KR20180112169A

KR20180112169A - 레이저 가공 기술이 적용된 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓

Info

Publication number: KR20180112169A
Application number: KR1020170041373A
Authority: KR
Inventors: 문해중; 이은주
Original assignee: 주식회사 이노글로벌
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-10-12
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: KR101970697B1

Abstract

본 발명은 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈에 있어서, 절연성 재질의 제1 단위 절연 부재와 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 배열된 단위 본체와, 각각의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 도전성을 갖는 복수의 도전성 와이어 부재를 포함하고; 각각의 상기 도전성 와이어 부재의 상부 및 하부는 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출되며; 각각의 상기 도전성 와이어 부재는 탄소 섬유와, 상기 도전성 와이어 부재가 도전성을 갖도록 상기 탄소 섬유의 외부 표면에 도포된 도전성 외피부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 초정밀 레이저 가공 기술과 탄소 섬유를 이용하여, 안정적인 신호 전달과 함께 하이-스피드로의 테스트가 가능할 뿐만 아니라 피치-프리(Pitch-free)를 구현할 수 있고, 하이-스피드의 CPU와 보드 사이에서 CPU와 보드를 전기적으로 연결하는 인터포저(Interposer)에도 적용 가능하게 되며, 상하 방향으로의 두께에 대한 제약이 제거되어, 1mm 이하의 두께로의 제작도 가능하게 된다.

Description

레이저 가공 기술이 적용된 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓{BY-DIRECTIONAL ELECTRICALLY CONDUCTIVE PATTERN MODULE USING CARBON FIBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF TO WHICH LASER PROCESSING TECHNOLOGY IS APPLIED , BY-DIRECTIONAL ELECTRICALLY CONDUCTIVE SOCKET}

본 발명은 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포고-핀 타입의 반도체 테스트 소켓을 대체가 가능하면서도 안정적인 신호 전달과 함께 하이-스피드로의 테스트가 가능할 뿐만 아니라 피치-프리(Pitch-free)를 구현할 수 있고, 하이-스피드의 CPU와 보드 사이에서 CPU와 보드를 전기적으로 연결하는 인터포저(Interposer)에도 적용 가능한 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓에 관한 것이다.

반도체 소자는 제조 과정을 거친 후 전기적 성능의 양불을 판단하기 위한 검사를 수행하게 된다. 반도체 소자의 양불 검사는 반도체 소자의 단자와 전기적으로 접촉될 수 있도록 형성된 반도체 테스트 소켓(또는 콘텍터 또는 커넥터)을 반도체 소자와 검사회로기판 사이에 삽입한 상태에서 검사가 수행된다. 그리고, 반도체 테스트 소켓은 반도체 소자의 최종 양불 검사 외에도 반도체 소자의 제조 과정 중 번-인(Burn-In) 테스트 과정에서도 사용되고 있다.

반도체 소자의 집적화 기술의 발달과 소형화 추세에 따라 반도체 소자의 단자 즉, 리드의 크기 및 간격도 미세화되는 추세이고, 그에 따라 테스트 소켓의 도전 패턴 상호간의 간격도 미세하게 형성하는 방법이 요구되고 있다.

그런데, 기존의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓으로는 집적화되는 반도체 소자를 테스트하기 위한 반도체 테스트 소켓을 제작하는데 한계가 있었다. 도 1 내지 도 3은 한국공개특허 제10-2011-0065047호에 개시된 종래의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓의 예를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 기존이 반도체 테스트 소켓(1100)은 반도체 디바이스(1130)의 단자(1131)와 대응되는 위치에 상하방향으로 관통공(1111)이 형성된 하우징(1110)과, 하우징(1110)의 관통공(1111) 내에 장착되어 반도체 디바이스(1130)의 단자(1131) 및 테스트 장치(1140)의 패드(1141)를 전기적으로 연결시키는 포고-핀(Pogo-pin)(1120)으로 이루어진다.

포고-핀(Pogo-pin)(1120)의 구성은, 포고-핀(Pogo-pin) 본체로 사용되며 내부가 비어있는 원통형 형태를 가지는 배럴(1124)과, 배럴(1124)의 하측에 형성되는 접촉팁(1123)과, 배럴(1124) 내부에서 접촉팁(1123)과 연결되어 수축과 팽창 운동을 하는 스프링(1122) 및 접촉팁(1123)과 연결된 스프링(1122) 반대편에 연결되어 반도체 디바이스(1130)와의 접촉에 따라 상하운동을 수행하는 접촉핀(1121)으로 구성된다.

