KR101266927B1 - 반도체 테스트용 마이크로 가이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 테스트용 마이크로 가이드의 구조에 관한 것으로 특히, 비도전성을 가지는 가이드 몸체와 상기 가이드 몸체를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되어 적어도 1 이상 형성되는 도전부를 포함하며, 상기 가이드 몸체의 표면에 돌출가이드 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, BGA 반도체 소자의 테스트를 위한 테스트 소켓을 가이드 몸체와 일체형으로 형성되는 돌출 가이드 패턴을 구비하는 구조로 형성하여, BGA 볼(Ball)과의 접촉의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 탄성과 압축이 자유로워 제조 및 검사의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 테스트용 마이크로 가이드{Microguide for testing semiconductor}

본 발명은 반도체 테스트용 마이크로 가이드의 구조에 관한 것이다.

반도체 검사 소켓(Socket)은 비파괴 상태에서 반도체 부품의 전기적 신호 검사에 사용된다.

반도체 검사 소켓은 반도체의 도전부 접촉부위와 소켓의 상단부가 적당한 압력으로 눌러지면서 반도체 검사 소켓의 이방하부가 PCB와 도전 통로를 만들게 되어서 전기적 신호 흐름이 이루어지도록 한다. 일반적으로 반도체 검사 소켓은 이러한 전기적 신호 흐름이 잘 이루어지도록 하기 위해서 도전 통로가 되는 도전핀 당 수백mΩ이하가 되어야 하고, 소켓의 반복 접촉 횟수가 수 만회이상이 되어야한다.

또한, 수십 내지 수백 개의 핀들이 동시에 접촉이 되어서 전기적 검사를 하므로 한 개의 핀이라도 접촉 불량이 되거나 불안정한 접촉이 이루어지면 검사 대상물인 반도체가 정상인 경우에도 반도체 검사 소켓의 불안정으로 인하여 검사 대상물이 불량으로 처리되어 수율이 저하되며, 이로 인한 재검사 또는 불량처리에 따른 제조 수율 저하 등으로 통상 1 ~ 3%의 큰 손실이 유발되고 있다. 따라서, 반도체 제조 공장에서는 반도체 검사 소켓의 전기적인 수명과 수율이 좋은 제품을 채택하기 위한 기술 개발을 지속적으로 하고 있다.

당해 기술은 반도체 소자의 외곽의 몸체를 가이드 하기 어려운 볼 사이의 거리(Pitch)가 0.5mm이하인 반도체 소자의 가이드 기술로써 볼과 볼의 간격이 0.5mm 이상인 경우에는 그 사이가 0.25 ~ 0.3mm 가 되어 반도체 외곽을 가이드 하여도 반도체 소자의 외곽 가이드 가공 공차가 0.1mm 이하여서 잘못 가이드가 된 경우에도 접촉 불량이나 인접 도전부와 단락(Short) 발생이 적지만 0.5mm 이하의 피치에서는 정확하게 볼과 검사 소켓 도전부를 일치시키는 것이 매우 어려운 기술이다.

도 1은 종래의 반도체 테스트 소켓의 개략적인 구조 및 작용상태를 도시한 개념도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 일반적으로 BGA(Ball Grid Array) 반도체 칩(20)은 하부에 단자 접촉을 위한 볼(Ball; 21)이 구비되며, 테스트 대상인 회로패턴(11)을 구비한 인쇄회로기판(테스트 대상체; 1)에 검사를 위해서는, 엔지어링 플라스틱으로 구성되는 가이드부재(30)을 구비하고, 상기 가이드부재(30)이 가지는 경사를 따라서 반도체 칩(20)을 가이드 하게 된다. 이에 더하여 보다 신뢰성 있는 가이드를 위해서는 상기 가이드부재(30)의 하면에 볼을 가이드 하는 가이드 홈(41)이 구비된 폴리이미드필름(40)을 더 포함하여 구성되기도 한다.

그러나, 각 볼 간의 피치(P1)는 0.4mm를 구비하게 된 경우 통상 볼(Ball; 21)의 돌출높이(P2)나 직경(P3)는 통상 0.2~0.25mm로 매우 미세하며, 따라서 각 볼 간의 피치(P1)는 0.4mm를 구비하게 되며, 이에 따라 볼과 볼 사이의 간격(P4)은 통상 0.15mm 정도로 구현되게 된다.

