WO2009154421A2 - 테스트 소켓, 전기적 연결장치 및 그 테스트 소켓의 제조방법 - Google Patents

테스트 소켓, 전기적 연결장치 및 그 테스트 소켓의 제조방법 Download PDF

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WO2009154421A2
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    • Y10T29/4921—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts with bonding

Definitions

  • the present invention relates to a test socket, an electrical connector, and a method for manufacturing the test socket, and more particularly, a test socket, an electrical connector, which is excellent in assemblability, excellent in electrical characteristics, and capable of realizing a minute pitch. It is about the manufacturing method of the test socket.
  • test sockets are used as an intermediary means for the connection between the semiconductor device and the test apparatus.
  • the role of the test socket is disposed between the terminal of the semiconductor device and the pad of the test apparatus to electrically connect the terminal and the pad to each other so that signals can be exchanged in both directions.
  • the pogo pin is used as a contact means used inside the test socket.
  • These pogo pins are configured such that a pair of pins are provided on the upper and lower ends and a spring is provided between the pins. The upper pin is in contact with the terminal, the lower pin is in contact with the pad, and the upper and lower pins are electrically connected to each other, and the spring is configured to absorb mechanical shock that may occur when the terminal is in contact.
  • the test socket 100 includes a housing 110 having a through hole 111 formed in a vertical direction at a position corresponding to the terminal 131 of the semiconductor device 130. And a pogo pin 120 mounted in the through hole 111 of the housing 110 to electrically connect the terminal 131 of the semiconductor device 130 and the pad 141 of the test apparatus 140.
  • the spring 122 is contracted and expanded while absorbing the mechanical shock transmitted to the contact pin 121 and the contact tip 123 of the terminal 131 and the test apparatus 140 of the semiconductor device 130
  • the pad 141 is electrically connected to check whether there is an electrical defect.
  • test socket according to the prior art has the following problems.
  • the signal applied from the pad of the test apparatus is transmitted to the terminal of the semiconductor device through the contact tip, the spring, the contact pin, the connection path is complicated, especially the electrical connection characteristics are not good because there are many contacts between components There is this.
  • FIG. 2 is an operation diagram of FIG.
  • FIG. 3 is a cutaway view of a pogo pin used in the test socket of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram of a main configuration of a test apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an overall cross-sectional view of the test apparatus of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a manufacturing process of the test apparatus of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram of a test apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram of a test apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention was created to solve the above-mentioned problems, more specifically, the electrical connection path is simple and excellent electrical connection characteristics, by removing the arrangement around the spring can reduce the overall pogo pin width, The goal is to provide an efficient test socket for improving the electrical properties by shortening the overall length.
  • the test socket according to the present invention for solving the above problems is a test socket for electrically connecting the terminal of the semiconductor device and the pad of the test apparatus, the through-hole in the vertical direction at a position corresponding to the terminal of the semiconductor device A housing formed in the housing; A contact pin disposed at a position corresponding to the terminal of the semiconductor device and in contact with the terminal of the semiconductor device; And an elastic member connected to the contact pin in the through-hole of the housing to contract and expand.
  • the elastic member is connected to the contact pin by a bonding material.
  • the bonding material is a silver-tin (Ag-Sn) alloy, a gold-tin (Au-Sn) alloy, a silver-copper-tin (Ag-Cu-Sn) alloy, a silver-tin-bismuth (Ag -Sn-Bi) As the alloy and the conductive resin, the elastic member is preferably soldered by the bonding material.
  • the bonding material is preferably a conductive resin composed of a synthetic resin and a plurality of conductive particles contained in the synthetic resin.
  • the synthetic resin preferably includes polyphenylene ether and styrene resin.
  • the elastic member is preferably a spring.
  • the elastic member includes a conductive member which extends in the vertical direction and includes an extension having a cross-sectional area corresponding to the inner diameter of the spring and integrally formed at an upper end of the extension and having a protrusion having a larger cross-sectional area than the extension.
  • the conductive member has an extension portion inserted into the spring and the protrusion portion is mounted on the top of the spring.
  • a metal layer is preferably plated on the inner circumferential surface of the through hole of the housing.
  • the metal layer is preferably a precious metal such as gold or silver.
  • At least one of platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (rh) is preferably plated on the surface of the metal layer.
  • an electrical connector including: a contact pin disposed between a first terminal and a second terminal requiring electrical connection, the contact pin being in contact with the first terminal; One end is connected to the contact pin, and the other end is a spring for contracting and expanding movement to be connected to the second terminal, the contact pin is joined by a spring and the bonding material.
  • the bonding material is a silver-tin (Ag-Sn) alloy, a gold-tin (Au-Sn) alloy, a silver-copper-tin (Ag-Cu-Sn) alloy and a silver-tin-bismuth ( It is preferable that it is either an Ag-Sn-Bi) alloy and a conductive resin.
  • the conductive resin is preferably composed of a synthetic resin and a plurality of conductive particles contained in the synthetic resin.