이 때, 스프링(1122)은 수축 및 팽창을 하면서 접촉핀(1121)과 접촉팁(1123)에 전달되는 기계적인 충격을 흡수하면서 반도체 디바이스(1130)의 단자(1131)와 테스트 장치(1140)의 패드(1141)를 전기적으로 접속시켜 전기적인 불량여부를 검사하게 한다.

그런데, 상기와 같은 기존의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓은 상하 방향으로의 탄성을 유지하기 위해 물리적인 스프링을 사용하게 되고, 배럴 내부에 스프링과 핀을 삽입하고, 배럴을 다시 하우징의 관통공 내부에 삽입하여야 하므로 그 공정이 복잡할 뿐만 아니라 공정의 복잡성으로 인해 제조 가격이 상승하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 상하 방향으로 탄성을 갖는 전기적 접촉 구조의 구현을 위한 물리적인 구성 자체가 미세 피치를 구현하는데 한계가 있으며, 근래에 집적화된 반도체 소자에는 적용하는데 이미 한계치까지 도달해 있는 실정이다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓은 상부의 상하 방향으로 접속팁(1123), 스프링(1122) 및 접속핀(1121)으로 연결되는 구조를 가지고 있어, 상하 방향으로의 길이를 줄이는데 한계가 있는데, 일 예로 상하 방향으로의 길이를 1mm 이하로 줄이는 것은 현실적으로 불가능하고, 이와 같은 길이의 한계는 하이-스피드의 디바이스를 테스트하는데 한계로 작용하게 된다.

또한, 근래에 미세 피치를 구현함과 동시에, 테스트 대상인 단자의 피치 간격과 무관하게 범용적으로 적용할 수 있는 제품, 즉 피치-프리(Pitch-fre)의 구현이 가능한 테스트 소켓에 대한 요구도 증가하고 있다.

한편, 포고-핀(Pogo-pin)의 반도체 테스트 소켓은 반도체 디바이스의 테스트 외에 두 디바이스를 전기적으로 연결하는 구조에서도 사용된다. 대표적인 예로, 하이-스피드의 CPU, 예컨대 대용량의 서버에 사용되는 CPU와 보드 사이에서 CPU의 핀과 보드의 단자 간을 연결하는 인터포저(Interposer)로 적용되고 있다.

대용량 서버에 사용되는 CPU이 경우, 일반 PC의 CPU 보다 면적이 넓고 핀의 수가 1000여개가 넘는 경우가 많아, 보드의 단자와 직접 접촉시키는 경우 접촉 불량이 발생할 수 있어, CPU와 보드 사이에서 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 인터포저(Interposer)가 상하 방향으로 탄성적으로 두 디바이스를 연결하게 된다.

그런데, 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 인터포저(Interposer)의 경우, 상술한 바와 같이, 피치의 한계로 인해 피치 간격이 좁아지는 CPU에 적용하는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 상하 방향으로의 길이 한계로 인해 하이-스피드로 동작하는 CPU의 속도를 따라가기 어려운 문제점이 제기되고 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 포고-핀 타입의 반도체 테스트 소켓을 대체가 가능하면서도 안정적인 신호 전달과 함께 하이-스피드로의 테스트가 가능할 뿐만 아니라 피치-프리(Pitch-free)를 구현할 수 있고, 하이-스피드의 CPU와 보드 사이에서 CPU와 보드를 전기적으로 연결하는 인터포저(Interposer)에도 적용 가능한 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈에 있어서, 절연성 재질의 제1 단위 절연 부재와 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 배열된 단위 본체와, 각각의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 도전성을 갖는 복수의 도전성 와이어 부재를 포함하고; 각각의 상기 도전성 와이어 부재의 상부 및 하부는 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출되며; 각각의 상기 도전성 와이어 부재는 탄소 섬유와, 상기 도전성 와이어 부재가 도전성을 갖도록 상기 탄소 섬유의 외부 표면에 도포된 도전성 외피부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 핀에 의해 달성될 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈에 있어서, 절연성 재질의 제1 단위 절연 부재와 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 배열된 단위 본체와, 각각의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 도전성을 갖는 복수의 도전성 와이어 부재를 포함하고; 하나의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 복수의 상기 도전성 와이어 부재는 상기 가로 방향으로 누운 상태로 상호 접촉된 상태로 배치되며; 하나의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 복수의 상기 도전성 와이 부재 중 적어도 하나는 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면으로 노출되며; 하나의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 복수의 상기 도전성 와이 부재 중 적어도 하나는 상기 제1 단위 절연 부재의 하부 표면으로 노출되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈에 의해서도 달성된다.

