KR100606225B1 - 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로브가 소형화된 경우에도 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 견딜 수 있는 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 아치형 프로브(200)는 일단이 기판(100)에 의해 지지되어 있는 제1사분 원호부(210)와, 제1사분 원호부(210)의 타단에 연결되어 있고 기판(100)을 향해 연장하며 제1사분 원호부(210)보다 약간 짧은 제2사분 원호부(220)를 가진다. 아치형 프로브(200)의 상단부는 측정대상(반도체 웨이퍼)(B)의 전극과 접촉하게 되는 접촉면으로서 기능한다.

Description

프로브 카드{PROBE CARD}
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 아치형 프로브 카드를 이용한 프로브 카드의 단면도;
도 2는 프로브 카드의 이용 상태를 나타내는 단면도;
도 3은 프로브 카드의 아치형 프로브의 제2사분 원호부에 있어서, 제2사분 원호부의 말단부가 구형(spherical)인 것을 나타내는 도면; 및
도 4는 프로브 카드의 아치형 프로브용 보강부재가, 아치형 프로브와는 다른 부재인 것을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
A: 프로브 카드
100: 기판
200: 프로브
210: 제1사분 원호부
220: 제2사분 원호부
300: 보강부재
B: 측정대상
10: 전극
본 발명은 측정대상의 전기적 특성의 측정에 이용되는 프로브 카드에 관한 것이다.
종래, 측정대상의 전극과 접촉하게 되는 니들(needle)형 프로브와 프로브가 구비된 기판을 가지는 프로브 카드에서는, 프로브가 전극들과 접촉한 후, 전극들에 대해 가압되어(오버드라이브(overdrive)), 프로브의 소정의 접촉 압력을 확보하는 한편, 프로브가 전극들 양측의 표면에서 미끄러져(미끄러짐(scrubbing) 발생), 프로브와 전극들 간의 전기 전도를 실현한다(일본특허공개 제2001-41978호 참조).
프로브 카드에 있어서, 최근의 측정대상의 집적회로가 복잡해짐(측정대상의 전극들의 피치가 좁아짐)과 아울러, 프로브들이 소형화되고 기판상의 좁은 피치에 프로브들을 구비할 필요가 생겼다.
그러나, 니들형 프로브가 소형화되면, 프로브가 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 견딜 수 없어 파손된다. 이는 측정대상의 집적회로의 복잡성의 개선을 어렵게 한다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명은 프로브가 소형화된 경우에도 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 견딜 수 있는 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 프로브 카드는 기판과, 이 기판의 표면에 형성된 캔틸레버식 반원호 형상의 부재이고 또한 이 중심부분인 상단부가 측정대상의 전극에 접촉하는 접촉면을 이루는 프로브를 구비하고, 상기 프로브는, 일단이 기판에 의해 지지되는 제1사분 원호부와, 상기 제1사분 원호부의 타단에 접속되고 상기 제1사분 원호부보다 약간 짧은 제2사분 원호부를 가지며, 상단부가 측정대상의 전극에 접촉하고, 탄성변형하는 것에 의해, 상기 제2사분 원호부의 선단이 상기 기판에 접촉하며, 상기 기판 상에 슬라이드하도록 되어 있다.
프로브의 상단부에는 돌출된 접촉단자가 구비되는 것이 바람직하다. 프로브의 제2사분 원호부의 말단부는 구형일 수 있다. 구형 말단부 대신에, 제2사분 원호부의 말단부의 말단면이 피복될 수도 있다. 영률(young's modulus)을 높이는데 필요한 재료를 프로브에 사용할 수도 있다.
본 발명의 프로브 카드는, 측정기구의 프로버에 장착된 기판과 그 기판의 표면에 형성된 아치형 프로브를 가지는, 측정대상 측정기구의 감지부인 프로브 카드이다.
제2사분 원호부의 말단면의 일부가 피복될 수 있고, 그 부분은 기판의 표면에 접촉하는 부분이다.
