KR20190036004A

KR20190036004A - 양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20190036004A
Application number: KR1020170124334A
Authority: KR
Inventors: 문해중; 이은주
Original assignee: 주식회사 이노글로벌
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-04-04
Also published as: WO2019066135A1; KR102007263B1

Abstract

본 발명은 양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 양방향 도전성 모듈은 절연성을 갖는 재질로 마련되고, 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀이 형성된 절연성 본체와, 각각의 상기 관통홀의 상부 영역에 충진되고, 도전성을 갖는 도전성 분말을 포함하는 충진제가 충진되어 형성되는 도전성 충진부와, 각각의 상기 관통홀의 하부 영역에 수용되고, 상기 도전성 충진부와 전기적으로 접촉되는 도전핀을 포함하고; 각각의 상기 관통홀은 상부 방향으로 개방된 상부 관통홀과, 상기 상부 관통홀의 내경보다 작은 내경을 가져 상기 상부 관통홀과의 사이에 단턱을 형성하는 하부 관통홀을 포함하며; 각각의 상기 도전핀은 상기 하부 관통홀에 삽입되는 기둥부와, 상기 기둥부의 상부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 미세 피치와 두께의 한계를 극복하면서도 전기적 특성이 향상되며, 간단한 제조 방법에 의해 제조가 가능하게 된다.

Description

양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법{BI-DIRECTIONAL ELECTRICALLY CONDUCTIVE MODULE}

본 발명은 양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 피치와 두께의 한계를 극복하면서도 전기적 특성이 향상되며, 간단한 제조 방법에 의해 제조가 가능한 양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체 소자는 제조 과정을 거친 후 전기적 성능의 양불을 판단하기 위한 검사를 수행하게 된다. 반도체 소자의 양불 검사는 반도체 소자의 단자와 전기적으로 접촉될 수 있도록 형성된 반도체 테스트 소켓(또는 콘텍터 또는 커넥터)을 반도체 소자와 검사회로기판 사이에 삽입한 상태에서 검사가 수행된다. 그리고, 반도체 테스트 소켓은 반도체 소자의 최종 양불 검사 외에도 반도체 소자의 제조 과정 중 번-인(Burn-In) 테스트 과정에서도 사용되고 있다.

반도체 소자의 집적화 기술의 발달과 소형화 추세에 따라 반도체 소자의 단자 즉, 리드의 크기 및 간격도 미세화되는 추세이고, 그에 따라 테스트 소켓의 도전 패턴 상호간의 간격도 미세하게 형성하는 방법이 요구되고 있다.

그런데, 기존의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓으로는 집적화되는 반도체 소자를 테스트하기 위한 반도체 테스트 소켓을 제작하는데 한계가 있었다. 도 1 내지 도 3은 한국공개특허 제10-2011-0065047호에 개시된 종래의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓의 예를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 기존이 반도체 테스트 소켓(1100)은 반도체 디바이스(1130)의 단자(1131)와 대응되는 위치에 상하방향으로 관통공(1111)이 형성된 하우징(1110)과, 하우징(1110)의 관통공(1111) 내에 장착되어 반도체 디바이스(1130)의 단자(1131) 및 테스트 장치(1140)의 패드(1141)를 전기적으로 연결시키는 포고-핀(Pogo-pin)(1120)으로 이루어진다.

포고-핀(Pogo-pin)(1120)의 구성은, 포고-핀(Pogo-pin) 본체로 사용되며 내부가 비어있는 원통형 형태를 가지는 배럴(1124)과, 배럴(1124)의 하측에 형성되는 접촉팁(1123)과, 배럴(1124) 내부에서 접촉팁(1123)과 연결되어 수축과 팽창 운동을 하는 스프링(1122) 및 접촉팁(1123)과 연결된 스프링(1122) 반대편에 연결되어 반도체 디바이스(1130)와의 접촉에 따라 상하운동을 수행하는 접촉핀(1121)으로 구성된다.

이 때, 스프링(1122)은 수축 및 팽창을 하면서 접촉핀(1121)과 접촉팁(1123)에 전달되는 기계적인 충격을 흡수하면서 반도체 디바이스(1130)의 단자(1131)와 테스트 장치(1140)의 패드(1141)를 전기적으로 접속시켜 전기적인 불량여부를 검사하게 한다.

그런데, 상기와 같은 기존의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓은 상하 방향으로의 탄성을 유지하기 위해 물리적인 스프링을 사용하게 되고, 배럴 내부에 스프링과 핀을 삽입하고, 배럴을 다시 하우징의 관통공 내부에 삽입하여야 하므로 그 공정이 복잡할 뿐만 아니라 공정의 복잡성으로 인해 제조 가격이 상승하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 상하 방향으로 탄성을 갖는 전기적 접촉 구조의 구현을 위한 물리적인 구성 자체가 미세 피치를 구현하는데 한계가 있으며, 근래에 집적화된 반도체 소자에는 적용하는데 이미 한계치까지 도달해 있는 실정이다.

