KR100690239B1 - 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드에 관한 것이다. 에폭시 수지에 의해 다수의 프로브 핀들이 고정되는 종래의 프로브 카드는 프로브 핀의 설치 작업이 어렵고, 균일한 품질을 얻기가 힘들어 생산성이 좋지 못하며, 단품 프로브 핀의 교체가 어렵다는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 집적회로 칩의 외부접속단자와 접촉되는 접촉부, 그 접촉부에 탄성을 제공하는 아암부, 모듈 블록에 끼움 고정되는 삽입고정부, 그 삽입고정부의 삽입 깊이를 제한하여 핀 설치 높이를 제공하는 지지부, 및 그 지지부에서 연장되어 연결기판에 접속된 꼬리부로 구분되는 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드를 제공한다. 각각의 프로브 핀들은 모듈 블록에 끼움 결합되어 개별적으로 고정된다. 이에 따르면, 작업자의 숙련도 등 작업 조건에 크게 영향을 받지 않고 프로브 핀 설치 상태 품질이 우수하고 균일한 프로브 카드를 얻을 수 있다. 그리고 프로브 핀 제조 및 조립 공정이 간단하고 신속하게 이루어질 수 있어서, 생산성이 향상될 수 있다. 또한 프로브 핀의 설치와 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.

프로브 카드, 전기적 특성 검사, EDS, 탐침, 니들, 프로브 핀, 테스트

Description

끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드{probe card having insert-fixed type probe pin}

도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 프로브 카드를 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드를 보여주는 부분 단면도이다.

도 4는 도 3의 프로브 핀을 보여주는 정면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 프로브 카드 주기판 12; 포고 핀

13; 포고 핀 삽입 홈 14,18; 주기판 패드

16; 회로배선 20; 모듈 블록

25; 끼움 홈 40; 프로브 핀

41; 접촉부 43; 아암부

45; 지지부 47; 삽입고정부

49; 꼬리부 50; 연결기판

52; 접촉 패드 54; 비아 홀

60; 프로브 핀 모듈 70; 모듈 가이드

100; 프로브 카드

본 발명은 전기적 특성 검사용 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 형성된 집적회로 칩의 외부접속단자에 프로브 핀을 접촉시켜 전기적 특성을 검사하는 프로브 카드에 관한 것이다.

패브리케이션(fabrication) 공정을 거쳐 웨이퍼에 형성된 집적회로 칩은 전기적 특성 검사(EDS; Electrical Die Sorting)를 거쳐 양품과 불량품으로 분류된다. 통상적으로 전기적 특성 검사는 검사 신호의 발생 및 그 결과 데이터를 판독하는 테스터(tester)와 웨이퍼를 로딩하여 테스트가 테스트를 수행할 수 있도록 하는 프로브 스테이션(probe station) 및 웨이퍼와 테스터를 전기적으로 연결하는 프로브 카드(probe card)로 이루어진 검사 장비가 이용된다.

프로브 카드는 집적회로 칩의 외부접속단자에 접촉 가능한 프로브 핀이 기판 상에 설치된 구조이다. 프로브 핀의 접촉에 의해 테스터와 집적회로 칩의 전기적인 연결이 이루어진다. 테스터에서 발생된 검사 신호가 집적회로 칩에 전송되고, 그에 따른 출력 신호가 테스터로 전송된다.

프로브 카드로서는 기판 상의 세라믹 블록에 에폭시 수지로 프로브 핀을 고정시킨 구조의 것이 잘 알려져 있다. 그러나 한 번에 테스트 가능한 프로브 핀 수를 증가시키는 데에 한계가 있다. 한 번 고정된 프로브 핀의 위치는 변할 수 없기 때문에 다양한 집적회로 칩에 적용될 수 없다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 한국특허공개공보 제2005-29066호(2005.3.24공개)에 개시된 바와 같은 프로브 카드가 제안된 바 있으며, 도 1에 나타나 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드의 구조를 보여주는 단면도이다.

종래의 프로브 카드는, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로브 카드 주기판(110)에 프로브 핀(140)들을 포함하는 프로브 핀 모듈(160)이 설치된 구조이다. 각각의 프로브 핀(140)들은 모듈 블록(120)의 상부의 경사면에 에폭시 수지(130)에 의해 고정된다.

