KR20170062815A - 테스트 소켓 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연성 탄성부재의 탄성력을 이용해 저압력으로 컨택트핀이 반도체 디바이스의 볼범프와 접촉되어 전기적으로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 하여 볼범프의 손상을 방지할 수 있는 테스트 소켓에 관한 것으로, 반도체 디바이스의 다수개의 볼범프와 각각 연결되거나 해제되는 다수개의 컨택트핀; 및 다수개의 컨택트핀이 각각 일정한 간격으로 이격되어 삽입되는 절연성 탄성부재를 포함하며, 다수개의 컨택트핀은 각각 상부가 절연성 탄성부재에 삽입되며 하부가 부분적으로 돌출되도록 절연성 탄성부재에 삽입되는 핀부재; 핀부재의 상부의 끝단면의 일측에 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프의 일측과 접촉되거나 해제되는 제1컨택터; 및 핀부재의 상부의 끝단면의 타측에 제1컨택터와 마주대하도록 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프의 타측과 접촉되거나 해제되는 제2컨택터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

테스트 소켓{Test socket}
본 발명은 테스트 소켓에 관한 것으로, 특히 절연성 탄성부재의 탄성력을 이용해 저압력으로 컨택트핀이 반도체 디바이스의 볼범프와 접촉되어 전기적으로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 하여 볼범프의 손상을 방지할 수 있는 테스트 소켓에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 여러 제조 공정을 거친 후 최종적으로 전기적 성능의 양불을 판단하기 위한 검사 공정을 수행하게 된다. 반도체 디바이스의 양불검사는 반도체 디바이스의 단자와 전기적으로 접촉될 수 있도록 테스트 소켓(또는 컨택터 또는 프로브)을 반도체 디바이스와 회로기판 사이에 장착한 상태에서 테스터와 연결되어 검사가 수행된다. 또한 반도체 테스트 소켓은 반도체 디바이스의 최종 양불 검사 외에도 반도체 디바이스의 제조 공정 중 하나인 신뢰성 테스트 및 초기불량 제거를 위한 번-인(Burn-In) 테스트 공정에서도 사용되고 있다. 이러한 번-인(Burn-In) 테스트 공정에 사용되는 테스트 소켓이 한국등록특허 제0561951호(특허문헌 1)에 공개되어 있다.
한국등록특허 제0561951호에 공개된 테스트 소켓은 소켓 몸체, 컨택트 핀들, 커버 및 홀더를 포함한다.
소켓 몸체는 반도체 디바이스 특히 BGA 패키지(ball grid array package)가 탑재된다. 컨택트 핀들은 볼범프(ball bump)에 접속되며, 소켓 몸체를 관통하여 소켓 몸체로부터 소정 높이로 돌출되어 형성된다. 커버는 소켓 몸체의 상부에 결합되고, 중앙 부분에 BGA 패키지가 삽입되는 관통구멍이 형성되어 있으며, 소켓 몸체로부터 탄력적으로 수직 운동된다. 홀더는 커버의 하강에 따라 BGA 패키지를 가압하여 소켓 몸체에 고정시킨다.
한국등록특허 제0561951호와 같은 종래의 테스트 소켓은 컨택트핀이 반도체 디바이스의 볼범프와 수직방향으로 접촉됨에 의해 접촉압력의 증가 되며, 이로 인해 볼범프의 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제0561951호(등록일: 2006.03.10.)
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절연성 탄성부재의 탄성력을 이용해 저압력으로 컨택트핀이 반도체 디바이스의 볼범프와 접촉되어 전기적으로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 하여 볼범프의 손상을 방지할 수 있는 테스트 소켓을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 절연성 탄성부재가 균일하게 변형된 후 정확하게 원상태로 회복될 수 있는 복원력을 개선하여 컨택트핀을 장시간 사용하는 경우에 볼범프의 손상 없이 컨택트핀이 볼범프와 전기적으로 연결되거나 해제되도록 할 수 있는 테스트 소켓을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 절연성 탄성부재에 CNT(carbon nano tube)를 첨가하여 대전 방지 중합체로 형성하여 반도체 디바이스와 테스트 소켓이 서로 접촉되거나 분리 시 발생될 수 있는 정전기를 방지할 수 있는 테스트 소켓을 제공함에 있다.
