KR101921930B1 - 테스트 소켓용 ｍｅｍｓ 필름에서 개별 스트로크를 구현하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도트 형상의 독립 가압 탄성체는, 가요성의 베어 필름 상면에 MEMS 처리 기술에 의하여 형성되는 MEMS 범프를 포함하고, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에 배치되어 반도체 기기의 전기적 검사를 수행하는 테스트 소켓용 MEMS 필름에 있어서, 상기 검사 시 상기 MEMS 범프가 개별 스트로크를 구현하도록 상기 베어 필름 저면에 형성된다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면 MEMS 범프의 콘택 특성이 강화되고 콘택 패일이 방지된다.

Description

테스트 소켓용 ＭＥＭＳ 필름에서 개별 스트로크를 구현하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체 {Individual stroke reinforced elastic body in film of test socket fabricated by MEMS technology}

본 발명은, 테스트 소켓용 MEMS 필름에서 개별 스트로크를 구현하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체에 관한 것으로, 특히 MEMS 처리 기술을 이용하여 테스트 소?의 MEMS 필름을 형성함에 있어서 MEMS 범프의 콘택 특성을 강화하기 위하여 MEMS 범프의 접촉면을 변경하거나 개별 접촉을 강화하기 위하여 MEMS 범프 주위에 리세스를 제공하기도 하지만, 여전히 발생되는 콘택 패일에 대하여 MEMS 필름 저면에도 개별 스트로크를 강화하는 독립 가압 실리콘 러버를 역 원뿔 형태로 제공하여 콘택 패일을 원천적으로 제거하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체에 관한 것이다.

일반적으로, IC 장치나 IC 패키지 등과 같은 표면실장 형 반도체 기기는 LGA(Land Grid Array), BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Sized Package) 타입 등으로 이루어진다. 이들은 고객에게 출하되기 전에 신뢰성 확인을 위해 테스트를 거쳐야 한다.

이러한 테스트의 하나로 예를 들어, 번인(Burn-in) 테스트는 전술한 바와 같은 반도체 기기가 해당 전자제품에 적용되기 전에 해당 반도체 기기에 대해 통상의 작동 조건보다 높은 온도와 전압을 가하여 해당 반도체 기기가 이와 같은 조건을 만족시키는 지의 여부를 검사한다.

도 1을 참조하면, 기존의 테스트 소켓(10)의 경우 일반적으로 테스트 공정에서 기기의 내구성 및 신뢰성을 검증하기 위하여 반도체 기기(2)를 테스트 소켓(10)에 장착하고, 이를 DUT(Device under Test) 보드(도시되지 않음)에 결합한 후 테스트를 수행하게 된다.

가령, 테스트 소켓(10)이 반도체 기기(2)를 수용한 상태에서 반도체 기기(2)의 도전 솔더 볼(도시되지 않음)과 전기적 접촉을 통해 패키지의 전기적 성질을 테스트하게 되는데, 접촉 저항을 줄이고, 물리적 손상을 최소화하면서 반복적인 테스트를 원활하게 수행하기 위하여 그 콘택 수단으로 콘택 와이어 혹은 콘택 핀(12)을 포함하는 콘택 복합체(P)가 사용된다.

최근 전자제품 등이 초소형화 됨에 따라 이에 내장되는 반도체 기기(2)의 접속 단자 또한 초소형화 되고, 그 피치가 작아지고 있다. 그래서 통상적으로 사용되던 테스트 소켓(10)의 콘택 와이어 혹은 콘택 핀(12)은 콘택 피치가 너무 커서 초소형 반도체 소자의 검사에 사용되기 어려운 문제점이 있다.

그 밖에도 콘택 와이어 혹은 콘택 핀(12)은 테스트 장치의 테스트 보드와 솔더링 공정을 통하여 일체로 접합되기 때문에, 테스트 소켓(10)에 장애가 발생하는 경우 테스트 보드와 분리할 수 없어 전체를 폐기해야 하는 문제점이 있다.