그런데, 전술한 실시예와 같이 종래의 프로브 카드는 프로브 핀의 조립 공정이 복잡하다. 프로브 핀은 프로브 핀의 절곡 공정, 필름 펀칭에 의한 구멍 형성 공정, 필름 상의 구멍에 니들 삽입하는 공정, 에폭시 접착제를 도포하여 모듈 블록에 고정하는 공정, 프로브 핀 끝단의 높이를 맞추는 폴리싱(polishing) 공정, 프로브 핀들을 정렬시키는 마스킹(masking) 공정, 연결기판에 프로브 핀을 납땜 연결하는 공정 등 복잡한 조립 공정을 거쳐 모듈 블록에 설치된다.

그리고, 종래의 프로브 카드는 프로브 핀을 모듈 블록에 설치하는 작업이 어렵다. 현재까지 프로브 핀의 설치는 숙련된 작업자에 의한 수작업에 의해 이루어지고 있다. 따라서 생산량을 늘리기가 쉽지 않고, 작업자의 숙련도나 작업자의 상태(condition)에 따라 제품의 품질이 달라질 수 있으며, 균일한 품질을 얻기가 어렵다.

또한, 종래의 프로브 카드는 프로브 핀이 에폭시 도포량에 의해 빔장이 달라질 수 있는 등 여러 가지 조건에 따라 품질이 달라질 수 있다. 더욱이, 종래의 프 로브 카드는 프로브 핀들이 프로브 핀 모듈 단위로 에폭시 수지에 의해 한꺼번에 고정되기 때문에 완성 후에 단품 프로브 핀의 교환이 어렵거나 불가능하다.

본 발명의 목적은 프로브 핀의 조립이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있는 프로브 카드를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 균일한 품질을 유지할 수 있는 프로브 카드를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 완성된 제품 상태에서 프로브 핀의 교체가 용이한 프로브 카드를 제공하는 데에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모듈 블록에 끼움 결합되는 접촉자를 포함하는 프로브 카드를 제공한다.

본 발명의 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드는 일면의 중앙 부분에 기판 패드가 설치된 프로브 카드 주기판; 그 프로브 카드 주기판의 일면에 부착되며, 그 기판 패드들을 둘러싸는 모듈 가이드; 및 그 모듈 가이드에 열을 이루며 설치되고, 웨이퍼에 형성된 집적회로 칩의 외부접속단자와 연결기판의 기판 패드들을 전기적으로 연결하는 복수의 프로브 핀 모듈;을 구비한다.

프로브 핀 모듈은, 카드 주기판 상부에 설치되어 전기적으로 연결되는 연결기판, 그 연결기판에 부착되며 상부면에 소정 깊이로 끼움 홈이 형성된 모듈 블록, 및 그 모듈 블록에 설치되고 연결기판과 결합되어 집적회로 칩의 외부접속단자를 연결기판과 전기적으로 연결하는 프로브 핀을 포함한다.

프로브 핀은 외부접속단자에 접촉되는 접촉부, 그 접촉부에 탄성을 제공하는 아암부, 끼움 홈에 삽입되어 고정되는 삽입고정부, 그 삽입고정부의 삽입깊이를 제한하여 핀 설치 높이를 제공하는 지지부, 및 그 지지부에서 연장되어 그 연결기판에 접속된 꼬리부를 포함한다.

본 발명의 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드에 있어서, 각각의 프로브 핀은 모듈 블록의 상부면이 평탄면이고, 접촉부와 삽입고정부가 모듈 블록의 상부면에 대하여 수직하며, 아암부가 "⊂"자 형태이며, 꼬리부가 모듈 블록의 측방에서 실질적으로 수직하는 것이 바람직하다.

본 발명의 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드에 있어서, 프로브 핀들은 모듈 블록에 2열로 배치된 것이 바람직하다. 프로브 핀들은 서로 다른 열에 위치하는 마주보는 한 쌍의 프로브 핀들이 모듈 블록에서 서로 대칭을 이룰 수 있다. 또는 서로 다른 열에 위치하는 프로브 핀들이 지그재그 형태로 배열될 수 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.

