KR20240031610A - 신호 전송 커넥터 - Google Patents

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KR20240031610A
KR20240031610A KR1020220110499A KR20220110499A KR20240031610A KR 20240031610 A KR20240031610 A KR 20240031610A KR 1020220110499 A KR1020220110499 A KR 1020220110499A KR 20220110499 A KR20220110499 A KR 20220110499A KR 20240031610 A KR20240031610 A KR 20240031610A
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signal transmission
hole
conductive
transmission connector
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KR1020220110499A
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노대현
남윤찬
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(주)티에스이
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Abstract

본 발명은 인접하는 도전부 사이를 공기층을 가진 비탄성 절연성 소재의 프레임으로 절연하여 특성 임피던스 값을 높임으로써, 피검사 디바이스 및 테스터와 임피던스 정합을 이루어 양질의 신호를 고속으로 전송 가능하게 하는 신호 전송 커넥터를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 제1 관통홀과 제2 관통홀이 교대로 형성되어 있는 프레임 베이스와, 제1 관통 홀과 대응되는 위치마다 제3 관통홀을 구비하고, 프레임 베이스의 상면을 덮는 프레임 상판과, 제1 관통 홀과 대응되는 위치마다 제4 관통홀을 구비하고, 프레임 베이스의 하면을 덮는 프레임 하판을 구비하는 프레임 및 제1 관통홀, 제3 관통홀, 및 제4 관통홀로 이루어진 도전부 홀에 배치되되, 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어지는 도전부를 포함하되, 프레임은 비탄성 절연성 소재로 이루어지고, 프레임 상판과 프레임 하판에 의해 밀폐된 제2 관통홀에는 공기층이 형성된 것이다.

Description

신호 전송 커넥터{DATA SIGNAL TRANSMISSION CONNECTOR}
본 발명은 신호 전송 커넥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 디바이스에 접속하여 전기적 신호를 전달하는 데에 이용되는 신호 전송 커넥터에 관한 것이다.
현재, 전자 산업분야나 반도체 산업분야 등 다양한 분야에서 전기적 신호를 전송하기 위한 다양한 종류의 커넥터가 사용되고 있다.
반도체 디바이스의 경우, 전 공정, 후 공정 그리고 테스트 공정을 거쳐 제조되며, 이 중 테스트 공정은 반도체 디바이스가 정상적으로 동작하는지를 테스트하여 양품과 불량품을 선별하는 공정이다.
테스트 공정에 적용되는 핵심 부품 중의 하나가 소위 테스트용 소켓이라 불리는 신호 전송 커넥터이다. 테스트용 소켓은 집적회로 테스트용 테스터에 전기적으로 연결된 인쇄회로기판에 장착되어 반도체 디바이스의 검사에 이용된다. 테스트용 소켓은 콘택트 핀(Contact pin)을 구비하며, 이 콘택트 핀이 반도체 디바이스의 단자(리드)와 인쇄회로기판의 단자를 전기적으로 연결시킨다. 테스터는 테스트용 소켓과 접속될 반도체 디바이스를 테스트하기 위한 전기적 신호를 생성하여 반도체 디바이스로 출력시킨 후, 반도체 디바이스를 거쳐 입력되는 전기적 신호를 이용하여 반도체 디바이스가 정상적으로 동작하는지를 테스트하여, 그 결과에 따라 반도체 디바이스가 양품 또는 불량품으로 결정된다.
테스트 소켓으로는 대표적으로 포고 소켓과 러버 소켓이 있다.
포고 소켓은 개별로 제작되는 포고핀을 하우징에 조립하여 구성되는 것으로, 패키지 볼 손상이나, 단가 상승 등의 문제로 인해 최근에는 반도체 테스트 공정에서 포고 소켓보다 러버 소켓의 수요가 증가하고 있다.
러버 소켓은 실리콘 등 탄성력을 갖는 소재의 내부에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태의 도전부가 실리콘 등 탄성력을 갖는 소재로 이루어지는 절연부 안쪽에 서로 절연되도록 배치된 구조를 갖는다. 이러한 러버 소켓은 두께방향으로만 도전성을 나타내는 특성을 가지며, 납땜 또는 스프링과 같은 기계적 수단이 사용되지 않으므로, 내구성이 우수하며 간단한 전기적 접속을 달성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 기계적인 충격이나 변형을 흡수할 수 있기 때문에, 반도체 디바이스 등과 부드러운 접속이 가능한 장점이 있다.
