KR20140101458A

KR20140101458A - 테스트핸들러용 가압장치

Info

Publication number: KR20140101458A
Application number: KR1020130014104A
Authority: KR
Inventors: 나윤성; 노종기; 신희택
Original assignee: (주)테크윙
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-20
Also published as: KR101919088B1

Abstract

본 발명은 테스트핸들러용 가압장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 냉각판과 전달부재를 이용하여 반도체소자를 가압하는 푸셔에 냉기를 전도시킨다.
본 발명에 따르면 푸셔에 냉기가 안정적으로 공급되기 때문에 반도체소자의 냉각 효율이 향상된다. 따라서 궁극적으로 테스트의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

테스트핸들러용 가압장치{PUSHING APPARATUS FOR TEST HANDLER}

본 발명은 생산된 반도체소자의 테스트에 지원되는 테스트핸들러에 관련된다. 특히 본 발명은 반도체소자를 테스터 측으로 가압(加壓)하거나 지지하는 가압장치에 관한 것이다.

테스트핸들러는 생산된 반도체소자의 테스트를 지원한다. 그리고 테스트핸들러는 테스트 결과에 따라 반도체소자를 등급별로 분류한다.

도1은 일반적인 테스트핸들러(100)를 평면에서 바라본 개념도이다.

테스트핸들러(100)는 테스트트레이(110), 로딩장치(120), 소크챔버(130, SOAK CHAMBER), 테스트챔버(140, TEST CHAMBER), 가압장치(150), 디소크챔버(160, DESOAK CHAMBER), 언로딩장치(170)를 포함한다.

도2에서 참조되는 바와 같이, 테스트트레이(110)에는 반도체소자(D)가 안착될 수 있는 복수의 인서트(111)가 다소 유동 가능하게 설치된다. 이러한 테스트트레이(110)는 다수의 이송장치(미도시)에 의해 정해진 폐쇄경로(C)를 따라 순환한다.

로딩장치(120)는 고객트레이에 적재되어 있는 미테스트된 반도체소자를 로딩위치(LP : LOADING POSITION)에 있는 테스트트레이로 로딩(loading)시킨다.

소크챔버(130)는 로딩위치(LP)로부터 이송되어 온 테스트트레이(110)에 로딩되어 있는 반도체소자를 테스트환경조건에 따라 예열(豫熱) 또는 예냉(豫冷)시키기 위해 마련된다.

테스트챔버(140)는 소크챔버(130)에서 예열 또는 예냉된 후 테스트위치(TP : TEST POSITION)로 이송되어 온 테스트트레이(110)에 있는 반도체소자를 테스트하기 위해 마련된다.

가압장치(150)는 테스트챔버(140) 내에 있는 테스트트레이(110)에 있는 반도체소자를 테스터(TESTER) 측으로 가압한다. 이로 인해 테스트트레이(110)에 있는 반도체소자가 테스터(TESTER)에 전기적으로 접속된다. 도3에서와 같이, 가압장치(150)는 다수개의 푸셔(151), 설치판(152) 및 이동원(153)을 포함한다. 참고로 도3에서 각 구성들 간의 간격은 과장되어 있다.

푸셔(151)는 테스트트레이(110)의 인서트(111)에 안착된 반도체소자(D)를 가압한다. 또한, 푸셔(151)는 테스터의 단자(예, pogo pin)에 의해 테스터(TESTER)의 반대 방향으로 밀리는 반도체소자(D)를 균일하게 지지하는 역할도 한다. 이하 본 명세서와 청구범위 상에서 푸셔의 '가압'이라는 용어는 '가압'과 '지지'의 의미를 포괄한다.

설치판(152)에는 다수의 푸셔(151)가 행렬 형태로 설치된다.

일반적으로 푸셔(151)와 설치판(152)이 결합된 것을 매치플레이트(MP)라 칭한다.

