KR20240075951A - 전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치 - Google Patents

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KR20240075951A
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박승호
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Abstract

본 발명은 검사 대상물에 대한 검사 신뢰성을 향상시킨 전기 전도성 접촉핀 및 검사장치를 제공한다.

Description

전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치{The Electro-conductive Contact Pin And Test Device Having The Same}
본 발명은 전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 전기적 특성 시험은 다수의 전기 전도성 접촉핀을 구비한 검사장치에 검사 대상물(반도체 웨이퍼 또는 반도체 패키지)을 접근시켜 전기 전도성 접촉핀을 검사 대상물상의 대응하는 외부 단자 (솔더볼 또는 범프 등)에 접촉시킴으로써 수행된다. 검사장치의 일례로는 프로브 카드 또는 테스트 소켓이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
종래 테스트 소켓에는 포고 타입 테스트 소켓과 러버 타입 테스트 소켓이 있다.
포고 타입 테스트 소켓에 사용되는 전기 전도성 접촉핀(이하, '포고 타입 소켓핀'이라 함)은 핀부와 이를 수용하는 배럴을 포함하여 구성된다. 핀부는 그 양단의 플런저 사이에 스프링 부재를 설치함으로써 필요한 접촉압 부여 및 접촉 위치의 충격 흡수가 가능하게 한다. 핀부가 배럴 내에서 슬라이드 이동하기 위해서는 핀부의 외면과 배럴 내면 사이에는 틈새가 존재해야 한다. 하지만, 이러한 포고 타입 소켓핀은 배럴과 핀부를 별도로 제작한 후 이들을 결합하여 사용하기 때문에, 필요 이상으로 핀부의 외면이 배럴의 내면과 이격되는 등 틈새 관리를 정밀하게 수행할 수 없다. 따라서 전기 신호가 양단의 플런저를 경유하여 배럴로 전달되는 과정에서 전기 신호의 손실 및 왜곡이 발생되므로 접촉 안정성이 일정하지 않다는 문제가 발생하게 된다. 또한 핀부는 검사 대상물의 외부 단자와의 접촉 효과를 높이기 위해 뾰족한 팁부를 구비한다. 뾰족한 형상의 팁부는 검사 후 검사 대상물의 외부 단자에 압입의 흔적 또는 홈을 발생시킨다. 외부 단자의 접촉 형상의 손실로 인하여, 비전검사의 오류를 발생시키고 솔더링 등의 이후 공정에서의 외부 단자의 신뢰성을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
한편, 러버 타입 테스트 소켓에 사용되는 전기 전도성 접촉핀(이하, '러버 타입 소켓 핀'이라 함)은, 고무 소재인 실리콘 러버 내부에 전도성 마이크로볼을 배치한 구조로, 검사 대상물(예를 들어, 반도체 패키지)을 올리고 소켓을 닫아 응력이 가해지면 금 성분의 전도성 마이크로 볼이 서로를 강하게 누르면서 전도도가 높아져 전기적으로 연결되는 구조이다. 하지만 이러한 러버 타입 소켓핀은 과도한 가압력으로 눌러줘야만 접촉 안정성이 확보된다는 점에서 문제가 있다.
한편 최근에는 반도체 기술의 고도화 및 고집적화에 따라 검사 대상물의 외부 단자들의 피치가 더욱 더 협피치화되고 있는 추세이다. 그런데 기존 러버 타입 소켓 핀은, 유동성의 탄성 물질 내에 도전성 입자가 분포되어 있는 성형용 재료를 준비하고, 그 성형용 재료를 소정의 금형 내에 삽입한 후, 두께방향으로 자기장을 가하여 도전성 입자들을 두께방향으로 배열하여 제작되기 때문에 자기장의 사이 간격이 좁아지면 도전성 입자들이 불규칙하게 배향되어 면방향으로 신호가 흐르게 된다. 따라서 기존 러버 타입 소켓 핀으로는 협피치 기술 트렌드에 대응하는데 한계가 있다.
또한, 포고 타입 소켓핀은, 배럴과 핀부를 별도로 제작한 후 이들을 결합하여 사용하기 때문에, 작은 크기로 제작하는데 어려움이 있다. 따라서 기존 포고 타입 소켓핀 역시 협피치 기술 트렌드에 대응하는데 한계가 있다.
따라서 최근의 기술 트렌드에 부합하여 검사 대상물에 대한 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있는 새로운 유형의 전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치의 개발이 필요한 상황이다.
대한민국 등록번호 제10-0659944호 등록특허공보 대한민국 등록번호 제10-0952712호 등록특허공보
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 검사 대상물에 대한 검사 신뢰성을 향상시킨 전기 전도성 접촉핀 및 검사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기 전도성 접촉핀은, 길이 방향(±y 방향)으로 전체 길이 치수(L)를 가지고, 상기 길이 방향의 수직한 두께 방향(±z 방향)으로 전체 두께 치수(H)를 가지며, 상기 길이 방향의 수직한 폭 방향(±x 방향)으로 전체 폭 치수(W)를 가지는 전기 전도성 접촉핀에 있어서, 제1접촉부와 상기 제1접촉부의 양측에서 하향으로 연장되는 플랜지부를 포함하는 제1접속부; 제2접촉부와 상기 제2접촉부의 양측에서 상향으로 연장되는 지지부를 포함하는 제2접속부; 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부에 연결되어 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부를 상대 변위시키는 탄성부; 및 상기 탄성부에 예압을 인가하여 검사 전 상기 탄성부가 압축된 상태가 되도록 하는 예압수단을 포함한다.
또한, 상기 예압수단은, 상기 플랜지부에 구비된 상부 걸림부; 및 상기 지지부에 구비된 하부 걸림부를 포함하여, 상기 탄성부가 비압축 상태에서는 상기 상부 걸림부와 상기 하부 걸림부가 서로 걸림 결합되지 않고, 상기 상부 걸림부와 상기 하부 걸림부가 서로 걸림 결합되어 상기 탄성부에 예압을 인가한다.
또한, 상기 제1접촉부에 검사 대상물이 접촉되어 상기 제1접촉부가 하강하면, 상기 상부 걸림부는 상기 지지부의 내측에서 하향 슬라이딩하면서 상기 지지부의 내측과 접촉 가능하다.
또한, 상기 제1접촉부에 검사 대상물이 접촉된 후 검사 대상물이 제거되면, 상기 탄성부는 복원되어 상기 상부 걸림부와 상기 하부 걸림부가 서로 걸림 결합되어 상기 탄성부가 압축된 상태를 유지하도록 한다.
