KR102051354B1 - 레이저 본딩을 이용한 테스트 소켓과 dut 보드의 조립 방법 - Google Patents

Abstract

테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법은, 테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법에 있어서, DUT 보드를 준비하는 단계, DUT 보드 상에 콘택 핀을 본딩하는 단계, 테스트 소켓을 조립하는 단계, 및 상기 테스트 소켓과 상기 콘택 핀을 조립하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 접합 강도가 높아지고 접합 부위에서 전기 저항이 낮아지는 장점이 있다.

Description

레이저 본딩을 이용한 테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법 {Method for assembling test socket and DUT board using laser bonding}

본 발명은, 레이저 본딩을 이용한 테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 테스트 소켓은 DUT 보드에 결합되어 테스트 장치와 전기적으로 연결되고, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에서 전기적 검사를 수행하는데, 테스트 소켓의 콘택 핀과 DUT 보드 사이의 접합 부위에서 전기 저항이 증가하고, 접합 강도가 취약하여 검사의 신뢰성이 저하되는 경향이 있었지만, 솔더링에 의한 접합 방법을 레이저 본딩에 의한 접합 방법으로 변경함으로써 접합 부위의 강도가 높아지고 전기 저항이 저감되어 검사의 신뢰성이 높아지는 테스트 소켓 및 DUT 보드의 체결 방법을 제공한다.

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 기기가 해당 전자 기기에 적용되기 전에 해당 반도체 기기에 대해 평상시의 작동조건보다 높은 온도와 전압을 가했을 경우 해당 반도체 기기가 그러한 조건을 만족시키는지 여부를 가리는 과정을 말한다. 전술한 바와 같은 반도체 기기는 고객에게 출하되기 전에 번인 테스트 소켓에 장착되어 번인 테스트를 거친다.

기존의 번인 테스트 소켓의 경우 반도체 기기가 탑재되는 베이스, 상기 베이스에 상하이동 가능하게 결합하는 커버, 복수의 콘택 핀을 가지고 베이스에 삽입되는 콘택 복합체, 및 상기 커버의 상하 이동에 따라 개방 및 지지 위치로 이동하는 래치를 포함하는데, 상기 콘택 복합체에 지지되는 콘택 핀의 말단을 DUT(Device under Test) 보드에 솔더링(Soldering)을 통해 전기적으로 접속시켜 반도체 기기의 성능을 테스트하게 된다.

테스트 소켓으로부터 노출되는 와이어 혹은 핀 타입의 콘택 핀은 DUT 보드의 전극을 통하여 테스트 장치와 연결되어, 반도체 기기의 전기적 성질을 테스트하게 되는데, 콘택 핀과 DUT 보드의 전극과 접촉이 안정적으로 수행되어야 하고, 접촉 저항이 작아야 한다. 또한 반복적인 번인 테스트에도 불구하고 콘택 핀이 변형되지 않아야 하며, 테스트 보드의 PCB 테스트 기판의 전극이 손상되지 않아야 한다.

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

도 1은 종래 기술에 의한 테스트 소켓과 DUT 보드의 체결 방법을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 콘택 복합체(2)를 먼저 조립한다. 가령, 각 플레이트(2a,2b,...,2n)에 콘택 핀(4)을 설치하고, 콘택 핀(4)이 설치된 다수의 플레이트(2a,2b,...,2n)를 순서대로 적층하여 조립하여, 콘택 복합체(2)를 완성한다.

콘택 복합체(2)가 완성되면, 테스트 소켓(10)을 조립한다. 테스트 소켓(10)의 베이스에는 콘택 복합체(2)가 삽입되는 공간이 마련되어 있다.

테스트 소켓(10)의 조립이 완성되었으면, DUT 보드(20)의 PCB 기판 상에 전술한 테스트 소켓(10)을 고정한다. 이때, DUT 보드(20) 상에는 전술한 콘택 핀(4)과 접속하기 위한 다수의 접속부가 구비된다. 통상적으로 접속부는 홀 형태로 제공될 수 있다. 콘택 복합체(2)의 각 콘택 핀(4)은 접속부를 통과하는 방식으로 체결될 수 있다.

콘택 핀(4)의 체결 후에는 납땜 용접 기타 방법을 이용하여 콘택 복합체(2)를 DUT 보드(20) 상에 접착한다.

그런데, 콘택 복합체(2)에 지지되는 콘택 핀(4)의 말단을 DUT 보드(20)의 배면에서 솔더링(Soldering)을 통해 전기적으로 접속시켜 조립을 완성한 후, 반도체 기기의 성능을 테스트하게 되는데, 다음과 같은 문제점이 있다.

