WO2019045425A1 - 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓 - Google Patents

탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓 Download PDF

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WO2019045425A1
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conductive
insulating
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elastic material
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정영배
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주식회사 아이에스시
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Definitions

  • the present invention relates to a test socket having carbon nanotubes, and more particularly, to a test socket having silica-coated carbon nanotubes.
  • test socket is used as a device for connecting the inspected device with the inspected device.
  • the role of the inspection socket is to connect the terminals of the device to be inspected and the pads of the inspection apparatus to each other so that electrical signals can be exchanged in both directions.
  • a resilient conductive sheet or a pogo pin is used as the contact means used in the inspecting socket.
  • the elastic conductive sheet is configured to connect a conductive portion having a plurality of conductive particles arranged in the silicone rubber to terminals of the device to be inspected.
  • the pogo pin is provided with a spring in the housing to electrically connect the device to be inspected and the inspecting device, It is used in most inspection sockets because it can buffer the mechanical shock that may occur.
  • a structure using an elastic conductive sheet is a structure in which a conductive portion formed in a region where a ball lead of a BGA (Ball Grid Array) semiconductor element is in contact with a ball lead of a semiconductor element Terminals) are not in contact with each other and serve as an insulating layer.
  • the conductive part is composed of a plurality of conductive particles arranged closely in the silicone rubber.
  • the conductive part In the electrical inspection process for such a test socket, the conductive part frequently shrinks and expands. In this process, the elasticity of the conductive part may be reduced due to the tearing of the silicone rubber constituting the conductive part. When the elasticity of the conductive part is reduced as described above, the electrical conductivity is reduced.
  • the conductive particles constituting the conductive part are supported by the silicone rubber.
  • the silicone rubber is compressed and the conductive particles come into contact with each other to be electrically connected.
  • the compressed silicon rubber is restored and the conductive particles move to the original state.
  • a conductive portion 110 in which 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, An insulating support portion 120 disposed between each of the conductive portions 110 to support and support the conductive portions 110 and a plurality of carbon nanotubes 121), wherein a plurality of the carbon nanotubes (121) are disposed adjacent to each other in the conductive portion (110).
  • the carbon nanotubes used in the test socket are designed to compensate the elasticity of the insulating elastic material so that the test socket does not lose its elasticity in the process of repeatedly inspecting the device under test and even when the insulating elastic material is expanded at a high temperature, Type carbon nanotubes are intertwined with each other, the degradation of the electrical characteristics can be minimized
  • Pure carbon nanotubes have electric conductivity. When such carbon nanotubes are used in an insulating support portion other than a conductive portion, current leakage may occur. That is, the current flows in the insulating sheet portion should not exist. If the carbon nanotubes are arranged, current leakage may occur and there is a risk of short-circuiting.
  • pure carbon nanotubes are detached from the silicone rubber, which is an insulating elastic material, they may be separated or separated from the silicone rubber during frequent inspection. In this process, the mechanical strength of the test socket may be lowered .
  • the pure carbon nanotubes exhibit a strong cohesive force due to a high van der Waals force, and as shown in the enlarged view of FIG. 1, the carbon nanotubes are arranged in the liquid silicone in the insulating elastic material.
  • the carbon nanotubes are locally densely packed in a conventional manufacturing process of a test socket in which a magnetic field is applied to concentrate only a part of the conductive particles.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and more particularly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which does not generate a leakage current and has an excellent adhesive force with an insulating elastic material, It is a technical object to provide a test socket having carbon nanotubes that can have resistance stability at a high temperature using heat radiation characteristics and can improve tensile strength and wear resistance as a filler of an elastic insulating material.
  • the inspection socket for achieving the above object is a socket for inspection for electrically connecting the terminals of the device to be inspected and the pads of the inspection device to each other between the device to be inspected and the inspection device,
  • An insulating support portion that is disposed between each of the conductive portions and surrounds the conductive portion to support the conductive portion and is made of a second insulating elastic material;
  • the surface of the carbon nanotubes is coated with silica.
  • the surface resistivity of the insulating sheet portion containing the carbon nanotubes may be 10 9 to 10 14 ⁇ .
  • the carbon nanotubes can be uniformly dispersed and disposed in the insulating support.
  • the second insulating elastic material may be silicone rubber.
  • the silica-coated carbon nanotube may be dispersed in the first insulating elastic material at the conductive portion.
  • An insulating sheet having a connection hole may be attached to the upper surface of the insulating sheet portion at a position corresponding to the conductive portion.
  • the carbon nanotubes may be dispersed in the conductive part.
  • a test socket for electrically connecting a terminal of a device to be inspected and a pad of an inspecting device, the insulated socket being disposed between an inspecting device and an inspecting device,
  • An insulating support portion that is disposed between each of the conductive portions and surrounds the conductive portion to support the conductive portion and is made of a second insulating elastic material;
  • a carbon nanotube dispersed in the conductive portion A carbon nanotube dispersed in the conductive portion
  • the surfaces of the carbon nanotubes are coated with silica.
  • a test socket for electrically connecting a terminal of a device to be inspected and a pad of an inspecting device, the insulated socket being disposed between an inspecting device and an inspecting device,
  • An insulating support portion that is disposed between each of the conductive portions and surrounds the conductive portion to support the conductive portion and is made of a second insulating elastic material;
  • a protruding portion projecting upward from the conductive portion and lying above the surface of the insulating support portion
  • the surfaces of the carbon nanotubes are coated with silica.
  • an insulating sheet having a connection hole is attached to the upper surface of the insulating sheet portion at a position corresponding to the conductive portion
  • the insulating support portion may be inserted into the connection hole of the insulating sheet.
  • test socket according to the present invention minimizes the leakage of current due to the coating of silica on the carbon nanotubes and improves the overall mechanical strength by strengthening the adhesion with the insulating elastic material and weakens the van der Waals force, It is advantageous that dispersion is possible.
  • 1 is a view showing a conventional inspection socket
  • Figure 2 is an operational view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a view showing a test socket of the present invention.
  • FIG. 4 is an operational view of Fig.
  • FIG. 5 is a view showing in detail a silica-coated carbon nanotube according to the present invention.
  • FIG. 6 and 7 are views showing a process of manufacturing the inspection socket of Fig. 3; Fig.
  • FIGS. 8 to 13 are views showing a test socket according to another embodiment of the present invention.
  • test socket 10 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • the inspection socket 10 is disposed between the device under test 60 and the inspection device 70 and has a terminal 61 of the device under test 60 and a pad 71 of the inspection device 70 ) To each other.
  • the inspection socket 10 includes a conductive portion 20, an insulating support portion 30, and a carbon nanotube 40.
  • the conductive part 20 has a plurality of conductive particles 21 arranged in the thickness direction in the first insulating elastic material at positions corresponding to the terminals 61 of the device under test 60.
  • the conductive particles 21 exhibiting magnetic properties are densely contained in a state oriented so as to be aligned in the thickness direction.
