KR20020079350A - 집적화된 실리콘 콘택터 및 그 제작장치와 제작방법 - Google Patents

집적화된 실리콘 콘택터 및 그 제작장치와 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 리드단자가 접촉되는 도전성 실리콘부와 도전성 실리콘부 사이에서 절연층 역할을 하면서 도전성 실리콘부를 지지해 주는 절연부가 집적되어 형성되는, 집적화된 실리콘 콘택터 및 그 제작장치와 제작방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 집적화된 실리콘 콘택터는, 절연 실리콘부 사이에 반도체소자의 리드단자가 접촉되는 영역에만 도전성 실리콘부가 형성되어, 반도체소자의 테스트를 수행하는 소켓보드의 접촉패드에 도전성 실리콘부가 접촉되어 반도체소자의 리드단자와 소켓보드의 접촉패드가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

집적화된 실리콘 콘택터 및 그 제작장치와 제작방법{An integrated silicon contactor and a device and method for manufacturing same}
본 발명은 반도체 시험용 장비(테스트지그 등)의 소켓 콘택터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 반도체소자의 리드단자가 접촉되는 도전성 실리콘부와 도전성 실리콘부 사이에서 절연층 역할을 하면서 도전성 실리콘부를 지지해 주는 절연부가 집적되어 구성되는, 집적화된 실리콘 콘택터 및 그 제작장치와 제작방법에 관한 것이다.
반도체소자의 제조공정이 끝나면 테스트 지그 등을 사용하여 소자의 전기적 성능을 시험한다. 반도체소자 시험은 대부분, 소켓의 콘택부에 반도체소자의 리드단자가 접촉되도록 삽입하고, 각 콘택부에 입출력되는 신호를 시험용 회로로서 분석하는 방식으로 이루어지고 있다. 여기서, 소켓의 콘택부와 소자의 리드단자와의 접촉이 매우 중요한 고려요소가 된다. 소켓 콘택부와 소자 리드단자는 접촉에 의해서 연결이 되어야 하므로, 접촉저항이 없어야 하는 것은 물론이고, 소켓의 콘택부는 계속해서 여러번 사용되어야 하므로 그 내구성이 길어야 한다. 소켓 콘택부로서 많이 사용되는 것으로는 베릴륨-구리판 또는 봉 타입(pogo pin)의 표면에 금도금된 것이 있다.
그러나, 종래의 콘택부는 (일반 핀이든 포고핀이든) 그 물리적 크기가 있으므로, 리드단자 사이의 간격이 매우 좁은 초소형 반도체소자에 사용되기에는 근본적인 한계가 있으며, 고주파 시험의 경우에는 더욱 더 콘택부 사이의 간격과 두께가 중요하게 된다. 최근에는 집적기술의 발달로 반도체소자가 초소형화함에 따라 리드단자의 간격이 마이크로화하고 있음은 물론, 그 사용 주파수 영역도 점차 높아지고 있다(GHz 대 이상). 또한, 종래의 콘택부에서는, 저온 시험의 경우(0℃ 이하 환경)에 콘택부 표면에 얼음이 형성되어 소자 리드와의 접촉저항이 더욱 증가하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 목적을 갖는 것으로서, 본 발명은, 반도체소자의 리드단자가 접촉되는 영역에만 도전성 실리콘부가 형성되고, 리드단자가 접촉되지 않는 영역에는 도전성 실리콘부를 지지할 수 있도록 절연부가 형성되어, 반도체소자의 테스트를 수행하는 소켓보드의 접촉패드에 도전성 실리콘부가 접촉되어 반도체소자의 리드단자와 소켓보드의 접촉패드가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터를 개시한다.
반도체소자의 리드단자가 접촉되지 않는 영역에 형성되는 절연부는 도전성 실리콘부의 사이에 절연 실리콘을 충전(充塡)함으로써 형성될 수 있고, 또한 절연기판을 이용하여, 절연기판의 반도체소자의 리드단자가 위치하는 부분에 전기적으로 상하가 도통될 수 있도록 구멍을 내어 도전성 실리콘부를 삽입함으로써 형성하는 것도 가능하다. 절연기판에 형성되는 구멍에는 금도금을 함으로써 도전성을 향상시킬 수 있다.
