KR20060123910A - 두께 보상 부재를 구비하는 도전성 고무 테스트 소켓조립체 - Google Patents

두께 보상 부재를 구비하는 도전성 고무 테스트 소켓조립체 Download PDF

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KR20060123910A
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conductive
test
thickness
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서헌교
황순걸
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 패키지의 테스트 공정에서 패키지 단자와 테스트 보드를 전기적으로 연결시키는 테스트 소켓 조립체에 관한 것이다. 면 배치형 패키지 단자용 테스트 소켓 중에 포고 핀 소켓은 도전성 고무 소켓에 비하여 두께가 두껍기 때문에 두 소켓을 호환하여 사용하려면 주변 기구물들을 교체해야 한다. 본 발명의 테스트 소켓 조립체는 두 소켓의 두께 차이를 보상해 줄 수 있는 두께 보상 부재를 사용함으로써, 주변 기구물들의 교체 없이 포고 핀 테스트 설비를 그대로 이용할 수 있다. 두께 보상 부재는 매개 기판과 완충 기판을 사용할 수도 있고, 또 다른 도전성 고무 소켓을 사용할 수도 있다.
포고 핀 테스트 소켓, 도전성 고무 테스트 소켓, 테스트 설비 주변 기구물, 소켓 가이드, 인서트, 매개 기판, 완충 기판

Description

두께 보상 부재를 구비하는 도전성 고무 테스트 소켓 조립체{conductive rubber test socket assembly having thickness compensatory member}
도 1a는 포고 핀 테스트 소켓과 그 주변 구조물들의 개략적 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1b는 도전성 고무 테스트 소켓과 그 주변 구조물들의 개략적 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체가 포고 핀 테스트 소켓용 주변 구조물에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체가 포고 핀 테스트 소켓용 주변 구조물에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
<도면에 사용된 참조 번호의 설명>
10: 반도체 패키지 12: 패키지 단자
20a: 포고 핀 테스트 소켓 20b: 도전성 고무 테스트 소켓
22a: 포고 핀 22b: 도전성 영역
21: 소켓 몸체 23: 절연성 고무
24: 도전성 입자 25: 소켓 지지판
30a, 30b: 소켓 가이드 32a, 32b: 소켓 수용 홈
40a, 40b: 인서트 42a, 42b: 패키지 수용 공간
44a, 44b: 패키지 안착 턱 46a, 46b: 래치
50a, 50b: 푸셔
100, 200: 도전성 고무 테스트 소켓 조립체
110: 매개 기판 111: 절연수지 기판
112: 접속 비아 120: 완충 기판
121: 절연수지 필름 122: 도전성 고무
210: 제2 도전성 고무 테스트 소켓
본 발명은 반도체 패키지 테스트 설비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 패키지의 테스트 공정에서 패키지 단자와 테스트 보드를 전기적으로 연결시키는 테스트 소켓 조립체에 관한 것이다.
일련의 패키지 제조 공정을 통하여 제조된 반도체 패키지는 출하되기 전에 전기적 특성 검사를 거친다. 이 때, 반도체 패키지에 형성된 패키지 단자와 테스트 설비의 테스트 보드를 전기적으로 연결시켜 주는 것이 테스트 소켓(test socket)이다.
반도체 패키지의 유형은 매우 다양하다. 아울러 반도체 패키지의 전기적 특성 검사에 사용되는 테스트 소켓도 반도체 패키지의 유형에 따라 그 구성 및 형태가 다양하게 존재한다. 반도체 패키지의 유형들 중에서 BGA(ball grid array package), LGA(land grid array) 등은 솔더 볼(solder ball), 접촉 랜드(contact land)와 같은 외부 접속용 패키지 단자들이 패키지의 표면을 따라 배치되는 공통점을 가지고 있다.
이와 같이 면 배치형 패키지 단자를 가지는 반도체 패키지는 통상적으로 포고 핀(pogo pin) 테스트 소켓을 이용하여 전기적 연결을 구현한다. 포고 핀 테스트 소켓은 예를 들어 미국특허공보 제6,084,421호, 한국등록실용신안공보 제20-356022호 등에 개시되어 있다.
