JP2009527759A

JP2009527759A - プローブピン組立体及びその製造方法

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Publication number: JP2009527759A
Application number: JP2008556243A
Authority: JP
Inventors: ビョンソンペク; シンウンクァク
Original assignee: Sae Han Micro Tech Co Ltd
Current assignee: Sae Han Micro Tech Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2009-07-30
Also published as: KR100701498B1; WO2007097559A1

Abstract

プローブピン組立体及びその製造方法が提供される。本発明のプローブピン組立体は、弾性変形可能な直線形のもので、それぞれ一端及び他端を持ち、前記一端と他端から離隔している外面に第１係止突起と第２係止突起がそれぞれ形成されているプローブピンと、前記プローブピンの一端が上面に突出するように挿入される上部貫通孔が形成され、前記上部貫通孔は中心軸線を持ち、下面には前記第１係止突起がかかる上部ダイと、前記プローブピンの他端が下面に突出するように挿入される下部貫通孔が形成され、前記下部貫通孔は中心軸線を持ち、上面前記第２係止突起がかかり、前記上部貫通孔の中心軸線と前記下部貫通孔の中心軸線が互いにずれるように配置されている下部ダイと、前記上部ダイと前記下部ダイがそれぞれ固定されるハウジングとを含んでなる。

Description

本発明はプローブピン組立体及びその製造方法に係り、より詳しくは、半導体素子、平面ディスプレイなど、被検査体の電気的特性をテストするためのプローブピン組立体及びその製造方法に関するものである。

半導体素子は、ウエハー（Ｗａｆｅｒ）の製造を始めとして、ウエハーのテスト、ダイ（Ｄｉｅ）のパッケージング（Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）など多くの工程によって製造している。ウエハーのテストは、半導体素子の電気的特性をテストするためのいわゆる電気的ダイソーティングテスト（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＤｉｅＳｏｒｔｉｎｇＴｅｓｔ）である。電気的ダイソーティングテストは、半導体素子のパッド（Ｐａｄ）にプローブカードのプローブピンを接触して電気信号を入出力し、その結果として獲得されるデータによって半導体素子を良品と不良品に分類する。プローブカードは、半導体素子のテストの外にも、ＴＦＴ−ＬＣＤ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、ＯＥＬ（ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）など、平面ディスプレイ（ＦｌａｔＤｉｓｐｌａｙ）のセル（Ｃｅｌｌ）工程データ／ゲートライン（Ｄａｔａ／ＧａｔｅＬｉｎｅ）のテストに使用されている。

プローブカードは、被検査体のパッドと直接接触する複数のプローブピンを持つプローブピン組立体と、テスター（Ｔｅｓｔｅｒ）のテストヘッド（ＴｅｓｔＨｅａｄ）とプローブピンの間の電気信号を伝達するように、プローブピンと接続しているプリント基板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）とから構成されている。プローブピンは、直線形、屈曲型など多様な形態及び構造に開発されている。直線形プローブピンは、単純な形状によって精度の管理及び製造が容易である利点があるが、被検査体との過度な接触圧力及び繰り返し接触によって損傷されるか被検査体に損傷を発生させる欠点がある。

アメリカ公開特許第２００４／０１５７３５０号にはプローブピン組立体が開示されている。この特許文献のプローブピン組立体は、図１に示すように、スウェッジング（Ｓｗａｇｉｎｇ）、スタンピング（Ｓｔａｍｐｉｎｇ）のような機械的方法によって、２点で彎曲するように成形された屈曲型プローブピン１０と、屈曲型プローブピン１０の両端を支持する上部ダイ２１及び下部ダイ２２と、上部ダイ２１及び下部ダイ２２を固定するハウジング３０とから構成されている。また、屈曲型プローブピン１０は、残留応力を解消するために、フォトエッチングまたはフォトマスクを用いる電鋳（Ｐｈｏｔｏ−ｄｅｆｉｎｅｄＥｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）によって成形している。

このような屈曲型プローブピン１０は、長手方向への圧力によって易しく坐屈し、弾性材で製作する場合、スプリングのような挙動を見せるので、被検査体またはプローブピンの損傷を最小化することができる利点を有する。しかし、屈曲型プローブピン１０は、直線形プローブピンに比べ、形状が複雑であるので、精度の管理が難しく、製造工程が複雑で製造単価が高いという問題がある。

