KR101058600B1 - 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PCB의 안착홈에 설치되는 캔틸레버를 나선형으로 꼬아서 제작함으로써 검사대상으로부터 방출되는 빛이 방해받지 않도록 하는 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 두꺼운 캔틸레버와 니들을 사용함으로써 고암페어의 전류가 흘러도 프로브 카드의 손상이 일어나지 않도록 하며, 캔틸레버에 의해 가려지는 개구부의 면적을 최소화함으로써 발광소자 등의 테스트가 정확하게 진행되도록 하는 효과가 있다.

Description

나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드{PROBE CARD WITH A TWISTED CANTILEVER}

본 발명은 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PCB의 안착홈에 설치되는 캔틸레버를 나선형으로 꼬아서 제작함으로써 검사대상으로부터 방출되는 빛이 방해받지 않도록 하는 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드에 관한 것이다.

프로브 카드는 반도체 소자나 회로기판의 단락 여부를 확인하기 위한 테스트 장비로서, 검사대상이 되는 소자와 직접 접촉하여 전기적인 신호를 주고받는 니들이 장착된 캔틸레버를 갖는다.

도 1은 종래기술에 따른 프로브 카드의 구조를 나타낸 사시도로서, 본 발명의 출원인에 의해 출원되어 아직 공개되지 않은 프로브 카드와 동일한 구성이다.

도 1을 참조하여 종래기술의 프로브 카드를 설명하면, 프로브 카드의 몸체는 PCB(11) 기판으로 되어 있으며, PCB(11)의 가운데에는 반도체 소자가 노출되는 개구부(11a)가 형성된다. 그리고 PCB(11)의 일측면에는 접속단자(11b)가 형성되어 측정장비와 전기적으로 연결된다.

PCB(11)의 윗면 개구부(11a) 주위에는 두 개의 안착홈이 요입 형성된다. 두 개의 안착홈은 개구부(11a)의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되는 것이 일반적이다.

안착홈은 PCB(11)의 윗면에 소정의 깊이만큼 형성되는데, 이 안착홈에는 제1캔틸레버(12a)가 설치된다. 제1캔틸레버(12a)의 두께는 안착홈의 깊이보다 상대적으로 더 두꺼운 것이 일반적이므로, 제1캔틸레버(12a)의 윗부분은 PCB(11)의 윗면보다 약간 더 올라와 있게 된다.

제1캔틸레버(12a)가 설치된 면의 반대편(PCB(11)의 아랫면)에는 제2캔틸레버(12b)가 설치된다. 제1캔틸레버(12a)와 제2캔틸레버(12b)는 PCB(11)를 기준으로 대칭된다.

제1캔틸레버(12a)와 제2캔틸레버(12b)의 일측에는 원형 또는 타원형의 니들 관통공이 형성되는데, 니들 관통공에는 반도체 소자와 직접 접촉하면서 전류의 흐름을 유도하는 니들(13)이 삽입, 설치된다.

제1캔틸레버(12a)와 제2캔틸레버(12b)는 두께보다 길이와 폭이 상대적으로 더 큰 장방형의 판형상으로 만들어진다. 따라서 니들(13)이 반도체 소자와 접촉하면서 가해지는 압력에 의해 제1캔틸레버(12a)와 제2캔틸레버(12b)가 약간씩 상하로 움직이면서 압력을 흡수하게 된다.

그런데 종래 프로브 카드에 사용되는 캔틸레버와 니들은 고압의 전류가 흘렀을 때 정전응력에 의해 파괴되거나 손상을 입을 수 있다. 따라서 고암페어용으로 이중의 캔틸레버를 사용하거나 더 두꺼운 캔틸레버를 사용하게 된다.

