JP6041953B1 - 接触性が改善されたバンプを含むテストソケット用ｍｅｍｓフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】フラット領域に変化を提供し、電気的接触性を改善するテストソケット用ＭＥＭＳフィルムを提供する。【解決手段】半導体機器とテスト装置と間に配置され、前記半導体機器の電気的検査を行うテストソケット用ＭＥＭＳフィルムであって、可撓性のベアフィルムと、ＭＥＭＳ処理技術により前記ベアフィルム上に形成され、前記テスト装置の電極パッド又は前記半導体機器の導電ボールと電気的コンタクトを形成し、接触面がエッジからセンターへ行くほど前記電極パッド又は前記導電ボール方向に凸状にラウンドされるラウンドタイプ（ｒｏｕｎｄ−ｔｙｐｅ）の複数ＭＥＭＳバンプと、を含む。【選択図】図７Ｂ

Description

本発明は、接触性が改善されたバンプを含むテストソケット用ＭＥＭＳフィルムに関する。さらに詳しくは、マイクロ単位の超小型電気機械構造物を作製するのに使われる微小電気機械システム（以下‘ＭＥＭＳ’という。）（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）処理技術を利用してテストソケットのコンタクト複合体を形成し、ベアフィルム上にＭＥＭＳ処理してバンプを製造し、各ＭＥＭＳ素子がテスト対象である半導体パッケージと弾力的、且つ独立に接触するように、ＭＥＭＳ処理されたベアフィルムのバンプ周囲にリセスを形成し、バンプの接触面に半導体機器の半田ボールと接触性を強化するラウンド（ｒｏｕｎｄ）、段差（ｓｔｅｐ）、又はエンボシング（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）を提供する、半導体テストソケット用ＭＥＭＳフィルムに関するものである。

一般に、ＩＣ装置やＩＣパッケージなどのような表面実装型半導体機器は、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ等からなる。これらは顧客に出荷される前に、信頼性確認のためにテストを行わなければならない。

このようなテストの一つとして、例えば、バーンイン（Ｂｕｒｎ−ｉｎ）テストは、前述したような半導体機器が、当該電子製品に適用される前に、該当半導体機器に対して通常の作動条件より高い温度と電圧を加え、当該半導体機器が、このような条件を満たしているかを検査する。

図１に示されるように、従来のテストソケット１０の場合、一般にテスト工程で機器の耐久性及び信頼性を検証するために半導体機器２をテストソケット１０に取り付け、これをＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）ボード（未図示）に結合した後、テストを行った。

例えば、テストソケット１０が半導体機器２を収納した状態で、半導体機器２の導電半田ボール（未図示）と電気的接触を通してパッケージの電気的性質をテストしており、接触抵抗を低減し、物理的損傷を最小化しながら繰り返し的なテストを円滑に行うために、そのコンタクト手段としてコンタクトワイヤー又はコンタクトピン１２を含むコンタクト複合体Ｐが使われた。

近頃、電子製品などの超小型化に伴い、これらに内蔵される半導体機器２の接続端子もまた超小型化となり、そのピッチが小さくなっている。そこで、通常的に使われたテストソケット１０のコンタクトワイヤー又はコンタクトピン１２は、コンタクトピッチが大きすぎて、超小型半導体素子の検査に使用し難い問題があった。

その他にも、コンタクトワイヤー又はコンタクトピン１２は、テスト装置のテストボードとはんだ付け工程を通して一体接合されるため、テストソケット１０に障害が発生したとき、テストボードと分離することができなく、全体を廃棄しなければならない問題があった。

そこで、微細ピッチに対応できるようにフィルム上にＭＥＭＳ工程によってコンタクトが形成されるコンタクト複合体を作製する工夫が特許文献１、２に開示された。

図２に示されるように、テストソケット２０は、ベースフィルム２２がブロック２４を覆うにし、ベースフィルム２２上面には、導電バンプ２６がＭＥＭＳ処理されて形成される。従って、半導体機器３２の導電ボール３４と電気的に連結される導電バンプ２６を含むコンタクト複合体Ｐが使われる。

