KR102902166B1 - 테스트 소켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피검사 소자(예컨대, 반도체 디바이스)를 테스트할 때 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 테스트 소켓에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓은, 검사 장치의 패드에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 하부 절연 시트와, 하부 절연 시트의 관통공마다 형성된 복수의 도전부들이 복수의 도전부 행과 복수의 도전부 열로 배열된 도전부 어레이, 도전부 어레이를 구성하는 복수의 도전부들 사이에 배치되어 도전부 어레이를 지지하는 절연부 및 도전부 어레이 중 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부 내부에 도전부 열과 평행하게 배치되어 인접하는 두 도전부 열에서 발생된 열을 수집하는 방열 부재를 포함한다.

Description

테스트 소켓{Test Socket}

본 발명은 테스트 소켓에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 피검사 소자(예컨대, 반도체 디바이스)를 테스트할 때 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 테스트 소켓에 관한 것이다.

반도체 디바이스는 여러 공정 단계를 거쳐 제조되는 만큼 제조된 반도체 디바이스가 정상적으로 동작하는지 확인하는 반도체 검사가 필수적이다. 반도체 디바이스의 검사를 위해 검사 장치와 반도체 디바이스를 전기적으로 연결시키는 테스트 소켓이 필요하다. 테스트 소켓은 검사 과정에서 검사 장치에서 나온 신호를 반도체 디바이스에 전달하기 위한 매개 수단이며 시트 형태가 많이 사용되고 있다. 이로 인해, 테스트 소켓은 개별 반도체 디바이스가 정확한 위치로 이동하여 검사 장치와 정확하게 접촉하는 기계적 접촉 능력과 신호 전달시 접촉 점에서의 신호 왜곡이 최소가 될 수 있도록 안정적인 전기적 접촉 능력이 요구된다.

실리콘 러버로 형성된 테스트 소켓은 납땜 또는 기계적 결합 등의 임의 수단을 이용하지 않고서도 조밀한 전기적 접속을 달성할 수 있고, 기계적인 충격이나 변형을 흡수하여 유연한 접속이 가능한 장점으로 인해, 반도체 디바이스 검사용 테스트 소켓으로 널리 이용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 테스트 소켓의 사시도이고, 도 2는 도 1의 테스트 소켓의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 테스트 소켓에 대해 설명한다.

종래 기술에 따른 테스트 소켓은 하부 절연 시트(11), 프레임(12), 도전부(13), 절연부(14) 및 상부 절연 시트(15)로 이루어진다. 하부 절연 시트(11)는 검사 장치(미도시) 측에 배치되고 상부 절연 시트(15)는 반도체 디바이스(미도시) 측에 배치된다. 하부 절연 시트(11)와 상부 절연 시트(15) 사이에 도전부(13)가 배치되어 도전부(13)의 위치를 위 아래에서 고정 및 지지한다.

하부 절연 시트(11)와 상부 절연 시트(15)는 각각 합성수지 소재로 구성될 수 있다. 도전부(13)는 두께 방향으로 배열되고 절연성 탄성물질 내에 분포된 다수의 도전성 입자로 구성될 수 있다. 여기서, 도전성 입자는 니켈 코어-금 도금 입자로 이루어지고 절연성 탄성물질은 실리콘 고무로 이루어질 수 있다. 절연부(14)는 도전부(13)들 사이에 배치되어 도전부(13)를 지지하며 실리콘 고무로 이루어질 수 있다.

프레임(12)은 하부 절연 시트(11) 상부에 적층되어 구성되고, 도전부(13)와 절연부(14)의 외곽에서 테스트 소켓을 물리적인 충격이나 외부 환경으로부터 보호한다. 프레임(12)에는 도전부(13)와 절연부(14)가 통과되는 개구(12a)가 형성된다.

도전부(13)는 하부 절연 시트(11)와 상부 절연 시트(15) 사이에, 반도체 디바이스의 각 단자와 대응되는 위치마다 두께 방향으로 신장되어 복수 개 구성된다. 하부 절연 시트(11)와 상부 절연 시트(15)에는 도전부(13)가 하부 절연 시트(11) 및 상부 절연 시트(15)의 외측 표면으로 도출될 수 있도록 각각 대응되는 위치에 복수의 관통홀(11a)이 형성된다.

