KR20060080426A - 포고 핀 및 이를 포함하는 테스트 소켓 - Google Patents

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KR20060080426A
KR20060080426A KR1020050000811A KR20050000811A KR20060080426A KR 20060080426 A KR20060080426 A KR 20060080426A KR 1020050000811 A KR1020050000811 A KR 1020050000811A KR 20050000811 A KR20050000811 A KR 20050000811A KR 20060080426 A KR20060080426 A KR 20060080426A
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Abstract

고주파 대역은 물론 저주파 대역까지 측정할 수 있고, 수명이 긴 포고 핀 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 대해 개시한다. 그 포고 핀 및 테스트 소켓은 반도체 패키지와 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 금속으로 이루어진 금속 플런저 및 금속 플런저와 연결되어 테스트 보드에 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 고무로 이루어진 고무접촉핀을 포함한다.
포고 핀, 테스트 소켓, 금속 플런저, 고무접촉핀

Description

포고 핀 및 이를 포함하는 테스트 소켓{POGO pin and test socket including the same}
도 1은 종래의 포고 핀을 사용하여 반도체 패키지의 전기적 특성 테스트를 하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 종래의 고무접촉핀을 사용하여 반도체 패키지의 전기적 특성 테스트를 하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 포고 핀을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 포고 핀을 포함하는 테스트 소켓을 사용하여 반도체 패키지의 전기적 특성 테스트를 하는 과정을 설명하기 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100; 테스트 소켓 110; 하우징
112; 가이드부 120; 포고 핀
125; 금속 플런저 127; 보호시트
129; 고무접촉핀 130; 제1 관통홀
135; 제2 관통홀 200; 테스트 보드
300; 반도체 패키지
본 발명은 반도체 패키지의 신뢰성 테스트장치에 관한 것으로, 특히 반도체 패키지의 전기적 특성을 테스트할 수 있는 포고 핀 및 이를 포함하는 테스트 소켓에 관한 것이다.
웨이퍼 상에 패턴이 형성된 반도체 소자는 프로브(probe) 장치를 이용하여 전기적 다이 분류(Electrical Die Sorting; EDS) 테스트를 거친다. EDS 테스트를 마친 반도체 소자는 일련의 패키징 공정을 거쳐 반도체 패키지로 조립된다. 조립된 패키지는 제품으로 출하되기 이전에 테스트 소켓을 이용하여 전기적 특성을 체크한다. 테스트 소켓은 반도체 소자를 테스터 보드에 전기적으로 접속시키는 장치로서 패키지의 종류나 형태에 따라 구성 및 형상이 달라질 수 있다.
도 1은 종래의 포고 핀(30)을 사용하여 반도체 패키지의 전기적 특성 테스트를 하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전기적 특성 테스트는 테스트 대상물인 반도체 패키지(10)와 테스트 보드(20)를 전기적으로 접속하는 포고(POGO) 핀을 이용한다. 반도체 패키지(10)는 예를 들어 일면에 솔더볼(12)이 부착된 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 타입이 사용될 수 있다. 테스트 보드(20)는 반도체 패키지(10)에 테스트 전압, 테스트 전류 및 테스트 신호등을 공급하여 반도체 패키지(10)의 동작 불량 여부를 정밀하게 선별하는 역할을 한다.
포고 핀(30)은 테스트 소켓(도 4의 100)에 내재되어, 반도체 패키지(10)와 테스트 보드(20) 사이에 개재된다. 포고 핀(30)은 반도체 패키지(10)와 테스트 보드(20)를 전기적으로 접속시키는 역할을 한다. 포고 핀(30)은 도전성이 양호한 봉 형태의 플런저(35)와 코일 스프링과 같은 탄성 부재(37)의 조합으로 이루어진다.
