KR200281258Y1 - 테스트 소켓 - Google Patents

Abstract

본 고안은 테스트 소켓에 관한 것으로, 중앙에 피 테스트 IC가 입출할 수 있는 크기의 개구부가 형성되어 있고, 상기 개구부의 가장자리에는 걸림턱이 형성되어 있는 프레임상의 절연체인 소켓 하우징과, 상기 걸림턱에 의하여 소켓 하우징 내부에 안착되는 견고한 절연성 필름으로서, 절연성 필름의 중앙에는 피 테스트 IC의 외부 리드와 동일한 패턴으로 다수의 통과공이 형성되어 있고, 상기 통과공에는 도전성 고무가 삽입되어 있는 콘택가이드필름을 포함하여 구성되는 테스트 소켓을 제공한다.

Description

테스트 소켓{TEST SOCKET}

본 고안은 집적회로장치(Integrated Circuit; IC)와 인쇄회로기판의 전기적인 연결구조에 관한 것으로, 특히 IC를 테스트하기 위한 테스트 소켓에 관한 것이다.

복잡한 공정을 거쳐 제조된 IC는 각종 전기 시험을 통해 특성측정 또는 불량검사를 거치게 된다. 이때, 테스트 장비에 설치된 테스트용 인쇄회로 기판의 테스트 회로와 피 테스트 IC의 외부 단자(리드)를 전기적으로 연결하기 위해 흔히 소켓이 이용된다. 즉, IC의 테스트시, 소켓은 테스트 장비의 인쇄회로와 반도체 소자를 전기적으로 연결하기 위한 인터페이스의 역할을 한다.

일반적으로 테스트 소켓은 피 테스트 IC의 외부리드와 테스트 장치의 테스트 회로를 전기적으로 연결하는 역할을 하는 도전성의 접촉 단자들과, 상기 접촉 단자들이 일정한 간격으로 고정적으로 배열되도록 하며, 상기 접촉 단자들을 변형이나 외부의 물리적인 충격으로부터 보호하기 위해 상기 접촉 단자들을 덮고 있는 절연성의 몸체인 하우징(housing)으로 구성되어 있다. 상기 하우징은 일반적으로 플라스틱 또는 세라믹 등이 이용된다.

종래의 테스트 소켓의 구조를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 소켓 하우징(10)과, 복수의 접촉 단자(11)들로 구성되어 있으며, 상기 접촉 단자(11)들은 상기 소켓 하우징(10)내에 일정한 간격으로 고정 부착되어 있다. 또상기 접촉 단자(11)는 누름 압에 의해 스피링력을 갖도록 반원형으로 만곡되어 있다. 도면부호 12는 테스트 하는 동안 피 테스트 소자를 눌러주는 역할을 하는 고정핀이며, 도면부호 14는 피 테스트 IC이고 15는 피 테스트 IC의 외부리드이다.

그리고 상기와 같은 테스트 소켓을 이용하여, 테스트를 수차례 반복하고 나면, 상기 접촉 단자(11)들이 휘거나, 접촉 단자(11)들의 탄성이 떨어져 접촉 단자들과 테스트 장치의 테스트 회로와의 전기적인 접촉 불량이 발생한다. 따라서 테스트 소켓은 영구적으로 사용할 수 있는 제품이 아니라, 일정한 횟수의 테스트를 한 후에는 폐기하는 소모품이다. 그런데 종래의 테스트 소켓은 하우징과 접촉 단자가 일체형으로 구성되어 있어서, 접촉 단자중 어느 한 단자의 불량이 발생하더라도, 소켓 전체를 폐기해야 되기 때문에 비경제적이라는 단점이 있었다. 이로 인하여 테스트 비용을 상승시키는 요인이 되었다.

또한 상기와 같은 종래 기술에 따른 테스트 소켓은, 접촉 단자의 길이가 길어 고속 동작을 하는 IC를 테스트 하기에 부적합하다는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 테스트 장치로 일본특허공개공보 평10-79281호에 개시된 장치가 있다. 도 2를 참조하여 살펴보면, 이 장치는 피테스트 IC(25)가 출입할 수 있는 개구부가 형성된 소켓 하우징(20)과, 일정한 패턴의 도전성고무가 박혀있는 고무커넥터(30)로 구성되어 있다. 고무커넥터의 하면은 테스트용 인쇄회로기판(40)의 전기패턴(45)에 접촉하게된다. 고무커넥터는 피테스트 IC의 외부단자와 인쇄회로기판의 전기패턴을 연결하는 역할을 한다.

