KR101326298B1

KR101326298B1 - 반도체 테스트용 소켓

Info

Publication number: KR101326298B1
Application number: KR1020120055798A
Authority: KR
Inventors: 신종천; 하동호
Original assignee: 하동호; 신종천
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-11-11

Abstract

본 발명은 반도체 검사 소켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호테스트 영역과 고전류의 테스트 영역을 분리형성하는 반도체 검사 소켓에 관한 것으로, 특히 비도전성을 가지는 소켓 몸체와 상기 소켓 몸체를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되는 구조로 다수 형성되는 도전부, 상기 소켓 몸체를 관통하는 구조의 테스트핀 삽입홀; 을 적어도 1 이상 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 테스트용 소켓{SEMICONDUCTOR TEST SOCKET}

본 발명은 반도체 검사 소켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호테스트 영역과 고전류의 테스트 영역을 분리형성하는 반도체 검사 소켓에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 패키지 제조 공정에 의해 제조된 반도체 패키지는 제조된 이후에 제품의 신뢰성을 확인하기 위하여 각종 테스트를 실시하게 된다. 테스트는 반도체 패키지의 모든 입출력 단자를 검사 신호 발생 회로와 연결하여 정상적인 동작 및 단선 여부를 검사하는 전기적 특성 테스트와 반도체 패키지의 전원 입력 단자 등 몇몇 입출력 단자들을 검사 신호 발생 회로와 연결하여 정상 동작 조건보다 높은 온도, 전압 및 전류 등으로 스트레스를 인가하여 반도체 패키지의 수명 및 결함 발생 여부를 검사하는 번인 테스트(Burn-In Test)가 있다.

이와 같은 테스트는 커넥터(connector)에 반도체 패키지를 탑재시켜 전기적으로 접촉된 상태에서 진행된다. 그리고 커넥터는 기본적으로 반도체 패키지의 형태에 따라서 그 모양이 결정되는 것이 일반적이며, 기계적인 접촉에 의해 반도체 패키지의 외부접속단자와 테스트 기판을 연결하는 매개체의 역할을 담당한다.

커넥터는 플라스틱 소재의 커넥터 몸체에 검사용 탐침이 내설된 구조를 갖는 커넥터가 주로 사용된다. 검사용 탐침으로 주로 포고 핀이 사용된다.

그런데 칩 레벨(chip level)의 칩 스케일 패키지(chip scale package; CSP)와 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(wafer level CSP; WLCSP) 등과 같이 반도체 패키지의 경박단소화에 따른 솔더 볼의 미세피치화에 따라서 이를 테스트할 수 있는 커넥터의 포고 핀 또한 미세피치화가 요구되지만, 포고 핀의 미세피치화에는 한계가 있다. 테스트 공정을 최소한 2단계 이상 진행함으로써 포고 핀에 의해 솔더 볼이 손상을 입게 되어 패키지 외관 불량 발생률이 높아지게 된다.

그리고 초고주파 대응을 위해 포고 핀의 길이가 짧아져야 하지만 포고 핀 제작 공정상 3mm 이하로 제작하기가 곤란하다. 따라서 초고주파용 반도체 패키지의 솔더 볼의 손상을 줄일 수 있는 커넥터로서, 도 1 도시된 바와 같은, 실리콘 커넥터(1; silicone connector)가 사용되고 있다.

종래기술에 따른 실리콘 커넥터(1)는 절연성 실리콘 파우더와 도전성 파우더를 고형화하여 형성한 반도체 패키지 테스트용 커넥터로서, 절연성 실리콘 파우더가 고형화된 커넥터 몸체(20)와, 테스트할 반도체 패키지의 솔더 볼에 대응되는 커넥터 몸체(20)의 위치에 도전성 파우더가 모여 형성된 도전성 실리콘부(30)를 포함한다. 저밀도 도전성 실리콘부(30)는 커넥터 몸체(20)에 기둥 형태에 가깝게 수직으로 형성된다.

상술한 커넥터 몸체의 하부면(21)으로 노출된 도전성 실리콘부(30)의 하부면(31)은 테스트 기판의 기판 패드에 접촉하여 전기적으로 연결되고, 커넥터 몸체의 상부면(23)으로 노출된 도전성 실리콘부의 상부면(33)은 반도체 패키지의 솔더 볼과 접촉하여 전기적으로 연결된다.

그러나 상술한 구조의 커넥터는 통상 500mA이하의 전류가 소모되는 디바이스에 사용하기 때문에 1A이상의 전류를 사용하는 디바이스의 전기적 검사 시 전류 한계를 벗어나서 몇 회를 사용하지 못하고 전류가 공급되는 Vdd, Vss와 Ground로 사용되는 도전부가 쉽게 열화 되어 사용할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다.

