KR20070075699A

KR20070075699A - 검사용 탐침 장치

Info

Publication number: KR20070075699A
Application number: KR1020060004254A
Authority: KR
Inventors: 이채윤
Original assignee: 리노공업주식회사
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-24

Abstract

본 발명은 검사용 탐침장치에 관한 것으로, 배럴과, 플런저와, 상기 배럴 내부에 수용되어 플런저에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하여 구성되는 검사용 탐침장치에 있어서, 상기 플런저의 단부와 스프링의 단부 사에에는 플런저와 스프링 사이를 전기적으로 절연시키는 절연체가 형성되는 검사용 탐침 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 탐침을 따라 인가되는 전류가 탐침 내부의 스프링을 통해 인가되는 것이 원천적으로 차단되고, 과전류에 의한 스프링의 탄성 상실이 방지되어 반도체칩의 안전한 검사를 할 수 있다는 이점이 있다.

검사용 탐침 핀프로브 플런저 배럴

Description

검사용 탐침 장치{contact probe}

도 1 - 종래기술에 따른 탐침장치의 요부종단면도.

도 2 - 다른 종래기술에 따른 탐침장치의 요부종단면도.

도 3 - 다른 종래기술에 따른 탐침장치의 요부종단면도.

도 4 - 본 발명의 일실시예에 따른 검사용 탐침장치의 요부종단면도.

도 5 - 절연체가 없을 때 배럴과 플런저가 접촉된 경우 전류 흐름을 나타낸 도.

도 6 - 절연체가 없을 때 배럴과 플런저가 접촉되지 못한 경우 스프링을 통한 전류 흐름을 나타낸 도.

도 7 - 절연체가 있을 때 배럴과 플런저가 접촉되지 못한 경우 전류가 흐르지 않는 모습을 나타낸 도.

도 8 - 본 발명의 실시예에 따른 검사용 탐침장치의 요부종단면도.

도 9 - 본 발명의 실시예에 따른 검사용 탐침장치의 요부종단면도.

도 10 - 본 발명의 실시예에 따른 검사용 탐침장치의 요부종단면도.

도 11 - 본 발명의 실시예에 따른 검사용 탐침장치의 요부종단면도.

도 12 - 전류의 흐름에 따른 스프링 손상 여부를 측정하기 위한 탐침장치의 개략구성도.

도 13 - 도 12의 실험결과를 나타낸 도.

도 14 - 도 12의 실험결과를 나타낸 도.

도 15 - 스프링을 압축한 상태에서의 전류의 흐름에 따른 스프링 손상 여부를 측정하기 위한 탐침장치의 개략구성도.

도 16 - 도 15의 제1탐침에 대한 실험결과를 나타낸 도.

도 17 - 도 15의 제2탐침에 대한 실험결과를 나타낸 도.

도 18 - 절연체가 없을 때 배럴과 플런저가 접촉된 경우 및 접촉되지 않은 경우의 전류 흐름을 나타낸 도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 배럴 110 : 플런저

112 : 플런저헤드부 120 : 스프링

130 : 절연체 132 : 돌기부

본 발명은 검사용 탐침 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 탐침을 따라 인가되는 과전류에 의해 탐침 내부의 스프링의 탄성 상실에 의한 손망실이 방지되며, 반도체칩의 안전한 검사를 할 수 있도록 하는 검사용 탐침 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체칩 등의 집적회로 인쇄회로기판인 경우 전기소자의 삽입 또는 납땜 등의 이상 여부를 검사하는 공정은 필수적이며, 이를 위하여 핀 프로브라는 장치가 사용된다.

상기 핀 프로브는 초소형의 조립구조체로서, 인쇄회로기판의 부품 또는 납땜부위에 직접접촉되어 인쇄회로기판과 테스트기 사이의 전기저항을 측정하여 인쇄회로기판이 양호한지 또는 불량한지를 판정해주는 핵심부품이다.

