KR100266503B1 - 개선된 구조를 갖는 반도체 집적회로 시험용 소켓 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 집적회로의 전기적인 특성의 검사시에 사용되는 소켓(socket) 연결 장치에 관한 것으로 특히 피검사 소자인 집적회로 칩의 패키지 핀과 연결되는 소켓의 콘택터(contactor) 구조가 다단으로 되어 있어 콘택터가 패키지의 리드 쇼울더 부분과 닿을 염려가 없고 테스터 보드와 피시험 소자간의 신호 전달 경로 또한 최소화된 구조를 갖고 있어 피시험 소자의 전기적 특성을 저하시킴이 거의없이 테스터 장비로 전달할 수 있는 개선된 데드 버그형 소켓 연결 장치에 관한 것이다.

Description

개선된 구조를 갖는 반도체 집적회로 시험용 소켓장치

본 발명이 속하는 기술 분야는 반도체 집적회로의 전기적인 특성을 검사할 때 사용되는 소켓에 관한 것이다. 소켓은 검사하고자 하는 소자, 즉 피검사 소자와 검사장치를 전기적, 기계적으로 연결시키는 역할을 하는 것으로 피검사 소자의 패키지 리드(혹은 핀)과 소켓의 콘택터 부위가 서로 접촉되는 모양에 따라 두가지 형태로 분류가 가능하다.

첫째는 데드 버그(dead bug)형 소켓 형태로 ( 주:피검사 소자의 뒤집힌 상태가 마치 죽은 벌레의 모양과 비슷하다.) 패키지 리드의 윗면과 소켓의 콘택터 부위가 서로 접촉되는 형태인데 이의 구성과 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 테스터 헤드부에 소켓 보드가 연결되어 있고 소켓 보드에는 소켓이 연결되어 있다. 피시험 소자는 뒤집어진 상태로 핸들러의 리드 푸쉬어(pusher)의 눌림 작용에 의해 소켓의 콘택터 부위에 접촉되게 되고 이후 전기적 시험이 행하여 진다.

둘째는 라이브 버그(live bug)형 소켓 구조로 도 2에 나타낸 것과 같이 피시험 소자가 바른 상태로 놓여져 핸들러의 리드 푸쉬어에 의해 소켓의 콘택터 부위에 피시험 소자의 리드가 접촉되는 구조이다. 일반적인 라이브 버그형 소켓은 리드 푸쉬어가 패키지의 리드를 눌러 소켓의 콘택 상부의 끝면에 압착되면 U자형의 콘택터 휨 구조에서 발생하는 탄성으로 인해 밑으로 내려가고 이 과정에서 피시험 소자의 리드 밑면이 소켓의 콘택 상부의 끝면에 잘 압착연결된다.

이러한 라이브 버그형 소켓은 리드 푸쉬어의 눌림 동작 과정에서 소켓의 상부가 피시험 소자, 즉 패키지 리드의 쇼울더부 및 본체와 간섭을 일으킬 염려가 없어 현재 널리 사용되고 있으며 여러 회사에서 비교적 저렴하게 생산되고 있다. 그러나 도 4에 상세히 나타낸 바와 같이 소켓의 콘택 상부끝면의 면적이 충분히 크지 않으면 리드 푸쉬어의 눌림 동작시 소켓의 콘택 상부가 피시험 소자의 쇼울더부로 미끌어져 들어가 쇼울더부의 리드에 손상을 입혀 피시험 소자의 전기적 동작 검사에 문제를 일으킬 수 있다.

도 5는 라이브 버그형 소켓을 데드 버그형 소켓을 요구하는 핸들러에 장착했을 경우에 발생하는 문제점을 나타나는 단면도이다. 캐리어에는 패키지 위치를 정렬하기 위한 가이드(guide)가 있어야 하는데 데드 버그형의 소켓의 콘택은 리드의 윗면을 접촉해야 하므로 결국 소켓의 콘택 상부는 가이드와 리드의 쇼울더 사이를 통해 리드의 윗면에 압착되어야 한다. 그러나 그 간격이 매우 좁아 캐리어가 내려오면서 리드를 소켓 콘택 상부의 끝면에 압착될 때 콘택 상부의 크기는 일반적으로 전술한 간격보다 커서 리드의 쇼울더 부위와 충돌하여 리드에 변형이 생길 수 있으므로 이 역시 바람직하지 않다.

