KR101839949B1 - 반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 단자를 테스트 장비에 전기적으로 연결하기 위한 접속단자부를 실리콘 고무와 같은 수지에 탄소나노튜브 또는, 탄소나노튜브와 실버페이스트의 혼합물을 혼합하여 제조하고, 탄소나노튜브가 수지 내에 균일하게 분산되어 높은 전도성 및 신뢰성을 갖도록 한 반도체 소자 테스트용 소켓 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트용 소켓을 제조하는 방법은, 페이스트 상의 수지를 준비하는 단계; 상기 수지에 탄소나노튜브를 혼합하는 단계; 상기 수지와 탄소나노튜브의 혼합물을 소켓몸체의 관통공 내측에 주입하는 단계; 상기 소켓몸체의 외측에 자석을 접근시켜 상기 관통공 내의 혼합물의 탄소나노튜브를 관통공의 상하방향으로 배열하는 단계; 상기 수지를 경화시켜 접속단자부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법{Socket for Testing Semiconductor Devices And Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 반도체 소자를 테스트하기 위한 소켓에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 단자를 테스트 장비에 전기적으로 연결하기 위한 접속단자부를 실리콘 고무와 같은 수지에 탄소나노튜브 또는, 탄소나노튜브와 실버페이스트 및/또는 실버나노와이어의 혼합물을 혼합하여 제조하고, 탄소나노튜브가 수지 내에 균일하게 분산되어 높은 전도성 및 신뢰성을 갖는 반도체 소자 테스트용 소켓 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자는 다양한 형태로 제조되며, 그 외부에는 외부회로와의 전기적 연결을 위한 단자를 갖고 있고, 이러한 반도체 소자의 단자의 형식으로는 리드형, 볼형 등이 적용되고 있다.

또한, 이러한 반도체 소자는 소비자에게 출하되기 전에 제품의 신뢰성을 확보하기 위하여 정상조건이나 고온, 고전압 등 스트레스 조건에서 소정의 테스트신호발생회로와 연결하여 성능이나 수명 등을 테스트하고, 그 테스트결과에 따라 양품과 불량품으로 분류하게 된다.

이러한 반도체 소자의 테스트를 위하여 소켓에 삽입되어 사용되어지는 접속단자부는 통상적으로는 프로브 핀 타입의 형태를 가진다(공개특허 제10-2010-0037431호 참조). 상기 프로브 핀 타입의 접속단자부는 플런저 내부에 코일 스프링과 같은 탄성부재를 가지고 상하에는 접촉 핀을 구비하는 형태를 가져, 그 구조가 복잡하고, 반도체 소자의 단자 사이의 피치가 좁아지는 고집적 패키지의 경우에 대응이 불가능한 문제점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 실리콘 고무에 금속분말을 분사시키거나 금속선을 분산시켜 혼합한 접속단자부가 제안된 바가 있다.

그러나 이 경우에는 접속단자부가 압축되는 경우에 금속분말 또는 금속선이 서로 접촉하여 상부에서 하부로 전기적 연결이 이루어져야 하므로, 금속분말이나 금속선의 충진율을 매우 높게 유지되어야 하고, 분산되어지는 금속분말이 경도가 높기 때문에, 접속이 이루어지는 동안에 반도체 소자의 단자에 손상을 일으키거나, 접속단자부에 분산된 금속입자가 떨어져 나와 접속단자부 자체가 손상되는 문제점 등이 있다.

공개특허 제10-2010-0037431호 공개특허 제10-2009-0030190호 등록특허 제10-1029488호 등록특허 제10-1179545호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 단자를 테스트 장비에 전기적으로 연결하기 위한 접속단자부를 실리콘 고무와 같은 수지에 탄소나노튜브 또는, 탄소나노튜브와 실버페이스트 및/또는 실버나노와이어의 혼합물을 혼합하여 제조하고, 탄소나노튜브가 수지 내에 균일하게 분산되어 높은 전도성 및 신뢰성을 갖도록 한 반도체 소자 테스트용 소켓 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트용 소켓은, 테스트하고자 하는 반도체 소자의 단자와 대응하는 위치에 상하로 관통된 관통공이 형성되어 있는 절연성 재질의 소켓몸체와; 상기 소켓몸체의 관통공 내측에 채워져 반도체 소자의 단자와 개별적으로 접속되는 접속단자부;를 포함하며, 상기 접속단자부는 탄성력이 있는 수지 내에 탄소나노튜브가 상단에서부터 하단까지 분산되어 전기적 통로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 반도체 소자 테스트용 소켓을 제조하는 방법은,

(a) 페이스트 상의 수지를 준비하는 단계;

(b) 상기 수지에 탄소나노튜브를 혼합하는 단계;

(c) 상기 수지와 탄소나노튜브의 혼합물을 소켓몸체의 관통공 내측에 주입하는 단계;

(d) 상기 소켓몸체의 외측에 자석을 접근시켜 상기 관통공 내의 혼합물의 탄소나노튜브를 관통공의 상하방향으로 배열하는 단계;

(e) 상기 수지를 경화시켜 접속단자부를 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 반도체 소자의 단자를 테스트신호발생회로와 전기적으로 연결하는 접속단자부의 전도체로서 탄소나노튜브가 이용되므로 반도체 소자의 단자에 손상이 발생할 가능성이 거의 없게 된다.

