KR100712534B1 - 콘택 저항을 최소화할 수 있는 볼을 갖는 패키지 및 테스트장치, 그리고 그 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘택 저항을 최소화할 수 있는 볼을 갖는 IC 패키지 및 테스트 장치, 그리고 그 패키지의 제조 방법에 대하여 개시된다. IC 패키지는 솔더링된 볼들이 평평한 바닥면을 갖는 BGA 패키지이다. BGA 패키지의 볼들은 Pb-free 볼들이고, 기계적 연마 공정 또는 화학적 연마 공정으로 바닥면이 평평하게 연마된다. 테스트 장치는 테스트 장치의 채널들과 연결되는 배선 패턴을 갖는 테스트 보드와 배선 패턴의 랜드들과 각각 연결되는 다수개의 포고핀들을 갖는 IC 소켓을 포함한다. IC 소켓의 포고핀들의 상단부는 BGA 패키지의 평평한 바닥면과 접촉 면적을 넓히기 위하여 평평하다.
BGA 패키지 볼, IC 소켓, 포고핀, Pb-free

Description

콘택 저항을 최소화할 수 있는 볼을 갖는 패키지 및 테스트 장치, 그리고 그 패키지의 제조 방법{Package having balls and test apparatus for reducing contact resistance and package fabrication method}
도 1은 종래의 BGA 패키지가 포고 타입의 IC 소켓에 장착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 BGA 패키지가 고무 타입의 IC 소켓에 장착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에서 BGA 패키지 볼과 고무 타입의 IC 소켓과의 접촉 모양을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 BGA 패키지의 볼을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 IC 소켓을 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 BGA 패키지를 제조하는 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명은 반도체 장치의 패키지 및 소켓에 관한 것으로, 특히 콘택 저항을 최소화할 수 있는 패키지 볼 및 IC 소켓, 그리고 그 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
BGA(Ball Grid Array) 패키지 타입의 IC 디바이스는 패키지 테스트시 IC 소켓에 삽입된 상태로 전기적 특성 시험이 행해진다. 패키지 테스트에서는 핸들러(Handler)와 컨버젼 키트(Conversion Kit)를 사용하여, BGA 패키지를 소켓에 넣은 뒤 BGA 패키지 상단 부분에 일정 수준의 힘을 가해주면서 테스트를 진행한다.
패키지 테스트 환경에서, BGA 패키지 IC의 볼 패드와 소켓 패드와의 위치가 잘 맞지 않거나 볼들의 높이 차이가 있는 경우, BGA 패키지 상단을 눌러주는 힘에 따라 패드 간 콘택 저항 차가 발생될 수 있다. 일본 특허 공개 번호 제2005-19343호에 파이널 테스트 공정 등의 전기적 특성 시험 공정에 사용되는 IC 소켓이 기술되어 있다.
도 1은 종래의 BGA 패키지의 테스트시 포고 타입의 IC 소켓에 장착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 테스트 보드(110)에 포고 타입의 IC 소켓(120)이 장착된다. IC 소켓(120)에 내부에 설치되는 포고핀(130)에 의하여, 테스트 보드(110)의 배선 패턴의 랜드(112)와 BGA 패키지(140)의 볼(142)이 접속된다.
최근 유럽에서 "유해 화학 물질 규제(2006년 7월 이후부터 인체에 유해한 6가지 물질 Pb, Cd, Hg, Cr6 +, PBB, PBDE가 배제된 전자 제품만 출하 가능함)"가 발효되어 Pb-free 제품화가 추진되고 있다. 이에 따라, Pb-free한 솔더링 방법으로 BGA 패키지(140)의 볼(142)이 형성된다. Pb-free 용 포고핀(130)은 BGA 패키지(140)의 볼(142)과의 접촉면을 넓게 하기 위하여, 포고핀(130)의 선단부(A)가 크라운(crown) 모양으로 형성된다.
그런데, 테스트시 BGA 패키지(140)의 볼(142)은 접촉된 포고핀(130)에 의해 손상되어 볼(142)이 떨어져 나가는 경우가 발생된다. 포고핀(130)으로 떨어진 볼(142)은 테스트기를 공격(attack)하는 문제점을 지닌다.
