JP5445985B2 - プローブカード及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードに関するもので、より詳細には、プローブピンが接合される電極パッドがプローブ基板から剥離することを防止できるプローブカード及びその製造方法に関する。

最近、半導体回路の集積技術開発により、半導体サイズの小型化が進展する傾向にあり、半導体チップの検査装置にも高い精密度が求められている。

ウェハ組立工程（ｗａｆｅｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）を経て半導体ウェハで形成された集積回路チップは、ウェハ状態で行われる電気的特性検査（ＥＤＳ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｉｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ）によって良品または不良品に分類される。

このような電気的特性検査には、一般に、検査信号の発生及び検査結果の判定を担当するテスター（ｔｅｓｔｅｒ）と、半導体ウェハのローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）及びアンローディング（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）を担当するプローブステーション（ｐｒｏｂｅ ｓｔａｔｉｏｎ）と、半導体ウェハとテスターとの電気的連結を担当するプローブカード（ｐｒｏｂｅ ｃａｒｄ）と、で構成された検査装置が主に用いられている。

このうち、プローブカードには、一般に、セラミックグリーンシートに回路パターンや電極パッド、ビア電極などを形成し積層した後、それを焼成し製造したセラミック基板にプローブピンを接合した形態が主に用いられる。

このようなセラミック基板としては、主に高温同時焼成処理されたセラミック基板が用いられてきたが、最近では、低温同時焼成処理されたセラミック基板も用いられる趨勢にある。

しかしながら、低温同時焼成処理されたセラミック基板を用いる場合、高温同時焼成処理されたセラミック基板に比べて基板上に形成された電極パッドと基板との固着力が弱まるという短所がある。

また、このような短所は、セラミック基板上にプローブピンを付着させた後、必要に応じてプローブピンを再び除去する過程においてプローブピンのみが除去されず、プローブピンが付着された電極パッドが基板から剥離する問題をもたらす。

本発明の目的は、セラミック基板に形成される電極パッドと基板との固着力を確保することができるプローブカード及びその製造方法を提供することにある。

本発明の実施例によるプローブカードは、一面に少なくとも一つの電極パッドを備えるセラミック基板と、上記電極パッドに接合されるプローブピンと、を含み、上記電極パッドは、上記プローブピンの接合面より広く形成されることができる。

本実施例において、上記セラミック基板は、多数の導電性ビアと、上記導電性ビアと上記電極パッドとを電気的に連結する回路パターンと、をさらに備えることができる。

本実施例において、上記プローブピンは、上記セラミック基板の外部に露出する上記電極パッドの上部面の中心に接合されることができる。

本実施例において、上記セラミック基板は、上記電極パッドの一部を覆って形成される絶縁保護層をさらに含むことができる。

本実施例において、上記絶縁保護層は、上記プローブピンが接合される部分に貫通孔が形成されることができる。

本実施例において、上記絶縁保護層は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）材質で形成されることができる。

また、本発明の実施例によるプローブカードの製造方法は、プローブピンの接合面より広く電極パッドが形成されたセラミック基板を用意する段階と、上記電極パッド上に上記プローブピンを接合する段階と、を含むことができる。

本実施例において、上記電極パッドを形成する段階の後、上記セラミック基板の上部面に絶縁保護層を形成する段階をさらに含むことができる。

本実施例において、上記絶縁保護層を形成する段階は、上記プローブピンが接合される部分に貫通孔が備えられるように上記絶縁保護層を形成する段階であることができる。

本実施例において、上記絶縁保護層を形成する段階は、上記電極パッドの周りに沿って一部分を覆い、上記絶縁保護層を形成する段階であることができる。

本実施例において、上記絶縁保護層を形成する段階は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）材質で上記絶縁保護層を形成する段階であることができる。

本発明によるプローブカードは、電極パッドがより広くセラミック基板上に付着されるため、電極パッドとセラミック基板との間の固着力を増加させることができる。

また、プローブピンの側面から力が加えられる場合、プローブピンが電極パッドの中心に接合されるため、電極パッドの縁部分ではなく、電極パッドの内部に力が加えられることから、縁部分から剥離が始まったり、電極パッドがプローブピンと共に基板から剥離することを抑制できる。