이동원(153)은 실린더나 모터 등으로 구비될 수 있다. 이러한 이동원(153)은 매치플레이트(MP)를 테스터(TESTER) 측으로 이동시킨다. 즉, 이동원(153)이 동작하면 매치플레이트(MP)가 테스트트레이(110)에 먼저 밀착된다. 그리고 계속하여 테스트트레이가 테스터(TESTER)측으로 이동한다. 따라서 테스트트레이(110)의 인서트(111)에 안착된 반도체소자(D)가 테스터(TESTER)에 전기적으로 접속된다.

디소크챔버(160)에서는 테스트챔버(140)로부터 이송되어 온 테스트트레이(110)에 있는 가열 또는 냉각된 반도체소자를 상온(常溫)으로 회귀시키기 위해 마련된다.

언로딩장치(170)는 디소크챔버(160)로부터 언로딩위치(UP : UNLOADING POSITION)로 온 테스트트레이(110)에 있는 반도체소자를 테스트 등급별로 분류하여 빈 고객트레이로 언로딩(unloading)시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 반도체소자는 테스트트레이(110)에 적재된 상태로 로딩위치(LP)로부터 소크챔버(130), 테스트챔버(140), 디소크챔버(160) 및 언로딩위치(UP)를 거쳐 다시 로딩위치(LP)로 이어지는 폐쇄경로(C)를 따라 순환한다.

한편, 반도체소자는 다양한 온도 환경에서 사용될 수 있다. 따라서 대개의 테스트는 반도체소자의 온도를 인위적으로 높이거나 낮춘 상태에서 이루어진다. 만일 반도체소자가 요구되는 온도 범위를 벗어난 상태에서 테스트되면 당연히 테스트의 신뢰성은 떨어진다.

테스트의 신뢰성을 담보하기 위해 테스트챔버의 내부는 요구되는 온도 환경을 가지도록 제어된다.

더 나아가 대한민국 공개 특허 10-2005-0055685호(발명의 명칭 : 테스트 핸들러) 등에는 덕트를 이용해 반도체소자의 온도를 더 정교하게 조절하는 기술(이하 '종래발명1'이라 함)이 제안되어 있다. 종래발명1은 덕트를 이용해 반도체소자 개개별로 온도 조절된 공기를 공급하는 기술이다.

그런데, 반도체소자가 테스트되는 도중 자체 발열로 인해 요구되는 온도 범위를 벗어나는 경우가 발생한다. 이를 해결하기 위해 대한민국 공개 특허 10-2004-0015337호(발명의 명칭 : 전자부품 핸들링 장치 및 전자부품 온도제어방법)의 기술(이하 '종래발명2'라 함)이 제안되었다.

종래발명2는 흡방열체를 푸셔(종래발명2에는 '푸숴'로 명명됨) 후단에 구성시켜 반도체소자의 열을 주변의 공기 중으로 자연 방열시키는 기술이다. 그런데, 이러한 종래발명2에 의하면 자연 방열 방식이기 때문에 냉각 효율이 떨어진다.

또한, 대한민국 공개 특허 10-2009-0047556호(발명의 명칭 : 시험 중인 전자 장치의 온도를 제어하기 위한 장치 및 방법)에는 압축기와 응축기를 이용한 전형적인 냉각 시스템으로 시험 중인 전자장치의 온도를 떨어뜨리는 기술(이하 '종래발명3'이라 함)이 제시되어 있다. 그러나 이러한 종래발명3은 수 백개의 반도체소자가 한꺼번에 테스트되는 경우에 적용하기가 곤란하다.

특히, 종래발명2 및 종래발명3은 덕트를 이용해 반도체소자 개개별로 온도 조절된 공기를 공급하는 종래발명1과 결합될 수 없다. 따라서 테스트핸들러에 종래발명2나 3을 적용하면 덕트를 이용한 정교한 온도 조절의 이익을 얻을 수 없다.

