KR20170001805A

KR20170001805A - 비지에이 컨택용 프로브 핀

Info

Publication number: KR20170001805A
Application number: KR1020150090574A
Authority: KR
Inventors: 이승용; 전성국
Original assignee: (주) 네스텍코리아
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-01-05
Also published as: KR101736307B1

Abstract

비지에이 컨택용 프로브 핀이 제공된다. 제공된 비지에이 컨택용 프로브 핀은 중공부가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에서 슬라이딩 이동가능하게 걸림연결되어 테스터의 회로기판과 전기적으로 접속되는 바텀 플런저(Bottom Plunger); 상기 하우징의 단부에 고정되어 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼의 측면방향으로 접속되는 탑 플런저(Top Plunger); 및 상기 바텀 플런저와 탑 플런저 사이에 개재된 탄성부재를 포함하되, 상기 탑 플런저는, BGA의 솔더볼을 수용할 수 있도록 서로 대칭되게 가공되며, 단부에 접속단자가 마련된 한 쌍의 단자대; 상기 한 쌍의 단자대를 서로 연결하며, 상기 하우징에 삽입고정되는 연결돌부; 및 상기 한 쌍의 단자대 사이에서 내측 방향으로 돌출되어 상기 솔더볼과 단자대의 전기적 접속을 안내하는 가이드부재를 포함하여 솔더볼과 프로브 핀 간의 안정된 접속동작 및 접속과정에서 발생하는 충격을 최소화하여 솔더볼 및 프로브 핀의 파손을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

Description

비지에이 컨택용 프로브 핀{BGA PROBE PIN FOR CONNECTION}

본 발명은 비지에이 컨택용 프로브 핀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 프로브 핀의 구조 개선을 통해 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼과 프로브핀이 안정된 접속 동작을 이루도록 함은 물론, 접속과정에서 솔더볼과 프로브 핀 간의 외부 손상을 미연에 방지할 수 있도록 한 BGA(Ball Grid Array) 컨택용 프로브 핀에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼에서 칩(Chip) 상태로 존재하는 반도체 집적회로는 테스트장비를 이용하여 전기적 다이 분류 검사(EDS: Electrical Die Sorting)를 수행하며, 그 과정에서 양품으로 판정된 칩에 대해서 일련의 패키징(Packaging) 공정을 수행하여 외부의 충격으로부터 칩을 보호하는 반도체 패키지 형태로 재 가공된다.

이렇게 가공이 끝난 패키지(Package)는 전기적인 최종 검사(electrical final test)를 수행하게 된다. 상기 전기적 다이 분류검사(EDS) 및 전기적 최종검사(Electrical final test) 공정에는 각종 계측기기를 장착한 테스터(tester)를 사용하여 칩이나 반도체 패키지 형태를 갖는 각각의 반도체 집적회로에 대해 전기적인 기능검사를 수행한다.

반도체 패키지의 전기적 검사를 위해서는 별도의 테스트 소켓에 반도체 패키지를 탑재시킨 상태에서 테스트가 진행되며, 상기 테스트 소켓은 기본적으로 반도체 패키지의 형태에 따라 그 모양이 결정된다.

이러한 테스트 소켓의 모양을 결정하는 반도체 패키지의 형태는 DIP(Dual In-line Package), SOP(Small Out-line Package), QFP(Quad Flat Package) 및 BGA(Ball Grid Array)으로 구분되며, 상기 테스트 소켓은 반도체 패키지의 외부 접속단자와 테스트 기판을 연결하는 매개 역할을 수행한다.

반도체 패키지 중에서 외부 접속단자로 솔더볼(solder ball)을 사용하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array:BGA) 패키지는, 몸체 내부에 소켓핀이 내설된 구조를 갖는 프로브핀(Probe Pin) 또는 포고핀(POGO Pin)이라 불리며 구성요소를 통해 테스트 공정을 수행한다.