실시예

도 2는 본 발명에 따른 프로브 카드를 보여주는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 프로브 카드(100)는 프로브 카드 주기판(10)과 복수의 프로브 핀 모듈(60) 및 모듈 가이드(70)로 구성된다. 프로브 핀 모듈(60)은 웨이퍼(1)에 형성된 집적회로 칩(2)과의 전기적 접촉 기능을 수행한다. 프로브 카드 주기판(10)은 소정의 직경과 두께를 갖는 원판 형태의 기판으로서, 프로브 핀 모듈(60)을 테스터(도시안됨)와 전기적으로 연결시키는 기능을 수행한다. 모듈 가이드(70)는 포고 핀(12)들을 둘러싸는 사각 틀 형태로서 프로브 카드 주기판(10)에 고정된다. 프로브 핀 모듈(60)은 모듈 가이드(70)에 고정되어 프로브 카드 주기판에 중앙 부분에 설치된다.

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드를 보여주는 부분 단면도이다.

도 3을 참조하면, 프로브 카드 주기판(10)은 다층 인쇄회로기판으로서, 일면의 중앙 부분에 프로브 핀 모듈(60)과의 접속을 위한 주기판 패드(14)들이 제공된다. 주기판 패드(14)들은 회로배선(16)에 의해 반대면에 테스터(도시안됨)와의 연결을 위해 제공되는 다른 주기판 패드(18)들과 전기적으로 연결된다.

프로브 카드 주기판(10)의 일면에 형성된 주기판 패드(14)들에는 소정 깊이로 포고 핀 삽입 홈(13)이 형성된다. 프로브 핀 모듈(60)과 전기적으로 연결을 위한 인터포저(interposer)로서 포고 핀(12)들이 포고 핀 삽입 홈(13)에 끼워져 고정된다. 포고 핀(12)들은 소정 간격으로 열을 이루면 배열된다. 여기서, 포고 핀(12)은 프로브 핀 모듈(60)과 프로브 카드 주기판(10)을 전기적으로 연결하는 다양한 다른 형태의 인터포저로 대체될 수 있다. 포고 핀(12)이 설치된 면의 반대면에 형성된 기판 패드(18)들은 도시되지 않은 커넥터 등에 의해 테스터(도시안됨)와 전기적으로 연결된다.

프로브 핀 모듈(60)은 모듈 블록(20)과 연결기판(50) 및 프로브 핀(40)으로 구성된다. 프로브 핀(40)은 집적회로 칩(도 2의 2)과의 전기적 연결을 위하여 제공된다. 모듈 블록(20)은 프로브 핀(40)의 고정을 위하여 제공된다. 연결기판(50)은 모듈 블록(20)의 일면에 부착되며, 프로브 핀(40)과 프로브 카드 주기판(10)의 연결을 위하여 제공된다. 프로브 핀 모듈(60)의 길이와 수는 웨이퍼(도 2의 1)에서 검사할 집적회로 칩(도 2의 2)의 수나 외부접속단자(도시안됨)의 배열 상태를 고려하여 적절하게 조절될 수 있다.

모듈 블록(20)은 검사 대상의 집적회로 칩 복수 개에 대응되는 길이를 갖는 긴 막대 형태이다. 모듈 블록(20)은 모듈 가이드(도 2의 70)의 양단에 볼트와 같은 체결수단으로 고정된다. 모듈 블록(20)은 상부면이 평탄면으로 형성되며, 그 상부면에서 수직을 이루는 소정 깊이의 끼움 홈(25)이 형성된다. 모듈 블록(20)은 열 영향에 의한 검사 품질을 확보하기 위하여 집적회로 칩(도 2의 2)과 유사한 열팽창계수를 갖는 소재를 사용한다. 예컨대 세라믹이나 실리콘으로 이루어질 수 있다.

연결기판(50)은 모듈 블록(20)의 밑면적보다 큰 크기를 갖는다. 연결기판(50)의 상부면에 모듈 블록(20)이 부착된다. 연결기판(50)의 외측 영역에 비아 홀(54)이 형성된다. 연결기판(50)의 하부면에는 비아 홀(54)과 전기적으로 연결된 접촉 패드(52)가 형성된다. 비아 홀(54)에 후술되는 프로브 핀(40)의 꼬리부(49)가 삽입되어 납땜에 의해 고정된다. 접촉 패드(52)는 포고 핀(12)과 접촉된다. 프로브 핀(40)은 연결기판(50)을 통해 프로브 카드 주기판(10)에 연결된다. 연결기판(50)으로서는 양면 인쇄회로기판이 사용될 수 있다.

