KR102599969B1 - 테스트 소켓 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 테스트 소켓은, 피검사 디바이스의 단자를 테스트 신호를 발생하는 테스터의 패드에 접속시켜 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하는 테스트 소켓에 있어서, 패드에 접촉하는 제1 컨택핀과, 단자와 접촉하는 제 2컨택핀과 몸체를 포함하여 이루어지고, 다수의 신호용 프로브, 전력용 프로브 및 접지용 프로브를 포함하여 구성되는 검사용 프로브와, 검사용 프로브의 일단이 삽입되는 다수의 소켓 홀을 갖는 금속 재질의 소켓 하우징과, 소켓 하우징의 하부에 배치되어 검사용 프로브를 지지하고, 검사용 프로브의 타단이 삽입되는 다수의 지지 홀을 갖는 금속 재질의 지지 플레이트와, 신호용 프로브 또는 전력용 프로브가 삽입되는 소켓 홀과 지지 홀의 내면에 형성된 절연층을 포함하고, 신호용 프로브 또는 전력용 프로브는 절연 캡이 개재되어 절연층과의 사이에 공간이 형성되도록 배치되고, 접지용 프로브는 소켓 홀과 지지 홀의 내면과 접촉하도록 배치된다. 절연 캡은 원기둥의 양 측면이 절단된 2개의 절단면과 2개의 옆면을 가진 형상으로, 중앙에는 제1 컨택핀 또는 제2 컨택핀이 수직으로 관통하는 핀홀을 갖고, 옆면의 상측에는 돌기가 형성되어 지지 홀 또는 소켓 홀에 억지 끼움 방식으로 결합된다.

Description

테스트 소켓{TEST SOCKET}
본 발명은 테스트 소켓에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파(RF) 디바이스의 전기적 검사에 적합한 절연 캡을 구비한 테스트 소켓에 관한 것이다.
피검사 디바이스(예를 들면, 반도체 패키지)는 미세한 전자회로가 고밀도로 집적되어 형성되어 있으며, 제조공정 중에 각 전자회로의 정상 여부에 대한 테스트 공정을 거치게 된다. 테스트 공정은 피검사 디바이스가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하여 양품과 불량품을 선별하는 공정이다.
피검사 디바이스의 테스트에는 피검사 디바이스의 단자와 테스트 신호를 인가하는 테스터의 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 장치가 이용된다. 테스트 장치는 테스트 대상이 되는 피검사 디바이스의 종류에 따라 다양한 구조를 갖는다. 테스트 장치와 피검사 디바이스는 서로 직접 접속되는 것이 아니라, 테스트 소켓을 통해 간접적으로 접속된다.
종래 반도체 패키지 중에서 외부접속단자로 솔더 볼을 사용하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 패키지의 경우, 테스트 소켓은 플라스틱 소재의 소켓 몸체에 소켓 핀이 내설된 구조를 가지며, 성형금형 및 기계가공 방법으로 제조된다. 소켓 핀으로서 자체 탄성을 갖는 포고(pogo) 핀이 사용된다.
최근 들어 수십 GHz 이상으로 고속 동작하는 고주파(RF) 디바이스의 전기적 특성 검사를 위한 신호의 차폐 및 임피던스 컨트롤이 가능한 고주파(RF)용 테스트 소켓의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
고주파(RF) 디바이스를 검사하는 경우 테스트시 발생하는 노이즈 성분이 고주파 신호 특성을 저하시키므로 테스트시 발생하는 노이즈 성분을 차단하는 차폐구조를 갖는 테스트 소켓이 필요한데, 기존의 테스트 소켓은 완벽한 신호 간의 간섭을 막지못해 노이즈 성분이 발생하여 신호특성을 저하시키는 문제가 있다.
또한 고속 동작하는 고주파(RF) 디바이스에서는 임피던스 매칭이 중요하다. 임피던스 매칭이 되면 손실 전력이 적어지므로 전력전송을 최대화할 수 있지만, 임피던스 매칭이 되지 않으면 신호의 전력이 반사되어 손실이 발생하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 종래의 테스트 소켓은 신호 경로를 최대한 짧게 하여 전류의 손실을 최소화하는 것을 고려하고 있지만 소켓 핀으로 사용하는 자체 탄성을 갖는 포고(pogo)핀의 기본적인 형태와 구조로 인해 소켓 핀의 길이를 줄이는 것에는 한계가 있다. 즉, 검사 핀의 길이를 짧게 하면 스프링의 길이도 짧아지는데 짧아진 스프링의 길이는 안정된 접촉 하중과 접촉 스트로크의 확보를 어렵게 만들며, 안정적인 접촉 스트로크 확보를 위해 스프링의 길이를 길게 하면 필연적으로 포고(pogo)핀의 길이가 증가하므로, 소켓 핀의 길이를 줄여 전류 손실을 최소화하는 것에는 한계가 있는 실정이다.
