KR100657747B1 - 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사 공정에 사용되는 프로브 카드에 관한 것이다. 종래의 프로브 카드는 프로브 핀 중의 일부가 손상되었을 때 손상된 핀 만을 보수하거나 교체하기가 쉽지 않다. 본 발명의 프로브 카드는 프로브 핀들이 설치된 프로브 핀 모듈을 구비하며, 프로브 핀 모듈은 카드 기판에 탈부착이 가능하다. 따라서 단순 삽입만으로 카드 기판에 쉽게 프로브 핀을 결합할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로브 핀 모듈은 여러 개로 분할되며 각각 독립적으로 카드 기판에 탈부착될 수 있다. 따라서 손상된 프로브 핀이 설치된 모듈만을 분리하여 보수하거나 교체할 수 있다.

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Description

탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드{Probe Card Having Removable Probe Pin Module}

도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드의 단면도이며, 프로브 핀 모듈의 부착 전 모습을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드의 단면도이며, 프로브 핀 모듈의 부착 후 모습을 나타낸다.

<도면에 사용된 참조 번호의 설명>

10, 20: 프로브 카드 11, 21: 카드 기판

12, 22: 세라믹 블록 13, 23: 프로브 핀

13a, 13b, 13c: (프로브 핀의) 접합부, 고정부, 접촉부

14, 24: 에폭시 15: 납땜

21a: 삽입 구멍 21b: 도금막

23a, 23b, 23c: (프로브 핀의) 삽입부, 고정부, 접촉부

25: 프로브 핀 모듈

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사 공정에 사용되는 프로브 카드에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 프로브 핀이 설치된 프로브 핀 모듈을 카드 기판에 손쉽게 탈부착할 수 있도록 탈부착식 프로브 핀 모듈을 구비하는 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 집적회로 소자는 웨이퍼 상태에서 다수 개의 칩으로 제조된 후 전기적 특성 검사를 거치게 된다. 이러한 검사의 주된 목적은 반도체 집적회로 소자의 양품, 불량품을 미리 선별하기 위한 것이다. 이러한 검사를 통하여 웨이퍼 제조 공정의 문제점을 발견하여 피드백할 수도 있으며, 불량 반도체 칩 중에서 수리 가능한 것을 선별하여 수리를 할 수도 있다. 또한, 불량으로 판정된 반도체 칩을 조기에 선별하여 제거함으로써 이후 공정인 패키지 조립 공정의 생산성을 높일 수 있다.

웨이퍼의 전기적 특성 검사에 사용되는 검사 설비는 크게 테스터(tester)와 프로브 시스템(probe system)으로 이루어진다. 프로브 시스템에는 웨이퍼에 형성된 반도체 칩의 전극 패드와 기계적으로 접촉하는 프로브 카드(probe card)가 설치된다. 프로브 카드는 아주 가는 프로브 핀(probe pin)이 카드 기판에 고정된 구성을 가진다.

테스터에서는 검사에 필요한 소정의 신호를 발생시키고, 이 신호는 프로브 헤드를 통하여 프로브 카드에 설치된 각각의 프로브 핀으로 전달된다. 프로브 핀에 전달된 신호는 프로브 핀이 접촉하고 있는 반도체 칩의 전극 패드에 전달되어 전기 적 특성을 검사하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 프로브 카드의 종래 기술에 대하여 설명하겠다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드(10)를 나타내는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 프로브 카드(10)는 소정의 두께를 갖는 원판 형태의 카드 기판(11)과, 카드 기판(11)의 중앙에 설치된 세라믹 블록(12, 또는 세라믹 링)을 포함한다. 세라믹 블록(12)에는 반도체 칩의 전극 패드와 접촉하기 위한 다수 개의 프로브 핀(13)들이 배치된다. 프로브 핀(13)의 위치가 외부의 힘에 의하여 변하지 않도록 세라믹 블록(12)에는 에폭시(14)가 도포되어 프로브 핀(13)을 고정한다.

각각의 프로브 핀(13)은 세 부분으로 이루어진다. 프로브 핀(13)의 한쪽 끝부분(13a, 이하 '접합부'라 함)은 납땜(15)을 통하여 카드 기판(11)에 접합된다. 프로브 핀(13)의 중간 부분(13b, 이하 '고정부'라 함)은 에폭시(14)를 통하여 세라믹 블록(12)에 고정된다. 프로브 핀(13)의 반대쪽 끝부분(13c, 이하 '접촉부'라 함)은 반도체 칩의 전극 패드와 접촉하는 부분으로서, 카드 기판(11)과 반대 방향을 향하도록 소정의 각도로 구부러져 있다.

