KR102232788B1 - 하우징 일체형 멤스 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징 일체형 멤스 핀에 관한 것으로, 상면과 저면에 제1통공 및 제2통공이 형성된 중공형 하우징과, 상기 하우징 내에 수용된 탄성부와, 상기 하우징 내에서 상기 탄성부의 상단과 일체로 형성되고, 상면 일부에 상기 제1통공을 통해 하우징 외부로 노출되는 상부접촉부가 돌출되는 상부연결부와, 상기 하우징 내에서 상기 탄성부의 하단과 일체로 형성되고, 상면 일부에 상기 제2통공을 통해 하우징 외부로 노출되는 하부접촉부가 돌출되는 하부연결부를 포함하되, 상기 상부연결부 또는 하부연결부의 적어도 일측면은 경사면인 것으로 한다.

Description

하우징 일체형 멤스 핀{MEMS pin with integrated housing}

본 발명은 하우징 일체형 MEMS 핀에 관한 것으로, 더 상세하게는 구조를 보다 단순화할 수 있는 하우징 일체형 MEMS 핀에 관한 것이다.

일반적으로 제조공정을 통해 완성된 반도체 제품은 정상동작의 유무, 신뢰성 평가 등을 위해 여러가지 형태의 테스트를 거치게 된다.

이러한 테스트는 웨이퍼 레벨에서의 테스트와 패키지 레벨에서의 테스트로 크게 나눌 수 있다.

최근의 프로브 검사장치는 고집적도의 메모리반도체 칩을 웨이퍼 레벨로 일괄검사하기 위해 프로브 핀의 집적도 향상이 요구되고 있어 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 가공기술을 이용하여 미세한 프로브 핀을 일괄 형성하여 핀의 집적도 향상을 도모하는 것이 일반적인 추세이다.

프로브 핀은 세라믹 기판 한쪽 면에 전극을 형성하고, 실리콘과같은 반도체 웨이퍼에 MEMS 공정을 실시하여 프로브 핀을 형성한 후에 세라믹 기판과 상기 웨이퍼의 접합공정을 실시한다.

여기서, 몰드로 사용된 실리콘 웨이퍼를 제거함으로써 세라믹 기판에 프로브 핀을 형성하여 원하는 프로브 카드를 제공한다.

프로브 핀을 위한 종래의 제조방법은 크게 두가지로 요약될 수 있다.

첫 번째 방법은 세라믹 기판 위에 폴리머 재료를 이용하여 프로브 핀용 몰드를 제조한 후 도금공정으로 몰드를 채워 넣어 핀을 형성시킨 뒤 몰드 재료만을 제거함으로써 프로브 핀을 세라믹 기판 위에 잔류시키는 방법이다.

다른 한가지 방법은, 선택적으로 제거가 가능한 기판 자체를 몰드 재료로 이용하여 원하는 몰드 형태로 가공하고, 그 가공된 공간에 도금공정을 이용하여 프로브 핀을 형성시키고 세라믹 기판과 접합공정을 거친 뒤에 몰드용 기판을 선택적으로 제거하는 방안이다.

이러한 제조방법들을 통해 제조되는 MEMS 핀의 구조는 필요에 따라 매우 다양하게 제작될 수 있다.

예를 들어 등록특허 10-2018784(미세 전극 회로 검사용 핀 제조 방법 및 이의 방법으로 제조된 미세 전극 회로 검사용 핀, 2019년 8월 30일 등록)에는 반도체 멤스 공정에 의해 제조되는 멤스 핀이 기재되어 있다.

좀 더 구체적으로 양단 중 적어도 하나 이상에 접촉부가 형성되고, 상기 양단 사이를 탄성 복원력을 갖는 탄성부가 연결하는 핀 및 상기 접촉부를 외부로 노출하는 관통부가 형성되고, 상기 탄성부를 커버하는 하우징을 포함하는 구성이 기재되어 있다.