상기 핀 프로브는 통상 초소형의 핀형 구조를 가지며 동작부위는 스프링으로 지지되어 움직일 수 있으며, 핀 프로브 자체에 의한 전기저항을 최소화하기 위해 전기저항이 낮고 표면강도는 높은 금 또는 로듐 등의 고가의 귀금속으로 표면을 도금하여 사용한다.

따라서 핀 프로브 자체의 성능을 유지하는 조건으로는 첫째, 수십만회의 반복동작에도 스프링이 적정한 동작압력을 유지하여야 하며 둘째, 핀 프로브 자체는 최소화된 전기저항값을 유지하여야 한다는 것이 필수조건이다.

종래의 일반적인 핀 프로브는 도 1에 도시된 바와 같이, 배럴(10)과 상기 배럴(10) 내부를 유동함과 동시에 배럴(10)에 일부 수용된 플런저(12)와, 상기 플런저(12)의 유동동작을 지지하는 스프링(14)으로 구성된다.

상기 종래기술인 경우 배럴(10)과 플런저(12) 사이에는 틈새가 존재하므로 인해 배럴(10)과 플런저(12)의 접촉이 불안전한 경우, 접촉저항이 커짐과 동시에 전류는 스프링(14)을 따라 일부 인가됨에 의해 스프링(14)이 손상을 입게 된다는 문제점이 있다.

다른 종래기술로는 미국특허청 등록번호 4,397,519호에 전기접촉구조가 소개 되어 있는바, 이는 도 2에 나타내었다.

도 2에 도시된 바와 같이, 플런저(12)의 끝단을 경사지게 형성하고 플런저(12)의 단부와 스프링(14) 사이에 볼(16)을 삽입합에 의해 플런저(12)가 배럴(10)의 편측으로 접촉되어 양호한 접촉이 되게 하는 구조이다.

다른 종래기술로는 대한민국특허청 등록실용신안공보 등록번호 258748호에 볼 타입 스프링 콘택트 바이어스 핀 프로브가 소개되어 있다.

상기 종래기술은 도 3에 도시된 바와 같이, 플런저(12)의 끝단을 뽀쪽하게 한 구성을 제외하고는 상기 도 2의 구성과 전적으로 동일한 구성으로 플런저(12)와 배럴(10)의 접촉을 양호하게 하는 구성이다.

그러나 상기 도 2, 도 3에 나타난 종래기술인 경우, 스프링(14)과 플런저(12)의 사이에 금속제 볼(16)을 삽입함에 의해 플런저(12)와 배럴(10)의 접촉이 양호해지는 효과는 있으나, 수십만번 반복되는 측정에 의해 플런저(12)와 배럴(10)의 접촉이 불량한 경우에는 전류가 스프링(14)을 따라 일부 인가될 수 있다는 문제점이 여전히 존재하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 탐침을 따라 인가되는 과전류에 의해 탐침 내부의 스프링의 탄성 상실에 의한 손망실이 방지되며, 반도체칩의 안전한 검사를 할 수 있도록 하는 검사용 탐침 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배럴과, 플런저와, 상기 배럴 내부에 수용되어 플런저에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하여 구성되는 검사용 탐침장치에 있어서, 상기 플런저의 단부와 스프링의 단부 사에에는 플런저와 스프링 사이를 전기적으로 절연시키는 절연체가 형성되는 검사용 탐침 장치를 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 절연체는 플런저의 단부에 코팅되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 절연체는 기둥형상으로 형성되거나, 볼형상으로 형성되고, 상기 플런저의 단부는 경사지게 형성되거나, 뾰쪽하게 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 탐침을 따라 인가되는 전류가 탐침 내부의 스프링을 통해 인가되는 것이 원천적으로 차단되고, 과전류에 의한 스프링의 탄성 상실이 방지되어 반도체칩의 안전한 검사를 할 수 있다는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 제1실시예에 따른 탐침 장치의 요부 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검사용 탐침 장치는 크게 배럴(100)과, 플런저(110)와, 스프링(120) 그리고 절연체(130)로 구성된다.

