KR200325737Y1 - 프로브핀 및 이를 포함하는 테스트소켓 - Google Patents

Abstract

본 고안은 프로브핀 및 이를 포함하는 테스트소켓에 관한 것으로서, 본 고안에 따른 프로브핀은 소정거리 분리된 외부연결단자사이의 전기신호경로를 제공하기 위한 프로브핀에 있어서, 한 쌍의 도전재질의 접촉부와, 상기 접촉부를 상호 연결하고 상기 접촉부 중 어느 일방을 상대방을 향해 가압할 때 상기 한 쌍의 접촉부가 상호 접근하도록 탄성 수축하는 도전재질의 탄성연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 종래의 프로브핀의 경우보다 단위면적당 연결할 수 있는 최대외부연결단자수를 증가시킬 수 있고, 제작공정이 간단하며, 자체 저항이 적은 프로브핀을 이용하여 외부연결단자 상호간을 전기적으로 연결할 수 있다.

Description

프로브핀 및 이를 포함하는 테스트소켓{Probe Pin and Test Socket therewith}

본 고안은 프로브핀 및 테스트소켓에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소정거리 분리된 외부연결단자사이의 전기신호경로를 제공하기 위한 프로브핀과 이를 장착하여 반도체칩패키지의 성능을 테스트하는 테스트소켓에 관한 것이다.

프로브핀은 단독 또는 다른 종류의 핀과 함께 웨이퍼에 형성된 소자와 반도체칩패키지를 테스트하기 위한 테스트소켓 등에 널리 사용되고 있다. 프로브핀이 테스트소켓에 사용되는 예는 1999년 특허출원 제68258호(발명의 명칭 : 패키지용 소켓), 2001년 실용신안등록출원 제31810호(고안의 명칭 : 칩 검사용 소켓장치) 등에 개시되어 있다.

도6은 종래의 프로브핀의 종단면도이다.

종래의 프로브핀은 도전재질로 제작되고, 도6에 도시된 바와 같이, 양단에 상부걸림턱(111)과 하부걸림턱(112)이 내측을 향해 형성되는 슬리브(110)와, 일영역이 슬리브(110)의 내부에 각각 장착되는 상부접촉부(120) 및 하부접촉부(130)와, 상부접촉부(120)와 하부접촉부(130)사이에 개재하도록 슬리브(110)에 장착되는 코일스프링(140)을 갖고 있다.

상부접촉부(120)는 슬리브(110)의 내부에 배치되는 상부바디부(121)와 상부바디부(121)의 상면으로부터 수직으로 연장 형성되는 상부접촉핀(122)을 갖고 있다. 상부접촉부(120)는 상부바디부(121)가 상부걸림턱(111)에 의해 탈출이 저지되도록 슬리브(110)에 장착된다.

하부접촉부(130)는 슬리브(110)의 내부에 배치되는 하부바디부(131)와 하부바디부(131)의 저면으로부터 수직으로 연장 형성되는 하부접촉핀(132)을 갖고 있다. 하부접촉부(130)는 하부바디부(131)가 하부걸림턱(112)에 의해 탈출이 저지되도록 슬리브(110)에 장착된다.

상부접촉핀(122)과 하부접촉핀(132)의 종단은 외부연결단자의 형태에 형상 맞춤된다. 예를 들면, 테스트소켓에 장착하여 프로브핀을 사용하는 경우 반도체칩패키지의 외부연결단자가 볼타입이면 상부접촉핀(122)의 상단은 하향곡선부를 갖도록 형성된다.

이러한 구성을 갖는 프로브핀은 다음과 같은 공정을 거쳐 제작할 수 있다.

먼저 상부접촉부(120), 하부접촉부(130), 코일스프링(140) 및 슬리브(양단이 절곡되지 않은 상태)를 각각 제작한다.

다음 코일스프링(140)을 슬리브(111)에 삽입한 후, 코일스프링(140)을 사이에 두고 대향하도록 상부바디부(121)와 하부바디부(131)를 슬리브(111)의 내부에 삽입한다.

