WO2023090746A1 - 전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치 - Google Patents

전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치 Download PDF

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WO2023090746A1
WO2023090746A1 PCT/KR2022/017464 KR2022017464W WO2023090746A1 WO 2023090746 A1 WO2023090746 A1 WO 2023090746A1 KR 2022017464 W KR2022017464 W KR 2022017464W WO 2023090746 A1 WO2023090746 A1 WO 2023090746A1
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WO
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electrically conductive
conductive contact
contact pin
elastic
connection
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PCT/KR2022/017464
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English (en)
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안범모
박승호
홍창희
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(주)포인트엔지니어링
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Publication date
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    • G01R1/06755—Material aspects
    • G01R1/06761—Material aspects related to layers

Definitions

  • the present invention relates to an electrically conductive contact pin and a testing device having the same.
  • test object semiconductor wafer or semiconductor package
  • inspection device equipped with a plurality of electrically conductive contact pins
  • the electrically conductive contact pins are placed on the corresponding external terminals (solder balls or bumps, etc.) on the test object.
  • Examples of testing devices include, but are not limited to, probe cards or test sockets.
  • test sockets include a pogo type test socket and a rubber type test socket.
  • An electrically conductive contact pin (hereinafter referred to as 'pogo type socket pin') used in a pogo type test socket includes a pin unit and a barrel accommodating the pin unit.
  • a spring member between the plungers at both ends of the pin, it is possible to apply necessary contact pressure and absorb shock at the contact position.
  • a gap In order for the pin to slide within the barrel, a gap must exist between the outer surface of the pin and the inner surface of the barrel.
  • the pogo-type socket pin is manufactured separately from the barrel and the pin and then combined and used, it is impossible to precisely manage the gap, such that the outer surface of the pin is separated from the inner surface of the barrel more than necessary.
  • the pin portion has a sharp tip portion in order to increase the contact effect with the external terminal of the test object.
  • the pointed tip portion generates a press-fitting mark or groove on the external terminal of the test object after the test. Due to the loss of the contact shape of the external terminal, errors in vision inspection occur and reliability of the external terminal is deteriorated in a subsequent process such as soldering.
  • the electrically conductive contact pin (hereinafter referred to as 'rubber type socket pin') used in the rubber type test socket has a structure in which conductive microballs are placed inside a rubber material, silicon rubber, When stress is applied by raising the semiconductor package and closing the socket, the conductive microballs made of gold strongly press each other and the conductivity increases, making them electrically connected.
  • this rubber-type socket pin has a problem in that contact stability is secured only when it is pressed with an excessive pressing force.
  • the pitch of external terminals of an object to be inspected is becoming more and more narrow.
  • a molding material in which conductive particles are distributed in a fluid elastic material is prepared, the molding material is inserted into a predetermined mold, and then a magnetic field is applied in the thickness direction to move the conductive particles in the thickness direction. Since it is manufactured by arranging the magnetic field, when the distance between the magnetic fields is narrowed, the conductive particles are irregularly oriented and the signal flows in the plane direction. Therefore, existing rubber-type socket pins have limitations in responding to the narrow pitch technology trend.
  • pogo-type socket pin is used after separately manufacturing the barrel and the pin, it is difficult to manufacture them in a small size. Therefore, existing pogo-type socket pins also have limitations in responding to the narrow pitch technology trend.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Registration No. 10-0659944 Patent Registration
  • Patent Document 2 Republic of Korea Registration No. 10-0952712 Patent Publication
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electrically conductive contact pin and an inspection device with improved inspection reliability for an inspection object.
  • an electrically conductive contact pin includes a first connection portion; a second connection; a support extending in the longitudinal direction; a boundary portion extending in the width direction and connected to the support portion from both sides; a first elastic part connecting the first connection part and the boundary part; and a second elastic portion connecting the second connection portion and the boundary portion, and as the first elastic portion is compressed, the first connection portion contacts the support portion to form a current path, and the second elastic portion is compressed. Accordingly, the second connection portion contacts the support portion to form a current path.
  • the second connection part includes a flange located inside the support part, and the flange can contact the inner surface of the support part as the second elastic part is compressed.
  • the first connection part may include a base part connected to the first elastic part; and at least two protrusions extending from the base portion.
  • the first elastic part may include a 1-1 elastic part having one end connected to the first connection part and the other end connected to the boundary part; and a 1-2 elastic part disposed spaced apart from the 1-1 elastic part and having one end connected to the first connection part and the other end connected to the boundary part.
  • the 1-1 elastic part and the 1-2 elastic part are provided in symmetrical shapes.
  • the support portion a first holding portion provided at one end; and a second catching portion provided at the other end.
  • a plurality of metal layers are formed by being stacked in the thickness direction of the electrically conductive contact pin.
  • a fine trench provided on the side surface is included.
  • the inspection device the first connection portion; a second connection; a support extending in the longitudinal direction; a boundary portion extending in the width direction and connected to the support portion from both sides; a first elastic part connecting the first connection part and the boundary part; and a second elastic portion connecting the second connection portion and the boundary portion, wherein the first elastic portion is compressed so that the first connection portion contacts the support portion to form a current path, and the second elastic portion is compressed to form a current path.
  • the support portion is formed to be longer than the length of the through hole, so that at least a portion of the support portion protrudes outward from the through hole.
  • the support portion a first holding portion provided at one end; and a second catching portion provided at the other end.
  • the present invention provides an electrically conductive contact pin and an inspection device with improved inspection reliability for an inspection object.
  • FIG. 1 is a plan view of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a diagram representing the current path of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of an installation member according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention installed on an installation member.
  • Figure 6 is a view showing the inspection of the inspection target using the inspection device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 show electrically conductive contact pins according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 9A to 9D are views illustrating a method of manufacturing an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Embodiments described in this specification will be described with reference to sectional views and/or perspective views, which are ideal exemplary views of the present invention. Films and thicknesses of regions shown in these drawings are exaggerated for effective description of technical content.
  • the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shapes shown, but also include changes in shapes generated according to manufacturing processes.
  • Technical terms used in this specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
  • FIG. 1 is a plan view of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view of an installation member according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention installed in the installation member.
  • FIG. 6 is a view showing inspection of an object to be inspected using the inspection device according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIGS. 7 and 8 are electrically conductive contacts according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9a to 9d are diagrams illustrating a method of manufacturing an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a diagram of an electrically conductive contact pin according to a preferred embodiment of the present invention. It is a drawing showing the side.
  • the electrically conductive contact pin 100 is provided in the test device 10 and is used to electrically and physically contact the test target 400 to transmit an electrical signal.
  • the inspection device 10 may be an inspection device used in a semiconductor manufacturing process, and may be, for example, a probe card or a test socket.
  • the test device 10 includes an electrically conductive contact pin 100 and an installation member 200 having a through hole accommodating the electrically conductive contact pin 100.
  • the electrically conductive contact pin 100 may be a probe pin provided on a probe card or a socket pin provided on a test socket.
  • a socket pin is exemplified and described as an example of the electrically conductive contact pin 100, but the electrically conductive contact pin 100 according to a preferred embodiment of the present invention is not limited thereto. ) is included if it is a pin to check whether it is defective or not.
  • the width direction of the electrically conductive contact pin 100 described below is the ⁇ x direction indicated in the drawing
  • the length direction of the electrically conductive contact pin 100 is the ⁇ y direction indicated in the drawing
  • the electrically conductive contact pin 100 The thickness direction is the ⁇ z direction indicated in the drawing.
  • the electrically conductive contact pin 100 has an overall length dimension L in a longitudinal direction ( ⁇ y direction) and an overall thickness dimension H in a thickness direction perpendicular to the longitudinal direction ( ⁇ z direction). It has an overall width dimension (W) in the width direction ( ⁇ x direction) perpendicular to the length direction.
  • the electrically conductive contact pin 100 includes a first connection portion 110, a second connection portion 120, a support portion 130 extending in the longitudinal direction, and a boundary portion 140 extending in the width direction and connected to the support portion 130 from both sides. ), a first elastic part 150 connecting the first connection part 110 and the boundary part 140, and a second elastic part 160 connecting the second connection part 120 and the boundary part 140.
  • One end of the first elastic part 131 is connected to the first connection part 110 and the other end is connected to the boundary part 140 .