상기 장치에서 고무커넥터는 일정형태의 박판형 절연고무에 다수의 구멍을형성하고, 그 구멍들에 다시 도전성고무를 집어넣은 것이다. 이와 같은 고무커넥터는 테이프로 소켓하우징에 부착되어 탈착이 용이하나 다음과 같은 문제점이 있다.

절연고무 내부에 도전성 고무를 삽입한 구조는 금형에 의하여 각각의 고무를 제조하고 그것을 조립(도전성 고무를 절연고무의 구멍에 끼우는 작업) 하여야 하기 때문에 제조 자체가 매우 어려울 뿐만 아니라 제조비용이 많이 요구됩니다.

또한, 피 테스트 소자의 테스트를 반복하다보면 절연고무 내의 도전성 고무간의 거리가 좁아져 전기적으로 연결될 가능성이 있기 때문에 테스트의 신뢰성을 보장하지 못한다.

한편, 상기 장치는 피테스트 소자의 외부리드의 평탄도가 일정치 않을 때에는 외부리드와 고무커넥터의 전기적 연결이 용이하지 않으며, BGA소자의 경우 볼 어레이를 고무커넥터에 정확히 가이드하는 것이 용이하지 않아 테스트 신뢰성이 매우 떨어진다.

본 고안은 소켓의 접촉 단자와 하우징을 분리형으로 제조하여, 소켓의 접촉 단자의 불량이 발생했을 때 하우징은 재활용하고 접촉 단자부 만을 교체하도록 한 테스트 소켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안은 또한 최단거리의 접촉 단자를 이용하여 고속으로 동작하는 IC의 테스트에 적용할 수 있는 테스트 소켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안은 또한 피테스트 소자의 접촉단자와 전기적으로 접촉하게 되는 테스트 회로의 마모를 방지함으로써 테스트 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 테스트 소켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안은 또한 피 테스트 IC의 외부리드의 손상을 방지하며, 피 테스트 IC를 테스트 소켓에 자동 위치 정렬 할 수 있도록 한 테스트 소켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 테스트 소켓을 도시한 단면도이다.

도 2는 종래의 또 다른 테스트 소켓을 도시한 단면도이다.

도 3a는 본 고안의 테스트 소켓을 도시한 분리 사시도이다.

도 3b는 도 3a의 테스트 소켓을 도시한 단면도이다.

도 4는 도 3b의 테스트 소켓을 확대한 단면도이다.

도 5는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 고안의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

110:콘택가이드필름 112:도전성 고무

120:피테스트 소자 121:외부리드

140:인쇄회로기판 141:도체 패턴

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 중앙에 피 테스트 IC가 입출할 수 있는 크기의 개구부가 형성되어 있고, 상기 개구부의 가장자리에는 걸림턱이 형성되어 있는 프레임상의 절연체인 소켓 하우징과, 상기 걸림턱에 의하여 소켓 하우징 내부에 안착되는 견고한 절연성 필름으로서, 절연성 필름의 중앙에는 피 테스트 IC의 외부 리드와 동일한 패턴으로 다수의 통과공이 형성되어 있고, 상기 통과공에는 도전성 고무가 삽입되어 있는 콘택가이드필름을 포함하여 구성되는 테스트 소켓을 제공한다.

콘택가이드필름의 통과공에 삽입된 도전성 고무의 상면은 반원형으로 오목하게 만입되어 있는 것을 특징으로 한다. 통과공의 단면형태는 원형이 바람직하지만, 경우에 따라서는 사각형 또는 육각형 등의 다각형으로 형성할 수도 있다.

콘택가이드필름은 그 내부에 삽입된 도전성 고무와는 달리 견고한 재질의 절연성 물질이어야하며, 견고하면서도 탄성이 있는 플라스틱 재질이 적당하다. 본 고안의 일실시예에서는 에폭시 수지를 사용하였다.

