KR100560410B1 - 프로브 카드의 프로브 핀 블록 - Google Patents

프로브 카드의 프로브 핀 블록 Download PDF

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KR100560410B1
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오창수
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Abstract

본 발명은 프로브 카드의 프로브 핀 블록에 관한 것으로, 프레스 블록 상부면의 한정된 폭에서 프로브 핀의 접촉부의 길이와 프로브 핀을 고정하는 에폭시의 영역을 확보하면서 프레스 블록 상부면의 폭을 줄여 반도체 소자의 소형화와 미세피치화에 대응할 수 있는 프로브 카드의 프로브 핀 블록을 제공한다. 즉, 본 발명은 프로브 카드의 프로브 핀 블록으로, 소정의 폭을 갖는 막대 형상의 프레스 블록과; 상기 프레스 블록 상부면 일측의 가장자리 부분과, 상기 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 부착되며, 상기 프레스 블록의 하부면에 대응되는 하부면에 일단이 노출된 프로브 핀들을 포함하는 핀 블록과; 상기 프레스 블록의 하부면에 설치되며, 하부면에 배선 패턴이 형성된 연결 기판과; 상기 핀 블록의 하부면으로 노출된 상기 프로브 핀의 끝단과 상기 연결 기판의 배선 패턴을 연결하는 전기적 연결 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록을 제공한다.
프로브 카드, EDS, 프로브 핀, 탐침, 배선층

Description

프로브 카드의 프로브 핀 블록{Probe pin block of probe card}
도 1은 카드 몸체의 포고 핀에 종래기술에 따른 프로브 핀 블록이 접촉된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 따른 다수개의 프로브 핀 블록이 설치된 프로브 카드를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 3-3선 단면도로서, 블록 가이드에 프로브 핀 블록이 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 핀 블록을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 프로브 핀 블록이 카드 몸체의 포고 핀에 접촉된 상태를 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10, 110, : 카드 몸체 20, 120 : 프레스 블록
30, 130 : 에폭시 40, 140 : 프로브 핀
50, 150 : 연결 기판 60, 160 : 프로브 핀 블록
100, 200 : 프로브 카드 153 : 배선 패턴
170 : 가이드 블록 180 : 핀 블록
190 : 본딩 와이어
본 발명은 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카드 몸체에 열을 지어 설치되는 프로브 핀을 갖는 프로브 카드의 프로브 핀 블록에 관한 것이다.
반도체 소자가 하나의 완성된 반도체 패키지로 그 성능을 다하기 위해서는 수많은 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. 프로브 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 1에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(40)이 설치된 프로브 핀 블록(60)이 포고핀 접촉 방식으로 카드 몸체(10)에 연결된 구조를 갖는다. 프로브 핀 블록(60)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.
프로브 핀 블록(60)은 프레스 블록(20; Press Block) 아래에 프로브 핀(40) 끝단인 접합부(41)가 납땜되어 접합되는 연결 기판(50)을 갖는다. 그리고 프로브 핀(40)의 접합부(41)가 납땜되는 납땜 홀(51)이 형성된 연결 기판(50) 부분은 프레스 블록(20)의 외측으로 돌출되어 있다.
이때 프로브 핀(40)이 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 수 있도록, 에폭시(30) 밖으로 돌출된 프로브 핀의 접촉부(43)가 일정 이상의 길이(D1)를 가져야 한다. 프로브 핀의 고정부(42)는 프레스 블록(20)의 상부면에 도포된 에폭시(30)에 의해 고정된다.
그런데 프로브 핀 블록(60)은 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치 되는데, 반도체 소자의 소형화와 미세피치화에 대응성이 떨어지는 문제점을 안고 있다. 즉, 반도체 소자의 소형화와 미세피치화에 대응하기 위해서, 프로브 핀 블록(60)의 크기(A1)를 축소 예컨대, 프레스 블록(20)과, 프레스 블록(20)의 일측으로 돌출된 연결 기판(50) 부분의 폭(B1, C1)을 줄여야 한다. 하지만, 프레스 블록(20) 상부면의 한정된 폭(B1)에서 프로브 핀의 접촉부(43)의 길이(D1)를 확보하면서 프로브 핀(40)을 고정하는 에폭시(30)의 영역(E1)도 확보해야 하기 때문에, 프레스 블록(20)의 폭(B1)을 줄이는 데 한계가 있다.
