KR101683018B1 - 러버 콘택의 테스트 보드, 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓 - Google Patents

Abstract

본 발명의 테스트 보드는, 일측으로 반도체 패키지의 외부 단자와 콘택 핀을 통해 접촉하고, 타측으로 테스트 기판의 콘택 패드와 접촉하여 상기 외부 단자와 상기 콘택 패드가 통전되도록 하는 테스트 보드에 있어서, 상기 테스트 기판과 대응되고, 상기 콘택 핀이 관통하는 관통 홀이 형성되는 탄성 절연체, 및 상기 관통 홀에 충진되어 상기 콘택 패드와 전기적 접촉을 이루는 탄성 도전체를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 접촉 저항이 저감되어 전기적 접촉 기능이 크게 개선된다.

Description

러버 콘택의 테스트 보드, 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓 {Test board having contact rubber and Burn-in test socket using the same}

본 발명은, 러버 콘택의 테스트 보드 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓에 관한 것으로, 특히 표면 실장형 반도체 패키지(SMT)가 출하되기 전 제품의 신뢰성을 확인하기 위하여 입출력 특성, 펄스 특성, 잡음 허용 오차 등의 전기적 특성을 테스트 하되, 정상 동작 환경보다 높은 온도에서 정격 전압보다 높은 전압을 인가하여 일정시간 동안 결함 발생여부를 테스트하는 번인 테스트 소켓에 관한 것이다.

일반적으로 IC 장치나 IC 패키지 등과 같은 표면 실장형 반도체 장치(SMT)는 LGA(Land Grid Array), BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Sized Package) 타입 등으로 이루어져 있으며, 이들은 고객에게 출하되기 전에 신뢰성 확인을 위해 번인 테스트(burn-in test)를 거치게 된다.

번인 테스트는 전술한 바와 같은 반도체 장치가 해당 전자기기에 적용되기 전에 해당 반도체 장치에 대해 평상시의 작동조건보다 높은 온도와 전압을 가했을 경우 해당 반도체 장치가 그러한 조건을 만족시키는지 여부를 가리는 과정을 말한다. 전술한 바와 같은 반도체 장치는 고객에게 출하되기 전에 번인 테스트용 소켓에 장착되어 번인 테스트를 거친다.

기존의 번인 테스트 장치의 경우 반도체 패키지가 탑재되는 베이스, 상기 베이스에 상하이동 가능하게 결합하는 커버, 복수의 콘택 핀을 가지는 콘택 서포트, 및 상기 커버의 상하 이동에 따라 개방 및 지지 위치로 이동하는 래치를 포함하는데, 상기 콘택 서포트에 지지되는 콘택 핀의 말단을 테스트 보드에 솔더링(Soldering)을 통해 전기적으로 접속시켜 반도체 패키지의 성능을 테스트하게 된다.

테스트 보드로부터 노출되는 포고 핀 타입의 콘택 핀은 PCB 테스트 기판의 전극과 접촉하여 반도체 패키지의 전기적 성질을 테스트하게 되는데, 콘택 핀과 PCB 테스트 기판의 전극과 접촉이 안정적으로 수행되어야 하고, 접촉 저항이 작아야 한다. 또한 반복적인 번인 테스트에도 불구하고 콘택 핀이 변형되지 않아야 하며, PCB 테스트 기판의 전극이 손상되지 않아야 한다.

특히, 콘택 핀이 테스트 보드와 솔더링 공정을 통하여 일체로 접합되기 때문에 테스트 소켓에 장애가 발생하여 이를 교체하고자 하는 경우 솔더 본딩 부위가 이의 자유로운 교체를 방해한다.

