KR20100019319A - 평판 접이식 코일스프링, 이를 이용한 포고핀 및 그 제조방법 - Google Patents

평판 접이식 코일스프링, 이를 이용한 포고핀 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판 접이식 코일 스프링, 평판 접이식 코일 스프링을 갖는 일체형 포고 핀 및 이들의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 평판 접이식 코일 스프링 제조 방법은, i) 'U'형 또는 'S'형 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상 금속 판형재(200)를 준비하는 단계; ii) 상기 띠형상 금속 판형재 상에 있는 적어도 1개 이상의 안쪽 방향 절곡점(210) 및 바깥쪽 방향 절곡점(220)에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되 상기 안쪽 방향 절곡점(210) 및 상기 바깥쪽 방향 절곡점(220)은 상호 이격되도록 절곡하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 종래의 코일 스프링 및 포고핀에 비하여 소형으로 제조 가능하며, 제조 단가가 저렴하면서도 탐침의 충분한 최대 이동 거리 및 스프링력을 갖게 되는 장점이 있다.
코일 스프링, 포고핀, 절곡, 판형재, 접이식, 탐침, 스프링력

Description

평판 접이식 코일스프링, 이를 이용한 포고핀 및 그 제조방법 {Plate folding coil spring, pogo pin using plate folding coil spring and the manufacturing methods thereof}
본 발명은 소정의 반복되는 패턴을 갖는 띠형상의 판형재를 연속적으로 절곡하여 제조되는 극소형의 코일 스프링, 이 코일 스프링을 채용하여 일체형으로 형성되는 포고 핀(Pogo Pin) 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
포고핀(Pogo Pin)은 반도체 웨이퍼, LCD 모듈 및 반도체 패키지 등의 검사 장치, 각 종 소켓, 핸드폰의 배터리 연결부 등에 널리 쓰이는 부품이다.
도 1은 종래 포고핀(6)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1에서 보는 바와 같이 원통형의 핀 몸체(11) 내에 코일 스프링(14)이 삽입되고, 코일 스프링의 양단에 상부 탐침(12) 및 하부 탐침(13)이 자리잡고 있다.
도 2는 반도체 패키지 검사용 소켓의 일 예를 보인 단면도로서, 반도체 패키지의 외부단자와 PCB상의 금속배선 사이를 연결하는 수단으로 포고핀을 사용한 예 를 보여주고 있다.
도면을 참조하면, 종래의 반도체 패키지 검사용 소켓(20)은, 피테스트 소자(반도체 패키지)(3)의 외부단자(3a)와 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)를 전기적으로 연결하는 역할을 하는 포고핀(6)들과, 이 포고핀들이 일정한 간격으로 배열되도록 하며 포고핀들을 변형이나 외부의 물리적인 충격으로부터 보호하기 위하여 포고핀들을 지지하는 절연성의 본체(1)로 구성된다.
포고핀(6)은, 관형의 핀 몸체(11)과; 핀 몸체(11)의 상측에 결합되어 패키지(3)의 외부단자(3a)에 접촉되는 금속체로 된 상부 탐침(12)과; 상기 핀 몸체(11)의 하측에 결합되어 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)에 접촉되는 금속체로된 하부 탐침(13)과; 상기 상부 탐침(12)에 상단부가 접촉되고 하부 탐침(13)에 하단부가 접촉되도록 상기 핀 몸체(11)의 내부에 배치되어, 검사시 상부 탐침(12)이 패키지(3)의 외부단자(3a)에 접촉되고 하부 탐침(13)이 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)에 접촉될 때 탄력적으로 접촉될 수 있도록 하기 위한 코일 스프링(14)으로 구성되어 있다.
그런데, 반도체 패키지의 소형화, 집적화 및 고성능화가 진행됨에 따라 이를 검사하기 위한 포고핀의 크기도 매우 작아져야 할 필요가 있다. 반도체 패키지의 외부단자(3a)들 사이의 거리가 가까워지는 만큼 포고핀(6)의 외경이 작아져야 하며, 반도체 패키지와 테스트 보드 사이의 전기 저항을 최소화하기 위해서는 포고핀(6)의 길이가 최소화되어야 한다.
예를 들어, 반도체 패키지(3)로부터 테스트 보드(5) 사이의 거리를 0.95 mm 이하로 줄이고자 한다면, 이에 따라 포고핀의 길이도 0.95 mm 정도의 사이즈로 제조되어야만 한다.
