KR20240017651A - 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법 - Google Patents

전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접속의 신뢰성이 향상된 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법{The Electro-conductive Contact Pin and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 전기적 특성 시험은 다수의 전기 전도성 접촉핀을 구비한 검사장치에 검사대상물(반도체 웨이퍼 또는 반도체 패키지)을 접근시켜 전기 전도성 접촉핀을 검사 대상물상의 대응하는 전극 패드(또는 솔더볼 또는 범프)에 접촉시킴으로써 수행된다.
전기 전도성 접촉핀과 검사대상물 상의 전극 패드를 접촉시킬 때, 양자가 접촉하기 시작하는 상태에 도달한 이후, 검사대상물를 추가로 접근하는 처리가 이루어진다. 이러한 처리를 오버 드라이브라고 부른다. 오버 드라이브는 전기 전도성 접촉핀을 탄성 변형시키는 처리이며 오버 드라이브를 함으로써, 전극 패드의 높이나 전기 전도성 접촉핀의 높이에 편차가 있어도, 모든 전기 전도성 접촉핀을 전극 패드와 확실하게 접촉시킬 수 있다. 또한 오버 드라이브 시에 전기 전도성 접촉핀이 탄성 변형하고, 그 선단이 전극 패드상에서 이동함으로써, 스크러브가 이루어진다. 이 스크러브에 의해 전극 패드 표면의 산화막이 제거되고 접촉 저항을 감소시킬 수 있다.
전기 전도성 접촉핀을 제조함에 있어서는 MEMS 공정을 이용하여 제작될 수 있다. MEMS 공정을 이용하여 전기 전도성 접촉핀을 제작하는 과정을 살펴보면, 먼저, 도전성 기재 표면에 포토 레지스트막을 도포한 후 포토 레지스트막을 패터닝한다. 이후 포토 레지스트막을 몰드로 이용하여 전기 도금법에 의해 개구 내에서 도전성 기재 표면의 노출면에 금속재료를 석출시키고, 포토 레지시트막과 도전성 기재를 제거하여 접촉핀을 얻는다. 이와 같이 MEMS 공정을 이용하여 제작된 전기 전도성 접촉핀을 이하에서 MEMS 접촉핀이라 한다. MEMS 접촉핀의 형상은 포토 레지스트막의 몰드에 형성되는 개구의 형상과 동일한 형상을 가지게 된다.
이처럼 종래의 MEMS 접촉핀은 포토 레지스트막의 두께가 30㎛ 정도로서 얇기 때문에 하나의 포토 레지스트막을 이용하여 팁부만의 두께를 바디부의 두께보다 얇게 형성하는 것이 곤란하다. 한편, 접촉핀의 팁부를 바디부의 두께와 다른 두께로 얇게 형성하기 위해서는 포토 레지스트막을 도포하는 과정을 여러 차례 수행해야 하는데, 이럴 경우 MEMS 접촉핀의 측면에서는 층이 바뀌는 부분마다 대나무처럼 마디가 생겨 변형이 쉽게 발생하는 문제가 있다. 또한, 팁부는 바디부와는 다른 별도의 금속 재질로 형성되기 때문에 바디부의 금속 재질과의 동일 재질로서의 연속성이 저하되어 전기 저항이 높아지는 문제가 발생한다.
따라서 종래의 MEMS 접촉핀은 접속의 신뢰성을 향상시키는데 한계가 있다.
대한민국 공개번호 제10-2018-0004753호 공개특허공보
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 접속의 신뢰성이 향상된 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전기 흐름의 저항 요소를 제거함으로써 향상된 전기 전도도를 가지는 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 하나의 몰드를 이용하여 단차진 형상의 팁부를 제작할 수 있는 전기 전도성 접촉핀의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기 전도성 접촉핀은, 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성된 바디부; 및 상기 바디부의 선단부 및 기단부 중 적어도 어느 하나에 구비되는 팁부;를 포함하되, 상기 팁부는 상기 바디부의 두께 방향의 치수보다 작은 치수를 갖고, 상기 팁부를 구성하는 금속층은 상기 바디부를 구성하는 금속층의 일부와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
또한, 상기 팁부는 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성되되, 상기 바디부를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가진다.
또한, 상기 바디부의 최하층과 최상층은 제1금속층으로 구성되고, 상기 팁부의 최하층은 제2금속층으로 구성되고, 상기 팁부의 최상층은 제1금속층으로 구성된다.
또한, 상기 바디부의 측면과 상기 팁부의 측면에는 미세 트렌치가 구비된다.
또한, 상기 바디부의 내부에 구비되는 슬릿을 포함하여, 상기 바디부는 폭 방향으로 탄성 변형한다.
또한, 상기 바디부는 판상 플레이트를 절곡하여 구성되는 탄성부를 포함하여, 상기 탄성부는 길이 방향으로 탄성 변형한다.
한편, 본 발명에 따른 전기 전도성 접촉핀은, 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성된 제1 영역; 상기 제1영역의 두께 방향의 치수보다 작은 치수를 갖고, 상기 제1영역을 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가지며 상기 제1영역을 구성하는 금속층의 일부와 연속적으로 형성되는 금속층을 구비하는 제2영역; 및 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이에 위치하여 상기 제1영역과 제2영역의 동일 재질의 금속층을 연결하는 제3영역;을 포함한다.
또한, 상기 제2영역은 접속 대상물과 접촉하는 팁부이다.
또한, 상기 금속층은 제1금속층과 제2금속층을 포함하며, 상기 제1금속층은, 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo)합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성되고, 상기 제2금속층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 선택된 금속으로 형성된다.
또한, 상기 제1영역의 최하층과 최상층에는 제1금속층이 구비되고, 상기 제2영역과 제3영역의 최하층에는 제2금속층이 구비되고 상기 제2영역과 제3영역의 최상층에 제1금속층이 구비된다.
또한, 상기 제3영역의 금속층은, 상기 제1영역의 금속층과 연결되는 제1연결부; 상기 제2영역의 금속층과 연결되는 제2연결부; 및 상기 제1연결부와 상기 제2연결부 사이에 구비되는 중간부;를 포함한다.
또한, 상기 제3영역을 구성하는 금속층 중 어느 하나의 금속층은 상기 제1영역의 복수의 금속층과 접한다.
또한, 상기 중간부는 제2금속층으로 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조방법은, 상기 몰드의 일부를 제거하여 제1내부 공간을 형성하는 단계; 상기 제1내부 공간의 제1높이 구간에 금속층을 형성을 하는 단계; 상기 몰드의 일부를 제거하되 상기 제1내부 공간과 연통되는 제2내부 공간을 형성하는 단계; 및 상기 제1내부 공간의 제2높이 구간 및 상기 제2내부 공간에 금속층을 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 상기 제1내부 공간의 제1높이 구간에 금속층을 형성을 하는 단계는, 복수의 금속층을 교대로 도금하여 상기 금속층을 형성한다.
또한, 상기 제1내부 공간의 제2높이 구간 및 상기 제2내부 공간에 금속층을 형성하는 단계는, 복수의 금속층을 교대로 도금하여 상기 금속층을 형성한다.
또한, 상기 몰드는 양극산화막 재질의 몰드이다.
본 발명은 접속의 신뢰성이 향상된 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 전기 흐름의 저항 요소를 제거함으로써 향상된 전기 전도도를 가지는 전기 전도성 접촉핀 및 그 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 하나의 몰드를 이용하여 단차진 형상의 팁부를 제작할 수 있는 전기 전도성 접촉핀의 제조방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 평면도.
도 2a는 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 2b는 도 2a의 사시도.
도 3 및 도 4는 도 2a 및 도 2b의 단부 확대도.
도 5a는 도 1의 B부분의 확대도이고, 도 5b는 도 5a의 사시도.
도 6a는 도 1의 C부분의 확대도이고, 도 6b는 도 6a의 사시도.
도 7a는 도 1의 D부분의 확대도이고, 도 7b는 도 7a의 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀이 설치된 검사장치를 도시한 도면.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조방법을 설명하는 도면.
도 15는 도 14b의 B부분의 확대 사시도.
도 16은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 평면도.
도 17은 도 16의 A부분의 확대도.
도 18은 도 16의 B부분의 확대도.
도 19는 도 16의 C부분의 확대도.
도 20는 도 19의 일부 확대 사시도.
도 21은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀이 설치된 검사 장치를 도시한 도면.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 막 및 영역들의 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 도면에 도시된 성형물의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100, 200)은, 검사장치(10, 20)에 구비되어 검사대상물과 전기적, 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 전달하는데 사용된다. 검사장치(10, 20)는 검사대상물과 접촉하는 전기 전도성 접촉핀(100, 200)을 포함한다. 검사장치는 반도체 제조공정에 사용되는 검사장치일 수 있으며, 그 일례로 프로브 카드일 수 있고, 테스트 소켓일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사장치는 이에 한정되는 것은 아니며, 전기를 인가하여 검사대상물의 불량 여부를 확인하기 위한 장치라면 모두 포함된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100, 200)은, 1 GHz보다 큰 주파수를 가지는 신호를 전달할 수 있는 전기 전도성 접촉핀(100, 200)일 수 있으며, 전기 전도성 접촉핀(100, 200)의 전체 길이는 10 ㎜ 이하로 형성될 수 있다.
이하에서 설명하는 전기 전도성 접촉핀(100, 200)의 폭 방향은 도면에 표기된 ±x방향이고, 전기 전도성 접촉핀(100, 200)의 길이 방향은 도면에 표기된 ±y방향이고, 전기 전도성 접촉핀(100, 200)의 두께 방향은 도면에 표기된 ±z방향이다. 전기 전도성 접촉핀(100, 200)은, 길이 방향(±y 방향)으로 전체 길이 치수(L)를 가지고, 길이 방향의 수직한 두께 방향(±z 방향)으로 전체 두께 치수(H)를 가지며, 길이 방향의 수직한 폭 방향(±x 방향)으로 전체 폭 치수(W)를 가진다.
제1실시예
이하, 도 1 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(200) 및 이의 제조방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(200)의 평면도이고, 도 2a는 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 2b는 도 2a의 사시도이며, 도 3 및 도 4는 도 2a 및 도 2b의 단부 확대도이고, 도 5a는 도 1의 B부분의 확대도이고, 도 5b는 도 5a의 사시도이며, 도 6a는 도 1의 C부분의 확대도이고, 도 6b는 도 6a의 사시도이고, 도 7a는 도 1의 D부분의 확대도이고, 도 7b는 도 7a의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(200)이 설치된 검사장치(20)를 도시한 도면이다.
전기 전도성 접촉핀(200)은 제1면(+z 방향으로의 상면), 제1면에 대향되는 제2면(+z 방향으로의 하면), 제1면 및 제2면을 연결하는 측면을 구비한다. 전기 전도성 접촉핀(200)의 선단부는 회로기판 측에 접속되고, 전기 전도성 접촉핀(200)의 하단부는 검사 대상물 측에 접속된다. 여기서 검사 대상물은 반도체 웨이퍼일 수 있다.
