KR101340894B1 - 챔버 내에 테스트 보드를 착탈하는 장치 및 방법과 이를 이용한 테스트 챔버 - Google Patents

Abstract

테스트 챔버 내함의 후면 패널에 설치된 다수의 커넥터들에 대해 테스트 보드들을 인입 및 인출할 수 있는 테스트 보드 착탈 장치가 개시된다. 테스트 보드 착탈 장치는 테스트 보드들에 각각 체결될 수 있는 다수의 핑거들이 일정한 간격으로 설치된 핑거 고정판과 결합되고, 수직 구동 실린더의 승하강 구동에 의해 승강 또는 하강하는 수직 구동 지지판, 이러한 수직 구동 지지판을 수평 방향에서 밀거나 당길 수 있는 전후진 구동 지지판, 수직 구동 지지판과 평행한 수직 축을 중심으로 한수직 방향의 축회전 구동력을 외부로부터 전달받는 연장 구동축 및 이러한 연장 구동축으로부터 전달된 축회전 구동력을 수평 방향의 직선 구동력으로 변환하여 전후진 구동 지지판을 전후진 구동하는 전후진 기어박스를 포함할 수 있다.

Description

챔버 내에 테스트 보드를 착탈하는 장치 및 방법과 이를 이용한 테스트 챔버{APPARATUS AND METHOD FOR MOUNTING AND DISMOUNTING TEST BOARDS WITHIN CHAMBERS AND TEST CHAMBERS USING THE SAME}

본 발명은 반도체 테스트 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체 테스트 챔버에 대한 테스트 보드들의 착탈 방식에 관한 것이다.

여러 가지 반도체 테스트 공정 중 TDBI(Test During Burn-In) 테스트는 말 그대로 번인 공정 중에 반도체 장치의 결함 테스트를 겸하는 절차이다.

종래에 번인 테스트(Burn-in test)는 단순히 반도체 집적 회로 등의 전자 부품에 고온의 열적 스트레스를 소정 시간 강제하는 가속 수명 테스트의 하나로서, 일반적으로 알려진 불량율이 초기에 높은 불량율이 나타나다가 시간이 지나면서 안정적으로 되고 그 이후에 다시 높아지는 이른바 욕조 곡선(bathtub curve) 형태를 가지는 점을 이용하여, 고온의 열적 스트레스를 인가함으로써 초기에 불량을 일으킬 결함있는 장치들로 하여금 그 결함을 드러내도록 만들어 불량품들을 가려낼(screen) 수 있는 테스트이다.

이러한 번인 테스트는 불량을 가진 소자들을 효과적으로 가려낼 수는 있지만, 이러한 스크리닝에 시간이 너무 많이 소요되는 문제가 있었다. 번인 테스트에서 열적 스트레스를 이겨내서 양품으로 판정나더라도 이는 단지 패키지나 기판 상에 기계적, 물리적, 화학적인 문제가 없다는 의미일 뿐이고, 전자 부품의 전기적 동작이나 논리적 동작을 보장하는 것은 아니기 때문에, 이어서 적지 않은 시간이 소요되는 동작 테스트가 수행되어야 한다.

이러한 문제를 개선하기 위해, 번인 테스트 중에 동시에 소정의 제한된 동작 테스트를 함께 수행할 수 있도록 한 것이 TDBI 테스트이다.

TDBI 테스트는 기존의 번인 테스트와 달리 테스트 대상 소자(DUT: device under test)들의 동작 테스트를 위해, 전원과 테스트 패턴을 인가하고 동작 결과를 수집할 수 있는 테스트 컨트롤 보드와 DUT가 전기적으로 연결되어야 한다.

이를 위해 고온 또는 테스트 종류에 따라서 영하의 저온 환경이 구현되는 테스트 챔버 내함에 다수의 DUT들이 장착되는 테스트 보드들을 챔버 내함의 후면 패널 상에 배치된 커넥터에 전기적 및 기계적으로 고정하고, 커넥터를 통해 챔버 내함의 외부에 있는 테스트 컨트롤 보드와 테스트 보드들을 전기적으로 연결시켜야 한다.

TDBI 테스트 챔버의 후면 패널에 다수의 커넥터들이 배치되고, 좌우측에는 테스트 보드들을 수평으로 수용할 수 있는 보드 랙이 구비된다.

TDBI용 테스트 보드는 고온과 무게를 견딜 수 있는 인쇄 회로 보드 상에 DUT들을 전기적, 기계적으로 결합시키고 DUT의 동작 시에 열을 배출할 수 있는 많은 수의 소켓들을 포함하여 상당히 무겁고, 한 차례 TDBI 테스트를 위해 챔버 내함에 수용되는 수 많은 테스트 보드들을 커넥터에 결합하기 위한 결합력은 수백 Kg에 달하거나 그 이상이다. 또한 챔버 내함의 공간은 좁고 테스트가 끝난 후에도 고온 상태가 이어질 수 있다. 이러한 점들로 인해 인력을 사용할 수 없어 기계적 수단을 동원하여야 한다.

또한 테스트 보드의 수만큼 커넥터들의 수도 많고, DUT들의 수가 많기 때문에 커넥터의 핀 수도 대단히 많다.

나아가, 테스트 보드들이 커넥터 보드의 커넥터에 잘못 삽입되었을 때에 즉각적으로 안전한 위치로 복귀할 수 있어야 한다.