상기 배럴(100)은 일측이 개구된 파이프 형상으로 형성된다.

상기 플런저(110)는 원주형상으로 형성되고 일부는 상기 배럴(100) 내부로 수용된 형상이고 일부는 상기 배럴(100) 외부로 돌출된 형상이며, 상기 배럴(100) 내외부로 유동 동작하는 형태로 작동 된다.

상기 스프링(120)은 일반적인 코일스프링 형상으로 형성되며 스프링(120)이 상기 배럴(100) 내부에 수용되어 상기 플런저(110)를 탄성적으로 유동시키는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 스프링(120)의 일단부는 상기 배럴(100)의 내부에 접촉되고 타단부는 상기 플런저(110)의 단부에 접촉되는 형태로 구성되어, 상기 플런저 헤드부(112)에 집적회로 등의 반도체칩이 접촉되는 경우, 스프링(120)이 탄성적으로 압축유동 되면서 상기 플런저(110)는 상기 배럴 (100)내부로 일부 유동됨과 동시에 반도체칩의 검사가 이루어지게 된다.

상기 절연체(130)는 소정두께를 가지는 절연체막으로 상기 플런저(110)의 하단부에 도포됨에 의해 형성된다. 상기 절연체(130)는 테프론 등의 합성수지를 이용하여 형성되며 상기 플런저(110)와 스프링(120) 사이를 전기적으로 절연시키는 역할을 하게 되어 플런저(110)를 통한 전기가 배럴(100)측으로만 전달되도록 하는 역할을 한다.

이하 이 부분을 상세히 설명하기로 한다.

통상 반도체칩을 검사하는 탐침장치는, 탐침장치 자체가 소켓 등에 장착된 상태에서 소켓 하부에는 PCB를 설치하여 탐침과 전기적으로 도통하게 하고, 검사하고자 하는 반도체칩을 소켓 상부에 위치시켜 반도체칩의 단자가 탐침의 플런저 헤드부에 접촉된 상태에서 일정한 가압력을 가함과 동시에 전류를 도통 시킴에 의해 반도체칩 자체의 전기적 검사가 이루어지게 된다.

이때, 절연체가 없는 상기 탐침에서는 도 5에서와 같이 플런저(110)와 배럴(100)이 상호간에 접촉되기만 하면, 플런저(110)를 통한 전기는 배럴(100)을 통하 여 PCB 등으로 도통 되는 형태로 구성된다.

이는 배럴(100)의 저항이 스프링(120)의 저항과 비교하여 수백분의 1정도 밖에 되지 않는바, 스프링(120)과 배럴(100)이 접촉되더라도 배럴(100과 플런저(110)가 접촉되기만 하면 플런저(110)를 통한 전류는 배럴(10))을 통하여 하측으로 도통되는 것은 자명한 것이다.

그런데 문제는 상기 배럴(100)과 플런저(110)가 전기적으로 접촉되지 못하는 경우에 문제가 발생 된다. 즉, 도 6에서와 같이, 상기 스프링(120) 압축 시, 스프링(120)이 일부 편이 되어 배럴(100)과 접촉되게 되면, 접촉부를 통하여 플런저(110)를 통한 전기가 스프링(120)으로 일부 도통되었다가 재차 배럴(100)로 연결됨에 의해 스프링(120)에서는 열이 발생 되며 발생된 열에 의해 스프링(120)의 탄성이 상실되는 불량이 발생 되게 된다.

그런데 본원발명에서와 같이 플런저(110)와 스프링(120) 사이에 절연체(130)가 존재하는 경우, 도 7에서와 같이, 플런저와 배럴이 상호간에 접촉되지 않는 경우에도, 상기 플런저를 통하여 스프링으로는 전류가 인가되지 못하게 되어 스프링의 손망실이 방지된다. 이때, 플런저(110)로부터 배럴(100)로도 전기가 흐르지 않게 되어 측정을 못하게 되는 문제는 발생 되나 탐침이 훼손되는 것은 방지된다.

