KR102091813B1 - 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법 - Google Patents

부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법에 관한 것에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀은 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 레이저를 이용하여 부분적으로 순차 열처리한 후 냉각하는 과정을 거쳐 제조된다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 열처리함으로써 종래의 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀보다 강도를 개선할 수 있다.

Description

부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법{PARTIALLY HEAT TREATED MINIATURE SEMICONDUCTOR BURN-IN TEST SOCKET CONTACT PINS AND MAMUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 열처리함으로써 종래의 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀보다 강도를 개선할 수 있는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 IC 장치나 IC 패키지 등과 같은 표면 실장형 반도체 장치(SMT)는 LGA(Land Grid Array), BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Sized Package) 타입 등으로 이루어져 있으며, 이들은 고객에게 출하되기 전에 신뢰성 확인을 위해 번인 테스트(burn-in test)를 거치게 된다.
번인 테스트는 전술한 바와 같은 반도체 장치가 해당 전자기기에 적용되기 전에 해당 반도체 장치에 대해 평상시의 작동 조건보다 높은 온도와 전압을 가했을 경우 해당 반도체 장치가 그러한 조건을 만족시키는지 여부를 가리는 과정을 말한다. 전술한 바와 같은 반도체 장치는 고객에게 출하되기 전에 번인 테스트용 소켓에 장착되어 번인 테스트를 거친다.
기존의 번인 테스트 장치의 경우 반도체 패키지가 탑재되는 베이스, 상기 베이스에 상하 이동 가능하게 결합하는 커버, 복수의 콘택 핀을 가지는 콘택 서포트, 및 상기 커버의 상하 이동에 따라 개방 및 지지 위치로 이동하는 래치를 포함하는데, 상기 콘택 서포트에 지지되는 콘택 핀의 말단을 테스트 보드에 솔더링(Soldering)을 통해 전기적으로 접속시켜 반도체 패키지의 성능을 테스트하게 된다.
테스트 보드로부터 노출되는 포고 핀 타입의 콘택 핀은 PCB 테스트 기판의 전극과 접촉하여 반도체 패키지의 전기적 성질을 테스트하게 되는데, 콘택 핀과 PCB 테스트 기판의 전극과 접촉이 안정적으로 수행되어야 하고, 접촉 저항이 작아야 한다. 또한 반복적인 번인 테스트에도 불구하고 콘택 핀이 변형되지 않아야 하며, PCB 테스트 기판의 전극이 손상되지 않아야 한다.
그러나 종래 초소형 반도체 번인 테스트 소켓에 사용되는 콘택 핀은 절곡 돌출부가 형성된 핀 타입이 많이 사용되고 있는데, 반도체 패키지가 소형화됨에 따라 외력에 저항을 하지 못하고 작은 외력에도 항복(yield)하게 되는 문제점이 있었다.
국내등록특허 제10-1752468호(2017년 06월 23일 등록) 국내등록특허 제10-1669256호(2016년 10월 19일 등록) 국내등록특허 제10-1852848호(2018년 04월 23일 등록)
본 발명은 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 열처리함으로써 종래의 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀보다 강도를 개선할 수 있는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀은 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 레이저를 이용하여 부분적으로 순차 열처리한 후 냉각하는 과정을 거쳐 제조된다.
상기 구리 합금은 아연 43 중량%, 납 1 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이거나 알루미늄 10 중량%, 철 3 중량%, 망간 1.5 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금일 수 있다.
상기 레이저의 조사는 구리 합금의 일 부분에 700 내지 1,000 와트(Watt)의 레이저로 0.5 내지 1 ㎲ 시간 및 주파수 1 내지 100,000 kHz의 범위 내에서 조사함으로써 상기 구리 합금을 가열할 수 있다.
상기 레이저의 열처리는 레이저를 80 내지 200mm/s의 속도로 이송하며 상기 구리 합금을 순차적으로 가열할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 제조방법은 구리 합금을 준비하고, 상기 준비된 구리 합금을 금속판 상부에 위치시키며, 상기 금속판 상부에 위치하는 구리 합금에 레이저를 조사하여 가열하고, 상기 구리 합금을 레어저로 가열함과 동시에 상기 레이저를 이동시켜 상기 구리 합금의 일 부분씩을 순차적으로 가열하되 상기 구리 합금은 아연 43 중량%, 납 1 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이거나 알루미늄 10 중량%, 철 3 중량%, 망간 1.5 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금일 수 잇다.
