KR100589759B1 - 반도체 및 전기회로 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자제품 제조공정에 필수적으로 요구되는 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판(PCB) 및 반도체 IC 검사 장비 등에 적용될 수 있는 스프링선을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체 및 전기회로 검사 장치는 다수의 고정홀이 형성된 고정판; 상기 고정판의 고정홀을 관통하고, 일측은 상기 고정홀에 고정되며, 타측은 탐침 기능을 수행하는 다수의 스프링선; 및 상기 고정판과 이격되어 설치되며, 상기 다수의 스프링선이 일정간격 이격되어 관통되는 이동판; 상기 고정판과 상기 이동판 사이에서 적어도 상기 스프링선들 사이 간격에 충진되는 탄력성과 절연성을 갖는 실리콘 수지층; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

반도체, 검사, 프로브, 탐침, 기판, 칩

Description

반도체 및 전기회로 검사 장치{Test device for semiconductor and electrical network}

도 1은 종래 기술에 따른 프로브의 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 스프링선을 이용한 프로브의 개념을 나타내기 위한 단면도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 스프링선에 실리콘을 이용해 탄성복원력을 부여하는 개념을 나타내기 위한 단면도,

도 4a 및 도 4d는 본 발명에 따른 다수의 스프링선이 작동하는 개념을 설명하기 위한 단면도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 다수의 스프링선이 복수의 이동판에 장착되어 작동하는 개념을 설명하기 위한 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 스프링선을 이용한 프로브로 웨이퍼를 검사하는 일예를 도시한 정면도,

도 7은 도 5의 개념을 적용하여 반도체를 검사하는 장치의 일예를 도시한 정면도,

도 8은 본 발명에 따른 검사장치를 복수로 설치하여 인쇄회로기판을 검사하는 장치의 일예를 도시한 정면도.

[도면의 주요 부분에 대한 설명]

1. 프로브 2. 마이크로 칩

3. 코일 스프링 4. 스프링선

5. 고정판 6. 이동판

7. 실리콘 8. 고정판 지그

9. 이동판 지그 10. 이동기구

11.간격조정기구 12. 웨이퍼 척

13. 컨텍트 보드 14. 테스트 헤드

15. 동축케이블 16. 웨이퍼

17. 테스트 보드 18. 커넥터

19. 양면인쇄회로기판 20. 수지층

본 발명은 전자제품 제조공정에 필수적으로 요구되는 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 및 반도체 IC 검사 장비 등에 적용될 수 있는 스프링선을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치에 관한 것이다.

상기 인쇄회로기판은 판면에 다수의 칩들이 장착되고 이들 칩들이 판면에 형성된 연결용 버스(BUS)에 의해 연결되는 전자 부품이다. 버스는 회로기판의 판면에 그려져 있는 라인을 따라서 전도성 재질의 물질이 도포됨으로써 형성되는 구조이다.

따라서, 라인상에 도포된 전도성 물질이 조금이라도 벗겨지게 되면, 전기적 신호가 다른 칩으로 전송될 수 없게 되어 회로 기판이 제기능을 수행하지 못하게 된다.

이들 칩들은 각각 다양한 기능을 수행할 수 있도록 되어 있고, 전기적 신호 등이 버스를 통해 각 칩들로 전송될 수 있도록 되어 있다. 이러한 회로기판이 고밀도로 집적되어 만들어진 칩이 고밀도 집적 마이크로 칩(Micro-chip)이고, 마이크로 칩은 전자 제품에 장착되어 제품의 성능을 결정하는 중요한 역할을 수행한다.

따라서, 전자 제품의 마이크로 칩이 정상적인 상태인지를 확인하기 위하여 검사 장치에 의해 검사될 필요가 있다. 이러한 검사를 수행하기 위하여, 프로브 장치(Probe Device)가 채용되어 왔고, 다수의 프로브 장치가 검사용 소켓장치(Socket Device)에 장착되어 사용되어 왔다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 프로브(1)는 마이크로 칩(2)에 접촉될 때 탄성 복원력을 제공할 수 있는 코일 스프링(3)이 내장되어 있음으로 인해서, 미세 피치(Pitch)를 갖는 반도체 직접회로 패키지 등의 검사 대상물에 대해 프로브(1) 간 거리(A)가 확보되지 않으면 측정이 불가능한 문제가 있었다.

