KR20170108522A - 도전성 파티클이 자화된 도전 와이어에 의하여 자성 배열되는 테스트 소켓 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 테스트 소켓의 제조 방법은, 제1PCB 필름을 준비하는 단계, 도전 와이어를 자화시키는 단계, 관통 홀을 포함하는 절연 실리콘 고무를 준비하는 단계, 상기 제1PCB 필름 상에 상기 자화된 도전 와이어를 연결하는 단계, 상기 제1PCB 필름 상에 절연 실리콘 고무를 설치하는 단계, 상기 절연 실리콘 고무 상면에 제2PCB 필름이 설치되는 단계, 및 상기 관통 홀에 액상 도전 실리콘 고무를 충진하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 반복적인 테스트에도 불구하고 도전성 파티클이 흩어지지 않아 검사 수율이 유지된다.

Description

도전성 파티클이 자화된 도전 와이어에 의하여 자성 배열되는 테스트 소켓 및 그 제조 방법 {Test socket having magnetic arrangement of conductive particle using ferrite wire and method for manufacturing thereof}

본 발명은, 자화된 도전 와이어(ferrite wire)에 의하여 배열된 도전성 파티클(conductive particle)을 가지는 테스트 소켓, 및 자화된 도전 와이어에 의하여 도전성 파티클이 콘택 방향으로 자성 배열되는 테스트 소켓의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 반도체 패키지 제조 공정을 통하여 제조되는 반도체 기기가 출하되기 전에 전기적 특성을 검사하는 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.

첫째, 도전성을 강화하기 위하여, 도전 입자의 밀도를 높이더라도 도전 입자가 이방성을 띠지 못하면 콘택 방향에서 전기적 특성을 나타낼 수 없다.

둘째, 반복적인 테스트가 진행되면, 도전 입자는 콘택 영역으로부터 흩어지게 마련이다. 따라서 시간이 지날수록 수율이 저하된다. 이에 도전 입자가 흩어지지 않도록 이를 집중시킬 수 있는 수단이 필요하다.

마지막으로, 가압 전도 실리콘 고무는 반복적인 테스트를 거치고 나면 충격에 의하여 그 기능을 점차 상실하게 한다. 이때 이를 보완할 수 있는 수단이 필요하다.

KR 공개특허 10-2012-0138304

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도전 커넥터의 길이 방향으로 도전 입자가 흩어지지 않고 집중될 수 있는 테스트 소켓 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 도전 입자의 자성 배열을 외부 자기장을 이용하지 않아도 자체적으로 형성 가능한 테스트 소켓 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반복되는 테스트에 의하여 점차 기능을 상실하는 도전 실리콘 고무를 보완할 수 있는 테스트 소켓 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 테스트 소켓은, 다수 제1패드가 형성되는 제1PCB 필름, 상기 제1패드에 연결되고 자화된 도전 와이어, 상기 제1PCB 필름 상에 설치되고, 상기 도전 와이어에 대응되는 다수의 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀에 상기 도전 와이어가 탑재되는 절연 실리콘 고무, 상기 관통 홀에 충진되고, 상기 도전 와이어를 지지하는 도전 실리콘 고무, 및 상기 절연 실리콘 고무 상에 설치되고, 제2패드를 통해 상기 도전 와이어와 연결되는 제2PCB 필름을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명의 테스트 소켓의 제조 방법은, 제1PCB 필름을 준비하는 단계, 도전 와이어를 자화시키는 단계, 관통 홀을 포함하는 절연 실리콘 고무를 준비하는 단계, 상기 제1PCB 필름 상에 상기 자화된 도전 와이어를 연결하는 단계, 상기 제1PCB 필름 상에 절연 실리콘 고무를 설치하는 단계, 상기 절연 실리콘 고무 상면에 제2PCB 필름이 설치되는 단계, 및 상기 관통 홀에 액상 도전 실리콘 고무를 충진하는 단계를 포함한다.