전기 전도성 접촉핀(200)은 검사 대상물에 수직으로 배치된 프로브로서, 오버 드라이브 과정에서 폭 방향(±x방향)으로 탄성 변형하는 바디부(BP)를 포함한다.
바디부(BP)는 길이 방향(±y방향)으로 길게 형성된다. 바디부(BP)의 단면은 사각 단면으로 형성된다. 이 경우 상부 가이드 플레이트(GP1) 및 하부 가이드 플레이트(GP2)의 가이드 구멍은 바디부(BP)의 단면 형상과 대응되게 사각 단면으로 구비될 수 있다. 사각 단면의 바디부(BP)와 사각 단면의 가이드 구멍의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(200)이 가이드 구멍내에서 회전하는 것을 방지하여 바디부(BP)의 탄성 변형 방향이 일정 방향이 되도록 함으로써 접촉핀(200)들간의 간섭을 방지하여 협피치 구현이 가능하도록 한다.
바디부(BP)는 제1면 및 제2면을 관통하여 바디부(BP)의 내부에 비워있는 공간 형태로 형성되는 슬릿(211)을 포함한다. 슬릿(211)은 바디부(BP)의 길이방향(±y방향)을 따라 길게 형성된다. 슬릿(211)은 적어도 1개 이상 구비될 수 있으며, 도면에는 3개의 슬릿(211)이 도시되어 있다. 바디부(BP)의 내부에 형성되는 슬릿(211)을 포함함으로써, 원하는 오버 드라이브량을 확보하고 원하는 침압이나 내허용 시간 전류 특성을 확보하면서 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 전기 전도성 접촉핀(200)의 전체 길이를 짧게 할 수 있게 되므로 전기 전도성 접촉핀(200)의 인덕턴스를 저하시켜 고주파 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 슬릿(211)은 중앙에서 그 단부로 갈수록 내부 폭이 작아지는 형태로 구비된다. 이로 인해 슬릿(211)의 양 측에 구비되는 빔부는 중앙에서 그 단부로 갈수록 폭이 커지는 근부를 가짐으로써 슬릿(211)의 양 단부에서 발생하는 응력 집중을 해소하는 효과를 가진다.
바디부(BP)는 두께 방향(±z 방향)으로 복수 개의 금속층이 적층되어 구비된다. 복수개의 금속층은 서로 다른 이종재질의 금속층이다. 복수개의 금속층은, 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함한다. 제1금속층(101)은 제2금속층(102)에 비해 상대적으로 강성 또는 내마모성이 높은 금속으로서 바람직하게는, 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 제2금속층(102)은 제1금속층(101)에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 금속으로서 바람직하게는, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다.
제1금속층(101)은 바디부(BP)의 두께 방향(±z 방향)으로 하면과 상면에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 바디부(BP)는 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비되며, 적층되는 층수는 3층 이상으로 구성될 수 있으며, 도면에는 17개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 바디부(BP)는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금(제1금속층(101)) - 금(Au)(제2금속층(102)) - 팔라듐-코발트(PdCo)(제1금속층(101)) 합금 순으로 교대로 적층되어 구성되거나, 팔라듐-코발트(PdCo) 합금(제1금속층(101)) - 금(Au)(제2금속층(102)) - 니켈-코발트(NiCo) 합금(제1금속층(101)) - 구리(Cu)(제2금속층(102)) 순으로 교대로 적층되어 구성될 수 있다.
바디부(BP)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 바디부(BP)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로의 최상층이며, 팁부(TP)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 팁부(TP)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로 최상층이다.
바디부(BP)의 선단부는 회로기판(300) 측이고, 바디부(BP)의 하단부는 검사 대상물 측이다. 바디부(BP)의 선단부 및 기단부 중 적어도 어느 하나에는 팁부(TP)가 구비된다. 도면을 참고하면, 팁부(TP)는 바디부(BP)의 선단부에 구비된다. 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 팁부(TP)는 바디부(BP)의 기단부에 구비될 수도 있다.
팁부(TP)는 바디부(BP)의 폭 방향(±x 방향)의 치수보다 작은 치수를 가진다.
팁부(TP)는 바디부(BP)의 두께 방향(±z 방향)의 치수보다 작은 치수를 가지면서 바디부(BP)로부터 단차진 형태로 구비된다. 팁부(TP)의 하면은 바디부(BP)의 하면과 동일 평면에 위치하고 팁부(TP)의 상면은 바디부(BP)의 상면보다 낮은 높이에 위치한다. 여기서 팁부(TP)의 하면은 두께 방향(+z방향)의 최하층이고 팁부(TP)의 상면은 두께 방향(+z방향)의 최상층이다.
팁부(TP)는 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가진다. 보다 구체적으로, 팁부(221)는 적어도 1개 이상의 금속층으로 구성되며 예를 들어 도면에는 8개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다. 다만 팁부(TP)를 구성하는 금속층의 적층 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 1개층 이상이되 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 개수로 구성된다. 팁부(TP)가 복수개의 금속층으로 구성되는 경우, 팁부(TP)는 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함하여 제1금속층(101)과 제2금속층(102)이 교대로 적층되어 구비된다.
팁부(TP)를 구성하는 금속층은 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 일부와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 예를 들어, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제1층(최하층)은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제10층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제2층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제11층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제3층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제12층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제4층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제13층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제5층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제14층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제6층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제15층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제7층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제16층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제8층(최상층)은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제17층(최상층)과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
팁부(TP)의 최상층은 바디부(BP)의 최상층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 최하층은 바디부(BP)의 내부 금속층 중 어느 하나와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 또한 팁부(TP)의 최하층과 팁부(TP)의 최상층 사이의 금속층은 바디부(BP)의 내부 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
팁부(TP)와 바디부(BP)가 서로 다른 이종 재질로서 불연속적으로 형성되는 구조에 따르면 불연속적 경계면에서 전기 저항이 커지는 문제가 발생한다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 동일 재질의 금속층이 팁부(TP)와 바디부(BP)에서 연속적으로 형성되는 구성에 따르면, 팁부(TP)에서 바디부(BP)로의 전기 흐름이 연속되므로 종래와 같이 불연속적 경계면에서 전기 저항이 커지는 문제가 발생하지 않게 된다. 또한 팁부(TP)와 바디부(BP)를 구성하는 금속층이 동일 금속 재질로서 연속되기 때문에 팁부(TP)가 바디부(BP)로부터 박리되는 문제를 최소화할 수 있다.
바디부(BP)의 제1,3,5,7,9층에 해당하는 제1금속층(101)의 재질과 바디부(BP)의 제11,13,15,17층에 해당하는 제1금속층(101)의 재질은 제1금속층(101)에 포함되는 금속 중에서 동일 재질의 금속이거나 다른 재질의 금속일 수 있다. 또한, 바디부(BP)의 제2,4,6,8층에 해당하는 제2금속층(102)의 재질과 바디부(BP)의 제10,12,14,16층에 해당하는 제2금속층(102)의 재질은 제2금속층(102)에 포함되는 금속 중에서 동일 재질의 금속이거나 다른 재질의 금속일 수 있다.
바디부(BP)의 내마모성을 고려하여 바디부(BP)의 최하층과 최상층은 제1금속층(101)으로 구성될 수 있다.
팁부(TP)의 최하층은 제2금속층(102)으로 구성되고 팁부(TP)의 최상층은 제1금속층(102)으로 구성될 수 있다. 이 경우 팁부(TP)는 제1금속층(101)과 제2금속층(102)를 포함하여 복수의 금속층이 두께 방향(±z방향)으로 적층되어 구성된다. 팁부(TP)가 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)의 강성 및 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 팁부(TP)의 최하층과 최상층은 제2금속층(102)으로 구성될 수 있다. 이 경우 팁부(TP)의 최하층과 최상층 사이에는 제1금속층(101)이 구비될 수 있다. 팁부(TP)가 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)의 강성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 팁부(TP)의 최하층과 최상층은 제1금속층(102)으로 구성될 수 있다. 이 경우 팁부(TP)의 최하층과 최상층 사이에는 제2금속층(102)이 구비될 수 있다. 팁부(TP)가 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)의 강성 및 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 팁부(TP)는 단일의 금속층으로 구비될 수 있다. 단일의 금속층은 제1금속층(101)이거나 제2금속층(102)일 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)를 구성하는 단일의 금속층은 바디부(BP)를 구성하는 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
예를 들어, 팁부(TP)와 바디부(BP)를 구성하는 제1금속층(101)은 팔라듐-코발트(PdCo)합금이고, 제2금속층(102)은 금(Au)일 수 있다. 바디부(BP)를 구성하는 금(Au) 재질의 모든 제2금속층(102)은 팁부(TP)를 구성하는 금(Au) 재질의 제2금속층(102)과 연결된다. 바디부(BP)를 구성하는 제2금속층(102)모두가 팁부(TP)를 구성하는 제2금속층(102)에 일체로 연결되기 때문에 바디부(BP)에서 팁부(TP)로 또는 팁부(TP)에서 바디부(BP)의 전기 흐름이 제2금속층(102)에서 연속적으로 이루어진다. 그 결과 전기 전도성 접촉핀(200)의 전기 전도도를 크게 향상시킬 수 있게 된다. 종래에는 팁부(TP)의 재질과 바디부(BP)의 재질이 서로 달라, 불연속적 경계면에서 전기 흐름에 저항이 발생하게 되지만, 팁부(TP)의 모든 제2금속층(102)이 바디부(BP)의 모든 제2금속층(102)과 일체로 연결되는 본 발명에 따르면, 전기 흐름의 저항 요소를 제거함으로써 향상된 전기 전도도를 제공할 수 있게 된다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)와 바디부(BP)를 구성하는 제1금속층(101)은 팔라듐-코발트(PdCo)합금이고, 제2금속층(102)은 구리(Cu)일 수 있다. 이 경우 전기 전도성 접촉핀(200)의 전기 전도도를 향상시키기 위해 팁부(TP)는 금(Au) 재질로 표면이 추가로 코팅될 수 있다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)의 최하층과 최상층은 모두 제1금속층(101)으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)의 최하층과 최상층의 금속층은 바디부(BP)의 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 팁부(TP)의 최하층과 최상층이 모두 제1금속층(101)으로 구성되는 경우에는, 팁부(TP)의 내마모성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 팁부(TP)의 최하층과 최상층의 금속층이 제1금속층(101)으로 구성되는 경우에는 최하층과 최상층 사이에 제2금속층(102)이 구비되어 팁부(TP)의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)는 제1금속층(101)의 단일층으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)의 제1금속층(101)은 바디부(BP)의 제1금속층(101)과 연속적으로 형성된다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)는 제2금속층(102)의 단일층으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)의 제2금속층(102)은 바디부(BP)의 제2금속층(102)과 연속적으로 형성된다.
전기 전도성 접촉핀(200)은 금속층의 다층 구성에 따라 제1영역(510), 제2영역(520) 및 제3영역(530)으로 구분된다.
