WO2016105031A1 - 전기적 검사 소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법 - Google Patents

전기적 검사 소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법 Download PDF

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WO2016105031A1
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electrical test
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electrical
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정영배
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주식회사 아이에스시
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    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
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    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals

Definitions

  • the present invention relates to an electrical test socket and a method for manufacturing conductive particles for an electrical test socket, and more particularly, an electrical test socket and an electrically conductive test particle for electrical test sockets that can maintain electrical properties without deterioration even under high temperature. It is about the manufacturing method of.
  • an electrical test socket is used as a device for connecting the device under test to the test apparatus.
  • the role of the electrical test socket is to connect the terminals of the device under test and the pad of the test device with each other so that electrical signals can be exchanged in both directions.
  • an elastic conductive sheet or a pogo pin is used as a contact means used in the electrical test socket.
  • the elastic conductive sheet is to connect the conductive portion having elasticity with the terminal of the device under test, and the pogo pin has a spring provided therein to facilitate the connection between the device under test and the test device, Shock absorbers are used for most electrical test sockets.
  • the electrical test socket 1 is a terminal of the semiconductor element 2 so as to support the conductive portion 8 and the conductive portion 8 formed in a region where the ball grid array (BGA) type terminal 4 is in contact. It consists of the insulating silicon part 6 formed in the area
  • the electrical test socket 20 is used to be mounted to the test device 9 is provided with a plurality of pads (10). Specifically, the electrical test socket 1 is mounted on the test apparatus 9 and used in the state in which each conductive portion 8 is in contact with the pad 10 of the test apparatus 9.
  • the semiconductor device 2 which is the device under test, is lowered to inspect the electrical test socket so that the terminal 4 of the semiconductor device 2 contacts the conductive portion 8, and then the semiconductor device 2 is In addition, when lowered, the conductive portion 8 is compressed in the thickness direction and thus the conductive particles 8a in the conductive portion 8 are in contact with each other. Thus, when the electroconductive particle 8a contacts each other, the electroconductive part 8 will be in the state which can be electrically connected. At this time, when a predetermined electrical signal is applied from the inspection apparatus 9, the electrical signal is transmitted to the semiconductor element 2 via the conductive portion 8, and a predetermined electrical inspection is performed.
  • these inspections may be performed at room temperature, the inspection may be performed under a high temperature environment in consideration of the fact that the semiconductor device mounted on the product may be used under extreme conditions.
  • a test performed under a high temperature environment is commonly referred to as a burn-in test, and there is a problem in that electrical properties are deteriorated due to physical properties.
  • One of the causes of the deterioration of electrical characteristics is caused by the expansion of the silicone rubber constituting the conductive portion in a high temperature environment, the distance between the conductive particles inside the conductive portion is far from each other.
  • the silicone rubber expands by heat
  • the silicone rubber present between the conductive particles pushes the conductive particles up and down (or right and left) to move the gap between the conductive particles away from each other.
  • the conductive particles hardly contact each other even when pressure is applied, and the resistance in the conductive portion increases.
  • the conductive particles in contact as shown in FIG. 3 (a) are spaced up, down, left, and right by a and b as shown in FIG.
  • the predetermined interval is spaced apart from each other. As such, when the conductive particles are spaced apart from each other, the overall resistance is increased and the electrical characteristics are deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide an electrical test socket in which the electrical resistance is not increased and the electrical characteristics can be maintained or not significantly reduced even under a high temperature environment.
  • the present invention was created to solve the above-described problems, and more particularly, the electrical resistance of the conductive particles used in the electrical test socket so that the electrical resistance is not increased and the electrical properties can be maintained or not significantly reduced even under a high temperature environment. It is an object to provide a manufacturing method.
  • the electrical inspection socket of the present invention for achieving the above object, is disposed between the terminal of the device under test and the pad of the inspection apparatus, the electrical inspection socket for electrically connecting the terminal and the pad to each other,
  • a plurality of conductive parts in which a plurality of conductive particles are arranged in the thickness direction in the insulating elastic material at positions corresponding to the terminals of the device under test;
  • an anisotropic conductive sheet including an insulating support for insulating each support while supporting,
  • the conductive particles include a conductive core and conductive protrusions radially extending from the surface of the conductive core and integrally attached to the conductive core, and adjacent to each other when the conductive particles are arranged in the insulating elastic material.
  • the conductive protrusions of the conductive particles are entangled with each other.
  • the conductive protrusion may have elasticity.
  • the conductive protrusions may include carbon nanotubes.
  • Gold or silver plating layer may be provided on the surface of the conductive protrusion.
  • Nanoparticles may be coated on the surface of the conductive protrusions.
  • the conductive protrusion may have a form of a straight wire.
  • the manufacturing method of the electroconductive particle of this invention for achieving the objective mentioned above is used for an electrical test socket,
  • a gold or silver plated layer may be formed on the surface of the conductive core.
  • the insulating layer may be composed of alumina (Al 2 O 3 ).
  • the catalyst particles may be formed of iron, cobalt, nickel or alloys thereof.
