KR101018490B1 - 프로브 카드용 니들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드용 니들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 니들의 말단부 팁의 외측면에 몰리브덴(Mo)으로 된 제1코팅층과 은(Ag) 또는 금(Au)으로 된 제2코팅층을 순차적으로 적층함으로써 니들의 강도를 높일 수 있도록 하는 프로브 카드용 니들에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 프로브 카드용 니들의 팁의 경도를 향상시켜 반복적인 접촉에도 팁이 휘거나 부러지지 않아서 테스터 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

프로브 카드용 니들{NEEDLE FOR PROBE CARD}

본 발명은 프로브 카드용 니들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 니들의 말단부 팁의 외측면에 몰리브덴(Mo)으로 된 제1코팅층과 은(Ag) 또는 금(Au)으로 된 제2코팅층을 순차적으로 적층함으로써 니들의 강도를 높일 수 있도록 하는 프로브 카드용 니들에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 집적회로 장치들은 제조과정 중, 제조 후, 또는 패키징(packaging)할 때 그 전체적인 또는 부분적인 전기적 특성이 설계와 일치하도록 제조 되었는지를 테스트(test)하게 된다.

이러한 테스트에 사용되는 장비가 시험 장치 및 프로브 카드가 장착된 프로브 장비이며, 상기 프로브 카드는 시험 장치 내의 각종 전기적 신호 발생부와 반도체 접적 회로 장치내의 패드(pad)간, 또는 시험 장치 내의 전기적 신호의 검출부와 반도체 집적회로 장치내의 패드(pad)간을 전기적으로 소통 시키는 역할을 한다.

프로브 카드에는 다수의 니들이 장착되며, 니들에 돌출된 탐침 팁(tip)이 전지전자 소자의 전극패드에 전기적으로 접촉되는가의 여부로 검사를 수행하는 것이다. 말단부의 팁을 전기 전도성의 피검사체에 접촉시켜 전기적 결선상태를 확인하는 것이다.

도 1은 종래의 프로브 카드를 도시한 측면도로서, 도 1에서 도시한 바와 같이 프로브 카드(2)는 테스트 헤드(Test Head)(1)의 프로그 링(Frog ring)(1a)에 마운팅된 집(ZIF) 커넥터나 포고 핀(Pogo-pin)(1b)을 통해 전기적 및 기계적으로 연결되는 인쇄회로기판(2a)과, 상기 인쇄회로기판(2a) 위에 고정 설치된 에폭시 수지의 프로브 링(2b)과, 상기 프로브 링(2b)에 에폭시 접착제로 고정되어 일단에 소자의 전극 패드에 접촉되는 수천 개의 텅스텐 재질로 된 탐침 팁(10b)이 형성된 니들(3)과, 상기 니들(3)의 일단과 상기 인쇄회로기판(2a) 위의 각각의 스트립 라인(Strip line)을 연결하는 와이어(2c)로 구성되어 있다.

이러한 프로브 카드는 별도의 테스터기와 전기적으로 연결되어 프로버(Prober)상에 놓여진 웨이퍼를 검사하는 것이다.

상기 니들(3)은 통상 프로브 링(2b) 상으로 높이를 가지고 돌출되는 기단부(10)에 도전성 있는 재질로 형성되고, 와이어(2c)로 인쇄회로기판(2a) 위의 각각의 스트립 라인에 연결되는 빔(10a)를 포함한다.

그리고 상기 빔(10a)은 그 단부에 화학적 에칭을 통해 뾰족하게 탐침 팁(10b)을 형성하여 이 탐침 팁(10b)이 성능 검사하고자 하는 측정소자의 전극패드에 접촉하여 소자의 불량 여부를 판단하는 것이다.

도 2는 종래의 프로브 카드에 사용되는 니들의 구조를 나타낸 사시도이다.