콘택가이드필름의 두께는 0.1 ~ 2mm의 범위인 것이 적당하며, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5mm의 범위, 더욱 바람직하게는 1mm 내외의 두께가 적당하다. 콘택가이드필름의 두께는 피테스트 소자의 고속동작 여부, 필름 재질의 견고성, 콘택가이드필름의 면적 및 통과공의 크기 등에 따라 결정된다.

본 고안의 테스트 소켓에서 콘택가이드필름은 내부에 형성된 통과공에 도전성 고무만이 삽입된 실시예 뿐만 아니라 도전성 고무와 더불어 금속핀을 추가로 삽입함으로써 다양한 형태의 반도체 소자를 테스트하는 것이 가능하다.

예를 들어 본 고안의 일실시예에서, 콘택가이드필름의 통과공에는 통과공의 상부에 도전성 고무가 삽입되고, 통과공의 하부에는 금속핀이 추가로 삽입하되어 있으며, 금속핀 하부 쪽의 상기 콘택가이드필름 표면상에는 반구형의 납볼이 형성한다. 이와 같은 구조의 콘택가이드필름은 테스트용 인쇄회로기판 상의 도체 패턴과 도전성고무간의 전기적인 접촉을 더욱 확실하게 보장하여 테스트 신뢰성을 높이게 된다.

또한, 다른 실시예로서, 콘택가이드필름의 통과공에는 통과공의 상부에 도전성 고무가 삽입되고, 통과공의 하부에는 금속핀이 추가로 삽입되어 상기 콘택가이드필름의 하부 표면 바깥으로 연장 형성한다. 이와 같은 구조에서는 테스트용 인쇄회로기판의 도체패턴이 홈을 형성하는 경우에 적용할 수 있다.

이하에서는 본 고안에 따른 테스트 소켓을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3a는 본 고안에 따른 테스트 소켓의 분리 사시도이다. 도시된 바와 같이 중앙부에 IC가 입출할 수 있을 정도의 개구부를 갖는 절연성의 프레임상의 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 하면에 부착되는 절연성 콘택가이드필름(110)으로 구성되며, 상기 하우징(100)과 콘택가이드필름(110)은 가이드핀(130)에 의하여 위치 정렬된다.

하우징(100)은 중앙부에 개구부(101)가 형성되어 있는 프레임상의 절연체이며, 상기 개구부(101)를 통해 피테스트 IC를 입출할 수 있다. 또한 상기 하우징(100)의 가장자리부에는 가이드홀(102)이 형성되어 있다. 상기 가이드홀(102)은 테스트 소켓을 소켓 PCB 장치에 고정하기 위해 형성한 것이다. 또한 상기 각 가이드홀(102) 근방에는 절연성 일래스토머 필름(110)을 상기 하우징(100)에 위치 정렬하기 위해 형성한 나사홀(103)이 형성되어 있다.

상기 콘택가이드필름(110)은 각 모서리 마다 가이드홀(111)이 형성되어 있고, 내부 중앙에는 다수의 통과공이 형성되어 도전성 고무(112)가 삽입되어 있다. 상기 통과공의 크기 및 위치는 피테스트 IC의 외부리드의 크기 및 위치에 상응하도고 패터닝된다.

도 3a에서 콘택가이드필름이 안착되는 걸림턱(105)이 소켓 하우징의 개구부 상단에 형성되어 있으나, 개구부 하단에 형성하는 것도 상관없으며, 콘택가이드필름이 안착될 수 있는 구조라면 걸림턱의 형태는 어떠한 것이라도 상관없다.

도 3b는 상기 도 3a에서 도시된 테스트 소켓의 각 구성요소들을 조립하였을 때의 III-III선에 따른 종단면도를 도시하고 있다. 도면부호 140은 테스트 회로패턴(141)을 내장하고 있는 테스트 장치의 인쇄회로 기판(소켓 PCB)이다. 또한, 도면부호 120은 피테스트 IC를 나타내며 121은 피 테스트 IC에 부착된 외부리드를 나타낸다.