  • Method of manufacturing a test socket for achieving the above object the manufacturing method of the contact pin to produce a pointed contact pin; Bonding material plating step of plating the bonding material on the other end of the contact pin; And a bonding step of bonding the spring aligned by the housing with the through hole formed at a position corresponding to the terminal of the semiconductor device to the bonding material, so that the spring is electrically connected to the contact pin.
  • the step of manufacturing the contact pin the step of forming a wedge-shaped groove in the substrate by etching; Depositing an oxide film on the substrate and patterning a photo resist (PR); And plating a conductive material such as Ni-Co or Ni-W on the etched groove.
  • a photo resist PR
  • the bonding material is preferably a silver tin (Au-Sn) alloy, a gold tin (Au-Sn) alloy.
  • the bonding step the step of heating and melting the bonding material; Penetrating one end of the spring into the molten bonding material; And cooling the bonding material.
  • the present invention having the above-described configuration, by providing the contact pins disposed below the barrel while removing the barrel, the overall electrical connection path is simplified, so that the electrical connection characteristics are excellent.
  • FIG. 4 is a cutaway view of a partial configuration of a test socket according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a test socket having a partial configuration of FIG. 4
  • FIG. 6 is a procedure of manufacturing a test socket according to FIG. 5.
  • the test socket 1 is composed of a housing 10, a contact pin 21, a bonding material 22, and an elastic member.
  • the housing 10 is made of a synthetic resin material and is a means for fixing the contact pins 21 and the springs 23.
  • the housing 10 has a through hole 11 penetrating in a vertical direction at a position corresponding to the terminal 131 of the semiconductor device 130.
  • the contact pin 21 is disposed at a position corresponding to the terminal 131 of the semiconductor device 130 to be in contact with the terminal 131 of the semiconductor device 130, and specifically, a microelectromechanical system (MEMS) process. It is preferable to be manufactured using, but is not limited thereto.
  • MEMS microelectromechanical system
  • the upper end of the contact pin is shown to have a shape in which four square pyramids are formed. This is for increasing the contact force with the terminals of the semiconductor device. As such, the shape of the upper end of the contact pin is not limited thereto, and various shapes such as a single pyramid or a cone may be adopted.
  • the bonding material 22 bonds the elastic member to the contact pin 21. Specifically, the bonding material 22 is opposite to a portion of the contact pin 21 that contacts the terminal 131 of the semiconductor device 130. Is formed on the part.
  • a soldering material such as a silver tin (Au-Sn) alloy, a gold tin (Au-Sn) alloy, or a conductive resin may be used. Meanwhile, the soldering material is not limited thereto, and various environmentally friendly materials other than lead may also be used.
  • the conductive resin has a form composed of a synthetic resin and a plurality of conductive particles contained in the synthetic resin.
  • the synthetic resin is preferably in the form of a composite resin containing a polyphenylene ether and styrene-based resin in terms of adhesion and stability, in addition to various synthetic resins can be used.
  • the conductive particles may be a powder such as nickel, silver, CNT excellent in conductivity, it is also possible to form a plating layer on the surface of the powder particles.
  • the elastic member is connected to the contact pin 21 in the through hole 11 of the housing 10 to perform a contraction or expansion movement, specifically, the contact pin 21 provides an elastic force to move up and down. It is.
  • the spring 23 is used as the elastic member. The lower end of the spring 23 is connected to the pad 141 of the test device 140. Meanwhile, an upper end of the spring 23 is electrically and mechanically connected to the contact pin 21 by the bonding material 22.
  • test socket 1 The manufacturing method of the test socket 1 according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the contact pin 21 is manufactured by the MEMS process.
  • the contact pin 21 has a pointed shape at one end of which is in contact with the terminal 131 of the semiconductor device 130.
  • an oxide film is deposited on the substrate and the photoresist (PR) is patterned.
  • the contact pin 21 is completed by plating a conductive material such as Ni-Co or Ni-W on the etched groove afterwards.
  • the bonding material 22 is plated on the other end of the contact pin 21.
  • the bonding material 22 is made of silver tin alloy or gold tin alloy.
  • the bonding material 22 is plated on the other end of the contact pin 21 by a plating method, but various methods may be used.
  • test socket according to the present invention has the following effects.
  • the test socket is mounted on the test apparatus to perform the test of the semiconductor device. Specifically, the bottom of the spring of the test socket is in contact with the terminal of the test apparatus. Thereafter, the semiconductor device is lowered so that the terminals of the semiconductor device are in contact with the top of the contact pin. As the terminal descends further down, the spring compresses and absorbs mechanical shock. On the other hand, when a signal is subsequently applied from the test apparatus, the signal reaches the terminal of the semiconductor device via the spring of the test apparatus, the contact pin, or reaches the semiconductor device via the spring, the metal layer or the contact pin. . As described above, the test socket according to the present embodiment shortens the overall electrical connection path, thereby making the electrical connection stable.
  • the prior art had to include all the contact pins, springs, contact tips, barrels, etc., but in this embodiment, since only the contact pins and the spring can be electrically connected, manufacturability is improved according to the reduction of parts, and manufacturing cost Is also reduced.
  • the barrel and the spring are used together to limit the overall width.
