KR100311919B1 - Bga소자의테스트소켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BGA 소자와 테스트 자치를 전기적으로 연결하기 위한 테스트 소켓에서 와이핑 작용(wiping action)이 가능한 접촉자를 갖는 테스트 소켓에 관한 것이다.

본 발명은 이를 구현하기 위해 BGA 소자와 솔더 볼과 접촉시 솔더 볼의 표면으로 균일한 가압력이 가해지도록 경사면을 갖는 장공이 2차원 배열로 형성되며 장공의 중심에 관통홈이 형성되고 장공의 경사면 및 관통홈의 표면에 도전재질이 도포된 접촉자 블럭(contact block)과, 접촉자 블럭을 장착하기 위한 접촉자 블럭 설치홈이 형성되며 접촉자 블럭 설치홈 상측으로 BGA 소자가 안착되도록 장착부가 형성된 하우징으로 구성된 테스트 소켓을 제공함에 있다.

Description

BGA 소자의 테스트 소켓

본 발명은 BGA 소자의 테스트 소켓에 관한 것으로, 특히 BGA 소자와 테스트 장치를 전기적으로 연결하기 위한 테스트 소켓에서 와이핑 작용(wiping action)이 가능한 접촉자를 갖는 테스트 소켓에 관한 것이다.

BGA(ball grid array) 형태로 패키지된 BGA 소자는 고온 테스트시 솔더 볼 표면에 대기 중의 공기와 반응하여 쉽게 자연 산화막이 형성된다. 솔더 볼의 표면에 형성된 자연 산화막은 솔더 볼과 테스트 장치와의 전기적 연결의 접속을 불량하게 만드며, 이로 인해 테스트 장치에 의해 정확하게 BGA 소자를 테스트할 수 없게 된다.

솔더 볼 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하기 위해 자연 산화막을 제거하는 와이핑 작용(wiping action)이 요구되며, 이 와이핑 작용이 가능한 종래의 BGA 소자의 테스트 소켓을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 BGA 소자의 테스트 소켓의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 일정한 간격으로 솔더 볼(1a)이 배열된 소자(1)가 테스트 소켓에 접촉된 상태에서 로드 보드(load board)(4)에 접속된 상태를 나타내고 있다. 테스트 소켓의 접촉자(3)의 일단(3a)은 BGA 소자(1)의 솔더 볼(1a)에 접촉되며, 타단(3b)은 로드보드(4)에 접촉된다. 이 상태에서 로드 보드(4)를 통해 테스트 신호를 BGA 소자(1)로 전송시켜 테스트가 실시된다.

BGA 소자(1)로 테스트 신호 전송시 소자가 수 백 MHz 이상의 고주파 영역에서 동작되는 경우에 접촉자(3)가 길면 접촉자(3)에 기생 인덕턴스(inductance) 및 캐패시턴스(capacitance)가 발생되며, 이를 최소화하기 위해 접촉자(3)를 S자 형상으로 길이를 짧게 형성한다. S자 형상으로 형성된 접촉자(3)는 솔더 볼(1a)과의 접촉시 접촉자(3)의 일단(3a)에 의해 솔더 볼(1a) 표면을 스치며 접촉된다. 이 때 솔더 볼(1a)에 형성된 자연 산화막을 제거하는 와이핑 작용이 실시된다.

와이핑 작용을 하기 위해 접촉자(3)를 고정하는 고정부재(2)는 비도전성의 탄성체로 형성된다. 비도전성의 탄성체로 형성된 고정부재(2)에 장착된 접촉자(3)는BGA 소자(1)에 의해 누르는 힘에 의해 구부러진 일단(3a)이 고정부재(2)로 운동하게 된다. 이 운동에 의한 탄성력으로 접촉자(3)는 솔더 볼(1a)에 적절한 힘을 가하여 자연 산화막을 제거하는 와이핑 작용을 실시한 후 BGA 소자(1)가 이탈되는 경우 원 상태로 복귀하게 된다.

이와 같이 와이핑이 작용이 가능한 종래의 접촉자(3)는 도 1에서와 같이 하우징(20)의 내측으로 2차원 배열된다. 하우징(20)에 조립되는 접촉자(3)는 개별적으로 제조된 후에 하우징(20)에 조립되며, 이로 인해 접촉자(3)의 제조 시간 및 접촉자(3)를 하우징(20)에 조립하는 공수가 증가되어 테스트 소켓의 제조 시간이 증가되는 문제점이 있다.