しかし、前記特許文献１、２においても、バンプ２６とボール３４と間に接触性が顕著に低下される問題があった。

第一に、ボール３４の高さには、多少のバラツキが生じており、垂直バラツキｈによりコンタクト不良（ｃｏｎｔａｃｔ ｆａｉｌ）が生じる虞があった。

第二に、ベースフィルム２２が延性材質で作製されても、バンプ２６とボール３４とが接触時、ベースフィルム２２自体が硬直し、コンタクト不良が生じる虞があった。

第三に、バンプ２６の接触領域がフラット（ｆｌａｔ）であるため、接触性が悪化され、物理的接触は行われるものの、電気的連結に失敗するコンタクト不良が生じる虞があった。

韓国登録特許第１４６９２２２号 韓国登録特許第１４２５６０６号

本発明は、前述したような従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、半導体機器のボール高さのバラツキ又はサイズのバラツキにもかかわらず、コンタクト不良が生じないテストソケット用ＭＥＭＳフィルムを提供することである。

本発明の他の目的は、ＭＥＭＳ処理されるベアフィルムの硬直性を解消し、テストソケットのＭＥＭＳ素子が半導体機器と弾力的に接触するテストソケット用ＭＥＭＳフィルムを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、フラット領域に変化を提供し、電気的接触性を改善するテストソケット用ＭＥＭＳフィルムを提供することである。

前述したような目的を達成するための本発明の特徴によれば、本発明のテストソケット用ＭＥＭＳフィルムは、半導体機器とテスト装置と間に配置され、前記半導体機器の電気的検査を行うテストソケット用ＭＥＭＳフィルムであって、可撓性のベアフィルムと、ＭＥＭＳ処理技術により前記ベアフィルム上に形成され、前記テスト装置の電極パッド又は前記半導体機器の導電ボールと電気的コンタクトを形成しており、接触面がエッジからセンターへ行くほど前記電極パッド又は前記導電ボール方向に凸状にラウンドされるラウンドタイプ（ｒｏｕｎｄ−ｔｙｐｅ）の複数ＭＥＭＳバンプと、を含む。

本発明の他の特徴によれば、本発明のテストソケット用ＭＥＭＳフィルムは、導体機器とテスト装置と間に配置され、前記半導体機器の電気的検査を行うテストソケット用ＭＥＭＳフィルムであって、可撓性のベアフィルムと、ＭＥＭＳ処理技術により前記ベアフィルム上に形成され、前記テスト装置の電極パッド又は前記半導体機器の導電ボールと電気的コンタクトを形成しており、接触面が高低差を有する段差タイプ（ｓｔｅｐ−ｔｙｐｅ）の複数ＭＥＭＳバンプと、を含む。

本発明のさらに別の特徴によれば、本発明のテストソケット用ＭＥＭＳフィルムは、半導体機器とテスト装置と間に配置され、前記半導体機器の電気的検査を行うテストソケット用ＭＥＭＳフィルムであって、可撓性のベアフィルム、ＭＥＭＳ処理技術により前記ベアフィルム上に形成され、前記テスト装置の電極パッド又は前記半導体機器の導電ボールと電気的コンタクトを形成しており、接触面が多数のエンボシングタイプ（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ−ｔｙｐｅ）で形成され、前記エンボシング自体が突出領域を形成することで、前記導電ボールの水平的バラツキが存在する場合にも、コンタクト不良が防止される複数ＭＥＭＳバンプと、を含む。

前述のように、本発明の構成によれば、以下の効果を期待することができる。

第一に、バンプ（Ｂｕｍｐ）のＭＥＭＳ処理を通して、バンプ間の幅とサイズを一定に維持して調節することができるため、ファインピッチ具現が可能な効果が期待される。

第二に、半導体機器のボールの高さに垂直のバラツキが存在するか、又はサイズや間隔が異なる水平のバラツキが存在する場合においても、バンプのラウンド、高低差、及びエンボシングを介してコンタクト不良が生じなくなる。

第三に、バンプ周囲に、リセスを介して各バンプをアイランドにし、隣接バンプの影響を排除し、硬直したフィルムから拘束されず、接触性が大きく改善される。

従来技術に係るテストソケットの一構成を示す側断面図である。 従来技術に係るテストソケットの他の構成を示す側断面図である。 本発明に係るテストソケットの構成を示す斜視図である。 本発明に係るＭＥＭＳフィルムの構成を示す上面斜視図である。 本発明に係るＭＥＭＳフィルムの構成を示す底面斜視図である。 本発明に係るＭＥＭＳフィルムの構成を示す側断面図である。 本発明に係るフラットタイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である 本発明に係るフラットタイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係るラウンドタイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係るラウンドタイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係るラウンドタイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係るラウンドタイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係る段差タイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係る段差タイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係る段差タイプＭＥＭＳバンプとそのコンタクト不良程度を示す写真である。 本発明に係るエンボシングタイプＭＥＭＳバンプの構成を示す側断面図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後記されている実施例を参照すれば明らかになる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されなく、異なる様々な形態に具現できる。単に、本実施例は、本発明の開示が完全なものになるようにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。図面において、層及び領域の大きさ及び相対的な大きさは、説明の明瞭性のために誇張された場合が有りうる。明細書全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を指す。