특히 본 발명은 소켓의 제조 과정에서 자석을 상기 소켓몸체의 외측에 접근시켜 상기 관통공 내의 혼합물의 탄소나노튜브를 자력에 의해 관통공의 상하방향으로 배열하여 균일하게 분산시킨다. 따라서 탄소나노튜브가 수지의 한 쪽으로 몰려서 연결되지 않는 부분이 없게 되고, 테스트 과정에서 통전 불량을 방지할 수 있어 테스트의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트용 소켓을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I 선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 3의 제조 방법 중 수지와 탄소나노튜브의 혼합 및 소켓 몸체에 주입하는 단계를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 3의 제조 방법 중 자력을 이용하여 탄소나노튜브를 배열하는 단계를 설명하는 평면도 및 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트용 소켓 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트용 소켓을 나타낸 도면으로, 도 1 및 도 2에 도시된 반도체 소자 테스트용 소켓은, 상하로 관통된 복수의 관통공(11)이 배열되어 있는 소켓몸체(10)와, 상기 소켓몸체(10)의 관통공(11) 내측에 채워져 반도체 소자의 단자와 개별적으로 접속되는 접속단자부(20)를 포함한다.

상기 소켓몸체(10)는 대략 직육면체의 형태를 가지며, 테스트하고자 하는 반도체 소자의 단자와 대응하는 위치에 상하로 관통된 관통공(11)이 형성되어 있는 구조로 이루어진다. 상기 소켓몸체(10)는 절연성의 수지 재질로 이루어진다.

상기 소켓몸체(10)의 관통공(11) 내측에는 상기 접속단자부(20)가 채워지며, 상기 접속단자부(20)는 반도체 소자의 단자를 테스트장비의 테스트신호발생회로와 전기적으로 연결하는 기능을 하게 된다. 상기 접속단자부(20)는 탄성력이 있는 수지(21) 내에 탄소나노튜브(22)가 상단에서부터 하단까지 분산되어 전기적 통로를 형성한다.

상기 접속단자부(20)를 구성하는 수지(21)는 실리콘 고무와 같은 탄성력이 있는 수지이며, 수지(21)가 페이스트 상일 때 수지(21)에 탄소나노튜브(22)가 균일하게 혼합되어 분산된다.

상기 탄소나노튜브(22)(CNT : Carbon Nanotube)는 튜브형태의 나노크기의 작은 입자로서 sp2라는 강한 화학결합에 의한 독특한 구조적, 화학적, 기계적 및 전기적 성질을 바탕으로 여러 분야에서 활용되고 있다. 상기 탄소나노튜브는 다양한 종류의 것이 사용될 수 있는데, 예를 들어 다양한 길이를 갖는 단일벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-wall carbon nanotubes)를 사용할 수 있다.

상기 탄소나노튜브(22)는 관통공(11)의 상단에서부터 하단까지 균일하게 분산되어 서로 접촉을 유지함으로써 전기가 흐르는 통로를 이루게 된다. 이러한 탄소나노튜브(22)의 균일한 분산은 소켓의 제조 공정 중 자석에 의한 배열 과정을 통해 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 반도체 소자 테스트용 소켓은 반도체 소자의 단자를 테스트신호발생회로와 전기적으로 연결하는 접속단자부(20)의 전도체로서 탄소나노튜브(22)가 이용되므로 반도체 소자의 단자에 손상이 발생할 가능성이 거의 없다.

한편 전술한 실시예에서는 상기 접속단자부(20)가 수지(21)에 탄소나노튜브(22)만 혼합되어 만들어지지만, 수지(21)에 탄소나노튜브(22)와 은나노 입자가 함께 혼합되어 접속단자부(20)가 구성될 수도 있다. 상기 은나노 입자는 은나노 입자가 함유된 실버페이스트 및/또는 실버나노와이어를 수지(21) 및 탄소나노튜브(22)와 함께 혼합함으로써 접속단자부(20) 내에 분산될 수 있다.

다음으로 본 발명의 반도체 소자 테스트용 소켓을 제조하는 방법을 도 3 내지 도 5b를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 도 4에 도시한 것과 같이 페이스트 상으로 된 수지(21)를 준비하여 믹서기(30)에 투입한다. 그리고, 상기 믹서기(30)에 탄소나노튜브(22)를 투입하고 교반하여 수지(21)와 탄소나노튜브(22)를 혼합한다. 이 때, 은나노 입자가 함유된 실버페이스트 및/또는 실버나노와이어를 탄소나노튜브와 함께 수지에 혼합함으로써 전도성을 더욱 향상시킬 수도 있을 것이다.

