KR20230088965A

KR20230088965A - 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법

Info

Publication number: KR20230088965A
Application number: KR1020210177247A
Authority: KR
Inventors: 문성주
Original assignee: 주식회사 티에프이
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-20
Also published as: WO2023113214A1

Abstract

본 발명은, 제1 홈을 가지는 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 홈에 강자성 물질과 반자성 물질을 채우는 단계; 상기 반자성 물질의 용융점 보다 높은 온도로 소결하여, 상기 제1 홈에서 상기 반자성 물질이 상기 강자성 물질을 감싼 채로 응집하면서 구 형상의 도전성 입자를 형성하게 하는 단계; 상기 제1 홈 보다 폭이 큰 제2 홈을 가지는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 제2 홈에 상기 도전성 입자를 복수 개로 채우는 단계; 및 상기 반자성 물질의 용융점 보다 높은 온도로 소결하여, 상기 복수의 도전성 입자에서 상기 반자성 물질이 용융되어 서로 접합됨에 따라 상기 복수의 도전성 입자가 서로 연결된 도전성 부재를 형성하는 단계를 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법을 제공한다.

Description

러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING CONDUCTIVE MEMBER FOR RUBBER SOCKET}

본 발명은 반도체 소자 테스트에 사용되는 러버 소켓용 도전성 부재의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자는 제조 과정을 거친 후 전기적 성능의 불량 여부를 판단하기 위한 검사를 받는다. 반도체 소자의 양불 검사는 반도체 소자와 검사회로기판 사이에 그들을 통전시키는 테스트 소켓을 배치한 상태에서 수행된다. 테스트 소켓은 반도체 소자의 최종 양불 검사 외에도 반도체 소자의 제조 과정 중 번-인(Burn-In) 테스트 과정에서도 사용되고 있다.

반도체 소자의 집적화 기술의 발달과 소형화 추세에 따라 반도체 소자의 단자 즉, 리드의 크기 및 피치도 미세화되는 추세여서, 테스트 소켓의 도전 패턴 상호간의 간격도 미세하게 형성하는 방법이 요구되고 있다. 따라서, 기존의 포고-핀(Pogo-pin) 타입의 테스트 소켓으로는 집적화되는 반도체 소자를 테스트하기 위한 테스트 소켓을 제작하는데 한계가 있었다.

반도체 소자의 집적화에 부합하도록, 탄성 재료의 실리콘 러버 소재로 제작되는 본체 상에 높이 방향으로 타공 패턴을 형성한 후, 타공된 패턴 내부에 도전성 입자와 접착 성분의 혼합물을 충전하여 통전 로드를 형성하는 PCR(Pressurized Conductive Rubber) 소켓, 간단히는 러버 소켓이 널리 사용되고 있다.

러버 소켓에서 많은 도전성 입자가 사용되고 그들 각각은 통상적으로 작은 입자로 형성된다. 복수의 도전성 입자가 형성하는 도전 경로를 따라서 도전성 입자들 간의 접촉 지점에서 저항이 커지기에, 통전 로드의 전기적 성능이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 일 목적은, 통전 로드에 사용되는 경우에 도전 경로를 형성하면서 해당 도전 경로에서 발생하는 저항을 저감하여 통전 로드의 전기성 성능을 향상시키는 도전성 부재를 제조할 수 있게 하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법은, 제1 홈을 가지는 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 홈에 강자성 물질과 반자성 물질을 채우는 단계; 상기 반자성 물질의 용융점 보다 높은 온도로 소결하여, 상기 제1 홈에서 상기 반자성 물질이 상기 강자성 물질을 감싼 채로 응집하면서 구 형상의 도전성 입자를 형성하게 하는 단계; 상기 제1 홈 보다 폭이 큰 제2 홈을 가지는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 제2 홈에 상기 도전성 입자를 복수 개로 채우는 단계; 및 상기 반자성 물질의 용융점 보다 높은 온도로 소결하여, 상기 복수의 도전성 입자에서 상기 반자성 물질이 용융되어 서로 접합됨에 따라 상기 복수의 도전성 입자가 서로 연결된 도전성 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 홈은, 상기 복수의 도전성 입자가 일렬로 배열되도록 직사각 형상을 가질 수 있다.

