KR102172787B1 - 리플로우 솔더링 공정 시 납 전이가 방지되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법 - Google Patents

리플로우 솔더링 공정 시 납 전이가 방지되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 반도체 테스트용 버티컬 젠더는, 반도체 기기의 전기적 성능을 검사하는 PCB 보드, 및 상기 PCB 보드의 일면 혹은 양면에 수직으로 체결되고, 도전성 리드를 이용하여 상기 PCB 보드의 패드와 솔더링 접속되는 하나 이상의 테스트 소켓을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 측면 리플로우 솔더링에도 불구하고 솔더의 전이가 방지되는 효과가 기대된다.

Description

리플로우 솔더링 공정 시 납 전이가 방지되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법 {Vertical gender for semiconductor test and manufacturing method thereof}
본 발명은, 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 PCB 보드와 소켓이 수직으로 체결되고, 소켓에는 D램 기타 메모리 반도체 기기가 삽입되어 전기적 검사를 수행하는 버티컬 젠더의 제조 방법에 있어서, PCB 패드와 소켓 리드를 부착시키기 위하여 솔더 페이스트 공정 및 리플로우 공정을 수행하기 전에 소켓 리드의 연장 영역 일부에 레이저 열 처리를 수행함으로써, 솔더링 공정 시 리드를 통한 납 전이 발생을 방지하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 기기의 전기적 특성 검사를 위한 테스트 장치는 테스트 핀을 포함하여 구성된다. 즉, 테스트 핀의 일단부가 검사 대상물 즉, 반도체 기기에 마련된 커넥터 단자에 접촉하고, 타단부가 PCB 기판의 패드(랜드)와 접촉하면, 전기적 신호가 PCB 기판으로 전송되어, 상기 반도체 기기의 전기적 특성을 검사할 수 있다.
한편, PCB 패드와 테스트 핀은 리플로우 솔더링(reflow soldering) 공정을 통하여 접속하게 되는데, 이러한 리플로우 솔더링 공정이란 PCB 기판 위에 다수의 핀 및 기타 회로 구성요소들을 접착하기 위하여 PCB 패드에 솔더를 바르고, 상기 PCB 기판을 고온의 공기가 분사되는 리플로우 장치 내로 통과시키면서 솔더에 열이 가해져서 녹으면서 다수의 핀 등을 부착시키는 공정이다.
그러나, PCB 기판을 수직으로 세워서 다수의 핀과 접착시켜야 하는 경우, 솔더가 리플로우 되는 과정에서 녹아 핀의 표면을 타고 흘러내리는 현상이 발생한다.
이는 냉땜의 원인이 되기도 하고, 도전성 핀으로 납이 전이됨으로써, 도전 경로가 길어지거나 일정하지 않게 되고 도전성 핀의 전기 저항이 증가되는 문제점이 있다.
한국 공개 특허 10-2008-0090859
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소켓 리드가 PCB 보드 상의 패드(랜드)와 솔더링 접합되는 반도체 테스트용 젠더에 있어서, 리드와 패드 간의 냉땜을 방지하고 접속 능력을 개선하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 PCB 보드 일면 혹은 양면에 적어도 하나 이상의 소켓을 체결할 수 있기 때문에 다량의 반도체 기기를 신속하게 처리할 수 있는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소켓이 PCB 보드 상에 수직으로 세워 조립함에 있어서, 리플로우 솔더링 공정에도 불구하고, 솔더가 리드의 표면을 따라 흘러내리지 않도록 방지하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 반도체 테스트용 버티컬 젠더는, 반도체 기기의 전기적 성능을 검사하는 PCB 보드, 및 상기 PCB 보드의 일면 혹은 양면에 수직으로 체결되고, 도전성 리드를 이용하여 상기 PCB 보드의 패드와 솔더링 접속되는 하나 이상의 테스트 소켓을 포함하여 구성된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, PCB 보드가 스탠드 업(stand-up) 상태에서 소켓을 조립하기 때문에, 소켓의 조립이 매우 정확하고 신속하여 조립 수율이 크게 개선된다.
둘째, PCB 보드를 수직으로 세워서 리플로우 기기를 통과하기 때문에, 솔더 페이스트가 버티컬 리드를 타고 흘러내리지만, 버티컬 리드의 전부 혹은 일부에서 레이저를 이용하여 도금층이 제거됨으로써, 레이저 후처리 영역이 흘러내리는 납을 홀딩하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 버티컬 젠더의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 버티컬 젠더의 구성을 나타내는 부분 측단면도.
도 3은 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 바디 및 리드의 조립을 나타내는 확대 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 버티컬 젠더의 제조 방법을 나타내는 순서도.
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.
본 발명은 PCB 패드와 소켓의 테스트 핀을 열 융착시키는 납이 도금층을 타고 흘러내려서 패드와 핀에 부착되지 않아 전기적으로 연결되지 않는 냉땜이 발생되고, 이로 인하여 접속 불량이 발생되는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 소켓 리드와 PCB 패드가 수직 상태에서 솔더를 이용하여 접합된다. 한편, 버티컬 리드는 금속층 상에 다양한 도금층을 포함하고 있다. 이때, 솔더의 납 성분은 전술한 도금층을 따라 전이되고, 정작 솔더는 줄어들면서 결과적으로 냉납(가령, 납땜이 떨어짐)이 된다.