포고 핀을 이용한 테스트 소켓은 접촉 안정성이 우수하기 때문에 패키지 양산 설비에 대량으로 적용되고 있지만, 가격이 비쌀 뿐만 아니라 종종 패키지 단자에 물리적 손상 또는 외관 불량을 초래한다. 또한, 포고 핀 테스트 소켓은 LGA 패키지에 적용될 경우 접촉 안정성이 다소 떨어진다.
그래서 이를 해결하기 위하여 도전성 고무(pressure conductive rubber; PCR)를 이용한 테스트 소켓이 개발되었다. 도전성 고무 테스트 소켓은 예컨대 한국공개특허공보 제2000-62209호, 일본공개특허 제2001-237039호, 일본공개특허 제2002-0246132호, 미국특허공보 제6,168,442호 등에 개시되어 있다.
도전성 고무 테스트 소켓은 절연성 고무 내부에 수많은 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 구조를 가진다. 외부로부터 가해지는 압력이 없으면 도전성 입자들이 서로 떨어져 있기 때문에 전기적 경로가 형성되지 않는다. 그러나 외부 압력을 가하면 절연 고무의 수축에 의하여 상하의 도전성 입자들이 서로 접촉하면서 수직 방향으로 전기적 경로가 형성된다. 이러한 성질을 이용하여 도전성 고무 테스트 소켓은 각각 위아래 쪽에 위치하는 패키지 단자와 테스트 보드를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도전성 고무 테스트 소켓은 포고 핀 테스트 소켓의 단점인 패키지 단자의 물리적 손상 문제를 해결할 뿐만 아니라, 가격 면에서도 포고 핀 테스트 소켓보다 유리하다. 또한, 도전성 고무 테스트 소켓은 LGA 패키지에도 무난하게 적용할 수 있으며, 특히 초고주파 테스트가 가능하다는 장점이 있다.
그런데 포고 핀 테스트 소켓을 도전성 고무 테스트 소켓으로 대체하려면 다음과 같은 문제를 해결해야 한다.
테스트 설비는 일반적으로 테스트 소켓 이외에도, 테스트 소켓을 고정시키는 소켓 가이드(socket guide), 반도체 패키지를 수용하고 고정시키는 인서트(insert), 반도체 패키지와 테스트 소켓을 접촉시키기 위하여 반도체 패키지를 누르는 푸셔(pusher) 등의 주변 기구물들을 포함하고 있다. 이러한 주변 기구물들은 사용되는 테스트 소켓의 특성에 적합한 형태로 만들어진다.
그런데 포고 핀 테스트 소켓은 그 구조상 3mm 이하로 제작하기에는 기술적으로 한계가 있다. 반면에 도전성 고무 테스트 소켓은 1mm 이상의 두께로 제작하기 어렵다. 이와 같이 현재 상용화되고 있는 포고 핀 테스트 소켓과 도전성 고무 테스트 소켓 사이에는 적지 않은 두께 차이가 존재한다. 테스트 소켓의 두께가 서로 다르면, 그에 따라 주변 기구물들의 형태도 서로 다르기 마련이다.
따라서 포고 핀 테스트 소켓을 도전성 고무 테스트 소켓으로 대체하기 위해서는 테스트 설비의 주변 기구물들도 다시 제작해야 하는 문제가 발생한다. 결국 테스트 소켓 교체에 따른 설비투자 비용이 증가한다. 이러한 문제는 도전성 고무 테스트 소켓을 포고 핀 테스트 소켓으로 교체할 때도 동일하게 발생한다.
본 발명은 이상 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 테스트 소켓과 함께 사용되는 테스트 설비의 주변 기구물들을 교체하지 않고 포고 핀 테스트 소켓과 도전성 고무 테스트 소켓을 호환하여 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 테스트 소켓의 교체에 따른 설비투자 비용을 최소화하기 위한 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 두께 보상 부재를 구비하는 도전성 고무 테스트 소켓 조립체를 제공한다.
