KR100941750B1 - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사 대상물인 집적회로에 대해 전기적인 접속을 제공하는 프로브 카드(probe card)에 관한 것이다.

본 발명의 프로브 카드는 상기 탐침이 하부면에 전기적으로 연결되어 있는 메인 회로기판; 및 상기 메인 회로기판의 상부면에 접속되고, 적어도 하나 이상의 릴레이가 탑재되는 복수의 릴레이 회로기판;을 포함하되, 상기 하나 이상의 릴레이 회로 기판은 상기 메인 회로기판에 수직 방향으로 접속된다.

따라서, 본 발명에 따른 프로브 카드는 제조 비용, 제조 용이성, 공간 활용성, 확장 용이성, 검사 생산성 및 검사 신뢰성 측면에서 매우 우수하다.

프로브 카드, 릴레이, 서브 회로 기판

Description

프로브 카드{PROBE CARD}

본 발명은 검사 대상물인 집적회로에 대해 전기적인 접속을 제공하는 프로브 카드(probe card)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검사 대상물인 반도체 소자(DUT)에 따라 릴레이와 같은 컴포넌트의 탑재 개수를 충분히 확장 가능하고, 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자(semiconductor device)를 제조하는 과정은 여러 단계로 구성되는데, 최종적으로 반도체 소자를 조립하는 단계에서는 웨이퍼(wafer) 상에 개별 집적회로(IC)를 이루도록 제조된 복수개의 반도체 다이(die, 즉 칩(chip))들 중 불량 다이를 제외한 양품 다이 만을 선택하여 조립한다.

따라서, 그 조립 전에 웨이퍼 상의 반도체 다이들의 양품, 불량품 여부를 판별하기 위해 각 반도체 다이에 탐침(즉, 프로브(probe))을 접촉시켜 전기적으로 그 성능을 검사하며, 이때 자동화된 프로빙(probing) 검사장치(일명, 프로버(prober)라 함)를 이용한다.

프로빙 검사장치는, 검사 신호를 발생하고 그 결과로서 수신되는 응답 신호를 검출 및 분석하여 반도체 다이의 양부를 판별하는 일종의 컴퓨터 장치인 테스 터(tester)와, 프로버(prober), 그리고 프로버 안에 장착되어 테스터와 검사 대상물인 반도체 다이를 중간에서 전기적으로 접속시키는 프로브 카드(probe card)로 구성된다.

이하, 설명의 편의를 위해, 검사 대상물인 반도체 다이를 DUT(Device Under Test)라 칭한다.

프로브 카드는 테스터와 DUT 사이에서 전기적 신호를 전달한다.

프로브 카드의 구성은, 크게 검사시 DUT 상에 외부 노출되도록 형성된 접속단자에 접촉될 수 있도록 접속단자들에 대응되는 피치로 이격되게 구비되는 복수개의 미세 탐침과, 미세 탐침들을 물리적으로 고정하고 미세 탐침들과 테스터 간을 전기적으로 연결하는 기판 조립체로 이루어진다.

미세 탐침은 검사시 DUT 상의 접속단자에 접촉되어 전기적 신호를 전달하는 것으로, 통상 와이어 형태인 니들(needle)형과 박판 형태인 블레이드(blade)형이 이용된다.

기판 조립체는 상하 적층되도록 결합을 이루게 되는 하나 이상의 수평된 기판으로 이루어진다.

한편, 단위 시간당 검사 처리량을 증가시키기 위해 신호 전달 경로인 채널(channel)의 수를 더욱 많은 수로 확장하는 방향으로 진화되고 있는데, 확장된 채널 수만큼 테스터와 프로브 카드 간을 신호 라인으로 연결하는데 어려움이 발생됨과 아울러, 기판 조립체를 구성하는 기판의 내부에도 그 만큼 복잡한 신호 배선을 형성하는데에도 어려움이 발생되므로, 이러한 어려움들을 해결하고자 최근에는 채널 수를 자체적으로 확장시킬 수 있는 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 같은 마이크로 제어기를 포함하는 프로브 카드가 개발되었다.

또한, 검사 처리량의 증가를 위해 복수개의 DUT를 동시에 병렬(parallel) 검사하는 방향으로 진화되고 있는데, 이때 특정 DUT를 선택적으로 고립시키기 위해 릴레이(relay, 즉 계전기)와 같은 스위칭(switching) 수단을 포함하는 프로브 카드가 개발되었다.

도 1은 최근 기술에 따른 프로브 카드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

프로브 카드(100)는, 테스터 측과 전기적으로 연결되기 위한 커넥터(connector)(112)를 외곽에 구비하는 메인 회로기판(main PCB)(110)과, 메인 회로기판(110)의 상부 측에 밀착되도록 결합되어 메인 회로기판(110)을 지지하는 지지판(120)과, 메인 회로기판(110)의 하부 측에 복수개 구비되어 검사시 DUT 상의 접속단자에 접촉되는 탐침(130)과, 지지판(120)의 상부 측에 구비되며 마이크로 제어기(160)와 복수개의 릴레이(170)를 탑재하는 서브 회로기판(150)과, 메인 회로기판(110) 측과 서브 회로기판(150) 측을 그들 사이에서 전기적으로 연결하는 복수개의 매개연결수단(140) 등을 포함한다.

여기서, 메인 회로기판(110)과 서브 회로기판(150)은 통상 인쇄회로기판으로 구현되며, 특히 내부에 상하로 신호 배선층이 복수개 형성되는 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현된다.

