KR102496532B1 - 반도체 패키지의 테스트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 패키지의 테스트장치는, 패키지 온 패키지 타입(POP)의 반도체 패키지를 테스트하기 위한 반도체 패키지의 테스트 장치로서, 테스트 신호를 제공하는 테스터 보드에 장착되고, 하부 패키지의 하부 단자에 접속되어 상기 하부 패키지를 상기 테스터 보드와 전기적으로 연결하기 위한 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 제1 도전부를 구비하는 하부 소켓과, 일단이 상부 패키지의 상부 패키지 단자와 접촉되고 타단이 상기 하부 패키지의 상부 단자에 접속될 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 제2 도전부를 구비하는 상부 소켓과, 상기 상부 패키지가 결합되고, 상기 하부 소켓 측으로 접근하거나 상기 하부 소켓으로부터 멀어질 수 있도록 이동 가능한 푸셔 및 상기 푸셔에 이동 가능하게 결합되고, 상기 푸셔를 통해 진공압을 제공받아 상기 하부 패키지를 흡착하고 가압할 수 있는 흡착 패드를 포함하고, 상기 하부 패키지에 접촉하는 상기 흡착 패드의 적어도 하면에는 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱 또는 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어진 점착 방지 부재가 형성되어 있다.

Description

반도체 패키지의 테스트 장치{TEST APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은 반도체 패키지의 테스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 패키지와 상부 패키지가 상하로 적층되는 패키지 온 패키지 타입(POP)의 반도체 패키지의 정상 작동 여부를 검사하기 위한 실리콘 러버 소켓을 이용한 반도체 패키지의 테스트 장치에 관한 것이다.
반도체 패키지는 미세한 전자회로가 고밀도로 집적되어 형성되어 있으며, 제조공정 중에 각 전자회로의 정상 여부에 대한 테스트 공정을 거치게 된다. 테스트 공정은 반도체 패키지가 정상적으로 동작하는지 여부를 테스트하여 양품과 불량품을 선별하는 공정이다.
반도체 패키지의 테스트에는 반도체 패키지의 단자와 테스트 신호를 인가하는 테스터를 전기적으로 연결하는 테스트 장치가 이용된다. 테스트 장치는 테스트 대상이 되는 반도체 패키지의 종류에 따라 다양한 구조를 갖는다.
최근, 부품 크기를 최소화하고 신호 전달이 빠르게 이루어질 수 있는 패키지 온 패키지(POP) 형태의 반도체 패키지의 사용이 증가하면서, 이러한 반도체 패키지를 테스트하기 위한 테스트 장치의 수요도 꾸준하게 이어지고 있다.
패키지 온 패키지 방식은 하나의 패키지 위에 다른 기능을 하는 패키지를 차례로 쌓는 방식으로 이루어진다. 스마트폰이나 태블릿 PC에 이용되는 반도체 패키지의 경우, 수직적 확장으로 3차원 패키지를 구현하기 위해 AP, 베이스 밴드 칩과 메모리를 적층하는 패키지 온 패키지 형태를 취한다. 패키지 온 패키지 방식은 연결 배선의 길이를 최소화할 수 있어 이차원 배열 시 발생하는 신호 지연, 임피던스 부정합 등의 손실을 최소화할 수 있고, 공간적으로 수직 방향을 활용하므로 단위 면적당 실장 면적을 극대화하여 대용량, 초소형 부품을 구현할 수 있다.
또한, 패키지 온 패키지 방식은 테스트가 완료된 패키지를 적층하게 되므로, 수율을 높일 수 있다. 예를 들어, 로직과 메모리 소자를 하나의 패키지로 제작하는 경우, 둘 중 하나가 바뀌면 전체 테스트 프로그램과 테스트 보드를 수정해야 하므로 시간과 비용이 많이 드는 문제가 있다. 반면, 패키지 온 패키지 방식은 로직 패키지와 메모리 패키지를 각각 테스트한 후 패키지를 적층하므로 변동 발생 시 해당 패키지의 테스트 도구만 변경하면 되므로 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.
패키지 온 패키지 형태의 반도체 패키지를 테스트하기 위한 종래의 테스트 장치는 전기 신호 전달을 위한 포고핀을 포함하는 하부 테스트 소켓 및 상부 테스트 소켓과, 상부 테스트 소켓과 결합되는 푸셔(Pusher)를 포함한다. 하부 테스트 소켓은 하부 패키지와 전기적으로 연결되도록 테스터 보드에 설치되고, 상부 패키지는 상부 테스트 소켓과 전기적으로 연결되도록 상부 테스트 소켓의 상부에 장착된다. 이러한 테스트 장치에서는 푸셔에 설치된 진공 픽커(Vacuum Picker)의 흡착 패드가 하강하여 하부 패키지를 흡착(Pick)한 후 하부 패키지를 하부 테스트 소켓에 로딩(Place)하면, 푸셔가 하부 테스트 소켓 측으로 이동하여 상부 테스트 소켓의 도전부와 하부 패키지의 상부 단자가 접속됨으로써 테스트 보드와, 하부 테스트 소켓, 하부 패키지와, 상부 테스트 소켓 및 상부 패키지가 전기적으로 연결되어 전기적 테스트가 진행된다.
