KR20150112425A - 반도체 소자 테스트 소켓 - Google Patents

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KR20150112425A
KR20150112425A KR1020140036574A KR20140036574A KR20150112425A KR 20150112425 A KR20150112425 A KR 20150112425A KR 1020140036574 A KR1020140036574 A KR 1020140036574A KR 20140036574 A KR20140036574 A KR 20140036574A KR 20150112425 A KR20150112425 A KR 20150112425A
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Abstract

본 발명은 반도체 소자가 인입되는 개구홀과, 상기 반도체 소자의 리드선들에 접촉되는 콘택 패드들을 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판을 지지하도록 상기 회로 기판 배면에 장착된 베이스; 및 상기 개구홀 하부의 상기 베이스 내부에 내장되며, 상기 개구홀에 인입된 상기 반도체 소자에 열을 가하는 히터를 포함하는 반도체 소자 테스트 소켓을 제공한다.

Description

반도체 소자 테스트 소켓 {TEST SOCKET FOR SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 소자 테스트 소켓에 관한 것으로, 특히 다양한 온도에서 반도체 소자의 신뢰성을 테스트할 수 있는 반도체 소자 테스트 소켓에 관한 것이다.
반도체 소자는 일련의 제조 공정을 통해 제조되며, 제조가 완료된 반도체 소자는 전기적 특성 및 신뢰성을 검증하는 테스트 과정을 거치게 된다. 테스트 과정은 테스트 소켓에 반도체 소자를 장착시킨 상태에서 이루어진다.
테스트 소켓은 다양한 반도체 소자에 맞는 패키지 형태를 갖는다. 일반적으로 테스트 소켓의 패키지 형태는 수요가 많은 반도체 소자에 맞게 개발되어 왔다.
반도체 소자는 크게 단원소 반도체 소자(elemental semiconductor device) 및 화합물 반도체(compound semiconductor device)로 구분될 수 있다. 단원소 반도체 소자 중 실리콘 반도체 소자는 반도체 시장의 90% 정도를 점유할 정도로 수요가 많아서, 다양하게 양산되고 있다. 따라서, 테스트 소켓은 실리콘 반도체 소자에 맞게 개발되어 상용화되어 있으며, 일반적으로 상온(예를 들어, 15℃ 내지 25℃)에서의 전기적 특성 및 신뢰성을 테스트하는데 적합하도록 제작된다.
상술한 바와 같이 상온에 적합한 테스트 소켓은 수요가 많기 때문에 표준화된 패키지 형태를 갖추고 있다. 그러나, 고온에 적합한 테스트 소켓은 상용화되지 않아 고온에서의 전기적 특성 및 신뢰성을 테스트하는데 어려움이 있다. 특히, 화합물 반도체 소자의 경우 고온에서 수명을 테스트해야 하므로 화합물 반도체 소자의 신뢰성 테스트에 어려움이 있다.
화합물 반도체 소자는 GaAs, InP, SiGe, GaN 등의 화합물 반도체를 포함하는 소자이다. 화합물 반도체 소자는 고출력이 요구되는 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, GaN 반도체 소자는 전력밀도가 크기 때문에 높은 RF 전력이 요구되는 곳에 이용된다. AlGaN HEMT(High Electron Mobility Transistor; 고전자이동도트랜지스터) 또는 GaN HEMT를 구비하는 반도체 소자는 고출력이 요구되는 분야에 많이 사용되는 전력 반도체 소자로서 출력이 수W 내지 100W 또는 그 이상으로 높다. 이와 같이 높은 주파수 대역에서 높은 전력을 이용하여 동작하는 화합물 반도체 소자는 소자 동작 중 자체에서 발열되는 열에 의하여 소자의 온도가 250~300℃까지 올라가게 된다. 이러한 화합물 반도체 소자의 신뢰성을 테스트는 고온에서 이루어져야 한다.
상술한 화합물 반도체 소자의 신뢰성 테스트뿐 아니라, 실리콘 반도체 소자의 신뢰성 테스트 시 고온이 요구되는 경우가 있다. 이에 따라, 고온에 적합한 테스트 소켓의 표준화가 필요하다.
본 발명은 다양한 온도에서 반도체 소자의 신뢰성을 테스트할 수 있는 반도체 소자 테스트 소켓을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓은 반도체 소자가 인입되는 개구홀과, 상기 반도체 소자의 리드선들에 접촉되는 콘택 패드들을 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판을 지지하도록 상기 회로 기판 배면에 장착된 베이스; 및 상기 개구홀 하부의 상기 베이스 내부에 내장되며, 상기 개구홀에 인입된 상기 반도체 소자에 열을 가하는 히터를 포함할 수 있다.
본 발명은 회로 기판을 지지하는 베이스 내에 반도체 소자에 열을 가하는 히터를 내장함으로써 히터를 통해 온도를 조절하여 상온뿐 아니라 그 이상의 고온을 포함하는 다양한 온도 범위에서 반도체 소자의 신뢰성 및 전기적 특성을 테스트할 수 있다.
