KR100314135B1 - Ｂｇａ 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓 및 이를 이용한검사방법 - Google Patents
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Abstract
전기적 최종검사 공정에서 BGA 패키지의 외부연결단자가 변형되거나, 불량 BGA 패키지가 양품으로 판정되는 문제를 억제할 수 있는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓 및 이를 이용한 검사방법에 관해 개시한다. 본 발명은 BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼을 메쉬와, 중간연결부인 전도성 고무와, 소켓보오드의 채널연결수단를 통하여 테스터로 연결시킨다. 채널연결수단은 포고핀을 장착하거나, 인쇄회로패턴을 장착한 평판형의 보오드를 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 집적회로의 패키징(packaging)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BGA 패키지의 전기적 검사(electrical test)에 사용되는 소켓(socket) 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼에서 칩(Chip) 상태로 존재하던 반도체 집적회로는 프로브(probe) 장비를 이용한 전기적 다이 분류 검사(EDS: Electrical Die Sorting)를 받게 된다. 그 후, 양품으로 판정된 칩에 대해서 일련의 패키징(Packaging) 공정을 수행하면서 외부의 충격으로부터 칩이 보호되는 반도체 패키지 형태로 재 가공된다. 가공이 끝난 패키지(Package)는 사용자에게 전달되기에 앞서 전기적인 최종 검사(electrical final test)를 수행하게 된다. 상기 전기적 다이 분류 검사(EDS) 및 전기적 최종검사(Electrical final test) 공정에는, 컴퓨터에 각종 계측기기를 장착한 테스터(tester)를 사용하여 칩이나 반도체 패키지 형태로 된 개개의 반도체 집적회로에 대해 전기적인 기능검사를 하게된다. 여기서 소켓은 개개의 반도체 집적회로를 테스터에 전기적으로 연결시키는 장치를 가리킨다.
이러한 전기적 검사를 위한 소켓은 반도체 패키지의 외부 형태에 따라서 구성 방식 및 모양이 각각 달라진다. 즉, 반도체 패키지의 형태가 DIP(Dual In-line Package), SOP(Small Out-line Package), QFP(Quad Flat Package) 및 BGA(BallGrid Array)일 때, 각각 소켓의 모양 및 구성이 달라진다.
최근들어 전자장비의 크기가 점차 소형화됨에 따라 패키지의 발전 방향은 리드를 사용하는 반도체 패키지에서 솔더볼이나 솔더 범퍼를 리드 대용으로 사용하는 QFP쪽으로 발전하고 있다.
상기 BGA 패키지를 위한 소켓의 경우에는, 일반적으로 포고핀 소켓(POGO pin socket)을 반도체 패키지의 솔더볼(solder ball)과 연결시켜 전기적인 기능검사를 수행하는데, 이에 대한 선행기술이 미합중국 특허 제 5,545,050호(명칭: IC socket, 출원일: 8. 13, 1996)로 등록된 바 있다.
그러나 종래기술에 의한 전기적 최종검사에서 사용되는 소켓은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 채널연결수단으로 사용되는 포고핀의 상부가 솔더볼과 연결될 때, 솔더볼(solder ball)을 찍게 되어 솔더볼에 손상(damage)을 야기시킨다. 그러므로 솔더볼에 버(burr)와 같은 찍힌 손상이 남거나, 솔더볼이 짓눌려지는 것과 같은 외관불량(visual defect)을 야기할 수 있다.
둘째, 포고핀이 일자형의 핀 모양(pin type)으로 구성되어 있어서, 조립상의 잘못으로 반도체 패키지 몸체에 솔더볼이 부착되지 않는 경우라도, 포고핀이 솔더볼 패드와 소켓보오드를 서로 연결시킨다. 따라서 솔더볼이 부착되지 않은 불량제품이 전기적인 기능검사에서 스크린되지 않고 양호 판정을 받고 고객에게 전달될 수 있는 소지가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전도성 고무(PCR: Pressure Conductive Rubber)와 메쉬를 이용하여 BGA 패키지의 외부연결단자와 테스터를 서로 연결함으로써, BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼이 손상되는 문제를 방지하고, 외부연결단자가 부착되지 않은 조립불량의 BGA 패키지를 전기적 최종검사 공정에서 빠짐없이 스크린할 수 있는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓을 이용한 BGA 패키지의 검사방법을 제공하는데 있다.
