KR0181102B1

KR0181102B1 - 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치

Info

Publication number: KR0181102B1
Application number: KR1019960010481A
Authority: KR
Inventors: 장영철
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR970072366A

Abstract

본 발명은 노운 굿 다이 제조 장치에 관한 것으로, 노운 굿 다이 제조에 있어서 베어 칩의 본딩 패드들과 그들에 대응된 휨모양을 갖는 핀들을 각기 기계적 접촉에 의해 전기적 연결되어 있고, 핀들의 손상이 있는 경우 교체 가능하도록 인쇄회로 기판의 일면에 전기적으로 연결된 핀이 삽입·고정될 수 있는 핀홀더를 형성함으로써, 접촉의 신뢰도가 향상되고 상기 범프에 의한 접촉 방식에서 한 개의 범프라도 손상이 있거나 접촉이 불완전한 경우 정확한 검사를 할 수 없기 때문에 노운 굿 다이 제조 장치를 교체해야 하는 문제점을 해결할 수 있어 노운 굿 다이 제조 장치를 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 저 단가 및 고 수율의 노운 굿 다이를 제조할 수 있고, 인쇄회로기판의 다른면에 내부리드와 외부리드가 일체형으로 형성된 리드프레임을 봉지하여 외부리드들을 종래의 리드를 구비하는 반도체 칩 패키지 검사 소켓에 맞게 절곡함으로써, 그 검사 소켓을 사용할 수 있어 노운 굿 다이 제품 생산에 부과돠는 검사 소켓에 대한 설비투자 비용이 없게 되는 것을 특징으로 갖는다.

Description

핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이(known good die) 제조 장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 노운 굿 다이 제조 장치의 단면도.

제2도는 제1도의 A부분을 확대하여 나타내는 상세 단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 노운 굿 다이 제조 장치가 SOJ(small outline J-lead package) 검사 소켓에 삽입된 상태를 나타내는 부분 단면도.

제4도는 본 발명의 또다는 실시예에 의한 노운 굿 다이 제조 장치가 SOP(small outline package)검사 소켓에 탑제된 상태를 타나내는 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 베어칩 20 : 인쇄회로기판

25 : 전도성 패드 30 : 내부리드

40 : 외부리드 50 : 성형수지

55 : 관통공 60 : 하부몸체

70 : 실리콘 루버 시트(Si lubber sheet) 80 : 암나사

85 : 숫나사 90 : 핀홀더

100 : 핀 110 : 캐패시턴스(capacitance)

120 : 접속단 130 : Ag 에폭시 접착제

180 : SOJ 검사 소켓 190, 190 : 전기 특성 검사 장치

280 : SOP 검사 소켓

본 발명은 노운 굿 다이 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노운 굿 다이 제조에 있어서 베어 칩의 본딩패드들과 그들에 대응된 휨모양을 갖는 핀들을 각기 기계적 접촉에 의해 전기적 연결되어 있고, 핀들의 손상이 있는 경우 교체 가능하도록 인쇄회로기판의 일면에 전기적으로 연결된 핀이 삽입·고정될 수 있는 핀홀더를 형성함으로써, 접촉의 신뢰도가 향상되고, 상기 범프에 의한 접촉 방식에서 한 개의 범프라도 손상이 있거나 접촉이 불완전한 경우 정확한 검사를 할 수 없기 때문에 노운 굿 다이 장치를 교체해야 하는 문제점을 해결할 수 있어 노운 굿 다이 제조 장치를 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 저 단가 및 고수율의 노운 굿 다이를 제조할 수 있고, 인쇄회로기판의 다른면에 내부리드와 외부리드가 일체형으로 형성된 리드프레임을 봉지하여 외부리드들을 종래의 리드를 구비하는 반도체 칩 패키지 검사 소켓에 맞게 절곡함으로써, 종래의 검사 소켓을 사용할 수 있어 노운 굿 다이 제품 생산에 부과되는 노운 굿 다이 검사 장치에 대한 설비투자 비용이 필요 없게 되는 노운 굿 다이를 제조할 수 있는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이(known good die) 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 칩은 제조된 후에 제품의 신뢰성 확인하기 위하여 각종 테스트를 실시한다. 상기 테스트는 반도체 칩의 모든 입출력 단자를 테스트 신호발생회로와 연결하여 정상적인 동작 및 단선 여부를 테스트하는 전기적 테스트와, 상기 반도체 칩의 전원 입력단자 등 몇몇 입출력 단자들을 테스트 신호 발생회로와 연결하여 정상 동작 조건보다 높은 온도, 전압 및 전류 등으로 스트레스를 인가하여 반도체 칩의 수명 및 결함 발생 여부를 체크하는 번인 테스트가 있다. 예를 들어 디램(DRAM, Dynamic Random Access Memory)의 경우는 통산 번인 테스트로 결함이 있는 기억회로, 기억셀 및 배선 등을 체크한다.