포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 소자의 한계를 극복하고자 제한된 기술이, 탄성 재질의 실리콘 소재로 제작되는 실리콘 본체 상에 수직 방향으로 타공 패턴을 형성한 후, 타공된 패턴 내부에 도전성 분말을 충진하여 도전 패턴을 형성하는 PCR 소켓 타입의 반도체 테스트 소켓이다.

그러나, PCR 타입의 반도체 테스트 소켓은 내부에 충진되는 도전성 분말의 이탈로 인한 수명의 단축 문제 등과 같이 PCR 타입의 반도체 테스트 소켓의 구조적 한계로 인해 갖는 문제점 또한 가지고 있다.

또한, PCR 타입의 반도체 테스트 소켓은 상하 방향으로의 두께의 제약을 받게 되는데, 대략 0.8mm~1.2mm 이상의 두께로 제작하게 되면 저항이 나오지 않아 도전 패턴으로의 기능을 수행하지 못하게 되는 단점이 있다.

따라서, 미세 피치의 구현이 가능하면서도 상하 방향으로의 두께 제약을 동시에 극복할 수 있는 반도체 테스트 소켓의 개발이 요구되고 있다.

한편, 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓은 반도체 디바이스의 테스트 외에 두 디바이스를 전기적으로 연결하는 구조에서도 사용된다. 대표적인 예로, 하이-스피드의 CPU, 예컨대 대용량의 서버에 사용되는 CPU와 보드 사이에서 CPU의 핀과 보드의 단자 간을 연결하는 인터포저(Interposer)로 적용되고 있다.

대용량 서버에 사용되는 CPU이 경우, 일반 PC의 CPU 보다 면적이 넓고 핀의 수가 1000여개가 넘는 경우가 많아, 보드의 단자와 직접 접촉시키는 경우 접촉 불량이 발생할 수 있어, CPU와 보드 사이에서 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 인터포저(Interposer)가 상하 방향으로 탄성적으로 두 디바이스를 연결하게 된다.

그런데, 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 인터포저(Interposer)의 경우, 상술한 바와 같이, 피치의 한계로 인해 피치 간격이 좁아지는 CPU에 적용하는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 상하 방향으로의 길이 한계로 인해 하이-스피드로 동작하는 CPU의 속도를 따라가기 어려운 문제점이 제기되고 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 미세 피치와 두께의 한계를 극복하면서도 전기적 특성이 향상되며, 간단한 제조 방법에 의해 제조가 가능한 양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 양방향 도전성 모듈에 있어서, 절연성을 갖는 재질로 마련되고, 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀이 형성된 절연성 본체와, 각각의 상기 관통홀의 상부 영역에 충진되고, 도전성을 갖는 도전성 분말을 포함하는 충진제가 충진되어 형성되는 도전성 충진부와, 각각의 상기 관통홀의 하부 영역에 수용되고, 상기 도전성 충진부와 전기적으로 접촉되는 도전핀을 포함하고; 각각의 상기 관통홀은 상부 방향으로 개방된 상부 관통홀과, 상기 상부 관통홀의 내경보다 작은 내경을 가져 상기 상부 관통홀과의 사이에 단턱을 형성하는 하부 관통홀을 포함하며; 각각의 상기 도전핀은 상기 하부 관통홀에 삽입되는 기둥부와, 상기 기둥부의 상부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 연장부는 상기 단턱으로부터 상부 방향으로 소정 간격 이격되어 상부 방향에서 가압될 때 하부 방향으로의 이동이 가능할 수 있다.

또한, 상기 연장부와 상기 단턱 사이의 이격 공간에는 상하 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 스프링이 설치될 수 있다.

