KR100632485B1 - 완충형 프로브카드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 복수개의 구멍이 형성된 보강판; 보강판 하부에 평행하게 위치된 인쇄회로기판; 인쇄회로기판 하부에 평행하게 위치된 세라믹구조물; 보강판, 인쇄회로기판 및 세라믹구조물과 수직되게 형성하고 이들을 겹합시켜 정렬시키며 평탄도를 조절하는 평탄조절장치; 인쇄회로기판에서 세라믹구조물에 수직으로 끼워져 납땜되어 고정되는 수직형탐침; 세라믹구조물 하부에 평행하게 위치되고 상기 세라믹구조물에 고정된 상기 수직형탐침이 일방향으로 움직일 수 있는 유격을 포함하는 홈이 형성된 세라믹슬릿; 및 인쇄회로기판, 세라믹구조물과 수직되게 형성하고 이들을 서로 결합하고 정렬시키는 정렬봉을 구비하는 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드가 제공된다. 개시된 완충형 프로브카드에 의하면, 수직형 탐침에 1차, 2차 완충작용을 수행할 수 있는 수단을 설치함으로써, 전기적 다이분류{Electrical die sorting;EDS}검사시 수직형 탐침에서 유발될 수 있는 반도체 칩의 패드손상을 억제할 수 있다. 이에 따라, 수직형 탐침의 수명을 연장시킴과 동시에 수직형 탐침의 간편한 구조로 전기적 도전능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 손상된 탐침의 교체가 용이한 효과를 가지고 있다.

프로브카드, 프로빙, 신호전달, 반도체검사, 수직형 탐침, 완충수단

Description

완충형 프로브카드{Probe card of buffering type}

도 1은 종래기술에 따른 탐침을 포함하는 프로브카드의 단면도,

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브카드의 단면도,

도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브카드의 사시도,

도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브카드의 단면도,

도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브카드의 사시도,

도 4는 도 2a에 도시된 프로브카드용 인쇄회로기판의 평면도,

도 5a 및 도 5b는 도 2a에 도시된 프로브카드에서 인쇄회로기판을 제외한 부분의 단면도,

도 6a는 도 5a에 도시된 텅스텐 수직형 탐침이 반도체 칩의 패드와 접촉했을 때의 형상을 나타낸 단면도,

도 6b는 도 5b에 도시된 와이어 수직형 탐침이 반도체 칩의 패드와 접촉했을 때의 형상을 나타낸 단면도,

도 6c는 도 6b에 도시된 수직형탐침이 복수개의 형상인 단면도,

도 7a는 ㄱ 자형 세라믹슬릿의 측면, 평면, 정면 사시도,

도 7b는 ㄷ 자형 세라믹슬릿의 측면, 평면, 정면 사시도,

도 8은 패턴인쇄회로기판의 분할장착된 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...종래 프로브카드 1...에폭시

3...탐침 9...패턴납땜

97...구조물뚜껑 98...손잡이

99...세라믹볼트 100...인쇄회로기판

101...보강판 102...보강판뚜껑

103...평탄조절장치 104...세라믹구조물

105...세라믹정렬봉 106...완충형세라믹슬릿

107...텅스텐, 와이어 및 브레이드 수직형탐침

108...액체납땜부 109,110...액체실리콘

111...패턴PCB 112...인터포즈

113...텅스텐 수직형탐침 114...와이어 수직형탐침

본 발명은 반도체 소자의 전기적 검사용 프로브카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 상태의 칩을 전기적으로 검사하는데 완충수단을 이용하여 힘의 분산이 이루어지게 함으로써, 패드 손상을 억제하고 다수의 집적회로{Integrated Circuit; IC}칩을 한번에 테스트 할 수 있는 완충형 프로브카드에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼 상태로 제조가 완료된 반도체 칩은 액정 표시소자{Liquid crystal display;LCD}나, 반도체 패키지로 조립되기 이전에 그 전기적 특성을 검사하는 전기적 다이분류{Electrical die sorting;EDS}검사를 실시한다.

상기 EDS 검사 결과에 의하여 양품의 반도체 칩은 LCD나, 반도체 패키지로 조립이 진행되고, 불량의 반도체 칩은 조립되지 않고 폐기처분된다. 이러한, EDS 검사는 컴퓨터에 각종 측정기기들이 내장된 테스터와 피검사체인 웨이퍼의 단위 반도체 칩을 전기적으로 접촉시킬 수 있는 프로브카드가 탑재된 프로버 스테이션{prober station}을 이용하여 수행된다.