캔틸레버와 니들을 두꺼운 재질로 만들면 고암페어에 견딜 수 있는 장점이 있는 반면, 캔틸레버의 면적이 커지면서 간섭이 생기는 단점이 있다. 즉, 검사대상에 따라서는 발광작용을 하면서 개구부(11a)를 통해서 다른 측정장비가 이를 감지하여야 하는 경우가 생기는데, 캔틸레버에 의해 빛이 가려져서 정확한 측정이 되지 않는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 PCB 위에 안착되어 니들을 고정시키는 캔틸레버를 나선형으로 꼬아서 제작함으로써 캔틸레버에 의해 개구부가 가려지는 것을 최소화하는 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 반도체 소자 검사시에 사용되는 프로브 카드로서, 윗면 가운데 개구부(102a) 주위에는 두 개의 안착홈(102c)이 상기 개구부(102a)의 중심에 대하여 대칭되는 위치에 요입 형성되며, 일측에는 측정장비와 전기적으로 연결되는 접속단자가 형성되는 PCB(102)와; 상기 두 개의 안착홈(102c)에 각각 안착되는 장방형의 금속판으로서, 일측 말단이 상기 안착홈(102c)에 납땜방식으로 고정된 상태에서 타측 말단을 길이방향의 가운데 축을 중심으로 80도 내지 100도만큼 꼬아서 만든 전도성 금속 재질의 두 개의 캔틸레버(104)와; 상기 캔틸레버(104)의 타측 말단의 밑면에 사선방향으로 요입 형성된 장착홈(104a)에 삽입되어 납땜방식으로 고정되는 니들(106);을 포함한다.

상기 캔틸레버(104)는 인청동 또는 황동을 재질로 하여 외표면에 금(Au) 또는 은(Ag)을 코팅하여 만들어지는 것을 특징으로 한다.

상기 니들(106)은 베릴륨-구리의 합금으로 만들어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 두꺼운 캔틸레버와 니들을 사용함으로써 고암페어의 전류가 흘러도 프로브 카드의 손상이 일어나지 않도록 하며, 캔틸레버에 의해 가려지는 개구부의 면적을 최소화함으로써 발광소자 등의 테스트가 정확하게 진행되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 프로브 카드의 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 프로브 카드의 구성요소를 나타낸 분해사시도.
도 4는 도 2의 프로브 카드의 구조를 나타낸 평면도.
도 5는 니들의 각도를 조절하는 방법을 나타낸 개념도.
도 6은 다른 실시예에 따른 캔틸레버의 구조를 나타낸 사시도.
도 7은 도 6의 캔틸레버를 나선형으로 꼬아놓은 상태를 나타낸 사시도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드"(이하, '프로브 카드'라 함)를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 프로브 카드의 구성요소를 나타낸 분해사시도, 도 4는 도 2의 프로브 카드의 구조를 나타낸 평면도이다.

본 발명의 프로브 카드(100)는 PCB(102) 위에 캔틸레버(104)와 니들(106)이 고정되는 일반적인 구조를 가진다.

즉, 프로브 카드(100)의 몸체는 PCB(102) 기판으로 되어 있으며, PCB(102)의 가운데에는 반도체 소자가 노출되는 개구부(102a)가, 그리고 일측면에는 접속단자(102b)가 형성되어 측정장비와 전기적으로 연결된다.

PCB(102)의 윗면 개구부(102a) 주위에는 두 개의 안착홈(102c)이 요입 형성된다.

안착홈(102c)은 PCB(102)의 윗면에 소정의 깊이만큼 형성되는데, 이 안착홈(102c)에는 캔틸레버(104)가 설치된다.

캔틸레버(104)는 장방형의 금속판으로서, 긴 변의 길이가 짧은 변의 길이에 비해서 상당히 커서 얇은 사각형 띠와 같은 형상을 가진다. 본 발명에서는 금속 재질의 캔틸레버(104)의 말단을 길이방향의 가운데 축을 중심으로 소정의 각도만큼 회전시켜 나선형이 되게 한다. 즉, 안착홈(102c)에 삽입되는 캔틸레버(104)의 일측 말단은 PCB(102)의 평면과 평행한 상태가 되며, 일정한 각도만큼 나선형으로 꼬인 상태로서 개구부(102a) 가운데에 들어와 있는 타측 말단은 PCB(102)의 평면에 대해서 수직에 가깝게 서있는 상태가 된다.

캔틸레버(104)의 타측 말단은 PCB(102)의 평면에 대해서 수직에 가깝게 서있는 상태가 되며, 타측 말단의 측면에는 니들(106)의 장착을 위한 장착홈(104a)이 요입 형성된다.