통상적으로 니들(3)은 텅스텐이나 베릴륨, 구리, 크롬, 니켈 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 재료로 만들어진다. 니들(3)은 전기적인 연결상태를 확인하는 것이므로, 전류가 잘 흐를 수 있도록 도전성이 좋아야 하며, 웨이퍼와의 접촉시 파손되지 않을 정도의 탄성이 있어야 한다. 또한 반복적인 테스트에도 영구적인 변화가 쉽게 오지 않아야 하는 등, 여러 가지 특성을 만족시켜야 한다.

그런데, 일반적인 니들(3)의 소재로는 베릴륨-구리 합금이 사용되는데, 베릴륨과 구리의 강도가 높지 않기 때문에 반복적인 접촉에 의해 니들(3)이 휘거나 부러지는 일이 생겨 테스트가 정상적으로 이루어지지 않는 문제가 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 니들 말단부의 팁을 증착 코팅하여 강도를 높임으로써 프로브 카드 니들의 수명을 늘려줄 수 있도록 하는 프로브 카드용 니들을 제공하는 것을 목적으로 한다.

말단부의 팁을 전기 전도성의 피검사체에 접촉시켜 전기적 결선상태를 확인하는 니들로서, ㄱ자로 절곡된 몸체(102)와; 상기 몸체(102)의 말단으로부터 대략 수평으로 연장된 캔틸레버(104)와; 상기 캔틸레버(104)의 말단으로부터 대략 수직 하방으로 연장된 팁(106);을 포함하며, 상기 팁(106)은 베릴륨-구리의 합금으로 만들어지는 코어(106a) 외측면에 제1코팅층(106b)과 제2코팅층(106c)을 순차적으로 적층하여 만들어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1코팅층(106b)은 몰리브덴(Mo)을, 상기 제2코팅층(106c)은 은(Ag) 또는 금(Au)을 물리적 증착법 또는 화학적 증착법을 이용하여 증착 형성시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제1코팅층(106b)과 상기 제2코팅층(106c)은 각각 0.01 내지 0.1㎛ 의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 프로브 카드용 니들의 팁의 경도를 향상시켜 반복적인 접촉에도 팁이 휘거나 부러지지 않아서 테스터 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 프로브 카드를 도시한 측면도.
도 2는 종래의 프로브 카드에 사용되는 니들의 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 니들의 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 니들 말단부의 팁의 적층 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 도 3의 니들 말단부의 팁의 적층 구조를 나타낸 단면도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "프로브 카드용 니들"(이하, '니들'이라 함)을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 니들의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 니들 말단부의 팁의 적층 구조를 나타낸 사시도, 도 5는 도 3의 니들 말단부의 팁의 적층 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 5를 참조하여 본 발명의 니들(100)을 설명한다.

본 발명의 니들(100)의 형상은 종래 기술에 따른 프로브 카드(2)에 사용되던 니들(3)의 형상과 동일하지만, 말단부의 팁(106)에 다층의 코팅층이 형성된다는 점이 다르다.

종래 기술의 니들(3)과 동일하게 ㄱ자로 절곡된 몸체(102)의 말단에 가늘게 수평으로 연장된 캔틸레버(104)가 형성되며, 캔틸레버(104)의 말단에는 피검사체(반도체 칩이나 회로 도선)와 접촉하는 팁(106)이 아래쪽으로 절곡되어 형성된다.

캔틸레버(104)는 금속판 형태이며, 팁(106)은 가는 금속원통으로서 피검사체에 대한 테스트 과정에서 전류가 흐르도록 하면서 약간의 탄성에 의해 변형되어 피검사체와의 접촉이 유지될 수 있도록 한다. 팁(106)은 캔틸레버(104)의 말단에 에폭시 등으로 접착된다.

본체(102)는 베릴륨-구리의 합금으로 만들어지는 것이 일반적이며, 대략 40 내지 60㎛ 정도의 두께를 가지는데, 바람직하게는 50㎛의 두께를 가진다. 베릴륨-구리 합금 소재인 경우, 합금 비율은 베릴륨 2-3%, 구리 97-98% 정도이다.