메인 회로기판(110)은 다소 넓은 면적을 갖는 원형 평판의 것으로, 그 상면 상의 외곽 영역에는 원주방향을 따라 서로 이격되도록 복수개의 커넥터(112)가 배 열 구비되며, 이 커넥터(112)는 테스터 측으로부터 인출되는 연결 케이블과 각기 결합된다.

즉, 메인 회로기판(110)의 커넥터(112)와 테스터의 커넥터는 연결 케이블을 통해 연결되며, 해당 연결 케이블로는 FPC(Flexible Printed Circuit) 케이블, 동축 케이블 등을 이용할 수 있고, 이때 연결 케이블의 단부와 커넥터(112)는 통상 암수 매칭(male and female matching) 방식으로 결합된다.

그리고, 커넥터(112)로는 바람직하게 착탈시 파손이 방지될 수 있는 ZIF(Zero Insertion Force) 커넥터가 이용된다.

메인 회로기판(110)의 상면과 하면에는 외부 노출되도록 복수개의 접속단자(미도시)가 배열 형성되며, 상기한 커넥터(112)와 접속단자 간을 상호 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)이 내부에 형성된다.

지지판(120)은 열 변형이 최대한 억제될 수 있는 금속 재질로 이루어지며, 메인 회로기판(110)을 상부 측에서 밀착 지지하여 고온 검사시 고열에 의해 메인 회로기판(110)이 휨 변형되는 것을 방지시킨다.

지지판(120) 상에는 여러 곳을 통해 상하 관통되는 개구공(120a)이 일체로 형성되며, 이 개구공(120a) 내에 매개연결수단들(140)이 위치된다.

탐침(130)은 메인 회로기판(110)의 하면 상에 형성된 접속단자에 각기 접속되도록 복수개가 수직방향으로 구비되며, 검사시 DUT 상의 접속단자에 접촉된다.

탐침(130)은 탐침블록(132)에 고정되도록 구비되며, 탐침블록(132)은 지지판(120)으로부터 하향되게 돌출되는 돌출부재(122)에 지지되도록 결합됨으로써, 고 열의 영향으로부터 탐침(130)의 위치나 높이가 변경되는 것이 차단될 수 있으며, 돌출부재(122)는 메인 회로기판(110) 상에 형성되는 관통공(114)을 통과하도록 구비된다.

서브 회로기판(150)은 메인 회로기판(110)보다 상대적으로 작은 면적을 갖는 원형 평판의 것으로, 지지판(120)의 상부 측에 구비된다.

서브 회로기판(150)의 상면 중앙부에는 마이크로 제어기(160)가 탑재되며, 그 상면 외곽 영역과 하면 상에는 복수개의 릴레이(170)가 탑재된다.

또한, 그 하면 상에는 외부 노출되도록 복수개의 접속단자(미도시)가 형성되며, 그 내부에는 접속단자, 마이크로 제어기(160) 및 릴레이(170) 간을 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)이 형성된다.

마이크로 제어기(160)는 테스터 측으로부터 입력되는 제어 신호에 따라 릴레이 제어용 제어 신호를 생성하여 송출하며, 테스터로부터 전송된 제어 신호의 채널을 확장하여 보다 많은 수의 릴레이(170)에 대해 릴레이 제어용 제어 신호를 생성하여 송출한다.

즉, 마이크로 제어기(160)는 테스터 측으로부터 인가되는 상대적으로 적은 개수의 채널을 확장하여 보다 많은 수의 릴레이(170)를 작동 제어함과 아울러, 재-프로그래밍 가능하여 검사 대상물인 DUT 내의 회로 변경 등에 대해 적절한 라우팅 변경 등을 제공할 수 있다.

마이크로 제어기(160)로는 FPGA, PLD(Programmable Logic Device), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 기타 재프로그램 가능한 제어기가 이용된다.

릴레이(170)는 복수개의 DUT를 동시 검사시에 특정 DUT에 대한 검사를 고립시키기 위해 구비되는 스위칭 수단으로, 마이크로 제어기(160)의 제어에 따라 온/오프(on/off) 스위치 작동된다.

이러한 릴레이(170)는 메인 회로기판(110) 상에는 충분한 탑재 영역이 없는 바, 별도의 서브 회로기판(150)을 통해 탑재된다.

물론, 서브 회로기판(150) 상에는 릴레이(170)뿐만 아니라 커패시터(capacitor), 멀티 플렉서(multiplexer), 레지스터(register)와 같은 다른 종류의 컴포넌트들로 구비되나, 컴포넌트들 중 릴레이(170)의 탑재 개수가 많아 넓은 탑재 면적을 필요로 하는 바, 대표적으로 릴레이(170)를 설명한다.

매개연결수단(140)은 서브 회로기판(150)의 하면 상에 형성되는 접속단자와 그에 대응되도록 메인 회로기판(110)의 상면 상에 형성되는 접속단자를 각기 전기적으로 연결하도록 그들 사이에 복수개 구비되는 것으로, 지지판(120) 상의 개구공(120a) 내에 위치되도록 수직방향으로 구비된다.

매개연결수단(140)으로는 인터포저(interposer), 인터페이스 핀(interface pin), 포고 핀(pogo pin)(140a) 등이 이용되나, 최근에는 스프링 작용을 통해 정확하고도 부드러운 접촉을 실현할 수 있는 스프링 핀(spring pin)의 일종인 포고 핀(140a)이 주로 이용된다.

포고 핀(140a)은 잘 알려진 바와 같이, 중간에 삽입된 압축 코일 스프링(coil spring)의 탄발 작용에 의해 상·하단부의 플런저(plunger)를 외측으로 밀 어 각기 접속단자에 정확히 압접(壓接)되도록 한다.

그리고, 복수개의 포고 핀(140a)은 별도의 핀 고정판(140b)에 결합된 상태로 구비된다.