결과적으로, 반도체 칩은 번인 테스트시 정상 상태에서 사용될 때, 어떤 장애를 일으킬 우려가 있는 결함, 예를 들어 게이트 산화막의 절연 파괴 등이 반드시 발생된다. 따라서 번인 테스트는 출하전(前)에 미리 결함을 검출·제거함으로써 제품의 신뢰성 보장하기 위한 것이다.

통상 전기적 및 번인 테스트는 반도체 칩이 몰딩부재, 예를 들어 성형수지로 패키징된 상태에서 실시하게 되고, 웨이퍼에 분리된 베어칩 상태로는 테스트 신호 회로와의 전기적 연결이 어려워 전기적 및 번인 테스트가 거의 불가능하다. 여기에서, 상기 반도체 패키지의 기본형은 다이패드상에 테스트를 거치지 않은 반도체 칩이 실장되어 있으며, 상기 칩의 본딩 패드들과 리드들의 일측이 와이어로 연결되어 있고, 상기 칩 및 와이어를 감싸 보호하는 반도체 패키지의 몸체가 형성되어 있다. 상기 반도체 패키지 몸체 외부로 상기 리드들의 타측인 외부 리드들이 돌출되어 있으며, 상기 외부리드들이 삽입될 수 있는 소켓 구멍을 구비한 테스트 소켓에 상기 반도체 패키지의 외부 리드들을 삽입한 후, 상기 테스트 소켓을 다시 번인 테스트 기판에 정착하여 번인 테스트를 실시한다. 그러나 상기와 같은 반도체 패키지는 고밀도 실장에 한계가 있어 최근에는 패키지를 이용하지 않고 다수개의 베어칩(Bear chip)을 절연 세라믹 기판상에 직접 실장하는 플립칩(Flip Chip)본딩을 이용한 멀티칩 제조기술이 개발되어, 고속, 대용량 및 소형이면서 고 집적도를 구현할 수 있는 반도체 조립 방법이 제안되어 있다. 이들 중 대표적인 방법이 멀티칩 모듈이다. 그러나, 상기 멀티칩 모듈의 활성하는 다음과 같은 기술적, 경제적 제약으로 한계를 맞고 있다. 즉, 종래의 단일 반도체 칩 패키징 기술에 비하여 다수개의 칩이 내장되는 멀티칩 모듈은 집적 규모는 커졌지만, 신뢰성이 검증되지 않은 칩을 다수개 실장함으로 생산 수율은 현저히 낮아 생산비용이 매우 증대되는 문제점이 있다. 노운 굿 다이를 사용함으로써 이와 같은 문제를 해결할 수 있지만 현시점에서 노운 굿 다이의 가격이 매우 높아 멀티칩 모듈의 활성화에 결정적 장애 요인으로 작용하고 있다. 이하, 모든 테스트를 마친 무결함의 베어칩을 노운 굿 다이라 정의한다.