이러한 종래 멤스 핀은 양단 모두 하우징에 대하여 가동 가능한 구조일 수 있고, 일단은 하우징에 일체로 고정되고 다른 타단이 접촉부로서 탄성부에 의해 가동되는 구조일 수 있다.

이와 같은 구조에서 접촉핀과 인접한 상기 하우징 내에 위치하는 접촉부의 측면부에는 하우징의 내에 접하여 접촉부의 가동을 방해하는 요소로 작용될 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 요철부를 형성하였다.

그러나 이러한 미세한 요철부의 구성에 의해 종래 MEMS 핀은 구조가 복잡하며, 제조방법이 상대적으로 어렵다는 단점이 있다.

따라서 현재 시장에서는 좀 더 단순한 구조의 MEMS 핀의 개발이 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 하우징과 접촉부가 상호 접촉 상태를 유지하면서도 가동시 저항 성분으로 작용하는 것을 방지할 수 있는 하우징 일체형 멤스 핀을 제공함에 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하우징 일체형 MEMS 핀은, 상면과 저면에 제1통공 및 제2통공이 형성된 중공형 하우징과, 상기 하우징 내에 수용된 탄성부와, 상기 하우징 내에서 상기 탄성부의 상단과 일체로 형성되고, 상면 일부에 상기 제1통공을 통해 하우징 외부로 노출되는 상부접촉부가 돌출되는 상부연결부와, 상기 하우징 내에서 상기 탄성부의 하단과 일체로 형성되고, 상면 일부에 상기 제2통공을 통해 하우징 외부로 노출되는 하부접촉부가 돌출되는 하부연결부를 포함하되, 상기 상부연결부 또는 하부연결부의 적어도 일측면은 경사면인 것으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상부연결부는 상기 하우징과 일체로 구성되어, 하부연결부만 가동될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 경사면은 상면 면적이 저면 면적에 비하여 더 크게 되는 방향 또는 그 반대 방향으로 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 경사면은 상면 면적과 저면 면적이 동일하며, 두께 방향 중앙부가 돌출되도록 서로 반대방향의 두 경사면으로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상부연결부 또는 상기 하부연결부는, 네 개의 측면을 가지는 육면체이며, 그 중 하나 또는 둘 또는 세 개의 측면이 상기 경사면일 수 있다.

본 발명은 하우징 내측에서 접촉부와 탄성부를 연결하는 연결부의 측면을 경사지게 구성함으로써, 상기 하우징과 접촉부가 접촉됨과 아울러 접촉부가 테스트 단자에 접촉될 때 원활하게 가동할 수 있도록 저항성분을 줄일 수 있어, 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하우징 일체형 MEMS 핀의 단면 구성도이다.
도 2는 도 1에서 하부연결부의 사시도이다.
도 3과 도 4는 각각 본 발명에 적용되는 하부연결부의 다른 실시예의 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징 일체형 MEMS 핀의 단면 구성도이다.

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, 본 발명 하우징 일체형 MEMS 핀의 구성과 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 하우징 일체형 MEMS 핀의 단면 구성도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 하우징 일체형 MEMS 핀은, 중공형이며 상면과 하면의 일부에 제1통공(11)과 제2통공(12)이 각각 형성된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내에 수용된 탄성부(40)와, 상기 탄성부(40)의 상단과 하단에 각각 형성된 상부연결부(50) 및 하부연결부(60)와, 상기 상부연결부(50)의 상단 일부에서 돌출되어 상기 제1통공(11)을 통해 외부로 노출되는 상부접촉부(20)와, 상기 하부연결부(60)의 하단 일부에서 돌출되어 상기 제2통공(12)을 통해 외부로 노출되는 하부접촉부(30)를 포함하되,

상기 상부연결부(50)와 하부연결부(60)의 적어도 일측면은 경사면(51,61)인 것을 특징으로 한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 하우징 일체형 MEMS 핀의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 하우징(10)은 중공된 사각기둥형 또는 원기둥형일 수 있으며, 상면의 일부에 제1통공(11)이 형성되고 하면의 일부에 제2통공(12)이 형성된 구조이다. 바람직하게 하우징(10)은 중공된 사각기둥형인 것이 바람직하다.

