KR101969791B1 - 외부 도체 역할을 통해서 신호 전송 특성을 개선하는 그라운드 메탈 플레이트, 및 이를 포함하는 테스트 소켓 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 테스트 소켓은, 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 기기의 도전 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 있어서, 상기 반도체 기기와 상기 테스트 기기 사이에 배치되는 절연 실리콘 러버, 상기 도전 볼과 상기 도전 패드가 통전되도록 2차원으로 배열되는 도전 실리콘 러버, 및 상기 절연 실리콘 러버와 면대면(face-to-face) 대응되고, 상기 테스트 소켓이 외부로 접지되도록 상기 도전 실리콘 러버 중 적어도 하나와 접속되는 그라운드 메탈 플레이트를 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 외부 도체 역할을 수행하는 그라운드 메탈 플레이트를 통하여 신호 전송 특성이 개선된다.

Description

외부 도체 역할을 통해서 신호 전송 특성을 개선하는 그라운드 메탈 플레이트, 및 이를 포함하는 테스트 소켓 {Ground circuit metal plate, and test socket using the same}
본 발명은, 신호 전송 특성을 개선하는 외부 도체 역할의 그라운드 메탈 플레이트와 이를 사용하는 테스트 소켓에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 시그널 콘택 러버와 일정한 거리를 두고 그 주변을 포위하는 그라운드 메탈 플레이트는 외부 도체 역할을 하기 때문에, 시그널 콘택 러버의 신호 손실을 막고 신호 전송 특성을 개선하며, 다만, 도전 볼이 시그널 콘택 러버와 접속되는 과정에서 그라운드 메탈 플레이트와 쇼트 되는 것을 방지하기 위하여 그라운드 메탈 플레이트 상에는 쇼트 방지 시트가 더 탑재되며, 특히, 그라운드 메탈 플레이트에 의하여 시그널 콘택 러버와 비교하여 그라운드 콘택 러버의 콘택 레벨이 높아지기 때문에, 검사 시 접지에 사용되는 도전 볼이 그라운드 콘택 러버와 먼저 접속이 이루어지고, 제조 공정 중 반도체 기기에 축적된 전하가 접지를 통하여 우선적으로 방출될 수 있도록 유도하는 테스트 소켓에 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 가압 전도 실리콘 러버(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 도전 볼에 데미지를 최소화 할 수 있다는 장점 때문에 실리콘 고무를 탄성체로 한 가압 전도하는 도전 실리콘 러버 방식의 사용이 점차 확산되어 가고 있다.
그러나 도전 실리콘 러버는 짧은 도전 경로를 구현함에도 불구하고 도전 실리콘 러버 사이에 신호 간섭에 의하여 신호 손실이 발생한다. 특히 도전 실리콘 러버의 밀도가 증가하고 피치가 작아지면서 신호 손실이 증가함에도 이를 차단할 수 있는 방호벽이 전혀 없는 실정이다.
또한 신호 전송 기능의 도전 실리콘 러버이든 접지 기능의 도전 실리콘 러버이든 상면 레벨이 동일하기 때문에, 반도체 기기의 도전 볼이 접속 시 별다른 우열이 없으며, 제조 공정에서 반도체 기기에 축적된 전하가 비교적 전기적으로 취약한 신호 전송 기능의 도전 실리콘 러버로 먼저 방출되는 것을 방지할 수 없어 반도체 기기의 손상이 초래된다.
마지막으로, 도전 볼의 손상을 최소화하기 위한 실리콘 러버의 경우 다소 끈적거림에 의하여 접촉 시 달라붙는 스티킹(sticking) 경향이 있다.
한국 공개 특허 10-2005-0082904
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신호 전송 러버 사이의 신호 손실을 방지하고 신호 특성을 개선하는 그라운드 메탈 플레이트, 및 이를 포함하는 테스트 소켓을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 검사 시 반도체 기기에 축적된 전하가 접지를 통하여 외부로 우선 방출되도록 하는 그라운드 메탈 플레이트, 및 이를 포함하는 테스트 소켓을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 실리콘 고무에 달라붙는 것을 방지하는 그라운드 메탈 플레이트, 및 이를 포함하는 테스트 소켓을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 테스트 소켓은, 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 기기의 도전 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 있어서, 상기 반도체 기기와 상기 테스트 기기 사이에 배치되는 절연 실리콘 러버, 상기 도전 볼과 상기 도전 패드가 통전되도록 2차원으로 배열되는 도전 실리콘 러버, 및 상기 절연 실리콘 러버와 면대면(face-to-face) 대응되고, 상기 테스트 소켓이 외부로 접지되도록 상기 도전 실리콘 러버 중 적어도 하나와 접속되는 그라운드 메탈 플레이트를 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 시그널 콘택 러버의 주변으로 그라운드 메탈 플레이트가 외부 도체 역할을 하기 때문에, 시그널 콘택 러버의 신호 전송 손실이 방지되고 신호 특성이 강화되는 효과가 기대된다.