또한, 프로브(1)에 탄성 복원력을 부여하기 위해 코일 스프링(3)을 삽입하는 제조 공정의 부가로 인해 제조 단가가 높아지는 문제를 안고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 선행 기술에 따른 문제점을 해결하고자 창안한 것으로서, 미세 피치를 갖는 인쇄회로기판(PCB) 및 반도체 IC 검사시에도 프로브 간 거리를 최대한 좁힐수 있는 반도체 및 전기회로 검사 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 탐침을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치에 있어서, 다수의 고정홀이 형성된 고정판; 상기 고정판의 고정홀을 관통하고, 일측은 상기 고정홀에 고정되며, 타측은 탐침 기능을 수행하는 다수의 스프링선; 및 상기 고정판과 이격되어 설치되며, 상기 다수의 스프링선이 일정간격 이격되어 관통되는 이동판; 상기 고정판과 상기 이동판 사이에서 적어도 상기 스프링선들 사이 간격에 충진되는 탄력성과 절연성을 갖는 실리콘 수지층; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치를 제공한다.

삭제

또한, 상기 수지층은 상기 고정판측에 인접한 제1수지층과, 상기 이동판측에 인접한 제2수지층을 가지며; 상기 제1수지층의 탄성력은 상기 제2수지층에 비해 작은 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 이동판은 상기 고정판 대비 수평이동이 가능하고, 이동판의 수평이동에 의해 상기 스프링선에 탄성복원력이 부여되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동판은 상기 고정판을 사이에 두고 복수로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링선은 금도금과 절연물이 도포된 동축케이블인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 탐침을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치에 있어서, 다수의 고정홀이 형성된 고정판; 상기 고정판의 고정홀을 관통하고, 일측은 상기 고정홀에 고정되며, 타측은 탐침 기능을 수행하는 다수의 스프링선; 및 상기 고정판과 이격되어 설치되며, 상기 다수의 스프링선이 일정간격 이격되어 관통되는 이동판; 상기 고정판의 상부표면 또는 하부표면 중 어느 일표면에 도포되어 상기 스프링선에 탄성을 부여하는 실리콘으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치를 제공한다.

삭제

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기술적 사상을 보다 구체화하여 설명하고자 한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 스프링선을 이용한 프로브의 개념을 나타내기 위한 단면도, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 스프링선에 실리콘을 이용해 탄성복원력을 부여하는 개념을 나타내기 위한 단면도, 도 4a 및 도 4d는 본 발명에 따른 다수의 스프링선이 작동하는 개념을 설명하기 위한 단면도, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 다수의 스프링선이 복수의 이동판에 장착되어 작동하는 개념을 설명하기 위한 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 스프링선을 이용한 프로브로 웨이퍼를 검사하는 일예를 도시한 정면도이고, 도 7은 도 5의 개념을 적용하여 반도체를 검사하는 장치의 일예를 도시한 정면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 검사장치를 복수로 설치하여 인쇄회로기판을 검사하는 장치의 일예를 도시한 정면도이다.

본 발명에 따른 기술적 사상은 미세 피치를 갖는 인쇄회로기판(PCB) 및 반도체 IC 검사시에도 프로브 간 거리를 최대한 좁힐수 있는 반도체 및 전기회로 검사 장치를 구성함에 있다.

이를 위해, 본 발명은 크게 탐침(probe)의 기능을 갖는 스프링선, 상기 스프링선이 고정되는 고정판, 상기 고정판의 상하부 어느 일측 또는 양측에 위치하는 이동판으로 구성된다.

도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검사장치에서 프로브(탐침)의 기능을 하는 것은 스프링선(4)으로 구성된다. 상기 스프링선(4)은 금도금과 절연물이 도포되어 있는 동축케이블로 구성되어 전기적 특성이 향상되어 있는 구조이다.

상기 스프링선(4)은 도 2a, 2b에 나타낸 바와 같이 고정판(5)에 형성되어 있는 고정홀(5a)에 고정된 구조이며, 상기 고정판(5)과 이격되어 설치된 이동판(6)에 형성된 홀(6a)을 관통하는 구조로 되어 있다.