또한 기존의 플라스틱 재질의 테스트 소켓의 취약점을 보완한 동축 테스트 소켓의 기술개발이 다양하게 이루어지고 있다. 종래의 기술은 신호의 차폐나 임피던스 매칭을 위한 다양한 구조를 가진다. 그런데 신호의 차폐를 위해 메탈 하우징을 적용하고, 임피던스 매칭을 위한 다양한 유전체를 사용하여 제작하지만 차폐를 위한 메탈 하우징의 제작에 많은 공정이 필요하고, 신호용 프로브와 전력용 프로브의 절연을 위한 복잡한 과정을 거치며 가공공정에 따른 비용 상승 및 제작에 많은 시간이 투입되는 문제가 있었다.
또한 임피던스 매칭을 위한 다양한 유전체를 사용하여 왔지만, 유전율이 높은 소재가 적용되는 경우 신호용 프로브 등의 외경을 작게 만들어야 하는 문제가 있으며, 유전율이 낮은 공기를 유전체로 사용하는 경우 신호용 프로브 등의 고정을 위한 구간이 길어 낮은 유전율을 갖는 공기를 사용하는 구간이 작아지는 문제가 있었다.
공개특허공보 제2005-0087300호 (2005. 08. 31)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 고주파(RF)용 테스트 소켓의 차폐를 개선하고, 테스트 소켓 제작 공정과 구조를 간소화하여 낮은 제조단가를 가지는 고주파(RF)용 테스트 소켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 테스트 소켓은, 피검사 디바이스의 단자를 테스트 신호를 발생하는 테스터의 패드에 접속시켜 상기 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하는 테스트 소켓에 있어서, 상기 패드에 접촉하는 제1 컨택핀과, 상기 단자와 접촉하는 제 2컨택핀과 몸체를 포함하여 이루어지고, 다수의 신호용 프로브, 전력용 프로브 및 접지용 프로브를 포함하여 구성되는 검사용 프로브와, 상기 검사용 프로브의 상기 몸체의 상부 일부가 수용되는 제2 관통홀과 상기 제2 컨택핀이 관통하는 상기 제2 관통홀보다 작은 직경의 제2 장착홀을 갖는 소켓 홀이 다수 개 형성된 금속 재질의 소켓 하우징과, 상기 소켓 하우징의 하부에 배치되어 상기 검사용 프로브를 지지하고, 상기 검사용 프로브의 상기 몸체의 하부 일부가 수용되는 제1 관통홀과 상기 제1 컨택핀이 관통하는 상기 제1 관통홀보다 작은 직경의 제1 장착홀을 갖는 지지 홀이 다수 개 형성된 금속 재질의 지지 플레이트와, 상기 신호용 프로브 또는 전력용 프로브가 삽입되는 상기 소켓 홀과 지지 홀의 내면에 형성된 절연층을 포함하고, 상기 신호용 프로브 또는 전력용 프로브는 절연 캡이 개재되어 상기 절연층과의 사이에 공간이 형성되도록 배치되고, 상기 접지용 프로브는 상기 소켓 홀과 지지 홀의 내면과 접촉하도록 배치되며, 상기 절연 캡은 원기둥의 양 측면이 절단된 2개의 절단면과 2개의 옆면을 가진 형상으로, 중앙에는 상기 제1 컨택핀 또는 제2 컨택핀이 수직으로 관통하는 핀홀을 갖고, 상기 옆면의 상측에는 돌기가 형성되어 상기 제1 관통홀 또는 제2 관통홀에 억지 끼움 방식으로 결합된다.
상기 테스트 소켓에서 상기 돌기 주변에는 홈 형상의 흡수부가 형성될 수 있다.
상기 테스트 소켓에서 상기 금속 재질은 알루미늄 금속이며, 상기 절연층은 아노다이징 처리방법으로 형성될 수 있다.
상기 테스트 소켓에서 상기 공간에는 공기가 채워져 있을 수 있다.
상기 테스트 소켓에서 상기 절연 캡은 상기 소켓 하우징의 제2 장착홀에 인접한 제2 관통홀 부분에 결합될 수 있다.
상기 절연 캡이 결합된 상기 소켓 하우징의 제2 관통홀의 하단 부분에는 절연 지지캡이 억지 끼움 방식으로 결합될 수 있다.
상기 절연 지지캡은 상기 절연 캡과 동일한 외형으로 형성될 수 있다.
상기 테스트 소켓에서 상기 절연 캡은 상기 지지 플레이트의 제1 장착홀에 인접한 제1 관통홀 부분에 결합될 수도 있다.
상기 테스트 소켓에서 상기 절연 캡은 상기 소켓 하우징의 제2 장착홀에 인접한 제2 관통홀 부분과 상기 지지 플레이트의 제1 장착홀에 인접한 제1 관통홀 부분에 각각 결합될 수도 있다.
상기 테스트 소켓에서 상기 접지용 프로브는 상기 신호용 프로브 또는 상기 전력용 프로브의 외경보다 큰 외경을 가질 수 있다.
