KR102152914B1 - 번인 테스트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 칩 패키지의 번인 테스트 장치에 관한 것으로서, 번인 챔버 내부에 배치된 번인보드들 사이에 유동분산부를 구비하여 번인챔버 내부로 유입되는 가열 공기의 유동을 적절하게 분배함으로써 번인 테스트의 온도 편차를 감소시킨 번인 테스트 장치에 관한 것이다.

Description

번인 테스트 장치{Burn-in test apparatus}

본 발명은 반도체 검사용 번인 테스트 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 가혹한 온도 및 전기적 조건을 인가하여 실시되는 번인 테스트 과정에서 번인 보드의 온도 편차를 낮춘 번인 테스트 장치에 관한 기술이다.

소정의 집적회로가 형성된 웨이퍼로부터 반도체 칩이 분리되어 조립 공정을 거쳐 완성된 반도체 칩 패키지는 대부분 1000시간 안에 불량이 발생할 확률이 가장 높으며, 1000시간이 경과하면 그 불량 발생의 가능성이 희박해지는 특성을 나타낸다.

이와 같은 이유로 반도체 생산라인에서는 조립 공정을 거쳐 제조가 완료된 반도체 칩 패키지에 대하여 전기적, 열적 스트레스(stress)를 장시간 인가하여 초기 불량을 미리 스크린(screen) 함으로써 최종적으로 출하되는 반도체 칩 패키지 제품의 신뢰성을 일정 수준 이상으로 유지시키고 있다.

이러한 반도체 칩 패키지의 초기 불량 스크린을 번인 테스트(Burn-in test)라 한다. 번인 테스트에서는 약 80~125℃의 높은 온도로 반도체 제품에 열적 스트레스를 가하는데 번인 테스트가 진행되는 동안 반도체 칩 패키지는 높은 온도와 높은 전계가 인가된 상태에서 동작하므로 불량 메커니즘이 가속된다.(이와 반대로, 약 -10도 내지 -40도에서 저온 테스트를 수행하는 경우도 있다.)

따라서, 수명이 길지 않은 초기 불량 반도체 칩 패키지들은 번인 테스트가 진행되는 동안 가혹 조건을 견디지 못하고 불량을 발생시킨다. 그리고, 번인 테스트를 통과한 양품 반도체 칩 패키지들은 오랜 기간의 수명을 보장받을 수 있으므로 적용되는 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 번인 테스트의 신뢰성을 높이기 위해서는 테스트 대상인 모든 반도체 칩 패키지에 대하여 동일조건(온도, 전압, 시간 등)의 테스트 환경이 적용되어야 한다. 그러나 종래 번인 테스트 장치는 고온(또는 저온)의 공기를 주입하여 테스트 대상이 위치한 챔버의 온도를 조절하며, 이때 공기 유입구 측의 온도와 공기 유출구 측의 온도 편차가 존재하여 테스트의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

더욱이 최근에는 일시에 테스트하는 반도체 칩 패키지의 수량을 늘리려는 요구가 점점 증가하고 있으며, 반도체 기술의 발달로 데이터 처리속도가 빨라지면서 반도체 자체의 발열량도 증가하고 있다. 따라서, 이와 같은 환경에서 번인 테스트의 온도 편차를 줄이는 것이 더욱 어려운 실정에 있으며, 개선이 필요하다.

등록특허공보 제10-0561951호

본 발명은 상술한 문제를 개선하기 위한 것으로서, 번인 챔버 내부에 장착된 번인 보드 사이의 공기 유동을 분산하여 번인 테스트 온도의 편차가 감소된 번인 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 번인 테스트 장치는, 테스트 소켓이 실장된 번인보드들과 상기 번인보드들이 수납되어 외부환경과 격리되는 번인챔버와 공기를 가열하는 히터부와 상기 히터부에서 공기를 공급받아 상기 번인챔버로 안내하는 유입덕트와 상기 번인챔버로부터 공기를 배출하는 배기덕트를 포함하는 번인 테스트 장치로서, 상기 번인보드들은 서로 일정한 간격을 두며 배열되고, 상기 간격에 위치한 유동분산부를 더 포함하며, 상기 유동분산부는, 상기 번인챔버로 유입된 공기 흐름에 저항하는 유동저항체를 포함한다.