여기서, 각각의 상기 제1 단위 절연 부재 내부의 복수의 상기 도전성 와이어 부재 사이사이에는 도전성을 갖는 도전성 분말이 분포될 수 있다.

또한, 상기 도전성 외피부는 니켈과 금의 순차적인 도금을 통해 형성될 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따라, 상기의 복수의 양방향 도전성 패턴 모듈이 깊이 방향으로 배열된 양방향 도전성 소켓에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 양방향 도전성 패턴 모듈의 각각의 상기 제1 단위 절연 부재 내부의 복수의 상기 도전성 와이어 부재 사이사이에는 도전성을 갖는 도전성 분말이 분포될 수 있다.

그리고, 상호 인접한 상기 양방향 도전성 패턴 모듈 사이에는 절연성 재질의 절연 시트가 배치될 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따라, 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법에 있어서, (a) 탄소 섬유의 외부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하여 도전성 와이어 부재를 형성하는 단계와; (b) 상기 도전성 와이어 부재의 양측 단부가 각각 상하 방향 양측으로 향한 상태로 복수의 상기 도전성 와이어 부재를 가로 방향으로 상호 밀착되게 배열하는 단계와; (c) 상호 밀착된 복수의 상기 도전성 와이어 부재가 내부에 수용되도록 절연성 재질의 제1 절연 부재를 형성하는 단계와; (d) 상기 제1 절연 부재에 깊이 방향으로 관통된 복수의 관통공을 형성하되, 복수의 상기 관통공을 상기 가로 방향으로 기 설정된 기준 피치로 형성하는 단계와; (e) 각각의 상기 관통공을 절연성 재질로 채워 상기 가로 방향으로 상기 기준 피치로 이격된 제2 절연 부재를 형성하는 단계와; (f) 각각의 상기 제2 절연 부재의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역의 절취되도록 상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재를 상기 가로 방향으로 절취하는 단계와 - 상기 가로 방향으로의 절취에 따라 상기 제1 절연 부재가 제1 단위 절연 부재를 형성하고, 상기 제2 절연 부재가 제2 단위 절연 부재를 형성하여 상기 제1 단위 절연 부재와 상기 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 형성됨; (g) 상기 (f) 단계에서의 절취에 따라 각각의 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출된 상기 도전성 와이어 부재의 상부 표면 및 하부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법에 의해서도 달성된다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따라, 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법에 있어서, (a) 탄소 섬유의 외부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하여 도전성 와이어 부재를 형성하는 단계와; (b) 상기 도전성 와이어 부재의 양측 단부가 각각 가로 방향 양측으로 향한 상태로 복수의 상기 도전성 와이어 부재를 상하 방향으로 상호 밀착되게 배열하는 단계와; (c) 상호 밀착된 복수의 상기 도전성 와이어 부재가 내부에 수용되도록 절연성 재질의 제1 절연 부재를 형성하는 단계와; (d) 상기 제1 절연 부재에 깊이 방향으로 관통된 복수의 관통공을 형성하되, 복수의 상기 관통공을 상기 가로 방향으로 기 설정된 기준 피치로 형성하는 단계와; (e) 각각의 상기 관통공을 절연성 재질로 채워 상기 가로 방향으로 상기 기준 피치로 이격된 제2 절연 부재를 형성하는 단계와; (f) 각각의 상기 제2 절연 부재의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역의 절취되도록 상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재를 상기 가로 방향으로 절취하는 단계 - 상기 가로 방향으로의 절취에 따라 상기 제1 절연 부재가 제1 단위 절연 부재를 형성하고, 상기 제2 절연 부재가 제2 단위 절연 부재를 형성하여 상기 제1 단위 절연 부재와 상기 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 형성되고, 복수의 상기 도전성 와이어 부재 중 일부가 각각의 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 노출됨 - 를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법에 의해서도 달성된다.