다른 측면으로서, 본 발명은 자성 절연체의 몸체 내부에 투자성 핀이 상기 실리콘 콘택터의 도전성 실리콘부의 위치와 상응하는 위치에 매립 설치되어 있는 상판 금형과 하판 금형이, 이들 사이에 캐비티를 두고 상하로 배치되고, 상판 금형의 상부와 하판 금형의 하부에 극성이 다른 자석이 위치하여, 자력이 상판 금형과 하판 금형의 투자성 핀을 통해 관통되도록 구성되는, 상기 실리콘 콘택터를 제작하는 장치를 개시한다.
또 다른 측면으로서, 본 발명은 상기와 같이 구성되는 실리콘 콘택터 제작장치에 자력이 인가되는 상태에서 캐비티에 액체 실리콘과 도전성 금속 파우더가 혼합된 재료(이하, "재료")를 주입하는 단계와, 상판 금형과 하판 금형을 지나가는 자력에 의해 도전성 금속 파우더가 상하의 투자성 핀 사이에 모여들어서 도전성 실리콘부가 형성된 다음에 계속 자력을 인가하는 상태에서 재료를 경화시킨 후 금형을 제거하는 단계로 구성되는, 상기 실리콘 콘택터를 제조하는 방법을 개시한다. 또는, 상판금형과 하판금형에 도전성 금속 파우더를 자력에 의해서 먼저 일정량을 도전성 부분에만 주입 후, 실리콘을 부어서 성형하는 제조방법을 개시한다.
이하, 본 발명을 구체화한 실시예의 구성과 작용을 도면과 함께 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 실리콘 콘택터의 제1실시예 구조도
도2a는 본 발명에 따른 실리콘 콘택터의 제1실시예의 응용예의 구조도
도2b은 도2a의 A부 상세도
도3a는 본 발명에 따른 실리콘 콘택터의 제1실시예의 다른 응용예의 구조도
도3b~c는 본 발명에 따른 실리콘 콘택터의 제1실시예의 다른 응용예의 원리도
도4a~d는 본 발명에 따른 제1실시예의 제작방법을 나타내는 그림
도5는 BGA 소자용 실리콘 콘택터를 제작하기 위한 기구의 평면도와 단면도
도6은 중간접촉 필름의 다른 용도를 나타내는 개념도
도7a~c는 본 발명에 따른 실리콘 콘택터의 제2실시예의 구조도
<도면부호의 설명>
실리콘 콘택터(10), 도전성 실리콘부(12), 절연기판(13), 절연 실리콘부(14), 금도금(15), 도전성 실리콘부의 하부(16), 반도체소자(20), 리드단자(22), 소켓보드(24), 접촉패드(26), 중간접촉 필름(28), 연장된 접촉패드(29), 접촉패드(30, 30'), 기구물(31), 금도금층(32), 상판 금형(34), 하판 금형(36), 투자성 핀(38), 자석(40), 캐비티(42), 필름(43), 에칭플레이트(44), 핀(46), 에폭시(48)
제1실시예
도1은 본 발명에 따른 집적화된 실리콘 콘택터(10)의 제1실시예의 단면도이다. BGA(ball grid array) 반도체소자(20)의 볼리드(ball lead, 22)가 접촉되는 도전성 실리콘부(12)와 도전성 실리콘부(12) 사이에서 절연층 역할을 하는 절연 실리콘부(14)로 구성된다. 즉, 본 실시예에서는 절연 실리콘부(14)가 절연부의 역할을 하는 것이다.
실리콘 콘택터(10)는 반도체소자의 테스트를 수행하는 PCB인 소켓보드(24)에 탑재되어 있다. 소켓보드(24)의 접촉패드(26)에는 도전성 실리콘부(12)가 접촉되어 반도체소자의 볼리드(22)와 소켓보드(24)의 접촉패드(26)가 전기적으로 연결된다.