다수의 패드가 있는 검사 장치에 테스트 소켓을 장착하여 사용한다. 검사 장치의 각 패드와 도전부(13)의 하측 표면이 접촉되도록 안착시킨 상태에서, 피검사 디바이스인 반도체 디바이스의 단자를 도전부(13)의 상측 표면에 접촉하여 가압한 후에 검사 장치로부터 소정의 전기적 신호를 인가시키면 그 전기적 신호가 검사 장치의 패드에서 도전부(13)를 거쳐서 반도체 디바이스의 단자로 전달되면서 소정의 전기적 검사가 이루어진다.

구체적으로, 검사 장치의 패드에 도전부(13)의 하측 표면이 각각 접촉되도록 하고, 테스트 소켓의 위쪽으로 반도체 디바이스가 하강하여 각 단자가 도전부(13)의 상측 표면에 접촉되도록 한다. 이 상태에서 반도체 디바이스가 추가적으로 하강하게 되면 도전부(13)가 두께 방향으로 압축되고 도전부(13)의 도전성 입자가 상호간에 접촉하여 전기적 경로를 형성하면서 전기 도통 상태가 된다. 이 상태에서, 검사 장치는 소정의 전기 신호를 도전부(13)를 거쳐 반도체 디바이스에 인가하여 전기적 검사를 수행한다.

반도체 디바이스의 성능이 증가함에 따라 반도체 테스트 항목이 늘어나고 있으며, 이로 인해 테스트 시간도 증가하고 있다. 테스트 시간이 증가할수록 테스트 소켓에서 발생되는 열도 증가하고 있다. 반도체 디바이스의 성능 테스트에 있어서 온도는 중요한 테스트 조건이므로 테스트 결과에 대한 신뢰성을 확보하기 위해서는 테스트 소켓이 적정한 온도 범위를 유지해야 한다. 그러나, 종래 기술의 테스트 소켓은 방열 수단을 포함하지 않기 때문에 테스트시 테스트 소켓 내부에서 발생하는 열을 외부로 원활히 방출시키지 못한다.

도 4는 종래 기술의 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태를 도시한 도면이다. 테스트 소켓의 외곽부에 위치한 도전부들의 온도는 적정 범위를 유지하지만, 중심부에 위치한 도전부들에서 발생되는 열은 외부로 방출되지 못해 중심부에 위치한 도전부들의 온도는 매우 높게 상승함을 확인할 수 있다.

이와 같이 테스트 소켓의 도전부의 온도가 적정 온도 범위를 벗어나게 되면 테스트 소켓의 전기적, 기계적인 특성이 떨어지고, 이로 인해, 테스트 결과의 신뢰성이 저하되며, 테스트 소켓의 수명이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 다양한 실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 더욱 상세하게는 테스트 소켓의 절연부 내부에 배치되어 도전부에서 발생되는 열을 수집하여 외부로 방출할 수 있는 방열 수단을 구비한 테스트 소켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 테스트 소켓은, 검사 장치의 패드에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 하부 절연 시트와, 하부 절연 시트의 관통공마다 형성된 복수의 도전부들이 복수의 도전부 행과 복수의 도전부 열로 배열된 도전부 어레이, 도전부 어레이를 구성하는 복수의 도전부들 사이에 배치되어 도전부 어레이를 지지하는 절연부 및 도전부 어레이 중 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부 내부에 도전부 열과 평행하게 배치되어 인접하는 두 도전부 열에서 발생된 열을 수집하는 방열 부재를 포함한다.

바람직하게는, 방열 부재는 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부 내부에 도전부 열과 평행하게 삽입되어 배치되며 도전부 어레이의 외곽으로 연장된 냉각 부재를 포함한다.