한국공개특허공보 제10-2009-0030190호 한국등록실용신안공보 제20-0358228호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 디바이스의 검사시 이용되는 테스트용 소켓에 도전부와 테스트 핀이 삽입되는 삽입홀을 형성하는 구조를 구비하여, 도전부를 통해서는 일반신호 및 데이터신호를 검사하고, 테스트 핀을 이용하여 Gnd, Vdd, Vss의 고전류가 흐르는 검사는 테스트 핀을 적용하는 소켓을 구현하여 검사의 효율을 극대화하면서도 소켓의 수명을 증대할 수 있는 테스트 소켓을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, 비도전성을 가지는 소켓 몸체; 상기 소켓 몸체를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되는 구조로 다수 형성되는 도전부; 상기 소켓 몸체를 관통하는 구조의 테스트핀 삽입홀; 을 적어도 1 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트용 소켓을 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상술한 본 발명에 따른 반도체 테스트용 소켓에 구현되는 상기 테스트핀 삽입홀은, 상기 도전부가 형성된 영역과 이격되는 배치구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 도전부는, 도전성 분말과 실리콘의 혼합 충진물로 충진될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 반도체 테스트용 소켓은, 상기 테스트핀 삽입홀에 삽입되는 적어도 1 이상의 테스트핀을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우 상기 테스트 핀은 Gnd, Vdd, Vss, Vcc, Vee 중 어느 하나 이상을 테스트하는 용도로 기능 함이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 반도체 테스트용 소켓은 상기 소켓 몸체의 하부에 결합되며, 상기 테스트핀 삽입홀을 관통하는 구조로 결합하는 테스트 핀의 일단을 고정하는 장착용 보드를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 이 경우 상기 장착용 보드는, 상기 테스트 핀의 길이 이하의 두께를 구비할 수 있다. 구체적으로는 상기 장착용 보드는, 상기 테스트핀 삽입홀 외부로 돌출되는 상기 테스트 핀의 일부를 고정하는 고정홀과, 상기 도전부와 전기적으로 연결되는 회로패턴을 구비할 수 있다.

또한, 상기 테스트 핀은, 상기 장착용 보드의 고정홀을 관통하여 결합되며, 상기 테스트 핀의 일단이 장착용 보드의 외부로 돌출되는 구조일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 반도체 테스트용 소켓은 상기 장착용 보드의 하면에 결합하며, 외부의 테스트 장비와 연결된 DUT 보드와 전기적으로 연결시키는 인터포저(interposer)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 반도체 디바이스의 검사시 이용되는 테스트용 소켓에 도전부와 테스트 핀이 삽입되는 삽입홀을 형성하는 구조를 구비하여, 도전부를 통해서는 일반신호 및 데이터신호를 검사하고, 테스트핀을 이용하여 Gnd, Vdd, Vss의 고전류가 흐르는 검사는 테스트핀을 적용하는 소켓을 구현하여 검사의 효율을 극대화하면서도 소켓의 수명을 증대할 수 있는 효과가 있다.

특히, 전류가 많이 통하는 Vdd, Vss, Gnd 부분의 테스트 핀만을 교체할 수 있는 구조로 형성되는바, 테스트용 소켓의 비용을 낮출 수 있으며, 검사 환경에 따라 테스트 핀이나 장착용 보드만을 변경하여 다양한 높이 사양에 변환 적용이 가능한 효율성을 제공하는 효과도 있다.

도 1은 종래의 반도체용 테스트 소켓의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 테스트 소켓의 평면도 및 측면단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 테스트 소켓의 전체 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 테스트 소켓의 결합도이다.

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 테스트 소켓(이하, '테스트 소켓'이라 한다.)의 평면도 및 측면도를 도시한 것이다.

도시된 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 테스트 소켓은 비도전성을 가지는 몸체(110)와 상기 소켓 몸체를 관통하는 구조의 관통홀에 도전물질이 충진되는 구조로 다수 형성되는 도전부(130)를 구비하며, 특히 상기 소켓 몸체(110)를 관통하는 구조의 테스트핀 삽입홀(140)을 적어도 1 이상 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 소켓 몸체(110)는 도 1에서 상술한 것과 같이, 절연성을 가지는 플레이트 형 구조물로, 디바이스와의 전기적 연결이 되는 도전부(130)가 구비되는 테스트영역(120)과 테스트 영역(120)의 외각에 절연부 만으로 형성되는 외각 영역(110)으로 구비될 수 있다. 물론, 도시된 구조는 하나의 실시예로서 설명한 것이며, 소켓몸체(110)와 이를 관통하는 도전부(130) 및 테스트핀 삽입홀(140)이 구비되는 구조라면 본 발명에 따른 요지에 포함된다 할 것이다.

