KR100339757B1 - 프로브 카드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

구조가 간단하고, 동시에 많은 수의 패드를 검사할 수 있으며, 내구성을 향상시킨 프로브 카드를 제조할 수 있는 프로브 카드의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조 방법은, 일측 표면에 복수의 도트 또는 패드 타입 연결 단자가 구비된 인쇄회로기판을 마련하는 인쇄회로기판 제조 단계와; 양측 표면에 복수의 도트 또는 패드 타입 연결 단자가 각각 구비되고, 이 양측 표면의 연결 단자가 전기적으로 연결된 프로브 헤드를 마련하는 프로브 헤드 제조 단계와; 상기 프로브 헤드의 일측 표면에 제공된 각각의 연결 단자에 프로브 팁을 각각 고정하는 프로브 팁 고정 단계와; 상기 프로브 팁이 고정된 프로브 헤드의 회로를 인쇄회로기판의 회로에 전기적으로 연결하는 프로브 헤드 실장 단계;를 포함한다.

Description

프로브 카드의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PROBE CARD}

본 발명은 복수개의 집적회로 칩 영역을 갖는 웨이퍼 상태의 반도체를 검사하는 장치인 프로브 카드의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조가 간단하고, 동시에 많은 수의 패드를 검사할 수 있으며, 내구성을 향상시킨 프로브 카드를 제조할 수 있는 프로브 카드의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서는, 웨이퍼 제조 프로세스를 종료한 후 프로빙 테스트에 의해 양품을 선별하고, 이 양품을 패키지에 수납하여 최종 제품의 형태로 마무리하고 있다. 그리고, 최종 제품의 형태로 마무리된 패키지 완료후의 반도체 장치를 대상으로 하여 번인(burn-in)을 행하고 있다.

이에 대하여 웨이퍼 상태에서 다이소트 전에 프로브 카드와 프로버를 사용하여 프로빙을 행할 때에는, 효율을 고려하면 웨이퍼상의 모든 집적회로 칩 영역상의 프로빙시에 칩 영역상의 패드(단자)에 대하여 프로브 카드의 프로브 팁을 동시에 접촉시켜서 전압 및 전기적 신호를 인가하는 것이 이상적이다.

그러나, 현 상황의 프로브 카드의 기술로는 웨이퍼상의 모든 칩 영역상에 프로브 팁을 접촉시키는 것은 불가능하며 현실적으로는 웨이퍼상의 가능한 한 많은 복수개의 칩 영역상의 패드에 동시에 접촉시키는 것이 바람직하다.

이와 같이, 완성된 상태에 있는 웨이퍼, 즉 반도체의 회로 및 출력 단자인 패드를 검사하는 장치인 프로브 카드는 도 1에 도시한 바와 같이, 회로가 구성된 인쇄회로기판(110)과, 인쇄회로기판(110)의 상면 중앙에 형성되는 보강판(112)과, 웨이퍼의 패드에 접촉되는 프로브 팁(114')을 구비하며 인쇄 회로 기판(110)의 회로에 연결되는 니들(114)과, 인쇄회로기판(110)의 저면 중앙에 형성되어 프로브 팁(114')을 지지 고정하는 고정판(116)과, 프로브 팁(114')을 고정판(116)에 고정하는 절연물(118)로 이루어진다.

이와 같이 고정된 프로브팁(114')의 배열은 고정판(116)에 절연물로 고정된다수의 프로브팁(114')이 좌측과 우측에 2열로 배열되고 서로 대칭을 이루게 된다.

상기와 같이 구성된 프로브 카드는 도시하지 않은 지그에 의해 상하로 이동하면서 프로브 팁이 패드의 중심부에 접촉되도록 하여 패드의 이상 유무를 검사한다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 프로브 카드는 다음과 같은 문제점을 갖는다.

즉, 종래의 프로브 카드는 프로브 팁을 구비하는 니들의 일단부가 인쇄회로기판의 회로에 납땜 등에 의해 연결되고, 상기 니들이 절연물에 의해 고정판에 고정되는 구조를 갖는다.

따라서, 구조가 매우 복잡하며, 납땜 부위 등에서 회로 단락이 발생되기 쉬어 내구성이 약하다.

또한, 상기 프로브 카드의 제조 공정, 특히 니들 조립 공정은 숙련된 작업자에 의해 수작업으로 진행되어야 하고, 이로 인해 프로브 카드의 제조 효율 및 생산성이 매우 낮다.