  • the overall width depends only on the spring, and thus it can be applied to a micro pitch having a narrow width. have.
  • the contact pin according to the present embodiment is manufactured by the MEMS process, the shape of the contact pin can be easily changed to be applicable to various devices.
  • the contact pin according to the present embodiment can make a constant inclined surface (54.7 degrees) according to the crystal direction according to the manufacturing using the silicon wet etching (Silicone Wet Etching) to prevent wear and contamination when contacting the terminal of the semiconductor device Can be reduced.
  • the bonding material according to the present embodiment has the advantage of facilitating the process of the overall test apparatus because it is plated together during the manufacture of the contact pin, rather than applying using a separate process.
  • a separate plating layer is not formed in the through hole 11 of the housing 10.
  • an upper end is formed on the inner circumferential surface of the through hole 11 of the housing.
  • the metal layer 12 is plated from to bottom. That is, the metal layer 12 attached to the inner circumferential surface of the through hole 11 is made of a precious metal such as gold or silver, which is a plating layer for enhancing conductivity.
  • the metal layer 12 made of a material such as platinum, rhodium and palladium may be plated on the surface of the metal layer 12 made of a material having excellent conductivity such as gold or silver to increase the hardness of gold or silver. As such, as the metal layer 12 is formed on the inner circumferential surface of the through hole 11, the conductivity is increased and the hardness is excellent.
  • the metal layer 12 serves to speed up the entire electrical connection path. That is, in the conventional technique according to FIG. 1, the spring 122 serves to mitigate mechanical shock and at the same time, perform a role of electrically connecting the contact pin 121 and the contact tip 123.
  • the signal transmitted from the pad 141 of the device 140 proceeds spirally along the spring 122, which not only has a problem that the electrical connection path is lengthened, but also is stable through the spring when the signal is high frequency. There is a problem that cannot be delivered to.
  • the signal applied from the pad 141 of the test apparatus 140 passes through the spring 23 through the metal layer 12 and the upper contact pin ( 21) the overall electrical connection path is shortened and the overall electrical connection characteristics are excellent.
  • the conductive member 24 is comprised of the protrusion part 24a and the extension part 24b.
  • the extension part 24b is the part inserted in the spring 23, and the protrusion part 24a is the part which hangs and rests on the upper end of a spring.
  • the extension part 24b has a shape in which a cross section thereof can be inserted into the spring 23, and specifically, it has a circular cross section substantially coinciding with the inner diameter of the spring 23.
  • the protrusion 24a has a cross-sectional area larger than the inner diameter of the spring 23 so that the protrusion 24a can be caught and seated on the upper end of the spring 23.
  • the bonding material 22 is provided between the contact pin 21 and the upper end of the protrusion 24a.
  • test socket described above is used only when connecting the semiconductor device and the test apparatus.
  • the test socket may also be used for an electrical connection device disposed between the first terminal and the second terminal that require electrical connection.
  • the bonding material is a silver-tin (Ag-Sn) alloy, gold-tin (Au-Sn) alloy, silver-copper-tin (Ag-Cu-Sn) alloy and silver-tin-bismuth (Ag-Sn- It is preferable that it is either Bi) alloy and conductive resin.
  • the conductive resin is composed of a synthetic resin and a plurality of conductive particles contained in the synthetic resin.

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Abstract

본 발명은 테스트 소켓, 전기적 연결장치 및 그 테스트 소켓의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 디바이스의 단자와 테스트장치의 패드를 전기적으로 연결시키기 위한 테스트 소켓에 있어서, 상기 반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 상하방향으로 관통공에 형성된 하우징; 상기 반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 배치되어 상기 반도체 디바이스의 단자와 접촉하는 접촉핀; 및 상기 하우징의 관통공 내부에서 상기 접촉핀에 연결되어 수축과 팽창 운동을 하는 탄성부재;을 포함하되, 상기 탄성부재는 상기 접촉핀에 접합물질에 의하여 접합되어 연결된다.

Description

테스트 소켓, 전기적 연결장치 및 그 테스트 소켓의 제조방법 기술분야
본 발명은 테스트 소켓, 전기적 연결장치 및 그 테스트 소켓의 제조방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립성이 우수하며, 전기적인 특성이 우수하고 미소 피치를 실현하는 것이 가능한 테스트 소켓, 전기적 연결장치 및 그 테스트 소켓의 제조방법에 대한 것이다.
 배경기술
일반적으로 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 위해서는 반도체 디바이스와 테스트 장치는 서로 전기적 연결이 안정적으로 이루어져야 한다. 통상 반도체 디바이스와 테스트 장치와의 연결을 위한 매개수단로서 테스트 소켓이 사용된다.
