KR20110087437A - 실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법 - Google Patents

실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20110087437A
KR20110087437A KR1020100006854A KR20100006854A KR20110087437A KR 20110087437 A KR20110087437 A KR 20110087437A KR 1020100006854 A KR1020100006854 A KR 1020100006854A KR 20100006854 A KR20100006854 A KR 20100006854A KR 20110087437 A KR20110087437 A KR 20110087437A
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우승호
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Abstract

본 발명에 따르면, 절연성 실리콘으로 이루어진 커넥터 몸체; 실버 파우더가 모여 형성되며 커넥터 몸체를 관통하는 복수의 전도부들로 이루어진 실버 파우더 실리콘부; 복수의 전도부들 각각의 상면에 형성되며 테스트를 받을 반도체 소자의 솔더볼이 접촉되는 상단 범프; 및 복수의 전도부들 각각의 하면에 형성되며 테스트 보드의 단자와 접촉되는 하단 범프를 포함하며, 상단 범프는 MEMS 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법이 제공되어, 상단 범프가 반도체 소자의 솔더볼과 장시간 접촉하여도 오염되고 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

Description

실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법{Silicon rubber connector and method for producing the same}
본 발명은 실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테스트를 받는 반도체 소자의 솔더볼(solder ball)과 테스트 보드(test board)를 전기적으로 연결시켜주는 실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 제조가 완료된 반도체 소자는 제품 성능을 검사하는 테스트 공정을 거치게 된다. 이러한 테스트 공정은, 테스트 보드와 반도체 소자를 커넥터에 의해 연결하여 테스트 신호를 전달함으로써 이루어지게 된다. 이러한 커넥터에는 포고핀 커넥터와 실리콘 러버 커넥터가 있는데, 미세피치(fine pitch)를 가진 반도체 소자의 경우에는 실리콘 러버 커넥터가 사용되고 있다. 이러한 실리콘 러버 커넥터는, 반도체 소자의 솔더볼 및 테스트 보드의 단자와 정확하게 접촉할 수 있는 기계적 접촉특성과 접촉점에서 테스트 신호를 왜곡없이 전달할 수 있는 전기적 접촉특성을 가져야 한다.
그런데, 종래의 실리콘 러버 커넥터의 경우, 상단 범프(top bump)가 반도체 소자의 솔더볼과 장시간 접촉됨에 따라, 오염되고 파괴되어 접촉이 불안정해지고 저항값이 상승하는 문제점이 발생하였다. 또한, 고주파 반도체 소자에 대응하기 위해 낮은 초기저항의 도전성 실리콘부를 가진 실리콘 러버 커넥터에 대한 요구가 증가되고 있다.
본 발명은, 상단 범프가 반도체 소자의 솔더볼과 장시간 접촉하여도 오염되고 파괴되는 것을 방지할 수 있고, 낮은 초기저항을 가진 도전성 실리콘부를 가진 실리콘 러버 커넥터 및 실리콘 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태는, 절연성 실리콘으로 이루어진 커넥터 몸체; 실버 파우더가 모여 형성되며 커넥터 몸체를 관통하는 복수의 전도부들로 이루어진 실버 파우더 실리콘부; 복수의 전도부들 각각의 상면에 형성되며 테스트를 받을 반도체 소자의 솔더볼이 접촉되는 상단 범프; 및 복수의 전도부들 각각의 하면에 형성되며 테스트 보드의 단자와 접촉되는 하단 범프(bottom bump)를 포함하며, 상단 범프는 MEMS(microelectromechanical system) 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터를 제공한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는, 하단 범프를 제조하고, MEMS 공정을 통해 상단 범프를 제조하는 범프 제조 단계; 상단 범프와 하단 범프를 금형 내에 배치하는 범프 배치 단계; 실버 파우더가 혼합된 용융된 실리콘 혼합물을 금형 내에 도포하는 실리콘 혼합물 도포 단계; 및 실리콘 혼합물에 자기장을 형성시키면서 실리콘 혼합물을 경화시키는 실리콘 혼합물 경화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상단 범프가 반도체 소자의 솔더볼과 장시간 접촉하여도 오염되고 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 낮은 초기저항을 가진 도전성 실리콘부를 가진 실리콘 러버 커넥터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 전도부의 상면에 형성된 상단 범프의 확대 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제 2 전도부의 상면에 형성된 상단 범프의 확대 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실리콘 러버 커넥터의 범프의 또 다른 실시예의 확대 정면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 범프의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터 제조방법의 순서도이다.
