KR101012616B1 - 프로브 유닛 및 이를 가지는 프로브 카드 - Google Patents

프로브 유닛 및 이를 가지는 프로브 카드 Download PDF

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Abstract

프로브 유닛은 프로브 팁 및 지그를 포함한다. 상기 프로브 팁은 피검사체의 전기적 검사를 수행할 때 상기 피검사체와 접촉하는 팁과 상기 팁으로부터 연장되는 연장부를 포함한다. 상기 지그는 상기 프로브 팁의 연장부를 수용한다. 또한, 프로브 카드는 전기적 신호의 전달이 가능한 배선들을 포함하는 기판 및 상기 프로브 유닛을 포함한다.

Description

프로브 유닛 및 이를 가지는 프로브 카드{PROBE UNIT AND PROBE CARD HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 지그를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 프로브 유닛의 지그를 가공하기 위한 부재를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 프로브 유닛의 지그를 가공한 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 4의 프로브 유닛의 프로브 팁을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 프로브 유닛을 수득하기 위한 방법들을 설명하는 개략적인 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 유닛을 나타내는 개략적인 사시도이다.
본 발명은 프로브 유닛과 이를 포함하는 프로브 카드에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 피검사체의 전기적 검사에 사용하는 프로브 유닛과 이를 포함하는 프로브 카드에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 검사 공정은 프로브 카드(Probe Card) 등의 전기적 접촉체를 웨이퍼에 접촉시켜 전기적 신호를 인가함으로써 인가 전기신호에 대응하는 응답 전기신호에 따라 정상, 비정상 유무를 확인하는 공정이다. 개별 반도체 소자 또는 액정 디스플레이 패널이 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.
최근 반도체 소자의 고집적화에 따라 기판 상에 구현되는 피치 간격이 극도로 작아지고 있고, 이를 해결하기 위하여, 프로브 카드의 형성 방법으로 반도체 식각 기술과 유사한 멤스(Micro electro mechanical system; MEMS) 공정을 이용하여 프로브 카드를 생산하는 방법이 시도되고 있다.
이러한 멤스 공정에 의한 프로브 카드 형성 방법은 스페이서 트랜스포머에서 전기 신호를 전달하는 배선부 상부에 범프를 일정한 높이로 형성한 후, 별도로 프로브 팁을 갖도록 형성되어 있는 프로브 몸체를 접합부를 통해 상기 범프에 부착하여 이루어진다.
하지만, 기존의 이러한 멤스 공정에 의한 프로브 카드는 스페이서 트랜스포머와 반도체 검사를 위한 프로브 팁 간의 결합성에 문제점이 발생된다. 단순히 범프 상에 프로브 팁이 결합된 구조에서는 스페이서 트랜스포머와 프로브 팁 간의 결합이 면밀하지 못해 전기적 신뢰성을 얻을 수 없을 뿐 아니라, 프로브 팁들 사이에서도 고밀도로 집적되는 경우에는 각각의 프로브 팁 간에 일정 간격을 유지해야 하는데, 단순한 범프 및 프로브 팁 결합구조에서는 프로브 팁 간의 간격에 대한 신뢰 성 확보에도 어려움이 생기게 되었다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 지그에 의해 프로브 팁이 고정됨으로써, 프로브 팁의 면밀한 접합이 가능하도록 하는 프로브 유닛을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 상기의 프로브 유닛을 포함하는 프로브 카드를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른 프로브 유닛은 프로브 팁과 지그를 포함한다. 상기 프로브 팁은 상기 피검사체와 접촉하는 접촉부, 상기 지그에 수용되며, 일방향으로 연장된 형상의 지지부, 및 상기 접촉부와 상기 지지부를 연결하는 탄성 연장부를 포함하되, 상기 탄성 연장부는 상기 지지부의 양 말단에서 각각 연장되어 있는 제1암 및 제2암이 상기 접촉부에 연결될 수 있다.
상기 지그는 제1 지그 및 제2 지그를 포함할 수 있다. 상기 제1 지그는 상기 프로브 팁의 지지부를 수용할 때 상기 지지부의 일측을 수용하는 제1 수용부를 포함할 수 있다. 상기 제2 지그는 상기 지지부의 타측을 수용하는 제2 수용부를 포함할 수 있다.