따라서 테스트 보드들을 보드 랙에 거치하고 커넥터와 착탈하는 수단은 정밀하면서도 강한 동력을 제공할 수 있어야 한다.

이를 위해, 종래의 TDBI 테스트 챔버는 테스트 보드들을 후크로 걸어 수평으로 움직이게 하여 커넥터에 삽입 또는 이탈시키는 다수의 수평 실린더들과, 테스트 보드에 후크를 결합 내지 해제시키는 다수의 수직 실린더들을 가질 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 TDBI 테스트 챔버의 테스트 보드 착탈 수단은 몇가지 문제가 있다.

먼저, 수평 실린더가 챔버 후면에 돌출되어 자리 잡아야 하므로, 테스트 컨트롤 보드를 배치할 후면 공간이 부족해지고 배선이 복잡해지며 테스트 챔버의 전체 크기가 커진다.

다음으로, 챔버 내함은 챔버 내함의 열적 기밀을 위해 단열재를 포함하는데, 특히 후면 패널은 테스트 컨트롤 회로 보드가 장착되므로 다른 면보다 단열재의 필요성이 훨씬 크다. 그러나, 종래에는 후면 패널을 관통하여 다수의 수평 실린더들이 설치되고 움직여야 하므로, 기밀성이 떨어질 뿐 아니라 테스트 컨트롤 보드가 열을 받기 쉽다.

한편, 공압 실린더(pneumatic cylinder)는 설계와 구동이 간편하지만, 실린더 간에 구동 속도의 동기화가 어렵고 구동력의 편차가 있을 수 있으며, 전후진 동작 중에 문제가 발생하여도 즉각적인 정지와 역동작 내지 복귀가 어려워, 테스트 보드나 커넥터, 실린더에 파손이 발생할 우려가 있어 왔다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 테스트 보드의 수평 방향 구동을 제공할 새로운 동력원 및 구동 운동 전달 방식을 통해, 구동 속도의 동기화, 구동력의 균등 분배 및 문제 발생 시의 즉각적인 정지 및 역동작이 가능하도록 테스트 챔버에 테스트 보드를 착탈하는 장치 및 그 방법과 반도체 테스트 챔버를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 테스트 보드 착탈 장치는,

테스트 챔버 내함의 후면 패널에 설치된 다수의 커넥터들에 대해 테스트 보드들을 인입 및 인출할 수 있는 테스트 보드 착탈 장치로서,

상기 테스트 보드들에 각각 체결될 수 있는 다수의 핑거들이 일정한 간격으로 설치된 핑거 고정판과 결합되고, 수직 구동 실린더의 승하강 구동에 의해 승강 또는 하강하는 수직 구동 지지판;

상기 수직 구동 지지판을 수평 방향에서 밀거나 당길 수 있는 전후진 구동 지지판;

상기 수직 구동 지지판과 평행한 수직 축을 중심으로 한수직 방향의 축회전 구동력을 외부로부터 전달받는 연장 구동축; 및

상기 연장 구동축으로부터 전달된 축회전 구동력을 수평 방향의 직선 구동력으로 변환하여 상기 전후진 구동 지지판을 전후진 구동하는 전후진 기어박스를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 수직 구동 지지판은 상기 전후진 구동 지지판의 연장 방향으로 관통되며 상기 수직 구동 실린더의 승하강 구동 길이만큼 형성되는 삽입 홈을 더 포함하며,

상기 전후진 구동 지지판의 양측 말단 돌출부가 상기 수직 구동 지지판의 삽입 홈을 관통하여, 상기 수직 구동 실린더의 승하강 구동에도 불구하고 상기 전후진 구동 지지판은 승하강 구동되지 않는 반면에, 상기 전후진 구동 지지판이 수평 방향으로 전후진 구동될 때에는 상기 수직 구동 지지판이 함께 전후진 구동되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 전후진 기어박스는

상기 연장 구동축의 수직 축회전 구동력을 수평 방향의 축회전 구동력으로 변환하는 베벨 기어; 및

상기 변환된 수평 방향 축회전 구동력을 소정 길이만큼 전후진 구동되는 전후진 로드의 직선 구동력으로 변환하는 직선 구동 수단을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 직선 구동 수단은 볼스크류일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 수직 구동 지지판과 나란히 배치되며, 상기 수직 구동 지지판의 삽입 홈을 관통하는 말단 돌출부 및 상기 직선 구동 수단의 상기 전후진 로드에 결합하는 전후진 결합판을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 테스트 보드 착탈 장치는,

상기 연장 구동축에 수직 방향의 축회전 구동력을 제공하는 전후진 모터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 테스트 보드 착탈 장치는,

상기 전후진 모터의 회전력을 소정의 감속비를 가지고 상기 연장 구동축에 수직 방향의 축회전 구동력으로써 제공하는 상부 기어박스를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 상부 기어박스는

수평 배치된 상기 전후진 모터의 회전력을 전달받는 풀리; 및

상기 풀리로부터 수평 방향 축회전 구동력을 전달받아 상기 연장 구동축에 수직 방향 축회전 구동력으로 전달하는 베벨 기어를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 테스트 보드 착탈 장치는,

상기 수직 구동 지지판이 상기 전후진 구동 지지판에 의해 전후진 구동 시에 상기 전후진 구동 지지판의 전진 위치 또는 후진 위치를 감지할 수 있는 센서부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 수직 구동 지지판, 상기 전후진 구동 지지판, 상기 연장 구동축 및 상기 전후진 기어박스는 상기 테스트 챔버 내함의 후면 패널의 양쪽에 각각 대칭적으로 설치되어 한 개의 조를 이룰 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 전후진 기어박스의 적어도 일부는 상기 후면 패널을 관통하여 배치되고,