그리고, 상기 상부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성되어 상하 방향으로의 복원력을 제공하는 탄성 스프링을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 하부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성되어 상하 방향으로의 복원력을 제공하는 탄성 스프링을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 양방향 도전성 모듈의 제조방법에 있어서, (a) 복수의 금형 핀이 상향 돌출된 베이스 금형을 마련하는 단계와 - 각각의 상기 금형 핀은 상기 베이스 금형의 바닥면으로부터 돌출된 제1 핀부와, 상기 제1 핀부로부터 연장되되 상기 제1 핀부보다 직경이 작은 제2 핀부로 구성됨; (b) 절연성 재질의 액상을 상기 베이스 금형에 주입하여 경화시켜 절연성 본체를 형성하는 단계와; (c) 상기 절연성 본체를 상기 베이스 금형으로부터 이탈시키는 단계와 - 각각의 상기 금형 핀에 의해 상기 절연성 본체에 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀이 형성되고, 각각의 상기 관통홀은 상기 제2 핀부에 의해 형성되는 하부 관통홀과 상기 제1 핀부에 의해 형성되되 상기 하부 관통홀보다 내경이 넓은 상부 관통홀이 형성됨; (d) 상기 하부 관통홀의 내경에 대응하는 직경을 갖는 기둥부와, 상기 기둥부의 상부로부터 반경 방향 외측으로 연장된 연장부로 구성된 도전핀을 마련하는 단계와; (e) 상기 도전핀을 상기 상부 관통홀을 통해 삽입하여 상기 기둥부가 상기 하부 관통홀에 삽입되는 단계와; (f) 상기 상부 관통홀에 도전성을 갖는 도전성 분말을 포함하는 충진제를 충진하여 경화시켜 도전성 충진부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 (e) 단계에서는 상기 기둥부가 상기 상부 관통홀로부터 상기 하부 관통홀로 삽입되어 상기 하부 관통홀을 통해 상기 절연성 본체의 하부로 돌출되고; 상기 (f) 단계는 (f1) 상기 충진제가 상기 상부 관통홀에 충진되는 단계와, (f2) 상부 평판 금형이 상기 절연성 본체의 상부 표면에 접촉하여 각각의 상기 상부 관통홀의 상부가 차단되는 단계와, (f3) 하부 평판 금형이 상기 절연성 본체의 하부 표면에 접촉하여 상기 하부 관통홀을 통해 하부로 돌출된 상기 기둥부가 상부 방향으로 이동한 상태로 상기 충진제가 경화되는 단계를 포함하며; 상기 (f3) 단계에 의해 상기 연장부가 상기 상부 관통홀과 상기 하부 관통홀의 내경 차이에 의해 형성되는 단턱으로부터 상부 방향으로 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.

그리고, 상기 (e) 단계에서 상기 도전핀의 삽입 전에 상기 상부 관통홀과 상기 하부 관통홀의 내경 차이에 의한 단차에 걸리도록 탄성 스프링을 삽입하며; 상기 도전핀의 상기 연장부와 상기 단차 사이에 상기 탄성 스프링이 위치할 수 있다.

또한, 상기 (b) 단계의 수행 전에 각각의 상기 제1 핀부를 감싸도록 각각의 상기 제1 핀부에 탄성 스프링을 끼우는 단계를 더 포함하며; 상기 (c) 단계에서는 상기 탄성 스프링이 상기 상부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 (b) 단계의 수행 전에 각각의 상기 제2 핀부를 감싸도록 각각의 상기 제2 핀부에 탄성 스프링을 끼우는 단계를 더 포함하며; 상기 (c) 단계에서는 상기 탄성 스프링이 상기 하부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 탄성 스프링은 탄소강 재질, 스테인리스강 재질, 텅스텐 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 어느 하나로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 탄성 스프링은 상기 절연성 본체 내부에서 상하 방향을 따라 감기는 형태의 코일 스프링을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 도전핀은 베이스 본체의 표면에 도전성 재질의 도금을 통해 형성될 수 있다.

그리고, 상기 베이스 본체는 섬유 재질 또는 BeCu 재질로 마련되고; 도전성 재질의 도금은 니켈 재질과 금 재질의 순차적 도금을 통해 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따르면, 미세 피치와 두께의 한계를 극복하면서도 전기적 특성이 향상되며, 간단한 제조 방법에 의해 제조가 가능한 양방향 도전성 모듈 및 그 제조방법에 제공된다.

도 1 내지 도 3은 종래의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈의 단면을 도시한 도면이고,
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈의 단면을 도시한 도면이고,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈의 단면을 도시한 도면이고,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들에 따른 양방향 도전성 모듈(100)은 종래의 포고-핀 타입의 반도체 테스트 소켓이나 PCR 타입의 반도체 테스트 소켓과 같이 반도체 소자(1)나 PCB, 웨이퍼의 양불 검사에 사용되며, 대용량 서버에 사용되는 CPU의 인터포저에도 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100)의 단면을 도시한 도면이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100)은 절연성 본체(110), 복수의 도전성 충진부(130), 및 복수의 도전핀(120)을 포함한다.

절연성 본체(110)는 절연성 재질로 마련되는데, 실리콘과 같은 탄성을 갖는 재질로 마련되는 것을 예로 한다. 여기서, 절연성 본체(110)에는 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀(111,112)이 형성된다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 절연성 본체(110)의 각각의 관통홀(111,112)은, 도 4의 확대 영역 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상부 관통홀(111) 및 하부 관통홀(112)을 포함한다.