그리고, 종래의 프로브 카드 구조에 의하면, 다수의 프로브 팁이 서로 대칭의 열(列)을 이루도록 일방향으로 배치되므로 니들을 적용한 프로브 카드에서는 프로브 팁의 배치 열(列)이 제한적으로 증가할 수밖에 없고, 이로 인해, 프로브 카드를 이용하여 검사할 수 있는 패드 수에 한계가 있다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구조가 간단하고, 동시에 많은 수의 패드를 검사할 수 있으며, 내구성을 향상시킨 프로브 카드를 제조할 수 있는 프로브 카드의 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드의 정면도.

도 2는 본 발명의 방법에 의해 제조된 프로브 카드의 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드 제조 방법의 공정 순서도.

도 4는 본 발명의 방법에 적용된 프로브 헤드 제조 단계의 상세 구성을 나타내는 공정 순서도.

도 5는 도 4의 제조 공정을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 방법에 적용된 프로브 팁 고정 단계의 상세 구성을 나타내는 공정 순서도.

도 7은 본 발명의 방법에 적용된 프로브 헤드 실장 단계의 상세 구성을 나타내는 공정 순서도.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 회로를 구비한 프로브 헤드에 프로브 팁을 실장하고, 상기 프로브 헤드를 인쇄회로기판에 실장하여 상기 프로브 팁이 기판의 회로에 전기적으로 연결되도록 한 프로브 카드의 제조 방법에 의해 달성된다.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시한 바와 같이, 프로브 카드는, 회로를 구비하는 인쇄회로기판(10)과, 인쇄회로기판(10)에 설치되는 프로브 헤드(12)와, 인쇄회로기판(10)과 프로브 헤드(12) 사이에 개재되는 이방성 도전 러버(anisotropic conductive rubber)(14)와, 프로브 헤드(12)에 고정 설치되는 프로브 팁(16)과, 프로브 팁(16)이 고정 설치된 프로브 헤드(12)를 인쇄회로기판(10)에 고정하는 고정 수단을 포함한다.

인쇄회로기판(10)의 일측 표면(저면) 중심부에는 기판(10)의 회로에 연결되는 복수개의 도트 또는 패드 타입 연결 단자가 제공되고, 프로브 헤드(12)의 일측 표면에는 인쇄회로기판(10)의 연결 단자와 접촉되는 복수개의 도트 또는 패드 타입 연결 단자가 제공되며, 이 헤드(10)의 다른측 표면에는 프로빙하고자 하는 패드 또는 도트의 위치에 따라, 예를 들어 동일 간격으로 이격된 복수열의 연결 단자가 제공된다.

그리고, 프로브 헤드(10)의 다른측 표면에 제공된 각 패드 또는 도트의 연결 단자에는 범프(bump)(18)가 각각 제공되고, 범프(18)의 상부면에는 프로브 팁(16)의 일단부가 용접 페이스트에 의해 용접 고정된다.

이에 따라, 프로브 팁(16)이 용접 고정된 프로브 헤드(12)를 이방성 도전 러버(14)를 개재하여 인쇄회로기판(10)에 설치한 후, 고정틀을 이용하여 프로브 헤드(12)를 기판(10)에 고정하면 프로브 카드의 사용이 가능하게 되며, 이와 같이 구성된 프로브 카드는 프로버에 의해 상하 또는 좌우로 이동하면서 프로브 팁이 패드의 중심부에 접촉되도록 하여 각 칩의 이상 유무를 검사한다.

여기에서, 미설명 도면부호 14'은 이방성 도전 러버의 내부에 설치되어 인쇄회로기판과 프로브 헤드의 연결 단자를 전기적으로 연결하는 도전핀이다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 프로브 카드의 제조 방법을 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 방법은 크게 인쇄회로기판을 제조하는 단계(ST10)와, 프로브 헤드를 제조하는 단계(ST20)와, 프로브 팁을 프로브 헤드에 고정하는 단계(ST30)와, 프로브 헤드를 인쇄회로기판에 실장하는 단계(ST40)로 이루어진다.

프로브 카드를 제조할 때에는 인쇄회로기판(10)의 일측 표면, 바람직하게는 기판(10)의 저면 중심부에 복수의 도트 또는 패드 타입 연결 단자를 마련한다(ST10).