본 발명의 테스트 소켓은 반도체 디바이스의 다수개의 볼범프(ball bump)와 각각 연결되거나 해제되는 다수개의 컨택트핀(contact pin); 및 상기 다수개의 컨택트핀이 각각 일정한 간격으로 이격되어 삽입되는 절연성 탄성부재를 포함하며, 상기 다수개의 컨택트핀은 각각 상부가 상기 절연성 탄성부재에 삽입되며 하부가 부분적으로 돌출되도록 절연성 탄성부재에 삽입되는 핀부재; 상기 핀부재의 상부의 끝단면의 일측에 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 상기 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프의 일측과 접촉되거나 해제되는 제1컨택터(contactor); 및 상기 핀부재의 상부의 끝단면의 타측에 상기 제1컨택터와 마주대하도록 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 상기 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프의 타측과 접촉되거나 해제되는 제2컨택터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 테스트 소켓은 절연성 탄성부재의 탄성력을 이용해 저압력으로 컨택트핀이 반도체 디바이스의 볼범프와 접촉되어 전기적으로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 하여 볼범프의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있고, 절연성 탄성부재가 균일하게 변형된 후 정확하게 원상태로 회복될 수 있는 복원력을 개선하여 컨택트핀을 장시간 사용하는 경우에 볼범프의 손상 없이 컨택트핀이 볼범프와 전기적으로 연결되거나 해제되도록 할 수 있는 이점이 있으며, 절연성 탄성부재에 CNT(carbon nano tube)를 첨가하여 대전 방지 중합체로 형성하여 반도체 디바이스와 테스트 소켓이 서로 접촉되거나 분리 시 발생될 수 있는 정전기를 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 테스트 소켓의 사용상태를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A선 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 컨택트핀의 확대 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 컨택트핀의 확대 정면도,
도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 컨택트핀의 다른 실시예를 나타낸 정면도.
이하, 본 발명의 테스트 소켓의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 테스트 소켓은 다수개의 컨택트핀(contact pin)(10)과 절연성 탄성부재(20)를 포함하여 구성된다.
다수개의 컨택트핀(10)은 각각 반도체 디바이스(1)의 다수개의 볼범프(ball bump)(1a)와 각각 연결되거나 해제되며, 절연성 탄성부재(20)는 다수개의 컨택트핀(10)이 각각 일정한 간격으로 이격되어 삽입된다. 다수개의 컨택트핀(10)은 각각 핀부재(11), 제1컨택터(contactor)(12) 및 제2컨택터(13)로 이루어진다. 핀부재(11)는 상부가 절연성 탄성부재(20)에 삽입되며 하부가 부분적으로 돌출되도록 절연성 탄성부재(20)에 삽입되며, 제1컨택터(12)는 핀부재(11)의 상부의 끝단면의 일측에 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 절연성 탄성부재(20)에 삽입되어 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)의 일측과 접촉되거나 해제된다. 제2컨택터(13)는 핀부재(11)의 상부의 끝단면의 타측에 제1컨택터(12)와 마주대하도록 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 절연성 탄성부재(20)에 삽입되어 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)의 타측과 접촉되거나 해제된다.
본 발명의 테스트 소켓의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
다수개의 컨택트핀(10)은 각각 베릴륨동(BeCu)이나 황동 재질로 형성되며, 전체 표면에 1 내지 5㎛ 두께로 금(Ag)이 도금된다. 이러한 다수개의 컨택트핀(10)은 각각 도 2 내지 도 4에서와 같이 핀부재(11), 제1컨택터(12) 및 제2컨택터(13)로 이루어진다.
핀부재(11)는 상부가 절연성 탄성부재(20)에 삽입되며 하부가 부분적으로 돌출되도록 절연성 탄성부재(20)에 삽입되도록 형성되어 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)를 지지한다. 즉, 핀부재(11)는 직육면체 형상의 핀으로 형성되며, 하부의 끝단은 라운드(round) 형상을 갖도록 형성되어 테스트 장치의 테스트 기판(도시 않음)과 전기적으로 접속되거나 해제된다. 이러한 핀부재(11)는 상부에 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)가 각각 상부의 끝단에서 연장되어 일체로 형성된다. 핀부재(11)는 또한, 절연성 탄성부재(20)의 하부로 돌출되도록 삽입 형성 시 돌출 높이(H22)는 전체 높이(H21+H22)의 70 내지 85％가 되도록 절연성 탄성부재(20)의 하부로 돌출되도록 설정함으로써 핀부재(11)가 절연성 탄성부재(20)에 견고하게 지지된 상태에서 테스트 장치의 테스트 기판(도시 않음)에 접촉되어 연결된다.
제1컨택터(12)는 직육면체 형상을 갖도록 형성되고, 상부의 끝단 즉, 볼범프(1a)가 접촉되는 위치에 경사면(12a)이 형성된다. 이러한 제1컨택터(12)는 핀부재(11)의 상부의 끝단면의 일측에서 연장되어 일체로 형성되어 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 절연성 탄성부재(20)에 삽입되어 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)의 일측과 접촉되거나 해제된다.