상기 프로브카드는 반도체 소자의 제조공정 중 웨이퍼에 있는 반도체 칩의 미세패턴과 전극의 특성을 검사하기 위하여 반도체 칩의 패드와 테스터를 연결시키는 중간매개체로 활용되며, 프로브카드에 있는 각각의 탐침이 반도체 칩의 패드와 직접 접촉된다.

따라서 해당 반도체 칩의 전기적 기능에 대한 특성을 양품 및 불량 형태로 검사한다. 이러한 프로브카드는 현재 반도체 소자는 물론 LCD 나 피디피{Plasma display panel;PDP}의 EDS 검사에도 활용되는 등 그 적용범위가 점차 넓어지고 있는 실정이다.

도 1은 종래기술에 따른 탐침을 포함하는 프로브카드의 단면도이다. 도면을 참조하면, 인쇄회로기판에 반도체 칩의 패드와 접촉되는 복수개의 탐침(3)이 형성된 것을 보여준다.

그러나, 종래의 프로브카드(10)는 에폭시(1)가 온도 변화에 민감하여 얼라인 포인트{align point}가 틀어져 상기 패드의 측정범위나 평탄도 차이로 인한 오픈패 일(open fail)이 발생하여 칩을 형성할 수 없다. 따라서, 멀티칩 테스트에 한계점을 발생할 수 있다.

또한, 탐침(3)의 길이가 일정하지 않아 패드에 손상을 주며 신호전달속도가 일정하지 않는 문제점이 있다. 덧붙여, 인쇄회로기판{printed circuit board;PCB}의 패턴에 납땜(9)을 하면서 플럭스를 쓰게 될 때, 제거가 되지 않거나 냉납이 되었을 시 신호전달이 되지 않는 문제점을 발생할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 반도체 웨이퍼상의 각 칩을 검사하기 위한 장비의 소모품으로서, 프로브와 웨이퍼 칩 패드의 정확한 위치 정도에 의한 검사정확도를 확보하고 세라믹슬릿를 이용한 조립식 완충형 프로브카드의 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시 예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 완충형 프로브카드는 복수개의 구멍이 형성된 보강판; 상기 보강판 하부에 평행하게 위치된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 하부에 평행하게 위치된 세라믹구조물; 상기 보강판, 인쇄회로기판 및 세라믹구조물과 수직되게 형성하고 이들을 겹합시켜 정렬시키며 평탄도를 조절하는 평탄조절장치; 상기 인쇄회로기판에서 상기 세라믹구조물에 수직으로 끼워져 납땜 되어 고정되는 수직형탐침; 상기 세라믹구조물 하부에 평행하게 위치되고 상기 세라믹구조물에 고정된 상기 수직형탐침이 일방향으로 움직일 수 있는 유격을 포함하는 홈이 형성된 세라믹슬릿; 및 상기 인쇄회로기판, 세라믹구조물과 수직되게 형성하고 이들을 서로 결합하고 정렬시키는 정렬봉을 구비한다.

여기서, 상기 수직형탐침은 텅스텐탐침 또는 와이어탐침 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 수직형탐침은 상기 인쇄회로기판과 액체납으로 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수직형탐침은 상기 세라믹슬릿과 액체실리콘으로 고정되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 수직형탐침의 두께는 20~80㎛ 인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 세라믹슬릿은 ㄱ, ㄷ 자 형상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 인쇄회로기판과 상기 세라믹구조물에 개재된 패턴인쇄회로기판을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 패턴인쇄회로기판은 분할장착이 가능한 것이 바람직하다.

또한, 상기 인쇄회로기판과 상기 패턴인쇄회로기판에 개재된 인터포즈를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브카드의 단면도, 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브카드의 사시도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브카드는 복수개의 구멍이 형성된 보강판(101)과, 상기 보강판(101) 표면과 세라믹볼트(99)로 체결된 보강판 뚜껑(102)과, 상기 보강판(101) 측면에 결합된 손잡이(98)를 구비한다.

또한, 상기 보강판(101) 하부에 평행하게 위치된 인쇄회로기판(100)과, 상기 인쇄회로기판(100) 하부에 평행하게 위치된 세라믹구조물(104)과 상기 보강판(101), 인쇄회로기판(100) 및 세라믹구조물(104)과 수직되게 형성하고 이들을 겹합시켜 정렬시키며 평탄도를 조절하는 평탄조절장치(103)를 구비한다.

또한, 상기 인쇄회로기판(100)에서 상기 세라믹구조물(104)에 수직으로 끼워져 납땜되어 고정되는 수직형탐침(107)과, 상기 세라믹구조물(104) 하부에 평행하게 위치되고 상기 세라믹구조물(104)에 고정된 상기 수직형탐침(107)이 일방향으로 움직일 수 있는 유격을 포함하는 홈이 형성된 세라믹슬릿(106)과, 상기 세라믹슬릿(106) 하부에 평행하게 위치된 구조물뚜껑(97) 및 상기 인쇄회로기판(100), 세라믹구조물(104)과 수직되게 형성하고 이들을 서로 결합하고 정렬시키는 정렬봉(105)을 구비한다.

