KR100776985B1 - 반도체 소자 검사용 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 검사용 탐침부를 갖는 니들을 수직으로 세운 뒤 블록에 장착하여 고집적의 웨이퍼 검사가 가능하도록 하되, 상기 인쇄회로기판과 연결되는 니들의 탐침부를 와이어본딩의 납땜 방식으로 직접 연결하여 회로적인 단락이 발생되지 않도록 하되, 트랜지스터에 인가되는 Vcc, Vss, Vdd, Vee등의 공통단자를 하나로 묶어주는 미니보드를 상기 블록과 인쇄회로기판 사이에 설치하여 와이어본딩 개수를 줄여 생산성이 향상되도록 한 반도체 소자 검사용 프로브카드에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 상,하측 탐침부를 갖는 수직형 니들을 블록으로 고정하여 정열시키고 상기 블록을 필요 개수만큼 인쇄회로기판과 회로적으로 연결하여 웨이퍼의 단위칩들의 불량여부를 판정할 수 있도록 한 프로브카드에 있어서, 상기 블록에는 상기 니들을 꼽아 상기 탐침부들을 정열시킬 수 있는 슬릿이 다수개 형성되고, 상기 니들의 상측 탐침부들과 일대일 대응되어 납땜으로 연결되는 단자부를 갖는 미니보드가 상기 블록의 상부에 구비되며, 상기 블록들은 하우징에 내장되어 상기 인쇄회로기판에 고정되며, 상기 인쇄회로기판의 상면에는 상기 미니보드의 단자부들과 와이어 납땜 방식으로 연결되는 전극패드가 형성된다.

블록, 미니보드, 단자부, 공통단자부, 와이어, 니들

Description

반도체 소자 검사용 프로브 카드{Probe card for a semiconductor wafer test}

도 1은 본 발명 한 실시예의 니들 블록의 분리 사시도

도 2는 본 발명 한 실시예의 니들 블록의 조립 단면도

도 3은 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 분리 사시도

도 4는 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 일부 확대 사시도

도 5는 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 조립 단면도

도 6은 본 발명 다른 실시예의 프로브 카드의 일부 확대 사시도

도 7은 본 발명 다른 실시예의 프로브 카드의 조립 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 블록 11 : 슬릿