보다 바람직하게는, 방열 부재는 도전부 어레이 중 인접하는 두 도전부 행 사이에 위치한 절연부 내부에 도전부 행과 평행하게 삽입되어 배치되며 도전부 어레이의 외곽으로 연장된 냉각 부재를 더 포함한다.

보다 바람직하게는, 냉각 부재는 공냉 방식으로 냉각된다.

보다 바람직하게는, 냉각 부재는 중공형 금속 파이프와 금속 막대 중 적어도 하나이다.

보다 바람직하게는, 냉각 부재는 구리, 알루미늄, 은, 금 및 이들의 합금 중 어느 하나이다.

바람직하게는, 하부 절연 시트 상에 적층되고 도전부 어레이와 절연부가 통과되는 개구가 형성된 프레임을 더 포함한다.

보다 바람직하게는, 방열 부재는 프레임 상에 적층되고 도전부 어레이의 복수의 도전부 열이 각각 통과되는 복수의 개구가 형성되고, 도전부 어레이의 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부의 내부로 돌출되며 도전부 열과 평행하게 배치되는 복수의 냉각핀을 포함하며 복수의 냉각핀은 프레임의 외곽으로 연장되는 히트 싱크를 포함한다.

보다 바람직하게는, 히트 싱크는 공냉 방식으로 냉각된다.

보다 바람직하게는, 히트 싱크는 소켓 가이드로 연장되어 소켓 가이드에 접촉되어 히트 싱크에서 수집된 열이 소켓 가이드로 열전도된다.

보다 바람직하게는, 소켓 가이드는 공냉식 냉각 장치 및 수냉식 냉각 장치 중 어느 하나에 의해 냉각된다.

보다 바람직하게는, 복수의 냉각핀은 인접하는 두 도전부 열과 접촉되지 않는다.

보다 바람직하게는, 복수의 냉각핀은 절연 코팅되고, 인접하는 두 도전부 열과 접촉된다.

보다 바람직하게는, 히트 싱크는 구리, 알루미늄, 은, 금 및 이들의 합금 중 어느 하나이다.

보다 바람직하게는, 히트 싱크는 금속 입자를 함유한 혼합 시트이다.

보다 바람직하게는, 혼합 시트는 구리, 알루미늄, 산화철 중 어느 하나를 실리콘 고무에 혼합한 시트이다.

보다 바람직하게는, 히트 싱크는 탄소계 방열 재료를 함유한 혼합 시트이다.

보다 바람직하게는, 혼합 시트는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 그라파이트 중 어느 하나를 실리콘 고무에 혼합한 시트이다.

보다 바람직하게는, 냉각핀의 높이는 절연부의 높이의 30% ~ 60%이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제의 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단으로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단이 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 테스트 소켓의 절연부 내부에 방열 수단을 배치하여 도전부에서 발생되는 열을 수집하여 외부로 방출하도록 함으로써, 테스트 소켓의 중심부에 위치한 도전부의 온도가 적정 온도 범위를 유지하도록 할 수 있다.

또한, 테스트 소켓이 적정 온도 범위를 유지하면서 테스트를 수행하기 때문에 테스트 결과의 신뢰도를 향상시키고 테스트 소켓의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 히트 싱크를 소켓 가이드에 연결시켜 히트 싱크에서 수집된 열을 소켓 가이드를 통해 방출함과 동시에 정전기가 방전되어 테스트 안정성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 종래 기술에 따른 테스트 소켓의 사시도이다.
도 2는 도 1의 테스트 소켓의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도이다.
도 4는 종래 기술의 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓의 사시도이다.
도 6은 도 5의 테스트 소켓의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도의 일 예이다.
도 8은 도 5의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도의 다른 예이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓의 사시도이다.
도 11은 도 10의 테스트 소켓의 분해 사시도이다.
도 12는 도 10의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도의 일 예이다.
도 13은 도 10의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도의 다른 예이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태를 도시한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 상세한 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓의 사시도이고, 도 6은 도 5의 테스트 소켓의 분해 사시도이고, 도 7과 도 8은 도 5의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도이다. 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓에 대해 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓은 검사 장치의 패드에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 하부 절연 시트(21)와, 하부 절연 시트(21)의 관통공마다 형성된 복수의 도전부(23a)들이 복수의 도전부 행과 복수의 도전부 열로 배열된 도전부 어레이(23)와, 도전부 어레이(23)를 구성하는 복수의 도전부(23a)들 사이에 배치되어 도전부 어레이(23)를 지지하는 절연부(24)와, 하부 절연 시트(21) 상에 적층되고 도전부 어레이(23)와 절연부(24)가 통과되는 개구(22a)가 형성된 프레임(22)과, 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부(24) 내부에 도전부 열과 평행하게 배치되어 인접하는 두 도전부 열에서 발생된 열을 수집하는 방열 부재를 포함한다.