도전성 실리콘부(12)는 실리콘에 도전성 파우더를 혼합하여 굳힌 것으로서 전기가 흐르는 도체로 작용하며 실리콘에 탄성이 있으므로 소켓보드(24) 또는 반도체소자(20)와 수평이 맞지 않아도 접촉이 양호하게 된다. 절연 실리콘부(14)는 도전성 실리콘부(12)의 사이사이에 충전(充塡)되어 전체 콘택터(10)의 위치를 안정되게 하고 소자의 리드가 눌러졌을 때 도전성 실리콘부(12)가 원래의 형태로 수직으로 세워질 수 있도록 한다.
도전성 실리콘부(12)와 접촉패드(26)의 접촉을 확실히 하기 위해 도전성 실리콘부(12)의 하부(16)는 h 만큼 돌출되는 것이 바람직하나 반드시 돌출되어야 하는 것은 아니다. h는 약 20~50㎛인 것이 바람직하다. 도1에서 도시하지는 않았지만, 테스트지그를 제작할 때 소켓보드(24)에 실리콘 콘택터(10)를 기구물에 의해 밀착시켜 탑재하는데, 도전성 실리콘부(12)의 하부(16)가 돌출되어 있으므로 절연 실리콘부(14)의 간섭이 없이 접촉패드(26)에 확고하게 접촉될 수 있는 것이다.
도1에서는 반도체소자로서 BGA 소자를 예로 들었지만, 본 발명의 적용대상이 이에 한정되는 것이 아님은 당업자에게 자명할 것이다.
도2a는 본 발명에 따른 집적화된 실리콘 콘택터(10)의 제1실시예의 응용예의 단면도를 나타낸다. 반도체소자(20)와 실리콘 콘택터(10) 사이에 중간접촉 필름(28)이 개재되어 있다. 중간접촉 필름(28)에 의해 반도체소자(20)의 리드(22)로부터 도전성 가루가 떨어져 실리콘 콘택터(10)의 상부표면에 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 접촉면적을 넓게 하여 접촉저항을 줄이며, 저온 환경에서의 시험시에 형성되는 얼음막을 깨면서 접촉하는 것이 가능해진다. 또한, 접촉 패드와 패드 사이에서 절연 및 지지를 하는 필름 공간에 구멍을 뚫어서 필름의 유연성을 극대화 할 수 있다.
중간접촉 필름(28)의 구조는 도2b에 나타낸 A부 확대도에서 볼 수 있다. 도2b에 나타낸 구조는 본 출원인들이 선출원한 기술(출원번호 10-2001-0014629)이다. 간략하게 설명하면, 얇은 플렉시블 PCB 필름(28)의 윗면과 아랫면 표면에 패턴형성된 접촉패드(30, 30')에 니켈과 다이아몬드의 혼합분말을 뿌려서 전착하고 이 니켈-다이아몬드 혼합분말층에 금도금을 하여 접촉패드(30, 30')와 니켈분말과 금도금층(32)이 전기적으로 연결되도록 함으로써, 접촉패드(30, 30')의 표면이 니켈-다이아몬드 혼합분말에 의해 요철을 이루도록 하는 기술이다.
도2b의 구조에 의해, 니켈과 다이아몬드 분말이 댐 역할을 하여 금도금층(32)의 박리가 쉽게 일어나지 않으며, 접촉패드(30, 30')의 표면 요철에 의해 접촉저항이 줄어들고, 저온 환경시험의 경우에 발생하는 얼음막이 표면 요철에 의해 깨지면서 반도체소자의 리드와 접촉패드가 확고하게 접촉될 수 있다. 도2a의 실시예는 이렇게 니켈-다이아몬드 분말이 코팅된 플렉시블 PCB를 중간접촉필름(28)으로서 실리콘 콘택터(10) 상부에 부착하는 것이다.
중간접촉 필름(28)의 다른 용도는 도6에 나타낸 것과 같다. 공간상의 제약 등으로 반도체소자(20)의 접촉위치와 소켓보드(24)의 위치가 다른 경우에는 그 위치상의 옵셋(offset)만큼 중간접촉 필름(28)을 연장시켜서 중간접촉 필름(28)에 연장된 접촉패드(29)를 형성하여 도전성 실리콘부(12)와 접촉되도록 기구물(31)로 압력을 가하면 된다.
도3a는 본 발명에 따른 실리콘 콘택터(10)의 제1실시예의 또 다른 응용예의 단면도이다. 도전성 실리콘부(12)가 절연 실리콘부(14)보다 돌출되어 있어, 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 전체적으로 요철을 형성한다.