여기서, (g) 상기 (f) 단계에서의 절취에 따라 각각의 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출된 상기 도전성 와이어 부재를 도전성을 갖는 재질로 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 (b) 단계에서 복수의 상기 도전성 와이어 부재는 상기 깊이 방향으로도 일정 두께로 밀착될 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계에서는 상기 탄소 섬유에 니켈과 금의 순차적인 도금을 통해 수행될 수 있다.

그리고, 상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에, 복수의 상기 도전성 와이어 부재 사이사이에 도전성을 갖는 도전성 분말을 분포시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따르면, 포고-핀 타입의 반도체 테스트 소켓을 대체가 가능하면서도 안정적인 신호 전달과 함께 하이-스피드로의 테스트가 가능할 뿐만 아니라 피치-프리(Pitch-free)를 구현할 수 있고, 하이-스피드의 CPU와 보드 사이에서 CPU와 보드를 전기적으로 연결하는 인터포저(Interposer)에도 적용 가능한 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈 및 그 제조방법, 이를 이용한 양방향 도전성 소켓이 제공된다.

도 1 내지 도 3은 종래의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 반도체 테스트 소켓을 설명하기 위한 도면이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 패턴 모듈 및 양방향 도전성 소켓의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 패턴 모듈 및 양방향 도전성 소켓의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 도전성 패턴 모듈(100) 및 양방향 도전성 소켓(10)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 도전성 와이어 부재(110a)를 가로 방향으로 상호 밀착되게 배열한다. 이 때, 각각의 도전성 와이어 부재(110a)의 양측 단부가 각각 상하 방향 양측으로 배열된 상태가 된다.

각각의 도전성 와이어 부재(110a)는 탄소 섬유의 외부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하여 탄소 섬유의 외부 표면에 도전성 외피부를 형성하여, 탄소 섬유가 도전성을 갖도록 제작된다. 여기서, 도전성 외피부는 탄소 섬유의 외부 표면을 먼저 니켈으로 도금한 후, 금을 도금하여 형성되는 것을 예로 한다.

복수의 도전성 와이어 부재(110a)는 가로 방향으로 밀착될 뿐만 아니라, 깊이 방향으로도 밀착되도록 형성됨으로써, 복수의 도전성 와이어 부재(110a)의 묶음들이 깊이 방향으로도 일정 두께를 가지게 된다.

상기와 같이 복수의 도전성 와이어 부재(110a)를 밀착시킨 상태에서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 밀착된 도전성 와이어 부재(110a)가 내부에 수용되도록 절연성 재질의 제1 절연 부재(120a)를 형성한다. 일 예로, 밀착된 도전성 와이어 부재(110a)를 금형에 안착시킨 후, 액상의 절연성 재질을 주입한 후 경화시키게 되면 도전성 와이어 부재(110a)가 내부에 수용된 상태로 제1 절연 부재(120a)가 형성 가능하게 된다. 본 발명에서는 제1 절연 부재(120a)를 형성하기 위한 절연성 재질로 탄성을 갖는 실리콘 재질이 적용되는 것을 예로 한다.

제1 절연 부재(120a)가 형성되면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 절연 부재(120a)에 깊이 방향으로 관통된 복수의 관통공(130)을 형성한다. 여기서, 복수의 관통공(130)은 길이 방향으로 기 설정된 기준 피치로 형성된다. 도 5의 (a)에서는 관통공(130)들이 3열로 형성되는 것을 예로 하는데, 하나의 열이 하나의 양방향 도전성 패턴 모듈(100)을 구성하는데 사용된다. 여기서, 관통공(130)은 초정밀 레이저 가공을 통해 형성 가능하다.

그런 다음, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 관통공(130)을 절연성 재질로 채우게 되면, 가로 방향으로 기준 피치로 이격된 제2 절연 부재(140a)가 형성된다. 여기서, 제2 절연 부재(140a)를 형성하기 위한 절연 부재로 탄성을 갖는 실리콘 재질, 즉 제1 절연 부재(120a)를 형성한 재질과 동일한 재질로 형성될 수 있다.

