KR100574237B1 - 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치 - Google Patents

질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치에 관한 것으로, 테스트 공정을 진행하는 동안 테스트 소켓의 소켓 핀과 반도체 패키지의 외부접속단자의 반복적인 접촉에 따른 소켓 핀의 접촉 부분에 쌓이게 되는 솔더의 산화로 인한 펑션 불량이나 오픈 불량의 발생을 줄이고 테스트 소켓의 수명을 연장하기 위해서, 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 이루어지는 테스트 챔버 내로 질소를 공급하여 테스트 챔버 내의 산소의 양을 최소화하여 소켓 핀의 접촉 부분에 쌓이는 솔더의 산화를 지연하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치를 제공한다.
테스트, 접촉, 솔더, 산화, 불량

Description

질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치{Testing device of semiconductor package comprising nitrogen supply part}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치를 보여주는 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10, 110 : 테스트 챔버 20, 120 : 인터페이스 기판
30, 130 : 테스트 헤드 40, 140 : 질소 공급부
41, 141 : 질소 발생기 42, 142 : 입력단
43, 143 : 냉온기 44, 144 : 제 1 출력단
46, 146 : 제 2 출력단 47, 147 : 온도 센서
48, 148 : 질소 공급관 49, 149 : 제어기
100, 200 : 테스트 장치 145 : 산소 센서
본 발명은 반도체 패키지 테스트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테스트 챔버 내로 질소를 공급하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치에 관한 것이다.
반도체 패키지 제조 공정은 실리콘 소재의 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)에 회로를 형성하는 팹(FAB; fabrication) 공정과, 회로가 형성된 각각의 반도체 칩과 외부장치가 상호간에 전기적 신호 연결이 가능하도록 외부접속단자를 형성하고, 반도체 칩을 외부환경으로부터 보호하기 위해서 패키징(packaging)하는 어셈블리(assembly) 공정 및 어셈블리 공정에서 제조된 반도체 패키지가 올바르게 동작을 하는지를 검사하고, 그에 따라서 양품과 불량품으로 분류하는 테스트 공정을 포함한다.
반도체 패키지에 대한 테스트 공정은 테스트 소켓에 반도체 패키지를 탑재시킨 상태에서 테스트 소켓의 소켓 핀에 반도체 패키지의 외부접속단자가 기계적인 접촉에 의해 전기적으로 연결된 상태에서 진행된다.
이때, 테스트 공정을 진행하는 동안 테스트 소켓의 소켓 핀은 반도체 패키지의 외부접속단자와 반복적으로 접촉하게 되는데, 접촉이 반복됨에 따라 반도체 패키지의 외부접속단자의 표면에 도금된 솔더 성분이 소켓 핀의 접촉 부위에 쌓이게 된다. 소켓 핀의 접촉 부위에 쌓인 솔더 성분은 시간이 지남에 따라 산화되어 펑션 불량(function fail)을 시작으로 결국에는 오픈 불량(open fail)의 주된 원인으로 작용하여 테스트 공정의 신뢰성을 떨어뜨리고, 테스트 소켓의 수명도 단축시킨다.
더욱이 반도체 패키지의 테스트 공정은 상온 뿐만 아니라 저온과 고온·고압에서도 이루어지게 되는데, 고온·고압에서 테스트 공정이 진행될 경우에 솔더 성분은 소켓 핀의 접촉 부위에 더욱 쉽게 쌓이게 되고, 솔더 성분 중 납(Pb)은 산소와 쉽게 결합하여 산화되기 쉬우며 고온·고압의 환경에서는 더욱 빨리 산화된다.
따라서, 본 발명의 목적은 소켓 핀의 접촉 부위에 쌓이는 솔더 성분이 산화되는 것을 최대한 지연시키는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 이루어지는 테스트 챔버 내로 질소를 공급하여 테스트 챔버 내의 산소의 양을 최소화할 수 있는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서, 반도체 패키지 테스트 장치로서, 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 진행되는 테스트 챔버와; 상기 반도체 패키지가 탑재되어 기계적인 접촉에 의해 전기적 접속을 이루는 테스트 소켓들을 포함하여 일부가 상기 테스트 챔버 내에 설치되는 인터페이스 기판과; 상기 인터페이스 기판과 전기적으로 연결된 테스트 헤드; 및 상기 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 진행되는 동안 상기 테스트 챔버 내로 질소를 공급하는 질소 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 질소 공급부는, 공기에서 질소를 분리하는 질소 발생기와, 질소 발생기에서 분리된 질소를 공급받아 가열 또는 냉각하여 테스트 챔버로 공급하는 냉온기와, 테스트 챔버의 테스트 공정온도에 맞게 상기 테스트 챔버 내로 공급되는 질소를 가열 또는 냉각시키도록 냉온기의 가열 또는 냉각 온도를 제어하는 제어기를 포함한다.