그런데 종래의 테스트 장치는 하부 테스트 소켓과 상부 테스트 소켓이 포고핀을 갖는 구조로 형성되어 상부 패키지와 하부 패키지 사이의 신호 전송로의 길이가 길기 때문에, 고속 신호 전송에 있어 신호 왜곡이 발생하기 쉽다. 따라서, 고속 동작을 하는 반도체 패키지의 정밀 검사가 불가능한 문제가 있다.
따라서 최근에는 하부 테스트 소켓과 상부 테스트 소켓으로 길이가 긴 포고핀을 이용한 테스트 소켓 대신에 신호 전송 길이가 현저하게 짧은 실리콘 러버 소켓을 패키지 온 패키지 형태의 반도체 패키지를 테스트하는데 사용하는 것이 고려되고 있다.
실리콘 러버 소켓은 실리콘 등 탄성력을 갖는 소재의 내부에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태의 도전부가 절연부 안쪽에 서로 절연되도록 배치된 구조로 이루어져 있고, 도전부가 가압되면 도전부 내부의 도전성 입자들이 접촉하면서 도전로가 형성되는 특징을 갖는 것으로 도전로의 길이가 짧아 고속 신호 전송에 유리하다. 이러한 실리콘 러버 소켓을 이용하여 패키지 온 패키지 형태의 반도체 패키지를 테스트하는 테스트 장치에서는 상부의 반도체 패키지를 가압해 주는 푸셔(Pusher)에 이동 가능하게 결합된 진공 픽커(Vacuum Picker)의 흡착 패드가 하강하여 검사 대상이 되는 하부 반도체 패키지를 진공상태로 흡착(Pick)한 상태에서 실리콘 러버 소켓으로 구성되는 하부 테스트 소켓 상부에 위치(Place)시킨 다음 더욱 하강하여 하부 패키지를 가압(Pushing)하는 것에 의해 하부 반도체 패키지의 단자와 하부 테스트 소켓의 도전부를 접속시켜 도전시키는 역할까지 수행한다.
그런데 진공 픽커의 흡착 패드는 반도체 패키지를 보호하고 진공 흡착 성능을 높이기 위해 실리콘이나 고무 계열의 탄성 재질로 이루어지므로 실리콘이나 고무 재질의 특성에 의해 하부 반도체 패키지가 흡착 패드에 달라붙는 소위 스티키(Sticky) 현상이 발생한다. 이러한 스티키 현상을 방지하기 위해 종래에는 반도체 패키지와 밀착되는 진공 픽커의 표면에 대전 방지 코팅 또는 특수 코팅을 하는 방법 등이 시행되었으나 여전히 스티키 현상이 개선되지 않은 문제가 있었다.
공개특허공보 제2015-0106848호 (2015. 9. 22.) 등록특허공보 제10-1555965호 (2015. 9. 25.)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 고속 동작을 하는 패키지 온 패키지 형태의 반도체 패키지를 정밀하게 테스트할 수 있는 반도체 패키지의 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 진공 픽커의 흡착 패드에 반도체 패키지가 달라붙는 스티키 현상을 방지할 수 있는 반도체 패키지의 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 반도체 패키지의 테스트장치는, 패키지 온 패키지 타입(POP)의 반도체 패키지를 테스트하기 위한 반도체 패키지의 테스트 장치로서, 테스트 신호를 제공하는 테스터 보드에 장착되고, 하부 패키지의 하부 단자에 접속되어 상기 하부 패키지를 상기 테스터 보드와 전기적으로 연결하기 위한 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 제1 도전부를 구비하는 하부 소켓; 일단이 상부 패키지의 상부 패키지 단자와 접촉되고 타단이 상기 하부 패키지의 상부 단자에 접속될 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 제2 도전부를 구비하는 상부 소켓; 상기 상부 패키지가 결합되고, 상기 하부 소켓 측으로 접근하거나 상기 하부 소켓으로부터 멀어질 수 있도록 이동 가능한 푸셔; 및 상기 푸셔에 이동 가능하게 결합되고, 상기 푸셔를 통해 진공압을 제공받아 상기 하부 패키지를 흡착하고 가압할 수 있는 흡착 패드;를 포함하고, 상기 하부 패키지에 접촉하는 상기 흡착 패드의 적어도 하면에는 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱 또는 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어진 점착 방지 부재가 형성되어 있을 수 있다.