따라서, 이동판(6)이 수평이동하게 되면 스프링선(4)이 변형되어 탄성복원력을 갖게 됨으로 인해 스프링선(4)의 말단부가 전기적으로 형성된 기판 등에 접촉되어 탐침할 수 있는 구조로 되어 있다(도 2b 'B' 참조).

또한, 상기 고정판(5)과 이동판(6)에는 고정판 지그(8), 이동판 지그(9) 및 이동기구(10)가 구성됨에 따라, 고정판(5)과 이동판(6)을 지지 및 이동 시킬수 있는 구조로 되어 있다. 상기 고정판 지그(8) 및 이동판 지그(9)는 본 발명의 특허청구범위 내에서 당업자에 의해 얼마든지 변형가능하다.

참고로, 상기에서 언급한 본 발명의 반도체 및 전기회로 검사장치는 사용중에 이동판(6)이 이동하는 것은 아니고, 제조시나 검사장치 휴지(休止)시에 고정판 (5)과 이동판(6)간의 이격거리를 상기의 고정판 지그(8) 및 이동판 지그(9)와 이동기구(10)를 조정함에 따라 다수의 스프링선(4)의 탄성복원력을 제어할 수 있는 장치이다.

여기서, 도 2c에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검사장치는 고정판(5)과 이동판(6) 사이에 수지층(20)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 수지층(20)은 탄력성과 절연성을 갖는 실리콘수지에 의해 형성될 수 있으며, 적어도 스프링선(4)들 사이간격에 충진되어 스프링선(4)들 간의 접촉을 방지함으로써, 스프링선(4)들 간의 접촉에 의한 크로스토크(cross-talk, 누화(漏話))현상을 방지할 수 있다.

한편, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용된 스프링선(4)에 또 다른 방법으로 탄성복원력을 부여하는 개념을 나타낸 것으로서, 고정판(5) 표면에 실리콘(7)을 도포,부착하여, 이동판(6)을 이동시키지 않고서도 실리콘(7)의 탄성을 이용하여 스프링선(4)에 탄성복원력을 부여함에 따라 스프링선(4)이 탐침작업을 할 때, 검사대상물에 항시 가압할 수 있는 할 수 있는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 작용은 도 3b 'C'에 도시된 바와 같이 스프링선(4)이 상기 고정판(5) 표면의 실리콘(7)에 고정되어 있기 때문에, 스프링선(4)의 일측 말단이 탐침 작업을 할 때, 검사대상물과의 접촉점의 표면정도(Surface Toughness)에 따라 스프링선(4)이 상하 이동을 하기 때문에 이루어지게 된다.

한편, 도 4a는 본 발명에 따른 다수의 스프링선(4)이 장치 되었을때, 스프링 선(4)이 작동하는 개념을 나타낸 것으로서, 이동판(6)이 수평이동되어 스프링선(4)이 변형되어도 각각의 스프링선(4)들이 기계적 특성이 동일함으로 인해 같은 만곡(彎曲)으로 휘어짐에 따라 옆의 스프링선(4)과 접촉하지 않는 구조로 되어 있다(도 4a 'D' 참조).

또한, 상기에 언급한 바와 같이 스프링선(4)은 금도금과 전기절연물이 도포된 동축케이블이기 때문에 전기적 특성(전도성 및 절연성)이 우수함에 따라 다수의 스프링선(4)을 설치하더라도 정도가 높은 데이터를 추출할 수 있는 이득을 얻을수 있는 구조이다.

참고로, 도 4b는 도 4a I-I'의 단면을 도시한 것으로서, 다수의 스프링선(4)을 기계적 강도를 유지할 수 있을때까지 서로 근접하여 평면 배열할 수 있다는 것을 보여준다.

한편, 도 4c에 예시된 바와 같이, 도 4a 및 도 4b의 검사장치에도 고정판(5)과 이동판(6)에 전술한 수지층(20)을 형성하여 스프링선(4)들 간의 접촉을 방지함으로써, 크로스토크(cross-talk, 누화(漏話))현상을 방지할 수 있다.