둘째, 절연 실리콘 러버 상에 그라운드 메탈 플레이트가 면대면 탑재되고 있기 때문에 반도체 기기와 테스트 소켓이 달라붙는 스티킹(sticking) 방지 효과가 기대된다.
셋째, 반도체 기기와 테스트 기기 사이에 테스트 소켓이 개재되고, 검사 시 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 기기의 도전 패드가 전기적으로 연결될 때, 그라운드 콘택 러버가 접지에 사용되는 도전 볼과 먼저 접속이 이루어지고, 시그널 콘택 러버가 신호 전달에 사용되는 도전 볼과 나중에 접속되기 때문에, 반도체 기기에 축적된 높은 전하가 시그널 콘택 러버를 통하지 않고 우선적으로 접지를 통하여 방출될 수 있어 반도체 기기가 보호될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 테스트 소켓의 구성을 각각 나타내는 사시도, 분해사시도, 단면도, 및 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 그라운드 메탈 플레이트의 구성이고, 도 6은 쇼트 방지 시트의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 다른 실시예의 테스트 소켓의 구성을 나타내는 단면도들이다.
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.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 테스트 소켓(아래 도 1 참조)은 일측에 검사 대상인 반도체 기기(PKG)가 연결되고, 타측에는 검사 장치인 테스트 기기가 연결됨으로써 반도체 기기(PKG)와 테스트 기기 사이에서 양자를 전기적으로 연결시켜 준다. 가령, 테스트 소켓의 도전체는 반도체 기기(PKG)에 구비되는 단자와 테스트 기기의 단자를 상호 연결하여 반도체 기기를 전기적으로 테스트할 수 있다. 여기서, 반도체 기기의 단자는 도전 볼(ball)이 다수 형성되는 BGA(ball grid array) 형태의 단자가 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 테스트 소켓(100)은, 반도체 기기(도시되지 않음)의 도전 볼(BGA)과 테스트 기기(도시되지 않음)의 도전 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 관한 것으로서, 반도체 기기(PKG)와 테스트 기기 사이에 배치되는 절연 실리콘 러버(110), 도전 볼(BGA)과 도전 패드가 통전되도록 2차원으로 배열되는 도전 실리콘 러버(130), 및 절연 실리콘 러버(110)와 면대면(face-to-face) 대응되고 테스트 소켓(100)이 외부로 접지되도록 도전 실리콘 러버(130) 중 적어도 하나와 접속되는 그라운드 메탈 플레이트(140)를 포함한다.
절연 실리콘 러버(110)의 하부에는 도전 실리콘 러버(130)와 전기적으로 연결되는 회로 패턴이 구리(Cu) 기타 금속 박막으로 형성되고, 절연 실리콘 러버(110)의 바닥에 설치되는 FPCB 필름(120)을 더 포함할 수 있다. 물론 FPCB 필름(120)에는 그라운드 라인이 제공되고, 그라운드 라인은 도전 실리콘 러버(130)를 통하여 그라운드 메탈 플레이트(140)와 연결되어 반도체 기기(PKG)의 전하를 외부로 방출할 수 있다.
절연 실리콘 러버(110)는 소정의 탄성을 가지는 물질이라면 실리콘 고무에 제한되지 않으며, 가교 구조를 갖는 내열성 고분자 물질로서 폴리부타디엔 고무, 우레탄 고무, 천연 고무, 폴리이소플렌 고무 기타 탄성 고무를 포함할 수 있다.
도전 실리콘 러버(130)는 전술한 절연 실리콘 러버(110)와 마찬가지로 실리콘 고무, 우레탄 고무, 에폭시 고무 기타 탄성 고무를 이용할 수 있다. 다만, 여기에 도전성 파우더를 더 포함하여 전기 전도성을 제공한다.
도전 실리콘 러버(130)는, 일측의 시그널 콘택 러버(130a)와, 타측의 그라운드 콘택 러버(130b)를 포함한다. 즉, 적어도 하나의 시그널 콘택 러버(130a)와 적어도 하나의 그라운드 콘택 러버(130b)가 절연 실리콘 러버(110)의 평면 상에서 2차원적으로 배열된다.