20 : 니들 21 : 탐침부

22 : 걸림부 23 : 탐침부

30 : 미니보드 31 : 슬릿

32 : 단자부 33 : 공통단자부

34 : 연결부 40 : 보조블록

41 : 보조슬릿 50 : 하우징

51 : 시트 52 : 와이어 인출구

60 : 인쇄회로기판 61 : 전극패드

62 : 관통구멍 70 : 와이어

본 발명은 반도체 소자 검사용 프로브 카드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 탐침부를 갖는 여러개의 니들을 수직으로 세워 블록에 정열시킨 뒤 인쇄회로기판에 와이어본딩 방식으로 연결하여 회로적인 단락이 발생되지 않도록 하되 공통단자들을 하나로 묶어주는 미니보드를 블록과 인쇄회로기판 사이에 설치하여 와이어 본딩 개수를 줄임으로써, 작업능률이 향상되고 웨이퍼의 검사 신뢰도가 향상되도록 한 반도체 소자 검사용 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 구성하 는 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 수직형 니들은 상,하측의 탐침부들이 웨이퍼 및 기판의 전극패드에 콘택트(contact) 방식으로 접촉되는 것이므로 이들 웨이퍼 및 기판의 평탄도가 유지되지 않으면 회로적인 단락 및 노이즈가 발생될 가능성이 높은 단점이 있으며, 니들의 상,하측 탐침부를 웨이퍼 및 기판의 전극패드에 정확하게 일대일 대응시켜야 되므로 매우 높은 조립 정밀도가 요구되며, 웨이퍼의 직경이 커짐에 따라 기판의 평탄도 유지도 어려워 사실상 실용화가 어려운 등의 기술적인 어려움이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 검사용 탐침부를 갖는 니들을 수직으로 세운 뒤 블록에 장착하여 고집적의 웨이퍼 검사가 가능하도록 하되, 상기 인쇄회로기판과 연결되는 니들의 탐침부를 와이어본딩의 납땜 방식으로 직접 연결하여 회로적인 단락이 발생되지 않도록 하되, 트랜지스터에 인가되는 Vcc, Vss, Vdd, Vee등의 공통단자를 하나로 묶어주는 미니보드를 상기 블록과 인쇄회로기판 사이에 설치하여 와이어본딩 개수를 줄여 생산성이 향상되도록 한 반도체 소자 검사용 프로브카드를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상,하측 탐침부를 갖는 수직형 니들을 블록으로 고정하여 정열시키고 상기 블록을 필요 개수만큼 인쇄회로기판과 회로적으로 연결하여 웨이퍼의 단위칩들의 불량여부를 판정할 수 있도록 한 프로브카드에 있어서, 상기 블록에는 상기 니들을 꼽아 상기 탐침부들을 정열시킬 수 있는 슬릿이 다수개 형성되고, 상기 니들의 상측 탐침부들과 일대일 대응되어 납땜으로 연결되는 단자부를 갖는 미니보드가 상기 블록의 상부에 구비되며, 상기 블록들은 하우징에 내장되어 상기 인쇄회로기판에 고정되며, 상기 인쇄회로기판의 상면에는 상기 미니보드의 단자부들과 와이어 납땜 방식으로 연결되는 전극패드가 형성된다.

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

도 1은 본 발명 한 실시예의 니들 블록의 분리 사시도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 니들 블록의 조립 단면도 이며, 도 3은 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 분리 사시도 이다. 본 발명 한 실시예의 니들블록(10)은 수직형 니들(20)이 다수개 사용된다. 상기 니들(20)들은 두께 40㎛ 내외의 도전성 판으로 구성되며 상단은 프로브 카드를 구성하는 인쇄회로기판의 전극패드와 회로적으로 연결하기 위한 탐침부(23)가 형성되고 하단은 반도체 웨이퍼의 단위 칩들에 형성된 전극패드에 콘텍트 방식으로 접촉되는 탐침부(21)가 형성된다.

상기 니들블록(10)에는 전,후면으로 슬릿(11)이 형성되어 상기 니들(20)이 끼워져 결합되며, 상기 니들블록(10)의 상면에는 미니보드(30)가 구비된다.

상기 미니보드(30)는 상기 니들의 탐침부(23)가 끼워지는 슬릿(31) 및 납 땜(35)되는 단자부(32)가 형성되고, 상기 단자부(32)들 중에서 트랜지스터에 인가되는 Vcc, Vss, Vdd, Vee등의 공통단자를 연결부(34)를 통하여 하나로 묶어주는 공통단자부(33)가 구비된다.

그리고 상기 니들(20) 하단의 후방으로 걸림부(22)가 형성되어 상기 블록(10) 밑면으로 형성된 공간부(12)로 들어가 상기 탐침부(21)의 흔들림 및 간격유지가 정확히 이뤄지도록 해준다.

상기 블록(10) 밑면의 공간부(12)에는 상기 걸림부(22)를 끼워 고정시키는 보조슬릿(41)이 형성된 보조블록(40)이 구비된다. 상기 보조블록(40)은 상기 블록(10)의 밑면에 나사체결방식 또는 접착제 방식으로 고정되며 이때 상기 슬릿(11) 및 보조슬릿(41)이 일치되어 상기 니들(20)이 꼽히는데 지장이 없도록 해야 된다.

상기 블록(10)은 제작하기에 따라 상기 보조블록(40) 없이도 상기 니들의 걸림부(22)가 기워져 걸리는 홈을 직접 밑면에 만들어줄 수 도 있다.