상기한 지지판(120)의 상면은 중앙부가 함몰되고 가장자리부가 상대적으로 상향 돌출되며, 함몰된 중앙부 상에는 서브 회로기판(150)이 위치되고, 상향 돌출되는 가장자리부 상에는 별도의 커버(cover)판(미도시)이 결합되어 내부의 서브 회로기판(150)을 보호한다.

상기한 커버판, 서브 회로기판(150), 지지판(120), 매개연결수단(140) 및 메인 회로기판(110)은 서로 적절히 밀착되거나 이격되도록 적층된 상태에서 볼트(bolt) 체결이나 패스너(fastener) 등을 이용하여 상호 결합을 이루게 된다.

따라서, 이상과 같은 구성으로, 그 작용에 대해 설명하면, 테스터에서 검사용 입력 신호, 릴레이용 입력 신호, 제어기용 제어 신호가 생성되어 송출되면, 그들 신호는 테스터 측의 커넥터, 연결 케이블, 메인 회로기판(110) 측의 커넥터(112)를 통해 순차적으로 전송된다.

이어서, 그들 신호 중 검사용 입력 신호는 메인 회로기판(110) 내의 신호 배선을 통해 전송되면서 여러 개로 분할된 후, 메인 회로기판(110) 하면 상의 각 접속단자로 전송된 다음, 탐침(130)을 통해 DUT 상의 해당하는 접속단자로 입력된다.

이러한 검사용 입력 신호의 입력에 대해 DUT에서 생성되는 응답 신호는 DUT 상의 해당하는 접속단자로부터 출력되어 접속된 탐침(130)을 통해 전송된 다음, 메인 회로기판(110) 내의 신호 배선, 메인 회로기판(110) 측의 커넥터(112), 연결 케 이블, 테스터 측의 커넥터를 통해 전송되어 결국 테스터로 입력된다.

한편, 테스터 측에서 메인 회로기판(110)으로 전송된 릴레이용 입력 신호는 메인 회로기판(110) 내의 신호 배선을 통해 전송되면서 여러 개로 분할된 후, 메인 회로기판(110) 상면 상의 각 접속단자로 전송된 다음, 매개연결수단(140), 서브 회로기판(150) 하면 상의 접속단자, 서브 회로기판(150) 내의 신호 배선을 순차적으로 통과하여 해당하는 릴레이(170)로 입력된다.

이와 동시에, 테스터 측에서 메인 회로기판(110)으로 전송된 제어기용 제어 신호는 메인 회로기판(110) 내의 신호 배선, 메인 회로기판(110) 상면 상의 접속단자, 매개연결수단(140), 서브 회로기판(150) 상면 또는 하면 상의 접속단자, 서브 회로기판(150) 내의 신호 배선을 순차적으로 통과하여 마이크로 제어기(160)로 입력되며, 그에 대해 마이크로 제어기(160)는 해당 제어 신호를 이용하여 릴레이 제어용 제어 신호를 생성하여 출력하고, 출력된 릴레이 제어용 제어 신호는 서브 회로기판(150) 내의 신호 배선을 통해 해당하는 각 릴레이(170)로 전송되어 릴레이(170)의 온/오프 작동이 실시된다.

그에 따라, 특정 릴레이(170)가 스위치 온 작동되면, 해당 릴레이(170)로 미리 전송되어 있던 릴레이 입력 신호가 스위치를 통과하여 서브 회로기판(150) 내의 신호 배선, 서브 회로기판(150) 하면 상의 접속단자, 매개연결수단(140), 메인 회로기판(110) 상면 상의 접속단자, 메인 회로기판(110) 내의 신호 배선, 탐침(130)을 통해 DUT 상의 해당하는 접속단자로 입력되며, 반면 특정 릴레이(170)가 스위치 오프 작동되면, 릴레이 입력 신호는 DUT 측으로 전송되지 않는다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 프로브 카드(100)는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 서브 회로기판(150)의 상·하면을 통해 복수개의 릴레이(170)가 탑재되는데, 해당 서브 회로기판(150) 상에는 마이크로 제어기(160)와 복수개의 접속단자도 탑재 및 구비되어야 하므로, 실제로는 릴레이(170)를 탑재하기 위한 면적이 부족하여 릴레이(170) 탑재 개수를 확장하기 어렵고, 설계 및 제조를 위한 공간 활용성도 불량하다는 문제점이 있다.

둘째, 복수개의 릴레이(170)와 마이크로 제어기(160) 및 복수개의 접속단자를 탑재 및 구비하기 위해 서브 회로기판(150)은 다소 큰 면적을 갖는 대형 기형으로 구비되는데, 그와 같이 큰 크기의 서브 회로기판(150) 내에 복잡한 신호 배선을 형성해야 하므로, 그 제조 비용이 대폭 상승되는 문제점이 있다.

셋째, 특정 컴포넌트에 이상이 발생되는 경우 이상이 발생된 컴포넌트를 찾아내는 것이 매우 어렵고, 보수도 난해하며, 치명적 이상인 경우 고가로 제조된 서브 회로기판(150) 전체를 교체해야만 함에 따라 비용 낭비가 발생되는 문제점이 있다.

