KR100858027B1 - 프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 프로브 어셈블리는 프로브 기판의 패드에 대응하여 지지층의 노출공이 형성되고 노출공 안에 채워진 전도성 접착제를 통해 프로브 핀이 견고하게 부착된다. 이와 같이 노출공을 이용하면 프로브 핀들을 미세 간격으로 배치하기가 수월하다. 또한, 프로브 어셈블리는 그 제조 과정에서 제1 정렬 마스크층의 평탄면을 통해 수직 방향으로 프로브 핀을 정렬함으로써 우수한 평탄도를 확보할 수 있고, 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈 또는 정렬 마스크의 정렬용 구멍이나 홈을 통해 수평 방향으로 프로브 핀을 정밀하게 정렬할 수 있다. 아울러, 본 발명의 프로브 어셈블리는 지지층의 노출공 및 그 안의 전도성 접착제를 통해 표면실장 부품의 실장을 용이하고 견고하게 할 수 있다.

프로브 핀, 연결기둥, 수평빔, 접촉팁, 지지층, 노출공, 전도성 접착제, 정렬 마스크층

Description

프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법{Probe Assembly of Probe Card and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로서, 구체적으로는 프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

프로브 카드(probe card)는 미세 전자소자(예컨대, 웨이퍼 상태의 반도체 칩)의 전기적 특성을 검사하기 위해 검사 대상인 전자소자와 검사 장비를 연결하는 매개물이다. 잘 알려진 바와 같이 전자소자는 외부로 노출된 단자를 구비하며, 프로브 카드는 이러한 단자와 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 입출력할 수 있는 프로브 핀을 구비한다. 즉, 검사 대상인 전자소자는 단자와 접촉하고 있는 프로브 핀을 통해 검사 장비로부터 소정의 신호를 입력받아 동작을 수행한 후, 그 처리 결과를 다시 프로브 핀을 통해 검사 장비로 출력한다.

일반적으로 이러한 검사 공정은 신속하고 효율적인 검사를 위하여 전자소자의 여러 단자들에 프로브 핀들을 동시 접촉하여 수행된다. 그런데 전자소자의 단자는 그 수가 점점 많아지는 한편, 그 간격은 점점 줄어들고 있다. 따라서 프로브 카드도 전자소자의 단자에 대응하여 다수의 프로브 핀들을 미세 간격으로 배치하여 제조되고 있는데, 특히 프로브 핀들을 정밀하게 정렬하고 고도의 평탄도를 가지도록 배치하는 것이 중요하다. 그러나 이러한 요구를 충족시키면서 수많은 프로브 핀들을 미세 간격으로 배치하여 제조하기란 쉽지 않은 일이다.

이에 본 발명자는 2007년 7월 2일자로 특허 출원된 제2007-0066005호를 통해 프로브의 평탄도 및 정렬의 정밀도가 우수하면서도 그 제조공정이 간단한 프로브 배열체의 제조방법을 제안한 바 있다. 본 발명은 그 연장선상에서 창안된 것이다.

본 발명의 목적은 프로브 기판의 작은 면적에 수많은 프로브 핀들을 수십 마이크론 단위의 미세 간격으로 배치하되, 정렬의 정밀도 및 평탄도를 확보하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 프로브 기판에 프로브 핀들을 부착할 때 인접한 프로브 핀들 사이의 물리적, 전기적 간섭을 방지하면서 견고한 부착을 이루기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 프로브 핀뿐만 아니라 표면실장 부품의 실장을 용이하고 견고하게 하기 위한 것이다.

이러한 목적들을 위하여, 본 발명은 다음과 같은 프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 프로브 어셈블리는 기판, 전도성 접착제, 프로브 핀을 포함하여 구성된다. 상기 기판은 패드를 구비하며, 상기 패드는 회로배선과 전기적으로 연결되어 표면에 미세 간격으로 배치된다. 상기 전도성 접착제는 상기 패드 위에 형성된다. 상기 프로브 핀은 상기 전도성 접착제에 의해 물리적으로 고정되고 상기 패드와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 프로브 핀은 상기 전도성 접착제 안에 수직 방향으로 삽입되는 연결기둥, 상기 연결기둥으로부터 수평 방향으로 연장되어 상기 기판의 표면으로부터 이격되는 수평빔, 상기 연결기둥과 반대쪽 위치에서 반 대쪽 방향으로 상기 수평빔으로부터 연장되는 접촉팁을 구비한다.

본 발명에 따른 프로브 어셈블리는 지지층을 더 포함할 수 있다. 상기 지지층은 상기 프로브 핀의 상기 수평빔과 이격되도록 상기 기판의 표면에 형성되고, 상기 패드에 대응하는 위치에 형성되어 상기 전도성 접착제가 채워지는 노출공을 구비한다.