도 8a 내지 8j는 본 발명의 일 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터의 상단 범프를 제조하기 위한 MEMS 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실리콘 러버 커넥터 및 그 제조방법의 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 제 1 전도부의 상면에 형성된 상단 범프의 확대 정면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 제 2 전도부의 상면에 형성된 상단 범프의 확대 정면도이며, 도 5는 본 발명의 실리콘 러버 커넥터의 범프의 또 다른 실시예의 확대 정면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 범프의 평면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터(210)를 설명하면 다음과 같다. 실리콘 러버 커넥터(210)는 커넥터 몸체(401), 실버 파우더 실리콘부(701, 702), 상단 범프(501, 502) 및 하단 범프(601, 602)를 포함한다.
커넥터 몸체(401)는 절연성 실리콘으로 이루어져 있으며, 커넥터 몸체(401)의 상부에는 반도체 소자(201)의 솔더볼(101, 102)의 위치를 안정적으로 안내하는 솔더볼 가이드(410, 411, 412)가 형성되어 있다. 커넥터 몸체(401)의 내부에는, 실버 파우더가 모여 형성되며 커넥터 몸체(401)를 관통하는 제 1 전도부(701)와 제 2 전도부(702)로 이루어진 실버 파우더 실리콘부가 형성되어 있다. 도 1과 도 2에서는 2개의 전도부들이 형성되어 있지만, 3개 이상의 전도부들이 형성되어 있을 수도 있다.
제 1 전도부(701)와 제 2 전도부(702) 각각의 상면(701a, 702a)에는, 테스트를 받을 반도체 소자(201)의 솔더볼(101, 102)이 접촉되는 상단 범프(501, 502)가 형성되어 있다. 상단 범프(501, 502)는 MEMS 공정을 통해 제조된다. MEMS(microelectromechanical system)는 미세 기술로서 기계부품, 센서, 액츄에이터(actuator), 전자회로를 하나의 실리콘 기판 위에 집적화한 장치를 가리킨다. 주로 반도체 집적회로 제작기술의 포토 마스크(photo mask) 공정을 이용한다.
제 1 전도부(701)와 제 2 전도부(702) 각각의 하면(701b, 702b)에는, 테스트 보드(도시되지 않음)의 단자와 접촉되는 하단 범프(601, 602)가 형성되어 있다. 하단 범프(601, 602)는 MEMS 공정을 통해 제조되는 것이 바람직하지만, 다른 공정에 의해 제조될 수도 있다. 또한, 상단 범프(501, 502)와 하단 범프(601, 602)는 외면에 금 도금층이 형성될 수 있다.
제 1 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터(210)는 상단 범프(501, 502)가 MEMS 공정을 통해 형성되어 있기 때문에 다른 공정에 의해 제조된 상단 범프보다 더 높은 경도를 가지고 있다. 따라서, 상단 범프(501, 502)가 반도체 소자(201)의 솔더볼(101, 102)과 장시간 접촉하여도 오염되고 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 전도부와 제 2 전도부가 실버 파우더로 형성되어 있기 때문에, 종래의 골드 파우더로 형성되어 있는 전도부보다 고유 저항이 약 40% 정도 더 낮다. 또한, 제 1 전도부와 제 2 전도부의 상면과 하면에 상단 범프와 하단 범프가 형성되어 있기 때문에, 제 1 전도부와 제 2 전도부의 산화를 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터(220)는, 제 1 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터(210)와 달리, 제 1 전도부(701)의 상면(701a)에 형성된 상단 범프(801), 및 제 2 전도부(702)의 상면(702a)과 하면(702b) 각각에 형성된 상단 범프(802)와 하단 범프(902)가 복수의 탐침돌기들을 가지고 있다. 즉, 전도부들 각각은 상단 범프에만 탐침돌기들이 형성되어 있을 수도 있고, 상단 범프와 하단 범프 모두에 탐침돌기들이 형성되어 있을 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 실리콘 러버 커넥터(220)의 제 1 전도부(701)의 상면(701a)에 형성된 상단 범프(801)의 상면과 하면에 형성된 탐침돌기들(801a, 801b)은 말단이 뾰족한 원뿔 형상을 가지고 있으며, 제 2 전도부(702)의 상면(702a)에 형성된 상단 범프(802)의 상면과 하면에 형성된 탐침돌기들(802a, 802b)은 말단이 상면과 하면에 평행하게 잘려진 원뿔 형상을 가지고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 탐침돌기들(803a, 803b)은 원기둥 형상을 가질 수도 있다. 이러한 상단 범프(801, 802)의 탐침돌기들(801a, 801b, 802a, 802b)은 상단 범프(801, 802)의 상면과 하면 모두에 형성되어 있지만, 상단 범프(801, 802)의 상면에만 형성되어 있을 수도 있다.