상기 연장 구동축은 상기 후면 패널을 경계로 상기 테스트 챔버 내함의 외부에 배치되며,

상기 전후진 구동 지지판은 상기 후면 패널을 경계로 상기 테스트 챔버 내함의 외부에 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 반도체 장치 테스트 챔버는 본 발명의 실시예들에 따른 테스트 보드 착탈 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 테스트 챔버에 테스트 보드를 착탈하는 장치 및 방법에 따르면, 테스트 보드의 수평 방향 구동을 챔버 상부 또는 하부에 장착한 수평 구동 모터에 의해 제공할 수 있어 챔버 후면의 공간을 확보할 수 있고, TDBI 테스트 장치의 전체 크기를 줄일 수 있다.

또한 본 발명의 테스트 챔버에 테스트 보드를 착탈하는 장치 및 방법에 따르면, 다수의 수평 구동부들의 구동 속도를 동기화할 수 있고, 구동력이 균등하게 인가되며, 문제 발생시 즉각적인 정지와 역동작이 가능하다.

나아가, 본 발명의 테스트 챔버에 테스트 보드를 착탈하는 장치 및 방법에 따르면, 이동 거리를 감지할 수 있는 센서 도그를 이용할 수 있어서, 필요에 따라 원하는 위치로 테스트 보드들을 정밀하게 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치와 테스트 챔버의 후면 패널의 상대적인 위치를 설명하기 위한 예시적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 세트의 테스트 보드 착탈 장치의 예시적인 정면도와 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치에서 연장 구동축의 회전 구동에 의해 테스트 보드의 전후진 운동을 일으키는 볼스크류 기어박스의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치에서 최종적으로 테스트 보드의 전후진 운동을 일으키는 전후진 구동부, 상부 구동축 및 상부 기어박스를 예시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치의 동작을 측면에서 예시한 동작도들이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치와 테스트 챔버의 후면 패널의 상대적인 위치를 설명하기 위한 예시적인 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 세트의 테스트 보드 착탈 장치의 예시적인 정면도와 측면도이다.

도 1을 참조하면, 테스트 챔버 내함의 후면 패널(10)을 사이에 두고 테스트 보드 착탈 장치(20)의 각 부분이 배치되어 있다. 테스트 챔버 내함의 후면 패널(10)에는 커넥터 보드(11)가 놓여있고, 커넥터 보드(11) 상에는 다수의 커넥터들(111)이 수평으로 배열되어 있다. 다수의 테스트 보드들(41)을 장착할 수 있는 보드 랙(40)은 테스트 챔버 내함의 전면을 통해 내부로 이송된다. 보드 랙(40)이 챔버의 내부로 이송된 후, 보드 랙(40)에 장착된 테스트 보드들(41)의 인터페이스(411)가 각각 후면 패널(10)의 각 커넥터(11)에 결합된다.

좀더 구체적으로는, 테스트 챔버 내함의 내부 공간에 수직 지지판(vertical support plate)(21), 핑거 고정판(finger plate)(22), 수직 구동 지지봉(up/down support bar)(23), 수직 구동 실린더(24), 수직 구동 실린더 지지부재(25), 전후진 구동 지지판(in/out support bar)(26), 전후진 결합판(27)이 있고, 테스트 챔버 내함의 후면 외부 공간에 전후진 구동 모터(in/out driving motor)(31), 상부 구동축(upper shaft)(32), 상부 기어박스(upper gearbox)(33), 연장 구동축(connecting shaft)(34)이 있으며, 테스트 챔버 내함의 후면 패널(10)을 외부에서 관통하여 전후진 기어박스(in/out gearbox)(35)가 있다.

수직 지지판(21)은 납작하고 세로로 길게 연장된 직사각형 플레이트로서, 테스트 보드(41)에 마련된 홈, 즉 핑거 결합 수단(412)에 핑거 고정판(22)의 핑거들이 걸려 결합되었을 때에, 수직 지지판(21)의 움직임에 따라 테스트 보드(41) 및 핑거 고정판(22)이 함께 전후진할 수 있도록 견고하게 제작된다.

한편, 다수의 핑거들(221)이 핑거 고정판(22)의 세로 방향을 따라 "L" 모양으로, 즉 수평 방향으로 다소 돌출되다가 중간에서 상방으로 꺾이면서 연장되는 갈고리 모양으로 형성된다. 또한 이러한 핑거들(221)에 상응하여, 각 테스트 보드들(41)의 적절한 위치에, 다수의 홈들 또는 돌출부들의 형태로 핑거 결합 수단들(412)이 형성될 수 있는데, 이들 다수의 핑거 결합 수단들에 각 핑거들(221)이 기계적으로 체결될 수 있다. 핑거의 수나 간격, 크기 등은 테스트 보드의 무게나 크기, 구동 수단의 구동력 내지 그 밖의 조건에 따라 적절하게 채택될 수 있다.

이러한 핑거 고정판(22)은 수직 지지판(21)과 일체적으로 움직일 수 있도록 수직 지지판(21)에 나란히 세로로 기계적으로 결합되어 있다. 실시예에 따라서, 수직 지지판(21)과 핑거 고정판(22)은 따로 제공되어 결합될 수도 있지만, 일체로, 다시 말해 수직 지지판(21)에 핑거들이 형성되는 형태로도 설계될 수 있다.