본 발명의 프로브 어셈블리는 상기 지지층과 상기 전도성 접착제의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 지지층의 상기 노출공 측벽에 형성되는 도금막, 상기 프로브 핀의 상기 연결기둥을 감싸도록 상기 전도성 접착제 위에 추가로 형성되는 고정제, 상기 전도성 접착제에 의해 물리적으로 고정되고 상기 패드와 전기적으로 연결되는 표면실장 부품을 각각 더 포함할 수 있다.

본 발명의 프로브 어셈블리에서, 상기 기판은 상기 회로배선이 측면에 형성된 블록형 기판일 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 어셈블리의 제조 방법은, 회로배선과 전기적으로 연결되어 표면에 미세 간격으로 배치된 패드를 구비하는 기판을 준비하는 단계; 상기 패드에 대응하는 위치에 형성된 노출공을 구비하는 지지층을 상기 기판의 표면에 형성하는 단계; 상기 노출공 안에 전도성 접착제를 주입하는 단계; 평탄면을 가지며 상기 전도성 접착제를 외부에 노출시키는 제1 정렬 마스크층을 상기 지지층 위에 형성하는 단계; 정렬용 홈을 가지는 제2 정렬 마스크층을 상기 제1 정렬 마스크층 위에 형성하는 단계; 상기 제1 정렬 마스크층의 평탄면을 통해 수직 방향으로 정렬하고 상기 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈을 통해 수평 방향으로 정렬하면서 상기 노출공 안의 상기 전도성 접착제를 통해 물리적으로 고정되도록 상기 기판에 프로브 핀을 부착하는 단계; 상기 제1 정렬 마스크층과 상기 제2 정렬 마스크층을 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 프로브 어셈블리 제조 방법에서, 상기 지지층은 시트 형태로서 상기 기판에 부착되어 형성될 수 있고, 이때 상기 노출공은 상기 지지층이 상기 기판에 부착되기 전후에 레이저 가공, 마이크로 밀링, 마이크로 머시닝, 펀칭, 드릴링 중의 어느 한 기법에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 프로브 어셈블리 제조 방법에서, 상기 지지층의 형성 단계는, 상기 기판 위에 포토 마스크층을 형성하고 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 노출공 위치에만 상기 포토 마스크층을 남긴 후 상기 지지층을 도포하고 상기 포토 마스크층을 제거하는 것일 수 있다.

상기 지지층의 재료는 세라믹, FR4, 폴리이미드, 유기질, 포토레지스트, 드라이 필름 중의 어느 하나일 수 있고, 상기 전도성 접착제는 금속 분말이 함유된 액상 접착제 또는 솔더 페이스트일 수 있다. 또한, 상기 제1 정렬 마스크층의 재료는 포토레지스트, 드라이 필름, PCB 필름, 폴리이미드 필름, 글래스 중의 어느 하나일 수 있고, 상기 제2 정렬 마스크층의 재료는 포토레지스트 또는 드라이 필름일 수 있다.

본 발명의 프로브 어셈블리 제조 방법에서, 상기 프로브 핀의 부착 단계는, 상기 프로브 핀의 수평빔이 상기 제1 정렬 마스크층의 평탄면 위에 놓이고 상기 프로브 핀의 접촉팁이 상기 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈의 측벽에 닿도록 상기 프 로브 핀의 연결기둥을 상기 전도성 접착제 안에 수직 방향으로 삽입하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브 어셈블리 제조 방법은 상기 전도성 접착제의 주입 단계 전에 상기 노출공의 측벽에 도금막을 형성하는 단계; 상기 제1, 제2 정렬 마스크층의 제거 단계 전후에 상기 전도성 접착제 위에 추가로 고정제를 형성하는 단계; 상기 전도성 접착제를 통해 고정되도록 상기 노출공 안에 표면실장 부품을 삽입하여 실장하는 단계를 각각 더 포함할 수 있다.

본 발명의 프로브 어셈블리 제조 방법에서, 상기 제1, 제2 정렬 마스크층의 제거 단계는 상기 지지층도 함께 제거하는 것일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 프로브 어셈블리 제조 방법은, 회로배선과 전기적으로 연결되어 표면에 미세 간격으로 배치된 패드를 구비하는 기판을 준비하는 단계; 상기 패드에 대응하는 위치에 형성된 노출공을 구비하는 지지층을 상기 기판의 표면에 형성하는 단계; 상기 노출공 안에 전도성 접착제를 주입하는 단계; 평탄면을 가지며 상기 전도성 접착제를 외부에 노출시키는 정렬 마스크층을 상기 지지층 위에 형성하는 단계; 상기 정렬 마스크층의 평탄면을 통해 수직 방향으로 정렬하면서 상기 노출공 안의 상기 전도성 접착제를 통해 물리적으로 고정되도록 상기 기판에 프로브 핀을 부착하는 단계; 정렬용 구멍이나 정렬용 홈을 가지는 정렬 마스크를 사용하여 상기 프로브 핀을 수평 방향으로 정렬하는 단계; 상기 정렬 마스크층과 상기 정렬 마스크를 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 프로브 어셈블리는 프로브 기판의 패드에 대응하여 지지층의 노출공이 형성되고 노출공 안에 채워진 전도성 접착제를 통해 프로브 핀이 견고하게 부착된다. 이와 같이 노출공을 이용하면 프로브 핀들을 미세 간격으로 배치하기가 훨씬 수월해지며, 인접한 노출공들은 서로 완벽히 분리된 공간을 제공하기 때문에, 프로브 핀들은 인접한 프로브 핀들과 물리적, 전기적 간섭 없이 개별적 부착을 구현할 수 있다. 또한, 노출공은 삽입되는 프로브 핀보다 충분히 크기 때문에, 주입된 전도성 접착제가 노출공을 완전히 채우면서 프로브 핀을 충분히 감싸서 단단하게 프로브 핀을 고정하고 지지할 수 있다.

