KR100550067B1 - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로, 카드 몸체와 프로브 핀 블록 사이에 안정적인 접촉을 구현하고, 프레스 블록의 두께를 보강하기 위해서, 일면의 중심 부분에 열을 지어 소정의 간격을 두고 내설된 리셉터클들을 갖는 카드 몸체와; 상기 카드 몸체 일면에 설치된 상기 리셉터클들을 둘러싸도록 설치된 사각틀 형상의 블록 가이드와; 상기 리셉터클 열에 대응되게 위치하여 상기 블록 가이드에 내설되며, 상기 카드 몸체의 일면과 마주보는 면에 상기 리셉터클 열의 리셉터클들에 각기 삽입되어 전기적으로 연결되는 연결 핀들이 설치된 프로브 핀 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드를 제공한다. 특히 본 발명에 따른 프로브 카드는 고가의 포고 핀 대신에 핀-리셉터클 결합으로 구현되기 때문에, 프로브 카드의 제조 원가를 절감할 수 있는 장점도 있다.

EDS, 프로브 카드, 포고, 리셉터클, 컨택

Description

프로브 카드{Probe card}

도 1은 프로브 핀 블록이 카드 몸체에 포고 핀 접촉 방식으로 접촉된 프로브 카드를 보여주는 단면도이다.

도 2는 도 1의 "A" 부분의 확대도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다수개의 프로브 핀 블록이 설치된 프로브 카드를 보여주는 평면도이다.

도 4는 도 3의 4-4선 단면도로서, 프로브 핀 볼록의 연결 핀이 카드 몸체의 리셉터클에 삽입된 상태를 보여주는 단면도이다.

도 5는 도 4의 "B" 부분의 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10, 110 : 카드 몸체 12 : 포고 핀

13 : 핀 하우징 14, 114 : 기판 패드

16, 116 : 설치 홈 17 : 컨택 핀

20, 120 : 프레스 블록 30, 130 : 에폭시

40, 140 : 프로브 핀 50, 150 : 연결 기판

52, 152 : 접촉 패드 60, 160 : 프로브 핀 블록

70 : 블록 가이드 100, 200 : 프로브 카드

112 : 리셉터클 154 : 연결 핀

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로브 핀을 갖는 프로브 핀 블록이 열을 지어 카드 몸체에 설치된 프로브 카드에 관한 것이다.

반도체 소자가 하나의 완성된 반도체 패키지로 그 성능을 다하기 위해서는 수 많은 공정들을 거쳐서 완성되어진다. 그 공정들은 반도체 웨이퍼의 생산, 전공정(FAB; Fabrication), 조립 공정(Assembly)으로 크게 나눌 수 있다.

특히, FAB 공정에 의해 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자가 형성되며, 복수개의 반도체 소자는 전기적 특성 검사(Electrical Die Sorting; EDS)를 통하여 양, 불량을 선별하게 된다. 이와 같은 EDS를 하는 목적은 전술된 바와 같이 첫째 웨이퍼 상의 각각의 반도체 소자의 양, 불량품을 선별하기 위해서이며, 둘째 불량 반도체 소자 중에서 수리 가능한 반도체 소자의 수리를 위해서이며, 셋째 FAB 공정에서의 문제점을 조기에 피드-백(Feed-Back)하기 위해서이며, 넷째 불량 반도체 소자의 조기 제거로 조립 및 패키지 검사(Package Test)에서의 원가 절감을 위해서이다.

이와 같은 EDS에 사용되는 장비는 테스터(Taster)와, 프로브 스테이션(Probe Station)으로 이루어져 있으며, 프로브 스테이션에 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드와 기계적으로 접촉되는 프로브 카드(Probe Card)가 설치되어 있다. 프로 브 카드는 아주 가는 프로브 핀(Probe Pin)을 카드 몸체에 고정시켜 놓은 것으로 테스터에서 발생한 신호가 프로브 설비를 통하여 프로브 카드에 설치된 각각의 프로브 핀에 전달되고, 프로브 핀에 전달된 신호는 프로브 핀이 접촉된 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드에 전달되어 반도체 소자가 양품인지 불량품인지를 검사하게 된다.

한편 본 출원인은 프로브 핀을 프로브 핀 블록(Probe Pin Block) 단위로 모듈화하여 카드 몸체에 설치하고, 프로브 핀 블록과 카드 몸체의 접촉은 포고 핀 접촉으로 구현하는 프로브 카드에 대해서 특허출원(특허출원번호 제65385호(2003.9.20))하였다. 기 출원한 프로브 카드(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(40)이 설치된 프로브 핀 블록(60)이 포고 핀 접촉 방식으로 카드 몸체(10)에 연결된 구조를 갖는다. 이때, 프로브 핀 블록(60)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.