한편, 반도체 패키지(3)의 외부단자(3a)와 상부 탐침(13) 사이의 전기적 접촉과, 컨택트 패드(5a)와 하부 탐침(13)의 전기적 접촉을 확실하게 보장하기 위해서는, 상부 탐침(12) 및 하부 탐침(13) 사이의 최대 이동 거리가 큰 것이 유리하다. 그런데, 포고 핀의 전체적인 크기가 예를 들어 0.95mm 이하로 제한되는 경우와 같이 그 크기가 소형인 경우에는 종래의 포고핀 구조로 최대 이동 거리를 크게 하는 것이 대단히 어렵다.
예를 들어, 길이가 0.95 mm인 포고핀의 경우, 상·하부 탐침부의 길이를 고려하면 실제로 스프링부에 주어지는 동작 공간은 0.6 mm 정도에 지나지 않는데, 종래의 코일 스프링을 사용할 경우 소재의 직경이 0.06 mm이라면 10회 정도만 감아서 코일 스프링을 만들어도 소재의 굵기만으로도 0.6 mm 공간을 전부 차지해 버리게 된다. 한편 코일의 직경을 줄이게 되면 불충분한 스프링력, 전기적 신호 손실등의 문제가 수반되고 코일 스프링의 감는 횟수를 줄이게 되면 기존 소재의 탄성한도 범위 내에서 요구되는 이동거리를 충분히 확보할 수 없게 된다.
본 발명은 상기한 문제점들을 극복하기 위한 것으로서 하기의 목적을 가진 다. 하기의 목적들은 예시를 위한 것이며, 이들에 국한되는 것은 당연히 아니다.
본 발명은 소형의 크기를 가지면서도 탐침의 충분한 최대 이동 거리를 보장하는 평판 접이식 코일 스프링, 이를 이용한 포고핀 및 이들의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소형의 크기를 가지면서도 충분한 스프링력를 보장하는 평판 접이식 코일 스프링, 이를 이용한 포고핀 및 이들의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소형의 크기를 가지면서도 낮은 전기 저항을 가지는 평판 접이식 코일 스프링, 이를 이용한 포고핀 및 이들의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포고핀에 사용되는 코일 스프링을 소정의 띠형태의 판재를 연속적으로 절곡하여 제조하고, 평판 접이식 코일스프링을 포함하는 포고핀을 모든 부품이 하나의 평판재의 절곡에 의해 형성되는 일체형으로 구성하여 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따른 평판 접이식 코일 스프링은, 'U'형 또는 'S'형 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 금속 판형재는 상호 반대되는 방향으로 절곡되어진 적어도 1개이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점을 포함하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이 격되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 평판 접이식 코일 스프링 제조방법은, 금속 판형재를 이용하여 코일 스프링을 제조하는 코일 스프링의 제조 방법으로서, i) 'U'형 또는 'S'형 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재를 준비하는 제 1 단계; ii) 상기 띠형상의 금속 판형재 상에 있는 적어도 1개이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되도록 하여 절곡하는 제 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 일체형 포고핀은, 띠형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 금속 판형재는 상호 반대되는 방향으로 절곡되어진 적어도 1개 이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점을 포함하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링(601); 상기 평판 접이식 코일 스프링을 내장하는 몸통(602); 상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지되면서 상기 몸통(602)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 상부탐침(604);을 포함하며, 상기 평판 접이식 코일 스프링(601), 몸통(602) 및 상부탐침(604)은 모두 상기 금속 판형재에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 일체형 포고핀의 제조방법은, i) 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재로 된 스프링부(501); 상기 스프링부(501)의 일측에 결합되는 몸통부(502); 및 상기 스프링부(501)의 타측에 결합되는 상부탐침 부(504)를 포함하며, 상기 스프링부(501), 상기 몸통부(502) 및 상기 상부탐침부(504)가 일체로 된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비하는 제 1 단계; ii) 상기 스프링부(501)에 위치하는 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되게 절곡하여 평판 접이식 코일 스프링(601)을 