本明細書で記述する実施例は、本発明の理想的な概略図な平面図及び断面図を参考して説明される。従って、製造技術及び／又は許容誤差などにより例示図の形態が変形され得る。従って、本発明の実施例は、図示された特定形態に制限されなく、製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。従って、図面で例示された領域は、概略的な属性を有しており、図面で例示された領域の形状は、素子の領域の特定形態を例示するためのものであり、発明の範疇を制限するためのものではない。

以下、前記したような構成を有する本発明に係るテストソケット用ＭＥＭＳフィルムの好ましい実施例を添付された図面を参考して詳細に説明する。

図３に示されるように、本発明のテストソケット１００は、パッケージその他の半導体機器とＤＵＴ、その他のテスト装置と間に配置され、半導体機器の電気的検査を行う。

そのために、テストソケット１００は、テスト装置（未図示）のテストボードと対応される固定フレーム１１０、固定フレーム１１０に設けられ、半導体機器１０２を搭載し、固定フレーム１１０の上下方向に移動自在に設けられることで、ＭＥＭＳバンプ（図４Ｃの１４８）が、テスト装置の電極パッドと接触分離されるようにする往復フレーム１２０、固定フレーム１１０に設けられ、半導体機器（図４Ｃの１０２）の流動を防止する一対のラッチ１３０、往復フレーム１２０上部の固定フレーム１１０に設けられ、往復フレーム１２０とラッチ１３０の駆動力を提供するカバー１４０、及び所定形状の支持体（未図示）に固定されるＭＥＭＳフィルム１４４を利用して、テスト装置と半導体機器１０２とを電気的に連結するコンタクト複合体Ｐを含む。

ＭＥＭＳフィルム１４４は、少なくとも上面及び底面を有する支持体に折り畳まれるように設けられ、前記上面に対応される領域に、半導体機器１０２の導電ボール１０４と接触する第１バンプを含み、前記底面に対応される領域にテスト装置の電極パッドと接触する第２バンプを含み得る。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示されるように、ＭＥＭＳフィルム１４４は、可撓性のベアフィルム１４６、ＭＥＭＳ工程によってベアフィルム１４６上に形成され、テスト装置の電極パッド又は半導体機器１０２の導電ボール１０４と電気的コンタクトを形成し、接触面がエッジからセンターへ行くほど電極パッドや導電ボール１０４方向に凸状にラウンド（ｒｏｕｎｄ）されるＭＥＭＳバンプ１４８を含む。

一方、図面には、バンプを連結する配線パターンや配線パターンを絶縁するパッシベーション層の構成が省略されている。

ベアフィルム１４６は、ポリイミド（ＰＩ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材質から構成され得る。ＭＥＭＳフィルム１４４は、ウエハー上にベアフィルム１４６を搭載した状態で、ＭＥＭＳ技術を利用して処理され、個別単位で切断する個片化工程を通して完成することができる。

本発明において、コンタクト複合体Ｐとして、ポリイミド（ＰＩ）のベアフィルム１４６上にＭＥＭＳ素子を形成したＭＥＭＳフィルム１４４を使用する理由は以下通りである。ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）工程により、大量生産のための工程の連続性を保障し得るからである。また、ＭＥＭＳ処理工程を利用して、ファインピッチ（ｆｉｎｅ ｐｉｔｃｈ）を実現するのに最も適しているからである。ポリイミド（ＰＩ）のベアフィルム１４６は、弾性力及び復原力に優れ、半導体機器１０２とテスト装置に物理的衝撃や損傷を与えなく、検査後には元の状態に復帰される性質に優れている。最後に、テストソケット１００に組立が非常に容易である。

また、弾力を提供するために、弾性部材をフィルム背面に置いて使用する場合にも、ＭＥＭＳフィルム１４４は、その柔軟性によって弾性部材の弾力をそのまま伝達することができる。また、ＭＥＭＳフィルム１４４は、支持体（未図示）上に折り畳まれるように設けられなければならないため、可撓性を基本的特性とする。必要であれば、折り畳み領域に折り畳み手段を提供することができる。