  • One end of the second elastic part 135 is connected to the second connection part 120 and the other end is connected to the boundary part 140 .
  • the first connection part 110, the second connection part 120, the support part 130, the boundary part 140, the first elastic part 150, and the second elastic part 160 are integrally provided.
  • the first connection part 110, the second connection part 120, the support part 130, the boundary part 140, the first elastic part 150, and the second elastic part 160 are manufactured at once using a plating process.
  • the electrically conductive contact pin 100 is formed by filling the inner space 1100 with a metal material by electroplating using the mold 1000 having the inner space 1100, so that the first connection portion 110, the second connection part 120, the support part 130, the boundary part 140, the first elastic part 150, and the second elastic part 160 are connected to each other and manufactured as an integral part.
  • the electrically conductive contact pins 100 include the first connector 110, 2 There is a difference in configuration in that the connection part 120, the support part 130, the boundary part 140, the first elastic part 150, and the second elastic part 160 are manufactured in one piece by using a plating process. there is.
  • each cross section in the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 is the same. In other words, the same cross-sectional shape is formed extending in the thickness direction.
  • a plurality of metal layers are stacked in the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 .
  • the plurality of metal layers include a first metal layer 101 and a second metal layer 102 .
  • the first metal layer 101 is a metal having relatively high wear resistance compared to the second metal layer 102, and is preferably made of rhodium (Rd), platinum (Pt), iridium (Ir), palladium (Pd), or nickel (Ni). , manganese (Mn), tungsten (W), phosphorus (Ph) or alloys thereof, or palladium-cobalt (PdCo) alloy, palladium-nickel (PdNi) alloy or nickel-phosphorus (NiPh) alloy, nickel-manganese (NiMn ), a nickel-cobalt (NiCo) or a nickel-tungsten (NiW) alloy.
  • the second metal layer 102 is a metal having relatively high electrical conductivity compared to the first metal layer 101, and is preferably formed of a metal selected from among copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), or alloys thereof. It can be. However, it is not limited thereto.
  • the first metal layer 101 is provided on the lower and upper surfaces of the electrically conductive contact pin 100 in the thickness direction, and the second metal layer 102 is provided between the first metal layers 101 .
  • the electrically conductive contact pin 100 is provided by alternately stacking the first metal layer 101, the second metal layer 102, and the first metal layer 101 in this order, and the number of layers is three or more. It can be.
  • One end of the first connection part 110 is a free end and the other end is connected to the first elastic part 131 so that it can move vertically elastically by contact pressure.
  • connection terminal 410 of the inspection object 400 moves downward while contacting the upper surface of the first connection part 110 . Accordingly, the first elastic part 150 connected to the first connection part 110 is compressed and deformed. While the first connection part 110 moves downward, the first connection part 110 comes into contact with the support part 130 .
  • the side surface of the first connection portion 110 is provided with an enlarged portion 114 recessed inward in the width direction.
  • the first connection portion 110 and the support portion 130 are spaced apart from each other. Since the first connection part 110 and the support part 130 are spaced apart from each other, the first elastic part 150 can be more easily compressed and deformed when the pressing force of the connection terminal 410 acts.
  • the connection terminal 410 of the test object 400 contacts the first connection part 110 and moves downward by a predetermined distance, the distance between the first connection part 110 and the support part 130 gradually decreases while the first connection part 110 The side of ) is in contact with the support 130 .
  • the first elastic part 150 is compressed by the pressing force of the connection terminal 410 as described above, the first connection part 110 contacts the support part 130 to form a current path.
  • the first connection part 110 includes a base part 111 connected to the first elastic part 131 and a protrusion part 112 extending upward from the base part 111 . At least two protrusions 112 may be provided.
  • the upper surface of the protrusion 112 is in close contact with the lower surface of the connection terminal 410 of the test object 400 .
  • the connection terminal 410 of the object to be inspected 400 may be provided in the form of a solder ball.
  • the upper surface of the protrusion 112 is formed such that at least a portion has a curvature so as to surround the lower surface of the connection terminal 410. It sticks.
  • a groove 113 is provided between the two protrusions 112 .
  • particles generated from the external terminal 410 may settle on the surface of the protrusion 112 .
  • the groove 113 is formed between the two protrusions 112 and the upper surface of the protrusion 112 is inclined toward the groove 113, particles are naturally induced toward the groove 113. As a result, it is possible to minimize a phenomenon in which particles accumulate on the upper surface of the protruding portion 112 and interfere with electrical connection.
  • the groove part 114 includes a first groove part 113a located on the upper side and a second groove part 113b having a width smaller than the inner width of the first groove part 113b at the lower part of the first groove part 113b. It can be. Through this, it is possible to more easily close the two protruding parts 112 based on the bottom surface of the second groove part 113b. Also, through the structure of the double grooves of the first and second grooves 113a and 113b, the two protrusions 112 are prevented from being lowered in rigidity.
  • One end of the second connection part 120 is a free end and the other end is connected to the second elastic part 135 so that it can move vertically elastically by contact pressure.
  • the second connection part 120 includes a body part 121 connected to the second elastic part 160 and a flange 123 extending from the body part 121 and located inside the support part 130 . As the second elastic part 160 is compressed, the flange 123 can contact the inner surface of the support part 130 .
  • a concave portion 122 is provided in the body portion 121 . Both sides of the concave portion 122 form contacts protruding downward, so that multi-contact is achieved between the second connection portion 120 and the connection pad 310 .
  • the flange 123 extends upward from the side of the body 121 in a direction parallel to the support 130 in a state of being spaced apart from the support 130 .
  • the flange 123 is located between the support part 130 and the second elastic part 160 based on the width direction.
  • the support part 130 includes a thin part 134 formed at a position corresponding to the position of the flange 123, and a thick part 133 having a width larger than the width of the thin part 134 at the top of the thin part 134.
  • the outside of the support part 130 is provided in a vertical form because it is in close contact with the inner wall of the through hole 210 of the support member 200, while the inside of the support part 130 has a thin part 134 with a different width. It has a thick portion (133).
  • the thin portion 134 is a portion having a relatively small width compared to the thick portion 133 .
  • the inner side of the support part 130 is formed by the thin part 134 and the thick part 133, and the width of the support part 130 increases from the bottom to the top.
  • the second elastic portion 160 is compressed and deformed, and the second connector 120 moves upward.
  • the second connection part 120 moves upward, since the second connection part 120 is in a state of being spaced apart from the support part 130, compression deformation of the second elastic part 160 is more easily achieved.
  • the second connection part 120 moves upward by a predetermined distance, the second connection part 120 comes into contact with the support part 130 . More specifically, before the second elastic part 160 compressively deforms, the flange 123 of the second connection part 120 is in a state of being spaced apart from the thin part 134 of the support part 130 .
  • the second connection part 120 When the second elastic part 160 is compressed and deformed, the second connection part 120 rises, and the flange 123 of the second connection part 120 comes into contact with the thick part 133 . As the second elastic part 160 is compressed in this way, the second connection part 120 contacts the support part 130 to form a current path.
  • the support part 130 includes a first support part 141 provided on the left side and a second support part 145 provided on the right side.
  • the boundary portion 140 extends in the width direction of the electrically conductive contact pin 100 and connects the first support portion 141 and the second support portion 145 .
  • the upper and lower sides of the support portion 130 may be closed or opened with respect to each other in the width direction.
  • the process of installing and replacing the electrically conductive contact pin 100 by inserting it into the through hole 210 of the installation member 200 through a configuration in which the upper and lower sides of the support 130 are closed or widened in the width direction The process can be more easily achieved.
  • the first elastic part 131 is provided on the upper part based on the boundary part 140
  • the second elastic part 135 is provided on the lower part based on the boundary part 140 . Based on the boundary portion 140, the first elastic portion 131 and the second elastic portion 135 are compressed or stretched.
  • the boundary part 140 is fixed to the first and second support parts 141 and 145 and performs a function of limiting the positional movement of the first and second elastic parts 141 and 145 when the first and second elastic parts 131 and 135 are compressed and deformed. will do
  • An area provided with the first elastic part 131 and an area provided with the second elastic part 135 are distinguished from each other by the boundary portion 140 . Therefore, foreign substances introduced from the upper portion cannot flow into the second elastic portion 135, and foreign substances introduced from the lower portion cannot flow into the first elastic portion 131. Through this, by limiting the movement of the foreign matter introduced into the support part 130, it is possible to prevent the foreign matter from interfering with the operation of the first and second elastic parts 131 and 135.