도 4는 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 일부 확대 사시도 이고, 도 5는 본 발명 한 실시예의 프로브 카드의 조립 단면도 이다. 인쇄회로기판(60)의 저면에는 중앙의 관통구멍(62)을 기준으로 양측으로 상기 미니보드(30)의 단자부(32)들과 일대일 대응되는 다수개의 전극패드(61)들이 형성되며, 단자부(32)들과 전극패드(61)들은 와이어(70)로 납땜 연결된다.

상기 블록(10)들은 양단이 블록고정플레이트(53)에 볼트 체결 방식으로 고정된다. 볼트 체결시 블록과 블록의 간격 및 니들과 니들의 간격을 정열시키는 작업을 병행해야 된다. 그리고 상기 블록고정플레이트(53)는 하우징(50)의 시트(51)에 나사체결 방식으로 내장되며, 상기 하우징(50)은 고정볼트를 통하여 상기 인쇄회로기판(60)에 고정된다.

상기 블록(10)의 양측에는 장방형의 볼트 관통구멍(13)이 형성되어 상기 블록고정플레이트(53)에 볼트를 체결할 때 상기 블록(10)을 좌우측 및 전후측방향으로 미세 조정하여 조립 평탄도 및 니들의 탐침부(21)들 정렬을 조립과정에서 조정할 수 있다.

그리고 상기 하우징(50)의 양측면에는 상기 미니보드(30)의 단자부(32)에 연결된 와이어(70)를 인출하여 상기 인쇄회로기판(60) 저면에 형성된 전극패드(61)로 연결시키기 위한 와이어 인출구(52)가 형성된다. 미설명부호 63은 상기 인쇄회로기판(60)의 휨 변형을 방지시키는 프레임을 나타낸다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 프로브카드는 니들의 하단 탐침부만 콘텍트 방식으로 웨이퍼의 전극패드와 접촉되고, 상부의 탐침부는 납땜 및 와이어 본딩과정을 거쳐 인쇄회로기판과 직접 연결되어 회로적인 단락이 발생되지 않도록 한 것이므로 신뢰성을 보다 높일 수 있으며, 와이어본딩의 개수를 줄이기 위해 공통단자를 하나로 묶어주는 미니보드를 마련하여 생산성이 향상되도록 한 특징이 있다.

이러한 본 발명 한 실시예의 제작과정은 다음과 같다.

먼저 다수개의 슬롯(11)이 전,후면으로 형성된 블록(10)을 준비한다. 상기 전,후면의 슬롯은 웨이퍼 전극패드의 배치상태에 따라 서로 엇갈리게 하거나 또는 동일 선상에 위치되도록 할 수 있으며, 이러한 블록(10)의 저면에 보조블록(40)을 접착 방식으로 부착시킨다. 이때 상기 보조블록의 보조슬릿(41)과 슬릿(11)이 일치 되도록 하고, 상기 블록(10)의 상측에는 미니보드(30)를 접착방식으로 고정시킨다.

그리고 상기 니들(20)의 걸림부(22)를 상기 보조블록(40)의 보조슬릿(41)으로 꼽아 탐침부(21)들이 정위치로 정열되도록 한 뒤 상단의 탐침부(23)를 미니보드(30)의 해당 슬릿(31)으로 꼽고 납땜(35)을 실시하여 미니보드(30)의 단자부(32)와 상기 탐침부(23)가 회로적으로 직접 연결되도록 한다.

위의 과정을 거쳐 하나의 블록이 완성되면 나머지 블록들도 동일 과정으로 만든 뒤 다수개의 블록을 블록고정플레이트(53)에 고정시키고 이를 하우징(50)의 시트(51)에 내장시켜 고정시킨다. 그리고 상기 블록(10)들의 해당 단자부(32) 및 공통단자부(33)를 와이어(70)로 납땜 연결한다. 상기 블록들은 하우징에 결합하기 전에 미리 와이어 본딩을 실시할 수도 있는 것은 당연하다.