ＭＥＭＳバンプ１４８は、半導体機器１０２の導電ボール１０４と接触するか、テスト装置の電極パッドと接触するコンタクト機能を行う。

ＭＥＭＳバンプ１４８は、電気導電性が優れた金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、アルミニウム（Ａｌ）又はその合金を用いて成形される。このようなバンプは、その形成過程で表面に自然酸化膜が塗布される。自然酸化膜は、バンプ接触面に形成され、半導体機器１０２の導電ボール１０４との通電を妨害するため、電気的性能を阻害する要因として作用する。

ＭＥＭＳバンプ１４８の接触面がシャープになるほど自然酸化膜を割り、導電ボール１０４と接触できる接触性が高くなり得る。図５Ａに示されるように、ＭＥＭＳバンプ１４８がフラットタイプ（ｆｌａｔ−ｔｙｐｅ）に形成されれば、導電ボール１０４と接触時、自然酸化膜によって電気的接触できない場合がある。図５Ｂに示されるように、コンタクト不良が多数発生していることが分かる。

図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、ＭＥＭＳバンプ１４８は、ラウンドタイプ（ｒｏｕｎｄ−ｔｙｐｅ）であってもよい。図６ｄを参照すれば、フラットタイプと比較して、コンタクト不良が比較的提言していたことが分かる。しかし、ラウンドタイプの場合、バンプの中央のみに突出領域が存在するため、コンタクト不良が依然として存在する虞がある。

図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、ＭＥＭＳバンプ１４８は、高低差（ｈｅｉｇｈｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ）を有する段差タイプ（ｓｔｅｐ−ｔｙｐｅ）であってもよい。上部段差面と下部段差面とが繰り返され、上部段差面と下部段差面との境界線では突出領域が生じる。上部段差面で導電ボール１０４の安定した定着が行われ、境界線では自然酸化膜を割るか、あけて導電ボール１０４とコンタクトされるため、全般的な接触性が改善されることが分かる。

例えば、エッジからセンターへ行くほどその幅が次第に狭くなる上部段差面が形成されており、センターには下部段差面だけが存在することによって、中心には、突出領域が多数発生するようになる。図７Ｃを参照すれば、コンタクト不良がほとんど発生しないことを確認することができる。

図８を参照すれば、ＭＥＭＳバンプ１４８は、多数のエンボシングタイプ（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ ｔｙｐｅ）であってもよい。ＭＥＭＳバンプ１４８をエンボシングタイプに形成すれば、各エンボシングが突出領域を形成するようになり、全体領域で均一に突出領域が多数存在するため、導電ボール１０４の水平的バラツキが生じてもコンタクト不良が最小化され得る。

一方、ベアフィルム１４６上には、ＭＥＭＳバンプ１４８の外にも、バンプを電気的に連結する導電性配線パターン１４８ａが形成されており、配線パターン１４８ａはカバーできるようにし、ＭＥＭＳバンプ１４８は、露出されるようにするパッシベーション層１４８ｂが形成され得る。正確には、配線パターン１４８ａ上にエンボシングタイプのＭＥＭＳバンプ１４８が形成される。

図６Ｃ及び図７Ｂを参照すれば、ＭＥＭＳフィルム１４４は、各ＭＥＭＳバンプ１４８周囲に直線又は曲線のリセス１４８ｃを更に含んでもよい。このようなリセス１４８ｃは、ＭＥＭＳフィルム１４４の一部が除去され形成され得る。

ベアフィルム１４６は、ポリイミド（ＰＩ）材質で形成しても柔軟性に一定の限界が存在する。また、ＭＥＭＳバンプ１４８の高さ（ｈｅｉｇｈｔ）には、一定のバラツキが存在する。従って、垂直のバラツキは導電ボール１０４とＭＥＭＳバンプ１４８との接触性を妨害する。本発明では、ＭＥＭＳフィルム１４４上にＭＥＭＳバンプ１４８周囲に直線又は曲線等の様々な形態のリセス１４８ｃが形成される。