여기서, 상기 반자성 물질은, 은, 구리, 금, 및 백금 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 강자성 물질은, 코발트 및 철 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 홈을 가지는 제1 기판을 준비하는 단계 및 상기 상기 제1 홈 보다 폭이 큰 제2 홈을 가지는 제2 기판을 준비하는 단계 중 적어도 하나는, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판을 식각하여 상기 제1 홈 또는 상기 제2 홈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 홈에 강자성 물질과 반자성 물질을 채우는 단계 전에, 상기 제1 홈에 대해 산화막 코팅을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 홈에 상기 도전성 입자를 복수 개로 채우는 단계 전에, 상기 제2 홈에 대해 산화막 코팅을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 산화막 코팅은, 이산화규소층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 도전성 부재에 대해 추가적으로 상기 반자성 물질로 도금하는 단계가 더 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법에 의하면, 강자성 물질과 반자성 물질을 1차 소결하여 도전성 입자를 형성하고 다시 복수의 도전성 입자를 2차 소결하여 복수의 도전성 입자가 상호 접합됨에 따라 복수의 도전성 입자가 서로 연결된 도전성 부재를 형성할 수 있기에, 이러한 도전성 부재를 통해 연결 방향을 따르는 통전 로드의 도전 저항을 저감하여 통전 로드의 전기성 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트용 러버 소켓(100)의 사용 상태를 보인 단면도이다.
도 2는 도 1의 러버 소켓(100)의 요부(A)를 보인 개념도이다.
도 3은 도 2의 도전성 부재(151)의 일 변형예에 따른 도전성 부재를 보인 개념도이다.
도 4는 도 2의 제1 도전성 입자(153)의 구체적 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 5의 일 단계(S3)를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 도 5의 다른 일 단계(S5)를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 도 5의 또 다른 일 단계(S9)를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 도 5에서 추가되는 산화막 코팅 단계를 보인 개념도이다.
도 10은 도금 처리된 도전성 부재(151)를 보인 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트용 러버 소켓(100)의 사용 상태를 보인 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 러버 소켓(100)은 반도체 소자(S)와 테스트 보드(B) 사이에 위치하게 된다. 구체적으로, 러버 소켓(100)은, 반도체 소자(S)의 단자(E)와 테스트 보드(B)의 패드(P)를 전기적으로 연결하기 위한 것이다. 러버 소켓(100)은 또한 푸셔 등에 의해 반도체 소자(S)가 테스트 보드(B)를 향해 가압될 때, 그 가압력을 받아내고 완충하는 역할도 하게 된다.

이러한 러버 소켓(100)은, 본체(110) 및 통전 로드(150)를 포함할 수 있다.

본체(110)는 대체로 직육면체 블럭 형상인 베이스(111)를 가질 수 있다. 베이스(111)는 절연성 물질, 예를 들어 실리콘 러버로 제작될 수 있다. 그에 의해, 베이스(111)는 절연성과 함께, 완충성을 갖게 된다.

베이스(111)에는 높이 방향(H)을 따라 관통홀(115)이 관통 형성된다. 관통홀(115)은 복수 개로 형성되며, 서로 간에 일정 간격을 갖도록 배열될 수 있다.

통전 로드(150)는 관통홀(115)에 삽입된 형태로 배치되어, 전기적 통로를 형성하는 구성이다. 통전 로드(150)를 통해서는, 반도체 소자(S)의 단자(E)가 테스트 보드(B)의 패드(P)와 전기적으로 연결된다.

이하에서는, 통전 로드(150)의 구체적 구성에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1의 러버 소켓(100)의 요부(A)를 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 앞서 설명한 바대로, 본체(110) 중 베이스(111)에는 관통홀(115)이 형성되고, 관통홀(115)에는 통전 로드(150)가 배치된다.