여기서, 상기 솔더볼에는 프로브 핀과의 접속 과정에서 충격으로 인한 변형이 생기면 안되는 안전지대(Safe Zone)가 존재하며, 상기 안전지대(Safe Zone)의 위치는 솔더볼의 하단부와 중심측 테두리 부위이다. 이에, 상기 프로브 핀은 솔더볼과 접속하는 과정에서 상기 안전지대(Safe Zone)를 피하여 접속동작이 이루어지도록 한다.

도 1은 종래 대한민국 등록특허 제10-110666호 "반도체 검사용 프로브 핀"을 나타낸 요부단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 대한민국 등록특허 제10-1106666호는 반도체 소자의 단자와 테스터의 회로기판의 기판 패드를 전기적으로 연결해주는 반도체 검사용 프로브 핀에 있어서, 내부가 중공되고 상단과 하단에 각각 관통공이 형성되며, 상부 몸체와 하부 몸체로 분리되는 몸체(10)와; 상기 몸체(10)의 내부에 삽입되고, 수축과 팽창 운동을 하는 탄성부재(20); 및 상기 몸체(10)의 내부에 상기 탄성부재(20)의 하단에 위치하도록 삽입되고, 상기 탄성부재(20)에 의해 상하로 유동되는 플런저(30);를 포함하며, 상기 플런저(30)는, 상기 몸체(10) 하단의 관통공을 통해 외부로 노출되는 접촉부(31); 및 상기 접촉부(31)의 상단에 일체로 형성되어 상기 탄성부재(20)와 접촉되는 몸통부(33);를 포함하고, 상기 몸체(10) 상단의 관통공의 내경의 크기는 상기 탄성부재(20)의 외경보다 작고, 하단의 관통공의 내경의 크기는 상기 플런저(30)의 몸통부의 외경보다 작은 것을 특징으로 한다.

종래 프로브 핀은 몸체에 탐침을 일체로 형성함으로써 프로브 핀의 길이가 짧아져 반도체 검사 장치의 소형화에 기여하며, 내구성을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 각 구성품 간의 마찰 접점을 최소화할 수 있도록 한다.

그러나 종래 대한민국 등록특허 제10-1106666호 "반도체 검사용 프로브 핀"는 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼과 프로브 핀이 접속하는 과정에서 솔더볼(solder ball)의 안전지대(Safe Zone)를 짓눌러 솔더볼에 심각한 손상을 초래하여 솔더볼의 외관불량(visual defect)을 야기하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 프로브 핀은 그 사용 과정에서 솔더볼과 프로브 핀이 접속하는 과정에서 발생하는 충격에 의해 프로브 핀의 변형이 발생하였으며, 이로 인해 솔더볼과 프로브 핀 간의 접촉 불량률이 증가하여 프로브 핀을 이용한 데이터 흐름이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1106666호

본 발명은 상술한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼과 접속을 이루는 프로브 핀의 구조 개선을 통해 솔더볼과 프로브 핀이 안정된 접속 동작이 이루어질 수 있도록 한 비지에이 컨택용 프로브 핀을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 솔더볼과 프르브 핀의 접속과정에서 발생하는 직접적인 충격을 최소화함으로써, 접속과정에서 솔더볼과 프로브 핀의 외부 손상을 미연에 방지할 수 있도록 한 비지에이 컨택용 프로브 핀을 제공한다.

상기한 과제해결을 위한 본 발명은 중공부가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에서 슬라이딩 이동 가능하게 걸림 연결되어 테스터의 회로기판과 전기적으로 접속되는 바텀 플런저(Bottom Plunger); 상기 하우징의 단부에 고정되어 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼에 측면방향으로 접속되는 탑 플런저(Top Plunger); 및 상기 바텀 플런저와 탑 플런저 사이에 개재된 탄성부재를 포함하되,

상기 탑 플런저는,

BGA의 솔더볼을 수용할 수 있도록 서로 대칭되게 가공되며, 단부에 접속단자가 마련된 한 쌍의 단자대;