이와 같이, 볼과 볼사이의 간격이 0.15mm로 매우 미세하게 형성되는바, 상술한 엔지어링 플라스틱으로 구성되는 가이드부재(30)나 폴리이미드 필름(40)을 이용한 가이드 방식은 정밀한 어라인이 형성되지 않는 경우, 이웃하는 가이드 홈을 따라 볼이 밀려 들어가게 되는 등의 문제로 접촉불량으로 판정되는 경우가 많았다.

또한, 도전부(11)을 가지는 소켓몸체(10)에 접촉하는 경우, 상기 도전부(11)에 0.1~0.3mm를 눌러서 안정된 접촉을 하여야 하는데, 상술한 폴리이미드필름과 엔지니어링 플라스틱으로 구성되는 가이드부재로는 볼가이드의 두께(P5)가 0.1mm이하로 될 수밖에 없다. 이는 볼의 직경이 0.15~0.25mm가 일반적인바, 접촉의 신뢰성을 위해서는 볼가이드의 두께가 상술한 한계를 넘을 수 없게 된다. 이러한 볼가이드의 두께(P5)가 0.1mm이하로 형성되는 경우, 상술한 볼과 볼 사이의 간격이 매우 미세하게 형성되는 문제로 인해, 이웃하는 도전부와 접촉이 발생하여 쇼트로 판정되게 되는 등, 검사의 신뢰성을 보장할 수 없게 되는 경우가 많았다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 BGA 반도체 소자의 테스트를 위한 테스트 소켓을 소켓몸체와 일체형으로 형성되는 돌출 가이드 패턴을 구비하는 구조로 형성하여, BGA 볼(Ball)과의 접촉의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 테스트용 마이크로 가이드를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 비도전성을 가지는 소켓몸체; 상기 소켓몸체를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되어 적어도 1 이상 형성되는 도전부;를 포함하며, 상기 소켓몸체의 표면에 돌출가이드 패턴;이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트용 마이크로 가이드를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기 돌출가이드 패턴은, 도전부가 형성되지 않는 상기 소켓몸체의 표면에 일체형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 돌출가이드 패턴은, 실리콘 고무로 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 돌출가이드 패턴은, 상기 도전부의 표면보다 높은 높이를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 돌출가이드 패턴은, 상기 소켓몸체의 표면으로부터의 높이가 0.2~0.3mm로 구현할 수 있다.

또한, 상기 돌출가이드 패턴은, 도전부가 형성되지 않는 상기 소켓몸체의 표면에 일체형으로 형성되며, 상기 소켓몸체의 제1방향 및 상기 제1방향에 직교하는 제2방향으로 배치되는 제1패턴과 제2패턴을 적어도 2 이상 구비하는 구조로 구현될 수 있다.

또한, 상기 돌출가이드 패턴은, 상기 제1패턴과 제2패턴은 상호 분리되는 구조의 라인형 돌출패턴일 수 있다.

또한, 상기 돌출가이드 패턴은, 상기 제1패턴과 제2패턴이 상호 연결되는 구조로 구현될 수 있다.

또한, 상기 돌출가이드 패턴은, 도전부가 형성되지 않는 상기 소켓몸체의 표면에 일체형으로 형성되는 수평 단면형상이 다각형 구조의 입체형상의 패턴을 적어도 2 이상 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, BGA 반도체 소자의 테스트를 위한 마이크로 가이드를 가이드 몸체와 일체형으로 형성되는 돌출 가이드 패턴을 구비하는 구조로 형성하여, BGA 볼(Ball)과의 접촉의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 탄성과 압축이 자유로워 제조 및 검사의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 반도체 검사 소켓의 작용 및 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 테스트 소켓의 구조를 도시한 단면 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 테스트 소켓의 작용상태를 도시한 작용상태도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 돌출가이드 패턴의 다양한 실시예를 도시한 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 테스트용 마이크로 가이드의 구조를 도시한 요부 단면 개념도이다.

