KR100701498B1

KR100701498B1 - 반도체 검사용 프로브핀 조립체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100701498B1
Application number: KR1020060016289A
Authority: KR
Inventors: 백병선; 곽신웅
Original assignee: 주식회사 새한마이크로텍
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JP2009527759A; WO2007097559A1

Abstract

본 발명은 프로브핀 조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 만곡 형성되어 길이방향 하중에 의해 쉽게 좌굴되는 프로브핀을 포함하며, 피검사체의 손상을 최소화할 수 있는 프로브핀 조립체 및 프로브핀 조립체를 간단한 공정으로 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 프로브핀 조립체는, 직선형 막대이고, 양단으로부터 인입된 지점에 각각 걸림돌기가 형성된 프로브핀과, 프로브핀의 일단이 삽입되는 관통구멍이 형성된 상부다이와, 상부다이와 평행하게 배치되고, 프로브핀의 타단이 삽입되는 관통구멍이 형성되며, 관통구멍은 상부다이의 관통구멍과 서로 엇갈리도록 형성된 하부다이와, 상부다이와 하부다이를 고정시키는 하우징을 포함하며, 프로브핀의 양단으로부터 걸림돌기까지의 거리는 상부다이 및 하부다이 각각의 두께보다 큰 것을 특징으로 한다.

프로브, 포토에칭, 포토리소그래피, 오프셋, 다이.

Description

반도체 검사용 프로브핀 조립체 및 그 제조방법{PROBE PIN ASSEMBLY FOR TESTING SEMICONDUCTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 프로브핀 조립체의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 프로브핀 조립체의 일실시예의 사시도,

도 3은 도 2의 실시예의 프로브핀의 사시도,

도 4는 도 2의 실시예를 제조하는 일 단계를 도시한 설명도,

도 5는 도 2의 실시예를 제조하는 다른 단계를 도시한 설명도,

도 6은 도 2의 실시예의 제1 패널의 사시도,

도 7는 본 발명에 따른 프로브핀 조립체 제조방법의 일실시예의 순서도이다.

♣도면의 주요 부호에 대한 설명♣

100 : 프로브핀 101 : 걸림턱

210 : 상부다이 220 : 하부다이

211, 221 : 관통구멍 410 : 제1 패널

420 : 제2 패널 411 : 슬라이드홈

액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마표시패널(Plasma Display Panel, PDP)을 포함한 평판표시장치 또는 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자의 성능 검사에 프로브 카드가 널리 사용되고 있다. 프로브 카드는 피검사체의 검사에 필요한 기능을 수행하는 검사장치(Probe Station)와 피검사체를 전기적으로 연결시켜 주는 것으로, 피검사체에 직접 접촉하는 프로브핀(Probe Pin)의 집합을 포함한다. 단순한 바(bar) 형태인 직선형 프로브핀은 형상이 단순하므로 정밀도 관리가 용이하고 제작시 제품의 재현성이 좋은 한편, 포토에칭 공정이나 포토리소그래피 공정 또는 프레스 금형 등을 이용하여 용이하게 제작할 수 있으므로 사용범위가 확대되고 있다.

직선형 프로브핀은 대체로 평판 형상인 피검사체에 대해 수직으로 접촉하게 된다. 이때 접촉압이 과도하게 높거나 반복 접촉에 의해 피검사체나 프로브핀에 손상이 생길 수 있다.

이를 해결하기 위하여 미국 공개특허 US2004/0157350호에는 도 1에 도시한 바와 같이 스웨이징(swaging) 또는 스탬핑(stamping)과 같은 기계적 방법으로 2점에서 만곡되도록 성형된 굴곡형 프로브핀(10)과, 상기 굴곡형 프로브핀의 양단을 지지하는 상부다이(21) 및 하부다이(22)와, 상부다이 및 하부다이를 고정하는 하우 징(30)을 포함하는 프로브핀 조립체를 개시하고 있다. 또한 기계적 방법에 의해 성형된 굴곡형 프로브핀(10)의 잔류응력을 문제점으로 지적하면서, 포토에칭 또는 포토마스크를 이용한 전주(Photo-defined Electroforming)에 의해 성형된 굴곡형 프로브핀도 개시하고 있다. 이와 같은 굴곡형 프로브핀은 길이방향 압력에 의해 쉽게 좌굴되며, 적절한 수준의 탄성을 가진 재료로 제작할 경우 스프링과 같은 거동을 보이므로, 피검사체나 프로브핀의 손상을 최소화할 수 있다.