이와 같이 제2 절연 부재(140a)의 형성이 완료되면, 도 5의 (b)에 도시된 절취선(C1)을 따라 제1 절연 부재(120a) 및 제2 절연 부재(140a)를 절취한다. 이 때, 절취선(C1)은 각각의 제2 절연 부재(140a)의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역이 절취되도록 형성된다. 여기서, 절취 과정을 초정밀 레이저 가공을 통해 진행될 수 있다.

이와 같이 절취선(C1)을 따라 절취하게 되면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 양방향 도전성 패턴 모듈(100)이 형성 가능하게 되는데, 양방향 도전성 패턴 모듈(100)은 제1 절연 부재(120a)의 절취에 따라 형성되는 복수의 제1 단위 절연 부재(120)와, 제2 절연 부재(140a)의 절취에 따라 형성되는 복수의 제2 단위 절연 부재(140)가 가로 방향으로 교대로 배열되는 단위 본체, 그리고 제1 단위 절연 부재(120)의 내부에 배치되는 도전성 와이어 부재(110)를 포함하게 된다.

이 때, 도전성 와이어 부재(110)는 각각의 제1 단위 절연 부재(120)의 상부 표면 및 하부 표면의 그 상부 및 하부가 각각 노출된 상태(도 6의 (b)의 확대 영역 참조)가 된다. 이 때, 도 5의 (b)의 절취선(C1)을 따른 절취에 따라 도전성 와이어 부재(110)의 탄소 섬유의 상부 표면이 노출되는 바, 그 상부 표면에 도전성을 부여하기 위해, 상부 표면 및 하부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하는 공정, 예컨대, 니켈과 금의 순차적인 도금 과정을 거치게 된다.

상기와 같은 과정을 통해, 복수의 제1 단위 절연 부재(120) 및 복수의 제2 단위 절연 부재(140)가 가로 방향으로 교대로 형성되는 단위 본체와, 각각의 제1 단위 절연 부재(120) 내부에 배치되어 상하 방향으로 도전 라인을 형성하는 복수의 도전성 와이어 부재(110)로 구성된 양방향 도전성 패턴 모듈(100)의 제작이 가능하게 된다.

상기 과정을 통해 제작된 양방향 도전성 패턴 모듈(100)은 관통공(130) 간의 기준 피치를 통해 가로 방향으로의 피치가 결정 가능하게 되고, 깊이 방향으로의 두께 조절을 통해 깊이 방향으로의 피치를 조절할 수 있게 된다.

또한, 큰 복원력을 가지는 마이크로 단위로 가는 탄소 섬유를 이용하여 상하 방향으로의 도전 라인을 구성하게 되는데, 하나의 도전 라인, 즉 하나의 제1 단위 절연 부재(120) 내에 3~5의 탄소 섬유가 배치되더라도 미세한 크기로의 제작이 가능하게 되며, 초정밀 레이저 가공을 통해 관통공(130) 간의 간격 및 관통공(130)의 크기를 조절할 수 있어 미세 피치로의 가공이 가능하게 된다.

그리고, 초정밀 레이저 가공을 통해 상하 방향으로의 길이를 조절하게 됨으로써, 1mm 이하의 길이를 갖는 양방향 도전성 패턴 모듈(100)의 제작이 가능하게 된다.

상기와 같이 제작된 양방향 도전성 패턴 모듈(100)을, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 깊이 방향으로 배열하게 되면, 양방향 도전성 소켓(10), 예를 들어 반도체 테스트 소켓이나 인터포저의 제조가 가능하게 된다.

여기서, 상호 인접한 양방향 도전성 패턴 모듈(100) 사이에는 절연성 재질의 절연 시트를 배치하거나, 절연성 접착 시트를 이용하여 양방향 도전성 패턴 모듈(100)을 깊이 방향으로 부착하도록 마련될 수 있다.

상기와 같이 제작된 양방향 도전성 소켓(10)은 포고-핀 타입의 반도체 테스트 소켓을 대체가 가능하면서도 상하 방향으로의 길이 제약을 극복하여 안정적인 신호 전달과 함께 하이-스피드로의 테스트가 가능하게 된다.