플런저(35)는 상부 플런저(32)와 하부 플런저(34)가 일체로 연결되고, 상부 플런저(32)가 하부 플런저(34)보다 큰 직경을 가진다. 상부 플런저(32)의 일부분, 즉 하부 플런저(34)와 연결되는 곳은 상부 플런저(32)에 비해 직경이 큰 스토퍼(33)가 돌출되어 있다. 상부 플런저(32) 상부 에지는 패키지(10)의 솔더볼(12)과 접촉을 용이하게 하기 위하여 등각으로 배열된 돌기(31)들을 갖는다. 하부 플런저(34)는 탄성부재(37)의 내측에 삽입되어 테스트 보드(20)의 전극단자(22)와 접촉한다. 도 1에는 도시되지 않았으나 경우에 따라 상부 플런저(32)와 하부 플런저(34)는 별도의 탄성부재(도시 안됨)에 의해 연결될 수 있다.
그런데, 종래의 포고 핀(30)은 길이를 3㎜ 이하로 제조하면, 포고 핀(30)의 수명이 극도로 짧아져 사용하기 곤란하다. 그런데, 고주파 대역의 제품을 테스트하는 경우, 포고 핀(30)의 길이는 짧은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 고주파 신호는 기생하는 인덕턴스와 커패시턴스에 영향을 많이 받기 때문이다. 따라서, 종래의 포고 핀(30)은 고주파 대역의 제품을 테스트하는 데에는 적당하지 않다. 전기적 특성 테스트에 있어서 포고 핀(30)의 결함은 도전성 고무를 이용하는 방법을 제안하게 되었다.
도 2는 종래의 고무접촉핀(50)을 사용하여 반도체 패키지의 전기적 특성 테스트를 하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 고무접촉핀(50)은 반도체 패키지(10)의 솔더볼(12)에 접촉하는 제1 접촉핀(51)과, 제1 접촉핀(51)과 대향되며 테스트 보드(20)의 전극단자(22)에 접촉하는 제2 접촉핀(55)을 포함한다. 제1 접촉핀(51)과 제2 접촉핀(55)은 탄성력을 가지며 실리콘 고무와 도전성 분말이 혼합되어 형성된 도전성 고무(53)에 의해 연결된다.
고무접촉핀(50)은 길이를 짧게 하여 고주파 대역의 제품들을 충분히 테스트할 수 있다. 또한, 모든 패키지 심지어 볼이 없는 패키지, 예를 들어 LGA(Line Grid Array) 패키지도 정확하게 접촉할 수 있다. 그런데, 고무접촉핀(50)은 고무라는 재료를 이용하므로 수명이 짧다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고주파 대역은 물론 저주파 대역까지 측정할 수 있고, 수명이 긴 포고 핀을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고주파 대역은 물론 저주파 대역까지 측정할 수 있고, 수명이 긴 포고 핀을 이용한 테스트 소켓을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 포고 핀은 반도체 패키지와 테스트 보드를 전기적으로 연결하기 위한 테스트 소켓에 있어서, 상기 반도체 패키지와 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 금속으로 이루어진 금속 플런저 및 상기 금속 플런저와 연결되어 상기 테스트 보드에 전기적으로 접촉하기 위하여 도 전성 고무로 이루어진 고무접촉핀을 포함한다.
상기 금속 플런저와 상기 고무접촉핀 사이에 원활한 연결을 위하여 표면에 돌기가 형성된 도전성 보호시트를 더 포함할 수 있다. 상기 도전성 보호시트는 실리콘 고무와 도전성 입자를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 도전성 보호시트의 두께는 0.05 내지 0.2㎜일 수 있다.
상기 금속 플런저의 길이는 0.3 내지 3.0㎜일 수 있다. 상기 금속 플런저의 상부는 상기 반도체 패키지의 접속단자와 양호하게 접촉하도록 등각 배열된 돌기들로 이루어질 수 있다.
상기 고무접촉핀은 실리콘고무에 도전성 분말을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 고무접촉핀의 두께는 0.15 내지 1.0㎜일 수 있다.