이렇게 요철을 형성한 이유는 도전성 실리콘부(12)의 윗부분에서 반도체소자(20)로부터 부여되는 압력을 대부분 흡수할 수 있도록 하여, 도전성 실리콘부(12)의 하부의 변형을 최소화시키고, 접촉력을 줄여 수명을 연장시키며, 개별적인 접촉이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하기 위한 것이다. 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 형성하는 요철의 높이는 0.3~0.5㎜정도가 적당하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
동일한 이유로 도전성 실리콘부(12)의 상부에 종방향으로 일정한 간격의 골(도면 미도시)을 형성하여 종방향으로도 요철을 형성할 수 있다. 골의 깊이는 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 형성하는 요철의 깊이와 동일하게 하는 것이 바람직할 것이나, 그보다 깊게 하는 것도 생각할 수 있다.
도3b는 본 실시예에서와 같은 요철이 형성되지 않은 경우에 반도체소자(20)로부터 압력이 가해질 경우 실리콘 콘택터(10)의 변형도를 나타낸다. 도전성 실리콘부(12)의 상부와 절연 실리콘부(14)의 상부가 일체로 되어 있어, 압력은 하부로 전달되기 때문에 변형이 심해짐을 알 수 있다. 반면에, 도3c에서 처럼 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 요철을 이루고 있는 경우에는, 상부의 압력으로 인한 체적팽창은 도전성 실리콘부(12)의 상부에 국한되어 하부에 미치는 영향이 매우 작아진다.
제1실시예의 제작방법
도1에 나타낸 실리콘 콘택터의 제작방법은 도4a~d에 나타낸 것과 같다. 우선 실리콘 콘택터를 제작하기 위한 제작장치를 준비하여야 한다. 제작장치는 도4a에 나타낸 것과 같다. 상판 금형(34)과 하판 금형(36)이 캐비티(42)를 두고 위아래로 놓이는데, 상판 금형(34)과 하판 금형(36) 사이의 캐비티(42)에 실리콘을 주입하여 도1과 같은 실리콘 콘택터를 제작하는 것이다.
상판 금형(34)과 하판 금형(36)은 전체적으로 자성 절연체(magnetic insulator)인데, 내부에 투자성(magnetic conductive) 핀(38)이 매립되어 있다. 투자성 핀(38)은 실리콘 콘택터에 형성하고자 할 도전성 실리콘부(12)의 위치와 상응하는 위치에 매립되어 설치된다.
상판 금형(34)의 상부와 하판 금형(36)의 하부에는 자석(40)이 위치하여, 자력이 상하판 금형(34, 36)을 관통하여 형성된다. 도4a에서는 위가 N극이고 아래가 S극이므로 자력선이 위에서 아래로 향하게 된다. 물론, 상판 금형(34)과 하판금형(36) 내의 투자성 핀(38)을 통해서만 자력이 형성된다.
도5는 극소 BGA소자에 특히 적용가능한 금형을 제작하는 장치의 평면도와 단면도를 나타낸다. 에칭플레이트(44)에, BGA소자의 리드 위치와 간격과 동일한 위치에 핀(46)을 삽입하여 액체 상태의 에폭시(48)를 주입하여 경화시키면 극소 피치의 리드에 대응할 수 있는 금형이 완성된다.
이상과 같이 제작장치를 준비한 다음에, 상판 금형(34)과 하판 금형(36) 사이의 캐비티(42)에 액체 실리콘과 도전성 금속 파우더가 혼합된 재료(이하, "재료")를 주입한다(도4b 참조). 도전성 금속은 전기전도성인 동시에 자성체이어야 한다. 이러한 재료로서 니켈을 사용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
재료를 주입하면 상판 금형(34)과 하판 금형(36)을 지나가는 자력에 의해 도전성 금속 파우더가 상하의 투자성 핀(38) 사이에 모여들어서 도전성 실리콘부(12)를 형성한다. 도4b에 이러한 결과를 나타내었다. 도전성 금속을 주입하는 다른 방법으로서 먼저 도전성이 형성된 금형 반대쪽에 자석을 붙이고 그 반대 쪽에는 도전성 부분만 금속 가루를 채운 후 실로콘을 그 위에 붙혀서 성형하는 방법이 있다.