또한, 상기 지지부의 외벽을 기준으로 하는 상기 지지부 간의 폭 방향(±x 방향)의 거리는 상향으로 갈수록 작아진다.
또한, 상기 탄성부는 복수개의 직선부와 복수개의 만곡부가 교대로 접속되어 형성되고, 상기 제1접촉부의 하부의 일측은 상기 만곡부 중 어느 하나에 연결되며 상기 제1접촉부의 하부의 타측은 하향으로 볼록한 상부 볼록부를 구비하고, 상기 제2접촉부의 상부의 일측은 상기 만곡부 중 어느 하나에 연결되며 상기 제2접촉부의 상부의 타측은 상향으로 볼록한 하부 볼록부를 구비한다.
또한, 상기 제1접촉부의 상면에는 폭 방향(±x 방향)으로 산과 골이 반복되는 상부 요철부가 형성된다.
또한, 상기 지지부의 상부에 구비되며 상면이 외측으로 갈수록 하향 경사진 상부 돌출부를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 검사장치는, 가이드 구멍을 구비하는 가이드 하우징; 및 제1접촉부와 상기 제1접촉부의 양측에서 하향으로 연장되는 플랜지부를 포함하는 제1접속부와, 제2접촉부와 상기 제2접촉부의 양측에서 상향으로 연장되며 상기 플랜지부의 외측에 위치하는 지지부를 포함하는 제2접속부와, 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부에 연결되어 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부를 상대 변위시키는 탄성부와, 상기 탄성부에 예압을 인가하여 검사 전 상기 탄성부가 압축된 상태가 되도록 하는 예압수단을 포함하는 전기 전도성 접촉핀;을 포함한다.
또한, 상기 지지부의 단부는 상기 가이드 하우징의 상면으로 돌출되어 구비된다.
또한, 상기 지지부는, 상기 지지부의 하부에 구비되어 상기 전기 전도성 접촉핀이 상방으로 이탈되지 않도록 상기 가이드 하우징의 하면에 걸림 가능한 하부 돌출부; 및 상기 지지부의 상부에 구비되어 상기 전기 전도성 접촉핀이 하방으로 이탈되지 않도록 상기 가이드 하우징의 상면에 걸림 가능한 상부 돌출부;를 포함한다.
또한, 상기 전도성 접촉핀은 ±z축을 따라 x-y평면 상에서의 모양이 동일하다.
본 발명은 검사 대상물에 대한 검사 신뢰성을 향상시킨 전기 전도성 접촉핀 및 검사장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 평면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 사시도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조과정을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 하우징의 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 탄성부에 예압이 인가 되기전의 평면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 탄성부에 예압이 인가된 상태의 평면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사 장치의 분해도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사 장치의 결합도.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 검사대상물을 검사하는 과정을 도시한 도면.
도 10는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 편심 가압력이 작용할 때를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 이물질이 낙하할 때를 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. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 본 명세서에서 사용한 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다. 이하에서 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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 사시도이며, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조과정을 설명하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 하우징의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 탄성부에 예압이 인가 되기전의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 탄성부에 예압이 인가된 상태의 평면도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사 장치의 분해도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사 장치의 결합도이고, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 검사대상물을 검사하는 과정을 도시한 도면이며, 도 10는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 편심 가압력이 작용할 때를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 이물질이 낙하할 때를 도시한 도면이다.
검사 장치(10)는 반도체 제조공정에 사용되는 검사장치일 수 있으며, 그 일례로 프로브 카드일 수 있고, 테스트 소켓일 수 있다. 전기 전도성 접촉핀들(100)은 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)이 사용될 수 있는 검사장치(10)들은 이에 한정되는 것은 아니며, 전기를 인가하여 검사 대상물의 불량 여부를 확인하기 위한 검사장치라면 모두 포함된다. 이하에서는 전기 전도성 접촉핀(100)의 일례로서 소켓 핀을 예시하여 설명하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은 이에 한정되는 것은 아니며, 전기를 인가하여 검사 대상물(400)의 불량 여부를 확인하기 위한 핀이라면 모두 포함된다.
검사 장치(10)의 검사 대상물(400)은, 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.
이하에서 설명하는 전기 전도성 접촉핀(100)의 폭 방향은 도면에 표기된 ±x방향이고, 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이 방향은 도면에 표기된 ±y방향이고, 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향은 도면에 표기된 ±z방향이다.
전기 전도성 접촉핀(100)은, 길이 방향(±y 방향)으로 전체 길이 치수(L)를 가지고, 상기 길이 방향의 수직한 두께 방향(±z 방향)으로 전체 두께 치수(H)를 가지며, 상기 길이 방향의 수직한 폭 방향(±x 방향)으로 전체 폭 치수(W)를 가진다.
전기 전도성 접촉핀(100)은, 제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(150)를 포함한다.
제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(150)는 일체형으로 구비된다. 제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(150)는 도금 공정을 이용하여 한꺼번에 제작된다. 전기 전도성 접촉핀(100)은, 후술하는 바와 같이, 내부 공간(1100)을 구비하는 몰드(1000)를 이용하여 전기 도금으로 내부 공간(1100)에 금속 물질을 충진하여 형성되기 때문에, 제1접속부(110), 제2접속부(120) 및 탄성부(150)가 서로 연결되는 일체형으로 제작된다. 종래 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(150)를 도금 공정을 이용하여 한꺼번에 제작함으로써 일체형으로 구비된다는 점에서 구성상의 차이가 있다.
전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향(±z 방향)으로의 각 단면(x-y평면)에서의 형상은 동일하다. 다시 말해 x-y 평면상의 동일한 형상이 두께 방향(±z 방향)으로 연장되어 형성되어 전도성 접촉핀(100)은 ±z축을 따라 x-y평면 상에서의 모양이 동일하다.
전기 전도성 접촉핀(100)은 그 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 내마모성 또는 강성이 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), 팔라듐-니켈(PdNi), 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo), 니켈-붕소(NiB) 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. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1금속층(101)은 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향(±z 방향)으로 하면과 상면에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 전기 전도성 접촉핀(100)은 그 두께 방향(±z 방향)으로 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비되며, 적층되는 층수는 3층 이상으로 구성될 수 있다.
제1접속부(110)는 제1접촉부(111)와 제1접촉부(111)의 양측에서 하향으로 연장되는 플랜지부(115)를 포함한다. 탄성부(150)가 탄성 변형될 때, 제1접촉부(111)와 플랜지부(115)는 일체 거동한다.