상기 한 쌍의 단자대를 서로 연결하며, 상기 하우징에 삽입고정되는 연결돌부; 및

상기 한 쌍의 단자대 사이에서 내측 방향으로 돌출되어 상기 솔더볼과 단자대의 전기적 접속을 안내하는 가이드부재를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 단자대는, 하부에 소정각도 경사각을 갖는 경사면이 마련되고, 상기 경사면의 단부에 수직면이 연장,돌출될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가이드부재는, 상기 각 단자대에서 그 내측 방향으로 돌출되며, 상기 가이드부재는 상기 단자대과 단자대 사이로 진입하는 솔더볼의 힘에 의해 동작하여 단자대의 접속단자를 솔더볼의 측면방향으로 유도할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 각 단자대에서 돌출된 가이드부재들은 서로 겹치지 않도록 교번되게 돌출될 수 있다.

본 발명에 의하면, BGA의 솔더볼과 접속을 이루는 프로브 핀의 구조 개선을 통해 상기 프로브 핀이 솔더볼의 안전지대(Safe Zone)를 회피한 측면방향 접속이 가능하도록 함으로써, 접속과정에서 솔더볼의 주요부위 손상을 미연에 방지하여 제품의 수명을 향상시킬 수 있도록 함은 물론, 접속 과정에서의 안정성 향상 및 전기적인 통전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 프로브 핀은 솔더볼과의 접속 과정에서 전기적 신호 전달의 주요 매개체 역할을 수행하는 솔더볼 하단부의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 프로브 핀은 솔더볼과 접속시 집게 타입으로 솔더볼의 측면방향을 가압하여 접속할 수 있도록 함으로써, 프로브 핀과 솔더볼 간에 정확한 컨택이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 솔더볼과 프르브 핀의 접속과정에서 전달되는 힘의 방향을 수직방향에서 수평방향으로 변환하여 접속과정에서 솔더볼에 전달되는 직접적인 충격을 회피하도록 함으로써, 솔더볼과 프로브 핀의 외부 손상을 미연에 방지함은 물론, 프로브 핀을 이용한 데이터 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 대한민국 등록특허 제10-1106666호 "반도체 검사용 프로브 핀"을 나타낸 요부단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀 중 탑 플런저의 전개된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀 중 탑 플런저의 가공 공정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 요부단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 동작상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 분해사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 비지에이 컨택용 프로브 핀(100)은 하우징(110)과, 바텀 플런저(Bottom Plunger;120)와 탑 플런저(Top Plunger;130) 및 탄성부재(150)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(110)은 프로브 핀(100)의 구성요소들을 결속시킴은 물론, 프로브 핀(100)의 기본 틀 역할을 수행하는 구성수단이다.

상기 하우징(110)은 금속재질로 그 내부에 중공부를 갖는 원통 구조로 성형되며, 그 실시예에 따라 도전율을 높이기 위해 외피에 별도의 금속을 증착시킬 수 있다.

상기 바텀 플런저(120)는 상기 하우징(110) 내에서 슬라이딩 이동가능하게 연결되어 전기적 특성검사를 위한 테스터 회로기판(3)과 전기적인 접속동작을 수행하는 구성수단이다.

상기 바텀 플런저(120)가 연결된 하우징(110)의 단부는 라운딩 처리되어 상기 바텀 플런저(120)가 하우징(110) 내에서 이탈되지 않도록 가공처리된다.

상기 탑 플런저(130)는 단부에 접속단자(135)가 마련된 한 쌍의 단자대(131)와, 상기 한 쌍의 단자대(131)를 서로 연결하며, 상기 하우징(110)에 삽입고정되는 연결돌부(137) 및 피검사체인 비지에이의 외부 접속단자인 솔더볼(1)과 단자대(131)의 전기적 접속을 안내하는 가이드부재(140)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 탑 플런저(130)는 첨부된 도4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀 중 탑 플런저의 전개된 상태를 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀 중 탑 플런저의 가공 공정을 나타낸 순서도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 탑 플런저(130)는 그 일부가 상기 하우징(110)의 외부로 돌출되고, 그 다른 일부가 상기 하우징(110) 내에 인입된 상태로 고정되어 피 검사체인 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼(1)과 전기적 접속 동작을 수행하는 구성수단이다.