구체적으로 상기 테스트 소켓의 역할은 반도체 디바이스의 단자와 테스트장치의 패드를 사이에 배치되어 단자와 패드를 서로 전기적으로 연결시켜 양방향으로 신호가 교환 가능하게 하는 것이다. 이를 위하여 테스트 소켓의 내부에 사용되는 접촉수단으로 포고핀이 사용된다. 이러한 포고핀은 상하단에 한 쌍의 핀이 마련되고 그 핀의 사이에는 스프링이 마련되어 있도록 구성된다. 상단의 핀은 상기 단자와 접촉하고 하단의 핀은 상기 패드와 접촉되며 그 상하단의 핀은 서로 전기적으로 연결됨은 물론, 단자의 접촉시 발생할 수 있는 기계적인 충격을 스프링이 흡수하도록 구성된다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 종래 기술에 의한 테스트소켓(100)은 상기 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 대응되는 위치에 상하방향으로 관통공(111)이 형성된 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 관통공(111) 내에 장착되어 반도체 디바이스(130)의 단자(131) 및 테스트 장치(140)의 패드(141)를 전기적으로 연결시키는 포고핀(120)으로 이루어진다. 상기 포고핀(120)의 구성은, 포고핀 본체로 사용되며 내부가 비어있는 원통형 형태를 가지는 배럴(124)과, 상기 배럴(124)의 하측에 형성되는 접촉팁(123)과, 상기 배럴(124) 내부에서 상기 접촉팁(123)과 연결되어 수축과 팽창 운동을 하는 스프링(122) 및 상기 접촉팁(123)과 연결된 스프링(122) 반대편에 연결되어 반도체 디바이스(130)와의 접촉에 따라 상하운동을 수행하는 접촉핀(121)으로 구성된다.
이때, 상기 스프링(122)은 수축 및 팽창을 하면서 접촉핀(121)과 접촉팁(123)에 전달되는 기계적인 충격을 흡수하면서 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 테스트 장치(140)의 패드(141)를 전기적으로 접속시켜 전기적인 불량여부를 검사하게 한다.
그러나, 이러한 종래기술에 따른 테스트 소켓은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 테스트 장치의 패드로부터 인가되는 신호는 접촉팁, 스프링, 접촉핀을 거쳐 반도체 디바이스의 단자로 전달되어 그 접속경로가 복잡하고, 특히 구성요소들간의 접점이 많아 전기적인 연결특성이 좋지 않다는 문제점이 있다.
둘째, 반도체 디바이스가 설치되는 제품의 소형화경향에 맞추어 반도체 디바이스도 동시에 소형화가 되어가고 있으며, 그 반도체 디바이스의 단자들도 미소피치를 가지고 있다. 이러한 미소피치를 가진 반도체 디바이스의 단자들과 원활하게 접속되기 위해서는 포고핀의 폭을 줄여야 한다. 그러나, 종래의 포고핀에서, 스프링은 기계적인 특성을 유지하기 위하여 최소한으로 줄일 수 있는 폭이 제한되어 있으며, 그 스프링을 감싸는 배럴도 기계적인 강도를 유지하기 위하여 최소한의 두께를 유지해야 하는 등, 종래 기술에 따른 포고핀의 폭을 전체적으로 줄이는 데에는 한계가 있다. 이에 따라 포고핀은 최신의 미소피치의 단자를 가진 반도체 디바이스에는 적용이 용이하지 않다는 문제점이 있게 된다.
셋째, 종래 기술에서는 접촉팁, 스프링, 접촉핀이 수직으로 연결되어 있기 때문에, 전체적인 접촉핀 및 접촉핀의 길이가 길어져 전기적인 특성 개선에 한계가 있다는 문제점이 있다.
 도면의 간단한 설명
도 1은 종래기술에 따른 테스트 소켓.
도 2은 도 1의 동작도면.
도 3은 도 1의 테스트 소켓에 사용되는 포고핀의 절개도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스트 장치의 주요구성의 도면.
도 5는 도 4의 테스트 장치의 전체단면도.
도 6은 도 4의 테스트 장치의 제작공정.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 테스트 장치의 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 테스트 장치의 도면.
 기술적 과제
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 전기적인 접속경로가 단순하여 전기적인 연결특성이 우수하며, 스프링 주변의 배렬을 제거하여 전체적인 포고핀의 폭을 줄일 수 있으며, 전체적인 길이를 짧게 하여 전기적인 특성 개선에 효율적인 테스트 소켓을 제공하는 데 그 목적이 있다.