본 발명의 테스트 소켓(100)은 동축 구조를 가지고, 공간(160)에는 유전율이 작은 공기를 유전체로 이용함으로써 조절된 임피던스를 피검사 디바이스와 테스터 사이를 지나가는 전기적 신호에 제공하여 신호 전송 손실이 발생하지 않고 안정적인 테스트를 가능하게 한다.
또한 유전율이 낮은 공기를 유전체로 사용하므로 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 외경을 충분히 크게 할 수 있으므로 미세 피치의 프로브 제작에 따른 비용 상승이나 공정이 어려워지는 문제가 발생하지 않는다.
또한 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)가 절연 캡(150)에 의해 지지되고 있으므로, 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121)의 내면에 형성된 절연층이 파손되더라도 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 절연 캡(150)의 돌기를 이용하여 억지 끼움 방식으로 간단히 결합할 수 있고, 2개의 절단면을 이용하여 절연 캡(150)을 쉽게 꺼낼 수 있으므로 조립이 간단하고, 돌기의 눌러지는 부분을 흡수하는 흡수부를 두어 억지 끼움에 의해서도 소켓 하우징이나 지지 플레이트의 변형이 발생하지 않은 장점이 있다. 또한 검사용 프로브에 손상이 발생하거나 수명을 다하여 교체가 필요한 경우 절연 캡(150)에서 검사용 프로브 만을 빼내면 쉽게 교체할 수 있으므로 최소의 교체 비용으로 수리가 가능한 장점이 있다.
따라서 본 발명에 따른 테스트 소켓은 구조가 단순하고, 제조 공정이 간소화되어 저비용으로 제작할 수 있으며, 신호 누설이 최소화되는 특징을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 소켓의 사시도이다.
도 2는 도 1의 테스트 소켓의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓에 구비되는 검사용 프로브를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓의 지지 플레이트와 소켓 하우징을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓의 절연 캡을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓의 결합된 상태의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓의 조립과정을 설명하는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓이 조립된 상태의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓의 절연 지지캡을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 테스트 소켓의 조립과정을 설명하는 단면도들이다.
도 12, 13은 테스트 소켓이 테스트에서 작용하는 상태를 설명하는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 테스트 소켓을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 테스트 소켓의 사시도이고, 도 2는 도 1의 테스트 소켓의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 소켓(100)은 피검사 디바이스의 단자를 테스트 신호를 발생하는 테스터의 패드에 접속시켜 상기 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하기 위한 것으로, 지지 플레이트(110), 소켓 하우징(120), 프레임(130)과, 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120) 사이에 배치되는 검사용 프로브(140)와 절연 캡(150)을 포함한다.
소켓 하우징(120)은 프레임(130)에 나사 결합되고, 지지 플레이트(110)는 소켓 하우징(120)에 나사 결합되는 방식으로 결합될 수 있다.
도 3 및 도 4는 검사용 프로브(140)를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 검사용 프로브(140)는 다수의 신호용 프로브(1401), 회로 동작을 위한 전원을 공급하는 전력용 프로브(1402) 및 신호의 흐름을 원활하게 하는 접지용 프로브(1403)를 포함하여 구성된다. 도면에서는 각각의 프로브를 도면 부호 대신에 신호용 프로브는 S, 전력용 프로브는 P, 접지용 프로브는 G로 표시하기도 합니다. 검사용 프로브(140)의 일부가 전력용 프로브(1402) 또는 접지용 프로브(1403)이고, 나머지 일부가 신호용 프로브(1401)로 구성되거나, 전부가 신호용 프로브(1401)로 구성될 수 있다.
신호용 프로브(1401)는 임피던스 매칭을 위해, 그리고 전력용 프로브(1402)는 전기적 쇼트를 방지하기 위해 접지용 프로브(1403)보다 외경이 작게 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 검사용 프로브(140)는 몸체(141), 제1 컨택핀(142) 및 제2 컨택핀(143)을 포함할 수 있다. 몸체(141)는 튜브 형상일 수 있으며, 제1 컨택핀(142) 및 제2 컨택핀(143)은 몸체(141)보다 작은 직경을 가지므로 컨택핀들과 몸체 사이에는 단턱(145)이 형성된다.
제1 컨택핀(142) 및 제2 컨택핀(143)의 적어도 일부는 몸체(141) 내에 배치될 수 있고, 제1 컨택핀(142)과 제2 컨택핀(143)은 몸체(141) 내에 배치된 스프링(144)에 연결되어 몸체(141)에 대해 슬라이딩 가능하도록 형성할 수 있다. 물론 제2 컨택핀(143)은 몸체(141)와 결합하여 제2 컨택핀(143)과 몸체(141)가 함께 슬라이딩되도록 형성하는 것도 가능하다.
도 12, 13에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)은 제1 컨택핀(142)이 테스터(20)의 패드(21)에 전기적으로 연결되도록 위치시키고, 제2 컨택핀(143)이 피검사 디바이스(10)의 단자(11)와 접촉하도록 위치시킬 수 있다.