그러나 상기 미국 공개특허에 개시된 종래 기술에 따른 굴곡형 프로브핀은 직선형 프로브핀에 비해 형상이 복잡하므로 정밀도 관리가 어려우며, 제조공정이 복잡하며 제조단가가 비싸다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은, 직선형 프로브핀을 구비하면서도 피검사체나 프로브핀의 접촉압에 의한 손상을 최소화할 수 있는 프로브핀 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 직선형 프로브핀이 굴곡형 프로브핀과 같은 기계적 거동을 갖도록 하는 프로브핀 조립체를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로브핀 조립체는, 직선형 막대이고, 양단으로부터 인입된 지점에 각각 걸림돌기가 형성된 프로브핀과, 프로브핀의 일단이 삽입되는 관통구멍이 형성된 상부다이와, 상부다이와 평행하게 배치되고, 프로브핀의 타단이 삽입되는 관통구멍이 형성되며, 관통구멍은 상부다이의 관통구멍과 서로 엇갈리도록 형성된 하부다이와, 상부다이와 하부다이를 고정시키는 하우징을 포함하며, 프로브핀의 양단으로부터 걸림돌기까지의 거리는 상부다이 및 하부다이 각각의 두께보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프로브핀 조립체는, 프로브핀은 길이방향에 수직한 단면이 장방형이고, 하부다이의 관통구멍이 상부다이의 관통구멍에 대해 서로 엇갈린 방향은 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면의 긴 변에 수직한 방향인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 프로브핀 조립체에 있어서, 하우징은, 평판 형상이고, 상호 실질적으로 평행한 상태에서 상부다이와 하부다이 각각의 양 측면을 각각 고정하는 한 쌍의 패널을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 한 쌍의 패널은 각각 상하단에 상부다이 또는 하부다이가 슬라이드될 수 있도록 슬라이드홈이 형성된 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 프로브핀 조립체 제조방법은, 양단부로부터 인입된 지점에 각각 걸림돌기가 형성된 직선형 막대형상의 프로브핀을 제작하는 단계와, 상부다이에 형성된 관통구멍에 직선형 프로브핀의 일단을 관통 삽입하는 단계와, 하부다이에 형성된 관통구멍에 직선형 프로브핀의 타단을 관통 삽입하는 단계와, 상부다이와 하부다이 사이에 상대적인 수평이동을 발생시키는 단계와, 수평이동된 상부다이와 하부다이를 하우징으로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프로브핀 조립체 제조방법은, 직선형 프로브핀은 길이방향에 수직한 단면이 장방형이고, 수평이동의 방향은 직선형 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면의 긴 변에 수직한 방향인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 프로브핀 조립체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 프로브핀 조립체의 일실시예의 사시도이다.

프로브핀(100)은 도 3에 도시한 바와 같이 직선형 막대의 형상이며, 양단으로부터 소정거리 인입된 지점에 각각 걸림턱(101)이 형성되어 있다. 이때 프로브핀의 양단으로부터 걸림턱까지의 소정거리란 아래에서 설명할 상부다이(210) 및 하부다이(220)의 두께보다 큰 값을 가져야 한다. 프로브핀(100)은 박판재를 절단하여 제작할 수도 있으나, 회로선폭이 미세화되고 있는 추세에 따를 때 포토에칭 또는 포토리소그래피 공정을 통해 제작하는 것이 바람직하다. 예컨대 도시된 프로브핀(100)의 길이방향에 수직한 단면은 장방형으로서 가로 세로 각각 60㎛, 30㎛ 정도의 크기를 갖는다. 또한 프로브핀(100)은 베릴륨구리(BeCu)로 제조되는 것이 바람직하며 베릴륨니켈(BeNi)로 제조될 수도 있다.