제2접속부(120)는 제2접촉부(121)와 제2접촉부(121)의 양측에서 상향으로 연장되는 지지부(130)를 포함한다. 지지부(130)는 가이드 하우징(200)의 가이드 구멍(210)의 내벽에 접촉하여 전기 전도성 접촉핀(100)이 가이드 하우징(200)에 흔들림없이 안정적으로 유지되도록 한다.
탄성부(150)는 제1접촉부(111)와 제2접촉부(121)에 연결되어 제1접촉부(111)와 제2접촉부(121)를 상대 변위시킨다.
제1접촉부(111)는 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)와 접촉되는 부분이다. 제1접촉부(111)는 접속 단자(410)와 멀티-컨택이 이루어지도록 그 상면에 상부 요철부(112)를 포함한다. 상부 요철부(112)는 폭 방향(±x 방향)으로 산과 골이 반복된다. 상부 요철부(112)의 산은 두께 방향(±z 방향)을 따라 연장되고 길이방향(+y방향)으로 돌출된 형태로 형성되고 상부 요철부(112)의 골은 두께 방향(±z 방향)을 따라 연장되고 길이방향(-y방향)으로 오목한 형태로 형성된다.
제1접속부(110)는 탄성부(150)에 연결되어 접촉압력에 의해 탄력적으로 길이방향(±y 방향)을 따라 수직 이동이 가능하다.
검사 대상물(400)을 검사할 경우, 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)는 제1접속부(110)의 상면에 접촉되면서 제1접속부(110)가 하향 이동한다. 이에 따라 제1접속부(110)와 연결된 탄성부(150)는 압축 변형된다.
플랜지부(115)는 제1접촉부(111)의 양측에서 하향으로 연장되어 캔틸레버 빔의 형태로 구비된다. 플랜지부(115)는 제1접촉부(111)로부터 하측으로 연장되어 탄성부(150)의 적어도 일부를 덮도록 구성된다. 여기서 플랜지부(115)는 제1접촉부(111)의 폭 방향(±x 방향)의 양 단부에서 연속되어 하측으로 연장된다. 그 결과 제1접촉부(111)는 플랜지부(115)보다 폭 방향(±x 방향)으로 돌출되지 않고, 플랜지부(115)는 제1접촉부(111)보다 길이 방향 상측(+y 방향)으로 돌출되지 않는다.
제2접속부(120)는 접속 대상물(보다 바람직하게는 회로기판의 패드(P))과 접촉된다. 제2접속부(120)는 제2접촉부(121)와 지지부(130)를 포함한다.
지지부(130)는 제2접촉부(121)의 양측에서 상향으로 연장되어 캔틸레버 빔의 형태로 구비된다.
플랜지부(115)는 제1접촉부(111)로부터 하측 방향(-y 방향)으로 연장되어 플랜지부(115)의 적어도 일부는 탄성부(150)와 지지부(130) 사이에 구비된다.
탄성부(150)가 압축되면, 플랜지부(115)는 탄성부(150)와 지지부(130) 사이 공간에서 하측 방향(-y 방향)으로 하강한다. 반대로, 탄성부(150)가 복원되면, 플랜지부(115)는 탄성부(150)와 지지부(130) 사이 공간에서 상측 방향(+y 방향)으로 상승한다.
지지부(130)는, 전기 전도성 접촉핀(100)의 일측에 위치하는 제1지지부(130a)와, 전기 전도성 접촉핀(100)의 타측에 위치하는 제2지지부(130b)를 포함한다. 또한, 플랜지부(115)는, 탄성부(150)의 일측에 위치하는 제1플랜지부(115a)와, 제1플랜지부(115a)에 대향되어 탄성부(150)의 타측에 위치하는 제2플랜지부(115b)를 포함한다. 제1플랜지부(115a)와 제2플랜지부(115b)는 각각 제1접촉부(111)에 연결된다.
탄성부(150)가 압축되지 않은 상태에서, 플랜지부(115)와 지지부(130)는 서로 이격된다. 보다 구체적으로, 탄성부(150)가 압축되지 않은 상태에서는, 제1플랜지부(115a)와 제1지지부(130a)는 서로 이격되어 있고, 제2플랜지부(115b)와 제2지지부(130b)는 서로 이격되어 있다.
전기 전도성 접촉핀(100)은 전기 전도성 접촉핀(100)이 상방으로 이탈되지 않도록 가이드 하우징(200)의 하면에 걸림 가능한 하부 돌출부(135)와, 전기 전도성 접촉핀(100)이 하방으로 이탈되지 않도록 가이드 하우징(200)의 상면에 걸림 가능한 상부 돌출부(131)를 포함한다.
하부 돌출부(135)는 제2접속부(120)에 구비되어 폭 방향(±x 방향) 외측으로 돌출된다. 하부 돌출부(135)는 제2접촉부(121) 또는 지지부(130)에 구비되며, 바람직하게는 하부 돌출부(135)는 지지부(130)의 하부에 구비된다. 하부 돌출부(135)의 상면은 가이드 하우징(200)의 하면에 걸림 가능하다.
상부 돌출부(131)는 지지부(130)의 상부에 구비되어 폭 방향(±x 방향) 외측으로 돌출된다. 회로 기판(500)의 체결 시, 상부 돌출부(131)는 가이드 하우징(200)의 상면과 접촉하지 않고 가이드 하우징(200)의 상면으로부터 이격된다. 하지만 회로기판(500)의 분리 또는 비 결합 상태에서, 전기 전도성 접촉핀(100)이 가이드 하우징(200)의 하방으로 이탈되지 않도록 상부 돌출부(131)의 하면은 가이드 하우징(200)의 상면에 걸림 가능하다.
탄성부(150)는 복수개의 직선부(153)와 복수개의 만곡부(154)가 교대로 접속되어 형성된다. 직선부(153)는 좌, 우로 인접하는 만곡부(154)를 연결하며, 만곡부(154)는 상, 하로 인접하는 직선부(153)를 연결한다. 만곡부(154)는 원호 형상으로 구비된다.
탄성부(150)의 중앙 부위에는 직선부(153)가 배치되고 탄성부(150)의 외측 부위에는 만곡부(154)가 배치된다. 직선부(153)는 폭 방향과 평행하게 구비되어 접촉압에 따른 만곡부(154)의 변형이 보다 쉽게 이루어지도록 한다.