상기에서는 플런저(110) 하부에 절연체(120)를 코팅함에 의해 스프링(120)과 플전저(110)를 전기적으로 절연시키는 형태로 설명하였다.

그러나 절연체는 다양한 형태가 가능한바 이하 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제2실시예의 절연체(130)는 도 8에서와 같이, 돌기부(132)가 형성 된 원기둥 형태로 구성되며, 재질은 합성수지, 세라믹 등 다양한 절연체(130)로의 구성이 가능하다.

절연체(130)는 넓은 원주형상의 본체부가 형성되고, 본체부보다 상대적으로 직경이 적은 돌기부(132)가 형성되어 상기 본체부가 플런저(110)의 하단에 접촉결합되고, 돌기부(132)는 스프링(120) 내부로 삽입되는 형태로 하여 절연체(130)가 플런저(110)와 스프링(120) 사이에 설치된다.

이때 플런저(110)의 하단부는 평평한 형상으로 구성되며, 이하 나머지 구성요소는 상기 제1실시예와 동일하다.

본 발명의 제3실시예에서의 절연체(130)는 볼 형상으로 형성되어 플런저(110)와 스프링(120) 사이에 설치된다. 이때, 볼 형상의 절연체(130)는 세라믹 또는 합성수지재질로 형성되며, 도 9에서와 같이 플런저(110)의 하단부가 평평하게 구성되거나, 도 10에서와 같이, 플런저(110)의 하단부가 경사지게 구성되던지, 도 11에서와 같이 플런저(110)의 하단부가 뾰쪽하게 구성된다.

이상에서와 같이, 본원발명의 절연체(130)는 상기에서 설명한 이외에도 플런저(110)와 스프링(120) 사이의 절연목적을 달성할 수 있는 형태로의 다양한 변화가 가능하며 이 또한 본 발명의 범주에 속하며, 상기에서는 일측에만 플런저(110)가 형성된 싱글엔디드 프로브(single ended probe)에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 배럴의 양측에 플런저가 형성된 다블엔디드 프로브(dobble ended probe)에 적용하는 것은 당업자에게는 자명한 사실이며 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.

이상은 본 발명의 구조에 대한 내용을 살펴보았으며, 본 발명에서와 같이 절 연체를 형성하지 않은 경우에 실제로 스프링이 손상되는 경우에 대하여 이하 구체적으로 살펴보도록 한다.

상기에서도 설명한 바와 같이, 스프링이 손상될 가능성은 수십만회의 측정 중 플런저가 배럴에 접촉하지 못하는 상황, 즉, 상기에서 설명한 도 6의 상황에서 탐침장치의 스프링에 열이 발생 되어 스프링이 탄성력을 상실하여 불량이 발생되었다.

이를 인위적으로 구현하기 위해 도 12와 같은 핀 프로브를 형성하였다.

상기의 상태에서 상기 스프링을 바렐에 접촉시켰으며, 0.2A의 전류로부터 시작하여 0.2씩 증가시키면서 스프링의 상태를 확인하였다. 이때 상기 바렐은 탐침장치에 사용되는 바렐이며 스프링 또한 탐침장치에 사용되는 것이다.

이 결과를 icamscope를 이용하여 촬영하였으며 이를 도 13 및 도 14에 나타내었다.

도시된 바와 같이, 전류의 양이 1A 일때 부터 스프링의 단부 부분에서는 발열이 되기 시작하였으며 1.8A 이상부터는 스프링이 크게 손상을 입은 것을 확인할 수 있었으며, 3A에서는 스프링과 스프링이 달라붙는 현상이 발생하여 스프링의 기능이 완전히 상실된 것을 알 수 있었다.

