KR101865367B1 - 레일 타입 ｐｉｏｎ 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명의 레일 타입의 PION 핀은, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되고, 스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 패드 플런저, 반도체 기기의 도전 볼과 접촉되고, 상기 패드 플런저와 상호 교차 하되, 리세스를 통해서 상기 패드 플런저가 슬라이드 되는 레일 형태의 볼 플런저, 및 상기 패드 플런저와 상기 볼 플런저 사이에서 설치되어 상기 패드 플런저와 상기 볼 플런저를 한편에서 길이 방향으로 탄성 지지하고, 다른 한편에서 가로 방향으로 상기 패드 플런저를 가압하는 클램프 스프링을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 콘택 저항이 현저히 감소하여 검사 수율이 크게 개선된다.

Description

레일 타입 ＰＩＯＮ 핀 {Rail-type PION pin of test socket}

본 발명은, 레일 타입 PION 핀에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 레일 타입의 일방 플런저은 그 일면 혹은 양면에 한 쌍의 레그를 연결하는 리세스가 형성되고, 집게 타입의 타방 플런저에는 한 쌍의 레그를 분리하는 스페이스가 형성됨으로써, 리세스를 통하여 양 플런저는 항상적으로 접촉하게 되고, 3면을 통해 면 접촉을 유지하여, 콘택 저항이 급격하게 감소하며, 양 플런저는 리세스를 통하여 방향성을 개선하여 콘택 특성을 강화하는 레일 타입 PION 핀에 관한 것이다.

일반적으로 BGA(ball grid array) 타입의 반도체 기기는 최종적으로 검사 장치에 의해 각종 전기 시험을 통한 특성 측정 또는 불량 검사를 받게 된다. 이때, 검사 장치에 설치된 검사용 인쇄회로기판의 회로 패턴과 BGA 타입 반도체 기기의 콘택 볼을 전기적으로 연결하기 위해 테스트 소켓이 사용된다.

이러한 테스트 소켓에는 다수의 프로브 핀이 하우징에 소정 규칙으로 설치되고 있다. 최근 부품 수가 많아지고 데이터의 빠른 처리와 저소비 전력을 위하여 프로브 핀이 점차 미세화 되어 가는데, 포고(Pogo) 핀을 포함하여 종래의 프로브 핀은 미세 패턴에 적극적으로 대응하지 못하여 프로브 핀의 콘택 특성이 악화되는 문제점이 있다.

이러한 구조적 문제를 개선하기 위하여 다음과 같이 멤스(MEMS & Press) 공정을 이용하여 조립되는 전자 장치용 콘택(contact)이 제안되고 있다.

도 1을 참조하면, 전자 장치용 콘택(2)은 동일한 구조로서 상호 직교하도록 결합되는 상부 접촉 핀(10), 하부 접촉 핀(20), 그리고 상/하부 접촉 핀(10, 20) 사이에 삽입되는 스프링(30)을 포함한다.

이와 같은 구성에 의하면, 상/하부 접촉 핀(10, 20)은 상/하부 걸림 턱(12, 22)을 기준으로 위/아래 유동 홈(10a, 20a)과 도피 홈(10b, 20b)을 각각 포함하고, 상부 접촉 핀(10)의 걸림 돌기(14)는 하부 접촉 핀(20)의 걸림 턱(22)에 지지되고, 하부 접촉 핀(20)의 걸림 돌기(24)는 상부 접촉 핀(10)의 걸림 턱(12)에 지지됨으로써, 상호 결합된다. 즉, 일 측 접촉 핀(10)의 걸림 돌기(14)는 타 측 접촉 핀(20)의 걸림 턱(22)에 걸려서 상호 결합 후에는 임의로 이탈되지 않는다.

즉, 탄성 편(16, 26)의 단부에 경사 면(18, 28)을 가지고 있어, 여기를 타고 이동하면 상호 삽입이 용이하지만, 체결 후에는 임의로 이탈되지 않고 체결력을 높이기 위하여 반드시 한 세트의 걸림 돌기(14, 24)와 걸림 턱(12, 22)이 구비되어야 한다. 또한, 상/하부 접촉 핀(10, 20)이 더 이상 결합하여 진행되지 않도록 스토퍼 기능의 걸림 턱(12, 22)이 반드시 필요한 것이다.