본 발명의 목적은 전도에 의해 테스트 중인 반도체소자의 온도를 빠르게 요구되는 수준으로 냉각시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 테스트핸들러용 가압장치는, 인서트에 안착된 상태로 테스터에 전기적으로 접속된 반도체소자를 가압하는 다수개의 푸셔; 상기 다수개의 푸셔가 설치되는 설치판; 상기 푸셔를 냉각시키기 위해 마련되며, 냉각 유체가 이동하는 냉각유로가 형성된 냉각판; 상기 냉각판의 냉기를 상기 다수개의 푸셔로 각각 전달하는 전달부재들; 상기 냉각유로로 냉각 유체를 공급하는 유체공급원; 및 상기 설치판을 반도체소자 측으로 진퇴 이동시키기 위해 마련되는 이동원; 을 포함한다.

반도체소자에 온도 조절된 공기를 공급하는 덕트; 를 더 포함하고, 상기 다수개의 푸셔에는 각각 상기 덕트로부터 오는 공기를 반도체소자로 공급하기 위한 공기공급홀이 형성되어 있으며, 상기 냉각판에는 상기 덕트로부터 오는 공기를 상기 푸셔 측으로 통과시키기 위한 공기통과구멍들이 형성되어 있다.

상기 다수개의 푸셔를 각각 반도체소자 측으로 가압하는 다수개의 실린더; 를 더 포함하고, 상기 전달부재들은 각각 상기 다수개의 실린더의 가압력을 상기 다수개의 푸셔로 전달한다.

상기 냉각판에는 상기 전달부재를 유지하기 위한 유지구멍이 형성되어 있고, 상기 전달부재는 상기 유지구멍에 삽입된 상태로 구비된다.

상기 전달부재보다 열전도율이 더 높은 재질의 전도부재; 를 더 포함하며, 상기 전도부재는 일 측은 상기 냉각판에 접하고 타 측은 상기 전달부재에 접한다.

상기 푸셔와 전달부재는 이동원에 의하여 설치판이 반도체소자 측으로 이동한 후에 접촉된다.

본 발명에 따르면 전도에 의해 자체 발열된 반도체소자의 온도를 빠게 요구되는 수준으로 냉각시킬 수 있기 때문에 테스트의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 일반적인 테스트핸들러에 대한 개념적인 평면도이다.
도2는 일반적인 테스트핸들러용 테스트트레이에 대한 개략도이다.
도3은 일반적인 테스트핸들러에서 매치플레이트, 테스트트레이 및 테스터의 매칭 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 가압장치에 대한 개략적인 측단면도이다.
도5는 도4의 A부분을 확대도시한 확대도이다.
도6은 도4의 가압장치에 적용된 푸셔의 확장부분을 설명하기 위한 참조도이다.
도7은 도4의 가압장치의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

참고로, 설명의 간결함을 위해 중복되는 설명은 가급적 생략하거나 압축한다. 그리고 첨부된 도면상에서 동일 구성에 대한 중복적 부호 표기는 가급적 생략하였다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 가압장치(400)에 대한 개략적인 측단면도이고, 도5는 도4의 A부분을 확대도시한 확대도이다.

도4 및 도5에서 참조되는 바와 같이, 본 발명에 따른 가압장치(400)는, 다수개의 푸셔(410), 설치판(420), 코일스프링(430)들, 다수개의 에어실린더(440), 덕트(450), 전달부재(460)들, 전도부재(470)들, 냉각판(480), 밀폐프레임(490), 이동원(510), 칠러(520)를 포함한다.

푸셔(410)는, 가압 동작 시에, 그 전면(반도체소자에 대면하는 측의 끝 면 임)이 테스트트레이의 인서트(TI)에 안착된 반도체소자(D)에 접촉되면서 반도체소자(D)를 테스터 측으로 가압한다. 그리고 푸셔(410)는 설치판(420)에 대하여 상대적으로 진퇴 가능하게 설치된다. 이러한 푸셔(410)는 가압부분(411), 확장부분(412) 및 안내핀(413)을 포함하며, 전후 방향으로 공기공급홀(414)이 형성되어 있다.