예압수단(300)은, 탄성부(150)에 예압을 인가하여 검사 전 탄성부(150)가 압축된 상태가 되도록 한다. 예압수단(300)은 탄성부(150)가 항시 압축상태에 있도록 하는 수단이다. 검사대상물(400)이 접촉하기 전, 예압수단(300)에 의해 탄성부(150)가 압축된 상태에 있기 때문에 전기 전도성 접촉핀(100)의 핀력(pin force)을 크게 유지하는 것이 가능하다.
예압수단(300)은, 플랜지부(1115)에 구비된 상부 걸림부(310)와, 지지부(130)에 구비된 하부 걸림부(330)를 포함한다. 탄성부(150)가 비압축 상태에서는 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되지 않고, 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되어 탄성부(150)에 예압을 인가한다.
제1접촉부(111)의 하부에는 하향으로 볼록한 상부 볼록부(113)를 구비한다. 보다 구체적으로 제1접촉부(111)의 하부의 일측은 만곡부(154) 중 어느 하나에 연결되며 제1접촉부(111)의 하부의 타측은 하향으로 볼록한 상부 볼록부(113)를 구비한다. 길이 방향(±y 방향)으로 상부 볼록부(113)와 직선부(153)간의 이격 거리는, 상,하로 인접하는 직선부(153)간의 이격 거리보다 짧다. 바람직하게는 길이 방향(±y 방향)으로 상부 볼록부(113)와 직선부(153)간의 이격 거리는, 상, 하로 인접하는 직선부(153)간의 이격 거리의 절반이다.
상부 볼록부(113)의 구성이 없이 제1접촉부(111)의 하부가 평평하게 구성될 경우에는, 탄성부(150)와 제1접촉부(111)의 하부 사이의 거리가 멀어서 탄성부(150)의 과도한 압축을 방지하지 못한다. 반면에, 제1접촉부(111)의 하부에 하향으로 볼록한 상부 볼록부(113)의 구성에 따르면, 탄성부(150)와 제1접촉부(111)의 하부 사이의 거리가 가깝기 때문에 탄성부(150)의 압축시 탄성부(150)와 제1접촉부(111)의 하부가 서로 접촉이 가능하다. 이를 통해 탄성부(150)의 과도한 압축 변형에 따른 탄성부(150)의 파손을 방지할 수 있게 된다.
제2접촉부(121)의 상부에는 상향으로 볼록한 하부 볼록부(123)를 구비한다. 보다 구체적으로 제2접촉부(121)의 하부의 일측은 만곡부(154) 중 어느 하나에 연결되며 제2접촉부(121)의 상부의 타측은 상향으로 볼록한 하부 볼록부(123)를 구비한다.
길이 방향(±y 방향)으로 하부 볼록부(123)와 직선부(153)간의 이격 거리는, 상,하로 인접하는 직선부(153)간의 이격 거리보다 짧다. 바람직하게는 길이 방향(±y 방향)으로 하부 볼록부(123)와 직선부(153)간의 이격 거리는, 상, 하로 인접하는 직선부(153)간의 이격 거리의 절반이다.
하부 볼록부(123)의 구성이 없이 제2접촉부(121)의 상부가 평평하게 구성될 경우에는, 탄성부(150)와 제2접촉부(121)의 상부 사이의 거리가 멀어서 탄성부(150)의 과도한 압축을 방지하지 못한다. 반면에, 제2접촉부(121)의 상부에 상향으로 볼록한 하부 볼록부(123)의 구성에 따르면, 탄성부(150)와 제2접촉부(121)의 상부 사이의 거리가 가깝기 때문에 탄성부(150)의 압축시 탄성부(150)와 제2접촉부(121)의 상부가 서로 접촉이 가능하다. 이를 통해 탄성부(150)의 과도한 압축 변형에 따른 탄성부(150)의 파손을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 상술한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)의 제조방법에 대해 설명한다.
도 3a는 내부 공간(1100)이 형성된 몰드(1000)의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 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(100)의 제작 환경에 비록 고온 환경이라 하더라도 열 변형없이 정밀한 전기 전도성 접촉핀(100)을 제작할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)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(100)을 제작할 수 있게 된다.
몰드(1000)의 하면에는 시드층(1200)이 구비된다. 시드층(1200)은 몰드(1000)에 내부 공간(1100)을 형성하기 이전에 몰드(1000)의 하면에 구비될 수 있다. 한편 몰드(1000)의 하부에는 지지기판(미도시)이 형성되어 몰드(1000)의 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한 이 경우 지지기판의 상면에 시드층(1200)을 형성하고 내부 공간(1100)이 형성된 몰드(1000)를 지지기판에 결합하여 사용할 수도 있다. 시드층(1200)은 구리(Cu)재질로 형성될 수 있고, 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
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 내부 공간(1100)이 형성될 수 있다.
그 다음 몰드(1000)의 내부 공간(1100)에 전기 도금 공정을 수행하여 전기 전도성 접촉핀(100)를 형성한다. 도 3c는 내부 공간(1100)에 전기 도금 공정을 수행하여 것을 도시한 평면도이고, 도 3d는 도 3c의 A-A’단면도이다.
몰드(1000)의 두께 방향(±z 방향)으로 금속층이 성장하면서 형성되기 때문에, 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향(±z 방향)으로의 각 단면에서의 형상이 동일하고, 전기 전도성 접촉핀(100)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 내마모성 또는 강성이 높은 금속으로서 로듐(Rd), 백금 (Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 망간(Mn), 텅스텐(W), 인(Ph) 이나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo), 팔라듐-니켈(PdNi), 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn), 니켈-코발트(NiCo), 니켈-붕소(NiB) 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 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 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향(±z 방향)으로 하면과 상면에 구비되고 제2금속층(102)은 제1금속층(101) 사이에 구비된다. 예를 들어, 전기 전도성 접촉핀(100)은 제1금속층(101), 제2금속층(102), 제1금속층(101) 순으로 교대로 적층되어 구비되며, 적층되는 층수는 3층 이상으로 구성될 수 있다.