방열 부재는 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부(24) 내부에 도전부 열과 평행하게 삽입되어 배치되며 도전부 어레이의 외곽으로 연장된 냉각 부재(25)를 포함한다. 냉각 부재(25)는 인접하는 두 도전부 열 사이의 절연부(24)를 관통하도록 배치될 수 있다.

방열 부재는 인접하는 두 도전부 행 사이에 위치한 절연부(24) 내부에 도전부 행과 평행하게 삽입되어 배치되며 도전부 어레이(23)의 외곽으로 연장된 냉각 부재(25')를 더 포함할 수 있다. 냉각 부재(25')는 인접하는 두 도전부 행 사이의 절연부(24)를 관통하도록 배치될 수 있다.

냉각 부재(25)는 인접하는 도전부 열 사이 또는 인접하는 도전부 행 사이의 절연부(24)에 일자로 배열될 수도 있고, 인접하는 도전부 열 사이 및 인접하는 도전부 행 사이의 절연부(24)에 바둑판으로 배열될 수도 있다.

냉각 부재(25, 25')는 인접하는 두 도전부 열 및/또는 인접하는 두 도전부 행에서 발생되는 열을 수집하는 기능을 한다. 냉각 부재(25, 25')는 도전부 어레이(23)의 중심부에 위치한 도전부에 인접하게 배치될 수 있기 때문에 도전부 어레이(23)의 중심부에 위치한 도전부에서 발생되는 열도 수집할 수 있으며 수집된 열을 도전부 어레이(23)의 외곽으로 배출할 수 있다.

테스트 소켓의 외부에는 냉각 부재(25, 25')에서 수집된 열을 냉각하는 환기 장치(미도시)가 배치될 수 있다. 이러한 환기 장치에 의해 냉각 부재(25, 25')에서 수집된 열이 외부로 방출될 수 있다. 즉, 냉각 부재(25, 25')는 공냉 방식으로 냉각될 수 있다.

냉각 부재(25, 25')는 도 7에 도시된 바와 같이 중공형 금속 파이프(25a)일 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 금속 막대(25b)일 수도 있다. 냉각 부재(25, 25')는 열 전도성이 높은 금속이 사용될 수 있다. 열 전도성이 높은 금속으로서, 구리, 알루미늄, 은, 금 및 이들의 합금을 이용할 수 있다.

테스트 소켓은 하부 절연 시트(21)와 대면하며 반도체 디바이스의 단자에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 상부 절연 시트(26)가 더 포함될 수 있다. 하부 절연 시트(21)와 상부 절연 시트(26)는 도전부(23a)의 위치를 지지하는 기능을 수행한다.

프레임(22)은 하부 절연 시트(21) 상부에 적층되어 구성되고, 도전부 어레이(23)와 절연부(24)의 외곽에서 테스트 소켓을 물리적인 충격이나 외부 환경으로부터 보호한다.

하부 절연 시트(21) 및 상부 절연 시트(26)의 재료는 절연성과 유연성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체, 액정 폴리머나 이러한 복합 재료를 이용할 수 있다.

