KR102248916B1

KR102248916B1 - 테스트 소켓

Info

Publication number: KR102248916B1
Application number: KR1020200044046A
Authority: KR
Inventors: 전진국; 차상훈; 정창모
Original assignee: 주식회사 오킨스전자
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-05-07
Also published as: KR102248916B9

Abstract

본 발명은, 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 장치의 콘택 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 있어서, 콘택 패드에 접속되는 제1 접속부, 제1 접속부 양측에서 수직 방향으로 연장되는 지지부 및 지지부 양측에서 수평 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 콘택 핀과, 콘택 핀이 삽입되는 복수의 관통 홀이 형성되며, 관통 홀 하부 중앙에 지지부의 내측 형상에 대응하여 걸림턱이 형성되며, 관통 홀 하부 양측에 돌출부의 형상에 대응하여 끼움홈이 형성되는 하우징을 포함하는 테스트 소켓을 제공한다.

Description

테스트 소켓{TEST SOCKET}

본 발명은, 테스트 소켓에 관한 것으로 더욱 상세하게는 테스트 장치 및 반도체 기기 사이에 개재되어 반도체 기기를 검사하기 위한 테스트 소켓에 관한 것이다.

최근 반도체 및 디지털 제품의 다기능화, 소형화 추세에 따라 전자 부품도 초소형화 되어 가고 있다. 특히, 메모리 반도체 패키지의 경우, 단자들에 해당하는 솔더 볼이 2차원 어레이 구조로 배치된 BGA(Ball Grid Array) 패키지 구조가 널리 채용되고 있다. 그에 따라, 산업현장에서 이러한 BGA 패키지 구조의 반도체 패키지를 검사하기 위한 고기능 테스트 소켓의 개발에 대한 요구가 커지고 있는 상황이다.

기존에 BGA 패키지 구조의 반도체 패키지를 검사하기 위해, 메모리 핸들러는 포고 핀(Pogo-Pin) 소켓이나 실리콘 러버 콘택 방식의 소켓을 이용하고 있다. 최근에 반도체 패키지 기술이 발전하면서 매우 미세한 피치의 BGA가 적용된 반도체 패키지들이 나오고 있는데(예컨대, 0.5㎜~1.0㎜가 주류를 이루던 것이 최근 0.3㎜ 이하로 축소되는 경향에 있는데), 포고-핀 소켓의 경우, 장시간 사용과 물리적인 힘으로 인한 핀의 불량 문제와, 극히 제한된 부분의 접촉에 따른 접촉 불량으로 인한 검사 오류 문제가 있고, 또한, BGA의 미세 피치에 따른 얼라인 문제가 발생하고 있다.

한편, 금속 파우더를 이용한 실리콘 러버 콘택 방식의 소켓은, BGA의 미세 피치에 대응하여 피치를 미세화 하는데 한계가 있으며, 또한 얼라인 문제도 여전히 남아 있다.

이에 따라, 미세 피치에 대응하는 동시에 반도체 기기 및 테스트 장치 간 짧은 신호 경로를 형성하여 검사 신뢰성을 향상시킬 수 있는 테스트 소켓의 개발이 시급하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 미세 피치에 대응할 수 있고 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 테스트 소켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 장치의 콘택 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 있어서, 콘택 패드에 접속되는 제1 접속부, 제1 접속부 양측에서 수직 방향으로 연장되는 지지부 및 지지부 양측에서 수평 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 콘택 핀과, 콘택 핀이 삽입되는 복수의 관통 홀이 형성되며, 관통 홀 하부 중앙에 지지부의 내측 형상에 대응하여 걸림턱이 형성되며, 관통 홀 하부 양측에 돌출부의 형상에 대응하여 끼움홈이 형성되는 하우징을 포함하는 테스트 소켓을 제공한다.

여기서, 콘택 핀은, 지지부 양단에서 수직 방향으로 연장되는 한 쌍의 핀 몸체와, 한 쌍의 핀 몸체 중 적어도 하나에서 연장되어 도전 볼에 접속되는 제2 접속부를 더 포함한다.

또한, 돌출부는 끼움홈에 끼움 삽입되어 콘택 핀을 하우징에 고정한다.

또한, 지지부의 외측면 중 적어도 일부는 관통 홀 하부 양측에 접촉하고, 지지부의 내측면 중 적어도 일부는 걸림턱에 접촉한다.

또한, 관통홀은, 하부 보다 상부의 직경이 더 크거나, 하부에서 상부로 갈수록 직경이 커진다.