통전 로드(150)는, 구체적으로, 복수의 도전성 부재(151)가 결합 물질(161)에 의해 일체로 결합된 형태를 이룬다. 이러한 통전 로드(150)는 도전성 부재(151) 및 결합 물질(161)의 혼합물이 관통홀(115)에 충전되어 성형된 것이다. 복수의 도전성 부재(151)는 높이 방향(H)을 따라 서로 간에 접촉되어, 높이 방향(H)을 따르는 전기적 경로를 형성한다.

도전성 부재(151)는, 단일 입자가 아니라, 복수의 입자가 하나의 부재를 이루도록 결합된 것이다. 구체적으로, 도전성 부재(151)는 제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)가 서로 결합된 것일 수 있다.

제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)는 대체로 구 형상을 가질 수 있다. 이들이 서로 연결되어 도전성 부재(151)를 형성하지만, 도전성 부재(151)에서 그들은 각자의 형상을 대체로 유지한다. 그러한 연결에 의해, 도전성 부재(151)의 전체 길이(L)는 제1 도전성 입자(153)의 개별 길이(L₁)와 제2 도전성 입자(155)의 개별 길이(L₂)의 합에 상응하는 것으로 정의될 수 있다.

제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)가 연결되는 방향은 그들이 일렬로 늘어서는 방향이다. 이러한 연결 방향은 대체로 높이 방향(H)과 동일할 수 있다. 다시 말해, 도전성 부재(151)는 높이 방향(H)을 따라 세워진 형태로 배열되는 것이다. 그러한 배열은 통전 로드(150)에 대해 자력 성형 공정에 의해 이루어지게 된다.

이러한 구성에 의하면, 높이 방향(H)을 따르는 도전 경로에 있어서, 도전성 부재(151) 간의 저항은 기존 보다 줄어들게 된다. 이는 제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)와 같은 개별 입자마다 접촉 저항이 발생하는 것이 아니기 때문이다. 제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)는 하나로 결합되어 도전성 부재(151)라는 단일 부재를 이루기에, 그에서는 접촉 저항이 발생하지 않는다. 그와 달리, 도전성 부재(151) 간의 접촉하는 부분(C)에서만 접촉 저항이 발생한다.

결과적으로, 기존에 개별 입자 간에 발생하던 접촉 저항이 제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)를 단일 부재로 연결한 도전성 부재(151)에 의해 거의 절반으로 줄어들게 된다. 그에 따라, 도전 경로를 따라 발생하는 저항이 줄어서, 통전 로드(150)의 전기적 성능이 향상될 수 있다.

도전성 부재(151)의 다른 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 도전성 부재(151)의 일 변형예에 따른 도전성 부재를 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 도전성 부재(151',151")는 앞선 도전성 부재(151)와 대체로 동일하나, 제3 도전성 입자(157), 나아가 제4 도전성 입자(159)가 추가적으로 연결됨에 차이가 있다.

제3 도전성 입자(157)와 제4 도전성 입자(159) 역시 제1 도전성 입자(153) 또는 제2 도전성 입자(155)와 동일하게 구 형상을 가질 수 있다. 이들 역시 각자의 형상을 유지하면서, 연결 방향을 따라 제2 도전성 입자(155), 또는 제3 도전성 입자(157)에 연결될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 높이 방향(H)을 따르는 도전성 부재(151',151")의 접촉 저항은 더욱 감소하여, 통전 로드(150, 도 2 참조)의 전기적 성능은 보다 향상될 수 있다.

이상에서 도전성 부재를 이루는 개별 입자의 구조에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 2의 제1 도전성 입자(153)의 구체적 구조를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 제1 도전성 입자(153)는 여러 물질이 복합된 것일 수 있다. 구체적으로, 제1 도전성 입자(153)는 베이스(153a)와 그에 함유되는 코어(153b)의 구조를 가질 수 있다.