상기 제1 지그는 상기 제1 지그의 양 말단에 제1 결합부를 포함하고, 상기 제2 지그는 상기 제2 지그의 양 말단에 상기 제1 결합부와 결합하는 제2 결합부를 포함할 수 있다. 상기 제1 지그 및 제2 지그는 상기 제1 결합부와 제2 결합부의 결합으로 고정될 수 있다.
상기 프로브 팁의 지지부는 하부로 갈수록 단면이 넓어지는 테이퍼(taper) 형상을 할 수 있다.
상기 프로브 팁은 멤스(Micro electro mechanical system; MEMS) 공정에 의해 일정한 두께를 가지는 2차원 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 카드는 기판, 프로브 팁 및 지그를 포함한다. 상기 프로브 팁은 상기 피검사체와 접촉하는 접촉부, 상기 지그에 수용되며, 일방향으로 연장된 형상의 지지부, 및 상기 접촉부 와 상기 지지부를 연결하는 탄성 연장부를 포함하되, 상기 탄성 연장부는 상기 지지부의 양 말단에서 각각 연장되어 있는 제1암 및 제2암이 상기 접촉부에 연결될 수 있다.
상기 지그는 제1 지그 및 제2 지그를 포함할 수 있다. 상기 제1 지그는 상기 프로브 팁의 지지부를 수용할 때 상기 지지부의 일측을 수용하는 제1 수용부를 포함할 수 있다. 상기 제2 지그는 상기 지지부의 타측을 수용하는 제2 수용부를 포함할 수 있다.
삭제
상기 프로브 카드의 상기 제1 지그는 상기 제1 지그의 양 말단에 제1 결합부를 포함하고, 상기 제2 지그는 상기 제2 지그의 양 말단에 상기 제1 결합부와 결합하는 제2 결합부를 포함할 수 있다. 상기 제1 지그 및 제2 지그는 상기 제1 결합부와 제2 결합부의 결합으로 고정될 수 있다.
상기 프로브 카드의 상기 프로브 팁의 지지부는 하부로 갈수록 단면이 넓어지는 테이퍼(taper) 형상을 할 수 있다.
따라서 희생기판 상에 지그를 이용하여 프로브 팁을 고정시키는 경우 프로브 팁의 접합성이 개선된다. 아울러, 프로브 팁이 2차원적인 구조로 형성됨으로써, 전기적 연결이 용이하게 되고, 프로브 팁의 수율이 개선된다. 또한, 2차원적인 프로브 팁 구조는 제조과정을 단순화하고, 대면적 프로브 카드에도 용이하게 적용될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 유닛 제조방법을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 지그를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 지그는 제1 지그(10) 및 제2 지그(20)를 포함한다. 상기 제1 지그(10) 및 제2 지그(20)는 서로 대칭적인 형태로 형성된다.
상기 제1 지그(10)는 제1 수용부(15)를 포함하고, 상기 제2 지그(20)는 제2 수용부(25)를 포함한다. 상기 제1 수용부(15)에는 복수개의 제1 홈이 형성되어 있고, 상기 제2 수용부(25)에는 복수개의 제2 홈이 형성되어 있다.
상기 제1 홈과 상기 제2 홈은 서로 마주보며 대응하는 위치에 형성되어 있다. 상기 제1 홈과 상기 제2 홈 사이에 후술할 프로브 팁(미도시)이 위치하게 된 다. 상기 제1 홈 및 제2 홈은 상기 프로브 팁(미도시)이 전후 방향으로 이동하는 것을 방지한다.
기존의 프로브 팁의 결합 구조에서는 기판 상이 범퍼가 형성되고, 상기 범퍼 상에 프로브 팁이 결합한다. 본 발명에서는 상기 제1 지그(10) 및 제2 지그(20)가 상기 프로브 팁(미도시)을 고정시키기 때문에, 프로브 팁의 결합성 및 고정성이 향상된다.