가령, 본 발명의 경우 PCB 보드를 수직으로 세운 상태에서 소켓을 결합하고, 리플로우 하기 때문에, 솔더가 하부로 흘러내리게 된다. 솔더의 리플로우 과정에서 흘러내리는 솔더는 냉땜의 원인이 되고, 또한 솔더가 리드를 타고 전이되기 때문에 전기 저항이 증가되어 정상적인 전기적 검사을 수행할 수 없게 된다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 리플로우 솔더링 공정 시 납 전이가 방지되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 테스트용 버티컬 젠더(100)는, PCB 보드(200), 및 PCB 보드(200)의 일면 혹은 양면에 수직으로 체결되고, 버티컬 리드(320)를 이용하여 PCB 보드(200)의 패드(210)와 솔더링 접합되는 하나 이상의 테스트 소켓(300)을 포함한다.
도 3 내지 도 5을 참조하면, 테스트 소켓(300)은, 폭 방향 중심에는 반도체 기기(D)의 접속 단자가 삽입되는 인서트 홈(302)이 구비됨으로써, 상기 홈을 중심으로 양측으로 분리되고, 길이 방향으로 다수의 제1 및 제2슬롯(312, 314)이 일정한 간격으로 형성되는 블록(310), 및 상기 각 제1 및 제2슬롯(312, 314)에 설치되는 한 쌍의 제1 및 제2리드(322, 324)를 포함한다.
반도체 기기(D)는 특별히 한정되지는 않으나, D램 메모리 모듈, 카메라 모듈, 기타 반도체 장치 등 전기적 신호를 측정하고자 하는 모든 장치를 포함한다.
블록(310)은 PCB 보드(200)와 체결되기 위하여, 체결 수단(도면부호 없음)이 통과하는 체결 홀이 더 구비될 수 있다.
제1 및 제2리드(322, 324)는 다양한 형상의 와이어 스틱의 형태로 제공되고, 전기 전도성이 우수한 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 혹은 그 합금을 이용하여 성형되며, 그 표면에 금(Au) 및/혹은 니켈(Ni)이 도금 처리될 수 있다. 금-니켈 등을 이용하여 도금하는 것은, 무엇보다도 전기적 특성이 우수하고, 내열성 및 내마모성에 유리하기 때문이다.
그러나, 이러한 도금층은 성능 개선 뿐만 아니라 표면 보호 기능을 갖게 되고, 두께가 균일하고 표면이 매끄럽게 된다. 결국, 도금층은 납이 전이되는 통로가 될 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 이러한 도금층이 레이저에 노출되면 일부 제거되며, 레이저에 의하여 열 처리된 영역은 흘러내리는 납이 홀딩되는 배리어 기능을 수행하게 된다.
제1리드(322)는, 전체적으로 “U”자 형상으로써, 반도체 기기(D)의 제1접속 단자와 콘택되는 제1콘택 영역(322a), 제1슬롯(312)에 지지되는 제1지지 영역(322b), PCB 보드(200)의 패드와 접속되는 제1접속 영역(322c), 및 제1접속 영역(322c)으로부터 연장되고 제1지지 영역(322b)과 연결되는 제1연장 영역(322d)을 포함한다.
제2리드(324)는, 전체적으로 “T”자 형상으로써, 반도체 기기(D)의 제2접속 단자와 콘택되는 제2콘택 영역(324a), 제2슬롯(314)에 지지되는 제2지지 영역(324b), PCB 보드(200)의 패드와 접속되는 제2접속 영역(324c), 및 제2접속 영역(324c)으로부터 연장되고 제2지지 영역(324b)과 연결되는 제2연장 영역(324d)을 포함한다.
제1접속 영역(322c)과 제1연장 영역(322d)은 일직선 상에서 연장되지만, 제1접속 영역(322c)은 PCB 패드와 솔더링 되는 부분이기 때문에 제1연장 영역(322d)에 비하여 상대적으로 돌출되어 단차를 형성한다. 따라서, 단차에 의하여 발생되는 간극에 의하여 솔더의 납 전이가 더 촉진된다.
레이저 열 처리에 의한 도금층 리세스 영역(322f)은 제1접속 영역(322c)과 인접한 제1연장 영역(322d) 일부에 제한될 수 있다. 다만, 상기 도금층 리세스 영역(322f)은 상기 제1연장 영역(322d) 보다 더 길게 형성될 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 리플로우 솔더링 공정 시 납 전이가 방지되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더의 제조 방법을 설명한다.
블록(310)의 제1슬롯(312)에 제1리드(322)를 인서트하여 조립한다(S110). 블록(310)의 제2슬롯(314)에 제2리드(324)를 인서트하여 조립한다(S120).
제1연장 영역(322d)의 일부에 레이저를 노출시켜 가열한다(S130). 레이저에 노출된 제1연장 영역(322d)의 도금층이 열처리에 의하여 녹아 제거된다.
제1접속 영역(322c) 및 제2접속 영역(324c)에 솔더를 페이스트 처리한다(S140).
체결 수단을 이용하여 소켓(300)을 PCB 보드(200) 상에 조립한다(S150).
소켓(300)이 체결된 PCB 보드(200)에 대하여 리플로우 솔더링 공정을 실시한다(S160). 이때, PCB 보드(200)의 패드와 소켓(300)의 리드 사이에는 고온의 열기가 통과하면서 솔더가 녹아 패드와 리드를 부착시킨다.
이로써, 솔더 일부가 레이저에 의한 열처리되고, 도금층이 제거된 리세스 영역(322f)에 의하여 솔더는 더 이상 제1연장 영역(322d)으로 전이 되지 않는다.
한편, 제2접속 영역(324c)의 경우에는 제2연장 영역(324d)이 수평 상태에 있기 때문에, 납 전이의 염려가 없다. 따라서 레이저에 의한 열처리가 생략된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 D램 기타 메모리 모듈의 전기적 검사를 수행하는 소켓이 PCB 보드의 일면 혹은 양면에 수직으로 체결됨으로써, 검사 수율이 개선되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더에 있어서, 솔더가 리플로우 되면서 소켓의 테스트 핀을 타고 흘러내리는 것을 방지하도록 핀의 일부 영역을 레이저로 열 처리하는 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: 버티컬 젠더 200: PCB 보드
300: 테스트 소켓 310: 블록
320: 리드