상부 관통홀(111)은 상부 방향으로 개방되고, 하부 방향으로 하부 관통홀(112)과 연통된다. 하부 관통홀(112)은 하부 방향으로 개방되고, 상부 방향으로 상부 관통홀(111)과 연통된다. 여기서, 하부 관통홀(112)의 내경은 상부 관통홀(111)의 내경보다 작게 마련되어 상부 관통홀(111)과 하부 관통홀(112) 사이에는 단턱(113)이 형성된다.

도전성 충진부(130)는 각각의 관통홀(111,112)의 상부 영역에 충된된다. 여기서, 도전성 충진부(130)는 도전성을 갖는 도전성 분말을 포함하는 충진제가 충진되어 형성되어 형성되는데, 종래의 PCR 타입의 반도체 테스트 소켓에 적용되는 충진제가 적용 가능하며, 이외에도 도전성을 갖는 다양한 형태, 예를 들어, 도전성 파이버, 도전성 와이어 등의 형태가 적용될 수 있음은 물론이다.

각각의 도전핀(120)은 관통홀(111,112)의 하부 영역에 수용되는데, 도전성 충진부(130)와 전기적으로 접촉된 상태를 유지한다. 이에 따라, 도전성 충진부(130)와 도전핀(120)이 상하 방향으로 하나의 도전 패턴을 형성하게 된다.

여기서, 도전핀(120)은 하부 관통홀(112)에 삽입되는 기둥부(121)와, 기둥부(121)의 상부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부(122)를 포함한다. 이를 통해, 기둥부(121)가 하부 관통홀(112)에 삽입된 상태에서 연장부(122)의 상부에서 하부 방향으로 도전핀(120)이 이동하더라도 관통홀(111,112)의 단턱(113)에 걸리는 형태가 되어 하부 방향으로의 이탈이 방지된다.

본 발명에서는 도전핀(120)이 도전핀(120) 형태의 베이스 본체의 표면에 도전성 재질의 도금을 통해 형성되는 것을 예로 하며, 베이스 본체는 섬유 재질이나 BeCu 재질로 마련되고, 니켈 재질 및 금 재질의 순차적인 도금을 통해 형성되는 것을 예로 한다.

상기와 같은 구성에 따라 하나의 도전 패턴을 형성하는데 있어, 도전성 충진부(130)와 도전핀(120)을 이용함으로써, 도전성 충진부(130)가 반도체 소자(1)의 패키지 볼(Package ball)(1a, 도 9 참조)에 접촉하도록 하여 패키지 볼(1a)에 발생할 수 있는 스크래치(Scratch) 발생을 해소하고, 도전 패턴의 상하 방향으로의 두께를 도전핀(120)의 상하 방향으로의 길이로 해결함으로써, 기존의 포고-핀 타입의 반도체 테스트 소켓이 갖는 문제점인 미세 피치 구현의 제약을 해소함과 동시에 PCR 타입의 반도체 테스트 소켓이 갖는 문제점인 상하 방향으로의 두께 제약의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 관통홀(112)의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 절연성 본체(110) 내부에 형성되어 상하 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 스프링을 포함할 수 있다. 이하에서는 제1 실시예에 따른 탄성 스프링을 다른 실시예와의 구별을 위해 '하부 탄성 스프링(140)'으로 정의하여 설명한다.

도 4에서는 하부 탄성 스프링(140)의 전체가 절연성 본체(110)의 내부에 형성된 상태로 하부 관통홀(112)의 주변을 감싸도록 마련되는 것을 예로 하고 있으나, 제조 과정에서 일부가 관통홀(111,112) 측으로 노출되는 상태로 마련될 수 있음은 물론이다.

여기서, 하부 탄성 스프링(140)은 상하 방향으로 복원력을 제공하도록 형성되는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 관통홀(112)의 주변의 절연성 본체(110) 내부에서 상하 방향을 따라 감기는 형태의 코일 스프링 형태로 구성되는 것을 예로 한다.

상기와 같은 구성에 따라, 후술할 테스트 과정에서 도전핀(120)의 연장부(122)가 관통홀(111,112)의 내부 단턱(113)에 접촉된 상태로 상부로부터 가압될 때, 절연성 본체(110)와 함께 하부 탄성 스프링(140)이 탄성적으로 이를 지지하여, 절연성 본체(110)의 변형을 방지하게 된다.

또한, 실리콘 재질의 절연성 본체(110)가 지속적인 검사 과정에서 복원력을 상실하는 문제점과 변형의 문제점 또한 함께 해소할 수 있어, 제품의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 하부 탄성 스프링(140)은 탄소강 재질, 스테인리스강 재질, 텅스텐 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 어느 하나로 마련되는 것을 예로 하는데, 상하 방향으로 탄성적으로 지지할 수 있는 다른 재질로 마련될 수 있음은 물론이다.