상기 보강판(101)은 상기 인쇄회로기판(100) 및 상기 수직형탐침(107)의 강도를 보완하고 휨을 방지한다. 또한, 상기 정렬봉(105)은 상기 세라믹구조물(104)과 상기 인쇄회로기판(100)의 포인트를 맞추는 역할을 한다.

또한, 상기 세라믹구조물(104)은 세라믹슬릿(106)의 휨을 방지하여 상기 세라믹구조물(104) 내부의 부품들을 정확하게 정렬시킨다.

상기 수직형탐침(107)은 텅스텐탐침 ,와이어탐침 및 브레이드탐침 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 수직탐침 역할을 하여 웨이퍼의 산화막을 제거한다. 또한, 도 2a의 확대된 부분에서 상기 수직형탐침(107)은 상기 인쇄회로기판(100)과 액체납(108)으로 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 도 2a의 확대된 부분에서 상기 수직형탐침(107)의 상단, 하단 고정부와 상기 세라믹슬릿(106)은 액체실리콘(110)으로 고정되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 액체실리콘(110)은 상기 수직형탐침(107)의 1차 완충작용을 하는 역할을 한다.

한편, 수직형탐침(107)이 웨이퍼패드에 접촉될 때, 상기 수직형탐침(107) 및 패드에 많은 힘이 집중되어 상기 패드에 손상을 입힐 수 있다. 따라서, 상기 패드의 손상을 억제하기 위하여 상기 액체실리콘(110,109)을 이용하여 수직형탐침(107) 이 휘지않게 잡아주는 완충작용을 하고, 공간을 이용하여 S자로 휘도록 하는 역할을 하며, 이물질을 방지한다.

더욱이, 상기 수직형탐침(107)의 두께는 20~80㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 수직형탐침(107)의 두께가 20㎛ 미만일 경우 가공의 한계 및 휘어질 수 있는 문제가 유발될 수 있고, 80㎛를 초과할 경우 패드피치 적용이 되지않는 문제를 유발시킬 수 있다.

한편, 상기 세라믹슬릿(106)은 ㄱ, ㄷ 자 형상인 것이 바람직하고, 좌표값 및 수직형탐침(107)의 포인트를 잡아준다. 또한, 상기 세라믹슬릿(106)은 사이에 공간을 주어 상기 수직형탐침(107)이 S자형으로 휘도록 함으로써 2차 완충역할을 한다.

도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브카드의 단면도, 도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브카드의 사시도이다.

여기서, 앞서 도시된 도 2a 및 도 2b에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.

도면을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 세라믹구조물(104)에 개재된 패턴인쇄회로기판(111)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기의 구성은 수직형탐침(107)과 연결되어 각각의 시그널을 연결하는 역할을 하고, 종래의 일체형 원판구성과 달리 분할장착이 가능한 분할구성으로 되어 있어 수직형탐침(107)이 손상되었을 때 손상된 상기 수직형탐침이 포함된 낱개의 패턴인쇄회로기판만을 분리하여 손상된 탐침을 교체하기가 용이한 효과가 있다. 또한, 분할장착으로 구성되어 있어 포인트를 맞추기 쉬운 장점이 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 패턴인쇄회로기판(111)에 개재된 인터포즈(112)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기의 구성은 상기 패턴인쇄회로기판(111)과 인쇄회로기판(100)의 접속을 위해 중간에 쓰이는 포고핀(Pogo pin) 역할을 한다.

도 4는 도 2a에 도시된 프로브카드용 인쇄회로기판의 평면도이다. 상기 프로브카드용 인쇄회로기판과 내부에는 와이어, 브레이드 및 텅스텐 탐침을 통하여 시그널이 전달된다.

도 5a 및 도 5b는 도 2a에 도시된 프로브카드에서 인쇄회로기판을 제외한 부분의 단면도이다. 도시된 바와같이, 상기 수직형탐침(107)은 EDS검사를 수행하지 않는 경우에는 수직일자형을 유지하고, 하부 수직형탐침(107) 돌출부위에 액체실리콘(110)을 이용하여 1차 완충역할을 한다.

