상기한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트는 외부 접속 단자를 포함하는 반도체 패키지가 삽입되어 수납되는 공간이 형성된 몸체부 및 상부면 및 하부면을 포함하며, 상기 몸체부와 연결되며, 수납된 상기 반도체 패키지를 지지하는 지지판을 포함하는 반도체 패키지용 인서트로서, 상기 지지판은 상기 상부면 전면에서 상기 외부 접속 단자와 접촉하고, 상기 외부 접속 단자와 테스트 소켓을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트에서는 지지판 전면에 의해 반도체 패키지가 지지됨에 따라, 반도체 패키지의 최외곽 외부 접속 단자와 반도체 패키지의 가장자리 단부 사이의 간격이 매우 좁은 반도체 패키지도 안정되게 수납하는 것이 가능하게 된다.
또한, 지지판은 그 상부면 전면에 걸쳐 형성되며, 외부 접속 단자와 일대일 로 대응되는 제1 접촉 패드 및 제1 접촉 패드와 전기적으로 연결되며, 지지판의 하부면 전면에 걸쳐 형성되고, 테스트 소켓의 접속 단자와 일대일로 대응되는 제2 접촉 패드를 포함하는 것이 바람직하며, 제1 접촉 패드 및 제2 접촉 패드는 지지판을 관통하는 비아 홀에 의해 전기적으로 연결되는 것이 일반적이다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트에서, 지지판은 그 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 물질을 포함하는 보조 시트를 더 포함하는 경우도 있다. 이 때, 보조 시트는 탄성을 가지는 절연성 물질로 된 절연 시트 와 절연 시트 내부에 제1 접촉 패드와 대응되도록 도전성 물질로 형성되는 접촉 매개 단자를 포함하는 구성을 가지는 것이 바람직하며, 절연성 물질로는 고무를 사용하는 것이 일반적이다. 접촉 매개 단자의 피치는 제1 접촉 패드의 피치와 동일하도록 형성된다. 또한, 이러한 보조 시트에 형성되는 접촉 매개 단자는 도전성 고무로 이루어지는 것이 바람직하다. 절연 시트는 절연성 수지로 된 필름이어도 좋다.
본 발명에 따른 반도체 패키지용 인서트에서, 제1 접촉 패드의 피치는 외부 접속 단자의 피치와 동일하고, 제2 접촉 패드의 피치는 테스트 소켓의 접속 단자의 피치와 동일한 것이 바람직하다.
제1 접촉 패드의 피치와 상기 제2 접촉 패드의 피치는 동일할 수도 있고, 서로 다른 경우도 가능하다. 피치가 서로 다른 경우에는, 제2 접촉 패드의 피치가 제1 접촉 패드의 피치보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 지지판은 상기 몸체부와 일체로 형성되어도 좋고, 별도로 형성된 후, 체결 수단 등에 의해, 체결되어도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 반도체 패키지용 인 서트에 삽입되는 반도체 패키지는 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지인 경우가 일반적이다.
이하에서는 본 발명에 따른 반도체 패키지용 인서트의 구체적인 실시예들을 도면과 함께 보다 상세하게 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서는 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 식별번호를 사용하며, 본 발명의 주요 기술 내용과 무관한 것으로 본 발명의 기술 분야에서 널리 알려진 내용에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
반도체 패키지용 인서트의 제1 실시예
도 3a 및 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트의 단면도 및 부분 확대도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트(10)를 구성하는 구성 요소들 중에서 몸체부(70)나 포켓(4), 래치(6) 등은 도 1에 도시된 종래 인서트(1)와 동일한 구성 요소들로, 종래 기술의 문제점 부분에서 이미 설명하였으므로 이하에서는 이들 구성 요소들에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트(10)의 특징적 구성 요소들에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 3a에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트(10)는 삽입되는 반도체 패키지(20)를 지지하는 지지판(50)을 구비하고 있다.
지지판(50)의 상부면에는 반도체 패키지(20)의 도전성 볼(30)과 대응되는 위치에 형성되며, 도전성 볼(30)과 전기적으로 연결되는 제1 접촉 패드(51)가 형성되어 있다. 제1 접촉 패드(51)는 도전성 볼(30)들과 일대일로 대응되도록 형성되며, 도전성 볼(30)들의 피치(C)와 동일한 피치(C)를 가지도록 형성된다.
