KR20170108521A - 와이어 본딩과 가압 성형을 이용한 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 테스트 소켓의 도전성 파?J틀 제조 방법은, 와이어 단부를 가열하여 범프를 형성하고, 상기 범프를 와이어 넥킹하여 볼을 형성하는 단계, 캐비티를 가지는 하부 금형과 하부 금형에 대응되는 상부 금형을 준비하는 단계, 상기 볼을 상기 캐비티에 탑재하는 단계, 및 상기 상부 금형을 가압하고 상기 볼이 캐비티의 형상대로 변형되어 상기 캐비티 형상의 도전성 파티클을 제조하는 단계를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 도전 특성이 강화되어 테스트 수율이 개선된다.

Description

와이어 본딩과 가압 성형을 이용한 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법 및 장치 {Device and method for manufacturing conductive particle of test socket using wire bonding and press}

본 발명은, 테스트 소켓에 사용되는 도전성 커넥터를 실리콘 고무로 형성함에 있어서, 도전성을 제공하는 파티클을 상호 결합력이 강화된 다양한 형상으로 변경하기 위하여 1차로 본딩 와이어를 이용하여 볼을 형성하고 2차로 볼을 금형 캐비티에 압축 성형하여 별 기타 다각 형상화 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 반도체 패키지 제조 공정을 통하여 제조되는 반도체 기기가 출하되기 전에 전기적 특성을 검사하는 와이어 본딩과 가압 성형을 이용한 테스트 소켓, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가공이 완료된 반도체 기기는 사용자에게 제공되기 전에 전기 검사 공정을 거치게 된다. 전기 검사 공정에서는 테스트 소켓을 이용하여 반도체 기기의 전기적 특성을 검사하게 된다.

종래에 QFN, MLF, LGA, BGA, QFP, SOP 형태를 가진 반도체 기기를 테스트하기 위한 테스트 소켓에는 스프링 프로브(포고 핀) 방식, 판재 핀(Stamping Pin) 방식, 및 가압전도 실리콘 고무(Pressure Sensitive Conductive Rubber : PCR) 방식 등이 있다.

RF(Radio Frequency) 반도체 소자와 같이 고주파에서의 테스트가 요구되는 경우에는 전기적 경로를 최소화해야 할 필요가 있으므로 짧은 스프링 프로브를 사용하거나 다양한 형상의 판재 핀을 사용하는 테스트 소켓이 개발 되고 있다.

최근에는 짧은 도전 경로 구현 및 반도체 기기의 볼에 데미지를 최소화 할 수 있다는 장점 때문에 실리콘 고무를 탄성체로 한 가압 전도 실리콘 고무 방식의 사용이 점차 확산되어 가고 있다.

그러나 가압 전도 실리콘 고무는 길이 방향으로 충분한 압력을 주는 경우에만 도전성이 확대되는 등 아래와 같이 여러 가지 문제점이 있다.

예컨대, 도전 입자 사이에 결합을 통하여 수직 방향에서 도전성을 가지게 되는데, 도전 입자의 형상이 구형이다 보니 상당한 압력을 제공하여야 비로소 전기가 통하는 경우가 있어 검사 수율이 크게 악화되는 문제점이 있다.

또한 액상 실리콘 고무를 투입하여 경화할 때 도전 입자 상호간에 일시 결합 후 분리되는 이탈 현상이 발생하여 도전 특성이 저하된다. 특히, 반복적이 검사가 진행되면, 도전 입자가 도전 경로에서 집중되지 못하고 일부 흩어진다.

KR 공개특허 10-2012-0138304

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도전 입자 상호간에 혹은 도전 입자와 실리콘 고무 상호간의 결합력을 강화하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 검사 시 수직 방향으로 적은 압력으로 도 검사 수율을 높이는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법은, 와이어 단부를 가열하여 범프를 형성하고, 상기 범프를 와이어 넥킹하여 볼을 형성하는 단계, 캐비티를 가지는 하부 금형과 하부 금형에 대응되는 상부 금형을 준비하는 단계, 상기 볼을 상기 캐비티에 탑재하는 단계, 및 상기 상부 금형을 가압하고 상기 볼이 캐비티의 형상대로 변형되어 상기 캐비티 형상의 도전성 파티클을 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명의 테스트 소켓의 제조 장치는, 캐비티를 가지는 하부 금형, 상기 하부 금형과 대응되는 상부 금형, 및 본딩 와이어를 통해 형성되고, 상기 캐비티에 탑재되는 볼을 포함하여 구성된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 다양한 형상의 도전성 파티클은 도전 밀도를 증진시키는 효과를 가지며 테스트 시 적은 압력으로도 수직 방향으로 도전 밀도를 강화함으로써 전기적 특성을 강화하여 테스트의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

둘째, 반복적인 테스트에도 불구하고 다양한 형상의 도전성 파티클이 상호 결합하고 동시에 도전 실리콘 고무와 상호 결합하기 때문에 도전성 파티클이 전기적 특성을 개선하는 동시에 도전 실리콘 고무를 치밀하게 결합하여 지지하는 기계적 특성을 개선하여 수명이 연장된다.