또한 개별적으로 제조되어 모듈(module)화된 접촉자(3)는 접촉력에 의해 흔들림이 발생되는 경우에 BGA 소자(1)의 솔더 볼(1a)과 정렬의 문제점이 발생되며, 솔더 볼(1a)에 가하는 힘이 비대칭 측방향 힘이므로 BGA 소자의 솔더 볼이 떨어져 나가거나 손상을 입을 우려가 있다.

본 발명은 BGA 소자를 테스트 장치로 접속시키기 위한 BGA 소자의 테스트 소켓에서 와이핑 작용시 BGA 소자의 솔더 볼에 균일한 힘을 가하도록 형성된 2차원 배열된 접촉자가 일체로 형성된 접촉자 블럭을 구비한 BGA 소자의 테스트 소켓을 제공함을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 볼 발명은 BGA 소자의 솔더 볼과 접촉시 솔더 볼의 표면으로 균일한 가압력이 가해지도록 경사면을 갖는 장공이 2차원 배열로 형성되며 장공의 중심에 관통홈이 형성되고 장공의 경사면 및 관통홈의 표면에 도전재질이 도포된 접촉자 블럭(contact block)과, 접촉자 블럭을 장착학 위한 접촉자 블럭 설치홈이 형성되며 접촉자 블럭 설치홈 상측으로 BGA 소자가 안착되도록 장착부가 형성된 하우징으로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 BGA 소자의 테스트 소켓의 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 BGA 소자의 테스트 소켓의 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 테스트 소켓의 A-A선 단면도,

도 4는 도 2에 도시된 접촉자 블럭을 나타낸 사시도,

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 장공을 B 및 C방향으로 절단한 단면도,

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 장공의 저면 접점의 실시에를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명의 접촉자 블럭의 제1실시예를 나타낸 사시도,

도 8은 본 발명의 접촉자 블럭의 제2실시예를 나타낸 사시도,

도 9는 도 8에 도시된 원형홈의 단면도,

도 10은 도 8에 도시된 원형홈의 실시예를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명

10 : 접촉자 블록 11 : 장공

11a: 경사면 12 : 관통홈

13 : 도전재질 20 : 하우징

21 : 접촉자블럭 설치홈

본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 BGA 소자의 테스트 소켓의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 테스트 소켓의 A-A선 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 접촉자 블럭을 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, BGA 소자(1)의 솔더 볼(1a)과 접촉시 솔더 볼(1a)의 표면으로 균일한 가압력이 가해지도록 경사면(11a)을 갖는 장공(11)이 2차원 배열로 형성되며 장공(11)의 중심에 관통홈(12)이 형성되고 장공(11)의 경사면(11a) 및 관통홈(12)의 표면에 도전재질(13)이 도포된 접촉자 블럭(contact block)(10)과, 접촉자 블럭(10)을 장착하기 위한 접촉자 블럭 설치홈(21)이 형성되며 접촉자 블럭 설치홈(21) 상측으로 BGA 소자(1)가 안착되도록 장착부(22)(23)가 형성된 하우징(housing)(20)으로 구성된다.

본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

접촉자 블럭(10)은 비도전성 탄성체 재질인 실리콘 러버(silicon rubber)를 이용하여 형성된다. 접촉자 블럭(10) 형성시 BGA 소자(1)의 솔더 볼(1a) 표면으로 균일한 가압력이 가해지도록 경사면(11a)을 갖는 장공(11)이 2차원 배열되도록 몰딩(molding) 방법 등으로 일체로 형성한다. 2차원 배열되는 장공(11)이 형성되지 않은 영역은 단차면(10a)을 형성하여 하우징(20)과의 조립 영역으로 사용한다.

접촉자 블럭(10)에 형성된 장공(11)의 내측면으로 경사면(11a)이 이어지도록 형성되며, 이 경사면(11a)에 의해 BGA 소자(1)의 솔더 볼(1a)과 접촉시 솔더 볼(1a)의 표면에 형성된 자연 산화막을 벗겨 제거하는 와이핑 작용이 일어나게 된다. 또한 경사면(11a)을 장공(11)으로 형성함으로써 구형으로 형성된 솔더 볼(1a)과의 접촉시 장공(11)의 원주 길이가 변하지 않게 되어 도전재질(13)의 손상을 방지하게 된다. 즉, 장공(11)의 변형으로 장공(11)의 표면과 관통홈(12)의 표면에 형성된 도전재질(13)이 떨어지거나 깨어져 벗겨지는 것을 방지하게 된다.