また、電極パッドの一部を覆って絶縁保護層を形成するため、電極パッドとセラミック基板との固着力をより補強することができる。よって、使用中のプローブピンに異常が発生しても、プローブピンを容易に交換することができ、プローブ基板として低温同時焼成セラミック基板を容易に用いることができる。

本発明の実施例によるプローブカードを概略的に示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１のプローブ基板を示す平面図である。 本発明の実施例によるプローブ基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の実施例によるプローブ基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の実施例によるプローブ基板の製造方法を説明するための工程別断面図である。

本発明の詳細な説明に先立って、以下で説明する本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的または辞書的意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に正義することができるという原則に立脚して本発明の技術的思想に適う意味及び概念で解釈されなければならない。従って、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解しなければならない。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施例について説明する。しかし、本発明の実施例は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施例に限定されない。また、本発明の実施例は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。なお、図面における要素の形状及びサイズなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

以下では、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例によるプローブカードを概略的に示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図３は図１のプローブ基板を示す平面図である。

図１から図３を参照すると、本実施例によるプローブカード１００は、プローブ基板１０と、プローブピン２０と、を含んで構成されることができる。

また、プローブ基板１０は、セラミック基板であり、一面には少なくとも一つの電極パッド４が形成される。

プローブ基板（１０、以下では説明の便宜のため、プローブ基板及びセラミック基板を共に使用して説明するが、両基板は同一構成要素を示す）は、複数のセラミックグリーンシートを積層した後、それを焼成し製造されることができる。

セラミック基板１０は、セラミックグリーンシートによって多数のセラミック層が形成されることができ、それぞれのセラミック層には、配線パターン８やそれを垂直に連結する導電性ビア２などが形成されることができる。

セラミック基板１０の一面には、回路パターン６及び多数の電極パッド４が形成されることができる。

回路パターン６は、セラミック基板１０の内部に連結される導電性ビア２とセラミック基板１０の一面に配置された電極パッド４とを電気的に連結することができる。

電極パッド４は、各々が一定距離ずつ離隔されるように、セラミック基板１０の一方の面に配置されることができる。また、電極パッド４には、後述するプローブピン２０が接合されて物理的、電気的に連結される。

ここで、電極パッド４は、本実施例によるプローブ基板１０がセラミック基板からなることによって付加される構成である。上記の通り、セラミック基板１０は、セラミックグリーンシートに配線パターン８やビア電極（図示せず）などを形成し積層した後、これを焼成して製造される。しかしながら、セラミック基板１０が焼成される過程においてセラミックグリーンシートの収縮が発生し、これにより、ビア電極はその位置が一部変更される。よって、焼成が完了したセラミック基板１０のビア電極は、配置位置に対する精密度が低い。

従って、本実施例によるセラミック基板１０は、一面に別途の電極パッド４を形成し、回路パターン６を用いてビア電極と電極パッド４とを電気的に連結する。

また、このような電極パッド４及び回路パターン６は、セラミック基板１０上に狭く配置されるビア電極に対し、プローブピン２０が容易に付着できるようにプローブピン２０との距離を拡張させるたり、プローブピン２０を再配置するのにも活用されることができる。

なお、セラミック基板１０は、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ、Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）基板であることができる。高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ、 Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）基板の場合、約１５００〜１７００℃で焼成が行われるため、導電性物質としてＷ、Ｍｏなどを使用しなければならないことから、工程費用が高くなり、大面積の精密パターンに対する寸法精密度を具現しにくいという問題がある。

しかしながら、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板１０は、高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）基板に比べて電極パッド４との固着力が低いという短所により、その使用に制限があった。

これにより、本実施例による電極パッド４は、セラミック基板１０上に形成される面積が後述するプローブピン２０の接合部１３の断面より広く形成される。

より具体的には、本実施例による電極パッド４は、プローブピン２０の接合部１３が電極パッド４と接合される接合面を基準にして接合面より広く形成される。

プローブピン２０の接合部１３は、下段面が電極パッド４の中心に配置され、電極パッド４に接合されることができる。従って、プローブピン２０の接合部１３が電極パッド４に接合されると、図１に示されているように、電極パッド４は、接合部１３の周辺に一定部分露出することができる。

このような構成は、使用中のプローブピン２０に問題が発生してプローブピン２０を交替する工程において利点を提供することができる。これを具体的に説明すると、以下の通りである。