  • the manufacturing method of the electroconductive particle of this invention for achieving the objective mentioned above is used for an electrical test socket,
  • the manufacturing method of the electroconductive particle of this invention for achieving the objective mentioned above is used for an electrical test socket,
  • the electrical test socket according to the present invention has the advantage that the conductive particles are entangled with each other and the conductive protrusions are not deteriorated in electrical properties or increased in electrical resistance in a high temperature environment.
  • FIG. 1 is a view of an electrical test socket according to the prior art.
  • FIG. 3 is a view showing a state of temperature change for the electrical test socket of FIG.
  • FIG. 4 is a view of an electrical test socket according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a method for producing conductive particles used in the electrical test socket of FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram of the manufacturing method of FIG.
  • An electrical test socket is disposed between a terminal of a device under test and a pad of an inspection apparatus to electrically connect the terminal and the pad to each other.
  • This electrical test socket includes a conductive portion and an insulating support portion.
  • a plurality of conductive particles 111 are arranged in a thickness direction in an insulating elastic material at positions corresponding to the terminals 141 of the device under test 140.
  • the electrically conductive part 110 is densely contained in this electrically conductive part 110 in the state orientated so that it may line up in the thickness direction.
  • the heat resistant high molecular material which has a crosslinked structure is preferable.
  • curable polymer material-forming materials that can be used to obtain such a crosslinked polymer material can be used, and specific examples thereof include silicone rubber, polybutadiene rubber, natural rubber, polyisoprene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, and acryl.
  • Conjugated diene rubbers such as nitrile-butadiene copolymer rubbers and hydrogenated compounds thereof, block copolymer rubbers such as styrene-butadiene-diene block copolymers, styrene-isoprene block copolymers and hydrogenated compounds thereof, chloroprene rubbers and urethanes Rubber, polyester-based rubber, epichlorohydrin rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, ethylene-propylene-diene copolymer rubber, soft liquid epoxy rubber, and the like.
  • silicone rubber is preferable from the viewpoint of molding processability and electrical characteristics.
  • a cured product of an additional liquid silicone rubber as an elastic polymer material (hereinafter referred to as "silicone rubber cured product") It is preferable to use the thing of 10% or less of compression permanent distortion in 150 degreeC, It is more preferable to use what is 8% or less, It is more preferable to use what is 6% or less.
  • the compressive permanent distortion exceeds 10%, permanent distortion occurs in the conductive portion 110 when the obtained electrical test socket 100 is repeatedly used a plurality of times or repeatedly in a high temperature environment. As a result, the chain of the electroconductive particle 111 in the electroconductive part 110 may be disturbed, and as a result, it may become difficult to maintain target electroconductivity.
  • cured material it is preferable to use the thing whose durometer A hardness in 23 degreeC is 10-60, It is more preferable to use what is 15-60, It is especially preferable to use what is 20-60.
  • the durometer A hardness is less than 10
  • the insulating support portions that insulate the conductive portions 110 from each other when pressurized tend to be excessively distorted, and it is difficult to maintain the desired insulation between the conductive portions 110. have.
  • the durometer A hardness exceeds 60, since a pressing force by a very large load is required to provide adequate distortion to the conductive portion 110, for example, deformation or breakage of the inspection object is likely to occur. Lose.
  • the electroconductive particle 111 contained in the electroconductive part 110 in the electrical test socket 100 what uses a magnetic field from the viewpoint of making it easy to move the electroconductive particle 111 among molding materials by applying a magnetic field is used. desirable.
  • grains of these alloys, the particle containing these metals, or these particles is made into the core 111a,
  • the surface of the core 111a is coated with a metal having good conductivity such as gold, silver, palladium, rhodium, or inorganic material particles or polymer particles such as nonmagnetic metal particles or glass beads as the conductive core 111a.
  • the surface of the conductive core 111a is coated with a conductive magnetic material such as nickel or cobalt, or the conductive core 111a is coated with both a conductive magnetic material and a metal having good conductivity.
  • nickel particle as the electroconductive core 111a, and to plate the metal with favorable electroconductivity, such as gold and silver, on the surface.
  • the coverage of the conductive metal on the particle surface from the viewpoint of obtaining good conductivity. It is preferable that it is 40% or more, It is more preferable that it is 45% or more, It is especially preferable that it is 47 to 95%.
  • the coating amount of the conductive metal is preferably 2.5 to 50% by weight of the conductive core 111a, more preferably 3 to 30% by weight, still more preferably 3.5 to 25% by weight, and 4 to 20% by weight. It is especially preferable that it is%.
  • the coating amount is preferably 3 to 30% by weight of the conductive core 111a, more preferably 3.5 to 25% by weight, still more preferably 4 to 20% by weight. , 4.5 to 10% by weight is particularly preferred.
  • the coating amount is preferably 3 to 30% by weight of the conductive core 111a, more preferably 4 to 25% by weight, and further preferably 5 to 23% by weight. It is preferable and it is especially preferable that it is 6-20 weight%.
  • the particle diameter of the electroconductive particle 111 is 1-500 micrometers, It is more preferable that it is 2-400 micrometers, It is further more preferable that it is 5-300 micrometers, It is especially preferable that it is 10-150 micrometers.