도 6을 참조하면, 범프(803)는, 범프(803)의 상면(811)으로부터 하면(도시되지 않음)까지 내부를 관통하는 십자 모양의 관통부(810)를 가지고 있다. 이러한 관통부(810)에 실리콘을 충진하여 범프(803)를 전도부의 상면 또는 하면에 부착시킬 수 있다.
제 2 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터(220)는 상단 범프(801, 802)의 상면에 복수의 탐침돌기들이 형성되어 있다. 따라서, 반도체 소자(201)의 솔더볼(101, 102)과 상단 범프(801, 802)의 접촉 수량이 증가하여 더욱 안정적인 접촉을 행할 수 있다. 또한, 접촉 수량이 증가함에 따라 하중 분산이 이루어지기 때문에 상단 범프(801, 802)의 파괴를 더욱 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터 제조방법의 순서도이고, 도 8a 내지 8j는 본 발명의 일 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터의 상단 범프를 제조하기 위한 MEMS 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 실리콘 러버 커넥터 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 하단 범프를 제조하고, MEMS 공정을 통해 상단 범프를 제조한다(S10). 도 8a 내지 도 8j를 참조하여, 상단 범프를 제조하기 위한 MEMS 공정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 8a에 도시된 것처럼 시드층(1001)을 형성한다. 그 다음에, 도 8b에 도시된 것처럼 시드층(1001)의 상면에 제 1 포토레지스트 패턴층(first photoresist pattern layer; 1010)을 형성한다. 그 다음에, 도 8c에 도시된 것처럼 시드층(1001)의 상면에 형성된 노출면에 제 1 범프층(1020)을 형성한다. 그 다음에, 제 1 포토레지스트 패턴층(1010)을 제거하고, 도 8d에 도시된 것처럼 제 1 포토레지스트 패턴층(1010)이 제거된 공간에 몰드층(1030)을 형성한다. 시드층(1001)과 몰드층(1030)은 구리로 이루어지는 것이 바람직하다.
그 다음에, 도 8e에 도시된 것처럼 몰드층(1030)의 상면에 제 2 포토레지스트 패턴층(second photoresist pattern layer; 1040)을 형성한다. 이 때, 탐침돌기를 위한 공간(1041)을 남겨 놓고 제 2 포토레지스트 패턴층(1040)을 형성한다. 그 다음에, 도 8f에 도시된 것처럼 제 1 범프층(1020) 또는 몰드층(1030)의 상면에 형성된 노출면에 제 2 범프층(1050)을 형성한다.
그 다음에, 도 8g에 도시된 것처럼 제 2 포토레지스트 패턴층(1040) 또는 제 2 범프층(1050)의 상면에 제 3 포토레지스트 패턴층(third photoresist pattern layer; 1060)을 형성한다. 이 때, 탐침돌기를 완성하기 위해 탐침돌기의 측면공간(1061)까지 제 3 포토레지스트 패턴층(1060)을 형성한다. 그 다음에, 도 8h에 도시된 것처럼 제 2 포토레지스트 패턴층(1040) 또는 제 2 범프층(1050)의 상면에 형성된 노출면에 제 3 범프층(1070)을 형성한다. 제 1 범프층(1020), 제 2 범프층(1050) 및 제 3 범프층(1070)은 NiCo로 이루어지는 것이 바람직하다.
그 다음에, 도 8i에 도시된 것처럼 제 2 포토레지스트 패턴층(1040)과 제 3 포토레지스트 패턴층(1060)을 제거한다. 그 다음에, 제 1 범프층(1020), 제 2 범프층(1050) 및 제 3 범프층(1070)으로 이루어진 범프를 시드층(1001)과 몰드층(1030)으로부터 분리하면, 도 8j에 도시된 것처럼 탐침돌기(1091)가 형성된 범프(1090)가 완성된다. 범프(1090)를 시드층(1001)과 몰드층(1030)으로부터 분리한 이후에 분리된 범프(1090)의 외면에 금 도금층을 형성할 수도 있다.
도 8a 내지 도 8j는, 상면 또는 하면에 탐침돌기가 1개 형성된 범프의 제조에 대하여 도시하였지만, 제 1 포토레지스트 패턴층(1010), 제 2 포토레지스트 패턴층(1040) 또는 제 3 포토레지스트 패턴층(1060) 중 하나 이상의 포토레지스트 패턴층의 수직면에 요철을 형성함으로써 상면 또는 하면에 복수의 탐침돌기들을 범프에 형성할 수 있다. 물론, 탐침돌기가 없는 범프를 MEMS 공정을 통해 제조할 수도 있다.