경사면(11a)을 갖는 장공(11)을 일체로 형성한 접촉자 블럭(10)은 도 4에서와 같이 하우징(20)의 접촉자 블럭 설치홈(21)에 조립된다. 접촉자 블럭 설치홈(21)의 상측에는 장착부(22)(23)가 형성되며, 장착부(22)(23)는 BGA 소자(1)를 정렬하기 위한 경사면(22)과 BGA 소자(1)의 과도한 이동을 방지하기 위한 정지 면(23)이 형성된다.

경사면(22) 및 정지면(23)으로 구성된 장착부(22)(23)로 BGA 소자(1)가 정렬되어 장착되면 접착자 블럭 설치홈(21)에 고정 설치된 접촉자 블럭(10)과 접촉하게 된다. 이 상태에서 BGA 소자(1)의 솔더 볼(1a)은 접촉자 블럭(10)에 형성된 장공(11)의 경사면(11a)에 정렬되어 자연 산화막을 제거하는 와이핑 작용을 하게 된다. 와이핑 작용에 의해 자연 산화막이 제거되면서 솔더 볼(1a)과 장공(11)의 경사면(11a)이 접촉하게 된다.

경사면(11a)의 표면에는 도전재질(13)이 도포되어 있어 솔더 볼(1a)과 전기적으로 접속되고, 로드 보드(4)와 전기적으로 접속되기 위해 장공(11)의 중심에는 접촉자 블럭(10)을 관통하도록 관통홈(12)이 장공(11) 형성시 일체로 형성된다. 관통홈(12)의 표면에는 도전재질(13)이 경사면(11a)에 형성된 도전재질(13)이 전기적으로 접속되도록 도포되어 로드 보드(4)와 접속하게 된다.

경사면(11a)과 관통홈(12)의 표면에 도포된 도전재질(13)은 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 장공을 B 및 C방향으로 각각 절단한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 장공(11)의 좁은 폭을 갖는 B 방향으로 절단한 단면한 장공(11)이 긴 폭을 갖는 C 방향으로 절단한 모든 단면에 도전재질(13)이 도포된다.

경사면(11a)과 관통홈(12)의 모든 표면에 도포된 도전재질(13)은 관통홈(12)의 외측 저면으로 연장 도포시켜 로드 보드(4)의 접촉 패드(contact pad)(4a)에 전기적으로 접속시키게 된다. 경사면(11a)과 관통홈(12)의 표면 및 저면까지 도포되는 도전재질(13)은 니켈(Ni)과 금(Au)을 순차적으로 무전해 도금 방법을 이용하여 도포한다.

관통홈(12)의 저면 외측으로 연장되는 도전재질(13) 대신 로드 보드(4)와 전기적으로 접속시키기 위한 실시예는 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 장공의 저면 접점의 실시예를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 관통홈(12)의 저면에 형성된 도전재질(13) 대신 도 6a에서와 같이 도전성 볼(13a)로 솔더 볼(1a)을 형성하거나, 도 6b에서와 같이 로드 보드(4)에 도전성 핀(4b)을 형성하게 된다. 도전성 핀(4b)은 도전성 재질을 형성하여 접촉 패드(4a)에 돌출하도록 형성한 후 관통홈(12)의 내부의 도전재질(13)과 접속시켜 전기적 접속을 이루도록 한다.

BGA 소자(1)와 로드 보드(4)를 전기적으로 접속시키기 위한 접촉자 블럭(10)은 도 5에서와 같이 BGA 소자(1)의 정렬을 위해 장공(11)을 이웃하는 장공(11)과 교차되는 방향으로 2차원 배열되어 형성된다. 장공(11)의 배열에 따른 실시예를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

접촉자 블럭(10)의 제2실시예는 도 8에서와 같이 접촉자 블럭(30)에 2차원 배열된 장공(11)을 일정한 각도로 기울어지게 형성시키고, 장공(11)의 일단과 이웃하는 장공(11)의 일단이 소정 각도가 이루어지도록 배열되어 형성시켜 BGA 소자(11)의 접촉시 정렬시키게 된다.