이에 미세 피치에 대응 되도록 필름 상에 멤스(MEMS) 공정에 의하여 콘택이 형성되는 콘택 복합체를 제작하려는 시도가 등록특허 제1469222호 및 등록특허 제1425606호에 있었다.

도 2를 참조하면, 테스트 소켓(20)은, 베이스 필름(22)이 블록(24)을 둘러싸도록 하고, 베이스 필름(22) 상면에는 도전 범프(26)가 MEMS 처리되어 형성된다. 따라서 반도체 기기(32)의 도전 볼(34)과 전기적으로 연결되는 도전 범프(26)를 포함하는 콘택 복합체(P)가 사용된다.

그러나 위 특허의 경우에도 범프(26)와 볼(34) 사이에 접촉성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 즉, 볼(34)의 높이에 다소 편차가 발생하는데 수직 편차(h)에 따라 콘택 패일(contact fail)이 발생할 수 있다.

그래서 범프(26)의 형상을 변경하거나 접촉성을 강화하기 위하여 범프의 개별 접촉을 시도한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 시도만으로 콘택 패일을 원천적으로 방지할 수 없다.

(특허 문헌 1) KR 등록특허 제1469222호 (특허 문헌 2) KR 등록특허 제1425606호

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 기기의 볼 높이 편차가 있거나 혹은 범프 높이 편차가 있는 경우에도 콘택 패일이 발생하지 않는 테스트 소켓용 MEMS 필름에서 개별 스트로크를 구현하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 MEMS 처리되는 베어 필름의 경직성을 해소하는데 범프를 독립적으로 형성하더라도 여전히 접촉성에 문제가 되는 테스트 소켓의 MEMS 소자가 반도체 기기와 탄력적으로 접촉하는 테스트 소켓용 MEMS 필름에서 개별 스트로크를 구현하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체를 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 도트 형상의 독립 가압 탄성체는, 가요성의 베어 필름 상면에 MEMS 처리 기술에 의하여 형성되는 MEMS 범프를 포함하고, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에 배치되어 반도체 기기의 전기적 검사를 수행하는 테스트 소켓용 MEMS 필름에 있어서, 상기 검사 시 상기 MEMS 범프가 개별 스트로크를 구현하도록 상기 베어 필름 저면에 일체로 형성된다.

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

첫째, 반도체 기기의 도전 볼의 수직 편차 혹은 MEMS 범프의 높이 편차가 존재하는 경우에도 MEMS 범프의 반대편에 설치되는 독립 가압 탄성체에 의하여 콘택 패일을 방지할 수 있다.

둘째, 독립 가압 탄성체가 MEMS 필름의 저면에 형성되기 때문에, 우선은 MEMS 공정에 의하여 대량 처리가 가능하고, MEMS 범프의 사이즈 및 폭과 대응되게 수직선 상에서 일치시킬 수 있어, 개별 스트로크가 강화되는 효과가 있다.

셋째, 독립 가압 탄성체를 MEMS 필름에 적용할 때 MEMS 필름의 유연성을 최적화할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 테스트 소켓의 일 구성을 나타내는 측단면도.
도 2는 종래 기술에 의한 테스트 소켓의 다른 구성을 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 MEMS 필름의 구성을 나타내는 측면도.
도 5는 도 4의 일부를 확대한 측단면도.

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 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 테스트 소켓용 MEMS 필름에서 개별 스트로크를 구현하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 테스트 소켓(100)은, 테스트 장치(도시되지 않음)의 테스트 보드와 대응되는 고정 프레임(110), 고정 프레임(110)에 설치되어 반도체 기기(102)를 탑재하고, 고정 프레임(110)의 상하 방향으로 이동 가능하게 설치됨으로써 MESM 범프(148)가 테스트 장치의 전극 패드와 접촉 분리되도록 하는 왕복 프레임(120), 고정 프레임(110)에 설치되어 반도체 기기(102)의 유동을 방지하는 한 쌍의 래치(130), 왕복 프레임(120) 상부의 고정 프레임(110)에 설치되어, 왕복 프레임(120)과 래치(130)의 구동력을 제공하는 커버(140), 및 소정 형상의 지지체(도시되지 않음)에 고정되는 MEMS 필름(144)을 이용하여 테스트 장치와 반도체 기기(102)를 전기적으로 연결하는 콘택 복합체를 포함함으로써, 패키지 기타 반도체 기기와 DUT 기타 테스트 장치 사이에 배치되어 반도체 기기의 전기적 검사를 수행할 수 있다.