도 6a는 도 5a에 도시된 텅스텐 수직형 탐침이 반도체 칩의 패드와 접촉했을 때의 형상을 나타낸 단면도, 도 6b는 도 5b에 도시된 와이어 수직형 탐침이 반도체 칩의 패드와 접촉했을 때의 형상을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 6c는 도 6b에 도시된 수직형탐침이 복수개의 형상인 단면도이다. 도시된 바와같이, 반도체 칩의 패드와 연결되어 높은 하중을 가지고 눌러질 때에는 세라믹슬릿(106)의 2차 홀가공을 이용하여 와이어(114), 텅스텐(113) 및 브레이드(미도시) 탐침이 S자형으로 휘어 제2의 완충역할을 한다.

또한, 3차 홀가공에서 평면에 가공을 하여 텅스텐 및 와이어가 수직으로 서 있게 만들어 프로브카드용 인쇄회로기판에 연결되어 신호를 전달하며 일정한 힘으로 반도체 칩의 패드와 접촉하게 함으로써 제3차 완충역할을 하여 패드손상을 억제하고 탐침의 수명을 연장시킨다.

도 7a는 ㄱ 자형 세라믹슬릿의 측면, 평면, 정면 사시도, 도 7b는 ㄷ 자형 세라믹슬릿의 측면, 평면, 정면 사시도이다. 상기 세라믹슬릿(106)은 좌표값 및 수직형탐침(107)의 포인트를 잡아주고, 상기 세라믹슬릿(106) 사이에 공간을 주어 상기 수직형탐침(107)이 S자형으로 휘도록 하게 함으로써 2차 완충역할을 한다.

도 8은 패턴인쇄회로기판의 분할장착된 사시도이다. 도면을 참조하면, 낱개의 패턴인쇄회로기판이 일정한 공간을 유지하며 연결되어 있어 수직형탐침(107)이 손상되었을 때 상기 손상된 수직형탐침이 포함된 패턴인쇄회로기판만을 분리하여 탐침을 용이하게 교체할 수 있는 효과가 있다. 또한, 분할장착으로 구성되어 있어 포인트를 맞추기 쉬운 장점이 있다. 상기 패턴인쇄회판(111)은 4~10개의 분할된 패턴인쇄회로기판으로 분할장착이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 완충형 프로브카드에 따르면,

첫째, 수직형탐침이 1차 수직완충작용을 하고, 2차 세라믹슬릿에서 유격을 통하여 휘어짐에 따라 높은 하중으로 반도체 칩의 패드와 접촉되더라도 어느 특정 탐침에 집중된 힘에 의하여 반도체 칩의 패드 손상이 유발되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, EDS검사가 반복되는 동안 탐침에 가해지는 피로도 특성을 개선하여 수직형탐침의 수명을 연장시킬 수 있다.

셋째, 수직형탐침의 길이가 동일하기 때문에 반도체 칩을 검사하는 동안 노이즈(noise)의 영향을 최소화 할 수 있으며 균일한 도전능력을 확보할 수 있다.

넷째, 세라믹 재질을 사용하였기 때문에 열에 대한 치수 변형이 적다.

다섯째, 패턴인쇄회로기판의 분할장착이 가능하여 손상된 수직형탐침의 교체가 용이하고 포인트를 맞추기 쉬운 장점이 있다.

Claims (9)

1. 복수개의 구멍이 형성된 보강판;

   상기 보강판 하부에 평행하게 위치된 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판 하부에 평행하게 위치된 세라믹구조물;

   상기 보강판, 인쇄회로기판 및 세라믹구조물과 수직되게 형성하고 이들을 겹합시켜 정렬시키며 평탄도를 조절하는 평탄조절장치;

   상기 인쇄회로기판에서 상기 세라믹구조물에 수직으로 끼워져 납땜되어 고정되는 수직형탐침;

   상기 세라믹구조물 하부에 평행하게 위치되고 상기 세라믹구조물에 고정된 상기 수직형탐침이 일방향으로 움직일 수 있는 유격을 포함하는 홈이 형성된 세라믹슬릿;

   상기 인쇄회로기판, 세라믹구조물과 수직되게 형성하고 이들을 서로 결합하고 정렬시키는 정렬봉; 및

   상기 인쇄회로기판과 상기 세라믹구조물에 개재된 패턴인쇄회로기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수직형탐침은 텅스텐탐침, 브레이드탐침 및 와이어탐침 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 수직형탐침은 상기 인쇄회로기판과 액체납으로 고정되는 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 수직형탐침은 상기 세라믹슬릿과 액체실리콘으로 고정되는 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 수직형탐침의 두께는 20~80㎛ 인 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 세라믹슬릿은 ㄱ, ㄷ 자 형상인 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,

   상기 패턴인쇄회로기판은 분할장착이 가능한 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판과 상기 패턴인쇄회로기판에 개재된 인터포즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 완충형 프로브카드.

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