가압부분(411)은 테스트트레이의 인서트(TI)에 안착된 반도체소자(D)를 가압하는 부분이다. 즉, 가압 동작 시에 가압부분(411)의 전면(PF)은 반도체소자(D)에 접촉된다.

확장부분(412)은 가압부분(411)보다 둘레가 확장되어 있다. 이러한 확장부분(412)의 전면(EF)은 인서트(TI)에 반도체소자(D)가 안착되지 아니한 상태에서 가압 동작이 이루어질 시에 인서트(TI)의 일면(푸셔와 대면하는 면)에 접촉된다. 이에 따라 가압부분(411)의 전면(PF)이 테스터의 소켓에 접촉되는 것을 차단한다.

안내핀(413)은 가압부분(411)의 전면(PF)이 반도체소자(D)에 정교하게 접촉하도록 안내한다.

공기공급홀(414)은 덕트(450)로부터 오는 공기를 반도체소자(D)로 공급하기 위해 형성된다.

본 발명에서는 공기공급홀(414)이 푸셔(410)를 관통하는 예를 취하였으나, 공기공급홀(414)의 전면부(PF)는 폐쇄되고 푸셔(410)의 측면으로 관통되는 것도 본 발명에 적용될 수 있다.

설치판(420)은, 다수 개(예를 들면 128개)의 푸셔(410)가 설치되기 위한 설치구멍(421)들이 형성되어 있다.

코일스프링(430)들은 다수개의 푸셔(410) 각각을 설치판(420)에 대하여 탄성 지지하는 탄성부재로서 마련된다. 이러한 코일스프링(430)은 안내핀(413)에 의해 지지되도록 설치된다.

다수개의 에어실린더(440)는 다수개의 푸셔(410)를 각각 반도체소자(D) 측으로 가압한다.

덕트(450)는 다수개의 푸셔(410)들에 형성된 공기공급홀(414)들을 통해 반도체소자(D)들 개개별로 온도가 조절된 공기를 공급한다. 이러한 덕트(450)의 전면에는 설치홈(451)들과 공기분사구멍(452)들이 형성되어 있다. 그리고 설치홈(451)들의 후방에는 공기를 에어실린더(440)로 공급하기 위한 공기유로(453)가 형성된다.

전달부재(460)들은 냉각판(480)의 냉기를 다수개의 푸셔(410)로 전달한다. 또한, 전달부재(460)는 에어실린더(440)의 가압력을 푸셔(410)로 전달한다. 이를 위해 전달부재(460)의 전면은 푸셔(410)의 후면에 대면하고, 전달부재(460)의 후면은 에어실린더(440)의 피스톤(P)에 접한다. 여기서 하나의 푸셔(410)와 하나의 에어실린더(440) 사이에는 균형을 위해 한 쌍의 전달부재(460)가 구비된다.

전도부재(470)는 외측이 냉각판(480)에 접하고 내측이 전달부재(460)에 접하는 원통 형상이다. 따라서 전달부재(460)는 전도부재(470)에 끼움 삽입된다. 이러한 전도부재(470)는 냉각판(480)의 냉기를 전달부재(460)의 전단으로 빠르게 전도시키기 위해 전달부재(460) 및 냉각판(480)보다 열전도율이 더 높은 재질(예를 들면 구리소재)로 마련된다.

냉각판(480)은 전달부재(460)들을 해당 위치에 안정적으로 유지시킨다. 따라서 냉각판(480)도 전달부재(460)들과 함께 설치판(420)과 덕트(450) 사이에 위치한다. 도6의 개념적인 사시도에서 참조되는 바와 같이 냉각판(480)은 전후 방향으로 개방된 유지구멍(481)들 및 공기통과구멍(482)들과 냉각유로(483)를 가진다.

유지구멍(481)들에는 전달부재(460)들과 전도부재(470)들이 삽입된다.

공기통과구멍(482)들은 덕트(450)로부터 오는 공기를 푸셔(410)의 공기공급홀(414) 측으로 통과시킨다.