아울러 프레스 블록(20)의 외측으로 돌출된 연결 기판(50)의 일단부에 프로브 핀의 접합부(41)가 핀 삽입 타입으로 설치하기 영역을 확보해야 하기 때문에, 프레스 블록(20)의 외측으로 돌출된 연결 기판(50)의 일단부의 폭(C1)을 줄이는 데도 한계가 있다. 더욱이 프로브 핀(40)의 수가 증가할수록 프로브 핀의 접합부(41)가 설치될 연결 기판(50)의 일단부의 폭(C1)은 더 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 프레스 블록 상부면의 한정된 폭에서 프로브 핀의 접촉부의 길이와 프로브 핀을 고정하는 에폭시의 영역을 확보하면서 프레스 블록 상부면의 폭을 줄일 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프로브 핀을 연결 기판에 접합하기 위한 프레스 블록 외측으로 돌출되는 부분의 폭을 최소화할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 테스트될 반도체 소자의 폭에 대응되는 폭을 갖는 프로브 카드의 프로브 핀 블록으로, 소정의 폭을 갖는 막대 형상의 프레스 블록과; 상기 프레스 블록 상부면 일측의 가장자리 부분과, 상기 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 부착되며, 상기 프레스 블록의 하부면에 대응되는 하부면에 일단이 노출된 프로브 핀들을 포함하는 핀 블록과; 상기 프레스 블록의 하부면에 설치되며, 하부면에 배선 패턴이 형성된 연결 기판과; 상기 핀 블록의 하부면으로 노출된 상기 프로브 핀의 끝단과 상기 연결 기판의 배선 패턴을 연결하는 전기적 연결 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록을 제공한다.
본 발명에 따른 전기적 연결 수단으로 본딩 와이어가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 핀 블록은 에폭시 성형된 프로브 핀들을 포함한다. 프로브 핀들은 프레스 블록의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며, 일단이 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하며, 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과 가장자리 부분과 이웃하는 외측면을 따라서 절곡된다. 그리고 에폭시는 프로브 핀이 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 근접하게 위치할 수 있도록 프로브 핀들을 성형하되, 프로브 핀의 끝단이 프레스 블록의 하부면으로 노출되게 성형한다.
본 발명에 따른 프레스 블록과 에폭시의 계면에 접착제가 개재된다.
본 발명에 따른 프로브 핀은 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 근접하게 위치할 수 있도록 에폭시에 의해 성형된 고정부와, 프레스 블록 상부면에 위치하는 고정부의 일단과 연결되어 에폭시 밖으로 돌출되며, 프레스 블록 상부면의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉되는 접촉부를 포함한다. 이때 에폭시의 하부면으로 노출된 고정부의 타단이 연결 기판의 배선 패턴과 본딩 와이어로 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따른 연결 기판의 배선 패턴은 고정부의 타단과 본딩 와이어로 연결되는 본딩 패드와, 본딩 패드와 각기 연결되며 카드 몸체의 접촉 단자가 접촉하는 접촉 패드를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 연결 기판은 프레스 블록의 하부면의 영역 안에 설치될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예 따른 다수개의 프로브 핀 블록(160)이 설치된 프로브 카드(200)를 보여주는 평면도이다. 도 3은 도 2의 3-3선 단면도로서, 블록 가이드(170)에 프로브 핀 블록(160)이 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 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. 본 발명의 실시예에서는 7개의 프로브 핀 블록(160)이 블록 가이드(170)에 설치된다. 후술되겠지만 블록 가이드(170)에 내설되는 프로브 핀 블록(160)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.
프로브 카드(200)에 대해서 좀더 상세히 설명하면, 카드 몸체(110)는 소정의 직경과 두께를 갖는 원판 형태의 다층의 인쇄회로기판으로서, 일면의 중심 부분에 포고 핀들(도 5의 112)이 열을 지어 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 포고 핀들의 열은 프로브 핀 블록(160)이 설치될 위치에 대응되는 위치에 설치된다. 도시되지는 않았지만 카드 몸체(110)의 타면에는 테스터의 소켓이 접속될 수 있는 커넥터가 설치되어 있다.