상기 점착 방지 부재는 상기 흡착 패드의 상면에도 형성되어 있을 수 있다.
상기 하부 패키지와 접촉하는 상기 흡착 패드는 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱 또는 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어지고, 상기 흡착 패드의 외곽 둘레에는 요철 형상의 주름이 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 도전부는 비탄성 절연소재로 이루어진 비탄성 절연 패드에 의해 지지될 수 있다.
상기 상부 패키지는 미리 선별된 양품의 패키지로 구성될 수 있다.
상기 흡착 패드는 상기 하부 패키지의 흡착을 위해 하강하고, 상기 하부 패키지를 가압하기 위해 더 하강할 수도 있다.
상기 흡착 패드는 그 하단부가 상기 상부 소켓의 상기 제2 도전부의 하면에서 1mm까지 하강할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치는 종래의 포고핀 구조의 테스트 장치에 비해 신호 전송로의 길이가 짧아 고속 신호 전송에 있어 신호 왜곡을 방지할 수 있고, 고속 동작을 하는 반도체 패키지의 정밀 테스트가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치는 반도체 패키지를 흡착하는 진공 픽커의 흡착 패드의 하면에 경질의 점착 방지 부재가 형성되어 검사가 완료된 반도체 패키지가 진공 픽커의 흡착 패드에 달라붙는 스티키 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치는 진공 픽커의 흡착 패드가 하부 패키지를 하부 소켓에 가압한 상태에서 푸셔의 가압력이 하부 패키지에 전달되므로, 푸셔의 과도한 가압력으로 인한 상부 소켓이나 하부 패키지의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치의 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착 패드의 다양한 변형예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치의 작용을 설명하기 위한 것이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 흡착 패드의 다양한 변형예를 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 양품으로 미리 선별된 상부 패키지(20)를 이용하여 하부 패키지(10)를 검사하는 패키지 온 패키지 타입(POP)의 반도체 패키지의 테스트에 이용되는 것으로, 테스트 신호를 발생하는 테스터 보드(30)와 패키지 온 패키지 타입(POP)의 반도체 패키지를 전기적으로 매개할 수 있다. 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 테스터 보드(30)에 장착되는 하부 소켓(110)과, 하부 소켓(110)이 장착되는 소켓 하우징(111) 및 가이드 하우징(120)과, 상부 소켓(140)이 탑재되고 구동부(40)로부터 이동력을 제공받아 움직일 수 있는 푸셔(130)와, 푸셔(130)에 결합되는 상부 소켓(140)과, 하부 패키지(10)를 흡착할 수 있도록 푸셔(130)에 이동 가능하게 결합되는 진공 픽커의 흡착 패드(150)를 포함한다.
하부 소켓(110)은 테스터 보드(30)에 장착되어 테스터 보드(30)와 하부 패키지(10)를 전기적으로 연결한다. 하부 소켓(110)은 소켓 하우징(111) 내에 배치되고, 제1 도전부(112)와 절연부(113)를 포함하여 구성된다.
제1 도전부(112)는 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 두께 방향으로 정렬되어 있는 형태로 이루어진다. 제1 도전부(110)는 복수 개가 접속 대상이 되는 하부 패키지(10)의 하부 단자(11)와 대응하도록 절연부(113)의 내측에 이격 배치된다.
제1 도전부(112)의 일단은 테스터 보드(30)에 구비되는 전극(미도시)과 접촉하고, 제1 도전부(112)의 타단은 하부 패키지(10)의 하부 단자(11)와 접촉한다.
제1 도전부(112)는 절연부(113)의 하부로 돌출하는 제1 도전부 범프를 포함할 수 있다. 제1 도전부 범프는 테스트시 테스트 보드(30)에 구비되는 전극(미도시)에 압착됨으로써 보다 안정적으로 접촉되는 것을 가능하게 한다.
제1 도전부(112)를 구성하는 탄성 절연물질로는 가교 구조를 갖는 내열성의 고분자 물질, 예를 들어, 실리콘 고무, 폴리부타디엔 고무, 천연 고무, 폴리이소플렌 고무, 스틸렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무, 스틸렌-부타디엔-디엔 블럭 공중합체 고무, 스틸렌-이소플렌 블럭 공중합체 고무, 우레탄 고무, 폴리에스테르계 고무, 에피크롤히드린 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무, 연질 액상 에폭시 고무 등이 이용될 수 있다.