그러나 이러한 걸림 턱(12, 14)을 더 구비하기 때문에(설사 중간에 걸림 턱이 절단되도록 구성한다고 하더라도), 탄성 편(16, 26)의 탄성력에는 일정한 한계가 있게 마련이다.

또한, 체결 후에도 상/하부 접촉 핀(10, 20)이 직선 형태를 유지하 있기 때문에, 스프링(30)이 간섭을 받기 쉽다. 만일, 두 접촉 핀(10, 20)의 탄성 편(16, 26)을 통하여 전기적 신호가 통하지 못하고, 스프링(30)을 통하여 전기적 신호가 전달될 가능성이 매우 커 결과적으로 전기적 신호 거리가 길어져, 검사 수율이 저하되는 문제점이 있다.

무엇보다도 종래의 구조에서는 한 쌍의 접촉 핀(10, 20)이 상호 접속되는 부분이 점 접촉 혹은 선 접촉에 지나지 않기 때문에, 전기 저항을 최소화하기에는 구조적 한계가 뚜렷하다.

KR 10-2006-0030785

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레그 사이의 면 접촉을 통하여 전기 저항을 최소화 하는 레일 타입 PION 핀을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 한 쌍의 플런저가 길이 방향에서 일직 선 상에서 이동되고, 반복적인 검사에도 불구하고 내구성이 유지되는 레일 타입 PION 핀을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 PION 핀은, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되고, 스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 패드 플런저, 반도체 기기의 도전 볼과 접촉되고, 상기 패드 플런저와 상호 교차 하되, 리세스를 통해서 상기 패드 플런저가 슬라이드 되는 레일 형태의 볼 플런저, 및 상기 패드 플런저와 상기 볼 플런저 사이에서 설치되어 상기 패드 플런저와 상기 볼 플런저를 한편에서 길이 방향으로 탄성 지지하고, 다른 한편에서 가로 방향으로 상기 패드 플런저를 가압하는 클램프 스프링을 포함한다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 리세스를 통하여 안정된 도피 공간을 확보하고 코일 스프링과의 간섭을 배제함으로써, 가장 짧은 전기적 경로를 형성할 수 있게 된다.

둘째, 일직 선 상에서 한 쌍의 플런저가 활주되기 때문에, 방향성이 개선되고, 안정성이 보장되며, 동작성이 증진되어 반복적인 검사에도 불구하고 내구성이 유지될 수 있다.

셋째, 항시적인 3면 접속을 통하여 콘택 특성이 강화되고, 콘택 저항이 급격하게 감소되어 검사 수율이 향상될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 콘택의 조립 전후 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 개념도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 PION 핀의 구성을 각각 나타내는 사시도, 분해 사시도, 부분 절개 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 PION 핀의 양면 리세스의 구성을 나타내는 절개 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 PION 핀의 동작 상태를 나타내는 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 레일 타입 PION 핀의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

PION(Pitch Innovation Pioneer) 핀은 설명의 편의를 위하여 최종(final) 테스트 소켓에 사용되는 것으로 설명하겠지만, 여기에 제한되는 것은 아니고 번인(burn-in) 테스트 소켓에도 사용될 수 있다.

테스트 소켓(Test socket)은 패키지 IC, MCM 등의 반도체 집적 회로 장치, 집적 회로가 형성된 웨이퍼 등의 반도체 기기의 전기적 검사에서, 검사 대상인 반도체 기기의 접속 단자(가령, 도전 볼)와, 테스트 장치의 접속 단자(가령, 콘택 패드)를 서로 전기적으로 접속하기 위하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에 배치되는 것으로 한다.