본 발명에 따른 질소 공급부는 냉온기를 통과하여 테스트 챔버로 공급되는 질소의 온도를 감지하여 제어기로 전송하는 온도 센서를 더 포함한다. 이때, 제어기는 온도 센서가 전송한 질소의 온도와 테스트 공정온도를 비교하여 냉온기의 가열 또는 냉각 온도를 제어한다.
그리고 본 발명에 따른 질소 공급부는 테스트 챔버 내의 산소 농도를 감지하여 제어기로 전송하는 산소 센서를 더 포함한다. 산소 센서가 제어기로 전송하는 정보를 표시하는 산소량 표시기를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어기는 산소 센서의 신호를 받아 질소 발생기의 질소 공급량을 제어할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질소 공급부(40)를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치(100)를 보여주는 블록도이다. 한편 이하의 설명에서 질소 및 산소는 가스 상태이다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 테스트 장치(100)는 테스트 헤드(30; test head)와, 테스트 헤드(30)와 반도체 패키지(도시안됨) 사이의 전기적 연결을 매개하는 인터페이스 기판(20; interface board)과, 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 진행되는 테스트 챔버(10; test chamber)를 포함한다.
테스트 챔버(10)는 전술된 테스트 공정과 더불어 테스트 공정이 완료된 반도체 패키지의 분류 공정이 이루어지는 부분으로서, 반도체 패키지를 분류하는 핸들러(handler; 도시안됨)가 테스트 챔버(10)에 연결되어 있다. 따라서 테스트 챔버(10)를 핸들러 챔버(handler chamber)라고도 한다.
인터페이스 기판(20)은 테스트 헤드(30)와 연결되는 퍼포먼스 보드(21)와, 퍼포먼스 보드(21)와 동축 케이블(23) 등을 매개로 연결되는 소켓 보드(25)를 포함하며, 소켓 보드(25)의 상부면에 반도체 패키지가 수납되어 소켓 보드(25)와 전기적으로 연결시키는 테스트 소켓들(27)이 설치된다. 그리고 테스트 챔버(10) 내에 인터페이스 기판(20)의 일부가 위치하게 되는데, 소켓 보드(25)를 포함한 테스트 소켓들(27)이 위치한다.
그리고 테스트 헤드(30)는 테스터의 일부로서 인터페이스 기판(20)의 퍼포먼스 보드(21)가 연결되는 부분으로서, 테스터에서 보낸 입력신호를 인터페이스 기판(20)을 통하여 반도체 패키지에 전달하고, 입력신호에 따른 반도체 패키지가 보내는 출력신호를 인터페이스 기판(20)을 통하여 테스터로 전달한다.
특히 본 발명에 따른 테스트 장치(100)는 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 진행되는 동안 테스트 챔버(10) 내로 질소(N2)를 공급하는 질소 공급부(40)를 더 포함한다. 즉, 질소 공급부(40)는 테스트 공정이 진행되는 동안 테스트 챔버(10) 내로 질소를 공급하여 테스트 챔버(10) 내의 산소의 양을 최소화함으로써, 테스트 소켓(27)의 소켓 핀에 축적되는 솔더의 산화 속도를 최대한 지연시킨다.
본 발명에 따른 질소 공급부(40)는 질소 발생기(41), 냉온기(43), 온도 센서(47) 및 제어기(49)를 포함한다. 질소 발생기(41)는 공기로부터 산소와 질소를 분리해내는 멤브레인 형태의 질소 제너레이터(nitrogen generator)로서, 공기가 입력단(42)에 공급되면 냉온기(43)와 근접한 제 1 출력단(44)쪽에서는 질소가, 제 2 출력단(46)쪽에서는 산소가 분리되어 토출된다. 질소 발생기의 입력단(42)으로 공급되는 공기로는 압축 공기를 사용하는 것이 바람직하다.