상기 포고 핀의 길이는 0.45 내지 4.2㎜일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 테스트 소켓은 다수의 제1 관통홀을 가진 하우징과, 상기 하우징의 내측에 체결되며 상기 제1 관통홀과 연결된 제2 관통홀을 가진 가이드부 및 상기 제1 및 제2 관통홀에 수용되며 상기 반도체 패키지와 상기 테스트 보드를 전기적으로 연결하는 포고 핀을 포함한다. 상기 포고 핀은 반도체 패키지와 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 금속으로 이루어진 금속 플런저 및 상기 금속 플런저와 연결되어 테스트 보드에 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 고무로 이루어진 고무접촉핀을 포함한다.
상기 제1 관통홀은 상기 반도체 패키지 측에 위치하며 제1 직경의 소구경부와, 상기 고무접촉핀 측에 위치하며 상기 제1 직경보다 큰 대구경부 및 상기 소구 경부와 대구경부 사이에 형성된 단차부로 이루어질 수 있다.
상기 제2 관통홀은 상기 고무접촉핀과 접촉되어 상기 고무접촉핀을 수용할 수 있는 직경을 가질 수 있다.
상기 금속 플런저는 상기 단차부에 의해 이동이 정지될 수 있다.
상기 고무접촉핀의 직경은 상기 제1 관통홀의 상기 대구경부와 동일하거나 작을 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명은 테스트 소켓(도 4의 100)의 포고 핀(120)에 대한 것으로, 본 발명의 포고 핀(120)이 테스트 소켓(100)에 장착되는 방법은 다음의 실시예에 제한되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 포고 핀(120)을 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 포고 핀(120)은 반도체 패키지와 전기적으로 접촉하는 금속 플런저(125)와 상기 금속 플런저(125)와 연결되어 테스트 보드에 전기적으로 접촉하는 고무접촉핀(129)을 포함한다. 금속 플런저(125)는 봉 형상을 가질 수 있다. 금속 플런저(125)는 플런저 본체(122)의 일단부는 플런저 본체(122)에 비해 직경이 큰 스토퍼(123)가 돌출되어 있다. 또한, 플런저 본체(122)의 타단부는 반도체 패키 지와 접촉을 용이하게 하기 위하여 등각으로 배열된 돌기(121)들을 갖는다. 금속 플런저(125)는 도전성 물질, 베릴륨동과 같은 동계 합금재질로 이루어진다.
고무접촉핀(129)은 금속 플런저(125)의 스토퍼(123)에 연결되며, 스토퍼(123)의 직경과 같거나 작은 봉 형태인 것이 바람직하다. 고무접촉핀(129)은 도전성을 가지며, 예를 들어 실리콘 고무에 도전성 분말을 혼합하여 성형한다. 본 발명의 실시예에서 실리콘 고무와 혼합되는 도전성 분말은 금으로 표면이 도금된 니켈분말을 사용하였다. 니켈분말의 직경은 10 내지 60㎛이며, 실리콘 고무와의 혼합비율은 실리콘 고무: 금도금된 니켈분말이 1:2 내지 1:3이다.
실리콘 고무를 이용한 고무접촉핀(129)을 제조하는 방법은 먼저 고무접촉핀(129)의 직경을 정의하는 실린더(도시 안됨)를 준비한다. 그후, 상기 실린더에 직경이 10 내지 60㎛인 금도금된 니켈분말을 원하는 혼합비율로 채운다. 니켈분말이 채워진 실린더에 겔(gel) 형태의 실리콘 고무를 주입하여 혼합한 다음, 경화한다다.
본 발명에 의한 고무접촉핀(129)은 탄성이 우수한 실리콘 고무와 도전성이 양호한 금도금된 니켈분말을 사용함으로써, 코일(coil) 성분이 거의 없는 전기적 특성을 가진다. 코일성분이 거의 없으므로 인덕턴스와 커패시턴스의 성분 감소로 고주파 회로의 전기적 특성 테스트에 매우 유리하다.
