KR100857228B1

KR100857228B1 - 프로브카드 제조장치 및 방법

Info

Publication number: KR100857228B1
Application number: KR1020080029086A
Authority: KR
Inventors: 김기석; 김헌수; 장현진
Original assignee: 주식회사 코디에스
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-09-05

Abstract

본 발명은 프로브카드 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로브를 파지하는 수단의 형상, 파지형태 또는 두께 등에 관계없이 조밀한 피치로 본딩이 가능한 프로브카드 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 프로브카드 제조장치는 프로브의 일면을 흡착하여 기립상태로 고정하는 콜릿 척; 상기 프로브가 본딩될 기판을 고정하는 기판 척; 및 상기 프로브를 상기 기판에 본딩하는 본딩부;를 포함한다.

프로브카드. 프로브. 콜릿 척. 기립.

Description

프로브카드 제조장치 및 방법{Manufacturing apparatus of Probe Card and method using the same}

본 발명은 전자 소자 테스트 장치에 사용되는 프로브 카드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

프로브 카드(100)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(세라믹, 유기 또는 웨이퍼 등)(120) 및 상기 기판(120) 상에 배열된 프로브(110)들을 포함하는 장치이다.

상기 프로브 카드(100)는 미세 전자 장치(예를 들면, 반도체장치)의 전기적 특성을 측정하기 위해 사용된다. 알려진 것처럼, 반도체 장치는 외부 전자 장치와의 상호 신호 전달을 위해 그 표면에 형성되는 패드들을 구비한다. 즉, 반도체 장치는 상기 패드들을 통해 전기적 신호를 입력받아 소정의 동작을 수행한 후, 처리한 결과를 다시 패드들을 통해 외부 전자 장치로 전달한다. 이때, 상기 프로브 카 드는 상기 반도체 장치와 상기 외부 전자 장치(예를 들면, 테스터) 사이의 전기적 경로를 형성함으로써, 상기 반도체 장치에 대한 전기적 테스트를 가능하게 한다. 미설명부호인 112는 상기 패드에 접촉하는 프로브 팁이다.

한편, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 상기 반도체 장치의 패드들은 미세화될 뿐만 아니라 이들 사이의 간격 역시 좁아지고 있다. 이에 따라, 상기 프로브 카드들 역시 반도체 장치의 고집적화에 대응하여 미세하게 제작돼야 하지만, 이러한 미세화의 요구는 상기 프로브 카드를 제작하는 과정을 어렵게 만든다. 특히, 프로브 카드 기판(120)에 형성된 접착부(121)에, 상기 반도체 장치의 패드들에 접촉하는 프로브(110)들의 접착부(111)을 본딩시키는 결합 공정은 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 다양한 기술적 어려움에 직면하고 있다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 프로브를 본딩하기 위하여 필연적으로 프로브를 파지하는 파지수단(130)이 요구되는데, 상기 파지수단의 형상, 파지형태 또는 두께 등에 의해 프로브 사이의 피치를 조밀하게 하는데는 일정한 한계가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프로브를 파지하는 수단의 형상, 파지형태 또는 두께 등에 관계없이 조밀한 피치로 본딩이 가능한 프로브카드 제조장치 및 방법을 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 프로브카드 제조장치는 프로브의 일면을 흡착하여 기립상태로 고정하는 콜릿 척; 상기 프로브가 본딩될 기판을 고정하는 기판 척; 및 상기 프로브를 상기 기판에 본딩하는 본딩부;를 포함한다.

또한 상기 프로브가 로딩되어 상기 콜릿 척에 전달하는 로딩 척이 더 구비되는 것이 바람직한데, 상기 로딩 척은 상면에 상기 프로브를 수평상태로 고정하고, 수평상태로 고정된 상기 프로브를 기립시키도록 90°회전가능한 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 로딩 척은 상기 프로브를 정위치에 안착되도록 단차면이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 로딩 척은 상기 프로브를 진공흡착하는 것이 바람직하다.

또한 상기 콜릿 척은 상기 프로브를 가압하기 위한 단차면이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 콜릿 척에 고정된 프로브가 상기 기판에 밀착되도록, 상기 콜릿 척은 탄성체에 의해 탄성지지되는 것이 바람직하다.

또한 상기 콜릿 척은 상기 프로브를 진공흡착하는 것이 바람직하다.

또한 상기 기판 척은 상기 기판을 상온~250℃ 이내에서 예열하는 예열수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 콜릿 척에 고정된 프로브의 위치상태를 확인하는 얼라인비전이 더 구비되는 것이 바람직하다. 또한 상기 기판 척에 고정된 기판의 위치상태를 확인하는 얼라인비전이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 얼라인비전들은 서로 별도로 형성할 수도 있고, 이와 달리 하나의 얼라인비전으로 두가지 기능을 담당하게 할 수 있다.

