KR102003244B1 - 스프링 가조립용 파단 돌기를 이용한 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법은, 제1스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제1플런저를 준비하는 단계, 제2스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제2플런저를 준비하는 단계, 아우터 스프링을 준비하는 단계, 상기 제1플런저에 상기 아우터 스프링을 설치하는 단계, 및 상기 제1플런저에 상기 제2플런저를 조립하는 단계를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 가조립용 파단 돌기에 의하여 본조립이 용이하다.

Description

스프링 가조립용 파단 돌기를 이용한 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법 {Method of assembling semiconductor test socket pin using fractured protrusions for temporary fixing coil spring}

본 발명은, 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 코일 스프링을 이용하여 60 ㎛ 사이즈를 가지는 한 쌍의 플런저를 수작업으로 조립함에 있어서, 일방 플런저에 임시 고정용 압력 파단 돌기를 제공하여 두면, 플런저 상호간의 상호 정렬을 위하여 타방 플런저에 코일 스프링을 설치한 다음 일방 플런저를 코일 스프링에 임시 고정시킬 수 있어 편리하고, 일방 플런저에 순간적인 압력을 제공하면 파단 돌기가 부러질 수 있기 때문에 양 플런저를 용이하게 조립할 수 있는 반도체 테스트 소켓용 핀 조립 방법에 관한 것이다.

일반적으로 BGA(ball grid array) 타입의 반도체 기기는 최종적으로 검사 장치에 의해 각종 전기 시험을 통한 특성 측정 또는 불량 검사를 받게 된다. 이때, 검사 장치에 설치된 검사용 인쇄회로기판의 회로 패턴과 BGA 타입 반도체 기기의 콘택(contact) 볼을 전기적으로 연결하기 위해 테스트 소켓이 사용된다.

이러한 테스트 소켓에는 다수의 프로브 핀이 하우징에 소정 규칙으로 설치되고 있다. 최근 부품 수가 많아지고 데이터의 빠른 처리와 저소비 전력을 위하여 프로브 핀이 점차 미세화 되어 가는데, 포고(Pogo) 핀을 포함하여 종래의 프로브 핀은 미세 패턴에 적극적으로 대응하지 못하여 프로브 핀의 콘택 특성이 악화되는 문제점이 있다.

이러한 구조적 문제를 개선하기 위하여 다음과 같이 멤스(MEMS & Press) 공정을 이용하여 조립되는 전자 장치용 콘택(contact)이 제안되고 있다.

도 1을 참조하면, 반도체 기기의 테스트 소켓용 포고 핀(2)은 하부 단자(10)와 상부 단자(20), 및 스프링(30)으로 구성된다.

이와 같은 구성에 의하면, 하부 단자(10)에는 그 하단에 하부 탐침부(12)가 형성되고, 상부 단자(20)는 그 상단에 상부 탐침부(22)가 형성되어 외부 단자와 접속되며, 그리고 하부 단자(10) 및 상부 단자(20)의 외측에는 각각 걸림부(14, 24)가 형성되어, 여기에 스프링(30)이 탄성 지지된다.

그러나, 반도체 기기의 디자인 룰이 축소됨에 따라 포고 핀(2)의 사이즈가 점차 작아지고, 그 두께는 60㎛ 정도까지 얇아지고 있다. 스프링(30)을 사이에 두고 하부 단자(10)와 상부 단자(20)를 조립하여야 되는데, 육안으로 식별이 곤란하여 현미경을 이용하여 조립하고 있다.

따라서 조립 불량이 존재하고, 어렵게 조립이 되더라도 하부 단자(10)와 상부 단자(20) 사이의 접속이 불안정하며, 상/하부 단자가 직접 접속하지 않고 스프링(30)에 의해 우회적으로 접속되면, 전기적 경로가 길어지기 때문에 저항 값이 증가하는 등 검사 수율이 저하되는 문제점이 있다.

한국등록특허 10-1738627

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스프링을 이용하여 상/하부 단자를 조립함에 있어서 조립 불량이 현저히 저감되는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법을 제공한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법은, 제1스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제1플런저를 준비하는 단계, 제2스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제2플런저를 준비하는 단계, 아우터 스프링을 준비하는 단계, 상기 제1플런저에 상기 아우터 스프링을 설치하는 단계, 및 상기 제1플런저에 상기 제2플런저를 조립하는 단계를 포함하여 구성된다.

