KR20230112366A - 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조 및 그 핑거 핀 구조의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조는, 길이 방향으로 연장되어 적어도 한 부분이 절곡되어 형성되고 전기적으로 접속 가능하도록 양단부에 각각 제1접촉부와 제2접촉부를 구비한 소켓 장치용 핑거 핀으로서, 상기 핑거 핀의 두께 방향 상 단면 구조는, 전기적으로 절연성 소재로 이루어진 절연층; 상기 절연층의 상면에 결합되어 뼈대 구조물을 형성하는 내구성 구조층; 및 상기 내구성 구조층의 상면에 결합되어 전기 전도성을 부여하는 전도층;을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조 및 그 핑거 핀 구조의 제조 방법{Finger pin structure composing pin array for socket device and manufacturing method thereof}

본 발명은 전자 기기의 작동 성능을 시험하는 장치에 채용되는 소켓 장치에 적용될 수 있는 핑거 핀 구조 및 그 핑거 핀 구조의 제조 방법에 관한 것이다.

휴대 전화에 사용되는 카메라 모듈이나 소형 디스플레이 모듈은 검사 소켓을 이용하여 제품의 커넥터에 전기적으로 접속한 후 제품의 품질이나 정상 작동 여부를 검사한다. 이와 같은 소형 전자 모듈 제품을 검사하는 용도로 다양한 검사 장치가 사용된다. 검사 소켓은 용도와 검사 대상 제품의 특성 등을 고려하여 다양한 형태와 구조가 사용될 수 있다. 포고 핀과 같은 프로브 핀을 조합한 형태의 검사 소켓이 사용되기도 하며, 러버나 실리콘 재질의 절연체에 금속 와이어 또는 전극 단자가 삽입된 형태의 러버 커넥터가 검사 소켓으로 사용되기도 한다.

종래에 사용되던 포고 핀이나 프로브 핀을 사용하는 구조는 검사 대상 전자 모듈이 소형화되면서 여러가지 단점을 가지게 되었다. 검사 대상 제품이 소형화되면서 커넥터의 전극도 작아졌기 때문에 검사 과정에서 날카로운 핀의 끝부분에 의해 제품의 전극 단자가 손상되는 문제점이 발생하였다. 또한, 반복적인 검사로 인해 핀의 끝부분이 손상되어 검사 소켓의 수명이 단축되는 문제점도 발생한다. 또한, 핀이나 전극이 손상되면서 발생하는 입자로 인해 소켓이 오염되어 검사 품질이 저하되는 문제점도 발생하였다. 또한, 종래의 핀 구조를 사용하는 검사 소켓의 경우 핀이 손상되었을 때 핀을 수리하거나 교체하는 것이 어려운 문제점도 있었다.

또한, 모바일 기기용 카메라 모듈의 경우 통신 기술이 발전함에 따라 더욱 빠른 속도의 통신 기술에 대응할 수 있는 검사 소켓이 필요하게 되었다. 이러한 환경의 변화에 따라 대한민국 등록특허 제10-2196098호에 개시된 바와 같이 핀 어레이 조립체가 적용된 소켓 장치가 개발되었다. 상기 등록특허에 개시된 소켓 장치는 다수의 핑거 핀이 접착 테이프에 의해 연결되어 이루어진 핀 어레이 조립체의 일단부에 형성된 접촉부가 터미널에 의해 가압접촉되면서 탄성 변형되는 형태로 전기가 통전될 수 있다. 상기 등록특허에 개시된 핑거 핀의 두께 방향 단면 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 베릴륨동(BeCu)의 표면에 니켈(Ni)과 금(Au)이 도금된 소재로으로 이루어진 핀 구조물(1)의 하면 중상부에 전기적 절연성 물질인 폴리 이미드층(2)이 부착된 형태의 구조이다. 그러나, 상기 등록특허에 개시된 핑거 핀은 전기 전도성을 확보하기 위해 베릴륨동의 표면에 금(Au)을 도금한 소재를 사용하는데, 금(Au) 도금이 필요하므로 제조비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 베릴륨동(BeCu)에 베릴륨(Be)의 함량이 증가할수록 내구성은 향상되나 전기 전도성이 나빠지므로 베릴륨(Be)의 함량을 증가시키는데 제한이 있다. 소켓 장치에 채용된 핀 구조물(1)의 반복된 시험에 따라 접촉부(4)가 연결부(3)에 대해 반복적으로 굽힘 피로 응력을 받게 되므로, 연결부(3)와 접촉부(4) 사이의 굴곡 지점이 피로 하중에 의해 파손되기 쉬운 문제점이 있다.