  • the first support part 141 and the second support part 145 are formed along the longitudinal direction of the electrically conductive contact pin 100, and the first support part 141 and the second support part 145 form the electrically conductive contact pin 100 It is integrally connected to the boundary portion 140 formed to extend along the width direction of the. While the first and second elastic parts 131 and 135 are integrally connected through the boundary part 140, the electrically conductive contact pin 100 is composed of one body as a whole.
  • the cross-sectional shapes of the first and second elastic parts 150 and 160 in the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 are the same in all thickness cross-sections. This is possible because the electrically conductive contact pin 100 is manufactured through a plating process.
  • the first and second elastic parts 150 and 160 have a shape in which a plate-shaped plate having an actual width t is repeatedly bent in an S shape, and the actual width t of the plate-shaped plate is generally constant.
  • the first and second elastic parts 131 and 135 are formed by alternately connecting a plurality of straight parts 153 and a plurality of curved parts 154 .
  • the straight part 153 connects the curved part 154 adjacent to the left and right, and the curved part 154 connects the straight part 153 adjacent to the top and bottom.
  • the curved portion 154 is provided in an arc shape.
  • a straight portion 153 is disposed at the center of the first and second elastic portions 131 and 135 and a curved portion 154 is disposed at an outer portion of the first and second elastic portions 131 and 135 .
  • the straight portion 153 is provided parallel to the width direction so that the deformation of the curved portion 154 according to the contact pressure is more easily achieved.
  • the portion of the first and second elastic parts 131 and 135 connected to the boundary part 140 is the curved part 154 of the first and second elastic parts 131 and 135 . Through this, the first and second elastic parts 131 and 135 maintain elasticity with respect to the boundary part 140 .
  • the first elastic part 150 requires an amount of compression sufficient to allow the first connection part 110 of the electrically conductive contact pin 100 to make stable contact with the connection terminal 410 of the object 400 to be inspected, while the second elastic part 150 requires a sufficient amount of compression to enable stable contact.
  • the portion 160 requires an amount of compression sufficient to ensure stable contact between the second connection portion 120 of the electrically conductive contact pin 100 and the connection pad 310 of the circuit board 300 . Therefore, the spring coefficient of the first elastic part 150 and the spring coefficient of the second elastic part 160 may be different from each other.
  • the length of the first elastic part 131 and the length of the second elastic part 160 may be provided differently.
  • the width direction dimension of the first elastic part 150 and the width direction dimension of the second elastic part 160 may be provided differently from each other.
  • one second elastic part 160 may be provided and at least two first elastic parts 150 may be provided.
  • the second elastic part 160 is composed of one piece, while the first elastic part 150 has one end connected to the first connection part 110 and the other end connected to the boundary part 140.
  • the 1-1 elastic part 151 and the 1-1 elastic part 151 are disposed apart from each other, and one end is connected to the first connection part 110 and the other end is connected to the boundary part 140. It is configured to include 2 elastic parts 152.
  • the width direction dimensions of the 1-1st elastic part 151 and the 1-2nd elastic part 152 may be smaller than the width direction dimension of the second elastic part 160 .
  • the 1-1st elastic part 151 and the 1-2nd elastic part 152 are provided in symmetrical shapes. In other words, based on an axis between the first elastic part 151 and the 1-2 elastic part 152, the 1-1 elastic part 151 and the 1-2 elastic part 152 are symmetrical. Through this, the first connector 110 can be more stably displaced in the vertical direction.
  • a first catching part 131 is provided at one end of the support part 130 and a second catching part 131 is provided at the other end. 132) is provided.
  • the first locking portion 131 prevents the electrically conductive contact pins 100 from escaping in the downward direction
  • the second locking portion 132 prevents the electrically conductive contact pins 100 from escaping in the upward direction.
  • the first locking part 131 is composed of an inclined part 131a inclined upward inward in the width direction and a protruding jaw 131b protruding outward in the width direction.
  • the inclined portion 131a it becomes easy to insert the electrically conductive contact pin 100 into the through hole 210 of the mounting member 200.
  • the protruding jaw 131b the electrically conductive contact pin 100 is prevented from falling into the lower portion of the through hole 210 after being installed in the through hole 210.
  • the second locking portion 132 is configured to protrude outward in the width direction. Through this, upward movement of the electrically conductive contact pin 100 is restricted.
  • a through hole 210 is formed in the installation member 200 .
  • the through hole 210 has a square cross-sectional shape, and the outer shape of the electrically conductive contact pin 100 also has a square cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the through hole 210 .
  • the cross section of the through hole 210 and the outer shape of the electrically conductive contact pin 100 may preferably be formed in a rectangular shape. Through this, it is possible to prevent the electrically conductive contact pin 100 from being erroneously inserted in a 90 degree rotation state.
  • FIG. 5 is a view showing a state in which the electrically conductive contact pin 100 is inserted into the through hole 210 of the installation member 200 .
  • the electrically conductive contact pin 100 When the electrically conductive contact pin 100 is inserted into the through hole 210, the electrically conductive contact pin 100 is pushed upward until the second locking portion 132 is supported on the lower surface of the installation member 200. , A part of the support part 130 protrudes from the upper surface of the installation member 200.
  • the support portion 130 is longer than the length of the through hole 210 so that at least a portion of the support portion 130 protrudes outward from the through hole 210 .
  • the first connection part 110 and the second connection part 120 are spaced apart from the support part 130. It is a state.
  • the first elastic part 150 and the second elastic part 160 are compressed and deformed by pressing force, as the first connection part 110 and the second connection part 120 come into contact with the support part 130, the first A current path leading to the connection part 110 , the support part 130 and the second connection part 120 is formed.
  • first elastic part 150 and the second elastic part 160 are compressed and deformed by the pressing force, the first connection part 110 and the second connection part 120 come into close contact with the inside of the support part 130. friction increases.
  • the first elastic part 150 and the second elastic part 160 are excessively deformed by dispersing the stress applied to the first elastic part 150 and the second elastic part 160 by the frictional force with the support part 130. Prevents damage and improves durability.
  • the overall length L of the electrically conductive contact pin 100 should be short. Accordingly, the lengths of the first and second elastic parts 150 and 160 should also be shortened. However, when the lengths of the first and second elastic parts 150 and 160 are shortened, a problem in that the contact pressure increases occurs. In order to reduce the contact pressure while reducing the length of the first and second elastic parts 150 and 160, the actual width t of the plate-shaped plates constituting the first and second elastic parts 150 and 160 should be reduced. However, when the actual width t of the plate-shaped plate constituting the first and second elastic parts 150 and 160 is reduced, the first and second elastic parts 150 and 160 are easily damaged.
  • the first and second elastic parts 150 and 160 are provided.
  • the total thickness dimension (H) of the constituting plate-shaped plate should be formed large.
  • the electrically conductive contact pin 100 is formed such that the actual width t of the plate-shaped plate is thin while the overall thickness dimension H of the plate-shaped plate is large. That is, the overall thickness dimension (H) is formed to be larger than the actual width (t) of the plate-shaped plate.
  • the actual width (t) of the planar plate constituting the electrically conductive contact pin 100 is provided in the range of 5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and the total thickness dimension (H) is in the range of 70 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the actual width (t) and total thickness (H) of the plate-shaped plate are provided in the range of 1:5 to 1:30.
  • the actual width of the plate-like plate is formed to be substantially 10 ⁇ m, and the total thickness dimension (H) is formed to be 100 ⁇ m, so that the effective width (t) and the total thickness dimension (H) of the plate-like plate are formed to be 1:10. can be made in proportion.
  • the overall thickness (H) and overall length (L) of the electrically conductive contact pin 100 range from 1:3 to 1:9. is provided in the range of Preferably, the overall length dimension (L) of the electrically conductive contact pin 100 may be provided in the range of 300 ⁇ m or more and less than 2 mm, and more preferably may be provided in the range of 450 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less. As such, it is possible to shorten the overall length L of the electrically conductive contact pin 100, making it easy to respond to high-frequency characteristics, and shortening the elastic recovery time of the first and second elastic parts 150 and 160. Accordingly, the test time can also be shortened.