여기에서 베어칩이라 함은 플립칩 또는 와이어 칩 등 웨이퍼에서 단일 칩으로 분리된 패키지 되지 않은 보통의 집적회로를 말한다. 이와 같은 멀티칩 모듈에 적용되는 노운 굿 다이의 중요성에 대한 인식이 높아가고 있음에도 불구하고, 저가의 노운 굿 다이의 저가의 노운 굿 다이를 대량 생산하는 데는 상당한 난점이 있다. 즉, 웨이퍼에서 분리된 단일 베어칩은 외부리드가 없으므로 상기 반도체 패키지 테스트에 적용되는 테스트 소켓을 이용할 수 없어, 베어칩 상태에서 인쇄회로보드상에 설치되기 이전에 전기적 및 번인 테스트를 할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점 해결하기 위한 기술로서, 핫 척 프로브(hot chuck probe)방법, 탭(TAB; tape automated bonding)방법, 플립칩 테스트 소켓 어댑터(fip chip test socket adapter)를 사용하는 방법, 웨이퍼 레벨테스트 방법 및 테스트 하우징에 의한 제조방법등 다양한 방법이 개발되고 있다. 이들 방법들은 나름대로의 장점이 있으나 노운 굿 다이의 대량생산을 위한 단가의 절감 측면에서 문제점을 갖고 있다. 상기의 방법중 탭 및 테스트 어댑터를 사용하는 방법은 이미 보편화되어 있는 탭 기술을 사용할 수 있으며, 봉지 이전의 베어칩 상태에서 테스트를 가능하게 하는 장점이 있다. 그러나 단일 반도체 칩의 본딩 패드상에 범프를 형성하는 공정은 고집적화에 따른 본딩패드간의 미세 피치화로 높은 정밀도를 요하는 고가의 장비가 필요하게 되며, 테스트시 개별 반도체 칩을 다루어야 하기 때문에 칩 핸들링이 어렵고, 소량의 칩이 테스트되므로 통상의 반EH체 패키지에 비하여 단가가 매우 높은 문제점이 있다. 또한 탭 방법에 따른 테이프 케리어는 한번 사용후 재사용이 불가하며, 상기 테스트 소켓 어댑터를 사용하는 방법은 테스트 소켓의 구조가 복잡하여 제조가 매우 어려운 문제점이 있다. 웨이퍼 레벨 테스트는 웨이퍼 상의 모든 칩에 접촉단자를 연결시킨 후, 일괄적으로 테스트를 실시하는 가장 이상적인 방법이지만, 모든 칩의 본딩 패드들과 대응하는 접촉단자의 제작이 현실적으로 불가능하며, 동일 기판에 따른 노이즈 발생 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 베어 칩의 본딩 패드들과 그들에 각기 대응되는 핀 홀더에 삽입·고정된 핀들을 각기 직접 전기적으로 연결함으로써, 접촉의 신뢰도를 향상 시킬 수 있고, 핀의 불량이 발생할 때는 핀을 분리 다른 핀으로 교체할 수 있기 때문에 노운 굿 다이 제조 장치를 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 저 단가 및 고 수율의 노운 굿 다이를 제조할 수 있는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 리드를 구비하는 반도체 칩 패키지의 검사 소켓을 사용할 수 있는 리드프레임이 봉지된 노운 굿 다이 검사용 인쇄회로기판을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 하부 몸체; 그 하부 몸체의 일면 상에 안착되어 있으며, 복수개의 본딩 패드들은 갖는 칩과; 회로 패턴들, 및 일면에 그 회로패턴들과 각기 전기적 연결된 전도성 패드들을 갖는 인쇄회로기판; 상기 전도성 패드들에 대응되어 전도성이 있는 접착제에 의해 접착된 내부리드들, 및 그 내부리드들과 일체형으로 형성된 외부리드들을 갖는 리드프레임과; 상기 내부리드들과 인쇄회로기판을 보호하기 위해서 성형수지로 봉지되어 있고; 상기 인쇄회로 기판 하부면의 상기 본딩 패드들과 대응되는 위치에 삽입·고정되어 있으며, 상기 회로 패턴들과 각기 전기적 연결되어 있는 핀 홀더들과; 그 각각의 핀 홀더들에 삽입되어 전기적 연결되어 있는 핀들과; 상기 리드프레임이 봉지된 인쇄회로기판과 하부 몸체를 고정하는 암나사와 숫나사를 포함하고, 상기 본딩 패드들과 그들에 각기 대응되는 상기 핀들이 각기 직접 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이(known good die) 제조장치를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 노운 굿 다이 제조 장치의 단면도이다.

제2도는 제 1도의 A부분을 확대하여 나타내는 상세 단면도이다.