도 1은 반도체 디바이스의 테스트 공정에 이용되는 종래의 러버 소켓으로 이루어진 신호 전송 커넥터를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 종래의 신호 전송 커넥터(30)는 반도체 디바이스(피검사 디바이스, 10)의 단자(11)가 접촉하는 복수의 도전부(31)와, 그 도전부(31)를 상호 이격되도록 지지하는 절연부(32)를 포함한다.
도전부(31)는 실리콘 등의 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어지고, 일부는 신호용 도전부, 또 다른 일부는 접지용 도전부, 또 다른 일부는 전력용 도전부일 수 있다. 그리고 절연부(32)는 실리콘 등의 탄성 절연물질로 이루어진다.
이러한 신호 전송 커넥터(30)는 도전부(31)의 상부가 피검사 디바이스의 단자와 접촉하고, 도전부(31)의 하부는 테스터(20)의 패드(21)와 접촉함으로써, 테스터와 피검사 디바이스를 전기적으로 연결하여 커넥터로 작용하거나 테스트용 소켓으로 작용한다.
종래의 러버 소켓으로 구성된 신호 전송 커넥터(30)는 도전부와 실리콘 등의 탄성 절연물질로 구성된 절연부로 구성되고, 테스트의 동작 주파수가 낮은 경우에는 특성 임피던스로 인한 영향이 제한적이어서, 통상 피치(pitch)에 따라 도전부의 크기와 도전부 사이의 간격을 결정한다. 종래의 러버 소켓으로 구성된 신호 전송 커넥터의 특성 임피던스는 20~30옴 정도이다.
그러나 동작 주파수가 높은 고속 신호 전송의 경우에는 피검사 디바이스와 신호 전송 커넥터와 테스터 간의 특성 임피던스의 정합이 이루어져야 신호의 간섭이나 왜곡없이 신호 전송이 가능하다. 통상 Single-ended 신호 전송 방식에서 특성 임피던스 정합은 50옴±20%으로, Differential Pair 신호 전송 방식에서 특성 임피던스 정합은 100옴±20%로 맞추면 고속 신호 전송에 이용될 수 있다.
따라서 동작 주파수가 높은 고속 신호 전송에 이용되는 신호 전송 커넥터에서는 특성 임피던스 값을 높여 피검사 디바이스와 신호 전송 커넥터와 테스터 간의 특성 임피던스의 정합이 이루어지도록 하여야 한다.
러버 소켓으로 구성된 신호 전송 커넥터는 러버 소켓의 구성물질과 도전부의 크기 및 도전부 사이의 간격 등의 요소에 의해 신호 전송 커넥터의 특성 임피던스가 결정된다. 특성 임피던스를 임피던스 정합 값으로 높이기 위해 종래에는 도전부의 폭이나 도전부 간의 간격을 조절하는 방식을 이용하였지만, 유전율이 4 내지 9 정도인 실리콘 등의 탄성 절연물질로 이루어진 절연부로 인해 특성 임피던스 값을 높이는데 한계가 있었다.