  • planar plate constituting the electrically conductive contact pin 100 has a substantially smaller width t than the thickness H, resistance to bending in the front and rear directions is improved.
  • the overall thickness (H) and the overall width (W) of the electrically conductive contact pin 100 are provided in the range of 1:1 to 1:5.
  • the overall thickness (H) of the electrically conductive contact pins 100 ranges from 70 ⁇ m to 200 ⁇ m
  • the overall width (W) of the electrically conductive contact pins 100 ranges from 100 ⁇ m to 500 ⁇ m. It may be provided in the range below, and more preferably, the overall width dimension (W) of the electrically conductive contact pin 100 may be provided in the range of 150 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less. In this way, by shortening the overall width dimension W of the electrically conductive contact pin 100, it is possible to narrow the pitch.
  • the overall thickness (H) and the overall width (W) of the electrically conductive contact pin 100 may be formed to have substantially the same length. Accordingly, it is not necessary to bond a plurality of electrically conductive contact pins 100 in the thickness direction so that the overall thickness dimension H and the overall width dimension W are substantially the same length.
  • the electrically conductive contact pin 100 acts in the front and rear directions. The resistance to the moment is increased, and as a result, the contact stability is improved.
  • the overall thickness H of the electrically conductive contact pin 100 is 70 ⁇ m or more, and the overall thickness H and the overall width W are in the range of 1:1 to 1:5 While overall durability and deformation stability of the conductive contact pin 100 are improved, contact stability with the connection terminal 410 is improved.
  • the total thickness H of the electrically conductive contact pin 100 is formed to be 70 ⁇ m or more, current carrying capacity can be improved.
  • An electrically conductive contact pin 100 manufactured using a conventional photoresist mold has a small overall thickness (H) compared to an overall width (W).
  • H overall thickness
  • W overall width
  • the conventional electrically conductive contact pin 100 has an overall thickness H of less than 70 ⁇ m and an overall thickness H and an overall width W in the range of 1:2 to 1:10.
  • the resistance to the moment that deforms the electrically conductive contact pin 100 in the forward and backward directions by the contact pressure is weak.
  • FIG. 9A is a plan view of the mold 1000 in which the inner space 1100 is formed
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 9A.
  • the mold 1000 may be made of an anodic oxide film, photoresist, silicon wafer, or a material similar thereto. However, preferably, the mold 1000 may be made of an anodic oxide film material.
  • the anodic oxide film means a film formed by anodic oxidation of a base metal
  • the pore means a hole formed in the process of forming an anodic oxide film by anodic oxidation of a metal.
  • the base metal is aluminum (Al) or an aluminum alloy
  • Al2O3 aluminum oxide
  • the base metal is not limited thereto, and includes Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb, or an alloy thereof.
  • the anodic oxide film formed as above is a barrier layer without pores formed vertically therein. And, it is divided into a porous layer in which pores are formed. In the base material on which the anodic oxide film having the barrier layer and the porous layer is formed, when the base material is removed, only the anodic oxide film made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) remains.
  • the anodic oxidation film may be formed in a structure in which the barrier layer formed during anodic oxidation is removed to pass through the upper and lower pores, or in a structure in which the barrier layer formed during anodic oxidation remains as it is and seals one end of the upper and lower portions of the pores.
  • the anodic oxide film has a thermal expansion coefficient of 2 to 3 ppm/°C. Due to this, when exposed to a high temperature environment, thermal deformation due to temperature is small. Therefore, the electrically conductive contact pin 100 can be manufactured accurately without thermal deformation even in a high-temperature environment in which the electrically conductive contact pin 100 is manufactured.
  • the electrically conductive contact pin 100 is manufactured using the mold 1000 made of an anodic oxide film instead of the photoresist mold, the precision of the shape, which was limited to implement with the photoresist mold, It becomes possible to exert the effect of realizing a fine shape.
  • an electrically conductive contact pin having a thickness of 40 ⁇ m can be manufactured, but in the case of using the mold 1000 made of anodized film, an electrically conductive contact pin having a thickness of 100 ⁇ m or more to 200 ⁇ m or less ( 100) can be produced.
  • a seed layer 1200 is provided on the lower surface of the mold 1000 .
  • the seed layer 1200 may be provided on the lower surface of the mold 1000 before forming the inner space 1100 in the mold 1000 .
  • a support substrate (not shown) is formed under the mold 1000 to improve handling of the mold 1000 .
  • the seed layer 1200 is formed on the upper surface of the support substrate and the mold 1000 in which the inner space 1100 is formed may be used by being coupled to the support substrate.
  • the seed layer 1200 may be formed of a copper (Cu) material and may be formed by a deposition method.
  • the inner space 1100 may be formed by wet etching the mold 1000 made of an anodic oxide film. To this end, a photoresist is provided on the upper surface of the mold 1000 and patterned, and then the anodic oxide film in the patterned open area reacts with the etching solution to form the inner space 1100 .
  • FIG. 9C is a plan view showing that the internal space 1100 is subjected to an electroplating process
  • FIG. 9D is a cross-sectional view A-A' of FIG. 9C.
  • the metal layer is formed while growing in the thickness direction of the mold 1000, the shape of each cross section in the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 is the same, and a plurality of electrically conductive contact pins 100 in the thickness direction are formed.
  • a metal layer is laminated and provided.
  • the plurality of metal layers include a first metal layer 101 and a second metal layer 102 .
  • the first metal layer 101 is a metal having relatively high wear resistance compared to the second metal layer 102, and is made of rhodium (Rd), platinum (Pt), iridium (Ir), palladium or any of these.
  • the second metal layer 102 is a metal having relatively higher electrical conductivity than the first metal layer 101 and includes copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), or an alloy thereof.
  • the first metal layer 101 is provided on the lower and upper surfaces of the electrically conductive contact pin 100 in the thickness direction, and the second metal layer 102 is provided between the first metal layers 101 .
  • the electrically conductive contact pin 100 is provided by alternately stacking the first metal layer 101, the second metal layer 102, and the first metal layer 101 in this order, and the number of layers is three or more. It can be.
  • the first metal layer 101 and the second metal layer 102 may be made more dense by raising the temperature to a high temperature and pressing the metal layer on which the plating process is completed by applying pressure.
  • a photoresist material is used as a mold, a process of raising the temperature to a high temperature and applying pressure cannot be performed because the photoresist exists around the metal layer after the plating process is completed.
  • the mold 1000 made of an anodic oxide film is provided around the metal layer on which the plating process is completed, deformation is minimized due to the low thermal expansion coefficient of the anodic oxide film even when the temperature is raised to a high temperature. It is possible to densify the first metal layer 101 and the second metal layer 102 . Therefore, it becomes possible to obtain a higher density first metal layer 101 and second metal layer 102 compared to a technique using a photoresist as a mold.
  • a process of removing the mold 1000 and the seed layer 1200 is performed.
  • the mold 1000 is made of an anodic oxide film material
  • the mold 1000 is removed using a solution that selectively reacts to the anodic oxide film material.
  • the seed layer 1200 is made of copper (Cu)
  • the seed layer 1200 is removed using a solution that selectively reacts with copper (Cu).
  • an electrically conductive contact pin 100 includes a plurality of fine trenches 88 on its side surface.
  • the fine trench 88 is formed to elongate in the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 from the side of the electrically conductive contact pin 100 .
  • the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 means a direction in which metal fillers grow during electroplating.
  • the electrically conductive contact pin 100 is formed by alternately stacking a first metal layer 101 and a second metal layer 102, and the fine trench 88 is formed by the first metal layer 101 and the second metal layer 102. It is formed to extend continuously in the thickness direction of the electrically conductive contact pin 100 without interruption even at the interface of the .
  • the fine trench 88 has a depth of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less, and a width of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the width and depth of the fine trench 88 have a value less than or equal to the diameter of the pore hole of the anodic oxide film mold 1000.
  • the anodic oxide film mold 1000 includes numerous pores, and at least a portion of the anodic oxide film mold 1000 is etched to form an inner space 1100, and a metal filler is formed into the inner space 1100 by electroplating. , The side surface of the electrically conductive contact pin 100 is provided with a fine trench 88 formed while contacting the pore hole of the anodic oxide film mold 1000.