도전부(23a)는 하부 절연 시트(21)의 관통공(21a)과 상부 절연 시트(26)의 관통공을 통해 도전부(23a)의 상측 표면과 하측 표면이 외부로 도출될 수 있다. 도전부(23a)는 탄성절연물질 내에 복수의 도전성 입자를 밀집시켜 형성될 수 있다. 탄성절연물질로는 가교 구조를 갖는 고분자 물질이 사용될 수 있다. 고분자 물질로서 예컨대, 폴리부타디엔 고무, 천연 고무, 폴리이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무 등의 공액 디엔계 고무 및 이들의 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔-디엔 블록 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌 블록 공중합체 등의 블록 공중합체 고무 및 이들 수소 첨가물, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 폴리에스테르계 고무, 에피클로로히드린 고무, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌 공 중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 고무를 사용할 수 있다.

도전부(23a) 내 도전성 입자는 자성을 갖는 소재로 만들 수 있다. 도전성 입자의 예로서, 철, 코발트, 니켈 등의 자성을 갖는 금속의 입자 또는 이들의 합금의 입자 또는 이들 금속을 함유하는 입자, 또는 이들 입자를 코어 입자로 하여, 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐 등의 도전성이 양호한 금속을 도금한 것, 또는 비자성 입자 또는 유리 비드 등의 무기 입자 또는 중합체 입자를 코어 입자로 하여, 코어 입자의 표면에 니켈, 코발트 등의 도전성 자성 금속을 도금한 것이 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓은, 종래 기술과 동일하게 테스트 소켓을 제조한 후, 인접하는 두 도전부 열(및/또는 인접하는 두 도전부 행) 사이의 절연부의 중앙에 도전부 열(및/또는 도전부 행)과 평행하게 홀 가공을 하여 절연부를 관통하는 구멍을 형성한 후 그 절연부를 관통하는 구멍에 냉각 부재를 삽입하여 제조할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태를 도시한 도면이다. 도 4의 종래 기술에 따른 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태와 비교하여 본 발명의 제1실시예에 따른 테스트 소켓의 중심부에 위치한 도전부들의 온도가 덜 상승하는 것을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓의 사시도이고, 도 11은 도 10의 테스트 소켓의 분해 사시도이고, 도 12와 도 13은 도 10의 테스트 소켓의 A-A 선 단면도이다. 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓에 대해 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓은 검사 장치의 패드에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 하부 절연 시트(31)와, 하부 절연 시트(31)의 관통공(31a)마다 형성된 복수의 도전부(34a)들이 복수의 도전부 행과 복수의 도전부 열로 배열된 도전부 어레이(34)와, 도전부 어레이(34)를 구성하는 복수의 도전부(34a)들 사이에 배치되어 도전부 어레이(34)를 지지하는 절연부(35)와, 하부 절연 시트(31) 상에 적층되고 도전부 어레이(34)와 절연부(35)가 통과되는 개구(32a)가 형성된 프레임(32)과, 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부 내부에 도전부 열과 평행하게 배치되어 인접하는 두 도전부 열에서 발생된 열을 수집하는 방열 부재를 포함한다.

방열 부재는 프레임(32) 상에 적층되고, 복수의 도전부 열이 각각 통과되는 복수의 개구(33a)가 형성된 히트 싱크(33)를 포함한다. 히트 싱크(33)는 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부(35)의 내부로 돌출되고 도전부 열과 평행하게 배치되는 복수의 냉각핀(33b)을 포함한다. 복수의 냉각핀(33b)은 프레임의 외곽으로 연장된다.

히트 싱크(33)의 복수의 냉각핀(33b)은 절연부 내부로 돌출되어 인접하는 두 도전부 열에서 발생되는 열을 수집하는 기능을 한다. 냉각핀(33b)은 도전부 어레이(34)의 중심부에 위치한 도전부에 인접하게 배치될 수 있기 때문에 도전부 어레이(34)의 중심부에 위치한 도전부에서 발생되는 열도 수집할 수 있으며 수집된 열을 도전부 어레이(34)의 외곽으로 배출할 수 있다.

테스트 소켓의 외부에는 히트 싱크(33)의 냉각핀(33b)에서 수집된 열을 냉각하는 환기 장치(미도시)가 배치될 수 있다. 이러한 환기 장치에 의해 히트 싱크(33)가 공냉 방식으로 냉각되어 도전부 어레이(34)에서 수집된 열이 외부로 방출될 수 있다.