도전성 실리콘부(12)가 형성된 다음에 계속 자력을 인가하는 상태에서 재료를 경화시킨 후 금형을 제거하면 도1과 같은 구조의 실리콘 콘택터를 얻을 수 있다.
한편, 도1에서 언급한 도전성 실리콘부(12) 하부의 돌출부(16)의 형성방법을 도4c를 참조하여 설명한다. 상판 금형(34) 또는 하판 금형(36) 중 필요한 것의 내측 표면에 필름(43)을 부착하는데, 필름(43)에는 도전성 실리콘부와 상응하는 위치에 구멍이 뚫려 있다. 필름(43)의 두께 h는 약 20~50㎛이다. 따라서, 재료를 경화시켜서 금형을 제거하면, 필름(43)의 두께만큼 도전성 실리콘부(12)가 절연 실리콘부(14)로부터 돌출되어 형성된다. 전술한 바와 같이, 상기의 돌출부(16)가 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
도2a에 나타낸 실리콘 콘택터의 제작방법에 대해 설명한다. 도2a의 실리콘 콘택터도 기본적으로는 도1에 나타낸 것과 동일한 공정으로 제작된다. 즉, 도4a~c와 같이 실리콘 콘택터(10)를 제작한 다음에, 실리콘 콘택터(10)에 중간접촉 필름(28)을 부착하면 된다. 또는, 실리콘 콘택터(10) 제작 공정 중에 실리콘 콘택터가 경화되지 않은 상태에서 중간접촉 필름(28)을 부착하여 함께 경화할 수도 있다. 이러한 제작방법은 당업자에게 자명한 사항이다.
중간접촉 필름(28)의 제작방법은 다음과 같다. 플렉시블 PCB 필름을 도금액 속에 담가놓은 상태에서 니켈-다이아몬드 혼합분말을 도금액에 투입하여 니켈-다이아몬드 혼합분말을 접촉패드에 침전시킨 다음에, 혼합분말이 도금액에 의해 접촉패드에 도금접합되도록 한다. 다음에, 니켈-다이아몬드 분말층에 금도금을 실시하여 접촉패드와 니켈분말과 금도금층이 전기적으로 연결되도록 접합한다. 이러한 공정은 본 출원인의 선출원 명세서(출원번호 10-2001-0014629)에 개시되어 있다.
도4d는 도3a에 도시된 본 발명에 따른 실리콘 콘택터(10)의 또 다른 실시예를 제작하기 위한 장치이다. 실리콘 콘택터(10) 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 요철을 형성하도록 하기 위해서는 상판 금형(34)의 내측 표면의 도전성 실리콘부(12)와 대응하는 부분이 오목하게 형성되고, 절연 실리콘부(14)와 대응하는 부분이 볼록하게 형성되어야 한다. 또한, 도전성 실리콘부(12)에 일정한 간격으로 골을 형성하기 위하여는, 도전성 실리콘부(14)와 대응하는 부분에 일정한 간격으로 소정 두께의 간막이가 설치되어야 한다(도면 미도시).
한편, 상판 금형(34)에 요철과 간막이가 형성됨으로 인하여 실리콘 콘택터(10)의 제작시에 실리콘의 경화 후 분리가 원할하게 분리되지 않는 경우를 방지하기 위하여 금형(34)에 테프론 코팅(tefron coating)처리를 하는 것이 바람직하다.
제2실시예
도7a는 본 발명에 따른 집적화된 실리콘 콘택터(10)의 제2실시예의 단면도이고, 도7b는 평면도이며, 도7c는 B부분의 확대상세도이다.
절연기판(13)에서 반도체소자(20)의 볼리드(ball lead, 22)가 접촉되는 도전성 실리콘부(12)의 위치에 해당하는 부분에 구멍을 내어 그 구멍에 도전성 실리콘부(12)가 삽입되어 돌출되도록 함으로써 도전성 실리콘부(12)의 주위에 절연기판에 의해 절연부를 형성한다. 절연기판(13)에 형성되는 구멍에는 전기 전도성을 증대시키기 위하여 금도금(15)을 하는 것이 바람직하다.
