KR20090090854A

KR20090090854A - 테스트 소켓 장치

Info

Publication number: KR20090090854A
Application number: KR1020080016372A
Authority: KR
Inventors: 김순정; 조양식
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-26

Abstract

본 발명은, 복수개의 프로브 핀들과, 상기 복수개의 프로브 핀들을 함께 매립하는 절연 물질로 이루어진 절연 부재와, 상기 프로브 핀들 및 상기 절연 부재를 지지하는 프레임을 포함하는 테스트 소켓 장치를 제공한다.

테스트 소켓

Description

테스트 소켓 장치{Test socket device}

본 발명은 테스트 소켓 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 회로의 검사를 위한 테스트 소켓 장치에 관한 것이다.

회로 기판이나 반도체 집적회로 등의 전자 회로의 검사를 위해서는 회로의 테스트 장치가 필요하다.

일반적으로 회로 검사를 위한 테스트 장치로서 테스트 소켓이라고 불리는 장치를 사용한다.

종래의 테스트 소켓은, 커넥터에 의해 외부 측정 장치와 연결이 되어 있었으며, 회로 기판의 단자에 직접 접촉하는 복수개의 프로브 핀과, 상기 프로브 핀 각각에 끼워져 절연시키는 절연 튜브을 구비하고 있었다.

도 1은 종래의 테스트 소켓의 프로브 핀과 절연 튜브를 도시한 도면이다.

프로브 핀(1)은 전기 전도성이 좋은 재료로 제작되고, 절연 튜브(2)는 전기절연성이 우수하고 형상 기억 성질을 가지는 합성 수지로 제작된다.

종래의 프로브 핀(1)을 설치하기 위해서는, 프로브 핀(1)을 지그와 같은 고정 수단에 고정시키고, 절연 튜브(2)를 프로브 핀(1)에 끼운 후, 열을 가하게 되면 절연 튜브(2)가 수축하여 프로브 핀(1)에 밀착되게 된다.

따라서, 종래의 테스트 소켓을 설치하기 위해서는 개개의 프로브 핀(1)에 일일이 절연 튜브(2)를 끼워야 하므로, 고가의 절연 튜브(2)가 많이 필요할 뿐만 아니라, 제조 시간 및 공수가 많이 필요한 단점이 있었다. 또한, 절연 튜브(2)의 두께에 의해 복수개의 프로브 핀(1)의 핀간 간격을 좁히는 데에 제약이 있어, 점차 고집적화되는 회로 패턴의 검사를 수행하기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 사용자가 테스트 소켓을 사용하기 위해서는, 프로브 핀(1)을 회로 패턴의 단자에 접촉시켜야 하는데, 프로브 핀(1)이 단자에 접촉할 때 가압력이 작용함으로써 프로브 핀(1)의 파손이나 마모가 쉽게 일어날 수 있고, 그렇게 되면, 프로브 핀(1)의 교체가 자주 필요하다는 문제점도 있었다.

본 발명은, 절연 튜브를 구비하지 않는 테스트 소켓 장치를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명은, 복수개의 프로브 핀들;과, 상기 복수개의 프로브 핀들을 함께 매립하는 절연 물질로 이루어진 절연 부재;와, 상기 프로브 핀들 및 상기 절연 부재를 지지하는 프레임;을 포함하는 테스트 소켓 장치를 제공한다.

여기서, 상기 절연 물질은, 실리콘 고무(silicone rubber), 폴리올레핀 폼(polyolefin form), 발포 실리콘, 폴리이미드계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 절연 부재의 표면들 중 상기 프로브 핀들의 단부와 가장 가까운 표면과, 상기 프로브 핀들의 단부는, 상기 절연 부재에 압력이 작용하지 않을 경우, 서로 이격되어 있을 수 있다.