전기적 연결이 제1 컨택핀(142), 제2 컨택핀(143) 및 몸체(141) 사이에 형성되도록 검사용 프로브(140)는 금으로 코팅된 구리 합금 등과 같은 전도성 소재로 형성될 수 있다.
도 5는 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)을 나타낸 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트(110)는 검사용 프로브(140)를 지지하는 것으로, 복수의 지지 홀(111)이 형성되어 있고(도 5에서는 예시적으로 3개의 지지 홀이 도시되어 있다), 상기 지지 홀(111)에는 검사용 프로브(140)의 하부 일부분이 장착되어진다. 상기 지지 홀(111)은 검사용 프로브의 몸체의 하부 일부가 수용되는 일정 직경의 제1 관통홀(112)과 상기 제1 관통홀(112) 하부와 지지 플레이트(110)의 하단 사이에는 제1 관통홀(112)보다 작은 직경으로 형성되며 검사용 프로브(140)의 제1 컨택핀(142)이 관통하는 제1 장착홀(113)로 이루어져 있다. 따라서 제1 관통홀(112)과 제1 장착홀(113) 사이에는 제1 걸림턱(114)이 형성된다.
소켓 하우징(120)은 검사용 프로브(140)의 상부 일부분이 장착되는 부분으로, 복수의 소켓 홀(121)이 형성되어 있다. 상기 소켓 홀(121)은 검사용 프로브의 몸체의 상부 일부가 수용되는 일정 직경의 제2 관통홀(122)과 상기 제2 관통홀(122) 상부와 소켓 하우징(120)의 상단 사이에는 제2 관통홀(122)보다 작은 직경으로 형성되며 검사용 프로브(140)의 제2 컨택핀(143)이 관통하는 제2 장착홀(123)로 이루어져 있다. 따라서 제2 관통홀(122)과 제2 장착홀(123) 사이에는 제2 걸림턱(124)이 형성된다.
상기 제2 장착홀(123) 상부에는 피검사 디바이스의 단자를 가이드하기 위해 단자 방향으로 넓어지는 테이퍼 형상의 가이드 홀(125)이 형성될 수도 있다.
상기 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)은 나사로 결합될 수 있으며, 결합되면 지지 플레이트(110)의 제1 관통홀(112)과 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)이 연결되어 상기 검사용 프로브(140)를 수용하고, 제1 장착홀(113)을 통해 제1 컨택핀(142)이 돌출하고, 제2 장착홀(123)을 통해 제2 컨택핀(143)이 돌출하는 구조를 갖는다.
상기 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)은 알루미늄 등 금속 재질로 형성되며, 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121)의 내면에는 절연층이 형성될 수 있다. 상기 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)이 알루미늄 금속으로 형성되는 경우 상기 절연층은 알루미늄 금속 표면상에 전기화학적 방법을 이용하여 산화 알루미나의 산화층을 형성하는 아노다이징 처리방법으로 형성할 수 있다.
다만, 접지용 프로브(1403)가 장착되는 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121) 내면에는 절연층을 형성하지 않고, 접지용 프로브(1403)가 금속 재질의 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)에 직접 접촉하도록 함으로써, 접지 효과를 향상시킬 수 있다.
도 6은 절연 캡(150)을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 캡(150)은 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)가 지지 플레이트(110) 및 소켓 하우징(120)과 이격되어 배치되도록 하여 동축 구조를 형성하기 위한 것이다.
절연 캡(150)은 탄성을 갖는 절연성 소재로 제작되며, 원기둥 형상에서 양 측면이 절단된 서로 마주 보는 2개의 절단면(151)과 절단되지 않은 서로 마주 보는 2개의 옆면(152)을 갖는 외부 형상을 가진다. 중앙에는 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142) 또는 제2 컨택핀(143)이 수직으로 관통할 수 있도록 하는 핀홀(153)이 형성되어 있으며, 절단되기 전 원기둥의 직경은 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)의 직경과 같거나 조금 작은 직경을 가지고 있다. 따라서 절연 캡(150)의 2개의 옆면(152)은 원기둥의 외형을 가지므로 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)에 꼭 끼워지거나 약간 헐겁게 끼워질 수 있는 외경을 갖는다.
절연 캡(150)의 2개의 옆면(152)의 상측에는 다수의 돌기(154)가 대칭적으로 형성되어 있다. 물론 옆면에 각각 하나의 돌기만 형성되는 방식으로 2개의 옆면에 대칭적으로 형성될 수도 있다. 절연 캡(150)의 옆면에 돌기(154)가 형성되므로 돌기(154)가 형성된 옆면(152) 상부의 절연 캡(150)의 외경은 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)의 직경보다 약간 크게 형성된다. 따라서 탄성을 갖는 절연성 소재로 제작된 절연 캡(150)은 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)에 억지 끼움 방식으로 조립될 수 있다.
또한 절연 캡(150)의 돌기(154)가 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)에 억지 끼움 방식으로 조립될 때 돌기(154)가 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)에 의해 눌러지는 부분을 흡수하는 흡수부(155)을 상기 돌기(154)가 형성되는 둘레에 형성할 수 있다.
