KR100858531B1 - 전기 배선 연결이 용이한 프로브카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브카드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지지구조물의 좌 또는 우측에 위치한 사이드 인쇄회로기판과 지지구조물의 아래에 위치한 바텀 인쇄회로기판만으로 프로브부와 메인 회로기판을 연결함으로써, 프로브부와 인쇄회로기판의 전기 배선 연결이 용이해지고, 프로브부의 크기가 축소되어 다수개의 프로브부가 설치 가능한 프로브카드에 관한 것이다.

본 발명에 따른 프로브 카드는, 프로브와, 상기 프로브가 고정되는 지지구조물과, 상기 지지구조물의 좌 또는 우측에 위치하며, 상기 프로브와 미세 금속선에 의해 전기적으로 연결되는 사이드 인쇄회로기판과, 상기 지지구조물의 아래에 위치하며, 상기 사이드 인쇄회로기판과 미세 금속선에 의해 전기적으로 연결되는 바텀 인쇄회로기판,으로 이루어진 다수개의 프로브부와; 상기 다수개의 프로브부가 중앙부에 고정되는 메인 회로기판과; 상기 프로브부의 바텀 인쇄회로기판과 상기 메인 회로기판을 전기적으로 연결시키는 포고핀 고정체;로 구성된다.

프로브카드, 프로브, 프로브 팁, 인쇄회로기판, 범프, 포고핀

Description

전기 배선 연결이 용이한 프로브카드{A probe card for connecting electric wires easily}

도 1은 종래 기술에 의한 웨이퍼 검사용 프로브카드를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드의 구성도를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브부의 구성도를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 구성도를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 인쇄회로기판 및 바텀 인쇄회로기판으로 사용되는 다층 인쇄회로기판의 제조 방법을 도시한 것이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프로브부와 회로기판사이의 전기 배선 연결을 도시한 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

200 : 프로브부 210 : 프로브

212 : 절연기판 214 : 프로브 팁

216 : 첨단부 218 : 금속 배선

220 : 지지구조물 230 : 사이드 인쇄회로기판

240 : 바텀 인쇄회로기판 250 : 금속선

260 : 축전기 300 : 포고핀부

400 : 메인 회로기판 500 : 보강판

본 발명은 프로브카드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지지구조물의 좌 또는 우측에 위치한 사이드 인쇄회로기판과 지지구조물의 아래에 위치한 바텀 인쇄회로기판만으로 프로브부와 메인 회로기판을 연결함으로써, 프로브부와 인쇄회로기판의 전기 배선 연결이 용이해지고, 프로브부의 크기가 축소되어 다수개의 프로브부가 설치 가능한 프로브카드에 관한 것이다.

통상, 반도체 제조공정은 산화공정, 확산공정, 이온주입공정, 사진식각공정 및 금속공정 등의 웨이퍼 가공공정의 수행에 의해서 웨이퍼 상에 칩(Chip)을 형성하게 되고, 상기 웨이퍼 상에 형성된 칩은 프로빙 테스트(Probing Test)에 의해서 양품 및 불량품으로 선별되고, 상기 양품으로 선별된 칩은 패키징(Packaging)되어 외부로 출하된다.

이와 같은 프로빙 테스트는 웨이퍼 상에 구현된 칩의 전극패드와 접촉한 프로브 카드의 프로브 팁을 통해서 테스트장치가 소정의 전기신호를 인가한 후, 이에 대응하는 전기신호를 다시 테스트장치가 수신함으로써 웨이퍼 상에 구현된 칩의 정상 및 비정상 유무를 테스트 하게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 웨이퍼 검사용 프로브카드를 나타낸 도면이다.

종래의 프로브카드는, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 회로기판(110)의 상부면 중앙부에 포고핀 고정체(120)를 설치하고, 그 위에 프로브부(130), 지지구조물(140) 및 연성회로기판(150)이 합체된 구조물이 장착된다.

상기 프로브부(130)는 절연기판(132) 상에 프로브 팁(134)이 2렬로 미리 정해진 간격을 두고 배치되어 지지구조물(140)에 부착되고, 연성회로기판(150)을 상기 지지구조물(140)에서 상기 프로브부(130)의 설치 영역을 제외한 나머지 영역에 장착시킨다. 또한, 상기 연성회로기판(150)상의 전기 배선의 일측 끝단이 선재 접합을 위하여 상기 지지구조물(140)의 상부면에서 상기 프로브부의 금속배선의 끝단 근처까지 연장하여 설치된다. 이어서 상기 프로브부(130)의 금속배선과 상기 연성회로기판(150)의 전기 배선을 금속선(160)에 의해 전기적으로 연결한다.