  • a heat-resistant polymer material having a crosslinked structure is preferable.
  • the curable polymer material forming material that can be used to obtain such a crosslinked polymer material various materials can be used, and specific examples thereof include silicone rubber, polybutadiene rubber, natural rubber, polyisoprene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile -Butadiene copolymer rubber and hydrogenated products thereof, block copolymer rubbers such as styrene-butadiene-diene block copolymer rubber and styrene-isoprene block copolymer, and hydrogenated products thereof, chloroprene rubber, urethane rubber , A polyester rubber, an epichlorohydrin rubber, an ethylene-propylene copolymer rubber, an ethylene-propylene-diene copolymer rubber, and a soft liquid epoxy rubber.
  • silicone rubber is preferable from the viewpoints of moldability and electrical characteristics.
  • a cured product of addition type liquid silicone rubber (hereinafter referred to as " silicone rubber cured product "
  • the permanent compression set at 150 ⁇ is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably 10% or less.
  • the silicone rubber cured product preferably has a durometer A hardness of 10 to 80 at 23 ⁇ , more preferably 15 to 80, particularly preferably 20 to 80 Do.
  • the durometer A hardness is less than 10
  • the insulating support portion 30 that insulates the conductive portions 20 from each other when pressed is likely to be excessively distorted, and it is difficult to maintain the desired insulation property between the conductive portions 20 It may be canceled.
  • the durometer A hardness exceeds 80, a pressing force due to a considerably large load is required in order to provide appropriate distortion to the conductive portion 20, so that, for example, the object to be inspected tends to be deformed or damaged Loses.
  • the conductive particles 21 contained in the conductive portion 20 in the inspection socket 10 it is preferable to use a material that exhibits magnetism from the viewpoint that a magnetic field can be applied to easily move the conductive particles 21 in the molding material desirable.
  • the conductive particles 21 exhibiting such magnetism metal particles exhibiting magnetism such as iron, nickel, and cobalt, particles of these alloys, or particles containing these metals, or particles thereof as core particles,
  • the surface of the particles is plated with a metal having a good conductivity such as gold, silver, palladium or rhodium, or inorganic particles or polymer particles such as non-magnetic metal particles or glass beads are used as core particles, Plated with a conductive magnetic material such as nickel or cobalt or a material obtained by coating the core particle with both a conductive magnetic material and a metal having good conductivity.
  • nickel particles are preferably used as the core particles, and the surface thereof is plated with metal having good conductivity such as gold or silver.
  • the means for covering the surface of the core particle with the conductive metal is not particularly limited, but can be performed by, for example, electroless plating.
  • the covering ratio of the conductive metal on the surface of the particles is preferably 40% or more, more preferably 45% or more, and particularly preferably 47 to 95%.
  • the covering amount of the conductive metal is preferably 2.5 to 50% by weight, more preferably 3 to 30% by weight, still more preferably 3.5 to 25% by weight, and most preferably 4 to 20% by weight Particularly preferred.
  • the covering amount is preferably 3 to 30% by weight, more preferably 3.5 to 25% by weight, still more preferably 4 to 20% by weight, Particularly preferably 10% by weight.
  • the covering amount is preferably 3 to 30% by weight, more preferably 4 to 25% by weight, still more preferably 5 to 23% by weight of the core particles, Particularly preferably 6 to 20% by weight.
  • the particle diameter of the conductive particles 21 is preferably 1 to 500 ⁇ , more preferably 2 to 400 ⁇ , still more preferably 5 to 300 ⁇ , and particularly preferably 10 to 150 ⁇ .
  • the obtained test socket 10 is easily pressed and deformed, and sufficient electrical contact between the conductive particles 21 can be obtained.
  • the shape of the conductive particles 21 is not particularly limited, but is preferably spherical or star-shaped because it can be easily dispersed in a polymeric substance-forming material.
  • the insulating support portion 30 is disposed around the conductive portion 20 to insulate and support the respective conductive portions 20 and is made of a second insulating elastic material, It is hardly contained. It is preferable that the insulating support portion 30 is made of the same material as the first insulating elastic material constituting the conductive portion 20.
  • a silicone rubber for example, a silicone rubber.
  • the present invention is not limited thereto, and it is a matter of course that various materials other than silicone rubber can be used as long as the material is elastic and insulating.
  • the carbon nanotubes 40 are dispersed and disposed in the insulating support portion 30, and each of the carbon nanotubes 40 has an actual shape.
  • the carbon nanotubes 40 have a long filament shape with a thickness of 10 to 20 nm.
  • the carbon nanotube 40 has an extension length that is smaller than the horizontal diameter of the conductive portion 20 and has a conductive portion 20 having various directions such as vertical (thickness direction), horizontal (plane direction) .
  • Such a carbon nanotube 40 has amorphous carbon fiber having a unique structure that a fiber material can not have, and has heat dissipation characteristics unique to a carbon material.
  • Such carbon nanotubes (40) are contained in an insulating elastic material so that they can have resistance stability at a high temperature. In addition, it functions to improve tensile strength and wear resistance as a filler in silicone rubber which is an insulating elastic material.
  • the carbon nanotubes 40 can be manufactured using a catalyst for producing carbon nanotubes. For example, a heating process for heating a catalyst, a raw material gas and a carrier gas are supplied, and the raw material gas is contacted with the catalyst. And a growth process for growing the nanostructure.
  • the catalyst is heated to a temperature not lower than the lowest temperature at which the raw material gas can be decomposed by the catalyst.
  • the heating temperature may be appropriately adjusted depending on the kind of the catalyst and the type of the raw material gas. For example, the heating temperature can be set to 600 ° C or higher.
  • the raw material gas and the carrier gas are supplied to the catalyst, and the carbon nanotubes 40 are grown.
  • the supplied raw material gas is decomposed by contacting with the surface of the heated catalyst.
  • carbon atoms decomposed and produced are synthesized on the surface of the catalyst to form carbon nanotubes 40.
  • the pressure in the reaction chamber in such a growth step can be suitably controlled by the reaction conditions employed and can be carried out, for example, at atmospheric pressure.
  • the surface of the carbon nanotube 40 is coated with silica (41).
  • silica 41 As a method for coating silica 41 on the carbon nanotubes 40, a sol-gel technique (Seeger T. et al., Chem. Phys. Lett., 41-46, 2001; Seeger T. et al 6, Chem. Commun., 1, 34-35, 2002), surfactant coupling layer (Fu Q et al., 2, Nano Lett., 3, 329-335, 2002 Etc.), a sputtering-annealing process (Liu JW et al., Chem. Phys. Lett., 348, 357-360, 2001).
  • silica is directly coated on the surface of the carbon nanotubes 40.
  • the surface resistivity of the carbon nanotube 40 is higher than that of the pure carbon nanotube 40, thereby reducing the leakage current.