MEMS 필름(144)은 적어도 상면 및 저면을 가지는 지지체에 접철 되게 설치되고, 상기 상면에 대응되는 영역에 반도체 기기(102)의 도전 볼(104)과 접촉하는 제1범프를 포함하고, 상기 저면에 대응되는 영역에 테스트 장치의 전극 패드와 접촉하는 제2범프를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, MEMS 필름(144)은 가요성의 베어 필름(146), MEMS 공정에 의하여 베어 필름(146) 상에 형성되고 테스트 장치의 전극 패드 혹은 반도체 기기(102)의 도전 볼(104)과 전기적 콘택을 형성하는 라운드(round) MEMS 범프(148)를 포함한다.

베어 필름(146)은, 폴리이미드(PI) 혹은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재질로 구성될 수 있다. 본 발명에서 콘택 복합체로서 폴리이미드(PI)의 베어 필름(146) 상에 MEMS 소자를 형성한 MEMS 필름(144)을 사용하는 것은 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 대량 생산을 위한 공정의 연속성을 보장할 수 있기 때문이다. 또한, MEMS 처리 공정을 이용하여 파인 피치(fine pitch)를 실현하기에 가장 적합하기 때문이다. 폴리이미드(PI)의 베어 필름(146)은 탄성력 및 복원력이 우수하여 반도체 기기(102)와 테스트 장치에 물리적 충격이나 손상을 주지 않으면서 검사 후에는 원상태로 복귀되는 성질이 우수하다.

그러나 이러한 MEMS 필름(144)의 우수한 탄성력에도 불구하고, MEMS 범프(148)의 접촉성에는 일정한 한계가 있으며, 따라서 이러한 접촉성을 개선하기 위하여 MEMS 필름(144) 위아래로 개별 콘택을 보장할 수 있는 수단이 요구된다. 즉 베어 필름(146)의 유연성을 극대화하기 위하여 그 배면에도 독립 가압을 보장하는 탄성 수단이 요구된다.

MEMS 범프(148)는, 반도체 기기(102)의 도전 볼(104)과 접촉하거나 테스트 장치의 전극 패드와 접촉하는 콘택 기능을 수행하기 위하여, 전기 전도성이 우수한 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 베릴륨(Be), 알루미늄(Al) 혹은 그 합금을 이용하여 성형된다.

그런데 이러한 범프는 그 형성 과정에서 표면에 자연 산화막이 도포되고, 자연 산화막은 범프 접촉면에 형성되어 반도체 기기(102)의 도전 볼(104)과의 통전을 방해하기 때문에, 전기적 성능을 저해하는 요인으로 작용한다.

이와 같이 반도체 기기의 검사 시 MEMS 범프(148)에 개별 스트로크를 구현하도록 베어 필름(146) 저면에 도트 형상의 다수 독립 가압 탄성체(200)가 더 형성된다.

이러한 독립 가압 탄성체(200)는 실리콘 러버를 포함할 수 있다. 그러나, 소정의 탄성을 가지는 물질이라면 실리콘 러버에 제한되는 것은 아니다. 가령, 가교 구조를 갖는 내열성 고분자 물질로서 폴리부타디엔 러버, 우레탄 러버, 천연 러버, 폴리이소플렌 러버 기타 탄성체를 포함할 수 있다.