電極パッド４上に既に接合されているプローブピン２０を除去する工程としては、一般に、プローブピン２０の側面からプローブピン２０を加圧することで、電極パッド４からプローブピン２０を分離する方法が用いられている。

しかしながら、プローブピン２０と電極パッド４との間では金属結合が行われるため、一般に、プローブピン２０と電極パッド４との結合力が電極パッド４とセラミック基板１０との結合力より大きく形成される。

これにより、プローブピン２０を加圧する過程において、意図した通りにプローブピン２０が電極パッド４から分離されず、電極パッド４がプローブピン２０と共にセラミック基板１０から分離される可能性がある。

しかしながら、本実施例による電極パッド４は、上記の通り、電極パッド４がより広くセラミック基板１０上に付着されるため、電極パッド４とセラミック基板１０との間の固着力を増加させることができる。

また、本実施例による電極パッド４は、プローブピン２０が電極パッド４の中心部分に接合される。よって、プローブピン２０の側面から力が加えられる場合、電極パッド４の縁部分ではなく、電極パッド４の中心部分に力が加えられるため、縁部分から剥離が始まることを抑制できる。

このように本実施例による電極パッド４は、セラミック基板１０との固着力を向上させることができるため、プローブ基板１０として低温同時焼成セラミック基板を容易に活用することができる。

このような電極パッド４は、導電性物質によって形成されることができる。具体的には、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ及びこれらの合金が材料として用いられることができる。しかしながら、これに限定されるものではない。

また、電極パッド４は、一般に用いられる基板の回路パターン形成工程を通じて形成されることができるが、これに限定されず、めっきやスクリーン印刷工法など多様な方法が用いられることができる。

また、本実施例によるセラミック基板１０は、絶縁保護層１９を含む。絶縁保護層１９は、セラミック基板１０のもっとも上部に配置されてセラミック基板１０の一面を保護する。

また、絶縁保護層１９は、電極パッド４の上部を一部覆う形態に形成される。即ち、絶縁保護層１９には、電極パッド４に対応する部分に貫通孔３が形成されるが、このような貫通孔３は、電極パッド４の面積より小さいサイズで形成される。より具体的には、貫通孔３は、プローブピン２０の接合部１３の接合面に対応するサイズで形成される。

よって、本実施例による電極パッド４は、絶縁保護層１９によってセラミック基板１０にさらに堅固に付着されることができる。絶縁保護層１９が電極パッド４の一部を覆う形態に形成されることから、プローブピン２０に力が加えられても、絶縁保護層１９はセラミック基板１０との接着力を通じて下方に電極パッド４を支持するようになる。従って、電極パッド４がセラミック基板１０から容易に剥離しなくなる。

このため、本実施例による絶縁保護層１９の材質としては、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）が用いられることができる。ポリイミドは、耐熱性に優れ、高温における特性変化が少ないため、これを用いる場合、プローブピン２０を接合するなどの工程において接合パッドに熱が加えられても、絶縁保護層１９が損傷されることを防止できる。

また、ポリイミドを用いる場合、絶縁保護層１９の厚さを薄く形成することができるため、セラミック基板１０の厚さが大幅に増加しないという利点もある。

プローブピン２０は、片持ち梁形態であり、接合部１３と、本体部１５と、接触部１７と、を含むことができる。プローブピン２０は、半導体製造において応用される微細薄板技術を用いて製造されることができる。

接合部１３は四角板状を有する。また、接合部１３の一端がセラミック基板１０の電極パッド４と接合されて電気的に連結され、接合部１３の他端は本体部１５の一端と連結されることができる。

本体部１５はカンチレバー構造を有し、本体部１５の他端と接触部１７の一端が連結されることができる。

接触部１７は本体部１５の他端と垂直に形成され、接触部１７の他端は被検査体（図示せず）と接触できる接触チップを含むことができる。

また、本実施例においては、プローブピン２０が片持ち梁形態であるが、これに限定されず、垂直に接合される一字型で形成されるなど、多様な形態に変形されることができる。

以下では、本発明の実施例によるプローブ基板１０の製造方法を説明する。図４ａから図４ｃは、本発明の実施例によるプローブ基板を説明するための工程別断面図である。

まず、図４ａに示されているように、複数のセラミック層が積層焼結されたセラミック基板１０を用意する。

セラミック基板１０を構成する複数のセラミック層には、配線パターン８や導電性ビア２、ビア電極（図示せず）などが形成されることができる。また、セラミック基板１０の一面、即ち、上部面には、回路パターン（図１の６）と、少なくとも一つの電極パッド４と、が形成されることができる。