본 발명에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체는, 반도체 패키지에 형성된 패키지 단자와 테스트 설비에 설치된 테스트 보드를 전기적으로 연결시키며, 포고 핀 테스트 소켓용 주변 기구물에 결합된다. 본 발명에 따른 도전성 고무 테스트 소 켓 조립체는 도전성 고무 테스트 소켓과 두께 보상 부재를 포함한다. 도전성 고무 테스트 소켓은 테스트 소켓 조립체에 결합되고, 절연성 고무 내부에 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 도전성 영역을 구비하며, 도전성 영역을 통하여 패키지 단자와 전기적으로 연결된다. 두께 보상 부재는 도전성 고무 테스트 소켓의 하부에 위치하며, 도전성 고무 테스트 소켓의 도전성 영역을 테스트 보드에 전기적으로 연결시킨다. 특히, 두께 보상 부재는 포고 핀 테스트 소켓과 도전성 고무 테스트 소켓의 두께 차이에 해당하는 두께를 가지는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체에 있어서, 두께 보상 부재는 절연수지 기판에 도전성 접속 비아가 형성된 매개 기판일 수 있다. 이 경우의 두께 보상 부재는 매개 기판의 하부에 위치하는 완충 기판을 더 포함할 수 있다. 완충 기판은 절연수지 필름에 도전성 고무가 형성된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체에 있어서, 두께 보상 부재는 적어도 두 개 이상의 제2 도전성 고무 테스트 소켓일 수 있다. 제2 도전성 고무 테스트 소켓은 절연성 고무 내부에 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 도전성 영역을 구비한다.
실시예
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
테스트 소켓과 주변 구조물
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 도 1a와 도 1b를 참조하여 테스트 소켓들과 그 주변 구조물들의 구조를 간략히 설명한다. 도 1a는 포고 핀 테스트 소켓(20a)과 그 주변 구조물들(30a, 40a, 50a)의 구조를, 도 1b는 도전성 고무 테스트 소켓(20b)과 그 주변 구조물들(30b, 40b, 50b)의 구조를 각각 나타내는 단면도이다. 도 1a와 도 1b에서 테스트 소켓과 주변 구조물들의 구조는 주요 기능을 중심으로 개략적으로 도시하였으며, 세부 구조는 반도체 패키지의 크기, 패키지 단자의 개수 및 피치 등에 따라 다양하게 구현할 수 있다.
도 1a와 도 1b를 참조하면, 반도체 패키지(10)의 테스트 공정에 사용되는 테스트 소켓(20a, 20b)은 포고 핀(22a) 또는 도전성 영역(22b)이 다수 개 형성된 구조를 가진다. 포고 핀(22a) 또는 도전성 영역(22b)은 반도체 패키지(10)의 면 배치형 패키지 단자(12)들과 일대일 대응되도록 배치되며, 패키지 단자(12)들을 테스트 설비의 테스트 보드(도시되지 않음)에 전기적으로 연결시킨다.
테스트 소켓(20a, 20b)과 함께 사용되는 테스트 설비의 주변 기구물들은 소켓 가이드(30a, 30b), 인서트(40a, 40b), 푸셔(50a, 50b) 등이 있다.
소켓 가이드(30a, 30b)는 중앙 하단에 형성된 소켓 수용 홈(32a, 32b)을 통하여 테스트 소켓(20a, 20b)을 고정시킨다.
인서트(40a, 40b)는 중앙에 형성된 패키지 수용 공간(42a, 42b) 안에 반도체 패키지(10)를 수용한다. 또한, 인서트(40a, 40b)는 패키지 수용 공간(42a, 42b)의 하단에서 돌출된 패키지 안착 턱(44a, 44b)과, 패키지 수용 공간(42a, 42b)의 옆쪽에 설치된 래치(latch)(46a, 46b)를 통하여 반도체 패키지(10)를 고정시킨다.
푸셔(50a, 50b)는 인서트(40a, 40b) 안에 들어있는 반도체 패키지(10)를 위쪽에서 누른다. 푸셔(50a, 50b)가 가하는 압력에 의하여 반도체 패키지(10)의 패키지 단자(12)는 테스트 소켓(20a, 20b)의 포고 핀(22a) 또는 도전성 영역(22b)과 접촉하면서 전기적으로 연결된다.
전술한 바와 같이 포고 핀 테스트 소켓(20a)과 도전성 고무 테스트 소켓(20b)은 두께 차이가 있기 때문에, 포고 핀 테스트 소켓용 주변 구조물들(30a, 40a, 50a)과 도전성 고무 테스트 소켓용 주변 구조물들(30b, 40b, 50b)은 그 형태에 다소 차이가 있다. 특히, 도시된 바와 같이 소켓 가이드(30a, 30b)는 소켓 수용 홈(32a, 32b)의 형태와 크기가 서로 다르다. 또한, 패키지(10)의 안착 높이를 변경해야 할 경우에는 인서트(40a, 40b)의 형태와 크기가 달라질 수도 있다. 이와 같이 주변 구조물들의 형태가 서로 다르므로, 포고 핀 테스트 소켓(20a)을 도전성 고무 테스트 소켓(20b)으로 대체하려면 주변 기구물들도 함께 교체해야 한다.