  • the surface of the conductive core 111a includes a conductive protrusion 111e extending radially and integrally attached to the conductive core 111a.
  • a plurality of conductive protrusions 111e are provided on the surface of the conductive core 111a and are configured to have a substantially straight wire shape.
  • the conductive protrusions 111e are integrally attached to the conductive core 111a, and when the conductive particles 111 are arranged in the insulating material, the conductive protrusions 111e of the adjacent conductive particles 111 are adjacent to each other. It is desirable to be entangled with each other.
  • the conductive protrusion 111e is preferably a carbon nanotube having elasticity.
  • the conductive protrusion 111e may be made of only carbon nanotubes, but a gold or silver plating layer may be formed on the surface thereof, or nanoparticles may be coated.
  • the insulating support part 120 is disposed around the conductive part 110 to support the conductive part 110 while insulating each conductive part 110.
  • the insulating support part 120 is made of an insulating elastic material and has conductive particles 111 therein. ) Contains little or no content.
  • the insulating support 120 is preferably made of the same material as the insulating elastic material constituting the conductive portion 110. For example, it is possible to consist of silicone rubber. However, the present invention is not limited thereto, and various materials may be used.
  • the manufacturing method for the conductive particles 111 for the electrical test socket of the present invention is as follows.
  • a conductive core 111a having a gold or silver plating layer 111b formed on its surface is prepared. (S100)
  • an insulating layer 111c is formed on the surface of the conductive core 111a.
  • the insulating layer 111c is to prevent the silicide film from being formed by reacting the conductive core 111a and the catalyst particles 111d with each other.
  • the insulating layer 111c is preferably made of alumina (Al 2 O 3 ), but is not limited thereto. It is also possible to use a silicon oxide film (S200).
  • the catalyst particles 111d are coated on the insulating layer 111c as shown in FIG. 6 (c).
  • Cobalt, nickel, iron, or an alloy thereof (cobalt-nickel, cobalt-iron, or nickel-iron) is used as the catalyst particles 111d.
  • the catalyst particles 111d may be formed by coating on the insulating layer 111c by thermal deposition, electron beam deposition, sputtering, or other various methods.
  • the catalyst particles 111d preferably have a nano size. (S300)
  • the conductive protrusions 111e are grown from the catalyst particles 111d by thermal chemical vapor deposition.
  • S400 Specifically, the insulating layer 111c and the catalyst particles are formed on the surface.
  • the carbon source gas is supplied into the reactor and the temperature inside the reactor is maintained at 400 to 1000 ° C. .
  • the carbon source gas is a hydrocarbon gas of C 1 ⁇ C 3 is used.
  • acetylene, ethylene, ethane, propylene, propane or methane gas and the like can be used.
  • the gas is pyrolyzed to grow carbon nanotubes on each of the nano-sized catalyst particles 111d. That is, the conductive protrusion 111e (carbon nanotube) is grown.
  • the carbon units are adsorbed on the surface of the catalyst particles 111d and then diffused into the inside to dissolve. Subsequently, when the catalyst particles 111d are supersaturated with carbon units, carbon nanotubes start to grow. If carbon units are continuously supplied, carbon nanotubes grow in the form of wires as shown in FIG. 6 (d).
  • the gold or silver plating layer 111f is formed on the surface of the conductive protrusion 111e or the nanoparticles are coated to complete the manufacture.
  • the electrical test socket according to the present invention has the following effects.
  • the device under test 140 is connected to the test connector ( 100) side. Thereafter, the test connector 100 is lowered to allow the terminals 141 of the device under test 140 to contact the upper surface of the conductive portion 110 as shown in FIG. 5. After that, when a predetermined electrical signal is applied from the inspection apparatus 150, the signal is transmitted to the device under inspection 140 through the conductive unit 110 to perform a predetermined electrical inspection.
  • the conductive particles 111 in the conductive portion 110 may have a surface thereof. Since the conductive protrusions 111e protruding from each other are tangled with each other, even when the distance between the conductive particles is far from each other, electrical conductivity between the conductive particles may be maintained as it is due to the conductive protrusions 111e tangled and contacted with each other.
  • the conductive protrusions 111e formed on the conductive particles 111 are entangled with each other to maintain contact with each other, thereby increasing or preventing resistance. It has the advantage of being.
  • the overall surface area of the conductive particles 111 is increased, thereby improving the lifespan for repeated deformation.
  • the electrical test socket according to the present invention can be modified as follows.
  • the conductive protrusion is illustrated as being composed of carbon nanotubes.
  • the conductive protrusion is not limited thereto, but may have various shapes.
  • the method of integrally forming the conductive protrusions on the conductive core is not limited to the ones exemplified in the present embodiment, but may be performed by various methods.
  • growth of the catalyst particles by thermal chemical vapor deposition has been exemplified.
  • the present invention is not limited thereto, and the catalyst particles 111d may be grown by plasma enhanced CVD (PECVD). Of course.