독립 가압 탄성체(200)는 베어 필름(146)을 기준으로 MEMS 범프(148)와 상하 대칭 관계에 있다. MEMS 필름(146)이 지지되는 전술한 지지체 상면에 독립 탄성 러버(200)가 형성될 수 있지만, MEMS 범프(148)와 독립 가압 탄성체(200)가 에지 접촉으로 인하여 수직선상에서 상호 일치하지 않을 가능성이 매우 크며, 이러한 경우 오히려 개별 스트로크가 편심되어 MEMS 범프(148)에 손상을 줄 수 있다. 반도체 기기는 마이크로 단위로 더욱 초소형화 되고, 이와 대응되는 MEMS 범프(148)가 파인 피치를 구현해야 하기 때문에 MEMS 범프(148)와 독립 가압 탄성체(200)를 수직선상에서 일렬로 배열하기가 기술적으로 매우 곤란하며, 이러한 이유로 독립 가압 탄성체(200)는 베이스 필름(146) 측에 형성되어야 한다.

또한 독립 가압 탄성체(200)를 베어 필름(146) 저면에 형성하는 경우에는 롤 투 롤 공정에 의하여 MEMS 범프(148)가 대량 생산되듯이, 액상 실리콘 러버를 베어 필름(146) 저면에 일정하게 도포하고, 실리콘 러버의 일부를 식각 혹은 레이저로 제거하는 방식으로 독립 가압 탄성체(200)를 형성할 수 있어 대량 생산에 매우 적합하다.

독립 가압 탄성체(200)는 상부면에서 하부면으로 갈수록 직경이 작아지는 원뿔형을 포함할 수 있다. 이와 같이 역 원뿔 형상의 경우 원 기둥 형상과 대비하여 중심에서 개별 스트로크가 증대되기 때문에, 개별 스트로크를 강화하는 측면에서 더 바람직하다.

독립 가압 탄성체(200)의 상부 단면적은 MEMS 범프(148)의 단면적보다 크게 형성하여 개별 스트로크가 편심 되지 않도록 하며, 하부 단면적은 상기 MEMS 범프(148)의 단면적보다 작게 하여 전술한 개별 스트로크를 강화할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 콘택 패일을 방지하기 위하여 MEMS 필름 상부의 MEMS 범프에 대하여 접촉성을 개선해야 하지만, 베어 필름의 유연성을 근본적으로 보장하기 위하여는 MEMS 필름 하부에도 개별 스트로크를 제공할 수 있는 수단이 요구되는 바, 도트 형상의 독립 가압 탄성체를 테스트 소켓용 MEMS 필름에 제공하는 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: 테스트 소켓 102: 반도체 기기
110: 고정 프레임 120: 왕복 프레임
130: 래치 140: 커버
144: MEMS 필름 146: 베어 필름
148: MEMS 범프 148a: 배선 패턴
148b: 페시베이션 레이어 200: 독립 가압 탄성체

Claims (5)

1. 가요성의 베어 필름 상면에 MEMS 처리 기술에 의하여 형성되는 MEMS 범프를 포함하고, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에 배치되어 반도체 기기의 전기적 검사를 수행하는 테스트 소켓용 MEMS 필름의 독립 가압 탄성체에 있어서,
   상기 검사 시 상기 MEMS 범프가 개별 스트로크를 구현하도록 상기 베어 필름 저면에 일체로 형성되고,
   상기 독립 가압 탄성체가 상기 베어 필름 저면에 일체로 형성되기 때문에, 상기 독립 가압 탄성체는 상기 베어 필름을 기준으로 상기 MEMS 범프와 대칭 관계에 있으며, 수직 정렬에 적합하며,
   상기 독립 가압 탄성체는 상부면에서 하부면으로 갈수록 직경이 작아지기 때문에, 개별 스트로크가 증대되는 도트 형상의 독립 가압 탄성체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 독립 가압 탄성체는 실리콘 러버 혹은 우레탄 러버인 것을 특징으로 하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부면 단면적은 상기 MEMS 범프의 단면적보다 크고, 상기 하부면 단면적은 상기 MEMS 범프의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 도트 형상의 독립 가압 탄성체.
   

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