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

현미경에 전적으로 의존하여 60㎛ 사이즈의 핀을 조립하는 경우라도, 스프링 가조립을 위한 파단 돌기를 제공하기 때문에, 양측 플런저 사이에 아우터 스프링을 용이하게 조립할 수 있어, 공정 시간의 단축이 기대된다.

도 1은, 종래 기술에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 반도체 기기의 테스트 소켓의 구성을 나타내는 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 구성을 각각 나타내는 사시도, 및 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 공정을 나타내는 평면도들.
도 6은 본 발명에 의한 검사 공정에서 반도체 테스트 소켓용 핀의 동작 과정을 나타내는 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 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 핀의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 반도체 테스트 소켓용 핀의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

반도체 테스트 소켓용 핀은 설명의 편의를 위하여 최종(final) 테스트 소켓에 사용되는 것으로 설명하겠지만, 여기에 제한되는 것은 아니고 번인(burn-in) 테스트 소켓에도 사용될 수 있다.

테스트 소켓(Test socket)은 패키지 IC, MCM 등의 반도체 집적 회로 장치, 집적 회로가 형성된 웨이퍼 등의 반도체 기기의 전기적 검사에서, 검사 대상인 반도체 기기의 접속 단자(가령, 도전 볼)와, 테스트 장치의 접속 단자(가령, 콘택 패드)를 서로 전기적으로 접속하기 위하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에 배치되는 것으로 한다.

도 2를 참조하면, 반도체 테스트 소켓용 핀(100)은, 외부 기기 가령, 반도체 기기의 도전 볼(B)과 테스트 장치의 콘택 패드(P)를 전기적으로 연결하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에서 전기적 검사를 수행한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 반도체 테스트 소켓용 핀(100)은, 콘택 패드(P)와 접촉되는 제1플런저(110), 도전 볼(B)과 접촉되고 제1플런저(110)와 상호 교차(cross) 조립되는 제2플런저(120), 그리고 제1 및 제2플런저(110, 120) 사이에서 설치되는 아우터 스프링(130)을 포함한다.

제1플런저(110)와 제2플런저(120) 중 하나는 집게(pincette) 형태로 제공되고, 다른 하나는 집게가 슬라이드 되도록 하는 홀더(holder) 형태로 제공될 수 있다. 혹은 양 플런저 모두 집게 형태로 제공될 수 있다. 여기서는 편의상 제1 및 제2플런저(110)를 집게 형태로 설명하기로 한다.

따라서 PION 핀(100)은, 테스트 장치의 콘택 패드(P)와 접촉되고, 제1스페이스(114a)에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제1플런저(110), 반도체 기기의 도전 볼(B)과 접촉되고, 제1플런저(110)와 상호 교차하되, 제2스페이스(124a)를 통해서 제1플런저(110)가 슬라이드 되는 집게 형태의 제2플런저(120), 그리고 제1 및 제2플런저(110, 120) 사이에서 설치되어 제1 및 제2플런저(110, 120)를 제1축 방향으로 탄성 지지하고, 다른 한편에서 제2플런저(120)를 제2축 방향으로 가압하는 아우터 스프링(130)을 포함하여 구성된다.

제1플런저(110)는 콘택 패드(P)와 직접 접촉하는 제1팁(112), 및 제1스페이스(114a)를 중심으로 양측으로 분리되어 제1팁(112)의 제1축 방향으로 연장되는 제1레그(114)를 포함한다.

제2플런저(120)는, 도전 볼(B)과 직접 접촉하는 제2팁(122), 및 제2스페이스(124a)를 중심으로 양측으로 분리되어 제2팁(122)의 제1축 방향으로 연장되는 제2레그(124)를 포함한다.

또한, 제1플런저(110)는 제1팁(112)과 제1레그(114)의 경계 영역에 외측으로 돌출되어 아우터 스프링(130)을 지지하는 제1지지턱(114b)을 더 포함할 수 있다.