001 KR10-2196098 B1 (2020.12.22)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 고속 통신이 요구되는 전자 모듈의 검사용 소켓에 적용되는 핀 어레이 조립체를 구성하는 핑거 핀의 구조를 개선함으로써 높은 전기 전도성의 확보 및 내구성이 현저한 향상과 범용적인 소재의 채용이 가능한 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조 및 그 핑거 핀 구조의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조는, 길이 방향으로 연장되어 적어도 한 부분이 절곡되어 형성되고 전기적으로 접속 가능하도록 양단부에 각각 제1접촉부와 제2접촉부를 구비한 소켓 장치용 핑거 핀으로서,

상기 핑거 핀의 두께 방향 상 단면 구조는,

전기적으로 절연성 소재로 이루어진 절연층;

상기 절연층의 상면에 결합되어 뼈대 구조물을 형성하는 내구성 구조층; 및

상기 내구성 구조층의 상면에 결합되어 전기 전도성을 부여하는 전도층;을 포함한 점에 특징이 있다.

상기 전도층은 그래핀으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 내구성 구조층은 스테인리스강을 포함한 것이 바람직하다.

상기 그래핀은 상기 내구성 구조층에 도금 방식으로 접합된 것이 바람직하다.

상기 핑거 핀 구조의 제조 방법으로서,

판상의 스테인리스강을 핑거 핀 형태로 가공하는 내구성 구조층 형성 단계;

상기 내구성 구조층 형성 단계의 후에 수행되며, 상기 내구성 구조층의 하면에 상기 절연층을 부착시키는 절연층 부착 단계;

상기 내구성 구조층 형성 단계의 후에 수행되며, 상기 내구성 구조층의 상면에 상기 전도층을 부착시키는 전도층 부착 단계;

상기 절연층 부착 단계 및 상기 전도층 부착 단계의 후에 수행되며, 상기 핑거 핀을 낱개로 분리하는 분리 절단 단계; 및

상기 분리 절단 단계의 후에 수행되며, 상기 내구성 구조층을 절곡시켜 접촉부를 형성하는 벤딩 가공 단계;를 포함한 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조 및 그 핀구조의 제조 방법은, 핑거 핀을 구성하는 구조물로서 내구성 구조층에 의해 반복 하중에 의한 피로 파괴에 대한 내구성이 향상되고, 전도층에 의해 높은 전기 전도성을 확보할 수 있으며, 스테인리스강과 같은 범용적인 금속 소재의 채용이 가능하므로 종래 구조에 비하여 내구성이 향상되고 제조 비용이 절감된 핑거 핀을 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이 상기 전도층이 그래핀으로 구성된 경우에는 베릴륨동과 금(Au)의 전기 전도성보다 훨씬 우수한 전기 전도성을 가지게 되며, 그래핀은 금 보다도 내구성과 강성이 높으므로 피로 파괴에 대한 내구성이 더 우수한 효과를 제공한다.

도 1은 종래 핑거 핀의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 핑거 핀의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 핑거 핀이 적용된 소켓 장치의 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 핑거 핀의 제조 방법의 공정도이다.
도 5는 도 4에 도시된 내구성 구조층 형성 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 절연층 부착 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 전도층 부착 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 분리 절단 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 Ⅸ - Ⅸ 선 단면도이다.
도 10은 도 4에 따른 방법에 의해 제조된 핀 어레이 조립체 형태의 핑거 핀을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 핑거 핀의 단면 구조를 보여주는 도면이다. 도 3은 본 발명에 따른 핑거 핀이 적용된 소켓 장치의 단면 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 핑거 핀의 제조 방법의 공정도이다. 도 5는 도 4에 도시된 내구성 구조층 형성 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다. 도 6은 도 4에 도시된 절연층 부착 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다. 도 7은 도 4에 도시된 전도층 부착 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다. 도 8은 도 4에 도시된 분리 절단 단계 후의 상태를 보여주는 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 Ⅸ - Ⅸ 선 단면도이다. 도 10은 도 4에 따른 방법에 의해 제조된 핀 어레이 조립체 형태의 핑거 핀을 보여주는 도면이다.