솔더링 접속은 융점이 낮은 납땜으로 녹였다 굳히는 접합이기 때문에, 접합 강도가 매우 낮은 문제점이 있다.

무엇보다도 솔더링에 의한 납땜 부위가 일정하지 않고, 이로써 저항이 증가하여 테스트의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다. 특히 콘택 핀의 사이즈가 작아질수록 신뢰성이 더욱 저하된다.

마지막으로 솔더링은 와이어를 접합 부위에 직접 접촉시켜 작업하기 때문에 불량이 많고 조립 시간이 과도하게 늘어나기 때문에 수율이 저하된다.

(특허 문헌 1) KR 등록 특허 10-1469217

따라서 본 발명은 DUT 보드와 콘택 핀과의 접속 부위에서 전기 저항을 최소화 하는 레이저 본딩을 이용한 테스트 소켓의 조립 방법을 제공한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법에 있어서, DUT 보드를 준비하는 단계, DUT 보드 상에 콘택 핀을 본딩하는 단계, 테스트 소켓을 조립하는 단계, 및 상기 테스트 소켓과 상기 콘택 핀을 조립하는 단계를 포함한다.

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

첫째, 고온에서 공정이 이루어지기 때문에, 콘택 핀과 DUT 보드의 접속부 사이의 접합 강도가 매우 강하고, 접합 부위의 열 전도 효율이 우수하여 전기 저항이 낮아지는 장점이 있다.

둘째, 비 접촉 방식으로 매우 짧은 시간에 고온에 이르기 때문에 공정 시간이 단축되고, 공정 효율이 향상된다.

셋째, 레이저 지그와 접합 부위 사이의 거리를 조절할 수 있고, 레이저의 에너지와 파장을 제어할 수 있기 때문에, 미세 핀 타입의 콘택 접합에 매우 유리하다.

도 1은 종래 기술에 의한 테스트 소켓 및 DUT 보드의 조립 방법을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 테스트 소켓 및 DUT 보드의 아세이를 나타내는 절개 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 테스트 소켓 및 DUT 보드의 조립 방법을 나타내는 구성도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 테스트 소켓 및 DUT 보드의 조립 방법을 나타내는 사시도들.

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.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 테스트 소켓 및 DUT 보드의 아세이에 관한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

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, 테스트 소켓(100)은, 반도체 기기가 탑재되는 베이스(110), 베이스(110)의 상부에서 수직으로 이동 가능하게 결합하는 커버(120), 베이스(110)의 내부에서 반도체 기기와 테스트 장치를 전기적으로 연결하는 콘택 복합체(130)를 포함한다. 커버(120)의 상하 이동에 따라 개방 및 지지 위치로 이동하는 래치(122)를 더 포함할 수 있다. 콘택 복합체(130) 상에 반도체 기기가 안착되는 어댑터(도시되지 않음)가 더 설치될 수 있다.

콘택 복합체(130)는, 다수의 인서트 홈(H)이 형성되는 핀 서포터(132), 및 인서트 홈(H)에 삽입되는 콘택 핀(134)을 포함한다. 인서트 홈(H)은 콘택 핀(134)이 통과할 수 있도록 수직으로 연장되되, 직경이 상부로 갈수록 점차 좁아지는 테이퍼 형태일 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만 인서트 홈(H)에는 콘택 핀(134)의 삽입을 제어하는 스토퍼가 더 구비될 수 있다. 핀 서포터(132)는 장방형의 블록 형태로서, 베이스(110)에 체결될 수 있도록 체결 후크가 더 설치될 수 있다.

전술한 테스트 소켓(100)은 DUT 보드(200)의 PCB 기판에 조립되어 테스트 소켓 및 DUT 보드 아세이(ass'y)를 제공한다.

테스트 소켓 및 DUT 보드 아세이(ass'y)는 적어도 하나 이상이 메인 보드(Main board) 상에 다시 조립되거나 혹은 직접 상기 테스트 장치에 장착되어 반도체 기기의 테스트를 수행한다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 테스트 소켓 및 DUT 보드 아세이(ass'y)의 제조 방법을 설명한다.

한편으로는, DUT 보드(200)를 준비한다. DUT 보드(200)의 PCB 기판 상에는 콘택 핀(134)과 일대일로 대응되는 접속부가 구비된다. 본 실시예에서 접속부를 콘택 핀(134)이 관통하여 DUT 보드(200)의 배면까지 연장되는 홀의 형태로 제공될 수 있다.