한편, 테스트 보드(41)를 커넥터 보드(11) 쪽으로 끌어 당기거나 커넥터 보드(11)로부터 밀어 내는 힘은 테스트 보드(41)의 양쪽에서 균등하게 가해지는 것이 바람직하므로, 한 세트의 테스트 보드 착탈 장치(20) 내에 수직 지지판(21)은 보드 랙(40)의 안쪽 세로변에 상응하여 양쪽에 각각 하나씩 있는 것이 바람직하다. 나아가, 보드 랙(40)의 양쪽 세로변에 각각 서로 떨어져 있는 두 수직 지지판(21)의 동작을 동기화하면서 또한 수직 구동 실린더(24)의 구동력을 균등하게 수직 지지판(21)에 전달할 수 있도록 하려면, 수직 구동 지지봉(23)이 두 수직 지지판(21)의 말단에 각각 결합하면서 두 수직 지지판(21) 사이에 수평으로 배치될 수 있다.

수직 구동 실린더(24)는 그 구동 방향이 수직 지지판(21)과 일치하는 방향이 되도록 수직 구동 지지봉(23)에 결합되는데, 이 경우에, 만약 수직 구동 실린더(24)가 테스트 챔버 내함의 아랫쪽에 배치된다면 수직 구동 지지봉(23)을 밀어 올리도록 수직 구동 지지봉(23)에 결합되고, 반대로 테스트 챔버 내함의 상부에 배치되면 수직 구동 지지봉(23)을 끌어 올리도록 결합될 수 있다.

특히, 수직 구동 실린더(24)는 수직 구동 결합부재(243)에 의해 수직 구동 실린더(24)의 실린더 로드(rod)(241)와 수직 구동 지지봉(23)을 기계적으로 결합하며, 실린더 로드(241)가 전진하면, 수직 구동 결합부재(243)에 의해, 수직 구동 지지봉(23)과 이에 결합된 수직 지지판(21) 및 핑거 고정판(22)이 실린더 로드(241)의 전진 거리만큼 승강한다.

이렇게 하여 수직 구동 실린더(24)가 수직 방향으로 승강 또는 하강하면 그 구동력에 의해 수직 구동 지지봉(23)과 수직 지지판들(21), 핑거 고정판(22)들도 함께 승강 또는 하강한다. 이에 따라, 핑거 고정판(22)에 돌출된 핑거들(221)이 테스트 보드(41)의 핑거 결합 수단(412)과 기계적으로 결합 또는 해제된다.

한편, 수직 구동 실린더(24)의 실린더 몸체(242)는 수직 구동 실린더 지지부재(25)에 의해 전후진 구동 지지판(26)과 기계적으로 결합되어 있다. 전후진 구동 지지판(26)은 후면 패널(10)을 관통하며 고정된 전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)에 고정적으로 체결되기 때문에, 결과적으로 수직 구동 실린더(24)는 전후진 로드(351)의 전후진 구동에 따라 전후진 이동하게 되며, 전진 또는 후진한 위치에서 수직으로 수직 구동 지지봉(23)을 승강 또는 하강시킬 수 있다.

전진 구동된 위치에서 수직 구동 실린더(24)의 수직 방향 구동에 따라 핑거들(221)이 테스트 보드에 체결되면, 이제 테스트 보드는 전진 또는 후진되어 테스트 보드들의 인터페이스들을 챔버 내함 후면 패널(10)에 형성된 커넥터에 결합시킬 준비가 된다.

이어서, 테스트 보드(41)를 수평 방향으로 전후진 구동할 수 있는 구조는 다음과 같다. 이때, 본 명세서 전체에 걸쳐, 전진과 후진은 전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)의 구동 방향을 기준으로 하여, 전후진 로드(351)가 돌출하는 방향을 전진으로 하고, 전후진 로드(351)가 후퇴하는 방향을 후진으로 하여 설명된다.

테스트 보드(41)는 수직 지지판(21)과 핑거들(221)에 의해 기계적으로 체결된 상태이다. 수직 지지판(21)에는 세로로 I 자 형의 삽입 홈(211)이 마련되어 있고, 이 I자 형의 삽입 홈(211)에 전후진 구동 지지판(26)의 일측 말단 돌출부(261)가 관통 삽입된 상태이며, 말단 돌출부(261)에 의해 전후진 구동 지지판(26)이 전후진 결합판(27)과 결합되어 있다.

나아가, 전후진 결합판(27)은 전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)와 일체적으로 결합되어 있다.

이렇게, 전후진 구동 지지판(26)은 말단 돌출부(261) 및 전후진 결합판(27)에 의해 전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)와 일체적으로 결합되어 있어서, 전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)의 전후진 구동에 따라 수평 방향으로 전진 또는 후진한다.

다시 말해, 전후진 로드(351)의 전후진 구동에 따라 전후진 결합판(27)이 전진 또는 후진하고, 이러한 움직임은 전후진 구동 지지판(26)의 말단 돌출부(261)가 관통하는 삽입 홈(211)에 의해 수직 지지판(21)에 전달되며, 최종적으로 핑거 고정판(22), 핑거들(221)을 통해 테스트 보드(41)까지 전달될 수 있다.