본 발명이 적용되는 반도체 패키지는 상기 반도체칩 패키지는 통상의 반도체 칩 패키지이고, 바람직하게는 BGA타입 반도체칩 패키지인 것이, 작은 피치를 가지는 칩 패키지에 적용할 수 있고, 콘택트 및 단자의 손상을 줄일 수 있는 측면에서 본 발명의 효과를 높일 수 있으므로 바람직하다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 테스트용 마이크로 가이드(이하, '본 가이드'이라 한다.)은 비도전성을 가지는 가이드 몸체(110)와 상기 가이드 몸체(110)를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되어 적어도 1 이상 형성되는 도전부(120)를 포함하며, 상기 가이드 몸체의 표면에 돌출가이드 패턴(130)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 몸체(110)는 비도전성을 가지는 다양한 물질이 이용될 수 있으나, 본 발명에서는 실리콘 고무로 이루어진 것을 바람직한 일예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 상기 도전부(120)는 우수한 전기적 특성을 제공할 수 있도록 금, 백금, 백금-팔라디움, 알루미늄, 은, 니켈, 티타늄, 티타늄-텅스텐, 텅스텐, 구리, 황동, 인청동, 베릴리움-구리 또는 SUS(스테인레스강) 등과 같은 금속재질 또는 합금재질 등으로 구성되거나, 니켈, 철 등의 분말에 금, 은 등 전기전도도를 향상시키는 성분이 도금된 형태의 분말을 실리콘과 혼합하여 충진하는 구조로 구현할 수도 있다.

특히, 상기 돌출가이드패턴(130)은 상기 가이드 몸체(110)과 동일한 물질로 일체형으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 본 발명에서는 실리콘 고무를 이용하여 형성할 수 있다.

아울러, 상기 돌출가이드패턴(130)은 상기 도전부(120)의 말단이 상기 가이드 몸체(110)의 표면에 노출되는 영역(B) 이외의 영역(A)에 형성됨이 더욱 바람직하다. 나아가, 상기 돌출가이드패턴(130)은 상기 도전부(120)의 말단보다 높은 구조로 돌출되도록 형성됨이 바람직하며, 이는 도 2의 (a)에서와 같이, 일부 영역에 형성되는 돌출패턴이거나, 또는 (b)에서와 같이, 소켓의 표면영역(A)의 전체에 형성되되, 상기 도전부(120)의 표면이 노출될 수 있는 구조로 구현하는 것도 가능하다.

도 3은 본 소켓의 작용상태를 도시한 것이다.

도시된 도 3을 참조하면, 우선 (a)와 같이, 반도체 소자(200)의 볼(210)이 본 소켓의 가이드 몸체(110)에 어라인되며, 상기 어라인의 경우에는 돌출가이드패턴(130)에 따라 가이드 될 수 있게 된다. 상기 돌출가이드패턴(130)에 의해 가이드된 반도체 소자(200)은 (b)에 도시된 것과 같이, 자연스럽게 도전부(120)과 볼(210)의 어라인이 구현되게 되며, (c)와 같이 밀착되는 접촉과정으로 테스트를 구현하게 된다.

특히 이 경우, 본 발명에 따른 돌출가이드패턴(130)은 실리콘 고무 등으로 형성되는 탄성을 가지는 재질인바, 0.1~0.3mm의 높이로 패턴을 형성하는 경우라도, 탄성압착(130')이 되어 가이드의 역할을 더욱 효율적으로 할 수 있음과 동시에 가이드 이후의 접촉에도 문제가 되지 않게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 다양한 돌출가이드 패턴(130)의 구조를 도시한 다양한 실시예이다.

도 4를 참조하면, (a)는 본 소켓의 평면도이고, (b)는 'X'방향에서 바라본 본 소켓의 측면도이다. 도시된 것과 같이, 가이드 몸체(110)의 표면에는 다수의 도전부(120)가 구비되며, 이 경우 상기 도전부가 형성되지 않는 영역에 본 발명에 따른 돌출가이드 패턴(130)이 배치되되, 도시된 것과 같이 절곡형 구조의 패턴이 적어도 2 이상 배치될 수 있다.