블록 가이드(170)는 프로브 핀 블록(160)이 설치될 수 있는 베이스 역할을 하는 부분으로서, 사각틀 형상으로 포고 핀들을 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, 포고 핀 열에 대응되게 블록 가이드(170)에 양단에 볼트와 같은 체결수단으로 고정 설치된다. 이때, 프로브 핀 블록(160)은 포고 핀과 접촉함으로써, 프로브 핀(140)과 카드 몸체(110)는 전기적으로 연결된다. 블록 가이드(170)에 내설되는 프로브 핀 블록(160)의 피치(P)는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.
이와 같은 프로브 핀 블록(160)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프레스 블록(120), 핀 블록(180), 연결 기판(150) 및 본딩 와이어(190)를 포함한다. 프레스 블록(160)은 소정의 폭(B2)을 갖는 막대 형상의 블록으로, 반도체 소자와 유사한 열팽창계수를 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 세라믹 또는 실리콘 소재의 블록이 사용될 수 있다. 핀 블록(180)은 프로브 핀(140)을 프레스 블록(120)에 설치하는 수단으로서, 프로브 핀들(140)이 에폭시(130)로 성형된 구조 를 가지며, 접착제(181)를 개재하여 프레스 블록(120)의 일측에 부착한다. 즉, 핀 블록(180)은 프레스 블록(120) 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 부착되며, 프레스 블록(120)의 하부면에 대응되는 하부면에 일단이 노출된 프로브 핀들(140)을 포함한다. 연결 기판(150)은 프로브 핀(140)과 카드 몸체(110)를 매개하는 배선기판으로서, 프레스 블록(120)의 하부면에 설치된다. 그리고 핀 블록(180)의 하부면으로 노출된 프로 핀(140)의 끝단과 연결 기판의 배선 패턴(153)은 본딩 와이어(190)에 의해 전기적으로 연결된다.
특히 핀 블록(180)은 전술된 바와 같이 프로브 핀(140)과 에폭시(130)로 구성된다. 프로브 핀(140)은 프레스 블록(120)의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며, 일단이 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하며, 프레스 블록(120)의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면을 따라서 절곡되어 있다. 그리고 에폭시(130)는 프로브 핀(140)이 프레스 블록의(120) 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 근접하게 위치할 수 있도록 프로브 핀들(140)을 성형하되, 프로브 핀(140)의 끝단이 프레스 블록(120)의 하부면으로 노출되게 성형한다.
프로브 핀(140)은 텅스텐 핀으로서, 프레스 블록(120)의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 근접하게 위치할 수 있도록 에폭시(130) 성형된 고정부(142)와, 프레스 블록(120) 상부면에 위치하는 고정부(142)의 일단과 연결되어 에폭시(130) 밖으로 돌출되어 있으며, 프레스 블록(120) 상부면의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 접촉 부(143)를 포함한다. 이때 에폭시(130)의 하부면으로 노출된 고정부(142)의 타단이 연결 기판의 배선 패턴(153)과 본딩 와이어(190)로 전기적으로 연결된다.
이때 프로브 핀의 접촉부(143)는 종래의 프로브 핀의 접촉부와 동일한 길이(D2)를 갖도록 프레스 블록(120)의 상부면에 설치되면서, 프로브 핀의 고정부(142)를 고정하는 에폭시(130)를 프레스 블록(120)의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 형성함으로써, 프레스 블록(120) 상부면의 한정된 폭(B2)에서 프로브 핀의 접촉부(143)의 길이(D2)와 프로브 핀(140)을 고정하는 에폭시(130)의 영역(E2+C2)을 확보하면서 프레스 블록(120) 상부면의 폭(B2)을 줄일 수 있다. 즉 종래와 비교하여 프레스 블록(120)의 상부면에 배치된 프로브 핀의 접촉부(143)의 길이(D2)에는 변화가 없지만, 프레스 블록(120)의 상부면에만 형성되던 에폭시를 프레스 블록(120)의 상부면 일측의 가장자리 부분으로 축소함으로써, 프로브 핀 블록(160)의 폭(A2)을 줄일 수 있다.
비록 프레스 블록(120)의 상부면에서 에폭시(130)가 차지하는 폭(E2)은 줄었지만, 프레스 블록(120)의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 위치하는 프로브 핀(140) 부분을 에폭시(130)로 성형함으로써, 고정부(142)에 연결된 접촉부(143)를 안정적으로 지지할 수 있다. 여기서 도면부호 C2는 프레스 블록(120)의 상부면 일측의 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 형성된 에폭시(130)의 폭을 나타낸다.