이러한 구조에 의해, 수직 지지판(21)이 수직 운동을 할 때에는 전후진 구동 지지판(26)은 I자 삽입 홈(211)에 의해 수직 운동을 함께 하지 않지만, 전후진 구동 지지판(26)이 수평 운동을 할 때에는 수직 지지판(21)은 삽입 홈(211)을 관통하는 말단 돌출부(261)에 의해 수평 운동을 전후진 구동 지지판(26)과 함께 한다.

잠시 전후진 기어박스(35)를 예시적으로 설명하기 위해 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치에서 연장 구동축의 회전 구동에 의해 테스트 보드의 전후진 운동을 일으키는 전후 구동 기어박스의 사시도이다.

도 3에서, 전후진 기어박스(35)는 구동축 방향을 기준으로 회전 구동하는 연장 구동축(34)의 회전 운동을 구동축 방향에 직교하는 방향의 직선 운동으로 전환할 수 있으며, 바람직하게는 이를 위해 내부에 베벨 기어 및 직선 구동 수단, 예를 들어 볼스크류를 포함할 수 있다.

연장 구동축(34)의 회전 운동이 전후진 기어박스(35)에 내장된 수직축(353)을 축회전시키고, 내장된 베벨기어가 수직축(353)의 축회전 운동을 내장된 수평축(미도시)의 축회전 운동으로 전환할 수 있다.

바람직하게는, 전후진 로드(351)의 전후진 구동 운동은 볼스크류에 의해 구현될 수 있다. 볼스크류는 스크류와 너트로 회전운동을 직선 운동으로 또는 그 역으로 전달하는 구름 스크류의 일종으로 마찰력을 줄이기 위해 스크류축과 너트 사이의 스크류(screw) 홈에 강구(ball)들을 집어 넣은 장치이다. 마찰 손실이 적어 스크류축 회전력의 90% 이상을 너트의 직선 운동에 이용할 수 있고, 회전각의 제어를 통해 직선 운동을 정밀하게 제어할 수 있다.

전후진 기어박스(35)에 내장된 베벨기어가 수직 축회전 운동으로부터 전환된 수평 축회전 운동을 스크류축(미도시)에 제공하면, 스크류축의 축회전 운동이 볼스크류에 의해 전후진 로드(351)의 직선 운동으로 전환된다.

전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)는 연장 구동축(34)의 회전각 및 회전수에 따라 예를 들어 약 20 mm 정도까지 전진 또는 후진하여 테스트 보드들(41)을 커넥터(111)에 해제 또는 결합시킬 수 있다.

전후진 기어박스(35)의 튜브(352)는 후면 패널(10)을 관통하며, 그 길이는 바람직하게는 챔버 내함의 단열을 위해 후면 패널(10)의 두께와 일치할 수 있다. 튜브(352) 내에는 볼스크류의 스크류축과, 이 스크류축에 물려 스크류축의 회전 운동에 따라 직선 운동을 하는 전후진 로드(351)가 실장되어 있다.

연장 구동축(34)의 회전 운동은 전후진 구동 모터(31)에 의해 정밀하게 제어될 수 있으므로, 연장 구동축(34)의 회전각에 전적으로 의존하는 전후진 기어박스(35)의 전후진 로드(351)의 전진 또는 후진 위치도 정밀하게 제어될 수 있다.

연장 구동축(34)은 외부에서 제공되는 구동력을 샤프트 축을 중심으로 하는 회전 운동의 형태로써 전후진 기어박스(35)에 전달하는 역할을 하므로, 연장 구동축(34)을 축방향으로 회전 구동시키는 구동 수단은 적절하게 선택될 수 있다.

일 실시예에서는 전후진 구동 모터(31), 상부 구동축(32), 상부 기어박스(33)로써 연장 구동축(34)에 축방향 회전 구동력을 제공할 수 있다.

이를 위해 잠시 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치에서 최종적으로 테스트 보드의 전후진 운동을 일으키는 전후진 구동부, 상부 구동축 및 상부 기어박스를 예시한 사시도이다.

상부 기어박스(33)는 베벨 기어를 포함하여, 축회전 운동하는 상부 구동축(32)과 직교하는 연장 구동축(34)에 축회전 운동을 전달할 수 있다.

챔버 내함의 상부 패널 외부 공간에 고정적으로 설치된 전후진 구동 모터(31)가 벨트, 풀리 또는 기어와 같은 전달 수단(311)을 통해 상부 구동축(32)을 회전시킨다. 상부 구동축(32)의 회전력은 상부 기어박스(33)에 전달되며, 상부 기어박스(33) 내의 베벨 기어에 의해 상부 구동축(32)의 회전 운동이 연장 구동축(34)의 회전 운동으로 이어진다.

특히, 테스트 보드들(41)을 한 쌍의 수직 지지판(21) 및 핑거 고정판(22)과 한 쌍의 연장 구동축(34) 및 전후진 기어박스(35)로 가동시킬 경우에는, 하나의 전후진 구동 모터(31)에 대해 양쪽으로 대칭적으로 연장되는 두 개의 상부 구동축(32)과 두 개의 상부 기어박스(33)가 회전력을 두 개의 연장 구동축(34)에 각각 전달할 수 있다.

실시예에 따라서는, 연장 구동축(34)에 직접 구동 모터 및 적절한 감속 수단을 직결시켜, 상부 구동축(32)이나 상부 기어박스(33) 없이, 구동 모터가 곧바로 연장 구동축(34)을 회전 구동할 수도 있다.