도 1은 전도성 고무(PCR)를 사용하여 반도체 패키지의 외부연결단자를 연결하는 것을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 2는 중간연결부의 전도성 고무가 프레임부의 중간연결부 지지부에 구성된 것을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III'면에 대한 절개 단면도이다.
도 4는 상기 중간연결부 위에 구성되는 메쉬(Mesh)의 평면도이다.
도 5는 도 4의 V-V'면에 대한 절개 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라서 BGA 패키지가 전기적 검사를 위한 소켓에 장작되었을 때를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에서 콘택터를 이용하여 BGA 패키지를 전기적 검사를 위한 소켓에 연결하였을 때를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라서 콘택터를 이용하여 BGA 패키지를 전기적 검사를 위한 소켓에 연결하였을 때를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명에서 메쉬(Mesh)를 사용하지 않았을 때, 발생할 수 있는 BGA 패키지의 솔더볼 변형을 설명하기 위해 도시한 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에서 소켓보오드의 표면을 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따라서 여러개의 BGA 패키지가 한 개의 스트립(strip)에 구성되어 공정중에 이동되는 것을 설명하기 위해 도시한 평면 분해도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에서 스트립 상태의 BGA 패키지가 전기적 검사를 위한 소켓에 연결되는 동작을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: BGA 패키지 몸체, 102: 전도성 고무(PCR) 또는 중간연결부
104: 실리콘 고무, 106: 도전성 입자(Shim),
107: 높이 조정 수단, 108: 솔더볼,
110: 패키지 푸셔, 112: 인서터(inserter),
114: 소켓 가이드(socket guide),
116: 퍼포먼스 보오드(performance board),
118: 포고핀(POGO pin), 120: 중간연결부 지지부,
121: 메쉬(Mesh) , 122: 스크루(screw) 또는 정렬수단,
123: 메쉬의 정렬구멍, 124: 중간연결부 지지부의 정렬구멍,
125: 포고핀을 갖는 소켓보오드, 126: 인쇄회로패턴을 갖는 소켓보오드,
128: 인쇄회로패턴, 130: 인쇄회로패턴의 접촉부,
142: 스트립 캐리어(Strip carrier),
144: BGA 패키지 스트립, 146: BGA 패키지.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 채널 연결수단이 구성된 소켓보오드와, 상기 소켓보오드 위에 구성된 전도성 고무(PCR)로 된 중간연결부와, 상기 중간연결부 위에 구성되고 솔더볼이 들어갈 수 있는 구멍을 갖는 메쉬 및 상기 중간연결부와 상기 메쉬의 가장자리에 구성되어 이를 고정시키고 정렬시키는 정렬수단을 갖는 프레임부를 구비하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 소켓보오드는 채널연결수단으로 포고핀이 복수개 구성된 평판형 보오드인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 상기 소켓보오드는 채널연결수단으로 인쇄회로패턴이 구성된 평판형 보오드인 것이 적합하다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 BGA 패키지는 낱개의 BGA 패키지일뿐만 아니라 여러개의 BGA 패키지가 한 개의 스트립에 구성된 스트립 형태인 것이 적합하다.
상기 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓은 BGA 패키지를 눌러서 외부연결단자를 상기 메쉬를 통해 상기 중간연결부로 접촉시킬 수 있는 콘택터를 더 구비하는 것이 적합하다.