本発明は前述したような従来技術のいろいろの問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、プローブピンが直線形から屈曲型に変形する構造によって損傷を防止することができるプローブピン組立体及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、直線形プローブピンが屈曲型プローブピンのような機械的挙動を有するプローブピン組立体及びその製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、精度の管理が容易で、製造工程が簡単で、製造単価の低いプローブピン組立体及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一面によれば、弾性変形可能な直線形のもので、それぞれ一端及び他端を持ち、前記一端と他端から離隔している外面に第１係止突起と第２係止突起がそれぞれ形成されているプローブピンと；前記プローブピンの一端が上面に突出するように挿入される上部貫通孔が形成され、前記上部貫通孔は中心軸線を持ち、下面には前記第１係止突起がかかる上部ダイと；前記プローブピンの他端が下面に突出するように挿入される下部貫通孔が形成され、前記下部貫通孔は中心軸線を持ち、上面前記第２係止突起がかかり、前記上部貫通孔の中心軸線と前記下部貫通孔の中心軸線が互いにずれるように配置されている下部ダイと；前記上部ダイと前記下部ダイがそれぞれ固定されるハウジングと；を含んでなるプローブピン組立体が提供される。

本発明の他の面によれば、弾性変形可能な直線形のもので、一端及び他端を持ち、前記一端と他端から離隔している外面に第１係止突起と第２係止突起がそれぞれ形成されているプローブピンを準備する段階と；上部ダイに形成されている上部貫通孔に前記プローブピンの第１係止突起がかかるように前記プローブピンの一端を挿入する段階と；下部ダイに形成されている下部貫通孔に前記プローブピンの第２係止突起がかかるように、前記プローブピンの他端を挿入する段階と；前記上部ダイと前記下部ダイの間で前記プローブピンが弾性変形によって屈曲するように、前記上部ダイと前記下部ダイのいずれか一つを他の一つに移動させる段階と；前記上部ダイと前記下部ダイをハウジングに固定する段階と；を含んでなるプローブピン組立体の製造方法が提供される。

本発明の前記及び他の目的及び特徴は添付図面を参照する以降の好適な実施例の説明から明らかに理解可能である。

以下、本発明の好適な実施例によるプローブピン組立体及びその製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１ないし図３を参照すれば、本発明のプローブピン組立体は、プローブピン１００、上部ダイ２１０、下部ダイ２２０及びハウジング３００から構成されている。プローブピン１００は、一端１０２及び他端１０４を持つ直線形に形成され、弾性変形ができるように弾性を持つ。プローブピン１００の外面には、一端１０２と他端１０４から所定の距離（Ｌ１）だけ離隔するように、第１係止突起１０６と第２係止突起１０８がそれぞれ形成されている。プローブピン１００の両端と第１及び第２係止突起１０６、１０８との間の距離（Ｌ１）は上部ダイ２１０及び下部ダイ２２０のそれぞれの厚さより大きな値を有する。第１係止突起１０６の上端と第２係止突起１０８の下端との間には、プローブピン１００の長手方向に沿って第１距離（Ｌ２）が与えられている。

プローブピン１００は薄板材を切断することで製作可能である。また、プローブピン１００は、被検査体の回路線幅が微細化することに対応して、フォトエッチングまたはフォトリソグラフィ工程によって微細に製作することが好ましい。例えば、図４に示すように、プローブピン１００は、フォトエッチングまたはフォトリソグラフィ工程によってその長手方向に直交する方向の断面が約６０μｍの一対の長辺１１０ａ、１１０ｂと約３０μｍの一対の短辺１１２ａ、１１２ｂを有する四角形に構成することができる。プローブピン１００は、電気伝導性に優れたベリリウム銅（ＢｅＣｕ）、ベリリウムニッケル（ＢｅＮｉ）を素材として製造することができる。

図２及び図５を参照すれば、上部ダイ２１０と下部ダイ２２０は平板状に構成されている。上部ダイ２１０と下部ダイ２２０のそれぞれは、互いに平行になるように、プローブピン１００の上部と下部に配置されている。上部ダイ２１０には、プローブピン１００の一端１０２が挿入される上部貫通孔２１２が複数形成されている。下部ダイ２２０には、プローブピン１００の他端１０４が挿入される下部貫通孔２２２が複数形成されている。上部及び下部貫通孔２１２、２２２のそれぞれは、上部及び下部ダイ２１０、２２０の板面に対してほぼ垂直に形成されている。上部及び下部貫通孔２１２、２２２のそれぞれはレーザー加工によって形成できる。