아치형 프로브보다 탄성력이 큰 보강부재가 기판과 대향하는 프로브의 표면상에 길이방향을 따라 아치형 프로브와 일체로 구비될 수도 있다. 또는, 아치형 프로브보다 탄성력이 큰 보강부재가 아치형 프로브의 상단부 반대측의 아치형 프로브상의 아치형 프로브의 표면과 기판 사이에 구비될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관한 아치형 프로브를 이용한 프로브 카드를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 관한 아치형 프로브를 이용한 프로브 카드의 단면도이고, 도 2는 프로브 카드의 이용 상태를 나타내는 단면도이고, 도 3은 프로브 카드의 아치형 프로브의 제2사분 원호부에 있어서, 제2사분 원호부의 말단부가 구형인 것을 나타내는 도면이며, 도 4는 프로브 카드의 아치형 프로브용 보강부재가, 아치형 프로브와는 다른 부재인 것을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 프로브 카드(A)는 측정대상(B)에 대한 측정기구(도시 안됨)의 감지부이고, 측정기구의 프로버에 의해 유지된 기판(100)을 가져서, 기판(100)의 표면에 형성된 복수의 아치형 프로브(200)와 측정대상(B)이 대향하여 배치된다. 이하, 구성요소에 대해 상세하게 설명한다.
아치형 프로브(200)는, 레지스트 상에 패턴을 형성하고 그 패턴에 따라 기판(100)의 표면을 도금하도록 기판(100)의 표면에 레지스트를 도포하는 식으로 이 공정을 반복하여, 기판(100)의 표면에 반원호의 형상으로 기판(100)의 표면과 일체로 형성된다. 아치형 프로브(200)들의 피치는 아치형 프로브(200)들이 측정대상(B)의 대응하는 전극(10)들과 접촉할 수 있도록 측정대상(B)의 전극(10)들의 피치와 동일하고, 이 경우, 피치는 25㎛로 설정된다.
아치형 프로브(200)는 일단이 기판(100)에 의해 지지되어 있는 제1사분 원호부(first quarter circle arc portion)(210)와, 제1사분 원호부(210)의 타단에 연결되어 있고 기판(100)을 향해 연장하며 제1사분 원호부(210)보다 약간 짧은 제2사분 원호부(220)를 포함하는 형상을 가진다. 즉, 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)는 기판(100)과 대향하고 있다. 측정대상(B)의 전극(10)과 접촉하게 되는 돌출부로서의 접촉단자(230)는 아치형 프로브(200)의 상단부에 구비되어 있다.
예를 들면, 기판(100)으로서는 PCB 등이 사용된다. 기판의 표면에는 인쇄배선(도시 안됨)이 형성되어 있다. 기판(100)의 에지부에는 외부전극(도시 안됨)이 구비되어 있다. 외부전극은 인쇄배선을 통해 제1사분 원호부(210)의 일단에 전기적으로 접속되어 있다.
보강부재(300)는 아치형 프로브(200)보다 큰 탄성력을 가지는, 예를 들면 엘라스토머 등의 탄성수지이고, 프로브(200)의 상단부 반대측의 아치형 프로브의 표면과 기판(100) 사이의 간극에 구비되며, 프로브는 측정대상(B)의 전극(10)과 접촉하게 된다. 보강부재(300)는 아치형 프로브(200)의 제조공정에서 간극에 개재된다.
이러한 구성을 갖는 프로브 카드(A)는 상술한 바와 같은 측정기구의 프로버에 장착되고 측정대상(B)의 전기적 특성들을 측정하는데 이용된다. 이하, 이용방법을 상세하게 설명한다. 측정기구의 테스터와 프로브 카드(A)는 외부전극을 통해 서로 전기적으로 접속되어 있다는 것을 인지해야 한다.
우선, 기판(100)과 측정대상(B)이 서로 상대적으로 가까이 이동하도록 프로버용 구동장치가 작동된다. 이러한 이동은 아치형 프로브(200)의 접촉단자(230)와 측정대상(10)의 대응하는 전극(10)이 서로 접촉되게 한다. 그 후, 기판(100)과 측정대상(B)은 서로 가까이 이동하여 측정대상(B)의 대응하는 전극(10)에 대해 접촉단자(230)를 가압한다(즉, 오버드라이브(overdriven)).
이 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 아치형 프로브(200)가 평행하게 탄성변형 되어, 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)가 기판(100)의 표면과 접촉된 후, 기판(100)의 표면 상에서 (도 1의 화살표 방향으로) 이동한다. 보강부재(300)가 탄성적으로 변형하여 오버드라이빙(overdriving)으로 인해 아치형 프로브(200)에 가해지는 하중을 흡수한다.