냉각유로(483)에는 칠러(520)에 의해 순환하는 냉각수(냉각 유체)가 이동한다. 이로 인해 냉각판(480)이 냉각된다.

밀폐프레임(490)은 냉각판(480)과 덕트(450) 사이를 밀폐공간(SS)으로 형성시킨다. 따라서 덕트(450)의 공기분사구멍(452)들, 냉각판(480)의 공기통과구멍(482)들을 통해 불특정 경로로 오는 공기가 푸셔(410)의 공기공급홀(414)을 통해 반도체소자(D)로 공급될 수 있다. 여기서 밀폐공간(SS)이라는 용어는 외부와 완전히 밀폐된 공간만을 의미하는 것은 아니며, 덕트(450)로부터 공급되는 공기가 외부로 새는 것이 최대한 차단된 공간을 의미하는 것이다.

이동원(510)은 덕트(450)를 전후 방향으로 진퇴시킴으로써 푸셔(410)들이 설치된 설치판(420)을 전후 방향으로 진퇴시킨다. 이동원(510)은 실린더나 모터로 구비될 수 있다.

칠러(520)는 냉각 유체인 냉각수를 냉각유로(483)로 공급하는 유체공급원으로서 마련된다.

계속하여 상기한 바와 같은 가압장치(400)의 동작에 대하여 설명한다.

도5는 현재 가압 동작이 이루어지기 전의 상태를 도시하고 있다.

도5와 같은 상태에서 이동원(510)이 동작하여 덕트(450)를 반도체소자(D) 측으로 이동시킨다. 이에 따라 도7에서와 같이 푸셔(410)의 가압부분(411)이 반도체소자(D)에 접촉하면서 가압하여 반도체소자(D)를 테스터의 소켓에 전기적으로 접속시킨다. 이 때, 에어실린더(440)가 동작함으로써 에어실린더(440)의 피스톤(P)과 전달부재(460)가 반도체소자(D) 측으로 전진하여 푸셔(410)가 적절한 가압력으로 반도체소자(D)를 가압하도록 한다.

상기한 동작 설명에서는 반도체소자(D)에 푸셔(410)의 가압부분(411)이 접촉할 때, 에어실린더(440)가 동작하는 것으로 설명되었다. 그러나 테스트될 반도체소자가 결정되면, 미리 에어실린더(440)가 동작한 상태에 있도록 하는 것도 가능하다. 그리고 이러한 경우에는 이동원(510)이 동작하여 매치플레이트가 이동함으로써 반도체소자(D)가 푸셔(410)에 의해 가압된다.

또한, 전달부재(460)와 푸셔(410)의 접촉은 배경기술에 언급한 것과 같이 푸셔(410)가 반도체소자(D)를 가압하면서 반발력에 의해 푸셔(410)가 퇴진하면서 이루어지도록 하는 것도 가능하다. 이러한 경우 푸셔(410)와 전달부재(460) 간의 간격은 푸셔(410)가 퇴진하는 범위 내에 두어야 할 것이다.

한편, 자체 발열에 의해 반도체소자(D)의 온도가 요구되는 수준을 넘어가면, 칠러(520)가 동작하여 냉각판(480)의 냉각유로(483)로 냉각수가 흐르게 된다. 이에 따라 냉각판(480)이 냉각되고, 냉각판(480)의 냉기는 전도부재(470), 전달부재(460) 및 푸셔(410)를 거쳐 반도체소자(D)로 전도된다. 따라서 반도체소자(D)의 온도가 요구되는 수준으로 내려가게 된다.

물론, 반도체소자(D)의 종류에 따라 테스트 중 자체 발열되는 정도가 얼마가 되는지는 실험을 통하여 확인할 수 있으며, 실험결과에 따라 냉각수의 온도와 유량을 조절할 수 있다.