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Abstract

본 발명은 전기적 검사 소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드 사이에 배치되어 상기 단자와 패드를 서로 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 검사소켓에 있어서, 상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되는 복수의 도전부와, 각각의 도전부를 지지하면서 절연시키는 절연성 지지부를 포함하는 이방 도전성 시트를 포함하되, 상기 도전성 입자는, 도전성 코어와, 상기 도전성 코어의 표면으로부터 반경방향으로 연장되고 상기 도전성 코어에 일체로 부착되어 있는 도전성 돌기를 포함하고, 상기 도전성 입자들이 상기 절연성 탄성물질 내에 배열되었을 때, 서로 인접한 도전성 입자들의 도전성 돌기는 서로 엉켜져 있는 전기적 검사소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법에 대한 것이다.

Description

전기적 검사 소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법
본 발명은 전기적 검사 소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온하에서도 전기적 특성이 저하하지 않고 전기적 특성이 유지될 수 있는 전기적 검사 소켓 및 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법에 대한 것이다.
일반적으로 피검사 디바이스의 전기적 특성 검사를 위해서는 피검사 디바이스와 검사장치와의 전기적 연결이 안정적으로 이루어져야 한다. 통상 피검사 디바이스와 검사장치와의 연결을 위한 장치로서 전기적 검사소켓이 사용된다.
이러한 전기적 검사소켓의 역할은 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 연결시켜 전기적인 신호가 양방향으로 교환 가능하게 하는 것이다. 이를 위하여 전기적 검사소켓의 내부에 사용되는 접촉수단으로 탄성도전시트 또는 포고핀이 사용된다. 이러한 탄성도전시트는 탄성을 가지는 도전부를 피검사 디바이스의 단자와 접속시키는 것이며, 포고핀은 내부에 스프링이 마련되어 있어서 피검사 디바이스와 검사장치와의 연결을 원활하게 하고, 연결시 발생할 수 있는 기계적인 충격을 완충할 수 있어 대부분의 전기적 검사소켓에 사용되고 있다.
이러한 전기적 검사소켓의 일예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 전기적 검사소켓(1)은 BGA(Ball Grid Array) 타입의 단자(4)가 접촉되는 영역에 형성된 도전부(8)와 상기 도전부(8)를 지지할 수 있도록 반도체소자(2)의 단자(4)가 접촉되지 않는 영역에 형성되어 절연층 역할을 하는 절연 실리콘부(6)로 구성된다. 이때 도전부(8)는 실리콘 고무 내에 다수의 도전성 입자들(8a)가 밀집되어 배치되어 있게 된다. 이러한 전기적 검사소켓(20)은 다수의 패드(10)가 마련되는 검사장치(9)에 장착되어 사용된다. 구체적으로는 검사장치(9)의 패드(10)에 각 도전부(8)가 접촉된 상태에서 전기적 검사소켓(1)이 상기 검사장치(9)에 탑재되어 사용된다.
전기적 검사소켓의 검사를 위하여 피검사 디바이스인 반도체 소자(2)가 하강하여 상기 반도체 소자(2)의 단자(4)가 상기 도전부(8)에 접촉하고, 이후에 상기 반도체 소자(2)가 추가적으로 하강하게 되면 상기 도전부(8)는 두께방향으로 압축되고 이에 따라 도전부(8) 내부의 도전성 입자들(8a)이 서로 접촉된다. 이와 같이 도전성 입자(8a)가 서로 접촉되면 도전부(8)가 전기적 도통가능한 상태를 이룬다. 이때 검사장치(9)로부터 소정의 전기적 신호가 인가되면 상기 전기적 신호는 도전부(8)를 거쳐서 반도체소자(2)로 전달되면서 소정의 전기적 검사가 수행된다.
이러한 검사는 상온에서 수행하는 경우가 있지만, 제품에 장착되는 반도체 소자가 극악한 조건에서 사용될 수 있다는 점을 감안하여 고온 환경 하에서 검사를 수행하는 경우도 있다. 이와 같이 고온 환경하에서 수행되는 검사를 통상적으로 번인검사라고 하는데, 번인검사시에는 물성문제로 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있다. 전기적 특성이 저하되는 원인 중 하나는 고온 환경 하에서 도전부를 구성하는 실리콘 고무가 팽창함으로서 도전부 내부의 도전성 입자들 사이의 간격이 서로 멀어지게 되어 발생하게 된다.