이로 인해 높은 동작 주파수에서 피검사 디바이스와 신호 전송 커넥터와 테스터 간의 특성 임피던스가 부정합되어 입력된 신호의 반사와 손실로 인해 양질의 고속 신호를 전달할 수 없는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2017-0058677호 (2017. 05. 29)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 인접하는 도전부 사이를 공기층을 가진 비탄성 절연성 소재의 프레임으로 절연하여 특성 임피던스 값을 높임으로써, 피검사 디바이스 및 테스터와 임피던스 정합을 이루어 양질의 신호를 고속으로 전송 가능하게 하는 신호 전송 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 피검사 디바이스의 단자를 테스트 신호를 발생하는 테스터의 패드에 접속시켜 상기 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하는 신호 전송 커넥터에 있어서, 제1 관통홀과 제2 관통홀이 교대로 형성되어 있는 프레임 베이스와, 상기 제1 관통 홀과 대응되는 위치마다 제3 관통홀을 구비하고, 상기 프레임 베이스의 상면을 덮는 프레임 상판과, 상기 제1 관통 홀과 대응되는 위치마다 제4 관통홀을 구비하고, 상기 프레임 베이스의 하면을 덮는 프레임 하판을 구비하는 프레임: 및 상기 제1 관통홀, 제3 관통홀, 및 제4 관통홀로 이루어진 도전부 홀에 배치되되, 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어지고, 하단부가 상기 테스터의 패드와 접속하고, 상단부가 상기 피검사 디바이스의 단자와 접속하는 도전부;를 포함하되, 상기 프레임은 비탄성 절연성 소재로 이루어지고, 상기 프레임 상판과 상기 프레임 하판에 의해 밀폐된 상기 제2 관통홀에는 공기층이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 비탄성 절연성 소재는 폴리이미드 또는 FR4 중 어느 하나일 수 있다.
상기 프레임 베이스는 복수 개가 적층되어 형성될 수 있다.
상기 프레임 상판에는 가이드 필름이 부착되고, 상기 가이드 필름에는 상기 가이드 필름의 상면에서 상기 프레임 측으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하는 가이드부가 형성되어 있을 수 있다.
상기 도전부는, 상기 도전부 홀 속에 놓이는 도전부 바디와, 상기 도전부 바디와 연결되어 상기 프레임의 상면으로부터 돌출되는 도전부 상부 범프와, 상기 도전부 바디와 연결되어 상기 프레임의 하면으로부터 돌출되는 도전부 하부 범프를 포함할 수 있다.
상기 프레임 하판에는 릴리프 필름이 부착되되, 상기 도전부 하부 범프와 이격된 상태로 부착되어 상기 릴리프 필름과 상기 도전부 하부 범프 사이에 팽창흡수 공간부가 마련되어 있을 수 있다.
상기 도전부 하부 범프는 상기 릴리프 필름보다 하측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 도전부 홀 및 제2 관통홀은 원기둥 형상 또는 사각기둥 형상일 수 있다.
본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 도전부 사이에 배치되는 프레임에 공기층을 형성하여 유전율을 낮출 수 있으므로, 특성 임피던스 값이 높아져 피검사 디바이스 및 테스터와 임피던스 정합을 가능하게 하고, 이에 따라 신호 반사나 손실 없이 고속 신호 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는. 비탄성 절연성 소재의 프레임에 도전부가 이격되어 배치되어 있으므로, 각각의 도전부가 독립적으로 자유롭게 상하방향으로 이동할 수 있고, 비탄성 절연성 재질의 프레임은 신호 전송 커넥터에 과도한 스트로크가 가해지지 않도록 하는 하드 스탑(Hard Stop) 역할을 수행하므로, 신호 전송 커넥터에 오버 스트로크가 가해지는 것을 방지하여 신호 전송 커넥터의 수명이 연장되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 비탄성 절연성 소재의 프레임에 도전부가 배치되어 있으므로 피검사 디바이스 단자가 압축하더라도 도전부가 팽창하거나 분리되는 것을 방지할 수 있어, 신호 전송 커넥터의 내구성이 향상되고, 낮은 저항 값을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터는, 도전부 하부 범프와 이격된 상태로 부착한 릴리프 필름에 의해 팽창흡수 공간부가 마련됨으로써, 도전부 하부 범프가 팽창흡수 공간부 내에서 팽창하도록 하여, 피검사 디바이스를 통해 전달되는 가압력이 도전부 하단부에 집중되어 도전부가 쉽게 손상되고, 신호 전송 커넥터의 수명이 단축되는 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.