또한 상기 얼라인비전의 시야확보를 위해 상기 기판의 상부에서 공기를 분사하는 에어 블로워가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 얼라인비전에 의한 확인결과에 따라 상기 기판을 정위치로 정렬하기 위하여 상기 기판 척은 회전가능한 것이 바람직하다.

또한 상기 프로브의 본딩시 라미나 플로우를 형성하는 가스분사수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 가스분사수단은 질소가스를 분사하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 프로브카드 제조방법은 1) 프로브를 로딩 척의 상면에 수평상태로 로딩하는 단계; 2) 상기 로딩 척을 90°회전하여 상기 프로브를 기립시키는 단계; 3) 상기 프로브를 콜릿 척의 일측면에 기립상태로 고정하는 단계; 4) 상기 프로브를 기판에 근접시키는 단계; 및 5) 상기 프로브를 상기 기판에 본딩하는 단 계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 프로브의 일면을 흡착하여 고정하기 때문에, 프로브를 파지하는 수단의 형상, 파지형태 또는 두께 등에 관계없이 조밀한 피치로 본딩이 가능한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 프로브카드 제조장치(1)는 로딩척이 구비되는 로딩부(10)와, 프로브의 일면을 진공흡착하는 콜릿척(20)과, 기판(120)이 안착되는 기판 척(30)과, 얼라인비전(41)을 포함한다.

상기 로딩부(10)는 X축방향의 가이드 레일(11)과, 상기 가이드레일(11)을 따라 이동되는 로딩척(도 4 참조)으로 구성된다. 이와 달리, 상기 로딩부는 Y축방향으로도 이동가능하게 구성할 수 있다.

또한 상기 콜릿척(20)은 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동가능하도록 가이드레일이 형성되어 있다.

또한 상기 기판 척(30)은 기판을 진공흡착하는 수단이고, 상기 기판(120)을 예열하기 위한 예열수단(31)이 구비된다.

또한 상기 콜릿 척(20)에 고정된 프로브와, 기판 척에 고정된 기판의 위치상태를 확인하는 얼라인비전(41)이 구비된다. 상기 얼라인비전(41)은 3축로봇(42)에 의해 3축방향으로 자유롭게 이동이 가능하다.

한편, 상기 얼라인비전(41)에 의해 위치상태를 확인한 결과에 따라 상기 기판(120)을 정위치로 정렬하도록 상기 기판 척(30)은 회전가능하게 구성된다.

도 4를 참조하면, 상기 로딩부(10)는 로딩 척(13)이 구비되는데, 상기 로딩 척(13)은 그 상면에 프로브를 수평상태로 진공흡착한다. 또한 상기 로딩 척(13)은 상기 프로브가 기립되도록 상기 프로브를 고정한 상태에서 90°회전되도록 구성된다(화살표 참조). 또한 상기 로딩 척(13)은 상기 가이드 레일(도 3의 11)을 따라 X축방향으로 이동되는 이동블럭(12)과 함께 X축 방향으로 이동된다.

도 5는 로딩 척의 평면도를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 상기 로딩 척(13)은 얼라인돌기(13a)가 형성되어 있다. 이와 같이 얼라인돌기(13a)가 형성됨으로써, 즉, 단차면이 형성됨으로써, 상기 프로브(110)를 정위치에 정렬할 수 있는 것이다. 또한 로딩 척(13)의 상면에는 상기 프로브(110)를 진공흡착하기 위한 진공홀(13c)이 형성되어 있고, 상기 진공홀(13c)의 주위에는 홈(13b)이 형성되어 있다.

도 6은 콜릿척의 정면도를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 상기 콜릿 척(20)은 몸체(21)와, 상기 몸체(21)의 일측면(도면상 전면)에 프로브(110)를 기립상태로 진공흡착하기 위한 진공홀(22)과, 상기 프로브(110)를 가압하는 가압돌기(23)로 구성된다. 상기 가압돌기(23)는 상기 프로브(110)를 기판에 본딩시 소정의 힘으로 가압을 하게 되는데, 이 때 힘이 작용되도록 하기 위한 것이다. 또한, 프로브(110)의 가압시 일정한 탄성력을 제공하기 위하여 상기 몸체(21)는 탄성체(24)에 의해 탄성지지된다.

또한 본딩시 본딩부위에 공기 중에 포함되어 있는 산소 및 수증기와의 접촉을 방지하기 위하여 질소가스를 분사하는 가스분사수단(53)이 구비되는데, 상기 가스분사수단(53)은 상기 콜릿 척(20)의 측면에 결합되거나 이와 근접하게 설치될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에서 본딩부는 레이저 발진기(미도시)와, 레이저 빔의 광경로가 되는 광파이버(51)로 구성된다.