흡수부(155)은 돌기(154)가 형성되는 둘레에 홈 형상으로 형성하여 눌러지는 돌기 부분이 상기 홈 부분에 흡수되도록 하여 상기 지지 플레이트(110)나 소켓 하우징(120)에 변형이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.
또한 절연 캡(150)의 2개의 절단면은 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)과 접하지 않은 상태로 형성되어 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)과의 사이에 틈이 형성되므로 절연 캡(150)이 제1 관통홀(112) 또는 제2 관통홀(122)에 좀 더 쉽게 끼워질 수 있도록 하며, 또한 절연 캡(150)을 교체할 필요가 있는 경우 위 공간에 핀셋 같은 도구를 삽입하여 쉽게 꺼낼 수 있도록 한다.
절연 캡(150)은 신호용 프로브(1401)와 전력용 프로브(1402)의 단턱(145)과 지지 플레이트(110) 또는 소켓 하우징(120)의 제1 걸림턱(114) 또는 제2 걸림턱(124) 사이의 간격과 같거나 작은 높이를 갖는 것이 좋다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 절연 캡(150)은 검사용 프로브 중 신호용 프로브(1401, S)와 전력용 프로브(1402, P)가 배치된 제2 관통홀(122)의 상부 즉, 제2 장착홀(123)에 인접한 부분에 체결되어 신호용 프로브(1401)와 전력용 프로브(1402)를 지지 플레이트(110) 및 소켓 하우징(120)과 이격하여 배치되도록 하고, 상기 제1 관통홀(112)과 제2 관통홀(122) 내에 수직으로 정렬할 수 있도록 가이드하는 역할을 한다.
절연 캡(150)에 의해 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)와 지지 플레이트(110) 및 소켓 하우징(120) 사이에는 공간(160)이 형성된다. 상기 공간(160)에는 유전율이 1인 공기가 채워진다.
금속 재질의 지지 플레이트(110) 및 소켓 하우징(120)과 절연 캡(150)에 의해 공간(160)을 구비한 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)를 갖는 테스트 소켓은 동축 구조를 구비하여 조절된 임피던스를 피검사 디바이스와 테스터 사이를 지나가는 전기적 신호에 제공할 수 있는 장점이 있다. 즉, 신호용 프로브(1401)는 외부의 고주파 전원에서 전송된 신호를 피검사 디바이스에 전달하는 역할을 수행하는 것으로, 파인 피치로 인접하여 배치되기 때문에 이웃하는 신호용 프로브(1401)가 전자파를 발생하는 안테나로 기능하여 신호 간섭이 발생할 수 있는데 공기가 채워진 공간(160)은 이러한 신호의 간섭을 차단하거나 억제하는 기능을 수행하므로 임피던스가 제어되고 고주파 특성이 향상될 수 있는 것이다.
또한 절연 캡(150)은 신호용 프로브(1401)와 전력용 프로브(1402)의 단턱(145)과 지지 플레이트(110) 또는 소켓 하우징(120)의 제1 걸림턱(114) 또는 제2 걸림턱(124) 사이에 끼워져 유전율이 낮은 공기를 사용하는 공간이 충분히 확보되므로, 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 외경을 충분히 크게 할 수 있어 미세 피치의 프로브 제작에 따른 비용 상승이 발생하지 않고, 공정의 어려움이 현저히 개선된다.
또한 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)가 절연 캡(150)에 의해 지지되고 있으므로, 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121)의 내면에 형성된 절연층이 파손되더라도 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 절연 캡(150)의 돌기를 이용하여 억지 끼움 방식으로 간단히 결합할 수 있고, 2개의 절단면을 이용하여 절연 캡(150)을 쉽게 꺼낼 수 있으므로 조립이 간단하고, 돌기의 눌러지는 부분을 흡수하는 흡수부를 두어 억지 끼움에 의해서도 소켓 하우징이나 지지 플레이트의 변형이 발생하지 않은 장점이 있다. 또한 검사용 프로브에 손상이 발생하거나 수명을 다하여 교체가 필요한 경우 절연 캡(150)에서 검사용 프로브 만을 빼내면 쉽게 교체할 수 있으므로 최소의 교체 비용으로 수리가 가능한 장점이 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 캡을 구비한 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)는 다음과 같이 조립될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 절연 캡(150)은 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제2 컨택핀(143)이 위치한 소켓 하우징(120)의 제2 장착홀(123)에 인접한 제2 관통홀(122) 부분에 결합될 수 있다. 도 8은 이 경우를 예시적으로 도시하고 있고, 도 9는 테스트 소켓이 조립된 상태의 사시도이다.