도 1은 반도체 디바이스의 테스트 공정에 이용되는 종래의 신호 전송 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다양한 구조의 신호 전송 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터에서 프레임의 형성 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터의 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터의 프레임에 도전부, 가이드 필름 및 릴리프 필름이 형성되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 반도체 디바이스의 테스트 공정에 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 다양한 구조의 신호 전송 커넥터를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터에서 프레임의 형성 과정을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터의 프레임을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터의 프레임에 도전부, 가이드 필름 및 릴리프 필름이 형성되는 과정을 나타낸 도면이며, 도 6은 반도체 디바이스의 테스트 공정에 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 신호 전송 커넥터(310, 320, 330)는, 피검사 디바이스(10)의 단자(11)를 테스트 신호를 발생하는 테스터(20)의 패드(21)에 접속시켜 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하는 신호 전송 커넥터에 있어서, 제1 관통홀(121)과 제2 관통홀(122)이 교대로 형성되어 있는 프레임 베이스(120)와, 제1 관통홀과 대응되는 위치마다 제3 관통홀(111)을 구비하고, 프레임 베이스의 상면을 덮는 프레임 상판(110)과, 제1 관통홀과 대응되는 위치마다 제4 관통홀(131)을 구비하고, 프레임 베이스의 하면을 덮는 프레임 하판(130)을 구비하는 프레임(100) 및 제1 관통홀(121), 제3 관통홀(111), 및 제4 관통홀(131)로 이루어진 도전부 홀(150)에 배치되되, 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어지고, 하단부가 테스터의 패드와 접속하고, 상단부가 피검사 디바이스의 단자와 접속하는 도전부(200)를 포함하되, 프레임(100)은 비탄성 절연성 소재로 이루어지고, 프레임 상판(110)과 프레임 하판(130)에 의해 밀폐된 제2 관통홀(122)에는 공기층(140)이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 신호 전송 커넥터(310, 320, 330)는 피검사 디바이스(10)에 접속하여 전기 신호를 전송함으로써, 테스터(20)를 통한 피검사 디바이스(10)의 검사, 또는 피검사 디바이스(10)와 다양한 전자장치를 전기적으로 연결하여 전기 신호를 전송하는데 이용될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 프레임(100)은 신호 전송 커넥터(310, 320, 330)의 몸체를 이루는 부분으로, 두께 방향으로 관통 형성되는 제1 관통홀(121)과 제2 관통홀(122)이 교대로 형성되어 있는 프레임 베이스(120)와, 제1 관통홀과 대응되는 위치마다 제3 관통홀(111)을 구비하고, 프레임 베이스의 상면을 덮는 프레임 상판(110)과, 제1 관통홀과 대응되는 위치마다 제4 관통홀(131)을 구비하고, 프레임 베이스의 하면을 덮는 프레임 하판(130)으로 이루어진다.
프레임 베이스(120)는 프레임(100)의 몸체를 이루는 부분으로, 도 3의 (b-1), (b-2)에 도시된 것과 같이, 프레임 베이스(120)에는 제1 관통홀(121)과 제2 관통홀(122)이 교대로 형성되어 있다. 제1 관통홀(121)은 피검사 디바이스의 단자(11)와 대응하는 위치마다 형성되고, 제1 관통홀(121)의 사이에는 제2 관통홀(122)이 배치된다.
프레임 베이스(120)는 복수 개가 적층되어 형성될 수도 있다. 이는 프레임을 구성하는 소재가 제한된 두께를 가지는 경우 복수 개를 적층하여 필요한 두께를 가지도록 하기 위한 것이다. 도 3에서는 예시적으로 두 개의 프레임 베이스(120)가 적층되는 것을 보여주고 있다.
프레임 상판(110)은 프레임 베이스(120)의 상면에 부착된다. 도 3의 (a)에 도시된 것과 같이, 프레임 상판(110)에는 제1 관통홀(121)과 대응되는 위치마다 제3 관통홀(111)이 형성되어 있으므로, 프레임 상판(110)이 프레임 베이스(120)의 상면에 부착되면, 프레임 상판(110)은 프레임 베이스의 제2 관통홀(122)을 덮으면서, 제3 관통홀(111)이 프레임 베이스의 제1 관통홀(121)과 연결되게 배치된다.
프레임 하판(130)은 프레임 베이스(120)의 하면에 부착된다. 도 3의 (c)에 도시된 것과 같이, 프레임 하판(130)에는 제1 관통홀(121)과 대응되는 위치마다 제4 관통홀(131)이 형성되어 있으므로, 프레임 하판(130)이 프레임 베이스(120)의 하면에 부착되면, 프레임 하판(130)은 프레임 베이스의 제2 관통홀(122)을 덮으면서, 제4 관통홀(131)이 프레임 베이스의 제1 관통홀(121)과 연결되게 배치된다.