도 1은 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 볼 형성을 위한 와이어 본딩 장치의 대략적인 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 볼 성형을 위한 상하부 금형의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다수 개의 볼 형성을 위한 상하부 금형의 구성을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 다수 개의 볼 형성을 위한 다양한 캐비티를 포함하는 하부 금형의 구성을 나타내는 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 다양한 형상의 도전성 파티클을 포함하는 테스트 소켓의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 테스트 소켓(100)은, 다수 제1패드(102)가 형성되는 제1PCB 필름(110), 제1PCB 필름(110) 상에 설치되고 제1패드(102)에 대응되는 다수의 관통 홀(122)이 성형되는 절연 실리콘 고무(130), 관통 홀(122)에 충진되는 도전 실리콘 고무(160), 및 절연 실리콘 고무(130) 상에 설치되고 제2패드(132)를 통해 도전 실리콘 고무(160)와 연결되는 제2PCB 필름(140)을 포함한다.

제1패드(102)는 도전 실리콘 고무(160)를 통하여 제2패드(132)와 전기적으로 연결된다. 이러한 제1패드(102)는 반도체 기기와 접촉하고, 제2패드(132)는 테스트 기기와 접촉할 수 있다.

제1PCB 필름(110) 혹은 제2PCB 필름(140)은 에폭시(epoxy) 혹은 페놀(phenol)수지 상에 구리(Cu)를 인쇄하여 회로를 구성한 리지드 인쇄회로기판(Rigid PCB) 또는 연성이 우수한 폴리아미드 필름(polyimide film) 상에 구리(Cu)나 금(Ag) 기타 도전재료에 의하여 다양한 회로 패턴을 형성하는 플랙서블 인쇄회로기판(Flexible PCB)이 사용될 수 있다.

본 발명은 제1패드(102)와 제2패드(132)를 연결하는 도전 와이어(도시되지 않음)가 도전 실리콘 고무(160)에 더 설치될 수 있다.

이와 같이 절연 실리콘 고무(130)의 관통 홀(122)에 도전성 파티클(P)을 포함하는 도전 실리콘 고무(160)를 충진하고 경화하면, 수직 방향으로 도전성 파티클(P)에 의하여 도전 경로가 형성되어 테스트 시 수직 방향으로 최소한의 가압에 의하여 도전 실리콘 고무(160)의 도전 특성을 나타나게 된다.

절연 실리콘 고무(130)는 소정의 탄성을 가지는 물질이라면 실리콘 고무에 제한되는 것은 아니다. 가령, 가교 구조를 갖는 내열성 고분자 물질로서 폴리부타디엔 고무, 우레탄 고무, 천연 고무, 폴리이소플렌 고무 기타 탄성 고무를 포함할 수 있다.

도전 실리콘 고무(160)는 절연 실리콘 고무(130)와 마찬가지로 실리콘 고무, 우레탄 고무, 에폭시 고무 기타 탄성 고무를 이용할 수 있다.

다만, 여기에 자성 배열되는 도전성 파티클(P)이 배합될 수 있다. 도전성 파티클은, 철(Fe), 니켈(Ne), 혹은 코발트(Co) 기타 자성을 띠는 단독 금속 혹은 둘 이상의 합금으로 구성될 수 있다.

이때, 도전성 파티클(P)은 상호 결합력을 통하여 콘택 특성을 강화하기 위하여 여러 가지 모양으로 변경될 수 있다.

도 2를 참조하면, 도전성 파티클(P)을 성형하기 위한 볼(B)은 와이어 본딩 방법을 이용하여 형성한다.

와이어(W)를 가열하여 범프를 형성한다. 와이어(W) 단부에 형성되는 범프(bump)를 소정의 패드(D)에 접촉시키고, 와이어 넥킹(necking)을 통하여 와이어(W)를 범프에서 분리한다. 이때, 와이어 넥킹 시 와이어 단부에 형성되는 범프가 소정의 직경을 가지는 구형의 볼(B)이 되도록 한다.

이와 같은 과정을 반복하면, 넥킹되는 와이어(W) 단부에 다시 범프가 반복적으로 형성되어 패드(D)에는 다수의 볼(B)을 제공할 수 있다.