(특허 문헌 1) KR 공개 특허 10-2009-0003920

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 번인 테스트 장치에 고장이 발생하는 경우 해당 테스트 장치만 교체 가능하도록 테스트 장치와 테스트 보드를 용이하게 분리할 수 있는 러버 콘택의 테스트 보드 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 테스트 장치의 콘택 핀과 PCB 테스트 기판의 전극과의 전기적 연결을 안정적으로 수행하고 전기 저항을 최소화할 수 있는 러버 콘택의 테스트 보드 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 반복적인 테스트에도 불구하고, 콘택 핀과 PCB 테스트 기판 전극의 내구성을 보호할 수 있는 러버 콘택의 테스트 보드 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 콘택 핀의 높이가 다소 상이하더라도 PCB 테스트 기판 전극과 접촉에 지장을 주지 않고, 특히 콘택 핀의 적은 압력으로도 가압 전도성이 증대되는 러버 콘택의 테스트 보드 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 테스트 보드는, 일측으로 반도체 패키지의 외부 단자와 콘택 핀을 통해 접촉하고, 타측으로 테스트 기판의 콘택 패드와 접촉하여 상기 외부 단자와 상기 콘택 패드가 통전되도록 하는 테스트 보드에 있어서, 상기 테스트 기판과 대응되고, 상기 콘택 핀이 관통하는 관통 홀이 형성되는 탄성 절연체, 및 상기 관통 홀에 충진되어 상기 콘택 패드와 전기적 접촉을 이루는 탄성 도전체를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명의 번인 테스트 소켓은 절연체와 도전체를 포함하고, 도전체는 테스트 기판의 콘택 패드와 접촉하는 테스트 보드, 도전체와 결합하는 콘택 핀을 수직으로 고정 결합하는 고정 프레임, 고정 프레임에 설치되어 테스트 대상인 반도체 패키지를 테스트 위치로 안내하는 가이드 프레임, 가이드 프레임의 하부에서 고정 프레임에 설치되고, 고정 프레임의 상하 방향으로 이동 가능하게 설치됨으로써 콘택 핀이 반도체 패키지의 외부 단자와 접촉 분리되도록 하는 왕복 프레임, 고정 프레임에 설치되어 반도체 패키지의 유동을 방지하는 한 쌍의 래치, 및 가이드 프레임 상부의 고정 프레임에 설치되어, 워킹 프레임과 래치의 구동력을 제공하는 커버를 포함한다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 테스트 보드와 스토퍼, 그리고 스토퍼와 고정 프레임을 탄성 편 등을 이용하여 탈부착 가능하게 설계하여 조립성이 크게 개선되며, 특히 콘택 핀이 고정 프레임에 안정적으로 고정되는 효과가 기대된다.

둘째, 테스트 보드의 러버 콘택을 이용하여 테스트 장치의 콘택 핀과 테스트 기판의 콘택 패드를 전기적으로 연결함으로써, 물리적 접촉을 개선하고 접촉 면적을 크게 확장하여 접촉 저항을 크게 저감함으로서 전기적 검사의 신뢰성을 크게 개선한 효과가 기대된다.

셋째, 도전체가 하부에서 상부로 갈수록 그 직경이 점차 증대되도록 설계 함으로써, 관통 홀에 도전 실리콘 러버를 채우기 용이하고, 그 접촉 면적이 배가 되며, 하부로 가압하는 하중이 집중되어 도전 밀도가 획기적으로 증진되는 전기적 통전 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 번인 테스트 소켓의 구성을 나타내는 저면 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 본 본 발명에 의한 테스트 보드와 스토퍼의 결합 구성을 나타내는 저면 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 테스트 보드의 구성을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 콘택 핀의 구성을 나타내는 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 테스트 보드의 조립 과정을 나타내는 부분 절개 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 장치들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 테스트 장치 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

본 발명은 테스트 보드로부터 번인 테스트 소켓을 탈 부착가능하게 설계함으로서, 번인 테스트 소켓에 고장 발생 시 번인 테스트 소켓만을 따로 분리하여 교체할 수 있도록 한다.

더불어, 테스트 보드의 러버 콘택을 통하여 콘택 핀과의 접촉 면적을 넓히고 접촉 저항을 줄이며, 검사 시 충격을 최소화하여 기기의 내구성을 증진한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 러버 콘택의 테스트 보드 및 이를 포함하는 번인 테스트 소켓의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 번인 테스트 소켓(100)은, 절연체(102)와 도전체(104)를 포함하고, 도전체(104)는 테스트 기판(S)의 콘택 패드와 접촉하는 테스트 보드(110), 및 도전체(104)와 결합하는 콘택 핀(112)을 수직으로 고정 결합하는 고정 프레임(120)을 포함한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에서 고정 프레임(120)은 콘택 핀(112)을 수용한 상태에서 이를 고정할 수 있는 스토퍼(122)를 더 포함한다. 스토퍼(122)는 탄성 편(122a)에 의하여 고정 프레임(120)에 체결된다. 가령, 고정 프레임(120)의 하부에서 콘택 핀(112)을 삽입 한 후 스토퍼(122)를 설치하고 탄성 편(122a)을 이용하여 콘택 핀(112)을 고정할 수 있다. 다음 전술한 테스트 보드(110)는 이러한 스토퍼(122)에 탈부착 되게 설치된다.