図６及び図７に示すように、プローブピン１００の両端は、上部及び下部ダイ２１０、２２０の外側に突出するように、上部及び下部貫通孔２１２、２２２のそれぞれに挿入されている。第１係止片１０６の上端は上部ダイ２１０の下面にかかり、第２係止片１０８の下端は下部ダイ２２０の上面にかかる。したがって、プローブピン１００は上部及び下部ダイ２１０、２２０の間でその位置が決定される。

上部貫通孔２１２の中心軸線２１４と下部貫通孔２２２の中心軸線２２４は互いにずれるように配置されている。上部及び下部貫通孔２１２、２２２の中心を連結する直線２３０は、上部及び下部貫通孔２１２、２２２の間を通るように、上部ダイ２１０の下面と下部ダイ２２０の上面を垂直に連結する垂直軸線２３２に対して傾き、上部及び下部貫通孔２１２、２２２の中心は垂直軸線２３２に対してオフセット値を有する。

上部ダイ２１０の下面と下部ダイ２２０の上面との間に第２距離（Ｌ３）が付与され、第２距離（Ｌ３）は第１距離（Ｌ２）より短く維持されている。したがって、上部ダイ２１０と下部ダイ２２０の間のプローブピン１００は直線を維持しなく、２ヶ所以上の地点で自然に弾性変形されて英文字“Ｓ”字形を成すことになる。

図２を参照すれば、上部ダイ２１０と下部ダイ２２０はハウジング３００に固定されている。したがって、プローブピン１００はその弾性復元力にもかかわらず、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間で“Ｓ”字形に曲がった姿勢を維持したまま固定される。ハウジング３００は、上部及び下部ダイ２１０、２２０の両側に互いに平行に配置されている第１パネル３１０と第２パネル３２０から構成されている。第１及び第２パネル３１０、３２０の上下部には、上部及び下部ダイ２１０、２２０の両側面がそれぞれ固定されている。

図８に示すように、上部及び下部ダイ２１０、２２０の一側面が接する第１パネル３１０の内面の上下部にスライド溝３１２、３１４がそれぞれ形成されており、スライド溝３１２、３１４には複数の固定用孔３１６が形成されている。作業者は上部及び下部ダイ２１０、２２０の一側端を第１パネル３１０のスライド溝３１２、３１４のそれぞれに密着させ、スライド溝３１２、３１４の長手方向に沿って上部及び下部ダイ２１０、２２０のいずれか一つを容易に移動させることができる。作業者は第１パネル３１０の固定用孔３１６を通して上部及び下部ダイ２１０、２２０に複数のネジを締結して上部及び下部ダイ２１０、２２０の一側端を第１パネル３１０に堅固に固定することができる。第２パネル３２０は第１パネル３１０と対称的な構造になっている。図２に示す第２パネル３２０のスライド溝３２２、３２４および固定用孔３２６は第１パネル３１０のスライド溝３１２、３１４および固定用孔３１６を参照し、その詳細な説明は省略する。

このような本発明のプローブピン組立体による被検査体のテストにおいては、上部ダイ２１０の上部に突出しているプローブピン１００の一端１０２をプローブカードのプリント基板またはテスターのテストヘッドに接続し、下部ダイ２２０の下部に突出しているプローブピン１００の他端１０４を被検査体に接続する。この際、プローブピン１００の他端１０４は被検査体に対してほぼ垂直に配置される。

プローブピン１００と被検査体の間の接触圧力が増加すれば、プローブピン１００は変形する。プローブピン１００は、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間で“Ｓ”字形に屈曲しているので、直線形プローブピンに比べ、同一接触圧力に対して大きな変形量を持つ。また、プローブピン１００は、直線形プローブピンに比べ、その変形方向を易しく予測することができるので、微細なサイズのプローブピン１００を数十ないし数百個ずつ密集配列して使用する場合にも、プローブピン１００同士の接触を防止することができる。

以下、このような構成を持つプローブピン組立体の製造方法を図９に基づいて説明する。

図３ないし図９を一緒に参照すれば、プローブピン１００は一端１０２と他端１０４から所定距離（Ｌ）だけ離隔した地点に第１係止突起１０６と第２係止突起１０８を持つ直線形に設けられる（Ｓ１００）。プローブピン１００の長手方向に垂直な断面は四角形であることが好ましい。