한편, 도금 공정이 완료된 이후에, 고온으로 승온한 후 압력을 가해 도금 공정이 완료된 금속층을 눌러줌으로써 제1금속층(101) 및 제2금속층(102)이 보다 고밀화되도록 할 수 있다. 포토레지스트 재질을 몰드로 이용할 경우, 도금 공정이 완료된 이후의 금속층 주변에는 포토레지스트가 존재하므로 고온으로 승온하여 압력을 가하는 공정을 수행할 수 없다. 이와는 다르게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도금 공정이 완료된 금속층의 주변으로는 양극산화막 재질의 몰드(1000)가 구비되어 있기 때문에 고온으로 승온하더라도 양극산화막의 낮은 열 팽창계수로 인해 변형을 최소화하면서 제1금속층(101) 및 제2금속층(102)을 고밀화시키는 것이 가능하다. 따라서 포토레지스트를 몰드로 이용하는 기술에 비해 보다 고밀화된 제1금속층(101) 및 제2금속층(102)을 얻는 것이 가능하게 된다.
전기 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.
검사 대상물(20)의 고주파 특성 검사를 효과적으로 대응하기 위해서는 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 길이(L)는 짧아야 한다. 이에 따라 탄성부(150)의 길이도 짧아져야 한다. 하지만 탄성부(150)의 길이가 짧아지게 되면 접촉압이 커지는 문제가 발생하게 된다. 탄성부(150)의 길이를 짧게 하면서도 접촉압이 커지지 않도록 하려면, 탄성부(150)를 구성하는 판상 플레이트의 선폭(t)을 작게 해야 한다. 여기서 판상 플레이트의 선폭(t)은 탄성부(150)를 구성하는 직선부(153) 또는 만곡부(154) 중 어느 하나의 선폭이거나 이들의 중간값 또는 평균값일 수 있다. 그러나 탄성부(150)를 구성하는 판상 플레이트의 선폭(t)을 작게 하면 탄성부(150)가 쉽게 파손되는 문제를 발생하게 된다. 탄성부(150)의 길이를 짧게 하면서도 접촉압이 커지지 않고 탄성부(150)의 파손을 방지하기 위해서는 탄성부(150)를 구성하는 판상 플레이트의 전체 두께 치수(H)를 크게 형성하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은 판상 플레이트의 선폭(t)을 얇게 하면서도 판상 플레이트의 전체 두께 치수(H)는 크도록 형성된다. 즉, 판상 플레이트의 선폭(t) 대비 전체 두께 치수(H)가 크게 형성된다. 바람직하게는 전기 전도성 접촉핀(100)를 구성하는 판상 플레이트의 선폭(t)이 5㎛ 이상 15㎛이하의 범위로 구비되고, 전체 두께 치수(H)는 70㎛ 이상 200㎛이하의 범위로 구비되되, 판상 플레이트의 선폭(t)과 전체 두께 치수(H)는 1:5 내지 1:30의 범위로 구비된다. 예를 들어, 판상 플레이트의 선폭(t)은 10㎛로 형성되고, 전체 두께 치수(H)는 100㎛로 형성되어 판상 플레이트의 선폭(t)과 전체 두께 치수(H)는 1:10의 비율로 형성될 수 있다.
이를 통해 탄성부(150)의 파손을 방지하면서도 탄성부(150)의 길이를 짧게 하는 것이 가능하고 탄성부(150)의 길이를 짧게 하더라도 적절한 접촉압을 갖도록 하는 것이 가능하다. 더욱이 탄성부(150)를 구성하는 판상 플레이트의 선폭(t) 대비 전체 두께 치수(H)를 크게 하는 것이 가능함에 따라 탄성부(150)의 앞, 뒤 방향으로 작용하는 모멘트에 대한 저항이 커지고 되고 그 결과 접촉 안정성이 향상된다.
탄성부(150)의 길이를 짧게 하는 것이 가능함에 따라, 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)와 전체 길이 치수(L)는 1:3 내지 1:9의 범위로 구비된다. 바람직하게는 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 길이 치수(L)는 300㎛ 이상 2㎜하의 범위로 구비될 수 있으며, 보다 바람직하게는 350㎛ 이상 600㎛이하의 범위로 구비될 수 있다. 이처럼 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 길이 치수(L)를 짧게 하는 것이 가능하게 되어 고주파 특성에 대응하는 것이 용이하게 되고, 탄성부(150)의 탄성 복원 시간이 단축됨에 따라 테스트 시간도 단축되는 효과를 발휘할 수 있게 된다.
전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)와 전체 폭 치수(W)는 1:1 내지는 1:5의 범위로 구비된다. 바람직하게는 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)는 70㎛ 이상 200㎛이하의 범위로 구비되고, 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 폭 치수(W)는 100㎛ 이상 500㎛하의 범위로 구비될 수 있으며, 보다 바람직하게는 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 폭 치수(W)는 150㎛ 이상 400㎛이하의 범위로 구비될 수 있다. 이처럼 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 폭 치수(W)를 짧게 함으로써 협피치화하는 것이 가능하게 된다.
한편, 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)와 전체 폭 치수(W)는 실질적으로 동일한 길이로 형성될 수 있다. 따라서 전체 두께 치수(H)와 전체 폭 치수(W)는 실질적으로 동일한 길이가 되도록 복수개의 전기 전도성 접촉핀(100)을 두께 방향(±z 방향)으로 여러 개 접합할 필요가 없게 된다. 또한 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)와 전체 폭 치수(W)는 실질적으로 동일한 길이로 형성하는 것이 가능하게 됨에 따라, 전기 전도성 접촉핀(100)의 앞, 뒤 방향으로 작용하는 모멘트에 대한 저항이 커지고 되고 그 결과 접촉 안정성이 향상된다. 더욱이 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)는 70㎛ 이상이면서 전체 두께 치수(H)와 전체 폭 치수(W)는 1:1 내지는 1:5의 범위로 구비되는 구성에 따르면 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체적인 내구성 및 변형 안정성이 향상되면서 접속 단자(410)와의 접촉 안정성이 향상된다. 또한 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 두께 치수(H)는 70㎛ 이상으로 형성됨에 따라 전류 운반 용량(Current Carrying Capacity)를 향상시킬 수 있게 된다.
종래 포토레지스트 몰드를 이용하여 제작되는 전기 전도성 접촉핀(100)은, 복수의 포토레지스트를 적층하여 몰드를 구성하기 때문에 얼라인 문제로 인해 전체 두께 치수를 크게 할 수 없다. 그 결과, 전체 폭 치수(W) 대비 전체 두께 치수(H)가 작다. 예를 들어 종래 전기 전도성 접촉핀(100)은 전체 두께 치수(H)가 70㎛ 미만이면서 전체 두께 치수(H)와 전체 폭 치수(W)가 1:2 내지 1:10의 범위로 구성되기 때문에, 접촉압에 의해 전기 전기 전도성 접촉핀(100)을 앞, 뒤 방향으로 변형시키는 모멘트에 대한 저항력이 약하다. 종래에는 전기 전도성 접촉핀(100)의 앞, 뒷면에 탄성부의 과도한 변형으로 인한 문제 발생을 방지하기 위해, 전기 전도성 접촉핀(100)의 앞, 뒷면에 하우징을 추가로 형성하는 것을 고려해야 하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 추가적인 하우징 구성이 필요없게 된다.