프로브 핀(13)은 웨이퍼 상태에 있는 반도체 칩의 전극 패드에 접촉할 수 있도록 가늘게 가공되어 있다. 따라서 반복적인 검사 공정을 거치면서 쉽게 변형되거나 손상될 수 있다. 일반적으로 프로브 카드(10)는 수십 개 내지 수백 개의 프로브 핀(13)을 포함하고 있는데, 이 중에서 일부만 손상되더라도 프로브 카드(10) 전체를 사용할 수 없게 된다. 따라서 프로브 카드(10) 전체를 새 것으로 교체해야 하는 데, 이는 비용 측면에서 전혀 바람직하지 않다. 이러한 이유로 종래의 경우는 손상된 프로브 핀(13)에 대하여 보수 작업을 실시하는 것이 일반적이다.

그런데 전술한 바와 같이, 프로브 핀(13)은 접합부(13a)가 납땜(15)을 통하여 카드 기판(11)에 접합되어 있고, 고정부(13b)가 에폭시(14)를 통하여 세라믹 블록(12)에 고정되어 있다. 게다가, 카드 기판(11)과의 접합은 프로브 핀(13) 낱개별로 이루어지지만, 세라믹 블록(12)과의 고정은 일련의 프로브 핀(13) 전체에 대하여 일괄적으로 이루어진다. 따라서 손상된 프로브 핀(13)을 교체하기 위하여 납땜(15)을 제거하고 카드 기판(11)으로부터 분리시키기도 어렵거니와, 손상된 프로브 핀(13)만 세라믹 블록(12)으로부터 분리시키기도 매우 어렵다.

또한, 손상된 프로브 핀(13)을 제거한 후에는 새로운 프로브 핀을 다시 납땜하고 고정하는 과정이 되풀이되어야 한다. 이처럼 납땜(15)과 에폭시(14)를 제거하여 손상된 프로브 핀(13)을 떼어내고, 다시 새로운 프로브 핀을 납땜하고 고정하는 일련의 공정들은 자동화가 거의 불가능하기 때문에, 작업자에 의하여 수작업으로 이루어지고 있는 실정이다.

이와 같이, 손상된 프로브 카드의 보수 작업은 많은 시간을 필요로 할 뿐만 아니라, 숙련된 보수 능력을 가진 전문적인 작업자를 필요로 한다. 따라서 보수 작업에 따른 시간과 비용의 손실이 적지 않게 발생하고 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프로브 카드에 설치된 프로브 핀의 일부에 손상이 생겼을 경 우, 프로브 카드 전체를 새 것으로 교체할 필요 없이, 손상된 프로브 핀만 교체할 수 있는 새로운 구조의 프로브 카드를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 손상된 프로브 핀을 신속하고 간편하게 교체하여 보수 작업에 따른 시간과 비용을 절감할 수 있는 프로브 카드를 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 카드 기판에 손쉽게 탈부착이 가능한 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드를 제공한다.

본 발명에 따른 프로브 카드는 카드 기판과, 카드 기판에 탈부착이 가능한 적어도 두 개 이상의 프로브 핀 모듈들을 포함한다. 카드 기판은 규칙적으로 형성된 다수 개의 삽입 구멍들을 구비한다. 각각의 프로브 핀 모듈은 적어도 한 개 이상의 프로브 핀을 구비한다. 프로브 핀은 삽입 구멍 쪽을 향하는 삽입부와, 삽입부의 반대쪽인 접촉부로 이루어지고, 프로브 핀의 삽입부를 삽입 구멍 안에 삽입하거나 삽입 구멍으로부터 분리할 수 있다.

본 발명에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드에 있어서, 각각의 프로브 핀 모듈은 프로브 핀이 관통하여 결합되는 세라믹 블록을 더 구비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드에 있어서, 각각의 프로브 핀 모듈은 세라믹 블록에 프로브 핀을 고정시키는 고정수단을 더 구비할 수 있다. 고정수단은 세라믹 블록에 도포되어 형성되는 에폭시일 수 있 다.