  • the fine trench 88 as described above has an effect of increasing the surface area on the side surface of the electrically conductive contact pin 100 .
  • Heat generated from the electrically conductive contact pin 100 can be quickly dissipated through the configuration of the micro trench 88 formed on the side surface of the electrically conductive contact pin 100, thereby suppressing the temperature rise of the electrically conductive contact pin 100. You can do it.
  • Through the configuration of the micro trench 88 formed on the side surface of the electrically conductive contact pin 100 it is possible to improve torsional resistance when the electrically conductive contact pin 100 is deformed.
  • the electrically conductive contact pin 100 according to the preferred embodiment of the present invention described above is provided in the test device 10 and is used to electrically and physically contact the test target 400 to transmit an electrical signal.
  • the inspection device 10 includes an electrically conductive contact pin 100 installed in the installation member 200 by being inserted into the through hole 210 of the installation member 200 having a hole.
  • the inspection device 10 may be an inspection device used in a semiconductor manufacturing process, and may be, for example, a probe card or a test socket.
  • the electrically conductive contact pins 100 may be electrically conductive contact pins provided in a probe card to inspect a semiconductor chip, or socket pins provided in a test socket to inspect a packaged semiconductor package to inspect a semiconductor package.
  • the inspection devices 10 to which the electrically conductive contact pin 100 according to a preferred embodiment of the present invention can be used are not limited thereto, and include all inspection devices for checking whether an object to be inspected is defective by applying electricity thereto. .
  • the inspection target 400 of the inspection device 10 may include a semiconductor device, a memory chip, a microprocessor chip, a logic chip, a light emitting device, or a combination thereof.
  • inspection objects include logic LSIs (such as ASICs, FPGAs, and ASSPs), microprocessors (such as CPUs and GPUs), memories (DRAM, HMC (Hybrid Memory Cube), MRAM (Magnetic RAM), PCM (Phase- Change Memory), ReRAM (Resistive RAM), FeRAM (ferroelectric RAM) and flash memory (NAND flash)), semiconductor light emitting devices (including LED, mini LED, micro LED, etc.), power devices, analog ICs (DC-AC converters and such as insulated gate bipolar transistors (IGBTs), MEMS (such as acceleration sensors, pressure sensors, vibrators, and giro sensors), wire-free devices (such as GPS, FM, NFC, RFEM, MMIC, and WLAN), discrete devices, Includes BSI, CIS, Camera Module, CMOS

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Abstract

본 발명은 검사 대상물에 대한 검사 신뢰성을 향상시킨 전기 전도성 접촉핀 및 검사장치를 제공한다. 전기 전도성 접촉핀은 제1 탄성부가 압축됨에 따라 제1 접속부가 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하고, 제2 탄성부가 압축됨에 따라 제2 접속부가 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하는 특징을 가진다. 검사장치는 전기 전도성 접촉핀을 수용하는 관통홀을 구비하는 설치부재를 포함한다.

Description

전기 전도성 접촉핀 및 이를 구비하는 검사장치
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.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 등록번호 제10-0659944호 등록특허공보
(특허문헌 2) 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 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기 전도성 접촉핀은, 제1접속부; 제2접속부; 길이방향으로 연장되는 지지부; 폭방향으로 연장되며 양측에서 상기 지지부에 연결되는 경계부; 상기 제1접속부와 상기 경계부를 연결하는 제1탄성부; 및 상기 제2접속부와 상기 경계부를 연결하는 제2탄성부;를 포함하고, 상기 제1탄성부가 압축됨에 따라 상기 제1접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하고, 상기 제2탄성부가 압축됨에 따라 상기 제2접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성한다.
또한, 상기 제2접속부는 상기 지지부의 내측에 위치하는 플랜지를 포함하며, 상기 플랜지는 상기 제2탄성부가 압축됨에 따라 상기 지지부의 내측면과 접촉 가능하다.
또한, 상기 제1접속부는, 상기 제1탄성부와 연결되는 베이스부; 및 상기 베이스부로부터 연장되는 적어도 2개의 돌출부를 포함한다.
또한, 상기 2개의 돌출부 사이에 구비되는 홈부를 포함한다.
또한, 상기 제1탄성부는, 일단부가 상기 제1접속부에 연결되고 타단부가 상기 경계부에 연결되는 제1-1탄성부; 및 상기 제1-1탄성부와 이격되어 배치되며 일단부가 상기 제1접속부에 연결되고 타단부가 상기 경계부에 연결되는 제1-2탄성부;를 포함한다.
또한, 상기 제1-1탄성부와 상기 제1-2탄성부는 좌우 대칭되는 형상으로 구비된다.
또한, 상기 지지부는, 일단부에 구비되는 제1걸림부; 및 타단부에 구비되는 제2걸림부를 포함한다.
또한, 복수개의 금속층이 상기 전기 전도성 접촉핀의 두께 방향으로 적층되어 형성된다.
또한, 측면에 구비되는 미세 트렌치를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 검사 장치는, 제1접속부; 제2접속부; 길이방향으로 연장되는 지지부; 폭방향으로 연장되며 양측에서 상기 지지부에 연결되는 경계부; 상기 제1접속부와 상기 경계부를 연결하는 제1탄성부; 및 상기 제2접속부와 상기 경계부를 연결하는 제2탄성부;를 포함하고, 상기 제1탄성부가 압축되어 상기 제1접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하고, 상기 제2탄성부가 압축되어 상기 제2접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하는 전기 전도성 접촉핀; 및 상기 전기 전도성 접촉핀을 수용하는 관통홀을 구비하는 설치부재를 포함한다.
또한, 상기 지지부는 상기 관통홀의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지부의 적어도 일부가 상기 관통홀의 외측으로 돌출된다.
또한, 상기 지지부는, 일단부에 구비되는 제1걸림부; 및 타단부에 구비되는 제2걸림부를 포함한다.
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 2는 본 발명의 바람지한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 전류 패스를 표현한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설치부재의 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀이 설치부재에 설치된 것을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사장치를 이용하여 검사대상물을 검사하는 것을 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀을 도시한 도면.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조방법을 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 측면을 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 2는 본 발명의 바람지한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 전류 패스를 표현한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설치부재의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀이 설치부재에 설치된 것을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사장치를 이용하여 검사대상물을 검사하는 것을 도시한 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀을 도시한 도면이고, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조방법을 설명하는 도면이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀의 측면을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은, 검사장치(10)에 구비되어 검사 대상물(400)과 전기적, 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 전달하는데 사용된다. 검사장치(10)는 반도체 제조공정에 사용되는 검사장치일 수 있으며, 그 일례로 프로브 카드일 수 있고, 테스트 소켓일 수 있다.
검사장치(10)는 전기 전도성 접촉핀(100)과, 전기 전도성 접촉핀(100)을 수용하는 관통홀을 구비하는 설치부재(200)를 포함한다,
전기 전도성 접촉핀(100)은 프로브 카드에 구비되는 프로브 핀일 수 있고, 테스트 소켓에 구비되는 소켓 핀일 수 있다. 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.
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), 길이 방향으로 연장되는 지지부(130), 폭 방향으로 연장되며 양측에서 지지부(130)에 연결되는 경계부(140), 제1접속부(110)와 경계부(140)를 연결하는 제1탄성부(150) 및 제2접속부(120)와 경계부(140)를 연결하는 제2탄성부(160)를 포함한다.
제1탄성부(131)의 일단은 제1접속부(110)에 연결되고 타단은 경계부(140)에 연결된다. 제2탄성부(135)의 일단은 제2접속부(120)에 연결되고 타단은 경계부(140)에 연결된다.
제1접속부(110), 제2접속부(120), 지지부(130), 경계부(140), 제1탄성부(150) 및 제2탄성부(160)는 일체형으로 구비된다. 제1접속부(110), 제2접속부(120), 지지부(130), 경계부(140), 제1탄성부(150) 및 제2탄성부(160)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), 지지부(130), 경계부(140), 제1탄성부(150) 및 제2탄성부(160)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), 지지부(130), 경계부(140), 제1탄성부(150) 및 제2탄성부(160)를 도금 공정을 이용하여 한꺼번에 제작함으로써 일체형으로 구비된다는 점에서 구성상의 차이가 있다.
