KR100903291B1 - 스루 비아를 갖는 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 검사에 사용되는 프로브 카드(probe card)의 스페이스 트랜스포머(space transformer)와 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 스페이스 트랜스포머 베이스(base)의 관통구멍에 삽입된 와이어(wire)와 그 관통구멍의 내벽과 와이어의 사이에 형성된 점착 물질층이나 도금층으로 스루 비아(through via)가 형성되고, 와이어와 연결되게 스페이스 트랜스포머 베이스의 상하 면에 회로패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 와이어가 점착 물질층이나 도금층에 의해 고정되고 와이어가 회로패턴과 접합되어 전기적인 연결의 신뢰성이 확보되어 작업성이 좋고 품질이 향상될 수 있다. 이에 따라 구멍 직경에 비해 두께가 두꺼울 경우, 종횡비(Aspect Ratio)가 높거나 관통구멍이 너무 작은 경우에도 정상적인 기능을 수행하는 스루 비아를 형성할 수 있다.

프로브 카드, 트랜스포머, 와이어, 도금, 점착 물질

Description

스루 비아를 갖는 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법{SPACE TRANSFORMER HAVING THROUGH VIA AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 반도체 소자의 검사에 사용되는 프로브 카드(probe card)의 스페이스 트랜스포머(space transformer)와 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스루 비아(through via)의 작업성 및 품질이 향상된 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법에 관한 것이다.

웨이퍼 조립 공정(wafer fabrication process)을 거쳐 복수의 집적회로 칩들이 형성된 웨이퍼는 전기적 특성 검사(EDS; Electrical Die Sorting)에 의해 집적회로 칩들의 신뢰성이 입증된다. 그리고 이러한 전기적 특성 검사에는 통상적으로 테스터(tester)와 프로브 스테이션(probe station) 및 프로브 카드로 구성된 검사 장치가 주로 사용된다.

테스터는 검사 신호를 발생시키고 검사 결과 데이터를 판독한다. 프로브 스테이션은 웨이퍼의 로딩(loading)과 언로딩(unloading) 기능을 담당하여 테스터가 기능을 수행할 수 있게 한다. 그리고 프로브 카드는 웨이퍼와 테스터를 전기적으로 연결하는 기능을 수행한다.

이와 같은 전기적 특성 검사 장치에서 프로브 카드를 구성하는 부품으로서 스페이스 트랜스포머가 알려져 있다. 스페이스 트랜스포머는 집적회로 칩의 본드 패드에 접촉되는 프로브를 고정하고, 그 프로브를 프로브 카드의 메인 보드(main board)에 연결하는 역할을 한다. 스페이스 트랜스포머로서는 세라믹(ceramic) 재질의 스페이스 트랜스퍼가 주로 사용되며, 실리콘 웨이퍼와 열팽창 계수가 비슷하고 기계적 강도와 내화학성이 우수하여 그 사용이 증가되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스페이스 트랜스포머의 일 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 스페이스 트랜스포머(110)는 스페이스 트랜스포머 베이스(space transformer base, 121)의 상하 면에 형성된 회로패턴(127)이 스페이스 트랜스포머 베이스(121)의 관통구멍(123)에 형성된 스루 비아(through via, 125)에 의해 전기적으로 연결된 구조를 가진다. 스페이스 트랜스포머 베이스(121)는 복수 개의 세라믹 시트(ceramic sheet)(121)가 다층으로 적층된 형태이다.

그런데 이러한 종래의 스페이스 트랜스포머는 작업성과 품질에 향상에 한계가 있다. 종래의 스페이스 트랜스포머에서 스루 비아는 도금이나 페이스트(paste) 충진 방법에 의해 형성된다. 관통구멍의 직경에 비하여 두께가 두꺼운 경우, 종횡비(Aspect Ratio)가 높은 경우, 관통구멍이 너무 작은 경우에는 관통구멍 전체가 충진되지 못할 수 있으며, 적층 후에 소결 과정을 거치며 회로패턴이 단락되는 경우도 있다. 이에 따라 스루 비아가 정상적인 기능을 수행하지 못하게 되는 스페이 스 트랜스포머의 품질 불량이 발생될 수 있으며 작업성 또한 좋지 않다.

본 발명의 목적은 스페이스 트랜스포머의 상하 면에 형성된 회로패턴을 연결하는 스루 비아의 작업성 및 품질을 향상시킬 수 있고 회로패턴의 단락을 방지하는 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스루 비아를 구비하는 프로브 카드의 스페이스 트랜스포머로서, 평판 형태의 스페이스 트랜스포머 베이스(base)에 상하 면을 관통하게 형성된 관통구멍에 와이어(wire)가 삽입되어 있고, 관통구멍의 내벽과 와이어의 사이에 형성된 도전성 금속층이 와이어를 고정하고, 와이어와 연결되어 스페이스 트랜스포머 베이스의 상하 면에 회로패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머를 제공한다. 여기서, 도전성 금속층은 도금층과 도전성 및 비전도성의 점착 물질층 중 하나일 수 있다.