넷째, 통상 메인 회로기판(110)의 상면으로부터 최대 돌출 높이는 35㎜ 정도로 규정되어 있는데, 서브 회로기판(150)의 크기가 큼에 따라 서브 회로기판(150)이 위치하는 부분의 지지판(120) 두께를 줄일 수 밖에 없어, 두께가 얇은 지지판(120)으로 메인 회로기판(110)을 원활히 지지할 수 없음으로써, 결국 메인 회로기판(110)의 열 변형이 유발되고, 그에 따라 탐침(130)의 위치 및 높이가 변경됨과 아울러, 전기적 연결의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

다섯째, 메인 회로기판(110) 측과 서브 회로기판(150) 측을 상호 연결하기 위해 많은 수의 매개연결수단(140)을 이용하므로, 이 점에서도 제조 비용이 상승되고, 제조 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

여섯째, 서브 회로기판(150) 상에 많은 수의 컴포넌트가 탑재됨에 따라 그에 상응하도록 매개연결수단(140)의 개수도 증가되는데, 그에 따라 매개연결수단들(140)에서 동시에 발생되는 탄발력이 과다하여 메인 회로기판(110)과 서브 회로기판(150)에 변형을 유발하고, 그 결과 탐침(130)의 위치 및 높이 변경 및 전기적 연결의 신뢰성 저하가 발생되는 문제점이 있다.

관련하여, 현재 포고 핀(140a)은 약 4,000개 이상 구비되므로, 동시에 발생되는 탄발력의 크기는 매우 클 수 밖에 없다.

한편, 상기한 포고 핀(140a)의 탄발력 문제를 해결하고자, 도 2에 나타낸 바와 같이, 매개연결수단(140)을 대체하여 메인 회로기판(110)과 서브 회로기판(150)을 직접 암수 소켓(socket)(116, 152)으로 연결하는 타입이 개발되었다.

즉, 서브 회로기판(150) 상의 외곽부를 따라 숫 소켓(152)이 복수개 구비되고, 그에 대응되도록 메인 회로기판(110) 상의 외곽부를 따라 복수개의 암 소켓(116)이 구비되며, 서로에 대해 삽입되어 결합을 이룬다.

그러나, 이 타입의 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 복수개의 암수 소켓(116, 152)을 동시에 결합시켜야 하므로, 어느 하나의 소켓(116, 152) 위치에 오차가 발생된 경우 결합 자체가 쉽지 않고, 삽입을 위 한 압력이 동일하게 가해지지 않을 경우 결합의 신뢰성도 저하되며, 무엇보다도 면적의 제약 상 소켓(116, 152)의 개수를 확장하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 릴레이의 탑재 개수를 원하는 대로 충분히 확장 가능하고 효율적인 공간 설계도 가능할 수 있는 프로브 카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 서브 회로기판의 면적 축소가 가능하여 제조 비용을 대폭 절감할 수 있는 프로브 카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은, 특정 컴포넌트의 이상 발생시 해당 컴포넌트를 용이하게 찾아내 보수할 수 있고, 치명적 이상인 경우 적은 비용으로 교체 가능할 수 있는 프로브 카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은, 서브 회로기판의 면적 축소에 따라 그 만큼 지지판의 두께를 보강할 수 있어 메인 회로기판의 열 변형을 완벽하게 방지할 수 있는 프로브 카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 나아가, 본 발명은, 매개연결수단을 전혀 이용하지 않거나 매우 적은 개수만을 이용할 수 있어 제조 비용을 대폭 절감할 수 있음과 아울러, 매개연결수단의 탄발력에 의해 기판 변형이 유발되는 것을 방지할 수 있는 프로브 카드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 카드는, 상기 탐침이 하부면에 전기적으로 연결되어 있는 메인 회로기판; 및 상기 메인 회로기판의 상부면에 접속되고, 적어도 하나 이상의 릴레이가 탑재되는 복수의 릴레이 회로기판;을 포함하되, 상기 하나 이상의 릴레이 회로 기판은 상기 메인 회로기판에 수직 방향으로 접속된다.
여기서, 상기 프로브 카드는 상기 메인 회로기판의 상부 측에 구비되어 상기 메인 회로기판 및 릴레이 회로기판과 전기적으로 접속되고, 상기 릴레이를 제어하기 위한 마이크로 제어기가 탑재된 서브 회로기판;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로브 카드는 상기 메인 회로기판의 상부면에 결합되고, 상기 릴레이 회로기판의 접속 영역이 개방된 개구공이 형성된 지지판;을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 메인 회로기판과 상기 릴레이 회로기판은 각각의 접속커넥터부에 의하여 상호 접속 결합되도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 메인 회로 기판의 접속커넥터부와 상기 릴레이 회로기판의 접속 커넥터부는 서로 암수 매칭 결합을 이루도록 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 메인 회로기판과 상기 서브 회로기판에는 서로 대응되도록 각각의 접속단자가 형성되고, 상기 각각의 접속단자는 유연한 연결수단에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 메인 회로기판의 상면과 상기 서브 회로기판의 하면에는 서로 대응되도록 각각의 접속단자가 형성되고, 상기 각각의 접속단자는 매개연결수단에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 매개연결수단은, 포고 핀, 인터포저, 인터페이스 핀 중의 어느 한 종류인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 릴레이 회로기판과 상기 서브 회로기판에는 서로 대응되도록 각각의 접속단자가 형성되고, 상기 각각의 접속단자는 유연한 연결수단에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유연한 연결수단은 연결 케이블 또는 와이어인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 릴레이 회로기판 상에 커패시터, 멀티 플레서, 레지스터와 같은 다른 종류의 컴포넌트가 탑재되도록 구성될 수 있다.
상기 프로브 카드에서, 상기 메인 회로기판으로부터 상기 릴레이 회로기판으로 릴레이용 입력 신호가 전송되어 입력되고, 상기 메인 회로기판으로부터 상기 서브 회로기판으로 제어기용 제어 신호가 전송되어 입력되며, 상기 제어기용 제어 신호는 상기 서브 회로기판의 마이크로 제어기에서 릴레이 제어용 신호로 변환되고, 상기 릴레이 제어용 신호는 상기 릴레이 회로기판으로 전송되어 릴레이의 온/오프 작동을 제어하며, 상기 릴레이용 입력 신호는 상기 릴레이 회로기판에서의 상기 릴레이의 온/오프 작동에 따라 탐침으로 전송되도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 릴레이 회로기판의 접속 영역은 상기 메인 회로기판 상의 외측 영역에 구비되고, 상기 서브 회로기판은 상기 메인 회로기판 상의 중앙부에 위치되는 것이 바람직하다.