콘택 핀(134)을 DUT 보드(200)의 접속부에 대응되도록 위치시킨 다음 콘택 핀(134)을 PCB 전극에 본딩한다. 본딩 방법으로는 레이저 용접(laser welding)을 이용할 수 있다. 가령, 콘택 핀(134)을 로봇을 이용하여 픽업 하여 정렬한 다음 레이저 지그(Z)를 이용하여 DUT 보드(200) 상에 체결한다.

레이저 지그(Z)와 콘택 핀(134)은 비 접촉하며, 레이저의 에너지와 주파수를 조절해 가면서 콘택 핀(134)을 전극 상에 접속한다.

다른 한편으로는, 테스트 소켓(100)을 조립한다. 테스트 소켓(100)은 다음과 같은 방법으로 조립될 수 있으나, 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다.

베이스(110) 내부에 후크 등의 체결 수단을 이용하여 핀 서포터(132)를 설치 고정한다.

베이스(110) 상부에 수직으로 이동 가능하게 커버(120)를 체결한다. 이때 커버(120)에는 래치가 미리 설치될 수 있다.

DUT 보드(200)와 테스트 소켓(100)이 준비되었으면, 이를 체결한다.

콘택 핀(134)이 핀 서포터(132)에 삽입되도록 DUT 보드(200) 상에 전술한 방법으로 조립된 테스트 소켓(100)을 설치한다. 핀 서포터(132)의 인서트 홈(H)을 따라 콘택 핀(134)이 삽입되고, 콘택 핀(134)의 양단은 인서트 홈(H)의 상부 및 하부를 관통하게 된다.

이로써, 콘택 핀(134)이 핀 서포터(132)에 삽입되어 콘택 복합체(130)가 완성된다.

혹은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 커버(120)는 콘택 복합체(130)가 완성된 후에 조립될 수 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, DUT 보드(200), 베이스(110), 핀 서포트(132)의 조립 순서만 살펴본다.

콘택 핀(134)이 DUT 보드(200)에 레이저 본딩 되면(도 4a 참조), 이와 별도로 핀 서포터(132)를 베이스(110)와 조립한다(도 4b 참조).

콘택 핀(134)은 인서트 홈(H)의 안내를 받아 핀 서포터(132)와 결합하여 콘택 복합체(130)를 완성한다(도 4c 참조).

이와 같은 레이저 본딩 방법에 의하여 테스트 소켓(100)과 DUT 보드(200)가 체결되면, PCB 기판과 콘택 핀(134) 사이의 접합 강도가 높아지고, 베이스(110)에 외력이 작용하더라도 접합 강도에 의하여 콘택 핀(134)의 파손이 방지된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 테스트 소켓과 DUT 보드를 각각 조립한 후 솔더링 방법을 이용하여 전기적 접속을 실현하게 되면 접속부에서 접합 강도가 약하고 전기 저항이 증가되는 한계가 있기 때문에, 조립에 앞서 DUT 보드 상에 콘택 핀을 레이저 용접을 통하여 본딩한 후 테스크 소켓을 조립하는 방법으로 변경함으로써 접합 강도가 강해지고 전기 저항이 낮아지는 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 200: DUT 보드
110: 베이스 120: 커버
130: 콘택 복합체 132: 핀 서포터
134: 콘택 핀 Z: 레이저 지그

Claims (5)

1. 테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법에 있어서,
   DUT 보드를 준비하는 단계;
   DUT 보드 상에 콘택 핀을 본딩하는 단계;
   상기 콘택 핀을 본딩하는 단계와 독립적으로 테스트 소켓을 조립하는 단계; 및
   상기 테스트 소켓과 상기 콘택 핀을 조립하는 단계를 포함하고,
   상기 테스트 소켓은,
   반도체 기기가 탑재되는 베이스,
   상기 베이스의 상부에서 수직으로 이동 가능하게 결합하는 커버, 및
   상기 베이스의 내부에서 후크를 통해서 선택적으로 조립되는 핀 서포터를 포함하고,
   상기 핀 서포터에는, 다수의 인서트 홈이 형성되고,
   상기 인서트 홈은 상기 콘택 핀이 통과하도록 직경이 상부로 갈수록 점차 좁아지는 테이퍼 형태이며, 상기 콘택 핀은 상기 인서트 홈의 안내를 받아 상기 핀 서포터에 결합되며,
   상기 DUT 보드는,
   접속부를 통하여 상기 콘택 핀과 결합되는 PCB를 포함하고,
   상기 콘택 핀은 상기 접속부를 관통하여 상기 PCB 배면까지 연장되며,
   상기 콘택 핀은 상기 접속부에 레이저 본딩되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓과 DUT 보드의 조립 방법.
   
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