상기 탑 플런저(130)는 그 상부에 상기 솔더볼(1)을 수용하기 위한 한 쌍의 단자대(131)와, 상기 단자대(131)의 하부에 마련된 연결발(138) 및 상기 각 단자대(131)에 마련된 가이드부재(140)를 포함하여 구성된다.

상기 단자대(131)는 판상체의 형상으로 그 중간부가 "V"자 형상으로 굽힘가공된다. 이에 상기 단자대(131)는 그 중간부를 기준으로 양측에 소정각도 경사각을 갖는 경사면(133)이 형성되고, 상기 각 경사면(133)의 단부에는 수직면(134)이 연장,돌출되며, 상기 각 수직면(134)의 단부에 접속단자(135)가 마련된다.

상기 연결발(138)은 상기 한 쌍의 단자대(131) 사이에서 하방으로 돌출형성되어 상기 하우징(110)에 삽입,고정되는 연결돌부(137)와 연결된다.

상기 가이드부재(140)는 상기 단자대(131)의 수직면(134)에 마련되어 반도체 패키지의 솔더볼(1)과 단자대(131)의 전기적 접속을 안내하는 역할을 수행한다.

상기 가이드부재(140)는 상기 각 단자대(131)의 수직면(134)에서 그 내측방향으로 돌출되어 구성된다. 이때, 상기 가이드부재(140)는 단자 대(131)와 단자대(131) 사이로 진입하는 솔더볼(1)의 힘에 의해 동작하여 단자대(131)의 접속단자(135)를 솔더볼(1)의 측면방향으로 유도한다.

여기서, 상기 각 단자대(131)에서 돌출된 가이드부재(140)들은 서로 겹치지 않도록 교번되게 돌출된다.

이러한 상기 탑 플런저(130)는 판상체의 형상을 다수의 굽힘 공정을 통해 그 형상을 갖게된다.

먼저, 각 단자대(131)의 수직면(134)을 소정각도 굽힘 가공한다.

다음으로, 가이드부재(140)를 상기 수직면(134)과 직각이 되도록 굽힘 가공한다.

다음으로, 연결발(138)을 상기 단자대(131)의 하방으로 돌출되도록 굽힘 가공한다.

다음으로, 단자대(131)와 단자대(131)의 중간부를 기준으로 상기 단자대(131)가 "V"자 형상이 되도록 굽힘 가공한다. 이때, 상기 수직면(134)은 수직상태가 되며, 상기 가이드부재(140)는 수직면(134)과 직각 상태가 되어, 탑 플런저(130)의 형상을 갖게 된다.

한편, 상기 탄성부재(150)는 하우징(110) 내부에서 상기 바텀 플런저(120)와 탑 플런저(130) 사이에 개재된다. 상기 탄성부재(150)는 바텀 플런저(120)와 탑 플런저(130) 간에 탄성을 유지하게 하며, 상기 하우징(110) 내에서 슬라이딩 이동하는 바텀 플런저(120)의 위치를 설정한다. 여기서, 상기 탄성부재(150)는 자체 탄성력을 갖는 물품이면 어떠한 것이든 적용 가능하나, 본 발명에서는 탄성력을 갖는 대표적인 물품인 스프링을 적용한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀은 그 구조개선을 통해 솔더볼과 프로브 핀 접속과정에서 발생하는 외부 손상을 미연에 방지함은 물론, 안정된 접속 동작을 통해 데이터 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것으로, 이에 따른 동작관계 및 이를 통해 나타나는 작용효과를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 요부단면도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비지에이 컨택용 프로브 핀을 나타낸 동작상태도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 프로브 핀(100)은 반도체 전기적인 특성검사 수행시 테스터 장비 내에 장착되어 BGA(Ball Grid Array)의 외부 접속단자인 솔더볼(1)과 테스터의 회로기판(3)을 전기적으로 연결하는 매개체 역할을 수행한다.

