하부 방향으로 압축되고 패드 플런저(130) 역시 하부 방향으로 이동하게 된다. 마찬가지로 제2볼 플런저(120)가 도전 볼(B)에 의하여 하부 방향으로 가압되면 압축 코일 스프링(140)이 하부 방향으로 압축되어 패드 플런저(130)가 하부 방향으로 이동하기 때문에, 압축 코일 스프링(140)에 의하여 간접적으로 이동이 강제된다. 따라서, 압축 코일 스프링(140)의 탄성력이 장기간 사용으로 약화되면 한 쌍의 볼 플런저(110, 120)의 이동에도 불구하고, 패드 플런저(130)의 이동이 충분하게 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 패드 플런저(130)를 사이에 두고 한 쌍의 볼 플런저(110, 120)가 수직 방향에서 슬라이드 되는데, 각 볼 플런저(110, 120)의 수직 이동이 지나치게 독립적으로 수행되어 그 수평 편차가 과도할 수 있다.
예컨대, 압축 코일 스프링(140)이 수평 방향에서 균등하게 동작하지 않고, 일측으로 편심되게 압축되는 경우가 흔히 있다. 압축 코일 스프링(140)이 편심되어 동작하면, 그 내경에 의하여 제한을 받고 있는 제1 및 제2볼 플런저(110, 120)는 수직으로 슬라이드 되기 곤란하다.
이에 레일 홈(116a, 126a)의 길이를 일정하게 제한하게 되면 레일(136a)이 레일 홈(116a, 126a)에서 가변할 수 있는 범위가 제한되고, 설사 압축 코일 스프링(140)이 균일하게 압축되지 않더라도, 레일 홈(116a, 126a)의 단부에 레일이 접촉하면 패드 플런저(130)의 이동을 레일에 의하여 강제할 수 있다.
또한, 각 볼 플런저(110, 120)는 패드 플런저(130)의 양측에서 레일(136a)과 레일 홈(116a, 126a)을 통하여 이동하기 때문에, 일방 볼 플런저(110)는 타방 볼 플런저(120)의 이동을 간접적으로 제한할 수 있고, 일방 볼 플런저(110)가 타방 볼 플런저(120)로부터 벗어나 과도하게 이동하는 것을 방지할 수 있다.
도 10을 참조하면, 절개부(118a, 128a, 138a)의 양측으로 확장편이 제공되고, 제1 및 제2확장편에는 제3확장편 측으로 절곡되어, 접촉력을 강화할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 한 쌍의 볼 플런저 사이에 패드 플런저가 독립적으로 슬라이드 되는 테스트 핀에 있어서, 볼 플런저와 패드 플런저 사이에 전기적 접속이 확실하게 되도록 요철이 제공되는 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 130: 패드 플런저
140: 압축 코일 스프링

Claims (8)

  1. 반도체 기기의 도전 볼과 개별적으로 접촉하는 제1 및 제2볼 플런저,
    상기 한 쌍의 볼 플런저 사이에서 독립적으로 슬라이드 되고, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉하는 패드 플런저, 및
    상기 제1볼, 제2볼, 패드 플런저를 탄지하는 압축 코일 스프링을 포함하는 테스트 핀에 있어서,
    상기 패드 플런저와 맞닿는 상기 제1볼 및 제2볼 플런저의 대향면에는 접촉 면적을 확장하기 위한 요철이 제공되고,
    상기 패드 플런저의 양면에는 레일이 돌출되고,
    상기 제1볼 플런저의 일면과 제2볼 플런저의 타면에는 각각 상기 레일과 대응되는 레일 홈이 제공되며,
    상기 한 쌍의 제1 및 제2볼 플런저는,
    상측의 제1 및 제2접속팁;
    상기 압축 코일 스프링의 상단이 지지되는 제1 및 제2스토퍼;
    상기 압축 코일 스프링이 탑재되는 제1 및 제2연장부; 및
    상기 압축 코일 스프링이 통과하거나 지지되는 제1 및 제2확장부;를 포함하고,
    상기 패드 플런저는, 하측의 제3접속팁;
    상기 압축 코일 스프링의 하단이 지지되는 제3스토퍼;
    상기 압축 코일 스프링이 탑재되는 제3연장부; 및
    상기 압축 코일 스프링이 통과하거나 지지되는 제3확장부;를 포함하며,
    상기 제1 내지 제3확장부는 상기 압축 코일 스프링의 상단이 지지되도록, 또한 통상적으로 상기 압축 코일 스프링의 상단이 통과할 수 없는 폭으로 제공되나,
    상기 압축 코일 스프링의 장착 시 상기 압축 코일 스프링의 상단에 의하여 내측으로 가압될 수 있도록 상기 제1 내지 제3확장부의 중앙 일측이 제거된 절개부가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 핀.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3연장부의 양면에 레일이 돌출되고,
    상기 제1연장부의 일면과 상기 제2연장부의 타면에는 각각 상기 레일과 대응되는 레일홈이 제공됨을 특징으로 하는 테스트 핀.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레일은 3면이 노출되는 사각 기둥의 형상이고, 상기 레일 홈은 상기 사각 기둥과 대응되는 사각 홈의 형상인 것을 특징으로 하는 테스트 핀.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 레일 홈의 길이는 상기 레일의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 테스트 핀.
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