또한, 제1 도전부(112)를 구성하는 도전성 입자로는 자장에 의해 반응할 수 있도록 자성을 갖는 것이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도전성 입자로는 철, 니켈, 코발트 등의 자성을 나타내는 금속의 입자, 혹은 이들의 합금 입자, 또는 이들 금속을 함유하는 입자 또는 이들 입자를 코어 입자로 하고 그 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 라듐 등의 도전성이 양호한 금속이 도금된 것, 또는 비자성 금속 입자, 글래스 비드 등의 무기 물질 입자, 폴리머 입자를 코어 입자로 하고 그 코어 입자의 표면에 니켈 및 코발트 등의 도전성 자성체를 도금한 것, 또는 코어 입자에 도전성 자성체 및 도전성이 양호한 금속을 도금한 것 등이 이용될 수 있다.
절연부(113)는 제1 도전부(112) 사이를 절연하는 것으로, 하부 소켓(110)의 외관을 이루고 제1 도전부(112)가 접촉 하중을 받을 때 지지하는 역할을 수행한다. 절연부(113)는 제1 도전부(112)를 구성하는 것과 동일한 탄성 절연물질로 형성될 수 있다.
절연부(113)의 재질은 상기와 같은 탄성 절연물질 이외에, 비탄성 절연 소재, 또는 그 밖에 제1 도전부(112) 사이를 절연시킬 수 있는 다양한 절연성 소재로 이루어질 수 있음은 물론이다.
가이드 하우징(120)은 소켓 하우징(111) 위에 설치된다. 가이드 하우징(120)은 하부 패키지(10)가 수용될 수 있는 수용홈(121)을 구비한다. 수용홈(121)은 가이드 하우징(120)을 상하 방향으로 관통하도록 형성될 수 있다. 가이드 하우징(120)의 수용홈(121)을 통해 하부 패키지(10)가 하부 소켓(110)에 도달할 수 있다. 가이드 하우징(120)에는 경사면(122)이 구비된다. 경사면(122)은 하부 소켓(110) 측으로 하강하는 푸셔(130)를 가이드할 수 있다. 즉, 상부 소켓(140)이 실린 푸셔(130)가 일측으로 치우친 상태로 하부 소켓(110) 측으로 이동하는 경우, 푸셔(130)가 경사면(122)에 접하여 경사면(122)을 따라 가이드될 수 있다. 따라서, 푸셔(130)가 상부 패키지(20)를 하부 패키지(10) 상의 정위치로 정렬시킬 수 있다.
가이드 하우징(120)은 도시된 구조 이외에, 안쪽에 하부 패키지(10)가 놓일 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
푸셔(130)는 구동부(40)로부터 이동력을 제공받아 하부 소켓(110) 측으로 접근하거나 하부 소켓(110)으로부터 멀어지도록 움직일 수 있는 푸셔 바디(131)를 포함한다. 푸셔 바디(131)의 내측에는 상부 패키지(20)를 수용할 수 있는 챔버(132)와, 진공압을 전달하기 위한 진공 홀(133)이 구비된다. 챔버(132)는 푸셔 바디(131)의 일측으로부터 외측으로 개방된다. 진공 홀(133)은 외부의 진공압 발생장치(미도시)와 연결되어 진공압 발생장치에서 발생하는 진공압을 챔버(132)와 진공 픽커의 흡착 패드(150)에 전달할 수 있다.
이러한 푸셔(130)는 상부 소켓(140) 및 상부 패키지(20)가 결합된 상태에서 구동부(40)에 의해 움직여 상부 소켓(140)을 하부 소켓(110) 위에 놓인 하부 패키지(10)에 접속시키거나 상부 소켓(140)을 하부 패키지(10)로부터 이격시킬 수 있다. 또한, 푸셔(130)에는 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 결합되어 하부 소켓(110) 측으로 접근하거나 하부 소켓(110)으로부터 멀어짐으로써 하부 패키지(10)를 하부 소켓(110)에 로딩시키거나, 하부 소켓(110)으로부터 언로딩시킬 수 있다.
푸셔(130)는 도시된 구조 이외에, 상부 소켓(140)과 상부 패키지(20)가 장착되고 구동부(40)에 의해 움직일 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
상부 소켓(140)은 챔버(132)를 밀폐할 수 있도록 푸셔 바디(131)의 일측에 결합된다. 상부 소켓(140)은 챔버(132)에 놓이는 미리 선별된 양품 패키지인 상부 패키지(20)와 전기적으로 연결된다. 상부 소켓(140)은 챔버(132)를 덮는 비탄성 절연 패드(141)와, 비탄성 절연 패드(141)에 지지되는 복수의 제2 도전부(144)를 포함한다.
비탄성 절연 패드(141)는 비탄성 절연소재로 이루어질 수 있다. 비탄성 절연소재의 절연 패드(141)는 상부 소켓(140)이 하부 패키지(10)에 접할 때 하부 패키지(10)를 하부 소켓(110) 측으로 가압하는데 유리하다. 비탄성 절연 패드(141)가 하부 패키지(10)를 안정적으로 가압하면 하부 패키지(10)의 하부 단자(11)가 하부 소켓(110)의 제1 도전부(112)에 안정적으로 접속될 수 있다.