바람직하게는, 상기 유동저항체는 상기 번인보드에 탈부착이 가능하게 연결된다.

또한, 바람직하게는 상기 번인보드의 하면에 일정 간격으로 탈부착수단이 구비되어, 상기 유동저항체를 상기 번인보드의 하면의 임의의 위치에 탈부착할 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 유동분산부는 상기 유동저항체와 연결되는 판 상의 부재인 고정판을 더 포함한다.

또한, 바람직하게는 상기 고정판에 일정 간격으로 탈부착수단이 구비되어, 상기 유동저항체를 상기 고정판의 임의의 위치에 탈부착할 수 있다.

또한, 대안적으로는 상기 유동저항체와 상기 고정판은 일체화되어 형성된다.

또한, 바람직하게는 상기 유동저항체는 상기 번인 챔버 내부로 유입된 공기의 유동해석 또는 상기 번인보드의 온도 편차 시뮬레이션 결과에 의해 배치된다.

본 발명은 번인 테스트 중 반도체 칩에 가해지는 온도 편차를 감소시켜 테스트할 반도체 칩 패키지들이 최대한 동일조건에서 테스트받을 수 있는 환경을 제공하므로 번인 테스트의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 번인 보드에 장착되는 테스트 소켓의 다양한 형상, 배치 및 수량에 따라 적절하게 변형하여 적용할 수 있으므로 활용도가 높은 장점이 있다.

또한, 번인 보드의 면적이 넓어진 경우에도 적용할 수 있어 테스트하는 반도체 패키지의 수량을 증가시키면서도 테스트 신뢰도를 확보할 수 있고, 반도체 자체의 발열량이 증가하더라도 그에 알맞은 유동을 형성하여 온도 편차를 줄일 수 있다.

도1은 종래의 번인 테스트 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위해 도시한 것이다.
도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유동분산부를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도2b는 제1 실시예의 번인 보드의 하면을 도시한 것이다.
도2c는 제1 실시예의 번인 보드를 번인챔버 내부에 배치한 상태에서 공기 유동의 흐름을 도시한 것이다.
도3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유동분산부를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도3b는 제2 실시예의 고정판을 번인 보드 사이에 배치한 상태에서 공기 유동의 흐름을 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.

도1을 참조하면, 종래의 번인 테스트 장치의 구성을 개략적으로 확인할 수 있다. 반도체 칩 패키지를 탑재한 테스트 소켓(10)이 번인보드(20)의 상면에 실장되고, 상기 번인보드(20)들이 번인챔버(30) 내에서 일정한 간격에 따라 배치된다. 그리고, 상기 번인챔버(30) 내부로 가열된 공기를 유입하는 유입덕트(50)와 번인챔버(30)로부터 공기가 배기되는 배기덕트(60)가 구비된다. 또한, 외부 대기에서 공기를 흡입하는 송풍기(70)와 송풍기(70)에서 흡입된 공기를 가열하는 히터부(40)를 포함한다. 필요에 따라, 냉각기(쿨러)를 더 포함하여 내부 공기의 온도를 조절하는데 사용할 수 있으며, 번인보드(20)들을 일정한 간격에 따라 용이하게 배치하기 위해 번인챔버(30)에 수납 가능한 트레이를 구비할 수 있다.

전술한 구성을 갖춘 종래의 번인 테스트 장치는 송풍기(70)에 의해 흡입된 공기가 히터부(40)에서 가열되고, 유입덕트(50)를 통해 번인챔버(30) 내부로 유입되어 반도체 칩 패키지의 온도를 상승시킨다. 이후, 가열 공기는 번인챔버(30)에서 배기덕트(60)로 배기되어 외부 대기로 배출되거나 다시 번인챔버(30)로 재순환될 수 있다.

본 발명에 따른 번인 테스트 장치는 테스트 소켓(110)이 실장된 번인보드(120)들과 상기 번인보드(120)들이 수납되어 외부환경과 격리되는 번인 챔버와 공기를 가열하는 히터부와 상기 히터부에서 공기를 공급받아 상기 번인 챔버로 안내하는 유입덕트와 상기 번인 챔버로부터 공기를 배출하는 배기덕트를 포함하며, 상기 번인보드(120)들은 서로 일정 간격을 두고 배열되고, 상기 간격에 위치하는 유동분산부를 더 포함한다.