図５〜図７を参照すれば、上部及び下部ダイ２１０、２２０は平板状であり、上部及び下部ダイ２１０、２２０のそれぞれには、プローブピン１００の一端１０２が貫通するように、上部及び下部貫通孔２１２、２２２が形成されている。作業者は、上部ダイ２１０の上部貫通孔２１２にプローブピン１００の一端１０２を突出するように挿入し（Ｓ１１０）、下部ダイ２２０の上部貫通孔２２２にプローブピン１００の他端１０４を突出するように挿入する（Ｓ１２０）。この際、第１係止突起１０６は上部ダイ２１０の下面にかかり、第２係止突起１０８は下部ダイ２２０の上面にかかることにより、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間でプローブピン１００の位置が決定される。プローブピン１００の両端が上部及び下部貫通孔２１２、２２２に挿入される前記段階（Ｓ１１０、Ｓ１２０）は必要に応じて逆順に実施するか、同時に実施することができる。

図２、図６および図７を参照すれば、作業者は、上部及び下部ダイ２１０、２２０の上部及び下部貫通孔２１２、２２２にプローブ１００の両端を挿入した後、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間でプローブピン１００が弾性変形によって屈曲するように、上部及び下部ダイ２１０、２２０のいずれか一つを他の一つに移動させる（Ｓ１３０）。作業者は、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間でプローブピン１００が弾性変形によって屈曲するように、上部及び下部ダイ２１０、２２０を互いに接近させて第１距離（Ｌ２）を第２距離（Ｌ３）より短く維持する。

また、上部貫通孔２１２の中心軸線２１４と下部貫通孔２２２の中心軸線２２４が互いにずれるように、上部及び下部ダイ２１０、２２０のいずれか一方を他方に対して移動させて、上部及び下部ダイ２１０、２２０を互いに平行に配置する。上部及び下部ダイ２１０、２２０の間に相対的な水平移動が発生すれば、プローブピン１００はその両端が上部及び下部ダイ２１０、２２０の上部及び下部貫通孔２１２、２２２のそれぞれに挿入された状態であるので、図６および図７に示すように、“Ｓ”字形に２ヶ所以上の地点が湾曲する。プローブピン１００は、長手方向に垂直な断面が長方形であり、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間の相対的水平移動の方向はプローブピン１００の長手方向に垂直な断面の長辺に垂直な方向であることが好ましい。

図２に示すように、作業者は、上部及び下部ダイ２１０、２２０の間に水平移動が発生した状態で、上部及び下部ダイ２１０、２２０をハウジング３００に固定する（Ｓ１４０）。よって、プローブピン１００はその弾性復元力にもかかわらず、直線形に復元することができず、屈曲した形状を維持したまま固定される。上部及び下部ダイ２１０、２２０の両側面はハウジング３００の第１及び第２パネル３１０、３２０に堅固に固定される。作業者は、第１及び第２パネル３１０、３２０のスライド溝３１２、３１４、３２２、３２４に上部及び下部ダイ２１０、２２０の両側面を密着させた状態で、スライド溝３１２、３１４、３２２、３２４の長手方向に沿って上部及び下部ダイ２１０、２２０のいずれか一つを容易に移動させることができる。

一方、作業者は、第１及び第２パネル３１０、３２０のいずれか一つ、例えば第１パネル３１０のスライド溝３１４に下部ダイ２２０の一側面を先に固定した後、下部ダイ２２０にプローブピン１００の他端１０４を挿入する。そして、プローブピン１００の一端１０２を上部ダイ２１０に挿入し、第１パネル３１０のスライド溝３１２に上部ダイ２１０の一側面を密着させて水平移動させた後、第２パネル３２０のスライド溝３２２、３２４を上部及び下部ダイ２１０、２２０の他側面に固定することで、本発明のプローブ組立体を容易に組立てることができる。

以上説明した実施例は本発明の例示のために提供したもので、本発明の権利範囲は前述した実施例に限定されるものではなくて、本発明の技術的思想と特許請求範囲内で当業者によって多様な変更、変形または置換が可能であろう。

以上説明したように、本発明によるプローブピン組立体及びその製造方法によれば、上部ダイと下部ダイの間でプローブピンが直線形から屈曲型に変形する構造によって、直線形プローブピンが屈曲型プローブピンのような機械的挙動を持つことになる。したがって、被検査体とプローブピンの間の接触圧力が過度に発生する場合にも、被検査体とプローブピンの損傷を効果的に防止して信頼性を大幅に向上させることができる。また、直線形プローブピンが上部ダイと下部ダイの組立て段階で屈曲型に形成されるので、精度の管理が容易で、製造工程が簡単であり、製造単価を低めることができる。