상기 제1통공(11)과 제2통공(12)의 형성 위치는 상하 방향으로 일치하는 위치에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 하우징(10)의 내부에는 탄성부(40)가 수용된다. 상기 탄성부(40)는 소정의 곡률의 절곡부를 가지는 판상 구조로서, 절곡부는 절곡 방향이 서로 반대인 구조가 상하로 교번하여 형성되는 구조이며, 따라서 탄성부(40)는 외력에 의해 압축되고 외력이 해제되면 원래의 형상으로 되돌아오는 탄성 복원력을 가진다.

상기 탄성부(40)의 상단과 하단에는 각각 상부연결부(50)와 하부연결부(60)가 일체로 형성되어 있다.

실질적으로 상기 상부연결부(50)와 하부연결부(60)는 탄성부(40)의 양단을 이루며 하우징(10)의 내부에서 도면상 상하 방향으로 가동되는 부분이다.

상기 상부연결부(50)와 하부연결부(60)의 전체적인 형상은 하우징(10)의 형상에 따라 변경될 수 있으며, 하우징(10)이 사각기둥형인 경우 육면체 구조가 된다.

육면체 구조인 상부연결부(50)와 하부연결부(60)의 4개의 측면 중 적어도 하나의 측면은 경사면(51,52)으로 이루어진다.

도 2는 하부연결부(60)의 형상을 보인 일부 사시도이다.

도 2를 참고하면 하부연결부(60)는 일측면이 경사면(61)인 육면체 구조로서, 경사면(61)을 제외한 다른 측면은 하우징(10)의 내면과 접하는 것으로 한다.

상기 상부연결부(50)와 하부연결부(60) 각각에는 상부접촉부(20)와 하부접촉부(30)가 일체로 연결되어 있으며, 상부접촉부(20) 또는 하부접촉부(30)가 테스트를 위해 전극에 접촉되거나, 상부접촉부(20)가 테스트 장치측 하부접촉부(30)가 테스트 대상인 반도체 장치의 전극부에 접촉되는 경우 접촉 압력에 의해 탄성부(40)는 압축되며 하부연결부(60) 또는 상부연결부(50)가 가동되거나, 하부연결부(60)만 가동될 수 있다.

하우징(10) 또한 테스트 전류가 흐르는 도전성이며, 하부접촉부(30) 및 상부접촉부(20)를 고정하는 하부연결부(60)와 상부연결부(50)가 하우징(10)에 접촉되어야 전류에 대한 저항 성분을 줄일 수 있어 정확한 테스트가 가능하다.

따라서 도 2에서 하부연결부(60)의 경사면(61)을 제외한 세 측면은 모두 하우징(10)의 내면에 접하는 것으로 하며, 가동의 용이성을 위하여 하나의 측면만 경사면(61)으로 하여 경사면(61)의 일부만이 하우징(10)의 내면에 접촉되도록 할 수 있다.

상기 경사면(61)은 하부연결부(60)의 저면 면적이 상면 면적에 비하여 더 큰 경우의 경사면(61)으로 할 수 있다.

상기 하부연결부(60)의 상면 일부에는 홈(62)을 형성하여, 탄성부(40)의 연결부와 접촉되는 부분의 탄성이 유지될 수 있도록 한다.

상기 상부연결부(50) 또한 하나의 측면이 경사면(51)이며 상면의 면적에 비하여 저면의 면적이 더 큰 육면체 구조를 이루게 된다.

이하에서는 하부연결부(60)의 구체적인 구성 예를 설명하지만, 하부연결부(60)의 특징적인 경사면 구조는 상부연결부(50)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3은 하부연결부(60)의 다른 실시 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 도 1 및 도 2에 도시한 하부연결부(60)의 경사면과는 경사방향이 다른 경사면(63)이 형성된 것일 수 있다.

즉, 도 3의 경사면(63)은 하부연결부(60)의 네 측면 중 하나의 측면이며, 하부연결부(60)의 저면 면적이 상면 면적에 비하여 더 작은 구조를 형성한다.