형성하는 제 2 단계; iii) 상기 상부탐침부(504)를 원통형으로 절곡하여 상부탐침(604)를 형성하는 제 3 단계;를 포함하며, 상기 몸통부(502)를 원통형으로 절곡하여 몸통(602)를 형성하되, 상기 상부탐침(604)은 상기 평판 접이식 코일 스프링(601)에 의해 탄성적으로 지지되고 상기 몸통(602)에 대하여 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 포고핀은, 적어도 1개 이상의 절곡점을 가진 띠 형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 절곡점은 상기 금속판형재의 제 1 평면상에 있는 지점에서 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향 또는 바깥쪽 방향으로 절곡된 것인 평판 접이식 코일 스프링; 상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지 되면서 상하 방향으로 이동 가능한 제 1 접점(607); 상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지 되면서 상하 방향으로 이동 가능한 제 2 접점(603); 상기 평판 접이식 코일 스프링의 상기 금속 판형재에서 측면으로 돌출되어 상기 평판 접이식 코일 스프링의 자세를 유지할 수 있도록 하는 돌출물(608)을 포함하며, 상기 평판 접이식 코일 스프링, 상기 제 1 접점(607), 상기 제 2 접점(603) 및 상기 돌출물(608)은 상기 금속 판형재에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 평판 접이식 코일 스프링은 종래의 코일 스프링에 비하여 소형으로 제조 가능하며, 스프링을 이루는 평판재 단면의 폭/높이 비를 높게 할 수 있어 소형의 크기에도 충분한 탐침 이동 거리 및 스프링력을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 평판 접이식 코일 스프링은, 코일의 단면적을 크게 할 수 있으므로 코일 스프링의 전기 저항을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 평판 접이식 코일 스프링을 포함하는 포고핀은 모든 부품이 하나의 평판재로부터 절곡되어 형성되므로 제조 비용이 저렴하며, 소형의 포고핀에서도 탐침의 충분한 최대 이동 거리 및 탐침 접촉력을 얻는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 권리범위는 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.
1. 평판 접이식 코일 스프링 및 그 제조 방법
본 발명에서는 띠형상의 금속 판형재를 사용하여 코일 스프링을 제조한다. 예를 들면 도 3의 좌측에 도시된 바와 같은 단면을 가진 금속 판형재를 사용한다.
이러한 금속 판형재의 폭을 'W'라 하고 높이(또는 두께)를 'H'라 할 때, 코일 스프링이 충분한 스프링력을 갖기 위해서는 그 단면적(W×H)이 일정 값이상이어야 한다. 예를 들어 포고핀의 전체 길이를 작게하기 위해서는 높이(H)를 가능한 작게 해야하므로 폭(W)을 크게 할 수밖에 없다.
도 3은 띠형상의 금속 판형재를 이용하여 코일링 작업하는 상황을 예시한 비교예이다. 도 3은 본 발명에서 사용하는 방법이 아니라 비교를 위한 예시에 불과한 점에 유의해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 일정 값 이상의 폭/높이 비율(W/H)을 가진 금속 판형재를 사용하여 코일링하게 되면, 그 구조적 불안정성에 의해 코일링 작업 자체가 매우 어렵다. 코일링 작업 중 금속 판형재가 옆으로 쓰러지는 현상이 일어날 가능성이 높게 된다. 따라서 본 발명에서는 새로운 방식으로 코일링하는 것을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 평판 접이식 코일 스프링에 사용되기 위한 띠형상의 판형재를 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 평판 접이식 코일 스프링은 도4에서 보는 바와 같이 일정한 폭을 가지고, 동일한 패턴, 예를 들면, 'S'형 또는 'U'형의 패턴이 반복적으로 형성된 띠형상의 판형재(200)를 준비한다. 준비된 띠형상의 판형재(200)를 그 절곡 방향을 이전 절곡 방향과 반대가 되도록, 연속적으로 안쪽 방향 절곡점(210) 및 바깥쪽 방향 절곡점(220)에서 절곡하여 형성한다. 상기 안쪽 방향 절곡점(210)은 상기 금속 판형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡된 절곡점이 고 상기 바깥쪽 방향 절곡점(220)은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡된 절곡점이며, 안쪽 방향 절곡점(210) 및 바깥쪽 방향 절곡점(220)은 절곡의 중심점을 나타내며, 상세하게는 안쪽 방향 절곡선(211) 및 바깥쪽 방향 절곡선(221)을 따라 절곡된다. 안쪽 방향 절곡선(211) 및 바깥쪽 방향 절곡선(221)은 상기 판형재의 평면을 가로지른다. 절곡은 완전히 납짝하게 절곡될 수도 있지만, 통상의 응용에서는 어느 정도의 R과 절곡각을 갖고서 절곡될 것이다.