또한, 냉각수가 냉각유로(483)를 흐르게 되는 경우에도 지속적으로 덕트(450)를 통해 반도체소자(D)들 개개별로 온도가 조절된 공기를 계속 공급할 수도 있다. 이 때, 냉각판(480)에 접촉된 온도 조절된 공기가 냉각판(480)에 의하여 약간 변하는 것이 고려될 수 있다. 그러나 온도 조절된 공기의 압이 높고 공기에 의한 열전도율이 적기 때문에 우려할 만한 수준은 아니다. 물론, 조그마한 온도 변화도 방지하고자 하는 경우에는 냉각판(480)의 후면에 별도의 절연판을 추가하는 것도 가능하다.

물론, 냉각판(480)에 의해 반도체소자(D)를 냉각시킬 때에는 덕트(450)에 의한 공기의 공급을 일시적으로 중단시킬 수도 있다.

테스트가 완료되면 가압 동작이 해제되면서 다시 도5의 상태로 되돌아간다.

본 발명에서는 냉각유로(483)의 입구와 출구가 각각 한 개로 도시되어 있으나, 경우에 따라서는 1개의 칠러를 사용하면서 냉각유로의 입구와 출구를 여러 개 설치하는 것도 가능하며, 각각의 입구와 출구에 따라 개별 칠러를 사용하는 것도 가능하다.

위와 같은 가압장치(400)는 배경기술에서 설명된 종래의 가압장치를 대체하여 테스트핸들러에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

400 : 가압장치
410 : 푸셔
414 : 공기공급홀
420 : 설치판
440 : 에어실린더
450 : 덕트
460 : 전달부재
470 : 전도부재
480 : 유지판
471 : 유지구멍 472 : 공기통과구멍
473 : 냉각유로
490 : 밀폐프레임
SS : 밀폐공간
510 : 이동원
520 : 칠러

Claims

인서트에 안착된 상태로 테스터에 전기적으로 접속된 반도체소자를 가압하는 다수개의 푸셔;
상기 다수개의 푸셔가 설치되는 설치판;
상기 푸셔를 냉각시키기 위해 마련되며, 냉각 유체가 이동하는 냉각유로가 형성된 냉각판;
상기 냉각판의 냉기를 상기 다수개의 푸셔로 각각 전달하는 전달부재들;
상기 냉각유로로 냉각 유체를 공급하는 유체공급원; 및
상기 설치판을 반도체소자 측으로 진퇴 이동시키기 위해 마련되는 이동원; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
테스트핸들러용 가압장치.
제1항에 있어서,
반도체소자에 온도 조절된 공기를 공급하는 덕트; 를 더 포함하고,
상기 다수개의 푸셔에는 각각 상기 덕트로부터 오는 공기를 반도체소자로 공급하기 위한 공기공급홀이 형성되어 있으며,
상기 냉각판에는 상기 덕트로부터 오는 공기를 상기 푸셔 측으로 통과시키기 위한 공기통과구멍들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
테스트핸들러용 가압장치.
제1항에 있어서,
상기 다수개의 푸셔를 각각 반도체소자 측으로 가압하는 다수개의 실린더; 를 더 포함하고,
상기 전달부재들은 각각 상기 다수개의 실린더의 가압력을 상기 다수개의 푸셔로 전달하는 것을 특징으로 하는
테스트핸들러용 가압장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각판에는 상기 전달부재를 유지하기 위한 유지구멍이 형성되어 있고,
상기 전달부재는 상기 유지구멍에 삽입된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는
테스트핸들러용 가압장치.
제4항에 있어서,
상기 전달부재보다 열전도율이 더 높은 재질의 전도부재; 를 더 포함하며,
상기 전도부재는 일 측은 상기 냉각판에 접하고 타 측은 상기 전달부재에 접하는 것을 특징으로 하는
테스트핸들러용 가압장치.
제 1항에 있어서
상기 푸셔와 전달부재는 이동원에 의하여 설치판이 반도체소자 측으로 이동한 후에 접촉하는 것을 특징으로 하는 테스트핸들러용 가압장치.