KR20120108586A

KR20120108586A - 절연 고무 연결 핀 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120108586A
Application number: KR1020110026662A
Authority: KR
Inventors: 박상량
Original assignee: 박상량
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-10-05

Abstract

본 발명은 절연성 고무(111) 와 일정한 패턴이 반복된 형상을 가지고 있어 수축과 이완에 유리한 구조의 금속 편(61)들을 소재로 채용한 고무 연결 핀, 및 이들의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 절연 고무 연결 핀(60)의 제조방법은
i) 띠형상 금속 판형재(104)를 준비하는 단계(도4)
ii) 상기 띠형상 금속 판형재(104)에 브이노치부(104v) (들)을 만드는 단계(도7)
iii) 상기 띠형상 금속 판형재(104)상에 있는 1개 이상의 안쪽 방향 절곡부(104bi) 또는 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)에서 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡부(104bi)은 상기 금속 판 형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡하여 안쪽방향 절곡점(114bi) 을 만들고, 상기 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡하여 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)을 만들고, 상기 안쪽 방향 절곡점(114bi) 및 상기 바깥쪽 방향 절곡점(114bo) 은 상호 이격 되도록 절곡되어진 금속편부(601)을 만드는 단계(도4, 도5)
iv) 상기 금속편부(601)을 열처리 또는 도금 처리하는 단계
v) 상기 금속편부(601)에 절연성 고무(111) 를 피복하여 절연성 고무연결핀부(610) 를 만드는 단계
vi) 상기 절연 고무 연결 핀 부(610) 를 재단하여 그 외형상이 원통형 기둥 또는 각형 기둥의 형상을 가진 절연 고무 연결 핀(60) 을 만드는 단계
vii) 상기 절연 고무 연결 핀(60)의 상부에서 압박을 가하여 상기 안쪽 방향 절곡부(104bi) 또는 상기 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)를 파단 시키거나 또는 항복 시키는 단계
등의 단계들 중 일부 또는 전부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 종래의 고무 연결 핀의 취약점인 높은 전기저항 및 제한 된 신축율등의 문제를 해결하여 초고주파 또는 고집적도를 요구하는 분야에 사용될 수 있는 고무연결 핀을 제조 할 수 있으며 같은 배경에서 일 실시 예로써 0.6mm 이하 길이에서도 0.3mm 이상의 신축이 가능하며 또한 초박형 고 주파수 반도체 테스트 용 소켓의 주요 부품으로의 적용한 가능하다

Description

절연 고무 연결 핀 및 그 제조방법 {Spring probe pin made of non conductive rubber and repeated pattern metal strip, and the manufacturing methods thereof}

본 발명은 띠형상의 판형재를 연속적으로 절곡하여 극소형의 동일한 패턴의 형상을 가진 금속편(61)에 절연성 고무를 피복하여 제조되는 절연 고무 연결 핀, 그 제조방법, 그리고 절연 고무 연결 핀을 채용한 고무 테스트 소켓 에 관한 것이다.

고무 연결 핀은 반도체 웨이퍼, LCD 모듈 및 반도체 패키지 등의 검사

장치, 각 종 소켓, 핸드폰의 배터리 연결부 등에 널리 쓰일 수 있는 부품이다.

도 1은 종래의 고무 연결 핀(6)의 일 예를 도시한 도면이다.

도 1에서 보는 바와 같이 고무 몸체(11) 내에 금속 알갱이 (11a)들 이 희석되어 있고 고무 몸체(11)의 양단에 상부 탐침(12) 및 하부 탐침(13)이 자리잡고 있다.

도 2는 반도체 패키지 검사용 소켓의 일 예를 보인 단면도로서, 반도체 패키

지의 외부단자와 PCB상의 금속배선 사이를 연결하는 수단으로 고무 연결 핀 을 사용한 예를 보여주고 있다. 도면을 참조하면, 종래의 반도체 패키지 검사용 소켓(20)은, 피 테스트 소자 (반도체 패키지)(3)의 외부단자(3a)와 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)를 전기적 으로 연결하는 역할을 하는 고무 연결 핀(6)들과, 이 고무 연결 핀(6) 들을 일정한 간격으로 배열하고 지지하는 고무의 본체(1)로 구성된다.