한편, 본 발명의 프로브 어셈블리는 그 제조 과정에서 제1 정렬 마스크층의 평탄면을 통해 수직 방향으로 프로브 핀을 정렬함으로써 우수한 평탄도를 확보할 수 있고, 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈 또는 정렬 마스크의 정렬용 구멍이나 홈을 통해 수평 방향으로 프로브 핀을 정밀하게 정렬할 수 있다.

아울러, 본 발명의 프로브 어셈블리는 지지층의 노출공 및 그 안의 전도성 접착제를 통해 표면실장 부품의 실장을 용이하고 견고하게 할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 어셈블리(probe assembly)의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 프로브 어셈블리(100)는 프로브 핀(10), 프로브 기판(20), 지지층(30), 전도성 접착제(40)로 구성된다.

프로브 기판(20)은 내부에 회로배선(22)이 형성되고 표면에 패드(24)가 형성된 인쇄회로기판 또는 세라믹기판이다. 회로배선(22)은 단층 또는 다층 배선층으로 이루어지며 비아(via)를 통해 패드(24)와 전기적으로 연결된다. 프로브 기판(20)의 표면은 보호막(도시되지 않음)으로 덮이며, 패드(24)는 프로브 기판(20)의 표면을 따라 수십 마이크론(㎛) 단위의 미세 간격으로 배치되어 보호막 밖으로 노출된다. 프로브 기판(20) 대신에 도 10a에 도시된 블록형 기판이 사용될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다. 프로브 기판(20)은 프로브 카드의 인터페이스 보드(interface board, 도시되지 않음)에 장착되며 이를 통해 검사 장비(도시되지 않음)와 전기적으로 연결된다.

지지층(30)은 패드(24)가 있는 프로브 기판(20)의 표면에 형성된다. 지지층(30)은 프로브 기판(20)의 패드(24)에 대응하는 위치마다 노출공(32)을 갖는다. 지지층(30)의 재료는 열에 의한 변형이 심하지 않고 검사 대상인 전자소자에 오염원으로 작용하는 파티클(particle)을 발생시키지 않는 절연물질이라면 무엇이든 가 능하다. 예를 들어 지지층(30)의 재료로는 세라믹, FR4, 폴리이미드(polyimide), 유기질 등이 사용 가능하다. 또한, 경우에 따라서는 포토레지스트(PR)나 드라이 필름(dry film) 등의 재료를 사용할 수도 있다. 프로브 기판(20)에 지지층(30)을 형성하는 방법, 지지층(30)에 노출공(32)을 형성하는 방법 등은 후술한다.

노출공(32) 안에는 전도성 접착제(40)가 채워진다. 전도성 접착제(40)는 전기적 전도성을 가지는 접착제로서 예를 들어 금속 분말이 함유된 액상 접착제 또는 솔더 페이스트(solder paste)이다. 액상 접착제에 함유되는 금속 분말로는 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등이 가능하고, 솔더 페이스트의 성분으로는 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag) 등이 포함될 수 있다.

프로브 핀(10)은 외팔보(cantilever) 형태로서, 일체로 형성된 연결기둥(12), 수평빔(14), 접촉팁(16)으로 구성된다. 연결기둥(12)은 지지층(30)의 노출공(32) 안에 수직 방향으로 삽입되며 전도성 접착제(40)를 통해 노출공(32) 안에 물리적으로 고정될 뿐만 아니라 프로브 기판(20)의 패드(24)에 전기적으로 연결된다. 수평빔(14)은 연결기둥(12)으로부터 수평 방향으로 연장되며 지지층(30)의 표면으로부터 이격된다. 접촉팁(16)은 연결기둥(12)과 반대쪽 위치에서 반대쪽 방향으로 수평빔(14)으로부터 연장된다. 접촉팁(16)은 검사 대상인 전자소자의 단자와 물리적으로 접촉되는 부분이다.