히트 싱크(33)는 소켓 가이드까지 연장되어 소켓 가이드에 접촉될 수 있고, 히트 싱크(33)에서 수집된 열이 소켓 가이드로 열전도될 수 있다. 소켓 가이드에는 공냉식 냉각 장치 및 수냉식 냉각 장치가 더 포함될 수 있다. 이를 통해, 냉각핀(33b)에서 수집된 열이 소켓 가이드로 전도되어 외부 냉각 장치에 의해 냉각될 수 있다.

복수의 냉각핀(33b)은 도 12와 같이 인접하는 도전부(34a)와 접촉되지 않을 수도 있고, 도 13과 같이 인접하는 도전부(34a)와 접촉될 수 있으며, 냉각핀(33b)과 도전부(34a)가 접촉될 경우, 냉각핀(33b)은 절연 물질로 코팅되는 것이 바람직하다.

히트 싱크(33)는 열 전도성이 높은 금속으로 이루어질 수 있다. 열 전도성이 높은 금속으로서, 구리, 알루미늄, 은, 금 및 이들의 합금을 이용할 수 있다. 또는 히트 싱크(33)는 금속 입자를 함유한 혼합 시트 또는 탄소계 방열 재료를 함유한 혼합 시트로 이루어질 수 있다. 금속 입자를 함유한 혼합 시트로서, 구리, 알루미늄, 산화철 중 어느 하나를 실리콘 고무에 혼합한 시트를 이용할 수 있다. 탄소계 방열 재료를 함유한 혼합 시트로서 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 그라파이트 중 어느 하나를 실리콘 고무에 혼합한 시트를 이용할 수 있다.

냉각핀(33b)의 표면적이 넓어야 도전부(34a)의 열을 더 많이 흡수할 수 있기 때문에 냉각핀(33b)의 높이(h1)가 높은 것이 방열에는 유리하다. 그러나, 냉각핀(33b)의 높이가 너무 높으면 테스트를 위해 가압할 때 반발력이 커져서 동작성이 나빠질 수 있다. 따라서, 방열 효율과 동작성을 모두 고려하여 냉각핀(33b)의 높이(h1)를 설계할 필요가 있다.

표 1은 절연부의 높이(h2) 대비 냉각핀의 높이(h1)의 비율과, 해당 비율의 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 동일한 압력을 가했을 때의 도전부의 저항값과 테스트 소켓 온도를 비교한 표이다.

절연부 높이 대비 냉각핀 높이의 비율	도전부의 저항(mΩ)	소켓 온도(℃)
10 %	26.1	108.5
20 %	26.7	102.8
30 %	29.6	89.8
40 %	35.6	86.2
50 %	46.1	85.8
60 %	69.6	85.2
70 %	111.9	82.7
80 %	223.2	81.8
90 %	342.9	80.4

테스트 시 동일한 압력을 가했을 때 도전부의 저항이 높다는 의미는 도전부를 구성하는 도전성 입자들이 충분히 접촉되지 않았다는 의미이다. 이 경우 도전성 입자들을 충분히 접촉시키려면 더 높은 압력을 가하여야 하기 때문에 동작성이 좋지 않다. 테스트시 상부 가압력에 대해 소켓이 적정하게 눌려야 도전성 입자간 간격이 좁아져서 도전부의 저항이 낮게 나올 수 있다. 소켓 온도가 높다는 의미는 냉각핀에 의한 냉각효율이 높지 않다는 의미이다. 냉각핀의 높이를 높여서 소켓 온도가 많이 상승하지 않도록 해야 한다.

본 발명에서는 냉각핀의 높이를 설계함에 있어서, 동작성과 냉각 온도를 모두 고려하여 도전부의 저항값이 100 mΩ 이하 & 소켓 온도가 90℃ 이하의 기준을 모두 충족시키는 범위로 결정한다. 따라서, 냉각핀(33b)의 높이(h1)는 절연부(35)의 높이(h2) 대비 30% ~ 60%인 것이 바람직하다.