본체(102)의 외표면에는 경도나 탄성, 내마모성을 향상시키기 위한 소재가 코팅될 수도 있다. 바람직하게는 캔틸레버(104)나 팁(106)에만 경도 향상을 위한 코팅이 이루어지도록 한다.

팁(106)은 캔틸레버(104)의 말단으로부터 아래쪽으로 절곡되는데, 절곡되는 부분은 탄성을 향상시키기 위해서 곡선 형상을 가지도록 제작된다. 그리고 팁(106)의 말단부는 일정한 크기의 단면적을 갖도록 성형함으로써 반복적인 접촉에 의해 팁(106)의 일부가 마모되더라도 길이방향 단면적의 변화를 최소화하여 팁(106)의 저항의 변화를 최소화하도록 한다.

팁(106)은 회로기판이나 전기소자와 직접 접촉하여 전기적인 신호의 전달 유무를 확인하는 부분이어서 지속적인 압력이 가해지는 부분이다. 팁(106)의 길이방향 단면은 가로세로가 수십 ㎛ 정도의 크기로 만들어지므로, 작은 압력에도 쉽게 휠 수 있으며, 규격 이상의 전류가 흘렀을 때에도 손상이 갈 수 있다.

팁(106)이 손상되었을 때에는 니들(100) 전체를 교체해 주어야 하므로, 테스트 공정이 중단되며, 교체비용이 증가하여 원가가 상승하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서 본발명에서는 팁(106)에 다층의 코팅층을 형성한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 팁(106)은 가운데의 코어(106a) 외측면에 제1코팅층(106b)과 제2코팅층(106c)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다.

코어(106a)는 일반적인 프로브 카드의 재료로 사용되는 베릴륨-구리 합금 재질로 만들어지며, 제1코팅층(106b)은 몰리브덴(Mo)을, 제2코팅층(106c)은 은(Ag) 또는 금(Au)을 각각 물리적 증착법 또는 화학적 증착법을 이용하여 증착 형성된다.

몰리브덴은 팁(106)의 경도를 높여주면서도 저항의 감소를 최소화시켜주므로, 프로브 카드용 니들(100)에 사용하기 적합하다. 또한 은과 금은 저항이 작으면서도 가공성이 좋아서 전기적 신호의 흐름을 방해하지 않는다.

제1코팅층(106b)과 제2코팅층(106c)은 각각 0.01 내지 0.1㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성되는 것이 가장 바람직하다.

코팅이 완료되면 코어(106a)와 제1코팅층(106b)은 외부로 드러나지 않게 되고, 최외곽의 제2코팅층(106c)만 바깥으로 드러나게 된다.

한편, 본 발명의 다층 팁(106)은 종래기술에 따른 카드 형태의 프로브 카드에도 사용이 가능하다. 즉 프로브 카드의 말단부에 제1코팅층(106b)과 제2코팅층(106c)이 형성된 팁(106)을 부착하여 사용할 수도 있을 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 니들 102 : 몸체
104 : 캔틸레버 106 : 팁
106a : 코어 106b : 제1코팅층
106c : 제2코팅층

Claims (3)

1. 말단부의 팁을 전기 전도성의 피검사체에 접촉시켜 전기적 결선상태를 확인하는 니들로서,
   ㄱ자로 절곡된 몸체(102)와;
   상기 몸체(102)의 말단으로부터 수평으로 연장된 캔틸레버(104)와;
   상기 캔틸레버(104)의 말단으로부터 경사지면서 하방으로 연장된 팁(106);을 포함하며,
   상기 팁(106)은 베릴륨-구리의 합금으로 만들어지는 코어(106a) 외측면에 몰리브덴(Mo)으로 된 제1코팅층(106b)과 은(Ag)으로 된 제2코팅층(106c)을 순차적으로 적층하여 만들어지며,
   상기 제1코팅층(106b)과 상기 제2코팅층(106c)은 물리적 증착법 또는 화학적 증착법을 이용하여 증착 형성시키는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드용 니들.
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