도 8(a)는 조립되기 전 각 요소들이 분리된 상태의 단면도이고, 도 8(b)는 조립을 위해 각 요소들이 뒤집어진 상태를 도시한 단면도이다. 도 8(b)에서 도시한 것처럼, 소켓 하우징(120)의 상단(제2 장착홀(123)이 형성된 부분)이 바닥을 향하도록 뒤집어 바닥에 배치한 상태에서 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 절연 캡(150)을 억지 끼움 방식으로 끼우고, 도 8(c)에서처럼 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제2 컨택핀(143)을 절연 캡(150)의 핀홀(153)에 삽입하여 장착하면 절연 캡(150)은 제2 걸림턱(124)과 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 단턱(145) 사이에 고정된다. 이때 접지용 프로브(1403)도 소켓 홀(121)에 장착된다.
그리고 지지 플레이트(110)의 상단(제1 관통홀(112)이 형성된 부분)이 바닥을 향하도록 뒤집은 상태에서 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단을 삽입하고(도 8(d) 참조), 소켓 하우징(120)과 지지 플레이트(110)를 나사로 결합하여 조립할 수 있다.
또한 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 절연 캡(150)을 억지 끼움 방식으로 먼저 끼우는 대신에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제2 컨택핀(143)을 절연 캡(150)의 핀홀(153)에 삽입하고, 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)을 통해 절연 캡(150)이 결합된 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)를 삽입하는 방법으로 결합될 수도 있다. 위와 같이 조립되어 완성된 테스트 소켓을 도 7과 도 9에 도시하고 있다.
그런데 소켓 하우징(120)에 절연 캡(150)이 장착된 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)와 접지용 프로브(1403)를 조립할 때, 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단과 소켓 하우징(120)의 제2 관통 홀(122)의 사이에는 공간(160)이 존재하므로 도 8(c)에 화살표로 표시한 것처럼 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단이 기울어지는 현상이 발생할 수 있다. 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단이 기울어진 상태에서는 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단을 삽입하는 것이 어려워져 작업 효율이 떨어지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 절연 캡(150)이 끼워진 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)의 하단 부분에 절연 지지캡(1500)을 배치하여 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단이 기울어지는 것을 방지하여 지지 플레이트(110)가 소켓 하우징(120)에 쉽게 조립되도록 할 수 있다.
도 10은 절연 지지캡(1500)을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 절연 지지캡(1500)은 도 6에 도시한 절연 캡(150)과 같은 재질로 형성되고, 2개의 절단면(151), 2개의 옆면(152), 다수의 돌기(154)와 흡수부(155)를 구비한 동일한 외형을 가지고 있지만, 절연 지지캡(1500) 내부로는 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 몸체(141)가 수직으로 관통해야 하므로 절연 캡(150)의 핀홀(153) 보다는 큰 몸체 홀(1530)을 구비하고 있다는 점에서만 일부 차이가 있다. 물론, 절연 지지캡(1500)은 소켓 하우징(120)의 하단에서 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단을 지지할 수 있을 정도의 두께로만 형성되거나, 다른 형상으로도 형성될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 캡과 절연 지지캡을 구비한 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)는 다음과 같이 조립될 수 있다.
도 8(b)에 도시한 바와 같이 소켓 하우징(120)의 상단(제2 장착홀(123)이 형성된 부분)이 바닥을 향하도록 뒤집어 바닥에 배치한 상태에서 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 절연 캡(150)을 억지 끼움 방식으로 제2 걸림턱(124)에 닿을 때까지 끼워 넣은 다음, 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)의 하단 부분에 절연 지지캡(1500)을 억지 끼움 방식으로 끼워 넣는다. 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 절연 캡(150)과 절연 지지캡(1500)이 결합된 상태를 도 11(a)에서 도시하고 있다.
이 상태에서 도 11(b)에서처럼 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제2 컨택핀(143)이 절연 캡(150)의 핀홀(153)에 삽입되도록 하고, 몸체(141)는 절연 지지캡(1500)의 몸체 홀(1530)에 삽입되도록 장착한다.
다음으로 지지 플레이트(110)의 상단(제1 관통홀(112)이 형성된 부분)이 바닥을 향하도록 뒤집은 다음 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단을 삽입하고[도 11(c) 참조], 소켓 하우징(120)과 지지 플레이트(110)를 나사로 결합하여 조립할 수 있다.
이와 같이 소켓 하우징(120)의 하단 부분에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 몸체(141) 부분을 지지하는 절연 지지캡(1500)을 배치하면 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단이 기울어지는 것이 방지되므로 지지 플레이트(110)와 체결이 원활이 이루어져 작업 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)이 위치한 지지 플레이트(110)의 제1 장착홀(113)에 인접한 제1 관통홀(112) 부분에 절연 캡(150)이 결합될 수도 있다.
신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)을 절연 캡(150)의 핀홀(153)에 삽입한 다음 지지 플레이트(110)의 제1 관통홀(112)을 통해 절연 캡(150)이 결합된 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 일단을 삽입하면 절연 캡(150)은 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 단턱(145)과 제1 걸림턱(114) 사이에 억지 끼움 방식으로 고정되며, 이 상태에서 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단을 삽입한 다음 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)을 나사로 결합할 수 있다.