테스트 소켓은 하부 절연 시트(31)와 대면하며 반도체 디바이스의 단자에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 상부 절연 시트(36)가 더 포함될 수 있다. 하부 절연 시트(31)와 상부 절연 시트(36)는 도전부(34a)의 위치를 지지하는 기능을 수행한다.

프레임(32)은 하부 절연 시트(31) 상부에 적층되어 구성되고, 도전부 어레이(34)와 절연부(35)의 외곽에서 테스트 소켓을 물리적인 충격이나 외부 환경으로부터 보호한다.

하부 절연 시트(31) 및 상부 절연 시트(36)의 재료는 절연성과 유연성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체, 액정 폴리머나 이러한 복합 재료를 이용할 수 있다.

도전부(34a)는 하부 절연 시트(31)의 관통공(31a)과 상부 절연 시트(36)의 관통공을 통해 도전부(34a)의 상측 표면과 하측 표면이 외부로 도출될 수 있다. 도전부(34a)는 탄성절연물질 내에 복수의 도전성 입자를 밀집시켜 형성될 수 있다. 탄성절연물질로는 가교 구조를 갖는 고분자 물질이 사용될 수 있다. 고분자 물질로서 예컨대, 폴리부타디엔 고무, 천연 고무, 폴리이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무 등의 공액 디엔계 고무 및 이들의 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔-디엔 블록 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌 블록 공중합체 등의 블록 공중합체 고무 및 이들 수소 첨가물, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 폴리에스테르계 고무, 에피클로로히드린 고무, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌 공 중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 고무를 사용할 수 있다.

도전부(34a) 내 도전성 입자는 자성을 갖는 소재로 만들 수 있다. 도전성 입자의 예로서, 철, 코발트, 니켈 등의 자성을 갖는 금속의 입자 또는 이들의 합금의 입자 또는 이들 금속을 함유하는 입자, 또는 이들 입자를 코어 입자로 하여, 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐 등의 도전성이 양호한 금속을 도금한 것, 또는 비자성 입자 또는 유리 비드 등의 무기 입자 또는 중합체 입자를 코어 입자로 하여, 코어 입자의 표면에 니켈, 코발트 등의 도전성 자성 금속을 도금한 것이 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓은, 하부 절연 시트(31)와 프레임(32)과 히트 싱크(33)를 적층한다. 이때, 하부 절연 시트(31)의 개구(31a)와 프레임(32)의 개구(32a)와 히트 싱크(33)의 개구(33a)가 정렬되도록 한다. , 히트 싱크의 냉각핀은 절연 코팅할 수 있다. 히트 싱크의 상측에 액상도전물질을 주입하고 하부 절연 시트(31)의 개구(31a)에 자장을 가해 하부 절연 시트(31)의 개구(31a)와 정렬된 도전부(34a)가 형성되고, 나머지 영역에는 절연부(35)가 형성되도록 한다. 이렇게 제조하면, 절연부 내부에 냉각핀이 배치된 히트 싱크를 제조할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓을 이용하여 반도체 디바이스를 테스트할 때 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태를 도시한 도면이다. 도 4의 종래 기술에 따른 테스트 소켓의 도전부의 발열 상태와 비교하여 본 발명의 제2실시예에 따른 테스트 소켓의 중심부에 위치한 도전부들의 온도가 거의 상승하지 않음을 확인할 수 있다.

상기한 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 일체형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 다수의 요소로 구분되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 다수의 요소로 기재되어 있는 구성 요소들도 일체 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

21, 31: 하부 절연 시트 22, 32: 프레임
23, 34: 도전성 어레이 24, 35: 절연부
25: 냉각 부재 33: 히트 싱크

Claims (19)