例えば、ＭＥＭＳバンプ１４８が周辺の他のバンプと関係なく、独立に接触性を発揮し、ＭＥＭＳバンプ１４８がＭＥＭＳフィルム１４４に拘束さなく、フィルムの硬直性から自由になるためには、半導体機器の導電ボール１０４と弾力的に接触するように、ＭＥＭＳ処理されたベアフィルム１４６のＭＥＭＳバンプ１４８周囲にリセス１４８ｃを形成することができる。

このようなリセス１４８ｃは、レーザー切断（ｌａｓｅｒ ｃｕｔｔｉｎｇ）又はエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程により形成することができる。

前述するように、本発明は、マイクロ（μｍ）単位の超小型の電気機械構造物を加工するために使われるマイクロマシニング技術を利用して、テストソケットを作製し、特に、各バンプがフィルムの影響を受けることなく、垂直のバラツキに能動的に対処できるように弾性を付与し、各バンプの接触面にラウンド、段差、及びエンボシングを提供して、接触性を改善する構成を技術的思想としていることが分かる。このような本発明の基本的な技術的思想の範疇内で、当業界の通常の知識を有した者は他の多くの変形が可能となる。

１００ テストソケット
１０２ 半導体機器
１１０ 固定フレーム
１２０ 往復フレーム
１３０ ラッチ
１４０ カバー
１４４ ＭＥＭＳフィルム
１４６ ベアフィルム
１４８ ＭＥＭＳバンプ
１４８ａ 配線パターン
１４８ｂ パッシベーション層
１４８ｃ リセス
Ｐ コンタクト複合体

Claims (5)

1. 半導体機器とテスト装置と間に配置され、前記半導体機器の電気的検査を行うテストソケット用ＭＥＭＳフィルムであって、
   可撓性のベアフィルムと、
   ＭＥＭＳ処理技術により前記ベアフィルム上に形成され、前記テスト装置の電極パッド又は前記半導体機器の導電ボールと電気的コンタクトを形成しており、接触面が高低差を有する段差タイプ（ｓｔｅｐ−ｔｙｐｅ）の複数のＭＥＭＳバンプと、
   を含むことを特徴とするテストソケット用ＭＥＭＳフィルム。
2. 前記段差タイプの複数のＭＥＭＳバンプは、
   上部段差面と下部段差面とが繰り返して形成され、前記上部段差面と前記下部段差面との境界線では突出領域が生じており、前記突出領域により接触性が改善され、コンタクト不良が低減されることを特徴とする請求項１に記載のテストソケット用ＭＥＭＳフィルム。
3. 前記上部段差面は、
   エッジからセンターへ行くほど幅が次第に狭くなり、前記センターには、前記下部段差面のみが存在することを特徴とする請求項２に記載のテストソケット用ＭＥＭＳフィルム。
4. 半導体機器とテスト装置と間に配置され、前記半導体機器の電気的検査を行うテストソケット用ＭＥＭＳフィルムであって、
   可撓性のベアフィルムと、
   ＭＥＭＳ処理技術により前記ベアフィルム上に形成され、前記テスト装置の電極パッド又は前記半導体機器の導電ボールと電気的コンタクトを形成しており、接触面が多数のエンボシングタイプ（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ−ｔｙｐｅ）で形成され、前記エンボシングタイプの接触面自体が突出領域を形成することで、前記導電ボールの水平的バラツキが存在する場合にも、コンタクト不良が防止される複数のＭＥＭＳバンプと、
   を含み、
   前記テストソケットは、
   前記テスト装置と対応される固定フレームと、
   前記固定フレームに設けられ、前記半導体機器を搭載し、前記固定フレームの上下方向に移動自在に設けられることで、前記ＭＥＭＳバンプが前記テスト装置の電極パッドと接触分離されるようにする往復フレームと、
   前記固定フレームに設けられ、前記半導体機器の流動を防止する一対のラッチと、
   前記往復フレーム上部の前記固定フレームに設けられ、前記往復フレームと前記ラッチの駆動力を提供するカバーと、
   を含むことを特徴とするテストソケット用ＭＥＭＳフィルム。
5. 前記ＭＥＭＳフィルムは、
   前記ＭＥＭＳバンプの下部で前記ＭＥＭＳバンプを電気的に連結する導電配線パターンと、
   前記ＭＥＭＳバンプを除き、前記ベアフィルム上に形成されるパッシベーション層と、
   前記ベアフィルム及び前記パッシベーション層の一部がレーザーによって除去され、前記ＭＥＭＳバンプの周囲に形成されるリセスと、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のテストソケット用ＭＥＭＳフィルム。