도면에는 도시되어 있지 않지만, 고정 프레임(120)에 설치되어 테스트 대상인 반도체 패키지(P)를 테스트 위치로 안내하는 가이드 프레임(도시되지 않음), 가이드 프레임의 하부에서 고정 프레임(120)에 설치되고, 고정 프레임(120)의 상하 방향으로 이동 가능하게 설치됨으로써 콘택 핀(112)이 반도체 패키지(P)의 외부 단자와 접촉 분리되도록 하는 왕복 프레임(도시되지 않음), 및 고정 프레임(120)에 설치되어 반도체 패키지(P)의 유동을 방지하는 한 쌍의 래치(도시되지 않음)를 포함한다.

또한, 번인 테스트 소켓(100)은, 가이드 프레임 상부의 고정 프레임(120)에 설치되어, 왕복 프레임과 래치의 구동력을 제공하는 커버(130)를 포함한다.

본 발명의 테스트 보드(110)가 고정 프레임(120)에 탈부착 되도록 구성하여 테스트 소켓(100) 고장 시 이를 교체할 수 있도록 함에 특징이 있다. 이를 위하여, 한편에서는 고정 프레임(120) 즉 스토퍼(122)의 하부에는 테스트 보드(110)가 탑재되는 안착 홈(120a)이 형성되고, 안착 홈(120a)의 양측으로는 걸림 턱(120b)이 형성된다. 다른 한편에서는 테스트 보드(110)는 안착 홈(120a)에 삽입되도록 설계되고, 테스트 보드(110)의 양측에는 걸림 턱(120b)이 결합되는 걸림 홈(110b)이 형성된다.

도 5를 참조하면, 테스트 보드(110)는, 테스트 기판(S)과 대응되게 소정 넓이로 성형되고, 콘택 핀(112)이 관통하는 관통 홀이 형성되는 절연체(102), 및 상기 관통 홀에 도전성 실리콘 러버가 충진되어 테스트 기판(S)의 콘택 패드(contact pad)와 전기적 접촉을 이루는 도전체(104)를 포함한다.

도전체(104)는 절연체(102)의 상면에서 저면으로 갈수록 그 폭과 넓이가 작아질 수 있다. 가령, 도전체(104)는 상부가 하부와 비교하여 내측으로 일정하게 경사지게 형성됨으로써, 직경이 점차 작아진다.

도전체(104)의 상부에는 콘택 핀(112)이 삽입되는 소정 깊이의 삽입 홈(104a)이 형성된다. 도전체(104)는 절연체(102)의 저면으로부터 하부 방향으로 소정 높이로 돌출될 수 있다. 상기 소정 높이는 0.10 내지 0.20mm 정도에서 결정될 수 있다. 바람직하게는 0.15mm 정도 돌출될 수 있다.

도전체(102)를 실리콘 러버로 구성하고, 콘택 핀(112)을 실리콘 러버에 삽입되도록 함으로써, 콘택 핀(112)이 테스트 기판(S)의 콘택 패드와 직접 접촉하지 않고 실리콘 러버를 통하여 접촉하기 때문에 접촉성이 향상되고, 접촉 저항이 저감되며, 반복적인 테스트로 인하여 충격이 가해지더라도 이를 손상을 완할 수 있다.

특히 도전체(104)의 돌출 팁(104b)을 더 형성하고, 돌출 팁(104b)을 통하여 테스트 기판(S)의 콘택 패드와 접촉하게 함으로써, 접촉성이 더 향상되고, 반복적인 테스트에도 불구하고 테스트 기판(S)에 가해지는 충격은 거의 도전체 팁(104b)을 통해 해소할 수 있다.