이러한 방법으로 구성된 종래의 프로브 카드는 프로브 팁(134)의 개수가 증가하면, 연성회로기판(140) 내부의 배선 및 관통구멍이 증가한다. 배선간의 피치는 일정간격 이하로는 할 수 없으므로, 배선의 증가는 기판의 대형화로 직결된다. 따라서 한 번의 측정으로 보다 많은 반도체 집적회로의 측정을 행하고자 하면, 기판의 대형화라는 문제가 발생한다.

또한, 프로브의 배치 면적이 넓어서 기판의 크기가 프로브 장치의 한계를 초 과하는 경우, 프로브 카드를 제조하기가 불가능하다.

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 프로브카드의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 기존의 프로브카드는 프로브부와 메인 회로기판을 연결하는 연성회로기판이 지지구조물 상에서 프로브부의 설치영역을 제외한 나머지 영역에 장착됨으로써, 프로브의 크기를 소형화하는데 있어 한계가 있었으나, 본 발명은 지지구조물의 좌 또는 우측으로 사이드 인쇄회로기판과 바닥의 바텀 인쇄회로기판만으로 프로브부와 메인 회로기판을 연결함으로써, 프로브부와 인쇄회로기판의 전기 배선 연결이 용이해지고, 프로브부의 크기가 축소되어 다수개의 프로브부가 설치 가능한 프로브카드를 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은, 프로브와, 상기 프로브가 고정되는 지지구조물과, 상기 지지구조물의 좌 또는 우측에 위치하며, 상기 프로브와 미세 금속선에 의해 전기적으로 연결되는 사이드 인쇄회로기판과, 상기 지지구조물의 아래에 위치하며, 상기 사이드 인쇄회로기판과 미세 금속선에 의해 전기적으로 연결되는 바텀 인쇄회로기판,으로 이루어진 다수개의 프로브부와; 상기 다수개의 프로브부가 중앙부에 고정되는 메인 회로기판과; 상기 프로브부의 바텀 인쇄회로기판과 상기 메인 회로기판을 전기적으로 연결시키는 포고핀 고정체;로 구성된 전기 배선 연결이 용이한 프로브카드를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드의 구성도를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 본 발명에 의한 프로브카드는 프로브(210) 및 상기 프로브(210)가 고정되는 지지구조물(220)로 이루어진 다수개의 프로브부(200)와, 상기 다수개의 프로브부(200)가 중앙부에 고정되는 원형의 메인 회로기판(400)으로 구성된다. 또한, 상기 메인 회로기판(400)의 휨 방지와 상기 프로브부(200)의 안정적인 고정을 위해 보강판(500)을 메인 회로기판(400) 아래에 설치할 수 있다.

상기 프로브(210)는 미세 금속선을 통해 사이드 인쇄회로기판(230) 및 바텀 인쇄회로기판(240)과 전기적으로 연결되며, 상기 바텀 인쇄회로기판(240)은 포고핀 고정체(300)를 통해 메인 회로기판(400)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 프로브부(200)와 메인 회로기판(400)은 메인 회로기판(400) 하부에 위치한 보강판(500)의 볼트에 의해 체결됨으로써 고정되어 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브부의 구성도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 구성도를 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명에 의한 프로브부(200)는 프로브(210)와, 지지구조물(220)과 사이드 인쇄회로기판(230) 및 바텀 인쇄회로기판(240)으로 구성된다.

상기 프로브(210)는 도 4에 도시된 바와 같이, 절연기판(212) 위에 탄성을 가진 프로브 팁(214)을 형성하고 프로브 팁의 첨단(216)에는 텅스텐과 같이 경도가 강한 재료를 접합시킨 후 상기 절연기판(212)에 금속배선(218)이 형성된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 프로브 팁(214) 및 금속배선(218)의 전기적 저항의 감소 및 기계적 강도의 증가를 위해 프로브 팁(214) 및 금속배선(218)에 니켈 박막이 1~30㎛의 두께로 무전해 도금되고, 니켈 박막 상에 금 박막이 0.1~2㎛의 두께로 무전해 도금된 금속층이 형성된다.