전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로의 각 단면에서의 형상은 동일하다. 다시 말해 동일한 단면 형상이 두께 방향으로 연장되어 형성된다.
전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로 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 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. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1금속층(101)은 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로 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.
제1접속부(110)의 일단은 자유단이고 타단은 제1탄성부(131)에 연결되어 접촉압력에 의해 탄력적으로 수직 이동이 가능하다.
검사 대상물(400)을 검사할 경우, 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)는 제1접속부(110)의 상면에 접촉되면서 하향으로 이동한다. 이에 따라 제1접속부(110)와 연결된 제1탄성부(150)는 압축 변형된다. 제1접속부(110)가 하향 이동하면서 제1접속부(110)는 지지부(130)와 접촉된다.
제1접속부(110)의 측면에는 폭 방향 내측으로 움푹 들어간 확폭부(114)를 구비한다. 확폭부(114)의 구성을 통해 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)가 제1접속부(110)에 접촉하기 전에는 제1접속부(110)와 지지부(130)는 서로 이격된 상태이다. 제1접속부(110)와 지지부(130)가 서로 이격된 상태이기 때문에 접속 단자(410)의 가압력이 작용할 때에 제1탄성부(150)는 보다 쉽게 압축 변형될 수 있다. 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)가 제1접속부(110)에 접촉되어 소정 거리만큼 하향 이동하면 제1접속부(110)와 지지부(130) 사이의 간격은 점차 줄어들게 되면서 제1접속부(110)의 측면이 지지부(130)와 접촉된다. 이처럼 접속 단자(410)의 가압력에 의해 제1탄성부(150)가 압축됨에 따라 제1접속부(110)는 지지부(130)에 접촉되어 전류 패스를 형성하게 된다.
제1접속부(110)는 제1탄성부(131)와 연결되는 베이스부(111)와, 베이스부(111)로부터 상방향으로 연장되는 돌출부(112)를 포함한다. 돌출부(112)는 적어도 2개 이상 구비될 수 있다.
복수개의 돌출부(112)를 통해, 제1접속부(110)와 접속단자(410)는 멀티-컨택이 이루어진다.
돌출부(112)의 상면은 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)의 하면에 밀착된다. 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)는 솔더 볼의 형태로 구비될 수 있으며, 이 경우 돌출부(112)의 상면은 적어도 일부가 곡률을 가지도록 형성되어 접속 단자(410)의 하면을 감싸듯이 밀착된다.
2개의 돌출부(112) 사이에는 홈부(113)가 구비된다. 제1접속부(110)와 외부 단자(410)가 서로 밀착되는 과정을 복수회에 걸쳐 수행되다 보면, 외부 단자(410)로부터 발생한 파티클이 돌출부(112)의 표면에 안착될 수 있다. 하지만 2개의 돌출부(112) 사이에 홈부(113)를 구성하고, 돌출부(112)의 상면을 홈부(113)측을 향해 경사진 형태로 구성함에 따라 파티클이 홈부(113)측으로 자연스럽게 유도된다. 그 결과 파티클이 돌출부(112)의 상면에 쌓이면서 전기적 접속을 방해하는 현상을 최소화하는 것이 가능하게 된다.
또한 제1접속부(110)가 하강하여 지지부(130)와 밀착된 이후에는, 홈부(113)의 구성을 통해 2개의 돌출부(112)의 단부가 서로 가까워지는 방향으로 오므려지게 하는 것이 가능함으로써 돌출부(112)가 접속 단자(410)에 보다 밀착될 수 있도록 한다. 홈부(114)는 상측에 위치하는 제1홈부(113a)와, 제1홈부(113b)의 하부에서 제1홈부(113b)의 내부 폭 보다 작은 폭은 가지는 제2홈부(113b)를 포함하여 구성될 수 있다. 이를 통해 제2홈부(113b)의 바닥면을 기준으로 2개의 돌출부(112)가 보다 쉽게 오므려지도록 하는 것이 가능하게 된다. 또한 제1홈부(113a) 및 제2홈부(113b)의 이중 홈의 구조를 통해 2개의 돌출부(112)의 강성이 저하되는 것을 방지한다.
제2접속부(120)의 일단은 자유단이고 타단은 제2탄성부(135)에 연결되어 접촉 압력에 의해 탄력적으로 수직 이동이 가능하다.
제2접속부(120)는 제2탄성부(160)와 연결되는 바디부(121)와, 바디부(121)로부터 연장되어 지지부(130)의 내측에 위치하는 플랜지(123)를 포함한다. 플랜지(123)는 제2탄성부(160)가 압축됨에 따라 지지부(130)의 내측면과 접촉 가능하다.
바디부(121)에는 오목부(122)가 구비된다. 오목부(122)의 양측은 하부로 돌출되는 접점을 형성함으로써 제2접속부(120)와 접속패드(310)는 멀티-컨택이 이루어진다.
플랜지(123)는 지지부(130)와 서로 이격된 상태에서 지지부(130)와 나란한 방향으로 바디부(121)의 측부에서 상측으로 연장되어 형성된다.
플랜지(123)는 폭 방향을 기준으로 지지부(130)와 제2탄성부(160) 사이에 위치한다.
지지부(130)는 플랜지(123)의 위치와 대응되는 위치에 형성된 박육부(134)와, 박육부(134)의 상부에 박육부(134)의 폭 보다 큰 폭을 가지는 후육부(133)를 포함한다. 지지부(130)의 외측은 지지부재(200)의 관통홀(210)의 내벽에 밀착되기 때문에 수직한 형태로 구비되는 반면에, 지지부(130)의 내측은 폭이 서로 다른 박육부(134)와 후육부(133)를 가진다. 박육부(134)는 후육부(133)에 비해 그 폭이 상대적으로 작은 부분이다. 지지부(130)의 내측은 박육부(134)와 후육부(133)의 구성에 의해, 하부에서 상부로 갈수록 지지부(130)의 폭이 커진다. 플랜지(123)가 상향 이동하면 박육부(134) 위치에서는 플랜지(123)는 지지부(130)와 이격되고 후육부(133) 위치에서는 플랜지(123)는 지지부(130)와 접촉하게 된다.
제2접속부(120)가 회로기판(300)의 접속 패드(310)에 접촉되어 가압되면 제2탄성부(160)가 압축 변형되면서 제2접속부(120)는 상향 이동하게 된다. 제2접속부(120)가 상향 이동하기 전에는 제2접속부(120)는 지지부(130)와 서로 이격된 상태이기 때문에 제2탄성부(160)의 압축 변형이 보다 쉽게 이루어진다. 제2접속부(120)가 소정 거리만큼 상향 이동하게 되면, 제2접속부(120)는 지지부(130)와 접촉하게 된다. 보다 구체적으로는 제2탄성부(160)가 압축 변형하기 전에는 제2접속부(120)의 플랜지(123)는 지지부(130)의 박육부(134)와 서로 이격된 상태이다. 제2탄성부(160)가 압축 변형되면 제2접속부(120)가 상승하게 되고 제2접속부(120)의 플랜지(123)는 후육부(133)와 접촉되게 된다. 이처럼 제2탄성부(160)가 압축됨에 따라 제2접속부(120)가 지지부(130)에 접촉되어 전류 패스를 형성한다.
지지부(130)는 좌측에 구비되는 제1지지부(141)와 우측에 구비되는 제2지지부(145)를 포함한다. 경계부(140)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 폭방향으로 연장되어 형성되며, 제1지지부(141)와 제2지지부(145)를 연결한다.
경계부(140)를 기준으로 지지부(130)의 상부 측과 하부 측은 서로에 대해 폭 방향으로 오므려지거나 벌려질 수 있다. 지지부(130)의 상부 측과 하부 측이 폭 방향으로 오므려지거나 벌려지는 구성을 통해 전기 전도성 접촉핀(100)을 설치부재(200)의 관통홀(210)에 삽입하여 설치하는 과정 및 교체하는 과정이 보다 쉽게 달성될 수 있다.
제1탄성부(131)는 경계부(140)를 기준으로 그 상부에 구비되고, 제2탄성부(135)는 경계부(140)를 기준으로 그 하부에 구비된다. 경계부(140)를 기준으로 제1탄성부(131) 및 제2탄성부(135)가 압축 또는 신장 변형된다. 경계부(140)는 제1,2지지부(141,145)에 고정되어 제1,2탄성부(131, 135)가 압축 변형될 때에 제1,2탄성부(141,145)의 위치 이동을 제한하는 기능을 수행하게 된다.
