KR20090120173A - 프로브 핀 및 이를 이용한 테스트 소켓 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지의 전기적 검사공정에 사용되는 프로브 핀 및 이를 이용한 소켓에 관한 것으로, 소정거리의 분리된 외부 연결단자들 사이의 전기신호를 연결하기 위한 프로브 핀으로 특히 단 시간내에 대량생산이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 일체형(One body) 구조와 도전재질로 만들어서, 전기신호의 전달경로를 동일 임피던스를 유지하면서 전달할 수 있도록 하여 안정된 전기적 신호를 전달한다. 본 발명은 반도체 패키지 리드와 접촉되는 프로브핀의 상부와, 상기 프로브핀 상부와 연결되며 상기 프로브핀 상부가 반도체 패키지 리드에 의해 아래로 눌러지는 힘을 두 지점에서 완충시킴과 동시에 접점(두 부분이 붙게됨)이 됨으로써 전기신호의 이동경로가 짧아져 우수한 전기적 특성을 가질 수 있는 프로브 핀의 몸체와 연결되며 몸체에서 발생되는 탄성을 지지하며, 외부로 전기적 신호를 전달하거나 받아들이는 통로 역할을 하는 하부를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 핀 및 이러한 프로브핀을 구비하는 소켓을 제공한다.
프로브 핀, 반도체, 반도체 칩, 반도체 칩 테스트, 반도체 패키지

Description

프로브 핀 및 이를 이용한 테스트 소켓 {A Probe Pin and Test Socket}
본 발명은 프로브 핀 및 이를 이용한 소켓에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소정거리로 분리된 외부연결단자들 사이의 전기신호를 연결하기 위한 프로브 핀으로 특히 단시간내에 다량으로 생산이 가능하여 생산성을 향상 시킬 수 있으며, 전기신호의 전달경로를 동일 임피던스를 유지하면서 전달할 수 있도록 하여 안정된 전기적 신호를 전달할 수 있도록 프로브 핀 및 이를 이용한 소켓에 관한 것이다.
일반적으로 프로브 핀은 단독 또는 다른 종류의 핀과 함께 웨이퍼에 형성된 소자와 반도체 칩 패키지를 테스트하기 위한 테스트소켓 등에 널리 사용되고 있다.
프로브 핀이 테스트소켓에 사용되는 예는 1999년 특허출원 제68258호(고안의 명칭: 패키지용 소켓)등에 개시되어 있다.
이러한 검사소켓은 테스터의 퍼포먼스 보오드내에 소켓보오드에 구성되며, 역할은 반도체 패키지의 리드와 테스터를 서로 연결시켜 전기적인 신호가 양방향으로 교환 가능하도록 하는 것이다. 그러나, 검사소켓에서 발생할 수 있는 접촉불량은 패키지 리드와 테스터 사이에 서로 주고받는 전기적인 신호전달 체계를 악하시켜 양품을 불량으로 판정하게하여 전기적 검사공정에 대한 신뢰성을 떨어뜨리기도 한다.
이런한 문제를 유발하는 주된 원인중의 하나가 소켓보드를 구성하는 소켓핀에서 발생하는 와이핑(wiping)현상이다. 여기서 와이핑 현상은 반도체 패키지의 리드를 소켓핀이 강한힘으로 비벼댐으로써 발생할 수 있는 소켓핀의 기계적 또는 전기적 특성 저하 현상을 말한다.
또한 기존 포그핀의 경우 몸체 내측에 변위를 발생하기 위해 스프링이 삽입되어 있어 전기적 경로가 일정하지 않아 안정적인 임피던스를 유지할 수 없다.
도 1은 상기와 같이 프로브 핀은 도전재질로 제작되며, 전기신호의 통로가 되게 하며 동시에 탄성력이 생기도록 가공되어 있다.
상기와 같은 종래의 프로브 핀은 상부접촉부(101) 및 하부접촉부 (106)에 압력이 인가될 때 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)는 축의 중심을 기준으로 하여 상하로 움직임이 발생한다.
상기와 같이 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)가 슬라이딩 이동됨에 따라 몸통부분은 변형이 발생하게되고, 변형 발생 부위가 도 2에서 처럼 설계된 변형량 만큼 이동하게 되어 상부 벤딩부(103)과 하부 벤딩부(104)에 접촉하게 됨으로서 전기적 신호의 경로가 짧아져 양호한 신호 특성치를 얻게된다.
또한 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)가 모두 움직이므로 소켓에 적용시 패키지 리드 부분과 pcb(204) 부분의 불균일한 치수 또는 공차에서도 원활한 측정이 가능한 장점이 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 프로브 핀을 구성하는 일부품인 슬리브(sleeve)의 제조는 봉재를 일일이 통상의 드릴머신으로 드릴링으로 제작하기 때문에 불량의 발생이 높아 비경제적이며, 그 내경의 폭(대략 0.4 mm)이 작아 작업이 불편하며 자동화가 어려워 생산성이 떨어져 생산단가가 상승하는 비효율적인 문제점이 있었다.