도 4는 가이드 하우징(200)의 단면도를 도시한 도면이다.
가이드 하우징(200)은 절연 물질로 구성된다. 가이드 하우징(200)은 폴리이미드(PI) 또는 실리콘 나이트라이드(Si3N4)의 재질로 구성될 수 있다. 가이드 하우징(200)에 구비되는 가이드 구멍(210)은 레이저를 이용하여 홀 가공되어 형성될 수 있다. 가이드 구멍(210)은 전기 전도성 접촉핀(100)의 단면 외곽 형상과 대응되는 형상으로 구비되며 바람직하게는 실질적인 사각 단면으로 형성될 수 있다. 가이드 구멍(210)의 일단부의 폭 방향 치수는 가이드 구멍(210)의 타단부의 폭 방향 치수보다 작다. 가이드 구멍(210)은 레이저를 가이드 하우징(200)의 하부 측에서 상부 측으로 조사하여 형성될 수 있다. 이 경우 가이드 구멍(210)의 상부의 폭 방향 치수(D1)는 가이드 구멍의 하부의 폭 방향 치수(D2)보다 작다. 가이드 하우징(200)의 두께에 따라 차이가 있으나 가이드 구멍(210)의 상부의 폭(D1)과 하부의 폭(D2)은 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에서 차이가 있다. 가이드 구멍(210)의 상부의 폭(D1)과 하부의 폭(D2)의 차이로 인해 가이드 구멍(210)의 내벽은 x-z평면과 제1 경사각도(θ1)를 이루면서 경사지게 형성된다. 제1 경사각도(θ1)는 1.5° 이상 12° 이하의 범위 내이며, 바람직하게는 2.5° 이상 6°이하의 범위의 값을 가진다.
도 5를 참조하면, 지지부(130)의 외벽이 가이드 구멍(210)의 내벽에 밀착되도록 지지부(130)의 외벽을 x-z평면과 제2경사 각도(θ2)를 이루면서 경사지게 형성한다. 지지부(130)의 외벽이 경사지는 방향은 가이드 구멍(210)의 내벽의 경사 방향과 동일하다.
가이드 구멍(210)의 폭은 상향으로 갈수록 작아지도록 형성되므로 지지부(130)의 외벽을 기준으로 하는 지지부(130) 간의 폭 방향(±x 방향)의 거리는 상향으로 갈수록 작아진다.
지지부(130)는 그 내벽이 x-z평면과 평행하게 형성되고 그 외벽은 x-z평면과 제2경사각도(θ2)를 이루면서 경사지게 형성된다. 또는 지지부(130)는 그 내벽과 외벽이 x-z평면과 제2 경사각도(θ2)를 이루면서 경사지게 형성된다.
제2 경사각도(θ2)는 제1 경사각도(θ1)와 동일하거나 제1 경사각도(θ1)보다 작게 형성된다. 제2 경사각도(θ2)가 제1 경사각도(θ2)보다 작게 형성되면, 전기 전도성 접촉핀(100)을 가이드 하우징(200)에 설치한 이후에도 지지벽(130)이 가이드 구멍(210)의 내벽을 향하는 복원력이 작용하여 지지벽(130)의 외벽이 가이드 구멍(210)의 내벽에 항시 접촉 상태를 유지하도록 한다.
설계상으로 가이드 구멍(210)이 수직한 내벽을 갖도록 설계되었다고 하더라도 레이저를 이용하여 가이드 구멍(210)을 형성할 때, 레이저 홀 가공의 특성상 가이드 구멍(210)의 내벽은 x-z평면과 경사지게 된다. 즉, 설계상의 내벽의 각도와 실제 제품 상의 내벽의 각도에 차이가 존재하게 된다. 반면에 전기 전도성 접촉핀(100)은 도금 공정에 의해 형성되기 때문에 설계된 대로 제작이 된다. 그 결과 본 출원인은 가이드 구멍(210)의 내벽이 x-z평면과 경사지는 한편 전기 전도성 접촉핀(100)의 지지부(130)의 외벽이 x-z평면과 평행하게 구비될 경우, 가이드 구멍(210)의 내벽과 지지부(130)의 외벽 사이에 유격이 발생함을 발견하게 되었다. 가이드 구멍(210)과 전기 전도성 접촉핀(100)의 지지부(130) 사이에 유격이 발생함에 따라, 전기 전도성 접촉핀(100)이 가이드 하우징(200)에 안정적으로 구비되지 않기 때문에 위치 틀어짐에 따른 접속 단자(410)와의 얼라인 오류가 발생하거나, 전기 전도성 접촉핀(100)의 손상이나 이탈 문제가 발생하였다.
본 출원인은 레이저 홀 가공의 특성상 설계상의 치수와는 다르게 가이드 구멍(210)의 내벽이 x-z평면과 경사지게 형성된다는 점을 고려하여 가이드 구멍(210)의 내벽과 접촉하는 부분(지지부(130)) 역시 가이드 구멍(210)의 내벽이 경사진 방향과 동일 방향으로 x-z평면과 경사지게 미리 형성함으로써, 가이드 구멍(210)의 내벽과 가이드 구멍(210)의 내벽과 접촉하는 부분(지지부(130)) 사이의 유격을 최소화하거나 유격이 발생하지 않도록 하였다.
한편, 도 5를 참조하면, 탄성부(150)의 직선부(153)에는 확폭부(155)가 구비된다. 확폭부(155)는 직선부(153)의 하부에서 하향방향으로 볼록한 형태로 구비된다.
탄성부(150)가 압축되면 직선부(153)의 상면은 확폭부(155)의 하면에 맞닿음 가능하다. 탄성부(150)를 기준으로, 확폭부(155)는 길이 방향(±y 방향)의 상측에 구비된다. 예컨대, 도면에 도시된 바와 같이, 확폭부(155)는 탄성부(150)의 맨 상부 첫번째 직선부(153)에서 세번째 직선부(153)에 구비되고 그 이후부터의 직선부(153)에는 확폭부(155)가 구비되지 않는다. 탄성부(150)가 압축되면, 확폭부(155)를 구비하는 직선부(153)는, 확폭부(155)를 구비하지 않는 직선부(153)보다 먼저 그 상부에 위치하는 직선부(153)에 접촉된다. 확폭부(155)의 구성을 통해 탄성부(150)의 상부는 보다 직진성있는 하강 작동이 이루어진다. 그 결과, 제1접촉부(111)가 좌, 우로 크게 흔들리지 않고 수직 하강하는 것이 가능하다. 또한 탄성부(150)의 하부에는 확폭부(155)가 구비되지 않음으로써 탄성부(150)가 충분한 스트로크를 가지도록 한다.