図１は従来技術によるプローブピン組立体の構成を示す断面図である。図２は本発明によるプローブピン組立体の構成を示す斜視図である。図３は本発明のプローブピン組立体におけるプローブピンの構成を示す斜視図である。図４は図３のIV−IV線についての断面図である。図５は本発明のプローブピン組立体におけるプローブピン、上部ダイと下部ダイが分離している構成を示す斜視図である。図６は本発明のプローブピン組立体でプローブピン、上部ダイと下部ダイが結合されている構成を示す斜視図である。図７は図６のVII−VII線についての断面図である。図８は本発明のプローブピン組立体における第１パネルの構成を示す斜視図である。図９は本発明によるプローブピン組立体の製造方法を説明するフローチャートである。

Claims

弾性変形可能な直線形のもので、それぞれ一端及び他端を持ち、前記一端と他端から離隔している外面に第１係止突起と第２係止突起がそれぞれ形成されているプローブピンと；
前記プローブピンの一端が上面から突出するように挿入される上部貫通孔が形成され、前記上部貫通孔は中心軸線を持ち、下面には前記第１係止突起がかかる上部ダイと；
前記プローブピンの他端が下面から突出するように挿入される下部貫通孔が形成され、前記下部貫通孔は中心軸線を持ち、上面前記第２係止突起がかかり、前記上部貫通孔の中心軸線と前記下部貫通孔の中心軸線が互いにずれるように配置されている下部ダイと；
前記上部ダイと前記下部ダイがそれぞれ固定されるハウジングと；を含んでなる、プローブピン組立体。
前記プローブピンは、前記第１係止突起の上端と前記第２係止突起の下端の間にその長手方向に沿って付与されている第１距離を持ち、前記上部ダイの下面と前記下部ダイの上面の間に付与されている第２距離を持ち、前記第２距離は、前記上部ダイと前記下部ダイの間で前記プローブピンが弾性変形によって屈曲するように前記第１距離より短いことを特徴とする、請求項１に記載のプローブピン組立体。
前記プローブピンは、その長手方向に垂直な方向の断面が一対の短辺と一対の長辺を持つ四角形であり、前記上部貫通孔の中心と前記下部貫通孔の中心を連結する直線の方向は前記一対の短辺の方向と一致していることを特徴とする、請求項２に記載のプローブピン組立体。
前記ハウジングは、前記上部ダイと前記下部ダイのそれぞれの両側面に固定されている第１パネルと第２パネルで構成されて、前記第１パネルと前記第２パネルは互いに平行に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のプローブピン組立体。
前記第１パネルと前記第２パネルのそれぞれの上下部に、前記上部ダイと前記下部ダイのそれぞれの両側面が密着してスライドすることができるスライド溝が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のプローブピン組立体。
弾性変形可能な直線形のもので、一端及び他端を持ち、前記一端と他端から離隔している外面に第１係止突起と第２係止突起がそれぞれ形成されているプローブピンを準備する段階と；
上部ダイに形成されている上部貫通孔に前記プローブピンの第１係止突起がかかるように前記プローブピンの一端を挿入する段階と；
下部ダイに形成されている下部貫通孔に前記プローブピンの第２係止突起がかかるように、前記プローブピンの他端を挿入する段階と；
前記上部ダイと前記下部ダイの間で前記プローブピンが弾性変形によって屈曲するように、前記上部ダイと前記下部ダイのいずれか一方を他方に対して移動させる段階と；
前記上部ダイと前記下部ダイをハウジングに固定する段階と；を含んでなる、プローブピン組立体の製造方法。
前記プローブピンの一端と他端が前記上部ダイの上面と前記下部ダイの下面とから突出するように、前記上部貫通孔と前記下部貫通孔にそれぞれ挿入されることを特徴とする、請求項６に記載のプローブピン組立体の製造方法。
前記プローブピンは、その長手方向に垂直な方向の断面が一対の短辺と一対の長辺を持つ四角形であることを特徴とする、請求項７に記載のプローブピン組立体の製造方法。
前記上部ダイと前記下部ダイのいずれか一つを他の一つに移動させる段階において、前記第１係止突起の上端と前記第２係止突起の下端の間に、その長手方向に沿って第１距離を付与し、前記上部ダイの下面と前記下部ダイの上面の間に第２距離を付与して前記第２距離を前記第１距離より短く維持することを特徴とする請求項６に記載のプローブピン組立体の製造方法。
前記上部ダイと前記下部ダイのいずれか一方を他方に対して移動させる段階において、前記上部貫通孔の中心軸線と前記下部貫通孔の中心軸線が互いにずれるように前記上部ダイと前記下部ダイを互いに平行に配置することを特徴とする、請求項９に記載のプローブピン組立体の製造方法。