마지막으로 슬리브(111)의 양단을 내측을 향해 절곡시킨다.

전술한 프로브핀은 상호 대향하는 지지홀이 형성된 핀홀더에 기립상태로 설치되어 사용되고, 다음과 같이 동작한다.

상부접촉부(120) 및 하부접촉부(130)에 압력이 인가될 때 상부접촉부(120)와 하부접촉부(130)는 슬리브(110)의 내부에서 상대방을 향해 슬라이딩 이동한다. 상부접촉부(120)와 하부접촉부(130)가 슬라이딩이동함에 따라 코일스프링(140)은 수축하고, 이에 따라 상부접촉핀(122)과 하부접촉핀(132)은 각각 대향하는 한 쌍의 외부연결단자에 탄성 접촉된다.

상부접촉핀(122) 및 하부접촉핀(132)이 각각 외부연결단자에 각각 탄성 접촉된 상태에서 전기신호는 하부접촉부(130), 슬리브(110) 및 상부접촉부(120)로 구성되는 도전경로를 따라 전달된다.

전술한 바와 같이 상부접촉부(122)와 하부접촉부(130)는 슬리브(111)의 내부에서 슬라이딩 이동하기 때문에 상부접촉핀(122)과 하부접촉핀(132)는 슬리브(111)의 단면적(정확하게는, 슬리브 양단의 단면적)보다 작게 형성되어 있다. 그리고 슬리브(111)는 상부접촉부(120) 및 하부접촉부(130)의 슬라이딩 이동을 안내할 수 있는 길이구간을 갖도록 형성되어 있다.

그런데 종래의 프로브핀에 따르면, 슬리브(111)와 상부접촉핀(122) 또는 하부접촉핀(132)사이의 단면적 차이만큼 불필요한 점유공간이 발생하기 때문에, 단위면적당 연결할 수 있는 최대외부연결단자수가 적어진다는 문제점이 있었다.

그리고 슬리브(111)와 상부바디부(121) 및 슬리브(111)와 하부바디부(131)사이에는 미세공극(이 미세공극은 프로브핀의 사용에 의해 슬리브와 상부바디부사이의 접촉영역 및 슬리브와 하부바디부사이의 접촉영역이 마모됨에 따라 점점 증가함)이 존재하기 때문에, 이 미세공극에 의한 접촉저항에 의해 프로브핀 자체의 저항이 증가한다는 문제점이 있었다.

또한 슬리브(111), 상부접촉부(120), 하부접촉부(130) 및 코일스프링(140)을 별도로 제작하여 조립하여야 하고, 상부걸림턱(111)과 하부걸림턱(112)을 지지하는 홀을 갖도록 핀홀더를 제작하여야 하기 때문에, 제작공정이 복잡해진다는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은, 단위면적당 연결할 수 있는 최대외부연결단자수를 증가시킬 수 있고, 제작공정이 간단하며, 자체 저항이 적은 프로브핀와 이를 포함하는 테스트소켓을 제공하는 것이다.

도1은 본 고안의 일실시예에 따른 프로브핀의 사시도,

도2는 도1에 도시된 프로브핀을 제작하기 위한 금형금속편의 사시도,

도3은 본 고안의 일실시예에 따른 프로브핀이 설치된 테스트소켓의 사시도,

도4는 도3에 도시된 테스트소켓의 동작상태도로서,

도4a는 반도체칩패키지가 탑재된 상태의 종단면도,

도4b는 도1의 프로브핀과 반도체칩패키지의 솔더볼이 접촉한 상태를 도시한 종단면도,

도5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 프로브핀의 사시도,

도6은 종래의 프로브핀의 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 베이스 12 : 상부베이스