절연체(104)는, 절연 실리콘 러버를 포함할 수 있다. 또는 가교 구조를 갖는 내열성의 고분자 물질을 모두 포함할 수 있다. 소정의 탄성을 가지는 물질이라면 실리콘 러버에 제한되는 것은 아니다. 가령, 경화성의 고분자 물질로서 폴리부타디엔 러버, 우레탄 러버, 천연 러버, 폴리이소플렌 러버 기타 탄성 러버를 모두 포함할 수 있다.

도전체(102)는, 도전 실리콘 러버를 포함할 수 있다. 도전 실리콘 러버는 도전성 파티클을 포함할 수 있다. 가령, 탄성 도전체(102)는 도전성 파티클이 분산되는 액상 실리콘 러버일 수 있다. 도전성 파티클은 철, 니켈, 혹은 코발트 기타 자성을 띠는 단독 금속 혹은 둘 이상의 합금으로 구성될 수 있다. 혹은 절연성의 코어에 상기한 도전성 입자가 도금되는 혼합 형태로 구성될 수 있다. 도전성 파티클은 미세 탄소 나노 튜브(CNT)를 포함할 수 있다.

전술한 절연 실리콘 러버로 탄성 절연체를 형성하고, 도전 실리콘 러버를 절연 실리콘 러버 사이에 채워 탄성 도전체를 형성하는 제조 공정은 특별히 제한되지 않는다.

도 6을 참조하면, 콘택 핀(112)은, 테스트 보드(110)의 도전체(104) 삽입 홈(104a)에 체결되는 하부 핀(112a), 고정 프레임(120)에 고정 결합되는 중앙 핀(112b), 및 반도체 패키지(P)의 외부 단자와 접촉 분리되는 상부 핀(112c)을 포함한다.

상부 핀(112c)은 상기 외부 단자를 양측에서 가압하도록 한 쌍의 탄성 니퍼(nipper)로 구성되고, 상기 중앙 핀(112b)은 고정 프레임(120)에 고정되게 “ㄷ”자 타입의 빔(beam)으로 구성되고, 상기 하부 핀(112a)은 하부로 갈수록 그 폭이 좁아지는 플랫(flat) 타입 접촉 팁으로 구성될 수 있다.

상기한 접촉 팁은 상부에 중앙 핀(112b)과 그 폭이 동일한 제1팁과 상기 제1팁보다 그 폭이 좁은 제2팁의 2단으로 구성됨으로써, 도전체(104)와의 접촉 면적을 확장한다.

특히, 상부 핀(112c)과 중앙 핀(112b) 사이에는 고정 프레임(120)에 서포트 되는 지지 턱(도면부호 없음)이 더 형성될 수 있다. 상기한 지지 턱은 고정 프레임(120)에 지지된다.

이하, 본 발명에 의한 테스트 보드를 테스트 소켓에 조립하는 과정을 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이 고정 프레임(120) 하부로부터 콘택 핀(112)을 삽입하여 설치한다. 이때 콘택 핀(112)은 전술한 바와 같이 상기한 지지 턱에 대응되고, 스토퍼(122)는 탄성 편(122a)을 이용하여 체결된다.

도 8에 도시된 바와 같이 고정 프레임(120)에 스토퍼(122)를 고정 설치한다. 다음에 스토퍼(122)의 안착 홈(120a)에 테스트 보드(110)를 삽입하여 콘택 핀(112)이 도전체(104)에 삽입되도록 한다. 테스트 보드(110)의 걸림홈(120b)은 스토퍼(122)의 걸림 턱(120b)에 체결 고정된다.