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본 발명에 따르면, 릴레이와 같은 컴포넌트들이 별도의 릴레이 회로기판의 양 측면에 탑재되고, 복수개의 릴레이 회로기판은 메인 회로기판 상에 수직방향으로 구비되므로, 메인 회로기판 상의 좁은 면적을 통해서도 얼마든지 많은 수의 릴레이를 탑재 가능하여, 확장성 및 공간 활용성이 우수한 효과가 달성될 수 있다.

또한, 릴레이와 기타 다른 컴포넌트를 탑재하지 않는 서브 회로기판은 그 크기가 대폭 축소될 수 있고 그 구성도 단순화될 수 있으므로, 그 제조 비용이 대폭 절감될 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

그리고, 특정 컴포넌트에 이상 발생시 릴레이 회로기판을 탈착하면서 이상이 발생된 컴포넌트를 용이하면서 신속하게 찾아내 보수할 수 있으며, 치명적 이상인 경우 하나의 릴레이 회로기판 만을 교체하면 되므로, 보수 비용 낭비를 방지할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

나아가, 서브 회로기판의 면적 축소에 따라 지지판의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있으므로, 메인 회로기판의 열 변형을 완벽하게 방지할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

또한 나아가, 메인 회로기판 측과 서브 회로기판 측의 상호 연결을 위한 매개연결수단을 전혀 이용하지 않거나 매우 적은 수만을 이용할 수 있으므로, 비용 절감을 이루고, 매개연결수단의 탄발력에 의해 야기되는 기판 변형을 방지할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 4는 그 요부 구성에 대한 개략적인 사시도이고, 도 6은 그 요부를 삼차원적으로 나타내는 예시도이다.

본 발명에 따른 프로브 카드(200)는, 테스터 측과 전기적으로 연결되기 위한 복수개의 커넥터(212)를 갖고 수평방향으로 구비되는 메인 회로기판(210)과, 메인 회로기판(210)의 하부 측에 복수개 구비되어 검사시 DUT 상의 접속단자에 접촉되는 탐침(230)과, 메인 회로기판(210)을 상부 측에서 지지하도록 결합되며 상하 관통되는 개구공(220a)을 갖는 지지판(220)과, 메인 회로기판(210) 측과 접속되도록 지지판(220)의 개구공(220a) 내에 수직방향으로 구비되며 측면 상에 복수개의 릴레이(290)를 탑재하는 릴레이 회로기판(280)과, 메인 회로기판(210)과 릴레이 회로기판(280)이 접속되도록 릴레이 회로기판(280)이 위치하지 않는 부분의 지지판(220) 상부 측에 위치하며 마이크로 제어기(260)를 탑재하는 서브 회로기판(250) 등을 포함한다.

메인 회로기판(210)은 다소 넓은 면적을 갖는 원형 평판의 것으로, 수평방향으로 구비된다.

메인 회로기판(210)의 상면 상의 외곽 영역을 따라서는 복수개의 커넥터(212)가 배열 구비되며, 이 커넥터(212)는 테스트 측으로부터 인출되는 연결 케이블과 각기 결합된다.

메인 회로기판(210)의 하면 상에는 복수개의 접속단자(미도시)가 배열 형성되고, 그 상면 상에는 복수개의 접속커넥터부(216)가 배열 구비되며, 이들 접속단자, 접속커넥터부(216) 및 커넥터(212) 간을 상호 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)이 내부에 형성된다.

여기서, 접속커넥터부(216)는 바람직하게, 상대물의 가압 삽입에 의해 결합을 이룰 수 있는 소켓으로 구현될 수 있고, 암 소켓 또는 숫 소켓 중의 어느 하나일 수 있다.

메인 회로기판(210)은 내부에 상하로 신호 배선층이 복수개 형성되는 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현된다.

탐침(230)은 메인 회로기판(210)의 하면 상에 형성된 접속단자에 각기 접속되도록 복수개가 수직방향으로 구비되어 검사시 DUT 상의 접속단자에 접촉된다.

탐침(230)은 탐침블록(232)에 고정되도록 구비되며, 탐침블록(232)은 지지판(220)으로부터 돌출되어 메인 회로기판(210) 상의 관통공(214)을 통과하도록 구 비되는 돌출부재(222)에 지지되도록 결합된다.

지지판(220)은 메인 회로기판(210)을 상부 측에서 지지하도록 수평방향으로 구비되어 고온 검사시 메인 회로기판(210)이 고열에 의해 휨 변형되는 것을 억제시킨다.

지지판(220)에는 일정 면적이 삭제되어 상하 관통되는 개구공(220a)이 여러 곳에 형성된다.

릴레이 회로기판(280)은 복수개의 릴레이(290)를 넓은 양 측면을 통해 탑재한 상태로 지지판(220)의 개구공(220a) 내에 수직방향으로 복수개 구비된다.