이상 설명한 구조의 프로브 어셈블리(100)는 패드(24)가 있는 프로브 기판(20)의 표면에 노출공(32)을 구비한 지지층(30)이 형성되고 노출공(32) 안에 채워진 전도성 접착제(40)를 통해 프로브 핀(10)이 견고하게 부착된다. 노출공(32)은 패드(24)의 위치에 대응하여 미세 간격으로 형성할 수 있으므로, 노출공(32)을 이용하면 프로브 핀(10)들을 미세 간격으로 배치하기가 훨씬 수월해진다. 또한, 인접한 노출공(32)들은 서로 완벽히 분리된 공간을 제공하기 때문에, 노출공(32)에 삽입되는 프로브 핀(10)은 인접한 프로브 핀들과 물리적, 전기적 간섭 없이 개별적 부착을 구현할 수 있다. 마찬가지로, 노출공(32) 안에 주입되는 전도성 접착제(40)도 인접한 노출공(32)의 전도성 접착제(40)와 충분히 격리된다. 또한, 노출공(32)은 삽입되는 프로브 핀(10)보다 충분히 크기 때문에, 주입된 전도성 접착제(40)가 노출공(32)을 완전히 채우면서 프로브 핀(10)을 충분히 감싸서 단단하게 프로브 핀(10)을 고정하고 지지한다. 또한, 본 발명의 프로브 어셈블리(100)는 프로브 핀(10)들을 정밀하게 정렬하고 우수한 평탄도를 확보함에 있어서도 탁월한 구조를 제공한다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.

본 발명에 따른 프로브 어셈블리는 도 1에 도시된 구조 외에도 여러 가지로 변형을 가할 수 있다. 도 2a 내지 도 2d는 그러한 예들을 나타내고 있다.

도 2a에 도시된 프로브 어셈블리(100a)는 지지층(30)의 노출공(32) 측벽에 도금막(50)을 형성하는 경우이다. 노출공(32) 측벽의 도금막(50)은 지지층(30)과 전도성 접착제(40) 간의 접착력을 향상시켜 준다. 따라서 도금막(50)은 전도성 접착제(40)와 접착력이 우수한 재료(일례로, 금)로 이루어진다.

도 2b에 도시된 프로브 어셈블리(100b)는 전도성 접착제(40) 외에 고정제(60)를 더 사용하는 경우이다. 프로브 핀(10)은 전자 소자의 단자와 반복적으로 물리적 접촉이 이루어지는 부분이므로 물리적 피로응력에 의해 그 위치가 틀어지거 나 쓰러지거나 물리적 변형이 발생할 수 있다. 따라서 이를 방지하려면 지지층(30)의 노출공(32) 안에 프로브 핀(10)을 단단하게 고정하는 것이 매우 중요하다. 전술한 바와 같이, 노출공(32) 안에 주입되어 프로브 핀(10)을 감싸는 전도성 접착제(40)는 프로브 핀(10)을 충분히 고정하고 지지하지만, 이러한 효과를 극대화하기 위해 고정제(60)를 더 사용할 수 있다. 고정제(60)는 전도성 접착제(40) 위에 추가로 형성되어 프로브 핀(10)의 연결기둥(12)을 감싸면서 고정력을 제공한다. 고정제(60)는 노출공(32) 밖에 형성되므로 비전도성 재료(일례로, 에폭시)를 사용하는 것이 바람직하다.

도 2c에 도시된 프로브 어셈블리(100c)는 지지층(도 1의 30)이 제거되어 최종 구조에는 포함되지 않는 경우이다. 후술하겠지만, 프로브 어셈블리의 제조 과정에서는 프로브 핀(10)을 정렬하기 위해 정렬 마스크층을 사용하며, 정렬 후 최종 구조에서는 정렬 마스크층이 제거되어 없어진다. 지지층이 정렬 마스크층과 동일한 재질로 이루어지는 경우 지지층은 정렬 마스크층과 더불어 제거됨으로써 최종 구조에는 남아있지 않게 된다. 이 경우에는 도시된 바와 같이 도전성 접착제(40)를 완전히 감싸도록 고정제(60)를 형성할 수 있다.

도 2d에 도시된 프로브 어셈블리(100d)는 프로브 핀(10) 외에 표면실장 부품(70)을 추가로 실장하는 경우이다. 표면실장 부품(70)은 표면실장기술(SMT)에 의해 부착되는 부품 내지 소자로서, 예컨대 커패시터, 레지스터, 콘덴서, 트랜지스터, 집적회로 등을 망라한다. 이러한 표면실장 부품(70)을 실장할 때에도 지지층(30)의 노출공(34) 안에 표면실장 부품(70)을 삽입하여 전도성 접착제(40)를 통 해 고정한다. 이와 같이 지지층(30)의 노출공(34)은 프로브 핀(10)과 표면실장 부품(70) 등의 전자적, 기계적 구조물을 손쉽게 프로브 기판(20)에 부착하거나 실장할 수 있는 틀을 제공한다.