고무 연결 핀(6)은, 몸체(11)과; 몸체(11)의 상측에 결합되어 패키지

(3)의 외부단자(3a)에 접촉되는 금속가루로 된 상부 탐침(12)과; 상기 핀 몸체(11)의

하측에 결합되어 테스트 보드(5)의 컨택트 패드(5a)에 접촉되는 하부 탐침(13)로 구성되어 있다. 핀 몸체(11)를 구성하는 고무는 탄성 범위 내에서 신축성을 가지고 수축 또는 팽창이 가능한 특성을 가지며 상부 탐침(12) 또는 하부탐침(13)들의 상하 이동을 가능케 하고 또한 탄성을 가지고 지지한다.

그런데, 반도체 패키지의 소형화, 집적화 및 고성능화가 진행됨에 따라 이를 검사하기 위한 연결 핀의 크기도 이에 부응하여 매우 작아져야 한다. 반도체 패키지의 외부단자(3a)들 사이의 거리가 가까워지는 만큼 고무 연결 핀(6)의 단면적이 작아져야 하며, 반도체 패키지와 테스트 보드 사이의 전기 저항 및 전기 임피던스를 최소화하기 위해서는 고무 연결 핀(6) 의 길이가 최소화되어야 한다.

예를 들어, 전기 저항 및 전기 임피던스를 최소화하기 위하여 반도체 패키지(3)로부터 테스트 보드 사이의 거리를 0.95 mm 이하로 줄이고자 한다면, 이에 따라 고무 연결핀(6)의 길이도 0.95 mm 사이즈로 제조되어야만 한다.

한편, 반도체 패키지(3)의 외부단자(3a)와 상부 탐침(13) 사이의 전기적 접

촉과, 컨택트 패드(5a)와 하부 탐침(13)의 전기적 접촉을 확실하게 보장하기 위해

서는, 상부 탐침(12) 및 하부 탐침(13) 사이의 신축성 및 이동 거리가 큰 것이

유리하다.

달리 요약하자면 전기저항 및 전기 임피던스 등으로 요약 되는 전기특성 과 신축성과 이동 거리 등으로 요약 되는 기구 특성을 동시에 만족시켜야 하는 데 기존의 고무 연결 핀(6) 의 경우 한가지를 만족시키려면 다른 한가지를 희생하여야 만 하는 한계를 가지고 있으며 이를 좀 더 구제적으로 설명하면 다음과 같다.

통칭하는 전도성 고무의 경우 전도성을 가지고는 있으나 수치화 된 비 저항 값에 있어서 현재 상용화 된 전도성 고무의 비 저항 값은 0.1 ohm-cm 근방으로 구리의 비 저항 값인 0.00000177 ohm-cm 의 약 6만 배로써 구리 또는 기타 금속들에 비교하면 전기 저항이 터무니 없이 높다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 기존의 고무 연결 핀(6) 의 경우 고무에다 금속 알갱이 또는 기타 금속 성분의 구조물을 배합하여 비 저항 값을 낮추는 방법을 채택하고 있다.

도1은 고무 연결핀(6)의 일 예에 있어 고무로 된 핀 몸체(11) 속에 금속 알갱이(11a)가 희석된 상태를 보여 주고 있는데 전기 저항 값을 개선 하려면 금속 알갱이(11a)의 구성비를 높여야 하며 이러한 경우 고무의 구성비가 낮아져 수축 이완에 따른 이동거리가 짧아지고 탄성 역시 낮아지며, 이를 개선하기 위하여 고무의 구성비를 높이면 금속알갱이(11a)의 구성비가 떨어지면 필연적으로 전기 저항 값이 높아지는 등의 악순환의 상태에 있는 것이다.

요약하여 기구특성을 만족시키려면 전기특성을 희생시켜야 하며 전기특성을 만족 시키려면 기구 특성을 희생시켜야 만 하는 등 기존의 고무 연결 핀(6)이 구조적인 문제를 가지고 있는 데 반하여 본 발명은 전기 특성과 기구 특성을 동시에 만족 시킬 수 있는 해결안을 제시 하고 있다.