도 1로 다시 돌아가서, 추가적으로, 전후진 동작 중의 테스트 보드 착탈 장치(20)의 움직임을 정확히 인식할 수 있도록 센서부(50)가 추가로 장착될 수 있다. 이때, 센서부(50)는 일측 말단에 센서 도그(51)가 부착된 센서 샤프트(52), 다수의 센서 유닛들(53), 센서 베이스(54)로 구성될 수 있다.

센서 도그(51)는 센서 유닛들(53)이 그 위치를 검출하기 적당한 형상으로 구현되며 예를 들어 작은 날개 형상 등으로 구현될 수 있다. 센서 샤프트(52)는 일측 말단에 센서 도그(51)가 부착된 막대 형상으로, 타측 말단은 전후진 결합판(27)과 일체적으로 움직인다. 예를 들어, 센서 샤프트(52)의 타측 말단은 전후진 결합판(27)의 측면에 부착되어 돌출된 센서 브라켓(55)에 결합될 수 있다.

전후진 결합판(27)의 전후진 움직임이 센서 브라켓(55)을 통해 센서 샤프트(52)에 영향을 주고, 센서 도그(51)가 센서 유닛들(53)에 감지됨으로써, 결과적으로 전후진 로드(351)의 움직임이 센서 유닛들(53)에 의해 감지되도록 설계된다.

센서 유닛들(53)은 예를 들어, 착탈 장치(20)의 핑거들(221)이 테스트 보드(41)와 결합되는 전진 위치(53a)와, 테스트 보드(41)가 커넥터 보드(11)에 체결되는 후진 위치(53b)에 각각 설치될 수 있다.

센서 베이스(54)는 센서 도그(51)와 센서 샤프트(52)의 이동 방향을 유도하는 레일과 센서 유닛들(53)을 고정할 수단 및 커넥터 보드(11)에 장착될 수 있는 수단을 제공할 수 있다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 보드 착탈 장치의 동작의 각 단계들을 측면에서 예시한 동작도들이다.

도 5a를 참조하면, 테스트 보드 착탈 장치(20)는 결합 준비 단계에 있다. 테스트 보드(41)는 후면 패널(10)의 커넥터 보드(11)에 수 cm 떨어진 위치까지 챔버 내로 진입된 상태이고, 테스트 보드(41)의 인터페이스(411)와 후면 패널(10)의 커넥터(11)는 결합되기 전이다.

한편, 전후진 로드(351)는 전진 위치에 있고, 여기에 결합된 전후진 결합판(27) 및 전후진 구동 지지판(26)도 전진된 상태이다. 또한 전진 상태의 전후진 구동 지지판(26)의 말단 돌출부(261)에 의해 수직 지지판(21)과 핑거 고정판(22)도 전진된 상태이다.

수직 구동 실린더(24)는 실린더 로드(241)가 수축된 상태로서 실린더 로드(241)에 결합된 수직 구동 결합부재(243)는 수직 구동 지지봉(23), 수직 지지판(21) 및 핑거 고정판(22)을 하강 위치에 둔다.

이 상태에서 핑거 고정판(22)의 핑거들(221)은 테스트 보드(41)의 핑거 결합 수단(412)의 바로 밑에 위치할 수 있다.

센서부(50)의 센서 샤프트(52)는 전후진 결합판(27)에 돌출 부착된 센서 브라켓(55)이 전진 위치에 있음에 따라 일정 길이만큼 전진되고, 그에 따라 센서 샤프트(52)의 일측에 있는 센서 도그(51)도 전진되어 있다. 센서 도그(51)가 전진 위치에 있기 때문에 전진 위치에 있는 센서 유닛(53a)이 센서 도그(51)를 감지할 수 있다.

이어서, 도 5b를 참조하면, 테스트 보드 착탈 장치(20)는 핑거 삽입 단계에 있다. 테스트 보드(41)의 핑거 결합 수단(412)에 핑거들(221)이 삽입되어, 핑거들(221)에 의해 테스트 보드(41)가 움직일 수 있는 상태로 된다.

전후진 로드(351)는 여전히 전진 위치에 있고, 여기에 결합된 전후진 결합판(27) 및 전후진 구동 지지판(26)도 전진된 상태이다. 또한 전진 상태의 전후진 구동 지지판(26)의 말단 돌출부(261)에 의해 수직 지지판(21)과 핑거 고정판(22)도 전진된 상태이다.

수직 구동 실린더(24)는 실린더 로드(241)가 승강된 상태로서 실린더 로드(241)에 결합된 수직 구동 결합부재(243)가 수직 구동 지지봉(23), 수직 지지판(21) 및 핑거 고정판(22)을 승강 위치로 밀어 올린다. 이에 따라, 핑거들(221)이 테스트 보드(41)의 핑거 결합 수단(412)에 삽입된다.

이때, 전후진 구동 지지판(26)은 삽입 홈(211)에 삽입된 말단 돌출부(261)에 의해, 수직 지지판(21)의 승강에도 불구하고 상승하지 않고, 현 위치를 유지할 수 있다.

센서부(50)의 센서 샤프트(52) 및 센서 도그(51)는 도 5a의 경우와 동일하다.

다음으로, 도 5c를 참조하면, 테스트 보드 착탈 장치(20)는 보드 결합 단계에 있다. 테스트 보드(41)의 인터페이스(411)가 비로소 커넥터 보드(11)의 커넥터(111)에 결합된다.