이상, 실시예와 여러 변형예들을 통해 본 발명의 프로브 어셈블리에 대하여 설명하였다. 이하에서는 전술한 설명과 중복되는 부분은 가급적 생략하면서 본 발명의 프로브 어셈블리 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하의 설명으로부터 프로브 어셈블리의 구성 및 효과 또한 더욱 명료해질 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 어셈블리의 프로브 기판을 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도시된 바와 같이, 프로브 기판(20)은 내부에 형성된 회로배선(22)과 표면에 형성된 다수의 패드(24)를 구비한다. 패드(24)는 회로배선(22)과 전기적으로 연결되며 보호막(도시되지 않음) 밖으로 노출된다. 패드(24)는 열을 지어 수십 마이크론(㎛) 단위의 미세 간격으로 배치된다. 패드(24)의 위치, 형태, 개수, 간격, 패드 열의 개수 등은 다양하게 설계할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 프로브 기판 상에 지지층이 형성된 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도시된 바와 같이, 지지층(30)은 프로브 기판(20) 상에 형성된다. 지지층(30)에는 다수의 노출공(32, 34)이 형성되는데, 프로브 기판(20)의 패드(24)에 대응하는 위치에 형성되거나(32), 인접한 두 개의 패드(24)에 걸쳐 형성된다(34). 지지층(30)은 그 재질에 따라 시트(sheet) 형태로 프로브 기판(20)에 부착되거나 직접 프로브 기판(20) 상에 도포된다. 전자의 경우가 도 5에, 후자의 경우가 도 6a 내지 도 6f에 예시되어 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지지층 및 노출공 형성 방법을 설명하기 위한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 지지층(30)은 시트 형태로서 공지의 라미네이팅(laminating) 기법에 의해 프로브 기판(20) 상에 부착될 수 있다. 노출공(32, 34)은 지지층(30)이 프로브 기판(20)에 부착되기 전에 혹은 후에 지지층(30)에 형성된다. 노출공(32, 34)의 형성 방법은 잘 알려진 레이저 가공, 마이크로 밀링(micro milling), 마이크로 머시닝(micro machining), 펀칭(punching), 드릴링(drilling) 등의 기법을 이용할 수 있다. 노출공(32, 34)의 위치, 개수, 간격 등은 패드(24)의 위치, 개수, 간격에 의해 결정되지만, 노출공(32, 34)의 형태는 사각형, 원형, 타원형 등으로 다양하게 설계할 수 있다.

도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지층 및 노출공 형성 방법을 나타내는 단면도이다.

도 6a는 패드(24)가 형성된 프로브 기판(20)을 나타낸다. 프로브 기판(20) 상에는 도 6b에 도시된 바와 같이 패드(24)를 비롯하여 프로브 기판(20)의 표면 전체를 덮도록 포토 마스크층(80)이 형성된다. 포토 마스크층(80)은 포토레지스트(PR) 또는 드라이 필름(dry film)이다. 도 6c와 같이, 포토 마스크층(80)은 노광 마스크(90)를 통해 노광된다. 노광 마스크(90)는 형성하고자 하는 노출공에 대응하는 마스크 패턴을 가지며, 노광 공정은 포지티브(positive) 방식이나 네거티 브(negative) 방식이 모두 가능하다. 노광 후 현상 공정을 진행하면, 도 6d처럼 노출공 위치에만 포토 마스크층(80)이 남는다. 이어서, 도 6e와 같이 절연 유기물이나 에폭시를 도포하여 평탄한 지지층(30)을 만들고, 잔류하는 포토 마스크층(80)을 제거하면 도 6f와 같이 노출공(32)이 형성된 지지층(30)이 얻어진다. 필요에 따라서는 포토 마스크층(80)을 제거하기 전에 평탄화 공정을 진행할 수 있다. 이후, 전도성 접착제의 접착력을 높이기 위해 노출공(32) 안의 측벽에 도 2a와 같이 도금막(50)을 형성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 프로브 기판(20) 위에 지지층(30)이 형성되고 지지층(30) 안에 노출공(32, 34)이 만들어지면, 정렬 마스크층을 이용하여 프로브 핀을 정렬하면서 전도성 접착제를 이용하여 프로브 핀을 프로브 기판에 부착한다. 도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 핀의 정렬 및 부착 방법을 나타내는 단면도, 사시도 및 평면도이다.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이 지지층(30)의 노출공(32) 안에 전도성 접착제(40)를 주입한다. 전술한 바와 같이 전도성 접착제(40)는 금속 분말이 함유된 액상 접착제 또는 솔더 페이스트이다. 전도성 접착제(40)는 후술하는 정렬 마스크층들의 형성 단계 후에 주입될 수도 있다.