1. 반도체 디바이스와 검사 장치 사이에 배치되어 상기 반도체 디바이스의 단자와 상기 검사 장치의 패드를 통전하는 시트 형태의 테스트 소켓으로서,
   상기 검사 장치의 패드에 대응하는 위치마다 관통공이 형성된 하부 절연 시트와,
   상기 하부 절연 시트의 관통공마다 형성된 복수의 도전부들이 복수의 도전부 행과 복수의 도전부 열로 배열된 도전부 어레이,
   상기 도전부 어레이를 구성하는 복수의 도전부들 사이를 채우도록 배치되어 상기 도전부 어레이를 지지하는 절연부, 및
   상기 도전부 어레이 중 서로 인접하게 배열된 두 도전부 열 사이에 채워진 절연부의 내부에 삽입되고 상기 두 도전부 열과 평행하게 배치되며 상기 두 도전부 열에서 발생된 열을 수집하는 방열 부재를 포함하는,
   테스트 소켓.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방열 부재는 상기 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부 내부에 상기 도전부 열과 평행하게 삽입되어 배치되며 상기 도전부 어레이의 외곽으로 연장된 냉각 부재를 포함하는,
   테스트 소켓.
3. 제2항에 있어서,
   상기 방열 부재는 상기 도전부 어레이 중 인접하는 두 도전부 행 사이에 위치한 절연부 내부에 상기 도전부 행과 평행하게 삽입되어 배치되며 상기 도전부 어레이의 외곽으로 연장된 냉각 부재를 더 포함하는,
   테스트 소켓.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 냉각 부재는 공냉 방식으로 냉각되는,
   테스트 소켓.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 냉각 부재는 중공형 금속 파이프와 금속 막대 중 적어도 하나인,
   테스트 소켓.
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉각 부재는 구리, 알루미늄, 은, 금 및 이들의 합금 중 어느 하나인,
   테스트 소켓.
7. 제1항에 있어서,
   상기 하부 절연 시트 상에 적층되고 상기 도전부 어레이와 상기 절연부가 통과되는 개구가 형성된 프레임을 더 포함하는,
   테스트 소켓.
8. 제7항에 있어서,
   상기 방열 부재는 상기 프레임 상에 적층되고, 상기 도전부 어레이의 복수의 도전부 열이 각각 통과되는 복수의 개구가 형성되고, 상기 도전부 어레이의 인접하는 두 도전부 열 사이에 위치한 절연부의 내부로 돌출되고 상기 도전부 열과 평행하게 배치되는 복수의 냉각핀을 포함하며, 상기 복수의 냉각핀은 상기 프레임의 외곽으로 연장되는 히트 싱크를 포함하는,
   테스트 소켓.
9. 제8항에 있어서,
   상기 히트 싱크는 공냉 방식으로 냉각되는,
   테스트 소켓.
10. 제8항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 소켓 가이드로 연장되어 상기 소켓 가이드에 접촉되어 상기 히트 싱크에서 수집된 열이 상기 소켓 가이드로 열전도되는,
    테스트 소켓.
11. 제10항에 있어서,
    상기 소켓 가이드는 공냉식 냉각 장치 및 수냉식 냉각 장치 중 어느 하나에 의해 냉각되는,
    테스트 소켓.
12. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 냉각핀은 상기 인접하는 두 도전부 열과 접촉되지 않는,
    테스트 소켓.
13. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 냉각핀은 절연 코팅되고, 상기 인접하는 두 도전부 열과 접촉되는,
    테스트 소켓.
14. 제8항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 구리, 알루미늄, 은, 금 및 이들의 합금 중 어느 하나인,
    테스트 소켓.
15. 제8항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 금속 입자를 함유한 혼합 시트인,
    테스트 소켓.
16. 제15항에 있어서,
    상기 혼합 시트는 구리, 알루미늄, 산화철 중 어느 하나를 실리콘 고무에 혼합한 시트인,
    테스트 소켓.
17. 제8항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 탄소계 방열 재료를 함유한 혼합 시트인,
    테스트 소켓.
18. 제17항에 있어서,
    상기 혼합 시트는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 그라파이트 중 어느 하나를 실리콘 고무에 혼합한 시트인,
    테스트 소켓.
19. 제8항에 있어서,
    상기 냉각핀의 높이는 상기 절연부의 높이의 30% ~ 60%인,
    테스트 소켓.