릴레이 회로기판(280)의 하단부에는 접속커넥터부(282)가 구비되며, 따라서 릴레이 회로기판(280)의 접속커넥터부(282)가 메인 회로기판(210) 상의 접속커넥터부(216)에 대해 위치 정렬된 상태로 하향 삽입되면 양자의 접속커넥터부(216, 282)가 손쉽게 물리적 결합 및 전기적 접속을 이루게 되고, 결합된 상태에서 릴레이 회로기판(280)은 수직된 상태로 유지될 수 있다.

여기서, 릴레이 회로기판(280)의 접속커넥터부(282)와 메인 회로기판(210)의 접속커넥터부(216)는 서로 다른 종류의 암·수 소켓으로 구성되며, 즉 릴레이 회로기판(280)의 접속커넥터부(282)가 숫 소켓이면 메인 회로기판(210)의 접속커넥터부(216)는 암 소켓으로 구성된다.

릴레이 회로기판(280)의 상단부에는 접속단자부(284)가 형성되며, 이 접속단자부(284)는 후술하는 바와 같이 서브 회로기판(250) 측에 형성되는 접속단자(252)와 전기적인 연결을 이루게 된다.

릴레이 회로기판(280)은 넓은 일 측면 또는 양 측면을 통해 복수개의 릴레이(290)를 탑재하며, 탑재된 릴레이(290), 접속커넥터부(282) 및 접속단자부(284) 간을 상호 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)이 내부에 형성된다.

릴레이 회로기판(280)은 내부에 상하로 신호 배선층이 복수개 형성되는 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현된다.

물론, 릴레이 회로기판(280)은 릴레이(290)뿐만 아니라 다른 종류의 컴포넌트, 즉 커패시터, 멀티 플렉서, 레지스터 등도 적절히 탑재할 수 있다.

그러나, 다른 종류의 컴포넌트는 가능하다면 서브 회로기판(250) 상에 탑재될 수도 있다.

이와 같이, 복수개의 릴레이(290)를 탑재하는 릴레이 회로기판(280)을 별도로 구성하고, 해당 릴레이 회로기판들(280)을 수직방향으로 구비시키면, 메인 회로기판(210) 상의 다소 좁은 면적을 통해서도 얼마든지 많은 수의 릴레이(290)를 탑재시킬 수 있고, 설계 및 제조를 위한 공간 활용성도 우수해질 수 있다.

또한, 릴레이 회로기판(280)이 수직방향으로 구비되어 그 하단부를 통해 직접 메인 회로기판(210) 측과 접속되므로, 종래에 이용하던 포고 핀과 같은 매개연결수단을 전혀 이용하지 않아도 되며, 그에 따라 제조 비용의 절감을 이루고 제조 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 매개연결수단의 탄발력에 의해 메인 회로기판(210)과 서브 회로기판(250)이 휨 변형되는 것도 방지시킬 수 있다.

서브 회로기판(250)은 종래에 비해 대폭 축소된 면적으로 릴레이 회로기판(280)이 위치되는 않는 부분의 지지판(220) 상부 측에 수평방향으로 구비된다.

즉, 바람직하게, 외측 영역에 원주방향에 따라 릴레이 회로기판들(280)이 배열 위치되고, 중앙부 위치에 서브 회로기판(250)이 위치될 수 있다.

서브 회로기판(250)의 상면 중앙부에는 마이크로 제어기(260)가 탑재된다.

마이크로 제어기(260)는 릴레이 회로기판(280) 상에 탑재된 릴레이들(290)을 작동 제어하는 것으로, 테스터 측으로부터 인가되는 상대적으로 적은 개수의 채널을 확장하여 보다 많은 수의 릴레이(290)를 작동 제어함과 아울러, 재-프로그래밍 가능하여 검사 대상물인 DUT 내의 회로 변경 등에 대해 적절한 라우팅 변경 등을 제공한다.

이러한 마이크로 제어기(260)로는 FPGA, PLD, ASIC, 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 기타 재프로그램 가능한 제어기가 이용된다.

서브 회로기판(250)의 상·하면 상에는 복수개의 접속단자(252, 254)가 배열 형성되며, 그 내부에는 마이크로 제어기(260) 및 접속단자(252, 254) 간을 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)이 형성된다.

이러한 서브 회로기판(250)은 내부에 상하로 신호 배선층이 복수개 형성되는 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현된다.

서브 회로기판(250)의 상면 상에 형성되는 접속단자(252)는 릴레이 회로기판(280)의 상단부에 형성되는 접속단자부(284)와 전기적으로 연결되며, 이때 그들 간에는 이격 거리가 존재하여 간접적인 연결을 이용한다.

여기서, 간접 연결을 위해 유연한 연결수단(270)을 이용하되, 해당 유연한 연결수단(270)은 연결 케이블, 와이어일 수 있다.

즉, 유연한 연결수단(270)의 일단을 서브 회로기판(250) 상의 접속단자(252)에 연결시키고, 그 타단을 릴레이 회로기판(280) 상의 접속단자부(284)에 연결시킨다.

참고로, 도 6에는 유연한 연결수단(270)의 도시를 생략하였다.

서브 회로기판(250)의 하면 상에 형성되는 접속단자(254)는 메인 회로기판(210)의 상면 상에 형성되는 접속단자(218)와 전기적으로 연결되며, 이때 연결 케이블, 와이어와 같은 유연한 연결수단(240)을 이용하는 간접 연결을 실시한다.

그러나, 서브 회로기판(250) 측과 메인 회로기판(210) 측의 전기적인 연결에 유연한 연결수단(240)을 이용하지 않고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 종래에 이용하던 인터포즈(interposer), 인터페이스 핀(interface pin), 또는 포고 핀(240a')과 같은 매개연결수단(240')을 이용할 수도 있다.