도 2 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조(이하, "핑거 핀 구조"라 함)를 포함한 핑거 핀(10)은, 길이 방향으로 연장되어 적어도 한 부분이 절곡되어 형성되고 전기적으로 접속 가능하도록 양단부에 각각 접촉부(14)를 구비한 소켓 장치용 핑거 핀이다.

상기 핑거 핀(10)의 두께 방향 상 단면 구조는 절연층(20)과, 내구성 구조층(30)과, 전도층(40)을 포함한다.

상기 절연층(20)은 전기적으로 절연성 소재로 이루어진다. 상기 절연층(20)은 예컨대 전기적 절연성이 우수한 폴리 이미드(PI) 필름으로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(20)은 상기 핑거 핀(10)의 제조 과정에서 다수의 핑거 핀(10)이 하나의 조립체로 연결된 상태를 유지할 수 있도록 연결 구조물 역할을 수행할 수도 있다. 상기 절연층(20)은 가열 및 가압된 상태로 후술하는 내구성 구조층(30)의 하면에 부착될 수 있다. 상기 절연층(20)의 길이는 상기 내구성 구조층(30)의 길이의 80% 정도로 형성된다. 상기 절연층(20)은 상기 내구성 구조층(30)의 길이 방향상 중간부에 배치된다.

상기 내구성 구조층(30)은 상기 절연층(20)의 상면에 결합된다. 상기 내구성 구조층(30)은 뼈대 구조물을 형성한다. 상기 내구성 구조층(30)은 예컨대 기계적 강성과 굽힘 탄성 복원력이 우수한 스테인리스강이 채용될 수 있다. 상기 내구성 구조층(30)의 표면에는 니켈 도금층이 구비될 수 있다.

상기 전도층(40)은 상기 내구성 구조층(30)의 상면에 결합된다. 상기 전도층(40)은 우수한 전기 전도성을 부여하는 그래핀이 채용되는 것이 바람직하다. 그래핀은 0.2㎚의 두께로 물리적, 화학적 안정성이 매우 높다. 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 그래핀은 강도가 강철보다 200배 이상 강하며, 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 따라서, 상기 전도층(40)으로 그래핀이 채용될 경우 상기 핑거 핀(10)의 전기 전도성은 종래의 베릴륨동(BeCu) 보다 현저하게 우수한 전기 전도 성능을 가진다. 예컨대, 그래핀은 상기 내구성 구조층(30)에 도금 방식으로 접합될 수 있다. 상기 전도층(40)의 길이는 상기 내구성 구조층(30)의 길이와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 상술한 바와 같은 구조를 가지는 핑거 핀(10)의 제조 방법을 설명하기로 한다.

상기 핑거 핀(10)의 제조 방법은, 내구성 구조층 형성 단계(S10)와, 절연층 부착 단계(S20)와, 전도층 부착 단계(S30)와, 분리 절단 단계(S40)와, 벤딩 가공 단계(S50)를 포함한다.

상기 내구성 구조층 형성 단계(S10)에서는, 판상의 스테인리스강을 핑거 핀 형태로 가공한다. 판상의 스테인리스강을 예컨대 레이저 커팅 또는 마스킹과 에칭에 의해 슬릿 형태의 피치부를 제거함으로써 다수의 내구성 구조층(30)을 형성할 수 있다. 이 과정에서 다수의 내구성 구조층(30)이 물리적으로 서로 묶여 연결된 상태가 유지되도록 브리지 구조(35)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 절연층 부착 단계(S20)는 상기 내구성 구조층 형성 단계(S10)의 후에 수행된다. 상기 절연층 부착 단계(S20)에서는, 상기 내구성 구조층(30)의 하면에 상기 절연층(20)을 부착시킨다. 상기 절연층(20)은 접착제 또는 열융착 방식으로 상기 내구성 구조층(30)의 하면에 부착될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(20)은 상기 내구성 구조층(30)의 길이 방향 상 중간부에 배치된다. 따라서, 상기 절연층 부착 단계(S20)가 수행되면, 인접하는 다수의 내구성 구조층(30)의 연결부(12)가 상기 절연층(20)에 의해 서로 연결된 상태가 된다.