  • the pure carbon nanotubes 40 have a surface resistivity (surface resistivity) of 1 x 10 < 8 > OMEGA To 5 x 10 8 ⁇ , leakage current can be generated in the insulating support portion 30 when applied to the inspection socket 10.
  • the content of the carbon nanotubes 40 contained in the second insulating elastic material can not be increased due to the generation of such a leakage current.
  • silica is surface-coated on the carbon nanotubes 40 to increase the surface resistivity, thereby minimizing the generation of leakage current.
  • an appropriate surface resistivity of the silicone rubber mixed with silica-coated carbon nanotubes 40 is preferably 1 ⁇ 10 9 ⁇ to 1 ⁇ 10 14 ⁇ , more preferably 1 ⁇ 10 12 ⁇ To 1 x 10 < 14 >
  • the pure carbon nanotube 40 may be easily separated from the silicone rubber due to its weak adhesive force with the silicone rubber or the like, which is an insulating elastic material.
  • the carbon nanotubes 40 separated from the silicone rubber It hardly contributed greatly to improvement of the tensile strength and abrasion resistance of the rubber.
  • the silica-coated carbon nanotube 40 of the present invention is excellent in adhesion with silicone rubber, so that the adhesive strength can be maintained in the course of frequent inspection, and the tensile strength and wear resistance can be expected to be improved for a long period of time. In particular, it is possible to maintain the improvement of the tensile strength and the wear resistance for a long period of time as a filler role of the silicone rubber.
  • the pure carbon nanotubes (40) are agglomerated between powders due to the van der Waals force, so that they are not uniformly dispersed in the silicone rubber, which is a factor that deteriorates the physical properties of silicon and the improvement of mechanical properties. That is, tensile strength and abrasion resistance of the silicone rubber can be greatly changed in the portion where the carbon nanotubes 40 are clustered by the intermolecular attraction and the portion where the carbon nanotubes 40 are not present, .
  • the silica-coated carbon nanotubes (40) can weaken the intermolecular attractive force, so that the carbon nanotubes (40) can be uniformly dispersed because of their high dispersing power. That is, as shown in FIG. 1, the pure carbon nanotubes 40 are not uniformly dispersed due to strong agglomeration between the powders, but the carbon nanotubes 40 according to the present embodiment are formed in such a manner that, as shown in FIG. 3, It can be confirmed that the cohesion is weak and is uniformly dispersed in the insulating support portion 30.
  • the inspection socket 10 according to an embodiment of the present invention can be manufactured as follows.
  • a fluid molding material 20A is prepared by dispersing electrically conductive particles 21 and silica-coated carbon nanotubes 40 in a liquid insulative elastic material, and as shown in Fig. 6,
  • the frame plate 45 is placed between the ferromagnetic body portion 52 of the upper mold 50 and the ferromagnetic body portion 57 of the lower mold 55 corresponding thereto, It is buried in a mold.
  • a pair of electromagnets (not shown), for example, are disposed on the lower surface of the ferromagnetic substrate 56 on the upper surface and the lower surface 55 of the ferromagnetic substrate 51 in the upper mold 50, A parallel magnetic field having a large intensity between the parallel magnetic field having the intensity distribution, that is, the ferromagnetic material portion 52 of the upper mold 50 and the corresponding ferromagnetic material portion 57 of the lower mold 55, .
  • the conductive particles 21 dispersed in the molding material 20A as shown in Fig. 7 are held between the ferromagnetic body portion 52 of the upper mold 50 and the lower mold 55
  • the ferromagnetic material portions 57 are aligned so as to be aligned with the thickness direction of the molding material 20A.
  • the molding material 20A is cured to form an insulating elastic material (not shown) disposed between the ferromagnetic material portion 52 of the upper die 50 and the corresponding ferromagnetic material portion 57 of the lower die 55, A conductive part 20 densely packed in a state in which the conductive particles 21 are arranged so as to be arranged in the thickness direction and an insulating support part 21 having no or almost no conductive particles 21 around the conductive part 20 30 are manufactured.
  • silica-coated carbon nanotubes (40) are uniformly dispersed in the conductive part (20) and the insulating support part (30).
  • carbon nanotubes are coated with silica, it is advantageous that the carbon nanotubes can be uniformly compounded even in the process of producing a fluid molding material.
  • test socket 10 according to the present invention has the following operational effects.
  • the inspecting device 60 is attached to the inspection socket 70 in a state in which the inspection socket 70 is mounted so that the conductive portion 20 is brought into contact with the pad 71 of the inspection device 70 10).
  • the inspected device 60 is lowered so that the terminals 61 of the device under test 60 contact the upper surface of the conductive part 20 as shown in FIG. Thereafter, when a predetermined electric signal is applied from the inspection apparatus 70, the signal is transmitted to the inspected device 60 via the conductive section 20, and a predetermined electrical inspection is performed.
  • the conductive part 20 When the terminals 61 of the inspected device 60 press the conductive part 20, the conductive part 20 is expanded in the lateral direction while being compressed in the thickness direction, and the insulating support part 30 between the conductive parts 20, And the conductive part 20 is supported while being expanded.
  • the silica-coated carbon nanotube is uniformly dispersed in the inspecting socket so that the silicone rubber (insulating elastic material) is elastically deformed to improve the tensile strength and wear resistance as a filler of the silicone rubber, To prevent tearing of silicone rubber.
  • the silicone rubber may be excessively expanded when placed under a high temperature environment for a burn-in test.
  • silica-coated carbon nanotubes are provided in the silicone rubber, It is possible to suppress excessive expansion. That is, the carbon nanotube allows the silicone rubber to be inflated, and the silicone rubber can be prevented from tearing by controlling the maximum expansion amount (the range in which the silicone rubber is inflated to such an extent that it tears).
  • the carbon nanotubes are uniformly dispersed so that there is little variation in the physical properties of the silicone rubber throughout the test socket, and resistance stability at high temperatures can be obtained by utilizing the heat dissipation characteristics of the carbon material.
  • test socket according to the present invention can be modified as follows.
  • the carbon nanotubes 40 may be arranged only in the conductive portion 20 as shown in FIG. 8, but the present invention is not limited thereto. Do. At this time, the carbon nanotubes do not exist or hardly exist in the insulating support portion 30.
  • the carbon nanotubes 40 are arranged on both the conductive portion 20 and the insulating support portion 30 as shown in FIG.
  • the carbon nanotubes are arranged only on the insulating support portion.
  • an insulating sheet 31 having connection holes 31A is attached to the upper surface of the insulating support portion 30 at positions corresponding to the conductive portions. As shown in FIG.
  • the insulating sheet 31 is formed of a resin material such as a liquid crystal polymer, a polyimide resin, a polyester resin, a polyaramid resin or a polyamide resin, a glass fiber reinforced epoxy resin, a glass fiber reinforced polyester resin, A fiber reinforced resin material such as polyimide resin, a composite resin material containing an inorganic material such as alumina, boron nitride and the like as a filler in an epoxy resin or the like can be used.
