패키지 레벨 성능 검증 3

(2) 비메모리 반도체용 테스트 핸들러
정보를 저장하는 용도로 사용되는 메모리 반도체와는 달리 정보 처리를 목적으로 제작된 반도체가 비메모리 반도체이다. D램, S램, V램, 롬 등이 메모리에 속하며, 중앙처리장치(CPU), 멀티미디어반도체, 주문형 반도체(ASIC), 복합형 반도체(MDL), 파워 반도체, 개별 소자, 마이크로프로세서 등 메모리 이외의 모든 반도체를 비메모리라고 부른다. 비메모리 반도체는 컴퓨터 주기억장치(CPU)처럼 특수한 기능을 하기 때문에 고도의 회로설계 기술을 필요로 한다. 종류가 매우 다양하며, 제품별로 기술 집약적인 요소가 매우 강하기 때문에 소량생산에도 불구하고 많은 이윤을 남길 수 있는 특징을 갖고 있다. 휴대전화의 CDMA칩이나 PC에 들어가는 CPU 칩처럼 컴퓨터, 가전기기, 통신용 기기 등에 필수적으로 내장된다. 세계 반도체 시장에서 비메모리 분야가 차지하는 비중은 70% 이상이며, 세계적으로 2만 종류 이상이다. 그러나 최근 메모리와 비메모리를 결합시킨 복합 반도체의 등장으로 이러한 물리적인 구분은 점차 의미를 잃어가고 있기도 하다.

(가) 로직(Logic) IC 테스트 핸들러
Logic IC 테스트 핸들러는 일반적으로 loader, robot, heating chamber, shuttle, test site, unloader 등으로 구성되며, 보통 테스트사이트가 1 ~ 16개 정도 되며, 고온 테스트가 가능하도록 되어있다. 로직 디바이스의 test time이 일반적으로 매우 짧아서 index time과 cycle time이 장비의 성능을 좌우한다. 현재 대부분의 Logic IC 테스트 핸들러의 index time은 0.5초 이내로 메모리 IC 테스트 핸들러에 비해 간단하고 저렴하다. 그러나 메모리 IC 테스트 핸들러보다는 다양하고 까다로운 Conversion Kit가 요구되어진다. 장비의 핵심 기술은 로봇의 속도와 제어기술이다. 보통 Logic IC 테스트 핸들러는 수평식으로 만들어진다.

(나) O/S 테스트 핸들러

1) Wire 불량
패키지 작업 중에는 die 손상, wire bonding 상태 불량, 디바이스 외관 불량, lead 형상 불량 등 여러 유형의 불량이 발생할 수 있다. 이 중 wire와 관련된 불량은 bonding 중 wire의 단선, die 또는 lead와 wire 접촉 부분의 bonding 상태 불량, die와 lead간 bonding 위치 변경, molding중 EMC에 의해 wire가 쏠리는 현상 등이 있다. 이와 같은 wire에 의해 발생되는 불량은 개별 이상 동작이 발생할 수도 있지만 회로 상에 연결되어 있을 때에는 주변의 회로를 short시킬 수도 있다. 

2) O/S 테스트
O/S 테스트란 wire bonding 후에 die와 lead 간에 연결되어 있어야 할 wire의 open, 또는 인접한 wire간의 short를 테스트 하는 것을 지칭한다. 최근 패키징 기술의 고급화와 디바이스의 고집적화로 인하여 패키지의 pin 수가 급격히 증가함에 따라 fine pitch가 요구되어짐에 따라 기존의 육안 검사에 의한 Open/Short의 불량 검출은 사실상 어렵게 되었다. 최종 테스트 공정에서 이루어지는 DC 테스트는 O/S 테스트뿐만 아니라 Leakage, 입력전류, 출력전압 등의 모든 DC특성을 테스트하지만, O/S 테스트 시스템은 O/S 테스트 기능만을 별도로 분리하여 패키징 조립 중에 발생할 수 있는 불량을 사전에 발견하여 최종 패키지 단계까지 가지 않도록 하는 역할을 하는 것이다. 이와 같이 최종 테스터 공정까지 가지 않고 사전에 개방 및 단락 Pin들을 스크린닝해 낼 수 있음으로 해서 생산성이 향상될 뿐 아니라, 불량원인 파악 및 분석으로 생산수율을 향상시키는 데에 큰 도움이 되고 있어 그 수요가 점차 증대되고 있다. 이미 몇몇 제조 회사들은 패키징 공정 중의 O/S 테스트를 전수검사로 시행하고 있다. 

3) O/S 테스트 핸들러 구조
O/S 테스트 핸들러 구조는 loading/unloading elevator, transfer장치, test site 등으로 구성된다. Loading elevator는 magazine에 들어있는 strip을 테스트할 수 있는 위치로 loading하는데, step motor에 의해 구동하며 다양한 크기와 모양의 magazine 대응이 가능하도록 되어있다. Loading된 strip은 transfer장치에 의해 레일을 따라서 test site로 이송된다. 이송 중에는 strip이 정전기로부터 보호되도록 해 주어야 한다. Test site에서는 테스트를 위하여 contact position을 잘 맞춰주어야 하는데 이를 위하여 정렬 장치가 있다. 정렬이 잘못된 경우는 센서가 있어서 이를 보호하는 안전장치가 되어있다. 테스트가 끝난 소자는 unloading transfer 장치를 통하여 합격과 불합격에 따라 나뉘어져 수납된다. 불량품의 경우, marker가 있어서 소자에 strip의 상태를 marking해 준다. 보통의 경우, open, short, 혹은 open-short 상태를 표시하게 된다. 끝으로 합격, 불합격 등으로 분류된 소자는 준비된 magazine에 수납된다.

3. 그 외의 테스트 핸들러 
메모리 소자나 로직 IC 외에도 최근에 부각되고 있는 MEMS용 테스트 핸들러도 국내 기술진에 의해 개발되어 사용되고 있다. 한편, TFT LCD 제조 공정에서도 테스트 핸들러가 사용되고 있다.