 기술적 해결방법
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 테스트 소켓은, 반도체 디바이스의 단자와 테스트장치의 패드를 전기적으로 연결시키기 위한 테스트 소켓에 있어서, 상기 반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 상하방향으로 관통공에 형성된 하우징; 상기 반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 배치되어 상기 반도체 디바이스의 단자와 접촉하는 접촉핀; 및 상기 하우징의 관통공 내부에서 상기 접촉핀에 연결되어 수축과 팽창 운동을 하는 탄성부재;를 포함하되, 상기 탄성부재는 상기 접촉핀에 접합물질에 의하여 접합되어 연결된다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 접합물질은 은-주석(Ag-Sn) 합금, 금-주석(Au-Sn) 합금, 은-구리-주석(Ag-Cu-Sn) 합금, 은-주석-비스무트(Ag-Sn-Bi) 합금 및 전도성 수지로서, 상기 탄성부재는 그 접합물질에 의하여 솔더링 접합되는 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 접합물질은 합성수지와 그 합성수지 내에 포함된 다수의 전도성 입자로 구성된 전도성 수지인 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 합성수지는 폴리페닐렌 에테르와 스틸렌계 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 탄성부재는 스프링인 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 탄성부재에는 상하방향으로 연장되며 상기 스프링의 내경과 대응되는 단면적을 가지는 연장부와 상기 연장부의 상단에 일체로 형성되며 연장부보다 큰 단면적을 가지는 돌출부로 이루어지는 도전부재가 포함되되, 상기 도전부재는 그 연장부가 스프링 내에 삽입되고 그 돌출부는 스프링의 상단에 안착되는 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 하우징의 관통공 내주면에는 금속층이 도금되어 있는 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 금속층은 금 또는 은 등의 귀금속인 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓에서, 상기 금속층의 표면에는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(rh) 중 적어도 어느 하나가 도금되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기적 연결장치는, 전기적 접속이 요구되는 제1단자와 제2단자 사이에 배치되는 전기적 연결장치에 있어서, 상기 제1단자과 접촉가능한 접촉핀; 일단이 상기 접촉핀과 접속되고, 타단은 상기 제2단자와 접속되도록 수축과 팽창 운동을 하는 스프링;을 포함하되, 상기 접촉핀은 스프링과 접합물질에 의하여 접합되어 있다.
상기 전기적 연결장치에서, 상기 접합물질은 은-주석(Ag-Sn) 합금, 금-주석(Au-Sn) 합금, 은-구리-주석(Ag-Cu-Sn) 합금 및 은-주석-비스무트(Ag-Sn-Bi) 합금 및 전도성 수지 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결장치에서, 상기 전도성 수지는 합성수지와 그 합성수지 내에 포함된 다수의 전도성 입자로 구성된 것이 바람직하다.
상술한 목적을 달성하기 위한 테스트 소켓의 제조방법은, 일단이 뾰족한 접촉핀을 제작하는 접촉핀 제작단계; 상기 접촉핀의 타단에 접합물질을 도금하는 접합물질 도금단계; 및 반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 관통공이 형성된 하우징에 의하여 정렬된 스프링을 상기 접합물질에 접합시킴으로서, 상기 스프링이 상기 접촉핀에 전기적으로 접속되도록 하는 접합단계를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 테스트 소켓의 제조방법에서, 상기 접촉핀을 제작하는 단계는, 에칭에 의하여 웨지형상의 홈을 기판에 생성시키는 단계; 및 상기 기판에 산화막을 증착하고, 포토레지스트(Photo Resist; PR)를 패터닝(patterning)하는 단계; 및 상기 식각된 홈에 Ni-Co 또는 Ni-W 등의 전도성 물질을 도금시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓의 제조방법에서, 상기 접합물질은 은주석(Au-Sn) 합금, 금주석(Au-Sn) 합금인 것이 바람직하다.
상기 테스트 소켓의 제조방법에서, 상기 접합단계에는, 상기 접합물질을 가열하여 녹이는 단계; 상기 용융상태의 접합물질에 스프링의 일단을 침투시키는 단계; 및 상기 접합물질을 냉각시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
 유리한 효과
상술한 구성을 가지는 본 발명은, 배럴을 제거하면서 하부에 배치된 접촉핀을 마련함에 따라 전체적인 전기적인 접속경로가 단순화되어 전기적인 연결특성이 우수하게 되는 효과가 있다.
또한 배럴이 제거됨에 따라 전체적인 포고핀의 폭을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 접촉핀이 제거됨에 따라 전체적인 길이를 짧게 하여 전기적인 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
 발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스트 소켓의 일부 구성의 절개도이며, 도 5는 도 4의 일부 구성을 가지는 테스트 소켓의 단면도이며, 도 6은 도 5에 따른 테스트 소켓을 제작하는 순서를 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스트 소켓(1)은, 하우징(10), 접촉핀(21), 접합물질(22) 및 탄성부재로 구성된다.
상기 하우징(10)은 합성수지소재로 이루어지는 것으로서, 접촉핀(21)과 스프링(23)을 위치고정하는 수단이다. 이러한 하우징(10)에는 상기 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 대응되는 위치에 상하방향으로 관통하는 관통공(11)이 형성된다.
상기 접촉핀(21)은 상기 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 대응되는 위치에 배치되어 상기 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 접촉하는 것으로서, 구체적으로는 MEMS (microelectromechanical System) 공정을 이용하여 제작되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 접촉핀의 상단은 4개의 사각뿔이 형성되어 있는 형상을 가지고 있는 것을 도시하였다. 이는 반도체 디바이스의 단자와의 접촉력을 높이기 위한 것이다. 그러한, 접촉핀의 상단의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일뿔 또는 원뿔 등의 다양한 형상이 채택될 수 있음은 물론이다.