  • a resin material such as a liquid crystal polymer, a polyimide resin, a polyester resin, a polyaramid resin or a polyamide resin, a glass fiber reinforced epoxy resin, a glass fiber reinforced polyester resin,
  • a fiber reinforced resin material such as polyimide resin, a composite resin material containing an inorganic material such as alumina, boron nitride and the like as a filler in an epoxy resin or the like can be used.
  • the linear thermal expansion coefficient is 3 ⁇ 10 would be preferable, and more preferable to use the below -5 / K is 1 ⁇ 10 -6 to 2 ⁇ 10 -5 / K, particularly preferably 1 ⁇ 10 -6 to 6 ⁇ 10 -6 / K.
  • the insulating sheet 31 is integrally attached to the upper surface of the insulating support portion 30 so that the foreign matter transmitted from the device under test directly contacts the insulating support portion to prevent foreign matter from accumulating on the surface of the insulating support portion.
  • the insulating sheet 31 is attached to the upper surface of the insulating support portion 30, the function of suppressing excessive expansion of the silicone rubber can be performed at the same time.
  • a protruding portion 25 protruding upward from the conductive portion 20 may be additionally provided on the conductive portion 20 as shown in FIG. At this time, the protruding portion 25 is located above the surface of the insulating support portion 30. [ When the projection 25 is provided, the carbon nanotubes 40 can be present only on the projection 25.
  • the carbon nanotubes 40 are arranged on both the conductive portion 20, the insulating support portion 30 and the protruding portion 25 in the test socket provided with the protruding portion 25 It is also possible.
  • the protruding conductive portion 25 is inserted into the connection hole 31A of the insulating sheet, (25) may be supported by the insulating sheet (31).

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와, 각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와, 상기 절연지지부 내부에 분산되어 배치되는 탄소나노튜브를 포함하되, 상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓에 대한 것이다.

Description

탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓
본 발명은 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리카가 코팅된 탄소나노튜브를 가지는 검사용 소켓에 대한 것이다.
일반적으로 피검사 디바이스의 전기적 특성 검사를 위해서는 피검사 디바이스와 검사장치와의 전기적 연결이 안정적으로 이루어져야 한다. 통상 피검사 디바이스와 검사장치와의 연결을 위한 장치로서 검사용 소켓이 사용된다.
이러한 검사용 소켓의 역할은 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 연결시켜 전기적인 신호가 양방향으로 교환 가능하게 하는 것이다. 이를 위하여 검사용 소켓의 내부에 사용되는 접촉수단으로 탄성도전시트 또는 포고핀이 사용된다. 이러한 탄성도전시트는 실리콘 고무 내에 다수의 도전성 입자가 배열된 도전부를 피검사 디바이스의 단자와 접속시키는 것이며, 포고핀은 하우징 내에 스프링이 마련되어 있어서 피검사 디바이스와 검사장치와 전기적 연결시키며, 접촉과정에서 발생할 수 있는 기계적인 충격을 완충할 수 있어 대부분의 검사용 소켓에 사용되고 있다.
이러한 검사용 소켓 중 탄성도전시트를 이용하는 구조는, BGA(Ball Grid Array) 반도체소자의 볼리드(ball lead)가 접촉되는 영역에 형성된 도전부와 상기 도전부를 지지할 수 있도록 반도체소자의 볼리드(단자)가 접촉되지 않는 영역에 형성되어 절연층 역할을 하는 절연지지부로 구성된다. 이때 도전부는 실리콘 고무 내에 밀집하여 배치된 다수의 도전성 입자들로 구성되어 있게 된다. 이러한 검사용 소켓은 다수의 패드가 마련되는 검사장치에 장착되어 사용된다. 구체적으로는 검사장치의 패드에 각 도전부가 접촉된 상태에서 검사용 소켓이 상기 검사장치에 탑재되어 사용된다.
이러한 검사용 소켓를 위한 전기적 검사과정에서는 도전부가 빈번한 수축 및 팽창을 하게 되는데, 이 과정에서 도전부를 구성하는 실리콘 고무가 찢어지면서 도전부의 탄성이 감소되는 일이 있다. 이와 같이 도전부의 탄성이 감소되는 경우에는 전기적 전도성이 감소되는 문제점이 있게 된다.
또한, 도전부를 구성하는 도전성 입자들은 실리콘 고무에 의하여 지지되고 있는데 검사 과정에서 도전부에 피검사 디바이스가 접촉하는 경우에는 실리콘 고무가 압축되면서 도전성 입자들이 서로 접촉하여 전기적 접속이 가능한 상태를 이루게 된다. 또한, 검사가 완료된 피검사 디바이스가 제거되는 경우에는 압축된 실리콘 고무가 복원되면서 도전성 입자들이 원래 상태로 이동하게 된다.
이와 같이 검사 과정에서 실리콘 고무가 빈번한 압축, 팽창되는데, 빈번한 압축 또는 팽창과정에서 실리콘 고무가 찢어져버리는 일이 발생한다.
실리콘 고무가 찢어져버리면 도전성 입자들을 견고하게 지지하기가 어려워지기 때문에 도전성 입자들이 쉽게 도전부로부터 이탈되는 일이 있으며, 이러한 도전성 입자들의 이탈은 검사용 소켓의 전체적인 전기전도성을 감소시키는 주요한 원인이 되고 있다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의하여 출원하여 등록된 등록공보 제1588844호에 개시된 검사용 소켓이 알려져 있다.
이러한 검사용 소켓(100)에서는, 상기 피검사 디바이스(140)의 단자(141)와 대응되는 위치마다 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자(111)가 두께방향으로 배열되어 있는 도전부(110)와, 각각의 도전부(110) 사이에 배치되어 도전부(110)를 감싸면서 지지하는 절연지지부(120)와, 각각의 도전부(110)의 내부에 배치되며 코일형태로 감겨진 탄소나노튜브(121)를 포함하되, 상기 탄소나노튜브(121)는 복수개가 도전부(110) 내에 서로 인접하게 배치된다.
검사용 소켓에 사용되는 탄소나노튜브는 절연성 탄성물질의 탄성을 보완하여 피검사 디바이스를 반복적으로 검사하는 과정에서 검사용 소켓이 탄성을 잃지 않도록 하며, 고온에서 절연성 탄성물질이 팽창하는 경우에도 인접한 스프링 형태의 탄소나노튜브가 서로 얽히도록 구성되어 있기 때문에 전기적 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다
그러나 검사용 소켓에 탄소나노튜브를 배치하는 경우에도 다음과 같은 문제점이 있게 된다.
순수한 탄소나노튜브는 전기전도성을 가지고 있게 되는데, 이러한 탄소나노튜브를 도전부가 아닌 절연지지부에 사용하게 되는 경우에는 전류 누설(leakage)이 발생하는 문제점이 있게 된다. 즉, 절연지지부는 전류의 흐름이 존재하지 않아야 하는데, 탄소나노튜브를 배치시키는 경우 전류 누설이 발생하여 쇼트의 우려가 있게 된다.
