Abstract
We developed a novel micro-electro mechanical systems (MEMS) test socket using silicon on insulator (SOI) substrate with the cantilever array structure. We designed the round shaped cantilevers with the maximum length of $350{\mu}m$, the maximum width of $200{\mu}m$ and the thickness of $10{\mu}m$ for $650{\mu}m$ pitch for 8 mm x 8 mm area and 121 balls square ball grid array (BGA) packages. The MEMS test socket was fabricated by MEMS technology using metal lift off process and deep reactive ion etching (DRIE) silicon etcher and so on. The MEMS test socket has a simple structure, low production cost, fine pitch, high pin count and rapid prototyping. We verified the performances of the MEMS test sockets such as deflection as a function of the applied force, path resistance between the cantilever and the metal pad and the contact resistance. Fabricated cantilever has 1.3 gf (gram force) at $90{\mu}m$ deflection. Total path resistance was less than $17{\Omega}$. The contact resistance was approximately from 0.7 to $0.75{\Omega}$ for all cantilevers. Therefore the test socket is suitable for BGA integrated circuit (IC) packages tests.
본 논문에서는 외팔보 배열 구조를 가지는 MEMS 테스트 소켓을 SOI 웨이퍼를 이용하여 개발하였다. 외팔보는 연결부분의 기계적 취약점을 보완하기 위해 모서리가 둥근 형태를 가지고 있다. 측정에 사용 된 BGA IC 패키지는 볼 수 121개, 피치가 $650{\mu}m$, 볼 직경 $300{\mu}m$, 높이 $200{\mu}m$ 을 가지고 있다. 제작된 외팔보는 길이 $350{\mu}m$, 최대 폭 $200{\mu}m$, 최소 폭 $100{\mu}m$, 두께가 $10{\mu}m$인 곡선 형태의 외팔보이다. MEMS 테스트 소켓은 lift-off 기술과 Deep RIE 기술 등의 미세전기기계시스템(MEMS) 기술로 제작되었다. MEMS 테스트 소켓은 간단한 구조와 낮은 제작비, 미세 피치, 높은 핀 수와 빠른 프로토타입을 제작할 수 있다는 장점이 있다. MEMS 테스트의 특성을 평가하기 위해 deflection에 따른 접촉힘과 금속과 팁 사이의 저항과 접촉저항을 측정하였다. 제작된 외팔보는 $90{\mu}m$ deflection에 1.3 gf의 접촉힘을 나타내었다. 신호경로저항은 $17{\Omega}$ 이하였고 접촉저항은 평균 $0.73{\Omega}$ 정도였다. 제작된 테스트 소켓은 향 후 BGA IC 패키지 테스트에 적용 가능 할 것이다.