제1영역(510)은 복수의 금속층이 두께 방향(±z방향)으로 적층되어 구성되는 영역이다. 제2영역(520)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)의 치수보다 작은 치수를 갖고 제1영역(510)을 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가지는 영역이다. 제3영역(530)은 제1영역(510)과 제2영역(520) 사이에 위치하여 제1영역(510)과 제2영역(520)의 동일 재질의 금속층을 연결하는 영역이다. 제3영역(530)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)의 치수와 동일 치수를 가질 수 있다.
제1영역(510)과 제3영역(530)은 바디부(BP)이고, 제2영역(520)은 접속 대상물(회로기판(300))과 접촉하는 팁부(TP)일 수 있다.
제1영역(510)은 두께 방향(±z 방향)으로 복수 개의 금속층이 적층되어 구비된다. 복수개의 금속층은, 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함한다. 제1금속층(101)은 제2금속층(102)에 비해 상대적으로 강성 또는 내마모성이 높은 금속으로서 바람직하게는, 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 제2금속층(102)은 제1금속층(101)에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 금속으로서 바람직하게는, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 제1금속층(101)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z 방향)으로 하면과 상면에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 제1영역(510)은 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비되며, 적층되는 층수는 3층 이상으로 구성될 수 있으며, 도면에는 17개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다.
제2영역(520)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z 방향)의 치수보다 작은 치수를 가지면서 단차진 형태로 구비될 수 있다. 제2영역(520)은 제1영역(510)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수는 가진다. 예를 들어 도면에는 8개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다. 다만 제2영역(520)을 구성하는 금속층의 적층 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 1개층 이상이되 제1영역(510)을 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 개수로 구성된다. 제2영역(520)이 복수개의 금속층으로 구성되는 경우, 제2영역(520)은 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함하여 제1금속층(101)과 제2금속층(102)이 교대로 적층되어 구비된다.
제1영역(510)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 제1영역(510)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로의 최상층이며, 제2영역(520)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 제2영역(520)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로 최상층이다.
제2영역(520)를 구성하는 금속층은 제1영역(510)를 구성하는 금속층의 일부와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 예를 들어, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제1층(최하층)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제10층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제2층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제11층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제3층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제12층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제4층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제13층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제5층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제14층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제6층(최상층)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제15층(최상층)과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제7층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제16층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제8층(최상층)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제17층(최상층)과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
제2영역(520)의 최상층은 제1영역(510)의 최상층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 최하층은 제1영역(510)의 내부 금속층 중 어느 하나와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 제2영역(520)과 제1영역(510)이 서로 다른 이종 재질로서 불연속적으로 형성되는 구조에 따르면 불연속적 경계면에서 전기 저항이 커지는 문제가 발생한다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 동일 재질의 금속층이 제2영역(220)과 제1영역(510)에서 연속적으로 형성되는 구성에 따르면, 전기 저항이 커지는 문제가 발생하지 않게 된다.
제1영역(510)의 최하층과 최상층은 제1금속층(101)으로 구성된다.
제2영역(520)의 최하층은 제2금속층(102)으로 구성되고 제2영역(520)의 최상층은 제1금속층(102)으로 구성된다. 이 경우 제2영역(520)은 제1금속층(101)과 제2금속층(102)를 포함하여 구성된다. 제2영역(520)이 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 제2영역(520)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 제2영역(520)의 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
제3영역(530)은 최하층은 제2금속층(102)으로 구성되고 제3영역(530)의 최상층은 제1금속층(102)으로 구성된다.
제3영역(530)의 금속층은, 제1영역(510)의 금속층과 동일 재질로 연결되는 제1연결부(531)와, 제2영역(520)의 금속층과 동일 재질로 연결되는 제2연결부(532)와, 제1연결부(531)와 제2연결부(532)를 연결하는 중간부(533)를 포함한다. 다만 제3영역(530)을 구성하는 금속층의 적층 개수에 따라 제1연결부(531)가 없이 중간부(533)가 제1영역(510)의 금속층과 직접 연결되거나, 제2연결부(532)가 없이 중간부(533)가 제2영역(532)의 금속층과 직접 연결될 수 있다.
도면에는 제3영역(530)의 중간부(533)가 수직한 형태로 도시되어 있으나, 도금 공정에 의해 제작될 경우 제2영역(520) 및 제3영역(530)은 -z방향으로 오목하게 라운드진 형태로 구비될 수 있다.
제2영역(520) 및 제3영역(530)을 구성하는 금속층 중 어느 하나의 금속층은, 제1영역(510)의 복수의 금속층과 접할 수 있다. 구체적으로, 제2영역(520) 및 제3영역(530)의 최하층을 구성하는 금속층은, 제1영역(510)의 복수의 금속층과 접한다. 제2영역(520) 및 제3영역(530)의 최하층을 제외한 나머지 금속층 각각은, 제1영역(510)의 금속층 및 제2영역(520)의 금속층과 동일 재질로서 일대일 대응되어 연결된다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 제1영역(510)의 제1층 내지 제9층의 금속층이 제3영역(530)의 최하층을 구성하는 금속층에 접하고, 제1영역(510))의 제10층 내지 제17층의 금속층은 제3영역(530)의 각 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 연장되어 형성된다.
제2영역(520) 및 제3영역(530)의 최하층은 전기 전도도가 높은 제2금속층(102)으로 형성됨에 따라, 제1영역(510)의 내부에 구비되는 전기 전도도가 높은 제2금속층(102)과 일체로 연결된다. 이로 인해 제2영역(520)에 구비되는 전기 전도도가 높은 제2금속층(102) 모두는 제1영역(510)에 구비되는 전기 전도도가 높은 제2금속층(102)과 일체로 연결된다. 그 결과 팁부(TP)에서 바디부(BP)로, 또는 바디부(BP)에서 팁부(TP)로의 전기 흐름이 제2금속층(102)를 통해 원활하게 이루어지기 때문에 전기 전도도가 향상되는 이점을 갖게 된다.
또한 제2영역(520)에 구비되는 탄성 강도가 높은 제1금속층(101) 모두는 제1영역(510)에 구비되는 탄성 강도가 높은 제1금속층(101)들 중 일부와 일체로 연속적으로 연결되기 때문에, 팁부(TP)가 바디부(BP)로부터 쉽게 박리되거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
전기 전도성 접촉핀(200)은 상부 가이드 플레이트(GP1)의 상면에 걸리는 일측 확대부(212)와 일측 확대부의 반대측에 구비되는 타측 오목부(213)를 구비한다. 일측 확대부(212)는 폭 방향(±x방향)의 어느 한 방향으로 바디부(BP)에서 돌출되어 구비된다. 일측 확대부(212)의 반대측에는 타측 오목부(213)가 구비된다. 타측 오목부(213)는 일측 확대부(212)가 돌출되는 방향과 동일 방향으로 오목하게 파인 형태로 구비된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드 플레이트(GP1, GP2)에는 복수개의 전기 전도성 접촉핀(200)이 설치된다. 이때에 일측 확대부(212), 타측 오목부(213), 일측 확대부(212), 타측 오목부(213) 순으로 배치됨으로써, 어느 하나의 전기 전도성 접촉핀(200)의 일측 확대부(212)에 대응되는 위치에는 다른 하나의 전기 전도성 접촉핀(200)의 타측 오목부(213)가 위치하게 된다. 이를 통해 전기 전도성 접촉핀(200)들을 협피치로 배치하더라도 단락되는 문제를 방지할 수 있다(한편, 도 8에는 전기 전도성 접촉핀(200)들의 피치는 다소 과장되게 도시하였으나 이보다 더 작은 협피치로 배치될 수 있음을 물론이다)
전기 전도성 접촉핀(200)의 상부 팁부(221)는 회로기판(300)의 패드(CP)에 접속된다. 여기서의 회로기판(300)은 공간변환기를 포함하여 검사 대상물을 검사하기 위해 회로부를 구성하는 부분이다. 전기 전도성 접촉핀(200)의 하부 팁부(222)는 검사 대상물의 단자에 접속된다. 전기 전도성 접촉핀(200)의 상부 팁부(221)는 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)의 치수보다 작은 치수를 갖고, 상부 팁부(221)는 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가진다. 이를 통해 침압을 높이고, 높은 전기 전도도와 높은 강도를 제공함으로써 접속의 신뢰성을 향상시킨다.
이하, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(200)의 제조방법에 대해 설명한다. 도 9 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(200)의 제조방법을 설명하는 도면이고, 도 15는 도 14b의 B부분의 확대 사시도이다.
먼저 몰드(1000)를 준비한다. 도 9a는 몰드(1000)의 평면도이고 도 9b는 도 9a의 A-A’단면도이다.
몰드(1000)는 양극산화막, 포토레지스트, 실리콘 웨이퍼 또는 이와 유사한 재질로 구성될 있다. 다만, 바람직하게는 몰드(1000)는 양극산화막 재질로 구성될 수 있다. 양극산화막은 모재인 금속을 양극산화하여 형성된 막을 의미하고, 포어는 금속을 양극산화하여 양극산화막을 형성하는 과정에서 형성되는 구멍을 의미한다. 예컨대, 모재인 금속이 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금인 경우, 모재를 양극산화하면 모재의 표면에 알루미늄 산화물(Al203) 재질의 양극산화막이 형성된다. 다만 모재 금속은 이에 한정되는 것은 아니며, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb 또는 이들의 합금을 포함한다, 위와 같이 형성된 양극산화막은 수직적으로 내부에 포어가 형성되지 않은 배리어층과, 내부에 포어가 형성된 다공층으로 구분된다. 배리어층과 다공층을 갖는 양극산화막이 표면에 형성된 모재에서, 모재를 제거하게 되면, 알루미늄 산화물(Al203) 재질의 양극산화막만이 남게 된다. 양극산화막은 양극산화시 형성된 배리어층이 제거되어 포어의 상, 하로 관통되는 구조로 형성되거나 양극산화시 형성된 배리어층이 그대로 남아 포어의 상, 하 중 일단부를 밀폐하는 구조로 형성될 수 있다.
양극산화막은 2~3ppm/℃의 열팽창 계수를 갖는다. 이로 인해 고온의 환경에 노출될 경우, 온도에 의한 열변형이 적다. 따라서 전기 전도성 접촉핀(200)의 제작 환경에 비록 고온 환경이라 하더라도 열 변형없이 정밀한 전기 전도성 접촉핀(200)을 제작할 수 있다.