카드 몸체(10)는 소정의 직경과 두께를 갖는 원판 형태의 다층의 인쇄회로기판으로서, 일면의 중심 부분에 기판 패드들(14)이 열을 지어 소정의 간격을 두고 형성되고, 기판 패드들(14)을 각기 관통하여 소정의 깊이로 형성된 설치 홈(16)에 포고 핀들(12)이 삽입 설치되어 있다. 포고 핀(12)의 열은 프로브 핀 블록(60)이 설치될 위치에 대응되는 위치에 설치된다. 따라서 프로브 핀 블록(60)의 하부면에 형성된 접촉 패드(52)에 각기 카드 몸체의 포고 핀들(12)이 탄성적으로 접촉함으로써 전기적으로 연결된다.

그런데 이와 같은 프로브 카드(100)는 포고 핀 접촉 방식으로 카드 몸체의 포고 핀(11)이 프로브 핀 블록의 기판 패드(24)에 탄성적으로 접촉하게 되는데, 포고 핀(11)의 기판 패드(24)에 대한 접촉 정도에 따라서 접촉 저항의 변화의 폭이 큰 문제점을 안고 있다. 예컨대, 접촉 저항은 수십mΩ 내지 수백mΩ으로 변화의 폭이 크다. 상기한 문제는 포고 핀(11) 내부에서 컨택 핀(17)과 핀 하우징(13) 사이의 소프트 컨택(soft contact)을 하는 포고 핀(11) 자체의 특성으로 인해 발생되는 근원적인 문제이다.

프로브 핀 블록(60)과 카드 몸체(10)를 연결하기 위해서 고가의 포고 핀(11)을 사용하기 때문에, 프로브 카드(100)의 제조 원가가 상승하는 요인으로 작용하고 있다.

그리고 EDS시 반도체 소자의 전극 패드에 프로브 핀(40)이 소정의 하중을 갖고 접촉하게 되는데, 이때 프로브 핀들(40)은 프레스 블록(20)에 의해 지지된다. 따라서 프레스 블록(120)의 두께가 두꺼울수록 프로브 핀(40)들이 작용하는 하중에 따른 프레스 블록(120)의 휨이나 변형을 억제할 수 있지만, 프로브 카드(100)의 전체 두께는 정해져 있기 때문에 프레스 블록(40)의 두께를 증가시키는 데는 한계가 있었다. 특히 포고 핀 접촉 방식으로 카드 몸체(10)와 프로브 핀 블록(60)이 연결된 구조를 갖기 때문에, 카드 몸체(10)와 포로브 핀 블록(60) 사이에 소정의 간격(a)을 갖고 있기 때문에, 프레스 블록(20)의 두께가 얇다.

따라서, 본 발명의 목적은 카드 몸체와 프로브 핀 블록 사이에 안정적인 접촉을 구현하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고가의 포고 핀 대신에 핀-리셉터클 결합으로 프로브 카드의 제조 원가를 절감하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 프레스 블록의 두께를 보강하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 일면의 중심 부분에 열을 지어 소정의 간격을 두고 내설된 리셉터클들을 갖는 카드 몸체와; 상기 카드 몸체 일면에 설치된 상기 리셉터클들을 둘러싸도록 설치된 사각틀 형상의 블록 가이드와; 상기 리셉터클 열에 대응되게 위치하여 상기 블록 가이드에 내설되며, 상기 카드 몸체의 일면과 마주보는 면에 상기 리셉터클 열의 리셉터클들에 각기 삽입되어 전기적으로 연결되는 연결 핀들이 설치된 프로브 핀 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드를 제공한다.

본 발명에 따른 리셉터클들은 카드 몸체의 일면에 열을 지어 소정의 간격을 두고 형성된 기판 패드를 관통하여 소정의 깊이로 형성된 설치 홈에 삽입되어 기판 패드와 전기적으로 연결되어 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다수개의 프로브 핀 블록(160)이 설치된 프로브 카드(200)를 보여주는 평면도이다. 도 4는 도 3의 4-4선 단면도로서, 프로브 핀 블록의 연결 핀(154)이 카드 몸체의 리셉터클(112; receptacle)에 삽입된 상태를 보여주는 단면도이다. 그리고 도 5는 도 4의 "B" 부분의 확대도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 프로브 카드(200)는 카드 몸체(110)와, 카드 몸체(110)의 중심 부분에 설치된 블록 가이드(170)와, 블록 가이드(170)에 내설된 적어도 하나 이상의 프로브 핀 블록(160)을 포함한다. 특히 프로브 핀 블록(160)과 카드 몸체(110)는 연결 핀-리셉터클(154, 112) 결합으로 전기적으로 연결된다. 블록 가이드(170)에 내설되는 프로브 핀 블록(160)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.