또는 지지 플레이트(110)의 제1 관통홀(112)에 절연 캡(150)을 억지 끼움 방식으로 끼워 둔 다음, 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)을 절연 캡(150)에 삽입하여 장착하고, 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단을 장착한 다음 지지 플레이트(110)와 소켓 하우징(120)을 나사로 결합할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)과 제2 컨택핀(143)이 위치한 소켓 하우징(120)의 제2 장착홀(123)에 인접한 제2 관통홀(122) 부분과 상기 지지 플레이트(110)의 제1 장착홀(113)에 인접한 제1 관통홀(112) 부분 양쪽에 절연 캡(150)이 각각 결합되도록 할 수 있다.
이 경우에는 제1 컨택핀(142)과 제2 컨택핀(143)을 절연 캡(150)의 핀홀(153)에 각각 끼운 상태에서 지지 플레이트(110)의 제1 관통홀(112)과 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 삽입하거나, 지지 플레이트(110)의 제1 관통홀(112)과 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 각각 절연 캡(150)을 억지 끼움 방식으로 끼워 둔 상태에서 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)과 제2 컨택핀(143)을 절연 캡(150)에 삽입하는 방식으로 조립할 수 있다.
신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)과 제2 컨택핀(143)의 외곽 양쪽에 절연 캡(150)이 각각 결합되도록 하면, 검사용 프로브(140)를 보다 견고하게 고정할 수 있는 장점이 있으나, 낮은 유전율을 가지는 공기를 사용하는 공간이 줄어드는 문제가 있으므로, 테스트 환경에 따라 필요시 선택하는 것이 좋다.
상기 실시예들에서, 접지용 프로브(1403)는 그 외경이 지지 플레이트(110)의 제1 관통홀(112)과 소켓 하우징(120)의 제2 관통홀(122)에 직접 접촉할 수 있는 크기로 형성된다. 접지용 프로브(1403)가 장착되는 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121) 내면에는 절연층이 형성되어 있지 않다. 접지용 프로브(1403)는 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)를 조립하는 공정에서 동시에 조립된다.
본 발명의 테스트 소켓(100)는 피검사 디바이스(10)의 전기적 검사를 수행할 때 다음과 같은 방식으로 작용하게 된다.
도 12, 13에 나타낸 것과 같이, 피검사 디바이스(10)가 테스트 소켓(100) 쪽으로 가압되면, 피검사 디바이스의 단자(11)가 검사용 프로브(140)의 제2 컨택핀(143)과 접촉하고, 검사용 프로브(140)의 제1 컨택핀(142)은 테스터(20)의 패드(21)와 접촉한다. 이때, 테스터(20)에서 발생하는 테스트 신호가 테스트 소켓(100)을 통해 피검사 디바이스(10)에 전달되어 피검사 디바이스(10)에 대한 전기적 테스트가 이루어질 수 있다.
신호용 프로브(1401)와 전력용 프로브(1402)의 제1 컨택핀(142)과 제2 컨택핀(143) 중 적어도 어느 하나와 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111) 또는 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121) 내면 사이에는 절연 캡(150)이 억지 끼움 방식으로 결합되고, 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121) 내면에는 절연층이 형성되어 있으므로, 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)는 절연 캡(150)에 의해 절연층과의 사이에 공간(160)을 형성하고, 수직으로 정렬되므로, 본 발명의 테스트 소켓(100)은 동축 구조를 가지며, 공간(160)에는 유전율이 작은 공기가 유전체로 이용되므로 조절된 임피던스를 피검사 디바이스(10)와 테스터(20) 사이를 지나가는 전기적 신호에 제공하여 신호 전송 손실이 발생하지 않고 안정적인 테스트를 가능하게 한다.
또한 유전율이 낮은 공기를 유전체로 사용하므로 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 외경을 충분히 크게 할 수 있으므로 미세 피치의 프로브 제작에 따른 비용 상승이나 공정이 어려워지는 문제가 개선된다.
또한 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)가 절연 캡(150)에 의해 수직으로 지지되고 있으므로, 지지 플레이트(110)의 지지 홀(111)과 소켓 하우징(120)의 소켓 홀(121)의 내면에 형성된 절연층이 파손되더라도 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 절연 캡(150)을 억지 끼움 방식으로 간단히 결합할 수 있으므로 조립이 간단하고, 절연 캡(150)을 쉽게 꺼낼 수 있으므로 검사용 프로브에 손상이 발생하거나 수명을 다하여 교체가 필요한 경우 쉽게 교체할 수 있으므로 최소의 교체 비용으로 수리가 가능한 장점이 있다.