도 4는 본 고안의 테스트 소켓에서 피 테스트 소자와 테스트 인쇄회로 기판의 전기적 접촉부를 확대하여 나타낸 단면도이다. 피테스트 소자(120)의 외부리드(121)와 콘택가이드필름(110)의 도전성 고무(112) 및 인쇄회로기판(140)상의 도체 패턴(141)은 동일한 위치에서 수직적으로 정렬되어 있다. 외부리드(도면상에서는 볼 어레이)(121)는 도전성 고무의 상부면과 접하게 되고, 도체패턴(141)은 도전성 고무의 하부면과 접촉하게 된다. 이와 같은 접촉구조는 외부리드와 도체패턴간의 물리적인 직접 접촉은 없으나 전기적으로 연결이 가능하게 하고, 특히 연결의 매개 역할을 하는 도전성 고무에 의해, 테스트가 반복되더라도, 외부리드나 도체패턴의 마모를 방지하게 된다. 즉, 도전성 고무는 전기적인 연결 기능 뿐만 아니라 물리적으로 충격을 완화시키는 역할도 겸하게 된다.

또한, 도전성 고무의 외부 표면이 콘택가이드필름의 표면에 대하여 안으로 만입되어 있는 오목한 구조는 테스트회로의 도체패턴이나 피테스트소자의 외부리드가 정확한 위치에서 가이드되도록 한다. 이를 위하여 도전성 고무가 삽입되는 콘택가이드필름상의 통과공은 외부리드나 도체패턴의 직경에 비하여 약간 크게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 도전성 고무(112)는 다양한 방법으로 제조가 가능하며, 예를 들면, 실리콘에 은가루를 섞어 제조함으로써 전기 전도성과 탄성을 함께 얻을 수 있다.

도전성 고무는 절연성 콘택가이드필름에 피테스트 소자의 외부리드 패턴과 동일한 패턴으로 통과공을 형성한 후, 일정 수준으로 열을 가하여 유동성이 존재하는 상태에서 스크린인쇄 등의 방법으로 상기 통과공에 삽입시킬 수 있다, 삽입된도전성 고무는 통과공 내에서 자연 냉각되는 과정에서 부피가 수축하여 오목한 구조를 갖게 된다. 이와 같은 콘택가이드필름은 기존의 테스트 소켓과 비교할 때 가이드필름의 제조가 매우 용이하고 제조비용도 매우 저렴하여 대량생산에 유리한 장점이 있다. 또한, 금형에 의하여 통과공의 형태가 여러가지로 변화된 콘택가이드필름을 제조할 수 있어 BGA(ball grid array) 뿐만 아니라 다양한 구조의 IC를 테스트하는 것이 가능하다.

한편, 도전성 고무와 테스트용 인쇄회로기판의 도체패턴간의 전기적 접촉을 더욱 용이하게 하기 위하여 콘택가이드필름 하부면에 납(Pb)으로 형성된 반구형의 볼을 부착시킬 수도 있다. 도 5를 참조하면, 도전성 고무가 삽입된 콘택가이드필름의 통과공에는 도전성 고무(152) 하부에 금속핀(154)이 삽입되어 있다. 금속핀은 한 쪽은 도전성 고무와 전기적으로 접촉되어 있고, 다른 한쪽은 콘택가이드필름의 외부면상으로 돌출되어 납으로 형성된 반구형 볼(156)의 씨드(seed) 역할을 하게 된다. 이와 같은 구조의 콘택가이드필름은 인쇄회로패턴상의 도체패턴과 도전성 고무간의 전기적 접촉을 더욱 확실하게 보장한다. 특히 도체패턴이 볼록한 형태가 아니거나 인쇄회로패턴 상에서 돌출된 정도가 매우 작더라도 피테스트 소자와의 전기적 접촉이 가능하다.

인쇄회로패턴의 경우 도체패턴이 돌출되어 형성되는 경우 외에도 핀이 삽입되도록 구멍이 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에 적합한 콘택가이드필름의 예를 도 6에 도시하였다. 콘택가이드필름(160)의 통과공의 상부에 도전성 고무(162)가 형성되어 있고, 도전성 고무의 하부에는 금속핀(164)이 삽입되어 있다. 도 5의 경우와 비교해 볼 때 차이점은 금속핀의 다른 한쪽이 콘택가이드필름의 외부면 상에 길게 돌출되어 형성되어 있는 것이다. 이와 같은 금속핀은 테스트용 인쇄회로패턴(140)의 도체패턴(142)에 형성된 구멍(143)에 삽입이 가능하도록 형성된 것이다.