이와 같이 인쇄회로기판(10)의 제조가 완료되면 프로브 헤드를 제조하는데, 이 프로브 헤드(12)를 제조하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 세라믹으로 이루어진 복수의 절연 플레이트(12')에 회로를 각각 구성하고(ST21), 이 절연 플레이트(12')를 상기 회로가 전기적으로 연결되도록 복수층 적층하며(ST22), 적층된 각 절연 플레이트를 접착하여 프로브 헤드(12)를 제조한다(ST23).

여기에서, 프로브 헤드(12)의 회로는 절연 플레이트(12')의 표면 등을 통해 배선 길이를 조절함으로써 각 회로의 길이가 동일하도록 구성한다.

이후, 프로브 헤드(12)의 일측 표면에 제공된 각각의 연결 단자에 소정 높이의 범프(bump)(18)를 제공하고(ST24), 상기 범프를 평탄화한다(ST25).

여기에서, 상기 범프(18)는 프로브 팁(16)이 웨이퍼의 패드에 접촉될 때 프로브 헤드(12) 측으로 탄성 변형이 가능하도록 함으로써 프로브 팁(16)이 웨이퍼의 패드에 양호하게 접촉되도록 하기 위한 것으로, 범프의 형상 및 패턴 구성은 프로빙되는 패드의 위치에 따라 변경 가능하며, 이 범프는 도전성이 양호한 니켈(Ni) 및 이 니켈의 상부면에 제공되는 금(Au)으로 이루어져 프로브 헤드(12)의 표면으로부터 대략 300∼500㎛의 높이로 제공되고, 예를 들어 프로브 팁(16)은 2개의 범프 열(列) 사이 공간에 1개의 팁 열(列)이 제공되도록 용접된다.

상기와 같이 프로브 헤드(12)를 제조한 후에는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 일렬(一列)의 팁 삽입홀(22')이 구비된 세라믹 재질의 팁 설치 플레이트(22)를 제조하고(ST31), 팁 설치 플레이트(22)에 프로브 팁(16)의 단부를 삽입한 상태에서 이 팁의 위치를 정렬하며(ST32), 정렬이 완료된 프로브 팁(16)을 에폭시(24) 또는 폴리이미드 수지 또는 접착 테이프 등의 접착 수단으로 고정한다(ST33).

여기에서, 상기 팁 삽입홀(22')은 레이저 빔을 이용하여 형성할 수 있으며, 팁 설치 플레이트(22)에는 프로브 팁(16)의 정렬 위치를 표시하기 위한 마킹부를 형성할 수 있다.

이후, 프로브 팁(16)과 팁 설치 플레이트(22)를 레이저 빔을 이용하여 일정 길이로 절단하고(ST34), 용접 페이스트를 이용하여 범프(18)의 상부면에 프로브 팁(16)을 용접 고정하며(ST35), 프로브 팁(16)이 고정된 후에는 프로브 팁을 평탄화하고(ST36), 이후 함침조(26)에 함침하여 에폭시 수지(24) 및 팁 설치 플레이트(22)를 제거한다(ST37).

이와 같이, 상기 프로브 팁(16)을 범프(18)에 고정할 때에는 공지의 플립 칩 본딩 방법(flip chip bonding method)을 사용할 수 있다.

여기에서, 상기 프로브 팁을 평탄화한 후 이를 에칭하고, 이후 상기 팁(16)을 검사하는 것은 자명한 사실이다.

상기 공정에 따라 같이 프로브 팁(16)이 실장된 프로브 헤드(12)가 제조되면 도 7에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(10)과 프로브 헤드(12)의 연결 단자를 전기적으로 연결하기 위한 도전핀(20)이 삽입된 이방성 도전 러버(anisotropic conductive rubber)(14)를 제조하고(ST41), 제조된 이방성 도전 러버(14)를 개재하여 인쇄회로기판(10)과 프로브 헤드(12)를 위치 정렬한 후(ST42), 프로브 헤드(12)와 이방성 도전 러버(14) 및 인쇄회로기판(10)을 고정틀을 이용하여 고정한다(ST43).

여기에서, 상기 이방성 도전 러버(14)는 기판(10)과 헤드(12)의 회로가 불량한 상태로 접촉되거나 또는 접촉되지 않음으로서 제품 불량이 발생되는 것을 방지하기 위한 것으로, 탄성을 갖는 실리콘 재질로 이루어진다.

