KR20020024419A

KR20020024419A - 필름 콘택터 소켓

Info

Publication number: KR20020024419A
Application number: KR1020000056158A
Authority: KR
Inventors: 안영수; 채효근; 방정호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-03-30

Abstract

본 발명은 테스트 소켓에 관한 것으로, 특히 PCR 상부에 필름 콘택터가 있는 필름 콘택터 소켓에 관한 것이다. 본 발명에 따른 필름 콘택터 소켓은, 절연성 평판의 상·하부에 노출된 전도층들을 구비하여 반도체 패키지의 외부연결 단자에 연결되는 필름콘택터와, 절연성 고무에 다수의 전도성 입자들을 구비하여 테스터에 연결되는 PCR로 구성되어 있다. 본 발명에 따르면, 연결에 의한 솔더 볼의 손상을 방지할 수 있으며 PCR의 전도성 입자의 파손 및 오염을 방지함으로서 소켓의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있다. 또한 연결 횟수의 증가에도 불구하고 균일한 콘택 신뢰성을 유지할 수 있다

Description

필름 콘택터 소켓{Film contactor socket}

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 특히 테스터와 반도체 패키지 사이의 연결장치인 테스터 소켓에 관한 것이다.

테스터(tester)는 반도체 패키지의 특성을 시험하기 위해 전기적인 신호를 디바이스에 보내준다. 테스터는 테스트 핸들러와 맞물려 있으며 시험이 끝난 후에는 전기적 신호를 핸들러에 보내주고 핸들러는 그 결과에 따라 디바이스를 등급별로 나눈다.

반도체 패키지의 원할한 전기적검사를 위해서는 테스터와 반도체 패키지 사이의 연결이 원활하게 이루어져야 한다. 반도체 패키지의 형태는 DIP(Dual In-line Package), TSOP(Thin Small Out-line Package), QFP(Quad Flat Package) 및 μBGA(micro Ball Grid Array)등으로 다양하게 나누어지며, 이러한 반도체 패키지의 외부 형태에 따라 전기적 검사를 위한 소켓은 구성 방식 및 모양이 각각 달라진다.

도 1은 μBGA 반도체 패키지의 전기적 검사에 사용되는 포고(pogo)핀을 포함하는 콘택터 소켓의 단면을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 반도체 패키지와 포고소켓(30)을 연결시키기 위한 외부 힘(A)이 가해지면(이하, 콘택 힘이라 한다) 포고 소켓(30)과 μBGA 반도체 패키지의 외부연결 단자인 솔더 볼(20) 사이에 연결이 이루어지며, 포고 소켓 내부의 스프링이 수축되어 스트로크(stroke)가 발생된다(B). 그런데 포고 소켓(30)의 단면에서 솔더 볼(20)과 접촉되는 부분이 날카로워서, 솔더 볼(20)과 연결됨에 따라 솔더 볼(20)에 손상이 발생되고 외관 불량이 발생한다. 특히 연결 횟수가 증가하면서 포고 소켓(30)의 핀부분이 휘거나 정렬이 틀어짐으로서 연결이 불안정해진다. 이러한 현상은 양호한 반도체를 불량품으로 판정하여 반도체 패키지의 전기적검사에 대한 신뢰성을 떨어뜨리게 하는 문제점을 발생시킨다.

도 2는 이러한 문제점을 해결하고자 편평한 절연성 고무(50)에 전도성 입자(40)가 배열되어 있는 PCR(300)을 포함하는 콘택터 소켓을 포고 소켓(30) 대신에 적용한 것을 도시한 것이다.

그러나 PCR 소켓(300)도 μBGA 반도체 패키지의 솔더 볼(20)과 절연성 고무(50)내의 전도성 입자(40)가 직접 연결되면서 전도성 입자(40)가 오염되고,

전도성 입자(40)가 반복되는 솔더 볼(20)의 누름에 의하여 움푹 패이는 현상이 발생한다. 따라서 콘택 신뢰성이 저하되어 PCR 소켓(300)의 수명이 짧아지는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 패키지의 외부단자가 손상되지 않고, PCR의 전도성 입자가 오염되거나 파손되는것을 방지하는 필름 콘택터 소켓을 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 포고(pogo)핀을 포함하는 콘택터 소켓을 도시한 단면도이다.