여기서, 상기 테스트 소켓 장치에는 외부 측정 장치와 연결되기 위한 커넥터부가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 절연 튜브가 필요하지 않는 테스트 소켓 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 테스트 소켓 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치의 프로브 핀의 일부 확대 사시도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치가 회로 기판을 검사하기 전의 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치가 하강하여 회로 기판과 접촉한 모습을 도시한 단면도이며, 도 6은 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치가 더 하강하여 프로브 핀의 단부와 회로 기판의 단자가 접촉한 모습을 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 테스트 소켓 장치는, 검사하고자 하는 회로 기판과 외부 측정 장치 사이에 연결되는 중간 매개 장치이다. 특히, 본 실시예에 따른 테스트 소켓 장치(100)는 회로 기판 중에서 BGA(ball grid array) 기판을 검사하도록 구성된 테스트 소켓 장치이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 테스트 소켓 장치(100)의 하부에는, 단자(210)들이 격자 모양으로 배치된 BGA 형식의 회로 기판(200)이 배치되어 있다.

본 실시예에 따르면, 테스트 소켓 장치(100)는 BGA 기판을 검사하도록 구성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 테스트 소켓 장치는 여러 가지 측정 대상물의 검사에 사용될 수 있다. 즉, 테스트 소켓 장치는, 다른 형식의 경성 회로 기판과, TCP, COF 등의 연성 회로 기판과, 웨이퍼 레벨의 회로 등의 검사에 사용될 수 있으며, 각 측정 대상물에 따라, 그 구조나 형상이 변형될 수 있다. 최근에는 반도체 테스트용 EDS(Electric Die Sorting) 공정에도 테스트 소켓 장치(100)가 많이 사용되고 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 테스트 소켓 장치(100)는, 프레임(110), 프로브 핀(120)들, 절연 부재(130), 커넥터(140)를 포함한다.

프레임(110)은 프로브 핀(120)들과 절연 부재(130)를 지지하는 기능을 수행하며, 전기 절연성의 합성 수지재로 이루어진다. 또한, 프레임(110)의 내부에는 프로브 핀(120)들과 커넥터(140)를 연결시키는 전기 회로가 구성되어 있다.

본 실시예에 따른 프레임(110)은 합성 수지재로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 프레임(110)과 프로브 핀(120)이 서로 통전되어 검사에 지장을 주는 일이 일어나지만 않으면, 프레임(110)의 일부 소재를 금속의 소재로 형성하여도 된다.

본 실시예에서 프레임(110)은 직육면체의 형상을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 프레임의 형상은, 전술한 바와 같이, 측정 대상물의 형상 등에 따라서 다른 적합한 형상으로 변경할 수 있다.

프로브 핀(120)들은 프레임(110)의 하면에 설치되는데, 상호간에 소정의 간격을 가지도록 조밀하게 배치된다. 프로브 핀(120)들의 배치는 측정 대상물의 단자들의 배치와 형상에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

프로브 핀(120)은 전기 전도성이 우수한 재질로 이루어진다. 또한, 프로브 핀(120)은 반복적으로 회로 기판(200)의 단자(210)에 접촉하기 때문에, 적절한 강도 및 탄성을 가지는 물질로 형성되는데, 예를 들면, 텅스텐, 구리, 레늄 등으로 형성될 수 있다.

프로브 핀(120)은 단부 부근에 직경이 점차로 감소하는 부분인 테이퍼부(121)가 존재한다. 그 테이퍼부(121)가 전해 연마에 의해서 제조되는 경우에는 전해 연마의 속도 차이에 의하여 테이퍼부(121)의 각도가 조절될 수 있게 된다.

프로브 핀(120)의 단부(121a)는, 회로 기판(200)의 단자(210)와 접촉하기 위해 뾰족하게 형성된다.

본 실시예의 프로브 핀(120)은 프레임(110)에 단순히 고정되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 프로브 핀(120)과 프레임(110) 사이에 완충 및 탄성을 위해 스프링 등의 탄성 부재가 배치될 수도 있다. 탄성 부재가 배치되게 되면, 검사 시 단자(210)와 접촉함에 있어서 프로브 핀(120)이 받는 충격력을 줄여주어 프로브 핀(120)의 손상을 최소화할 수 있는 장점이 있게 된다.