경계부(140)에 의해, 제1탄성부(131)가 구비되는 영역과 제2탄성부(135)가 구비되는 영역이 서로 구분이 된다. 따라서 상부로부터 유입된 이물질은 제2탄성부(135) 측으로 유입되지 못하고, 하부로부터 유입된 이물질 역시 제1탄성부(131)측으로 유입되지 못하게 된다. 이를 통해 지지부(130) 내측으로 유입된 이물질의 이동을 제한함으로써 이물질에 의해 제1,2탄성부(131, 135)의 작동이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
제1지지부(141)와 제2지지부(145)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 길이 방향을 따라 형성되며, 제1지지부(141)와 제2지지부(145)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 폭 방향을 따라 연장되어 형성되는 경계부(140)에 일체로 연결된다. 제1,2탄성부(131, 135)는 경계부(140)를 통해 일체로 연결되면서, 전기 전도성 접촉핀(100)은 전체적으로 한 몸체로 구성된다.
제1,2탄성부(150, 160)는, 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로의 각 단면 형상이 모든 두께 단면에서 동일하다. 이는 도금 공정을 통해 전기 전도성 접촉핀(100)이 제작되기 때문에 가능하다.
제1,2탄성부(150,160)는 실질 폭(t)을 갖는 판상 플레이트가 S자 모양으로 반복적으로 절곡된 형태를 가지며, 판상 플레이트의 실질 폭(t)은 전체적으로 일정하다.
제1,2탄성부(131, 135)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.
제1,2탄성부(131, 135)의 중앙 부위에는 직선부(153)가 배치되고 제1,2탄성부(131, 135)의 외측 부위에는 만곡부(154)가 배치된다. 직선부(153)는 폭 방향과 평행하게 구비되어 접촉압에 따른 만곡부(154)의 변형이 보다 쉽게 이루어지도록 한다.
경계부(140)와 연결되는 제1,2탄성부(131, 135)의 부분은 제1,2탄성부(131, 135)의 만곡부(154)이다. 이를 통해 제1,2탄성부(131,135)는 경계부(140)에 대해서 탄력을 유지한다.
제1탄성부(150)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 제1접속부(110)가 검사 대상물(400)의 접속 단자(410)와 안정적인 접촉이 가능할 정도의 압축량이 필요한 반면에, 제2탄성부(160)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 제2접속부(120)가 회로기판(300)의 접속패드(310)와 안정적인 접촉이 가능할 정도의 압축량이 필요하다. 따라서 제1탄성부(150)의 스프링 계수와 제2탄성부(160)의 스프링 계수는 서로 다를 수 있다. 예컨대, 제1탄성부(131)의 길이와 제2탄성부(160)의 길이는 서로 다르게 구비될 수 있다. 또는, 제1탄성부(150)의 폭 방향 치수와 제2탄성부(160)의 폭 방향 치수는 서로 다르게 구비될 수 있다.
또는, 제2탄성부(160)는 한 개로 구비되고 제1탄성부(150)는 적어도 2개 이상 구비될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제2탄성부(160)는 한 개로 구성되는 한편, 제1탄성부(150)는, 일단부가 제1접속부(110)에 연결되고 타단부가 경계부(140)에 연결되는 제1-1탄성부(151)와, 제1-1탄성부(151)와 이격되어 배치되며 일단부가 제1접속부(110)에 연결되고 타단부가 경계부(140)에 연결되는 제1-2탄성부(152)를 포함하여 구성된다. 이 경우 제1-1탄성부(151)와 제1-2탄성부(152)의 폭 방향 치수는 제2탄성부(160)의 폭 방향 치수보다 작게 형성될 수 있다.
제1-1탄성부(151)와 제1-2탄성부(152)는 좌우 대칭되는 형상으로 구비된다. 다시 말해 제1탄성부(151)와 제1-2탄성부(152) 사이의 축을 기준으로 제1-1탄성부(151)와 제1-2탄성부(152)는 대칭된다. 이를 통해 제1접속부(110)가 보다 안정적으로 수직 방향으로 변위될 수 있도록 한다.
검사 장치에 설치된 전기 전도성 접촉핀(100)이 설치부재(200)로부터 이탈되지 않도록 하기 위하여, 지지부(130)의 일단부에는 제1걸림부(131)가 구비하고 타단부에 제2걸림부(132)를 구비한다.
제1걸림부(131)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 하 방향으로의 이탈을 방지하고, 제2걸림부(132)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 상 방향으로의 이탈을 방지한다.
제1걸림부(131)는 폭 방향 내측으로 상향 경사진 경사부(131a)와, 폭 방향 외측으로 돌출된 돌출턱(131b)으로 구성된다. 경사부(131a)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(100)을 설치부재(200)의 관통홀(210)에 삽입하는 것이 용이해진다. 또한, 돌출턱(131b)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(100)이 관통홀(210)에 설치된 이후에 관통홀(210)의 하부로 빠지는 것을 방지한다.
제2걸림부(132)는 폭 방향 외측으로 돌출된 형태로 구성된다. 이를 통해 전기 전도성 접촉핀(100)의 상 방향 이동을 제한한다.
도 4를 참조하면, 설치부재(200)에는 관통홀(210)이 형성된다. 관통홀(210)은 사각 단면의 형상을 가지며, 전기 전도성 접촉핀(100)의 외곽 형상도 관통홀(210)의 단면 형상과 대응되게 사각 단면 형상을 가진다.
관통홀(210)의 단면과 전기 전도성 접촉핀(100)의 외곽 형상은 바람직하게는 직사각 형상으로 형성될 수 있다. 이를 통해 전기 전도성 접촉핀(100)이 90도 회전 상태에서 오삽입되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 설치부재(200)의 관통홀(210)에 전기 전도성 접촉핀(100)이 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
전기 전도성 접촉핀(100)이 관통홀(210)에 삽입된 상태에서 제2걸림부(132)가 설치부재(200)의 하면에 지지될 때까지 전기 전도성 접촉핀(100)을 상향으로 밀어올리면, 지지부(130)의 일부는 설치부재(200)의 상면으로부터 돌출된 상태가 된다. 지지부(130)는 관통홀(210)의 길이보다 길게 형성되어 지지부(130)의 적어도 일부가 관통홀(210)의 외측으로 돌출된다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1탄성부(150)와 제2탄성부(160)가 압축 변형하기 전에는 제1접속부(110)와 제2접속부(120)는 지지부(130)와 이격된 상태이다. 가압력에 의해 제1탄성부(150)와 제2탄성부(160)가 압축 변형을 하게 되면, 제1접속부(110)와 제2접속부(120)가 지지부(130)에 접촉됨에 따라, 제1접속부(110), 지지부(130) 및 제2접속부(120)로 이어지는 전류 패스가 형성된다.
또한, 가압력에 의해 제1탄성부(150)와 제2탄성부(160)가 압축 변형을 하게 되면, 제1접속부(110)와 제2접속부(120)가 지지부(130)의 내측과 밀착되면서 마찰력이 높아지게 된다. 제1탄성부(150)와 제2탄성부(160)에 가해지는 응력을 지지부(130)와의 마찰력으로 분산함으로써, 제1탄성부(150)와 제2탄성부(160)가 과도하게 변형되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킨다.