종래에는 양극산화막 대신 포토레지스트(PR)를 이용해 전기 전도성 접촉핀 제조용 몰드를 제작하였다. 액체 성분인 감광액을 뿌리고 굳히는 과정을 반복해 몰드를 제작하다보니 30㎛ 단위로 층이 생긴다. 전기 전도성 접촉핀을 완성한 뒤에도 층이 바뀌는 부분마다 대나무처럼 마디가 생겨 변형이 쉽게 생긴다. 몰드를 높게 쌓는 것에도 한계가 있었고 정밀한 패터닝도 어려웠다. 하지만, 양극산화막 재질의 몰드(1000)를 이용하여 이와 같은 문제점을 해결할 수 있게 된다. 우선 이미 고체 상태인 양극산화막을 에칭하는 것이기 때문에 정밀한 패터닝이 가능하다. 또한, 완성된 전기 전도성 접촉핀(200)에는 종래 방식과 달리 층마디가 없어 사용 후에도 변형이 오지 않았다. 전기 전도성도 기존 핀에 비해 높고 100㎓(기가헤르츠) 이상의 고주파 대역에서도 신호 손실 없이 사용이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(200)은 포토 레지스트 몰드 대신에 양극산화막 재질의 몰드(1000)를 이용하여 제조된다는 점에서 포토 레지스트 몰드로는 구현하는데 한계가 있었던 형상의 정밀도, 미세 형상의 구현의 효과를 발휘할 수 있게 된다. 또한 기존의 포토 레지스트 몰드의 경우에는 40㎛ 두께 수준의 전기 전도성 접촉핀을 제작할 수 있으나 양극산화막 재질의 몰드(1000)를 이용할 경우에는 100㎛ 이상에서 200㎛ 이하의 두께를 가지는 전기 전도성 접촉핀(200)도 제작할 수 있게 된다. 이를 통해 제1,2금속층(101, 102)를 이용한 다층 도금이 가능하므로, 탄성 강도와 전기 전도도를 동시에 향상시킬 수 있게 된다.
몰드(1000)의 하면에는 시드층(1200)이 구비된다. 시드층(1200)은 몰드(1000)에 제1 내부 공간(1100)을 형성하기 이전에 몰드(1000)의 하면에 구비될 수 있다. 한편 몰드(1000)의 하부에는 지지기판(S)이 형성되어 몰드(1000)의 취급성을 향상시킬 수 있다. 시드층(1200)은 제1,2금속층(101, 102)과는 다른 재질의 금속으로 구비되며 예컨대, 구리(Cu)재질로 형성될 수 있고, 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음으로 몰드(1000)의 일부를 제거하여 제1내부 공간(1100)을 형성하는 단계를 수행한다. 도 10a는 몰드(1000)에 제1 내부 공간(1100)가 형성된 상태를 도시한 평면도이고, 도 10b는 도 10a의 A-A’단면도이다.
제1 내부 공간(1100)은 양극산화막 재질의 몰드(1000)를 습식 에칭하여 형성될 수 있다. 이를 위해 몰드(1000)의 상면에 포토 레지스트를 구비하고 이를 패터닝한 다음, 패터닝되어 오픈된 영역의 양극산화막이 에칭 용액과 반응하여 제1 내부 공간(1100)이 형성될 수 있다.
그 다음 제1내부 공간(1100)의 제1높이 구간(H1)에 금속층을 형성하는 단계를 수행한다. 도 11a는 제1 내부 공간(1100)의 제1높이 구간(H1)에 다층 도금을 수행한 상태를 도시한 평면도이고, 도 11b는 도 11a의 A-A’단면도이다.
시드층(1200)을 이용하여 전기 도금 공정을 수행하여 제1내부 공간(1100)에 금속층을 형성하되, 제1내부 공간(1100)의 제1높이 구간(H1)까지만 금속층을 형성한다. 제1높이 구간(H1)은 몰드(1000)의 두께(D)보다 작다.
몰드(1000)의 두께 방향(±z 방향)으로 금속층이 성장하면서 형성되기 때문에, 몰드(1000)의 두께 방향(±z 방향)으로의 각 단면에서의 형상이 동일하고, 몰드(1000)의 두께 방향(±z 방향)으로 복수 개의 금속층이 적층되어 구비된다. 복수개의 금속층은, 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함한다. 제1금속층(101)은 제2금속층(102)에 비해 상대적으로 내마모성이 높은 금속으로서 로듐(rhodium, Rd), 백금 (platinum, Pt), 이리듐(iridium, Ir), 팔라듐(palladium) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(palladium-cobalt, PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(palladium-nickel, PdNi) 합금 또는 니켈-인(nickel-phosphor, NiPh) 합금, 니켈-망간(nickel-manganese, NiMn), 니켈-코발트(nickel-cobalt, NiCo) 또는 니켈-텅스텐(nickel-tungsten, NiW) 합금을 포함한다. 제2금속층(102)은 제1금속층(101)에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 금속으로서 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금을 포함한다.
제1금속층(101)은 두께 방향(±z 방향)으로 최하층과 최상층에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 복수의 금속층은 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비되며, 적층되는 층수는 3층 이상으로 구성될 수 있다.
다음으로 몰드(1000)의 일부를 제거하되 제1내부 공간(1100)과 연통되는 제2내부 공간(1300)을 형성하는 단계를 수행한다. 도 12a는 몰드(1000)의 일부를 제거하여 제2 내부 공간(1300)이 형성된 상태를 도시한 평면도이고, 도 12b는 도 12a의 A-A’단면도이다.
제2내부 공간(1300)은 몰드(1000)의 상면에 포토 레지스트를 구비하고 이를 패터닝한 다음, 패터닝되어 오픈된 영역의 양극산화막이 에칭 용액과 반응하여 제2 내부 공간(1300)이 형성될 수 있다. 제2내부 공간(1300)은 제1내부 공간(1100)과 연통되도록 형성된다.
다음으로 제1내부 공간(1100)의 제2높이(H2) 구간 및 제2내부 공간(1300)에 금속층을 형성하는 단계를 수행한다. 도 13a는 제1내부 공간(1100)의 제2높이(H2) 구간 및 제2내부 공간(1300)에 금속층이 형성된 상태를 도시한 평면도이고, 도 13b는 도 12a의 A-A’단면도이다.
금속층은 제1내부 공간(1100)의 제2높이 구간(H2)과 제2내부 공간(1300)에 형성된다. 제1내부 공간(1100)의 제1높이 구간(H1)에는 이미 금속층이 형성되어 있고, 이미 형성된 금속층도 시드층으로서의 기능을 한다. 이전 단계에서 이미 형성된 금속층이 시드층으로서 기능하기 때문에, 제1내부 공간(1100)의 제2높이 구간(H2)과 제2내부 공간(1300)에 추가로 형성되는 금속층은 -z 방향으로 오목하게 라운드진 형태로 구비될 수 있다.
추가로 형성되는 금속층은 몰드(1000)의 두께 방향(±z 방향)으로 복수 개의 금속층이 적층되어 구비된다. 복수개의 금속층은, 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함한다. 제1금속층(101)은 제2금속층(102)에 비해 상대적으로 내마모성이 높은 금속으로서 로듐(rhodium, Rd), 백금 (platinum, Pt), 이리듐(iridium, Ir), 팔라듐(palladium) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(palladium-cobalt, PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(palladium-nickel, PdNi) 합금 또는 니켈-인(nickel-phosphor, NiPh) 합금, 니켈-망간(nickel-manganese, NiMn), 니켈-코발트(nickel-cobalt, NiCo) 또는 니켈-텅스텐(nickel-tungsten, NiW) 합금을 포함한다. 제2금속층(102)은 제1금속층(101)에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 금속으로서 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금을 포함한다.
이에 따라 제1내부 공간(1100)의 제1높이 구간(H1)과 제2높이 구간(H2)에 형성되는 금속층은 제1영역(510)이 되고, 제2내부 공간(1300)에 형성되는 금속층은 제2,3영역(520,530)이 된다.
도금 공정이 완료가 되면, 몰드(1000)와 시드층(1200)을 제거하는 공정을 수행한다. 몰드(1000)가 양극산화막 재질인 경우에는 양극산화막 재질에 선택적으로 반응하는 용액을 이용하여 몰드(1000)를 제거한다. 또한 시드층(1200)이 구리(Cu) 재질인 경우에는 구리(Cu)에 선택적으로 반응하는 용액을 이용하여 시드층(1200)을 제거한다.
한편, 전기 전도성 접촉핀(200)의 최외 표면에는 금(Au) 재질이 전체적 또는 부분적으로 추가로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 제조방법에 따르면, 하나의 몰드(1000)를 이용하되 첫번째 에칭 공정에 의해 형성된 제1내부 공간(1100)에서 제1영역(510)의 일부를 형성하고, 두번째 에칭 공정에 의해 형성된 제2내부 공간(1300)과 제1내부 공간(1100)에서 제1 내지 제3영역(510, 520, 530)을 형성함으로써 단차진 제2영역(520)이 제작된다. 이처럼 하나의 몰드(1000)를 이용하여 몰드(1000)를 에칭하면서 바디부(BP)의 단부에서 단차진 팁부(TP)를 제조할 수 있게 된다. 반면에 포토 레지스트를 이용하여 팁부를 가지는 전기 전도성 접촉핀(200)을 제조할 경우에는, 복수회에 걸쳐 몰드로서 기능하는 포토 레지스트를 적층하는 과정이 필요하다. 이로 인해 공정이 복잡하고 복수회에 걸쳐 적층된 포토 레지스트 몰드로 인해 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에는 층 별로 마디가 생겨나는 문제가 있다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법에 의하면, 하나의 몰드(1000)를 이용하여 에칭하면서 도금 공간을 형성하기 때문에 단차진 팁부(TP)의 형성이 가능하면서도 층 별로 마디가 생기지 않는다는 장점을 가진다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전기 전도성 접촉핀(200)은, 그 측면에 복수 개의 미세 트렌치(88)를 포함한다. 미세 트렌치(88)는 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에서 전기 전도성 접촉핀(200)의 두께 방향(±z 방향)으로 길게 연장되어 형성된다. 여기서 전기 전도성 접촉핀(200)의 두께 방향(±z 방향)은 전기 도금 시 금속층이 성장하는 방향을 의미한다.
미세 트렌치(88)는 제1영역(510), 제2영역(520) 및 제3영역(530)의 측면 모두에 형성된다. 또한 미세 트렌치(88)는 바디부(BP)의 측면과 팁부(TP)의 측면 모두에 형성된다. 다만, 전기 전도성 접촉핀(200)의 단부면(531)에는 미세 트렌치(88)가 구비되지 않는다. 단부면(531)은 바디부(BP)에서 팁부(TP)측으로 단차지면서 형성되는 바디부(BP)의 단차면이다.
미세 트렌치(88)는 그 깊이가 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가지며, 그 폭 역시 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가진다. 여기서 미세 트렌치(88)는 양극산화막 몰드(1000)의 제조시 형성된 기공홀에 기인한 것이기 때문에 미세 트렌치(88)의 폭과 깊이는 양극산화막 몰드(1000)의 기공홀의 직경의 범위 이하의 값을 가진다. 한편, 양극산화막 몰드(1000)에 제1, 2내부 공간(1100, 1300)을 형성하는 과정에서 에칭 용액에 의해 양극산화막 몰드(1000)의 기공홀의 일부가 서로 뭉개지면서 양극산화시 형성된 기공홀의 직경의 범위보다 보다 큰 범위의 깊이를 가지는 미세 트렌치(88)가 적어도 일부 형성될 수 있다.