두께 보상 부재 및 도전성 고무 테스트 소켓 조립체
본 발명은 주변 기구물들을 교체하지 않고, 포고 핀 테스트 소켓(20a)과 도 전성 고무 테스트 소켓(20b)의 두께 차이를 보상해 줄 수 있는 두께 보상 부재를 사용한다. 기존의 도전성 고무 테스트 소켓(20b)에 두께 보상 부재를 추가하여 포고 핀 테스트 소켓(20a)과 두께를 동일하게 구현하면, 주변 기구물들의 교체 없이 포고 핀 테스트 설비를 그대로 이용할 수 있다. 이하의 설명에서는 기존의 도전성 고무 테스트 소켓(20b)에 본 발명에 따른 두께 보상 부재를 추가한 구성을 "도전성 고무 테스트 소켓 조립체"라 명명한다.
제1 실시예
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체(100)를 나타내는 분해 사시도와 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 본 실시예의 도전성 고무 테스트 소켓 조립체(100)는 기존의 도전성 고무 테스트 소켓(20b)에 추가하여 두께 보상 부재로 매개 기판(110)을 사용한다. 매개 기판(110)은 도전성 고무 소켓(20b)의 하부에 위치하며, 도전성 고무 소켓(20b)과 나사 결합될 수 있다.
도전성 고무 테스트 소켓(20b)은 절연성 영역인 소켓 몸체(21)와, 소켓 몸체(21)에 규칙적으로 형성된 다수의 도전성 영역(22b)을 포함한다. 각각의 도전성 영역(22b)은 절연성 고무(23) 내부에 도전성 입자(24)들이 조밀하게 배열된 구조를 가진다. 절연성 고무(23)는 예컨대 실리콘 고무이며, 도전성 입자(24)는 금, 니켈, 구리, 알루미늄 등과 같은 금속 입자이다. 소켓 몸체(21)는 절연성 고무(23)와 동일한 재질로 형성할 수 있다. 도전성 고무 테스트 소켓(20b)은 소켓 몸체(21)에 끼워진 소켓 지지판(25)을 더 포함할 수 있다. 소켓 지지판(25)은 예를 들어 스테인 리스(SUS)로 이루어진다.
매개 기판(110)은 통상적인 인쇄회로기판(PCB)과 유사한 것으로, 딱딱한 절연수지 기판(111)에 도전성 접속 비아(112)가 형성된 것이다. 절연수지 기판(111)은 예를 들어 FR4 재질이며, 접속 비아(112)는 관통 구멍에 구리가 도금된 것이다. 매개 기판(110)의 두께는 도전성 고무 테스트 소켓(20b)과 포고 핀 테스트 소켓(도 1a의 20a)의 두께 차이를 고려하여 결정한다.
반도체 패키지의 패키지 단자(도 1의 12), 도전성 고무 테스트 소켓(20b)의 도전성 영역(22b), 매개 기판(110)의 접속 비아(112)는 서로 접촉을 통하여 전기적으로 연결된다. 따라서 이들은 모두 동일한 배열, 동일한 피치를 가지도록 형성된다.
한편, 매개 기판(110)과 테스트 보드(도시되지 않음)는 양쪽 모두 딱딱한 재질로 이루어지기 때문에 접촉이 불안정해질 수 있다. 이러한 가능성에 대비하여, 본 실시예의 두께 보상 부재는 완충 기판(120)을 더 포함할 수 있다. 완충 기판(120)을 추가로 사용하게 되면 매개 기판(110)의 두께는 그만큼 줄어들도록 설계한다. 완충 기판(120)은 매개 기판(110)의 하부에 위치하며, 매개 기판(110)과 나사 결합될 수 있다.