금속 플런저(125)와 고무접촉핀(129) 사이에는 원활한 접촉을 위한 도전성 보호시트(127)를 더 포함할 수 있다. 원활한 접촉을 위한 방법 중 하나의 예는 도전성 보호시트(127)의 표면에 돌기를 형성하는 것이다. 표면에 형성된 돌기의 개 수, 크기 및 배열방법은 포고 핀(120)의 종류나 크기 등에 의하여 다양하게 결정할 수 있다.
도전성 보호시트(127)는 위에서 설명한 고무접촉핀(129)과 동일하게 실리콘 고무와 도전성 입자의 혼합물을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 도전성 보호시트(127)의 두께는 포고 핀(120)의 전체의 길이에 영향을 주며 0.05 내지 0.2㎜인 것이 바람직하다.
본 발명의 포고 핀(120)의 길이는 측정하는 패키지의 종류에 따라 달라질 수 있으나 0.45 내지 4.2㎜인 것이 바람직하다. 포고 핀(120)의 길이가 짧으면 고주파 대역의 패키지를 테스트하는 데 사용하는 것이 바람직하고, 길이가 길면 저주파 대역의 패키지를 테스트하는 데 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 고무접촉핀(129)을 사용함으로써, 고주파 대역의 패키지를 측정하는 데 유리하고 테스트 보드(200)와의 접촉성을 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 저주파 대역의 패키지도 테스트 보드(200)와의 접촉을 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 포고 핀(120)의 길이에 대응하여, 금속 플런저(125)의 길이는 0.3 내지 3.0㎜일 수 있고, 고무접촉핀(129)의 길이는 0.15 내지 1.0㎜일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 포고 핀(120)을 포함하는 테스트 소켓(100)을 사용하여 반도체 패키지(300)의 전기적 특성 테스트를 하는 과정을 설명하기 단면도이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 의한 테스트 소켓(100)은 다수의 제1 관통홀(130)을 가진 하우징(110)과 하우징(110)의 내측에 체결되며 제1 관통홀(130)이 확 장된 제2 관통홀(135)을 가진 가이드부(112)를 포함한다. 포고 핀(120)은 제1 및 제2 관통홀(130, 135)에 수용되며, 반도체 패키지(300)와 테스트 보드(200)를 전기적으로 연결한다.
금속 플런저(125)를 수용하는 제1 관통홀(130)은 반도체 패키지(300) 측에 위치하며 제1 직경을 가진 소구경부(131)와, 고무접촉핀(129) 측에 위치하며 제1 직경보다 큰 대구경부(133)로 이루어진다. 소구경부(131)와 대구경부(133) 사이에는 단차부(132)를 형성할 수 있다. 금속 플런저(125)의 이동은 스토퍼(123)가 단차부(132)에 의해 걸리게 되어 정지된다. 따라서, 스토퍼(123)와 단차부(132)는 포고 핀(120)이 외부로 이탈되는 것을 막아준다.
제2 관통홀(135)은 대구경부(133)와 동일하거나 작은 직경을 가지며, 고무접촉핀(129)과 접촉되어 고무접촉핀(129)을 수용할 수 있는 정도의 직경을 가진다. 이에 따라, 고무접촉핀(129)의 직경은 제1 관통홀(130)의 대구경부(133)와 동일하거나 작을 수 있다.