또한, 관통홀은, 한 쌍의 핀 몸체 및 제2 접속부가 좌우로 이동할 수 있는 이동 공간을 제공한다.

또한, 제2 접속부는, 도전 볼을 감싸는 형태, 도전 볼을 받치는 형태 및 도전 볼의 일측을 거는 형태 중 적어도 하나로 형성된다.

또한, 제2 접속부 간 간격은 관통홀 상부의 직경 보다 작거나, 한 쌍의 핀 몸체 간 간격은 관통홀 상부의 직경 보다 작다.

또한, 콘택 핀은, 제2 접속부를 관통홀의 하부에서 상부 방향으로 삽입하여 하우징에 체결된다.

또한, 관통홀 하단은, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 커진다.

또한, 제2 접속부는, 한 쌍의 핀 몸체 중 적어도 하나의 탄성력에 비례하여 양측 또는 일측으로 확장되고, 탄성력이 제거되면 원래 상태로 복귀한다.

본 발명의 테스트 소켓에 따르면 BGA의 미세 피치에 대응하여 미세 피치 가공이 용이하고 대량 생산에 적합한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 테스트 장치 및 반도체 기기 간 신호 경로가 짧아져 신호 특성이 좋아지고 검사의 신뢰성이 한층 높아지는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓의 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 콘택 핀의 사시도이다.
도 7내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하우징 및 콘택 핀의 결합 과정을 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

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, 본 발명에 의한 테스트 소켓의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

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

구체적으로, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 테스트 소켓은, 반도체 기기의 도전 볼(B)과 테스트 장치의 콘택 패드(P)를 전기적으로 연결하여, 반도체 기기와 테스트 장치 사이에서 전기적 검사를 수행한다.

본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓은 콘택 핀(100) 및 하우징(200)을 포함하여 구성될 수 있다.

콘택 핀(100)은 제1 및 제2 접속부(110, 150), 지지부(120), 돌출부(130) 및 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 접속부(110)는 콘택 패드(P)에 접속되고, 지지부(120)는 제1 접속부(110) 양측에서 수직 방향으로 연장되어 형성된다. 예를 들어, 제1 접속부(110) 및 지지부(120)는 U자형으로 형성될 수 있다. 그리고, 돌출부(130)는 지지부(120) 양측에서 수평 방향으로 돌출되도록 형성된다. 여기서, 돌출부(130)는, 후술할 끼움 홈(230)에 용이하게 끼움 삽입될 수 있도록 쐐기(wedge) 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

한 쌍의 핀 몸체(141, 142)는 지지부(120) 양단에서 각각 수직 방향으로 연장되어 형성되고, 제2 접속부(150)는, 반도체 기기의 도전 볼(B)에 접속되는 구성으로서, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 중 적어도 하나에서 연장되어 형성된다.

한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 간 간격은 상하부보다 중앙부가 더 좁게 형성될 수 있다. 이를 통해, 콘택 핀(100)의 탄성력을 더 높일 수 있고 반도체 기기의 도전 볼(B) 콘택 시 삽입력을 더 낮출 수 있다.

여기서, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)는, 도 4 및 도 5와 같이 대칭적으로 형성되거나, 도 6과 같이 비대칭적으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 4 및 도 5와 같이, 제2 접속부(150)는 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)에서 각각 연장되어 형성되거나, 도 6과 같이, 제2 접속부(150)는 한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 중 어느 하나에서 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서의 제2 접속부(150)는 양단이 반도체 기기의 도전 볼(B)에 접촉되고, 도 6에서의 제2 접속부(150)는 일단이 반도체 기기의 도전 볼(B)에 접촉된다.

전술한 콘택 핀(100)은, 금속 등의 도전성 물질로 이루어지며, 기계적 가공을 통해 형성되거나, 멤스(Micro Electro Mechanical System; MEMS) 공정 및 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.

특히, 멤스 공정으로 형성하는 경우 BGA의 미세 피치에 대응하여 미세 피치 가공이 용이하고 대량 생산에 적합하다.

하우징(200)은, 콘택 핀(100)이 삽입되는 복수의 관통 홀(210)이 형성되며, 관통 홀(210) 하부 중앙에 지지부(120)의 내측 형상에 대응하여 걸림턱(220)이 형성된다. 그리고, 하우징(200)은 관통 홀(210) 하부 양측에 돌출부(130)의 형상에 대응하여 끼움홈(230)이 형성된다.