또한, 상기 제1 지그(10)는 상기 제1 지그(10)의 양 말단에 제1 결합부를 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 지그(20)는 상기 제2 지그의 양 말단에 상기 제1 결합부와 결합하는 제2 결합부를 포함할 수 있다. 상기 제1 결합부와 제2 결합부의 결합으로 상기 제1 지그 및 제2 지그가 고정될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제1 결합부 및 제2 결합부가 상기 제1 지그 및 제2 지그 각각의 양 말단에 형성하는 것을 개시하였지만, 상기 제1 지그 및 제2 지그가 고정될 수 있는 한, 상기 제1 결합부 및 제2 결합부는 상기 제1 지그 및 제2 지그의 어느 부분에도 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 프로브 유닛의 지그를 가공하기 위한 부재를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 길게 연장된 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)를 준비한다. 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)는 서로 대칭적인 형태로 제조된다. 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)의 하단부에는 고정용 단차(111, 121)가 형성된다. 상기 고정용 단차(111, 121)는 후술하는 프로브 팁을 수직방향으로 고정시키기 위해 사용된다.
상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)는 하부에서 상부로 갈수록 폭이 넓어지는 구조로 형성된다. 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)의 고정용 단차(111, 121)에 비해 상기 제1 지그(110)의 상부(113) 및 제2 지그(120)의 상부(123)는 돌출 되어 형성된다.
바람직하게는 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)의 측면의 기울기는 후술하는 프로브 팁의 하부(미도시)의 기울기와 같이 형성될 수 있다. 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)의 측면 기울기가 상기 프로브 팁의 하부 기울기와 같은 경우에, 상기 프로브 팁의 하부는 고르게 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)에 접하게 된다.
따라서 상기 프로브 팁이 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)의 어느 위치에 있더라도 상기 프로브 팁은 균일한 힘을 받게 되어 프로브 팁 자체의 지지력이 향상된다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 프로브 유닛의 지그를 가공한 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 제1 지그(210) 및 제2 지그(220)는 고정용 홈(215, 225)을 포함한다. 상기 도 2a 및 2b의 상기 제1 지그(110) 및 제2 지그(120)에 상기 고정용 홈(215, 225)을 형성한다. 상기 고정용 홈(215, 225)은 일반적인 미세 가공 기술을 이용하여 형성된다.
상기 고정용 홈(215, 235)은 상기 제1 지그(210)의 상부(213) 및 제2 지 그(220)의 상부(223)에 형성된다. 상기 제1 지그(210)의 고정용 홈(215)과 상기 제2 지그(220)의 고정용 홈(225)은 서로 대응하는 위치에 형성된다. 후술할 프로브 팁의 측부가 상기 제1 지그(210)의 고정용 홈(215)과 상기 제2 지그(220)의 고정용 홈(225)에 삽입되게 된다.
따라서 상기 고정용 홈(215, 225)은 상기 프로브 팁이 위치할 곳에 형성된다. 또한, 상기 프로브 팁의 두께와 실질적으로 비슷하게 형성되어, 프로브 팁의 전후 이동이 없도록 고정한다. 또한 상기 고정용 홈(215, 225)의 측면에서부터 깊이는 고정용 단차(211, 221)에 미치지 않도록 한다. 상기 고정용 홈(215, 225)의 측면에서부터의 깊이가 상기 고정용 단차(221,221)보다 더 깊은 경우, 프로브 팁의 지지가 불가능하게 된다.
도 4의 프로브 유닛의 프로브 팁을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 4를 참조하면, 프로브 팁(400)은 지지부(410), 탄성연장부(430) 및 접촉부(450)를 포함한다. 상기 프로브 팁(400)의 지지부(410)는 제1 지그 및 제2 지그의 고정용 단차에 결합된다. 상기의 결합을 위하여, 상기 프로브 팁(400)의 지지부(410)는 상부로 갈수록 좁아지는 테이퍼(taper) 구조로 형성된다. 상기 테이퍼(taper) 구조로 형성되기 때문에, 상기 제1 지그 및 제2 지그가 서로 결합될 때에, 상기 프로브 팁(400)은 수직방향으로 밀착하는 힘을 받게 된다. 따라서 상기 프로브 팁(400)의 결합성이 더욱 강화된다.
