KR100671282B1 - 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록 및 이를 이용한 프로브카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 검사용 니들을 수직으로 세운 뒤 상기 니들 사이에 절연체를 개입시켜 일체화 하되 니들 하단의 탐침부를 지그상에서 정렬시켜 블록화 함으로써, 후공정으로 상기 탐침부의 정렬 작업 및 정렬 작업에 사용되는 가이드필름이 불필요하고 상기 니들을 고정시키기 위한 소켓이 필요 없는 프로브 블록 및 상기 프로브 블록을 이용한 프로브 카드에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명 한 실시예의 프로브 블록은 인쇄회로기판의 기판 전극패드와 접촉되는 기판 탐침부가 상단에 형성되고 웨이퍼의 전극패드와 접촉되는 웨이퍼 탐침부가 하단에 형성된 다수개의 니들; 상기 니들과 니들 사이에 배치되어 상기 탐침부들이 동일한 간격 및 높이로 정렬되도록 상기 니들들을 접착제로 접착시키는 다수개의 절연체; 그리고 상기 탐침부들의 정렬이 흐트러지지 않도록 상기 니들들과 상기 절연체들을 고정시키는 니들 지지판으로 구성한 특징이 있다.

니들, 절연체, 접착제, 니들 지지판

Description

반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록 및 이를 이용한 프로브 카드{Probe block and Probe card}

도 1은 본 발명 한 실시예의 프로브 블록의 분리 사시도

도 2는 본 발명 한 실시예의 프로브 블록의 조립 사시도

도 3은 본 발명 한 실시예의 프로브 블록의 측단면도

도 4는 본 발명 한 실시예의 프로브 블록의 일부 확대 평단면도

도 5는 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 분리 사시도

도 6은 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 조립 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 프로브 블록 20 : 니들

21 : 기판 탐침부 22 : 웨이퍼 탐침부

23 : 완충홈 24 : 압착면

25 : 홈 30 : 절연체

31 : 접착제 32 : 홈

40 : 니들 지지판 41 : 돌기

50 : 인쇄회로기판 51 : 기판 전극패드

52 : 기판 지지대 60 : 웨이퍼

61 : 웨이퍼 전극패드 70 : 인서트 플레이트

71 : 인서트 홀 80 : 프로브 블록 고정판

81 : 가이드 홀

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록 및 이를 이용한 프로브 카드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 니들을 수직으로 세워 인쇄회로기판의 전극패드 및 웨이퍼의 전극패드와 접촉되도록 하되 이들 니들들이 절연체와 접착 고정되는 과정에서 이들의 탐침부들이 자동 정렬되도록 블록화 함으로써, 별도의 가이드 필름이 필요 없고 니들들의 탐침부를 압착하여 에칭공정이 생략되는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록 및 이를 이용한 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼에 형성된 단위 칩들의 전기적 특성을 검사하기 위하여 프로브 카드가 사용된다. 종래의 프로브 카드는 상기 웨이퍼의 단위 칩들에 형성된 전극패드에 일대일 대응되는 니들이 수평으로 인쇄회로기판에 장착되었으며 니들과 인쇄회로기판은 납땝에 의해 전기적으로 연결되는 방식을 채용하였다.

그러나 웨이퍼의 단위 칩들이 고집적화 됨에 따라 니들 간격이 더욱 조밀해져 납땝 및 조립하는데 어려움이 수반되었다. 이를 해소하기 위하여 최근에는 니들을 수직으로 세우고 인쇄회로기판에는 납땝 없이 접촉하는 방식으로 회로를 구성하는 기술들이 제안되고 있다.

국내특허 제487557호, 국내등록실용 제314140호 및 국내등록실용 제352417호는 프로브 카드의 니들을 수직으로 세우고 이들 니들은 슬롯(slot) 방식으로 소켓에 꼽아 간격 유지 및 고정시키는 방식을 채택함으로써, 니들을 보다 많이 나열하여 웨이퍼의 고직접 단위 칩들을 검사할 수 있었다.