또한 종래의 프로브 핀은 상부접촉부와 하부접촉부와 슬리브 및 코일 스프링등으로 구성되어 있어 각각의 구성품들의 임피던스 값에 따른 편차에 의해 안정된 전기신호를 전달하지 못하고 불안정하게 전달함으로서 검사의 신뢰성을 떨어트리는 문제점을 유발하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소정거리로 분리된 외부연결단자들 사이의 전기신호를 연결하기 위한 프로브 핀으로 특히 단시간내에 다량생산이 가능하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 전기신호의 전달경로를 동일 임피던스를 유지하며 전달할 수 있도록 하여 안정된 전기적 신호를 전달할 수 있어서, 신뢰성이 향상된 프로브 핀 및 이를 이용한 소켓을 제공하는데 있다.
상기와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 핀의 제조방법은 도전재질로 일정한 크기를 가지며 전기신호의 통로이며 동시에 탄성력을 가지는 재질을 프레싱(Pressing) 또는 도금등을 통해 외부로 돌출되도록 형상을 성형 하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 핀은 외부연결단자가 접촉하도록 상부에 마련되는 상부접촉부(101)와 하부에 마련되는 하부접촉부(106)가 마련되며 상기 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)는 탄성적으로 결합되어 있는 누워있는 S자형의 몸통부를 가진다.
상기와 같이 누워있는 S자 형의 몸통부는 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)에 힘이 가해질 경우 몸통부의 변형에 의해 상부 벤딩부(103)와 상부 변형부(107)이 접촉을 하게 되고, 하부 벤딩부(104)와 하부 변형부(108)이 접촉을 하게 되어 전기적 신호의 전달 경로가 짧아져 전기적 특성치가 좋아지는 특성을 가진다.
또한 프로브 핀은 프레스나 도금을 통하여 형상을 완료한 후 열처리 나 풀림 처리를 하여 강도 및 수명을 증가 시켜 주며, 형상 완료 후 전기적 전도도가 높은 금도금 등을 통하여 전기적 특성치를 높여 일정 수준 이상의 임피던스를 제공한다.
상기와 같이 이루어지는 본 고안의 프로브 핀 및 이를 이용한 소켓은 하나의 가공판이 성형과 가공에 의한 단순화된 공정으로 생산의 자동화가 쉬워 단시간내에 다량으로 생산할 수 있어 생산성이 향상되며, 특히 외부연결단자와 연결되는 상부접촉부와 하부접촉부 및 탄성부가 단일개체로 이루어져 있으며, 전기 신호의 이동경로가 짧고, 동일한 임피던스를 유지함으로서 안정적으로 전기적 신호를 상호전달할 수 있어 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 상,하부가 움직임이 발생하는 구조이므로 어떤 반도체 패키지에도 적용이 용이하며, 상 하부에 불규칙한 힘이 발생하더라도 상, 하부의 움직임에 의해 보완이 됨으로써 검사 소켓의 수명이 길이진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 프로브 핀과 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 상기와 같이 프로브 핀은 도전재질로 제작되며, 전기신호의 통로가 되게 하며 동시에 탄성력이 생기도록 가공되어 있다.
상기와 같은 종래의 프로브 핀은 상부접촉부(101) 및 하부접촉부 (106)에 압력이 인가될 때 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)는 축의 중심을 기준으로 하여 상하로 움직임이 발생한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 핀은 외부연결단자가 접촉하도록 상부에 마련되는 상부접촉부(101)와 하부에 마련되는 하부접촉부(106)가 마련되며 상기 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)는 탄성적으로 결합되어 있는 누워있는 S자형의 몸통부를 가진다.
상기와 같이 누워있는 S자 형의 몸통부는 상부접촉부(101)와 하부접촉부 (106)에 힘이 가해질 경우 몸통부의 변형에 의해 상부 벤딩부(103)와 상부 변형부(107)이 접촉을 하게 되고, 하부 벤딩부(104)와 하부 변형부(108)이 접촉을 하게 되어 전기적 신호의 전달 경로가 짧아져 전기적 특성치가 좋아지는 특성을 가 진다.
또한 프로브 핀은 프레스나 도금을 통하여 형상을 완료한 후 열처리 나 풀림 처리를 하여 강도 및 수명을 증가 시켜 주며, 형상 완료 후 전기적 전도도가 높은 금도금 등을 통하여 전기적 특성치를 높여 일정 수준 이상의 임피던스를 제공하며, 상부접촉부(101)와 하부접촉부(106)가 모두 움직이므로 소켓에 적용시 패키지 리드 부분과 pcb(204) 부분의 불균일한 치수 또는 공차에서도 원활한 측정이 가능한 장점이 있다.