이하에서는, 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수의 금형 핀(310)이 상향 돌출된 베이스 금형(300)을 마련한다. 여기서, 베이스 금형(300)에 형성된 복수의 금형 핀(310)은 양방향 도전성 모듈(100)의 관통홀(111,112)의 형상에 대응하도록 마련된다. 보다 구체적으로 설명하면, 각각의 금형 핀(310)은 베이스 금형(300)의 바닥면으로부터 돌출된 제1 핀부(312)와, 제1 핀부(312)로부터 연장되되 제1 핀부(312)보다 직경이 작은 제2 핀부(311)로 구성된다. 여기서, 제1 핀부(312)는 관통홀(111,112)의 상부 관통홀(111)에 대응하고, 제2 핀부(311)는 관통홀(111,112)의 하부 관통홀(112)에 대응하게 된다.

그런 다음, 각각의 금형 핀(310)의 제2 핀부(311)를 감싸도록 각각의 금형 핀(310)에 하부 탄성 스프링(140)을 끼운다. 그리고, 각각의 금형 핀(310)의 제2 핀부(311)에 하부 탄성 스프링(140)이 끼워진 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 절연성 재질의 액상, 예컨대 액상의 실리콘을 베이스 금형(300)에 주입한 후, 고온에서 경화시켜 절연성 본체(110)를 형성한다. 본 발명에서는 150℃의 온도에서 15분 이상 고온 경화시키는 것을 예로 한다.

경화가 완료되면, 절연성 본체(110)를 베이스 금형(300)으로부터 이탈시키면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 복수의 관통홀(111,112)이 형성된 절연성 본체(110)가 제작된다. 여기서, 각각의 관통홀(111,112)은 제2 핀부(311)에 의해 형성되는 하부 관통홀(112)과, 제1 핀부(312)에 의해 형성되는 상부 관통홀(111)을 포함하게 되며, 하부 관통홀(112)의 내경이 상부 관통홀(111)의 내경보다 작게 형성된다. 또한, 하부 관통홀(112)의 주변을 하부 탄성 스프링(140)이 감싸는 형태로 절연성 본체(110)의 내부에 형성된다.

그런 다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 도전핀(120)을 상부 관통홀(111)을 통해 삽입하여 기둥부(121)가 하부 관통홀(112)에 삽입되도록 한다. 이 때, 도전핀(120)의 연장부(122)가 관통홀(111,112)의 내부 단턱(113)에 걸리는 형태가 되어 제조 과정에서 관통홀(111,112) 하부로 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 도전핀(120)이 삽입된 후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 도전성 분말을 포함하는 충진제, 예를 들어 액상의 실리콘과 도전성 분말이 혼합된 충진제를 각각의 상부 관통홀(111)에 충진한 후 경화시키게 되면 도전성 충진부(130)가 형성 가능하게 된다. 여기서, 충진제는 고온, 예를 들어 160℃ 이상의 고온에서 경화시키는 것을 예로 한다.

여기서, 본 발명에서는, 도 5f에 도시된 바와 같이, 충진제의 경화 과정에서, 충진제의 충진 후, 상부 평판 금형이 절연성 본체(110)의 상부 표면에 접촉하여 각각의 상부 관통홀(111)의 상부가 차단되도록 하고, 하부 평판 금형이 절연성 본체(110)의 하부 표면에 접촉하여 하부 관통홀(112)을 통해 하부로 돌출된 기둥부(121)가 상부 방향으로 이동한 상태로 충진제의 경화 과정을 진행할 수 있다.

따라서, 기둥부(121)가 하부 평판 금형에 의해 상부 방향으로 밀리게 되어, 연장부(122)와 단턱(113) 사이에는 이격 공간이 형성되는 상태로 도전성 충진부(130)의 경화가 진행 가능하게 된다. 이에 따라, 도전핀(120)의 연장부(122)는, 도 4의 확대 영역에 도시된 바와 같이, 관통홀(111,112)의 내부 단턱(113)으로부터 상부 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100a)에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 제2 실시예를 설명하는데 있어 제1 실시예에 대응하는 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100a)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연성 본체(110a), 복수의 도전성 충진부(130a), 및 복수의 도전핀(120a)을 포함한다. 여기서, 제2 실시예에 따른 절연성 본체(110a), 복수의 도전성 충진부(130a), 및 복수의 도전핀(120a)은 전술한 제1 실시예에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100a)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 관통홀(111a)의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 절연성 본체(110a) 내부에 형성되어 상하 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 스프링(이하, '상부 탄성 스프링(140a)'이라 함)을 포함할 수 있다.