비탄성 절연 패드(141)는 종래 실리콘 러버 소켓의 탄성 절연부처럼 쉽게 탄성 변형되지는 않지만, 굽힘 변형 가능한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 특성은 다양한 형태의 휨(warpage) 변형을 갖는 피검사 디바이스에 대한 저항력을 높이고, 내구성 및 수명 증대에 유리하다.
이러한 비탄성 절연 패드(141)는 폴리이미드, 엔지니어링 플라스틱, 또는 그 이외의 다양한 비탄성 절연 소재로 이루어질 수 있다.
비탄성 절연 패드(141)에는 절연 패드 홀(142)이 구비된다. 절연 패드 홀(142)은 챔버(132)의 진공압이 전달될 수 있도록 챔버(132)와 연결된다. 비탄성 절연 패드(141)의 절연 패드 홀(142) 하부에는 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 삽입될 수 있는 흡착 패드 삽입 홈(148)이 마련되어 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 이동할 수 있는 공간이 형성되어 있다.
제2 도전부(144)는 비탄성 절연 패드(141)를 두께 방향으로 관통하도록 형성되고 비탄성 절연 패드(141)에 의해 지지된다. 제2 도전부(144)의 일단은 상부 패키지(20)의 상부 패키지 단자(21)와 접촉되고 타단은 하부 패키지(10)의 상부 단자(12)에 접속될 수 있다. 제2 도전부(144)는 비탄성 절연 패드(141) 속에 놓이는 제2 도전부 바디(145)와, 비탄성 절연 패드(141)의 표면으로부터 돌출되도록 도전부 바디(145)와 연결되는 제2 도전부 범프(146)를 포함할 수 있다. 제2 도전부 범프(146)는 상부 소켓(140)이 하부 소켓(110) 측으로 접근할 때 하부 패키지(10)의 상부 단자(12)에 압착됨으로써 상부 단자(12)에 안정적으로 접촉될 수 있다. 제2 도전부(144)는 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 형태로 이루어질 수 있다.
제2 도전부(144)를 구성하는 탄성 절연물질과 도전성 입자는 제1 도전부(112)를 구성하는 탄성 절연물질과 도전성 입자와 같은 물질이나 도전성 입자가 사용될 수 있다.
상부 소켓(140)의 상부에는 지지 필름(160)이 배치된다. 지지 필름(160)은 상부 패키지(20)와 상부 소켓(140) 사이에 개재되어 상부 패키지(20)와 상부 소켓(140) 사이를 이격시킨다. 지지 필름(160)에는 복수의 필름 홀(161)이 지지 필름(160)을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 필름 홀(161)에는 상부 패키지(20)의 상부 패키지 단자(21)가 삽입되도록 가이드하여 상부 패키지 단자(21)가 필름 홀(161)을 통해 도전부(144)와 접촉할 수 있다. 복수의 필름 홀(161) 중 적어도 하나는 절연 패드(141)의 절연 패드 홀(142)과 연결되며, 챔버(132)의 진공압이 필름 홀(161)을 통해 절연 패드 홀(142)에 전달될 수 있다.
지지 필름(160)은 비탄성 절연소재로 이루어질 수 있다. 지지 필름(160)이 비탄성 절연소재로 구성되면 상부 패키지(20)의 상부 패키지 단자(20)가 상부 소켓(140)에 가압되는 스트로크(Stroke)를 제한할 수 있다.
진공 픽커는 진공압 발생장치(미도시)에서 진공압이 전달되는 흡착 패드(150)를 포함한다. 진공 픽커는 진공압 발생장치의 작동에 의해 진공압이나 해제압이 진공 홀(133), 챔버(132), 필름 홀(161), 절연 패드 홀(142) 및 흡입 홀(153)을 통해 흡착 패드(150)에 전달되어 진공 상태를 유지하면서 하강하여 검사 대상인 하부 패키지(10)를 흡착하고, 더 하강하여 하부 패키지(10)를 가압하거나 진공 상태를 해제하여 검사가 완료된 하부 패키지(10)를 적재 장치(미도시)에 위치시킬 수 있다.
진공 픽커의 흡착 패드(150)는 하부 패키지(10)를 흡착하거나 가압할 수 있도록 푸셔(130)에 결합된다. 흡착 패드(150)는 챔버(132)로부터 진공압을 제공받을 수 있도록 절연 패드 홀(142)과 연결되는 흡입 홀(153)을 구비한다. 흡입 홀(153)은 절연 패드 홀(142)을 통해 챔버(132) 및 진공 홀(133)과 연결될 수 있다. 흡착 패드(150)는 적어도 일부분이 절연 패드(141)의 흡착 패드 삽입 홈(148)에 삽입되고, 흡착 패드 삽입 홈(148) 내외로 이동할 수 있다.