본 발명의 목적은 전기특성 및 기구특성을 동시에 만족 시킬 수 있는 고무 연결 핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 소형의 크기를 가지면서도 이동거리가 크고 임피던스가 작은 고무 연결 핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 고무의 신축성 및 탄성을 극대화하여 이용할 수 있는 고무 연결 핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 고무의 기구 특성과 금속의 전기 특성이 조화롭게 조합되는 고무 연결 핀 및 이를 이용한 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 절연 고무 연결핀(60)의 주요 부분품으로 사용되는 반복되는 동일 한 패턴을 가진 형상의 금속편(61) 을 제조하기 위하여 띠형태의 판재(104) 를 연속적으로 절곡하여 제조하고 금속편(61)의 외부에 고무(111)를 피복한다. 이러한 구조에서 상부 접촉점(112a) 에서 감지된 전기신호는 금속편(61)의 경로를 통하여 컨택트 패드(5a)에 도달하므로 전기신호의 품질은 종전의 고무 연결 핀(6)의 경우 보다 현저히 좋아질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서 금속 편(61)의 두께는 기구 특성 또는 최대 이동거리로 대변되는 수축 이완 율, 그리고 전기특성으로 대변되는 전기 임피던스 또는 전기저항 값과 밀접한 관계를 가진다. 이를 달리 요약하자면 금속 편(61)의 두께가 두꺼워 지면 전기저항 값 등의 전기특성은 좋아지나 상부 탐침(112) 또는 하부 탐침(113) 등에 최대한의 이동거리를 구현 할 수가 없는데 데 이를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 도6의 절곡점(114bi, 114bo)에 브이노치(114v)를 만들어 준다.

금속편(61)은 절곡점(114bi, 114bo)의 절곡이 완성 된 상태에서도 절곡점(114bi, 114bo)가 파단 되지는 않는다. 이후 금속편(61)에 고무(111)이 피복 된 상태에서 일정한 압박을 가하여 수축시키면 브이노치(114v) 로 인하여 절곡점(114b)에서 파단이 발생하거나 항복현상이 일어나 금속편(61)이 수직하중에 대항하는 기구적 반발력이 급속히 감소또는 사라지게 되며 이후는 금속 편(61)의 탄성력은 대부분 고무(111)의 탄성력에 의존하게 된다.

결과적으로 본 발명의 일 실시예인 절연 고무 연결 핀의 경우 전기 특성은 금속으로 구성 된 연결 핀에 가까우며 기구 특성은 절연성 고무(111)에 가까워 지므로 전기 저항 값이 파격적으로 낮아지는 동시에 신축성은 극대화 되므로 탐침 들에게 최대 이동거리를 제공 할 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 기구적 특

성 및 전기적 특성이 동시에 우수한 효과가 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 초박형이면

서도 충분한 탄성력 및 최대 이동 거리를 가지는 효과가 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 소형의 크

기를 가지면서도 이동 거리가 크고 임피던스가 작은 효과가 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 연결핀 및 이를 채용한 테스트 소켓은 전도성 고

무의 기구 특성과 금속의 전기 특성이 조화롭게 조합되는 효과가 있다.

도1 종래의 고무 연결 핀의 일 예
도2 종래의 고무 연결 핀을 채용한 반도체 테스트 소켓의 일예
도3 본 발명의 일 예 절연 고무 연결 핀
도4 띠 형상 금속 판형재
도5 절곡이 끝난 상태의 금속편(61)의 형상
도6 절곡점(114bi, 114bo)에 만들어진 브이노치(114c) 의 상세
도7 절곡 부(104bi, 104bo)에 만들어진 브이노치부(104c) 의 상세
도8 금속 편(61)의 구조 입체도
도9 금속 편 부(601)의 전개도
도10 조립된 절연 고무 연결 핀(60)의 단면
도11 조립된 절연 고무 연결 핀(60)의 입체도

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게

설명한다. 본 발명의 권리범위는 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명

의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야에서 통상적인 지식을

가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

본 발명의 절연 고무 연결 핀(60)의 제조방법은

i) 띠형상 금속 판형재(104)를 준비하는 단계(도4)

ii) 상기 띠형상 금속 판형재(104)에 브이노치부(104v) (들)을 만드는 단계(도7)

iii) 상기 띠형상 금속 판형재(104)상에 있는 1개 이상의 안쪽 방향 절곡부(104bi) 또는 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)에서 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡부(104bi)은 상기 금속 판 형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡하여 안쪽방향 절곡점(114bi) 을 만들고, 상기 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡하여 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)을 만들고, 상기 안쪽 방향 절곡점(114bi) 및 상기 바깥쪽 방향 절곡점(114bo) 은 상호 이격 되도록 절곡되어진 금속편부(601)을 만드는 단계(도4, 도5)