한편, 프레임(110)의 하부에는 절연 부재(130)가 배치된다. 절연 부재(130)는 프로브 핀(120)들의 상호간의 절연을 수행할 뿐만 아니라, 회로 기판(200)과의 접촉 시 압축됨으로써, 충격을 완화시켜주는 기능을 수행하게 된다.

따라서, 절연 부재(130)의 소재인 절연 물질은 전기 절연과 탄성 등을 구비하여야 하는데, 이를 위한 절연 물질로 실리콘 고무(silicone rubber)가 사용된다.

본 실시예에 따르면, 절연 부재(130)의 소재인 절연 물질로 실리콘 고무를 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 절연 부재의 소재로는, 폴리올레핀 폼(polyolefin form), 발포 실리콘, 폴리이미드계 수지 등이 사용될 수도 있다.

절연 부재(130)의 형상은 전체적으로는 직육면체의 형상을 갖도록 구성되고, 그 내부에 프로브 핀(120)들이 배치되는 구조를 가지게 된다.

또한, 절연 부재(130)는, 프로브 핀(120)의 단부(121a)가 충분히 덮히도록 형성된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 부재(130)의 표면들 중 프로브 핀(120)의 단부(121a)와 가장 가까운 표면(BS)과, 단부(121a) 사이는 간격 H 만큼 이격되어 있다. 즉, 절연 부재(130)의 표면(BS)은, 단부(121a)들보다 간격 H 만큼 더 아래까지 형성되어 있다. 여기서, 간격 H는 약 0.1∼0.5mm로 될 수 있다.

그러한 절연 부재(130)의 구조는, 테스트 소켓 장치(100)가 회로 기판(200)과의 접촉 시, 절연 부재(130)가 먼저 회로 기판(200)에 접촉되어 압축됨으로써, 프로브 핀(120)에 작용하는 충격을 완화시켜 주게 된다.

본 실시예에서 절연 부재(130)는 직육면체의 형상을 가지고 있지만, 전술한 바와 같이, 측정 대상물의 형상이나 프로브 핀(120)들의 배치에 따라서 그 형상은 다른 적합한 형상으로 변경할 수 있다.

절연 부재(130)를 프레임(110)에 설치하기 위해서는, 프로브 핀(120)들이 설치된 프레임(110)을 사출 성형기의 틀의 일부로 하고, 절연 부재(130)의 소재인 절연 물질을 사출 성형기에 넣어, 사출 성형하여 형성하는 방법을 사용한다. 사출 성형 후에는 프로브 핀(120)들 사이사이에 절연 물질이 채워지게 되어, 프로브 핀(120)들 사이에 전기적인 절연이 수행되게 된다.

본 실시예에서는 절연 부재(130)를 프레임(110)에 설치하기 위해서, 사출 성형의 방법을 이용하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르 면, 다양한 방법의 절연 부재 설치 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 우선 절연 물질로 육면체 형상의 절연 부재(130)를 형성하고 난 후, 절연 부재(130)를 프로브 핀(120)이 설치된 프레임(110)에 올려 놓은 후, 절연 부재(130)를 가압하여 프로브 핀(120)이 절연 부재(130)의 내부에 배치되도록 설치하는 방법이다. 이 방법은 형성된 절연 부재(130)가, 비교적 밀도가 낮아 프로브 핀(120)에 무리가 가지 않고 설치될 수 있는 경우에 한하는 것이 바람직하다.

한편, 커넥터(140)는, 테스트 소켓 장치(100)와 외부 측정 장치(미도시)와의 연결을 위해 사용되는 부분이다.

커넥터(140)의 각각의 단자는 프레임(110) 내부의 전기 회로를 통해 프로브 핀(120)과 전기적으로 연결되어 있어, 프로브 핀(120)의 측정 결과를 외부 측정 장치로 전송하는 기능을 하게 된다. 여기서, 외부 측정 장치는 측정 회로와 관련 소프트웨어 등을 구비하고 있어, 측정 대상의 회로 기판(200)이나 반도체 디바이스의 오류 및 특성을 검토하고, 오동작을 분석하게 된다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 테스트 소켓 장치(100)의 작용에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 테스트 소켓 장치(100)가 회로 기판(200)을 검사하기 전의 모습으로써, 절연 부재(130)가 회로 기판(200)에 접촉하지 않는 상태의 모습이다. 이 경우에는 절연 부재(130)가 압축되지 않아, 절연 부재(130)의 하면(BS)이 프로브 핀(120)의 단부(121a)에 소정의 간격(H) 만큼 이격되어 있다.