도 3의 (d)에 도시된 것과 같이, 프레임 베이스(120)에 프레임 상판(110)과 프레임 하판(130)을 접착제 등을 이용하여 견고하게 부착하면 일체로 된 프레임(100)이 형성된다. 따라서 프레임(100)에는 제1 관통홀(121), 제3 관통홀(111) 및 제4 관통홀(131)이 서로 연결된 도전부 홀(150)이 형성되고, 프레임 베이스(120)의 제2 관통홀(122)은 프레임 상판(110)과 프레임 하판(130)에 의해 밀폐되고, 이와 같이 밀폐된 제2 관통홀(122)에는 공기층이 형성된다. 그리고 도전부 홀(150)에는 후술하는 도전부(200)가 배치된다.
프레임(100)은 비탄성 절연성 소재로 이루어진다. 비탄성 절연성 소재로는 폴리이미드, FR4, 또는 그 이외의 다양한 비탄성 절연 소재가 이용될 수 있지만, 유전율이 낮은 소재를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 비탄성 절연성 소재의 프레임(100)은 테스트 공정에서 피검사 디바이스(10)를 통해 가해지는 최대 가압력에 의해 압축 변형이 발생하지 않는 정도의 경도를 가지는 것으로, 종래 러버 소켓의 탄성 절연부처럼 쉽게 탄성 변형되지 않는 특성을 가지는 것이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 관통홀 내지 제4 관통홀은 원기둥 형상이거나, 사각기둥 형상일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다각형상의 기둥 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
도전부(200)는, 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이, 제1 관통홀(121), 제3 관통홀(111) 및 제4 관통홀(131)이 서로 연결되어 형성된 도전부 홀(150)에 배치될 수 있다. 도전부(200)는 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어지고, 도전부의 하단부는 테스터의 패드(21)와 접속하고, 상단부는 피검사 디바이스의 단자(11)와 접속할 수 있도록 형성된다.
도전부(200)는 탄성 절연물질 내의 다수의 도전성 입자가 제조 과정에서 자기장의 인가에 의해 프레임(100)의 두께 방향으로 정렬되어 있는 형태로 이루어질 수 있다. 따라서 도전부(200)를 구성하는 도전성 입자로는 자장에 의해 반응할 수 있도록 자성을 갖는 것이 바람직하고, 도전부(200)를 구성하는 탄성 절연물질로는 가교 구조를 갖는 내열성의 고분자 물질, 예를 들어, 실리콘 고무 등이 이용될 수 있다.
이러한 도전부(200)는 도전부 홀(150) 속에 탄성 절연물질 내에 도전성 입자 분산되어 있는 도전성 입자 혼합물을 채우고, 도전부 홀(150)의 상부와 하부에 전자석을 배치하고, 프레임(100)의 두께 방향으로 자기장을 가해 도전성 입자가 프레임의 두께 방향으로 정렬되도록 한 후 경화시켜 형성할 수 있다.
또한 도전부(200)는, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, 도전부 홀(150) 속에 놓이는 도전부 바디(201)와, 도전부 바디(201)와 연결되어 프레임(100)의 상면으로부터 돌출되는 도전부 상부 범프(202)와, 도전부 바디(201)와 연결되어 프레임(100)의 하면으로부터 돌출되는 도전부 하부 범프(203)를 포함하여 이루어질 수 있다. 물론 도전부(200)가 도전부 상부 범프(202)와 도전부 하부 범프(203) 중 어느 하나만 가지는 것도 가능하다.
도전부 상부 범프(202)와 도전부 하부 범프(203)의 도전성 입자 밀도는 도전부 바디(201)의 도전성 입자의 밀도와 같거나, 또는 크게 할 수 있다.
또한 도 2의 (c)에 도시된 것과 같이, 프레임 상판(110)에는 가이드 필름(210)이 부착되고, 가이드 필름(210)에는 가이드 필름의 상면에서 프레임(100) 측으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하는 가이드부(211)가 형성되도록 구성될 수 있다.