ここで、電極パッド４は、回路パターン６によって示されていないビア電極と電気的に連結されることができる。

また、上記の通り、セラミック基板１０は、低温同時焼成セラミック基板であることができる。低温同時焼成セラミック基板１０は、ドクターブレード工程のような当該技術分野における公知の方法でセラミックグリーンシートを用意した後、それぞれのセラミックグリーンシートに導電性ビア２と、配線パターン８と、を形成してから、これらを積層焼結することで形成されることができる。このとき、焼結工程は約７００〜９００℃の温度で行われることができる。

次に、図４ｂに示されているように、セラミック基板１０上に絶縁保護層１９を形成する段階が行われる。絶縁保護層１９は、基板に絶縁層を形成する一般の方法によって形成されることができる。また、上記の通り、本実施例による絶縁保護層１９は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）材質で形成されることができる。

次いで、図４ｃに示されているように、マスクなどを用いて絶縁保護層１９に貫通孔３を形成する段階が行われる。貫通孔３は、上記の通り、プローブピン２０の接合面面積に対応するサイズ及び形状で形成されることができる。

以上の過程により、本実施例によるプローブ基板１０が完成すると、電極パッド４の上部にプローブピン２０を付着して図１に示される本実施例によるプローブカード１００が完成するようになる。このとき、プローブピン２０は、絶縁保護層１９の貫通孔３を貫通して電極パッド４に接合されることができる。

以上のように構成される本実施例によるプローブカードは、電極パッドがより広くセラミック基板上に付着されるため、電極パッドとセラミック基板との間の固着力を増加させることができる。

また、プローブピンの側面から力が加えられる場合、プローブピンが電極パッドの中心に接合されるため、電極パッドの縁部分ではなく、電極パッドの内部に力が加えられることから、縁部分から剥離が始まったり、電極パッドがプローブピンと共に基板から剥離することを抑制できる。

なお、電極パッドの一部を覆って絶縁保護層が形成されるため、電極パッドとセラミック基板との固着力をより補強することができる。

よって、使用中のプローブピンに異常が発生しても、プローブピンを容易に交換することができ、プローブ基板として低温同時焼成セラミック基板を容易に用いることができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。

１００ プローブカード
１０ プローブ基板、セラミック基板
２０ プローブピン
２ 導電性ビア
４ 電極パッド
６ 回路パターン
８ 配線パターン
１９ 絶縁保護層

Claims (7)

1. 一方の面に少なくとも一つの電極パッドを備えるセラミック基板と、
   前記電極パッドに接合されるプローブピンと
   を含み、
   前記電極パッドの面積は、前記プローブピンの接合面の面積より大きく形成され、
   前記プローブピンは、前記セラミック基板の外部に露出する前記電極パッドの上部面の中心に接合され、
   前記セラミック基板は、前記電極パッドの一部を覆い、前記電極パッドが備えられた一面に直接形成される絶縁保護層をさらに含む、プローブカード。
2. 前記セラミック基板は、
   複数の導電性ビアと、
   前記導電性ビアと前記電極パッドとを電気的に連結する回路パターンと
   をさらに含む、請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記絶縁保護層は、前記プローブピンが接合される部分に貫通孔が形成される、請求項１に記載のプローブカード。
4. 前記絶縁保護層は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）材質で形成される、請求項１又は３に記載のプローブカード。
5. プローブピンの接合面の面積より大きい面積を有する電極パッドが形成されたセラミック基板を用意する段階と、
   前記電極パッド上に前記プローブピンを接合する段階と、
   前記電極パッドが形成された前記セラミック基板の一面に直接形成され、前記電極パッドの周りに沿って一部分を覆う絶縁保護層を形成する段階と
   を含む、プローブカードの製造方法。
6. 前記絶縁保護層を形成する段階は、
   前記プローブピンが接合される部分に貫通孔が備えられるように前記絶縁保護層を形成する段階である、請求項５に記載のプローブカードの製造方法。
7. 前記絶縁保護層を形成する段階は、
   ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）材質で前記絶縁保護層を形成する段階である、請求項５または６に記載のプローブカードの製造方法。

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