상부다이(210)는 평판 형상이며, 상하방향으로 관통구멍(211)이 복수 개 형성되어 있다. 하부다이(220) 또한 평판 형상이며, 상하방향으로 관통구멍(221)이 복수 개 형성되어 있다. 여기서 상부다이의 관통구멍(211)이나 하부다이의 관통구멍(221)은 모두 판면에 대해 대체로 수직하게 형성된다. 또한 상부다이와 하부다 이의 관통구멍들은 레이저 가공에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

프로브핀(100)의 양단은, 도 4에 도시한 바와 같이, 각각 상부다이(210)의 관통구멍(211)과 하부다이(220)의 관통구멍(221)에 삽입된다. 프로브핀(100)에 형성된 걸림턱(101)은 상부다이와 하부다이 각각의 관통구멍(211, 221)을 통과하지 못하므로, 프로브핀(100)은 양단이 각각 상부다이와 하부다이의 반대편으로 돌출된 채 상부다이(210)와 하부다이(220) 사이에서 그 위치가 결정된다.

한편 하나의 프로브핀(100)이 각각 삽입된 상부다이의 관통구멍(211)과 하부다이의 관통구멍(221)은 각 다이의 판면에 수직한 일직선 상에 놓여 있는 것이 아니며, 소정의 오프셋값을 가진다. 즉, 상부다이와 하부다이의 각 관통구멍이 각 다이의 판면에 수직한 직선에 대해 서로 어긋나게 배치되도록 한다. 그러면 프로브핀(100)은 양단이 일직선상에서 고정되지 못하므로 자연스럽게 2개소 이상의 지점에서 만곡이 발생하여 영문자 'S'의 형상을 갖게 된다. 이때 프로브핀(100)은 길이방향에 수직한 단면이 장방형이고, 상부다이와 하부다이 각각의 관통구멍은 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면의 긴 변에 수직한 방향으로 서로 엇갈리도록 된 것이 바람직하다.

상부다이(210)와 하부다이(220)는 하우징에 의해 고정된다. 따라서 프로브핀(100)은 재료의 탄성복원력에도 불구하고 'S'자 형상으로 구부러진 자세를 유지한 채 고정된다. 이와 같이 상부다이와 하부다이를 고정하기 위한 하우징은 패널 형상인 것이 바람직하다. 즉, 하우징은 평판 형상인 한 쌍의 패널(410, 420)로 이루어지며, 제1 패널(410) 및 제2 패널(420)이 상호 실질적으로 평행한 상태에서 상 부다이와 하부다이의 각 측면을 고정하도록 한다. 도 6은 한 쌍의 패널(410, 420) 중 제1 패널(410)을 도시한 것으로, 상부다이(210) 및 하부다이(220)와 접하는 부분, 즉 상하단에 각각 슬라이드홈(411)이 형성되어 있으며, 슬라이드홈(411)에는 복수개의 고정용 구멍(412)이 형성되어 있다. 슬라이드홈(411)이 형성되어 있으므로, 상부다이 및 하부다이의 측단을 제1 패널(410) 상하단의 슬라이드홈(411)에 각각 밀착시킨 상태에서 상부다이 또는 하부다이를 슬라이드홈(411)의 길이방향을 따라 이동시키기가 용이하다. 고정용 구멍(412)은 상부다이 및 하부다이와 제1 패널(410)을 고정하기 위한 것이다. 제2 패널(420)은 제1 패널(410)과 완전히 대칭적인 형상이므로 별도의 설명은 생략한다.