도 2를 참조하면, 테스트 소켓의 PION 핀(100)은, 외부 기기 가령, 반도체 기기의 도전 볼(B)과 테스트 장치의 콘택 패드(P)를 전기적으로 연결하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에서 전기적 검사를 수행한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 레일 타입 PION 핀(100)은, 콘택 패드(P)와 접촉되는 패드 플런저(110), 도전 볼(B)과 접촉되고 패드 플런저(110)와 상호 교차(cross) 조립되는 볼 플런저(120), 및 패드 플런저(110)와 볼 플런저(120) 사이에서 설치되는 클램프 스프링(130)을 포함한다.

패드 플런저(110)와 볼 플런저(120) 중 하나는 집게(pincers) 형태로 제공되고, 다른 하나는 집게가 슬라이드 되도록 하는 모노 레일(rail) 형태로 제공될 수 있다. 여기서는 편의상 패드 플런저(110)를 집게 형태로 하고, 볼 플런저(120)를 레일 형태로 설명하기로 한다.

따라서 PION 핀(100)은, 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되고, 스페이스(S)에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 패드 플런저(110), 반도체 기기의 도전 볼(B)과 접촉되고, 패드 플런저(110)와 상호 교차하되, 리세스(R)를 통해서 패드 플런저(110)가 슬라이드 되는 레일 형태의 볼 플런저(120), 및 패드 플런저(110)와 볼 플런저(120) 사이에서 설치되어 패드 플런저(110)와 볼 플런저(120)를 한편에서 길이 방향으로 탄성 지지하고, 다른 한편에서 가로 방향으로 패드 플런저(110)를 가압하는 클램프 스프링(130)을 포함하여 구성된다.

이러한 집게 형태의 패드 플런저(110)는 콘택 패드(P)와 직접 접촉하는 패드 접속 팁(112), 스페이스(S)를 중심으로 양측으로 분리되어 패드 접속 팁(112)의 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 패드 레그(114), 패드 레그(114)의 단부에서 각각 내측으로 확장되어 홀더를 형성하는 한 쌍의 패드 후크(114a), 패드 레그(114) 외측으로 돌출되고, 돌출된 만큼 클램프 스프링(130)의 일방 단부에 의하여 가압 체결되는 한 쌍의 패드 트리거(114b), 및 패드 레그(114) 외측으로 연장되고, 클램프 스프링(130)의 일방 단부에 의하여 탄성 지지되는 한 쌍의 패드 스토퍼(114c)를 포함한다.

볼 플런저(120)는, 도전 볼(B)과 직접 접촉하는 볼 접속 팁(122), 리세스(R)를 중심으로 볼 접속 팁(122)의 양측으로 연결되는 한 쌍의 볼 레그(124), 볼 레그(124)의 단부에서 각각 내측으로 확장되어 홀더를 형성하여 한 쌍의 패드 후크(114a)가 걸리는 한 쌍의 볼 후크(124a), 및 볼 레그(124) 외측으로 연장되고, 클램프 스프링(130)의 타방 단부에 의하여 탄성 지지되는 한 쌍의 볼 스토퍼(124c)를 포함한다.

다만, 볼 플런저(120)는 리세스(R)에 의하여 한 쌍의 볼 레그(124)가로 연결되어 있고, 이동이 없기 때문에, 패드 플런저(110)의 패드 트리거(114b)에 대응되는 구성이 존재하지 않는다. 다만, 클램프 스프링(130)을 고정시키기 위하여 돌출 제공될 수 있다.

한 쌍의 패드 플런저(110)와 볼 플런저(120)는, 소정 폭의 메인 면(Ma)과 소정 두께의 사이드 면(Mb)을 포함하고, 길이 방향으로 길게 연장되는 판상의 스트립 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 상기한 집게 및 레일 형상의 스트립은 멤스(MEMS & Press) 공정에 의하여 제작될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 이와 같이 집게 형상 혹은 레일 형상의 스트립을 소정 폭과 소정 두께를 가지는 판재 형태로 성형하기 때문에, 멤스(MEMS & Press) 공정을 이용하여 연속 제작이 가능하고, 한 쌍의 스트립을 교차(cross) 하여 결합하기 때문에 내구성이 향상되는 장점이 있다.