냉온기(43)는 질소 발생기의 제 1 출력단(44)에서 공급된 질소를 테스트 공정온도에 맞게 가열 또는 냉각하여 질소 공급관(48)을 통하여 테스트 챔버(10)로 공급한다. 즉, 질소 발생기의 제 1 출력단(44)에서 공급되는 질소는 상온 상태이기 때문에, 저온 또는 고온에서 테스트 공정이 이루어지는 테스트 챔버(10)에 상온 상태의 질소를 그대로 공급할 경우 테스트 챔버(10)의 온도 제어에 문제가 발생되어 테스트 공정의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 따라서 냉온기(43)는 테스트 공정온도로 질소를 가열 또는 냉각하여 테스트 챔버(10)로 공급한다. 물론 테스트 공정이 상온 상태에서 이루어진다면 냉온기(43)를 통하여 상온 상태의 질소가 그대로 테스트 챔버(10)로 공급된다.
테스트 공정온도로 가열된 질소가 테스트 챔버(10)로 공급되지는 여부를 체크하는 온도 센서(47)가 테스트 챔버(10)에 근접한 질소 공급관(48)에 설치되어 있다. 온도 센서(47)가 감지한 질소의 온도에 대한 정보는 제어기(49)로 전송된다.
그리고 제어기(49)는 온도 센서(47)가 제공하는 테스트 챔버(10) 내로 공급 되는 질소 온도에 대한 정보를 토대로 냉온기(43)의 가열 또는 냉각 온도를 제어한다. 즉, 제어기(49)는 온도 센서(47)가 전송한 질소의 온도와 테스트 공정온도를 비교하여 냉온기(43)의 가열 또는 냉각 온도를 제어한다. 따라서 냉온기(43)를 제어하여 테스트 공정온도와 동일한 온도를 갖는 질소를 지속적으로 테스트 챔버(10) 내로 공급하여 테스트 챔버(10) 내의 산소 농도를 최대한 줄임으로써, 테스트 소켓(27)의 소켓 핀에 축적되는 솔더의 산화되는 속도를 최대한 지연시킬 수 있다.
특히 냉온기(43)를 통과한 질소는 솔더의 축적이 이루어지는 테스트 소켓(27)을 향하여 소정의 유속으로 공급하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 질소 공급관(48)이 테스트 소켓(27)을 향하여 질소를 분사하는 상태를 도시하였다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 질소 공급부(40)가 외부에 설치된 예를 개시하였지만, 인터페이스 기판(20) 내에 또는 테스트 챔버(10) 내에 설치할 수도 있다. 물론 질소 공급부가 테스트 챔버 내에 설치된 경우라도, 질소 발생기의 입력단과 제 2 출력단은 테스트 챔버의 외부와 연결되게 설치하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 제 1 실시예에서는 질소 공급관에 온도 센서를 설치하여 테스트 챔버로 공급되는 질소의 온도를 제어하는 예를 개시하였지만, 테스트 챔버에 산소 센서를 더 설치하여 테스트 챔버 내의 산소량을 더 체크할 수도 있다.
즉, 도 2를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 테스트 장치(200)의 질소 공급부(140)는 질소 발생기(141), 냉온기(143), 산소 센서(145), 산소량 표시부(150), 온도 센서(147) 및 제어기(149)를 포함한다. 질소 발생기(141)는 공기로부터 산소 와 질소를 분리해내는 멤브레인 형태의 질소 제너레이터로서, 공기가 입력단(142)에 공급되면 냉온기(143)와 근접한 제 1 출력단(144)쪽에서는 질소가, 제 2 출력단(146)쪽에서는 산소가 분리되어 토출된다. 질소 발생기의 입력단(142)으로 공급되는 공기로는 압축 공기를 사용하는 것이 바람직하다.