또한 상기 믹서기에서 수지(21)와 탄소나노튜브(22), 및/또는 탄소나노튜브(22)와 실버페이스트 및/또는 실버나노와이어를 혼합할 때, 믹서기에 초음파 진동을 가함으로써 탄소나노튜브(22)가 수지(21)에 균일하게 분산되면서 혼합될 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 믹서기에서 수지(21)와 탄소나노튜브(22)의 혼합이 종료되면, 수지(21)와 탄소나노튜브(22)의 혼합물을 믹서기에서 인출하여 주사기와 같은 에어실린더(40)에 주입하고, 상기 에어실린더(40)로 수지(21)와 탄소나노튜브(22)의 혼합물을 소켓몸체(10)의 관통공(11) 내측에 주입한다. 물론 상기 에어실린더를 이용하지 않고 닥터블레이드 또는 잉크젯 프린팅 등을 이용하여 수지(21)와 탄소나노튜브(22)의 혼합물을 소켓몸체(10)의 관통공(11) 내측에 주입할 수도 있을 것이다.

상기 소켓몸체(10)의 관통공(11) 내로 주입된 수지(21)와 탄소나노튜브(22)의 혼합물 내에 탄소나노튜브(22)는 비교적 균일하게 분산되어 있기는 하지만, 탄소나노튜브(22)가 수지(21)의 상단에서부터 하단까지 완벽하게 균일하게 분산되지 않으면, 통전 불량이 발생할 가능성이 있다.

이에 본 발명에서는 상술한 바와 같이 수지(21)와 탄소나노튜브(22)의 혼합물을 소켓몸체(10)의 관통공(11) 내에 주입한 다음, 자석(51)을 상기 소켓몸체(10)의 외측에 접근시켜 상기 관통공(11) 내의 혼합물의 탄소나노튜브(22)를 관통공(11)의 상하방향으로 배열하여 균일하게 분산시킨다.

이러한 자석(51)을 이용한 탄소나노튜브(22)의 배열 및 분산 과정은 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같이 복수개의 자석(51)이 일정 간격으로 배열되어 있는 막대 형태의 자석마운트바아(50)를 소켓몸체(10)의 양측면에서 상하로 반복적으로 왕복 이동시킴으로써 이루어진다. 상기 자석마운트바아(50)의 자석(51)은 상기 소켓몸체(10)의 관통공(11)과 대응하는 위치마다 설치된다.

상기 소켓몸체(10)의 양측면에서 자석(51)이 상하로 이동하게 되면, 관통공(11) 내의 혼합물의 탄소나노튜브(22)가 자력에 의해 상하로 배열되면서 전체적으로 균일하게 분산된다. 따라서 탄소나노튜브(22)를 수지(21) 내에서 상하로 균일하게 분산시킬 수 있으므로 탄소나노튜브(22)가 끊어지지 않고 완전히 연결되어 통전 불량이 발생하지 않게 된다.

상기 자석마운트바아(50)를 소켓몸체(10)의 외측에 배치하여 자력에 의해 탄소나노튜브(22)를 배열할 때 탄소나노튜브(22)가 관통공(11)의 한 쪽으로 몰리는 것을 방지하기 위하여, 자석마운트바아(50)를 소켓몸체(10)의 양측에 배치하여 동시에 탄소나노튜브 배열 단계를 수행하는 것이 바람직하다.

이러한 자석(51)에 의한 탄소나노튜브(22)의 배열이 완료되면, 상온에서 일정 시간(예를 들어 24시간 정도) 그대로 두거나 가열 처리하여 상기 수지(21)를 경화시켜 접속단자부(20)를 형성한다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 소켓몸체 11 : 관통공
20 : 접속단자부 21 : 수지
22 : 탄소나노튜브 30 : 믹서기
40 : 에어실린더 50 : 자석마운트바아
51 : 자석

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 테스트하고자 하는 반도체 소자의 단자와 대응하는 위치에 상하로 관통된 관통공이 형성되어 있는 절연성 재질의 소켓몸체와, 상기 소켓몸체의 관통공 내측에 채워져 반도체 소자의 단자와 개별적으로 접속되는 접속단자부를 포함하며, 상기 접속단자부는 탄성력이 있는 수지 내에 탄소나노튜브가 상단에서부터 하단까지 분산되어 전기적 통로를 형성하는 반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법으로서,
   (a) 페이스트 상의 수지를 준비하는 단계;
   (b) 상기 수지에 탄소나노튜브를 혼합하는 단계;
   (c) 상기 수지와 탄소나노튜브의 혼합물을 소켓몸체의 관통공 내측에 주입하는 단계;
   (d) 상기 소켓몸체의 외측에 자석을 접근시켜 상기 관통공 내의 혼합물의 탄소나노튜브를 관통공의 상하방향으로 배열하는 단계;
   (e) 상기 수지를 경화시켜 접속단자부를 형성하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 (d) 단계에서는 각각의 관통공과 대응하는 위치마다 자석이 배열되어 있는 막대 형태의 자석마운트바아를 소켓몸체의 양측면에서 상하로 왕복 이동시키면서 탄소나노튜브를 배열하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제3항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 은나노 입자가 함유된 실버페이스트와 실버나노와이어 중 적어도 하나 이상을 탄소나노튜브와 함께 수지에 혼합하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 수지에 탄소나노튜브를 혼합할 때 초음파 진동을 가하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트용 소켓의 제조 방법.

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