상기 콜릿 척(20)의 양측면에는 광파이버(51)를 수용할 수 있는 관통홀(26)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(26)에 광파이버(51)를 수용한 상태에서 고정블럭(25)을 볼트체결함으로써, 광파이버(51)를 고정한다. 상기 광파이버(51)의 일단은 레이저 발진기에 연결되고, 타단에서 조사된 레이저 빔은 프로브(110)의 접착부(111) 또는/및 기판의 접착부(미도시)를 가열한다. 본 실시예에서 상기 레이저 빔의 파장은 405nm이고, 출력은 2W이내 이다. 통상 프로브(110)에 금도금이 되어 있는데, 405nm영역에서 레이저 흡수율이 우수하기 때문이다. CO2레이져, Nd;YAG레이저와 같이 적외선 영역의 600nm이상 파장대의 레이저의 경우 1W이상의 높은 출력을 발생시킬 수는 있으나, 금에 대한 흡수율이 낮고 반사율이 높아 본딩에 필요한 열 에너지를 인가하기 위해서는 고출력이 필요하며, 고출력으로 레이저 주사시 반사되는 양에 의해 주위의 다른 부분에 영향을 미치게 되는 문제가 있다. 또한 400nm이하의 영역대 파장의 레이저 경우는 에너지 로스율이 높아 본딩에 적합한 에너지 출력을 얻어내기가 어렵다.

본 실시예에서는 광파이버(51) 이외에 렌즈나 미러 등의 기타 광학계는 구비 하지 아니하였다. 그러나 필요에 따라 이들의 구비도 가능할 것이다. 또한 본 실시예에서는 프로브(110)의 접착부(111)가 양측 하단에 각각 형성되므로, 이를 가열하기 위한 레이저 발진기와 광파이버(51)를 각각 한 쌍씩 구비한다. 이와 달리 레이저 발진기는 1개로 구성하고, 광파이버(51)만 조사부위의 수에 맞게 형성할 수도 있다.

본 실시예에서는 레이저발진기를 포함한 본딩부로 구성되지만, 이와 달리 본 발명에 의한 본딩부는 납땜수단일 수 있다.

도 3 내지 도 7을 참조하여 본 실시예의 작동상태를 설명한다.

먼저, 로딩 척(13)에 프로브(110)를 수평상태로 안착하고, 진공흡착한다. 이 때, 얼라인돌기(13a)의 도움을 받아 정위치에 정렬할 수 있다.

다음으로, 상기 로딩 척(13)을 90°회전하여 상기 프로브(110)를 기립시키고, 가이드레일(11)을 따라 X축 방향으로 이동한다.

이와 동시에 또는 순차적으로 상기 콜릿 척(20)도 가이드레일을 따라 이동하여 상기 프로브(110)를 로딩 척(13)으로부터 전달받아 일측면에 진공흡착한다.

다음으로, 상기 얼라인비전(41)으로 콜릿 척(20)에 흡착된 프로브(110)의 위치상태를 확인하고, 이상이 있으면 보정한다.

다음으로, 기판 척(30)에 고정된 기판을 얼라인비전(41)으로 위치상태를 확인하고, 이상이 있으면, 상기 기판 척(30)을 회전하여 정렬한다. 한편, 상기 기판은 예열수단에 의해 상온~250℃의 범위에서 예열을 한 상태이다.

다음으로, 상기 콜릿 척(20)을 3축방향으로 이동하여 프로브(110)를 기 판(120)의 접착부에 근접시킨다. 상술한 바와 같이, 프로브는 그 일면이 콜릿 척에 진공흡착되어 있는 상태이다. 따라서, 이미 본딩된 프로브와 콜릿 척의 간섭이 없기 때문에 매우 조밀한 피치로 접근이 가능하다.

마지막으로, 상기 프로브(110)를 얼라인비전(41)으로 확인하면서 기판(120)의 접착부에 정밀하게 밀착, 가압하고, 본딩부에 의해 프로브의 접착부(111)를 기판의 접착부(121)에 본딩시킨다. 이 때, 상기 콜릿 척(20)은 탄성체(24)에 의해 탄성지지되기 때문에 더욱 긴밀하게 밀착할 수 있다.

또한, 본딩시에는 질소분위기에서 수행된다.

또한 부착공정을 실시간으로 얼라인비전(41)으로 촬상하면서 수행하는데, 이 때, 본딩시 발생되는 가스 등으로부터 상기 얼라인비전(41)의 시야를 확보하기 위하여 상기 기판(120)의 상부에서 공기를 분사하게 된다. 이를 위하여 상기 기판 척(30)의 상방에 에어 블로워(미도시)가 구비된다.