구체적으로는, 실리콘 고무가 열에 의해 팽창할 경우 도전성 입자들 사이에 존재하는 실리콘 고무가 전도성 입자들을 상하(또는 좌우)로 밀어내어 도전성 입자들 사이의 간격을 서로 멀어지게 한다. 이와 같이 도전성 입자들 사이의 간격들이 서로 멀어짐에 따라서 압력을 가하여도 도전성 입자들이 서로 접촉하기 어려울 뿐 아니라, 도전부 내의 저항이 증가하게 된다. 예를 들어, 상온상태에서는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 접촉상태에 있는 도전성 입자들이 고온환경하에서는 도 3(b)에 도시된 바와 같이 a 및 b 만큼 상하좌우 이격됨으로서, 각 도전성 입자들이 소정간격 서로 이격된다. 이와 같이 도전성 입자들이 서로 이격되면 전체적인 저항이 커지게 되고 전기적인 특성이 저하되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 환경 하에서도 전기적 저항이 증가되지 않고 전기적 특성이 유지될 수 있거나 크게 저하되지 않는 전기적 검사소켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 환경하에서도 전기적 저항이 증가되지 않고 전기적 특성이 유지될 수 있거나 크게 저하되지 않도록 전기적 검사소켓에 사용되는 도전성 입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기적 검사소켓은, 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드 사이에 배치되어 상기 단자와 패드를 서로 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 검사소켓에 있어서,
상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되는 복수의 도전부와,
각각의 도전부를 지지하면서 절연시키는 절연성 지지부를 포함하는 이방 도전성 시트를 포함하되,
상기 도전성 입자는, 도전성 코어와, 상기 도전성 코어의 표면으로부터 반경방향으로 연장되고 상기 도전성 코어에 일체로 부착되어 있는 도전성 돌기를 포함하고, 상기 도전성 입자들이 상기 절연성 탄성물질 내에 배열되었을 때, 서로 인접한 도전성 입자들의 도전성 돌기는 서로 엉켜져 있게 된다.
상기 전기적 검사소켓에서,
상기 도전성 돌기는 탄성을 가질 수 있다.
상기 전기적 검사소켓에서,
상기 도전성 돌기는, 탄소 나노 튜브를 포함할 수 있다.
상기 도전성 돌기의 표면에는 금 또는 은 도금층이 마련될 수 있다.
상기 전기적 검사소켓에서,
상기 도전성 돌기의 표면에는 나노입자가 코팅될 수 있다.
상기 전기적 검사소켓에서,
상기 도전성 돌기는, 직선형 와이어의 형태를 가질 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도전성 입자의 제조방법은, 전기적 검사 소켓에 사용되는 것으로서,
(a) 도전성 코어를 준비하는 단계;
(b) 도전성 코어의 표면에 절연층을 형성하는 단계;
(c) 절연층 위에 촉매 입자를 도포하는 단계; 및
(d) 열 화학기상증착법으로 촉매 입자로부터 도전성 돌기를 성장시키는 단계를 포함한다.
상기 제조방법의 (a) 단계에서, 상기 도전성 코어의 표면에는 금 또는 은도금층이 형성될 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 절연층은, 알루미나(Al2O3)로 구성될 수 있다.
상기 제조방법에서,
상기 촉매 입자는 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 제조방법에서,
상기 (d) 단계 이후에는,
(e) 상기 도전성 돌기의 표면에 금 또는 은 도금층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도전성 입자의 제조방법은, 전기적 검사 소켓에 사용되는 것으로서,
(a) 도전성 코어를 준비하는 단계;
(b) 도전성 코어의 표면에 절연층을 형성함과 동시에 촉매 입자를 도포하는 단계;
(c) 열 화학기상증착법으로 촉매 입자로부터 도전성 돌기를 성장시키는 단계를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도전성 입자의 제조방법은, 전기적 검사 소켓에 사용되는 것으로서,
(a) 도전성 코어를 준비하는 단계;
(b) 도전성 코어 위에 촉매 입자를 도포하는 단계;
(c) 열 화학기상증착법으로 촉매 입자로부터 도전성 돌기를 성장시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 전기적 검사소켓은, 도전성 입자들은 도전성 돌기들이 서로 엉켜서 결합되어 있기 때문에 고온 환경하에서 전기적 특성이 저하되거나 전기적 저항이 증가하는 일이 없게 되는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기적 검사소켓의 도면.
도 2는 도 1의 작동도.
도 3은 도 1의 전기적 검사소켓에 대한 온도변화시 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 검사소켓의 도면.
도 5는 도 4의 작동도.
도 6은 도 4의 전기적 검사소켓에 사용되는 도전성 입자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 제조방법에 대한 블럭도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 검사소켓을 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 전기적 검사소켓은, 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드 사이에 배치되어 상기 단자와 상기 패드를 서로 전기적으로 연결시키기 위한 것이다. 이러한 전기적 검사소켓은, 도전부와 절연성 지지부를 포함하여 구성된다.
상기 도전부(110)는 상기 피검사 디바이스(140)의 단자(141)와 대응되는 위치마다 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자(111)가 두께방향으로 배열되어 있는 것이다. 이러한 도전부(110)에는 자성을 나타내는 도전성 입자(111)가 두께 방향으로 늘어서도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되어 있다.
도전부(110)를 형성하는 절연성 탄성물질로서는, 가교 구조를 갖는 내열성 고분자 물질이 바람직하다. 이러한 가교 고분자 물질을 얻기 위해서 사용할 수 있는 경화성 고분자 물질 형성 재료로서는 여러 가지의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로서는 실리콘 고무, 폴리부타디엔 고무, 천연 고무, 폴리이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무 등의 공액 디엔계 고무 및 이들의 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔-디엔 블럭 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌 블럭 공중합체 등의 블럭 공중합체 고무 및 이들의 수소 첨가물, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 폴리에스테르계 고무, 에피클로로히드린 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무, 연질 액상 에폭시 고무 등을 들 수 있다.
이 중에서는 성형 가공성, 전기 특성의 관점에서 실리콘 고무가 바람직하다.