그 다음에, 상단 범프와 하단 범프를 금형 내에 배치한다(S20). 상단 범프와 하단 범프는 서로 마주보며 배치되는 것이 바람직하다. 그 다음에, 실버 파우더가 혼합된 용융된 실리콘 혼합물을 금형 내에 도포한다(S30). 그 다음에, 실리콘 혼합물에 자기장을 형성시키면서 실리콘 혼합물을 경화시킨다(S40). 자기장은, 서로 마주보는 상단 범프와 하단 범프를 관통하는 직선을 따라 형성된다. 이에 따라, 실버 파우더가 모여 커넥터 몸체를 관통하는 복수의 전도부들이 형성된다. 경화 온도는 약 160℃인 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 것처럼, 상단 범프와 하단 범프에는 내부를 관통하는 관통부가 형성되어 있는 것이 바람직하며, 실리콘 혼합물 도포 단계(S30)에서 이러한 관통부에 실리콘 혼합물이 충진되어 상단 범프와 하단 범프 각각이 실버 파우더 실리콘부의 상면과 하면에 부착될 수 있다.
본 고안은 첨부된 예시 도면의 바람직한 실시형태를 중심으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이하의 청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형된 형태로 실시할 수 있음은 물론이다.
101, 102: 솔더볼 201: 반도체 소자
210, 220: 실리콘 러버 커넥터 501, 502, 701a, 702a: 상단 범프
601, 602, 901, 902: 하단범프 701: 제 1 전도부
702: 제 2 전도부
801a, 801b, 802a, 802b, 803a, 803b: 탐침돌기
810: 관통부

Claims (12)

  1. 절연성 실리콘으로 이루어진 커넥터 몸체;
    실버 파우더가 모여 형성되며 상기 커넥터 몸체를 관통하는 복수의 전도부들로 이루어진 실버 파우더 실리콘부;
    상기 복수의 전도부들 각각의 상면에 형성되며 테스트를 받을 반도체 소자의 솔더볼이 접촉되는 상단 범프; 및
    상기 복수의 전도부들 각각의 하면에 형성되며 테스트 보드의 단자와 접촉되는 하단 범프를 포함하며,
    상기 상단 범프는 MEMS 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하단 범프는 MEMS 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 범프는 상면에 복수의 탐침돌기들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 하단 범프는 하면에 복수의 탐침돌기들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상단 범프와 상기 하단 범프는 외면에 금 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터.
  6. 하단 범프를 제조하고, MEMS 공정을 통해 상단 범프를 제조하는 범프 제조 단계;
    상기 상단 범프와 상기 하단 범프를 금형 내에 배치하는 범프 배치 단계;
    실버 파우더가 혼합된 용융된 실리콘 혼합물을 상기 금형 내에 도포하는 실리콘 혼합물 도포 단계; 및
    상기 실리콘 혼합물에 자기장을 형성시키면서 상기 실리콘 혼합물을 경화시키는 실리콘 혼합물 경화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 범프 제조 단계에서 상기 하단 범프를 MEMS 공정을 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 MEMS 공정은,
    시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층의 상면에 제 1 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 시드층의 상면에 형성된 노출면에 제 1 범프층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 포토레지스트 패턴층을 제거하는 단계;
    상기 제 1 포토레지스트 패턴층이 제거된 공간에 몰드층을 형성하는 단계;
    상기 몰드층의 상면에 제 2 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 범프층 또는 상기 몰드층의 상면에 형성된 노출면에 제 2 범프층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 포토레지스트 패턴층 또는 상기 제 2 범프층의 상면에 제 3 포토레지스트 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 포토레지스트 패턴층 또는 상기 제 2 범프층의 상면에 형성된 노출면에 제 3 범프층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 포토레지스트 패턴층과 상기 제 3 포토레지스트 패턴층을 제거하는 단계; 및
    상기 제 1 범프층, 상기 제 2 범프층 및 상기 제 3 범프층으로 이루어진 범프를 상기 시드층과 상기 몰드층으로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 범프를 상기 시드층과 상기 몰드층으로부터 분리하는 단계 이후에 분리된 상기 범프의 외면에 금 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 시드층과 상기 몰드층은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 범프층, 상기 제 2 범프층 및 상기 제 3 범프층은 NiCo로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 포토레지스트 패턴층, 상기 제 2 포토레지스트 패턴층 또는 상기 제 3 포토레지스트 패턴층 중 하나 이상의 포토레지스트 패턴층의 수직면에, 상기 범프의 복수의 탐침돌기들을 형성하기 위한 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 러버 커넥터 제조방법.
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