제1도 및 제 2도을 참조하면, 본 발명에 의한 노운 굿 다이 제조 장치(200)는 하부 몸체(60)의 일면 상에 안착되어 있으며, 복수개의 본딩 패드(15)들을 갖는 베어칩(10)과; 인쇄회로기판(이하 기판이라 한다)(20)의 일면에 상기 본딩 패드(15)들에 대응하여 직접 전기적 연결되어 있는 핀(100)들이 삽입되어 있는 핀 홀더(90)들이 삽입·고정되어 있으며, 상기 핀 홀더(90)들은 그들(90)에 대응되는 배선패턴(도시 안됨)에 의해 상기 기판(20)의 다른면에 형성된 전도성 패드(25)의 각 동박들과 전개적 연결되어 있으며, 상기 전도성 패드(25)들에 대응되어 접작된 내부리드(30)들과 그 내부리드(30)과 일체형으로 형성된 외부리드(40)들을 갖는 리드프레임을 갖는 구조를 갖는다.

여기서, 상기 내부리드(30)들과 전도성 패드(25)들을 보호하기 위하여 에폭시계열의 성형 수지(50)에 의해 봉지되어 있으며, 상기 전도성 패드(25)와 내부리드들(30)은 Ag 에폭시 접착제(130)에 의해 접착되고 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.

그리고, 상기 하부 몸체(60)의 각 모서리부에 삽입·고정된 암나사들(80)과 한쌍의 숫나사(85)들에 의해 체결되도록 관통공(55)이 상기 리드프레임이 봉지된 기판의 각 모서리 부분에 형성되어 있는 구조를 갖는다.

여기서, 상기 암나사(80)들 주위의 접속단(120)은 상기 리드프레임이 봉지된 기판과 하부몸체(60)와의 정확한 접속을 유도하며, 상기 핀(100)과 본딩 패드(15)와 접촉때 접촉 압력을 상기 접속단(120)의 높이로 적절하게 조절할 수 있다.

그리고, 상기 핀(100)은 상기 본딩 패드(15)와 접촉을 원활하게 하고 완충의 효과를 주기 위하여 약간 휘어진 모양으로 되어 있으며, 재질은 접촉 저항이 적으며, 고온 특성을 갖는 베릴륨 구리(beryllim copper)종류이다.

여기서, 상기 핀(100)의 손상이 있을 때는 그 핀(100)만을 분리하여 다른 핀으로 교체가 가능하다.

그리고, 상기 핀(100)과 상기 본딩 패드(15)가 접촉을 원활하게 하기 위하여 상기 베어칩(10)이 안착된 부분에 실리콘 루버 컴파운드(Si lubber compound)(70)와 같은 완충제가 개재되어 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 노운 굿 다이 제조 장치가 SOJ(small outline J-lead package) 검사 소켓에 삽입된 상태를 나타내는 단면도이다.

제3도를 참조하면, 제1도에 의한 노운 굿 다이 제조 장치(300)의 외부리드(140)들이 영문자 J형태로 절곡되어 있으며 종래의 SOJ 검사 소켓(180)에 삽입되어 소켓 리드(150)에 접촉되어 전기적 연결된 구조를 하고 있다.

그리고, 상기 소켓 리드(150)는 전기 특성 검사 장치(190)에 기계적·전기적으로 연결된다.

여기서, 본 발명에 의한 노운 굿 다이 제조 장치(200)의 외부리드(40)를 절곡하는 형태에 따라 다른 형태의 리드를 구비하는 반도체 칩 패키지의 검사 소켓에도 삽입되거나 접속될 수 있다.

제4도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 노운 굿 다이 제조 장치가 SOP(small outline package)검사 소켓에 접속된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

제4도를 참조하면, 노운 굿 다이 제조 장치(400)의 외부리드(240)가 SOP 형태로 절곡되어 있으며, 상기 검사 소켓(280)의 소켓 리드(250)에 접속되어 전기적 연결된 구조를 갖는다.

그리고, 상기 소켓리드(250)는 전기 특성 검사 장치(290)에 기계적·전기적으로 연결된다.