플랜지부(115)의 하부에는 상부 걸림부(310)가 구비되고, 지지부(130)의 상부에는 하부 걸림부(330)가 구비된다. 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)는 탄성부(150)가 압축되면 서로 걸림가능하다.
상부 걸림부(310)는 외측 상향 경사진 턱부를 구비한다. 상부 걸림부(310)에서 플랜지부(115)의 단부로 이어지는 부분은 경사진 형태로 구성된다. 하부 걸림부(330)는 내측 하향 경사진 턱부를 구비한다. 하부 걸림부(330)에서 지지부(130)의 단부로 이어지는 부분은 경사진 형태로 구성된다.
상부 걸림부(310)에서 플랜지부(115)의 단부로 이어지는 경사진 면과 하부 걸림부(330)에서 지지부(130)의 단부로 이어지는 경사진 면은 동일 방향으로 경사져서 상부 걸림부(310)를 하부 걸림부(330)에 자연스럽게 유도 가능하다.
탄성부(150)가 비압축 상태에서는 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되지 않고, 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되어 탄성부(150)에 예압을 인가한다. 이를 통해 전기 전도성 접촉핀(100)의 핀력(pin force)를 향상시킬 수 있게 된다.
도 6은 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합된 상태를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되면, 탄성부(150)가 복원되더라도 초기 상태까지는 복원되지 않고 항시 압축 상태에 있게 된다. 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되면, 제1접속부(110)가 더 이상 상승하지 못하지만 제1접속부(110)는 추가적인 하향 이동은 가능하다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 검사 장치(10)는 인서트 몸체(4)와, 가이드(3)와, 가이드 하우징(200), 전기 전도성 접촉핀(100), 그리고 푸셔(5)를 포함한다.
인서트 몸체(4)는 검사 대상물(400)인 반도체 패키지를 수용하여 검사 대상물(400)이 안정된 상태에서 테스트가 이루어질 수 있도록 한다.
가이드(3)는 가이드 하우징(200)의 장착을 가이드 하는 역할을 한다.
가이드 하우징(200)는 가이드(3)의 장착부에 고정 설치되며, 복수개의 전기 전도성 접촉핀(100)이 설치된다.
가이드 몸체(4)의 하부에는 검사 대상물(400)의 접속단자(410)를 가이드 하기 위해 홀이 마련된 단자 가이드 필름(7)이 설치된다. 단자 가이드 필름(70)은 검사 대상물(400)과 전기 전도성 접촉핀(100) 사이에 구비된다.
단자 가이드 필름(7)은 검사 대상물(400)의 검사 시, 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)가 단자 가이드 필름(7)에 마련된 홀에 삽입되도록 하여 정확한 접촉 위치를 안내한다.
푸셔(5)는 인서트 몸체(4)의 수납부에 안착된 검사 대상물(400)를 일정한 압력으로 가압시키는 역할을 한다. 푸셔(5)에 의해 가압되는 검사 대상물(400)은 가이드 하우징(200)에 설치된 전기 전도성 접촉핀(100)을 통해 회로기판의 패드(P)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9를 참조하면, 도 9a는 탄성부(150)가 예압되기 이전의 상태를 도시한 도면이고, 도 9b는 탄성부(150)에 예압이 인가된 상태를 도시한 도면이며, 도 9c는 제1접속부(110)가 검사대상물(400)의 가압력에 의해 추가적으로 하강한 상태를 도시한 도면이다.
탄성부(150)가 걸림 위치까지 압축되면, 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)는 서로 걸림 결합되고 그 걸림 결합 상태를 유지한다.
제1접촉부(111)에 검사 대상물(400)이 접촉되어 제1접촉부(111)가 하강하면, 상부 걸림부(310)는 지지부(130)의 내측에서 하향 슬라이딩하면서 지지부(130)의 내측과 접촉 가능하다. 이 경우 상부 걸림부(310)는 지지부(130)의 내벽에 접촉되고, 하부 걸림부(330)는 플랜지부(115)의 외벽에 접촉되어 안정적인 전류 패스를 형성한다.
제1접촉부(111)에 검사 대상물(400)이 접촉된 후 검사 대상물(400)이 제거되면, 탄성부(150)는 복원되어 상부 걸림부(310)와 하부 걸림부(330)가 서로 걸림 결합되어 탄성부(150)가 압축된 상태를 유지한다.
접속 단자(410)의 제작 상의 오차, 검사 장치(10)를 구성하는 각 부품들의 조립 오차로 인하여, 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)의 중심축과 전기 전도성 접촉핀(100)의 중심축이 일치하지 않을 수 있다. 도 10은 이러한 오차 들로 인하여 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)의 중심축과 전기 전도성 접촉핀(100)의 중심축이 어긋남에 따라 편심 가압력이 작용했을 때를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1접속부(110)에 접촉된 접촉 단자(410)에 의해 편심 가압력이 작용하여 제1접속부(110)가 좌측 방향으로 기울어지면, 제1플랜지부(115a)는 제1지지부(130a)에 접촉되고 제2플랜지부(115b)는 제2지지부(130b)가 접촉되어 좌측 방향으로의 과도한 좌굴을 방지한다. 또한, 제1접속부(110)에 접촉된 접촉 단자(410)에 의해 편심 가압력이 작용하여 제1접속부(110)가 우측 방향으로 기울어지면, 제1플랜지부(115a)는 제1지지부(130a)에 접촉되고 제2플랜지부(115b)는 제2지지부(130b)에 접촉되어 우측 방향으로의 과도한 좌굴을 방지한다.
이처럼 편심 가압력에 작용할 때에, 플랜지부(115)가 지지부(130)에 접촉되어 편심 가압력에 저항함으로써 전기 전도성 접촉핀(100)이 과도하게 좌, 우 방향으로 좌굴 변형되는 것을 방지한다.