도 2는 종래의 BGA 패키지의 테스트시 고무 타입의 IC 소켓에 장착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 고무 타입의 IC 소켓(220)은 BGA 패키지(240)의 볼(242)에 손상을 주지 않는다. 테스트 보드(210)에, BGA 패키지(240)의 볼(242)들의 배열에 대응하여 전극 패드(224)가 배열된 IC 소켓(220)이 장착된다. 전극 패드(224)는 IC 소켓(220) 위의 고무판(230) 표면에 배열된다. 전극 패드(224)는 도전성 부재(222)를 통하여 테스트 보드(210)의 배선 패턴의 랜드(212)와 연결된다.
그런데, 고무 타입의 IC 소켓(220)은 탄성이 약해서, BGA 패키지(240)의 볼(242)들의 높이 차이가 있는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, BGA 패키지(240)의 볼(242)과 전극 패드(224)의 콘택 상태가 불량해지는 문제점을 지닌다.
따라서, BGA 패키지의 볼과 전극 패드와의 안정적인 콘택 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 볼 바닥면이 평평하게 연마된 BGA 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 BGA 패키지를 장착하는 IC 소켓을 포함하는 테스트 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 BGA 패키지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 IC 패키지는 솔더링된 볼들이 평평한 바닥면을 갖는 BGA 패키지이다.
본 발명의 실시예들에 따라, BGA 패키지의 볼들은 Pb-free 볼들일 수 있고, 기계적 연마 공정 또는 화학적 연마 공정으로 바닥면이 평평하게 연마될 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 면에 따른 테스트 장치는 테스트 장치의 채널들과 연결되는 배선 패턴을 갖는 테스트 보드; 배선 패턴의 랜드들과 각각 연결되는 다수개의 포고핀들을 갖는 IC 소켓; 및 포고핀들과 접촉되는 평평한 바닥면의 볼들을 갖는 BGA 패키지를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따라, 포고핀들은 BGA 패키지의 볼들과 접촉하는 상단부가 평평하고, 그 내부에 스프링 장치를 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 면에 따른 테스트 장치는 테스트 장치의 채널들과 연결되는 배선 패턴을 갖는 테스트 보드; 배선 패턴의 랜드들과 각각 연결되는 다수개의 포고핀들을 갖는 IC 소켓; 포고핀들과 접촉되는 도전성 부재를 내재하고 도전성 부재 위로 전극 패드를 갖는 고무판; 및 고무판의 전극 패드들과 접촉되는 평평한 바닥면의 볼들을 갖는 BGA 패키지를 포함한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 더욱 다른 면에 따른 BGA 패키지의 제조 방법은 반도체 제조 공정을 마친 웨이퍼에 BGA 볼들을 솔더링하는 제1 단계; 솔더링된 BGA 볼들의 바닥면을 평평하게 연마하는 제2 단계; 및 제2 단계를 마친 웨이퍼를 세로 방향 및 가로 방향으로 소잉하는 제3 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따라, 기계적인 연마 방식 또는 화학적인 연마 방식으로 솔더링된 볼들의 바닥면을 평평하게 연마하고, 다이아몬드 절단 방법으로 웨이퍼를 세로 방향 및 가로 방향으로 소잉할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 평평한 바닥면의 BGA 패키지의 볼과 평평한 상단부의 포고핀이 고무판 내부의 도전 부재와 전극 패드에 접촉한다. 이에 따라, 접촉 면적이 넓어짐에 따라 접촉 저항이 줄어든다. 그리고, IC 소켓은 테스트 시 BGA 패키지의 상단에서 눌러주는 힘과 포고핀들의 스프링 장치를 통해 가해지는 탄성력에 의하여 BGA 패키지의 볼 바닥면과 포고핀의 상단부의 접촉 상태가 좋아진다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 BGA 패키지를 설명하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, BGA 패키지(410)의 볼(412)의 바닥 부분(B)이 평평하게 연 마되어 있다. BGA 패키지(410)의 볼(412)은 Pb-free 볼들로 구성될 수 있다. BGA 패키지(410)의 상단에서 압력을 가하여 누르게 되면, BGA 패키지(410)의 볼(412) 바닥면 전체가 고무판(530)의 전극 패드(540)에 균일하게 접촉한다. BGA 패키지(410)의 볼(412)은 기계적 연마 공정 또는 화학적 연마 공정을 통하여 평평하게 연마된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 IC 소켓을 설명하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, IC 패키지의 일종인 BGA 패키지(410), IC 소켓(520), 및 테스트 보드(510)은 테스트 장치를 구성한다. 테스트 보드(510) 상에 포고핀(522)들을 내재한 IC 소켓(520)이 장착된다. 포고핀(522)들은 테스트 보드(510)의 배선 패턴의 랜드(512)와 1:1로 연결된다. 테스트 보드(510)의 배선 패턴은 테스트 장치의 채널들(channels)과 연결된다. 포고핀(522)들의 상단부(C)는 평평하게 연마되어 있다. 포고핀들(522)의 내부에는 스프링 장치가 설치되어 있다. 포고핀(522)들의 상단부는 고무판(530) 내부의 도전 부재(532)를 통하여 BGA 패키지(410)의 볼(412) 바닥면과 접촉한다.