이렇게 구성하면, 절연기판(13)에 형성된 구멍이 개별적으로 도전성 실리콘부(12)를 지지하여 주기 때문에, 온도나 압력으로 인한 도전성 실리콘부(12)의 수축 또는 팽창으로 인한 위치 편차의 발생을 방지할 수 있고, 1mm 이상의 높이를 요구하거나 갯수가 2000개 이상을 요구하는 실리콘 콘택터(10)에도 적용 가능하게 된다.
도전성 실리콘부(12)는 실리콘에 도전성 파우더를 혼합하여 굳힌 것으로서 전기가 흐르는 도체로 작용하며 실리콘에 탄성이 있으므로 소켓보드(24) 또는 반도체소자(20)와 수평이 맞지 않아도 접촉이 양호하게 된다.
본 실시예에 있어서도 반도체소자(20)와 실리콘 콘택터(10) 사이에 중간접촉 필름(28)을 개재시킬 수가 있는데, 이에 대해서는 제1실시예 부분에서 상세히 설명하였으므로 중복설명은 생략한다.
제3실시예
도8a 및 도8b는 본 발명에 따른 집적화된 실리콘 콘택터(10)의 제3실시예의 단면도이다. 본 실시예에 있어서는 절연 실리콘부(14)를 상판(14')과 하판(14")의 2층으로 구성하되, 상판(14')의 경도(hardness)를 하판(14")보다 크게 한 것이 특징이다. 상판(14')의 듀로미터 경도(hardness)는 약 30~40 정도로 하고, 하판(14")의 듀로미터 경도는 약 10~20 정도로 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연 실리콘부(14)에 있어서 상판(14')의 경도를 하판(14")보다 크게 한 2층 구조로 함으로써, 실리콘 콘택터(10) 위에 중간 접촉 필름을 삽입하지 않고 사용할 수 있으며 계속해서 접촉과 분리를 반복하여 실험을 하더라도 도전성 가루가 떨어지지 않는 효과가 있다.
도8b는 도전성 실리콘부(12)의 표면을 금(Au)이나 백금(Pt) 계열의 금속으로도금(12')을 하여 절연 실리콘부(14)에 의해 지지되도록 함으로써, 중간 접촉 필름의 역할을 하도록 하고 접촉력(contact force)를 강화하고 수명을 연장시킬 수 있도록 한 것이다.
이상에서는 본 발명에 따른 실시예들을 중심으로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 기재된 내용의 해석에 의하여 결정되는 범위에 의하여 정해지는 것으로서, 본 발명은 반도체소자의 리드단자가 접촉되는 영역에만 도전성 실리콘부가 형성되고, 리드단자가 접촉되지 않는 영역에는 도전성 실리콘부를 지지할 수 있도록 절연부가 형성되어, 반도체소자의 테스트를 수행하는 소켓보드의 접촉패드에 도전성 실리콘부가 접촉되어 반도체소자의 리드단자와 소켓보드의 접촉패드가 전기적으로 연결되며, 도전성 실리콘부를 그 주위에 형성된 절연부가 지지하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 리드간격이 0.4mm로 좁은 반도체소자도 쉽게 적용할 수 있으며, 높은 주파수(8 GHz 정도)에서도 사용 가능하다(종래의 포고핀은 1GHz 이하에서 사용가능하며 4GHz 이상이 되면 매우 고가로 된다). 또한, 저온에서도 콘택 표면이 얼음막 등에 의한 영향을 받지 않으므로 상온에서와 같은 조건으로 작동하므로 수명이 크게 연장된다(종래의 콘택부는 저온에서 사용시 수명이 급격히 저하되었다).
또한, 본 발명의 제2실시예에 의하면 절연기판(13)에 형성된 구멍이 개별적으로 도전성 실리콘부(12)를 지지하여 주기 때문에, 온도나 압력으로 인한 도전성 실리콘부(12)의 수축 또는 팽창으로 인한 위치 편차의 발생을 방지할 수 있고, 1mm 이상의 높이를 요구하거나 갯수가 2000개 이상을 요구하는 실리콘 콘택터(10)에도 적용 가능하며, 번 인 소켓(burn in socket)에도 적용이 가능하다.