또한, 탄소 섬유를 이용한 도전 라인의 형성과 초정밀 레이저 가공을 통해 미세 피치로의 구현이 가능할 뿐만 아니라 피치-프리(Pitch-free)를 구현할 수 있고, 하이-스피드의 CPU와 보드 사이에서 CPU와 보드를 전기적으로 연결하는 인터포저(Interposer)에도 적용 가능하게 된다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 패턴 모듈(300) 및 양방향 도전성 소켓(30)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 도전성 와이어 부재(310a)를 상하 방향으로 상호 밀착되게 배열한다. 이 때, 각각의 도전성 와이어 부재(310a)의 양측 단부가 각각 가로 방향 양측으로 배열된 상태가 된다. 이와 같이 배열된 도전성 와이어 부재(310a)는 상하 방향으로 가압될 때 완충 작용을 하면서도, 각각의 도전성 와이어 부재(310a)가 도전성을 가지고 있어, 상하 방향으로 도전 라인의 형성이 가능하다.

여기서, 각각의 도전성 와이어 부재(310a)는, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 탄소 섬유의 외부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하여 탄소 섬유의 외부 표면에 도전성 외피부를 형성하여, 탄소 섬유가 도전성을 갖도록 제작된다. 여기서, 도전성 외피부는 탄소 섬유의 외부 표면을 먼저 니켈으로 도금한 후, 금을 도금하여 형성되는 것을 예로 한다.

복수의 도전성 와이어 부재(310a)는 상하 방향으로 밀착될 뿐만 아니라, 깊이 방향으로도 밀착되도록 형성됨으로써, 복수의 도전성 와이어 부재(310a)의 묶음들이 깊이 방향으로도 일정 두께를 가지게 된다.

상기와 같이 복수의 도전성 와이어 부재(310a)를 밀착시킨 상태에서, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 밀착된 도전성 와이어 부재(310a)가 내부에 수용되도록 절연성 재질의 제1 절연 부재(320a)를 형성한다. 일 예로, 밀착된 도전성 와이어 부재(310a)를 금형에 안착시킨 후, 액상의 절연성 재질을 주입한 후 경화시키게 되면 도전성 와이어 부재(310a)가 내부에 수용된 상태로 제1 절연 부재(320a)가 형성 가능하게 된다. 본 발명에서는 제1 절연 부재(320a)를 형성하기 위한 절연성 재질로 탄성을 갖는 실리콘 재질이 적용되는 것을 예로 한다.

제1 절연 부재(320a)가 형성되면, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 절연 부재(320a)에 깊이 방향으로 관통된 복수의 관통공(330)을 형성한다. 여기서, 복수의 관통공(330)은 길이 방향으로 기 설정된 기준 피치로 형성된다. 도 8의 (a)에서는 관통공(330)들이 3열로 형성되는 것을 예로 하는데, 하나의 열이 하나의 양방향 도전성 패턴 모듈(300)을 구성하는데 사용된다. 여기서, 관통공(330)은 초정밀 레이저 가공을 통해 형성 가능하다.

그런 다음, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 관통공(330)을 절연성 재질로 채우게 되면, 가로 방향으로 기준 피치로 이격된 제2 절연 부재(340a)가 형성된다. 여기서, 제2 절연 부재(340a)를 형성하기 위한 절연 부재로 탄성을 갖는 실리콘 재질, 즉 제1 절연 부재(320a)를 형성한 재질과 동일한 재질로 형성될 수 있다.

이와 같이 제2 절연 부재(340a)의 형성이 완료되면, 도 8의 (b)에 도시된 절취선(C2)을 따라 제1 절연 부재(320a) 및 제2 절연 부재(340a)를 절취한다. 이 때, 절취선(C2)은 각각의 제2 절연 부재(340a)의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역이 절취되도록 형성된다. 여기서, 절취 과정을 초정밀 레이저 가공을 통해 진행될 수 있다.

이와 같이 절취선(C2)을 따라 절취하게 되면, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같은 양방향 도전성 패턴 모듈(300)이 형성 가능하게 되는데, 양방향 도전성 패턴 모듈(300)은 제1 절연 부재(320a)의 절취에 따라 형성되는 복수의 제1 단위 절연 부재(320)와, 제2 절연 부재(340a)의 절취에 따라 형성되는 복수의 제2 단위 절연 부재(340)가 가로 방향으로 교대로 배열되는 단위 본체, 그리고 제1 단위 절연 부재(320)의 내부에 배치되는 도전성 와이어 부재(310)를 포함하게 된다.