상기 접합물질(22)은, 상기 탄성부재를 상기 접촉핀(21)에 접합시키는 것으로서, 구체적으로는 상기 접촉핀(21)에서 상기 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 접촉되는 부분의 반대편 부분에 형성된다. 이러한 접합물질(22)은, 은주석(Au-Sn) 합금, 금주석(Au-Sn) 합금 등의 솔더링 재료 또는 전도성 수지 등이 사용될 수 있다. 한편 솔더링 재료로는 이에 한정되는 것은 아니며, 납 이외의 친환경적인 다양한 소재가 사용되는 것도 가능함은 물론이다. 상기 전도성 수지는 합성수지와 그 합성수재 내에 포함된 다수의 전도성 입자로 구성되어 있는 형태를 가진다. 상기 합성수지는 폴리페닐렌 에테르와 스틸렌계 수지를 포함하는 복합수지 형태가 되는 것이 접착력 및 안정성 면에서 바람직하나, 이외에도 다양한 합성수지가 사용될 수 있다. 또한, 상기 전도성 입자는 전도성이 우수한 니켈, 은, CNT 등의 분말이 사용될 수 있으며, 그 분말입자들에 표면에 도금층이 형성되는 것도 가능하다.
상기 탄성부재는 하우징(10)의 관통공(11) 내부에서 상기 접촉핀(21)과 연결되어 수축 또는 팽창운동을 하는 것으로서, 구체적으로는 상기 접촉핀(21)이 상하 이동가능하게 탄성력을 제공하는 것이다. 이러한 탄성부재는 본 실시예에서 스프링(23)이 사용된다. 이러한 스프링(23)은 그 하단이 테스트 장치(140)의 패드(141)와 접속된다. 한편, 상기 스프링(23)의 상단은 상기 접합물질(22)에 의하여 상기 접촉핀(21)과 전기적 및 기계적으로 연결된다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스트 소켓(1)의 제조방법을 도 6을 참조로 하여 다음과 같이 설명한다.
먼저, MEMS 공정에 의하여 접촉핀(21)을 제작한다. 이러한 접촉핀(21)은 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 접촉되는 일단이 뾰족한 형상을 가지고 있다. 한편, 접촉핀(21)을 제작하는 구체적인 방법은 Wet 에칭에 의하여 웨지형상의 홈을 기판에 생성시킨 후에, 상기 기판에 산화막을 증착하고, 포토레지스트(Photo Resist; PR)를 패터닝(patterning)한다. 또한, 이후에 식각된 홈에 Ni-Co 또는 Ni-W 등의 전도성 물질을 도금시켜 접촉핀(21)을 완성한다.
이후에는, 상기 접촉핀(21)의 타단에 접합물질(22)을 도금한다. 상기 접합물질(22)은 은주석 합금 또는 금주석 합금으로 이루어진다. 이러한 접합물질(22)은 도금의 방식에 의하여 상기 접촉핀(21)의 타단에 도금하나 이외에도 다양한 방법이 사용가능하다.
이후에는, 반도체 디바이스(130)의 단자(131)와 대응되는 위치에 관통공(11)이 형성된 하우징(10)에 의하여 정렬된 탄성부재인 스프링(23)을 상기 접합물질(22)과 접합시킴으로서, 상기 탄성부재인 스프링(23)이 상기 접촉핀(21)에 전기적으로 접속되도록 한다. 구체적으로는, 상기 접합물질(22)을 소정의 히터에 의하여 가열하여 녹여 용융상태로 만든 후에, 하우징(10)에 의하여 정렬된 스프링(23)의 일단을 상기 용융된 접합물질(22)에 침투시키고, 상기 접합물질(22)을 냉각시켜 제조를 완료하게 된다.
이러한 본 발명에 따른 테스트 소켓은 다음과 같은 작용효과를 가진다.
반도체 디바이스의 테스트를 수행하기 위하여 테스트 장치에 테스트 소켓을 탑재한다. 구체적으로는 테스트 장치의 단자에 테스트 소켓의 스프링의 하단이 접촉되도록 한다. 이후에는, 반도체 디바이스를 하강시켜 상기 반도체 디바이스의 단자가 상기 접촉핀의 상단에 접촉되도록 한다. 상기 단자가 더욱 하측으로 하강하면, 상기 스프링은 압축되면서 기계적인 충격을 흡수한다. 한편, 이후에 테스트 장치로부터 신호가 인가되면, 그 신호는 테스트 장치의 패드를 거쳐 스프링, 접촉핀을 거쳐 반도체 디바이스의 단자에 도달하거나, 또는 스프링, 금속층, 접촉핀을 거쳐 반도체 디바이스에 도달하게 된다. 이와 같이 본 실시예에 따른 테스트 소켓은 전체적인 전기적 접속경로가 짧아지게 되어 전기적 연결이 안정적이다.
또한, 종래기술에서는 접촉핀, 스프링, 접촉팁, 배럴 등을 모두 구비해야 했으나, 본 실시예에서는 접촉핀, 스프링만으로 전기적인 접속이 가능하게 하므로, 부품 감소에 따른 제조성이 좋아지고, 제조비용도 감소된다.