이러한 구조의 신호 전송 커넥터(330)는 가이드 필름(210)에 테이퍼진 가이드부(211)가 형성되어 있으므로, 피검사 디바이스(10)가 프레임(100) 측으로 접근할 때, 피검사 디바이스(10)의 단자(11)가 가이드 필름의 가이드부(211)에 의해 가이드되어 도전부(200)와 더욱 안정적으로 접촉할 수 있다. 가이드 필름(210)은 비탄성 절연체로 구성되며, 폴리이미드 등 다양한 소재가 사용될 수 있다.
또한 도전부 하부 범프(203)가 형성된 신호 전송 커넥터(330)에는 도전부 하부 범프(203)보다 두께가 얇은 릴리프 필름(220)이 부착될 수 있다. 따라서 도전부 하부 범프(203)는 릴리프 필름(220)보다 하측으로 돌출된 형태를 가진다.
이러한 구조의 신호 전송 커넥터(330)에서 릴리프 필름(220)은 프레임 하판(130)에 부착하되, 도전부 하부 범프(203)와 이격된 상태로 부착되도록 하여 릴리프 필름(220)과 도전부 하부 범프(203) 사이에 팽창흡수 공간부(221)를 마련하도록 구성될 수 있다. 릴리프 필름(220)의 재질로는 비탄성 절연체 또는 메탈 소재가 이용될 수 있다.
릴리프 필름(220)에 의해 마련되는 팽창흡수 공간부(221)는 반도체 디바이스의 테스트시, 도전부 하부 범프(203)에 발생하는 응력을 릴리프(relief)하는 기능을 수행한다. 즉, 도 6에 도시된 것과 같이, 반도체 디바이스의 테스트시, 피검사 디바이스(10)가 하측으로 가압되어 피검사 디바이스의 단자(11)에 의해 도전부(200)에 스트로크가 인가되면, 도전부 하부 범프(203)가 하측으로 눌리면서 변형하게 되는데, 팽창흡수 공간부(221)가 도전부 하부 범프(203)의 변형된 부분을 흡수함으로써, 도전부(200)의 하부에 발생하는 응력을 줄일 수 있는 것이다.
이하에서는, 도 2의 (c)에 도시된 것과 같이, 프레임에 가이드 필름과 릴리프 필름이 부착된 신호 전송 커넥터(330)를 가지고 설명하기로 한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 도 3 및 도 4와 같이 형성된 프레임(100)의 도전부 홀(150)에는 도전부(200)가 배치된다. 도전부(200)는 도전부 바디(201)와 도전부 상부 범프(202) 및 도전부 하부 범프(203)를 포함한다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 도전부(200)가 배치된 프레임의 상면 즉, 프레임 상판(110)에는 피검사 디바이스의 단자(11)를 가이드하는 가이드 필름(210)이 부착되고, 프레임의 하면 즉, 프레임 하판(130)에는 도전부 하부 범프(203)의 손상을 방지하는 릴리프 필름(220)을 부착하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터(330)가 마련된다.
이와 같이 구성된 신호 전송 커넥터(330)는, 도전부(200) 사이에 공기층(140)을 가지는 프레임(100)을 사용함으로써, 종래의 실리콘 등의 탄성 절연물질로 이루어진 절연부를 사용하는 것에 비해 특성 임피던스 값을 향상시킬 수 있다.
특성 임피던스(Z0)는 아래의 수식으로 나타낼 수 있다. 특성 임피던스는 인덕턴스에 비례하고, 커패시턴스에 반비례하는 특성을 가지므로, 특성 임피던스 값을 높이려면, 인덕턴스 값을 높이거나 커패시턴스 값을 낮춰야 한다. 그런데 커패시턴스(C)는 도전부 사이의 유전체의 유전율(ε)에 비례하여 증감되는 특성을 가지고 있다.
(L: 인덕턴스, C: 커패시턴스)
종래의 신호 전송 커넥터(30)는 도전부 사이에 실리콘 고무로 이루어진 절연부가 형성되어 있고, 실리콘 고무의 유전율은 4 내지 9 정도여서 특성 임피던스 값을 높이는데 한계가 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터(330)는 도전부(200) 사이에 종래 실리콘 고무의 유전율보다 낮은 비탄성 절연성 소재로 프레임을 구성하고, 프레임에는 유전율이 1인 공기층(140)을 갖도록 형성함으로써, 전체적인 유전율을 대폭 낮출 수 있다.