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

상기 소켓 몸체(110)에 형성되는 도전부(130)는 상기 소켓 몸체를 관통하는 구조로 형성되는 관통홀에 도전성 물질이 충진되는 구조로 형성되며, 다수의 관통홀을 형성하고, 여기에 도전성 물질을 충진하여 본 발명에서는 일반 신호나 데이터신호를 전달하는 영역으로 적용되게 된다.

또한, 상기 도전부(130)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 도전부(130)가 형성되는 테스트영역(120)은 절연부로만 형성되는 영역(110)보다 약간 돌출된 구조로 구현될 수 있으며, 이 경우 소켓 몸체의 두께는 01.~0.2mm의 범위에서 형성될 수 있다.

또한, 상기 테스트핀 삽입홀(140)은 상술한 도전부(130)와 이격되는 구조로 상기 테스트영역(120)에 다양한 위치에 다수가 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 구조에서는 테스트영역(120)의 외각 모서리 부분에 배치되는 4개의 홀이 총 16개가 구현되는 예를 도시하였으나, 이러한 구조에 한정하지 않으며, 필요에 따라 배치 위치는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.

상기 테스트핀 삽입홀(140)에는 후술하는 테스트 핀이 삽입되며, 상기 테스트 핀은 일예로 포고 핀을 사용할 수 있다. 상기 포고 핀은 다양한 공지의 포고 핀을 적용할 수 있으며, 일반적으로 0.3~0.5mm의 길이의 것을 적용할 수 있다. 수치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니나, 본 발명에 따른 테스트 핀은 상기 소켓 몸체의 두께보다 일반적으로 큰 길이를 사용하게 된다. 따라서, 상기 테스트핀 삽입홀(140)에 결합되는 테스트 핀은 상기 소켓 몸체의 하면으로 상당부분이 돌출되는 구조로 결합하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 테스트 소켓의 구조를 더욱 상세하게 도시한 요부 단면결합도이다.

본 발명에 따른 테스트 소켓은 도 1에서 상술한 도전부(130)와 테스트핀 삽입홀(140)이 형성된 소켓 몸체를 포함하는 테스트소켓(100)의 하부에, 테스트 핀(P)이 상기 테스트핀 삽입홀(140)에 삽입되는 구조로 결합된다.

이 경우 상기 테스트핀(P)의 길이는 상기 테스트소켓(100)의 소켓 몸체의 두께보다 긴 것이 일반적이며, 이를 위해 상기 테스트소켓(100)의 하부에는 소켓 몸체의 하부로 돌출되는 테스트핀(P) 일단을 고정하는 장착용 보드(200)를 더 포함하여 구성됨이 바람직하다.

상기 장착용 보드(200)는 상기 소켓 몸체의 하부로 돌출되는 테스트핀(P)의 일단부를 수용하는 고정홀(210)을 구비하여 지지하는 기능 및 상기 소켓 몸체의 형성된 도전부(140)와 전기적으로 연결되는 연결 회로패턴(220)을 구비함이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 장착용 보드(200)의 하부에는 부의 테스트 장비와 연결된 DUT 보드와 전기적으로 연결시키는 연결패턴(310)을 구비하는 인터포저(interposer; 300)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

상술한 도 3의 구성요소를 결합하는 구조를 도시한 것이 도 4의 결합도이다.

도 3 및 도 4의 구조를 참조하여 본 발명에 따른 테스트 소켓의 작용을 설명하면 다음과 같다.

실리콘 고무(rubber)를 사용하는 테스트용 소켓은 통상 500mA이하의 전류가 소모되는 디바이스에 사용하기 때문에 1암페어 이상의 전류를 사용하는 디바이스의 전기적 검사 시 전류 한계를 벗어나서 몇 회를 사용하지 못하고, 과한 전류가 공급되는 Vdd, Vss와 Ground로 사용되는 도전부는 쉽게 열화 되어 사용할 수 없게 되는 문제가 있음은 상술한 바 있다.

본 발명에서는 도전부를 포함하는 소켓 몸체에 포고 핀 등의 테스트 핀을 적어도 1 이상 수용할 수 있도록 하는 구조의 테스트 소켓을 제공하여, 상기 테스트핀, 이를 테면 포고핀(Pogo Pin)을 이용하여 Gnd, Vdd, Vss 등에 인가되는 전원을 테스팅하고, 도전부를 이용하여서는 일반 신호 및 데이터를 테스팅할 수 있게 한다.