또한 종래기술에서는 배럴과, 스프링이 함께 사용되어 공간적으로 전체적인 폭을 줄이는 데 한계가 있었으나, 본 실시예에서는 배럴이 제거됨에 따라 전체적인 폭이 스프링에만 의존하게 되어 좁은 폭을 가지는 미소피치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 접촉핀은 MEMS 공정에 의하여 제작되므로 다양한 장치에 적용할 수 있도록 쉽게 그 형상을 변경할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에 따른 접촉핀은 실리콘 웨트 에칭(Silicone Wet Etching)를 이용하여 제작함에 따란 결정방향에 따른 일정한 경사면 (54.7도)를 만들 수 있어 반도체 디바이스의 단자와의 접촉시 마모와 오염을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 접합물질은 별도의 공정을 이용하여 도포하는 것이 아니라 접촉핀의 제작시 함께 도금하는 것이므로 전체적인 테스트 장치의 공정을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
 발명의 실시를 위한 형태
상술한 본 발명에 따른 구성은 반도체 디바이스와 테스트장치를 연결하는 테스트 소켓에 사용되는 것을 설명하였으나, 다음과 같이 변형되는 것도 가능하다.
첫째, 상술한 도 5에 따른 실시예에서는 하우징(10)의 관통공(11)에 별도의 도금층이 형성되지 않았으나, 이에 반하여 도 7에 도시한 바와 같이 하우징의 관통공(11)의 내주면에는 상단으로부터 하단까지 금속층(12)이 도금되는 것도 가능하다. 즉, 관통공(11)의 내주면에 부착된 금속층(12)은 금 또는 은 등의 귀금속으로 이루어지고 이는 전도성을 높이기 위한 도금층이다. 상기 금 또는 은과 같이 전도성이 우수한 소재로 이루어진 금속층(12)의 표면에는 금 또는 은의 경도를 높이기 위하여 백금, 로듐 및 팔라듐과 같은 소재의 금속층(12)이 도금될 수 있다. 이와 같이, 금속층(12)이 관통공(11)의 내주면에 형성됨에 따라 전도성이 높이지고, 경도도 우수하게 된다.
한편, 이러한 금속층(12)은 전체적인 전기적 접속경로를 빠르게 하는 역할을 한다. 즉, 도 1에 따른 종래의 기술에서 스프링(122)은 기계적인 충격을 완화시키는 역할과 동시에 접촉핀(121)과 접촉팁(123)의 전기적인 연결을 수행하는 역할도 수행하게 되는데, 이때 테스트 장치(140)의 패드(141)로부터 전달된 신호는 스프링(122)을 따라 나선형으로 진행하게 되는데, 이는 전기적인 접속경로가 길어지게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 신호가 고주파인 경우에는 스프링을 통하여 안정적으로 전달될 수 없다는 문제점이 있게 된다. 이에 반하여, 본 실시예에서는 도 7의 화살표에서 볼 수 있는 바와 같이, 테스트 장치(140)의 패드(141)로부터 인가되는 신호는 스프링(23)을 거쳐 금속층(12)을 통하여 상단의 접촉핀(21)으로 전달되어 전체적인 전기적인 접속경로가 짧아져서 전체적인 전기적인 연결특성이 우수하다.
둘째, 상술한 실시예에서는 탄성부재로서 스프링만을 언급하였으나, 이외에도 도 8에 도시된 바와 같이 도전부재(24)가 더 포함되는 것도 가능하다. 도전부재(24)는 돌출부(24a)와 연장부(24b)로 구성된다. 연장부(24b)는 그 스프링(23) 내에 삽입되는 부분이고, 돌출부(24a)는 스프링의 상단에 걸려 안착되는 부분이다. 상기 연장부(24b)는 그 단면이 대략 스프링(23)에 삽입될 수 있는 형태를 가지는 것으로서, 구체적으로는 스프링(23)의 내경과 거의 일치하는 원형단면을 가지는 것이 바람직하다. 상기 돌출부(24a)는 스프링(23)의 상단에 걸려 안착될 수 있도록 그 단면이 스프링(23)의 내경보다는 큰 단면적을 가진다. 한편, 이때 접합물질(22)은 접촉핀(21)과 돌출부(24a)의 상단 사이에 마련된다. 이와 같이 도전부재(24)를 더 포함시키게 되면, 전기적인 접속경로가 단순화되고 짧아지게 된다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 신호는 스프링을 따라서 진행하는 것이 아니라, 도전부재를 따라 진행하게 된다. 다만, 스프링의 하단과 같이 도전부재가 테스트장치의 패드와 접촉하지 않는 구간에서는 스프링을 통하여 신호가 전달될 수 있다.
셋째, 상술한 테스트 소켓은 반도체 디바이스와 테스트 장치를 연결하는 경우에만 사용되는 것으로 기술하였으나, 이외에도 전기적 접속이 요구되는 제1단자와 제2단자 사이에 배치되는 전기적 연결장치에 사용되는 것도 가능하다. 이때, 전기적 연결장치의 구성은, 상기 제1단자과 접촉가능한 접촉핀; 및 일단이 상기 접촉핀과 접속되고, 타단은 상기 제2단자와 접속되도록 수축과 팽창 운동을 하는 스프링;을 포함하고, 상기 접촉핀은 스프링과 접합물질에 의하여 접합되어 있다. 이때, 상기 접합물질은 은-주석(Ag-Sn) 합금, 금-주석(Au-Sn) 합금, 은-구리-주석(Ag-Cu-Sn) 합금 및 은-주석-비스무트(Ag-Sn-Bi) 합금 및 전도성 수지 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전도성 수지는 합성수지와 그 합성수지 내에 포함된 다수의 전도성 입자로 구성된다.