안쪽 방향 절곡점(210) 및 바깥쪽 방향 절곡점(220)은 상호 이격되어 형성된다. 상기 안쪽 방향 절곡점(210) 및 바깥쪽 방향 절곡점(220)의 위치는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 도 4 상단 및 중간에 도시된 띠형 판형재에서는 'V'형 및 'U'형 패턴이 접속되는 부분에서 절곡되게 하였다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 연속 절곡작업에 의해 제조된 평판 접이식 코일 스프링(300)을 예시한 도면이다. 도 5a는 코일 스프링(300)의 말단이 코일 스프링의 외경과 같은 연장선상에서 끝나는 코일 스프링을 예시하고 있으며, 도 5b 및 도 5c는 코일 스프링(300)의 말단이 코일 스프링의 내측으로 연장된 다음 다시 상방 또는 하방으로 90도 절곡된 코일 스프링을 예시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 연속 절곡작업에 의해 제조된 평판 접이식 코일 스프링(300)은 판형재가 상대적으로 큰 폭/높이 비율(W/H)을 갖는 것이 가능하므로, 동일한 크기의 종래 코일 스프링에 비하여 탐침의 최대 이동 거리가 상대적으로 크게 되면서도, 충분한 폭(W)에 의한 기계적 강도의 향상에 따라 높은 스프링 력을 얻는 것이 가능하게 된다.
한편, 연속 절곡 작업은 연속 스템핑(Progressive Stamping) 공법을 적용하는 것이 바람직하다. 그리고 판형재는, 절곡 단계에서 소정의 연신성이 요구되며, 이후 열처리에 의해 탄성 및 강도를 용이하게 높일 수 있는 소재이어야 한다. 또한 전기적 저항이 작은 게 유리한데, 이러한 조건에 부합되는 재료로는 베릴륨 동 합금이 선호되며, 특히 베릴륨 동 25 합금인 ASTM C17200이 적합하나, 기계적, 전기적 요구조건을 만족시키는 다른 재료도 사용될 수 있을 것이다.
절곡 공정 전·후에 선택적으로 도금 및 열처리 공정을 추가할 수 있는데, 도금 재료로는 금과 같이 전기 저항이 낮은 재료가 사용될 수 있으며, 소둔(annealing), 공랭(normalizing), 급랭(quenching), 뜨임(tempering) 등의 열처리가 필요에 따라 사용될 수 있다.
2. 평판 접이식 코일 스프링을 이용한 포고 핀 및 그 제조 방법
본 발명에 따른 코일스프링을 적용하여 포고핀을 제조하기 위하여 종래의 포고핀 구조를 적용하는 것이 가능하다. 그러나 종래의 포고핀은 다수 부품의 결합에 의해 제조되는 것으로서 소형인 포고핀의 크기에 의해 그 제조 공정이 상당히 난이하고 고가의 제조비용이 들어가게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 평판 접이식 코일 스프링을 이용하여 포고핀의 구성요소를 일체의 평판재로부터 제조하여 제조 단가 및 기계적, 전기적 신뢰성을 높이는 구성을 개시한다.
도 6은 평판 접이식 코일 스프링을 포함하는 일체형 포고핀을 제조하기 위한 포고핀 제조용 평판재(500)의 일 예를 도시한 도면이며, 도 7은 도 6의 포고핀 제조용 평판재(500)를 이용하여 제조된 일체형 포고핀(600)를 도시한 도면이다.
포고핀 제조용 평판재(500)는 스프링부(501), 몸통부(502), 하부탐침부(503) 및 상부탐침부(504)가 하나의 판재로 형성된다.
스프링부(501)는 앞에서 설명한 것과 같이 다수의 절곡점에서 교번적으로 절곡되어 평판 접이식 코일스프링(601)으로 되며, 상부탐침부(504)는 원통형 또는 각형으로 절곡되어 피검체와의 접촉을 위한 상부탐침(604)으로 되고, 몸통부(502) 및 하부탐침부(503)는 절곡되어 몸통(602) 및 하부탐침(603)을 형성하게 된다.
동일한 패턴, 예를 들면, 'V'형, 'U'형 또는 'S'형 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재로 된 스프링부(501); 상기 스프링부(501)의 일측에 결합되는 몸통부(502); 및 상기 스프링부(501)의 타측에 결합되는 상부탐침부(504); 상기 몸통부(502)에 결합된 하부탐침부(503)를 포함하며, 상기 스프링부(501), 상기 몸통부(502), 상기 상부탐침부(504) 및 하부탐침부(503)가 일체로 된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비한다.