또한, 본 발명에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드에 있어서, 프로브 핀의 삽입부는 세라믹 블록으로부터 수직 방향으로 뻗어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드에 있어서, 카드 기판은 삽입 구멍의 내벽에 형성된 도금막을 더 구비하거나, 또는 삽입 구멍 안에 삽입된 전도성 소켓을 더 구비할 수 있다.

실시예

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

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 다소 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탈부착식 프로브 핀 모듈(25)을 가지는 프로브 카드(20)의 단면도이다. 도 2는 프로브 핀 모듈(25)의 부착 전 모습을, 도 3은 프로브 핀 모듈(25)의 부착 후 모습을 각각 나타낸다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드(20)는 예컨 대 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사에 사용되는 프로브 카드(20)이다. 프로브 카드(20)는 소정의 두께를 갖는 원판 형태의 카드 기판(21)을 포함한다.

카드 기판(21)에는 소정의 위치에 다수 개의 삽입 구멍(21a)들이 규칙적으로 형성되어 있다. 삽입 구멍(21a)들은 모두 카드 기판(21)의 두께 방향으로 형성되어 있으며, 각 삽입 구멍(21a)의 내벽에는 도금막(21b)이 형성된다. 다른 실시예에서 카드 기판(21)의 삽입 구멍(21a) 안에는 도금막(21b) 대신에 전도성 소켓이 삽입될 수도 있다.

카드 기판(21)은 통상적인 인쇄회로기판의 일종이다. 삽입 구멍(21a)은 인쇄회로기판의 제조 공정 중에 비아 홀(via hole)을 형성하는 공정과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 예컨대, 드릴링(drilling) 또는 레이저를 이용하는 방식이 가능하다. 삽입 구멍(21a) 내벽의 도금막(21b)은 예컨대 무전해 도금 방법으로 형성할 수 있다. 도금막(21b) 대신에 전도성 소켓이 사용되는 경우에는 삽입 구멍(21a) 안에 단순히 소켓을 끼우기만 하면 된다.

프로브 카드(20)는 카드 기판(21)과 결합 및 분리가 자유로운 탈부착식 프로브 핀 모듈(25)을 포함한다. 탈부착식 프로브 핀 모듈(25)은 적어도 두 개 이상, 많게는 다수 개가 포함된다. 각각의 프로브 핀 모듈(25)에는 적어도 한 개 이상, 많게는 수 개 내지 수십 개의 프로브 핀(23)이 설치되어 있다. 프로브 핀 모듈(25)의 개수와 프로브 핀(23)의 개수는 검사하고자 하는 반도체 칩의 유형에 따라 다를 수 있다.

각각의 프로브 핀 모듈(25)은 세라믹 블록(22)과 프로브 핀(23)과 에폭시(24)로 구성된다. 세라믹 블록(22, 또는 세라믹 링)에는 한 개 또는 그 이상의 프로브 핀(23)이 관통하여 결합된다. 프로브 핀(23)은 웨이퍼에 형성된 반도체 칩의 전기적 특성을 검사할 때, 반도체 칩의 전극 패드와 접촉하여 전기적 신호를 주고받기 위한 것이다. 프로브 핀(23)은 반도체 칩의 전극 패드와 접촉할 수 있도록 아주 가늘게 가공되며, 예컨대 텅스텐 소재로 이루어진다.

프로브 핀(23)은 세 부분으로 이루어진다. 프로브 핀(23)의 한쪽 끝부분(23a, 이하 '삽입부'라 함)은 세라믹 블록(22)으로부터 수직 방향으로 소정 길이만큼 뻗어 있으며, 프로브 핀 모듈(25)이 카드 기판(21)에 결합될 때 카드 기판(21)의 삽입 구멍(21a) 안에 삽입되는 부분이다. 프로브 핀(23)의 중간 부분(23b, 이하 '고정부'라 함)은 세라믹 블록(22)을 관통하여 결합되며, 후술하는 에폭시(24)를 통하여 세라믹 블록(22)에 고정되는 부분이다. 프로브 핀(23)의 삽입부(23a) 반대쪽 끝부분(23c, 이하 '접촉부'라 함)은 반도체 칩의 전극 패드와 접촉하는 부분으로서, 카드 기판(21)과 반대 방향을 향하도록 소정의 각도로 구부러져 있다.