접촉자 블럭(10)의 제1실시예는 도 7에서와 같이 접촉자 블럭(30)에 2차원 배열된 장공(11)을 일정한 각도로 기울어지게 형성시키고, 장공(11)의 일단과 이웃하는 장공(11)의 일단이 소정 각도가 이루어지도록 배열되어 형성시켜 BGA 소자(11)의 접촉시 정렬시키게 된다.

접촉자 블럭(10)의 제2실시에는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에서와 같이 접촉자 블럭(40)에 원형홈(11)을 2차원 배열시켜 형성되며 원형홈(11)의 내측으로는 경사면(11a)이 형성되고, 그 중심에는 관통홈(12)이 형성된다. 경사면(11a)과 관통홈(12)의 표면에는 도전재질(13)이 도포되며, 솔더 볼(1a)의 접촉시 원형홈(11)의 팽창으로 도전재질(13)의 손상을 방지하기 위해 도 9에서와 같이 도전재질(13)을 분리시켜 도포한다.

도 9는 원형홈(11)을 D 방향으로 절단한 단면으로, 도전재질(13)을 원형홈(11)의 경사면(11a)과 관통홈(12)의 표면에 소정 간격으로 스트라이프(strip) 형태로 도포된 상태를 나타내고 있다. 도전재질(13)을 분리시켜 도포함으로써 솔더 볼(1a)과의 접촉으로 인한 원형홈(11)의 변형으로 도전재질(13)이 손상되는 것을 방지하게 된다. 도전재질(13)을 스트라이프 형태를 도포하지 않을 겨우에는 도 10에서와 같이 원형홈(11)의 임의의 위치에 원형홈(11)의 변형을 흡수할 수 있도록 절개부(43)를 형성하게 된다.

이와 같이 실리콘 러버를 이용하여 BGA 소자(1)와 로드 보드(4)를 전기적으로 접속시키기 위한 와이핑 작용이 가능한 장공이 형성된 접촉자 블럭을 일체로 혀성함으로써 접촉자 모듈을 보다 용이하게 제조할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 BGA 소자의 솔더 볼과 테스트 장치의 로드 보드를 전기적으로 접속시키기 위한 접촉자 블럭을 일체로 형성함으로써 BGA 소자의 테스트 소켓의 제조 원가를 절감하며 또한 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (8)

1. BGA 소자를 테스트 장치와 전기적으로 접촉시키는 테스트 소켓에 있어서, 상기 BGA 소자의 솔더 볼과 접촉시 솔더 볼의 표면으로 균일한 가압력이 가해지도록 경사면을 갖는 장공이 2차원 배열로 형성되며 장공의 중심에 관통홈에 형성되고 장공의 경사면 및 관통홈의 표면에 도전재질이 도포된 접촉자 블럭(contact block)과, 상기 접촉자 블럭을 장착하기 위한 접촉자 블럭 설치홈이 형성되며 접촉자 블럭 설치홈 상측으로 상기 BGA 소자가 안착되도록 장착부가 형성된 하우징으로 구성됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉자 블럭은 실리콘 러버로 형성됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉자 블럭에 2차원 배열된 장공은 상기 BGA 소자의 정렬을 위해 이웃하는 장공과 교차되는 방향으로 배열되도록 형성됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉자 블럭에 2차원 배열된 장공은 일정한 각도로 기울어지게 형성되며 이 장공의 일단과 이웃하는 장공의 일단이 소정 각도가 이루어지도록 배열되어 형성됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉자 블럭에 2차원 배열된 장공은 경사면을 갖는 원형홈으로 형성되며 원형홈의 중심에는 관통홈이 형성되고, 경사면과 관통홈의 표면에는 서로 소정 간격으로 분리된 금속재질이 도포됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 원형홈의 경사면과 관통홈에 형성되는 도전재질을 분리시키기지 않고 형성하기 위해 원형홈의 임의의 위치에 절개부가 형성됨을 특징을 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
7. 제 1 항에 또는 제 5 항에 있어서, 상기 접촉자 블럭의 관통홈의 저면에는 로드 보드와 전기적으로 접속시키기 위해 도전재질이나 솔더 볼이 형성됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.
8. 제 1 항에 또는 제 5 항에 있어서, 상기 접촉자 블럭의 장공과 관통홈의 표면에 도포된 도전재질과 원형홈의 경사부와 관통홈의 표면에 도포된 도전재질은 무전해 도금 방법으로 니켈과 금이 순차적으로 도포됨을 특징으로 하는 BGA 소자의 테스트 소켓.