상기 첨단부(216)가 실리콘 재질로 형성된 경우, 첨단부(216)의 전기 전도도를 개선하기 위하여 첨단부(216)에 1~150㎛의 깊이, 1~50㎛의 홈(Groove)이 형성된 상태에서 전해 또는 무전해 도금이 될 수 있다. 상기 홈을 형성하는 것은 프로브 카드 사용 중에 첨단부(216)에 형성된 금속층이 마모되더라도 전기 전도도를 계속 유지시켜주기 위함이다.

상기 지지구조물(220)은 필요한 탄성과 경도를 갖는 재료, 예를 들면 석영(quartz), 철강의 일종인 인바 또는 코바(Kovar), 또는 세라믹 등의 판재를 가공하여 대략 일자형으로 형성된다. 상기 지지구조물(220)의 재료를 선택할 때에는 지지구조물(220)과 상기 프로브 절연기판(212)의 열팽창 계수 차이를 고려하여야 한다. 열팽창 계수의 차이가 크면, 제조 완료된 프로브 카드를 온도 변화하여 사용할 경우에 프로브의 변형이 발생할 가능성이 높으며, 심한 경우에는 상기 프로브(210)의 파손이 발생할 수도 있다. 한편, 상기 지지구조물(220)의 형상은 상기 프로 브(210)의 크기와 프로브 팁의 첨단부(216)간 거리 등을 고려하여 결정된다.

사이드 인쇄회로기판(230)은 상기 지지구조물(220)의 좌 또는 우측에 위치하여 미세 금속선(250)을 통해 프로브(210)와 전기적으로 연결된다. 이때 상기 프로브의 금속배선(218)이 사이드 인쇄회로기판(230)의 범프(도시하지 않음)로 연결되며, 상기 범프 각각은 사이드 인쇄회로기판에 형성되어 내부회로와 연결된 별도의 비하홀(도시하지 않음) 및 쓰루홀(도시하지 않음)에 의해서 연결되어 있다.

또한, 전기적 잡음(noise)의 감쇄를 위하여 사이드 인쇄회로기판(230) 상에 축전기(Capacitor)(260)를 장착할 수도 있다. 축전기(260)는 전기적 잡음의 감쇄를 위해 특성 신호선과 접지선 사이에 설치하는 경우가 많다. 이때, 상기 사이드 인쇄회로기판(230)상에 배선을 설계하여 축전기(260)를 장착할 경우, 프로브(210)와의 거리가 짧기 때문에 전기적 잡음의 감쇄 효과가 증가한다.

바텀 인쇄회로기판(240)은 상기 지지구조물(220)의 바닥에 장착되며, 포고핀 접촉패드를 형성한다. 이때 바텀 인쇄회로기판(240)의 포고핀 접촉패드와 메인 회로기판(400)의 포고핀 접촉패드가 상하로 정렬되도록 바텀 인쇄회로기판(240)을 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 사이드 인쇄회로기판(230)과 바텀 인쇄회로기판(240)의 전기적 연결을 위해 사이드 인쇄회로기판(230)의 범프와 바텀 인쇄회로기판(240)의 범프를 미세 금속선(250)을 통해 전기적으로 연결한다.

상기 사이드 인쇄회로기판 및 바텀 인쇄회로기판은 다수개의 프로부를 설치 하기 위하여 층간간격을 축소할 수 있는 다층 인쇄회로기판으로 구성된다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 인쇄회로기판 및 바텀 인쇄회로기판으로 사용되는 다층 인쇄회로기판의 제조 방법을 도시한 것이다.

먼저, 기재의 양면에 배선층이 패턴 형성되고, 또한 그 배선층에 범프가 형성된 다수의 기판을 준비한다(S310). 이때 배선층의 패턴 형성방법은 어떤 것이라도 가능하며, 양면 인쇄회로기판, 함침 인쇄회로기판 모두 가능하다. 이어서 범프가 형성된 기판 다수개를 교차 배열한 후(S320) 상기 교차배열된 기판과 기판사이에 프리프래그를 삽입한다(S330). 이때 상기 프리프래그는 교차배열된 기판과 기판 사이에 삽입될 수 있도록 미리 범프 위치에 맞게 원형 또는 각형으로 타발되어 제작된다. 상기 프리프래그를 삽입한 후 열/압력 프레스를 가하여 층간간격이 현저히 줄어든 다층 인쇄회로기판을 완성한다(S340).