Claims (26)

  1. 반도체소자 시험용 장비의 소켓 콘택터에 있어서,
    반도체소자의 리드단자가 접촉되는 영역에만 도전성 실리콘부가 형성되고,
    리드단자가 접촉되지 않는 영역에는 도전성 실리콘부를 지지할 수 있도록 절연부가 형성되어,
    반도체소자의 테스트를 수행하는 소켓보드의 접촉패드에 도전성 실리콘부가 접촉되어 반도체소자의 리드단자와 소켓보드의 접촉패드가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  2. 청구항 1에서,
    절연부는 도전성 실리콘부(12)사이에 실리콘을 충전함으로써 형성되는 절연 실리콘부(14)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  3. 청구항 2에서,
    도전성 실리콘부(12)는 실리콘에 도전성 금속 파우더가 혼합된 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  4. 청구항 2에서,
    도전성 실리콘부(12)의 하부(16)가 절연 실리콘부(14)보다 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  5. 청구항 2 내지 4의 어느 한 항에서,
    반도체소자(20)와 실리콘 콘택터(10) 사이에, 플렉시블 PCB 필름(28)의 양면 표면에 각각 패턴형성되어 도통된 각 접촉패드(30, 30')에 전착된 니켈-다이아몬드의 혼합분말층과, 이 니켈-다이아몬드 혼합분말층에 형성된 금도금층으로 구성되는 중간접촉 필름(28)이 개재되되,
    상기 중간접촉 필름(28)은 니켈-다이아몬드 혼합분말층과 금도금층이 형성된 일면 접촉패드(30')가 도전성 실리콘부(12)에 접촉되고 타면 접촉패드(30)에는 반도체소자의 리드단자(22)가 접촉되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  6. 청구항 5에서,
    상기 중간접촉 필름(28)의 일면 접촉패드(30')로부터 옵셋된 위치로 연장된 접촉패드(29)가 형성되어, 타면 접촉패드(30)에는 반도체소자(20)의 리드단자(22)가 접촉되고, 일면 접촉패드(30')는 도전성 실리콘부(12)에 접촉되도록 중간접촉 필름(28)이 실리콘 콘택트에 부착되며,
    상기 일면 접촉패드(30')를 도전성 실리콘부(12)에 밀착되도록 압력을 가하는 기구물(31)이 추가로 포함되는 집적화된 실리콘 콘택터.
  7. 청구항 2 내지 4의 어느 한 항에서,
    상기 도전성 실리콘부(12)의 상부가 절연 실리콘부(14)의 상부보다 돌출되어 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  8. 청구항 5에서,
    상기 도전성 실리콘부(12)의 상부가 절연 실리콘부(14)의 상부보다 돌출되어 도전성 실리콘부(12)와 절연 실리콘부(14)가 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  9. 청구항 7에서,
    상기 도전성 실리콘부(12)의 상부에 종방향으로 소정의 간격으로 골을 형성한 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  10. 청구항 8에서,
    상기 도전성 실리콘부(12)의 상부에 종방향으로 소정의 간격으로 골을 형성한 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  11. 청구항 1에서,
    상기 절연부는 도전성 실리콘부(12)가 삽입되는 구멍이 형성되어 있는 절연기판으로서, 상기 구멍에 도전성 실리콘부(12)가 삽입되어 상기 절연기판에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  12. 청구항 11에서,
    상기 절연기판에 형성되는 구멍에 금도금한 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  13. 청구항 10에서,
    상기 도전성 실리콘부(12)는 실리콘에 도전성 금속 파우더가 혼합된 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  14. 청구항 11 내지 13의 어느 한 항에서,
    반도체소자(20)와 실리콘 콘택터(10) 사이에, 플렉시블 PCB 필름(28)의 양면 표면에 각각 패턴형성되어 도통된 각 접촉패드(30, 30')에 전착된 니켈-다이아몬드의 혼합분말층과, 이 니켈-다이아몬드 혼합분말층에 형성된 금도금층으로 구성되는 중간접촉 필름(28)이 개재되되,
    상기 중간접촉 필름(28)은 니켈-다이아몬드 혼합분말층과 금도금층이 형성된 일면 접촉패드(30')가 도전성 실리콘부(12)에 접촉되고 타면 접촉패드(30)에는 반도체소자의 리드단자(22)가 접촉되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  15. 청구항 2 내지 청구항 4의 어느 한 항에서,
    상기 절연 실리콘부(14)는 상판과 하판의 2층으로 구성되되, 상판을 하판보다 경도가 높은 실리콘으로 형성한 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  16. 청구항 15에서,
    상기 상판의 듀로미터 경도는 30~40이고, 상기 하판의 듀로미터 경도는 10~20인 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  17. 청구항 15에서,
    상기 도전성 실리콘부(12)의 표면을 도전성 금속으로 도금한 것을 특징으로 하는 집적화된 실리콘 콘택터.