핑거 고정판(22)의 핑거들(221)이 테스트 보드(41)의 핑거 결합 수단(412)에 삽입된 상태에서, 전후진 로드(351)가 수축하면서 후진하면, 여기에 결합된 전후진 결합판(27) 및 전후진 구동 지지판(26)이 말단 돌출부(261) 및 삽입 홈(211)에 의해 수직 지지판(21)을 후진 방향으로(도면의 우측 방향) 강제로 끌고 간다.

이때, 전후진 로드(351)의 후진 운동은 연장 회전축(34)의 회전수 및 회전 각도에 의해 정밀하게 제어될 수 있다.

이러한 수직 지기판(21)의 움직임에 의해, 핑거(221)가 삽입 체결된 테스트 보드(41)도 후진 방향으로 강제로 움직이며, 인터페이스(411)에 대향하여 설치되어 있는 커넥터(111)의 삽입 홈에 강제로 삽입된다.

전후진 결합판(27)이 후진 동작을 하는 동안 센서 브라켓(55)과 센서 샤프트(52) 및 센서 도그(51)도 도면의 우측으로 후진하며, 센서 도그(51)는 후진 위치에서 센서 유닛(53b)에 감지된다. 센서 유닛(53b)에 센서 도그(51)가 감지되면 전후진 모터(31)가 회전을 멈추고 전후진 로드(351)도 정지한다.

만약 전후진 결합판(27)이 정해진 위치까지 도달하지 못한 채로 움직이지 못할 경우에, 센서부(50)는 센서 도그(51)의 위치를 통해 이러한 이상 상태를 감지할 수 있고, 즉시 전후진 구동 모터(31)를 역회전시켜 전후진 로드(351)를 전진시킴으로써 이상 상태를 벗어나고 장비 파손을 막을 수 있다.

도 5d를 참조하면, 테스트 보드 착탈 장치(20)는 이제 핑거 해제 단계에 있다.

전후진 로드(351)는 후진 상태이고, 테스트 보드(41)의 인터페이스(411)는 커넥터(111)에 안전하게 결합된 상태이다.

이 상태에서, 수직 구동 실린더(24)는 실린더 로드(241)가 하강하면서 실린더 로드(241)에 결합된 수직 구동 결합부재(243)가 수직 구동 지지봉(23), 수직 지지판(21) 및 핑거 고정판(22)을 하강 위치로 끌어 내린다. 이에 따라, 핑거들(221)이 테스트 보드(41)의 핑거 결합 수단(412)으로부터 결합이 해제된다.

핑거(221)의 결합이 해제되면, 테스트 보드(41)는 TDBI 테스트를 수행할 준비가 완료된다.

센서부(50)의 센서 샤프트(52) 및 센서 도그(51)는 도 5c의 경우와 동일하다.

도 5e를 참조하면, TDBI 테스트가 끝나고 테스트 보드(41)를 챔버에서 인출하기 위해 먼저 테스트 보드(41)의 인터페이스(411)를 커넥터(111)와 해제시키기 위한 보드 탈착 단계가 설명된다.

전후진 로드(351)가 전진하면서, 여기에 결합된 전후진 결합판(27) 및 전후진 구동 지지판(26)이 말단 돌출부(261) 및 삽입 홈(211)에 의해 수직 지지판(21)을 전진 방향으로(도면의 좌측 방향) 강제로 밀어 낸다.

센서부(50)의 센서 샤프트(52) 및 센서 도그(51)의 위치는 처음에는 후진 위치의 센서 유닛(53b)이 감지하였다가 곧 전진 위치의 센서 유닛(53a)이 감지한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 챔버는 앞서 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 테스트 보드 착탈 장치를 포함하며, 도 5a 내지 도 5e를 가지고 설명한 동작 순서대로 동작하여 테스트 보드를 테스트 챔버 내함의 후면 패널에 설치된 커넥터 보드에 장착하거나 또는 결합을 해제할 수 있다.

본 발명의 테스트 챔버 및 테스트 보드 착탈 장치는 TDBI 번인 테스트를 비롯한 다양한 반도체 장치들의 테스트를 위한 테스트 보드의 착탈에 응용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.

10 테스트 챔버 후면 패널 11 커넥터 보드
111 커넥터
20 테스트 보드 착탈 장치 21 수직 지지판
221 I자 삽입 홈
22 핑거 고정판 221 핑거
23 수직 구동 지지봉 24 수직 구동 실린더
241 실린더 로드 242 실린더 몸체
243 수직 구동 결합부재 25 수직 구동 실린더 지지부재
26 전후진 구동 지지판 261 말단 돌출부
27 전후진 결합판
31 전후진 구동 모터 32 상부 구동축
33 상부 기어박스 34 연장 구동축
35 전후진 기어박스 351 전후진 로드
352 튜브 353 수직축
40 보드 랙 41 테스트 보드
411 인터페이스 50 센서부
51 센서 도그 52 샤프트
53 센서 유닛 54 센서 프레임

Claims (12)