유동분산부는 번인보드(120)들 사이에서 흐르는 공기의 유동을 분산시키는 수단이다. 그 수단으로써, 유동분산부는 번인챔버로 유입된 공기의 흐름에 저항하여 변화를 주는 유동저항체(131)를 포함한다.

유동저항체(131)는 고온(또는 저온)에 변형되지 않는 재질의 고체물로 형성되며, 번인챔버 내에서 가열(또는 냉각)된 공기의 흐름에 저항하여 상기 공기의 흐름을 분리 또는 특정 공간에 유도될 수 있도록 하거나 특정 공간에 공기의 흐름이 닿지 않도록 한다.

도2a와 도2b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유동분산부가 설명된다. 도2a는 유동저항체(131)가 부착된 번인보드(120)의 측면도이고, 도2b는 유동저항체(131)가 부착된 번인보드(120) 면(하면)의 평면도이다.

유동저항체(131)는 번인보드(120)에서 테스트 소켓(110)이 실장된 측의 반대면(하면)에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 번인보드(120)에 일정한 간격으로 탈부착수단(140)이 구비되어 유동저항체(131)를 탈착할 수 있다.

유동저항체(131)의 크기, 형상 또는 위치는 실제 공기의 유동을 시뮬레이션한 결과를 통해 정해질 수 있으며, 공기의 유동은 번인보드(120)에 실장된 테스트 소켓(110)의 크기, 수량, 위치 등에 의해 영향을 받는다. 즉, 유동저항체(131)는 번인챔버 내부로 유입된 공기의 유동해석 또는 번인보드(120)의 온도 편차 시뮬레이션 결과에 의해 배치될 수 있다.

일례로, 유동저항체(131)를 임의로 배치(또는 배치안함)하고, 번인챔버 내부의 여러 지점에서 온도를 실측하여 온도편차를 확인한다. 온도 편차가 높은 곳의 온도편차를 줄이기 위해 유동저항체(131)의 배치를 설정한 뒤 다시 온도를 실측하여 온도편차를 확인한다. 이 과정을 반복하여 원하는 유동저항체(131)의 배치를 최적화할 수 있다.

시뮬레이션 결과, 목표 온도 대비 온도편차가 적은 지점의 공기 흐름은 줄이고 온도편차가 높은 지점으로 공기가 유동하도록 유동저항체(131)의 크기, 형상, 위치 등을 정할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 사람(이하 ‘당업자’라고 함)이 상기 시뮬레이션 결과에 따라 유동저항체(131)의 크기, 형상, 위치 등을 적절하게 조절할 수 있을 것이다.

탈부착수단(140)에 의해 유동저항체(131)의 배치를 임의로 조정할 수 있으므로 반도체 칩 패키지의 종류에 따라 테스트 소켓(110)의 크기, 수량, 위치 등이 변경되더라도 쉽게 본 발명을 적용할 수 있다.

유동저항체(131)의 형상은 공기의 흐름을 크게 방해하지 않으면서 부드럽게 원하는 방향으로 유도하기 좋은 유선형의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

탈부착수단(140)은 번인보드(120)와 유동저항체(131)에 구비되어 서로 대응되도록 형성될 수 있다. 예를들어, 번인보드(120)에 홈 또는 구멍이 형성되고, 유동저항체(131)에는 상기 홈 또는 구멍에 대응되는 돌기가 형성되어 탈부착이 가능할 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다. 또한, 벨크로 테이프를 이용하거나, 그 밖에 다양한 공지의 수단으로 번인보드(120)와 유동저항체(131)를 서로 탈부착하게 할 수 있다.

도2c를 참조하면, 제1 실시예의 유동분산부에 의해 공기 유동 흐름이 변화된 모습을 도시하고 있다. 수평 방향으로 지나가는 공기를 유동저항체(131)가 유도하여 번인보드(120)의 전체 면적에 대해서 발생하는 온도 편차를 줄일 수 있다.

도3a와 도3b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유동분산부를 설명한다. 제2 실시예의 유동분산부는 유동저항체(231)를 탈부착할 수 있는 판 상의 부재인 고정판(232)을 더 포함할 수 있다.