이러한 프로브 카드(A)를 이용하는 경우, 아치형 프로브(200)가 평행하게 탄성적으로 변형하여, 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)가 기판(100)의 표면과 접촉한 후, 말단부(221)가 기판(100)의 표면 상에서 이동하게 되어, 오버드라이빙으로 인해 아치형 프로브(200) 상에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있다. 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)가 기판(100)과 접촉하여, 아치형 프로브(200)의 탄성변형으로 인해 접촉단자(230)가 전극(10)상에서 미끄러지기 때문에, 아치형 프로브(200)와 대응하는 전극(10) 사이의 전기 전도에 필요한 소정의 접촉 압력과 소정의 미끄럼 거리(즉, 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)가 측정대상(B)의 전극(10)의 표면 상에서 미끄러지는 거리)를 확보할 수 있다.
반원호 형상의 프로브로서, 프로브의 일단이 프로브 카드의 프로브 카드의 기판(100)의 표면에 형성 및 지지되고, 일단이 기판(100)에 의해 지지되는 제1사분 원호부(210)와, 제1사분 원호부(210)의 타단에 접속되고 제1사분 원호부(210)보다 약간 짧은 제2사분 원호부(220)를 가지며, 프로브의 거의 중앙에 위치한 프로브(200)의 상단부가 측정대상(B)의 전극(10)과 접촉하게 되는 접촉면으로서 기능하는 한, 문제를 일으키지 않고 아치형 프로브(200)에 대한 어떠한 설계변경도 수행될 수 있다.
아치형 프로브(200)의 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)는 도 3에 도시된 바와 같은 구형으로 형성되어 있기 때문에, 말단부(221)와 기판(100)의 표면 간의 마찰계수를 줄일 수 있다. 말단부의 형상을 구형으로 하면, 말단부(221)가 기판(100)의 표면 상에서 용이하게 미끄러지므로, 오버드라이빙으로 인한 하중의 분산을 향상시킬 수 있다.
제2사분 원호부(220)의 말단부(221)의 형상을 구형으로 하는 대신에, 말단부(221)가 말단면을 기판의 표면과 말단부(221)의 말단면 간의 마찰계수를 줄이는데 필요한 재료, 예를 들면 테플론(Teflon)(등록상표)이나 에틸렌 등으로 피복할 수도 있다.
아치형 프로브(200)의 강도를 증가시키기 위해, 아치형 프로브(200)가 영률을 높이는데 필요한 재료, 예를 들면 니켈 코발트, 망간, 텅스텐, 및 레늄 텅스텐(rhenium tungsten) 등을 포함하도록 만들어질 수도 있다. 아치형 프로브(200)의 상단부에는 접촉단자(230)를 구비할 필요는 없다.
상기 아치형 프로브(200)가 형성될 수 있는 기판이라면 어떠한 부재라도 기판(100)으로서 사용될 수 있고 어떠한 설계변경도 가능하다. 예를 들면, 도 1에 점선으로 도시된 바와 같이, 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)와 대향하는 기판(100)의 표면의 일부 위에, 기판(100)의 표면과 제2사분 원호부(220)의 말단부(221)의 말단면 간의 마찰계수를 줄이는데 필요한 재료, 예를 들면 테플론(등록상표)이나 에틸렌 등의 수지로 피복할 수도 있다.
보강부재(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로브(200)보다 탄성력이 높은 알루미나 등의 보강부재를 제조공정에서 길이방향을 따라 프로브(200)의 배면 상에 아치형 프로브와 일체로 형성하도록 하여 아치형 프로브(200)를 보강을 위한 다층 구조로 형성할 수도 있다. 물론, 보강부재(300)를 필수적으로 구비할 필요는 없다.