사용자가 회로 기판(200)을 검사하기 위해, 테스트 소켓 장치(100)를 힘 P로 아래로 밀기 시작하면, 잠시 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 단자(210)와 절연 부재(130)의 하면(BS)이 서로 접촉하게 된다.

이어, 계속 힘 P로 테스트 소켓 장치(100)를 아래로 밀게 되면, 절연 부재(130)는 충격을 완충하면서, 압축된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 부재(130)가 소정의 간격(H) 만큼 압축되게 되면, 프로브 핀(120)의 단부(121a)와 회로 기판(200)의 단자(210)가 전기적으로 접촉하게 되고, 회로 기판(200)의 검사가 수행될 수 있게 된다. 여기서, 프로브 핀(120)은 절연 부재(130)의 절연 물질보다 강도 및 밀도가 크므로, 절연 부재(160)가 압축되는 경우, 프로브 핀(120)은 절연 물질을 헤치고 아래로 나아가 단자(210)와 접촉하게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 관한 테스트 소켓 장치(100)에 따르면, 프로브 핀(120)들 사이의 절연을 절연 부재(130)에 의해 수행하므로, 프로브 핀(120)의 각각에 절연 튜브를 사용하지 않아도 되어 비용을 절감 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 테스트 소켓 장치(100)에 따르면, 절연 튜브 대신에 절연 부재(130)를 사용함으로써, 프로브 핀(120) 사이의 간격을 최대한으로 좁히도록 배치할 수 있어, 프로브 핀(120)들의 사이가 미세한 피치를 가지는 구조를 구현 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예에 관한 테스트 소켓 장치(100)는, 절연 부재(130)가 압축되면서 프로브 핀(120)과 단자(210)와의 접촉과정에서 발생하는 충격을 완화시켜주므로, 프로브 핀(120)의 수명을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충격에 의해 프로브 핀(120)의 일부분이 떨어져서 발생하는 이물의 영향도 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 테스트 소켓 장치의 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치의 프로브 핀의 일부 확대 사시도이다.

도 4는 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치가 회로 기판을 검사하기 전의 단면도이다.

도 5는 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치가 하강하여 회로 기판과 접촉한 모습을 도시한 단면도이다.

도 6은 도 2에 도시된 테스트 소켓 장치가 더 하강하여 프로브 핀의 단부와 회로 기판의 단자가 접촉한 모습을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 테스트 소켓 장치 110: 프레임

120: 프로브 핀 121: 테이퍼부

121a: 단부 130: 절연 부재

140: 커넥터 200: 회로 기판

210: 단자

Claims

복수개의 프로브 핀들; 및

상기 복수개의 프로브 핀들을 함께 매립하는 절연 물질로 이루어진 절연 부재; 및

상기 프로브 핀들 및 상기 절연 부재를 지지하는 프레임;을 포함하는 테스트 소켓 장치.
제1항에 있어서,

상기 절연 물질은, 실리콘 고무(silicone rubber), 폴리올레핀 폼(polyolefin form), 발포 실리콘, 폴리이미드계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 테스트 소켓 장치.
제1항에 있어서,

상기 절연 부재의 표면들 중 상기 프로브 핀들의 단부와 가장 가까운 표면과, 상기 프로브 핀들의 단부는, 상기 절연 부재에 압력이 작용하지 않을 경우, 서로 이격되어 있는 테스트 소켓 장치.
제1항에 있어서,

상기 테스트 소켓 장치에는 외부 측정 장치와 연결되기 위한 커넥터부가 형 성된 테스트 소켓 장치.