제2컨택터(13)는 직육면체 형상을 갖도록 형성되고, 상부의 끝단 즉, 볼범프(1a)가 접촉되는 위치에 경사면(12a)과 수직방향(Z)을 기준으로 대칭이 되도록 경사면(13a)이 형성된다. 또한, 제2컨택터(13)는 핀부재(11)의 상부의 끝단면의 타측에서 연장되어 일체로 형성되어 제1컨택터(12)와 마주대하도록 연결되며, 상부가 부분적으로 돌출되게 절연성 탄성부재(20)에 삽입되어 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)의 타측과 접촉되거나 해제된다.
제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)의 이격 간격(DL1)은 또한, 각각 핀부재(11)의 상부의 끝단면의 일측과 타측에 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)의 직경(DL2)보다 작도록 형성되며, 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)의 이격 간격(DL1)은 각각 경사면(12a,13a)이 시작되는 위치 사이 즉, 경사면(12a,13a)이 형성되지 않은 위치 사이의 간격을 나타낸다. 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)의 사이의 이격 간격(DL1)이 직경(DL2)보다 작도록 형성됨으로써 볼범프(1a)와 접촉 시 반도체 디바이스(1)가 수직방향(Z)으로 과도하게 하강되는 것을 방지하며, 볼범프(1a)가 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)에 각각 형성되는 경사면(12a,13a)에 접촉되도록 함에 의해 절연성 탄성부재(20)의 작은 탄성력 즉, 저압력을 이용해 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)와 볼범프(1a)을 접촉시켜 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 절연성 탄성부재(20)의 탄성력을 이용해 볼범프(1a)의 접촉 여부에 따라 서로 벌어지거나 좁아지도록 하기 위해 절연성 탄성부재(20)의 상부로 돌출되는 높이(H12)는 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)의 높이(H31)보다 1 내지 5배 크게 돌출된다. 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 볼범프(1a)의 높이(H31)보다 1 내지 5배 크게 절연성 탄성부재(20)의 상부로 돌출되도록 삽입되어 형성됨으로써 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 절연성 탄성부재(20)의 탄성력만을 이용해 볼범프(1a)와 접촉되거나 해제된다. 예를 들어, 절연성 탄성부재(20)가 다수개의 컨택트핀(10)을 견고하게 지지한 상태에서 가변성 즉, 탄성력이 큰 재질로 형성되는 경우에 저압을 이용해 컨택트핀(10)에 볼범프(1a)을 접촉시키거나 해제시킬 수 있게 된다.
제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 절연성 탄성부재(20)의 상부로 돌출되는 높이(H12)는 각각의 전체 높이(H11+H12)의 5 내지 20％가 되도록 절연성 탄성부재(20)의 상부로 돌출되도록 설정함으로써 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)가 각각 절연성 탄성부재(20)에 견고하게 지지되도록 한다.
이와 같이 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 핀부재(11)의 상부의 끝단면의 일측과 타측에 서로 이격되며 상부가 부분적으로 절연성 탄성부재(20)의 상부로 돌출되도록 절연성 탄성부재(20)에 삽입되어 반도체 디바이스(1)의 볼범프(1a)가 접촉되면 절연성 탄성부재(20)의 변형에 의해 서로의 간격이 벌어지고, 볼범프(1a)의 접촉이 해제되면 절연성 탄성부재(20)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 즉, 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 볼범프(1a)의 접촉 여부에 따라 절연성 탄성부재(20)의 탄성력만에 의해 벌어지거나 원상태로 복귀하게 된다.
제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 도 5 및 도 6에서와 같이 다양한 실시예가 적용된다. 즉, 도 5에서와 같이 제1컨택터(12)가 '>'자형으로 형성되면 제2컨택터(13)는 '<'자형으로 형성되거나 도 6에서와 같이 제1컨택터(12)가 지그재그(zig zag) 형으로 형성되면 제2컨택터(13)는 제1컨택터(12)의 길이방향 즉, 수직방향(Z)을 기준으로 대칭이되는 지그재그 형으로 형성된다. 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)가 각각 도 5 및 도 6에서와 같이 형성됨으로써 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)는 각각 상부의 끝단의 간격이 제1컨택터(12)와 제2컨택터(13)의 이격 간격(DL1)보다 좁아지는 것을 방지하여 절연성 탄성부재(20)의 탄성력 즉, 저압력으로 볼범프(1a)와 접촉되거나 해제시킬 수 있다.
이와 같이 다양한 형상으로 제조되는 제1컨택터(12) 및 제2컨택터(13)는 각각 볼범프(1a)가 접촉되는 압력에 의해 절연성 탄성부재(20)가 변형되면 이 변형력에 의해 서로의 간격이 벌어져 볼범프(1a)를 지지하며, 볼범프(1a)의 접촉 압력이 해제되는 경우에 절연성 탄성부재(20)의 원상태로 복귀하는 복원력에 의해 서로의 간격이 원상태로 좁아지게 된다.