완충 기판(120)은 절연수지 필름(121)에 도전성 고무(122)가 형성된 것이다. 절연수지 필름은 예컨대 폴리이미드(polyimide) 필름이며, 도전성 고무(122)는 전술한 도전성 영역(22b)과 마찬가지로 절연성 고무 내부에 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 것이다. 도전성 고무(122)는 매개 기판(110)의 접속 비아(112)와 테스트 보드 사이의 접촉이 안정적으로 이루어지도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체(100)가 포고 핀 테스트 소켓용 주변 구조물에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 두께 보상 부재의 두께, 즉 매개 기판(110)과 완충 기판(120)의 총 두께는 기존의 포고 핀 테스트 소켓(도 1a의 20a)과 도전성 고무 테스트 소켓(20b)의 두께 차이에 해당한다. 따라서 포고 핀 테스트 소켓용 주변 구조물들(30a, 40a, 50a)을 교체하지 않고 도전성 고무 테스트 소켓 조립체(100)를 사용하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 두께 보상 부재는 전술한 매개 기판(110)과 완충 기판(120)에 반드시 국한되는 것은 아니며, 이를 대신할 수 있는 다른 수단을 사용할 수도 있다. 다음의 실시예는 그러한 예를 보여준다.
제2 실시예
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체(200)가 포고 핀 테스트 소켓용 주변 구조물에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 도전성 고무 테스트 소켓 조립체(200)는 두께 보상 부재로 제2의 도전성 고무 테스트 소켓(210)을 사용한다. 제2 도전성 고무 테스트 소켓(210)은 통상적인 도전성 고무 테스트 소켓(20b)과 실질적으로 동일한 것을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이 포고 핀 테스트 소켓과 도전성 고무 테스트 소켓의 두께는 각각 3mm 이상, 1mm 이하이다. 따라서 도 5에는 제2 도전성 고무 테스트 소켓(210) 이 한 개만 도시되었지만, 실제로는 적어도 두 개 이상 사용된다.
지금까지 실시예들을 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 고무 테스트 소켓 조립체는 포고 핀 테스트 소켓과 도전성 고무 테스트 소켓의 두께 차이를 보상해 줄 수 있는 두께 보상 부재를 구비한다. 두께 보상 부재를 사용함으로써, 포고 핀 테스트 소켓을 도전성 고무 테스트 소켓으로 대체할 때, 주변 기구물들의 교체 없이 포고 핀 테스트 설비를 그대로 이용할 수 있다. 이와 반대로, 도전성 고무 테스트 소켓을 포고 핀 테스트 소켓으로 대체하는 것도 가능하다.
즉, 본 발명은 테스트 소켓과 함께 사용되는 테스트 설비의 주변 기구물들을 교체하지 않고, 포고 핀 테스트 소켓과 도전성 고무 테스트 소켓을 자유롭게 호환하여 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 테스트 소켓의 교체에 따른 설비투자 비용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (4)

  1. 반도체 패키지에 형성된 패키지 단자와 테스트 설비에 설치된 테스트 보드를 전기적으로 연결시키며, 포고 핀 테스트 소켓용 주변 기구물에 결합되는 테스트 소켓 조립체로서,
    상기 테스트 소켓 조립체에 결합되고, 절연성 고무 내부에 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 도전성 영역을 구비하며, 상기 도전성 영역을 통하여 상기 패키지 단자와 전기적으로 연결되는 도전성 고무 테스트 소켓; 및
    상기 도전성 고무 테스트 소켓의 하부에 위치하며, 상기 도전성 고무 테스트 소켓의 상기 도전성 영역을 상기 테스트 보드에 전기적으로 연결시키는 두께 보상 부재를 포함하며,
    상기 두께 보상 부재는 상기 포고 핀 테스트 소켓과 상기 도전성 고무 테스트 소켓의 두께 차이에 해당하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 도전성 고무 테스트 소켓 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 두께 보상 부재는 절연수지 기판에 도전성 접속 비아가 형성된 매개 기판인 것을 특징으로 하는 도전성 고무 테스트 소켓 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 두께 보상 부재는 상기 매개 기판의 하부에 위치하는 완충 기판을 더 포함하며, 상기 완충 기판은 절연수지 필름에 도전성 고무가 형성 된 것임을 특징으로 하는 도전성 고무 테스트 소켓 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 두께 보상 부재는 적어도 두 개 이상의 제2 도전성 고무 테스트 소켓이며, 상기 제2 도전성 고무 테스트 소켓은 절연성 고무 내부에 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 도전성 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전성 고무 테스트 소켓 조립체.
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