KR100505071B1 - 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치에 관한 것으로, 특히 BGA 타입 반도체 소자와 같은 디바이스를 테스트를 할 때 소켓에 접속중인 반도체 소자의 면에 온도센서가 직접 접촉하도록 구성함으로써 반도체 소자의 온도를 정확히 검출할 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 반도체 소자가 접속되며 테스트되는 복수개의 테스트소켓이 설치된 테스트보드와, 반도체 소자들을 상기 테스트보드의 각 테스트 소켓에 밀어서 접속시키는 푸쉬유니트와, 상기 푸쉬유니트 내에 설치되어 테스트소켓에 접속중인 각 반도체 소자에 냉각유체를 분사하는 노즐 어셈블리를 포함하여 구성된 핸들러에 있어서, 상기 테스트소켓에 접속하는 반도체 소자의 면과 접촉하도록 테스트소켓의 상부면 가장자리 부분에 외부로 노출되도록 설치되는 온도센서와; 상기 온도센서와 전기적으로 연결되어 상기 온도센서로부터 전달된 온도값에 따라 상기 노즐 어셈블리를 통한 냉각유체의 분사를 제어하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치를 제공한다.

Description

반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치{Apparatus for measuring temperature of device in semiconductor device test handler}

본 발명은 반도체 소자를 테스트하는 핸들러에서 반도체 소자의 온도를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 테스트중인 반도체 소자의 온도 편차를 보상하여 주는 발열보상장치를 가동하여 반도체 소자의 온도 테스트를 수행할 때, 테스트중인 반도체 소자의 온도를 정확히 측정하여 발열보상장치의 작동을 제어하는 제어유니트로 전달할 수 있도록 한 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 메모리 혹은 비메모리 반도체 소자 및 이들을 적절히 하나의 기판상에 회로적으로 구성한 모듈(Module)들은 생산 후 여러 가지 테스트과정을 거친 후 출하되는데, 핸들러는 이러한 테스트 공정에서 반도체 소자 및 모듈을 자동으로 이송하며 테스트하는데 사용되고 있는 장치로서, 로딩스택커에 반도체 소자 또는 모듈이 수납된 트레이가 적재되면 픽커로봇이 테스트할 반도체 소자 또는 모듈을 테스트 사이트로 이송하여 테스트 소켓에 접속시켜 소정의 테스트를 수행하고, 다시 픽커로봇이 테스트 완료된 반도체 소자 또는 모듈들을 언로딩스택커로 이송하여 지정된 트레이에 테스트 결과별로 분류하는 과정을 수행한다.

통상, 이러한 핸들러 중 많은 것들이 상온 상태에서의 일반적인 성능 테스트 뿐만 아니라, 밀폐된 챔버 내에 전열히터 및 액화질소 분사시스템을 통해 고온 및 저온의 극한 온도상태의 환경을 조성하여 반도체 소자 및 모듈이 이러한 극한 온도 조건에서도 정상적인 기능을 수행할 수 있는지의 여부를 테스트하는 고온 테스트 및 저온 테스트도 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

그런데, 상기와 같이 반도체 소자의 온도테스트가 가능한 핸들러에서 테스트를 수행함에 있어서, 반도체 소자를 테스트소켓에 전기적으로 접속시켜 테스트를 수행하는 도중 반도체 소자 자체에서 소정의 열이 발생하는 발열 현상이 있게 되고, 이에 따라 사용자가 원하는 정확한 온도에서 테스트가 이루어지지 못하는 경우가 발생하게 된다. 이러한 현상은 최근의 반도체 소자의 소형화 및 고집적화 추세에 따라 심화되며, 테스트 및 실제 사용환경에서 반드시 해결해야 될 문제로 대두되고 있다.

예컨대, 고온테스트시 사용자가 챔버 내부의 온도를 80℃로 설정하여 테스트를 수행할 경우 반도체 소자 자체에 발열 현상이 없다면 설정된 테스트 온도인 80℃에서 테스트가 가능하지만, 테스트 도중 반도체 소자에서 열이 발생하여 온도 편차가 15℃정도 발생하면 실제 테스트는 95℃에서 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 반도체 소자들은 설정된 테스트 온도보다 높은 온도에서 테스트가 이루어지게 되고, 이에 따라 정확한 온도범위 내에서 테스트가 이루어지지 못하여 수율(yield) 및 신뢰성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

근래에는 이러한 소자의 자체 발열에 의한 온도 편차 문제를 해결하기 위하여 테스트 중인 반도체 소자의 후방측에서 직접 일정량의 냉각유체를 분사하여 주는 발열보상장치가 개발되고 있다.