비탄성 절연성 소재인 폴리이미드의 유전율은 3.3 정도이고, FR4의 유전율은 4~4.5정도로 알려져 있다. 프레임(100)의 재질을 FR4로 하더라도, 프레임에는 유전율이 1인 공기층(140)이 형성되어 있으므로 전제적인 유전율은 실리콘 고무의 최소 유전율인 4보다 훨씬 작아지고, 또한 프레임을 얇게 하여 공기층(140)의 부피를 증가시키면 전체 유전율이 더욱 낮아질 수 있으므로 프레임의 재질을 FR4로 하는 것도 가능하다. 그러나 프레임(100)의 재질을 실리콘 고무의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는 폴리이미드로 하는 경우 전체 유전율이 더욱 낮아지므로 보다 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 커넥터(330)는 도전부 사이의 프레임의 유전율을 대폭 낮춰 커패시턴스 값이 낮아지므로, 신호 전송 커넥터의 특성 임피던스 값이 높아져 피검사 디바이스와 테스터 간의 임피던스 정합에 유리한 신호 전송 커넥터를 구현할 수 있다.
따라서 본 발명의 신호 전송 커넥터(310, 320, 330)는 도전부 사이에 배치되는 프레임에 공기층을 형성하여 유전율을 낮출 수 있으므로, 특성 임피던스 값이 높아져 피검사 디바이스 및 테스터와 임피던스 정합을 가능하게 하고, 이에 따라 신호 반사나 손실 없이 고속 신호 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송 커넥터(330)를 이용한 반도체 디바이스의 테스트 공정을 나타낸 것이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 피검사 디바이스(10)의 테스트를 위해 가압수단(미도시)이 피검사 디바이스(10)를 가압하면, 피검사 디바이스(10)의 단자(11)가 도전부 상부 범프(202)에 압착되고, 도전부 하부 범프(203)는 테스터(20)의 패드(21)에 압착된다. 이때, 테스터(20)에서 발생하는 테스트 신호가 신호 전송 커넥터(330)를 통해 피검사 디바이스(10)에 전달되어 피검사 디바이스(10)에 대한 전기적 테스트가 이루어질 수 있다.
피검사 디바이스(10)의 단자(11)가 신호 전송 커넥터(330)의 도전부(200)에 압착될 때, 도전부(200)는 탄성력이 있으므로, 단자(11)가 도전부(200)를 탄성 변형시키면서 도전부 홀(150) 안쪽까지 진입할 수 있다. 이때, 피검사 디바이스(10)의 하면이 가이드 필름(210)의 상면에 닿을 수 있다. 가이드 필름(210)과 그 하측의 프레임(100)은 비탄성 절연성 소재로 이루어져 있으므로 피검사 디바이스(10)의 하면이 프레임(100)의 상측에 배치된 가이드 필름(210)에 닿게 되면 더 이상 하강하지 않는다. 그리고 피검사 디바이스(10)가 신호 전송 커넥터(330)을 가압하는 가압력에 의해 도전부 하부 범프(203)가 압축되면서 비탄성 절연성 소재인 프레임(100)의 하면이 테스터(20)의 상면에 닿게 된다. 프레임(100)의 하면이 테스터(20)의 상면에 닿음으로써 스트로크가 더 증가하지 않게 된다.