베이스(153a)는 전체적으로 구 형상을 가질 수 있다. 이는 반자성 물질, 예를 들어 은, 구리, 금, 및 백금 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 베이스(153a)의 외면에는 도금층(153c)이 형성될 수 있다. 도금층(153c) 역시 반자성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(153a)는 은으로 만들어질 때, 도금층(153c)은 금으로 만들어질 수 있다.

코어(153b)는 베이스(153a) 내에 배치되는 것으로서, 강자성 물질로 형성될 수 있다. 강자성 물질로는, 예를 들어, 코발트 및 철 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 강자성 물질은 자력 성형 공정에서 도전성 부재(151, 도 2 참조) 간의 모임성을 향상시켜서, 그들 간의 전기적 접촉의 안정성을 높일 수 있다.

제1 도전성 입자(153)의 다른 형태(153')도 제1 도전성 입자(153)와 대체로 동일하나, 코어(153b')를 크게 함에 차이가 있다. 이는 코어(153b')에 의한 도전성 부재(151) 간의 모임성을 보다 높일 수 있을 것이다.

이상에서는 제1 도전성 입자(153)를 예로 들어 설명하였으나, 제2 도전성 입자(155) 등 다른 입자도 그와 동일한 구성을 가질 수 있다.

이제, 도전성 부재(151)의 제조 방법에 대해 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 도 5의 일 단계(S3)를 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 도 5의 다른 일 단계(S5)를 설명하기 위한 개념도이고, 도 8은 도 5의 또 다른 일 단계(S9)를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면들을 참조하면, 먼저 제1 홈을 가진 제1 기판을 준비해야 한다(S1). 여기서, 제1 기판은 반도체 웨이퍼이고, 제1 홈은 식각 공정을 통해 제1 기판에 형성될 수 있다.

다음으로, 제1 홈에는 도전성 입자(153,155, 도 2 참조)를 성형하기 위한 물질을 채워야 한다(S3). 앞서 도 4를 참조하여 설명한 베이스(153a)를 만들기 위한 반자성 물질(153am), 코어(153b)를 만들기 위한 강자성 물질(153bm) 등이 채워질 수 있다.

이제, 1차 소결을 통해 도전성 입자(153,155)를 성형한다(S5). 이는 반자성 물질(153am)과 강자성 물질(153bm) 중 융융점이 상대적으로 낮은 반자성 물질(153am)의 용융 온도 보다 다소 높은 온도로 소결함에 따라 이루어진다. 구체적으로, 제1 홈 내에서 용융된 반자성 물질(153am)은 강자성 물질(153bm)을 감싼 채로 응집하면서 구 형상의 도전성 입자(153,155)로 성형된다.

도전성 입자(153,155)가 확보된 상태에서, 제2 홈을 가진 제2 기판을 준비해야 한다(S7). 제2 홈은 제1 홈 보다 큰 사이즈를 가진다. 제2 홈 역시 제1 홈과 마찬가지로, 반도체 기판 상에 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 제2 기판은 제1 기판과 별도의 것일 것이거나, 제1 기판이 제2 기판으로 사용될 수도 있다. 후자의 경우에, 제1 기판에는 제1 홈과 제2 홈이 모두 형성되어 있어야 한다.

준비된 제2 홈에는 도전성 입자(153,155)를 채워야 한다(S9). 두 개의 도전성 입자(153,155)가 연결된 도전성 부재(151)를 성형하고자 한다면, 제2 홈에 두 개의 도전성 입자(153,155)를 넣으면 된다. 세 개의 입자를 가진 도전성 부재(151)를 형성하려면, 당연히 제2 홈에 세 개의 도전성 입자(153,155)를 채워 넣어야 한다. 제2 홈은 그에 대응한 사이즈를 가지며, 도전성 입자(153,155)의 일렬 배치를 위해 직사각 형상을 가질 수 있다.

마지막으로, 2차 소결을 통하여, 복수의 도전성 입자(153,155)를 연결한다(S11). 1차 소결과 마찬가지로, 반자성 물질(153am)의 용융 온도 보다 다소 높은 온도로 소결함에 따라서, 도전성 입자(153,155) 각각의 반자성 물질(153am)이 용융되어 서로 간에 접합된다. 이로 인하여, 도전성 부재(151)가 완성된다.