도 8을 참조하면, 상기 레이저 빔은 광파이버에 의해 콜릿 척(20)에 흡착된 프로브(110)의 접착부(111)에만 조사될 수도 있고, 이와 달리, 프로브의 접착부(111)와 함께 기판의 접착부(121)에도 동시에 조사될 수도 있다.

먼저, 프로브의 접착부(111)에만 조사되는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 광파이버(51)의 끝단을 수평하게 설치할 수 있고, 이 경우, 프로브의 접착부(111)가 가열되고, 이 열은 이와 밀착된 기판의 접착부(121)로 전도되어 프로브를 본딩한다.

또한, 프로브의 접착부(111)와 기판의 접착부(121)를 동시에 조사하는 경우 에는 도 9에 도시된 바와 같이, 광파이버(51)의 끝단이 경사지게 설치되는 것이 바람직하고, 이 경우, 프로브의 접착부(111)와 기판의 접착부(121)가 동시에 가열되어 프로브를 본딩한다.

어느 경우이든, 상기 기판의 접착부(일반적으로 솔더)를 미리 예열하는 것이 바람직하다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 프로브카드를 도시한 것이다.

도 2는 종래 프로브카드 제조공정을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 프로브카드 제조장치를 도시한 것이다.

도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 장치의 요부를 나타낸 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 프로브카드 제조장치 10: 로딩부

11: 가이드레일 12: 이동블럭

13: 로딩 척 13a: 얼라인돌기

13b: 홈 13c: 진공홀

20: 콜릿 척 21: 몸체

22: 진공홀 23: 가압돌기

24: 탄성체 25: 고정블럭

26: 관통홀 30: 기판 척

31: 예열수단 41: 얼라인비전

42: 3축로봇 51: 광파이버

53: 가스분사수단

Claims

프로브의 일면을 흡착하여 기립상태로 고정하는 콜릿 척;

상기 프로브가 본딩될 기판을 고정하는 기판 척; 및

상기 프로브를 상기 기판에 본딩하는 본딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 프로브가 로딩되어 상기 콜릿 척에 전달하는 로딩 척이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제2항에 있어서,

상기 로딩 척은 상면에 상기 프로브를 수평상태로 고정하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제3항에 있어서,

상기 로딩 척은 수평상태로 고정된 상기 프로브를 기립시키도록 90°회전가 능한 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제2항에 있어서,

상기 로딩 척은 상기 프로브를 정위치에 안착되도록 단차면이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제2항에 있어서,

상기 로딩 척은 상기 프로브를 진공흡착하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 콜릿 척은 상기 프로브를 가압하기 위한 단차면이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 콜릿 척에 고정된 프로브가 상기 기판에 밀착되도록, 상기 콜릿 척은 탄성체에 의해 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 콜릿 척은 상기 프로브를 진공흡착하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 기판 척은 상기 기판을 예열하는 예열수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제10항에 있어서,

상기 예열수단은 상기 기판을 250℃ 이내로 예열하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 콜릿 척에 고정된 프로브의 위치상태를 확인하는 얼라인비전이 더 구비 되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 기판 척에 고정된 기판의 위치상태를 확인하는 얼라인비전이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제13항에 있어서,

상기 얼라인비전의 시야확보를 위해 상기 기판의 상부에서 공기를 분사하는 에어 블로워가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제13항에 있어서,

상기 얼라인비전에 의한 확인결과에 따라 상기 기판을 정위치로 정렬하기 위하여 상기 기판 척은 회전가능한 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 프로브의 본딩시 라미나 플로우를 형성하는 가스분사수단이 더 구비되 는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
제16항에 있어서,

상기 가스분사수단은 질소가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조장치.
1) 프로브를 로딩 척의 상면에 수평상태로 로딩하는 단계;

2) 상기 로딩 척을 90°회전하여 상기 프로브를 기립시키는 단계;

3) 상기 프로브를 콜릿 척의 일측면에 기립상태로 고정하는 단계;

4) 상기 프로브를 기판에 근접시키는 단계; 및

5) 상기 프로브를 상기 기판에 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 프로브를 상기 기판에 본딩하기 전에 상기 콜릿 척에 고정된 프로브의 위치상태를 확인하고 정렬하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 프로브를 상기 기판에 본딩하기 전에 상기 기판의 위치상태를 확인하고 정렬하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조방법.
제20항에 있어서,

상기 기판의 위치상태를 확인하기 전에 상기 기판의 상부에 공기를 분사하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 5)단계는 질소분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 프로브카드 제조방법.