이 때, 도전성 와이어 부재(310) 중 일부는 각각의 제1 단위 절연 부재(320)의 상부 표면 및 하부 표면의 그 상부 및 하부가 그 옆면이 각각 노출된 상태(도 9의 (b)의 확대 영역 참조)가 된다. 여기서, 제1 실시예와는 다르게 제1 단위 절연 부재(320)의 상부 및 하부에 노출되는 도전성 와이어 부재(310)는 그 옆면이 노출되어 도전성 외피부가 노출 가능하게 되는데, 본 발명의 제2 실시예에서는 절취 과정에서 도전성 외피부가 손상될 여지가 있으므로 제1 단위 절연 부재(320)의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출된 도전성 와이어 부재(310)를 도전성을 갖는 재질로 도포하는 하는 공정, 예컨대, 니켈과 금의 순차적인 도금 과정을 부가적으로 수행할 수 있다.

상기와 같은 과정을 통해, 복수의 제1 단위 절연 부재(320) 및 복수의 제2 단위 절연 부재(340)가 가로 방향으로 교대로 형성되는 단위 본체와, 각각의 제1 단위 절연 부재(320) 내부에 배치되어 상하 방향으로 도전 라인을 형성하는 복수의 도전성 와이어 부재(310)로 구성된 양방향 도전성 패턴 모듈(300)의 제작이 가능하게 된다.

상기 과정을 통해 제작되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 도전성 패턴 모듈(300) 및 이를 통해 제작되는 양방향 도전성 소켓(30)(도 9의 (b) 참조)은, 제1 실시예와 동일한 효과의 제공이 가능하게 된다.

전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에서는 도전성 와이어 부재(110,310)가 상하 방향으로의 도전 라인을 형성하는 것을 예로 하였다. 여기서, 상하 방향으로의 도전성을 높이기 위해 각각의 제1 단위 절연 부재(110,320) 내부의 복수의 도전성 와이어 부재(110,310) 사이사이에는 도전성을 갖는 도전성 분말(미도시)이 분포시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 제조 과정에서 제1 절연 부재(120a,320a)의 형성 전에 도전성 분말을 도전성 와이어 부재(110,310)의 밀착 과정에서 분포시킨 후 제1 절연 부재(120a,320a)를 형성하게 되면, 각각의 제1 단위 절연 부재(120,320) 내부의 복수의 도전성 와이어 부재(110,310) 사이사이에 도전성을 갖는 도전성 분말이 분포 가능하게 된다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

10, 30 : 양방향 도전성 소켓 100,300 : 양방향 도전성 패턴 모듈
110,110a,310,310a : 도전성 와이어 부재
120,320 : 제1 단위 절연 부재 140,340 : 제2 단위 절연 부재
120a,320a : 제1 절연 부재 130a,330a : 관통공
140a,340a : 제2 절연 부재