또한, 수지층(20)은 도 4d에 도시된 바와 같이, 스프링선(4)의 굴곡영역을 기준으로 고정판(5)측에 인접한 제1수지층(20a)과, 이동판(6)측에 인접한 제2수지층(20b)으로 형성될 수도 있다. 이때, 제1수지층(20a)의 탄성력은 제2수지층(20b)에 비해 작은 실리콘수지로 형성되도록 하여 제1수지층(20a)에 의한 스프링선(4)의 고정과 제2수지층(20b)에 의한 스프링선(4)의 탄성작용을 도모할 수 있다. 이러한, 제1수지층(20a)과 제2수지층(20b)은 각각 탄성력이 상이한 실리콘젤라틴 (silicon gel)과 실리콘엘라스토머(silicon elastomer)에 의해 형성될 수 있다.

한편, 도 5a는 고정판(5)을 중심으로 복수의 이동판(6)을 구성하여 탐침 스프링선(4)을 장치한 것으로서, 반도체 패키지 형태의 IC를 테스트 할 수 있는 구조이다.

스프링선(4)들은 고정판(5)에 고정되며 상기 고정판(5)을 사이에 두고 상하로 위치하는 이동판(6)의 수평이동에 의해 탐침작용을 하는 스프링선(4)에 탄성이 부여될 수 있는 구조로 되어 있다(도 5 'E' 참조).

참고로, 상기 고정판(5) 및 이동판(6)에는 상기 스프링선(4)의 강도를 조정하기 위해 고정판(5)과 이동판(6) 간의 이격거리를 조정할 수 있는 기구가 구성된다. 고정판(5)과 이동판(6) 간의 이격거리 조정을 위한 기구는 본 발명이 추구하는 특허청구범위 내에서 얼마든지 변형가능하게 구성할 수 있음은 당업자에게 있어서는 자명할 것이다.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 각 이동판(6)과 고정판(5) 사이에 전술한바와 같은 수지층(20)을 형성할 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 설명하고자 한다.

하기에 언급하는 실시예 1과 실시예 2 및 실시예 3은 본 발명에 따른 권리범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명이 추구하는 특허청구범위가 산업에 적용된 예로서 이해되어야 할 것이다.

실시예 1은 도 2 내지 도 4에 적용된 탐침 스프링선(4)을 이용하여 반도체를 검사하는 것을 보여주는 일실시예이다.

실시예 2는 도 5에 적용된 탐침 스프링선(4)을 이용하여 패키지 형태의 검사대상물을 검사하는 것을 보여주는 일실시예이다.

실시예 3은 실시예 1에서 적용된 장치를 상하로 구성하여 양면 회로로 구성된 검사 대상물을 검사하는 것을 보여주는 일실시예이다.

[실시예 1]

도 6에 도시된 바와 같이, 스프링선(4)의 일단은 테스트 헤드(14)의 컨텍트 보드(13)에 직접 접속된 구조이며, 탐침 작용을 하는 스프링선(4)의 타단은 웨이퍼 척(12)에 고정된 웨이퍼(16)에 닿아 있고, 상기 스프링선(4)이 고정된 고정판(5)과 상기 스프링선(4)이 관통하는 이동판(6)의 양측에는 간격조정기구(11)가 구성되어 있다.

상기 간격조정기구(11)는 이동판(6)을 수평이동시켜 탐침역할을 하는 다수의 스프링선(4)에 탄성복원력을 부여하는 기능을 하는 구조로 되어 있으며, 상기 스프링선(4)이 컨텍트 보드(13)에 직접 접속됨으로 인해 고가의 프로브 카드(Prober Card)를 사용하지 않음으로써 제조 단가를 낮출수 있는 부가적인 장점을 갖는 구성이다.

참고로, 상기 간격조정기구(11)는 본 발명의 특허청구범위 안에서 용이하게 구성할 수 있음은 당업자에게 있어서는 자명할 것이다.

상기 스프링선(4)은 전기적인 성능과 임피던스매칭을 위해 스프링선(4)에 금 도금과 절연물 도포를 반복하여 적층된 동축케이블로 구성할 수 있다.

[실시예 2]

도 7에 도시된 바와 같이, 실시예 2는 반도체 패키지 형태의 IC를 테스트 할 수 있도록 구성되어 있다.

고정판(5)에 고정된 스프링선(4)의 양단이 상기 고정판(5)의 상하부로 이격설치된 이동판(6)을 관통하여 일측은 테스트 보드(17)에 타측은 웨이퍼 척(12)에 고정된 웨어퍼(16)에 닿아 있는 구조로 되어 있다.