상기 프로브 팁(400)의 탄성연장부(430)는 2개의 암(Arm)으로 구성되어 있다. 상기 프로브 팁(400)의 탄성연장부(430)는 제1 암(431) 및 제2 암(433)을 포함한다. 상기 제1 암(431)은 'ㄱ' 형상으로 형성되고, 상기 제2 암(433)은 적어도 하나 이상의 절곡면을 포함한다. 상기 제1 암(431) 및 제2 암(433)은 각각 상기 지지부(410)의 양 말단에서 연장되어 상기 접촉부(450)에서 만나게 된다. 상기 제2 암(433)은 상기 프로브 팁(400)에 수직방향으로 외부압력이 가해질 때에 탄성력을 제공하고, 외부의 힘을 완충하는 작용을 하게 된다.
상기 프로브 팁(400)의 접촉부(450)에는 접촉팁(455)이 형성된다. 상기 접촉팁(455)이 실질적으로 검사하고자하는 피검사체(반도체)의 단자와 접촉하는 부분이다. 상기 접촉팁(455)은 단부가 날카롭게 제조됨으로써 반도체 소자의 전극 패드 상에 형성된 산화막을 뚫고 용이하게 전극 패드와 접촉할 수 있도록 한다.
상기 프로브 팁(400)의 형태는 판 구조로 제조될 수 있다. 상기 프로브 팁(400)이 2차원 형태의 판 구조로 제조되는 경우, 하나의 프로브 팁과 다음 프로브 팁 사이에 일정 거리가 확보되게 된다. 따라서 반도체 단자가 고밀도로 집적되어 있는 경우, 상기 프로브 팁(400)의 배치를 용이하게 할 수 있다. 상기 프로브 팁(400)은 별도의 공정으로 제조되게 된다. 상기 프로브 팁(400)은 멤스 공정에 의해 제조될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 프로브 유닛을 수득하기 위한 방법들을 설명하는 개략적인 단면도들이다.
도 5a 내지 5c를 참조하면, 먼저 희생기판(540)에 원하는 형태로 가공된 제1 지그(510)를 고정시킨다. 그 후 상기 제1 지그(510)의 고정용 홈(미도시)에 복수개의 프로브 팁(530)을 장착시킨다.
상기 제1 지그(510)의 고정용 홈(미도시) 및 소정용 단차(미도시)에 상기 복수개의 프로브 팁(530)이 고정되어 있으면, 제2 지그(520)를 상기 복수개의 프로브 팁(530)에 밀착하여 상기 희생기판(540)에 정착시킨다.
상기 프로브 팁(530)은 하부가 하부쪽으로 넓어지는 테이퍼 구조로 형성되어 있다. 또한, 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)는 상부쪽으로 좁아지는 테이퍼 구조로 형성되어 있다. 따라서 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)에 상기 프로브 팁(530)이 장착되고, 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)가 서로 마주보는 방향으로 힘을 가하는 경우에 상기 프로브 팁(530)은 아래 방향으로 힘을 받는다. 따라서 상기 프로브 팁(530)은 상기 제1 지그(510), 제2 지그(520) 및 희생기판(540)에 더욱 공고히 결합되게 된다.
상기 프로브 팁(530)은 다른 방법에 의해 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520) 사이에 정착시킬 수 있다. 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)를 상기 희생기판(540)에 먼저 정착시킨다. 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)는 서로 대응되는 위치에 정착되며, 상기 프로브 팁(530)이 출입 가능한 거리로 이격하여 배치된다. 서로 대응하는 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)의 고정용 홈(미도시)을 따라 복수개의 프로브 팁(510)을 끼워 넣을 수 있다. 상기 복수개의 프로브 팁(510)이 모두 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520) 사이에 끼워 넣어진 후에 상기 제2 지그(520)를 상기 제1 지그(510) 방향으로 밀착시킨다.