패드 플런저(110)에서 한 쌍의 패드 레그(114)는 그 사이에 제공되는 스페이서(S)를 통하여 자유롭게 탄성 변형되나, 볼 플런저(120)에서 한 쌍의 볼 레그(124)는 그 사이에 제공되는 리세스(R)로 연결되어 있기 때문에 분리 및 변형이 불가능하며, 단지 리세스(R)를 통하여 패드 플런저(110)의 패드 후크(114a)가 슬라이드 될 수 있다.

패드 트리거(114b)는 패드 레그(114) 외측으로 돌출되는데, 경사진 테이퍼 면과 평면인 클램프 면으로 구성됨으로써 클램프 스프링(400)이 테이퍼 면을 타고 이동하다가 클램프 면에 이르면 패드 레그(114)를 내측으로 가압하게 된다. 가령, 쐐기 작용에 의하여 한 쌍의 패드 후크(114a)가 접촉하여 홀더를 제공할 때까지 가압될 수 있다. 다만, 볼 트리거는 리세스에 의하여 한 쌍의 볼 레그가 연결되어 있기 때문에, 존재하지 않거나 존재하더라도 전술한 트리거 작용은 기대할 수 없다.

패드/볼 스토퍼(114c, 124c)는 패드/볼 레그(114, 124) 외측으로 연장되는데, 검사 시 콘택 패드(P) 혹은 도전 볼(B)에 의하여 가압될 때 그 충격을 클램프 스프링(130)에 전달하여 충격을 완충하는 기능을 수행한다.

도 6을 참조하면, 볼 레그(124)는, 그 사이드 면(Mb)의 두께(t1)가 리세스(R)와 비교할 때 그 두께(t2)보다 크다(t1>t2). 또한, 패드 후크(114a)가 리세스(R)를 통해서 슬라이드 되기 때문에, 리세스(R)의 깊이(d=t1-t2 혹은 d=(t1-t2)/2)는 홀더의 확장 사이즈와 일치할 수 있다.

한편, 리세스(R)는 메인 면(Ma)의 일면 혹은 양면에 형성될 수 있다. 양면에 형성되는 경우는, 리세스(R)의 깊이(d)이 더 깊을 수 있다. 일면에 형성되는 경우, 타면에 리세스(R)가 존재하지 않기 때문에, 패드 플런저(110)에서 이와 대응되는 패드 후크(114a)가 생략될 수 있다.

이와 같이, 도 7을 참조하면, 볼 플런저(120)의 리세스(R)와 패드 플런저(110)의 패드 후크(114a)가 3면에서 면 접촉을 유지하기 때문에, 점 접촉 혹은 선 접촉과 비교하여 전기 저항이 개선될 수 있다. 뿐만 아니라, 리세스(R)는 패드 플런저가 일직선 상에서 볼 플런저를 왕복 이동할 수 있도록 가이드하여 방향성을 향상시킨다.

도면에는 도시되어 있지 않지만, 본 발명은 패드/볼 접속 팁(112, 122)에 홈을 더 제공하고, 여기에 보조 핀이 교차(cross) 결합하여 전기적 검사를 수행하게 되면, 프로브 핀과 같이 입체적 접촉할 수 있어 수율이 더 개선될 수 있다. 가령, 패드/볼 접속 팁(112, 122)에 1개 이상의 접점을 제공하게 되면, 도전 볼 혹은 콘택 패드와 접촉 시 발생하는 수직 편차에 따른 정렬 공차를 최소화하여 안정적인 콘택 특성을 강화할 수 있다.

클램프 스프링(130)은, 코일 스프링이 사용되는데 반복적인 테스트에 의하여 발생되는 충격을 흡수하여 테스트 소켓의 제품 수명을 연장하는 기능을 수행한다. 클램프 스프링(130)의 단부는 전술한 패드/볼 스토퍼(114c, 124c)에 각각 지지된다.

클램프 스프링(130)은 압축 코일 스프링의 구조를 가지는데, 강선이 탄성을 가지도록 일정한 피치 간격으로 감겨지는 나선 형태로 제공되고, 피치 간격이 큰 바디 영역과 피치 간격이 작은 터미널 영역으로 구성된다. 터미널은 강선이 마무리되는 영역으로 이러한 터미널을 통하여 패드 트리거(114b)가 동작되도록 핑거 기능을 수행한다.