또한, 본 발명은 히터를 반도체 소자가 인입되는 개구홀 하부의 베이스 내에 배치함으로써 히터에서 발생된 열이 반도체 소자에 집중될 수 있도록 하여 히터의 용량을 최소화하고 가열 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 소켓은 히터를 통해 고온의 테스트 환경을 조성할 수 있으므로 고온을 요하는 수명 테스트 및 번-인 테스트(Bunr-In test)를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 결합 상태를 나타내는 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 하부 구조를 나타내는 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 상부 구조를 나타내는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓에 반도체 소자가 인입된 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓은 하부 구조와 상부 구조를 포함한다. 하부 구조는 베이스(100)와 베이스(100)에 의해 지지되어 베이스(100)에 장착된 회로 기판(300)을 포함한다. 상부 구조는 커버(200)와 커버(200) 내면에 장착된 콘택 시트(400)를 포함한다. 또한, 반도체 소자의 테스트 시 반도체 소자의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정기(thermocouple)가 삽입될 수 있는 홀(420)이 콘택 시트(400) 및 커버(200)를 관통하여 형성된다.
베이스(100) 및 커버(200)는 가볍고 단단하며 가공성이 좋은 재질로 형성된다. 또한, 베이스(100) 및 커버(200)는 300℃의 고온에서 변형되지 않는 금속 재질로 형성된다. 예를 들어, 베이스(100) 및 커버(200)는 알루미늄을 포함할 수 있다.
회로 기판(300)은 220℃ 내지 300℃의 고온에서 변형되지 않고, 내열성이 높은 재질로 형성된다. 또한 회로 기판(300)은 소재의 손실이 적고 유전율이 낮아서 고주파에서도 신호 전송손실(signal transmission loss)을 최소화할 수 있고, 인접한 두 배선간의 크로스 토크(crosstalk)를 최소화할 수 있는 재료로 형성된다. 예를 들어, 회로 기판(300)은 세라믹 기판으로 형성될 수 있다.
이하 도 2a 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 상부 구조 및 하부 구조에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 결합 상태를 나타내는 도면들이다. 특히, 도 2a는 테스트 소켓을 상부에서 바라본 평면도이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 선 "I-I'"를 따라 절취한 테스트 소켓의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 베이스(100)는 하단(115)과, 하단(115)의 중앙부로부터 돌출된 상단(120)을 포함한다. 하단(115)은 커버(200)가 안착되는 영역이다. 상단(120)은 회로 기판(300)을 지지하며 회로 기판(300)의 배면에 장착된다. 베이스(100)는 내부에 장착된 히터(110)를 더 포함한다. 히터(110)는 베이스(100)의 하단(115)에 장착될 수 있다. 히터(110)는 반도체 소자의 테스트 동작시 고온의 환경을 조성할 때, 반도체 소자에 열을 가한다.
회로 기판(300)은 베이스(100)의 상단(120)에 장착되며 반도체 소자(500)가 인입되는 개구홀(310)을 갖는다. 이러한 회로 기판(300)에 마주하여 콘택 시트(400)가 배치된다. 콘택 시트(400)는 커버(200)에 장착되어 회로 기판(300) 상에 배치된다. 커버(200)는 회로 기판(300)을 덮으며 베이스(100)의 하단(115) 상에 장착된다.
반도체 소자(500)는 회로 기판(300)의 개구홀(310)에 인입되어 베이스(100)의 상단(120)에 안착된다. 반도체 소자(500)가 인입되는 개구홀(310)에 대응되는 커버(200)의 일 영역에 홈(430)이 더 형성될 수 있다.
히터(110)는 개구홀(310) 하부에 배치되어 개구홀(310)에 인입된 반도체 소자(500)에 직접적으로 열을 가할 수 있다. 이에 따라, 히터(110)에서 발생된 열이 반도체 소자(500)에 집중될 수 있으므로 히터(110)의 용량을 최소화하고 가열 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 히터(110)를 개구홀(310) 하부에 배치함으로써 반도체 소자(500) 이외에 테스트 소켓을 구성하는 다른 부품들에 가해지는 열을 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 베이스(100) 내에 히터(110)를 내장하여 반도체 소자(500)에 직접 열을 가할 수 있으므로 히터(110)를 통해 온도를 조절하여 상온(15℃ 내지 25℃)보다 높은 고온의 테스트 환경을 조성할 수 있다. 또한 본 발명은 히터(110)를 가동하지 않을 시, 상온의 테스트 환경을 조성할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 상온뿐 아니라 고온을 포함하는 다양한 온도 범위의 테스트 환경에서 반도체 소자의 신뢰성 및 전기적 특성을 테스트할 수 있다. 도 1에서 상술한 바와 같이 베이스(100), 커버(200), 및 회로 기판(300)는 내열성이 강한 재질로 형성되었으므로 히터(110)에 의해 열이 가해지더라도 베이스(100), 커버(200), 및 회로 기판(300)이 열에 의해 손상되거나 변형되는 문제를 줄일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 하부 구조를 나타내는 도면들이다. 특히, 도 3a는 회로 기판의 장착면 상부에서 바라본 평면도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 선 "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 테스트 소켓의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 회로 기판(300)은 베이스(100)의 상단(120)에 장착된다. 회로 기판(300)에는 외부의 전원 공급부에서 공급된 입출력 신호를 인가받는 입력 단자(340) 및 출력 단자(350), 입력 단자(340) 및 출력 단자(350) 각각에 연결된 도전 라인들(320), 도전 라인들(320)에 연결된 콘택 패드들(330)이 내장된다.
