KR20100103530A - 공기 갭 콘택터 - Google Patents

Abstract

가장 낮은 유전 상수를 구비한 내부 공기 갭(5a, 5b)을 갖는 콘택터가 구비되어 테스트 콘택터의 신호 보전 전기 실행을 향상시킨다. 결과적으로, 본 발명은 신호 전송 동안에 임피던스 부정합의 가능성을 감소시킴으로써 신호 핀들의 삽입 손실(insertion loss)과 되돌림 손실(return loss)을 개선시킨다.

Description

공기 갭 콘택터{AIR GAP CONTACTOR}

본 발명은 일반적으로는 전자 부품을 테스트하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 테스트 콘택터가 신호를 보전하는 전기 실행을 향상시키기 위한 복수의 내부 공기 갭들을 갖는 콘택터 장치에 관한 것이다.

일반적인 콘택터는 통상 복수의 스프링 프로브들(probes)을 포함하므로, 이러한 형식의 콘택터들은 스프링 프로브 핀 콘택터(spring probe pins contactors)라고 한다.

이중 단부를 갖는 스프링 프로브 핀은, 이하 당 분야에서 잘 알려진 스프링 프로브 핀이라고 하며, 이는 전형적으로 샤프트의 양 단부에 압축부를 갖는 샤프트를 구비한다. 그러므로, 콘택터 내부에 위치하는 복수의 스프링 프로브들이 콘택터로 복수의 핀들이 삽입에 의하여 또는 C4 솔더 볼들과 같은 콘택 요소들에 의하여 압축될 때, 이러한 스프링 프로브들은 각각의 핀들 또는 콘택 요소들과 DUT 보드 상의 다른 전기 콘택 핀들과 전기적으로 접속하게 한다.

이러한 접근법과 관련한 주요한 문제점은 신호 방향으로 신호 파형의 왜곡과 그 결과로 생긴 임피던스 제어 또는 전기 연속성의 손실로 인하여 열악한 신호 보전(signal integrity, SI) 전기 실행이 이루어졌다.

임피던스 제어는 테스트 콘택터의 실행을 결정하는데 주요한 요인이다. 테스트 콘택터에서 신호 핀의 임피던스에 기여하는 주요 인자들에는, 콘택터 물질의 유전 상수, 프로브 핀의 피치와 지름이다. 이러한 요인들은 현재 테스트 콘택터 설계에서 존재한다.

일반적으로, 테스트 콘택터의 신호 보전(SI) 전기 실행은 테스트 콘택터 내의 프로브 핀들을 통하여 테스터기로부터 IC 패키징로 그리고 다시 테스터기로 전달되고 수신되는 신호의 속도와 질로 규정된다. 이러한 프로브 핀들은 전원, 그라운드(ground), 신호 핀들로 더 분리될 수 있다. 테스트 콘택터들의 이 전기 실행에 기여하는 다양한 변수들이 있다. 예컨대, 프로브 핀의 피치, 지름 및 길이의 기계적 변수이다.

종래의 테스트 콘택터는 제작된 플라스틱 물질로 이루어진 두 개의 플레이트들로 이루어진다. 각각의 플레이트는 프로브 핀들을 하우징하고 위치시키는데 기여한다. 테스트 콘택터의 전기 수행 또는 신호 보전을 최적화하기 위한 주요한 시도로는 신호 방향 임피던스를 잘 제어하는 것이다. 이는 적당한 유전 상수를 갖는 물질들을 선택함으로써 이루어진다.

그러므로, 테스트 콘택터의 전기 실행/신호 보전을 향상시키기 위한 방안을 제공하는 것이 필요하다.

본 발명은 임피던스 제어 손실을 극복하는 제어를 더 향상시키기 위한 내부 공기 갭으로 알려진 새로운 특징을 제공하는 것이다. 테스트 콘택터 내부로 공기 갭을 제공함으로써, 유효 유전 상수(effective dielectric constant)가 더 향상된다. 이는 생성된 공기 갭이 가능한 최저 유전 상수와 달성가능한 최선의 유전 손실 탄젠트 값을 제공함으로써 콘택터의 신호 보전을 더 향상시킨다. 이러한 향상들은 신호 보전 이론의 전제를 따름으로써 이루어지며 최적화된 전기 실행이 달성된다.

본 발명은 개선된 콘택터를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이는 우수한 임피던스 제어와 콘택터의 신호 보전(SI) 전기 실행을 향상시킨다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 적어도 6개의 구성 부를 포함한다. 상기 콘택터는 제1 콘택 수단(상부 프로브 핀), 상기 제1 콘택 수단의 하부면까지 상부로 연장되며 DUT와 각각 접촉하는 제2 콘택 수단(하부 프로브 핀); 상기 프로브 핀들의 형상을 보전하고 위치시키는데 기여하는 상부 및 하부 플레이트; 및 리세스된 부분에 형성되는 상부 내부 공기 갭과 하부 내부 공기 갭을 제공한다.