도면에서는 경사면(61, 63)이 네 측면 중 하나에만 형성된 것으로 도시하고 설명하지만, 경사면(61, 63)은 네 측면 중 적어도 하나에 형성되는 것이다.

즉, 하부연결부(60)와 상부연결부(50)는 네 측면 모두가 경사면일 수 있으나, 전기적인 저항의 증가를 줄이기 위해서 경사면은 하나 또는 두 개의 측면인 것일 수 있으며, 최대 세 측면이 경사면인 것일 수 있다.

도 4는 하부연결부(60)의 다른 실시 단면 구성도이다.

하부연결부(60)의 적어도 하나의 측면은 서로 다른 경사방향을 가지는 두 경사면(64, 65)을 포함할 수 있다.

이는 하부연결부(60)의 상면과 저면의 면적이 동일하고, 측면 중앙부가 돌출된 구조를 이룬다.

이와 같이 서로 다른 경사방향의 두 경사면(64, 65) 구조는 경사면이 하우징(10)의 내면과 접촉되는 부분이 하부연결부(60)의 두께에서 중앙에 위치하도록 함으로써, 가동시 마찰에 의한 저항을 줄일 수 있으며, 외력에 의해 탄성부(40)가 압축되거나 원래의 형태로 복원될 때 방향을 유지하기 용이하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징 일체형 MEMS 핀의 단면 구성도이다.

다른 구성은 도 1에 도시하고, 이를 참조하여 설명한 실시예와 동일하지만 상부연결부(50)가 하우징(10)과 일체인 점에서 차이가 있다.

이와 같은 구조는 상부접촉부(20)가 가동되지 않고 고정된 것이며, 하부접촉부(30) 및 하부연결부(60)만 가동된다.

도 1의 실시예와 도 2의 실시예의 차이는 접촉부의 가동을 필요에 따라 일측 또는 양측으로 하는 것이며, 가동되지 않는 측의 연결부는 경사면을 형성할 필요가 없게 된다.

이처럼 본 발명은 종래와 같이 다수의 요철구조를 형성하지 않고, 경사면을 이용하여 가동 방향을 가이드함과 아울러 가동시 마찰을 줄여 탄성부를 이용한 접촉부의 완충 작용을 수행할 수 있으며, 원래의 위치로 복원 되도록 함으로써, 구조를 단순화하고 제조를 더 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10:하우징 11:제1통공
12:제2통공 20:상부접촉부
30:하부접촉부 40:탄성부
50:상부연결부 51:경사면
60:하부연결부 61:경사면

Claims (5)

1. 하우징 내에 수용된 탄성부;
   상기 하우징 내에서 상기 탄성부의 상단과 일체로 형성되고, 상면 일부에 형성된 제1통공을 통해 상기 하우징의 외부로 노출되는 상부접촉부가 돌출되는 상부연결부; 및
   상기 하우징 내에서 상기 탄성부의 하단과 일체로 형성되고, 상면 일부에 형성된 제2통공을 통해 상기 하우징의 외부로 노출되는 하부접촉부가 돌출되는 하부연결부를 포함하되,
   상기 상부연결부 또는 하부연결부의 적어도 일측면은 경사면이고,
   상기 상부연결부 또는 상기 하부연결부는 네 개의 측면을 가지는 육면체이며, 그 중 하나 또는 둘 또는 세 개의 측면이 상기 경사면인 하우징 일체형 멤스 핀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부연결부는,
   상기 하우징과 일체로 구성되어, 하부연결부만 가동하는 하우징 일체형 멤스 핀.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 경사면은,
   상면 면적이 저면 면적에 비하여 더 크게 되는 방향 또는 그 반대 방향으로 형성된 하우징 일체형 멤스 핀.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 경사면은,
   상면 면적과 저면 면적이 동일하며, 두께 방향 중앙부가 돌출되도록 서로 반대방향의 두 경사면으로 이루어지는 하우징 일체형 멤스 핀.
5. 삭제

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