즉, 보다 구체적으로는 테스트 핀인 Pogo Pin을 이용하여 500mA~3A의 범위의 전류가 많이 흐르는 Gnd, Vdd, Vss에 적용하고, 그 외 전류 소모가 매우 작은 신호/Data Pin은 상술한 도전부를 사용하여 테스트 소켓을 구현함으로써, 500mA이상의 반도체 칩의 검사에 본 발명에 따른 접목시킬 수 있다.

즉, Gnd, Vdd, Vss에 사용되는 부분에 테스트핀(이하, '포고 핀'을 예로 들어 설명한다.)을 삽입할 수 있도록 하고, 이러한 포고 핀이 반도체 소자와 접촉되도록 한다.

이때 포고 핀의 길이가 보통 0.3 ~ 0.5mm이며, 포고 핀이 삽입결합되는 소켓 몸체의 두께는 0.1 ~ 0.2mm이므로, 최대 0.2~0.4mm 정도의 포고 핀의 길이가 소켓 몸체의 외부로 돌출이 된다.

따라서, 포고 핀의 돌출되는 부분은, 본 발명에 따른 장착용 보드의 고정홀에 고정시키고, 하부의 인터포저(Silicone Rubber Interposer)에도 별도의 홀(Hole)을 형성해, 포고 핀의 말단부가 테스트(Test) 장비와 연결된 PCB(DUT Board)와 전기적으로 연결이 되도록 한다.

본 발명에 따른 테스트 소켓이 이러한 구조로 형성되면 전류가 많이 통하는 Vdd, Vss, Ground에 적용되는 포고 핀만을 별도로 교체가 용이하며, 신호 Line은 소켓 몸체의 도전부만을 사용하여 테스팅이 가능한바, 비용 또한 낮출 수 있다.

나아가, 현재 포고핀(Pogo Pin)을 사용하고 있는 현장에서, 본 발명에 따른 테스트 소켓 등으로 교체를 하여 사용하고자 하는 경우, 기구물의 변경을 원하지 않을 때 포고 핀(Pogo Pin)과 동일한 높이를 만들기 위하여 본 발명에 따른 장착용 보드의 구조물을 이용하여 매우 용이하게 변형이 가능할 수 있도록 한다.

이는 통상, 소켓 몸체는 높이(두께)가 1mm이상을 만들기 어렵기 때문에 이러한 구조를 만들어서 사용하게 되면 교체 비용이나 테스팅 구조물에 따른 변형 사용이 가능하며, 접촉 특성, 검사 수율 증가, 교체단가가 저렴한 장점이 구현되게 된다.

종합하면, 본 발명에 따른 테스트 소켓에서는 일반 신호/Data Pin은 하부의 장착용 보드의 회로패턴(Through Hole)을 경유하여 인터포저의 각 패드를 통해서 DUT Board(D)로 신호가 전달될 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.

100: 테스트 소켓
110: 소켓 몸체
120: 테스트영역
130: 도전부
140: 테스트핀 삽입홀
200: 장착용 보드
210: 고정홀
220: 연결 회로패턴
300: 인터포저

Claims

관통홀에 도전물질이 충진되어 형성되는 다수의 도전부와, 관통하는 구조인 적어도 1 이상의 테스트핀 삽입홀을 포함하며, 비도전성 재료로 구성되는 소켓 몸체;
상기 테스트핀 삽입홀에 삽입되는 적어도 1 이상의 테스트핀;
상기 소켓 몸체의 하부에 결합되며, 상기 테스트핀 삽입홀 외부로 돌출되는 상기 테스트 핀의 일부를 고정하는 고정홀과, 상기 도전부와 연결되는 회로패턴을 구비하는 장착용 보드;
상기 장착용 보드의 하면에 결합하며, 상기 회로패턴과 테스트 장비를 연결하는 연결 패턴을 구비하는 인터포저(interposer);
를 포함하는 반도체 테스트용 소켓.
청구항 1에 있어서,
상기 테스트핀 삽입홀은,
상기 도전부가 형성된 영역과 이격되는 배치구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트용 소켓.
청구항 2에 있어서,
상기 도전부는,
도전성 분말과 실리콘의 혼합 충진물인 반도체 테스트용 소켓.
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삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 장착용 보드는,
상기 테스트 핀의 길이 이하의 두께를 구비하는 반도체 테스트용 소켓.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 테스트 핀은,
상기 장착용 보드의 고정홀을 관통하여 결합되며, 상기 테스트 핀의 일단이 장착용 보드의 외부로 돌출되는 구조인 반도체 테스트용 소켓.
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