그리고 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계, 스페이스 트랜스포머의 관통구멍에 와이어를 삽입하는 단계; 관통구멍의 내벽과 와이어의 사이에 점착 물질을 충진하는 단계; 충진된 점착 물질을 경화시켜 와이어를 고정하는 단계; 스페이스 트랜스포머 베이스에서 와이어의 돌출된 부분을 연마하는 단계; 및 와이어와 연결되게 회로패턴을 패터닝하는 단계를 포함하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법을 제공한다.

또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계, 스페이스 트랜스포머의 관통구멍에 와이어를 삽입하는 단계; 관통구멍의 내벽과 와이어의 사이에 도금층이 형성되게 도금하는 단계; 도금이 완료된 스페이스 트랜스포머 베이스 기판에서 와이어의 돌출된 부분을 연마하는 단계; 및 와이어와 연결되게 회로패턴을 패터닝하는 단계를 포함하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법을 제공한다. 여기서, 도금층은 전해 도금, 무전해 도금 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 있어서, 관통구멍을 형성하는 단계는 반소결 상태의 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계와, 관통구멍이 형성된 반소결 상태의 스페이스 트랜스포머 베이스를 소결하는 단계일 수 있다. 여기서, 반소결 상태의 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계는 드릴링(drilling)으로 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법에 따르면, 와이어가 도전성 점착 물질층이나 도금층에 의해 고정되고 와이어가 회로패턴과 접합되어 전기적인 연결의 신뢰성이 확보되어 작업성이 좋아지고 품질이 향상될 수 있다. 이에 따라 구멍 직경에 비해 두께가 두꺼울 경우, 종횡비(Aspect Ratio)가 높거나 관통구멍이 너무 작은 경우에도 정상적인 기능을 수행하는 스루 비아를 형성할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법의 실시예를 상세하게 설명한다. 단, 실시예의 설명에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 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.

도 2는 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 스페이스 트랜스포머(10)는 평판 형태를 가지며 세라믹 재질로 구성되는 스페이스 트랜스포머 베이스(21)와 그 상하 면에 형성된 회로패턴들(27) 및 스페이스 트랜스포머 베이스(21)의 상하 면을 관통하게 형성되어 회로패턴들(27)을 전기적으로 연결하는 스루 비아(25)를 갖는 구조이다. 여기서, 스루 비아(25)는 와이어(31)와 점착 물질층(33)으로 이루어지며, 와이어(31)에 의해 회로패턴들(27)이 전기적으로 연결되는 것이 특징이다.

여기서, 스페이스 트랜스포머 베이스(21)는 단층 세라믹 시트로 구성된다. 다층 세라믹 시트로 구성되는 것도 가능하다. 와이어(31)는 전기 전도도가 우수한 금속 재질로 이루어진다. 그리고 점착 물질층(33)은 도전성 또는 비전도성의 점착 물질로 이루어진다. 점착 물질층(33)은 다른 충진층으로서 도금층으로 구성될 수도 있다.

와이어(31)는 스페이스 트랜스포머 베이스(21)에 형성된 관통구멍(23)에 삽입된다. 이 와이어(31)는 충진층으로서 점착 물질층(33)에 의해 고정된다. 점착 물 질층(33)은 관통구멍(23)의 스페이스 트랜스포머 내벽과 와이어(31)사이에 들어차게 형성되어 와이어(31)를 고정한다. 이 와이어(31)가 스페이스 트랜스포머 베이스(21)의 상하 면에서 회로패턴(27)과 접합되어 그들의 전기적인 연결 기능을 수행하게 된다.

이러한 스페이스 트랜스포머(10)는 와이어(31)에 의해 상하 면의 회로패턴 연결에 대한 신뢰성이 확보될 수 있다. 관통구멍(23) 내에 전체적으로 점착 물질층(33)이 형성되지 않는 경우에도 와이어(31)가 상하 회로패턴(27)과 접합이 이루어지기 때문에 전기적인 연결의 신뢰성이 확보될 수 있다. 이와 같은 스페이스 트랜스포머(10)는 이하의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스페이스 트랜스포머의 제조 방법을 보여주는 공정도이다.

먼저 도 3의 (a)와 같이 스페이스 트랜스포머 베이스(21)에 관통구멍(23)을 형성한다. 이 과정은 반소결 상태인 세라믹 재질의 스페이스 트랜스포머 베이스(21)에 대한 관통구멍 형성 과정과 그에 대한 소결 과정일 수 있다. 세라믹은 반 소결 상태에서 가공도가 좋으므로 반 소결 상태에서 드릴 가공을 통해 크기가 작은 관통구멍이나 미세 피치의 관통구멍을 형성할 수 있다. 관통구멍(23)의 형성에는 드릴링이 이용될 수 있다. 여기서, 세라믹은 알루미나(Al₂O₃) 뿐만 아니라 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등과 같이 다양한 종류의 세라믹일 수 있다.