또한, 순수한 탄소나노튜브는 절연성 탄성물질인 실리콘 고무와 접착력이 떨어지기 때문에 빈번한 검사과정에서 실리콘 고무로부터 분리되거나 이탈될 수 있으며, 이 과정에서 기존의 검사용 소켓보다 기계적 강도를 저하시키는 일이 발생할 수 있다.
또한, 순수한 탄소나노튜브는 높은 반데르발스 힘(van der Waals force)으로 인해 강한 응집력이 발생하여 도 1의 확대도에 나타난 바와 같이 절연성 탄성물질 내에서 액상 실리콘 내에 탄소나토튜브를 배치한 상태에서 자장을 가해서 도전성 입자를 일부분에만 밀집시키는 검사용 소켓의 통상적인 제조과정 중에서 탄소나노튜브가 국부적으로 밀집된 분포형태를 가지게 되어 탄소나노튜브의 균일한 분산이 어려워지는 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 누설전류가 발생하지 않고, 절연성 탄성물질과의 접착력이 우수하며, 절연성 탄성물질 내에서 균일하게 분산될 수 있으며, 탄소소재의 방열특성을 이용하여 고온에서 저항 안정성을 가질 수 있고, 탄성 절연물질의 필러 역할로서 인장강도 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브를 가지는 검사용 소켓을 제공하는 것을 기술적 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 검사용 소켓은, 피검사 디바이스와 검사장치의 사이에 배치되어 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 검사용 소켓에 있어서,
상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와,
각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와,
상기 절연지지부 내부에 분산되어 배치되는 탄소나노튜브를 포함하되,
상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅되어 있다.
상기 검사용 소켓에서, 상기 탄소나노튜브가 함유된 절연지지부의 표면저항률(Surface Resistivity)은 109 ~ 1014 Ω 일 수 있다.
상기 검사용 소켓에서, 상기 탄소나노튜브는, 절연지지부 내에 균일하게 분산되어 배치될 수 있다.
상기 검사용 소켓에서, 상기 제2절연성 탄성물질은, 실리콘 고무일 수 있다.
상기 검사용 소켓에서, 상기 실리카가 코팅된 탄소나노튜브는, 상기 도전부에서 제1 절연성 탄성물질 내에 분산될 수 있다.
상기 검사용 소켓에서,
상기 절연지지부의 상면에는 도전부와 대응되는 위치마다 연결홀이 마련된 절연성 시트가 부착될 수 있다.
상기 검사용 소켓에서,
상기 탄소나노튜브는 상기 도전부에도 분산되어 배치될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 검사용 소켓은, 피검사 디바이스와 검사장치의 사이에 배치되어 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 검사용 소켓에 있어서,
상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와,
각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와,
상기 도전부 내부에 분산되어 배치되며 탄소나노튜브를 포함하되,
상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 검사용 소켓은, 피검사 디바이스와 검사장치의 사이에 배치되어 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 검사용 소켓에 있어서,
상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와,
각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와,
상기 도전부로부터 상측으로 돌출되며 상기 절연지지부의 표면보다 위에 놓여있는 돌출도전부 및,
상기 돌출도전부 내부에 분산되어 배치되는 탄소나노튜브를 포함하되,
상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅된다.
상기 검사용 소켓에서,
상기 절연지지부의 상면에는 도전부와 대응되는 위치마다 연결홀이 마련된 절연성 시트가 부착되어 있으며,
상기 절연지지부는 절연성 시트의 연결홀 내에 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 검사용 소켓은 탄소나노튜브에 실리카가 코팅처리되어 있어서 누설전류가 흐르는 것을 최소화하고, 절연성 탄성물질과 접착력을 강화시켜 전체적인 기계적 강도를 향상시키며, 반데르발스 힘을 약화시켜 균일한 분산이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 탄소소재의 방열특성을 이용하여 고온에서 저항 안정성을 가질 뿐 아니라, 절연성 탄성물질의 필러 역할로서 인장강도 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 검사용 소켓을 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 작동도.
도 3은 본 발명의 검사용 소켓을 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 작동도.
도 5는 본 발명에 따른 실리카가 코팅된 탄소나노튜브를 상세하게 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 도 3의 검사용 소켓을 제조하는 공정을 나타내는 도면.
도 8 내지 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 검사용 소켓을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 검사용 소켓(10)을 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 검사용 소켓(10)은, 피검사 디바이스(60)와 검사장치(70)의 사이에 배치되어 피검사 디바이스(60)의 단자(61)와 검사장치(70)의 패드(71)를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 것이다.
이러한 검사용 소켓(10)은, 도전부(20), 절연지지부(30) 및 탄소나노튜브(40)를 포함하여 구성된다.
상기 도전부(20)는 상기 피검사 디바이스(60)의 단자(61)와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자(21)가 두께방향으로 배열되어 있는 것이다. 이러한 도전부(20)에는 자성을 나타내는 도전성 입자(21)가 두께 방향으로 늘어서도록 배향된 상태로 조밀하게 함유되어 있다.
도전부(20)를 형성하는 제1 절연성 탄성물질로서는, 가교 구조를 갖는 내열성 고분자 물질이 바람직하다. 이러한 가교 고분자 물질을 얻기 위해서 사용할 수 있는 경화성 고분자 물질 형성 재료로서는 여러가지의 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, 검사용 소켓(10)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 30 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 20 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 10 ％ 이하인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 압축 영구 왜곡이 30 ％를 초과하는 경우에는, 얻어지는 검사용 소켓(10)을 다수회에 걸쳐 반복 사용했을 때, 또는 고온 환경하에서 반복하여 사용했을 때에는 도전부(20)에 영구 왜곡이 발생하기 쉽고, 그에 따라 도전부(20)에서의 도전성 입자(21)의 연쇄가 흐트러져, 그 결과 목적하는 도전성을 유지하기가 곤란해지는 경우가 있다.
또한, 실리콘 고무 경화물로서는, 23 ℃에서의 듀로미터 A 경도가 10 내지 80 인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 15 내지 80인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 20 내지 80 인 것을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 듀로미터 A 경도가 10 미만인 경우에는, 가압되었을 때 도전부(20)를 서로 절연하는 절연지지부(30)가 과도하게 왜곡되기 쉽고, 도전부(20) 사이의 목적하는 절연성을 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 상기 듀로미터 A 경도가 80을 초과하는 경우에는, 도전부(20)에 적정한 왜곡을 제공하기 위해 상당히 큰 하중에 의한 가압력이 필요해지기 때문에, 예를 들면 검사 대상물의 변형이나 파손이 생기기 쉬워진다.