이상에서는 테스트 소켓에 소켓하우징과 콘택가이드필름만을 설명하였으나, 본 고안의 테스트 소켓은 보조가이드필름을 추가로 구비할 수 있다. 이러한 보조가이드필름은 콘택가이드필름의 상부에 안착되어 피테스트소자의 외부리드를 콘택가이드필름 상의 도전성 고무에 정확히 가이드되도록 보조하는 역할을 한다. 이를 위하여 보조가이드필름에는 콘택가이드필름의 통과공과 동일한 패턴으로 콘택가이드필름의 통과공의 직경보다 크게 통과공을 형성하여야 한다. 또한, 보조가이드필름의 두께는 테스트할 IC의 외부리드의 길이 보다는 얇아야 한다. 외부리드의 크기 보다 보조가이드필름의 두께가 두꺼우면, 테스트 할 때, 피 테스트 IC의 외부리드와 테스트 소켓의 접촉 단자가 전기적으로 접촉할 수 없기 때문이다.

한편, 본 고안의 테스트 소켓은 소켓하우징 중앙에 피 테스트 IC가 안착된 상태에서 소켓 하우징을 상부에서 덮을 수 있는 하우징 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 고안에 따른 테스트 소켓을 상기 테스트용 인쇄회로기판에 장착하여 테스트를 수행한 후, 콘택가이드필름에 불량이 발생하면, 가이드핀을 풀고 새로운 것으로 교체할 수 있다.

본 고안에 따른 테스트 소켓은 높이가 균일하지 않은 외부리드를 갖는 IC를테스트 할 때, IC의 외부리드와 테스트 회로의 전기적인 접촉을 안정화하여 테스트 신뢰성을 높인다. 또한, 테스트 동안 IC의 외부리드가 손상되는 것을 방지하며, 테스트 회로의 마모를 방지하는 역할을 하므로, 테스트 장치의 수명이 길어지는 효과가 있다. 또한 본 고안에 따른 테스트 소켓은 최단 거리의 접촉길이를 갖는 테스트 소켓을 제공함으로써 고속으로 동작하는 IC의 테스트에 적용할 수 있다.

Claims (9)

1. 중앙에 피 테스트 IC가 입출할 수 있는 크기의 개구부가 형성되어 있고, 상기 개구부의 가장자리에는 걸림턱이 형성되어 있는 프레임상의 절연체인 소켓 하우징과,

   상기 걸림턱에 의하여 소켓 하우징 내부에 안착되는 견고한 절연성 필름으로서, 절연성 필름의 중앙에는 피 테스트 IC의 외부 리드와 동일한 패턴으로 다수의 통과공이 형성되어 있고, 상기 통과공에는 도전성 고무가 삽입되어 있는 콘택가이드필름을 포함하여 구성되는 테스트 소켓.
2. 제1항에 있어서, 콘택가이드필름의 통과공에 삽입된 도전성 고무의 상면은 반원형으로 오목하게 만입되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
3. 제1항에 있어서, 콘택가이드필름의 두께는 0.1 ~ 2mm의 범위인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
4. 제1항에 있어서, 콘택가이드필름의 통과공에는 통과공의 상부에 도전성 고무가 삽입되고, 통과공의 하부에는 금속핀이 추가로 삽입되어 있으며, 금속핀 하부 쪽의 상기 콘택가이드필름 표면상에는 반구형의 납볼이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
5. 제1항에 있어서 콘택가이드필름의 통과공에는 통과공의 상부에 도전성 고무가 삽입되고, 통과공의 하부에는 금속핀이 추가로 삽입되어 상기 콘택가이드필름의 하부 표면 바깥으로 연장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
6. 제1항에 있어서, 상기 콘택가이드필름의 통과공과 동일한 패턴으로 콘택가이드필름의 통과공의 직경보다 크게 통과공이 형성되어 있으며, 콘택가이드필름의 상부에 안착되는 보조가이드필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
7. 제1항에 있어서, 상기 소켓하우징 중앙에 피 테스트 IC가 안착된 상태에서 소켓 하우징을 상부에서 덮을 수 있는 하우징 덮개를 추가로 포함하는 테스트 소켓.
8. 제1항에 있어서, 상기 콘택가이드필름은 별도의 가이드핀에 의하여 소켓하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
9. 제1항에 있어서, 상기 콘택가이드필름은 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.