즉, 이는 도 6에 나타나 것과 같이 스프링에 전달된 전류가 일부 스프링을 통하여 바렐로 전달되는 과정에 있어서 스프링의 접촉 저항 등에 의해 스프링에서 발열됨과 동시에 스프링이 손상됨을 알 수 있다.

다음은 일정한 하중을 가하면서 전류를 증가시킴에 의해 스프링의 변화 상태 를 확인하는 실험을 하였으며, 이를 위하여 도 15와 같이 핀 프로브를 형성하였다.

프로 오토메틱 스프링 테스터기(Pro Automatic Spring Tester, PRO-1-SE)를 이용하여 스프링을 2.1㎜ 누른 후 1A의 전류를 1분간 흘려줌에 의해 실험이 시작되며, 이때 핀 프로브의 상태를 X-선 인스펙터(X-Ray Inspector, SXV-90)을 이용하여 측정하였다.

전류의 양을 1A 씩 증가시키면서 상기의 과정을 반복하였으며 이의 결과를 역시 X-선 인스펙터(X-Ray Inspector, SXV-90)을 이용하여 측정하였다.

이의 측정은 두 개의 시편인 핀 프로브에 대해 실시하였으며, 제1시편의 X-선 인스펙터(X-Ray Inspector, SXV-90)결과를 도 16에, 제2시편의 X-선 인스펙터(X-Ray Inspector, SXV-90)결과를 도 17에 나타내었다.

상기 시편의 선택은 여러 개의 핀 프로브 중에서 무작위로 선택하여 사용하였다.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1시편에서는 18A 이상부터 스프링의 주저앉는 현상 즉, 스프링의 탄성이 상실되는 것을 확인하였으며, 도 17에서는 약19A 부터 스프링의 탄성이 상실되는 것을 알 수 있었다.

이상을 정리하여 보면, 도 18의 (a)와 같이 플런저와 배럴이 양호하게 접촉된 경우에는 전류는 플런저를 통하여 배럴측으로 인가됨에 의해 스프링의 손상 등이 전혀 없이 양호한 측정이 이루어질 수 있다.

그러나 진동 등의 외부적 요인에 의해 플런저와 배럴의 접촉이 양호하지 못한 경우에는 도 18의 (b)와 같이 플런저를 통한 전류가 스프링측으로 인가되어 재 차 배럴측으로 인가되는 방식으로 전류가 인가된다. 이에 따라, 스프링에서는 전류의 인가에 따른 주울열이 발생되어 스프링의 손상됨과 동시에 탄성이 상실되어 탐침을 쓸 수 없게 된다.

따라서 본 발명은 스프링과 플런저 사이에 절연체를 형성시킴에 의해 스프링으로 인가되는 전류를 원천적으로 차단시켜 스프링의 손망실을 방지할 수 있다.

상기의 구성에 의한 본 발명은, 탐침을 따라 인가되는 전류가 탐침 내부의 스프링을 통해 인가되는 것이 원천적으로 차단되고, 과전류에 의한 스프링의 탄성 상실이 방지되어 반도체칩의 안전한 검사를 할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

배럴과, 플런저와, 상기 배럴 내부에 수용되어 플런저에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하여 구성되는 검사용 탐침장치에 있어서,

상기 플런저의 단부와 스프링의 단부 사에에는 플런저와 스프링 사이를 전기적으로 절연시키는 절연체가 형성됨을 특징으로 하는 검사용 탐침 장치.
제1항에 있어서, 상기 절연체는 플런저의 단부에 코팅됨을 특징으로 하는 검사용 탐침 장치.
제1항에 있어서, 상기 절연체는 기둥형상으로 형성됨을 특징으로 하는 검사용 탐침 장치.
제1항에 있어서, 상기 절연체는 볼형상으로 형성됨을 특징으로 하는 검사용 탐침 장치.
제4항에 있어서, 상기 플런저의 단부는 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 검사용 탐침 장치.
제4항에 있어서, 상기 플런저의 단부는 뾰쪽하게 형성됨을 특징으로 하는 검 사용 탐침 장치.