또한 소켓 하우징(120)의 하단 부분에 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 몸체(141) 부분을 지지하는 절연 지지캡(1500)을 배치하면 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)의 타단이 기울어지는 것이 방지되므로 지지 플레이트(110)와 체결이 원활이 이루어져 작업 효율이 증대되는 효과가 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 절연 캡(150)이 소켓 하우징(120)의 제2 장착홀(123)에 인접한 제2 관통홀(122) 부분에 결합되는 경우에 소켓 하우징(120)의 하단 부분에 절연 지지캡(1500)을 배치하는 것을 설명하고 있지만, 절연 캡(150)이 지지 플레이트(110)의 제1 장착홀(113)에 인접한 제1 관통홀(112) 부분에 결합되는 경우에는 지지 플레이트(110)의 상단 부분에 절연 지지캡(1500)을 배치할 수도 있으며, 절연 캡(150)이 소켓 하우징(120)의 제2 장착홀(123)에 인접한 제2 관통홀(122) 부분과 지지 플레이트(110)의 제1 장착홀(113)에 인접한 제1 관통홀(112) 부분 양쪽에 결합되는 경우 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)가 먼저 장착되는 소켓 하우징 또는 지지 플레이트의 장착홀에 인접하지 않은 반대쪽의 관통홀 부분에 절연 지지캡(1500)을 장착하여 신호용 프로브(1401) 또는 전력용 프로브(1402)가 기울어지는 것을 방지하도록 하는 것도 가능하다.
본 발명에서는 검사용 프로브(140)로 포고 핀을 가지고 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고 니들 핀, 도전 러버 또는 도전 와이어의 검사용 핀을 포함할 수 있다.
또한, 도면에는 피검사 디바이스의 단자로 솔더 볼을 사용하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array: BGA) 단자를 가지고 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고 랜드 그리드 어레이(Land Grid Array: LGA) 단자 등 평면 단자에도 당연히 적용될 수 있음은 물론이다.
이상 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10: 피검사 디바이스 11: 단자 20: 테스터
21: 패드 100: 테스트 소켓
110: 지지 플레이트 111: 지지 홀 112: 제1 관통홀
113: 제1 장착홀 114: 제1 걸림턱 120: 소켓 하우징
121: 소켓 홀 122: 제2 관통홀 123: 제2 장착홀
124: 제2 걸림턱 125: 가이드홀 130: 프레임
140: 검사용 프로브 1401: 신호용 프로브
1402: 전력용 프로브 1403: 접지용 프로브 141: 몸체
142: 제1 컨택핀 143: 제2 컨택핀 144: 스프링
145: 단턱 150: 절연 캡 151: 절단면
152: 옆면 153: 핀홀 154: 돌기
155: 흡수부 160: 공간 1500: 절연 지지캡
1503: 몸체 홀

Claims (10)

  1. 피검사 디바이스의 단자를 테스트 신호를 발생하는 테스터의 패드에 접속시켜 상기 피검사 디바이스의 전기적 검사를 수행하는 테스트 소켓에 있어서,
    상기 패드에 접촉하는 제1 컨택핀과, 상기 단자와 접촉하는 제 2컨택핀과 몸체를 포함하여 이루어지고, 다수의 신호용 프로브, 전력용 프로브 및 접지용 프로브를 포함하여 구성되는 검사용 프로브;
    상기 검사용 프로브의 상기 몸체의 상부 일부가 수용되는 제2 관통홀과 상기 제2 컨택핀이 관통하는 상기 제2 관통홀보다 작은 직경의 제2 장착홀을 갖는 소켓 홀이 다수 개 형성된 금속 재질의 소켓 하우징;
    상기 소켓 하우징의 하부에 배치되어 상기 검사용 프로브를 지지하고, 상기 검사용 프로브의 상기 몸체의 하부 일부가 수용되는 제1 관통홀과 상기 제1 컨택핀이 관통하는 상기 제1 관통홀보다 작은 직경의 제1 장착홀을 갖는 지지 홀이 다수 개 형성된 금속 재질의 지지 플레이트;
    상기 신호용 프로브 또는 전력용 프로브가 삽입되는 상기 소켓 홀과 지지 홀의 내면에 형성된 절연층;을 포함하고,
    상기 접지용 프로브는 상기 소켓 홀과 지지 홀의 내면과 접촉하도록 배치되고,
    상기 신호용 프로브 또는 전력용 프로브의 제2 컨택핀은 상기 소켓 하우징의 제2 관통홀 상부에 결합되는 절연 캡의 핀홀을 수직으로 관통하고, 상기 신호용 프로브 또는 전력용 프로브의 몸체는 상기 소켓 하우징의 제2 관통홀 하부에 결합되는 절연 지지캡의 몸체 홀을 수직으로 관통하도록 장착되어, 상기 신호용 프로브 또는 전력용 프로브는 상기 절연층과의 사이에 공간이 형성되도록 배치되며,
    탄성을 갖는 절연성 소재의 상기 절연 캡과 절연 지지캡은,
    원기둥의 양 측면이 절단된 2개의 절단면과, 2개의 옆면을 가지고, 상기 옆면의 상측에는 상기 제2 관통홀의 직경보다 큰 돌기가 형성되어 상기 제2 관통홀에 억지 끼움 방식으로 결합되고, 상기 돌기 주변에는 홈 형상의 흡수부가 형성된 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 재질은 알루미늄 금속이며, 상기 절연층은 아노다이징 처리방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간에는 공기가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지용 프로브는 상기 신호용 프로브 또는 상기 전력용 프로브의 외경보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
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