바람직하게는, 상기 전도성 고무는 실리콘 고무(Silicon) 고무에 니켈과 금을 포함하는 도전성 입자(Shim)들이 수직방향으로 배열된 구조인 것이 적합하고, 상기 프레임부는 중간연결부 지지부, 높이 조정수단 및 정렬수단으로 구성된 것이 적합하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 BGA 패키지의 검사방법은, BGA 패키지를 소켓으로 로딩하여, BGA 패키지의 솔더볼을 소켓의 메쉬 구멍에 정렬시킨다. 상기 BGA 패키지의 몸체를 눌러서 상기 솔더볼을 메쉬를 통해 전도성 고무의 도전성 입자와 연결시킨다. 상기 도전성 입자를 소켓보오드의 채널연결수단에 연결시키고, 상기 채널연결수단을 테스터의 채널과 연결시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 채널연결수단은 포고핀이 구성된 평판형 보오드를 사용할 수 있고, 인쇄회로패턴이 구성된 평판형 보오드를 사용할 수 있다. 상기 BGA 패키지는 낱개의 상태이거나 스트립에 여러개가 구성된 상태일 수 있다. 상기 메쉬는 BGA 패키지의 솔더볼이 들어갈 수 있는 여러개의 구멍이 형성되어 있는 것이 적합하다.
본 발명에 따르면, BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼과 소켓보오드를 연결하는 수단으로 전도성 고무로 된 중간연결부와 메쉬를 사용함으로써 외부연결단자에서 발생하는 손상이나 변형을 방지한다. 또한, 외부연결단자와 소켓보오드의 연결을 보다 적절하게 함으로써 접속검사(open/short test)에서의 에러(error)를 줄일 수 있다. 그리고 BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼이 부착되지 않은 조립 불량 상태의 BGA 패키지를 전기적 최종검사에서 빠짐없이 스크린할 수 있다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제1 실시예; 소켓보오드의 채널연결 수단으로 포고핀이 있는 평판형 보오드를 이용하는 경우의 BGA의 전기적 검사를 위한 소켓.
도 1은 전도성 고무(PCR)를 사용하여 반도체 패키지의 외부연결단자를 연결하는 것을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 외부 압력에 의해 전도성을 띠는 특성을 지닌, 전도성 고무(PCR, 102)의 구조는 절연 고무(104) 사이에 작은 알갱이로 된 도전성 입자(Shim, 106)가 일정한 피치(pitch)로 조밀하게 배열되어 있다. 따라서 외부 압력을 가하지 않은 상태에서 절연 고무(104)는 전도성을 띠지 않는다. 그러나 일정한 외부 압력이 가해지면, 절연 고무(104)는 상하로 수축되는 스트로크(stroke)가 발생하며 상하 방향으로 배열된 도전성 입자(shim, 106)가 서로 접촉됨으로써 수직방향으로 전기적으로 연결되어 전도성을 갖는다.
따라서, 솔더볼(108)을 외부 연결수단으로 사용하는 BGA 패키지가 위에서 눌러지면, BGA 패키지 몸체(100)의 솔더볼(108)이 전도성 고무(102)를 누르는 외부압력으로 작용하여 수직방향으로 전기적인 연결(ON)이 이루어진다. 그리고 눌러지지 않는 영역은 전기적으로 절연 상태(OFF)가 된다.
본 발명과 같이 솔더볼과 소켓보오드를 연결시키는 수단으로 외부압력에 의해 전도성을 띄는 고무(PCR, 102)를 사용하면 다음과 같은 효과가 발생한다. 먼저 솔더볼에 손상이 발생하지 않아 외관불량이 발생하지 않는다. 그리고, 조립불량으로 솔더볼(108)이 BGA 패키지 몸체(100)에 부착되지 않은 경우에는 외부 압력에 의해 전도성을 띠는 고무(PCR, 102)를 눌러주지 못해 접촉이 되지 않는다. 따라서 솔더볼이 부착되지 않은 불량제품이 전기적 최종검사(electrical final test)에서 양호판정을 받고 빠져나가는 일이 절대로 발생하지 않는다.