도 2는 종래기술에 따른 전도성 고무(Pressure Conductive Rubber;PCR,이하 "PCR"이라 한다.)를 포함하는 콘택터 소켓을 도시한 단면도이다

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 μBGA(micro Ball Grid Array) 반도체 패키지에 연결된 필름 콘택터 소켓을 도시한 단면도이다

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 플라스틱 반도체 패키지에 연결된 필름 콘택터 소켓을 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명>

10 : μBGA 반도체 패키지 몸체 20 : 솔더 볼(solder ball)

30 : 포고 소켓 40 : 전도성 입자

50 : 절연성 고무 60 : 필름 콘택터의 전도층

70 : 절연성 평판 80 : 플라스틱 반도체 패키지 몸체

90 : 리드(lead) 100 : μBGA 반도체 패키지

200 : 필름 콘택터 300 : PCR

400 : 소켓 보오드 500 : 테스터

600 : 필름 콘택터 소켓 700 : 플라스틱 반도체 패키지

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 필름 콘택터 소켓은 반도체 패키지의 외부연결 단자에 연결되는 필름콘택터와, 필름콘택터 하부에 있으며 테스터에 연결되는 PCR을 포함한다. 상기 필름 콘택터는 일정간격으로 홀이 형성된 절연성 평판과, 상기 홀을 채우면서 상기 절연성 평판의 상·하부에 노출되어 상부는 상기 반도체 패키지의 외부연결 단자와 연결되고 하부는 상기 PCR의 전도성 입자와 연결되는 전도층들을 구비한다. 상기 PCR은 상기 필름 콘택터 하부에서 상기 전도층들과 일대일 대응하는 홀들이 형성된 평판 모양의 절연성 고무와, 홀들을 채우면서 상부로는 상기 전도층과 연결되고 하부로는 상기 테스트와 연결되어 전기적 신호를 전달하는 다수의 전도성 입자들을 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 절연성 평판은 폴리이미드 평판을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 폴리이미드 평판은 캡톤필름을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전도층의 재료는 베릴륨구리합금과 미켈 및 금을 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 상기 절연성 평판의 상·하부에 노출된 상기 전도층의 두께는 0.05mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 절연성 평판의 두께는 μBGA용은 0.15mm이고, TSOP용은 1.2mm으로 하는 것이 바람직하고, 상기 반도체 패키지는 SOP, BGA, QFP인 것이 적합하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 이하 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 μBGA 반도체 패키지에 연결된 필름 콘택터 소켓을 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 필름 콘택터 소켓(600)은 μBGA 반도체 패키지(100)의 솔더 볼(solder ball, 20)과 하부의 테스터(500)를 상호 연결시켜 전기적인 기능검사를 수행하게 한다.

μBGA 반도체 패키지(100)는 CSP(Chip Scale Package)중에서 기존 반도체 패키지와 비교하여 그 크기와 무게를 약 1/3 수준으로 줄일 수 있는 특성을 가지고 있으며, 반도체 패키지 몸체 외부에 솔더 볼(20)이 부착된 구조로 이루어져 있으며, 솔더 볼(20)을 통하여 필름 콘택터 소켓(600)에 연결된다.

필름 콘택터 소켓(600)은 개개의 반도체 집적회로의 전기적 특성 검사를 하는 테스터(500)에 반도체 패키지의 외부연결 단자(20)가 원할히 접촉되도록 하는 장치로서, 크게는 필름 콘택터(200)와 PCR(300)로 구성된다.

필름 콘택터(200)는 상부에 솔더 볼(20)과 직접 연결되는 전도성 입자(60)와 절연성 평판(70)이 결합된 구조로 되어 있으며, PCR(300)과 솔더 볼(20)이 직접적으로 연결되지 않도록 하여 PCR의 전도성 입자(40)가 오염되는 것을 방지할 수 있으며 솔더 볼(20)의 반복적 누름에 의한 절연성 고무(50)의 수명 단축을 방지할 수 있다.