여기서, 하우징(200)은 절연 물질로 이루어지며 단층 구조로 형성된다. 즉, 하우징(200)의 관통홀(210), 걸림턱(220) 및 끼움홈(230)은 일체로 형성된다.

콘택 핀(100)이 하우징(200) 내에 체결되면, 지지부(120)는 관통홀(210) 하부 및 걸림턱(220)에 접촉되어 콘택 핀(100)을 하우징(200)의 관통홀(210) 내에서 지지하는 역할을 수행한다. 그리고, 돌출부(130)는 끼움홈(230)에 끼움 삽입되어 콘택 핀(100)을 하우징(200)에 고정하는 역할을 수행한다.

여기서, 지지부(120)는 외측면 중 적어도 일부가 관통 홀(210) 하부 양측에 접촉하고, 내측면 중 적어도 일부가 걸림턱(220)에 접촉한다. 이에 따라, 콘택 핀(100)을 하우징(200) 내에서 지지할 수 있게 된다.

관통홀(210)은, 도 1 내지 도 3과 같이, 하부 보다 상부의 직경이 더 크게 형성되거나, 도면과 달리 하부에서 상부로 갈수록 직경이 점차 커지도록 형성될 수 있다.

그리고, 제2 접속부(150) 간 간격은 관통홀(210) 상부의 직경 보다 작거나, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 간 간격은 관통홀(210) 상부의 직경 보다 작게 형성된다.

이에 따라, 관통홀(210)은 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)와 제2 접속부(150)가 좌우로 이동할 수 있는 유동 공간을 제공하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓의 결합 과정을 설명하겠다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 제2 접속부(150)는, 반도체 기기의 도전 볼(B)을 감싸는 형태, 도전 볼(B)을 받치는 형태 및 도전 볼(B)의 일측을 거는 형태 중 적어도 하나의 형태로 형성될 수 있다.

콘택 핀(100)은 제2 접속부(150)를 관통홀(210)의 하부에서 상부 방향으로 삽입하여 하우징(200)에 체결된다.

여기서, 관통홀(210) 하단은, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 커지도록 형성되거나 곡면 형상으로 형성됨으로써, 제2 접속부(150)를 관통홀(210)에 용이하게 삽입시킬 수 있다.

콘택 핀(100)은, 콘택 핀(100)을 관통홀(210)에 삽입하는 과정에서 돌출부(130)가 끼움홈(230)에 밀려 들어감으로써 하우징(200)에 고정된다.

콘택 핀(100)의 삽입이 완료되면, 지지부(120)의 외측면 중 적어도 일부는 관통 홀(210) 하부 양측에 접촉하고, 지지부(120)의 내측면 중 적어도 일부는 걸림턱(220)에 접촉한다. 이에 따라, 제1 접속부(110) 및 지지부(120)는 이동할 수 없는 상태가 된다.

그러나, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)는, 유동 공간을 제공하는 관통 홀(210) 상부에 위치하여 제2 접속부(150)의 가압 여부에 따라 좌우로 이동할 수 있다.

한편, 제1 접속부(110)는 하우징(200) 하부에서 노출되고, 제2 접속부(150)는 하우징(200) 상부에서 노출될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓의 동작 방법을 설명하겠다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 제2 접속부(150)는 한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 중 적어도 하나의 탄성력에 비례하여 양측 또는 일측으로 확장되고, 탄성력이 제거되면 원래 상태로 복귀한다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓은 비교적 낮은 삽입력으로 용이하게 제2 접촉부(150)를 반도체 기기의 도전 볼(B)을 접촉시킬 수 있다.

구체적으로, 도 10 내지 도 11의 (b)를 참조하면, 반도체 기기의 도전 볼(B)에 의해 제2 접속부(150)의 양단이 가압되면, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)는 탄성력에 의해 양측으로 벌어진다. 이 때, 제2 접속부(150)의 양단 외측면은 관통홀(210) 상부 내측면에 접촉할 수 있다.

그리고, 도 12의 (b)를 참조하면, 반도체 기기의 도전 볼(B)에 의해 제2 접속부(150)의 일단이 가압되면, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 중 어느 하나(141)만 탄성력에 의해 일측으로 벌어진다. 이 때, 제2 접속부(150)의 일단 외측면은 관통홀(210) 상부 내측면에 접촉할 수 있다.

여기서, 도 12의 경우, 도 10 및 도 11과 달리 한 쌍의 핀 몸체(141, 142) 중 어느 하나만 이동하기 때문에, 관통홀(21)의 상부 폭을 더 작게 형성할 수 있어 도 10 및 도 11 보다 미세 피치 가공이 더욱더 용이하다.