도 6에는 이와 같은 문제점을 개선하여 현재 사용되고 있는 종래의 데드 버그형 소켓 구조에 대한 도면으로 그 동작 과정은 다음과 같다. 먼저 소켓의 콘택 한쪽은 리셉터클을 통하여 소켓 보드에 연결된다. 이 리셉터클은 사용 수명이 다한 손상된 소켓을 보드로부터 분리가 가능하게끔 하는 부품으로 리셉터클을 소켓 보드에 장착하기 위해서는 도 4,5 및 6에서 보듯이 보드에 쓰루홀(thru' hole)을 만들어야 하는데 이는 신호 전달시 크로스토크(crosstalk) 및 기생 효과로 인해 신호의 신뢰성을 저하시키는 원인 또한 함께 제공한다.

한편 소켓의 또 다른 한쪽 콘택의 끝면은 피 시험 소자의 패키지 리드의 윗면에 접촉된다. 따라서 캐리어가 내려오면 패키지 리드는 소켓 상단 콘택부에 압착되고 리드는 소켓 보드와 전기적으로 연결된다. 이때 소켓은 적절한 탄성을 유지하여야 하고 또한 리드 쇼울더 및 캐리어에 닿지 않아야 하므로 충분히 가늘어야 하고 구배 및 길이도 역시 충분하여야 한다. 한 소자에 대한 검사가 완료되면 리드 푸쉬어는 올라가고 탄성을 갖는 소켓은 구부러진 부위가 원상으로 복귀된다. 계속적으로 다른 소자를 검사하기 위해서는 소켓이 위와 같이 구부러졌다 펴지는 동작을 반복하여야 하므로 많은 반복 동작 후에는 굴곡 부위에 피로가 누적되어 기계적인 탄성을 잃게되는 항복 현상을 보이게 되어 교환하여야 한다. 이러한 소켓은 적절한 탄성과 긴 수명을 보장하기 위해 일정 수준 이상의 길이가 필요하게 되는데 긴 소켓 구조는 전기 신호의 전달 경로가 길어져 소켓의 기생 인덕턴스, 기생 커패시턴스 및 기생 저항 성분이 증가하게 되어 전기 신호의 왜곡, 링잉(ringing)등을 가져와 신뢰성을 저하시키고 전기적 잡음을 증가시키게 된다. 또한 가늘고 길면서 적절한 탄성을 유지하는 소켓 콘택터를 제조하기 위해서는 제작상의 어려움이 수반되고 제작 비용이 증가하게 된다. 피로 누적된 소켓의 교환을 위해서는 교환의 편의를 위해 리셉터클(receptacle)이 필요하게 되는데 이 리셉터클 또한 전기 신호의 경로에 추가되어 임피던스 비정합(impedance mismatch), 전술한 기생 성분의 추가등의 현상이 생기므로 피시험 소자의 전기적 특성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 이와 같이 소켓은 피시험 소자의 정확한 전기적 특성의 검증을 위해 피시험 소자의 전기적 특성을 저하시키지 않도록 하는 구조가 필요한 것이다.

따라서 본 발명에서는 소켓의 콘택 상부가 피시험 소자의 패키지 리드 쇼울더 부분에 닿을 위험성을 최소화하고 도 6에서 보인 바 있는 종래의 가늘고 긴 소켓의 모양새에 기인하는 각종 기생 성분의 증가로 인해 피시험 소자의 전기적 특성 저하를 가져오는 문제점 또한 최소화하여 기계적, 전기적으로 보다 안정적인 데드 버그형 소켓 장치를 제공하고자 한다.

도 1은 IC의 시험을 위한 일반적인 데드 버그형 소켓을 나타내는 단면도

도 2는 IC의 시험을 위한 일반적인 라이브 버그형 소켓을 나타내는 단면도

도 3은 본 발명의 구성을 나타내는 데드 버그형 소켓 시험장치

도 4는 종래의 라이브 버그형 IC의 시험시 패키지 리드 부근의 구성을 확대한 단면도

도 5는 종래의 라이브 버그형 소켓을 데드 버그형 소켓이 요구되는 핸들러에 장착했을 경우의 단면 확대도

도 6은 종래의 데드 버그형 소켓구조의 개선된 형태

상술한 문제점을 해결하기 위해 발명한 본 발명품인 MDC(엠디시) 소켓의 구성을 도 3을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

1. 소켓 보드에 접촉되는 소켓의 하단 콘택부와,

2. 캐리어 가이드와 피시험 소자의 리드 쇼울더부를 닿지않게 통과하여 피시험 소자의 패키지 리드를 접촉하기 위한 다단구조 혹은 챔퍼(chamfer)구조를 가지는 소켓의 상단 콘택부와,

3. 소켓의 상단 및 하단의 콘택부의 끝면에 접촉되어 상단 콘택부의 상하 운동을 가능하게 하는 탄성체와,

4. 상하단의 콘택부 및 탄성체의 위치를 고정시켜주는 하우징(housing)부로 되어 있다.