Claims

탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈에 있어서,
절연성 재질의 제1 단위 절연 부재와 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 배열된 단위 본체와,
각각의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 도전성을 갖는 복수의 도전성 와이어 부재를 포함하고;
각각의 상기 도전성 와이어 부재의 상부 및 하부는 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출되며;
각각의 상기 도전성 와이어 부재는
탄소 섬유와,
상기 도전성 와이어 부재가 도전성을 갖도록 상기 탄소 섬유의 외부 표면에 도포된 도전성 외피부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 핀.
탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈에 있어서,
절연성 재질의 제1 단위 절연 부재와 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 배열된 단위 본체와,
각각의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 도전성을 갖는 복수의 도전성 와이어 부재를 포함하고;
하나의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 복수의 상기 도전성 와이어 부재는 상기 가로 방향으로 누운 상태로 상호 접촉된 상태로 배치되며;
하나의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 복수의 상기 도전성 와이 부재 중 적어도 하나는 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면으로 노출되며;
하나의 상기 제1 단위 절연 부재에 마련되는 복수의 상기 도전성 와이 부재 중 적어도 하나는 상기 제1 단위 절연 부재의 하부 표면으로 노출되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각의 상기 제1 단위 절연 부재 내부의 복수의 상기 도전성 와이어 부재 사이사이에는 도전성을 갖는 도전성 분말이 분포되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 도전성 외피부는 니켈과 금의 순차적인 도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 패턴 모듈.
제1항 또는 제2항에 따른 복수의 양방향 도전성 패턴 모듈이 깊이 방향으로 배열된 양방향 도전성 소켓.
제5항에 있어서,
상기 양방향 도전성 패턴 모듈의 각각의 상기 제1 단위 절연 부재 내부의 복수의 상기 도전성 와이어 부재 사이사이에는 도전성을 갖는 도전성 분말이 분포되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 소켓.
제5항에 있어서,
상호 인접한 상기 양방향 도전성 패턴 모듈 사이에는 절연성 재질의 절연 시트가 배치되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 소켓.
탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법에 있어서,
(a) 탄소 섬유의 외부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하여 도전성 와이어 부재를 형성하는 단계와;
(b) 상기 도전성 와이어 부재의 양측 단부가 각각 상하 방향 양측으로 향한 상태로 복수의 상기 도전성 와이어 부재를 가로 방향으로 상호 밀착되게 배열하는 단계와;
(c) 상호 밀착된 복수의 상기 도전성 와이어 부재가 내부에 수용되도록 절연성 재질의 제1 절연 부재를 형성하는 단계와;
(d) 상기 제1 절연 부재에 깊이 방향으로 관통된 복수의 관통공을 형성하되, 복수의 상기 관통공을 상기 가로 방향으로 기 설정된 기준 피치로 형성하는 단계와;
(e) 각각의 상기 관통공을 절연성 재질로 채워 상기 가로 방향으로 상기 기준 피치로 이격된 제2 절연 부재를 형성하는 단계와;
(f) 각각의 상기 제2 절연 부재의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역의 절취되도록 상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재를 상기 가로 방향으로 절취하는 단계와 - 상기 가로 방향으로의 절취에 따라 상기 제1 절연 부재가 제1 단위 절연 부재를 형성하고, 상기 제2 절연 부재가 제2 단위 절연 부재를 형성하여 상기 제1 단위 절연 부재와 상기 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 형성됨;
(g) 상기 (f) 단계에서의 절취에 따라 각각의 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출된 상기 도전성 와이어 부재의 상부 표면 및 하부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법.
탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법에 있어서,
(a) 탄소 섬유의 외부 표면을 도전성을 갖는 재질로 도포하여 도전성 와이어 부재를 형성하는 단계와;
(b) 상기 도전성 와이어 부재의 양측 단부가 각각 가로 방향 양측으로 향한 상태로 복수의 상기 도전성 와이어 부재를 상하 방향으로 상호 밀착되게 배열하는 단계와;
(c) 상호 밀착된 복수의 상기 도전성 와이어 부재가 내부에 수용되도록 절연성 재질의 제1 절연 부재를 형성하는 단계와;
(d) 상기 제1 절연 부재에 깊이 방향으로 관통된 복수의 관통공을 형성하되, 복수의 상기 관통공을 상기 가로 방향으로 기 설정된 기준 피치로 형성하는 단계와;
(e) 각각의 상기 관통공을 절연성 재질로 채워 상기 가로 방향으로 상기 기준 피치로 이격된 제2 절연 부재를 형성하는 단계와;
(f) 각각의 상기 제2 절연 부재의 상부 가장자리 영역 및 하부 가장자리 영역의 절취되도록 상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재를 상기 가로 방향으로 절취하는 단계 - 상기 가로 방향으로의 절취에 따라 상기 제1 절연 부재가 제1 단위 절연 부재를 형성하고, 상기 제2 절연 부재가 제2 단위 절연 부재를 형성하여 상기 제1 단위 절연 부재와 상기 제2 단위 절연 부재가 가로 방향으로 교대로 형성되고, 복수의 상기 도전성 와이어 부재 중 일부가 각각의 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 노출됨 - 를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법.
제9항에 있어서,
(g) 상기 (f) 단계에서의 절취에 따라 각각의 상기 제1 단위 절연 부재의 상부 표면 및 하부 표면에 각각 노출된 상기 도전성 와이어 부재를 도전성을 갖는 재질로 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 복수의 상기 도전성 와이어 부재는 상기 깊이 방향으로도 일정 두께로 밀착되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서는 상기 탄소 섬유에 니켈과 금의 순차적인 도금을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 패턴 모듈의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에,
복수의 상기 도전성 와이어 부재 사이사이에 도전성을 갖는 도전성 분말을 분포시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유를 이용한 양방향 도전성 소켓.