제2플런저(120) 역시 제2레그(124)의 경계 영역에 외측으로 돌출되어 아우터 스프링(130)을 지지하는 제2지지턱(124b)을 더 포함한다.

제1 및 제2플런저(110, 120)는, 제1축 방향으로 길게 연장되는 소정 두께의 스트립 형태로 제공 될 수 있다. 따라서, 상기 스트립은 멤스(MEMS & Press) 공정에 의하여 제작될 수 있다. 이때 이용되는 기판은 8인치 웨이퍼(wafer)를 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 소정 두께를 가지는 판재 형태로 성형하기 때문에, 멤스(MEMS & Press) 공정을 이용하여 연속 제작이 가능하고, 한 쌍의 스트립을 교차(cross) 하여 결합하기 때문에 내구성이 향상되는 장점이 있다.

다만, 제1 및 제2플런저(110, 120)는 육안으로 식별이 곤란한 50 ㎛ 내지 70 ㎛ 두께로 형성되기 때문에, 상호 교차 조립 및 아우터 스프링(130)과의 결합 공정이 매우 곤란하고, 특히 현미경을 이용하여 식별하고 수작업으로 조립하는 경우에 조립 불량이 흔히 발생되며, 특히 면 접촉이 항상적으로 보장되지 않기 때문에 콘택 불량을 해결해야 한다.

이에 본 발명은 이러한 조립 불량이나 콘택 불량을 최소화 하기 위하여 전술한 바와 같이 여러 가지 구조 변경을 시도한다.

일례로, 제2플런저(120)의 제2레그(124) 외측에는 제1플런저(110)의 가조립을 위한 파단 돌기(128)가 더 형성된다.

아우터 스프링(130)이 제1플런저(110) 상에 장착될 때, 아우터 스프링(130)의 상단이 제1플런저(110)의 제1레그(114) 단부 넘어로 연장되며, 제2플런저(120)의 사이즈가 매우 작은데다 아우터 스프링(130)에 가려서 제1플런저(110)와 조립하기 매우 곤란하다.

한편, 제2플런저(120)를 아우터 스프링(130)의 적당한 위치에 정렬한 후 조립하게 되면, 제1플런저(110)와의 조립이 쉬어진다. 따라서 소정의 압력 조건에서 부러질 수 있는 파단 돌기(128)를 제2플런저(120)의 외측에 설치하여 두고, 파단 돌기(128)를 아우터 스프링(130)의 상단과 접촉되도록 지지한 상태로 미리 정렬하여 두며, 순간 체결력으로 파단 돌기(128)를 부러트리면 제2레그(124)가 제1레그(114)와 상호 교차하면서 원활하게 조립될 수 있다.

이때, 파단 돌기(128)의 위치는 아우터 스프링(130)이 파단 돌기(128)에 가조립되는 시점에서 제1레그(114)의 단부와 제2레그(124)의 단부가 상호 접촉하지 않아야 한다. 제1플런저(110)에 대하여 제2플런저(120)의 제2축 방향을 자유롭게 정할 수 있어야 하기 때문이다.

다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2플런저(120)는 보조 핀(140)을 더 포함할 수 있다. 가령, 제2플런저(120)의 제2팁(122)에 보조 홈(도면부호 없음)을 더 제공하고, 여기에 보조 핀(140)이 교차(cross) 결합하여 전기적 검사를 수행할 수 있다. 즉, 제2팁(122)과 보조 핀(140)을 통하여 도전 볼(B)과 입체적 접촉을 실현할 수 있어 수율이 더 개선된다. 가령, 보조 핀(140)에 다수개의 접점(144)을 제공하게 되면, 도전 볼(B)과 접촉 시 발생하는 수직 편차에 따른 정렬 공차를 최소화하고, 안정적인 콘택 특성을 강화할 수 있다.

아우터 스프링(130)은, 코일 스프링이 사용되는데 반복적인 테스트에 의하여 발생되는 충격을 흡수하여 PION 핀(100)의 제품 수명을 연장하는 기능을 수행한다. 아우터 스프링(130)의 단부는 전술한 지지면(124e)과 지지턱(114b)에 각각 지지된다.