검사 대상물(20)의 고주파 특성 검사를 효과적으로 대응하기 위해서는 전기 전도성 접촉핀(100)의 전체 길이(L)는 짧아야 한다. 이에 따라 제1,2탄성부(150, 160)의 길이도 짧아져야 한다. 하지만 제1,2탄성부(150, 160)의 길이가 짧아지게 되면 접촉압이 커지는 문제가 발생하게 된다. 제1,2탄성부(150, 160)의 길이를 짧게 하면서도 접촉압이 커지지 않도록 하려면, 제1,2탄성부(150, 160)를 구성하는 판상 플레이트의 실질 폭(t)을 작게 해야 한다. 그러나 제1,2탄성부(150, 160)를 구성하는 판상 플레이트의 실질 폭(t)을 작게 하면 제1,2탄성부(150, 160)가 쉽게 파손되는 문제를 발생하게 된다. 제1,2탄성부(150, 160)의 길이를 짧게 하면서도 접촉압이 커지지 않고 제1,2탄성부(150, 160)의 파손을 방지하기 위해서는 제1,2탄성부(150, 160)를 구성하는 판상 플레이트의 전체 두께 치수(H)를 크게 형성하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은 판상 플레이트의 실질 폭(t)은 얇게 하면서도 판상 플레이트의 전체 두께 치수(H)는 크도록 형성된다. 즉, 판상 플레이트의 실질 폭(t) 대비 전체 두께 치수(H)가 크게 형성된다. 바람직하게는 전기 전도성 접촉핀(100)를 구성하는 판상 플레이트의 실질 폭(t)이 5㎛ 이상 15㎛이하의 범위로 구비되고, 전체 두께 치수(H)는 70㎛ 이상 200㎛이하의 범위로 구비되되, 판상 플레이트의 실질 폭(t)과 전체 두께 치수(H)는 1:5 내지 1:30의 범위로 구비된다. 예를 들어, 판상 플레이트의 실질 폭은 실질적으로 10㎛로 형성되고, 전체 두께 치수(H)는 100㎛로 형성되어 판상 플레이트의 실질 폭(t)과 전체 두께 치수(H)는 1:10의 비율로 형성될 수 있다.
이를 통해 제1,2탄성부(150, 160)의 파손을 방지하면서도 제1,2탄성부(150, 160)의 길이를 짧게 하는 것이 가능하고 제1,2탄성부(150, 160)의 길이를 짧게 하더라도 적절한 접촉압을 갖도록 하는 것이 가능하다. 더욱이 제1,2탄성부(150, 160)를 구성하는 판상 플레이트의 실질 폭(t) 대비 전체 두께 치수(H)를 크게 하는 것이 가능함에 따라 제1,2탄성부(150, 160)의 앞, 뒤 방향으로 작용하는 모멘트에 대한 저항이 커지고 되고 그 결과 접촉 안정성이 향상된다.
제1,2탄성부(150, 160)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 450㎛ 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, 제1,2탄성부(150, 160)의 탄성 복원 시간이 단축됨에 따라 테스트 시간도 단축되는 효과를 발휘할 수 있게 된다.
또한, 전기 전도성 접촉핀(100)를 구성하는 판상 플레이트는 그 실질 폭(t)이 두께(H) 보다 작은 크기로 형성됨에 따라 전, 후 방향으로의 굽힘 저항력이 향상된다.
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 방향으로 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 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.
이하에서는 상술한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전기 전도성 접촉핀의 제조방법에 대해 설명한다.
도 9a는 내부 공간(1100)이 형성된 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(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 9c는 내부 공간(1100)에 전기 도금 공정을 수행하여 것을 도시한 평면도이고, 도 9d는 도 9c의 A-A'단면도이다.
몰드(1000)의 두께 방향으로 금속층이 성장하면서 형성되기 때문에, 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로의 각 단면에서의 형상이 동일하고, 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로 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 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로 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.
도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은, 그 측면에 복수 개의 미세 트렌치(88)를 포함한다. 미세 트렌치(88)는 전기 전도성 접촉핀(100)의 측면에서 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로 길게 연장되어 형성된다. 여기서 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향은 전기 도금 시 금속 충진물이 성장하는 방향을 의미한다.
전기 전도성 접촉핀(100)은 제1금속층(101)과 제2금속층(102)이 서로 교번적으로 적층되어 형성되는데, 미세 트렌치(88)는 제1금속층(101)과 제2금속층(102)의 계면에서도 끊김없이 연속적으로 전기 전도성 접촉핀(100)의 두께 방향으로 길게 연장되어 형성된다.
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 몰드의 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 내부 공간(1100)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 내부 공간(1100)을 형성하고, 내부 공간(1100) 내부로 전기 도금으로 금속 충진물을 형성하므로, 전기 전도성 접촉핀(100)의 측면에는 양극산화막 몰드(1000)의 기공홀과 접촉하면서 형성되는 미세 트렌치(88)가 구비되는 것이다.
위와 같은 미세 트렌치(88)는, 전기 전도성 접촉핀(100)의 측면에 있어서 표면적으로 크게 할 수 있는 효과를 가진다. 전기 전도성 접촉핀(100)의 측면에 형성되는 미세 트렌치(88)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(100)에서 발생한 열을 빠르게 방출할 수 있으므로 전기 전도성 접촉핀(100)의 온도 상승을 억제할 수 있게 된다. 또한, 전기 전도성 접촉핀(100)의 측면에 형성되는 미세 트렌치(88)의 구성을 통해, 전기 전도성 접촉핀(100)의 변형 시 비틀림 저항 능력을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 전도성 접촉핀(100)은, 검사장치(10)에 구비되어 검사 대상물(400)과 전기적, 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 전달하는데 사용된다.
검사장치(10)는 구멍이 형성된 설치부재(200)의 관통홀(210)에 삽입되어 설치부재(200)에 설치되는 전기 전도성 접촉핀(100)을 포함한다.
검사장치(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.
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.
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.
[부호의 설명]
100: 전기 전도성 접촉핀
110: 제1접속부
120: 제2접속부
130: 지지부
140: 경계부
150: 제1탄성부
160: 제2탄성부
200: 설치부재
300: 회로기판
400: 검사대상물

Claims (12)

  1. 제1접속부;
    제2접속부;
    길이방향으로 연장되는 지지부;
    폭방향으로 연장되며 양측에서 상기 지지부에 연결되는 경계부;
    상기 제1접속부와 상기 경계부를 연결하는 제1탄성부; 및
    상기 제2접속부와 상기 경계부를 연결하는 제2탄성부;를 포함하고,
    상기 제1탄성부가 압축됨에 따라 상기 제1접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하고,
    상기 제2탄성부가 압축됨에 따라 상기 제2접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하는, 전기 전도성 접촉핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2접속부는 상기 지지부의 내측에 위치하는 플랜지를 포함하며,
    상기 플랜지는 상기 제2탄성부가 압축됨에 따라 상기 지지부의 내측면과 접촉 가능한, 전기 전도성 접촉핀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1접속부는,
    상기 제1탄성부와 연결되는 베이스부; 및
    상기 베이스부로부터 연장되는 적어도 2개의 돌출부를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2개의 돌출부 사이에 구비되는 홈부를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1탄성부는
    일단부가 상기 제1접속부에 연결되고 타단부가 상기 경계부에 연결되는 제1-1탄성부; 및
    상기 제1-1탄성부와 이격되어 배치되며 일단부가 상기 제1접속부에 연결되고 타단부가 상기 경계부에 연결되는 제1-2탄성부;를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1-1탄성부와 상기 제1-2탄성부는 좌우 대칭되는 형상으로 구비되는, 전기 전도성 접촉핀.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는,
    일단부에 구비되는 제1걸림부; 및
    타단부에 구비되는 제2걸림부를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  8. 제1항에 있어서,
    복수개의 금속층이 상기 전기 전도성 접촉핀의 두께 방향으로 적층되어 형성되는, 전기 전도성 접촉핀.
  9. 제1항에 있어서,
    측면에 구비되는 미세 트렌치를 포함하는, 전기 전도성 접촉핀.
  10. 제1접속부; 제2접속부; 길이방향으로 연장되는 지지부; 폭방향으로 연장되며 양측에서 상기 지지부에 연결되는 경계부; 상기 제1접속부와 상기 경계부를 연결하는 제1탄성부; 및 상기 제2접속부와 상기 경계부를 연결하는 제2탄성부;를 포함하고, 상기 제1탄성부가 압축되어 상기 제1접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하고, 상기 제2탄성부가 압축되어 상기 제2접속부가 상기 지지부에 접촉되어 전류 패스를 형성하는 전기 전도성 접촉핀; 및
    상기 전기 전도성 접촉핀을 수용하는 관통홀을 구비하는 설치부재를 포함하는, 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 관통홀의 길이보다 길게 형성되어 상기 지지부의 적어도 일부가 상기 관통홀의 외측으로 돌출되는, 검사장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 지지부는,
    일단부에 구비되는 제1걸림부; 및
    타단부에 구비되는 제2걸림부를 포함하는, 검사장치.
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