그리고 상기 절연고무(104)는 실리콘 고무(silicon rubber)를 재질로 하기 때문에 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)가 반도체 웨이퍼와 비슷하다. 그러므로 열팽창 계수의 차이로 인한 접촉불량을 억제할 수 있으며, 전도성 고무(102)의 사용온도가 -40∼150℃까지 변형이 없이 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 도전성 입자(shim, 106)는 니켈(Ni)과 금(Au)을 주성분으로 하기 때문에 도전성이 우수하다. 상기 전도성 고무(102)를 기존의 포고핀 대신에 사용할 경우에는, 전도성 고무(102)의 수명이 상온에서 5만 사이클 이상이기 때문에 기존의 포고핀 소켓보다 수명에 있어서도 유리하다.
도 2는 중간연결부의 전도성 고무가 프레임부의 중간연결부 지지부에 구성된 것을 나타낸 평면도이다.
도 2를 참고하면, 상기 도 1에서는 소켓보오드와 BGA 패키지를 연결하는 중간연결부로서 전도성 고무(102)를 개념적으로 설명하였으나, 본 평면도에서는 이를 보다 구체적으로 설명한다. 상세히 설명하면 금속 또는 플라스틱을 재질로 하고 가운데가 뚫려있고 평판형으로 된 중간연결부 지지부(120)에 고정용 전도성 고무(102)가 먼저 부착되고, 그 상부에 외부의 누르는 압력이 작용될 수 있는 다른 전도성 고무(102)가 부착되어 고정된다. 이때 도전성 입자(shim, 106)는 서로 연결이 될 수 있도록 정렬된 상태로 부착되어야 한다. 또한, 중간연결부 지지부(120)의 네 귀퉁이에는 정렬수단을 위한 정렬구멍(124)이 구성되어 있다. 따라서 상기 중간연결부 지지부(120)를 소켓보오드에 조립할 때, 소켓보오드에 구성된 채널연결수단, 예컨대 포고핀 또는 인쇄회로패턴과 중간연결부의 도전성 입자(106)가 서로 정확하게 정렬되도록 하여 전기적으로 도통상태가 된다. 이것은 상기 중간연결부 지지부의 정렬구멍(124)에 정렬수단으로 스크루(도6의 122)를 끼워 고정시킴으로서 가능하다. 따라서 상기 스크루로 인해 상기 중간연결부 지지부(120)는 소켓보오드로부터 붙였다 떼었다 할 수 있게 된다. 그러므로 PCR로 된 중간연결부(102)의 수명이 끝나면 이를 쉽게 교체할 수 있다.
도 3은 도 2의 III-III'면에 대한 절개 단면도이다.
도 3을 참조하면, 중간연결부 지지부(120)에 고정용 전도성 고무(102A)가 먼저 부착되고, 그 상부에 외부에서 누르는 압력이 작용될 수 있는 전도성 고무(102B)가 다시 접착된 것이 구체적으로 나타나 있다. 이때 전도성 고무(102)의 도전성 입자(106)는 접착이 완료된 후에도, 외부에서 누르는 압력이 작용할 때, 전도성을 갖도록 서로 정렬시켜 접착되는 것이 적합하다.
도 4는 상기 중간연결부 위에 구성되는 메쉬(Mesh)의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 메쉬(121)는 본 발명에 의한 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓에서 PCR로 된 중간연결부(도2의 102) 위에 구성된다. 상기 메쉬(121)의 기능은 BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼의 안착위치를 결정하고, 고온에서 BGA 패키지를 장시간 전기적 검사를 할 때 솔더볼의 변형을 방지한다. 상기 메쉬(121)의 구조는 플라스틱과 같은 절연물질로 된 본체(129)에 정렬시 사용되는 스크루(도6의 122)가 들어갈 수 있는 네 개의 정렬구멍(123)과, BGA 패키지의 솔더볼이 안착되는 많은 구멍(127)들이 구성되어 있다. 상기 솔더볼이 안착되는 구멍(127)들은 도2에서 설명된 PCR로 된 중간연결부(102)의 도전성 입자(shim, 106))와 동일한 간격으로 구성된다. 상기 메쉬(121)는 PCR로 된 중간연결부와 함께 BGA 패키지를 전기적으로 검사하는 중요한 수단이 된다.
도 5는 도 4의 V-V'면에 대한 절개 단면도이다.