그러나, 이러한 발열보상장치가 제대로 기능하기 위해서는 테스트중인 반도체 소자의 온도를 정확히 측정하여 발열보상장치의 작동을 제어하는 제어유니트로 전달해주어야 하는데, BGA타입 반도체 소자를 테스트할 경우에는 리드 역할을 하는 볼이 반도체 소자의 하부면에 넓게 분포되어 있으므로 온도센서를 반도체 소자에 직접 접촉시키기가 곤란하여 정확한 온도측정을 실시할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, BGA 타입 반도체 소자와 같이 볼 또는 리드가 반도체 소자의 일면에 넓게 분포하고 있는 종류의 반도체 소자를 테스트할 때 온도센서가 테스트소켓에 접속중인 반도체 소자의 면에 용이하고 확실하게 접촉하도록 함으로써, 소자의 온도를 정확히 검출할 수 있도록 한 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 내부를 저온 및 고온의 소정의 온도 상태로 만들어주기 위한 수단과, 반도체 소자가 접속되며 테스트되는 복수개의 테스트소켓이 설치된 테스트보드와, 상기 챔버 내부에 전후진 가능하게 설치되어 반도체 소자들을 상기 테스트보드의 각 테스트 소켓에 밀어서 접속시키는 푸쉬유니트와, 상기 푸쉬유니트 내에 설치되어 테스트소켓에 접속중인 각 반도체 소자에 냉각유체를 분사하는 노즐 어셈블리를 포함하여 구성된 핸들러에 있어서, 상기 테스트소켓에 접속하는 반도체 소자의 면과 접촉하도록 테스트소켓의 상부면 가장자리 부분에 외부로 노출되도록 설치되는 온도센서와; 상기 온도센서와 전기적으로 연결되어 상기 온도센서로부터 전달된 온도값에 따라 상기 노즐 어셈블리를 통한 냉각유체의 분사를 제어하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 소자 온도 측정장치가 적용되는 핸들러 및 발열보상장치의 구성에 대해 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 소자 온도 측정장치의 구성을 설명하는 도면이다. 하기의 실시예의 설명에서 테스트하는 반도체 소자는 그 하부면에 볼이 형성된 BGA 타입 반도체 소자이다.

먼저, 도 1에 도시된 것과 같이, 핸들러의 후방에 밀폐되게 설치되는 테스트챔버(10)에 복수개의 테스트소켓(25)이 배열된 테스트보드(20)가 설치되고, 테스트챔버(10) 내부에는 테스트 트레이(T)의 캐리어(40)에 장착된 반도체 소자(S)들을 상기 테스트소켓(25)에 접속시켜주는 푸쉬유니트(30)가 전후진 가능하게 설치되어 있으며, 상기 푸쉬유니트(30)에는 테스트 트레이(T)에 장착되는 반도체 소자의 갯수와 동일한 갯수의 푸쉬부재(35)가 테스트보드(20) 쪽으로 돌출되게 형성되고, 각 푸쉬부재(35)는 중앙에 관통공(36)이 형성되어 있다.

그리고, 푸쉬유니트(30) 내부에는 외부로부터 액화질소 및 건조공기가 혼합된 냉각유체를 공급받아 상기 각 푸쉬부재(35)의 관통공(36)을 통해 테스트중인 반도체 소자(S)로 분사하는 노즐 어셈블리(56)가 설치된다.

한편, 도 2는 온도테스트시 상기 노즐 어셈블리(56)를 통해 반도체 소자로 냉각유체를 분사하여 반도체 소자의 자체 발열에 의한 온도 편차를 보정하는 발열보상장치의 구성을 설명하는 도면으로, 발열보상장치는 액화질소(LN2)를 공급하는 액화질소 공급원(51)과, 건조공기를 공급하는 건조공기 공급원(52)과, 상기 액화질소 공급원(51)으로부터 공급되는 액화질소와 건조공기 공급원(52)으로부터 공급되는 건조공기를 혼합하여 노즐 어셈블리(56)로 공급하는 혼합기(53)와, 상기 액화질소 공급원(51) 및 건조공기 공급원(52)으로부터 상기 혼합기(53)로의 액화질소 및 건조공기 공급을 제어하는 제 1,2제어밸브(54, 55)로 구성된다.

상기 제 1,2제어밸브(54, 55)는 그 작동이 제어유니트(200)에 의해서 제어되며, 상기 제어유니트(200)는 테스트소켓(25)에 설치되는 온도센서(100)에 전기적으로 연결되어 온도센서(100)에 의해 실시간으로 전달되는 온도 정보를 바탕으로 제 1,2제어밸브(54, 55)의 작동을 제어하게 된다.

상기 온도센서(100)가 테스트소켓(25)에 설치된 구조를 도 3과 도 4를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3과 도 4에 도시된 것과 같이, 테스트소켓(25)의 상부면에는 반도체 소자(S)의 볼(B)이 접속되는 오목한 복수개의 접속단자핀(26)들이 배열되어 있으며, 테스트소켓(25)의 상부면 중 상기 접속단자핀(26)들이 형성되지 않은 가장자리 부분에 반도체 소자의 온도를 감지하는 온도센서(100) 및 이 온도센서(100)의 하부에서 온도센서(100)를 탄성적으로 지지하여 주는 완충재(110)가 설치되는데, 여기서 상기 온도센서(100)는 외력이 가해지지 않았을 때 그의 상단부가 테스트소켓(25)의 상부면 위쪽으로 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 완충재(110)는 온도센서(100)와 반도체 소자(S)가 접촉시 충격을 완화시키고 온도센서(100)와 반도체 소자(S) 간의 접촉 상태가 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 역할을 하며, 고무 또는 스펀지 등의 탄성력이 있는 재료나 스프링과 같은 탄성체를 사용하여 구성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 소자 온도 측정장치는 다음과 같이 작동한다.