특히, 지지부(130)의 단부가 가이드 하우징(200)의 상면으로 돌출되어 구비됨에 따라, 편심 가압력이 작용할 때 가이드 하우징(200)의 상면으로부터 돌출된 지지부(130)는 외측으로 탄성 변형이 가능한 구간이 된다. 이를 통해 편심 가압력이 작용할 때 플랜지부(115)에 가해지는 응력을 분산하여 플랜지부(115)의 파손을 방지한다.
한편, 도 11을 참조하면, 상부 돌출부(131)는 지지부(130)의 상부에 구비되며 상면이 외측으로 갈수록 하향 경사진 형태로 구비된다. 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)로부터 탈락한 이물질(411)은 상부 돌출부(131)의 상면에서 외측 방향으로 미끄러지면서 가이드 하우징(200)의 상면으로 낙하한다. 상면이 외측으로 갈수록 하향 경사진 상부 돌출부(131)의 구성을 통해 이물질(411)이 전기 전도성 접촉핀(100)의 내부로 유입되는 것을 방지한다. 또한 상부 돌출부(131)가 지지부(130)에 접하는 구성을 통해 이물질(411)이 플랜지부(115)와 지지부(130) 사이로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상부 돌출부(131)와 플랜지부(115) 사이의 틈새에 이물질(411)이 유입되더라도 검사 전후로 길이 방향(±y방향)으로 승강 운동하는 플랜지부(115)에 의해 유입된 이물질(411)이 외부로 뱉어 내어지고, 이물질(411)이 상부 돌출부(131)의 상면에서 자연스럽게 외측으로 미끌어지면서 가이드 하우징(200)의 상면 측으로 낙하하게 된다.
상면이 외측으로 갈수록 하향 경사진 상부 돌출부(131)의 구성을 통해, 검사 대상물(400)로부터 유발된 이물질(411)이 전기 전도성 접촉핀(100)의 내부로 유입되는 것을 차단하거나 설사 일부가 유입되더라도 이를 가이드 하우징(200)의 상면 측으로 배출될 수 있도록 함으로써 전기 전도성 접촉핀(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
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.
100 : 전기 전도성 접촉핀 110: 제1접속부
120: 제2접속부 130: 지지부
150: 탄성부

Claims (12)

  1. 길이 방향(±y 방향)으로 전체 길이 치수(L)를 가지고, 상기 길이 방향의 수직한 두께 방향(±z 방향)으로 전체 두께 치수(H)를 가지며, 상기 길이 방향의 수직한 폭 방향(±x 방향)으로 전체 폭 치수(W)를 가지는 전기 전도성 접촉핀에 있어서,
    제1접촉부와 상기 제1접촉부의 양측에서 하향으로 연장되는 플랜지부를 포함하는 제1접속부;
    제2접촉부와 상기 제2접촉부의 양측에서 상향으로 연장되는 지지부를 포함하는 제2접속부;
    상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부에 연결되어 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부를 상대 변위시키는 탄성부; 및
    상기 탄성부에 예압을 인가하여 검사 전 상기 탄성부가 압축된 상태가 되도록 하는 예압수단을 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예압수단은,
    상기 플랜지부에 구비된 상부 걸림부; 및
    상기 지지부에 구비된 하부 걸림부를 포함하여,
    상기 탄성부가 비압축 상태에서는 상기 상부 걸림부와 상기 하부 걸림부가 서로 걸림 결합되지 않고, 상기 상부 걸림부와 상기 하부 걸림부가 서로 걸림 결합되어 상기 탄성부에 예압을 인가하는, 전기 전도성 접촉핀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1접촉부에 검사 대상물이 접촉되어 상기 제1접촉부가 하강하면, 상기 상부 걸림부는 상기 지지부의 내측에서 하향 슬라이딩하면서 상기 지지부의 내측과 접촉 가능한, 전기 전도성 접촉핀.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1접촉부에 검사 대상물이 접촉된 후 검사 대상물이 제거되면, 상기 탄성부는 복원되어 상기 상부 걸림부와 상기 하부 걸림부가 서로 걸림 결합되어 상기 탄성부가 압축된 상태를 유지하도록 하는, 전기 전도성 접촉핀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 외벽을 기준으로 하는 상기 지지부 간의 폭 방향(±x 방향)의 거리는 상향으로 갈수록 작아지는, 전기 전도성 접촉핀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부는 복수개의 직선부와 복수개의 만곡부가 교대로 접속되어 형성되고,
    상기 제1접촉부의 하부의 일측은 상기 만곡부 중 어느 하나에 연결되며 상기 제1접촉부의 하부의 타측은 하향으로 볼록한 상부 볼록부를 구비하고,
    상기 제2접촉부의 상부의 일측은 상기 만곡부 중 어느 하나에 연결되며 상기 제2접촉부의 상부의 타측은 상향으로 볼록한 하부 볼록부를 구비하는, 전기 전도성 접촉핀.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1접촉부의 상면에는 폭 방향(±x 방향)으로 산과 골이 반복되는 상부 요철부가 형성된, 전기 전도성 접촉핀.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 상부에 구비되며 상면이 외측으로 갈수록 하향 경사진 상부 돌출부를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  9. 가이드 구멍을 구비하는 가이드 하우징; 및
    제1접촉부와 상기 제1접촉부의 양측에서 하향으로 연장되는 플랜지부를 포함하는 제1접속부와, 제2접촉부와 상기 제2접촉부의 양측에서 상향으로 연장되며 상기 플랜지부의 외측에 위치하는 지지부를 포함하는 제2접속부와, 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부에 연결되어 상기 제1접촉부와 상기 제2접촉부를 상대 변위시키는 탄성부와, 상기 탄성부에 예압을 인가하여 검사 전 상기 탄성부가 압축된 상태가 되도록 하는 예압수단을 포함하는 전기 전도성 접촉핀;을 포함하는 검사장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지부의 단부는 상기 가이드 하우징의 상면으로 돌출되어 구비되는, 검사 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 지지부의 하부에 구비되어 상기 전기 전도성 접촉핀이 상방으로 이탈되지 않도록 상기 가이드 하우징의 하면에 걸림 가능한 하부 돌출부; 및
    상기 지지부의 상부에 구비되어 상기 전기 전도성 접촉핀이 하방으로 이탈되지 않도록 상기 가이드 하우징의 상면에 걸림 가능한 상부 돌출부;를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 접촉핀은 ±z축을 따라 x-y평면 상에서의 모양이 동일한, 전기 전도성 접촉핀.

KR1020220157334A 2022-11-22 전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치 KR20240075951A (ko)

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