그러나 상기 소켓에 상기 니들이 꼽히는 슬롯을 40㎛ 내외의 크기로 형성하는 기술이 어렵고, 니들 하단의 웨이퍼 전극패드용 탐침부들을 정렬시키기 위하여 별도의 가이드필름을 사용해야 되므로 구성이 복잡한 등의 단점이 있었다. 그리고 웨이퍼의 전극패드에 콘택트(contact)하기 위하여 니들의 탐침부는 별도의 에칭공정으로 그 두께를 조절해야 되는 후가공이 있으므로 공정이 복잡해지는 등의 단점이 있었다.

국내특허 제343883호는 한쌍의 가이드축에 니들을 꼽아 고정시키는 기술이 제안된 바 있다. 그러나 이것 역시 가이드축에 꼽힌 니들들의 탐침부를 정렬하기 위하여 별도의 가이드필름을 사용해야 되고, 니들의 탐침부는 별도의 에칭공정으로 그 두께를 조절하여 웨이퍼의 전극패드에 콘택트해야 되는 등의 기술적인 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 검사용 니들을 수직으로 세운 뒤 상기 니들 사이에 절연체를 개입시켜 일체화 하되 니들 하단의 탐침부를 지그상에서 정렬시켜 블록화 함으로써, 후공정으로 상기 탐침부의 정렬 작업 및 정렬 작업에 사용되는 가이드필름이 불필요하고 상기 니 들을 고정시키기 위한 소켓이 필요 없는 프로브 블록 및 상기 프로브 블록을 이용한 프로브 카드를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 한 실시예의 프로브 블록은 인쇄회로기판의 기판 전극패드와 접촉되는 기판 탐침부가 상단에 형성되고 웨이퍼의 전극패드와 접촉되는 웨이퍼 탐침부가 하단에 형성된 다수개의 니들; 상기 니들과 니들 사이에 배치되어 상기 탐침부들이 동일한 간격 및 높이로 정렬되도록 상기 니들들을 접착제로 접착시키는 다수개의 절연체; 그리고 상기 탐침부들의 정렬이 흐트러지지 않도록 상기 니들들과 상기 절연체들을 고정시키는 니들 지지판으로 구성한 특징이 있다.

또한 본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 상기 프로브 블록들이 끼워져 고정되는 다수개의 인서트 홀을 갖는 인서트 플레이트; 상기 프로브 블록들이 끼워지는 다수개의 가이드 홀이 형성되고 상기 인서트 플레이트가 체결 고정되는 프로브 블록 고정판; 그리고 상기 프로브 블록 고정판이 체결 고정되면 상기 프로브 블록 들의 기판 탐침부들이 기판 전극패드에 전기적으로 접촉되는 인쇄회로기판으로 구성되어 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 프로브 블록의 분리 사시도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 니들블록의 조립 사시도 이다. 본 발명 한 실시예의 프로브 블록 (10)은 수직형 니들(20)이 다수개 사용된다. 상기 니들(20)들은 두께 40㎛ 내외의 도전성 판으로 구성되며 상단은 프로브 카드를 구성하는 인쇄회로기판의 전극패드에 접촉되는 기판 탐침부(21)가 형성되고 하단은 반도체 웨이퍼의 단위 칩들에 형성된 전극패드에 접촉되는 웨이퍼 탐침부(22)가 형성된다.

상기 탐침부(21)(22)들은 해당 전극패드에 탄성적으로 가압되고 웨이퍼 전극패드의 산화막 제거(scrub mark)가 용이하도록 완충홈(23)들을 갖는다. 그리고 웨이퍼 탐침부(22)는 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼 전극패드의 산화막 제거용 압착면(24)을 갖는다. 상기 압착면(24)은 상기 니들(20)들을 프레스 펀칭 공정으로 절단할 때 두께 20 ~ 25㎛가 되도록 압착 형성 하거나 또는 상기 니들들을 펀칭하여 절단한 뒤 후 공정으로 별도 압착공정을 통하여 형성하는 방법이 사용될 수 있으며, 본 발명 한 실시예의 상기 압착면(24)은 종래와 같이 에칭 공정을 사용하지 않고 상기 니들 형성 시 함께 성형하는 것이므로 생산성이 향상된다.