iv) 상기 금속편부(601)을 열처리 또는 도금 처리하는 단계

v) 상기 금속편부(601)에 절연성 고무(111) 를 피복하여 절연 고무 연결 핀 부(610) 를 만드는 단계

vi) 상기 절연 고무 연결 핀 부(610) 를 재단하여 그 외형상이 원통형 기둥 또는 각형 기둥의 형상을 가진 절연고무연결 핀(60) 을 만드는 단계

vii) 상기 절연 고무 연결 핀(60)의 상부에서 압박을 가하여 상기 안쪽 방향 절곡부(104bi) 또는 상기 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)를 파단 시키거나 또는 항복 시키는 단계

등의 단계들 중 일부 또는 전부를 포함한다..

한편, 연속 절곡 작업은 연속 스템핑(Progressive Stamping) 공법을 적용하

는 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 합

금이 선호되며, 특히 베릴륨 동 25 합금인 ASTM C17200이 적합하나, 기계적, 전기

적 요구조건을 만족시키는 다른 재료 또는 특수합금 예를 들어 H3C 또는 Paliney 7 등을 고려 할 수 있을 것이다.

절곡 공정 전후에 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 열처리

가 필요에 따라 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예로써,

절연 고무 연결 핀(60)를 이용한 고무 테스트 소켓(64)을 설명한다.

고무 테스트 소켓(64)은 절연고무 연결 핀(60) 과 절연성 고무몸체(62) 들로 구성 되어 있으며 고무 연결 핀(60) 은 일정한 간격과 패턴을 가지고 정열(도11) 되어 있으며 고무몸체(62)는 절연 고무 연결 핀(60)들이 지정된 위치에 정렬 될 수 있도록 절연 고무 연결 핀(60)들의 주변을 탄성을 가지고 감싸는 형태를 가진다.(도11, 도12)

또한 몸체(62)의 상단으로 상부접촉부(112a) 가 노출 되어있어 피 테스트 소자 (반도체 패키지)(3)의 외부단자(3a)와의 접촉을 확실하게 한다.

또는 고무몸체(62)에는 하나 이상의 인덱스 구멍(63)이 있어서 고무 몸체(62)의 위치를 고정할 수 있는 데 그 숫자는 중요하지 않아 필요에 따라 줄이고 늘일 수 있으며 위치를 변경할 수 있다.

일반 적인 사용 예는 배경기술 및 도2에서 설명한 종래의 전도고무 연결 핀(6)을 채용한 검사용 소켓(20)과 다름이 없다.

차이점으로 종래의 검사용 소켓(20)이 종래의 고무 연결 핀(6)을 채용하고 있는 데 반하여 고무 테스트 소켓(64)은 이를 대신하여 절연 고무 연결 핀(60)을 채용하였다는 것이다.

또한 종래의 검사용 소켓(20) 으로 대응하기 어려운 경우, 예를 들자면, 낮은 전기 저항 값, 낮은 임피던스 또는 높은 수축율 등을 필요로 하는 경우에도 채용이 가능하다.

본 발명에 의한 실시 예의 일반 적인 사용 예는 배경기술 및 도2에서 설명한 종래의 전도고무 연결 핀(6)을 채용한 검사용 소켓(20)과 다름이 없다.

위에 기술한 공법에 의해 제조된 절연 고무 연결 핀(60) 및 고무 테스트 소켓(64)은, 독자적으로 또는 연합하여, 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.

3 피 테스트 소자
3a 외부 단자
5 테스트보드
5a 컨택트 패드
6 종래의 고무 연결 핀
11 몸체
11a 금속알갱이
12 상부 탐침
12a 상부 접촉점
13 하부탐침
20 검사용소켓
60 절연고무연결핀
61 금속편
62 고무몸체
63 인덱스 구멍
64 고무 테스트 소켓
103 하부탐침부
104v 브이노치부
104 띠형상 금속판형재
111 절연 고무
112 상부탐침
112a 상부접촉점
113 상부탐침
114bi 안쪽방향 절곡점
114bo 바깥쪽 방향 절곡점
601 금속편부
610 고무 연결 핀 부