본 발명의 청구항1에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는, 반원호의 형상으로 형성된 프로브의 상단부가 측정대상의 전극과 접촉된 후, 오버드라이빙이 발생하여, 프로브가 평행하게 탄성적으로 변형되고, 이에 따라 제2사분 원호부의 말단부가 기판의 표면과 접촉한 상태에서, 기판의 양측의 표면으로 이동하기(미끄러지기) 때문에, 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 분산시킬 수 있다. 따라서, 종래기술에서 발생하던 프로브의 파손이 발생하지 않는다. 제2사분 원호부의 말단부는 기판과 접촉하기 때문에, 프로브와 전극간의 전기 전도를 얻는데 필요한 소정의 접촉압력을 확보할 수 있고, 기판과 접촉하는 제2사분 원호부의 말단을 기판의 표면 상에서 미끄러지게 하여, 프로브의 상단부를 측정대상의 전극 상에서 미끄러지게 함으로써 소정의 미끄럼 거리를 확보할 수 있다. 결국, 아치형 프로브를 소형화할 수 있기 때문에, 측정대상에 대한 집적회로의 복잡성을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항2에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는 측정대상의 전극과 접촉하는 접촉단자가 프로브의 상단부에 구비되기 때문에 전극과의 접촉을 확실하게 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항3에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는 프로브의 제2사분 원호부의 말단부가 구형이기 때문에 프로브의 제2사분 원호부의 말단부 와 기판 간의 마찰계수를 줄일 수 있다. 그 결과, 제2사분 원호부의 말단부가 기판의 표면과 접촉하면서 양측으로 용이하게 미끄러지기 때문에, 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 더욱 분산시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항4에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는, 제2사분 원호부의 말단부의 말단면이 피복되기 때문에, 프로브의 제2사분 원호부의 말단부와 기판 간의 마찰계수를 줄일 수 있어서, 결국, 오버드라이빙에 의해 야기된 하중을 더욱 분산시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항5에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는, 영률을 높이는데 필요한 재료를 프로브에 사용함으로써 프로브의 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 아치형 프로브를 소형화할 수 있다.
삭제
또한, 본 발명의 청구항7에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는, 제2사분 원호부의 말단부와 접촉하는 기판의 표면의 일부가 피복되기 때문에, 기판과 프로브 간의 마찰계수를 줄일 수 있다. 그 결과, 제2사분 원호부의 말단부가 기판의 표면과 접촉하면서 양측으로 용이하게 미끄러지기 때문에, 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 더욱 분산시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 청구항8에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는, 기판과 대향하는 프로브의 표면상에 길이방향을 따라 아치형 프로브보다 탄력성이 큰 보강부재가 아치형 프로브와 일체로 구비되기 때문에, 프로브가 소형화되는 경우에 도 종래기술에서 발생하던 프로브의 파손이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 청구항9에 관한 아치형 프로브를 이용하는 경우에는, 아치형 프로브보다 탄성력이 큰 보강부재가 아치형 프로브의 상단부의 반대측의 아치형 프로브의 표면과 기판 사이에 구비되기 때문에, 오버드라이빙에 의해 야기되는 하중을 더욱 분산시킬 수 있다. 따라서, 프로브가 소형화되는 경우에도 종래기술에서 발생하던 프로브의 파손이 발생하지 않는다.

Claims (9)

  1. 기판과, 이 기판의 표면에 형성된 캔틸레버식 반원호 형상의 부재이고 또한 그 중심부분인 상단부가 측정대상의 전극에 접촉하는 접촉면을 이루는 프로브를 구비하고,
    상기 프로브는,
    일단이 기판에 의해 지지되는 제1사분 원호부와, 상기 제1사분 원호부의 타단에 접속되고 상기 제1사분 원호부보다 약간 짧은 제2사분 원호부를 가지며, 상단부가 측정대상의 전극에 접촉하고, 탄성변형하는 것에 의해, 상기 제2사분 원호부의 선단이 상기 기판에 접촉하며, 상기 기판 상에 슬라이드하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  2. 제1항에 있어서, 돌출된 접촉단자가 상기 프로브의 상단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로브의 상기 제2사분 원호부의 말단부가 구형인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2사분 원호부의 상기 말단부의 말단면이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프로브에는, 니켈 코발트, 망간, 텅스텐 또는 레늄 텅스텐이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 제2사분 원호부의 말단면과 접촉하는 기판의 표면의 일부가 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 아치형 프로브보다 탄성력이 큰 보강부재가 상기 기판과 대향하는 프로브의 표면 상에 길이방향을 따라 상기 아치형 프로브와 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 아치형 프로브보다 탄성력이 큰 보강부재가 아치형 프로브의 상단부의 반대측의 아치형 프로브의 표면과 상기 기판 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
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