도 6에서는 상부 탄성 스프링(140a)의 전체가 절연성 본체(110a)의 내부에 형성된 상태로 상부 관통홀(111a)의 주변을 감싸도록 마련되는 것을 예로 하고 있으나, 제조 과정에서 일부가 상부 관통홀(111a) 측으로 노출되는 상태로 마련될 수 있음은 물론이다.

여기서, 상부 탄성 스프링(140a)은 상하 방향으로 복원력을 제공하도록 형성되는데, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 관통홀(111a)의 주변의 절연성 본체(110a) 내부에서 상하 방향을 따라 감기는 형태의 코일 스프링 형태로 구성되는 것을 예로 한다.

상기와 같은 구성에 따라, 후술할 테스트 과정에서 반도체 소자(1)의 볼(1a)이 도전성 충진부(130a)의 상부를 가압할 때 절연성 본체(110a)와 함께 상부 탄성 스프링(140a)이 탄성적으로 이를 지지하여, 절연성 본체(110a)의 변형을 방지하게 된다.

또한, 실리콘 재질의 절연성 본체(110a)가 지속적인 검사 과정에서 복원력을 상실하는 문제점과 변형의 문제점 또한 함께 해소할 수 있어, 제품의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 상부 탄성 스프링(140a)은 탄소강 재질, 스테인리스강 재질, 텅스텐 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 어느 하나로 마련되는 것을 예로 하는데, 상하 방향으로 탄성적으로 지지할 수 있는 다른 재질로 마련될 수 있음은 물론이다.

이하에서는, 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100a)의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 복수의 금형 핀(310a)이 상향 돌출된 베이스 금형(300a)을 마련한다. 여기서, 베이스 금형(300a)에 형성된 복수의 금형 핀(310a)은 제1 실시예에서와 마찬가지로, 제1 핀부(312a) 및 제2 핀부(311a)로 구성된다.

그런 다음, 각각의 금형 핀(310a)의 제1 핀부(312a)를 감싸도록 각각의 금형 핀(310a)에 상부 탄성 스프링(140a)을 끼운다. 그리고, 각각의 금형 핀(310a)의 제1 핀부(312a)에 상부 탄성 스프링(140a)이 끼워진 상태에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 절연성 재질의 액상, 예컨대 액상의 실리콘을 베이스 금형(300a)에 주입한 후, 고온에서 경화시켜 절연성 본체(110a)를 형성한다. 본 발명에서는 150℃의 온도에서 15분 이상 고온 경화시키는 것을 예로 한다.

경화가 완료되면, 절연성 본체(110a)를 베이스 금형(300a)으로부터 이탈시키면, 도 7c에 도시된 바와 같이, 복수의 관통홀(111a,112a)이 형성된 절연성 본체(110a)가 제작된다. 여기서, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 각각의 관통홀(111a,112a)은 제2 핀부(311a)에 의해 형성되는 하부 관통홀(112a)과, 제1 핀부(312a)에 의해 형성되는 상부 관통홀(111a)을 포함하게 되며, 하부 관통홀(112a)의 내경이 상부 관통홀(111a)의 내경보다 작게 형성된다. 또한, 상부 관통홀(111a)의 주변을 상부 탄성 스프링(140a)이 감싸는 형태로 절연성 본체(110a)의 내부에 형성된다.

그런 다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 도전핀(120a)을 상부 관통홀(111a)을 통해 삽입하여 기둥부(121a)가 하부 관통홀(112a)에 삽입되도록 한다. 이 때, 도전핀(120a)의 연장부(122a)가 관통홀(111a,112a)의 내부 단턱(113a)에 걸리는 형태가 되어 제조 과정에서 관통홀(111a,112a) 하부로 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 도전핀(120a)이 삽입된 후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 도전성 분말을 포함하는 충진제, 예를 들어 액상의 실리콘과 도전성 분말이 혼합된 충진제를 각각의 상부 관통홀(111a)에 충진한 후 경화시키게 되면 도전성 충진부(130a)가 형성 가능하게 된다. 여기서, 충진제는 고온, 예를 들어 160℃ 이상의 고온에서 경화시키는 것을 예로 한다.

여기서, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 도 7f에 도시된 바와 같이, 충진제의 경화 과정에서, 충진제의 충진 후, 상부 평판 금형이 절연성 본체(110a)의 상부 표면에 접촉하여 각각의 상부 관통홀(111a)의 상부가 차단되도록 하고, 하부 평판 금형이 절연성 본체(110a)의 하부 표면에 접촉하여 하부 관통홀(112a)을 통해 하부로 돌출된 기둥부(121a)가 상부 방향으로 이동한 상태로 충진제의 경화 과정을 진행할 수 있다.