Claims

동일한 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 편(61) 와 고무(111)를 포함하며,

상기 금속 편(61)는 상호 반대되는 방향으로 절곡되어진 적어도 1개 이상의 안쪽 방향 절곡점(114bi) 또는 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)을 포함하며,

상기 안쪽 방향 절곡점(114bi)은 상기 금속 판 형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡된 절곡점이고 상기 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡된 절곡점이며,

상기 안쪽 방향 절곡점(114bi) 및 상기 바깥쪽 방향 절곡점(114bo) 은 상호 이격되어 있고

상기 금속 편(61)는 상기 고무(111)에 둘러 싸여있고

상기 고무(111)는 그 외형이 원기둥 또는 다각 기둥인 것을

특징으로 하는 절연 고무 연결 핀
청구항 1에 있어서,

상기 안쪽방향 절곡점(114bi) 또는 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)에는 V 노치(114v) 가
형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 고무 연결 핀
청구항 2 에 있어서,

상기 안쪽방향 절곡점(114bi) 또는 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)에 있는 V 노치(114v) 부분이 절단 되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 고무 연결 핀
청구항 1, 청구항2 또는 청구항 3 에 있어서,

고무 연결 핀(60)의 상부에 상부접촉점(12a) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 고무 연결 핀
청구항 1, 청구항2 또는 청구항 3 에 있어서,

상기 패턴은 'V'형, 'W'형 또는 'S'형인 것을 특징으로 하는 절연 고무 연결 핀
청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 3 에 있어서,
상기 금속 판형재는 베릴륨 동 합금인 것을 특징으로 하는 절연 고무 연결 핀
본 발명의 절연 고무 연결 핀(60)의 제조방법은

i) 띠형상 금속 판형재(104)를 준비하는 단계(도4)
ii) 상기 띠형상 금속 판형재(104)에 브이노치부(104v) (들)을 만드는 단계(도7)
iii) 상기 띠형상 금속 판형재(104)상에 있는 1개 이상의 안쪽 방향 절곡부(104bi) 또는 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)에서 절곡하되, 상기 안쪽 방향 절곡부(104bi)은 상기 금속 판 형재의 제 1 평면에 대하여 안쪽 방향으로 절곡하여 안쪽방향 절곡점(114bi) 을 만들고, 상기 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)은 상기 제 1 평면에 대하여 바깥쪽 방향으로 절곡하여 바깥쪽 방향 절곡점(114bo)을 만들고, 상기 안쪽 방향 절곡점(114bi) 및 상기 바깥쪽 방향 절곡점(114bo) 은 상호 이격 되도록 절곡되어진 금속편부(601)을 만드는 단계(도4, 도5)
iv) 상기 금속편부(601)을 열처리 또는 도금 처리하는 단계
v) 상기 금속편부(601)에 절연성 고무(111) 를 피복하여 절연 고무 연결 핀 부(610) 를 만드는 단계

vi) 상기 절연 고무 연결 핀 부(610) 를 재단하여 그 외형상이 원통형 기둥 또는 각형 기둥의 형상을 가진 절연고무연결 핀(60) 을 만드는 단계

vii) 상기 절연 고무 연결 핀(60)의 상부에서 압박을 가하여 상기 안쪽 방향 절곡부(104bi) 또는 상기 바깥쪽 방향 절곡부(104bo)를 파단 시키거나 또는 항복 시키는 단계

등의 단계들의 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 연결 핀(60)의 제조방법
절연 고무 연결 핀(60) 과 고무 몸체(62) 를 포함하며

절연 고무 연결 핀(60)은 일정한 간격과 패턴을 가지고 정열 되어 있으며

고무몸체(62)는 절연 고무 연결 핀(60)들이 지정된 위치에 정렬 될 수 있도록 탄성을 가지고 지탱하는 것

을 특징으로 하는 고무 테스트 소켓(64)
청구항 8 에 있어서

고무몸체(62)에는 하나 이상의 인덱스 구멍(63)이 있어서 고무몸체(62)의 위치를 고정할 수 있는 것

을 특징으로 하는 고무 테스트 소켓(64)
청구항 1 에 있어서,
동일한 패턴이 반복적으로 이어진 띠형상의 금속 편(61)에 니켈 도금 또는 금 도금 층이 형성 되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 고무 연결 핀