이러한 IC 소켓은 테스트 시 BGA 패키지(410)의 상단에서 눌러주는 힘과 포고핀(522)들의 스프링 장치를 통해 가해지는 탄성력에 의하여, BGA 패키지(410)의 볼(412) 바닥면과 포고핀들(522)의 상단부의 접촉 상태가 좋아진다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 BGA 패키지를 제조하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6a에서, 반도체 제조 공정을 마친 웨이퍼(610)에 볼(412)들을 솔더링한 다. 이 후, 볼(412)들의 둥근 바닥면을 연마하여(polishing) 평평하게 만든다.
BGA 패키지(410)의 볼(412)의 연마 공정은 주로 기계적인 연마 방식을 사용하며, 경우에 따라 화학적인 연마 방식을 혼용할 수 있다. 연마 공정은 연삭기(미도시)를 이용하여 행해진다. 연삭기는 소정의 표면 거칠기를 가지며, 볼(412)의 표면과 접촉하면서 회전에 의한 기계적 마찰력을 통하여 볼(412)의 둥근 바닥면을 제거한다.
도 6b에서, 볼(412)들이 평평한 바닥면을 갖도록 연마된 웨이퍼(610)는 세로 방향으로 소잉(sawing)된다. 소잉 공정은 다이아몬드 절단 방법이 많이 이용된다.
도 6c에서, 세로 방향으로 소잉된 웨이퍼(610)를 가로 방향으로 소잉한다. 이 후, 도 6d에서처럼 하나의 BGA 패키지(410)가 완성된다. BGA 패키지(410)는 평평한 바닥면의 볼(412)들을 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 본 발명의 IC 소켓에 의하면, 평평한 바닥면의 BGA 패키지의 볼과 평평한 상단부의 포고핀이 고무판 내부의 도전 부재와 전극 패드에 접촉한다. 이에 따라, 접촉 면적이 넓어짐에 따라 접촉 저항이 줄어든다. 그리고, IC 소켓은 테스 트 시 BGA 패키지의 상단에서 눌러주는 힘과 포고핀들의 스프링 장치를 통해 가해지는 탄성력에 의하여 BGA 패키지의 볼 바닥면과 포고핀의 상단부의 접촉 상태가 좋아진다.

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  11. 테스트 장치의 채널들과 연결되는 배선 패턴을 갖는 테스트 보드;
    상기 배선 패턴의 랜드들과 각각 연결되는 다수개의 포고핀들을 갖는 IC 소켓;
    상기 포고핀들과 접촉되는 도전성 부재를 내재하고 상기 도전성 부재 위로 전극 패드를 갖는 고무판; 및
    상기 고무판의 상기 전극 패드들과 접촉되는 평평한 바닥면의 볼들을 갖는 IC 패키지를 구비하고,
    상기 평평한 볼들의 바닥면 전체가 상기 전극 패드들에 접촉되는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 IC 소켓의 포고핀들은
    상기 BGA 패키지의 볼들과 접촉하는 상단부가 평평한 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 IC 소켓의 포고핀들은
    그 내부에 스프링 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 IC 패키지의 볼들은
    Pb-free 볼들인 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 IC 패키지의 볼들은
    기계적 연마 공정 또는 화학적 연마 공정으로 상기 바닥면을 평평하게 연마하는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 IC 패키지는
    BGA 패키지인 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
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