상기 니들(20)들에 형성된 상기 기판 탐침부(21)들은 그 위치가 최소 두 종류 이상이며 상기 니들(20)들을 다수개 겹칠 때 상기 기판 탐침부(21)들이 서로 엇갈리도록 해준다. 이처럼 상기 기판 탐침부(21)들을 서로 엇갈리게 제작하면 인쇄회로기판의 전극패드 역시 서로 엇갈리게 제작할 수 있으므로 상기 전극패드들의 면적을 넓혀 전기접촉성을 높일 수 있다.

본 발명 한 실시예의 프로브 블록(10)은 상기 니들(20)들을 서로 접착 고정시키는 다수개의 절연체(30)가 구비된다. 상기 절연체(30)들은 상기 니들(20)들로 통하는 전기적 신호가 간섭되지 않도록 그리고 상기 니들(20)들이 일정 간격을 유 지하도록 고정시키는 이중 역할을 한다.

상기 절연체(30)들은 상기 니들(20)들의 사이사이에 배치되며 상기 절연체(30)들의 좌우측 양면에는 상기 니들(20)들을 접착시키기 위한 접착제(31)가 코팅된다. 상기 접착제(31)는 자외선을 조사하면 경화되는 UV접착제 또는 가열 경화되는 접착제가 사용될 수 있다.

상기 니들(20) 및 절연체(30)들의 접착방법은 다음과 같다. 먼저 상기 니들(20)들의 해당 탐침부(21)(22)를 정열시킬 수 있는 지그를 준비한다. 상기 지그 위에 상기 니들(20) 및 상기 절연체(30)들을 교대로 올려놓고 서로 포개되 자외선을 조사하거나 열을 가하여 상기 절연체(30)들에 코팅된 접착제(31)가 순간 용융되면서 상기 니들(20) 및 상기 절연체(30)들이 서로 강하게 접착 고정되도록 하면 상기 탐침부들이 자동 정렬된다.

상기 접착방법은 하나의 실시예에 불과하며 다른 방법도 사용될 수 있다. 예컨대 절연체(30)에 접착제(31)를 먼저 코팅하지 않고 지그 위에 올려놓는 과정에서 접착제(31)를 도포하고 올려놓는 방법도 사용될 수 있음은 당연하다.

상기 니들(20) 및 상기 절연체(30)들은 전면과 후면에 다수개의 홈(25)(32)을 갖는다. 상기 니들(20) 및 상기 절연체(30)들의 전면 중앙에는 하나의 홈(25)(32)이 형성되고 후면 상,하측에는 두개의 홈(25)(32)이 각각 형성된다. 그리고 이들 홈(25)(32)에 끼워지는 돌기(41)를 갖는 니들 지지판(40)이 구비된다. 상기 니들 지지판(40)은 비전도성 이면서 열팽창계수가 작고 방열성이 우수한 재질로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 니들 지지판(40)과 상기 니들(20) 및 절연체(30)들은 별도의 접착제로 고정되며 상기 니들 지지판(40)에 형성된 돌기(41)와 상기 니들(20) 및 상기 절연체(30)들에 형성된 홈(25)(32)이 서로 결합되면 상기 니들(20)에 형성된 탐침부(21)(22)들의 정렬이 흐트러지지 않고 유지되므로 종래와 같이 별도의 가이드 필름으로 상기 탐침부들을 정렬시킬 필요가 없다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 프로브 블록은 상기 니들(20) 및 상기 절연체(30)들이 교대로 포개 접착되는 과정에서 상기 니들(20)들에 형성된 탐침부(21)(22)들을 지그에서 정렬시킬 수 있으므로 종래와 같이 별도의 가이드 필름이 불필요하게 되는 특징이 있다.

본 발명 한 실시예의 프로브 블록은 상기 니들(20)들을 프레스로 절단 형성하는 과정에서 웨이퍼 탐침부(22)의 끝단을 압착하여 상기 압착면(24)을 형성할 수 있으므로 종래와 같이 후공정으로 에칭할 필요가 없어 생산성이 향상된다.

본 발명 한 실시예의 프로브 블록(10)은 상기 각 니들 상단의 기판 탐침부(21)들이 서로 번갈아가며 그 위치가 엇갈려 있으므로 상기 기판 탐침부(21)들과 대응되는 인쇄회로기판의 전극패드들 면적을 보다 넓게 할 수 있어서 전기 접촉성이 향상된다.