검사용 소켓(10)에서의 도전부(20)에 함유되는 도전성 입자(21)로서는, 자장을 가하여 성형 재료 중에서 해당 도전성 입자(21)를 쉽게 이동시킬 수 있다는 관점에서 자성을 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 자성을 나타내는 도전성 입자(21)의 구체예로서는 철, 니켈, 코발트 등의 자성을 나타내는 금속 입자, 또는 이들의 합금의 입자 또는 이들 금속을 함유하는 입자, 또는 이들 입자를 코어 입자로 하고, 해당 코어 입자의 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 코어 입자로 하고, 해당 코어 입자의 표면에 니켈, 코발트 등의 도전성 자성체의 도금을 실시한 것, 또는 코어 입자에 도전성 자성체 및 도전성이 양호한 금속 모두를 피복한 것 등을 들 수 있다.
이들 중에서는 니켈 입자를 코어 입자로 하고, 그 표면에 금이나 은 등의 도전성이 양호한 금속의 도금을 실시한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
코어 입자의 표면에 도전성 금속을 피복하는 수단으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 무전해 도금에 의해 행할 수 있다.
도전성 입자(21)로서, 코어 입자의 표면에 도전성 금속이 피복되어 이루어지는 것을 사용하는 경우에는, 양호한 도전성이 얻어지는 관점에서 입자 표면에서의 도전성 금속의 피복률(코어 입자의 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 코어 입자의 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 코어 입자의 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 코어 입자의 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(21)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 조건을 만족하는 도전성 입자(21)를 사용함으로써, 얻어지는 검사용 소켓(10)은 가압 변형이 용이해지고, 도전성 입자(21) 사이에 충분한 전기적 접촉을 얻을 수 있다.
또한, 도전성 입자(21)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고분자 물질 형성 재료 중에 쉽게 분산시킬 수 있다는 점에서 구상인 것, 별 형상인 것이 바람직하다.
상기 절연지지부(30)는 상기 도전부(20) 주위에 배치되어 각각의 도전부(20)를 절연시키면서 지지하는 것으로서, 제2 절연성 탄성물질로 이루어지며 그 내부에 도전성 입자(21)가 전혀 또는 거의 함유되어 있지 않은 것이다. 이러한 절연지지부(30)는 도전부(20)를 구성하는 제1 절연성 탄성물질과 동일한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어 실리콘 고무로 이루어지는 것이 가능하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 탄성이 있으면서도 절연성을 가지는 소재라면 실리콘 고무 외에 다양한 소재가 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 탄소나노튜브(40)는, 절연지지부(30) 내부에 분산되어 배치되며 각각은 실 형태를 가지게 된다. 이러한 탄소나노튜브(40)는 10 ~ 20nm 두께의 긴 실형태를 가지고 있게 된다. 탄소나노튜브(40)는 도전부(20)의 수평방향 직경보다 작은 연장길이를 가지고 있으며, 수직(두께방향), 수평(면방향), 또는 경사방향 등 다양한 방향성을 가지면서 도전부(20) 내에 포함되어 있게 된다.
이러한 탄소나노튜브(40)는, 섬유 소재가 가질 수 없는 독특한 구조를 지닌 비정질 탄소 섬유로서 탄소소재 특유의 방열특성을 가진다. 이러한 탄소나노튜브(40)는 절연성 탄성물질 내에 함유됨으로서 고온에서 저항 안정성을 가질 수 있도록 한다. 또한 절연성 탄성물질인 실리콘 고무 내에 필러 역할로서 인장강도 및 내마모성을 향상시키는 기능도 수행하게 된다.
상기 탄소나노튜브(40)는 탄소나노튜브 제조용 촉매를 이용하여 제조할 수 있으며, 예를 들어 촉매를 가열하는 가열 공정과 원료가스 및 캐리어 가스를 공급해, 원료가스를 촉매에 접촉시키는 것에 의해서, 카본 나노 구조물을 성장시키는 성장 공정을 포함하여 제조할 수 있다.
가열 공정에서는, 원료가스가 촉매에 의해 분해될 수 있는 가장 낮은 온도 이상으로 촉매를 가열한다. 이때 가열 온도는, 촉매의 종류와 원료가스의 종류에 의해 적당하게 조절할 수 있으며, 일예로서 600℃이상으로 설정할 수 있다.
성장 공정에서는, 원료가스 및 캐리어 가스를 촉매에 공급해, 탄소나노튜브(40)의 성장을 실시한다. 구체적으로는, 공급된 원료가스는, 가열된 촉매의 표면에 접촉함으로써 분해된다. 이것에 의해 분해 생성된 탄소 원자가 촉매 표면에 합성되어 탄소나노튜브(40)가 형성된다. 이러한 성장 공정에 있어서의 반응 실내의 압력으로서는, 채용하는 반응 조건에 의해 적당하게 조절될 수 있으며, 예를 들면, 대기압에서 반응을 실시할 수 있다.또, 반응 시간에 대해서는, 반응 조건 및 원하는 탄소나노튜브(40)의 길이 등에 따라 적당히 변경할 수 있다.
한편, 상기 탄소나노튜브(40)에는 도 5에 도시된 바와 같이 그 표면에 실리카(Silica; 41)가 코팅되어 감싸고 있게 된다. 탄소나노튜브(40)에 실리카(41)를 코팅하는 방법으로는 대표적으로 졸-겔법(sol-gel technique)(Seeger T.외 6명, Chem. Phys. Lett., 41-46, 2001; Seeger T.외 6명, Chem. Commun., 1, 34-35, 2002 등), 계면활성제 커플링 공정(surfactant coupling layer)(Fu Q.외 2명, Nano Lett., 3, 329-335, 2002 등), 스퍼터링-어닐린 공정(sputtering-annealing process)(Liu J.W.외 5명, Chem. Phys. Lett., 348, 357-360, 2001; ) 등을 이용할 수 있다.
이 중 본 실시예에서는 탄소나노튜브(40)의 표면에 바로 실리카를 코팅하여 사용하게 된다.
이러한 본 발명에 따른 탄소나노튜브(40)는 그 표면에 실리카가 코팅되어 있기 때문에 다음과 같은 장점이 있게 된다.
먼저, 순수한 탄소나노튜브(40)와 대비할 때 표면저항률이 높아지게 되어 누설전류가 감소되는 장점이 있다. 구체적으로 순수한 탄소나노튜브(40)는 실리콘 고무 내에 다수 혼합되었을 때 실리콘 고무의 표면에서의 표면저항률((Surface Resistivity))이 1 × 108Ω ~ 5 × 108Ω을 가지기 때문에 검사용 소켓(10)에 적용시 절연지지부(30)에 누설전류가 발생할 수 있게 된다. 이러한 누설전류의 발생으로 인하여 제2 절연성 탄성물질 내에 함유되는 탄소나노튜브(40)의 함유량을 크게 할 수 없었다. 그러나 본 실시예에서는 탄소나노튜브(40)에 실리카를 표면코팅하여 표면저항률을 높게 함으로서 누설전류의 발생을 최소화할 수 있게 된다. 이에 따라 탄소나노튜브(40)의 함유량을 높여도 전류가 누설될 염려가 없이 안정적으로 사용가능하다는 장점이 있다. 한편, 실리카를 코팅한 탄소나노튜브(40)가 다수 혼합된 실리콘 고무의 적절한 표면저항률은 1 ×109 Ω ~ 1 ×1014 Ω인 것이 좋고, 보다 바람직하게는 절연체 수준인 1 ×1012 Ω ~ 1 ×1014Ω 인 것이 좋다.