진공 픽커의 흡착 패드(150)의 하단부는 제2 도전부(144)의 하면(제2 도전부 범프(146)가 형성되는 경우에는 제2 도전부 범프(146)의 하면)을 기준 위치로 했을 때 최대 d 만큼의 거리까지 하강할 수 있다. 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 하강하는 최대 거리 d는 1mm 이하인 것이 바람직하다.
진공 픽커의 흡착 패드(150)는 기준 위치와 같거나 조금 후퇴한 상태로 흡착 패드 삽입 홈(148)에 일부분이 위치하고 있다가, 대기 상태에 있는 검사 대상인 하부 패키지(10)를 흡착할 때는 기준 위치에서 조금 하강하여 하부 패키지(10)를 흡착하고, 하부 패키지(10)의 전기적 테스트가 수행될 때는 조금 더 하강하여 하부 패키지(10)를 가압하도록 작동된다. 상부 소켓(140)이 하부 패키지(10)와 접속될 때, 푸셔(130)의 가압력으로 상부 소켓(140)이 하부 패키지(10)측으로 이동할 때 하강한 상태의 흡착 패드(150)는 상부 소켓(140)의 이동에 의해 흡착 패드 삽입 홈(148) 속으로 밀려 들어가므로, 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 상부 소켓(140)과 하부 패키지(10) 사이의 접속에 방해가 되지 않는다.
도 6에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 흡착 패드(150)는 실리콘이나 고무 계열의 탄성 재질을 가진 흡착 패드 본체(151)와 흡착 패드 본체(151)의 하면에 부착된 점착 방지 부재(152)로 이루어질 수 있다.
점착 방지 부재(152)는 반도체 패키지와 직접 접촉하는 부분에 형성되는 것으로, 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱, 합성수지 등 경질의 점착 방지 소재로 이루어질 수 있다.
또한 도 6(b)에 나타낸 것과 같이, 흡착 패드(150)는 실리콘이나 고무 계열의 탄성 재질을 가진 흡착 패드 본체(151)의 상면과 하면 모두에 점착 방지 부재(152)를 부착할 수도 있다.
또한 도 6(c)에 나타낸 것과 같이, 흡착 패드(150)를 점착 방지 부재(152)와 동일한 재질로 형성하고, 흡착 패드(150)의 외곽 둘레에 요철 형상의 주름(154)을 가지도록 형성할 수도 있다. 주름(154)을 가지도록 함으로써, 다소 경질의 소재로 흡착 패드(150)가 형성되더라도 주름(154)이 스프링과 같은 쿠션 역할을 하도록 하여 상하로 압축되거나 팽창될 수 있으므로 반도체 패키지를 보다 용이하게 흡착할 수 있다.
또한 도 6(d)에 나타낸 것과 같이, 흡착 패드(150)를 점착 방지 부재(152)와 동일한 재질로 형성하고, 흡착 패드의 상단에 스프링(155)과 같은 쿠션 부재를 결합하여 경질의 점착 방지 소재로 이루어지는 흡착 패드(150)가 용이하게 신축하게 하는 것도 가능하다. 물론 흡착 패드(150)를 점착 방지 부재(152)와 동일한 재질로 형성하고, 흡착 패드(150)의 외곽 둘레에 요철 형상의 주름(154)를 갖게 하면서, 그 흡착 패드(150)의 상단에 스프링(155)과 같은 쿠션 부재를 결합하는 것도 가능하다.
본 발명의 실리콘 러버 소켓을 이용하여 상부 패키지와 하부 패키지를 테스트하는 패키지 온 패키지(POP) 타입의 반도체 패키지의 테스트 장치에서는, 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 반도체 패키지를 흡착(Pick)하고 로딩(Place)하는 역할에 더하여 반도체 패키지를 실리콘 러버 소켓에 가압(Pushing)하는 역할까지 수행하게 되므로, 흡착 패드(150)를 실리콘이나 고무 계열의 탄성 재질을 가진 흡착 패드 본체(151)로만 형성하는 경우 반도체 패키지가 흡착 패드(150)에 달라붙는 스티키(Sticky) 현상이 발생할 수 밖에 없는데, 본 발명에서는 반도체 패키지와 밀착되는 흡착 패드(150) 부분이 점착 방지 소재로 이루어져 있으므로 반도체 패키지가 흡착 패드(150)에 달라붙는 스티키 현상이 발생하지 않는다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치의 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 푸셔 바디(131)에 상부 소켓(140)과 상부 패키지(20)가 장착되어 있다. 상부 패키지(20)는 양품으로 미리 선별된 패키지로 구성하여 하부 패키지(10)의 정상 동작 여부를 검사하는데 이용될 수 있는 소위 골든 디바이스(Golden Device)이다. 상부 패키지(20)의 상부 패키지 단자(21)는 상부 소켓(140)의 제2 도전부(144)와 접속된 상태로 푸셔 바디(131)에 장착되어 있다.