도 5는 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 분리 사시도 이고, 도 6은 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 조립 단면도 로써, 본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 상기 프로브 블록(10)을 이용한 것이다.

본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 인쇄회로기판(50), 기판지지대(52), 프 로브 블록 고정판(80) 및 인서트 플레이트(70)로 구성된다. 상기 기판지지대(52)는 상기 인쇄회로기판(50)의 휨 방지 및 내구성을 향상시킨다.

상기 인서트 플레이트(70)는 상기 프로브 블록(10)들의 상기 웨이퍼 탐침부(22)들이 꼽히는 다수개의 인서트 홀(71)이 구비되며, 상기 인서트 홀(71) 하단에는 상기 프로브 블록(10)들의 니들 지지판(40) 하단이 걸려 상기 웨이퍼 탐침부(22)들 높이를 일정하게 유지시키는 걸림턱(72)이 형성되므로 상기 웨이퍼 탐침부(22) 들이 상기 웨이퍼(60)의 전극패드(61)에 균일하게 접촉될 수 있다.

상기 프로브 블록 고정판(80)은 상기 인서트 플레이트(70)를 상기 인쇄회로기판(50)에 고정시키는 역할을 하는 것으로서, 상기 프로브 블록(10)들의 상기 기판 탐침부(21)들이 꼽히는 다수개의 가이드 홀(81)이 구비되며, 상기 가이드 홀(81) 상단에는 상기 프로브 블록(10)들의 니들 지지판(40) 상단이 걸려 상기 기판 탐침부(21)들 높이를 일정하게 유지시키는 걸림턱(82)이 형성되므로 상기 기판 탐침부(21)들이 상기 인쇄회로기판(50)의 상기 기판 전극패드(51)에 전기적으로 연결된다.

상기 인서트 플레이트(70)는 나사못(73)으로 상기 프로브 블록 고정판(80)에 체결되면 상기 프로브 블록(10)들이 상기 인서트 플레이트(70)의 인서트 홀(71) 및 프로브 블록 고정판(80)의 가이드 홀(81)에 내장된 상태로 상기 걸림턱(72)(82) 들에 의해 고정되며, 상기 프로브 블록 고정판(80)은 나사못(83)으로 상기 인쇄회로기판(50)에 체결 고정되어 프로브 카드가 완성된다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 상기 다수개의 프로브 블 록(10) 들이 상기 인서트 플레이트(70) 및 프로브 블록 고정판(80)의 인서트 홀(71) 및 가이드 홀(81)에 끼워지고, 상기 인서트 플레이트(70)는 상기 프로브 블록 고정판(80)에 나사못(73)으로 체결되며 상기 프로브 블록 고정판(80)은 나사못(83)으로 상기 인쇄회로기판(50)에 체결됨으로써, 상기 프로브 블록(10)들의 상기 기판 탐침부(21)들이 상기 인쇄회로기판(50)의 기판 전극패드(51)에 탄성적으로 접촉되어 상기 인쇄회로기판(50)과 상기 각 프로브 블록(10)들이 회로적으로 연결되므로 종래와 같이 납땜 방식을 사용할 필요가 없다.

본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 상기 프로브 블록(10)들이 상기 인서트 플레이트(70) 및 상기 프로브 블록 고정판(80)을 통하여 상기 인쇄회로기판(50)과 회로적으로 연결되므로 상기 프로브 카드를 검사장비에 장착하면 웨이퍼(60)의 각 단위 칩들에 형성된 웨이퍼 전극패드(61)와 일대일 대응되어 이들의 전기적 특성을 검사할 수 있다.

본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 상기 다수개의 프로브 블록(10)들이 상기 인서트 플레이트(70) 및 상기 프로브 블록 고정판(80)의 상기 홀(71)(81)들에 포켓 형태로 내장된 상태이므로 상기 프로브 블록(10)들 중에서 불량이 발생되면 상기 인서트 플레이트(70)를 상기 프로브 블록 고정판(80)에서 분리 한 뒤 상기 불량이 발생된 프로브 블록(10)만 제거하고 준비된 새로운 블록으로 교체하면 간단하게 수리되므로 프로브 카드의 수리비용을 절감할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명 한 실시예의 프로브 블록은 수직형 니들을 절열체 와 번갈아가며 접착시켜 일체화시킨 것이며 상기 니들들에 형성된 탐침부들은 접착할 때 그 높이 및 간격들이 지그에서 정렬되므로 별도의 가이드 필름이 불필요하며 자동으로 정렬 및 접착이 가능하므로 생산성을 높일 수 있다.