패드/볼 플런저(110, 120)는 전기 전도성이 우수한 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 베릴륨(Be), 알루미늄(Al) 혹은 그 합금을 이용하여 성형될 수 있다. 전술한 바와 같이 전기 전도성이 우수한 상/하부 플런저(110, 120)를 통해서 전기적 신호가 전달되는 것이 바람직하며, 클램프 스프링(130)을 통해서 전기적 신호가 전달되지 않도록 한다.

따라서 클램프 스프링(130)을 통하여 전기적 신호가 전달될 가능성이 사실상 제거됨으로서, 오직 패드/볼 플런저(110, 120)를 통해서만 전기적 신호가 전달됨으로써, 검사 수율이 증가한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 집게 형태의 일방 플런저에는 레그가 스페이서를 통해서 양측으로 분리되지만, 리세스 형태의 타방 플런저에는 레그가 리세스를 통해서 분리되지 않으며, 리세스가 스페이서를 통과하기 때문에, 일방 레그는 타방 리세스에서 슬라이드 되며, 리세스를 통하여 항상적으로 3면 접촉되는 후크에 의하여 전기적 접촉 확률은 증진되고 검사 수율은 개선되는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100: PION 핀 110: 패드 플런저
112: 패드 접속 팁 114: 패드 레그
114a: 패드 후크 114b: 패드 트리거
114c: 패드 스토퍼 120: 볼 플런저
122: 볼 접속 팁 124: 볼 레그
124a: 볼 후크 124c: 볼 스토퍼
130: 클램프 스프링

Claims (8)

1. 테스트 장치의 콘택 패드와 접촉되고, 스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 패드 플런저;
   반도체 기기의 도전 볼과 접촉되고, 상기 패드 플런저와 상호 교차 하되, 리세스를 통해서 상기 패드 플런저가 슬라이드 되는 레일 형태의 볼 플런저; 및
   상기 패드 플런저와 상기 볼 플런저 사이에서 설치되어 상기 패드 플런저와 상기 볼 플런저를 한편에서 길이 방향으로 탄성 지지하고, 다른 한편에서 가로 방향으로 상기 패드 플런저를 가압하는 클램프 스프링을 포함하고,
   상기 패드 플런저는 상기 집게 형태로 제공되고, 상기 볼 플런저는 상기 레일 형태로 제공됨으로써, 3면을 통하여 상기 리세스에 의하여 항상적인 콘택을 유지하고, 방향성이 유지되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 패드 플런저는,
   상기 콘택 패드와 직접 접촉하는 패드 접속 팁,
   상기 스페이스를 중심으로 양측으로 분리되어 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 패드 레그,
   상기 패드 레그 내측으로 확장되어 홀더를 형성하는 한 쌍의 패드 후크,
   상기 패드 레그 외측으로 돌출되어 상기 클램프 스프링에 의하여 가압되는 한 쌍의 패드 트리거, 및
   상기 패드 레그 외측으로 연장되어 상기 클램프 스프링에 의하여 탄성 지지되는 한 쌍의 패드 스토퍼를 포함함을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 볼 플런저는,
   상기 도전 볼과 직접 접촉하는 볼 접속 팁,
   상기 리세스를 중심으로 양측으로 연결되는 한 쌍의 볼 레그,
   상기 볼 레그 내측으로 확장되는 한 쌍의 볼 후크, 및
   상기 볼 레그 외측으로 연장되어 상기 클램프 스프링에 의하여 탄성 지지되는 한 쌍의 볼 스토퍼를 포함함을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 패드 플런저 및 상기 볼 플런저는,
   소정 폭의 메인 면과 소정 두께의 사이드 면을 포함하고,
   상기 볼 레그의 사이드 면 두께(t1)는 상기 리세스의 사이드 면 두께(t2)보다 작은 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 리세스는 상기 메인 면의 일면에 제공되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 리세스는 상기 메인 면의 양면에 제공되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 리세스의 깊이(d)는 홀더의 확장 사이즈(s)와 일치하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 PION 핀.
   

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