상기와 같은 공정에 따라 프로브 카드가 제조되면, 이후에는 각 프로브 팁의 위치 및 핀압 테스트를 실시하고, 프로브 카드를 최종적으로 점검한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제조 방법에 의하면, 프로브 팁이 고정된 프로브 헤드 및 프로브 헤드가 장착되는 인쇄회로기판으로 이루어지는 프로브 카드를 제조할 수 있으므로, 구조가 매우 간단함과 아울러, 프로브 팁의 용접 부위 등에서 회로 단락이 발생될 가능성이 적어 내구성이 향상된 프로브 카드를 제조할 수 있다.

또한, 상기 프로브 카드의 제조 공정중 제조 효율 및 생산성 저하의 주요인인 수작업에 의한 니들 조립 공정이 제거되므로, 프로브 카드의 제조 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 프로브 팁의 배치 열(列)을 종래에 비해 배가시킬 수 있어 동시에 많은 수의 패드를 검사할 수 있는 프로브 카드를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 일측 표면에 복수의 도트 또는 패드 타입 연결 단자가 구비된 인쇄회로기판을 마련하는 인쇄회로기판 제조 단계와;

   양측 표면에 복수의 도트 또는 패드 타입 연결 단자가 각각 구비되고, 이 양측 표면의 연결 단자가 전기적으로 연결된 프로브 헤드를 마련하는 프로브 헤드 제조 단계와;

   상기 프로브 헤드의 일측 표면에 제공된 각각의 연결 단자에 프로브 팁을 각각 고정하는 프로브 팁 고정 단계와;

   상기 프로브 팁이 고정된 프로브 헤드의 회로를 인쇄회로기판의 회로에 전기적으로 연결하는 프로브 헤드 실장 단계;

   를 포함하며;

   상기 프로브 헤드 실장 단계는,

   인쇄회로기판과 프로브 헤드의 연결 단자를 전기적으로 연결하기 위한 도전핀이 삽입된 이방성 도전 러버(anisotropic conductive rubber)를 마련하는 이방성 도전 러버 제조 단계와;

   상기 이방성 도전 러버를 개재하여 상기 인쇄회로기판과 프로브 헤드를 위치 정렬하는 프로브 헤드 정렬 단계와;

   상기 프로브 헤드와 이방성 도전 러버 및 인쇄회로기판을 고정 수단을 이용하여 고정하는 고정 단계;

   를 더 포함하는 프로브 카드의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 헤드 제조 단계는,

   복수의 절연 플레이트에 회로를 각각 구성하는 회로 구성 단계와;

   상기 절연 플레이트를 상기 회로가 전기적으로 연결되도록 복수층 적층하는 적층 단계와;

   적층된 각 절연 플레이트를 접착하는 접착 단계;

   에 따라 이루어지는 프로브 카드의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 프로브 헤드의 일측 표면에 제공된 각각의 연결 단자에 소정 높이의 범프(bump)를 제공하는 범프 제공 단계를 더 구비하는 프로브 카드의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 범프는 300∼500㎛의 높이로 제공되는 프로브 카드의 제조 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 범프 제공 단계 이후 범프를 평탄화하는 단계를 더 구비하는 프로브 카드의 제조 방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 프로브 팁 고정 단계는,

   프로빙되는 위치에 해당하는 복수열의 팁 삽입홀이 구비된 팁 설치 플레이트를 마련하는 팁 설치 플레이트 제조 단계와;

   상기 팁 설치 플레이트에 프로브 팁의 단부를 삽입한 상태에서 상기 프로브 팁의 위치를 정렬하는 프로브 팁 정렬 단계와;

   정렬이 완료된 프로브 팁을 에폭시 또는 폴리이미드 등의 접착 수단으로 고정하는 접착 단계와;

   용접 페이스트를 이용하여 상기 범프의 상부면에 프로브 팁을 용접 고정하는 용접 단계;

   를 포함하는 프로브 카드의 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 프로브 팁 고정 단계는 상기 용접 단계 이전에 상기 프로브 팁과 팁 설치 플레이트를 일정 길이로 절단하는 절단 단계를 더 포함하는 프로브 카드의 제조 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 프로브 팁 고정 단계는 상기 용접 단계 이후에 상기 프로브 팁을 평탄화하는 단계와, 상기 접착 수단 및 팁 설치 플레이트를 제거하는 제거 단계를 더 포함하는 프로브 카드의 제조 방법.