또한, 전기적 검사소켓(100)을 웨이퍼에 형성된 집적 회로에 대한 프로브 시험 또는 번인 시험에 사용하는 경우에는, 탄성 고분자 물질로서 부가형 액상 실리콘 고무의 경화물(이하, 「실리콘 고무 경화물」이라고 함)이며, 그 150 ℃에서의 압축 영구 왜곡이 10 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 8 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 6 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 압축 영구 왜곡이 10 ％를 초과하는 경우에는, 얻어지는 전기적 검사소켓(100)을 다수 회에 걸쳐 반복 사용했을 때, 또는 고온 환경하에서 반복하여 사용했을 때에는 도전부(110)에 영구 왜곡이 발생하기 쉽고, 그에 따라 도전부(110)에서의 도전성 입자(111)의 연쇄가 흐트러져, 그 결과 목적하는 도전성을 유지하기가 곤란해지는 경우가 있다.
또한, 실리콘 고무 경화물로서는, 23 ℃에서의 듀로미터 A 경도가 10 내지 60인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 15 내지 60인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 20 내지 60인 것을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 듀로미터 A 경도가 10 미만인 경우에는, 가압되었을 때 도전부(110)를 서로 절연하는 절연지지부가 과도하게 왜곡되기 쉽고, 도전부(110) 사이의 목적하는 절연성을 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 상기 듀로미터 A 경도가 60을 초과하는 경우에는, 도전부(110)에 적정한 왜곡을 제공하기 위해 상당히 큰 하중에 의한 가압력이 필요해지기 때문에, 예를 들면 검사 대상물의 변형이나 파손이 생기기 쉬워진다.
전기적 검사소켓(100)에서의 도전부(110)에 함유되는 도전성 입자(111)로서는, 자장을 가하여 성형 재료 중에서 해당 도전성 입자(111)를 쉽게 이동시킬 수 있다는 관점에서 자성을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 자성을 나타내는 도전성 입자(111)의 구체예로서는 철, 니켈, 코발트 등의 자성을 나타내는 금속 입자, 또는 이들의 합금의 입자 또는 이들 금속을 함유하는 입자, 또는 이들 입자를 코어(111a)로 하고, 해당 코어(111a)의 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐 등의 도전성이 양호한 금속의 도금을 실시한 것, 또는 비자성 금속 입자 또는 유리 비드 등의 무기 물질 입자 또는 중합체 입자를 도전성 코어(111a)로 하고, 해당 도전성 코어(111a)의 표면에 니켈, 코발트 등의 도전성 자성체의 도금을 실시한 것, 또는 도전성 코어(111a)에 도전성 자성체 및 도전성이 양호한 금속 모두를 피복한 것 등을 들 수 있다.
이들 중에서는 니켈 입자를 도전성 코어(111a)로 하고, 그 표면에 금이나 은 등의 도전성이 양호한 금속의 도금을 실시한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
도전성 코어(111a)의 표면에 도전성 금속을 피복하는 수단으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 무전해 도금에 의해 행할 수 있다.
도전성 입자(111)로서, 도전성 코어(111a)의 표면에 도전성 금속이 피복되어 이루어지는 것을 사용하는 경우에는, 양호한 도전성이 얻어지는 관점에서 입자 표면에서의 도전성 금속의 피복률(도전성 코어(111a)의 표면적에 대한 도전성 금속의 피복 면적의 비율)이 40 ％ 이상인 것이 바람직하고, 45 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하며, 47 내지 95 ％인 것이 특히 바람직하다.
또한, 도전성 금속의 피복량은 도전성 코어(111a)의 2.5 내지 50 중량％인 것이 바람직하고, 3 내지 30 중량％인 것이 보다 바람직하며, 3.5 내지 25 중량％인 것이 더욱 바람직하고, 4 내지 20 중량％인 것이 특히 바람직하다. 피복되는 도전성 금속이 금인 경우에는, 그 피복량은 도전성 코어(111a)의 3 내지 30 중량％인 것이 바람직하고, 3.5 내지 25 중량％인 것이 보다 바람직하며, 4 내지 20 중량％인 것이 더욱 바람직하고, 4.5 내지 10 중량％인 것이 특히 바람직하다. 또한, 피복되는 도전성 금속이 은인 경우에는, 그 피복량은 도전성 코어(111a)의 3 내지 30 중량％인 것이 바람직하고, 4 내지 25 중량％인 것이 보다 바람직하며, 5 내지 23 중량％인 것이 더욱 바람직하고, 6 내지 20 중량％인 것이 특히 바람직하다.
또한, 도전성 입자(111)의 입경은 1 내지 500 ㎛인 것이 바람직하고, 2 내지 400 ㎛인 것이 보다 바람직하며, 5 내지 300 ㎛인 것이 더욱 바람직하고, 10 내지 150 ㎛인 것이 특히 바람직하다.
이러한 도전성 입자(111)에서 도전성 코어(111a)의 표면에는 반경방향으로 연장되고 상기 도전성 코어(111a)에 대하여 일체로 부착되어 있는 도전성 돌기(111e)를 포함하고 있게 된다.