이와 같이, 서브 회로기판(250) 측과 메인 회로기판(210) 측 간을 매개연결수단(240')으로 연결하여도 종래에 비해서는 그 사용되는 개수를 대폭 줄일 수 있다.

물론, 복수개의 포고 핀(240a')은 별도의 핀 고정판(240b')에 결합된 상태로 구비된다.

상기한 지지판(220)의 상면은 중앙부가 함몰되고 가장자리부가 상향 돌출되며, 함몰된 중앙부의 상부 측에는 서브 회로기판(250)이 위치되고, 상향 돌출되는 가장자리부 상에는 별도의 커버(cover)판(미도시)이 결합되어 내부의 서브 회로기판(250)을 보호할 수 있다.

상기한 커버판, 서브 회로기판(250), 지지판(220) 및 메인 회로기판(210)은 서로 적절히 밀착되거나 이격되도록 적층된 상태에서 볼트 체결나 별도의 패스너 등을 이용하여 상호 결합을 이루게 된다.

따라서, 이상과 같은 구성으로, 그 작용에 대해 설명하면, 테스터에서 검사용 입력 신호, 릴레이용 입력 신호, 제어기용 제어 신호가 생성되어 송출되면, 그들 신호는 테스터 측의 커넥터, 연결 케이블, 메인 회로기판(210) 측의 커넥터(212)를 통해 순차적으로 전송된다.

이어서, 그들 신호 중 검사용 입력 신호는 메인 회로기판(210) 내의 신호 배선을 통해 내부 전송되면서 여러 개로 분할된 후, 메인 회로기판(210) 하면 상의 각 접속단자로 전송된 다음, 탐침(230)을 통해 DUT 상의 해당하는 접속단자로 입력된다.

그리고, 이러한 검사용 입력 신호의 입력에 대해 DUT에서 생성되는 응답 신호는 DUT 상의 해당하는 접속단자로부터 출력되어, 접속된 탐침(230), 메인 회로기판(210) 하면 상의 접속단자, 메인 회로기판(210) 내의 신호 배선, 연결 케이블, 테스터의 커넥터를 통해 순차적으로 전송되어 결국 테스터로 입력된다.

한편, 테스터 측에서 메인 회로기판(210)으로 전송된 릴레이용 입력 신호는 메인 회로기판(210) 내의 신호 배선을 통해 내부 전송되면서 여러 개로 분할된 후, 메인 회로기판(210) 상면 상의 각 접속커넥터부(216)로 전송된 다음, 릴레이 회로기판(280) 하단부의 접속커넥터부(282), 릴레이 회로기판(280) 내의 신호 배선을 통과하여 해당하는 릴레이(290)로 입력된다.

이와 동시에, 테스터 측에서 메인 회로기판(210)으로 전송된 제어기용 제어 신호는 메인 회로기판(210) 내의 신호 배선, 메인 회로기판(210) 상면 상의 접속단자(218), 유연한 연결수단(240), 서브 회로기판(250) 상면 또는 하면 상의 접속단자(254), 서브 회로기판(250) 내의 신호 배선을 순차적으로 통과하여 마이크로 제어기(260)로 입력되며, 이에 대해 마이크로 제어기(260)는 해당 제어 신호를 이용하여 릴레이 제어용 제어 신호를 생성하여 출력하며, 출력된 릴레이 제어용 제어 신호는 서브 회로기판(250) 내의 신호 배선, 서브 회로기판(250) 상면 상의 접속단자(252), 유연한 연결수단(270), 릴레이 회로기판(280) 상단부의 접속단자부(284), 릴레이 회로기판(280) 내의 신호 배선을 통해 결국 각 릴레이(290)로 전달되어 릴레이(290)의 온/오프 작동이 실시된다.

그에 따라, 특정 릴레이(290)가 스위치 온 작동되면, 해당 릴레이(290)로 미리 전송되어 있던 릴레이용 입력 신호가 스위치를 통과하여 릴레이 회로기판(280) 내의 신호 배선, 릴레이 회로기판(280) 하단부의 접속커넥터부(282), 메인 회로기판(210) 상면 상의 접속커넥터부(216), 메인 회로기판(210) 내의 신호 배선, 메인 회로기판(210) 하면 상의 접속단자, 탐침(230)을 통해 DUT 상의 해당하는 접속단자로 입력된다.

반면, 특정 릴레이(290)가 스위치 오프 작동되면, 릴레이용 입력 신호는 DUT 측으로 전달되지 않는다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 릴레이 회로기판(280)이 수직방향으로 구비되고, 해당 릴레이 회로기판(280)의 넓은 양 측면 상에 릴레이들(290)이 탑재되므로, 얼마든지 많은 수의 릴레이(290)를 탑재할 수 있어, 확장성이 우수하고, 설계 및 제조를 위한 공간 활용성도 우수할 수 있다.

또한, 릴레이(290)와 기타 다른 종류의 컴포넌트를 탑재하지 않는 서브 회로기판(250)은 그 크기가 대폭 축소될 수 있고, 자체 구성도 매우 단순화될 수 있음에 따라 그 제조를 위한 비용이 대폭 절감될 수 있다.

관련하여, 종래의 크기가 크고 구성이 복잡한 하나의 서브 회로기판을 제조하는 비용보다 본 발명에 따라 크기가 작은 서브 회로기판(250)과 복수개의 릴레이 회로기판(280)을 제조하는 비용이 훨씬 저렴할 수 있다.

그리고, 릴레이(290)와 같은 특정 컴포넌트에 이상이 발생되는 경우 릴레이 회로기판(280)을 각기 탈착하면서 이상이 발생된 해당 컴포넌트를 용이하면서 신속하게 찾아내 보수할 수 있게 되며, 치명적 이상인 경우 해당하는 릴레이 회로기판(280) 만을 교체하면 되므로, 비용 낭비도 막을 수 있다.