이상의 제조 과정에서 추가될 수 있는 단계에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 도 5에서 추가되는 산화막 코팅 단계를 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 단계(S3)와 단계(S9) 전에는 제1 홈 또는 제2 홈에 산화막 코팅을 하는 단계가 추가될 수 있다.

산화막 코팅은 제1 홈 또는 제2 홈에 이산화규소층을 형성하는 것일 수 있다. 산화막은 그가 접하게 되는 반자성 물질(153am) 보다는 용융 온도가 높다.

이러한 공정이 추가됨에 의해, 제1 홈에서 성형된 도전성 입자(153,155)가 산화막 코팅층에 의해 기판에 들러붙지 않음에 의해, 제1 홈으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 이는 도전성 입자(153,155)의 형상이 훼손되거나 제1 홈의 형상이 훼손되는 것도 막아주기에, 제1 기판을 재사용할 수 있게 한다.

이는 제2 홈에서 성형된 도전성 부재(151)나 제2 기판에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

앞서 만들어진 도전성 부재(151)에 대한 추가 처리는 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 도금 처리된 도전성 부재(151)를 보인 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 앞서 성형된 도전성 부재(151)는 반자성 물질(153am) 끼리 서로 접합된 것인데, 이에 대해서는 추가적인 도금이 이루어질 수 있다.

그에 의해, 제1 도전성 입자(153)와 제2 도전성 입자(155)의 베이스(153a)들 전체에 대해 도금층(153c)이 형성될 수 있다. 나아가, 추가적인 도금층(153d)이 먼저 베이스(153a)들에 형성될 수 있다. 이러한 도금층(153c,153d)은 도전 성능을 높여주는 의미가 있다.

상기와 같은 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 반도체 소자 테스트용 러버 소켓 110: 본체
150: 통전 로드 151: 도전성 부재
153: 제1 도전성 입자 155: 제2 도전성 입자

Claims

제1 홈을 가지는 제1 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 홈에 강자성 물질과 반자성 물질을 채우는 단계;
상기 반자성 물질의 용융점 보다 높은 온도로 소결하여, 상기 제1 홈에서 상기 반자성 물질이 상기 강자성 물질을 감싼 채로 응집하면서 구 형상의 도전성 입자를 형성하게 하는 단계;
상기 제1 홈 보다 폭이 큰 제2 홈을 가지는 제2 기판을 준비하는 단계;
상기 제2 홈에 상기 도전성 입자를 복수 개로 채우는 단계; 및
상기 반자성 물질의 용융점 보다 높은 온도로 소결하여, 상기 복수의 도전성 입자에서 상기 반자성 물질이 용융되어 서로 접합됨에 따라 상기 복수의 도전성 입자가 서로 연결된 도전성 부재를 형성하는 단계를 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 홈은,
상기 복수의 도전성 입자가 일렬로 배열되도록 직사각 형상을 갖는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 반자성 물질은,
은, 구리, 금, 및 백금 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 강자성 물질은,
코발트 및 철 중 적어도 하나를 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 홈을 가지는 제1 기판을 준비하는 단계 및 상기 상기 제1 홈 보다 폭이 큰 제2 홈을 가지는 제2 기판을 준비하는 단계 중 적어도 하나는,
상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판을 식각하여 상기 제1 홈 또는 상기 제2 홈을 형성하는 단계를 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 홈에 강자성 물질과 반자성 물질을 채우는 단계 전에,
상기 제1 홈에 대해 산화막 코팅을 수행하는 단계를 더 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 홈에 상기 도전성 입자를 복수 개로 채우는 단계 전에,
상기 제2 홈에 대해 산화막 코팅을 수행하는 단계를 더 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 산화막 코팅은,
이산화규소층을 형성하는 것을 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 도전성 부재에 대해 추가적으로 상기 반자성 물질로 도금하는 단계를 더 포함하는, 러버 소켓용 도전성 부재 제조 방법.