또한, 순수한 탄소나노튜브(40)는 절연성 탄성물질인 실리콘 고무 등과의 접착력이 약해서 검사과정에서 실리콘 고무로부터 쉽게 분리되는 일이 발생하게 되고 이와 같이 실리콘 고무로부터 분리된 탄소나노튜브(40)는 실리콘 고무의 인장강도 및 내마모성 향상에 크게 기여하기 어려웠다. 이에 반해서 본 발명의 실리카가 코팅된 탄소나노튜브(40)는 실리콘 고무와의 접착력이 우수하여 빈번한 검사과정에서도 접착력을 그대로 유지하게 되어 장기간 확실한 인장강도 및 내마모성 향상을 기대할 수 있다. 특히 실리콘 고무의 필러 역할로서 장기간 인장강도 및 내마모성 향상을 유지할 수 있다.
또한 순수한 탄소나노튜브(40)는 분자간 인력(van der Waals force)로 인하여 분말간 응집이 심하여 실리콘 고무 내부에서 균일하게 분산되지 못하고 실리콘 물성 편차 및 기계적 특성의 향상을 저해하는 요인이 되고 있었다. 즉, 분자간 인력에 의하여 탄소나노튜브(40)가 뭉쳐져 있는 부분과 탄소나노튜브(40)가 존재하는 않는 부분에서 실리콘 고무의 인장강도 및 내마모성이 크게 달라질 수 있어 실리콘 고무의 물성편차가 상당하게 불균일하게 된다.
이에 반해서 실리카가 코팅된 탄소나노튜브(40)는 분자간 인력을 약화시킬 수 있어서 분산력이 높아 각각의 탄소나노튜브(40)가 균일하게 분산될 수 있게 된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 순수한 탄소나노튜브(40)는 분말간 응집이 강해서 균일하게 분산되지 못하고 있으나, 본 실시예에 따른 탄소나노튜브(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 분말간 응집이 약해서 절연지지부(30)에서 균일하게 분산되어 있다는 점을 확인할 수 있다.
또한 본 발명은 탄소나노튜브에 실리카가 코팅되어 있어서 누설전류가 거의 존재하지 않기 때문에 실리콘 고무 내에 필요한 만큼 충분한 양을 사용할 수 있게 되며, 이에 따라서 탄소소재 특유의 방열특성(함유량에 비례)을 이용하여 고온에서 저항 안정성을 충분하게 가질 수 있게 되는 장점이 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 검사용 소켓(10)은 다음과 같이 제조될 수 있다.
먼저, 액상의 절연성 탄성물질 중에 자성을 나타내는 도전성 입자(21) 및 실리카가 코팅된 탄소나노튜브(40)를 분산시킴으로써 유동성의 성형재료(20A)를 제조하고, 도 6에 나타낸 바와 같이 이 성형재료(20A)를 금형의 캐비티 내에 충전함과 동시에, 프레임판(45)을, 상형 (50)의 강자성체 부분(52)와 이에 대응하는 하형 (55)의 강자성체 부분 (57) 사이에 위치된 상태로 금형 내에 매설한다. 이어서, 상형 (50)에 있어서의 강자성체 기판 (51)의 상면 및 하형 (55)에 있어서의 강자성체 기판 (56)의 하면에, 예를 들면 한쌍의 전자석(도시 생략)을 배치하고, 상기 전자석을 작동시킴으로써, 강도 분포를 갖는 평행 자장, 즉 상형(50)의 강자성체 부분(52)과 이에 대응하는 하형 (55)의 강자성체 부분 (57) 사이에 큰 강도를 갖는 평행 자장을 성형재료의 두께 방향으로 작용시킨다.
그 결과, 성형재료(20A)에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 성형재료 (20A) 중에 분산되어 있던 도전성 입자(21)가, 상형 (50)의 강자성체 부분 (52)과 이에 대응하는 하형 (55)의 강자성체 부분 (57) 사이에 위치하는 도전부(20)가 되어야 할 부분에 집합하는 동시에, 상기 성형재료(20A)의 두께 방향으로 배열하도록 배향한다.
또한, 이 상태에 있어서, 성형재료(20A)를 경화 처리함으로써, 상형 (50)의 강자성체 부분 (52)와 이에 대응하는 하형 (55)의 강자성체 부분 (57) 사이에 배치된, 절연성 탄성물질 중에 도전성 입자(21)가 두께 방향으로 배열하도록 배향한 상태로 조밀하게 충전된 도전부(20)와, 이 도전부(20)의 주위에 도전성 입자(21)가 전혀 또는 거의 존재하지 않는 절연성 지지부(30)를 갖는 검사용 소켓(10)이 제조된다. 이때 도전부(20)와 절연지지부(30)에는 실리카가 코팅된 탄소나노튜브(40)가 균일하게 분산되어 있게 된다. 특히 탄소나노튜브는 실리카가 코팅되어 있어서 유동성의 성형재료를 제조하는 과정에서도 균일한 배합이 잘되는 장점이 있게 된다.
이러한 본 발명에 따른 검사용 소켓(10)은 다음과 같은 작용효과를 가진다.
먼저, 도전부(20)를 검사장치(70)의 패드(71)와 접촉하도록 검사용 소켓(10)을 검사장치(70)에 탑재한 상태에서, 피검사 디바이스(60)를 검사용 소켓(10) 측으로 이동시킨다. 이후에 피검사 디바이스(60)을 하강시켜 도 4에 도시된 바와 같이 상기 피검사 디바이스(60)의 단자(61)들이 상기 도전부(20)의 상면에 접촉되도록 한다. 이후에 검사장치(70)로부터 소정의 전기적인 신호가 인가되면, 그 신호가 도전부(20)를 거쳐서 피검사 디바이스(60)로 전달되면서 소정의 전기적 검사를 수행하게 되는 것이다.
이때 피검사 디바이스(60)의 단자(61)들이 도전부(20)를 가압하는 경우 도전부(20)는 두께방향을 압축되면서 좌우방향으로 팽창되고 도전부(20) 사이의 절연지지부(30)도 팽창되면서 상기 도전부(20)를 지지하게 된다.