상기 하우징(50)을 인쇄회로기판(60) 저면에 고정볼트로 고정시키되 상기 하우징(50)의 양측으로 형성된 와이어 인출구(52) 쪽으로 상기 블록(10)들에 연결된 와이어(70)들을 선택적으로 인출 한 뒤, 와이어(70)들과 인쇄회로기판(60)의 해당 전극패드(61)를 납땜 실시하여 회로적으로 연결하면 하나의 프로브카드가 완성된다.

그리고 상기 와이어(70)들은 미니보드(30)의 단자부(32) 및 개별단자부(32)를 색깔 및 번호로 구별하면 인쇄회로기판과의 납땜 작업이 수월해지는 것은 당연하다.

도 6은 본 발명 다른 실시예의 프로브 카드의 일부 확대 사시도 이고, 도 7은 본 발명 다른 실시예의 프로브 카드의 조립 단면도로써, 상기 인쇄회로기판(60) 의 전극패드(61)가 상면에 형성된 것을 제외하곤 상기 한 실시예와 동일 구성을 갖는다.

본 발명 다른 실시예는 프로브 카드를 조립하는 과정에서 하우징(50)에 내장된 각 블록(10)들의 미니보드(30)에 연결된 와이어(70)들을 상기 인쇄회로기판(60)의 중앙에 관통된 관통구멍(62)끼워 상면으로 인출한 뒤 상면에 형성된 전극패드(61)들과 일대일 납땜 실시하여 회로적으로 연결하면 되는 것으로서, 전극패드(61)의 패턴 형태 또는 납땜의 편의성 등을 고려하여 전극패드의 위치는 필요에 따라 변경될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명 한 실시예의 프로브카드는 인쇄회로기판과 니들의 탐침부를 납땜 방식으로 직접 연결하므로 회로적인 단락이 발생되지 않아 검사 신뢰도를 높일 수 있으며, 트랜지스터에 인가되는 Vcc, Vss, Vdd, Vee 및 접지 등의 공통단자를 하나로 묶어 주므로 본딩 개수를 줄일 수 있어서 생산성이 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 상,하측 탐침부를 갖는 수직형 니들을 블록으로 고정하여 정열시키고 상기 블록을 필요 개수만큼 인쇄회로기판과 회로적으로 연결하여 웨이퍼의 단위칩들의 불량여부를 판정할 수 있도록 한 프로브카드에 있어서,

   상기 블록에는 상기 니들을 꼽아 상기 탐침부들을 정열시킬 수 있는 슬릿이 다수개 형성되고,

   상기 니들의 상측 탐침부들과 일대일 대응되어 납땜으로 연결되는 단자부를 갖는 미니보드가 상기 블록의 상부에 구비되며,

   상기 블록들은 하우징에 내장되어 상기 인쇄회로기판에 고정되고,

   상기 인쇄회로기판의 저면 또는 상면에는 상기 미니보드의 단자부들과 와이어 납땜 방식으로 연결되는 전극패드가 형성됨을 특징으로 하는 반도체 소자 검사용 프로브 카드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미니보드에는 트랜지스터의 공통단자에 해당되는 단자부들을 하나로 묶어주는 공통단자부가 구비되어 상기 공통단자부와 상기 전극패드를 하나의 와이어로 납땜하여 납땜 개수가 줄도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사용 프로브 카드.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 미니보드에는 상기 니들의 탐침부가 끼워져 해당 단자부와 납땜되도록 안내하는 슬릿이 형성됨을 특징으로 하는 반도체 소자 검사용 프로브 카드.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 블록의 저면에는 상기 니들의 하단을 고정시키는 보조블록이 구비되고, 상기 니들에는 상기 보조블록의 슬릿으로 꼽히는 걸림부가 형성되어 웨이퍼의 전극패드와 접촉되는 탐침부들이 정열되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사용 프로브카드.

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