지지판(50)은 상부면 전체에서 도전성 볼(30)들과 접촉하면서, 반도체 패키지(20)를 지지하게 되므로, 최외곽 도전성 볼(30)과 반도체 패키지(20)의 가장 자리 단부 사이의 간격(B)이 0.2mm 이하로 좁게 형성되는 반도체 패키지(20)도 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 지지판(50)의 하부면에는 테스트 소켓(미도시)의 접속 단자(미도시)와 전기적으로 연결되는 제2 접촉 패드(52)가 형성된다. 제2 접촉 패드(52)는 지지판(50)을 관통하는 비아 홀(53)에 의해 제1 접촉 패드(51)와 전기적으로 연결된다. 비아 홀(53) 내부는 도전성 물질로 충전된다. 제2 접촉 패드(52)의 피치(C)도 제1 접촉 패드(51)의 피치와 동일하게 설정된다. 이 경우 도시되지는 않지만, 테스트 소켓의 접속 단자의 피치 역시 제2 접촉 패드(52)의 피치와 동일하다.
이와 같이, 제1 접촉 패드(51)와 제2 접촉 패드(52)의 전기적 연결에 의해, 반도체 패키지(20)의 도전성 볼(30)은 테스트 소켓의 접속 단자와 전기적으로 연결이 가능하게 되며, 반도체 패키지(20)의 테스트가 가능해진다.
지지판(50)은 인서트(10)의 몸체부(70)와 일체로 제조될 수도 있으며, 별도로 지지판(50)을 먼저 형성한 후 기계적 또는 화학적 연결 수단을 이용해 몸체부(70)에 연결하는 방식으로 제조될 수도 있다.
반도체 패키지용 인서트의 제2 실시예
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트의 일부분을 확대한 단면도이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트는 지지판(500)을 제외하고는 제1 실시예의 구성과 동일하다. 제1 실시예와 동일한 구성 부분에 대한 설명은 생략한다.
제2 실시예에서도 지지판(500)의 구성 자체는 제1 실시예와 마찬가지로 제1 및 제2 접촉 패드(510, 520)과 비아 홀(530)로 구성되나, 제1 접촉 패드(510)의 피치(C)와 제2 접촉 패드(520)의 피치(D)가 서로 상이한 구성을 갖는다는 점에서 차이가 있다.
제1 접촉 패드와 제2 접촉 패드의 피치가 동일한 구성으로는 반도체 패키지(20)의 도전성 볼(30) 사이의 피치가 0.3mm 인 파인 피치 BGA를 테스트하는 경우, 다음과 같은 몇 가지 문제들이 발생할 수 있다.
우선, 반도체 패키지를 인서트에 삽입한 상태로 테스트를 수행하는 과정에서, 각 장치들, 즉 반도체 패키지(20), 인서트(10), 및 테스트 소켓 사이에서 클리어런스(clearance)가 발생할 수 있다. 통상 반도체 패키지(20)가 인서트(10) 삽입 안착되는 경우에 발생하는 클리어런스나 인서트(10)가 테스트 소켓과 접촉하는 과정에서 발생하는 클리어런스는 대략 0.1mm 내외이다. 이에 따라, 파인 피치 BGA 패키지와 같이 도전성 볼(30) 사이의 피치가 매우 좁은 반도체 패키지의 경우, 도전성 볼(30)과 테스트 소켓의 접속 단자 사이의 전기적 연결이 정확하게 이루어지지 않게 되는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 테스트 소켓의 접속 단자의 피치를 0.3mm 정도의 협피치로 제작하는 것은 제작 공정상 어려움을 야기시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트는 이와 같이 파인 피치 BGA 패키지를 테스트하기에 적합한 구조의 인서트로, 테스트 소켓의 접속 단자와 접촉하는 제2 접촉 패드(520)의 피치(D)를 제1 접촉 패드(510)의 피치(C) 보다 크도록 구성한다. 제2 접촉 패드(520)의 피치(D)를 0.5mm 정도로 더 크게 설정하는 경우, 장치들 사이에서 발생하는 클리어런스로 인한 전기적 접속 불량을 방지할 수 있고, 테스트 소켓의 제작 공정상의 어려움을 해소할 수 있다.
제2 실시예에서는 지지판(500)의 비아 홀(530)을 수직으로 동일하게 형성하지 않고, 비스듬하게 경사를 가지도록 형성해야 한다.