이때 도전성 돌기(111e)는 도전성 코어(111a)의 표면에 다수개가 마련되어 있으며 대략 직선형 와이어 형태를 가지도록 구성되어 있다. 상기 도전성 돌기(111e)는 도전성 코어(111a)에 대하여 일체적으로 부착되어 이루어지며, 도전성 입자(111)들이 상기 절연성 물질 내에 배열되었을 때, 서로 인접한 도전성 입자(111)들의 도전성 돌기(111e)는 서로 엉켜져 있는 것이 바람직하다.
이러한 도전성 돌기(111e)는 탄성을 가지는 탄소 나노 튜브인 것이 바람직하다. 또한, 상기 도전성 돌기(111e)는 탄소 나노 튜브로만 이루어지는 것이 가능하나, 그 표면에 금 또는 은도금층이 형성되거나, 나노입자가 코팅되어 있는 것도 가능하다.
상기 절연지지부(120)는 상기 도전부(110) 주위에 배치되어 각각의 도전부(110)는 절연시키면서 도전부(110)를 지지하는 것으로서, 절연성 탄성물질로 이루어지며 그 내부에 도전성 입자(111)가 전혀 또는 거의 함유되어 있지 않은 것이다. 이러한 절연지지부(120)는 도전부(110)를 구성하는 절연성 탄성물질과 동일한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 실리콘 고무로 이루어지는 것이 가능하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 소재가 사용될 수 있음은 물론이다.
이러한 본 발명의 전기적 검사소켓에 대한 도전성 입자(111)에 대한 제조방법은 아래와 같다.
먼저, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 표면에 금 또는 은 도금층(111b)이 형성되어 있는 도전성 코어(111a)를 준비한다.(S100)
이후, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 상기 도전성 코어(111a)의 표면에 절연층(111c)을 형성한다. 이러한 절연층(111c)은 도전성 코어(111a)와 촉매 입자(111d)가 상호 반응하여 실리사이드막이 형성되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 알루미나(Al2O3)로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며 실리콘산화막이 사용되는 것도 가능하다.(S200)
이후, 도 6(c)에 도시된 바와 같이 절연층(111c) 위에 촉매 입자(111d)를 도포한다. 촉매 입자(111d)로서는 코발트, 니켈, 철 또는 이들의 합금(코발트-니켈, 코발트-철 또는 니켈-철)을 사용하게 된다. 이러한 촉매 입자(111d)는 열 증착법, 전자빔 증착법이나 스퍼터링법을 사용하거나 기타 다양한 방법에 의하여 절연층(111c) 위에 코팅하여 형성하게 된다. 이러한 촉매 입자(111d)는 나노 크기를 가지는 것이 바람직하다.(S300)
이후, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 열 화학기상증착법으로 촉매 입자(111d)로부터 도전성 돌기(111e)를 성장시킨다.(S400) 구체적으로는, 표면에 절연층(111c) 및 촉매 입자(111d)가 도포된 도전성 코어 입자를 소정의 열 화학기상증착을 위한 반응로 내에 배치한 후에 상기 반응로 내부로 탄소 소스 가스를 공급함과 동시에 반응로 내부의 온도를　400 내지 1000℃로 유지하게 한다. 이때 탄소 소스 가스는 C1 ∼ C3 의 탄화수소(hydrocarbon) 가스가 사용된다. 바람직하게는 아세틸렌, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판 또는 메탄가스 등이 사용될 수 있다. 이와 같이 고온환경하에서 탄소 소스 가스가 공급되면 가스가 열분해되어 나노 크기의 촉매 입자(111d)들 각각에서 탄소 나노 튜브들이 성장된다. 즉, 도전성 돌기(111e)(탄소 나노 튜브)가 성장되는 것이다.
이에 대하여 구체적으로 살펴보면, 탄소 소스 가스가 열분해되어 탄소 유니트와 자유수소를 형성하게 되면, 탄소 유니트들이 촉매 입자(111d)의 표면에 흡착된 후 내부로 확산되어 들어가 용해된다. 이어서 촉매 입자(111d)가 탄소 유니트들로 과포화되면 탄소 나노 튜브가 성장하기 시작한다. 지속적으로 탄소 유니트들이 공급되면 도 6(d)에 도시된 바와 같이 와이어 형태로 탄소 나노 튜브가 성장하게 되는 것이다.
이후, 도 6(e)에 도시된 바와 같이, 도전성 돌기(111e)의 표면에 금 또는 은 도금층(111f)을 형성하거나 나노입자를 코팅하여 제조를 완료하게 된다.(S500)
이와 같이 제조가 완료된 도전성 입자(111)를 이용하여 전기적 검사 소켓을 제조하는 기술에 대해서는 본 출원인에 의하여 출원하여 등록된 대한민국 등록특허(등록번호 제1204939호)를 참조할 수 있다.
본 발명에 따른 전기적 검사 소켓은 다음과 같은 작용효과를 가진다.