도 5를 참조하면, 플라스틱과 같은 절연물질로 된 메쉬 본체(129)에 BGA 패키지의 솔더볼이 안착되어 하부에 구성된 PCR로 된 중간연결부의 도전성 입자와 연결될 수 있는 구멍이 복수개 구성된 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시에에 따라서 BGA 패키지가 전기적 검사를 위한 소켓에 장작되었을 때를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓의 구성은, 채널 연결수단으로 포고핀(118)이 구성된 소켓보오드(125)와, 상기 소켓보오드(125) 위에 구성된 전도성 고무(PCR)로 된 중간연결부(102)와, 상기 중간연결부(102) 위에 구성되고 솔더볼(108)이 들어갈 수 있는 구멍을 갖는 메쉬(121) 및 상기 중간연결부(102)와 상기 메쉬(121)의 가장자리에 구성되어 이를 고정시키고 정렬시키는 정렬수단(122)을 갖는 프레임부(132)로 이루어진다.
도면에서 참조부호 116은 테스터의 퍼포먼스 보오드(performance board)로서 테스터의 채널연결단자가 구성되어 있는 보오드를 가리킨다. 참조보호 122는 정렬수단으로, 바람직하게는 스크루(screw)를 사용할 수 있다. 참조부호 118은 포고핀으로 내부에 있는 스프링의 탄성에 의해 PCR로 된 중간연결부(102)의 도전성 입자(106)와 연결된다.
참조부호 107은 프레임부(132)의 높이조정수단으로 구조는 상기 도2에 도시된 중간연결부 지지부(120)와 동일하며, 그 두께만을 조절하여 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓의 표면을 수평되게 만든다. 이러한 높이조정수단(107)이 없으면, 전기적 검사를 반복하는 과정에서 PCR로 된 중간연결부(102)의 들뜸(lift)과 같은 변형을 가져와 중간연결부(102)의 도전성 입자(106)가 소켓보오드(125)의 포고핀(118)과 연결이 되지 않을 수 있다.
여기서, 상기 프레임부(132)의 형상은 얼마든지 변형이 가능하다. 이는 사용하는 설비의 구조나 사용자의 필요에 따라 당업자의 수준에서 얼마든지 변형이 가능하기 때문에, 본 발명에서 도시된 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓의 모양은 예시적인 의미이고 한정하는 의미가 아니다.
본 발명에 의한 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓은 전도성 고무(102)의 두께를 0.4∼0.88㎜ 정도로 구성하였을 때에 접촉저항은 5mΩ 이하이며, 인덕턴스(inductance)는 0.7∼0.88nH, 커패시턴스(capacitance)는 1pF이하로 기존의 포고핀만을 사용할 때보다 전기적 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 의한 집적회로의 전기적 검사를 위한 소켓을 실제 전기적인 최종검사(electrical final test) 공정 및 번인 검사(Burn-in test)에 적용하였을 때, 반도체 패키지의 솔더볼과 소켓의 접촉이 불안정하여 발생하는 불량(open fail)이나, 솔더볼에 손상이나 변형이 생기는 외관불량(visual defect)이 현저하게 줄어드는 것이 확인되었다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에서 콘택터를 이용하여 BGA 패키지를 전기적 검사를 위한 소켓에 연결하였을 때를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 콘택터는 패키지 푸셔(110)와 인서터(112) 및 소켓 가이드(socket guide, 114)로 이루어진다. 상기 패키지 푸셔(110)에 의해 인서터(inserter, 112)에 들어간 BGA 패키지는 먼저 메쉬(121)의 솔더볼 안착용 구멍에 안착된다. 계속해서 패키지 푸셔(110)에 외부압력, 즉 힘(contact force)이 가해지면 BGA 패키지 몸체(100)의 배면(back side)에 구성된 외부연결수단인 솔더볼(108)이 전도성 고무(102)를 누른다. 따라서 BGA 패키지의 솔더볼(108)과 소켓보오드(125)가 메쉬, 전도성 고무(102) 및 포고핀(118)을 통해 각각 서로 연결된다. 그리고 소켓보오드(125)는 다시 퍼포먼스 보오드(116)를 통해 테스터의 채널로 연결됨으로써 반도체 패키지에 대한 전기적인 기능 검사가 수행된다.