절연성 탄성부재(20)은 도 1 및 도 2에서와 같이 탄성재질을 갖는 절연성재질이 사용되어 절연성 탄성부재(20)의 탄성력만을 이용해 제1컨택터(12) 및 제2컨택터(13)가 서로 벌어지거나 원상태로 회복되도록 한다. 특히, 절연성 탄성부재(20)는 재질을 PDMS(Polydimethylsiloxane) 70 내지 95wt％와 카본나노튜브(Carbon nano tube) 5 내지 30wt％로 이루어지도록 형성된다. 이와 같이 절연성 탄성부재(20)는 재질이 PDMS 70 내지 95wt％와 카본나노튜브 5 내지 30wt％로 이루어지도록 형성됨으로써 볼범프(1a)가 제1컨택터(12) 및 제2컨택터(13)와 접촉된 상태에서 반도체 디바이스(1)의 하부면과 접촉 시 화학적으로 안정되고 낮은 표면에너지를 가지게 됨에 의해 다른 물질과 반응하지 않음으로써 반도체 디바이스(1)와 쉽게 분리할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 테스트 소켓은 절연성 탄성부재의 탄성력을 이용해 저압력으로 컨택트핀이 반도체 디바이스의 볼범프와 접촉되어 전기적으로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 하여 볼범프의 손상을 방지할 수 있고, 절연성 탄성부재가 균일하게 변형된 후 정확하게 원상태로 회복될 수 있는 복원력을 개선하여 컨택트핀을 장시간 사용하는 경우에 볼범프의 손상 없이 컨택트핀이 볼범프와 전기적으로 연결되거나 해제되도록 할 수 있으며, 절연성 탄성부재에 CNT를 첨가하여 대전 방지 중합체로 형성하여 반도체 디바이스와 테스트 소켓이 서로 접촉되거나 분리 시 발생될 수 있는 정전기를 방지할 수 있다.
본 발명의 테스트 소켓은 반도체 디바이스를 테스트 시 사용되는 소켓 제조 산업 분야에 적용할 수 있다.
10: 컨택트핀
11: 핀부재
12: 제1컨택터
13: 제2컨택터
20: 절연성 탄성부재

Claims (8)

  1. 반도체 디바이스의 다수개의 볼범프(ball bump)와 각각 연결되거나 해제되는 다수개의 컨택트핀(contact pin); 및
    상기 다수개의 컨택트핀이 각각 일정한 간격으로 이격되어 삽입되는 절연성 탄성부재를 포함하며,
    상기 다수개의 컨택트핀은 각각 상부가 상기 절연성 탄성부재에 삽입되며 하부가 부분적으로 돌출되도록 절연성 탄성부재에 삽입되는 핀부재; 상기 핀부재의 상부의 끝단면의 일측에 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 상기 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프의 일측과 접촉되거나 해제되는 제1컨택터(contactor); 및 상기 핀부재의 상부의 끝단면의 타측에 상기 제1컨택터와 마주대하도록 연결되며 상부가 부분적으로 돌출되게 상기 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프의 타측과 접촉되거나 해제되는 제2컨택터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수개의 컨택트핀은 각각 베릴륨동(BeCu)이나 황동 재질로 형성되며, 전체 표면에 금(Ag)이 도금되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨택터와 상기 제2컨택터의 이격 간격은 상기 핀부재의 상부의 끝단면의 일측과 타측에 반도체 디바이스의 볼범프의 직경보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨택터와 상기 제2컨택터는 각각 상기 절연성 탄성부재의 상부로 돌출되는 높이는 반도체 디바이스의 볼범프의 높이보다 1 내지 5배 크게 돌출되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨택터와 상기 제2컨택터는 각각 상기 절연성 탄성부재의 상부로 돌출되는 높이가 각각의 전체 높이의 5 내지 20％가 되도록 절연성 탄성부재의 상부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨택터와 상기 제2컨택터는 각각 상기 핀부재의 상부의 끝단면의 일측과 타측에 서로 이격되며 상부가 부분적으로 상기 절연성 탄성부재의 상부로 돌출되도록 절연성 탄성부재에 삽입되어 반도체 디바이스의 볼범프가 접촉되면 절연성 탄성부재의 변형에 의해 서로의 간격이 벌어지며, 볼범프의 접촉이 해제되면 절연성 탄성부재의 복원력에 의해 원위치로 복귀하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨택터와 상기 제2컨택터는 각각 제1컨택터가 '>'자형으로 형성되면 제2컨택터는 '<'자형으로 형성되며, 제1컨택터가 지그재그(zig zag) 형으로 형성되면 제2컨택터는 제1컨택터의 길이방향을 기준으로 대칭이 되는 지그재그 형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 탄성부재의 재질은 PDMS(Polydimethylsiloxane) 70 내지 95wt％와 카본나노튜브(Carbon nano tube) 5 내지 30wt％로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
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