고정판(232)은 고온에 변형되지 않는 재질로 형성되며, 일정 간격으로 배치되는 탈부착수단(240)을 포함한다. 유동저항체(231)와 탈부착수단(240)에 대하여는 제1 실시예에서 전술한 것과 같이, 유동해석 시뮬레이션 또는 온도편차 결과에 따라 고정판(232) 상의 임의의 위치에 유동저항체(231)를 탈부착할 수 있다.

유동저항체(231)가 부착된 고정판(232)은 번인보드(220)들 사이에 배치됨으로써 공기의 흐름에 변화를 가할 수 있다. 또한, 고정판(232)은 번인챔버의 내부에서 번인챔버와 연결되어 지지되거나, 번인보드(220)를 지지하는 트레이에 연결되어 지지됨으로써 번인보드(220)들 사이에서 그 위치를 유지할 수 있다. 또한, 고정판(232)과 유동저항체(231)는 일체로 형성될 수도 있다.

번인보드(220)의 테스트소켓(210) 배치에 따라 그 조건에 적합하도록 유동저항체(231)가 배치된 고정판(232)을 사전에 준비할 수 있다. 따라서, 사전에 준비된 고정판(232)을 이용하여 곧바로 번인 테스트를 실시할 수 있으므로, 유동저항체(231)를 탈부착하는데 소요되는 시간을 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

10: 테스트소켓
20: 번인보드
30: 번인챔버
40: 히터부
50: 유입덕트
60: 배기덕트
70: 송풍기
110: 제1 실시예의 테스트소켓
120: 제1 실시예의 번인보드
131: 제1 실시예의 유동저항체
140: 제1 실시예의 탈부착수단
210: 제2 실시예의 테스트소켓
220: 제2 실시예의 번인보드
230: 제2 실시예의 유동분산부
231: 제2 실시예의 유동저항체
232: 제2 실시예의 고정판
240: 제2 실시예의 탈부착수단

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 테스트 소켓이 실장된 번인보드들과 상기 번인보드들이 수납되어 외부환경과 격리되는 번인챔버와 공기를 가열하는 히터부와 상기 히터부에서 공기를 공급받아 상기 번인챔버로 안내하는 유입덕트와 상기 번인챔버로부터 공기를 배출하는 배기덕트를 포함하는 번인 테스트 장치에 있어서,
   서로 일정한 간격을 두고 배열된 상기 번인보드들의 사이에 위치한 유동분산부;를 더 포함하고,
   상기 유동분산부는,
   상기 번인챔버로 유입된 공기 흐름에 저항하고, 유선형으로 형성되며, 상기 번인보드에 탈부착 가능한 유동저항체를 구비하고,
   상기 번인보드의 하면은 일정 간격으로 탈부착수단이 구비되어, 상기 유동저항체를 상기 번인보드의 하면의 임의의 위치에 탈부착할 수 있고,
   상기 번인챔버의 내부로 유입된 공기의 유동해석 또는 상기 번인보드의 온도편차 시뮬레이션 결과에 따라 상기 유동저항체가 배치되는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 장치.
   
4. 삭제
5. 테스트 소켓이 실장된 번인보드들과 상기 번인보드들이 수납되어 외부환경과 격리되는 번인챔버와 공기를 가열하는 히터부와 상기 히터부에서 공기를 공급받아 상기 번인챔버로 안내하는 유입덕트와 상기 번인챔버로부터 공기를 배출하는 배기덕트를 포함하는 번인 테스트 장치에 있어서,
   서로 일정한 간격을 두고 배열된 상기 번인보드들의 사이에 위치한 유동분산부;를 더 포함하고,
   상기 유동분산부는,
   상기 번인챔버로 유입된 공기 흐름에 저항하고, 유선형으로 형성되며, 상기 번인보드에 탈부착 가능한 유동저항체 및
   상기 유동저항체와 연결되는 판 상의 부재인 고정판을 더 포함하며,
   상기 고정판은 일정 간격으로 탈부착수단이 구비되어, 상기 유동저항체를 상기 고정판의 임의의 위치에 탈부착할 수 있고,
   상기 번인챔버의 내부로 유입된 공기의 유동해석 또는 상기 번인보드의 온도편차 시뮬레이션 결과에 따라 상기 유동저항체가 배치되는 것을 특징으로 하는 번인 테스트 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제

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