도 2는 상부 접촉부(101)와 하부 접촉부(106)에 힘이가해질 경우 몸통 부분에서 변형이 일으나는 형태는 보여주는 도면이다.
도 2에서와 같이 일정한 힘이 상, 하면에서 가해질 경우 상부 벤딩부(103)와 상부 변형부(107)이 접촉을 하게 되고, 하부 벤딩부(104)와 하부 변형부(108)이 접촉을 하게 되어 전기적 신호의 전달 경로가 짧아지는 것을 볼 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 프로브 핀을 적용한 소켓의 단면도 이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 반도체 패키지 검사공정에 사용되는 프로브 핀은 반도체 패키지의 리드(201)와 접촉되는 프로브 핀의 상부접촉부(101)와, 상기 프로브 핀이 고정되며 일정한 높이를 유지시켜주는 상부고정부(202) 상기 프로브 핀 상부가 반도체 패키지 리드(201)에 의해 아래로 눌러지는 힘을 완충시키며 접하게 되는 접촉부를 가지는 몸체(206)와, 상기 프로브 핀의 상부 및 몸체(206)에 서 발생하는 탄성 및 변형량을 지지할 수 있는 프로브 핀의 하부(203)와 하부와 연결되며, 전기적 신호를 외부로 전달하는 통로 역할을 하는 하부 접촉부(106), 하부 접촉부에서 발생하는 전기적 신호를 전달할 수 있는 패턴을 가지는 PCB(204)와 프로브 핀을 고정할 수 있는 절연 구조물인 하우징(205)으로 이루어 진다.
여기서 본 발명에 의한 프로브 핀의 몸체는 검사하고자 하는 반도체 패키지 리드의 종류에 따라 규정되어 있는 변형량을 가지고 있어 상부 벤딩부(103)와 상부 변형부(107) 부분이 항상 접촉하게 되어 전기적 신호 발생 경로가 짧아 지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 프로브 핀은 베릴륨동(Beryllium copper)재질에 기계적인 강도 및 수명 연장을 위해 풀림처리와 열처리를 하며, 프로브 핀의 상부에 전기전도도를 향상시키기 위해 금(Au)도금을 하여 사용한다.
상기 하우징은 금형 구조물로 형상화 한 부도체를 기본 재질로 한다. 이런한 하우징은 폴리에테르이미드(Polyetherimide) 또는 폴리에테르설폰(Polyethersulfone)과 같은 플라스틱(Plastic)을 사용하여 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 패키지 검사공정에 사용되는 프로브 핀을 설명하기 위한 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 프로브 핀의 상부접촉부와 하부접촉부에 힘이 가해질 경우 변형이 발생하여 핀의 몸체 부분이 접촉하게 되는 형사을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 프로브 핀을 적용한 반도체 패키기 검사용 소켓을 나
타내는 단면도이다.

Claims (4)

  1. 반도체 패키지의 리드와 접촉되어 신호를 양방향으로 전송하는 상부접촉부;
    하우징 또는 몰드물에 고정하기 위한 상부 고정부; 상기 프로브 핀 상부 고정부와 연결되어 상부 접촉부가 눌러짐에 따라 두 지점에서 변형이 발생하여 상부 벤딩부와 하부벤딩부가 각각 상부 변형부와 하부 변형부와 접촉하게 되는 몸체;
    상기 프로브 핀 몸체와 연결되어 몸체에서 발생되는 탄성을 지지하며 하우징에 고정되는 프로브 핀 하부;
    상기 프로브 핀 하부와 연결되어 전기적인 신호를 외부로 전달하거나 받아들이는 통로 역할을 하는 하부접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키기 검사용 소켓에 사용되는 프로브 핀 및 상기 프로브 핀을 이용하여 반도체 패키기 검사용으로 제작한 소켓.
  2. 제 1항에 있어서 상, 하부의 눌림량이 다를 경우 상부 벤딩부와 상부 변형부 및 하부 벤딩부와 하부 변형부의 틈새를 달리하여 어는 한 부분은 반드시 접촉을 하게되는 프로브 핀.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 핀의 상부와 하부에 하우징 또는 몰드물에 고 정하기 위한 상부고정부와 하부고정부를 가지는 프로브 핀
  4. 상기 프로브 핀의 상부 변형부와 하부 변형부의 두께를 몸체의 두께보다 크게하여 강도를 보강함으로써 상부 벤딩부 및 하부 벤딩부에 접촉시나 핀의 변형시 수명을 연장할 수 있는 프로브 핀.
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