나아가, 서브 회로기판(250)의 크기가 축소됨에 따라 해당 서브 회로기판(250)이 위치되는 작은 영역 부분의 지지판(220) 두께만을 얇게 하고, 그 외 부분의 두께는 두껍게 구성할 수 있으므로, 두께가 보강된 지지판(220)을 이용하여 메인 회로기판(210)을 보다 안정적으로 지지할 수 있음으로써, 메인 회로기판(210)의 열 변형을 효과적으로 방지하여 메인 회로기판(210)의 열 변형에 따라 탐침(230)의 위치 및 높이가 변경되고 전기적 연결의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한 나아가, 메인 회로기판(210) 측과 서브 회로기판(250) 측을 상호 연결하는데 매개연결수단을 전혀 이용하지 않거나 매우 적은 수만을 이용할 수 있으므 로, 이 점에서도 대폭적인 비용 절감을 이루고 제조 용이성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 매개연결수단들의 탄발력에 의해 기판 변형이 야기되는 것도 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 프로브 카드(200)는 제조 비용, 제조 용이성, 공간 활용성, 확장 용이성, 검사 생산성 및 검사 신뢰성 측면에서 여러 다대한 이점을 제공할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 종래의 프로브 카드를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2는 종래의 다른 타입의 프로브 카드의 요부를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 요부를 개략적으로 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 카드를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 프로브 카드의 요부를 삼차원적으로 나타내는 예시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 프로브 카드 210 : 메인 회로기판

212 : 커넥터 214 : 관통공

216 : 접속커넥터부 218 : 접속단자

220 : 지지판 220a : 개구공

222 : 돌출부재 230 : 탐침

232 : 탐침블록 240 : 유연한 연결수단

240' : 매개연결수단 240a' : 포고 핀

240b' : 핀 고정판 250 : 서브 회로기판

252 : 접속단자 254 : 접속단자

260 : 마이크로 제어기 270 : 유연한 연결수단

280 : 릴레이 회로기판 282 : 접속커넥터부

284 : 접속단자부 290 : 릴레이

Claims (14)

1. 탐침을 검사 대상 반도체 소자에 접촉시켜 검사하는 프로브 카드에 있어서,

   상기 탐침이 하부면에 전기적으로 연결되어 있는 메인 회로기판; 및

   상기 메인 회로기판의 상부면에 접속되고, 적어도 하나 이상의 릴레이가 탑재되는 복수의 릴레이 회로기판;

   을 포함하되,

   상기 하나 이상의 릴레이 회로 기판이 상기 메인 회로기판에 수직 방향으로 접속되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 메인 회로기판의 상부 측에 구비되어 상기 메인 회로기판 및 릴레이 회로기판과 전기적으로 접속되고, 상기 릴레이를 제어하기 위한 마이크로 제어기가 탑재된 서브 회로기판;

   을 더 포함하는 프로브 카드.
3. 제1항에 있어서,

   상기 메인 회로기판의 상부면에 결합되고, 상기 릴레이 회로기판의 접속 영역이 개방된 개구공이 형성된 지지판;

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

   상기 메인 회로기판과 상기 릴레이 회로기판은 각각의 접속커넥터부에 의하여 상호 접속 결합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
5. 제4항에 있어서,

   상기 메인 회로 기판의 접속커넥터부와 상기 릴레이 회로기판의 접속 커넥터부는 서로 암수 매칭 결합을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
6. 제2항에 있어서,

   상기 메인 회로기판과 상기 서브 회로기판에는 서로 대응되도록 각각의 접속단자가 형성되고, 상기 각각의 접속단자는 유연한 연결수단에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
7. 제2항에 있어서,

   상기 메인 회로기판의 상면과 상기 서브 회로기판의 하면에는 서로 대응되도록 각각의 접속단자가 형성되고, 상기 각각의 접속단자는 매개연결수단에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
8. 제7항에 있어서,

   상기 매개연결수단은,

   포고 핀, 인터포저, 인터페이스 핀 중의 어느 한 종류인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
9. 제2항에 있어서,

   상기 릴레이 회로기판과 상기 서브 회로기판에는 서로 대응되도록 각각의 접속단자가 형성되고, 상기 각각의 접속단자는 유연한 연결수단에 의하여 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 유연한 연결수단은,

    연결 케이블 또는 와이어인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 릴레이 회로기판 상에 커패시터, 멀티 플레서, 레지스터와 같은 다른 종류의 컴포넌트가 탑재되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
12. 제 2 항에 있어서,

    상기 메인 회로기판으로부터 상기 릴레이 회로기판으로 릴레이용 입력 신호가 전송되어 입력되고,

    상기 메인 회로기판으로부터 상기 서브 회로기판으로 제어기용 제어 신호가 전송되어 입력되며,

    상기 제어기용 제어 신호는 상기 서브 회로기판의 마이크로 제어기에서 릴레이 제어용 신호로 변환되고,

    상기 릴레이 제어용 신호는 상기 릴레이 회로기판으로 전송되어 릴레이의 온/오프 작동을 제어하며,

    상기 릴레이용 입력 신호는 상기 릴레이 회로기판에서의 상기 릴레이의 온/오프 작동에 따라 탐침으로 전송되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
13. 삭제
14. 제2항에 있어서,

    상기 릴레이 회로기판의 접속 영역은 상기 메인 회로기판 상의 외측 영역에 구비되고, 상기 서브 회로기판은 상기 메인 회로기판 상의 중앙부에 위치되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.

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