핸들러의 작동이 개시되면, 테스트챔버(10) 내부는 자체의 냉각수단(미도시) 및 가열수단(미도시)에 의해 소정의 온도 상태로 되고, 이어서 반도체 소자들이 장착된 테스트 트레이(T)가 테스트챔버(10)로 인입되어 테스트보드(20)와 푸쉬유니트(30) 사이에 정렬된다.

그리고, 테스트 트레이(T)와 푸쉬유니트(30) 간의 정렬이 이루어지면, 푸쉬유니트(30)가 후진하여 각각의 푸쉬부재(35)가 테스트 트레이(T)의 캐리어(40)들을 테스트보드(20) 쪽으로 밀게 되고, 이에 따라 각 캐리어(40)에 장착되어 있는 반도체 소자(S)들이 테스트보드(20)의 테스트소켓(25)에 접속되어 테스트가 시작된다.

이 때, 상기 온도센서(100)가 테스트소켓(25) 상부면으로 돌출되어 있기 때문에 반도체 소자의 가장자리 부분이 온도센서(100)를 누르면서 접촉하게 되는데, 상기 온도센서(100)는 완충재(110)에 의해 탄성적으로 지지된 상태이므로 테스트 도중 반도체 소자와 지속적으로 접촉하게 된다.

상기와 같이 반도체 소자(S)와 접촉한 온도센서(100)는 테스트 도중 반도체 소자의 온도를 실시간으로 제어유니트(200)로 전달한다.

그리고, 제어유니트(200)에서는 상기와 같이 온도센서(100)에 의해 전달된 온도 정보를 바탕으로 제 1,2제어밸브(54, 55)를 제어하여 혼합기(53)로 액화질소 및 건조공기를 공급하고, 노즐 어셈블리(56)를 통해서 반도체 소자(S)로 냉각유체를 분사시켜 반도체 소자의 온도가 원하는 상태가 되도록 한다.

테스트가 종료되어 반도체 소자(S)와 테스트소켓(25) 간의 접속이 해제되면 온도센서(100)는 완충재(110)의 탄성력에 의해 원래의 상태로 되돌아오게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, BGA 타입의 반도체 소자가 테스트소켓에 접속됨과 동시에 온도센서가 반도체 소자에 접촉하면서 반도체 소자의 온도를 측정할 수 있게 되므로, 테스트하고자 하는 반도체 소자의 온도 측정이 정확하게 이루어질 수 있게 되고, 따라서 발열보상장치가 정확한 기능을 수행할 수 있게 되어 테스트 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소자 온도 측정장치가 적용되는 핸들러의 테스트 사이트 부분을 나타낸 요부 단면도

도 2는 도 1의 핸들러의 발열보상장치의 구성을 개략적으로 설명하는 블럭 다이어그램

도 3은 본 발명의 소자 온도 측정장치의 주요 부분의 구성을 나타내기 위하여 일부분을 절개하여 나타낸 부분 절개 사시도

도 4는 도 3의 소자 온도 측정장치의 구성을 더욱 상세히 나타낸 테스트소켓 부분의 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 테스트챔버 20 : 테스트보드

25 : 테스트소켓 26 : 접속단자핀

30 : 푸쉬유니트 35 : 푸쉬부재

40 : 캐리어 56 : 노즐 어셈블리

100 : 온도센서 110 : 완충재

200 : 제어유니트 T : 테스트 트레이

S : 반도체 소자

Claims (5)

1. 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 내부를 저온 및 고온의 소정의 온도 상태로 만들어주기 위한 수단과, 반도체 소자가 접속되며 테스트되는 복수개의 테스트소켓이 설치된 테스트보드와, 상기 챔버 내부에 전후진 가능하게 설치되어 반도체 소자들을 상기 테스트보드의 각 테스트 소켓에 밀어서 접속시키는 푸쉬유니트와, 상기 푸쉬유니트 내에 설치되어 테스트소켓에 접속중인 각 반도체 소자에 냉각유체를 분사하는 노즐 어셈블리를 포함하여 구성된 핸들러에 있어서,

   상기 테스트소켓에 접속하는 반도체 소자의 면과 접촉하도록 테스트소켓의 상부면 가장자리 부분에 외부로 노출되도록 설치되는 온도센서와;

   상기 온도센서와 전기적으로 연결되어 상기 온도센서로부터 전달된 온도값에 따라 상기 노즐 어셈블리를 통한 냉각유체의 분사를 제어하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 온도센서의 하부에서 온도센서를 탄성적으로 지지하여 주도록 설치된 완충재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 완충재는 고무인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 완충재는 스펀지인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 완충재는 스프링인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 온도 측정장치.