특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 돌출가이드 패턴(130)은 상기 가이드 몸체의 제1방향(Y1) 및 상기 제1방향에 직교하는 제2방향(Y2)으로 배치되는 제1패턴(131)과 제2패턴(132)을 적어도 2 이상 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 경우의 패턴으로는 도 4의 (a)와 같은 구조의 제1패턴(131)과 제2패턴(132) 결합한 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.

나아가, 도 5에 도시된 것과 같이, 본 소켓의 외각 뿐만 아니라, 표면 어디에도 이러한 패턴을 구현하는 것은 당업자에게 자명하다 할 것이다.

나아가, 이러한 돌출가이드 패턴의 형상은 다양하게 변형이 가능하며, 도 6과 같이, 제1패턴(131)과 제2패턴(132)이 결합하되 "+"자형으로 구현되는 방향으로 결합구조를 형성하여 어라인을 수행할 수도 있으며, 또한, 도 7과 같이 라인형 패턴으로 분리구조로 제1패턴(131)과 제2패턴(132)이 형성될 수도 있다.

나아가, 본 발명에 따른 돌출가이드 패턴은 도 8에 도시된 것과 같이, 도트형 패턴으로 형성될 수 있다. 도 8에 도시된 평면도는 단면이 원형인 돌출구조를 도시한 것이나, 이외에도 다양한 다각형 형상의 돌출패턴이 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 돌출가이드 패턴을 구비한 본 소켓은 도 1에서 상술한 것과 같이, 통상 0.4mm Pitch의 BGA Ball의 직경과 돌출 높이가 약 0.15 ~ 0.25mm로 매우 낮기 때문에 기존의 폴리이미드피름(Polyimide Film)이나 엔지니어링 플라스틱으로 볼 가이드(Ball Guide)를 할 경우 도전부에 접촉 시 약 0.1 ~ 0.3mm를 눌러서 안정된 접촉이 되도록 하여야 하므로 이 두 가지의 재질로는 Ball guide 두께가 0.1mm이하로 될 수 밖에 없으며 이 경우 정확한 위치를 어라인(Setting) 하기 위한 가이드로서의 역할이 어려운 문제를 일소할 수 있게 된다.

즉, 본 소켓은 실리콘 고무의 일체형 돌출가이드패턴으로 볼가이드를 하게 되는바, 탄성과 압축이 자유로워서 돌출가이드 패턴의 높이를 0.3 mm 로 하여도 반도체 칩이 도전부에 접촉되도록 하기 위해서 눌렀을 때 돌출가이드 패턴도 함께 압축이 되므로 가이드로써의 역할이 자유로워서 테스트 장비의 운용의 폭을 혁신적으로 향상시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 가이드 몸체
120: 도전부
130: 돌출가이드 패턴
Y1: 제1방향
Y2: 제2방향
200: 반도체 칩
210: 볼(Ball)

Claims (9)

1. 실리콘 고무로 형성되는 가이드 몸체;
   상기 가이드 몸체를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되어 적어도 1 이상 형성되는 도전부;를 포함하며,
   상기 도전부가 형성되지 않는 상기 가이드 몸체의 표면상에, 상기 실리콘 고무를 이용하여 상기 도전부의 표면보다 높은 높이의 일체형으로 형성되는 돌출가이드 패턴;이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트용 마이크로 가이드.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출가이드 패턴은,
   상기 가이드 몸체의 표면으로부터의 높이가 0.1~0.3mm인 반도체 테스트용 마이크로 가이드.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출가이드 패턴은,
   도전부가 형성되지 않는 상기 가이드 몸체의 표면에 일체형으로 형성되며,
   상기 가이드 몸체의 제1방향 및 상기 제1방향에 직교하는 제2방향으로 배치되는 제1패턴과 제2패턴을 적어도 2 이상 구비하는 반도체 테스트용 마이크로 가이드.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 돌출가이드 패턴은,
   상기 제1패턴과 제2패턴은 상호 분리되는 구조의 라인형 돌출패턴인 반도체 테스트용 마이크로 가이드.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 돌출가이드 패턴은,
   상기 제1패턴과 제2패턴이 상호 연결되는 구조인 반도체 테스트용 마이크로 가이드.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출가이드 패턴은,
   수평 단면형상이 다각형인 패턴을 적어도 2개 이상 구비하는 반도체 테스트용 마이크로 가이드.

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