제1 접촉 패드(510)의 피치와 제2 접촉 패드(520)의 피치의 차이는 테스트 대상이 되는 반도체 패키지나 테스트 소켓의 접속 단자의 피치 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다.
반도체 패키지용 인서트의 제3 실시예
도 5a 및 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트의 단면도 및 부분 확대도이다.
도 5a에서 도시하는 바와 같이, 제3 실시예에 따른 반도체 패키지용 인서트(100)는 지지판(50) 상부면에 형성되는 보조 시트(80)를 더 구비한다. 보조 시트(80)는 절연성 물질로 형성하는 절연 시트(81)와 절연 시트(81) 내부에 형성되며, 탄성을 가지는 도전성 고무(pressure conductive rubber; PCR)로 형성되는 접촉 매 개 단자(82)로 이루어진다.
절연 시트(81)로는 절연 수지로 된 필름을 사용할 수도 있고, 고무와 같은 탄성이 있는 절연성 물질을 사용할 수도 있다. 접촉 매개 단자(82)는 반도체 패키지(20)의 도전성 볼(30)과 제1 접촉 패드(51) 사이의 전기적 연결을 매개하는 것으로, 절연성 고무 내부에 수많은 도전성 입자들이 조밀하게 배열된 구조를 가진다. 절연성 고무는 외부로부터 가해지는 압력이 없는 경우에는 도전성 입자들이 거리를 두고 서로 떨어져 있으므로, 전기적 경로를 형성하지 않지만, 외부로부터 압력이 가해지면, 고무의 수축에 의해 도전성 입자들이 서로 접촉하면서 두께 방향으로 전기적 경로가 형성되는 성질을 갖는다.
이와 같이, 도전성 고무로 된 접촉 매개 단자(82)는 반도체 패키지(20)를 가압체(8)에 의해 가압하는 경우 전기적 경로를 형성하여, 제1 접촉 패드(51)와 도전성 볼(30) 사이의 전기적 연결을 매개하게 된다.
통상, 고도의 정밀도로 반도체 패키지(20)와 인서트(10)를 제작한다 하더라도 도전성 볼(30)들에 접하는 면과 제1 접촉 패드(51)가 이루는 면이 정확하게 일치하는 것만은 아니고, 다소간의 오차가 발생할 수 있다. 즉, 모든 도전성 볼(30)들에 동일한 높이로 형성되지 않고, 높이에 차이가 발생할 수도 있고, 제1 접촉 패드(51)들 역시 모두 동일한 높이로 형성되지 않게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 제1 접촉 패드(51)에 도전성 볼(30)이 접촉하는 과정에서, 일부 도전성 볼(30)은 제1 접촉 패드(51)와 접촉하지 못하는 경우가 발생할 수 있다
제3 실시예는 이러한 현상이 발생하더라도 모든 도전성 볼(30)들이 안정적으 로 전기적 접촉이 되도록 하기 위해서, 탄성을 가지는 도전성 고무로 된 접촉 매개 단자(82)를 구비하는 보조 시트(80)를 더 포함하는 구성을 가진다.
즉, 다른 도전성 볼(30)들에 비해 높이가 낮은 도전성 볼(30)이 있더라도, 가압체(8)에 의해 가압이 되는 경우, 접촉 매개 단자(82)가 두께 방향으로 수축하게 되므로, 다른 도전성 볼(30)들에 비해 높이가 낮게 형성된 도전성 볼(30)도 제1 접촉 패드(51)와 정확하게 전기적 접촉을 할 수 있게 된다. 이를 위해, 접촉 매개 단자(82) 소정의 높이 만큼 절연 시트(81) 상부면 위로 돌출되어 형성된다.
접촉 매개 단자(82)의 피치는 제1 접촉 패드(51)나 도전성 볼(30)의 피치와 동일하게 형성되며, 도 5a 및 5b에 도시된 제3 실시예에서는 제2 접촉 패드(52)의 피치도 동일한 경우가 도시되고 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 접촉 패드의 피치가 제1 접촉 패드의 피치보다 큰 경우도 가능하다.
이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 반도체 패키지용 인서트는 상술한 실시예들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 이하 기재되는 특허청구범위에 기재된 내용의 범위 내에서 본 발명과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 산정할 수 있는 여러 가지 변형된 형태 역시 본 발명의 범위 내에 포함된다.