연결 기판(150)은 하부면에 배선 패턴(153)이 형성된 배선기판으로서, 인쇄회로기판이나 테이프 배선기판이 사용될 수 있다.. 배선 패턴(153)은 고정부(143) 의 타단과 본딩 와이어(190)로 연결되는 본딩 패드(151)와, 본딩 패드(151)와 각기 연결되며 카드 몸체(110)의 접촉 단자인 포고 핀(112)이 접촉되는 접촉 패드(152)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 프로브 핀(140)이 연결 기판(150)과 본딩 와이어(190)에 의해 전기적으로 연결되기 때문에, 연결 기판(150)은 프레스 블록(120) 하부면의 영역 안에 설치할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 종래와 같이 프로브 핀을 연결 기판에 접합하기 위해서 프레스 블록 외측으로 연결 기판을 돌출시킬 필요가 없다.
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 발명의 구조를 따르면 프레스 블록의 상부면에 배치된 프로브 핀의 접촉부의 길이에는 변화가 없지만, 프레스 블록의 상부면에 형성되는 에폭시를 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분으로 축소함으로써, 프로브 핀 블록의 폭을 줄일 수 있기 때문에, 반도체 소자의 소형화와 미세피치화에 대응할 수 있다. 이때 프레스 블록의 상부면에서 에폭시가 차지하는 폭은 줄었지만, 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 위치하는 프 로브 핀 부분을 에폭시로 성형함으로써, 프로브 핀의 접촉부를 안정적으로 지지할 수 있다.
그리고 프레스 블록의 하부면에 대응되는 에폭시의 하부면으로 노출된 프로브 핀의 끝단과 프레스 블록 하부면에 설치된 연결 기판이 본딩 와이어에 의해 연결되기 때문에, 프레스 블록 외측면으로 돌출되는 부분의 폭을 프레스 블록 외측면에 부착된 에폭시의 폭으로 한정시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 테스트될 반도체 소자의 폭에 대응되는 폭을 갖는 프로브 카드의 프로브 핀 블록으로,
    소정의 폭을 갖는 막대 형상의 프레스 블록과;
    상기 프레스 블록 상부면 일측의 가장자리 부분과, 상기 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 부착되며, 상기 프레스 블록의 하부면에 대응되는 하부면에 일단이 노출된 프로브 핀들을 포함하는 핀 블록과;
    상기 프레스 블록의 하부면에 설치되며, 하부면에 배선 패턴이 형성된 연결 기판과;
    상기 핀 블록의 하부면으로 노출된 상기 프로브 핀의 끝단과 상기 연결 기판의 배선 패턴을 연결하는 전기적 연결 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전기적 연결 수단은 본딩 와이어인 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 핀 블록은,
    상기 프레스 블록의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며, 일단이 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하며, 상기 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과 상기 가장자리 부분과 이웃하는 외측면을 따라서 절곡된 프로브 핀들; 및
    상기 프로브 핀이 상기 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과 상기 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 근접하게 위치할 수 있도록 상기 프로브 핀들을 성형하되, 상기 프로브 핀의 끝단이 상기 프레스 블록의 하부면으로 노출되게 성형하는 에폭시;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 프레스 블록과 상기 에폭시의 계면에 접착제가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 프로브 핀은,
    상기 프레스 블록의 상부면 일측의 가장자리 부분과, 상기 가장자리 부분과 이웃하는 외측면에 근접하게 위치할 수 있도록 상기 에폭시에 의해 성형된 고정부와;
    상기 프레스 블록 상부면에 위치하는 상기 고정부의 일단과 연결되어 상기 에폭시 밖으로 돌출되며, 상기 프레스 블록 상부면의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉되는 접촉부;를 포함하며,
    상기 에폭시의 하부면으로 노출된 상기 고정부의 타단이 상기 연결 기판의 배선 패턴과 상기 본딩 와이어로 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 연결 기판의 배선 패턴은,
    상기 고정부의 타단과 상기 본딩 와이어로 연결되는 본딩 패드와;
    상기 본딩 패드와 각기 연결되며 카드 몸체의 접촉 단자가 접촉하는 접촉 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 연결 기판은 상기 프레스 블록의 하부면의 영역 안에 설치된 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 프로브 핀 블록.
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