14 : 하부베이스 18 : 핀홀더

30 : 커버 34 : 래치

42, 120 : 상부접촉부 42a : 상부안내리브

44, 130 : 하부접촉부 44a : 하부안내리브

46 : 탄성곡선편 101 : 테스트보드

103 : 반도체칩패키지 110 : 슬리브

121 : 상부바디부 122 : 상부접촉핀

131 : 하부바디부 132 : 하부접촉핀

140 : 코일스프링

상기 목적은, 본 고안에 따라, 소정거리 분리된 외부연결단자사이의 전기신호경로를 제공하기 위한 프로브핀에 있어서, 한 쌍의 도전재질의 접촉부와, 상기 접촉부를 상호 연결하고 상기 접촉부 중 어느 일방을 상대방을 향해 가압할 때 상기 한 쌍의 접촉부가 상호 접근하도록 탄성 수축하는 도전재질의 탄성연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브핀에 의해 달성된다.

여기서, 용이하게 제조할 수 있도록, 상기 탄성연결부는 상호 교차하도록 상기 한 쌍의 접촉부에 연결되는 한 쌍의 반원상의 곡선편으로 형성할 수 있다.

그리고 다양한 형태의 외부연결단자에 적용할 수 있도록, 상기 한 쌍의 접촉부의 종단에는 상호 반대방향으로 향하는 개구부를 각각 형성하는 것이 바람직하다.

또한 접촉부의 이동을 안정적으로 유지할 수 있도록, 상기 한 쌍의 접촉부중 적어도 어느 일방의 외표면에는 상기 접촉부의 이동을 안내하는 안내리브를 상기 탄성연결부의 탄성수축방향을 따라 형성하는 것이 바람직하다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 고안의 일실시예에 따른 프로브핀의 사시도이다.

본 고안의 일실시예에 따른 프로브핀(이하 본원프로브핀이라고 함)은, 도1에 도시된 바와 같이, 장방형상단면의 상부접촉부(42) 및 하부접촉부(44)와, 상부접촉부(42)와 하부접촉부(44)를 연결하는 한 쌍의 탄성곡선편(46)을 갖고 있다.

상부접촉부(42)는 상향개구부(42b)를 가지고, 전면 및 배면에는 각각 상부안내리브(42a)가 하나씩 형성되어 있다. 그리고 하부접촉부(44)는 하향개구부(44b)를 가지고, 전면 및 배면에는 각각 하부안내리브(44a)가 하나씩 형성되어 있다. 상부접촉부(42) 및 하부접촉부(44)는 도전재질로 제작된다.

탄성곡선편(46)은 테스트보드와 테스트 대상 반도체칩패키지로부터 압력이 인가될 때 형상부접촉부(42) 및 하부접촉부(44)의 외표면을 연결하는 영역을 넘어 탄성변형되지 않도록 형성된다. 탄성곡선편(46)은 도전재질로 제작된다.

전술한 본원프로브핀은 다음과 같은 공정을 거쳐 제작할 수 있다.

도2는 도1에 도시된 프로브핀을 제작하기 위한 금형금속편의 사시도이다.

본원프로브핀의 제작에 사용되는 금형금속편은 상부접촉부형성부(50)와, 하부접촉부형성부(60)와, 상부접촉부형성부(50)와 하부접촉부형성부(60)사이에 개재하는 탄성곡선편형성부(70)를 갖고 있다.

먼저 탄성곡선편형성부(70a, 70b)를 곡선상으로 가공하여 탄성곡선편(46)을 형성한다(도2a 참조).

다음에 상부접촉부형성부(50)의 50e영역과 하부접촉부형성부(60)의 60e영역, 상부접촉부형성부(50)의 50a영역과 하부접촉부형성부(60)의 60a영역, 상부접촉부형성부(50)의 50b영역과 하부접촉부형성부(60)의 60b영역을 순차적으로 절곡한다(도2b 참조)

다음에 상부접촉부형성부(50)의 50c 및 50d 영역과 하부접촉부형성부(60)의 60c 및 60d 영역을 절곡하여 상부접촉부(42)와 하부접촉부(44)의 외형을 완성한다.