이어서, 도 7b와 같이 지지층(30) 위에 제1 정렬 마스크층(110)을 형성한다. 제1 정렬 마스크층(110)은 노출공(32)에 주입된 전도성 접착제(40)를 외부로 노출시킨다. 제1 정렬 마스크층(110)은 프로브 핀의 수평빔을 정렬하여 평탄도를 확보하기 위한 것으로 평탄면(도 7c 및 도 7d의 112)을 가진다. 제1 정렬 마스크 층(110)의 소재로는 포토레지스트, 드라이 필름, PCB 필름, 폴리이미드 필름, 글래스 등이 가능하다. 포토레지스트나 드라이 필름의 경우 지지층(30)의 전면에 형성한 후 노광, 현상 공정을 통해 원하는 부분에 제1 정렬 마스크층(110)을 형성하며, PCB 필름이나 폴리이미드 필름, 글래스의 경우에는 원하는 부분에 대응하는 크기로 제1 정렬 마스크층(110)을 형성한다.

이어서, 도 7c의 단면도 및 도 7d의 사시도에 도시된 바와 같이 제1 정렬 마스크층(110) 위에 제2 정렬 마스크층(120)을 형성한다. 제1 정렬 마스크층(110)이 수직 방향(z 방향)으로 프로브 핀을 정렬하기 위한 것이라면, 즉 평탄도를 확보하기 위한 것이라면, 제2 정렬 마스크층(120)은 수평 방향(x, y 방향)으로 프로브 핀을 정렬하기 위한 것이다. 따라서 제2 정렬 마스크층(120)에는 프로브 핀에 대응하는 정렬용 홈(122)이 형성되며, 이 홈(122)의 측벽(124)을 통해 프로브 핀의 x, y 방향 정렬이 이루어진다. 제2 정렬 마스크층(120)에 정렬용 홈(122)을 형성해야 하므로, 제2 정렬 마스크층(120)의 소재는 패터닝(patterning)이 가능한 포토레지스트나 드라이 필름이 바람직하다.

제1, 제2 정렬 마스크층(110, 120)이 형성되면, 도 7e에 도시된 바와 같이 프로브 기판(20)에 프로브 핀(10)을 부착하면서 정렬 마스크층(110, 120)을 통해 프로브 핀(10)을 정렬한다. 구체적으로 설명하면, 프로브 핀(10)의 연결기둥(12)은 노출공(32) 안의 전도성 접착제(40)에 삽입하고, 수평빔(14)을 정렬용 홈(도 7c 및 도 7d의 122) 안에 위치시킨다. 이때, 프로브 핀(10)들의 수평빔(14)은 모두 제1 마스크층(110)의 평탄면(112) 위에 놓이게 되므로 자연히 평탄도가 확보된다. 또 한, 프로브 핀(10)들의 접촉팁(16)은 모두 제2 마스크층(120)의 측벽(124)을 통해 수평 방향으로의 정렬이 이루어진다.

이후, 공지의 경화 공정을 진행하여 전도성 접착제(40)를 경화시키면 전도성 접착제(40)에 의해 프로브 핀(10)이 고정된다. 이어서, 정렬 마스크층(110, 120)을 모두 제거하면 프로브 어셈블리의 최종 구조가 얻어진다. 도 7f의 평면도는 프로브 어셈블리의 예시적인 최종 구조를 보여준다. 도 7f 및 전술한 도 2d에 도시된 바와 같이, 프로브 기판(20)에는 프로브 핀(10) 외에도 각종 표면실장 부품(70)을 실장할 수 있다. 표면실장 부품(70)은 프로브 핀(10)처럼 정밀하게 정렬할 필요가 없으며, 단지 지지층(30)의 노출공(34)이 실장 위치를 제공하면 충분하다.

한편, 도 7e에서 정렬 마스크층(110, 120)을 제거하기 전후에 프로브 핀(10)의 고정력을 보강하기 위해 도 2b의 고정제(60)를 더 형성할 수 있다. 또한, 지지층(30)과 제1, 제2 정렬 마스크층(110, 120)의 소재로 모두 포토레지스트나 드라이 필름을 사용하는 경우, 지지층(30)은 정렬 마스크층(110, 120)의 제거 과정에서 함께 제거된다. 이 경우에는 전술한 도 2c에 도시된 바와 같이 도전성 접착제(40)를 완전히 감싸도록 고정제(60)를 형성한다.