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

첫째, 콘택 방향에서 도전 입자의 밀도가 증가되기 때문에, 테스트 시 충분한 압력을 제공하지 않더라도 검사 수율이 유지된다.

둘째, 자화된 도전 와이어가 도전 실리콘 고무를 관통하여 설치됨으로써 자성 배열시 자기장을 제공하고, 반복적인 테스트에도 불구하고 도전 입자가 콘택 방향에서 흩어지지 않기 때문에 검사 수율이 크게 개선되다.

셋째, 도전 실리콘 고무가 반복적인 테스트로 인하여 그 기능을 상실하더라도 도전 와이어에 의하여 도전 특성이 보장되기 때문에 우수하다.

도 1은 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 나타내는 부분 절개 사시도.
도 2 내지 도 5는 도 1의 제조 방법을 나타내는 단면도들.

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 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), 제1패드(102)에 와이어 본딩 되는 도전 와이어(120), 제1PCB 필름(110) 상에 설치되고, 도전 와이어(120)에 대응되는 다수의 관통 홀(122)이 성형되고, 관통 홀(122)에 도전 와이어(120)가 탑재되는 절연 실리콘 고무(130), 관통 홀(122)에 충진되고 도전 와이어(120)를 지지하는 도전 실리콘 고무(160), 및 절연 실리콘 고무(130) 상에 설치되고, 제2패드(132)를 통해 도전 와이어(120)와 연결되는 제2PCB 필름(140)을 포함한다.

제1패드(102)는 본딩 접합부(도면부호 없음)에 의하여 도전 와이어(120)의 일단과 체결되고, 제2패드(132)는 접착재 혹은 솔더링 접합부(도면부호 없음)를 통해서 도전 와이어(120)의 타단과 체결될 수 있다. 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.

도전 와이어(120)는 도전성의 금(Ag) 혹은 니켈(Ni)이 도금될 수 있다. 도전 와이어(120)는 제1PCB 기판(110)과 제2PCB 기판(140) 사이에서 제1패드(102)와 제2패드(132)를 수직 혹은 경사지게 연결할 수 있다.

이때 도전 와이어(120)는 반도체 기기의 검사 시, 테스트 소켓(100)이 반도체 기기에 의하여 가압되더라도 그 충격을 흡수하는 동시에 전기적 연결을 유지할 수 있도록 반드시 직선 형태로 제작될 필요는 없다. 일례로 지그재그 혹은 나선형 스프링 형태로 제공함으로써, 물리적 충격을 흡수하고, 손상을 최소화할 수 있다.

특히 본 발명은 도전 와이어(120)가 자화된 도전 와이어를 포함한다. 자화된 도전 와이어(120)에 의하여 도전 실리콘 고무에 혼합되는 도전성 파티클이 자기장에 의하여 도전 와이어(120) 주변으로 집합되면서 도전 밀도가 높아진다. 또한 도전 실리콘 고무(160)의 수직 방향으로 이방성을 강화하여 가압 시 적은 압력으로도 도전 특성이 강화된다.

이와 같이 절연 실리콘 고무(130)의 관통 홀(122)에 자화된 도전 와이어(120)를 투입한 상태로 도전 실리콘 고무(160)를 가압 충진하면 자화된 도전 와이어(120)에 의하여 도전 실리콘 고무(160)의 도전성 파티클이 자동적으로 자성 배열된다. 특히 자화된 도전 와이어(120) 주변으로 도전성 파티클이 집합되기 때문에, 수직 방향으로 도전성 파티클에 의하여 도전 경로가 형성되어 테스트 시 수직 방향으로 가압하게 되면, 도전 실리콘 고무(160)의 도전 특성을 강화하게 된다.

예컨대, 도전 와이어(120)의 상단 영역은 N극으로 자화되고 하단 영역은 S극으로 자화되는 경우, 대체로 도전 와이어(120)의 상부에서 하부로(혹은 그 반대로) 일정한 자기장이 형성된다. 주변의 도전성 파티클은 이러한 자기장을 따라 집합되고, 도전성 파티클은 수직 방향으로 배열되어 수직 방향에서 도전 경로를 형성하게 된다.