도 5를 참조하면, 그라운드 메탈 플레이트(140)는, RF(Radio Frequency) 반도체 소자와 같이 고주파에서의 테스트가 요구되는 경우 RF 특성을 강화한다. 가령, 그라운드 메탈 플레이트(140)는 도전 실리콘 러버(130)의 외부 도체 역할을 수행하며, 전자파를 차단하는 기능을 수행하며, 결과적으로 RF 특성이 개선된다.
실시예에서 그라운드 메탈 플레이트(140)는 도전 실리콘 러버(130)와 동축으로 하여 일정한 거리를 두고 포위하고 있기 때문에 신호의 손실을 방지할 수 있다. 이러한 그라운드 메탈 플레이트(140)는 테스트 소켓(100)의 저면을 제외하고, 도 7에 도시된 바와 같이 상부에 설치되거나 혹은 도 8에 도시된 바와 같이 중간에 설치될 수 있다. 다만, 중간에 설치되는 경우 전자파를 차단하는 효과가 크지만, 도전 실리콘 러버(130)와의 쇼트 가능성이 상대적으로 증가하여, 본 발명에서는 상부에 설치되는 것으로 설명한다. 상부에 설치되는 경우에도, 별도로 제공되고 상면에 탑재되거나 혹은 절연 실리콘 바디(110)와 일체로 성형될 수 있다.
본 발명에서 그라운드 메탈 플레이트(140)는 다수의 콘택 홀(142)을 구비하는 장방형으로 제공되어, 전자파 차폐 기능과 함께 접지 기능을 수행한다. 그라운드 메탈 플레이트(140)는 장방형으로서 테스트 소켓(100)과 면대면 대응되고, 반도체 기기(PKG)의 도전 볼(BGA)이 통과하도록 다수의 콘택 홀(142)이 2차원 배열된다.
이러한 콘택 홀(142)은 시그널 콘택 홀(142a)과 그라운드 콘택 홀(142b)의 조합으로 구성되고, 시그널 콘택 홀(142a)은 도전 볼(BGA)의 직경보다 크고, 그라운드 콘택 홀(142b)은 도전 볼(BGA)의 직경보다 작다.
즉, 그라운드 메탈 플레이트(140)는 도전 실리콘 러버(130)와 대응되는 다수의 콘택 홀(142)이 형성되되, 시그널 콘택 러버(130a)와 대응되는 시그널 콘택 홀(142a), 및 그라운드 콘택 러버(130b)와 대응되는 그라운드 콘택 홀(142b)을 포함하게 된다.
이와 같이, 시그널 콘택 홀(142a)은 시그널 콘택 러버(130a)와의 쇼트를 방지하기 위하여 시그널 콘택 러버(130a)보다 크다. 하지만 그라운드 콘택 홀(142b)은 그라운드 콘택 러버(130b)와 접속되어야 하기 때문에 작다. 따라서 그라운드 콘택 홀(142b)이 그라운드 콘택 러버(130b)보다 작다면 접속을 위하여 그 형상은 특별히 제한되지 않는다. 여기서, 그라운드 콘택 홀(142b)은 결과적으로 반드시 개방된 홀이 아니어도 상관없으며, 접지를 위하여 그라운드 메탈 플레이트(140)가 연장되는 부분이 존재하기만 하면 폐쇄될 수 있다. 그라운드 콘택 홀(142b)은 도전 볼(BGA)과 에지 접촉을 위하여 크라운 형태를 가질 수 있다. 가령, 원형 홀 외측으로 다수의 슬릿이 형성될 수 있다.
이러한 그라운드 메탈 플레이트(140)는 도전성의 구리(Cu) 기타 금속 플레이트로 제작될 수 있다. 그러나 반드시 여기에 제한되는 것은 아니고, 스테인레스 기타 도전성 금속을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 쇼트 방지 시트(150)를 더 포함한다. 쇼트 방지 시트(150)는 도전 볼(BGA)이 도전 실리콘 러버(130)와 미스 매칭 되지 않도록 안내하는 기능을 수행한다. 이를 위하여 쇼트 방지 시트(150)는 도전 실리콘 러버(130)가 위치하고 도전 볼(BGA)이 안착되는 볼 가이드 홀(152)이 적어도 도전 실리콘 러버(130)와 일대일 관계로 형성된다. 이로써 쇼트 방지 시트(150)는 쇼트 방지 기능과 함께 볼 가이드 홀(152)을 통하여 검사 시 도전 볼(BKG)이 안정적으로 안착되도록 하거나 안착 후에 이탈되지 않도록 한다.