따라서, 기둥부(121a)가 하부 평판 금형에 의해 상부 방향으로 밀리게 되어, 연장부(122a)와 단턱(113a) 사이에는 이격 공간이 형성되는 상태로 도전성 충진부(130a)의 경화가 진행 가능하게 된다. 이에 따라, 도전핀(120a)의 연장부(122a)는, 도 6의 확대 영역에 도시된 바와 같이, 관통홀(111a,112a)의 내부 단턱(113a)으로부터 상부 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

한편, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100b)의 단면을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 제3 실시예는 제2 실시예의 변형 예로서, 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100b)의 구성에 대응한다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100b)은 절연성 본체(110b), 도전성 충진부(130b) 및 도전핀(120b)을 포함한다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100b)은 관통홀(참조번호 미도시)의 상부 관통홀(참조번호 미도시) 주변을 감싸도록 절연성 본체(110b) 내부에 형성되는 상부 탄성 스프링(140b)을 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 도전성 모듈(100b)은 도전핀(120)의 연장부(참조번호 미도시)와 관통홀(참조번호 미도시) 내부의 단턱(참조번호 미도시) 사이의 이격 공간에 배치되어 상하 방향으로의 복원력을 제공하는 내부 탄성 스프링(150b)을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 반도체 소자(1) 등의 테스트 과정에서 상부 방향에서 하부 방향으로 도전핀(120b)이 가압될 때 이를 탄성적으로 지지함과 동시에 복원력을 제공함으로써, 보다 안정적인 전기적 접촉을 가능하게 할 뿐만 아니라 복원력의 증가에 따라 제품의 수명을 향상시킬 수 있게 된다. 여기서, 내부 탄성 스프링(150b)은 도 7에 도시된 도전핀(120b)의 삽입 전에 먼저 상부 관통홀(참조번호 미도시)에 삽입될 수 있음은 물론이다.

한편, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에서 도전핀(120a)의 연장부(122a)와 관통홀(111a,112a)의 내부 단턱(113a) 사이의 이격 공간에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 예에서는 본 발명의 제2 실시예에 양방향 도전성 모듈(100a)의 예를 나타내고 있다.

본 발명의 제2 실시예에서의 설명에서와 같이, 도전핀(120a)의 기둥부(121a)의 하부 끝단은 검사회로기판(3)과의 접촉을 위해 하부 관통홀(112a)의 외부로 돌출되는 것이 바람직하다. 그러나, 제조 과정에서의 불량이나 오차, 설치나 이송 중에 도 9a의 A 영역에 나타난 바와 같이, 일부가 하부 관통홀(112a)의 내부에 위치하게 되면 접촉 불량으로 오류가 발생하게 된다.

그러나, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상부에서 반도체 소자(1)의 볼(1a)의 가압에 의해 도전핀(120a)의 연장부(122a)와 관통홀(111a,112a)의 내부 단턱(113a) 사이의 이격 공간으로, 도전핀(120a)이 이동 가능하게 됨으로써, 도전핀(120a)의 기둥부(121a)의 하부 말단이 안정적으로 검사회로기판(3)에 접촉 가능하게 된다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100,100a,100b : 양방향 도전성 모듈
110,110a,110b : 절연성 본체 111,111a : 상부 관통공
112,112a : 하부 관통공 113,113a : 단턱
120,120a,120b : 도전핀 121,121a : 기둥부
122,122a : 연장부 130,130a,130b : 도전성 충진부
140 : 하부 탄성 스프링 140a,140b : 상부 탄성 스프링
150b : 내부 탄성 스프링 300,300a : 베이스 금형
310,310a : 금형 핀 311,311a : 제2 핀부
312,312a : 제1 핀부