또한, 프레스 전에 홀가공 및 도금을 하여 층간 도통을 위한 비아홀을 형성시키며, 필요에 따라 단면, 양면, 전층 쓰루홀(Through Hol) 또는 내층간 비아가 형성될 수 있다(S350). 따라서 상기 프로브와 금속선에 의해 연결된 범프 각각은 다층 인쇄회로기판에 형성된 별도의 비하홀 및 쓰루홀에 의해서 연결되어 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 프로브부와 회로기판사이의 전기 배선 연결을 도시한 것이다.

상기 프로브(210)를 지지구조물(220) 상에 고정시키고 좌 또는 우측에 사이드 인쇄회로기판(230)이 위치하며, 지지구조물(220)의 바닥에 바텀 인쇄회로기 판(240)이 위치한다. 상기 프로브부(200)의 금속배선과 상기 사이드 인쇄회로기판(230)의 범프에 알루미늄 또는 금(Au)으로 된 금속선(250)을 통해 전기적으로 연결한다. 또한, 사이드 인쇄회로기판(230)과 바텀 인쇄회로기판(240)의 범프와 범프간도 금속선(250)에 의해 전기적으로 연결한다.

상기 바텀 인쇄회로기판(240)에는 포고핀 고정체(300)의 접촉패드에 대응하는 포고핀 접촉패드가 형성되어 있다. 상기 포고핀 고정체(300)는 내부에 스프링 등의 탄성체가 구비됨으로써 상하 물리력에 의해서 일단 또는 양단부가 상하로 소정의 유격이 발생하도록 되어 있다. 상기 포고핀 고정체(300)는 상기 포고핀을 상기 바텀 인쇄회로기판(240)의 포고핀 접촉패드를 연결시켜줄 수 있도록 위치가 설정되고, 상기 포고핀 고정체(300)의 해당 위치에 구멍을 뚫고 그 구멍에 포고핀을 설치하는 방식으로 그 위치가 고정된다. 여기서, 상기 바텀 인쇄회로기판(240)의 접촉패드와 포고핀 고정체(300)의 접촉패드가 상하로 정렬되도록 바텀 인쇄회로기판(240)과 메인 회로기판(400)을 설계하는 것이 바람직하다.

그런 다음, 상기 메인 회로기판(400)상에 포고핀 고정체(300)를 설치하고, 그 위에 프로브부(200)를 장착함으로써 상기 프로브부(200)와 상기 메인 회로기판(400)이 금속선(250)과 사이드 인쇄회로기판(230) 및 바텀 인쇄회로기판(240)을 통하여 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 프로브부(200)와 메인 회로기판(400)은 메인 회로기판 하부에 위치한 보강판(500)의 볼트(510)에 의해 체결됨으로써 고정된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

본 발명은 지지구조물의 좌 또는 우측으로 사이드 인쇄회로기판과 바닥의 바텀 인쇄회로기판만으로 프로브와 메인 회로기판을 연결함으로써, 프로브부와 인쇄회로기판의 전기 배선 연결이 용이해진다. 더욱이, 전체 배선의 길이가 짧고, 축전기를 설치할 경우 프로브와 축전기 사이의 거리도 짧기 때문에 전기적 신호 특성도 개선된다.

또한, 지지구조물의 사이드와 바텀에만 인쇄회로기판이 설치되므로 제조 및 비용절감이 가능해지며 프로브부의 크기가 축소되어 프로브 카드의 크기의 제한을 완화시켜 다수개의 프로브가 설치 가능해진다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 웨이퍼 검사용 프로브카드에 있어서,

   프로브와, 상기 프로브가 고정되는 지지구조물과, 상기 지지구조물의 좌 또는 우측에 위치하며, 상기 프로브와 미세 금속선에 의해 전기적으로 연결되는 사이드 인쇄회로기판과, 상기 지지구조물의 아래에 위치하며, 상기 사이드 인쇄회로기판과 미세 금속선에 의해 전기적으로 연결되는 바텀 인쇄회로기판으로 이루어진 다수개의 프로브부와;

   상기 다수개의 프로브부가 중앙부에 고정되는 메인 회로기판과;

   상기 프로브부의 바텀 인쇄회로기판과 상기 메인 회로기판을 전기적으로 연결시키는 포고핀 고정체로 구성되되,

   상기 프로부부의 사이드 인쇄회로기판과 바텀 인쇄회로기판은,

   범프가 형성된 기판과 기판 사이에 프리프래그가 삽입되어 있는 다층 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는, 전기 배선 연결이 용이한 프로브카드.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 범프가 형성된 기판은,

   양면 인쇄회로기판 또는 함침 인쇄회로기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 배선 연결이 용이한 프로브카드.
7. 삭제

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