먼저, 도전부(110)를 검사장치(150)의 패드(151)와 접촉하도록 검사용 커넥터(100)를 검사장치(150)에 탑재한 상태에서, 피검사 디바이스(140)를 검사용 커넥터(100) 측으로 이동시킨다. 이후에 검사용 커넥터(100)를 하강시켜 도 5에 도시된 바와 같이 상기 피검사 디바이스(140)의 단자(141)들이 상기 도전부(110)의 상면에 접촉되도록 한다. 이후에 검사장치(150)로부터 소정의 전기적인 신호가 인가되면 그 신호를 도전부(110)를 거쳐서 피검사 디바이스(140)로 전달되면서 소정의 전기적 검사를 수행하게 되는 것이다.
이러한 검사가 고온환경하(150℃이상)에서 수행되는 경우 또는 절연성 탄성물질인 실리콘 고무가 과도한 팽창을 하게 되는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 도전부(110) 내의 도전성 입자(111)들은 그 표면에서 돌출된 도전성 돌기(111e)들이 서로 엉켜져 있게 되어 있어, 도전성 입자들의 간격이 서로 멀어지는 경우에도 서로 엉켜져서 접촉되어 있는 도전성 돌기(111e)로 인하여 도전성 입자 간의 전기적 전도성은 그대로 유지될 수 있다. 즉, 실리콘 고무가 온도상승에 의하여 팽창해서 도전성 입자들의 간격이 서로 멀어지는 경우에도 도전성 입자(111)에 형성된 도전성 돌기(111e)는 서로 엉켜져 접촉된 상태를 유지하고 있기 때문에 저항증가가 방지되거나 최소화되는 장점이 있다.
또한, 도전성 돌기(111e)들이 서로 접촉됨에 따라서 도전성 입자(111)의 전체적인 표면적이 증가함으로써 반복 변형에 대한 수명이 향상되는 장점이 있게 된다.
또한 엉켜진 도전성 돌기(111e)들로 인하여 도전성 입자들의 간격이 과도하게 멀어지는 것도 방지할 수 있는 장점도 있게 된다.
이러한 본 발명에 다른 전기적 검사소켓은, 다음과 같이 변형되는 것이 가능하다.
상술한 실시예에서는 도전성 돌기가 탄소 나노 튜브로 구성되는 것을 예시하였으나, 미세한 크기를 가지면서 와이어 형상을 가지는 것이라면 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
또한, 도전성 돌기를 도전성 코어에 일체로 형성하는 방법도 본 실시예에서 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하는 것이 가능하다. 특히, 상술한 실시예에서는 열 화학기상증착법에 의하여 촉매 입자들을 성장시키는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced CVD)에 의하여 촉매 입자(111d)들을 성장시키는 것이 가능함은 물론이다.
이상에서 다양한 실시예를 들어 본 발명의 접속용 커넥터를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 권리범위로부터 합리적으로 해석될 수 있는 것이라면 무엇이나 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (13)

  1. 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드 사이에 배치되어 상기 단자와 패드를 서로 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 검사소켓에 있어서,
    상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되는 복수의 도전부와,
    각각의 도전부를 지지하면서 절연시키는 절연성 지지부를 포함하는 이방 도전성 시트를 포함하되,
    상기 도전성 입자는,
    도전성 코어와, 상기 도전성 코어의 표면으로부터 반경방향으로 연장되고 상기 도전성 코어에 일체로 부착되어 있는 도전성 돌기를 포함하고,
    상기 도전성 입자들이 상기 절연성 탄성물질 내에 배열되었을 때, 서로 인접한 도전성 입자들의 도전성 돌기는 서로 엉켜져 있는 것을 특징으로 하는 전기적 검사소켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 돌기는 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도전성 돌기는, 탄소 나노 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 돌기의 표면에는 금 또는 은 도금층이 마련되는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 돌기의 표면에는 나노입자가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 돌기는, 직선형 와이어의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓.
  7. 제1항의 전기적 검사 소켓에 사용되는 도전성 입자의 제조방법으로서,
    (a) 도전성 코어를 준비하는 단계;
    (b) 도전성 코어의 표면에 절연층을 형성하는 단계;
    (c) 절연층 위에 촉매 입자를 도포하는 단계; 및
    (d) 열 화학기상증착법으로 촉매 입자로부터 도전성 돌기를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    (a) 단계에서, 상기 도전성 코어의 표면에는 금 또는 은도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 절연층은, 알루미나(Al2O3)로 구성된 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 촉매 입자는 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후에는,
    (e) 상기 도전성 돌기의 표면에 금 또는 은 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
  12. 제1항의 전기적 검사 소켓에 사용되는 도전성 입자의 제조방법으로서,
    (a) 도전성 코어를 준비하는 단계;
    (b) 도전성 코어의 표면에 절연층을 형성함과 동시에 촉매 입자를 도포하는 단계;
    (c) 열 화학기상 증착법으로 촉매 입자로부터 도전성 돌기를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
  13. 제1항의 전기적 검사 소켓에 사용되는 도전성 입자의 제조방법으로서,
    (a) 도전성 코어를 준비하는 단계;
    (b) 도전성 코어 위에 촉매 입자를 도포하는 단계;
    (c) 열 화학기상 증착법으로 촉매 입자로부터 도전성 돌기를 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 검사 소켓용 도전성 입자의 제조방법.
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