또한, 관통공의 내주면에 돌출된 소정의 돌기가 더 구비된 형태도 가능하다.
이상에서 실시예 및 변형예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예 및 변형예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.

Claims (16)

  1. 반도체 디바이스의 단자와 테스트장치의 패드를 전기적으로 연결시키기 위한 테스트 소켓에 있어서,
    상기 반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 상하방향으로 연장된 관통공에 형성된 하우징;
    상기 하우징의 관통공과 대응되는 위치에 배치되어 상기 반도체 디바이스의 단자와 접촉하는 접촉핀; 및
    상기 하우징의 관통공 내부에서 상기 접촉핀에 연결되어 수축과 팽창 운동을 하는 탄성부재;을 포함하되,
    상기 탄성부재는 상기 접촉핀에 접합물질에 의하여 접합되어 연결된 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  2. 1항에 있어서, 상기 접합물질은 은-주석(Ag-Sn) 합금, 금-주석(Au-Sn) 합금, 은-구리-주석(Ag-Cu-Sn) 합금, 은-주석-비스무트(Ag-Sn-Bi) 합금 및 전도성 수지 중 어느 하나로서, 상기 탄성부재는 그 접합물질에 의하여 솔더링 접합되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  3. 1항에 있어서, 상기 접합물질은 합성수지와 그 합성수지 내에 포함된 다수의 전도성 입자로 구성된 전도성 수지인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  4. 3항에 있어서, 상기 합성수지는 폴리페닐렌 에테르와 스틸렌계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  5. 1항에 있어서, 상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 것을 테스트 소켓.
  6. 5항에 있어서, 상기 탄성부재에는 상하방향으로 연장되며 상기 스프링의 내경과 대응되는 단면적을 가지는 연장부와 상기 연장부의 상단에 일체로 형성되며 연장부보다 큰 단면적을 가지는 돌출부로 이루어지는 도전부재가 더 포함되되, 상기 도전부재는 그 연장부가 스프링 내에 삽입되고 그 돌출부는 스프링의 상단에 안착되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  7. 1항에 있어서, 상기 하우징의 관통공 내주면에는 금속층이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  8. 7항에 있어서, 상기 금속층은 금 또는 은 등의 귀금속인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  9. 7항에 있어서, 상기 금속층의 표면에는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(rh) 중 어느 적어도 어느 하나가 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  10. 기적 접속이 요구되는 제1단자와 제2단자 사이에 배치되는 전기적 연결장치에 있어서,
    상기 제1단자와 접촉가능한 접촉핀;
    일단이 상기 접촉핀과 접속되고, 타단은 상기 제2단자와 접속되도록 수축과 팽창 운동을 하는 스프링;을 포함하되,
    상기 접촉핀은 스프링과 접합물질에 의하여 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 연결장치.
  11. 10항에 있어서, 상기 접합물질은 은-주석(Ag-Sn) 합금, 금-주석(Au-Sn) 합금, 은-구리-주석(Ag-Cu-Sn) 합금 및 은-주석-비스무트(Ag-Sn-Bi) 합금 및 전도성 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기적 연결장치.
  12. 11항에 있어서, 상기 전도성 수지는 합성수지와 그 합성수지 내에 포함된 다수의 전도성 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 전기적 연결장치.
  13. 1항에 따른 테스트 소켓의 제조방법에 있어서,
    일단이 뾰족한 접촉핀을 제작하는 접촉핀 제작단계;
    상기 접촉핀의 타단에 접합물질을 도금하는 접합물질 도금단계; 및
    반도체 디바이스의 단자와 대응되는 위치에 관통공이 형성된 하우징에 의하여 정렬된 스프링을 상기 접합물질에 접합시킴으로서, 상기 스프링이 상기 접촉핀에 전기적으로 접속되도록 하는 접합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조방법.
  14. 13항에 있어서,
    상기 접촉핀을 제작하는 단계는,
    에칭에 의하여 웨지형상의 홈을 기판에 생성시키는 단계; 및 상기 기판에 산화막을 증착하고, 포토레지스트(Photo Resist; PR)를 패터닝(patterning)하는 단계; 및 상기 식각된 홈에 Ni-Co 또는 Ni-W 등의 전도성 물질을 도금시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조방법.
  15. 13항에 있어서,
    상기 접합물질은 은주석(Au-Sn) 합금, 금주석(Au-Sn) 합금인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조방법.
  16. 13항에 있어서,
    상기 접합단계에는, 상기 접합물질을 가열하여 녹이는 단계; 상기 용융상태의 접합물질에 스프링의 일단을 침투시키는 단계; 및 상기 접합물질을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조방법.
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