상기 상부 공기 갭과 하부 공기 갭은 콘택터 물질의 일부분을 제거하여 형성하여 보다 향상된 유전 상수를 갖는데, 공기의 유전상수로 알려진 것처럼 공기 갭의 유전상수는 1을 구성한다. 요구되는 임피던스 이하인 임피던스인 경우를 고려하면, 임피던스는 유전 상수와 반비례하기 때문에 유전 상수를 감소시킴으로써 프로브 핀의 임피던스를 증가시킨다.

요구되는 임피던스로 유효 임피던스를 근접시키도록 설계를 재조정하여, 본 발명은 근본적으로 신호들이 부정합된 경계를 통과함으로써 콘택터 신호 보전을 떨어뜨리는데 기여하는 임피던스 부정합의 효과를 감소시킨다. 임피던스 부정합은 주로 신호들이 다른 위상 또는 매개를 통하여 이동할 때 얼마나 많은 반사가 발생하는가로 결정된다. 그러므로, 공개 갭 개념의 도입은 전기적 연결에서 결함들로부터 반사되는 전력의 중요한 측정수단인 실행되는 되돌림 손실을 개선시킨다.

상술한 것과는 별도로, 공기 갭인 물질을 제거함으로써 생성된 경우에는 이는 또한 신호 핀들을 따라서 유효 유전 손실 탄젠트(effective dielectric loss tangent)가 변한다는 것을 의미한다. 가장 낮은 유전 손실 탄젠트 값을 갖는 공기는 삽입과 신호 전달 동안에 야기되는 손실들을 효과적으로 개선시킨다. 공기의 전기적 특성은 0인 최선의 유전 손실 탄젠트 값을 제공하는데, 이는 어떠한 물질에서도 달성되지 않는다. 상기 발명의 또 다른 이점으로는 단단한 상부 플레이트 및 하부 플레이트로 구성되는 통상의 콘택터들과는 달리 개선된 삽입 손실 실행(insertion loss performance)을 갖는다.

본 발명의 목적은 새로운 실시예와 결합되어 전기적 실행을 최대화하며 본 발명의 모든 의도와 목적은 필요한 임피던스를 얻어서 콘택터의 신호 보전을 최대화하는 것이며, 필요한 높이, 길이, 크기 및 다른 형태 및 형상과 같은 중요한 요소들은 본 발명의 실시예들에 따라서 결정된다.

본 발명의 상술한 그리고 다른 목적, 특징, 및 이점들은 아래의 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예의 설명에서 보다 더 명백해 질 것이다.

본 발명은 개선된 콘택터를 제공하여 우수한 임피던스 제어와 콘택터의 신호 보전(SI) 전기 실행을 향상시킨다.

본 발명은 신호 전송 동안에 임피던스 부정합의 가능성을 감소시킴으로써 신호 핀들의 삽입 손실(insertion loss)과 되돌림 손실(return loss)을 개선시킨다.

도 1은 종래기술에 따른 통상적인 프로브 핀의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 인터페이스 구조들의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘택터의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘택터의 사시도이다.

본 발명의 다양한 실시예들을 실시하고 사용하는 것이 아래에서 상세히 설명되는데, 본 발명은 다양한 특정한 상황에서 구현될 수 있는 발명 개념을 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 여기에서 설명되는 특정한 실시예들은 특정한 방식으로 설명하는데, 이는 본 발명을 실시하고 사용하는 것이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 해석되지는 않는다.

도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는데 있어서, 특정한 용어가 명확성을 위하여 활용될 것이다. 그러나, 본 발명은 선택된 각각의 특정 용어에 한정되는 것이 아니라, 각각의 특정 용어는 유사한 목적을 달성하기 위하여 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이제 여기에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 1에 도시된 방향을 참조하면, 통상적으로 반도체 장치 테스트를 위한 프로브 핀 콘택터의 종래 설계는 4개의 주요부로 구성되는데: 상부 프로브 핀(1). 하부 프로브 핀(2), 상부 플레이트(3), 하부 플레이트(4)이다. 상기 플레이트들은 프로브 핀들을 하우징하고 위치시키는데 기여한다.

본 발명의 범위 내에서 그리고 본 발명의 모든 의도와 목적에서, 프로브 핀들은 양 단부를 갖거나 또는 일 단부를 갖는다.