양극산화막 몰드(1000)는 수많은 기공홀들을 포함하고 이러한 양극산화막 몰드(1000)의 적어도 일부를 에칭하여 제1, 2내부 공간(1100, 1300)을 형성하고, 제1, 2내부 공간(1100, 1300) 내부로 전기 도금으로 금속층을 형성하므로, 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에는 양극산화막 몰드(1000)의 기공홀과 접촉하면서 형성되는 미세 트렌치(88)가 구비되는 것이다.
위와 같은 미세 트렌치(88)는, 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에 있어서 표면적으로 크게 할 수 있는 효과를 가진다. 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에 형성되는 미세 트렌치(88)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(200)에서 발생한 열을 빠르게 방출할 수 있으므로 전기 전도성 접촉핀(200)의 온도 상승을 억제할 수 있게 된다. 또한, 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에 형성되는 미세 트렌치(88)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(200)의 변형 시 비틀림 저항 능력을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 전기 전도성 접촉핀(200)을 로봇수단을 이용하여 가이드 플레이트(GP1, GP2)의 가이드 구멍에 자동으로 삽입하는 과정에서, 전기 전도성 접촉핀(200)을 촬상하여 전기 전도성 접촉핀(200)의 위치를 확인하는 과정을 수행하게 된다. 이때 전기 전도성 접촉핀(200)의 측면에 형성된 미세 트렌치(88)는 촬상수단으로 촬영할 때 난반사면으로서 기능하기 때문에 촬상수단이 전기 전도성 접촉핀(200)의 위치를 정밀하게 파악할 수 있게 된다. 또한, 전기 전도성 접촉핀(200)의 단부면(531)에는 미세 트렌치(88)가 구비되지 않기 때문에, 전기 전도성 접촉핀(200)을 촬상수단으로 촬영할 때 미세 트렌치(88)가 구비된 영역과 미세 트렌치(88)가 구비되지 않은 단부면(531)의 대비를 통해 전기 전도성 접촉핀(200)의 단부면(531)의 위치를 정밀하게 파악할 수 있게 된다.
제2실시예
다음으로, 본 발명에 따른 제2실시예에 대해 살펴본다. 단, 제1실시예와 비교하여 특징적인 구성요소들을 중심으로 설명하겠으며, 제1실시예와 동일하거나 유사한 구성요소들에 대한 설명은 되도록이면 생략한다.
도 16은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)의 평면도이고, 도 17은 도 16의 A부분의 확대도이며, 도 18은 도 16의 B부분의 확대도이고, 도 19는 도 16의 C부분의 확대도이며, 도 20는 도 19의 일부 확대 사시도이고, 도 21은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)이 설치된 검사 장치(10)를 도시한 도면이다.
전기 전도성 접촉핀(100)은, 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성된 바디부(BP)와, 바디부(BP)의 선단부 및 기단부 중 적어도 어느 하나에 구비되는 팁부(TP)를 포함한다.
바디부(BP)는, 이하에서 설명하는 제1접속부(110), 제2접속부(120), 탄성부(130), 비탄성부(140), 외벽부(150)를 포함한다. 팁부(TP)는 바디부(BP)의 선단부인 제1접속부(110) 및 바디부(BP)의 기단부인 제2접속부(120) 중 적어도 어느 하나에 구비된다.
바디부(BP)는 판상 플레이트를 절곡하여 구성되는 탄성부(130)를 포함하여 길이 방향(±y방향)으로 탄성 변형한다.
바디부(BP)는 두께 방향(±z 방향)으로 복수 개의 금속층이 적층되어 구비된다. 복수개의 금속층은 서로 이종재질의 금속층이다. 복수개의 금속층은, 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함한다. 제1금속층(101)은 제2금속층(102)에 비해 상대적으로 강성 또는 내마모성이 높은 금속으로서 바람직하게는, 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 제2금속층(102)은 제1금속층(101)에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 금속으로서 바람직하게는, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다.
제1금속층(101)은 바디부(BP)의 두께 방향(±z 방향)으로 하면과 상면에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 바디부(BP)는 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비된다.
바디부(BP)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 바디부(BP)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로의 최상층이며, 팁부(TP)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 팁부(TP)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로 최상층이다.
바디부(BP)의 선단부는 회로기판(300) 측이고, 바디부(BP)의 하단부는 검사 대상물 측이다. 바디부(BP)의 선단부 및 기단부 중 적어도 어느 하나에는 팁부(TP)가 구비된다. 도면을 참고하면, 팁부(TP)는 바디부(BP)의 기단부에 구비된다. 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 팁부(TP)는 바디부(BP)의 선단부에 구비될 수도 있다.
팁부(TP)는 바디부(BP)의 폭 방향(±x 방향)의 치수보다 작은 치수를 가진다.
팁부(TP)는 바디부(BP)의 두께 방향(±z 방향)의 치수보다 작은 치수를 가지면서 단차진 형태로 구비된다. 팁부(TP)의 하면은 바디부(BP)의 하면과 동일 평면에 위치하고 팁부(TP)의 상면은 바디부(BP)의 상면보다 낮은 높이에 위치한다. 여기서 팁부(TP)의 하면은 두께 방향(+z방향)의 최하층이고 팁부(TP)의 상면은 두께 방향(+z방향)의 최상층이다.
팁부(TP)는 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가진다. 보다 구체적으로, 팁부(221)는 적어도 1개 이상의 금속층으로 구성되며 예를 들어 도면에는 8개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다. 다만 팁부(TP)를 구성하는 금속층의 적층 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 1개층 이상이되 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 개수로 구성된다.
팁부(TP)를 구성하는 금속층은 바디부(BP)를 구성하는 금속층의 일부와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 예를 들어, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제1층(최하층)은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제10층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제2층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제11층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제3층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제12층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제4층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제13층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제5층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제14층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제6층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제15층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제7층은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제16층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제8층(최상층)은 바디부(BP)의 두께 방향(±z방향)으로의 제17층(최상층)과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
팁부(TP)의 최상층은 바디부(BP)의 최상층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 팁부(TP)의 최하층은 바디부(BP)의 내부 금속층 중 어느 하나와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 또한 팁부(TP)의 최하층과 팁부(TP)의 최상층 사이의 금속층은 바디부(BP)의 내부 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
팁부(TP)와 바디부(BP)가 서로 다른 이종 재질로서 불연속적으로 형성되는 구조에 따르면 불연속적 경계면에서 전기 저항이 커지는 문제가 발생한다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 동일 재질의 금속층이 팁부(TP)와 바디부(BP)에서 연속적으로 형성되는 구성에 따르면, 팁부(TP)에서 바디부(BP)로의 전기 흐름이 연속되므로 종래와 같이 불연속적 경계면에서 전기 저항이 커지는 문제가 발생하지 않게 된다. 또한 팁부(TP)와 바디부(BP)를 구성하는 금속층이 동일 금속 재질로서 연속되기 때문에 팁부(TP)가 바디부(BP)로부터 박리되는 문제를 최소화할 수 있다.
바디부(BP)의 제1,3,5,7,9층에 해당하는 제1금속층(101)의 재질과 바디부(BP)의 제11,13,15,17층에 해당하는 제1금속층(101)의 재질은 제1금속층(101)에 포함되는 금속 중에서 동일 재질의 금속이거나 다른 재질의 금속일 수 있다. 또한, 바디부(BP)의 제2,4,6,8층에 해당하는 제2금속층(102)의 재질과 바디부(BP)의 제10,12,14,16층에 해당하는 제2금속층(102)의 재질은 제2금속층(102)에 포함되는 금속 중에서 동일 재질의 금속이거나 다른 재질의 금속일 수 있다.
바디부(BP)의 내마모성을 고려하여 바디부(BP)의 최하층과 최상층은 제1금속층(101)으로 구성될 수 있다.
팁부(TP)의 최하층은 제2금속층(102)으로 구성되고 팁부(TP)의 최상층은 제1금속층(102)으로 구성될 수 있다. 이 경우 팁부(TP)는 제1금속층(101)과 제2금속층(102)를 포함하여 복수의 금속층이 두께 방향(±z방향)으로 적층되어 구성된다. 팁부(TP)가 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)의 강성 및 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 팁부(TP)의 최하층과 최상층은 제2금속층(102)으로 구성될 수 있다. 이 경우 팁부(TP)의 최하층과 최상층 사이에는 제1금속층(101)이 구비될 수 있다. 팁부(TP)가 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)의 강성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 팁부(TP)의 최하층과 최상층은 제1금속층(102)으로 구성될 수 있다. 이 경우 팁부(TP)의 최하층과 최상층 사이에는 제2금속층(102)이 구비될 수 있다. 팁부(TP)가 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 팁부(TP)의 강성 및 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 팁부(TP)는 단일의 금속층으로 구비될 수 있다. 단일의 금속층은 제1금속층(101)이거나 제2금속층(102)일 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)를 구성하는 단일의 금속층은 바디부(BP)를 구성하는 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
예를 들어, 팁부(TP)와 바디부(BP)를 구성하는 제1금속층(101)은 팔라듐-코발트(PdCo) 합금이고, 제2금속층(102)은 금(Au)일 수 있다. 바디부(BP)를 구성하는 금(Au) 재질의 모든 제2금속층(102)은 팁부(TP)를 구성하는 금(Au) 재질의 제2금속층(102)과 연결된다. 바디부(BP)를 구성하는 제2금속층(102)모두가 팁부(TP)를 구성하는 제2금속층(102)에 일체로 연결되기 때문에 바디부(BP)에서 팁부(TP)로 또는 팁부(TP)에서 바디부(BP)의 전기 흐름이 제2금속층(102)에서 연속적으로 이루어진다. 그 결과 전기 전도성 접촉핀(200)의 전기 전도도를 크게 향상시킬 수 있게 된다. 종래에는 팁부(TP)의 재질과 바디부(BP)의 재질이 서로 달라, 불연속적 경계면에서 전기 흐름에 저항이 발생하게 되지만, 팁부(TP)의 모든 제2금속층(102)이 바디부(BP)의 모든 제2금속층(102)과 일체로 연결되는 본 발명에 따르면, 전기 흐름의 저항 요소를 제거함으로써 향상된 전기 전도도를 제공할 수 있게 된다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)와 바디부(BP)를 구성하는 제1금속층(101)은 팔라듐-코발트(PdCo) 합금이고, 제2금속층(102)은 구리(Cu)일 수 있다. 이 경우 전기 전도성 접촉핀(200)의 전기 전도도를 향상시키기 위해 팁부(TP)는 금(Au) 재질로 표면이 추가로 코팅될 수 있다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)의 최하층과 최상층은 모두 제1금속층(101)으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)의 최하층과 최상층의 금속층은 바디부(BP)의 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 팁부(TP)의 최하층과 최상층이 모두 제1금속층(101)으로 구성되는 경우에는, 팁부(TP)의 내마모성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 팁부(TP)의 최하층과 최상층의 금속층이 제1금속층(101)으로 구성되는 경우에는 최하층과 최상층 사이에 제2금속층(102)이 구비되어 팁부(TP)의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)는 제1금속층(101)의 단일층으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)의 제1금속층(101)은 바디부(BP)의 제1금속층(101)과 연속적으로 형성된다.