제2 실시예; 소켓보오드의 채널연결 수단으로 인쇄회로패턴이 있는 평판형 보오드를 이용하는 경우의 BGA의 전기적 검사를 위한 소켓.
본 발명의 제2 실시예는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓에서 소켓보오드의 채널연결수단이 제1 실시예의 포고핀 대신에 인쇄회로패턴을 사용하는 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 동일한 부분에 대해서는 중복을 피하여 설명을 생략한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라서 콘택터를 이용하여 BGA 패키지를 전기적 검사를 위한 소켓에 연결하였을 때를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓의 구성은, 채널 연결수단으로 인쇄회로패턴(도10 참조)이 구성된 소켓보오드(126)와, 상기 소켓보오드(126) 위에 구성된 전도성 고무(PCR)로 된 중간연결부(102)와, 상기 중간연결부(102) 위에 구성되고 BGA 패키지의 솔더볼(108)이 들어갈 수 있는 구멍을 갖는 메쉬(121)와, 상기 중간연결부(102)와 상기 메쉬(121)의 가장자리에 구성되어 이를 고정시키고 정렬시키는 정렬수단(122)을 갖는 프레임부(132) 및 상기 BGA 패키지에 외부압력을 가할 수 있는 콘택터로 이루어진다.
상기 프레임부(132)는 중간연결부 지지부(120), 높이조정수단(107) 및 정렬수단(122)인 스크루로 구성된다. 상기 콘택터는 푸셔(110)와, 인서터(112) 및 소켓가이드(114)로 이루어진다. 도면에서 참조부호 116은 테스터의 퍼포먼스 보오드(performance board)로 테스터의 채널연결단자가 구성되어 있는 보오드를 가리킨다.
도 9는 본 발명에서 메쉬(Mesh)를 사용하지 않았을 때, 발생할 수 있는 BGA 패키지의 솔더볼 변형을 설명하기 위해 도시한 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 의한 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓은 번인(Burn-in) 검사와 같은 특별한 목적의 신뢰성 검사에도 사용될 수 있다. 상기 번인 공정은 125℃ 이상의 고온에서 1시간 이상 BGA 패키지에 전기적인 신호를 가하는 검사공정이다. 이때, 본 발명과 같이 메쉬(Mesh)를 사용하지 않으면, 고온에서 장시간 동안 가해지는 외부압력(contact)에 의해 BGA 패키지 몸체(100')에 부착된 솔더볼(108')이 납작하게 변형되는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명에 따라서 추가되는 메쉬는 이러한 전기적 검사가 이루어지는 동안 솔더볼의 변형을 방지함과 동시에 솔더볼이 제대로 중간연결부(102')의 도전성 입자(106)와 적절하게 연결되도록 하는 통로의 역할을 한다. 본 도면에서 나타난 콘택터(117)의 구조는 도7 및 도8에 나타난 콘택터와는 다른 형상이다. 따라서, 콘택터(117)의 형상은 사용하는 장비의 특성에 따라서 여러 가지 변형이 가능함을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에서 소켓보오드의 표면을 도시한 평면도이다.
도 10을 참조하면, 소켓보오드(126)의 표면은 PCR로 된 중간연결부의 도전성 입자와 서로 맞닿아 전기적으로 도통상태가 되어야 한다. 이를 위하여 채널연결수단으로 인쇄회로패턴(128)이 구성되어 있고, 상기 인쇄회로패턴 내에는 접촉부(130)가 각각 구성되어 있다. 상기 인쇄회로패턴의 접촉부(130)는 상기 중간연결부의 도전성 입자(shim)의 간격과, 상기 메쉬의 솔더볼 안착용 구멍의 간격과 동일한 것이 적합하다. 상기 인쇄회로패턴의 접촉부(130)는 도전성 입자(shim)와 맞닿는 부분의 도전성을 향상하기 위해 표면에 금도금 처리를 할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 BGA 패키지의 전기적 검사 소켓을 이용한 BGA패키지의 검사방법은, 중간연결부(102)의 도전성 입자(106)가 소켓보오드에서 포고핀 대신 인쇄회로패턴의 접촉부(130)와 연결되는 것을 제외하고 나머지는 상술한 제1 실시예와 동일하다.