이상과 같은 구성의 프로브핀 조립체의 사용상태에서, 하부다이의 일측으로 돌출된 프로브핀의 일단을 반도체 검사장치의 회로에 접속하고, 상부다이의 일측으로 돌출된 프로브핀의 타단을 피검사체에 접촉하게 된다. 이때 피검사체에 접촉하는 프로브핀의 단부는 피검사체에 대해 대체로 수직하게 배치된다. 프로브핀과 피검사체 사이의 접촉압이 증가하면 프로브핀이 변형되는데, 이미 'S'자 형상으로 굴곡되어 있으므로 전체가 직선형 막대인 프로브핀과 대비하여 동일 압력에 변형량이 현저하게 증가한다. 또한 프로브핀의 변형 방향에 있어서도 전체가 직선형 막대인 프로브핀은 그 변형 방향을 예측하기가 곤란하지만, 본 발명에 따른 프로브핀 조립체에서는 프로브핀의 변형 방향 예측이 용이하므로, 미세한 크기의 프로브핀을 수백 개씩 밀집 배열하여 사용하는 경우에도 프로브핀끼리 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 프로브핀 조립체의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 7는 본 발명에 따른 프로브핀 조립체의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.

프로브핀(100)은 직선형 막대형상으로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 양단으로부터 소정거리 이격된 지점에 각각 걸림턱이 형성된 형상으로 제작된다(S100). 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면은 장방형인 것이 바람직하다.

도 4에 도시한 바와 같이 상부다이(210)는 평판 형상이며, 프로브핀(100)의 일단부가 관통할 수 있도록 관통구멍이 형성되어 있다. 상부다이의 관통구멍에 프로브핀의 일단을 삽입하여, 상부다이의 반대편으로 프로브핀의 일단이 돌출되도록 한다(S110). 하부다이(220) 또한 평판 형상이며, 프로브핀(100)의 다른 단부가 관통할 수 있도록 관통구멍이 형성되어 있다. 하부다이(220)의 관통구멍에는 프로브핀의 타단을 삽입하여, 하부다이의 반대편으로 프로브핀(100)의 타단이 돌출되도록 한다(S120). 프로브핀의 단부를 각각 상부다이(210)와 하부다이(220)에 삽입하는 위 단계들(S110, S120)은 순서대로 진행되어도 좋지만, 반대의 순서 또는 동시에 진행되어도 무방하다.

이 상태에서 상부다이 또는 하부다이 중 적어도 하나를 수평이동시킨다(S130). 즉, 상부다이와 하부다이 사이에 상대적 수평이동을 발생시킨다. 그러면 프로브핀(100)은 도 5에 도시한 바와 같이 양단이 상부다이(210)와 하부다이(220)에 각각 삽입된 상태이므로 영문자 'S'자 형으로 2개소 이상의 지점이 만곡된다. 프로브핀(100)은 길이방향에 수직한 단면이 장방형이고, 상부다이와 하부다이 사이의 상대적 수평이동의 방향은 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면의 긴 변에 수직한 방향인 것이 바람직하다.