상부 패키지(20)를 골든 디바이스로 구성하면 하부 패키지(10)가 정상적으로 동작하는지 뿐만 아니라 패키지 온 패키지 방식으로 적층될 때 상부 패키지와 제대로 정합하는지 여부를 검사하는데도 유리하다. 또한 상부 패키지(20)를 골든 디바이스로 구성하면, 테스트시 불량이 발생하면 하부 패키지(10)가 불량품이라는 것을 바로 알 수 있는 장점이 있다. 물론 상부 패키지(20)를 골든 디바이스로 구성하지 않고, 상부 패키지(20)도 검사 대상으로 하여 상부 패키지(20)와 하부 패키지(10)를 동시에 검사하는 것도 가능하다.
도 3과 도 4에 나타낸 것과 같이, 이 상태에서 푸셔(130)가 구동부(40)에 의해 움직이고 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 하강하여 하부 패키지(10)를 흡착할 수 있다. 이 때 흡착 패드(150)는 제2 도전부 하면의 기준 위치에서 조금 하강한 제1 위치로 약간 돌출된다.
그 다음에 진공 픽커의 흡착 패드(150)는 흡착한 하부 패키지(10)를 하부 소켓(110) 위로 운반할 수 있다. 즉, 대기 위치에 있는 하부 패키지(10) 위로 푸셔(130)가 접근하고, 흡착 패드(150)가 하강하여 하부 패키지(10)를 흡착하고, 푸셔(130)가 하부 소켓(110) 위로 움직여 하부 패키지(10)를 하부 소켓(110) 위에 위치시킬 수 있다. 이때, 하부 패키지(10)의 하부 단자(11)가 하부 소켓(110)의 제1 도전부(112)와 접촉하도록 배치된다.
이후, 도 5에 나타낸 것과 같이, 푸셔(130)가 하부 소켓(110) 측으로 이동할 때 흡착 패드(150)는 제1 위치에서 제2 위치로 더욱 하강하여(제2 위치의 최대 하강할 수 있는 거리는 도 1에 도시된 d에 해당된다) 하부 패키지(10)를 가압하게 되므로 하부 패키지(10)의 하부 단자(11)와 하부 소켓(110)의 제1 도전부(112)가 접속하게 되며, 푸셔(130)의 이동으로 상부 소켓(140)의 제2 도전부(144)는 하부 패키지(10)의 상부 단자(12)에 접속된다. 이때, 푸셔(130)의 가압력이 상부 소켓(140)을 통해 하부 패키지(10)에 전달됨으로써 테스터 보드(30)와, 하부 소켓(110)과, 하부 패키지(10)와, 상부 소켓(140) 및 상부 패키지(20)가 전기적으로 연결된다. 이 상태에서 테스터 보드(30)에서 발생하는 테스트 신호가 하부 패키지(10) 및 상부 패키지(20)에 전달됨으로써 하부 패키지(10)의 정상 동작 여부와 하부 패키지(10)가 상부 패키지(20)에 제대로 정합되는지 여부에 대한 전기적 테스트가 수행될 수 있다.
즉, 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 하부 패키지(10)를 하부 소켓(110)에 가압한 상태에서 푸셔(130)가 상부 소켓(140)을 하부 패키지(10)에 가압하므로, 푸셔(130)의 과도한 가압력이 하부 패키지(10)에 전달되면서 발생하는 상부 소켓(140)이나 하부 패키지(10)의 손상을 방지할 수 있다.
테스트가 완료된 후, 진공 픽커의 흡착 패드(150)는 제1 위치로 상승하고, 흡착 패드(150)에 흡착된 하부 패키지(10)는 푸셔(130)의 움직임에 따라 하부 소켓(110)에서 언로딩되어 적재 장치(미도시)로 이송될 수 있다. 물론 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 제2 위치에 있는 상태로 하부 패키지(10)를 언로딩하여 적재 장치로 이송할 수도 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 종래의 포고핀 구조의 테스트 장치에 비해 신호 전송로의 길이가 짧아 고속 신호 전송에 있어 신호 왜곡을 방지할 수 있고, 고속 동작을 하는 반도체 패키지의 정밀 테스트가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 하부 패키지(10)를 흡착하는 흡착 패드(150)의 하면이 점착 방지 소재로 이루어져 검사가 완료된 하부 패키지(10)가 흡착 패드(150)에 달라붙는 스티키 현상이 방지된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 진공 픽커의 흡착 패드(150)가 하부 패키지(10)를 하부 소켓(110)에 가압한 상태에서 푸셔(130)의 가압력이 하부 패키지(10)에 전달되므로, 푸셔(130)의 과도한 가압력이 발생하지 않아 상부 소켓(140)이나 하부 패키지(10)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 패키지의 테스트 장치(100)는 푸셔(130)와 하부 패키지(10)를 흡착하기 위한 흡착 패드(150) 사이에 진공압의 누출 위험이 적고, 진공압이 푸셔(130)에서 흡착 패드(150)까지 안정적으로 전달되는 구조를 취함으로써, 하부 패키지(10)의 픽업 시 픽업 에러를 줄일 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 상부 소켓(140)의 제2 도전부(144)가 비탄성 절연 패드(141)로부터 돌출되는 도전부 범프(146)를 갖는 것으로 나타냈으나, 하부 패키지(10)의 상부 단자(12)가 돌출된 형태로 이루어지는 경우 제2 도전부(144)는 도전부 범프(146)를 갖지 않는 구조를 취할 수 있다.