따라서 본 발명의 신호 전송 커넥터(310, 320, 330)는 비탄성 절연성 소재의 프레임(100)에 도전부(200)가 이격되어 배치되어 있으므로, 각각의 도전부가 독립적으로 자유롭게 상하방향으로 이동할 수 있고, 비탄성 절연성 재질의 프레임은 신호 전송 커넥터에 과도한 스트로크가 가해지지 않도록 하는 하드 스탑(Hard Stop) 역할을 수행하므로, 신호 전송 커넥터에 오버 스트로크가 가해지는 것을 방지하여 신호 전송 커넥터의 수명이 연장되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 신호 전송 커넥터(310, 320, 330)는 비탄성 절연성 소재의 프레임(100)에 도전부(200)가 배치되어 있으므로 피검사 디바이스 단자(11)가 압축하더라도 도전부가 팽창하거나 분리되는 것을 방지할 수 있어, 신호 전송 커넥터의 내구성이 향상되고, 낮은 저항 값을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 신호 전송 커넥터(330)는 도전부 하부 범프(203)와 이격된 상태로 부착한 릴리프 필름(220)에 의해 팽창흡수 공간부(221)가 마련됨으로써, 도전부 하부 범프가 팽창흡수 공간부 내에서 팽창하도록 하여, 피검사 디바이스를 통해 전달되는 가압력이 도전부 하단부에 집중되어 도전부가 쉽게 손상되고, 신호 전송 커넥터의 수명이 단축되는 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도전부(200)를 탄성 절연물질 내에 분산되어 있는 도전성 입자를 자기장에 의해 정렬하여 형성하는 것을 설명하고 있지만, 탄성 절연물질 내에 도전성 입자가 정렬되어 있는 미리 제조된 도전부를 도전부 홀에 삽입하는 방법으로 도전부를 형성할 수도 있다.
또한, 도면에는 도전부가 모두 동일한 폭을 갖는 것으로 나타냈으나, 복수의 도전부 중 적어도 하나는 특성 임피던스 정합을 위해 신호 특성 및 관계되는 전자 디바이스의 종류 등에 따라 다른 폭을 갖도록 설계될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정할 수 있음을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10: 피검사 디바이스 20: 테스터
30, 310, 320, 330: 신호 전송 커넥터
100: 프레임 110: 프레임 상판
111: 제3 관통홀 120: 프레임 베이스
121: 제1 관통홀 122: 제2 관통홀
130: 프레임 하판 131: 제4 관통홀
140: 공기층 150: 도전부 홀
200: 도전부 201: 도전부 바디
202: 도전부 상부 범프 203: 도전부 하부 범프
210: 가이드 필름 211: 가이드부
220: 릴리프 필름 221: 팽창흡수 공간부

Claims (8)

  1. 피검사 디바이스의 단자를 테스트 신호를 발생하는 테스터의 패드에 접속시켜 상기 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하는 신호 전송 커넥터에 있어서,
    제1 관통홀과 제2 관통홀이 교대로 형성되어 있는 프레임 베이스와, 상기 제1 관통 홀과 대응되는 위치마다 제3 관통홀을 구비하고, 상기 프레임 베이스의 상면을 덮는 프레임 상판과, 상기 제1 관통 홀과 대응되는 위치마다 제4 관통홀을 구비하고, 상기 프레임 베이스의 하면을 덮는 프레임 하판을 구비하는 프레임: 및
    상기 제1 관통홀, 제3 관통홀, 및 제4 관통홀로 이루어진 도전부 홀에 배치되되, 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어지고, 하단부가 상기 테스터의 패드와 접속하고, 상단부가 상기 피검사 디바이스의 단자와 접속하는 도전부;를 포함하되,
    상기 프레임은 비탄성 절연성 소재로 이루어지고,
    상기 프레임 상판과 상기 프레임 하판에 의해 밀폐된 상기 제2 관통홀에는 공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비탄성 절연성 소재는 폴리이미드 또는 FR4 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 베이스는 복수 개가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 상판에는 가이드 필름이 부착되고, 상기 가이드 필름에는 상기 가이드 필름의 상면에서 상기 프레임 측으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하는 가이드부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전부는, 상기 도전부 홀 속에 놓이는 도전부 바디와, 상기 도전부 바디와 연결되어 상기 프레임의 상면으로부터 돌출되는 도전부 상부 범프와, 상기 도전부 바디와 연결되어 상기 프레임의 하면으로부터 돌출되는 도전부 하부 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프레임 하판에는 릴리프 필름이 부착되되, 상기 도전부 하부 범프와 이격된 상태로 부착되어 상기 릴리프 필름과 상기 도전부 하부 범프 사이에 팽창흡수 공간부가 마련되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전부 하부 범프는 상기 릴리프 필름보다 하측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전부 홀 및 제2 관통홀은 원기둥 형상 또는 사각기둥 형상인 것을 특징으로 하는 신호 전송 커넥터.
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