제3 실시예; 스트립 상태 BGA의 전기적 검사를 위한 소켓.
상기 제1 및 제2 실시예에서는 낱개로 분리된 BGA 패키지를 위한 소켓에 대해 주로 설명하였으나, 본 실시예에서는 스트립 상태의 BGA 패키지를 전기적으로 검사하기 위한 소켓에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따라서 여러개의 BGA 패키지가 한 개의 스트립(strip)에 구성되어 공정중에 이동되는 것을 설명하기 위해 도시한 평면 분해도이다.
도 11을 참조하면, 낱개로 분리되기 전의 BGA 패키지(146)는 폴리이미드(polyimide)를 재질로 하는 스트립(Strip, 144) 상태에서 가공된다. 이러한 상태의 스트립(144)은 다시 스트립 캐리어(142)에 옮겨져 고정된 채, 전기적 검사를 수행하게 된다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에서 스트립 상태의 BGA 패키지가 전기적 검사를 위한 소켓에 연결되는 동작을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 스트립 상태의 BGA 패키지를 전기적으로 검사할 수 있는 소켓의 구성은 상술한 제1 및 제2 실시예에서 설명된 소켓의 구조와 동일하다. 단지 차이점은 중간연결부(102) 및 메쉬(121)의 크기가 여러개의 BGA 패키지를 한번에 검사할 수 있도록 확장되어 있는 것이 차이점이다. 이때, 소켓보오드(125 또는126)의 채널연결수단은 포고핀을 사용할 수도 있고, 인쇄회로패턴을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째, BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼과 소켓보오드를 연결하는 수단으로 전도성 고무로 된 중간연결부와 메쉬를 사용함으로써 외부연결단자에서 발생하는 손상이나 변형을 방지한다. 둘째, 외부연결단자와 소켓보오드의 연결을 보다 적절하게 함으로써 접속검사(open/short test)에서의 에러(error)를 줄일 수 있다. 셋째, BGA 패키지의 외부연결단자인 솔더볼이 부착되지 않은 조립 불량 상태의 BGA 패키지를 전기적 최종검사에서 빠짐없이 스크린할 수 있다
Claims (20)
- 테스터 채널과 1:1로 연결될 수 있는 채널연결수단으로 포고핀들이 구성된 평판형의 소켓보오드(socket board);상기 소켓보오드의 포고핀과 접촉되며 외부에서 누르는 힘에 의해 수직방향으로 전도성을 갖는 입자(shim)가 반도체 패키지의 외부연결단자와 연결될 수 있는 전도성 고무(PCR)로 된 중간연결부;상기 중간연결부 위에 위치하며 반도체 패키지의 외부연결단자의 안착 위치를 결정하면서 변형을 방지하는 절연물질로 된 메쉬(mesh);상기 중간연결부 및 메쉬의 가장자리에 구성되어 이들을 고정시키고, 지지하는 역할을 수행하고, 정렬수단을 포함하는 프레임부를 구비하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제1항에 있어서,상기 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓은 BGA 패키지를 눌러서 외부연결단자를 상기 메쉬를 통해 상기 중간연결부와 접촉시킬 수 있는 콘택터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제1항에 있어서,상기 중간연결부의 전도성 고무(PCR)는 실리콘 고무(silicon rubber)에 니켈과 금을 포함하는 도전성 입자(Shim)들이 수직방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제1항에 있어서,상기 메쉬(mesh)는 절연물질로 된 본체에 반도체 패키지의 외부연결단자가 끼워져 안착되면서 아래로 연결될 수 있는 복수개의 구멍들이 구성된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제1항에 있어서,상기 프레임부는 중간연결부 지지부, 높이 조정수단 및 상기 중간연결부와 상기 높이조정수단을 정렬하는 정렬수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제1항에 있어서,상기 프레임부의 정렬수단은, 상기 반도체 패키지의 외부연결단자를 상기 소켓보오드에 적절히 연결시키기 위하여, 메쉬의 구멍과 중간연결부의 전도성을 갖는 입자(shim)의 위치를 