1. 테스트 챔버 내함의 후면 패널에 각각의 수평으로 형성된 커넥터들이 다단으로 수직 배열되어 있고, 상기 커넥터들의 각각에 대해 테스트 보드들의 각각이 전기적으로 결합 또는 해제될 수 있도록 테스트 보드들을 테스트 챔버 내함에 수평으로 인입 및 인출할 수 있는 테스트 보드 착탈 장치로서,
   수직 축을 중심으로 회전하는 방향의 축회전 구동력을 상기 테스트 챔버 외부의 동력원으로부터 전달받아 회전하는 연장 구동축;
   상기 연장 구동축으로부터 전달된 축회전 구동력을 수평 방향의 직선 구동력으로 변환하여 전후진 로드를, 상기 테스트 챔버 내함의 전면을 향하는 소정의 전진 위치와 후진 위치 사이에서, 제한적으로 전후진 구동시키는 전후진 기어박스;
   상기 전후진 로드에 고정적으로 체결된 전후진 구동 지지판;
   상기 전후진 구동 지지판에 실린더 몸체가 결합되고 실린더 로드가 소정의 전진 거리만큼 제한적으로 승하강 구동할 수 있는 수직 구동 실린더에 의해 승강 또는 하강하며, 상기 테스트 챔버 내함 내부에서 수직 축과 평행하게 수직으로 연장된 수직 지지판; 및
   상기 수직 지지판에 나란히 결합하며 상기 테스트 보드들의 각각에 마련된 핑거 결합 홈에 각각의 핑거가 삽입 또는 이탈될 수 있도록, 다수의 핑거들이 일정한 세로 간격으로 돌출된 핑거 고정판을 포함하는 테스트 보드 착탈 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 수직 지지판은 상기 전후진 구동 지지판의 연장 방향으로 관통되며 상기 수직 구동 실린더의 승하강 구동 길이만큼 형성되는 삽입 홈을 더 포함하며,
   상기 전후진 구동 지지판의 양측 말단 돌출부가 상기 수직 지지판의 삽입 홈을 관통하여, 상기 수직 구동 실린더의 승하강 구동에도 불구하고 상기 전후진 구동 지지판은 승하강 구동되지 않는 반면에, 상기 전후진 구동 지지판이 수평 방향으로 전후진 구동될 때에는 상기 수직 지지판이 함께 전후진 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전후진 기어박스는
   상기 연장 구동축의 수직 축회전 구동력을 수평 방향의 축회전 구동력으로 변환하는 베벨 기어; 및
   상기 변환된 수평 방향 축회전 구동력을 소정 길이만큼 전후진 구동되는 전후진 로드의 직선 구동력으로 변환하는 직선 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 직선 구동 수단은 볼스크류인 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 외부에서 테스트 보드들을 테스트 챔버 내함으로 인입할 경우에, 상기 수직 구동 실린더가 하강 위치에 있고 상기 전후진 로드가 후진 구동된 상태에서, 상기 전후진 기어박스가 상기 전후진 로드를 전진 구동하고, 상기 수직 구동 실린더가 승강하면서 상기 핑거 고정판의 핑거를 테스트 보드의 핑거 결합 홈에 삽입시키며, 이어서 상기 전후진 기어박스가 상기 전후진 로드를 후진 구동함으로써 상기 전후진 로드에 체결된 상기 전후진 구동 지지판, 상기 수직 지지판, 상기 핑거 고정판 및 상기 테스트 보드를 후진 구동하여 상기 테스트 보드를 상기 커넥터에 결합시키도록 동작하고,
   외부로 테스트 보드들을 테스트 챔버 내함에서 인출할 경우에, 상기 수직 구동 실린더가 승강 위치에 있는 상태에서 상기 전후진 기어박스가 상기 전후진 로드를 전진 구동하고, 상기 수직 구동 실린더가 하강하면서 상기 핑거 고정판의 핑거를 테스트 보드의 핑거 결합 홈에서 이탈시키며, 이어서 테스트 보드가 탈착되면, 상기 전후진 기어박스가 상기 전후진 로드를 후진 구동함으로써 상기 전후진 로드에 체결된 상기 전후진 구동 지지판, 상기 수직 지지판 및 상기 핑거 고정판을 후진 구동하여 테스트 보드를 장착할 준비 위치로 복원하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 연장 구동축의 상부측 말단 또는 하부측 말단이 상기 테스트 챔버 내함의 외부로 연장되고, 상기 연장 구동축의 상부측 말단 또는 하부측 말단 중 어느 한 말단에서 상기 연장 구동축에 축회전 구동력을 제공하는 전후진 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 전후진 모터와 상기 연장 구동축 사이에 위치하여, 상기 전후진 모터 회전력을 받아 소정의 감속비를 가지고 상기 연장 구동축에 전달하는 상부 기어박스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 상부 기어박스는
   수평 배치된 상기 전후진 모터의 회전력을 전달받는 풀리; 및
   상기 풀리로부터 수평 방향 축회전 구동력을 전달받아 상기 연장 구동축에 수직 방향 축회전 구동력으로 전달하는 베벨 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 전후진 구동 지지판의 전후진 구동 시에 상기 전후진 로드와 일체로 움직이는 센서 샤프트를 이용하여 상기 전후진 로드의 전진 및 후진 상태를 감지할 수 있는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 수직 지지판, 상기 전후진 구동 지지판, 상기 연장 구동축 및 상기 전후진 기어박스는 상기 테스트 챔버 내함의 후면 패널의 양쪽에 각각 대칭적으로 설치되어 한 개의 조를 이루는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
11. 청구항 1에 있어서, 상기 전후진 기어박스의 적어도 일부는 상기 후면 패널을 관통하여 배치되고,
    상기 연장 구동축은 상기 후면 패널을 경계로 상기 테스트 챔버 내함의 외부에 배치되며,
    상기 전후진 구동 지지판은 상기 후면 패널을 경계로 상기 테스트 챔버 내함의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 테스트 보드 착탈 장치.
12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 청구항의 테스트 보드 착탈 장치를 포함하는 반도체 장치 테스트 챔버.

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