프로브 카드(200)에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 카드 몸체(110)는 소정의 직경과 두께를 갖는 원판 형태의 다층의 인쇄회로기판으로서, 일면의 중심 부분에 기판 패드들(114)이 열을 지어 소정의 간격을 두고 형성되고, 기판 패드들(114)을 각기 관통하여 소정의 깊이로 형성된 설치 홈(116)에 리셉터클들(112)이 삽입 설치되어 있다. 리셉터클(112)의 열은 프로브 핀 블록(160)이 설치될 위치에 대응되는 위치에 설치되며, 카드 몸체(110)의 상부면에 근접하게 설치된다.

블록 가이드(170)는 프로브 핀 블록(160)이 설치될 수 있는 베이스 역할을 하는 부분으로서, 사각틀 형상으로 리셉터클들(112)을 둘러싸도록 카드 몸체(110)의 일면에 볼트와 같은 체결수단으로 고정 설치된다.

그리고 프로브 핀 블록(160)은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 프로브 핀(140)을 포함하며, 리셉터클(112) 열에 대응되게 블록 가이드(170)에 양단에 볼트와 같은 체결수단으로 고정 설치된다. 이때, 블록 가이드(170)에 내설되는 프로브 핀 블록(160)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.

이와 같은 프로브 핀 블록(160)은 연결 기판(150), 프레스 블록(120), 에폭시(130) 및 프로브 핀(140)을 포함하며, 연결 기판의 접촉 패드(152)에 각기 연결 핀(154)이 설치된 것을 제외하면 본 출원인이 출원한 특허출원번호 제65385호(2003.9.20)에 개시된 프로브 핀 블록과 동일한 구성을 갖기 때문에, 연결 핀(154)이 설치된 부분을 중심으로 설명하겠다. 즉, 프로브 핀 블록(160)은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 프로브 핀(140)을 포함하며, 리셉터클(112) 열에 대응되게 위치하여 블록 가이드(170)에 양단에 볼트와 같은 체결수단으로 고정 설치된다. 그리고 연결 기판의 접촉 패드(152)는 리셉터클(112) 열의 리셉터클들(112)에 각기 대응되는 위치에 형성되며, 접촉 패드(152)에는 리셉터클(112)에 삽입되어 전기적으로 연결되는 연결 핀(154)이 각기 설치되어 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드(200)는 프로브 핀 블록의 연결 핀(154)이 카드 몸체의 리셉터클(112)에 삽입되어 전기적으로 연결된 구조를 갖기 때문에, 프로브 핀 블록(160)을 카드 몸체(110)에 근접하게 설치할 수 있다. 즉, 기존의 포고 핀 접촉 방식의 프로브 카드에 비해서 카드 몸체(110)와 프로브 핀 블록(160) 사이의 간격(도 1의 a 및 도 4의 b)을 줄일 수 있기 때문에, 줄어든 두께(a-b)만큼 프레스 블록(120)의 두께를 보강하는 것이 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 프로브 카드는 프로브 핀 블록의 연결 핀과 카드 몸체의 리셉터클 사이의 결합에 의해 전기적으로 연결되기 때문에, 기존의 포고 핀 접촉 방식에 비해서 안정적인 전기적 접촉을 유도하여 접촉저항의 변화의 폭을 최소화할 수 있다.

그리고 프로브 핀 블록의 연결 핀이 기판 몸체의 리셉터클에 삽입되어 프로브 핀 블록의 하부면이 카드 몸체의 상부면에 근접하게 설치된 구조를 갖기 때문에, 포고 핀 접촉 방식에 비해서 프로브 카드의 두께를 낮출 수 있게 되고, 낮추어진 두께만큼 프레스 블록의 두께를 보강함으로써 프레스 블록의 휨이나 변형을 억제할 수 있다.

아울러 고가의 포고 핀 대신에 연결 핀-리셉터클을 사용함으로써, 프로브 카드의 제조 원가를 낮출 수 있는 장점도 있다.

Claims (2)

1. 일면의 중심 부분에 열을 지어 소정의 간격을 두고 내설된 리셉터클들을 갖는 카드 몸체와;

   상기 카드 몸체 일면에 설치된 상기 리셉터클들을 둘러싸도록 설치된 사각틀 형상의 블록 가이드와;

   상기 리셉터클 열에 대응되게 위치하여 상기 블록 가이드에 내설되며, 상기 카드 몸체의 일면과 마주보는 면에 상기 리셉터클 열의 리셉터클들에 각기 삽입되어 전기적으로 연결되는 연결 핀들이 설치된 프로브 핀 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 리셉터클들은 상기 카드 몸체의 일면에 열을 지어 소정의 간격을 두고 형성된 기판 패드를 관통하여 소정의 깊이로 형성된 설치 홈에 삽입되어 상기 기판 패드와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.

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