제1 및 제2플런저(110, 120)는 전기 전도성이 우수한 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 베릴륨(Be), 알루미늄(Al) 혹은 니켈(Ni)-Co(코발트) 금속 화합물을 이용하여 성형될 수 있다.

이하, 도 5를 참조하면 조립 과정을 설명한다 .

제1플런저(110)에 아우터 스프링(130)을 설치한다. 아우터 스프링(130)의 일단은 지지턱(114b)에 지지되고, 타단은 제1플런저(110) 상단 넘어로 연장된다. (⒜ 참조)

제2플런저(120)를 준비한다. 보조 핀(140)을 더 구비하는 경우 제2팁(122)과 보조 핀(140)을 크로스 체결하여 준비한다. (⒝ 참조)

제2플런저(120)와 제1플런저(110)를 조립한다. 이때, 제2플런저(120)를 파단 돌기(128)가 아우터 스프링(130)의 상단에 위치되도록 가조립한다. (⒞ 참조)

제1 및 제2플런저(110, 120)가 크로스 되게 정렬 되었다고 판단되면, 일시적으로 압력을 가하여 파단 돌기(128)를 부려트려 본조립한다. 이로써, 아우터 스프링(130)에 의하여 제1 및 제2플런저(110, 120)를 탄성 체결된다. (⒟ 참조)

이하, 도 6을 참조하여 검사 과정을 설명한다 .

도전 볼(B)과 콘택 패드(P) 사이에 PION 핀(100)을 위치시키고 이를 제1축 방향으로 가압하면, 제1플런저(110)와 제2플런저(120)는 아우터 스프링(130)에도 불구하고 가까워 진다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 소정 압력에 의하여 파단되는 돌기를 일방 플런저에 설치하여 두면, 코일 스프링 체결시 파단 돌기가 코일 스프링의 내경에 걸려 가조립되다가 소정 압력에 의하여 파단되어 타방 플런저와 조립되는 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: 반도체 테스트 소켓용 핀 110: 제1플런저
120: 제2플런저 130: 아우터 스프링
140: 보조 핀

Claims (10)

1. 제1스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제1플런저를 준비하는 단계;
   제2스페이스에 의하여 양측으로 분리되는 집게 형태의 제2플런저를 준비하는 단계;
   아우터 스프링을 준비하는 단계;
   상기 제1플런저에 상기 아우터 스프링을 설치하는 단계; 및
   상기 제1플런저에 상기 제2플런저를 조립하는 단계를 포함하고,
   상기 제2플런저의 외측에는 가조립용 파단 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1플런저에 상기 제2플런저를 조립하는 단계는,
   상기 제2플런저의 상기 파단 돌기가 상기 아우터 스프링의 상단에 위치시켜 가조립하는 단계; 및
   상기 파단 돌기를 부려트려 본조립하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 본조립하는 단계는,
   상기 제1 및 제2플런저가 크로스 되게 정렬 되었다고 판단될 때, 일시적으로 힘을 주어 상기 파단 돌기를 부려트려 본조립하는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가조립하는 단계에 있어서,
   상기 아우터 스프링의 일단은 상기 제1플런저의 지지턱에 지지되고, 타단은 상기 제1플런저의 상단 넘어로 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2플런저의 상기 파단 돌기가 상기 아우터 스프링의 상단에 위치할 때, 상기 제1 및 제2플런저를 크로스 되게 정렬하도록 상기 제1 및 제2플런저는 서로 닿지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1플런저는 테스트 장치의 콘택 패드와 직접 접촉하는 제1팁, 및 상기 제1스페이스를 중심으로 양측으로 분리되어 상기 제1팁의 제1방향으로 연장되는 제1레그를 포함하고,
   상기 제2플런저는 반도체 기기의 도전 볼과 직접 접촉하는 제2팁, 및 상기 제2스페이스를 중심으로 양측으로 분리되어 상기 제2팁의 제1방향으로 연장되는 제2레그를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2플런저를 준비하는 단계는 다수개의 접점을 제공하는 보조 핀을 크로스 되게 조립하는 단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2플런저는, MEMS 공정에 의하여 니켈(Ni)-코발트(Co) 금속 화합물로 제작되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2플런저는, 50 ㎛ 내지 70 ㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 소켓용 핀의 조립 방법.

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