냉온기(143)는 질소 발생기의 제 1 출력단(144)에서 공급된 질소를 테스트 공정온도에 맞게 가열 또는 냉각하여 질소 공급관(148)을 통하여 테스트 챔버(110)로 공급한다. 냉온기(143)는 테스트 공정온도와 동일한 온도로 질소를 가열 또는 냉각하여 테스트 챔버(110)로 공급한다. 물론 테스트 공정이 상온 상태에서 이루어진다면 냉온기(143)를 통하여 상온 상태의 질소가 그대로 테스트 챔버(110)로 공급된다.
특히 제 2 실시예에 따른 질소 공급부(140)는 질소 공급에 따른 테스트 챔버(110)의 공정 조건을 더욱 효과적으로 제어하기 위해서, 제 1 실시예에 따른 온도 센서(147)와 더불어 테스트 챔버(110) 내의 산소 농도를 감지하여 제어기(149)로 전송하는 산소 센서(145)가 테스트 챔버(110)에 설치된다. 산소 센서(145)가 제어기(149)로 전송하는 정보를 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 산소량 표시기(150)를 더 설치할 수도 있다.
그리고 제어기(149)는 산소 센서(145)가 제공하는 테스트 챔버(110) 내의 산소 농도에 대한 정보를 토대로 질소 발생기(141)의 질소 공급량을 제어하고, 아울러 온도 센서(147)가 제공하는 테스트 챔버(110) 내로 공급되는 질소의 온도에 대한 정보를 토대로 냉온기(143)의 가열 또는 냉각 온도를 제어한다. 즉, 제어기(149)는 질소 발생기(141) 및 냉온기(143)를 제어하여 테스트 챔버(110) 내의 질소 농도가 일정 이상 유지되도록 질소를 지속적으로 테스트 챔버(110) 내로 공급하여 테스트 챔버(110) 내의 산소 농도를 최대한 줄임으로써, 테스트 소켓(127)의 소켓 핀에 축적되는 솔더의 산화되는 속도를 최대한 지연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 산소 센서(145)를 제외한 질소 공급부(140)가 외부에 설치된 예를 개시하였지만, 인터페이스 기판(120) 내에 또는 테스트 챔버(110) 내에 설치할 수도 있다. 물론 질소 공급부가 테스트 챔버 내에 설치된 경우라도, 질소 발생기의 입력단과 제 2 출력단은 테스트 챔버의 외부와 연결되게 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 테스트 공정이 진행되는 테스트 챔버 내로 질소를 지속적으로 공급하여 테스트 챔버 내의 산소 농도를 최소화함으로써, 테스트 소켓의 소켓 핀에 축적되는 솔더의 산화되는 속도를 최대한 지연시켜 테스트 불량을 줄이고 테스트 소켓의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 반도체 패키지 테스트 장치로서,
    반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 진행되는 테스트 챔버와;
    상기 반도체 패키지가 탑재되어 기계적인 접촉에 의해 전기적 접속을 이루는 테스트 소켓들을 포함하여 일부가 상기 테스트 챔버 내에 설치되는 인터페이스 기판과;
    상기 인터페이스 기판과 전기적으로 연결된 테스트 헤드; 및
    상기 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 진행되는 동안 상기 테스트 챔버 내로 질소를 공급하는 질소 공급부;를 포함하며,
    상기 질소 공급부는,
    공기에서 질소를 분리하는 질소 발생기와;
    상기 질소 발생기에서 분리된 상기 질소를 공급받아 테스트 공정온도에 맞게 가열 또는 냉각하여 상기 테스트 챔버로 공급하는 냉온기; 및
    상기 테스트 챔버의 테스트 공정온도에 맞게 상기 테스트 챔버 내로 공급되는 질소를 가열 또는 냉각시키도록 상기 냉온기의 가열 또는 냉각 온도를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 냉온기를 통과하여 상기 테스트 챔버로 공급되는 질소의 온도를 감지하여 상기 제어기로 전송하는 온도 센서;를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 온도 센서가 전송한 질소의 온도와 상기 테스트 공정온도를 비교하여 상기 냉온기의 가열 또는 냉각 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 테스트 챔버 내의 산소 농도를 감지하여 상기 제어기로 전송하는 산소 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 산소 센서가 상기 제어기로 전송하는 정보를 표시하는 산소량 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 제어기는 상기 산소 센서의 신호를 받아 상기 질소 발생기의 질소 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 질소 공급부를 갖는 반도체 패키지 테스트 장치.
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