이어서, 도 3의 (b)와 같이, 도금성이 우수하고 전기저항이 낮은 와이어(31) 를 적정 길이로 잘라내어 스페이스 트랜스포머 베이스(21)의 관통구멍(23)에 삽입한다. 여기서, 와이어(31)는 도금성이 우수하고 전기저항이 낮은 금속 재질로서 Au, Ag, Cu 또는 그 합금(Alloy) 등이 사용될 수 있다.

이어서, 도 3의 (c)와 같이, 와이어(31)와 관통구멍(23)의 유격 부분에 점착 물질을 도포 또는 충진하여 점착 물질층(33)을 형성하고, 그 점착 물질층(33)을 경화(baking)하여, 도 3의 (d)와 같이, 와이어(31)를 관통구멍(25) 내에 견고하게 고정한다. 여기서, 점착 물질은 도전성 페이스트일 수 있다.

계속해서, 도3의 (e)와 같이, 스페이스 트랜스포머 베이스(21)의 상하 면으로 돌출된 와이어(31)와 점착 물질층(33)을 연마 및 폴리싱(polishing)을 통해, 도 3의 (f)와 같이, 평탄하게 한다. 연마 및 폴리싱 장치(70)를 이용하여 와이어(31)와 점착 물질층(33)을 연마할 수 있다.

이어서, 평탄하게 된 상하 면에 회로패턴(27)을 형성하는 패터닝 공정을 수행한다. 도 2에서와 같이 스페이스 트랜스포머 베이스(21)의 상하 면에 각각 회로패턴(27)이 형성되고 그 회로패턴(27)들이 와이어(31)로 연결된 스페이스 트랜스포머(10)를 제조할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이스 트랜스포머의 제조 방법을 보여주는 공정도이다.

본 실시예의 스페이스 트랜스포머 제조 방법은, 도 4의 (a)와 같이, 스페이스 트랜스포머 베이스(21)에 관통구멍(23)을 형성하고, 도 4의 (b)와 같이, 와이어(31)를 삽입하는 과정까지는 전술한 제1 실시예의 스페이스 트랜스포머 제조 방 법과 동일하다. 이후 공정으로서 전술한 제1 실시예와 달리, (c)와 같이 관통구멍(23)에 와이어(31)가 삽입된 상태에서 도금을 진행하여 와이어(31)와 관통구멍(23)의 유격 부분에 도금층(35)을 형성하는 것이 특징이다. 도금층(35)에 의해 와이어(31)가 관통구멍(23) 내에 고정될 수 있다. 와이어(31)의 도금에는 전해 도금이나 무전해 도금과 같은 도금 방법이 이용될 수 있다.

도금이 완료되면, 도 4의 (d)와 같이 폴리싱 장치(70)를 이용하여 스페이스 트랜스포머 베이스(21)의 상하 면으로 돌출된 와이어(31)와 도금층(35)을 연마 및 폴리싱하여 도 4의 (e)와 같이 평탄하게 한다. 이어서, 평탄하게 된 면에 패터닝 공정을 수행한다. 이에 의해 도 2의 스페이스 트랜스포머(10)가 제조될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법은 전술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스페이스 트랜스포머의 일 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스페이스 트랜스포머의 제조 방법을 보여주는 공정도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이스 트랜스포머의 제조 방법을 보여주는 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 스페이스 트랜스포머

21; 스페이스 트랜스포머 베이스

23; 관통구멍

25; 스루 비아(through via)

27; 회로패턴

31; 와이어

33; 점착 물질층

35; 도금층

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계, 상기 스페이스 트랜스포머의 관통구멍에 와이어를 삽입하는 단계, 상기 관통구멍의 내벽과 와이어의 사이에 점착 물질을 충진하는 단계, 충진된 상기 점착 물질을 경화시켜 상기 와이어를 고정하는 단계, 상기 스페이스 트랜스포머 베이스에서 상기 와이어의 돌출된 부분을 연마하는 단계, 및 상기 와이어와 연결되게 회로패턴을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법.
4. 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계, 상기 스페이스 트랜스포머의 관통구멍에 와이어를 삽입하는 단계, 상기 관통구멍의 내벽과 와이어의 사이에 도금층이 형성되게 도금하는 단계, 도금이 완료된 상기 스페이스 트랜스포머 베이스 기판에서 상기 와이어의 돌출된 부분을 연마하는 단계, 및 상기 와이어와 연결되게 회로패턴을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법.
5. 제4 항에 있어서, 상기 도금층은 전해 도금과 무전해 도금 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법.
6. 제3 항 또는 제4 항에 있어서, 상기 관통구멍을 형성하는 단계는 반소결 상태의 스페이스 트랜스포머 베이스에 관통구멍을 형성하는 단계와, 상기 관통구멍이 형성된 반소결 상태의 스페이스 트랜스포머 베이스를 소결하는 단계인 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법.

Images