상기 스프링부(501)에 위치하는 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되게 절곡하여 평판 접이식 코일 스프링(601)을 형성한다. 상기 안쪽 방향 절곡점은 상기 평판재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡된 절곡점이고 상기 바깥쪽 방향 절곡점은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡된 절곡점이다. 상기 상부탐침부(504)를 원통형 또는 각형으로 절곡하여 상부탐침(604)를 형성하며, 상기 몸통부(502)를 원통형으로 절곡하여 몸통(602)를 형성하며, 상기 하부탐침부(503)를 절곡하여 하부탐침(603)을 형성한다. 상기 스프링부(501), 상부탐침부(504), 몸통부(502) 및 하부탐침부(503)를 절곡하는 순서는 중요하지 않다. 예를 들어, 상기 하부탐침부(503)는 상기 몸통부(502)가 절곡되기 전 또는 절곡된 후에 절곡될 수 있다. 적용 환경에 따라 상부탐침(604)과 하부탐침(605)은 서로 역할을 바꿀수도 있다.
상기 상부탐침(604)은 상기 평판 접이식 코일 스프링(601)에 의해 탄성적으로 지지되고 상기 몸통(602)에 대하여 상대적으로 상하 이동 가능하다.
상기 하부탐침(605)은 상기 평판 접이식 코일 스프링(601)에 의해 탄성적으로 지지되고 상기 몸통(602)에 대하여 상대적으로 상하 이동 가능하다.
한편, 상기에서는 몸통부(502) 및 몸통(602)이 있는 것을 설명하였으나, 몸통부(502) 및 몸통(602)는 생략될 수 있다.
스프링부(501), 몸통부(502), 하부탐침부(504) 및 상부탐침부(504)를 절곡하 기 위해서는 연속 스템핑(Progressive Stamping) 공법이 적용되는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로 제조된 포고핀(600)은 상부탐침(604)이 몸통(602) 내부에서 접이식 코일 스프링(601)의 탄성력에 의해 상하로 자유롭게 이동하면서 반도체 리드와 같은 피검체와 탄성적으로 접촉하게 된다.
도 8은 제 1 돌출 접접부(505) 및 제 2 돌출 접접부(506)를 더 가진 포고핀 제조용 평판재(500)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8에서도 포고핀 제조용 평판재(500)가 스프링부(501), 몸통부(502), 하부탐침부(503) 및 상부탐침부(504)를 구비하고 있는 점은 도 6에 도시된 포고핀 제조용 평판재와 동일하다. 다만 도 8의 포고핀 제조용 평판재(500)는 제 1 돌출 접점부(505) 및 제 2 돌출 접접부(506)를 더 가진다.
도 8에서 보는 바와 같이, 제 1 돌출 접점부(505)는 상부 탐침부(504)에 결합되며, 제 2 돌출 접점부(506)은 몸통부(502)에 결합된다. 도 8에는 제 1 돌출 접점부(505) 및 제 2 돌출 접점부(506)가 모두 있는 것을 도시하고 있으나, 선택적으로 하나만 있을 수 있다.
도 9a는 도 8의 포고핀 제조용 평판재(800)에서 제 1 돌출접점부(505)만 더 있는 포고핀 제조용 평판재(500)를 이용하여 제조된 일체형 포고핀(600)를 도시한 도면이다.
도 9b는 도 8의 포고핀 제조용 평판재(800)에서 제 2 돌출접점부(506)만 더 있는 포고핀 제조용 평판재(500)를 이용하여 제조된 일체형 포고핀(600)를 도시한 도면이다.
제 1 돌출접점부(505)가 상부탐침부(504)에 형성되는 경우에는 제 1 돌출접점부(505)는 도9a에서 보는 바와 같이 상부탐침(604)의 외경 방향으로 절곡되어 몸통(602)의 내측과 접촉되도록 제 1 돌출접점(605)을 형성하게 되며, 제 2 돌출접점부(505)가 몸통부(502)에 형성되는 경우에는 제 2 돌출접점부는 도9b에서 보는 바와 같이 몸통(602)의 내경 방향으로 절곡되어 몸통(602)의 내측에서 상하 이동하는 상부탐침(604)과 접촉되도록 제 2 돌출접점(605)을 형성하게 된다.
상기 제 1 돌출접점(605) 및 제 2 돌출접점(606)은 포고핀 내에서의 전기 신호 이동경로를 단축시키고, 전기적 경로의 단면적을 증가시켜 전기 신호의 감쇄를 줄이게 되는 효과가 있다.
한편, 일체형 포고핀에 있어서 하부탐침(603)이 필요하지 않은 경우 하부탐침부(503)는 몸통부(502)에 형성하지 아니할 수도 있다.