또는 예를 들어, 팁부(TP)는 제2금속층(102)의 단일층으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 팁부(TP)의 제2금속층(102)은 바디부(BP)의 제2금속층(102)과 연속적으로 형성된다.
전기 전도성 접촉핀(200)은 금속층의 다층 구성에 따라 제1영역(510), 제2영역(520) 및 제3영역(530)으로 구분된다.
제1영역(510)은 복수의 금속층이 두께 방향(±z방향)으로 적층되어 구성되는 영역이다. 제2영역(520)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)의 치수보다 작은 치수를 갖고 제1영역(510)을 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가지는 영역이다. 제3영역(530)은 제1영역(510)과 제2영역(520) 사이에 위치하여 제1영역(510)과 제2영역(520)의 동일 재질의 금속층을 연결하는 영역이다. 제3영역(530)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)의 치수와 동일 치수를 가질 수 있다.
제1영역(510)과 제3영역(530)은 바디부(BP)이고, 제2영역(520)은 접속 대상물(검사대상물)과 접촉하는 팁부(TP)일 수 있다.
제1영역(510)은 두께 방향(±z 방향)으로 복수 개의 금속층이 적층되어 구비된다. 복수개의 금속층은, 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함한다. 제1금속층(101)은 제2금속층(102)에 비해 상대적으로 강성 또는 내마모성이 높은 금속으로서 바람직하게는, 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 제2금속층(102)은 제1금속층(101)에 비해 상대적으로 전기 전도도가 높은 금속으로서 바람직하게는, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 제1금속층(101)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z 방향)으로 하면과 상면에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 제1영역(510)은 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비되며, 적층되는 층수는 3층 이상으로 구성될 수 있으며, 도면에는 17개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다.
제2영역(520)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z 방향)의 치수보다 작은 치수를 가지면서 단차진 형태로 구비될 수 있다. 제2영역(520)은 제1영역(510)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수는 가진다. 예를 들어 도면에는 8개의 금속층이 적층되어 구비되는 것으로 도시되어 있다. 다만 제2영역(520)을 구성하는 금속층의 적층 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 1개층 이상이되 제1영역(510)을 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 개수로 구성된다. 제2영역(520)이 복수개의 금속층으로 구성되는 경우, 제2영역(520)은 제1금속층(101)과 제2금속층(102)을 포함하여 제1금속층(101)과 제2금속층(102)이 교대로 적층되어 구비된다.
제1영역(510)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 제1영역(510)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로의 최상층이며, 제2영역(520)의 최하층은 두께 방향(±z방향)으로 제1층이고 제2영역(520)의 최상층은 두께 방향(±z방향)으로 최상층이다.
제2영역(520)를 구성하는 금속층은 제1영역(510)를 구성하는 금속층의 일부와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 예를 들어, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제1층(최하층)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제10층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제2층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제11층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제3층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제12층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제4층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제13층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제5층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제14층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제6층(최상층)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제15층(최상층)과 동일 재질로서 연속적으로 형성되며, 제2영역(520)의 두께 방향(±z방향)으로의 제7층은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제16층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, , 제2영역(520)의 +z방향으로의 제8층(최상층)은 제1영역(510)의 두께 방향(±z방향)으로의 제17층(최상층)과 동일 재질로서 연속적으로 형성된다.
제2영역(520)의 최상층은 제1영역(510)의 최상층과 동일 재질로서 연속적으로 형성되고, 제2영역(520)의 최하층은 제1영역(510)의 내부 금속층 중 어느 하나와 동일 재질로서 연속적으로 형성된다. 제2영역(520)과 제1영역(510)이 서로 다른 이종 재질로서 불연속적으로 형성되는 구조에 따르면 불연속적 경계면에서 전기 저항이 커지는 문제가 발생한다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 동일 재질의 금속층이 제2영역(220)과 제1영역(510)에서 연속적으로 형성되는 구성에 따르면, 전기 저항이 커지는 문제가 발생하지 않게 된다.
제1영역(510)의 최하층과 최상층은 제1금속층(101)으로 구성된다.
제2영역(520)의 최하층은 제2금속층(102)으로 구성되고 제2영역(520)의 최상층은 제1금속층(102)으로 구성된다. 이 경우 제2영역(520)은 제1금속층(101)과 제2금속층(102)를 포함하여 구성된다. 제2영역(520)이 이종의 제1,2금속층(101,102)을 포함하는 구성에 따르면, 제1금속층(101)만으로 구성되는 경우에 비해 제2영역(520)에서의 전기 전도성을 향상시킬 수 있게 되고, 제2금속층(102)만으로 구성되는 경우에 비해 제2영역(520)의 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
제3영역(530)은 최하층은 제2금속층(102)으로 구성되고 제3영역(530)의 최상층은 제1금속층(102)으로 구성된다.
제3영역(530)의 금속층은, 제1영역(510)의 금속층과 동일 재질로 연결되는 제1연결부(531)와, 제2영역(520)의 금속층과 동일 재질로 연결되는 제2연결부(532)와, 제1연결부(531)와 제2연결부(532)를 연결하는 중간부(533)를 포함한다. 다만 제3영역(530)을 구성하는 금속층의 적층 개수에 따라 제1연결부(531)가 없이 중간부(533)가 제1영역(510)의 금속층과 직접 연결되거나, 제2연결부(532)가 없이 중간부(533)가 제2영역(532)의 금속층과 직접 연결될 수 있다.
도면에는 제3영역(530)의 중간부(533)가 수직한 형태로 도시되어 있으나, 도금 공정에 의해 제작될 경우 제2영역(520) 및 제3영역(530)은 -z방향으로 오목하게 라운드진 형태로 구비될 수 있다.
제2영역(520) 및 제3영역(530)을 구성하는 금속층 중 어느 하나의 금속층은, 제1영역(510)의 복수의 금속층과 접할 수 있다. 구체적으로, 제2영역(520) 및 제3영역(530)의 최하층을 구성하는 금속층은, 제1영역(510)의 복수의 금속층과 접한다. 제2영역(520) 및 제3영역(530)의 최하층을 제외한 나머지 금속층 각각은, 제1영역(510)의 금속층 및 제2영역(520)의 금속층과 동일 재질로서 일대일 대응되어 연결된다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 제1영역(510)의 제1층 내지 제9층의 금속층이 제3영역(530)의 최하층을 구성하는 금속층에 접하고, 제1영역(510))의 제10층 내지 제17층의 금속층은 제3영역(530)의 각 금속층과 동일 재질로서 연속적으로 연장되어 형성된다.
제2영역(520) 및 제3영역(530)의 최하층은 전기 전도도가 높은 제2금속층(102)으로 형성됨에 따라, 제1영역(510)의 내부에 구비되는 전기 전도도가 높은 제2금속층(102)과 일체로 연결된다. 이로 인해 제2영역(520)에 구비되는 전기 전도도가 높은 제2금속층(102) 모두는 제1영역(510)에 구비되는 전기 전도도가 높은 제2금속층(102)과 일체로 연결된다. 그 결과 팁부(TP)에서 바디부(BP)로, 또는 바디부(BP)에서 팁부(TP)로의 전기 흐름이 제2금속층(102)를 통해 원활하게 이루어지기 때문에 전기 전도도가 향상되는 이점을 갖게 된다.
또한 제2영역(520)에 구비되는 탄성 강도가 높은 제1금속층(101) 모두는 제1영역(510)에 구비되는 탄성 강도가 높은 제1금속층(101)들 중 일부와 일체로 연속적으로 연결되기 때문에, 팁부(TP)가 바디부(BP)로부터 쉽게 박리되거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
제1접속부(110)의 제1접점은 회로배선부 측과 접속되고, 제2접속부(120)는 검사 대상물 측과 접속된다. 탄성부(130)는 제1접속부(110)와 제2접속부(120)가 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이방향으로 탄력적으로 변위되도록 한다. 탄성부(130)에 의해 제1접속부(110)는 제2접속부(120)에 대해 길이 방향(±y 방향)으로 탄력적으로 상대 변위 가능하다.
제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(130)는 일체형으로 구비된다. 제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(130)는 도금 공정을 이용하여 한꺼번에 제작된다. 종래 포고 타입 전기 전도성 접촉핀은 배럴과 핀부를 별도로 제작한 후 이들을 조립 또는 결합하여 구비되는 것인 반면에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은 제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(130)를 도금 공정을 이용하여 한꺼번에 제작함으로써 일체형으로 구비된다는 점에서 구성상의 차이가 있다. 또한 종래 포고 타입 전기 전도성 접촉핀은 스프링이 나선형으로 형성되지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)의 탄성부는 판 스프링 형태로 형성된다는 점에서 구성상의 차이가 있다.
탄성부(130)는 복수개의 직선부(130a)와 복수개의 만곡부(130b)가 교대로 접속되어 형성된다. 직선부(130a)는 좌, 우로 인접하는 만곡부(130b)를 연결하며 만곡부(130b)는 상, 하로 인접하는 직선부(130a)를 연결한다. 만곡부(130b)는 원호 형상으로 구비된다.
탄성부(130)의 중앙 부위에는 직선부(130a)가 배치되고 탄성부(130)의 외측 부위에는 만곡부(130b)가 배치된다. 직선부(130a)는 폭 방향과 평행하게 구비되어 접촉압에 따른 만곡부(130b)의 변형이 보다 쉽게 이루어지도록 한다.
탄성부(130)는 제1접속부(110)에 연결되는 상부 탄성부(131) 및 제2접속부(120)에 연결되는 하부 탄성부(133)를 포함한다.
상부 탄성부(131)와 하부 탄성부(133) 사이에는 비탄성부(140)가 형성된다. 비탄성부(140)는 상부 탄성부(131) 및 하부 탄성부(133)와 연결되고 외벽부(150)와 연결된다.
탄성부(130)는, 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향 두께 방향(±z 방향)으로의 각 단면 형상이 모든 두께 단면에서 동일하다. 또한 탄성부(130)는, 두께가 전체적으로 동일하다. 탄성부(130)는 실질 폭(t)을 갖는 판상 플레이트가 S자 모양으로 반복적으로 절곡되어 형성되며, 판상 플레이트의 실질 폭(t)은 전체적으로 일정하다. 판상 플레이트의 실질 폭과 판상 플레이트의 두께의 비는 1:5 이상 1:30 이하의 범위를 가진다.
전기 전도성 접촉핀(100)이 검사 대상물을 검사하기 전에는 제1접속부(110)가 회로배선부 측에 접촉되어 상부 탄성부(131)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이 방향으로 압축 변형될 수 있고, 제2접속부(120)는 검사 대상물에 접촉되지 않은 상태이며, 전기 전도성 접촉핀(100)이 검사 대상물을 검사하는 과정에서는 제2접속부(120)가 검사 대상물에 접촉되어 하부 탄성부(133)는 압축 변형될 수 있다.
제1접속부(110)의 일단은 자유단이고 타단은 상부 탄성부(131)에 연결되어 접촉압력에 의해 탄력적으로 수직 이동이 가능하다. 제2접속부(120)의 일단은 자유단이고 타단은 하부 탄성부(133)에 연결되어 접촉 압력에 의해 탄력적으로 수직 이동이 가능하다.