마지막으로 상부접촉부형성부(50)의 50f 및 50g영역과 하부접촉부형성부(60)의 60f 및 60g 영역을 가공하여 상부안내리브(42a)와 하부안내리브(44a)를 형성한다.

이러한 구성을 갖는 본원프로브핀은 출하되기 전 반도체칩패키지의 양부를 테스트하는 테스트소켓에 장착하여 사용할 수 있다.

도3은 본 고안의 일실시예에 따른 프로브핀이 설치된 테스트소켓의 사시도이다.

본원프로브핀은 도3에 도시된 테스트소켓(이하 "본원 테스트소켓"이라고 함)에 장착되어 그 구성의 일부가 된다.

본원 테스트소켓은, 대략 장방형상 단면을 갖는 베이스(10)와, 베이스(10)의 일단에 회동 가능하도록 결합되어 있는 커버(30)를 갖고 있다.

베이스(10)는 상부베이스(12)와 상부베이스(12)의 저면에 결합되는 하부베이스(14)를 갖고 있다.

상부베이스(12)의 타단에는 삼각형형상단면의 래치결합부(16)가 형성되어 있고, 상면 중앙영역에는 핀홀더(18)가 일체로 형성되어 있으며, 저면의 핀홀더(18)의 대향영역에는 베이스결합홈(12a)이 형성되어 있다. 하부베이스(14)는 베이스결합홈(12a)에 삽입되어 있다.

핀홀더(18)의 중앙영역에는 정방형상단면의 패키지탑재홈(18a))이 형성되어 있고, 패키지탑재홈(18a)의 바닥면에는 다수의 핀삽입공(18b)이 두께방향을 따라 형성되어 있다. 각 핀삽입공(18b)의 내벽면에는 깊이방향을 따라 한 쌍의 상부안내홈(18c)이 상호 대향하도록 형성되어 있다. 여기서 상부안내홈(18c)은 베이스결합홈(12a)을 작업공간으로 이용하여 형성할 수 있다.

하부베이스(14)의 중앙영역에는 패키지탑재홈(18a))에 형성된 핀삽입공(18b)에 대응하도록 핀안내공(14b)이 두께방향을 따라 형성되어 있다. 각 핀안내공(14b)의 내벽면에는 깊이방향을 따라 한 쌍의 하부안내홈(18c)이 대향하도록 형성되어 있다.

커버(30)의 중앙영역에는 장방형상단면의 커버개구부(32)가 형성되어 있고, 일단에는 베이스(10)의 래치결합부(16)와 상호 작용하는 래치(34)가 결합되어 있다. 그리고 커버(30)의 핀홀더(18) 대향영역에는 패키지가압부(36)가 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본원테스트소켓에는 프로브핀(40)이 핀삽입공(18b) 및 핀안내공(14b)에 설치된다. 프로브핀(40)의 설치시 상부안내리브(42a)는 상부안내홈(18c)에 삽입되고 하부안내리브(44a)는 하부안내홈(도시되지 않음)에 삽입된다.

본원테스트소켓을 사용하여 반도체칩패키지를 테스트하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도4는 도3에 도시된 테스트소켓의 동작상태도로서, 도4a는 반도체칩패키지가 탑재된 상태의 종단면도이고, 도4b는 도1의 프로브핀과 반도체칩패키지의 솔더볼이 접촉한 상태를 도시한 종단면도이다.

설명의 편의를 위하여 본원 테스트소켓은 테스트보드(101)와의 결합에 의해 하부접촉부(44)가 테스트보드(101)의 외부연결단자에 탄성 접촉되어 있고, 하부안내리브(44a)는 하부안내홈(도시되지 않음)을 따라 상측으로 이동되어 있는 것으로 한다.

먼저 래치(34)를 래치결합부(16)로부터 분리시켜 커버(30)를 개방한다.

다음에 반도체칩패키지(103)를 핀홀더(18)의 패키지탑재홈(18a)에 탑재한다(도4a 참조).