평판 접이식 코일 스프링을 포함하는 일체형 포고핀을 제조하기 위한 소재는 절곡 가공 단계에서 소정의 연신성이 요구되며, 열처리에 의해 탄성 및 강도를 높이는 것이 용이하여야 한다. 또한 전기적 저항이 작은 것이 유리한데, 이러한 조건에 부합되는 재료로는 베릴륨 동 합금이 선호되며, 특히 베릴륨 동 25 합금인 ASTM C17200 이 적합하나, 기계적, 전기적 요구조건을 만족시키는 다른 재료도 사용될 수 있다.
절곡 공정 전·후에 선택적으로 도금 및 열처리 공정을 추가할 수 있는데, 도금 재료로는 금과 같은 전기 저항이 낮은 재료가 사용되며, 소둔(annealing), 공랭(normalizing), 급랭(quenching), 뜨임(tempering) 등의 열처리가 필요에 따라 사용될 수 있다.
3. 돌출물을 가진 포고 핀
도 10은 돌출물을 가진 포고핀의 구조를 도시한 도면이다.
스프링부는 기본적으로 상기에서 설명된 평판 접이식 코일 스프링과 동일하다. 평판 접이식 코일 스프링은, 적어도 1개 이상의 절곡점을 가진 띠 형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 절곡점은 상기 금속판형재의 제 1 평면상에 있는 지점에서 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향 또는 바깥쪽 방향으로 절곡된다.
제 1 접점(607)은 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지 되면서 상하 방향으로 이동 가능하며, 도 10에서는 원형의 평면으로 되어있으나 각형의 평면, 크라운 형태 등일 수도 있으며, 다양한 형태가 가능하다.
제 2 접점(603)은 상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지 되면서 상하 방향으로 이동 가능하며, 도 10에서는 크라운 형태로 되어 있으나, 원형의 평면, 각형의 평면 등 다양한 형태가 가능하다.
그리고 포고핀은, 특징적으로 평판 접이식 코일 스프링의 금속 판형재에서 측면으로 돌출되어 상기 평판 접이식 코일 스프링의 자세를 유지할 수 있도록 하는 돌출물(608)을 포함한다. 돌출물의 모양은 다양할 수 있으며 금속 판형재에서 돌출될 수 있는 형태이면 무엇이든 좋다. 포고핀(700)이 다른 구조물 속에 자리 잡는 경우, 포고핀(700)이 원하지 않게 회전되거나 기울어지는 등 자세가 변할 수 있다. 상기 돌출물(608)은 다른 구조물에 안착되어 이와 같이 자세가 변하는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
상기 평판 접이식 코일 스프링, 상기 제 1 접점(607), 상기 제 2 접점(603) 및 상기 돌출물(608)은 상기 금속 판형재에 의해 일체로 형성된다.
본 발명에 의한 평판 접이식 코일 스프링 및 일체형 포고핀은 종래의 코일 스프링 및 포고핀에 비하여 소형으로 제조 가능하며, 연속 스탬핑 공법을 적용할 수 있으므로 제조 단가가 저렴한 장점이 있다. 또한, 소형의 크기에도 충분한 탐침 이동 가능 거리 및 스프링력을 확보할 수 있게 되는 장점이 있다.
이러한 공법에 의해 제조된 포고핀은 반도체 웨이퍼, LCD 모듈 및 반도체 패키지 등의 검사 장치, 각 종 소켓, 핸드폰의 배터리 연결부, 컴퓨터 CPU의 연결부, 반도체의 DC 테스터, 반도체의 Burn-in 테스터 및 상용의 정밀 커넥터 등에 널리 사용될 수 있다.