복수개의 전기 전도성 접촉핀(100)의 제1접속부(110)들이 회로 배선부(300)에 각각 안정적인 접촉이 가능할 정도의 압축량이 상부 탄성부(131)에 필요한 반면에, 하부 탄성부(133)는 복수개의 전기 전도성 접촉핀(100)의 제2접속부(120)들이 검사 대상물들에 각각 안정적인 접촉이 가능할 정도의 압축량이 필요하다. 따라서 상부 탄성부(131)의 스프링계수와 하부 탄성부(133)의 스프링 계수는 서로 다르다. 예컨대, 상부 탄성부(131)의 길이와 하부 탄성부(133)의 길이는 서로 다르게 구비된다. 또한 하부 탄성부(133)의 길이 방향의 길이는 상부 탄성부(131)의 길이 방향의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상부 탄성부(131)의 일단은 제1접속부(110)에 연결되고 타단은 비탄성부(140)에 연결된다. 하부 탄성부(133)의 일단은 제2접속부(120)에 연결되고 타단은 비탄성부(140)에 연결된다. 비탄성부(140)와 연결되는 탄성부(130)는 탄성부(130)의 만곡부(130b)이다. 이를 통해 상부 탄성부(131)와 하부 탄성부(133)는 비탄성부(140)에 대해서는 탄력을 유지한다.
상부 탄성부(131)는 비탄성부(140)를 기준으로 그 상부에 구비되고, 하부 탄성부(133)는 비탄성부(140)를 기준으로 그 하부에 구비된다. 비탄성부(140)에 의해, 상부 탄성부(131)가 구비되는 영역과 하부 탄성부(133)가 구비되는 영역이 서로 구분이 된다. 비탄성부(140)를 기준으로 상부 탄성부(131) 및 하부 탄성부(133)가 압축 또는 신장 변형된다. 상부 탄성부(131)와 하부 탄성부(133) 사이에 구비되는 비탄성부(140)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이를 길게 하더라도 전기 전도성 접촉핀(100)의 기계적 강성을 확보할 수 있게 된다.
비탄성부(140)는 중공부(145)를 포함한다. 중공부(145)는 두께 방향(±z방향)으로 비탄성부(140)를 관통하여 형성된다. 중공부(145)는 복수개가 서로 이격되어 구비될 수 있다. 중공부(145)의 구성에 의해 비탄성부(140)의 표면적을 크게 할 수 있게 된다. 이를 통해 비탄성부(140)에서 발생한 열을 빠르게 방출할 수 있으므로 비탄성부(140)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 중공부(145)의 형상은 삼각형을 예시하여 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
전기 전도성 접촉핀(100)은 탄성부(130)가 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이방향으로 압축 및 신장되도록 안내하며 탄성부(130)가 압축되면서 수평 방향으로 구부러지거나 휘어져서 좌굴되는 것을 방지하도록 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이 방향을 따라 탄성부(130)의 외측에 구비되는 외벽부(150)를 포함한다.
외벽부(150)는 상부 탄성부(131)의 외측에 구비되는 상부 외벽부(151)와, 하부 탄성부(133)의 외측에 구비되는 하부 외벽부(153)를 포함한다.
제1접속부(110)는 상부 외벽부(151) 내부로 수직 하강하면서 제1접속부(110)와 상부 외벽부(151)간에 추가적인 접촉 포인트를 형성한다. 제2접속부(120)는 하부 외벽부(153) 내부로 수직 상승하면서 제2접점이 와이핑 동작을 수행한다. 전기 전도성 접촉핀(100)이 검사 대상물을 검사하는 과정에서, 전기 전도성 접촉핀(100)은 수직한 상태를 유지하고 제2접속부(120)는 검사 대상물과 접촉압력을 유지함과 동시에 틸팅되면서 검사 대상물에 대해 와이핑 동작을 수행한다.
상부 외벽부(151)와 하부 외벽부(153)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이 방향을 따라 형성되며, 상부 외벽부(151)와 하부 외벽부(153)는 비탄성부(140)에 일체로 연결된다. 또한 상부 탄성부(131)와 하부 탄성부(133)는 비탄성부(140)에 일체로 연결되면서, 전기 전도성 접촉핀(100)은 전체적으로 한 몸체로 구성된다.
전기 전도성 접촉핀(100)이 가이드 플레이트(GP1, GP2)에 걸림 고정될 수 있도록, 상부 외벽부(151)의 외벽에는 걸림부(152)가 구비된다. 즉 상부 외벽부(151)는 가이드 플레이트(GP1, GP2)로부터 전기 전도성 접촉핀(100)이 이탈되지 않도록 돌출되어 구비되는 걸림부(152)를 포함한다. 걸림부(152)는 가이드 플레이트(GP1, GP2) 중 적어도 어느 하나에 걸리도록 구성될 수 있다. 바람직하게는 걸림부(152)는 상부 가이드 플레이트(GP1)에 걸리도록 구성될 수 있다. 이 경우, 걸림부(152)는 상부 가이드 플레이트(GP1)의 제1표면에 걸리는 상부 걸림부(152a)와, 상부 가이드 플레이트(GP1)의 제2표면에 걸리는 하부 걸림부(152b)를 포함한다. 상부 걸림부(152a)와 하부 걸림부(152b) 사이에 상부 가이드 플레이트(GP1)가 걸림으로써 전기 전도성 접촉핀(100)이 상부 가이드 플레이트(GP1)로부터 이탈되지 않는다. 한편, 이와는 다르게 걸림부(152)는 하부 가이드 플레이트(GP2)의 제1표면에 걸리는 상부 걸림부(152a)와, 하부 가이드 플레이트(GP2)의 제2표면에 걸리는 하부 걸림부(152b)로 구성될 수 있다.
상부 외벽부(151)는 상부 탄성부(131)의 일측에 구비되는 제1상부 외벽부(151a)와, 상부 탄성부(131)의 타측에 구비되는 제2상부 외벽부(151b)를 포함한다. 제1상부 외벽부(151a)와 제2상부 외벽부(151b)는 그 양단부에서 서로 근접하되 서로 이격되면서 상부 개구부(153a)를 형성한다.
하부 외벽부(153)는 하부 탄성부(133)의 일측에 구비되는 제1하부 외벽부(153a)와, 하부 탄성부(133)의 타측에 구비되는 제2하부 외벽부(153b)를 포함한다. 제1하부 외벽부(153a)와 제2하부 외벽부(153b)는 그 양단부에서 서로 근접하되 서로 이격되면서 하부 개구부(153b)를 형성한다.
상부 개구부(153a)와 하부 개구부(153b)는 상부 탄성부(131)와 하부 탄성부(133)의 복원력에 의해 제1,2접속부(110,120) 각각이 상부 외벽부(151)와 하부 외벽부(153)의 외부로 과도하게 돌출되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
제1상부 외벽부(151a)는 상부 개구부(153a)측으로 연장되는 제1도어부(154a)를 구비하고, 제2 상부 외벽부(151b)는 상부 개구부(153a)측으로 연장되는 제2도어부(154b)를 구비한다. 제1도어부(154a)와 제2도어부(154b)가 서로 대향되어 이격된 공간이 상부 개구부(153a)가 된다. 상부 개구부(153a)의 개구 폭은 상부 탄성부(131)의 직선부(130a)의 좌,우 길이보다 작게 형성된다.
제1접속부(110)는 상부 탄성부(131)의 직선부(130a)와 연결되며, 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이 방향으로 길게 형성되는 로드(rod) 형상으로 구비된다. 제1접속부(110)는 제1상부 외벽부(151a)와 제2상부 외벽부(151b)에 의해 형성되는 상부 개구부(153a)를 수직 방향으로 통과 가능하다. 또한 상부 탄성부(131)의 직선부(130a)의 좌, 우 길이가 상부 개구부(153a)의 폭보다 크게 형성됨에 따라, 상부 탄성부(131)의 직선부(130a)는 상부 개구부(153a)를 통과하지 못한다. 이를 통해 제1접속부(110)의 상승 스트로크를 제한한다.
상부 외벽부(151)와 하부 외벽부(153)는 그 양단부에서 서로 근접하되 서로 이격되면서 제1접속부(110)가 수직 방향으로 통과가능한 상부 개구부(153a)를 형성하고, 제1접속부(110)가 상부 외벽부(151) 내부에서 수직 하강하면 상부 개구부(153a)의 개구 폭이 감소하면서 제1접속부(110)가 상부 외벽부(151)에 접촉하여 추가적인 접촉 포인트를 형성한다.
제1상부 외벽부(151a)는 내측 공간으로 연장되는 제1연장부(155a)를 구비하고, 제2 상부 외벽부(151b)는 내측 공간으로 연장되는 제2연장부(155b)를 구비한다.
보다 구체적으로, 제1도어부(154a)에는 제1연장부(155a)가 연결된다. 제1연장부(155a)는 그 일단이 제1도어부(154a)에 연결되고 그 타단은 상부 외벽부(151)의 내측 공간으로 연장되어 자유단으로 구성된다. 제2도어부(154b)에는 제2연장부(155b)가 연결된다. 제2연장부(155b)는 그 일단이 제2도어부(154b)에 연결되고 그 타단은 상부 외벽부(150)의 내측 공간으로 연장되어 자유단으로 구성된다.
제1접속부(110)에는 제1연장부(155a) 방향으로 연장되는 제1돌출편(110a)과 제2연장부(155b) 방향으로 연장되는 제2돌출편(110b)이 구비된다. 제1접속부(110)가 가압력에 의해 하강하게 되면, 제1돌출편(110a)과 제2돌출편(110b)은 각각 제1연장부(155a)와 제2연장부(155b)에 접촉 가능하다.
제1접속부(110)가 하강하면, 제1돌출편(110a)과 제2돌출편(110b)은 제1연장부(155a)와 제2연장부(155b)에 각각 접촉 가능하여 추가적인 접촉 포인트를 형성한다.
제1연장부(155a)와 제2연장부(155b)는 경사지게 형성됨에 따라, 제1접속부(110)가 수직 하강하면, 제1돌출편(110a)과 제2돌출편(110b)은 제1연장부(155a)와 제2연장부(155b)를 각각 가압하여, 제1도어부(154a)와 제2도어부(154b)의 이격 공간은 감소하게 된다. 다시 말해 제1접속부(110)가 하강할수록 제1도어부(154a)와 제2도어부(154b)는 서로 더욱 접근하도록 변형되어 상부 개구부(153a)의 개구 폭을 감소시키게 된다. 이처럼 제1접속부(110)가 상부 외벽부(151) 내부에서 수직 하강하면 상부 개구부(153a)의 개구 폭이 감소하면서 제1접속부(110)가 상부 외벽부(151)에 접촉하여 추가적인 접촉 포인트를 형성한다.