콘택 패드들(330)은 회로 기판(300)의 개구홀(310)에 접하여 배치되며, 개구홀(310)을 사이에 두고 마주하여 배치된다. 입력 단자(340) 및 출력 단자(350)는 회로 기판(300)의 가장 자리에 배치되어 전원 공급부로부터의 인가신호를 전달받을 수 있다. 후술하겠으나, 콘택 패드들(330)은 테스트할 반도체 소자의 리드들(lead)에 접촉된다.
상술한 콘택 패드들(330), 입력 단자(340), 및 출력 단자(350)는 산화가 되지 않는 재질로 도금될 수 있다. 예를 들어, 콘택 패드들(330), 입력 단자(340), 및 출력 단자(350)는 금으로 도금될 수 있다.
베이스(100)는 베이스(100)의 외곽으로부터 베이스(100)의 중앙 부분까지 연장된 히터(110)를 포함한다. 히터(110)는 개구홀(310) 하부에 배치되도록 연장되어 개구홀(310)에 인입되는 반도체 소자에 열을 가할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓의 상부 구조를 나타내는 도면들이다. 특히, 도 4a는 콘택 시트의 장착면에서 바라본 평면도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 선 "Ⅲ-Ⅲ'"를 따라 절취한 테스트 소켓의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 콘택 시트(400)는 커버(200)의 내면에 장착된다. 콘택 시트(400)는 커버(200)에 접하는 바디부(405), 바디부(405)로부터 돌출된 콘택 핀들(410) 및 온도 측정기가 삽입되는 홀(420)을 포함한다. 콘택 시트(400)는 바디부(405) 중앙부에 배치된 홈(430)을 더 포함할 수 있다.
바디부(405)는 히터(110)에 의해 가해지는 열 또는 테스트 하고자 하는 반도체 소자에서 발생되는 열에 의해 변형되지 않도록 내열성이 좋은 재질로 형성된다. 예를 들어, 바디부(405)는 280℃의 고온이 지속되더라도 변형이 없는 베스펠(vespel)로 형성될 수 있다.
콘택 핀들(410)은 도 5에서 후술한 반도체 소자(500)의 리드선들(510)이 회로 기판(300)의 콘택 패드들(330)에 접촉될 수 있도록 리드선들(510)에 압력을 가한다.
콘택 시트(400)는 커버(200)에 나사로 고정되어 장착되는데, 커버(200)와 콘택 시트(400) 사이에 용수철이 삽입된다. 이에 따라, 콘택 시트(400)는 반도체 소자(500)의 리드선(510) 두께에 따라 상하로 유동 가능하여, 반도체 소자(500)의 리드선(510) 두께에 상관없이 반도체 소자(500)의 리드선(510)과 콘택 시트(400)의 콘택 핀(410) 사이의 접촉이 효율적으로 이루어질 있다.
온도 측정기는 테스트하고자 하는 반도체 소자의 온도를 측정하기 위해 리드선(510)에 접촉되도록 홀(420) 삽입되어 부착된다. 이러한 온도 측정기를 통해 테스트 중인 반도체 소자의 온도를 측정하여 테스트 환경을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 테스트 소켓에 반도체 소자가 인입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회로 기판(300)의 콘택 패드들(330)에 테스트하고자 하는 반도체 소자(500)의 리드선들(510)이 안착될 수 있도록 회로 기판(300)의 개구홀(310)에 반도체 소자(500)를 인입시킨다. 이 후, 도 4a 및 도 4b에서 상술한 콘택 시트(400)가 장착된 커버(200)를 덮으면, 콘택 시트(400)의 콘택 핀들(410)이 리드선들(510)을 눌러서 리드선들(510)이 콘택 패드들(330)에 용이하게 접촉될 수 있다. 이로써 회로 기판(300)의 입력 단자(340) 및 출력 단자(350)로부터의 신호가 반도체 소자(500)의 리드선들(510)에 용이하게 인가될 수 있다.
본 발명에 따른 테스트 소켓은 도 2a 내지 도 3b에서 상술한 바와 같이 히터(110)가 내장된 구조로 형성되므로 고온의 테스트 환경을 요하는 AlGaN HEMT(High Electron Mobility Transistor; 고전자이동도트랜지스터), GaN HEMT 등의 화합물 반도체 소자를 테스트 대상으로 도입할 수 있다. 본 발명에 따른 테스트 소켓은 히터(110)를 통해 고온의 테스트 환경을 조성할 수 있으므로 고온을 요하는 수명 테스트 및 번-인 테스트(Bunr-In test)를 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 테스트 소켓은 RF 소자에서 사용하는 CMC(copper/molybdenum/copper) 패키지, 세라믹-메탈 플랜지(Ceramic/metal flange) 패키지, 버터 플라이(butterfly) 패키지 등 일반적인 반도체 소자 패키지를 테스트 대상으로 도입할 수 있어, 범용 테스트 소켓으로 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 테스트 소켓은 고온에 적합한 재질을 이용하여 형성하므로 고온에서 전기적 특성 및 신뢰성을 테스트할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 테스트 소켓은 히터(110)를 가동하지 않은 상태에서 전기적 특성 및 신뢰성을 테스트할 수 있으므로 상온에서 이용할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 베이스 110: 히터
115: 베이스 하단 120: 베이스 상단
200: 커버 300: 회로 기판
310: 개구홀 320: 도전라인
330: 콘택 패드 340: 입력 단자
350: 출력 단자 400: 콘택 시트
410: 콘택 핀 405: 바디부
420: 홀 430 : 홈
500: 반도체 소자 510: 리드선