정렬시키는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제6항에 있어서,상기 프레임부의 정렬수단은 스크루인 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 테스터(tester)의 채널과 1:1로 연결될 수 있는 채널연결수단으로 인쇄회로 패턴이 구성된 평판형의 소켓보오드;상기 소켓보오드의 인쇄회로 패턴과 접촉되며 외부에서 누르는 힘에 의해 수직방향으로 전도성을 갖는 입자(shim)가 반도체 패키지의 외부연결단자와 연결될 수 있는 전도성 고무로 된 중간연결부;상기 중간연결부 위에 위치하며 반도체 패키지의 외부연결단자의 안착위치를 결정하면서 변형을 방지하는 절연물질로 된 메쉬; 및상기 중간연결부 및 메쉬의 가장자리에 구성되어 이들을 고정시키고, 지지하는 역할을 수행하고, 정렬수단을 포함하는 프레임부를 구비하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓은 BGA 패키지를 눌러서 외부연결단자를 상기 메쉬를 통해 상기 중간연결부로 접촉시킬 수 있는 콘택터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 반도체 패키지는 단위 패키지 또는 여러개의 패키지가 한 개의 스트립에 구성된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 중간연결부의 전도성 고무(PCR)는 실리콘 고무(silicon rubber)에 니켈과 금을 포함하는 도전성 입자(Shim)들이 수직방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 메쉬는 절연물질로 된 본체에 반도체 패키지의 외부연결단자가 끼워져 안착되면서 아래로 연결될 수 있는 복수개의 구멍들이 구성된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 프레임부의 정렬수단은 상기 메쉬 및 상기 중간연결부의 콘택위치를 정렬시키는 것으로 스크루인 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 소켓보오드에서 인쇄회로패턴의 표면은 상기 중간연결부와 맞닿는 접촉부에 도전성을 향상시키기 위하여 금도금 처리된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 제8항에 있어서,상기 프레임부는 중간연결부 지지부, 높이 조정수단 및 상기 중간연결부와 상기 높이조정수단을 정렬하는 정렬수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사를 위한 소켓.
- 배면에 솔더볼이 구성된 반도체 패키지를 집적회로의 전기적 검사를 위한 소켓으로 로딩(loading)하는 단계;상기 반도체 패키지의 솔더볼을 상기 집적회로의 전기적 검사를 위한 소켓의 메쉬 구멍에 정렬시키는 단계;상기 반도체 패키지 상부를 눌러 상기 솔더볼이 상기 집적회로의 전기적 검사를 위한 소켓의 메쉬를 통해 하부에 구성된 전도성 고무의 도전성 입자(shim)와 1:1로 연결시키는 단계;상기 전도성 고무의 도전성 입자를 전도성 고무 하부에 구성된 소켓보오드의 채널 연결수단과 1:1 연결시키는 단계; 및상기 채널 연결수단을 테스터의 채널과 연결시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사방법.
- 제15항에 있어서,상기 반도체 패키지는 낱개로 분리된 단위 패키지이거나 여러개의 패키지가 스트립에 구성된 스트립 상태의 패키지인 것을 특징으로 하는 집적회로의 전기적 검사방법.
- 제1항에 있어서,상기 채널연결수단은 복수개의 포고핀이 구성되어 상기 전도성 고무와 연결될 수 있는 평판형인 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사방법.
- 제1항에 있어서,상기 채널연결수단은 인쇄회로패턴으로 상기 전도성 고무와 연결될 수 있도록 구성된 평판형인 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사방법.
- 제1항에 있어서,상기 메쉬는 절연물질에 상기 솔더볼이 안착될 수 있는 복수개의 구멍들이 뚫린 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 BGA 패키지의 전기적 검사방법.
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