상기 전도층 부착 단계(S30)는 상기 내구성 구조층 형성 단계(S10)의 후에 수행된다. 상기 전도층 부착 단계(S30)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 내구성 구조층(30)의 상면에 상기 전도층(40)을 부착시킨다. 상기 전도층(40)은 상기 내구성 구조층 형성 단계(S10)에 의해 일정한 피치 만큼의 거리를 두고 서로 분리되어 형성된 각각의 내구성 구조층(30)의 표면에 니켈(Ni)을 도금한 후 부착될 수 있다. 상기 전도층 부착 단계(S30)에서 상기 전도층(40)은 도금 방식에 의해 상기 내구성 구조층(30)의 상면에 부착될 수 있다. 상기 절연층 부착 단계(S20)와 상기 전도층 부착 단계(S30)의 선후는 바뀔 수 있다.

상기 분리 절단 단계(S40)는 상기 절연층 부착 단계(S20) 및 상기 전도층 부착 단계(S30)의 후에 수행된다. 상기 분리 절단 단계(S40)에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 핑거 핀(10)을 일정한 수의 핀 어레이 조립체 단위로 분리한다. 상기 분리 절단 단계(S40)는 레이저 가공이나 절단용 지그를 이용하여 수행될 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 분리 절단 단계(S40)의 후에 하나의 핑거 핀(10)의 두께 방향 단면 배치 구조를 쉽게 이해할 수 있다.

상기 벤딩 가공 단계(S50)는 상기 벤딩 가공 단계(S50)의 후에 수행된다. 상기 벤딩 가공 단계(S50)에서는, 상기 내구성 구조층(30)을 지그나 금형으로 절곡시켜 접촉부(14)를 형성한다. 상기 접촉부(14)는 연결부(12)와 둔각을 이루도록 굽힘 가공된다. 상기 벤딩 가공 단계(S50)에 의해 각각의 핑거 핀(10)의 구조는 도 9에 도시된 상태에서 도 2에 도시된 상태로 변형된다. 상기 벤딩 가공 단계(S50) 후에 핑거 핀(10)의 상태는 도 10에 도시된 바와 같이 핀 어레이 조립체 형태로 완성된다.

이와 같은 과정에 의해 내구성과 전기 전도성이 현저하게 향상된 핑거 핀(10)을 핀 어레이 조립체 단위로 제조할 수 있다. 상술한 바와 같은 구조를 가지는 핑거 핀(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 소켓 장치(100)에 조립될 수 있다. 상기 소켓 장치(100)를 검사 대상 제품의 커넥터에 근접시키면 커넥터의 전극이 접촉부(14)에 전기적으로 접촉하여 검사가 이루어진다. 이 과정에서 접촉부(14)는 굽힘 탄성 변형이 일어나면서 전기적으로 커넥터와 접속한다. 또한, 접촉부(14)는 탄성 부재(110)에 의해서도 탄성 복원력을 가지므로 커넥터(200)가 접촉부(14)로부터 분리된 경우 빠르고 안정적으로 원래의 위치로 복원된다. 소켓 장치(100)는 검사가 반복됨에 따라 이와 같은 과정이 반복적으로 이루어진다. 소켓 장치(100)에 포함된 핑거 핀(10)은 접촉부(14)가 반복적으로 탄성 굽힘 변형이 발생하며 피로 응력이 누적된다. 그런데, 본 발명에 따른 핑거 핀(10)의 구조는 종래의 베릴륨동(BeCu)에 비하여 기계적인 강도가 높으며 범용적인 금속 소재인 스테인리스강으로 이루어진 내구성 구조층(30)에 의해 반복 굽힘 변형에도 불구하고 쉽게 파손되지 않으므로, 핑거 핀(10)의 내구성이 현저하게 증가한 효과를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 핑거 핀(10)의 구조는 전도층(40)이 그래핀으로 이루어지므로 종래의 베릴륨동(BeCu)의 전기 전도성 보다 휠씬 우수한 전기 전도성능을 보여준다. 종래 구조는 베릴륨동의 전기 전도성을 보완하기 위해 금(Au) 도금을 수행하였으나, 본 발명은 전도층(40)이 현존 최고의 전기 전도성을 가지는 그래핀으로 구성되므로 금 도금이 없어도 전기적 특징이 우수하다. 또한, 그래핀은 강도가 강철보다 높으므로 접촉부(14)의 반복 탄성 변형에 의한 피로 파괴를 현저하게 방지할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명은 내구성 구조층(30)이 범용적인 금속인 스테인리스강이 채용될 수 있으므로 종래의 베릴륨동으로 구성된 구조에 비하여 제조비용이 절감되는 효과를 제공한다.