또한, 도전 실리콘 고무(160)와 자화된 도전 와이어(120)에 의하여 도전 경로가 형성되기 때문에, 반복적인 테스트에 의하여 도전 와이어(120)에 절단(broken)이나 파손 등의 사고가 발생하더라도, 도전 커넥터로 자화된 도전 와이어(120)와 도전 실리콘 고무(160)를 결합하여 사용하게 되면, 도전 와이어(120)의 절단을 예방하고 설사 절단되더라도 콘택 기능은 그대로 유지된다.

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 파티클이 배합될 수 있다. 도전성 파티클은, 철(Fe), 니켈(Ne), 혹은 코발트(Co) 기타 자성을 띠는 단독 금속 혹은 둘 이상의 합금으로 구성될 수 있다. 혹은 절연성의 코어에 상기한 도전성 입자가 도금되는 혼합 형태로 구성될 수 있다. 혹은 도전 실리콘 고무(160)는, 카본(C) 등의 필러 등이 과량 충진되는 콤파운드로 구성될 수 있다.

또는 도전 실리콘 고무(160)는 실리콘 고무 수지에 도전성 분말 및 백금(Pt) 촉매를 포함하여 조성되는 비정렬형 도전 커넥터일 수 있다. 또한, 비정렬형 도전 커넥터 중 전술한 도전성 분말은 자성을 갖는 은(Ag), 철(Fe), 니켈(Ni), 혹은 코발트(Co)의 단독 금속이거나 또는 2종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 도전 실리콘 고무(160)를 실리콘 고무 수지에 도전성 입자를 자성 배열하여 형성되는 도전 커넥터와 비교하면 제조 공정이 훨씬 간단하고 수율이 개선된다.

이하, 본 발명에 의한 테스트 소켓의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 제1PCB 필름(110)을 준비한다. 제1PCB 필름(110)에는 다수의 제1패드(102)가 형성된다. 제1패드(102)는 구리(Cu)를 전기 도금 혹은 무전해 도금하여 제작되는 본딩 패드(Bonding pad)를 포함할 수 있다. 제1PCB 필름(110)은 연성 인쇄회로기판이 사용되는데, 연성 인쇄회로기판은 스크린 인쇄나 혹은 포토 리소그라피 공정을 이용하여 회로 패턴을 설계하기 용이하고 작업성이 우수하다.

제1PCB 필름(110) 상에 제1패드(102)를 이용하여 도전 와이어(120)를 연결한다. 도전 와이어(120)는 제1패드(102)에 접촉된다. 이로써 본딩 접합부가 형성될 수 있다. 도전 와이어(120)는 단선 혹은 복선으로 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 도전 와이어(120)가 와이어 본딩 되는 제1PCB 필름(110) 상에 절연 실리콘 고무(130)를 설치한다. 이로써 도전 와이어(120)는 이와 대응되는 다수의 관통 홀(122)에 탑재된다.

이때, 절연 실리콘 고무(130)는, 금형을 이용하여 소정 형상으로 패턴닝 될 수 있다. 예컨대, 금형에는 일정한 간격과 사이즈로 핀이 형성된다. 여기에 액상 실리콘 고무를 주입하면 상기 핀을 제외한 부분에만 액상 실리콘 고무가 주입되어 관통 홀(122)을 가진 절연 실리콘 고무(130)가 성형될 수 있다. 또는 한편, 관통 홀(122)은 절연 실리콘 고무(130)를 완성한 후 레이저 공정 등에 의하여 사후적으로 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 절연 실리콘 고무(130)의 상면에 제2PCB 필름(140)이 설치된다. 제2패드(132)를 이용하여 도전 와이어(120)와 연결된다. 이때 도전 와이어(120)는 제2패드(132)와 도전성 접착제에 의하여 연결되거나 혹은 솔더링 공법에 의하여 연결될 수 있다. 솔더링 접합부를 통하여 제2패드(132)를 연결하는 경우, 솔더링은 로봇 솔더링 혹은 도트 솔더링 공법에 의하여 수행될 수 있다.