반도체 패키지(300)의 전기적 특성의 측정방법은 먼저 테스트 소켓(100)을 테스트 보드(200)에 실장한다. 그후, 테스트 보드(200)의 전극단자(202)를 테스트 소켓(100)의 고무접촉핀(129)에 접촉시킨 후 반도체 패키지(300)에 상부에 압력을 가한다. 이때, 포고 핀(120)은 고무접촉핀(129)의 탄성에 의해 단차부(132)에 걸리기 전까지 상방향으로 이동한다. 금속 플런저(125)의 돌기(121)들은 반도체 패키지(300)의 솔더볼(302)에 접촉된다. 계속하여 압력을 가하면, 고무접촉핀(129)과 전극단자(202) 및 돌기(121)들과 솔더볼(302)은 압력에 의해 밀착된다. 테스트 소켓 (100)이 테스트 보드(200)와 반도체 패키지(300)에 밀착된 상태에서 전기적 특성을 테스트한다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 솔더볼이 장착된 반도체 패키지를 중심으로 설명하였으나, 리드가 형성된 반도체 패키지에도 적용될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 포고 핀 및 테스트 소켓에 의하면, 고무접촉핀과 금속 플런저를 일체화한 포고 핀을 사용함으로써 고주파 대역은 물론 저주파 대역까지 측정할 수 있고, 긴 수명이 수명을 가질 수 있다.
또한, 고무접촉핀을 사용함으로써 테스트 보드와의 접촉을 원활하게 할 수 있다.

Claims (17)

  1. 반도체 패키지와 테스트 보드를 전기적으로 연결하기 위한 테스트 소켓에 있어서,
    상기 반도체 패키지와 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 금속으로 이루어진 금속 플런저; 및
    상기 금속 플런저와 연결되어 상기 테스트 보드에 전기적으로 접촉하기 위하 여 도전성 고무로 이루어진 고무접촉핀을 포함하는 포고 핀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 플런저와 상기 고무접촉핀 사이에 원활한 연결을 위하여 표면에 돌기가 형성된 도전성 보호시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도전성 보호시트는 실리콘 고무와 도전성 입자를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  4. 제2항에 있어서, 상기 도전성 보호시트의 두께는 0.05 내지 0.2㎜인 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 플런저의 길이는 0.3 내지 3.0㎜인 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 플런저의 상부는 상기 반도체 패키지의 접속단자와 양호하게 접촉하도록 등각 배열된 돌기들로 이루어진 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고무접촉핀은 실리콘고무에 도전성 분말을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  8. 제1항에 있어서, 상기 고무접촉핀의 두께는 0.15 내지 1.0㎜인 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  9. 제1항에 있어서, 상기 포고 핀의 길이는 0.45 내지 4.2㎜인 것을 특징으로 하는 포고 핀.
  10. 다수의 제1 관통홀을 가진 하우징;
    상기 하우징의 내측에 체결되며, 상기 제1 관통홀과 연결된 제2 관통홀을 가진 가이드부; 및
    상기 제1 및 제2 관통홀에 수용되며, 상기 반도체 패키지와 상기 테스트 보드를 전기적으로 연결하는 포고 핀을 포함하며, 상기 포고 핀은
    반도체 패키지와 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 금속으로 이루어진 금속 플런저; 및
    상기 금속 플런저와 연결되어 테스트 보드에 전기적으로 접촉하기 위하여 도전성 고무로 이루어진 고무접촉핀을 포함하는 테스트 소켓.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 관통홀은
    상기 반도체 패키지 측에 위치하며 제1 직경의 소구경부;
    상기 고무접촉핀 측에 위치하며 상기 제1 직경보다 큰 대구경부; 및
    상기 소구경부와 대구경부 사이에 형성된 단차부로 이루어진 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 관통홀은 상기 고무접촉핀과 접촉되어 상기 고무접촉핀을 수용할 수 있는 직경을 가진 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  13. 제11항에 있어서, 상기 금속 플런저는 상기 단차부에 의해 이동이 정지되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  14. 제10항에 있어서, 상기 금속 플런저와 상기 고무접촉핀 사이에 원활한 연결을 위하여 표면에 돌기가 형성된 도전성 보호시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  15. 제14항에 있어서, 상기 도전성 보호시트는 실리콘 고무와 도전성 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  16. 제10항에 있어서, 상기 고무접촉핀의 직경은 상기 제1 관통홀의 상기 대구경부와 동일하거나 작은 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  17. 제10항에 있어서, 상기 포고 핀의 길이는 0.45 내지 4.2㎜인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
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