절연성 평판(70)은 μBGA용인 경우에는 0.15mm±0.05mm, TSOP용인 경우에는 1.2mm±0.5mm의 두께를 가진 절연재질의 편평한 판에, 상부의 솔더 볼(20)의 피치에 대응하는 일정한 간격으로 홀이 형성되어 있다.

절연성 평판(70)은 150℃ 이상의 고온에서 견딜수 있는 폴리이미드 재질의 폴리이미드 평판을 사용한다. 이런 폴리이미드 평판으로는 예컨데, 캡톤 필름을 사용한다. 캡톤 필름은 고온용 폴리이미드 필름으로서, 일반적인 절연성 필름에서 볼 수 없는 뛰어난 성질을 가지고 있는 플라스틱 필름으로서 저온에서 150℃ 이상의 고온까지 넓은 온도 범위에 걸쳐서 뛰어난 기계적/물리적/화학적/전기적 성질을 보유하기 때문에 특히 고온 및 저온에서 그 효과를 발휘한다.

필름 콘택터의 전도층(60)은 솔더 볼(20)과 연결되기 위하여 솔더 볼(20)과 동일한 피치로, 절연성 평판(70) 내부를 채우면서 절연성 평판(70)의 상부와 하부에서 편평한 구조로 형성되어 배열된다.

절연성 평판(70)의 상부와 하부에 노출된 전도층(60)의 두께는 0.05mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연성 평판(70)의 상부와 하부에 노출된 전도층(60)의 형상은 사각형,원형,마름모형등 필요에 따라 다양한 모양의 형상을 사용할 수 있다. 전도층(60)의 재료로는 예컨데 베릴륨구리합금(BeCu)과 니켈 및 금을 주성분으로 한 도전성이 우수한 재료를 사용한다.

PCR(300)은 작은 알갱이들로 구성된 다수의 전도성 입자(40)들을 솔더 볼(20)에 대응하는 일정한 피치로하여 절연성 고무(50)의 내부에 배열한 것이다.

반도체 패키지(100)에 콘택 힘(A)이 가해지면 절연성 고무(50)의 수축으로스트로크가 발생되며 전도성 입자(40)끼리 연결되면서 PCR이 전도성을 가지게 된다. 그리고 콘택 힘(A)이 가해지지 않으면 PCR(300)이 전도성을 가지지 않는다.

도 2의 PCR소켓에서는 μBGA 반도체 패키지의 솔더 볼(20)과 절연성 고무(50)내의 전도성 입자(40)가 직접 연결되면서 전도성 입자(40)가 오염되고 전도성 입자(40)가 움푹 패이는 현상이 발생한다. 그러나 도 3의 콘택터 필름 소켓에서는 PCR(300)면과 필름 콘택터의 전도성입자(60)의 콘택면이 편평하므로 PCR(300) 및 필름 콘택터(300)의 손상방지을 방지하고 콘택 안정성을 유지하게 한다.

절연성 고무(50)는 예컨데 실리콘 고무를 사용하며, 전도성 입자(40)는 예컨데 니켈과 금을 주성분으로 한 도전성이 우수한 재료를 사용한다.

소켓 보오드(400)는 PCR(300)과 테스터(500) 사이에 있으며 테스터(500)의 채널연결 단자가 구성되어 있는 퍼포먼스 보오드(미도시)와의 연결을 용이하게 하는 수단이다. 반도체 패키지의 크기나 구조에 따라 반도체 패키지는 다양한 종류가 있으며 이러한 반도체 패키지의 종류에 따라 소켓 보오드의 활용성은 더 가치가 있다.