그런데, 볼 가이드 홀(152)은 그라운드 콘택 홀(142b)보다 커야하고, 시그널 콘택 홀(142a)보다는 작아야 한다. 가령, 도전 볼(BKG)이 쇼트 방지 시트(150)의 볼 가이드 홀(152)에 안착할 때, 접지에 사용되는 도전 볼(BKG)은 그라운드 메탈 플레이트(140)와 접속되어야 하지만, 신호 전송에 사용되는 도전 볼(BKG)은 그라운드 메탈 플레이트(140)와 접속되어서는 안 되기 때문이다.
이러한 쇼트 방지 시트(150)는 두께가 얇고 내마모성이 우수한 폴리이미드(polyimide film: PI) 필름으로 조성될 수 있다. 그러나 반드시 여기에 제한되는 것은 아니고 플라스틱 필름이라면, 폴리페닐렌 술파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리프탈아마이드(PPA), 폴리술폰(PSU), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN) 필름으로 제조될 수 있다.
물론, 본 실시예에서 도전 실리콘 러버(130)를 통하여 신호 전달 기능과 접지 기능을 설명하였지만, RF(Radio Frequency) 반도체 패키지와 같이 고주파에서의 테스트가 요구되는 경우에는 반도체 기기(PKG)에 사용되는 것이라면, 도전 실리콘 러버(130)가 아니더라도 도전 와이어 혹은 포고 핀을 이용하여 신호 전달 및 접지 기능을 수행하는 경우에도 그라운드 메탈 플레이트(140)를 통하여 시그널 전달 특성을 강화할 수 있음은 당연하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 그라운드 메탈 플레이트는 장방형으로 제공되되, 반도체 기기(PKG)의 도전 볼이 통과하거나 혹은 접속되도록 다수의 콘택 홀이 2차원 배열되어, 접지 기능과 함께 전자파 차폐 기능을 수행하는 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: 절연 실리콘 러버
130: 도전 실리콘 러버 140: 그라운드 메탈 플레이트
150: 쇼트 방지 시트

Claims (10)

  1. 반도체 기기의 도전 볼과 테스트 기기의 도전 패드를 전기적으로 연결하는 테스트 소켓에 있어서,
    상기 반도체 기기와 상기 테스트 기기 사이에 배치되는 절연 실리콘 러버;
    상기 도전 볼과 상기 도전 패드가 통전되도록 2차원으로 배열되는 도전 실리콘 러버; 및
    상기 절연 실리콘 러버와 면대면(face-to-face) 대응되고, 상기 테스트 소켓이 외부로 접지되도록 상기 도전 실리콘 러버 중 적어도 하나와 접속되는 그라운드 메탈 플레이트를 포함하고,
    상기 도전 실리콘 러버는 일측의 시그널 콘택 러버와, 타측의 그라운드 콘택 러버를 포함하고,
    상기 그라운드 메탈 플레이트는 상기 시그널 콘택 러버와 대응되는 시그널 콘택 홀, 및 상기 그라운드 콘택 러버와 대응되는 그라운드 콘택 홀을 포함하며,
    상기 시그널 콘택 홀은 상기 그라운드 콘택 홀과 비교하여 크고,
    상기 그라운드 메탈 플레이트 상에 탑재되고, 상기 절연 실리콘 러버와 면대면(face-to-face) 대응되는 쇼트 방지 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쇼트 방지 시트는, 상기 도전 실리콘 러버와 일대일 대응되고, 볼 가이드 홀은 상기 그라운드 콘택 홀보다 크고, 상기 시그널 콘택 홀보다 작은 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 그라운드 메탈 플레이트는, 상기 절연 실리콘 러버 상에 설치되되, 상기 절연 실리콘 러버의 별개로 제공되고 상면에 탑재되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 그라운드 메탈 플레이트는, 상기 절연 실리콘 러버의 저면을 제외한 영역에 상기 절연 실리콘 러버와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 소켓.
  8. 테스트 소켓과 면대면 대응되고, 반도체 기기의 도전 볼이 통과하도록 다수의 콘택 홀이 2차원 배열되는 장방형이고,
    상기 콘택 홀은 시그널 콘택 홀과 그라운드 콘택 홀의 조합으로 구성되고, 상기 시그널 콘택 홀은 상기 도전 볼의 직경보다 크고, 상기 그라운드 콘택 홀은 상기 도전 볼의 직경보다 작고,
    상기 그라운드 콘택 홀은 상기 도전 볼과 에지 접촉을 위하여 크라운 형태로 제공되는 그라운드 메탈 플레이트.
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