프로브 핀(23)의 고정부(23b) 일부가 세라믹 블록(22)을 관통하여 고정되어 있지만, 고정력을 향상시키기 위하여 에폭시(24)와 같은 고정수단이 사용될 수 있다. 에폭시(24)는 세라믹 블록(22) 위에 도포되어 세라믹 블록(22)에 프로브 핀(23)을 단단히 고정한다. 에폭시(24) 대신에 그 밖의 고정수단을 사용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 실시예에서 보듯이, 본 발명의 프로브 카드(20)는 카드 기판(21)과 탈부착이 가능한 프로브 핀 모듈(25)을 포함한다. 세라믹 블록(22)으로부터 돌출된 프로브 핀(23)의 삽입부(23a)를 카드 기판(21)의 삽입 구멍(21a) 안에 삽입시킴으로써 카드 기판(21)에 프로브 핀 모듈(25)을 결합시킬 수 있다. 이 때 프로브 핀(23)의 삽입부(23a)는 삽입 구멍(21a) 내벽의 도금막(21b) 또는 전도성 소켓과 기계적으로 접촉하면서 전기적으로 연결된다. 이와 반대로 프로브 핀(23)의 삽입부(23a)를 카드 기판(21)의 삽입 구멍(21a)으로부터 빼냄으로써 카드 기판(21)과 프로브 핀 모듈(25)을 쉽게 분리할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 보듯이, 본 발명의 프로브 핀(23)들은 여러 개의 프로브 핀 모듈(25)에 나뉘어 설치된다. 그리고 프로브 핀 모듈(25)들은 각각 별도로 카드 기판(21)에 탈부착이 가능하다. 따라서 프로브 핀(23)들 중의 일부가 손상되었을 경우, 손상된 프로브 핀(23)이 설치된 모듈(25) 만을 분리하여 보수하거나 교체하는 것이 가능해진다.

지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브 카드는 프로브 핀들이 설치된 프로브 핀 모듈을 구비하며, 프로브 핀 모듈은 카드 기판에 탈부착이 가능하다. 따라서 종래 기술에서처럼 프로브 핀을 카드 기판에 납땜하여 고정하는 공정이 필요 없고, 단순 삽입만으로 카드 기판에 쉽게 프로브 핀을 결합할 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브 카드에서 프로브 핀 모듈은 여러 개로 분할되어 포함되며, 각각 독립적으로 카드 기판에 탈부착될 수 있다. 따라서 프로브 핀 중의 일부가 손상되더라도 프로브 카드 전체를 새 것으로 교체할 필요 없이 손상된 프로브 핀이 설치된 모듈만을 분리하여 보수하거나 교체할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 프로브 카드는 프로브 핀의 결합, 분리, 보수, 교체 등의 작업이 매우 신속하고 간편하게 이루어질 수 있다. 따라서 이상이 발생한 프로브 카드의 보수 작업에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 숙련도가 낮은 일반 작업자도 손쉽게 이러한 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (7)

1. 규칙적으로 형성된 다수 개의 삽입 구멍들을 구비하는 카드 기판; 및 상기 카드 기판에 탈부착이 가능하며 각각 적어도 한 개 이상의 프로브 핀을 구비하는 적어도 두 개 이상의 프로브 핀 모듈;을 포함하는 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드로서,

   상기 카드 기판의 상기 삽입 구멍들 각각의 내벽에 도금막 또는 전도성 소켓이 형성되고,

   상기 프로브 핀 모듈은, 상기 프로브 핀이 관통하여 결합되는 세라믹 블록; 상기 세라믹 블록으로부터 수직 방향으로 돌출되어 상기 삽입 구멍안에 삽입되거나 상기 삽입 구멍으로부터 분리되도록 형성된 삽입부와, 상기 세마믹 블록에 의해 고정된 고정부와, 상기 삽입부에 대향하게 배치되어 피검사체와 접촉되도록 상기 세라믹 블록으로부터 돌출되게 형성된 접촉부를 포함하는 프로브 핀;을 포함하고,

   상기 프로브 핀의 상기 삽입부가 상기 삽입 구멍안에 삽입될 때, 상기 삽입부는 상기 도금막 또는 상기 전도성 소켓과 기계적 및 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 각각의 상기 프로브 핀 모듈은 상기 세라믹 블록에 상기 프로브 핀을 고정시키는 고정수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드.
4. 제3항에 있어서, 상기 고정수단은 상기 세라믹 블록에 도포되어 형성되는 에폭시인 것을 특징으로 하는 탈부착식 프로브 핀 모듈을 가지는 프로브 카드.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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