본 실시예에서는 실리카가 코팅된 탄소나노튜브를 검사용 소켓 내부에 균일하게 분산시켜 배치함으로서, 실리콘 고무(절연성 탄성물질)가 탄성변형될 때 실리콘 고무의 필러 역할로서 인장강도 및 내마모성을 향상시켜, 실리콘 고무의 찢어짐을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 피검사 디바이스의 가압 이외에도 번인테스트를 위하여 고온환경하에 놓일 때, 실리콘 고무가 과도하게 팽창되는 일이 있게 되는데, 본 실시예에서는 실리카가 코팅된 탄소나노튜브가 실리콘 고무 내에 마련되어 있어서 실리콘 고무가 과도하게 팽창되는 것을 억제할 수 있게 된다. 즉, 탄소나노튜브는 실리콘 고무의 팽창을 허용하되, 그 최대 팽창량(실리콘 고무가 찢어지는 정도까지 팽창되는 범위)을 제어함으로서 실리콘 고무가 찢어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 탄소나노튜브에 실리카가 코팅되어 있으므로, 누설전류가 발생되지 않아 절연성 탄성물질 내 탄소나노튜브의 양을 증가시키는 것도 가능하고, 탄소나노튜브가 실리콘 고무와 확실하게 접착되어 장기간 탄성력을 유지할 수 있으며, 탄소나노튜브가 균일하게 분산되어 검사용 소켓 전반에 걸쳐서 실리콘 고무의 물성치 편차가 거의 없게 될 뿐 아니라, 탄소소재의 방열특성을 이용하여 고온에서 저항 안정성도 가질 수 있게 된다.
이러한 본 발명에 따른 검사용 소켓은 다음과 같이 변형되는 것도 가능하다.
상술한 실시예에서는 절연지지부에 탄소나노튜브가 배열되어 있는 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 도 8에 도시된 바와 같이 도전부(20)에만 탄소나노튜브(40)가 배열되어 있는 것도 가능하다. 이때 절연지지부(30)에서는 탄소나노튜브가 존재하지 않거나 거의 존재하지 않는다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 탄소나노튜브(40)가 도전부(20)와 절연지지부(30) 모두에 배열되어 있는 것도 가능하다.
이외에도 탄소나노튜브가 절연지지부에만 배열되는 것도 가능하다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 같이 상기 절연지지부(30)의 상면에는 도전부와 대응되는 위치마다 연결홀(31A)이 마련된 절연성 시트(31)가 부착되어 있게 된다.
상기 절연성 시트(31)는, 액정 폴리머, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아라미드 수지, 폴리아미드 수지 등의 수지 재료, 글래스 섬유 보강형 에폭시 수지, 글래스 섬유 보강형 폴리에스테르 수지, 글래스 섬유 보강형 폴리이미드 수지 등의 섬유 보강형 수지 재료, 에폭시 수지 등에 알루미나, 붕소 나이트라이드 등의 무기 재료를 필러로서 함유한 복합 수지 재료 등을 이용할 수 있다.
또한, 검사용 소켓을 고온 환경하에서 사용할 경우에는, 절연성 시트(31)로서, 선열팽창 계수가 3×10-5/K 이하의 것을 이용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1×10-6 내지 2×10-5/K, 특히 바람직하게는 1×10-6 내지 6×10-6/K이다. 이러한 절연성 시트(11)를 이용함으로써, 절연성 시트(11)의 열팽창에 의한 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
절연성 시트(31)은 절연지지부(30) 상면에 일체적으로 부착되어 있게 됨으로서, 피검사 디바이스로부터 전달되어오는 이물질이 절연지지부에 직접 닿게 됨으로서 절연지지부의 표면에 이물질이 쌓이게 되는 것을 방지한다. 또한, 절연지지부(30)의 상면에 절연성 시트(31)가 부착됨으로서 실리콘 고무가 지나치게 팽창되는 것을 억제하는 기능도 동시에 수행할 수 있게 된다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 도전부(20)의 상부에는 도전부(20)로부터 상측으로 돌출되는 돌출도전부(25)가 추가로 마련될 수 있다. 이때 돌출도전부(25)는 상기 절연지지부(30)의 표면보다 위에 놓여있게 된다. 이와 같이 돌출도전부(25)가 마련되어 있는 경우 탄소나노튜브(40)는 돌출도전부(25)에만 존재하는 것이 가능하다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이 돌출도전부(25)가 마련된 검사용 소켓에서 탄소나노튜브(40)가 도전부(20), 절연지지부(30) 및 돌출도전부(25) 모두에 배열되는 것도 가능하다.
또한 도 13에 도시된 바와 같이, 절연지지부(30)의 상면에 절연성 시트(31)이 부착된 상태에서, 상기 돌출도전부(25)는 절연성 시트의 연결홀(31A) 내에 삽입되어 돌출도전부(25)가 절연성 시트(31)에 의하여 지지되는 것도 가능하다.
이상에서 다양한 실시예를 들어 본 발명의 검사용 소켓을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 권리범위로부터 합리적으로 해석될 수 있는 것이라면 무엇이나 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (10)

  1. 피검사 디바이스와 검사장치의 사이에 배치되어 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 검사용 소켓에 있어서,
    상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와,
    각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와,
    상기 절연지지부 내부에 분산되어 배치되는 탄소나노튜브를 포함하되,
    상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브가 함유된 절연지지부의 표면저항률(Surface Resistivity)은 109 ~ 1014 Ω 인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는, 절연지지부 내에 균일하게 분산되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2절연성 탄성물질은, 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리카가 코팅된 탄소나노튜브는, 상기 도전부에서 제1 절연성 탄성물질 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연지지부의 상면에는 도전부와 대응되는 위치마다 연결홀이 마련된 절연성 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 상기 도전부에도 분산되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 소켓.
  8. 피검사 디바이스와 검사장치의 사이에 배치되어 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 검사용 소켓에 있어서,
    상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와,
    각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와,
    상기 도전부 내부에 분산되어 배치되며 탄소나노튜브를 포함하되,
    상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  9. 피검사 디바이스와 검사장치의 사이에 배치되어 피검사 디바이스의 단자와 검사장치의 패드를 서로 전기적으로 접속시키기 위한 검사용 소켓에 있어서,
    상기 피검사 디바이스의 단자와 대응되는 위치마다 제1 절연성 탄성물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께방향으로 배열되어 있는 복수의 도전부와,
    각각의 도전부 사이에 배치되어 도전부를 감싸면서 도전부를 지지하며 제2 절연성 탄성물질로 이루어지는 절연지지부와,
    상기 도전부로부터 상측으로 돌출되며 상기 절연지지부의 표면보다 위에 놓여있는 돌출도전부 및,
    상기 돌출도전부 내부에 분산되어 배치되는 탄소나노튜브를 포함하되,
    상기 탄소나노튜브는, 그 표면에 실리카(Silica)가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브가 포함된 검사용 소켓.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연지지부의 상면에는 도전부와 대응되는 위치마다 연결홀이 마련된 절연성 시트가 부착되어 있으며,
    상기 돌출도전부는 절연성 시트의 연결홀 내에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 소켓.
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