도 1 : 종래 포고핀(6)의 일 예를 도시한 도면
도 2 : 반도체 패키지 검사용 소켓의 일 예를 보인 단면도
도 3 : 띠형상의 금속 판형재를 이용하여 코일링 작업하는 상황을 예시한 비교예
도 4 : 본 발명의 일 실시예에서 평판 접이식 코일 스프링에 사용되기 위한 띠형상의 판형재를 도시한 평면도
도 5 : 연속 절곡작업에 의해 제조된 평판 접이식 코일 스프링(300)을 예시한 도면
도 6 : 평판 접이식 코일 스프링을 포함하는 일체형 포고핀을 제조하기 위한 포고핀 제조용 평판재(500)의 일 예를 도시한 도면
도 7 : 도 6의 포고핀 제조용 평판재(500)를 이용하여 제조된 일체형 포고핀(600)를 도시한 도면
도 8 : 제 1 돌출 접접부(505) 및 제 2 돌출 접접부(506)를 더 가진 포고핀 제조용 평판재(500)의 일 예를 도시한 도면
도 9a : 도 8의 포고핀 제조용 평판재(800)에서 제 1 돌출접점부(505)만 더 있는 포고핀 제조용 평판재(500)를 이용하여 제조된 일체형 포고핀(600)를 도시한 도면
도 9b : 도 8의 포고핀 제조용 평판재(800)에서 제 2 돌출접점부(506)만 더 있는 포고핀 제조용 평판재(500)를 이용하여 제조된 일체형 포고핀(600)를 도시한 도면
도 10 : 돌출물을 가진 포고핀의 구조를 도시한 도면
도면의 주요부분에 대한 설명
6 : 포고핀
12, 13 : 탐침
3 : 반도체 패키지
3a : 외부 단자
200 : 띠형의 평판재
210 : 안쪽 방향 절곡점
220 : 바깥쪽 방향 절곡점
300 : 평판 접이식 코일 스프링
500: 포고핀 제조용 평판재
501 : 스프링부
502: 몸통부
503 : 하부탐침부
504 : 상부탐침부
505, 506 : 돌출접점부
600 : 일체형 포고핀
601 : 접이식 스프링
602: 몸통
603 : 하부탐침
604 : 상부탐침
605, 606 : 돌출접점
608 : 돌출물

Claims (21)

  1. 동일한 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 금속 판형재는 상호 반대되는 방향으로 절곡되어진 적어도 1개 이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점을 포함하며, 상기 안쪽 방향 절곡점은 상기 금속 판형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡된 절곡점이고 상기 바깥쪽 방향 절곡점은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡된 절곡점이며, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 상기 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴은 'V'형, 'U'형 또는 'S'형인 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 판형재는 베릴륨 동 합금인 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 판형재에는 금도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링.
  5. 금속 판형재를 이용하여 코일 스프링을 제조하는 코일 스프링 제조 방법으로서,
    i) 동일한 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재를 준비하는 제 1 단계;
    ii) 상기 띠형상의 금속 판형재 상에 있는 적어도 1개이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡점은 상기 금속 판형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡된 절곡점이고 상기 바깥쪽 방향 절곡점은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡된 절곡점이며, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되도록 하여 절곡하는 제 2 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 패턴은 'V'형, 'U'형 또는 'S'형인 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 띠형상의 금속 판형재는 베릴륨 동 합금인 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링 제조방법.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 띠형상의 금속 판형재에는 금도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링 제조방법.
  9. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제 2 단계 이후에,
    iii) 소둔, 공랭, 급랭, 뜨임중 적어도 하나 이상의 열처리를 수행하는 제 3 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링 제조방법.
  10. 띠형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 금속 판형재는 상호 반대되는 방향으로 절곡되어진 적어도 1개 이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점을 포함하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링(601);
    상기 평판 접이식 코일 스프링을 내장하는 몸통(602);
    상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지되면서 상기 몸통(602)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 상부탐침(604);
    을 포함하며,
    상기 평판 접이식 코일 스프링(601), 몸통(602) 및 상부탐침(604)은 모두 상기 금속 판형재에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 몸통(602)과 결합하는 하부탐침(603)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 상부탐침(604)에서 상부탐침(604)의 외경 방향으로 연장 형성되어 상기 몸통(602) 내부와 접촉하는 제 1 돌출접점(605), 또는 상기 몸통(602)에서 몸 통(602)의 내주 방향으로 연장 형성되어 상기 상부탐침(604)과 접촉하는 제 2 돌출접점(606)중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀.