제2접속부(150)는 도10의 (b)와 같이 반도체 기기의 도전 볼(B)을 감싸거나, 도 11의 (b)와 같이 도전 볼(B)을 받치거나, 도 12의 (b)와 같이 도전 볼(B)의 일측을 걸 수 있다. 이에 따라, 신호 경로가 짧아져 신호 특성이 좋아지고 검사의 신뢰성이 한층 높아진다.

도 10 내지 도 12의 (a)를 참조하면, 검사 종료 후 콘택 핀(100)의 제2 접속부(112)에 인가되었던 가압이 해제되면, 한 쌍의 핀 몸체(141, 142)는 탄성력에 의해 팽창 복원되고, 이와 동시에 한 쌍의 핀 몸체(141. 142) 간 간격이 좁아진다. 이 때, 제2 접속부(150)의 양단 또는 일단 외측면은 관통홀(210) 상부 내측면과 이격된다.

이와 같이, 본 발명의 테스트 소켓에 따르면, BGA의 미세 피치에 대응하여 미세 피치 가공이 용이하고 대량 생산에 적합하고, 테스트 장치 및 반도체 기기 간 신호 경로가 짧아져 신호 특성이 좋아지고 검사의 신뢰성이 한층 높아진다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 콘택 핀
110: 제1 접속부
120: 지지부
130: 돌출부
141, 142: 한 쌍의 핀 몸체
150: 제2 접속부
200: 하우징
210: 관통홀
220: 걸림턱
230: 끼움홈

Claims

반도체 기기의 도전 볼과 테스트 장치의 콘택 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 있어서,
상기 콘택 패드에 접속되는 제1 접속부, 상기 제1 접속부 양측에서 수직 방향으로 연장되는 지지부 및 상기 지지부 양측에서 수평 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 콘택 핀; 및
상기 콘택 핀이 삽입되는 복수의 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀 하부 중앙에 상기 지지부의 내측 형상에 대응하여 걸림턱이 형성되며, 상기 관통 홀 하부 양측에 상기 돌출부의 형상에 대응하여 끼움홈이 형성되는 하우징
을 포함하는 테스트 소켓.
제 1 항에 있어서,
상기 콘택 핀은
상기 지지부 양단에서 수직 방향으로 연장되는 한 쌍의 핀 몸체; 및
한 쌍의 핀 몸체 중 적어도 하나에서 연장되어 상기 도전 볼에 접속되는 제2 접속부
를 더 포함하는 테스트 소켓.
제 1 항에 있어서,
상기 돌출부는
상기 끼움홈에 끼움 삽입되어 상기 콘택 핀을 상기 하우징에 고정하는
테스트 소켓
제 1 항에 있어서,
상기 지지부의 외측면 중 적어도 일부는 상기 관통 홀 하부 양측에 접촉하고, 상기 지지부의 내측면 중 적어도 일부는 상기 걸림턱에 접촉하는
테스트 소켓.
제 1 항에 있어서,
상기 관통홀은
하부 보다 상부의 직경이 더 큰
테스트 소켓.
제 1 항에 있어서,
상기 관통홀은
하부에서 상부로 갈수록 직경이 커지는
테스트 소켓.
제 2 항에 있어서,
상기 관통홀은
상기 한 쌍의 핀 몸체 및 상기 제2 접속부가 좌우로 이동할 수 있는 이동 공간을 제공하는
테스트 소켓
제 2 항에 있어서,
상기 제2 접속부는
상기 도전 볼을 감싸는 형태, 상기 도전 볼을 받치는 형태 및 상기 도전 볼의 일측을 거는 형태 중 적어도 하나로 형성되는
테스트 소켓.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 접속부 간 간격은 상기 관통홀 상부의 직경 보다 작거나, 상기 한 쌍의 핀 몸체 간 간격은 상기 관통홀 상부의 직경 보다 작은
테스트 소켓.
제 2 항에 있어서,
상기 콘택 핀은
상기 제2 접속부를 상기 관통홀의 하부에서 상부 방향으로 삽입하여 상기 하우징에 체결되는
테스트 소켓.
제 10 항에 있어서,
상기 관통홀 하단은
상부에서 하부로 갈수록 직경이 커지는
테스트 소켓.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 접속부는
상기 한 쌍의 핀 몸체 중 적어도 하나의 탄성력에 비례하여 양측 또는 일측으로 확장되고, 상기 탄성력이 제거되면 원래 상태로 복귀하는
테스트 소켓.