상기 프로브 핀(100)의 바텀 플런저(120)는 테스터의 회로기판(3)에 전기적으로 접속되며, 상기 탑 플런저(130)는 BGA의 외부 접속단자인 솔더볼(1)에 전기적으로 접속된다.

여기서, 상기 탑 플런저(130)와 솔더볼(1)을 전기적으로 접속시키기 위해서는 상기 솔더볼(1)을 한 쌍의 단자대(131) 사이로 진입시킨다.

다음으로, 상기 솔더볼(1)이 한 쌍의 단자대(131) 사이로 소정깊이 진입하면, 상기 솔더볼(1)이 가이드부재(140)를 탑 플런저(130)의 아래 방향으로 가압한다.

다음으로, 상기 솔더볼(1)이 가이드부재(140)를 가압하면, 한 쌍의 단자대(131)가 솔더볼(1) 측으로 기울어짐과 동시에 단자대(131)의 접속단자(135)가 솔더볼(1)의 안전지대(Safe Zone; 솔더볼의 하단부와 중심측 테두리 부위)를 피해 측면방향으로 접속된다.

상기 접속단자(135)가 솔더볼(1)의 측면에 접속되면, BGA와 테스터 회로단자 간에 전기적 특성 검사를 위한 데이터 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명의 BGA 컨택용 프로브 핀은 BGA의 외부 접속단자인 솔더볼과 접속을 이루는 프로브 핀의 구조 개선을 통해 상기 프로브 핀이 솔더볼의 안전지대(Safe Zone)를 회피한 측면방향 접속이 가능하도록 함으로써, 접속과정에서 솔더볼의 주요부위 손상을 미연에 방지하여 제품의 수명을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 솔더볼과 프르브 핀의 접속과정에서 전달되는 힘의 방향 변환을 통해 접속과정에서 발생하는 직접적인 충격을 회피하도록 함으로써, 솔더볼과 프로브 핀의 외부 손상을 미연에 방지하여 프로브 핀을 이용한 데이터 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

1 : 솔더볼 3 : 회로기판 110 : 하우징
120 : 바텀 플런저 130 : 탑 플런저 131 : 단자대
133 : 경사면 134 : 수직면 135 : 접속단자
137 : 연결돌부 138 : 연결발 140 : 가이드부재
150 : 탄성부재

Claims

중공부가 형성된 하우징;
상기 하우징 내에서 슬라이딩 이동가능하게 걸림연결되어 테스터의 회로기판과 전기적으로 접속되는 바텀 플런저(Bottom Plunger);
상기 하우징의 단부에 고정되어 반도체 패키지의 외부 접속단자인 솔더볼에 측면방향으로 접속되는 탑 플런저(Top Plunger); 및
상기 바텀 플런저와 탑 플런저 사이에 개재된 탄성부재를 포함하되,
상기 탑 플런저는,
BGA의 솔더볼을 수용할 수 있도록 서로 대칭되게 가공되며, 단부에 접속단자가 마련된 한 쌍의 단자대;
상기 한 쌍의 단자대를 서로 연결하며, 상기 하우징에 삽입고정되는 연결돌부; 및
상기 한 쌍의 단자대 사이에서 내측 방향으로 돌출되어 상기 솔더볼과 단자대의 전기적 접속을 안내하는 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비지에이 컨택용 프로브 핀.
제1항에 있어서,
상기 단자대는,
하부에 소정각도 경사각을 갖는 경사면이 마련되고, 상기 경사면의 단부에 수직면이 연장,돌출된 것을 특징으로 하는 비지에이 컨택용 프로브 핀.
제1항에 있어서,
상기 가이드부재는,
상기 각 단자대에서 그 내측 방향으로 돌출되며,
상기 가이드부재는 상기 단자대과 단자대 사이로 진입하는 솔더볼의 힘에 의해 동작하여 단자대의 접속단자를 솔더볼의 측면방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 비지에이 컨택용 프로브 핀.
제3항에 있어서,
상기 각 단자대에서 돌출된 가이드부재들은 서로 겹치지 않도록 교번되게 돌출됨을 특징으로 하는 비지에이 컨택용 프로브 핀.