다른 한편으로는 스토퍼(122)에 테스트 보드(110)를 먼저 조립하고 이의 조립체를 고정 프레임(120)에 조립할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기존의 테스트 기판과 테스트 소켓 사이에 솔더링 접합에 의하여 사실상 테스트 소켓의 교체가 불가능한 점을 해결하고자 테스트 보드에서 번인 테스트 소켓을 탈 부착가능하게 설계하고, 테스트 보드의 러버 콘택을 통하여 콘택 핀과의 접촉 면적을 넓히고 접촉 저항을 줄여 전기적 특성도 함께 개선하는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100: 번인 테스트 소켓 102: 절연체
104: 도전체 104a: 삽입 홈
104b: 돌출 팁 110: 테스트 보드
110b: 걸림 홈 112: 콘택 핀
120: 고정 프레임 120a: 안착 홈
120b: 걸림 턱 122: 스토퍼
122a: 탄성 편 130: 커버

Claims (10)

1. 일측으로 반도체 패키지의 외부 단자와 콘택 핀을 통해 접촉하고, 타측으로 테스트 기판의 콘택 패드와 접촉하여 상기 외부 단자와 상기 콘택 패드가 통전되도록 하는 테스트 보드에 있어서,
   상기 테스트 기판과 대응되고, 상기 콘택 핀이 관통하는 관통 홀이 형성되는 탄성 절연체; 및
   상기 관통 홀에 충진되어 상기 콘택 패드와 전기적 접촉을 이루는 탄성 도전체를 포함하고,
   상기 탄성 도전체는 도전 실리콘 러버로 성형되고,
   상기 탄성 절연체는 절연 실리콘 러버로 성형되며,
   상기 탄성 도전체는 도전성 금속 파티클 혹은 미세 탄소 나노 튜브를 포함하며,
   상기 관통 홀은 상기 탄성 절연체의 상면에서 저면으로 갈수록 그 폭과 넓이가 작아지고,
   상기 탄성 도전체는 상부가 하부와 비교하여 내측으로 일정하게 경사지게 형성됨으로써, 직경이 점차 작아지고,
   상기 탄성 도전체는 상기 탄성 절연체의 저면으로부터 하부 방향으로 소정 높이로 돌출되어 상기 테스트 기판의 콘택 패드와 접촉하는 돌출 팁을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 보드.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성 도전체의 상부에는 상기 콘택 핀이 삽입되는 삽입 홈이 형성되고, 상기 삽입 홈은 상기 콘택 핀에 의하여 더 확장되는 것을 특징으로 하는 테스트 보드.
5. 삭제
6. 절연체와 도전체를 포함하고, 도전체는 테스트 기판의 콘택 패드와 접촉하는 테스트 보드;
   상기 도전체와 결합하는 콘택 핀을 수직으로 고정 결합하는 고정 프레임;
   상기 고정 프레임에 설치되어 테스트 대상인 반도체 패키지를 테스트 위치로 안내하는 가이드 프레임;
   상기 가이드 프레임의 하부에서 상기 고정 프레임에 설치되고, 상기 고정 프레임의 상하 방향으로 이동 가능하게 설치됨으로써 상기 콘택 핀이 상기 반도체 패키지의 외부 단자와 접촉 분리되도록 하는 왕복 프레임;
   상기 고정 프레임에 설치되어 상기 반도체 패키지의 유동을 방지하는 한 쌍의 래치; 및
   상기 가이드 프레임 상부의 상기 고정 프레임에 설치되어, 상기 왕복 프레임과 상기 래치의 구동력을 제공하는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 소켓.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 고정 프레임은, 일측에서는 상기 콘택 핀을 수용한 상태에서 탄성 편을 이용하여 탈부착 되고, 타측에서는 상기 테스트 보드가 탑재되는 안착 홈을 구비하여 상기 테스트 보드와 탈부착되는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 소켓.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 콘택 핀은,
   상기 도전체에 삽입되는 하부 핀;
   상기 고정 프레임에 고정 결합되는 중앙 핀; 및
   상기 외부 단자와 접촉 분리되는 상부 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 소켓.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 상부 핀은 상기 외부 단자를 양측에서 가압하도록 한 쌍의 탄성 니퍼로 구성되고,
   상기 중앙 핀은 상기 고정 프레임에 고정되게 “ㄷ”자 타입의 빔으로 구성되고,
   상기 하부 핀은 하부로 갈수록 그 폭이 좁아지는 플랫 타입 접촉 팁으로 구성되는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 소켓.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접촉 팁은 상부에 상기 중앙 핀과 그 폭이 동일한 제1팁과, 상기 제1팁보다 그 폭이 좁은 제2팁의 2단으로 구성됨으로써, 상기 도전체와의 접촉 면적을 확장하는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 소켓.
    
    

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