제1접속부(110)가 하강하면서 1차적으로 제1, 2돌출편(110a, 110b)과 제1,2연장부(155a, 155b)가 서로 접촉하여 추가적인 접촉 포인트를 형성하고, 추가적인 하강에 의해 2차적으로 제1,2도어부(154a, 154b)와 제1접속부(110)가 서로 접촉하여 접촉 포인트를 추가로 형성하게 된다. 이처럼 제1접속부(110)가 수직 하강함에 따라 제1접속부(110)와 상부 외벽부(151)간에 추가적인 전류 패스가 형성한다. 이러한 추가적인 전류 패스는 탄성부(130)를 통하지 않고 상부 외벽부(151)에서 제1접속부(110)로 직접적으로 형성된다. 추가적인 전류 패스가 형성됨에 따라 보다 안정적인 전기 접속이 가능하게 된다.
제1접속부(110)의 수직 하강 거리에 비례하여 상부 개구부(153a)의 개구 폭은 감소한다. 또한 제1,2도어부(154a, 154b)가 제1접속부(110)에 접촉한 이후도 제1접속부(110)에 하강 압력이 가해지는 경우, 제1,2도어부(154a, 154b)와 제1접속부(110)간의 마찰력은 더욱 커진다. 증가된 마찰력은 제1접속부(110)의 과도한 하강을 방지한다. 이를 통해 탄성부(보다 구체적으로 상부 탄성부(131))가 과도하게 압축 변형되는 것을 방지할 수 있다.
제2접속부(120)는 상부에서 하부 탄성부(133)에 연결되고 그 단부는 하부 개구부(153b)를 통과한다.
제2접속부(120)는 하부 탄성부(133)와 연결되는 내측 바디(121)와, 하부 외벽부(153)의 외측으로 돌출된 연장 바디(123)와, 연장 바디(123)의 단부에 구비된 팁부(TP)를 포함한다.
제2접속부(120)는 상승 및 하강 동작을 반복적으로 수행하게 되는데, 내측 바디(121)가 외벽부(150)로부터 이탈되지 않도록 내측 바디(121)의 하면의 좌,우 길이는 하부 개구부(143b)의 개구 폭보다 크게 형성된다.
내측 바디(121)에는 중공부(122)가 형성된다. 중공부(122)는 내측 바디(121)를 두께 방향(±z 방향)으로 관통하여 형성된다. 중공부(122)의 구성을 통해, 내측 바디(121)는 가압력에 의해 압축 변형이 가능하고, 내측 바디(121)가 압축 변형되면서 팁부(TP)의 와이핑 작동이 보다 원활하게 수행되도록 한다.
연장 바디(123)는 내측 바디(121)에 연장되어 적어도 일부가 하부 개구부(153b)를 관통하여 하부 외벽부(153)의 외부에 위치한다.
연장 바디(123)의 단부에는 팁부(TP)가 구비된다. 팁부(TP)는 연장 바디(123)의 두께 방향의 치수보다 작은 치수를 갖고, 연장 바디(123)를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가진다.
팁부(TP)의 와이핑 동작 수행과정에서 검사 대상물의 표면에 형성된 산화막층의 부스러기가 발생한다. 부스러기들은 서로 전착되어 뭉치면서 지속적으로 성장하는 경향을 보인다. 하지만, 이러한 부스러기들은 팁부(TP)의 근부인 연장 바디(123)의 단부에 걸려 더 이상 성장하지 못하고 자연스럽게 낙하되도록 유도된다. 이처럼 연장 바디(123)의 단부에서 연장 바디(123)보다 작은 두께로 형성되는 팁부(TP)의 구성에 의해, 와이핑 과정에서 발생하는 산화막층의 부스러기가 지속적으로 성장하는 것이 방지된다.
전기 전도성 접촉핀(100)의 제조방법에 따르면, 탄성부(130)를 구성하는 판상 플레이트의 실질 폭(t)을 10㎛이하, 보다 바람직하게는 5㎛으로 하는 것이 가능하다. 실질 폭(t)이 5㎛인 판상 플레이트를 절곡 구성하여 탄성부(130)를 형성하는 것이 가능함에 따라 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 폭 치수(W)를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과 협피치 대응이 가능하게 된다. 또한, 전체 두께 치수(H)가 100㎛ 이상 200㎛이하의 범위내에서 구성될 수 있기 때문에 탄성부(130)의 파손을 방지하면서도 탄성부(130)의 길이를 짧게 하는 것이 가능하고 탄성부(130)의 길이를 짧게 하더라도 판상 플레이트의 구성을 통해 적절한 접촉압을 갖도록 하는 것이 가능하다. 더욱이 탄성부(130)를 구성하는 판상 플레이트의 실질 폭(t) 대비 전체 두께 치수(H)를 크게 하는 것이 가능함에 따라 탄성부(130)의 앞, 뒤 방향으로 작용하는 모멘트에 대한 저항이 커지고 되고 그 결과 접촉 안정성이 향상된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100, 200)은, 검사장치(10,20)에 구비되어 검사 대상물과 전기적, 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 전달하는데 사용된다. 검사장치(10,20)는 적어도 하나의 가이드 플레이트(GP1, GP2)의 가이드 구멍에 삽입되어 가이드 플레이트(GP1, GP2)에 설치되는 전기 전도성 접촉핀(100, 200)을 포함한다. 검사장치(10, 20)는 반도체 제조공정에 사용되는 검사장치일 수 있으며, 그 일례로 프로브 카드일 수 있고, 테스트 소켓일 수 있다. 전기 전도성 접촉핀(100, 200)들은 프로브 카드에 구비되어 반도체 칩을 검사하는 전기 전도성 접촉핀일 수 있고, 패키징된 반도체 패키지를 검사하는 테스트 소켓에 구비되어 반도체 패키지를 검사하는 소켓 핀일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100, 200)이 사용될 수 있는 검사장치(10, 20)들은 이에 한정되는 것은 아니며, 전기를 인가하여 검사 대상물의 불량 여부를 확인하기 위한 검사장치라면 모두 포함된다. 검사 장치(10, 20)의 검사 대상물은, 반도체 소자, 메모리 칩, 마이크로 프로세서 칩, 로직 칩, 발광소자, 혹은 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검사 대상물은 로직 LSI(ASIC, FPGA 및 ASSP과 같은), 마이크로프로세서(CPU 및 GPU와 같은), 메모리(DRAM, HMC(Hybrid Memory Cube), MRAM(Magnetic RAM), PCM(Phase-Change Memory), ReRAM(Resistive RAM), FeRAM(강유전성 RAM) 및 플래쉬 메모리(NAND flash)), 반도체 발광소자(LED, 미니 LED, 마이크로 LED 등 포함), 전력 장치, 아날로그IC(DC-AC 컨버터 및 절연 게이트 2극 트랜지스터(IGBT)와 같은), MEMS(가속 센서, 압력 센서, 진동기 및 지로 센서와 같은), 무배선 장치(GPS, FM, NFC, RFEM, MMIC 및 WLAN과 같은), 별개 장치, BSI, CIS, 카메라 모듈, CMOS, 수동 장치, GAW 필터, RF 필터, RF IPD, APE 및 BB를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
10, 20: 검사 장치
100, 200: 전기 전도성 접촉핀
BP: 바디부 TP:팁부
510: 제1영역 520: 제2영역
530: 제3영역

Claims (17)

  1. 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성된 바디부; 및
    상기 바디부의 선단부 및 기단부 중 적어도 어느 하나에 구비되는 팁부;를 포함하되,
    상기 팁부는 상기 바디부의 두께 방향의 치수보다 작은 치수를 갖고, 상기 팁부를 구성하는 금속층은 상기 바디부를 구성하는 금속층의 일부와 동일 재질로서 연속적으로 형성되는, 전기 전도성 접촉핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팁부는 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성되되, 상기 바디부를 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가지는, 전기 전도성 접촉핀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바디부의 최하층과 최상층은 제1금속층으로 구성되고,
    상기 팁부의 최하층은 제2금속층으로 구성되고, 상기 팁부의 최상층은 제1금속층으로 구성되는, 전기 전도성 접촉핀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바디부의 측면과 상기 팁부의 측면에는 미세 트렌치가 구비되는, 전기 전도성 접촉핀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바디부의 내부에 구비되는 슬릿을 포함하여, 상기 바디부는 폭 방향으로 탄성 변형하는, 전기 전도성 접촉핀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바디부는 판상 플레이트를 절곡하여 구성되는 탄성부를 포함하여, 상기 탄성부는 길이 방향으로 탄성 변형하는, 전기 전도성 접촉핀.
  7. 복수의 금속층이 두께 방향으로 적층되어 구성된 제1 영역;
    상기 제1영역의 두께 방향의 치수보다 작은 치수를 갖고, 상기 제1영역을 구성하는 금속층의 적층 개수보다 작은 적층 개수를 가지며 상기 제1영역을 구성하는 금속층의 일부와 연속적으로 형성되는 금속층을 구비하는 제2영역; 및
    상기 제1영역과 상기 제2영역 사이에 위치하여 상기 제1영역과 제2영역의 동일 재질의 금속층을 연결하는 제3영역;을 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2영역은 접속 대상물과 접촉하는 팁부인, 전기 전도성 접촉핀.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 금속층은 제1금속층과 제2금속층을 포함하며,
    상기 제1금속층은, 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo)합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성되고,
    상기 제2금속층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 선택된 금속으로 형성되는, 전기 전도성 접촉핀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1영역의 최하층과 최상층에는 제1금속층이 구비되고,
    상기 제2영역과 제3영역의 최하층에는 제2금속층이 구비되고 상기 제2영역과 제3영역의 최상층에 제1금속층이 구비되는, 전기 전도성 접촉핀.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제3영역의 금속층은,
    상기 제1영역의 금속층과 연결되는 제1연결부;
    상기 제2영역의 금속층과 연결되는 제2연결부; 및
    상기 제1연결부와 상기 제2연결부 사이에 구비되는 중간부;를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3영역을 구성하는 금속층 중 어느 하나의 금속층은 상기 제1영역의 복수의 금속층과 접하는, 전기 전도성 접촉핀.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중간부는 제2금속층으로 형성되는, 전기 전도성 접촉핀.
  14. 전기 전도성 접촉핀의 제조방법에 있어서,
    상기 몰드의 일부를 제거하여 제1내부 공간을 형성하는 단계;
    상기 제1내부 공간의 제1높이 구간에 금속층을 형성을 하는 단계;
    상기 몰드의 일부를 제거하되 상기 제1내부 공간과 연통되는 제2내부 공간을 형성하는 단계; 및
    상기 제1내부 공간의 제2높이 구간 및 상기 제2내부 공간에 금속층을 형성하는 단계;를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 상기 제1내부 공간의 제1높이 구간에 금속층을 형성을 하는 단계는,
    복수의 금속층을 교대로 도금하여 상기 금속층을 형성하는, 전기 전도성 접촉핀의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1내부 공간의 제2높이 구간 및 상기 제2내부 공간에 금속층을 형성하는 단계는,
    복수의 금속층을 교대로 도금하여 상기 금속층을 형성하는, 전기 전도성 접촉핀의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 몰드는 양극산화막 재질의 몰드인, 전기 전도성 접촉핀의 제조방법.

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