도 5를 참조하면, 관통 홀(122)에 액상 도전 실리콘 고무를 충진한다. 관통 홀(122)에 소정 압력으로 도전성 파티클이 분산 함침되는 액상 실리콘 고무를 충진하고 경화한다. 경화 후 도전 실리콘 고무(160)는 도전 와이어(120)를 지지하면서 상호 전기적 연결을 형성한다.

액상 실리콘 고무의 경화 전에 수직 방향으로 자성 배열을 강화하기 위하여, 외부 자기장을 더 제공할 수 있다. 예컨대, 자기장을 더욱 강화하기 위하여, 절연 실리콘 고무(130)의 두께 방향에서 자기장이 형성되도록 외부 자기장을 더 제공할 수 있다. 혹은 도전 와이어(120)의 상하 단부에 각각 자기장을 강화할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 가압 전도 실리콘 고무의 경우 충분한 압력을 통해서만 도전성이 보장되고, 반복적인 검사에 수율이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 도전 실리콘 고무에 도전성 파티클을 투입하고 그 내부에 자화된 도전 와이어를 삽입함으로서, 자화된 도전 와이어에 의하여 도전성 파티클이 흩어지지 않고 자기장에 의하여 일정한 배열을 유지하기 때문에 외부 자기장을 이용하지 않더라도 자성 배열이 가능하고, 경화 후 검사 공정 시 수직 방향에서 압력에 의하여 도전성 파티클이 흩어지지 않는 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
120: 자화된 도전 와이어 130: 절연 실리콘 고무
140: 제1PCB 필름 160: 도전 실리콘 고무

Claims (10)

1. 다수 제1패드가 형성되는 제1PCB 필름;
   상기 제1패드에 연결되고 자화된 도전 와이어;
   상기 제1PCB 필름 상에 설치되고, 상기 도전 와이어에 대응되는 다수의 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀에 상기 도전 와이어가 탑재되는 절연 실리콘 고무;
   상기 관통 홀에 충진되고, 상기 도전 와이어를 지지하는 도전 실리콘 고무; 및
   상기 절연 실리콘 고무 상에 설치되고, 제2패드를 통해 상기 도전 와이어와 연결되는 제2PCB 필름을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 테스트 소켓.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도전 실리콘 고무는, 상기 제1패드 및 상기 제2패드를 전기적으로 연결하는 도전성 파티클을 더 포함하고,
   상기 도전성 파티클은 상기 자화된 도전 와이어에 의하여 상기 절연 실리콘 고무의 두께 방향으로 자성 배열되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 도전성 파티클은, 철(Fe), 니켈(Ni), 혹은 코발트(Co)의 자성을 띠는 단독 금속 혹은 둘 이상의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 도전성 파티클은, 절연성의 코어에 상기 금속이 도금되는 혼합 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 도전 실리콘 고무에는 카본(C) 필러가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 도전성 파티클은 비정열형 도전성 분말 및 백금(Pt) 촉매를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 테스트 소켓.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 도전성 분말은, 은(Ag), 철(Fe), 니켈(Ni), 혹은 코발트(Co)의 단독 금속이거나 또는 2종 이상의 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
8. 제1PCB 필름을 준비하는 단계;
   도전 와이어를 자화시키는 단계;
   관통 홀을 포함하는 절연 실리콘 고무를 준비하는 단계;
   상기 제1PCB 필름 상에 상기 자화된 도전 와이어를 본딩하는 단계;
   상기 제1PCB 필름 상에 절연 실리콘 고무를 설치하는 단계;
   상기 절연 실리콘 고무 상면에 제2PCB 필름을 설치하는 단계; 및
   상기 관통 홀에 액상 도전 실리콘 고무를 충진하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 절연 실리콘 고무의 두께 방향으로 추가 자기장이 형성되도록 외부 자기장을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 추가 자기장은 상기 도전 와이어의 상하 단부를 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓의 제조 방법.

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