이상 설명한 바와 같이 프로브 핀(10)들의 수직 방향 정렬은 제1 정렬 마스크층(110)에 의해, 수평 방향 정렬은 제2 정렬 마스크층(120)에 의해 각각 이루어진다. 그런데 프로브 핀(10)의 수평 방향 정렬은 제2 정렬 마스크층(120) 대신에 여러 가지 다른 수단을 이용하여 수행할 수도 있다. 이어지는 설명은 그러한 두 가지 예이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 핀의 정렬 방법을 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도시된 바와 같이, 제1 정렬 마스크층(110)을 형성한 후 그 위에 제2 정렬 마스크층을 형성하지 않고 별도의 정렬 마스크(130)를 사용할 수 있다. 정렬 마스크(130)는 수직 방향으로 관통되어 규칙적으로 형성된 다수의 정렬용 구멍(132)들을 가진다. 따라서 프로브 핀(10)의 접촉팁(16)이 정렬용 구멍(132) 안에 삽입되도록 수직 방향으로 정렬 마스크(130)를 끼우면 프로브 핀(10)들을 수평 방향으로 정렬할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 핀의 정렬 방법을 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 9a, 도 9b에 도시된 정렬 마스크(140)는 제1 정렬 마스크층(110) 위에 놓이며, 한쪽 측면에 규칙적으로 형성된 다수의 정렬용 홈(142)들을 가진다. 이 홈(142)들은 전술한 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈(도 7d의 122)과 달리 프로브 핀(10)의 접촉팁(16)이 삽입되는 정도의 크기를 가지면 충분하다. 이 실시예의 정렬 마스크(140)는 수평 방향으로 움직여 프로브 핀(10)들을 정렬한다. 한편, 도시되지는 않았지만, 도 8의 정렬 마스크(130)와 도 9의 정렬 마스크(140)는 각각 별도의 지그(jig)에 고정되어 수평 방향으로의 정밀한 정렬 과정이 제어될 수도 있다.

앞서 잠깐 언급했듯이, 본 발명의 프로브 어셈블리는 프로브 기판 대신에 블록형 기판을 사용할 수도 있다. 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록형 기판의 프로브 어셈블리를 나타내는 사시도이다.

도 10a, 도 10b를 참조하면, 블록형 기판(150)은 측면 및 상부면을 따라 형성된 회로패턴(152)을 구비한다. 블록형 기판(150) 측면의 회로패턴(152)은 프로브 기판의 회로배선에 해당하고, 상부면의 회로패턴(152)은 프로브 기판의 패드에 해당한다. 또한, 블록형 기판(150)의 양측 끝부분에는 나사 체결구(154)가 형성된다. 지지층(160)은 회로패턴(152)에 대응하는 노출공(162)을 구비하며, 블록형 기판(150)의 상부면에 부착된다. 도시되지는 않았지만, 노출공(162) 안에는 전도성 접착제가 주입되고, 전술한 정렬 마스크층이나 정렬 마스크를 이용하여 프로브 핀(10)을 정렬하면서 노출공(162) 안에 프로브 핀이 삽입, 고정된다. 이와 같이 제조된 프로브 어셈블리(200)는 나사 체결구(154)를 통해 프로브 카드의 인터페이스 보드에 장착되며, 측면 방향으로 여러 개의 프로브 어셈블리(200)들이 서로 인접하여 잇달아 장착될 수 있다.

지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 어셈블리의 단면도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 변형예에 따른 프로브 어셈블리의 단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 어셈블리의 프로브 기판을 나타내는 평면도 및 단면도.

도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 프로브 기판 상에 지지층이 형성된 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지지층 및 노출공 형성 방법을 설명하기 위한 사시도.

도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지층 및 노출공 형성 방법을 나타내는 단면도.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 핀의 정렬 및 부착 방법을 나타내는 단면도, 사시도 및 평면도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 핀의 정렬 방법을 나타내는 사시도 및 단면도.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 핀의 정렬 방법을 나타내는 사시도 및 단면도.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록형 기판의 프로브 어셈블리를 나타내는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 100a, 100b, 100c, 100d: 프로브 어셈블리

10: 프로브 핀 12: 연결기둥

14: 수평빔 16: 접촉팁

20: 프로브 기판 22: 회로배선

24: 패드 30: 지지층

32, 34: 노출공 40: 전도성 접착제

50: 도금막 60: 고정제

70: 표면실장 부품 80: 포토 마스크층

90: 노광 마스크 110, 120: 정렬 마스크층

112: 정렬용 평탄면 122: 정렬용 홈

124: 정렬용 측벽 130, 140: 정렬 마스크

132: 정렬용 구멍 142: 정렬용 홈

150: 블록형 기판 152: 회로패턴

154: 나사 체결구 160: 지지층

162: 노출공 200: 프로브 어셈블리

Claims (20)

1. 회로배선과 전기적으로 연결되어 표면에 미세 간격으로 배치된 패드를 구비하는 기판;

   상기 패드 위에 형성된 전도성 접착제;

   상기 전도성 접착제에 의해 물리적으로 고정되고 상기 패드와 전기적으로 연결되며, 상기 전도성 접착제 안에 수직 방향으로 삽입되는 연결기둥, 상기 연결기둥으로부터 수평 방향으로 연장되어 상기 기판의 표면으로부터 이격되는 수평빔, 상기 연결기둥과 반대쪽 위치에서 반대쪽 방향으로 상기 수평빔으로부터 연장되는 접촉팁을 구비하는 프로브 핀; 및

   상기 프로브 핀의 상기 수평빔과 이격되도록 상기 기판의 표면에 형성되고, 상기 패드에 대응하는 위치에 형성되어 상기 전도성 접착제가 채워지는 노출공을 구비하는 지지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 지지층과 상기 전도성 접착제의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 지지층의 상기 노출공 측벽에 형성되는 도금막;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,