Claims

양방향 도전성 모듈에 있어서,
절연성을 갖는 재질로 마련되고, 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀이 형성된 절연성 본체와,
각각의 상기 관통홀의 상부 영역에 충진되고, 도전성을 갖는 도전성 분말을 포함하는 충진제가 충진되어 형성되는 도전성 충진부와,
각각의 상기 관통홀의 하부 영역에 수용되고, 상기 도전성 충진부와 전기적으로 접촉되는 도전핀을 포함하고;
각각의 상기 관통홀은
상부 방향으로 개방된 상부 관통홀과,
상기 상부 관통홀의 내경보다 작은 내경을 가져 상기 상부 관통홀과의 사이에 단턱을 형성하는 하부 관통홀을 포함하며;
각각의 상기 도전핀은
상기 하부 관통홀에 삽입되는 기둥부와,
상기 기둥부의 상부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제1항에 있어서,
상기 연장부는 상기 단턱으로부터 상부 방향으로 소정 간격 이격되어 상부 방향에서 가압될 때 하부 방향으로의 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제2항에 있어서,
상기 연장부와 상기 단턱 사이의 이격 공간에는 상하 방향으로 복원력을 제공하는 탄성 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제1항에 있어서,
상기 상부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성되어 상하 방향으로의 복원력을 제공하는 탄성 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성되어 상하 방향으로의 복원력을 제공하는 탄성 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 탄성 스프링은 탄소강 재질, 스테인리스강 재질, 텅스텐 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 탄성 스프링은 상기 절연성 본체 내부에서 상하 방향을 따라 감기는 형태의 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제1항에 있어서,
상기 도전핀은 베이스 본체의 표면에 도전성 재질의 도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
제8항에 있어서,
상기 베이스 본체는 섬유 재질 또는 BeCu 재질로 마련되고;
도전성 재질의 도금은 니켈 재질과 금 재질의 순차적 도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈.
양방향 도전성 모듈의 제조방법에 있어서,
(a) 복수의 금형 핀이 상향 돌출된 베이스 금형을 마련하는 단계와 - 각각의 상기 금형 핀은 상기 베이스 금형의 바닥면으로부터 돌출된 제1 핀부와, 상기 제1 핀부로부터 연장되되 상기 제1 핀부보다 직경이 작은 제2 핀부로 구성됨;
(b) 절연성 재질의 액상을 상기 베이스 금형에 주입하여 경화시켜 절연성 본체를 형성하는 단계와;
(c) 상기 절연성 본체를 상기 베이스 금형으로부터 이탈시키는 단계와 - 각각의 상기 금형 핀에 의해 상기 절연성 본체에 상하 방향으로 관통된 복수의 관통홀이 형성되고, 각각의 상기 관통홀은 상기 제2 핀부에 의해 형성되는 하부 관통홀과 상기 제1 핀부에 의해 형성되되 상기 하부 관통홀보다 내경이 넓은 상부 관통홀이 형성됨;
(d) 상기 하부 관통홀의 내경에 대응하는 직경을 갖는 기둥부와, 상기 기둥부의 상부로부터 반경 방향 외측으로 연장된 연장부로 구성된 도전핀을 마련하는 단계와;
(e) 상기 도전핀을 상기 상부 관통홀을 통해 삽입하여 상기 기둥부가 상기 하부 관통홀에 삽입되는 단계와;
(f) 상기 상부 관통홀에 도전성을 갖는 도전성 분말을 포함하는 충진제를 충진하여 경화시켜 도전성 충진부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (e) 단계에서는 상기 기둥부가 상기 상부 관통홀로부터 상기 하부 관통홀로 삽입되어 상기 하부 관통홀을 통해 상기 절연성 본체의 하부로 돌출되고;
상기 (f) 단계는
(f1) 상기 충진제가 상기 상부 관통홀에 충진되는 단계와,
(f2) 상부 평판 금형이 상기 절연성 본체의 상부 표면에 접촉하여 각각의 상기 상부 관통홀의 상부가 차단되는 단계와,
(f3) 하부 평판 금형이 상기 절연성 본체의 하부 표면에 접촉하여 상기 하부 관통홀을 통해 하부로 돌출된 상기 기둥부가 상부 방향으로 이동한 상태로 상기 충진제가 경화되는 단계를 포함하며;
상기 (f3) 단계에 의해 상기 연장부가 상기 상부 관통홀과 상기 하부 관통홀의 내경 차이에 의해 형성되는 단턱으로부터 상부 방향으로 소정 간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (e) 단계에서 상기 도전핀의 삽입 전에 상기 상부 관통홀과 상기 하부 관통홀의 내경 차이에 의한 단차에 걸리도록 탄성 스프링을 삽입하며;
상기 도전핀의 상기 연장부와 상기 단차 사이에 상기 탄성 스프링이 위치하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (b) 단계의 수행 전에 각각의 상기 제1 핀부를 감싸도록 각각의 상기 제1 핀부에 탄성 스프링을 끼우는 단계를 더 포함하며;
상기 (c) 단계에서는 상기 탄성 스프링이 상기 상부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (b) 단계의 수행 전에 각각의 상기 제2 핀부를 감싸도록 각각의 상기 제2 핀부에 탄성 스프링을 끼우는 단계를 더 포함하며;
상기 (c) 단계에서는 상기 탄성 스프링이 상기 하부 관통홀의 주변을 감싸도록 적어도 일 영역이 상기 절연성 본체 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 탄성 스프링은 탄소강 재질, 스테인리스강 재질, 텅스텐 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제13항 또는 제41항에 있어서,
상기 탄성 스프링은 상기 절연성 본체 내부에서 상하 방향을 따라 감기는 형태의 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 도전핀은 베이스 본체의 표면에 도전성 재질의 도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.
제17항에 있어서,
상기 베이스 본체는 섬유 재질 또는 BeCu 재질로 마련되고;
도전성 재질의 도금은 니켈 재질과 금 재질의 순차적 도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 모듈의 제조방법.