이때에 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520)의 배치를 위하여, 상기 희생기판(540)상에 가이드라인을 형성할 수 있다. 상기 제1 지그(510) 및 제2 지그(520) 의 양 말단 부와 일치하도록 단차를 형성하여 가이드라인으로 이용할 수 있다. 또한, 상기 가이드라인은 상기 프로브 팁(510)이 모두 끼워진 후 상기 제2 지그(520)가 상기 제1 지그(510)쪽으로 밀착할 때에 정확한 방향으로 밀착되도록 가이드 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 유닛을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제1 지그(610) 및 제2 지그(620) 사이에 배치된 복수개의 프로브 팁(630)이 희생기판(640)에 형성되어 있다. 도 6과 같이 상기 복수개의 프로브 팁(630)이 상기 제1 지그(610) 및 제2 지그(620) 사이에 배치된 후, 레벨링 볼트(미도시)를 이용하여 상기 프로브 팁(630)의 높이를 조절할 수 있다. 상기 각각의 프로브 팁(630)의 높이를 조절하여 전체적인 평탄도를 조절할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
따라서 본 발명에 따르면, 희생기판 상에 지그를 이용하여 프로브 팁을 고정시키는 경우 프로브 팁의 접합성이 개선되고, 파인 피치(pine pitch)에서도 기존 면 접촉 구조에 비해 견고하고 단단한 프로브 팁의 접합을 유도할 수 있다.
또한, 프로브 팁이 2차원적인 구조로 형성됨으로써, 접촉 영역을 넓혀, 전기 적 연결이 용이하다. 2차원 프로브 팁은 프로브 팁의 수율을 개선하고, 제조과정을 단순히 하여 제조비용 절감 및 대면적 프로브 카드의 제조에도 쉽게 적용할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 프로브 팁 및 상기 프로브 팁이 수용되는 지그를 포함하며, 피검사체의 전기적 검사를 수행하는 프로브 유닛에 있어서,
    상기 프로브 팁은
    상기 피검사체와 접촉하는 접촉부;
    상기 지그에 수용되며, 일방향으로 연장된 형상의 지지부; 및
    상기 접촉부와 상기 지지부를 연결하는 탄성 연장부;
    를 포함하되,
    상기 탄성 연장부는 상기 지지부의 양 말단에서 각각 연장되어 있는 제1암 및 제2암이 상기 접촉부에 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 지그는,
    상기 프로브 팁의 지지부를 수용할 때 상기 지지부의 일측을 수용하는 제1 수용부를 포함하는 제1 지그; 및
    상기 지지부의 타측을 수용하는 제2 수용부를 포함하는 제2 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 지그와 제2 지그 각각에는 상기 제1 지그와 제2 지그를 결합 고정시키는 제1 결합부와 제2 결합부가 형성되고, 상기 제1 결합부와 제2 결합부의 결합으로 상기 제1 지그와 제2 지그를 결합 고정시키는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 팁의 지지부는 하부로 갈수록 단면이 넓어지는 테이퍼(taper) 형상을 하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
  5. 기판 , 상기 기판과 전기적으로 연결되는 프로브 팁 및 상기 프로브 팁이 수용되는 지그를 포함하며, 피검사체의 전기적 검사를 수행하는 프로브 카드에 있어서,
    상기 프로브 팁은
    상기 피검사체와 접촉하는 접촉부;
    상기 지그에 수용되며, 일방향으로 연장된 형상의 지지부; 및
    상기 접촉부와 상기 지지부를 연결하는 탄성 연장부;
    를 포함하되,
    상기 탄성 연장부는 상기 지지부의 양 말단에서 각각 연장되어 있는 제1암 및 제2암이 상기 접촉부에 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지그는,
    상기 프로브 팁의 지지부를 수용할 때 상기 지지부의 일측을 수용하는 제1 수용부를 포함하는 제1 지그; 및
    상기 지지부의 타측을 수용하는 제2 수용부를 포함하는 제2 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 지그와 제2 지그 각각에는 상기 제1 지그와 제2 지그를 결합 고정시키는 제1 결합부와 제2 결합부가 형성되고, 상기 제1 결합부와 제2 결합부의 결합으로 상기 제1 지그와 제2 지그를 결합 고정시키는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  8. 제5항에 있어서, 상기 프로브 팁의 지지부는 하부로 갈수록 단면이 넓어지는 테이퍼(taper) 형상을 하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
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