테스터(500)는 컴퓨터에 각종 계측기기를 장착한 것으로서, 칩이나 반도체 패키지 형태로 된 개개의 반도체 소자에 대해 전기적인 기능검사를 수행하는 장비이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 플라스틱 반도체 패키지(700)에 연결된 필름 콘택터 소켓(600)을 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면 플라스틱 반도체패키지(700)는 플라스틱 반도체 패키지 몸체(80)와 외부연결 단자인 리드(90)로 이루어져 있으며, 필름 콘택터의 전도층(60)은 플라스틱 반도체 패키지의 외부연결 단자인 리드(90)에 연결되어 있다.

플라스틱 반도체 패키지가 핀 형태의 소켓을 통해서만 반도체 패키지 전기적 검사를 수행 하였으나, 도 4는 플라스틱 반도체 패키지가 PCR(300) 형태의 소켓을 통해서도 반도체 패키지 검사를 할 수 있다는 것을 보여주고 있다. 도 4는 도 3과 비교해 볼때 적용되는 반도체 패키지의 대상만 다를뿐 구조,기능 및 재료등은 같다

도 2와 같은 종래의 PCR 소켓(300)이 플라스틱 반도체 패키지(700)에 적용된다면 리드(90)에 의해서 절연성 고무(50)에 손상을 가할 수 있어 종래의 PCR 소켓을 플라스틱 반도체 패키지(700)에는 적용할 수 없고 μBGA 반도체 패키지에만 적용이 가능하다.

그러나 본 발명에 의한 필름 콘택터 소켓(600)은 리드(90)와 PCR(300)이 직접적으로 연결되지 않는 구조로 되어 있으므로 플라스틱 반도체 패키지(700)에도 적용이 가능하다. 또한 리드(90)와 필름 콘택터(200)의 콘택면이 편평하므로 콘택의 횟수가 증가하더라도 균일한 콘택 신뢰성을 유지할 수 있다. 적용되는 플라스틱 반도체 패키지로는 TSOP 및 QFP등 다양한 형태의 플라스틱 반도체 패키지 모두가 적용되어질 수 있다.

본 발명에 의한 필름 콘택터 소켓에 의하면, 필름 콘택터가 반도체 패키지의 외부연결 단자와 PCR이 직접적으로 연결되지 않도록 구성되어 있고 필름 콘택터의전도층이 편평한게 되어 있다. 따라서 연결에 의한 솔더 볼의 손상을 방지할 수 있으며 PCR의 전도성 입자의 파손 및 오염을 방지함으로서 소켓의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 틴 플레이크(tin flake)를 방지할 수 있다. 그리고 필름 콘택터를 플라스틱 반도체 패키지에 적용할 수 있다. 마지막으로 반도체 패키지의 전기적 특성검사 공정에서 연결 횟수의 증가에도 불구하고 균일한 콘택 신뢰성을 유지할 수 있다.

Claims

일정간격으로 홀이 형성된 절연성 평판과, 상기 홀을 채우면서 상기 절연성 평판의 상·하부에 노출되어 상부는 상기 반도체 패키지 외부연결 단자와 연결되고하부는 PCR의 전도성 입자와 연결되는 전도층을 구비하는 필름 콘택터; 및

상기 필름 콘택터 하부에서 상기 전도층과 일대일 대응하는 홀이 형성된 평판 모양의 절연성 고무와, 상기 홀을 채우면서 상부로는 상기 전도층과 연결되고 하부로는 테스트와 연결되어 전기적 신호를 전달하는 다수의 전도성 입자들을 구비하는 PCR을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.
제1항에 있어서, 상기 절연성 평판은 폴리이미드 평판인 것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.
제2항에 있어서, 상기 폴리이미드 평판은 캡톤 필름인것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.
제1항에 있어서, 상기 전도층의 재료는 베릴륨구리합금과 미켈 및 금을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.
제1항에 있어서, 상기 절연성 평판의 상·하부에 노출된 상기 전도층의 두께는 0.05mm 이하인 것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.
제1항에 있어서, 상기 절연성 평판의 두께는 μBGA용은 0.15mm±0.05mm이고, TSOP용은 1.2mm±0.5mm인 것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.
제1항에 있어서, 상기 반도체 패키지는 TSOP, μBGA, QFP인 것을 특징으로 하는 필름 콘택터 소켓.