상부다이와 하부다이 사이에 수평이동이 발생한 상태에서 상부다이와 하부다이를 하우징으로 고정한다(S140). 따라서 프로브핀의 재질에 의한 탄성복원력에도 불구하고 프로브핀은 굴곡된 형상을 유지한 채로 고정된다. 이때 하우징은 도 2에 도시한 바와 같이 평판 형상인 한 쌍의 패널(410, 420)로 이루어지며, 제1 패널(410) 및 제2 패널(420)이 상부다이와 하부다이의 각 측면을 고정하도록 하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 패널(410, 420) 중 도 6에 도시한 바와 같은 제1 패널(410)은, 상부다이(210) 및 하부다이(220)와 접하는 부분, 즉 상하단에 각각 슬라이드홈(411)이 형성되어 있으며, 슬라이드홈(411)에는 복수개의 고정용 구멍(412)이 형성되어 있다. 슬라이드홈(411)이 형성되어 있으므로, 상부다이 및 하부다이의 측단을 제1 패널(410) 상하단의 슬라이드홈(411)에 각각 밀착시킨 상태에서 상부다이 또는 하부다이를 슬라이드홈(411)의 길이방향을 따라 이동시키기가 용이하다. 고정용 구멍(412)은 상부다이 및 하부다이와 제1 패널(410)을 고정하기 위한 것이다. 제2 패널(420)은 제1 패널(410)과 완전히 대칭적인 형상이므로 별도의 설명은 생략한다. 하우징이 한 쌍의 패널로 구성된 경우에는, 한 쌍의 패널 중 어느 하나와 하부다이(220)을 먼저 고정한 후, 하부다이(220)에 프로브핀(100)의 일단을 삽입하고, 프로브핀의 타단을 상부다이(210)에 삽입한 후, 상부다이(210)를 하부다이와 결합된 패널의 상단에 형성된 슬라이드홈을 따라 수평이동 시킨 후, 나머지 패널을 상부다이와 하부다이에 고정함으로써 조립을 용이하게 할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명을 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브핀 조립체는 직선형 프로브핀이 상부다이와 하부다이 사이에 굴곡된 형태로 고정되므로, 프로브핀의 길이방향에 대한 압력에 대해 프로브핀이 쉽게 변형된다. 따라서 프로브핀과 피검사체 사이의 접촉압이 과도하더라도 피검사체나 프로브핀의 손상을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 프로브핀 조립체 제조방법은 직선형 프로브핀을 제조한 후 조립단계에서 간단한 공정만으로 프로브핀에 굴곡을 형성할 수 있으므로, 굴곡형 프로브핀을 제조하기 위해 필요한 복잡한 공정 및 제조단가 상승의 요인을 없앨 수 있다.

Claims

직선형 막대이고, 양단으로부터 인입된 지점에 각각 걸림돌기가 형성된 프로브핀과,

상기 프로브핀의 일단이 삽입되는 관통구멍이 형성된 상부다이와,

상기 상부다이와 평행하게 배치되고, 상기 프로브핀의 타단이 삽입되는 관통구멍이 형성되며, 상기 관통구멍은 상기 상부다이의 관통구멍과 서로 엇갈리도록 형성된 하부다이와,

상기 상부다이와 하부다이를 고정시키는 하우징을 포함하며,

상기 프로브핀의 양단으로부터 상기 걸림돌기까지의 거리는 상기 상부다이 및 하부다이 각각의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 프로브핀 조립체.
제1항에 있어서,

상기 프로브핀은 길이방향에 수직한 단면이 장방형이고,

상기 하부다이의 관통구멍이 상기 상부다이의 관통구멍에 대해 서로 엇갈린 방향은 상기 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면의 긴 변에 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 프로브핀 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징은,

평판 형상이고, 상호 실질적으로 평행한 상태에서 상기 상부다이와 하부다이 각각의 양 측면을 각각 고정하는 한 쌍의 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브핀 조립체.
제3항에 있어서,

상기 한 쌍의 패널은 각각 상하단에 상기 상부다이 또는 하부다이가 슬라이드될 수 있도록 슬라이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 프로브핀 조립체.
양단부로부터 인입된 지점에 각각 걸림돌기가 형성된 직선형 막대형상의 프로브핀을 제작하는 단계와,

상부다이에 형성된 관통구멍에 상기 직선형 프로브핀의 일단을 관통 삽입하는 단계와,

하부다이에 형성된 관통구멍에 상기 직선형 프로브핀의 타단을 관통 삽입하는 단계와,

상기 상부다이와 하부다이 사이에 상대적인 수평이동을 발생시키는 단계와,

상기 수평이동된 상부다이와 하부다이를 하우징으로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브핀 조립체 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 직선형 프로브핀은 길이방향에 수직한 단면이 장방형이고,

상기 수평이동의 방향은 상기 직선형 프로브핀의 길이방향에 수직한 단면의 긴 변에 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 프로브핀 조립체 제조방법.