다음에 래치(34)를 래치결합부(16)에 결합시켜 커버(30)를 닫는다. 커버(30)가 닫히면 패키지가압부(36)에 의해 테스트대상 반도체칩패키지(103)는 가압되어 볼단자(103a)가 본원 프로브핀(40)의 상부접촉부(42)에 탄성 접촉한다(도4b 참조). 이 때 상부안내리브(42a)는 상부안내홈(18c)을 따라 하측으로 이동한다.

다음에 테스트보드(101)를 통해 핀홀더(18)에 탑재된 반도체칩패키지(103)에 테스트신호를 제공한다.

테스트가 완료되면 래치(34)를 래치결합부(16)로부터 분리시켜 커버(30)를 개방한 후, 핀홀더(18)의 패키지탑재홈(18a에 탑재된 반도체칩패키지(103)를 교체한 다음, 다른 반도체칩패키지에 대하여 전술한 방법으로 테스트를 계속한다.

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따르면, 상부접촉부(43) 및 하부접촉부(44)를 상대방을 향해 탄성 이동시키는 탄성곡선편(46)을 상부접촉부(42) 및 하부접촉부(44)보다 작은 단면적을 갖도록 형성함으로써, 종래의 프로브핀의 경우보다단위면적당 연결할 수 있는 최대외부연결단자수를 증가시킬 수 있다.

그리고 상부접촉부(42), 하부접촉부(44)와 탄성곡선편(46)은 일체로 형성함으로써, 종래 프로브핀에서 발생하는 미세공극에 따른 접촉저항을 제거하여 프로브핀 자체의 저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 보다 간단한 공정으로 제작할 수 있다.

한편 전술한 실시예에서는 한 쌍의 반원상 곡선편 형태의 탄성연결부를 채용하고 있으나, 2이상의 반원곡선부를 갖는 단일의 곡선편 또는 세 개의 곡선편 등 다른 형태를 갖도록 탄성연결부를 형성할 수 있음은 물론이다(도5참조).

그리고 전술한 실시예에서는 상부접촉부(42)와 하부접촉부(44)의 양단에 개구부를 형성하여 하나의 본원프로브핀으로 다양한 형태의 외부연결단자(예를 들면, 반도체칩패키지의 경우 리드형 외부연결단자, 솔더볼형 외부연결단자, 솔더범퍼형 외부연결단자 등)에 적용할 수 있도록 하고 있으나, 외부연결단자의 특정형태에 대응하는 형태를 갖도록 상부접촉부와 하부접촉부를 형성하여 본 고안을 실시할 수 있다.

따라서 본 고안에 따르면, 종래의 프로브핀의 경우보다 단위면적당 연결할 수 있는 최대외부연결단자수를 증가시킬 수 있고, 제작공정이 간단하며, 자체 저항이 적은 프로브핀을 이용하여 외부연결단자 상호간을 전기적으로 연결할 수 있다.

Claims (5)

1. 소정거리 분리된 외부연결단자사이의 전기신호경로를 제공하기 위한 프로브핀에 있어서,

   한 쌍의 도전재질의 접촉부와, 상기 접촉부를 상호 연결하고 상기 접촉부 중 어느 일방을 상대방을 향해 가압할 때 상기 한 쌍의 접촉부가 상호 접근하도록 탄성 수축하는 도전재질의 탄성연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브핀.
2. 제1항에 있어서,

   상기 탄성연결부는, 상호 교차하도록 상기 한 쌍의 접촉부에 연결되는 한 쌍의 반원상의 곡선편인 것을 특징으로 하는 프로브핀.
3. 제2항에 있어서,

   상기 한 쌍의 접촉부의 종단에는 상호 반대방향으로 향하는 개구부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브핀.
4. 제3항에 있어서,

   상기 한 쌍의 접촉부중 적어도 어느 일방의 외표면에는 상기 접촉부의 이동을 안내하는 안내리브가 상기 탄성연결부의 탄성수축방향을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브핀.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 프로브핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트소켓.