Claims (12)

  1. 반도체 소자가 인입되는 개구홀과, 상기 반도체 소자의 리드선들에 접촉되는 콘택 패드들을 갖는 회로 기판;
    상기 회로 기판을 지지하도록 상기 회로 기판 배면에 장착된 베이스; 및
    상기 개구홀 하부의 상기 베이스 내부에 내장되며, 상기 개구홀에 인입된 상기 반도체 소자에 열을 가하는 히터를 포함하는 반도체 소자 테스트 소켓.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 세라믹 기판으로 형성된 반도체 소자 테스트 소켓.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택 패드들은 금으로 도금된 반도체 소자 테스트 소켓.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스는 알루미늄을 포함하는 반도체 소자 테스트 소켓.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 기판을 덮도록 상기 베이스 상에 장착된 커버; 및
    상기 회로 기판에 마주하는 상기 커버의 내면에 장착된 콘택 시트를 더 포함하는 반도체 소자 테스트 소켓.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 콘택 시트는
    상기 커버에 접하는 바디부; 및
    상기 바디부로부터 돌출되어 상기 리드선들이 상기 콘택 패드에 접촉될 수 있도록 상기 리드선들에 압력을 가하는 콘택 핀들을 포함하는 반도체 소자 테스트 소켓.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 콘택 시트는 상기 리드선 두께에 따라 상하로 유동하여 상기 콘택 핀들을 상기 리드선들에 접촉시키는 반도체 소자 테스트 소켓.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 바디부는 베스펠(vespel)로 형성된 반도체 소자의 테스트 소켓.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 콘택 시트는 상기 커버와 상기 콘택 시트 사이에 용수철이 삽입된 상태에서 상기 커버에 나사로 고정된 반도체 소자 테스트 소켓
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 반도체 소자의 온도를 측정하는 온도 측정기가 삽입될 수 있도록 상기 콘택 시트 및 상기 커버를 관통하는 홀을 더 포함하는 반도체 소자의 테스트 소켓.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 온도 측정기는
    상기 리드선에 접촉될 수 있도록 상기 홀에 삽입되어 부착되는 반도체 소자의 테스트 소켓.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 커버는 알루미늄을 포함하는 반도체 소자 테스트 소켓.
KR1020140036574A 2014-03-28 2014-03-28 반도체 소자 테스트 소켓 KR20150112425A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220094605A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 리노공업주식회사 검사장치
KR102537215B1 (ko) * 2022-10-18 2023-05-26 큐알티 주식회사 다양한 반도체 소자에 적응적으로 가속인자의 적용이 가능한 반도체 소자 평가 시스템 및 이를 이용한 반도체 소자의 평가 방법

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