도 2는 본 발명에 따른 콘택터를 나타낸다. 도 2는 정면도로서 본 발명의 실시예를 도시한다(X-축(6)의 상부로는 Z-축(8), 우측으로는 Y-축(7)으로 한다). 도 2에 따른 본 발명은 6개의 주요부를 갖는데; 제1 콘택 수단(1), 상기 제1 콘택 수단(1)과 전기적 연속성을 가지며 소정 거리 이격된 제2 콘택 수단(2); 상부 플레이트(3), 하부 플레이트(4), 여기에서 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트(3, 4) 는 한 쌍으로 반대편 측벽으로 결합되어 프로브 핀들의 형상들을 하우징하고 위치시킨다.

본 발명은 또한 리세스된 부분(5)을 포함하는데, 이는 빈 부분(cavity)을 형성한다. 빈 부분의 내부에는 다수의 공기 갭(5a, 5b)이 있는데, 이는 콘택터 물질의 일부분이 제거된 부분이며, 상기 에어 갭들(5a, 5b)은 콘택터의 유도 임피던스를 증가시키며, 또한 공기의 표준 유전 상수는 1이므로 유효 유전 상수를 1로 한다.

유전 상수를 낮추어서 임피던스가 필요한 임피던스 이하로 된다는 사실을 고려하면, 이러한 공기 갭들(5a, 5b)은 프로브 핀들(1, 2)의 임피던스를 증가시키게 되는데, 이는 임피던스는 유전 상수와 반비례하기 때문이다.

도 3은 공기 갭 콘택터의 평면도를 나타낸다(Z-축(8)을 참조하여, 하부로는 X-축(6), 우측으로는 Y-축(7)으로 한다). 공기 갭(5a)의 길이, 너비, 및 높이는 전기적 필요성에 따라서 결정된다. 결과적으로, 공기 갭(5a)이 생성될 때, 상부 플레이트(3)로부터 일부 물질이 제거되는데, 이는 프로브 핀(1)들을 따라서 유효 유전 손실 탄젠트(effective dielectric loss tangent)를 변하게 하는 것을 용이하게 한다. 공기는 가장 낮은 유전 손실 탄젠트 값을 가지므로, 삽입과 신호 전달 동안에 야기되는 손실들을 향상시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 공기 갭 콘택터의 사시도를 나타낸다(여기에서는 Z-축(8), X-축(6), Y-축(7)이 도시되어 있다). 여기에서 공기 갭 콘택터의 전기 실행을 최대화하기 위하여, 명확하게 공기 갭(5a, 5b)의 길이, 너비, 및 높이가 설계되고 만들 수 있도록 도시되어 있어, 필요한 임피던스와 최적의 신호 전송을 얻을 수 있다.

도면에서 도시되어 있지 않은 또 다른 실시예로서, 기판 콘택터는 움직이는 전기자 수단(armature means)을 포함하여, 이는 기계적으로 상기 제1 및 제2 콘택 수단(1, 2)과 연결되는데, 상기 콘택 수단들이 전류의 흐름에 반응하여 전기적 연속성이 있는 배치로 이동하기 위해서이다.

각 부분이 인식되어 질 수 있으므로, 각 부분은 개별적으로 정확한 치수를 갖도록 제조되어 조립을 용이하게 할 수 있다. 콘택터의 조립과 유지는 높이, 길이, 크기, 형상의 수 많은 변종들이 가능하며, 이는 본 발명의 원리의 범위와 사상으로부터 벗어난 것이 아니다. 따라서, 단지 첨부된 청구항 및 그 균등물에 따라서 한정되어야 한다.

1: 제1 콘택 수단 2: 제2 콘택 수단
3: 상부 플레이트 4: 하부 플레이트
5: 리세스된 부분 5a, 5b: 공기 갭
6: X-축 7: Y-축
8: Z-축

Claims (4)

1. 전기 부품의 단자를 외부 회로와 전기적으로 연결하며, 상부 프로브 핀(1), 하부 프로브 핀(2), 기판 참여부(미도시, substrate engaging member), 상부 플레이트(3), 하부 플레이트(4)를 갖는 콘택터로서,
   제1 콘택 수단(1)과; 상기 제1 콘택 수단과 전기적 연속성을 가지며 이격되어 배치되는 제2 콘택 수단(2); 전류의 흐름에 따라서 상기 제1 콘택 수단과 전기적 연속성을 갖는 상기 제2 콘택 수단을 이동시키기 위하여 상기 제2 콘택 수단과 기계적으로 연결되는 이동식 전기자 수단(movable armature means); 상부 플레이트 및 하부 플레이트(3, 4)를 갖는 콘택터.
2. 리세스된 부분(5)를 가져서, 빈 부분이 형성된 콘택터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 빈 부분은 다수의 내부 공기 갭들(5a, 5b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택터.
4. 제2항 및 제3항에 있어서,
   상기 콘택터는 단일 또는 이중 마감된 프로브 핀인 것을 특징으로 하는 콘택터.

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