또한, 도면에는 푸셔 바디(131)의 진공 홀(133)을 통해 공급되는 진공압이 챔버(132)를 통해 흡착 패드(150)에 전달되는 것으로 나타냈으나, 진공 홀(133)로 공급되는 진공압을 흡착 패드(150)에 전달하기 위한 유로 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 다른 예로, 상부 패키지(20)의 하단부와 상부 소켓(140) 상단부 사이에 지지 필름(160)의 일부가 제거되어 만들어지는 간극을 통해 진공압을 절연 패드(141)의 절연 패드 홀(142)에 전달하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 하부 패키지 11 : 하부 단자
12 : 상부 단자 20 : 상부 패키지
21 : 상부 패키지 단자 100 : 반도체 패키지의 테스트 장치
110 : 하부 소켓 111 : 소켓 하우징
112 : 제1 도전부 113 : 절연부
120 : 가이드 하우징 130 : 푸셔
131 : 푸셔 바디 132 : 챔버
133 : 진공 홀 140 : 상부 소켓
141 : 비탄성 절연 패드 144 : 제2 도전부
145 : 제2 도전부 바디 146 : 제2 도전부 범프
148 : 흡착 패드 삽입 홈 150 : 진공 픽커의 흡착 패드
151 : 흡착 패드 본체 152 : 점착 방지 부재
153 : 흡입 홀 154 : 주름 160 : 지지 필름

Claims (8)

  1. 패키지 온 패키지 타입(POP)의 반도체 패키지를 테스트하기 위한 반도체 패키지의 테스트 장치로서,
    테스트 신호를 제공하는 테스터 보드에 장착되고, 하부 패키지의 하부 단자에 접속되어 상기 하부 패키지를 상기 테스터 보드와 전기적으로 연결하기 위한 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 제1 도전부를 구비하는 하부 소켓;
    일단이 상부 패키지의 상부 패키지 단자와 접촉되고 타단이 상기 하부 패키지의 상부 단자에 접속될 수 있도록 탄성 절연물질 내에 다수의 도전성 입자가 포함되어 있는 복수의 제2 도전부를 구비하고, 상기 제2 도전부는 비탄성 절연소재로 이루어진 비탄성 절연 패드에 의해 지지되는 상부 소켓;
    상기 상부 패키지가 결합되고, 상기 하부 소켓 측으로 접근하거나 상기 하부 소켓으로부터 멀어질 수 있도록 이동 가능한 푸셔; 및
    상기 푸셔에 이동 가능하게 결합되고, 상기 푸셔를 통해 진공압을 제공받아 상기 하부 패키지를 흡착하고 가압할 수 있는 흡착 패드;를 포함하고,
    상기 하부 패키지에 접촉하는 상기 흡착 패드의 적어도 하면에는 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱 또는 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어진 점착 방지 부재가 형성되어 있되,
    상기 흡착 패드는 상기 비탄성 절연 패드에 마련되는 흡착 패드 삽입 홈에 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착 방지 부재는 상기 흡착 패드의 상면에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 테스트장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 패키지와 접촉하는 상기 흡착 패드는 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱 또는 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어지고, 상기 흡착 패드의 외곽 둘레에는 요철 형상의 주름이 형성되어 있는 것을 특징으로 반도체 패키지의 테스트장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 패키지와 접촉하는 상기 흡착 패드는 폴리이미드 필름, 엔지니어링 플라스틱 또는 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어지고, 상기 흡착 패드의 상단에는 스프링이 결합되어 있는 것을 특징으로 반도체 패키지의 테스트장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 패키지는 미리 선별된 양품의 패키지인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 테스트장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착 패드는 상기 하부 패키지의 흡착을 위해 하강하고, 상기 하부 패키지를 가압하기 위해 더 하강할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 테스트장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 흡착 패드는 그 하단부가 상기 상부 소켓의 상기 제2 도전부의 하면에서 1mm까지 하강할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 테스트장치.
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