따라서, 본 발명에 따른 구조에 따르면, 베어 칩의 본딩 패드들과 그들에 각기 대응되는 핀 홀더에 삽입·고정된 핀들을 각기 직접 전기적으로 연결함으로써, 접촉의 신뢰도를 향상 시킬 수 있고, 핀의 불량이 발생할 때는 핀을 분리 다른 핀으로 교체할 수 있기 때문에 노운 굿 다이 제조 장치를 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 저 단가 및 고 수율의 노운 굿 다이를 제조할 수 잇는 이점(利點)이 있고, 인쇄회로기판의 일면에 외부리드와 내부리드가 일체형으로 형성된 리드프레임을 봉지함으로써, 종래의 리드를 구비하는 반도체 칩 패키지의 검사 소켓에 맞게 외부리드들을 절곡할 수 있어 종래의 검사 소켓을 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

하부 몸체; 그 하부 몸체의 일면 상에 안착되어 있으며, 복수개의 본딩 패드들을 갖는 칩과; 회로 패턴들, 및 일면에 그 회로 패턴들과 각기 전기적 연결된 전도성 패드들을 갖는 인쇄회로기판과; 상기 전도성 패드들에 대응되어 전도성이 있는 접착제에 의해 접착된 내부리드들, 및 그 내부리드들과 일체형으로 형성된 외부리드들을 갖는 리드프레임과; 상기 내부리드들과 인쇄회로기판을 보호하기 위해서 성형수지로 봉지되어 있고; 상기 인쇄회로 기판 하부면의 상기 본딩 패드들과 각기 대응되는 위치에 삽입·고정되어 있으며, 상기 회로 패턴들과 각기 전기적 연결되어 있는 핀 홀더들과; 그 각각의 핀 홀더들에 삽입되어 전기적 연결 되어 있는 핀들과; 상기 리드프레임이 봉지된 인쇄회로기판과 하부 몸체에 고정하는 암나사와 숫나사를 포함하고, 상기 본딩 패드들과 그들에 각기 대응되는 상기 핀들이 각기 직접 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이(known good die) 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 하부몸체의 일면과 상기 칩 사이에 완충제가 개재된 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
제 2항에 있어서, 상기 완충제의 재질이 실리콘 루버 시트(Si lubber sheet) 인 것을 특징으 로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
제 1항에 있어서, 상기 전도성 패드들과 상기 내부리드들을 접착하는 전도성이 있는 접착제가 Ag 에폭시 접착제인 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 핀이 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치
제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 핀의 재질이 베릴륨 구리(beryllium copper)인 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부리드들이 SOJ(small outline J-lead package) 형태로 절곡 되는것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
제7항에 있어서, 상기 노운 굿 다이 제조 장치가 SOJ 검사 소켓에 삽입되는 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부리드들이 SOP(small outline package) 형태로 절곡되는것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 노운 굿 다이 제조 장치.
제9항에 있어서, 상기 노운 굿 다이 제조 장치가 SOP 검사 소켓에 접속되는 것을 특징으로 하는 핀과 본딩 패드가 직접 전기적 연결되는 노운 굿 다이 제조 장치.
회로 패턴들과, 일면에 그 회로 패턴들과 각기 전기적 연결되는 전도성 패드들을 갖는 인쇄회로기판과; 상기 전도성 패드들에 대응되어 전도성이 있는 접착제에 의해 접착된 내부리드들과, 그 내부리드들과 일체형으로 형성된 외부리드들을 갖는 리드프레임과; 상기 인쇄회로 기판의 다른면에 삽입·고정되어 있으며, 상기 회로 팬턴들과 각기 전기적 연결되어 있는 핀 홀더들과; 그 각각의 핀 홀더들에 삽입되어 전기적 연결 되어 있는 핀들; 을 포함하고, 상기 내부리드들과 인쇄회로기판의 상부면을 보호하기 위해서 성형수지로 봉지된 것을 특징으로 하는 리드프레임이 봉지된 노운 굿 다이 검사용 인쇄회로기판.
제11항에 있어서, 상기 핀이 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 리드프레임이 봉지된 노운 굿 다이 검사용 인쇄회로기판.
제11항에 있어서, 상기 핀의 재질이 베릴륨 구리(beryllium copper)인 것을 특징으로 하는 리드프레임이 봉지된 노운 굿 다이 검사용 인쇄회로기판.
제11항에 있어서, 상기 전도성 패드들과 상기 내부리드를 접착하는 전도성이 있는 접착제가 Ag 에폭시 접착제인 것은 특징으로 하는 리드프레임이 봉지된 노운 굿 다이 검사용 인쇄회로기판.