   상기 프로브 핀의 상기 연결기둥을 감싸도록 상기 전도성 접착제 위에 추가로 형성되는 고정제;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,

   상기 전도성 접착제에 의해 물리적으로 고정되고 상기 패드와 전기적으로 연결되는 표면실장 부품;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리.
6. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 상기 회로배선이 측면에 형성된 블록형 기판인 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리.
7. 회로배선과 전기적으로 연결되어 표면에 미세 간격으로 배치된 패드를 구비하는 기판을 준비하는 단계;

   상기 패드에 대응하는 위치에 형성된 노출공을 구비하는 지지층을 상기 기판 의 표면에 형성하는 단계;

   상기 노출공 안에 전도성 접착제를 주입하는 단계;

   평탄면을 가지며 상기 전도성 접착제를 외부에 노출시키는 제1 정렬 마스크층을 상기 지지층 위에 형성하는 단계;

   정렬용 홈을 가지는 제2 정렬 마스크층을 상기 제1 정렬 마스크층 위에 형성하는 단계;

   상기 제1 정렬 마스크층의 평탄면을 통해 수직 방향으로 정렬하고 상기 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈을 통해 수평 방향으로 정렬하면서 상기 노출공 안의 상기 전도성 접착제를 통해 물리적으로 고정되도록 상기 기판에 프로브 핀을 부착하는 단계;

   상기 제1 정렬 마스크층과 상기 제2 정렬 마스크층을 제거하는 단계;

   를 포함하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 지지층은 시트 형태로서 상기 기판에 부착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 노출공은 상기 지지층이 상기 기판에 부착되기 전후에 레이저 가공, 마이크로 밀링, 마이크로 머시닝, 펀칭, 드릴링 중의 어느 한 기법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 지지층의 형성 단계는, 상기 기판 위에 포토 마스크층을 형성하고 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 노출공 위치에만 상기 포토 마스크층을 남긴 후 상기 지지층을 도포하고 상기 포토 마스크층을 제거하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 지지층의 재료는 세라믹, FR4, 폴리이미드, 유기질, 포토레지스트, 드라이 필름 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
12. 제7항에 있어서,

    상기 전도성 접착제는 금속 분말이 함유된 액상 접착제 또는 솔더 페이스트인 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
13. 제7항에 있어서,

    상기 제1 정렬 마스크층의 재료는 포토레지스트, 드라이 필름, PCB 필름, 폴리이미드 필름, 글래스 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
14. 제7항에 있어서,

    상기 제2 정렬 마스크층의 재료는 포토레지스트 또는 드라이 필름인 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
15. 제7항에 있어서,

    상기 프로브 핀의 부착 단계는, 상기 프로브 핀의 수평빔이 상기 제1 정렬 마스크층의 평탄면 위에 놓이고 상기 프로브 핀의 접촉팁이 상기 제2 정렬 마스크층의 정렬용 홈의 측벽에 닿도록 상기 프로브 핀의 연결기둥을 상기 전도성 접착제 안에 수직 방향으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
16. 제7항에 있어서,

    상기 전도성 접착제의 주입 단계 전에 상기 노출공의 측벽에 도금막을 형성하는 단계;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
17. 제7항에 있어서,

    상기 제1, 제2 정렬 마스크층의 제거 단계 전후에 상기 전도성 접착제 위에 추가로 고정제를 형성하는 단계;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
18. 제7항에 있어서,

    상기 전도성 접착제를 통해 고정되도록 상기 노출공 안에 표면실장 부품을 삽입하여 실장하는 단계;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
19. 제7항에 있어서,

    상기 제1, 제2 정렬 마스크층의 제거 단계는 상기 지지층도 함께 제거하는 것을 특징으로 하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.
20. 회로배선과 전기적으로 연결되어 표면에 미세 간격으로 배치된 패드를 구비하는 기판을 준비하는 단계;

    상기 패드에 대응하는 위치에 형성된 노출공을 구비하는 지지층을 상기 기판의 표면에 형성하는 단계;

    상기 노출공 안에 전도성 접착제를 주입하는 단계;

    평탄면을 가지며 상기 전도성 접착제를 외부에 노출시키는 정렬 마스크층을 상기 지지층 위에 형성하는 단계;

    상기 정렬 마스크층의 평탄면을 통해 수직 방향으로 정렬하면서 상기 노출공 안의 상기 전도성 접착제를 통해 물리적으로 고정되도록 상기 기판에 프로브 핀을 부착하는 단계;

    정렬용 구멍이나 정렬용 홈을 가지는 정렬 마스크를 사용하여 상기 프로브 핀을 수평 방향으로 정렬하는 단계;

    상기 정렬 마스크층과 상기 정렬 마스크를 제거하는 단계;

    를 포함하는 프로브 어셈블리의 제조 방법.

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