Claims (8)

  1. 반도체 기기의 전기적 성능을 검사하는 PCB 보드; 및
    상기 PCB 보드의 일면 혹은 양면에 수직으로 체결되고, 도전성 리드를 이용하여 상기 PCB 보드의 패드와 솔더링 접속되는 하나 이상의 테스트 소켓을 포함하되,
    상기 테스트 소켓은,
    폭 방향 중심에는 상기 반도체 기기의 접속 단자가 삽입되는 인서트 홈이 구비되고, 상기 인서트 홈을 중심으로 양측으로 분리되며, 상기 양측에는 길이 방향으로 다수의 제1 및 제2슬롯이 일정한 간격으로 형성되는 블록; 및
    상기 각 제1 및 제2슬롯에 설치되는 한 쌍의 제1 및 제2리드를 포함하고,
    상기 제1리드는, 전체적으로 “U”자 형상으로써, 상기 반도체 기기의 제1접속 단자와 콘택 되는 제1콘택 영역; 상기 제1슬롯에 지지되는 제1지지 영역; 상기 PCB 보드의 패드와 접속 되는 제1접속 영역; 및 상기 제1접속 영역으로부터 연장되고 제1지지 영역과 연결되는 제1연장 영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2리드는 도전성 금속으로 성형되는 와이어 스틱, 및 상기 와이어 스틱 표면에 적층되는 금-니켈 도금층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1연장 영역의 일부에 레이저를 노출시켜 가열됨으로써, 상기 금-니켈 도금층이 제거되고, 도금층 리세스 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도금층 리세스 영역은 상기 제1연장 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2리드는, 전체적으로 “T”자 형상으로써, 상기 반도체 기기의 제2접속 단자와 콘택 되는 제2콘택 영역; 상기 제2슬롯에 지지되는 제2지지 영역; 상기 PCB 보드의 패드와 접속되는 제2접속 영역; 및 상기 제2접속 영역으로부터 연장되고 상기 제2지지 영역과 연결되는 제2연장 영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더.
  8. 청구항 7의 반도체 테스트용 버티컬 젠더를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 블록의 상기 제1슬롯에 상기 제1리드를 조립하는 단계;
    상기 블록의 상기 제2슬롯에 상기 제2리드를 조립하는 단계;
    상기 제1연장 영역의 일부에 레이저를 노출시켜 가열하는 단계;
    상기 제1 및 제2접속 영역에 솔더를 페이스트 하는 단계;
    체결 수단을 이용하여 상기 소켓을 상기 PCB 보드 상에 조립하는 단계; 및
    상기 PCB 보드에 대하여 리플로우 솔더링 공정을 실시하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 테스트용 버티컬 젠더의 제조 방법.
KR1020190028600A 2019-03-13 2019-03-13 리플로우 솔더링 공정 시 납 전이가 방지되는 반도체 테스트용 버티컬 젠더 및 그 제조 방법 KR102172787B1 (ko)

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