상기 니들들은 프레스 절단과정에서 이들의 탐침부에 웨이퍼 산화막 제거용 압착면을 가압 형성할 수 있으므로 별도의 에칭 공정이 생략되며 상기 프로브 블록들은 절연체들과 접착에 의해 고정되므로 별도의 슬릿을 갖는 소켓이 불필요하므로 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명 한 실시예의 프로브 카드는 상기 프로브 블록을 이용하는 것으로서, 상기 프로브 블록을 고정시키는 인서트 플레이트 및 상기 인서트 플레이트를 인쇄회로기판에 고정시키는 프로브 블록 고정판으로 구성되어 부품이 간소화되므로 생산성이 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (8)

1. 인쇄회로기판의 기판 전극패드와 접촉되는 기판 탐침부가 상단에 형성되고 웨이퍼의 전극패드와 접촉되는 웨이퍼 탐침부가 하단에 형성된 다수개의 니들;

   상기 니들과 니들 사이에 배치되어 절연시키면서 상기 탐침부들이 동일한 간격 및 높이로 정렬되도록 상기 니들들을 접착제로 접착시키는 다수개의 절연체; 그리고

   상기 탐침부들의 정렬이 흐트러지지 않도록 상기 니들들과 상기 절연체들을 고정시키는 니들 지지판으로 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연체들의 양면에는 접착제가 코팅되어 자외선을 조사하거나 또는 가열시키면 순간적으로 용융되면서 상기 니들들과 접착되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 니들 지지판에 돌기가 형성되고 상기 니들 및 상기 절연체들에는 상기 돌기가 끼워지는 홈들이 형성되어 상기 니들 지지판의 돌기가 상기 니들 및 상기 절연체들의 홈에 끼워져 일체로 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 니들들의 상기 기판 탐침부 및 상기 웨이퍼 탐침부 들은 상기 인쇄회로기판의 상기 기판 전극패드 및 상기 웨이퍼 전극패드와의 접촉시 탄성적으로 가압되도록 완충홈들이 각각 형성됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 니들들의 상기 기판 탐침부들은 서로 엇갈리도록 지그재그로 형성되어 상기 인쇄회로기판의 상기 기판 전극패드와의 접촉 면적이 향상되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 니들들은 프레스 펀칭에 의해 절단 제작되며 펀칭하는 과정에서 상기 웨이퍼 탐침부들은 압착에 의해 그 두께가 조절된 압착면이 형성되어 상기 웨이퍼 전극패드의 산화막을 제거할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 블록.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 상기 프로브 블록;

   상기 웨이퍼 탐침부 들은 노출되도록 상기 프로브 블록들의 일부가 끼워지는 다수개의 인서트 홀들을 갖는 인서트 플레이트;

   상기 기판 탐침부 들은 노출되도록 상기 프로브 블록들의 나머지 일부가 끼워지는 다수개의 가이드 홀들이 형성되고 상기 인서트 플레이트가 포개져 고정되면 상기 프로브 블록들이 상기 인서트 홀 및 상기 가이드 홀들에 내장된 상태로 고정되는 프로브 블록 고정판; 그리고

   상기 프로브 블록 고정판이 체결 고정되면 상기 프로브 블록들의 상기 기판 탐침부들이 상기 기판 전극패드에 전기적으로 접촉되는 상기 인쇄회로기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 인서트 플레이트의 상기 인서트 홀들에는 상기 웨이퍼 탐침부들의 높이가 동일하게 유지되도록 상기 프로브 블록들의 하단이 걸리는 걸림턱이 형성되고,

   상기 프로브 블록 고정판의 상기 가이드 홀들에는 상기 기판 탐침부들의 높이가 동일하게 유지되도록 상기 프로브 블록들의 상단이 걸리는 걸림턱이 형성됨을 특징으로 하는 프로브 카드.

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