소켓의 하단 콘택부는 그 숫자가 피시험 소자의 핀수와 같고 핀 간격(pitch)에 맞추어서 소켓 보드에 연결되어 소켓 보드에 입출되는 전기신호를 전달하는 역할 및 소켓 전체의 기계적 고정을 하는 역할을 하고, 소켓의 상단 콘택부는 피시험 소자인 패키지 리드와 압착되어 피시험 소자로부터 입출되는 전기신호를 전달하는 역할을 하며, 탄성체는 상단 콘택이 리드에 잘 압착이 되도록 기계적인 탄성을 제공하고, 하우징(housing)부는 탄성체 및 상,하단의 콘택부를 기계적으로 지지하는 역할을 한다.

도 3에는 피시험 소자인 패키지 리드로부터 보드에 이르기까지의 전기 신호 전달 경로를 보다 더 짧고 신뢰성 있게 하기 위한 고안으로 본 발명 장치인 양방향 포고 콘택을 구비한 소켓 장치의 단면도를 나타내었다.

소켓의 몸체 부분인 하우징에 끼워져 있는 양방향 포고 콘택의 하단 콘택부는 소켓 보드에 압착되어 전기적으로 연결되어 있고, 상하 유동성을 갖는 상단 콘택부는 캐리어 가이드와 패키지 리드 쇼울더 사이를 닿음이 없이 통과하여 매우 좁은 (~0.4mm이하) 리드의 윗면에 접촉되기 위해 콘택 최상단면이 다른 부분보다 가늘도록 다단 구조 혹은 챔퍼(chamfer) 구조로 되어있어 도 6에서 나타낸 종래의 가늘고 길면서 끝이 뾰족한 장치보다 제작비용이 저렴하게 된다.

본 발명 장치의 또 다른 장점은 소켓의 모양이 직선형태로 되어 있어 전류의 전달경로가 종래의 장치 구성과는 달리 매우 짧아 피시험 소자의 전기적 특성의 시험시 소켓에 의한 신호의 신뢰성 감소가 최소화된다는 점이다. 이와 같은 효과는 상술한 바와 같이 각종 기생 성분의 감소로 인해 이루어 진다.

본 발명 장치의 또 다른 효과는 리셉터클이 불필요하게 되어 상술한 바와 같이 이로 인한 특성의 저하 또한 방지하게 된다.

본 발명 장치의 또 다른 장점은 핸들러가 오동작할 때 소켓의 상단 콘택부를 손상시킬 위험성도 최소화하는데 이는 도 4,5 및 6에서 나타낸 종래 장치 구성과는 달리 소켓의 상단 콘택부가 하우징부 안으로 삽입이 가능함에 기인한 것이다.

이러한 발명 장치는 미세한 간격(pitch)을 갖는 피 시험 소자의 시험 장치에 유용하며 반복되는 소켓의 교체로 인한 특성의 저하를 방지한다.

본 발명 장치는 도 3에서 나타낸 것이 유일한 실시 예가 아님은 명확한데 예를 들어 소켓의 상단 콘택부가 이단 구조가 아니고 여러단으로 구성하거나, 리드 접촉면으로부터 점차 그 굵기가 바뀌도록 제작하거나, 상단 콘택부의 단면을 원형, 혹은 다면 구조로 제작하는 것도 본 발명 장치로부터 용이하게 변경하여 실시할 수 있는 또 다른 예가 될 것이다.

Claims (2)

1. 패키지된 반도체 소자의 시험을 위해 테스터의 핸들러와 소켓 보드 사이를 연결하기 위한 데드 버그형 소켓 장치에 있어서,

   피시험 소자의 리드 부분과 접촉되는 소켓의 한쪽 콘택부(상단 콘택부)는 다단 구조, 혹은 챔퍼 구조를 가지고 있으며 상기 콘택부의 한쪽 끝면중 하나는 시험시 상기 리드 부분과 연결되고,

   소켓의 또 다른 한쪽 콘택부(하단 콘택부)는 소켓을 보드와 전기적, 기계적으로 연결할 목적으로 설계, 제작되어 시험시 한쪽 끝면중 하나는 보드와 연결되고,

   상기 상단 콘택부가 이동성을 가질 수 있도록 하는 탄성체와,

   상기 탄성체의 한쪽 끝은 상기 상단 콘택부와 연결되고 또 다른 끝은 상기 하단 콘택부와 연결되고,

   상기한 탄성체, 상단 콘택부 및 하단 콘택부를 지지할 목적으로 상기 탄성체를 감싸도록 만들어진 하우징부로 구성된 것을 특징으로 하는 소켓 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상단 콘택부와 상기 탄성체와 상기 하단 콘택부가

   일직선으로 배치된 것을 특징으로 하는 소켓 장치.