  18. 자성 절연체의 몸체 내부에 투자성 핀(38)이 청구항 2의 실리콘 콘택터의 도전성 실리콘부(12)의 위치와 상응하는 위치에 매립설치되어 있는 상판 금형(34)과 하판 금형(36)이, 이들 사이에 캐비티(42)를 두고 상하로 배치되고,
    상판 금형(34)의 상부와 하판 금형(36)의 하부에 극성이 다른 자석(40)이 위치하여, 자력이 상판 금형(34)과 하판 금형(36)의 투자성 핀(38)을 통해 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제작하는 장치.
  19. 청구항 18에서,
    상판 금형(34) 또는 하판 금형(36)의 내측 표면에, 청구항 2의 도전성 실리콘부(12)와 상응하는 위치에 구멍이 뚫려 있으며 두께가 약 20~50㎛인 필름(43)이 부착되는 것을 특징으로 하는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제작하는 장치.
  20. 청구항 18항 또는 청구항 19에서,
    상기 상판 금형 또는 하판 금형은 에칭플레이트(44)에, 반도체소자의 리드 위치와 간격과 동일한 위치에 핀(46)을 삽입하고, 액체 상태의 에폭시(48)를 주입하여 경화시켜서 제작되는 것을 특징으로 하는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제작하는 장치.
  21. 청구항 18에서,
    상판 금형(34)의 내측 표면의 도전성 실리콘부(12)와 대응하는 부분이 오목하게 형성되고, 절연 실리콘부(14)와 대응하는 부분이 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제작하는 장치.
  22. 청구항 21에서,
    도전성 실리콘부(12)와 대응하는 부분에서 청구항 9 또는 10의 골이 형성되는 부분에 소정 두께의 간막이가 설치되는 것을 특징으로 하는 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제작하는 장치.
  23. 제21항 또는 제22항에서,
    상판 금형(34)의 내부 표면을 테프론 코팅처리를 한 것을 특징으로 하는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제작하는 장치.
  24. 청구항 18, 19, 21 또는 22의 어느 한 항과 같이 구성되는 실리콘 콘택터 제작장치에 자력이 인가되는 상태에서 캐비티(42)에 액체 실리콘과 도전성 금속 파우더가 혼합된 재료(이하, "재료")를 주입하는 단계,
    상판 금형(34)과 하판 금형(36)을 지나가는 자력에 의해 도전성 금속 파우더가 상하의 투자성 핀(38) 사이에 모여들어서 도전성 실리콘부(12)가 형성된 다음에 계속 자력을 인가하는 상태에서 재료를 경화시킨 후 금형을 제거하는 단계로 구성되는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제조하는 방법.
  25. 청구항 24에서,
    실리콘 콘택터(10)에 청구항 5의 중간접촉 필름(28)을 부착하는 단계가 추가로 포함되는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제조하는 방법.
  26. 청구항 25에서,
    상기 중간접촉 필름(28)은 플렉시블 PCB 필름을 도금액 속에 담가놓은 상태에서 니켈-다이아몬드 혼합분말을 도금액에 투입하여 니켈-다이아몬드 혼합분말을접촉패드에 침전시켜서, 혼합분말이 도금액에 의해 접촉패드에 도금접합되도록 하는 단계,
    니켈-다이아몬드 분말층에 금도금을 실시하여 접촉패드와 니켈분말과 금도금층이 전기적으로 연결되도록 접합하는 단계로 제작되는, 청구항 2의 실리콘 콘택터를 제조하는 방법.
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