상기 테스트 보드(17)와 컨텍트 보드(13)는 통상의 동축케이블(15)로 연결되어 전기적인 신호를 주고 받을수 있는 구성이다.

또한, 실시예 1에서 언급한 바와 같이, 상기 스프링선(4)이 고정된 고정판(5)과 상기 스프링선(4)이 관통하는 이동판(6)의 양측에는 간격조정기구(11)가 구성되어 있다.

상기 간격조정기구(11)는 고정판(5)과 이동판(6)의 간격을 조정하는 기능을 하며, 또한 이동판(6)을 수평이동시켜 탐침역할을 하는 다수의 스프링선(4)에 탄성복원력을 부여하는 기능을 하는 구조이다.

상기 간격조정기구(11)는 본 발명의 특허청구범위 안에서 당업자에 의해 얼마든지 변형가능하며, 제어기구를 부가하여 장치할 수 있음은 자명하다.

[실시예 3]

도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 3은 양면으로 구성된 인쇄회로기판(19) 등의 검사대상물을 검사할 수 있도록 구성된 것으로서, 실시예 1에서 적용된 장치를 상하로 구성한 구조이다.

스프링선(4)은 커넥터(18)에 직접 접속되어 테스트 소켓(Test Socket, 미도시)에 연결되는 구조이며, 탐침측은 양면인쇄회로기판(19)의 상하부를 동시에 판독할 수 있는 구조로 되어 있어서, 동시에 데이터를 추출할 수 있는 구성이다.

또한, 실시예 1 및 2에서 언급한 바와 같이, 상기 스프링선(4)이 고정된 고정판(5)과 상기 스프링선(4)이 관통하는 이동판(6)의 양측에는 간격조정기구(11)가 구성되어 있다.

상기 간격조정기구(11)는 고정판(5)과 이동판(6)의 간격을 조정하는 기능을 하며, 또한 이동판(6)을 수평이동시켜 탐침역할을 하는 다수의 스프링선(4)에 탄성복원력을 부여하는 기능을 하는 구조이다.

또한, 상기 간격조정기구(11)는 본 발명의 특허청구범위 안에서 당업자에 의해 얼마든지 변형가능하며, 제어기구를 부가하여 장치할 수 있음은 자명할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 스프링선을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치를 구성함에 따라, 미세 피치를 갖는 인쇄회로기판(PCB) 및 반도체 IC 검사시에도 프로브 간 거리를 최대한 좁힐수 있을 뿐만 아니라, 스프링선을 프로브로 채용함으로 인해 제조상의 단가를 낮출수 있는 효과가 기대 된다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 탐침을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치에 있어서,

   다수의 고정홀이 형성된 고정판;

   상기 고정판의 고정홀을 관통하고, 일측은 상기 고정홀에 고정되며, 타측은 탐침 기능을 수행하는 다수의 스프링선; 및

   상기 고정판과 이격되어 설치되며, 상기 다수의 스프링선이 일정간격 이격되어 관통되는 이동판;

   상기 고정판과 상기 이동판 사이에서 적어도 상기 스프링선들 사이 간격에 충진되는 탄력성과 절연성을 갖는 실리콘 수지층;

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 수지층은 상기 고정판측에 인접한 제1수지층과, 상기 이동판측에 인접한 제2수지층을 가지며;

   상기 제1수지층의 탄성력은 상기 제2수지층에 비해 작은 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치.
4. 삭제
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 이동판은 상기 고정판 대비 수평이동이 가능하고, 이동판의 수평이동에 의해 상기 스프링선에 탄성복원력이 부여되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 이동판은 상기 고정판을 사이에 두고 복수로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 스프링선은 금도금과 절연물이 도포된 동축케이블인 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치.
8. 탐침을 이용한 반도체 및 전기회로 검사 장치에 있어서,

   다수의 고정홀이 형성된 고정판;

   상기 고정판의 고정홀을 관통하고, 일측은 상기 고정홀에 고정되며, 타측은 탐침 기능을 수행하는 다수의 스프링선; 및

   상기 고정판과 이격되어 설치되며, 상기 다수의 스프링선이 일정간격 이격되어 관통되는 이동판;

   상기 고정판의 상부표면 또는 하부표면 중 어느 일표면에 도포되어 상기 스프링선에 탄성을 부여하는 실리콘

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 및 전기회로 검사 장치.

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