상기 금속판은 벌크 금속인 구리로 이루어진 금속판이 이용되고, 상기 레이저의 조사는 구리 합금의 일 부분에 700 내지 1,000 와트(Watt)의 레이저로 0.5 내지 1 ㎲ 시간 및 주파수 1 내지 100,000 kHz의 범위 내에서 조사함으로써 상기 구리 합금을 가열하며, 상기 레이저의 열처리는 레이저를 80 내지 200mm/s의 속도로 이송하며 상기 구리 합금을 순차적으로 가열할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따라 제조된 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀은 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 열처리함으로써 종래의 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀보다 강도를 개선할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀을 제조하는 장치를 간략하게 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀을 제조하는 장치를 간략하게 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀은 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀을, 전체를 가열로 안에 넣고 처리하는 기존의 방식이 아닌, 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 레이저를 이용하여 국부적으로 열처리하는 과정을 순차적으로 반복하여 콘택 핀의 전체로 확장하는 방법에 의하여 종래의 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀보다 강도를 개선할 수 있다.
종래의 순수 구리(Cu) 또는 구리 합금의 경우 350 HV, 로그웰 경도로 35 HRC, 109 HRB의 경도를 가지는데, 본 발명은 상기와 같은 방식을 채택함으로써, 98 HRC, 180 HRB 까지 경도를 개선할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 구리 합금으로는 아연, 납 및 구리의 합금이거나 알루미늄, 철, 망간 및 구리의 합금으로 이루어진 구리 합금을 이용할 수 있는데, 예를 들어, 상기 구리 합금은 아연 43 중량%, 납 1 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이거나 알루미늄 10 중량%, 철 3 중량%, 망간 1.5 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀을 제조하기 위하여, 콘택 핀을 제조하는 구리 합금을 700 내지 1000 와트(Watt)의 레이저로 조사한 후, 열전도(conduction)에 의한 급냉을 유도함으로써 제조될 수 있다.
이를 위하여 열처리는 레이저 조사에 의한 경화 기구(mechanism)를 핵심 기술로 하며, 이를 위해서 먼저, 고 출력 펄스 레이저를 이용하여 높은 출력 수준(700~1,000 Watt 또는 그 이상)의 레이저를 수 마이크로 초(0.5 내지 1 ㎲, 1 내지 100,000 kHz) 이내로 금속 온도가 구리(Cu)의 용융 온도(약 1,084℃)를 넘지 않는 범위내에서 순간적으로 재료 표면을 고온으로 가열할 수 있다.
또한, 조사되는 레이저는 이송 속도를 80 내지 200mm/s로 고속을 유지하여 순간적으로 가열된 구리 표면이 하부에 접촉하여 위치하는 금속판(예를 들어, 열전도가 우수한 구리로 이루어진 금속판)을 통하여 열전도에 의하여 순간적으로 냉각이 이루어 질수 있도록 할 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 레이저 출력의 범위 이외, 즉, 레이저의 출력이 충분하지 못하면 하기 [표 1]의 TTT(Time Temperature Transformation)에 나타낸 바와 같이, 재료가 경화온도(Transformation Start)에 도달하기 못하여 충분한 열처리 효과를 줄수가 없게 된다.
또한, 레이저 이송 속도가 느려지게 되면 하부 금속까지 가열이 이루어지기 때문에 열전도에 의한 급냉(Quenching) 효과를 거둘 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
Figure 112019021837229-pat00001
이하, 본 발명에 따른 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀을 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀을 제조하기 위한 구리 합금을 준비할 수 있다.
본 발명에서 상기 구리 합금은 아연, 납 및 구리로 이루어진 구리 합금이거나, 알루미늄, 철, 망간 및 구리로 이루어진 구리 합금이 준비될 수 있는데, 예를 들어, 상기 구리 합금은 아연 43 중량%, 납 1 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이거나, 알루미늄 10 중량%, 철 3 중량%, 망간 1.5 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이 준비될 수 있다.
다음으로, 상기 준비된 구리 합금을 금속판 상부에 위치할 수 있다.