프로브 핀(40)들은 끼움 결합에 의해 모듈 블록(20)의 상부면에 고정된다. 일측이 연결기판(50)에 삽입되어 전기적으로 연결된다. 프로브 핀(40)들은 모듈 블록(20)의 길이 방향으로 2열로 배치되며, 한 쌍의 프로브 핀(40)들이 서로 대칭으로 배치된다. 프로브 핀(40)은 프로브 핀 모듈(60) 단위로 프로브 카드 주기판(10)에 설치된다. 프로브 핀(40)은 탄성을 갖는 여러 금속 또는 금속 합금, 예를 들어 니켈 합금이나 동 합금으로 이루어질 수 있다. 프로브 핀(40)은 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 제조하거나 펀칭, 식각 등 다양한 방법으로 제조될 수 있다.

도 4는 도 3의 프로브 핀을 보여주는 정면도이다.

도 4를 더 참조하면, 프로브 핀(40)은 접촉부(41), 아암부(43), 삽입고정부(47), 지지부(45), 꼬리부(49)로 구분되며, 각 부분들은 일체로 형성된다. 접촉부(41)는 집적회로 칩(도 2의 2)의 외부접속단자(도 2의 3)에 접촉 가능한 굵기로 형성된다. 접촉부(41)는 프로브 핀(40)이 모듈 블록(20)에 설치된 상태에서 모듈 블록(20)에 실질적으로 수직하는 위쪽 방향을 향한다. 아암부(43)는 접촉부(41)에 탄성을 제공하는 부분으로서 "⊂"자 형상을 갖는다. 여기서, 아암부(43)는 접촉부(41)에 탄성을 제공하는 형태이면 다양한 다른 형태를 가질 수 있다.

삽입고정부(47)는 모듈 블록(20)의 상부의 끼움 홈(25)에 결합되는 부분으로서, 접촉부(41)와 수직하는 방향으로 프로브 핀(40)의 고정 상태를 유지하기에 적절한 길이로 형성된다. 지지부(45)는 삽입고정부(47)의 굵기보다 두껍게 형성되며, 아암부(43)와 삽입고정부(47)의 사이에 제공된다. 지지부(45)는 삽입고정부(47)의 삽입 길이을 제한하고, 아암부(43)와 접촉부(41)에 지지력을 제공한다.

꼬리부(49)는 아암부(43)에 연결 형성된다. 꼬리부(49)는 모듈 블록(20)의 상부에 위치한 부분이 모듈 블록(20)의 상부면과 평행하게 형성되고, 모듈 블록(20)의 측방에서 연결기판(50) 쪽으로 절곡된다. 꼬리부(49)는 연결기판(50)의 비아 홀(54)에 끼워질 수 있는 적절한 길이로 형성된다. 꼬리부(49)는 프로브 핀(40)이 모듈 블록(20)에 설치된 상태에서 모듈 블록(20)의 측방에 위치한 부분이 연결기판(50)에 실질적으로 수직으로 뻗은 형태이다. 꼬리부(49)의 끝 부분이 연결기판(50)의 비아 홀(54)에 삽입되어 납땜에 의해 고정된다.

프로브 핀(40)은 모듈 블록(20)의 끼움 홈(25)에 삽입고정부(47)가 끼워져 고정된다. 고정 상태를 확보하기 위하여 접착제가 사용되거나 억지 끼움이 이루어질 수 있다. 프로브 핀(40)은 아암부(43)의 형상이나 두께 및 길이 등을 변화시킴으로써 접촉시 집적회로 칩(도 2의 2)에 손상을 주지 않는 적절한 접촉 하중을 가질 수 있다. 모듈 블록(20)에서 서로 이웃하는 프로브 핀(40)들은 꼬리부(49)의 모듈 블록(20) 상부에 위치한 부분 길이를 다르게 형성하고, 연결기판(50)에 비아 홀(54)을 지그재그 형태의 2열로 형성하여 피치 문제를 해결할 수 있다.