이와 같이 본 발명에 따른 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조 및 그 핀구조의 제조 방법은, 핑거 핀을 구성하는 구조물로서 내구성 구조층에 의해 반복 하중에 의한 피로 파괴에 대한 내구성이 향상되고, 전도층에 의해 높은 전기 전도성을 확보할 수 있으며, 스테인리스강과 같은 범용적인 금속 소재의 채용이 가능하므로 종래 구조에 비하여 내구성이 향상되고 제조 비용이 절감된 핑거 핀을 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이 상기 전도층이 그래핀으로 구성된 경우에는 베릴륨동과 금(Au)의 전기 전도성보다 훨씬 우수한 전기 전도성을 가지게 되며, 그래핀은 금 보다도 내구성과 강성이 높으므로 피로 파괴에 대한 내구성이 더 우수한 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 핑거 핀
12 : 연결부
14 : 접촉부
20 : 절연층
30 : 내구성 구조층
35 : 브리지 구조
40 : 전도층
100 : 소켓 장치
110 : 탄성 부재
200 : 커넥터
S10 : 내구성 구조층 형성 단계
S20 : 절연층 부착 단계
S30 : 전도층 부착 단계
S40 : 분리 절단 단계
S50 : 벤딩 가공 단계

Claims (5)

1. 길이 방향으로 연장되어 적어도 한 부분이 절곡되어 형성되고 전기적으로 접속 가능하도록 양단부에 각각 제1접촉부와 제2접촉부를 구비한 소켓 장치용 핑거 핀으로서,
   상기 핑거 핀의 두께 방향 상 단면 구조는,
   전기적으로 절연성 소재로 이루어진 절연층;
   상기 절연층의 상면에 결합되어 뼈대 구조물을 형성하는 내구성 구조층; 및
   상기 내구성 구조층의 상면에 결합되어 전기 전도성을 부여하는 전도층;을 포함한 것을 특징으로 하는 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도층은 그래핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 내구성 구조층은 스테인리스강을 포함한 것을 특징으로 하는 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조.
4. 제2항에 있어서,
   상기 그래핀은 상기 내구성 구조층에 도금 방식으로 접합된 것을 특징으로 하는 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조.
5. 제1항에 따른 핑거 핀 구조의 제조 방법으로서,
   판상의 스테인리스강을 핑거 핀 형태로 가공하는 내구성 구조층 형성 단계;
   상기 내구성 구조층 형성 단계의 후에 수행되며, 상기 내구성 구조층의 하면에 상기 절연층을 부착시키는 절연층 부착 단계;
   상기 내구성 구조층 형성 단계의 후에 수행되며, 상기 내구성 구조층의 상면에 상기 전도층을 부착시키는 전도층 부착 단계;
   상기 절연층 부착 단계 및 상기 전도층 부착 단계의 후에 수행되며, 상기 핑거 핀을 낱개로 분리하는 분리 절단 단계; 및
   상기 분리 절단 단계의 후에 수행되며, 상기 내구성 구조층을 절곡시켜 접촉부를 형성하는 벤딩 가공 단계;를 포함한 것을 특징으로 하는 소켓 장치용 핀 어레이를 구성하는 핑거 핀 구조의 제조 방법.
   
   
   

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