상기 금속판은 추후 공정에서 상기 구리 합금에 레이저가 조사되어 가열되는 경우, 상기 구리 합금을 냉각하기 위하여 구비될 수 있는데, 상기 금속판으로는 열전도고가 우수한 벌크 금속인 구리로 이루어진 금속판이 이용됨으로써 상기 레이저가 조사되어 가열된 구리 합금의 잔류하는 열을 빨리 방출시킬 수 있다.
그 다음으로, 상기 금속판 상부에 위치하는 구리 합금에 레이저를 조사하여 가열할 수 있다.
상기 구리 합금의 가열은 구리 합금을 700 내지 1,000 와트(Watt)의 레이저로 0.5 내지 1 ㎲ 시간 및 주파수 1 내지 100,000 kHz의 범위 내에서 조사함으로써 상기 콘택 핀을 제조하기 위한 구리 합금을 가열할 수 있다.
이어서, 상기 구리 합금을 레어저로 가열함과 동시에 상기 레이저를 이동시켜 상기 구리 합금의 일 부분씩을 순차적으로 가열할 수 있다.
본 발명에서 상기 레이저는 이송 속도를 80 내지 200mm/s로 고속을 유지하여 순간적으로 가열된 구리 표면이 하부에 접촉하여 위치하는 구리 금속판을 통하여 열전도에 의해 냉각이 이루어질 수 있도록 함으로써, 구리 합금이 부분적으로 가열됨과 동시에 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 레이저를 이용하여 국부적으로 열처리하는 과정을 순차적으로 반복하여 콘택 핀의 전체로 확장하는 방법에 의하여 종래의 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀보다 강도를 개선할 수 있다.
예를 들어, 종래의 순수 구리(Cu) 또는 구리 합금의 경우 350 HV, 로그웰 경도로 35 HRC, 109 HRB의 경도를 가지는데, 본 발명은 상기와 같이 국부적으로 열처리하는 과정을 순차적으로 반복함으로써, 98 HRC, 180 HRB 까지 경도를 개선할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 구리(Cu) 합금으로 제조된 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 일 부분을 레이저를 이용하여 부분적으로 순차 열처리한 후 냉각하는 과정을 거쳐 제조됨에 있어서,
    상기 구리 합금은 아연 43 중량%, 납 1 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이거나 알루미늄 10 중량%, 철 3 중량%, 망간 1.5 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금인 것을 특징으로 하는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저의 조사는 구리 합금의 일 부분에 700 내지 1,000 와트(Watt)의 레이저로 0.5 내지 1 ㎲ 시간 및 주파수 1 내지 100,000 kHz의 범위 내에서 조사함으로써 상기 구리 합금을 가열하는 것을 특징으로 하는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 레이저의 열처리는 레이저를 80 내지 200mm/s의 속도로 이송하며 상기 구리 합금을 순차적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀.
  5. 구리 합금을 준비하고,
    상기 준비된 구리 합금을 금속판 상부에 위치시키며,
    상기 금속판 상부에 위치하는 구리 합금에 레이저를 조사하여 가열하고,
    상기 구리 합금을 레어저로 가열함과 동시에 상기 레이저를 이동시켜 상기 구리 합금의 일 부분씩을 순차적으로 가열하되
    상기 구리 합금은 아연 43 중량%, 납 1 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금이거나 알루미늄 10 중량%, 철 3 중량%, 망간 1.5 중량% 및 잔량의 구리로 이루어진 구리 합금인 것을 특징으로 하는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 금속판은 벌크 금속인 구리로 이루어진 금속판이 이용되고,
    상기 레이저의 조사는 구리 합금의 일 부분에 700 내지 1,000 와트(Watt)의 레이저로 0.5 내지 1 ㎲ 시간 및 주파수 1 내지 100,000 kHz의 범위 내에서 조사함으로써 상기 구리 합금을 가열하며,
    상기 레이저의 열처리는 레이저를 80 내지 200mm/s의 속도로 이송하며 상기 구리 합금을 순차적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀의 제조방법.
KR1020190024637A 2019-03-04 2019-03-04 부분 열처리된 초소형 반도체 번인 테스트 소켓용 콘택 핀 및 그 제조방법 KR102091813B1 (ko)

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