도 3을 참조하면, 볼(B)의 성형을 위한 금형을 준비한다. 하부 금형(M1)에는 원하는 모양을 가지는 캐비티(C)가 형성된다. 볼(B)은 캐비티(C)에 안착된다. 상부 금형(M2)은 하부 금형(M1)과 대응되되, 특별한 형상을 하고 있지 않다. 상부 금형(M2)을 하부 금형(M1)에 대응되도록 가압하면, 캐비티(C)에 있는 볼(B)은 소정의 형상으로 성형 된다.

상기한 형상은 스타 형상(star-shape), 초승달 형상(crescent-shape), 혹은 오각 형상(pentagon-shape) 등과 같이 상호 결합력을 높이기 위하여 날카로운 모서리를 가지는 형상이라면 특별히 제한을 둘 이유가 없다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 캐비티(C)는 하부 금형(M1)에 복수 개 형성될 수 있다. 따라서 하부 금형(M1)과 상부 금형(M2)은 각각 1개로 구성되더라도 하부 금형(M1)에 캐비티(C)가 복수 개여서 한 번에 다수의 볼(B)을 성형할 수 있다.

<제2실시예>

도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 와이어 본딩에 의하여 형성되는 볼(B)을 패드(D) 대신 복수개의 캐비티(C1, C2, C3)에 직접 형성하는 것이다. 와이어 본딩 장치는 수평 이동과 수직 이동을 통하여 연속적인 3차원 이동을 하게 되는데, 이와 같이 연속적인 동작에 의하여 볼(B)을 형성하면 전체 공정의 자동화가 실현될 수 있다.

이때, 도 5를 참조하면, 캐비티(C1, C2, C3)는 반드시 동일한 형상을 하고 있을 필요는 없다. 일부 캐비티는 스타 형상(star-shape)이라면 나머지 캐비티는 초승달 형상(crescent-shape)이나 오각 형상(pentagon-shape)으로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 와이어 본딩과 가압 성형을 이용한 도전성 파티클의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.

와이어(W) 단부를 가열하는 범프를 형성하고, 상기 범프를 와이어 넥킹하여 볼(B)을 형성한다. (S110)

캐비티(C)를 가지는 하부 금형(M1)과 하부 금형(M1)에 대응되는 상부 금형(M2)을 준비한다. (S120)

상기 볼(B)을 상기 캐비티(C)에 탑재한다. (S130)

상부 금형(M2)을 가압하여 볼(B)이 캐비티(C)의 형상대로 변형되도록 하여 캐비티 형상을 가지는 도전성 파티클(P)을 제조한다. (S140)

본 발명의 제2실시예에 의하면, 다수의 캐비티(C1, C2, C3)를 가지는 하부 금형(M1)과 상부 금형(M2)을 준비하여 놓고, 여기에 직접 볼(B)을 제공한다. 가령, 본딩 와이어(W)의 단부를 가열하여 형성되는 범프를 캐비티(C1, C2, C3)에 직접 접근시켜 와이어 넥킹 함으로써 캐비티(C1, C2, C3)에 볼이 안착되도록 한다. 따라서 상부 금형(M2)을 가압하면, 일거에 다수 개의 도전성 파티클(P)이 제공되어 대량 생산이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 와이어 본딩과 가압 성형을 이용하여 결합력이 강화되는 도전성 파티클의 제조에 관한 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100: 테스트 소켓 110: 제1PCB 필름
130: 절연 실리콘 고무 140: 제1PCB 필름
160: 도전 실리콘 고무

Claims (6)

1. 와이어 단부를 가열하여 범프를 형성하고, 상기 범프를 와이어 넥킹하여 볼을 형성하는 단계;
   캐비티를 가지는 하부 금형과 하부 금형에 대응되는 상부 금형을 준비하는 단계;
   상기 볼을 상기 캐비티에 탑재하는 단계; 및
   상기 상부 금형을 가압하고 상기 볼이 캐비티의 형상대로 변형되어 상기 캐비티 형상의 도전성 파티클을 제조하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와이어 넥킹을 통하여 상기 볼을 형성한 후에 상기 와이어 단부를 가열하여 상기 범프를 형성함으로써, 상기 볼을 반복하여 제공하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐비티는 복수 개이고,
   상기 범프를 형성하고, 와이어 넥킹하여 상기 볼을 형성하는 공정을 연속적으로 수행하되, 상기 볼이 상기 캐비티에 직접 탑재되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 방법.
4. 캐비티를 가지는 하부 금형;
   상기 하부 금형과 대응되는 상부 금형; 및
   본딩 와이어를 통해 형성되고, 상기 캐비티에 탑재되는 볼을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 캐비티는, 상기 도전성 파티클이 상호 결합력을 강화하도록 모서리를 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 캐비티는, 스타 형상(star-shape), 초승달 형상(crescent-shape), 혹은 오각 형상(pentagon-shape) 인 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 도전성 파티클 제조 장치.
   

Images