전술한 실시예와 같은 본 발명에 따른 프로브 카드는 프로브 핀의 삽입고정부를 삽입하고 꼬리부를 연결기판의 비아 홀에 삽입하여 납땜하는 간단한 과정에 의해 프로브 핀의 조립이 이루어진다. 지지부에서 접촉부 끝단까지의 높이가 일정하기 때문에 프로브 핀의 설치 높이는 균일하게 된다. 꼬리부는 삽입고정부가 모듈 블록에 고정된 상태에서 원하는 위치의 연결기판 위치까지 굽힘 등으로 쉽게 연결 이 가능하다.

본 발명에 따른 프로브 카드는 프로브 핀이 개별적으로 고정된다. 특정 프로브 핀의 이상이 발생된 경우 그 특정 프로브 핀만을 교체할 수 있다. 삽입고정부의 고정 상태 확보를 위하여 접착제가 사용된 경우 접착제의 결합력을 약화시킨 후 교체하면 된다. 교체 대상의 프로브 핀 외의 다른 프로브 핀에는 영향이 없다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

이상과 같은 본 발명의 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드는 프로브 핀이 삽입고정부에 의해 삽입 깊이가 제한되고 지지부에서 접촉부의 높이가 확정되어 있다. 따라서, 작업자의 숙련도 등 작업 조건에 크게 영향을 받지 않으며, 프로브 핀 설치 상태 품질이 우수하고 균일한 프로브 카드를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드에 따르면, 프로브 핀의 제조 및 조립 공정이 간단하고 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서 생산성이 향상된다.

또한 본 발명의 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드는 종래 프로브 카드가 다수의 프로브 핀이 에폭시 수지에 의해 한꺼번에 고정되었던 것과는 달리 프로브 핀들이 개별적으로 특히, 실질적으로 끼움 결합에 의해 고정된다. 따라서 프로브 핀을 결합하거나 분리하기가 용이하여, 프로브 핀의 설치와 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.

Claims (5)

1. 일면의 중앙 부분에 기판 패드가 설치된 프로브 카드 주기판; 상기 프로브 카드 주기판의 일면에 부착되며, 상기 기판 패드들을 둘러싸는 모듈 가이드; 및 상기 모듈 가이드에 열을 이루며 설치되고, 웨이퍼에 형성된 집적회로 칩의 외부접속단자와 상기 연결기판의 상기 기판 패드들을 전기적으로 연결하는 복수의 프로브 핀 모듈;을 구비하되,

   상기 프로브 핀 모듈은, 상기 카드 주기판 상부에 설치되어 전기적으로 연결되는 연결기판, 상기 연결기판에 부착되며 상부면에 소정 깊이로 끼움 홈이 형성된 모듈 블록, 및 상기 모듈 블록에 설치되고 상기 연결기판과 결합되어 집적회로 칩의 외부접속단자를 연결기판과 전기적으로 연결하는 프로브 핀을 포함하고,

   상기 프로브 핀은 외부접속단자에 접촉되는 접촉부, 상기 접촉부에 탄성을 제공하는 아암부, 상기 끼움 홈에 삽입되어 고정되는 삽입고정부, 상기 삽입고정부의 삽입깊이를 제한하여 핀 설치 높이를 제공하는 지지부, 및 상기 지지부에서 연장되어 상기 연결기판에 접속된 꼬리부를 포함하며,

   각각의 상기 프로브 핀은 상기 모듈 블록의 상부면이 평탄면이고, 상기 접촉부와 상기 삽입고정부가 상기 모듈 블록의 상부면에 대하여 수직하며, 상기 아암부가 "⊂"자 형태이며, 상기 꼬리부가 상기 모듈 블록의 측방에서 실질적으로 수직하는 것을 특징으로 하는 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 프로브 핀들은 모듈 블록에 2열로 배치된 것을 특징으로 하는 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 프로브 핀들은 서로 다른 열에 위치하는 마주보는 한 쌍의 프로브 핀들이 모듈 블록에서 서로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 꼬리부는 상기 모듈 블록의 서로 대향하는 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 끼움 고정식 프로브 핀을 갖는 프로브 카드.

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