  13. 일체형 포고핀의 제조방법으로서,
    i) 동일한 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재로 된 스프링부(501); 상기 스프링부(501)의 일측에 결합되는 몸통부(502); 및 상기 스프링부(501)의 타측에 결합되는 상부탐침부(504)를 포함하며, 상기 스프링부(501), 상기 몸통부(502) 및 상기 상부탐침부(504)가 일체로 된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비하는 제 1 단계;
    ii) 상기 스프링부(501)에 위치하는 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되게 절곡하여 평판 접이식 코일 스프링(601)을 형성하는 제 2 단계;
    iii) 상기 상부탐침부(504)를 원통형으로 절곡하여 상부탐침(604)을 형성하는 제 3 단계;를 포함하며,
    상기 몸통부(502)를 원통형으로 절곡하여 몸통(602)를 형성하되, 상기 상부탐침(604)은 상기 평판 접이식 코일 스프링(601)에 의해 탄성적으로 지지되고 상기 몸통(602)에 대하여 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 상기 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비할 때, 상기 몸통부(502)에는 하부탐침부(503)가 더 결합된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비하며,
    상기 몸통부(502)를 원통형으로 절곡하는 과정의 전 또는 후에, 상기 하부탐침부(503)도 절곡되어 하부탐침(504)을 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀의 제조방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 상기 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비할 때, 상기 상부탐침부(504)에는 제 1 돌출 접접부(505)가 더 결합된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비하며,
    상기 제 1 돌출 접점부(505)가 상부탐침(604)의 외경 방향으로 연장되도록 절곡하여 제 1 돌출접점(605)을 형성하되 상기 제 1 돌출접점(605)은 상기 몸통(602) 내부와 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀의 제조방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 상기 제 1 단계에서 상기 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비할 때, 상기 몸통부(502)에는 제 2 돌출 접접부(505)가 가 더 결합된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비하며,
    상기 제 2 돌출접점부(506)를 몸통(602)의 내경 방향으로 연장되도록 절곡하여 제 2 돌출접점(605)을 형성하되 상기 제 2 돌출접점(605)은 상기 상부탐침(604)과 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀의 제조방법.
  17. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    iv) 상기 제 3 단계 이후에 소둔, 공랭, 급랭, 뜨임중 어느 하나 이상의 열처리를 수행하는 제 4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀의 제조방법.
  18. 적어도 1개 이상의 절곡선을 가진 띠형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 절곡선은 상기 금속 판형재의 제 1 평면을 가로지르는 것이며, 상기 절곡선을 중심상기 금속 판형재가 절곡된 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링.
  19. 적어도 1개 이상의 절곡점을 가진 띠 형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 절곡점은 상기 금속판형재의 제 1 평면상에 있는 지점에서 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향 또는 바깥쪽 방향으로 절곡된 것인 평판 접이식 코일 스프링;
    상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지 되면서 상하 방향으로 이동 가능한 제 1 접점(607);
    상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지 되면서 상하 방향으로 이동 가능한 제 2 접점(603);
    상기 평판 접이식 코일 스프링의 상기 금속 판형재에서 측면으로 돌출되어 상기 평판 접이식 코일 스프링의 자세를 유지할 수 있도록 하는 돌출물(608)을 포함하며,
    상기 평판 접이식 코일 스프링, 상기 제 1 접점(607), 상기 제 2 접점(603) 및 상기 돌출물(608)은 상기 금속 판형재에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 포고핀.
  20. 띠형상의 금속 판형재로 구성되며, 상기 금속 판형재는 상호 반대되는 방향으로 절곡되어진 적어도 1개 이상의 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점을 포함하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 접이식 코일 스프링(601);
    상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지되면서 상하 방향으로 이동 가능한 상부 탐침(604);
    상기 평판 접이식 코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지되면서 상하 방향으로 이동 가능한 하부 탐침(605);
    을 포함하며,
    상기 평판 접이식 코일 스프링(601), 상기 상부탐침(604) 및 상기 하부탐침(605)은 모두 상기 금속 판형재에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀.
  21. 일체형 포고핀의 제조방법으로서,
    i) 동일한 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 판형재로 된 스프링부(501); 상기 스프링부(501)의 일 측에 결합되는 상부탐침부(504); 및 상기 스프링부(501)의 타 측에 결합되는 하부탐침부(505)를 포함하며, 상기 스프링부(501), 상기 상부탐침부(504) 및 상기 하부탐침부(505)가 일체로 된 포고핀 제조용 평판재(500)를 준비하는 제 1 단계;
    ii) 상기 스프링부(501)에 위치하는 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점에서 상호 반대되는 방향으로 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡점 및 바깥쪽 방향 절곡점은 상호 이격되게 절곡하여 평판 접이식 코일 스프링(601)을 형성하는 제 2 단계;
    iii) 상기 상부탐침부(504)를 원통형으로 절곡하여 상부탐침(604)을 형성하 는 제 3 단계;를 포함하며,
    상기 상부탐침(604)은 상기 평판 접이식 코일 스프링(601)에 의해 탄성적으로 지지되고 상하 이동 가능한 것을 특징으로 하는 일체형 포고핀의 제조방법.
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