캔틸레버(104)의 꼬임 정도는 대략 80도 내지 100도 정도로 하며, 바람직하게는 90도로 꼬아서 캔틸레버(104)의 말단이 수직으로 서 있는 상태가 되게 한다.

장착홈(104a)은 캔틸레버(104)의 말단부 밑면에 사선으로 형성되는데, 캔틸레버(104)를 90도 정도 꼬았기 때문에 장착홈(104a)이 측면에 위치하게 된다.

장착홈(104a)은 위에서 아래로 내려가면서 사선으로 기울어지는데, 아래로 내려가면서 개구부(102a)의 중심 방향으로 가까워지도록 기울어지도록 한다. 이렇게 함으로써 니들(106)이 개구부(102a)의 중심 방향으로 기울어진 상태로 장착되므로, 개구부(102a) 중심의 아래쪽에 위치한 검사대상 소자에 니들(106)의 말단부가 접촉하게 된다.

캔틸레버(104)는 전기전도성과 탄성이 크고, 고전류에도 쉽게 손상되지 않는 재질로 만들어진다. 본 발명에서는 인청동 또는 황동을 주요 재질로 하여 만들어지는데, 인청동 또는 황동으로 만들어진 몸체 외표면에 금(Au)이나 은(Ag)을 코팅하여 제작될 수도 있다.

캔틸레버(104)는 고전류가 흘러도 손상이 가지 않을 정도의 두께와 폭을 가지는데, 전류의 크기와 캔틸레버의 두께와 길이, 폭은 검사 대상이 되는 반도체 소자에 따라 달라질 것이다.

캔틸레버(104)는 안착홈(102c)에 안착된 상태에서 납땜으로 고정된다.

본 발명의 니들(106)은 베릴륨-구리의 합금으로 원뿔형으로 만들어지는 것이 일반적이며, 대략 40 내지 60㎛ 정도의 단면 지름을 가지는데, 바람직하게는 50㎛의 지름을 가진다. 베릴륨-구리 합금 소재인 경우, 합금 비율은 베릴륨 2-3%, 구리 97-98% 정도이다.

니들(106)의 외표면에는 경도나 탄성, 내마모성을 향상시키기 위한 소재가 코팅될 수도 있다.

니들(106)의 제일 가운데는 일반적인 프로브 카드의 재료로 사용되는 베릴륨-구리 합금 재질로 만들어지며, 그 위에 몰리브덴(Mo)을 코팅하고, 마지막으로 은(Ag) 또는 금(Au)을 각각 물리적 증착법 또는 화학적 증착법을 이용하여 증착 형성된다.

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

니들(106)의 몸체를 베릴륨-구리 합금 재질로 하고, 표면에 다른 소재를 코팅하는 방법 외에도 팔라듐으로 된 몸체로만 구성할 수도 있을 것이다.

본 발명의 캔틸레버(104)는 판상이면서 기존의 구조보다 더 두꺼운 소재로 제작되므로, 전류의 세기가 큰 경우에도 손상되지 않고 탄성은 증가하여 니들(106)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 니들의 각도를 조절하는 방법을 나타낸 개념도이다.

장착홈(104a)의 폭은 니들(106) 두께 또는 폭 보다 더 넓게 형성된다. 이렇게 함으로써 장착홈(104a) 내부에서 니들(106)의 위치를 비교적 자유롭게 결정할 수 있다.

니들(106)을 장착홈(104a)에 부착할 때, 도 5에서와 같이, 니들(106)의 설치 각도를 조절할 수 있다. 니들(106) 각도의 조절로 검사대상이 되는 소자의 구조에 맞게 프로브 카드(100)를 변형하여 사용할 수 있다.

니들(106)을 장착홈(104a)에 안착시킨 후, 납땜 방식으로 고정시킨다.

한편, 도 6은 다른 실시예에 따른 캔틸레버의 구조를 나타낸 사시도, 도 7은 도 6의 캔틸레버를 나선형으로 꼬아놓은 상태를 나타낸 사시도이다.

도 6의 캔틸레버(108)는 전체적인 몸체의 형상은 전술한 캔틸레버(104)와 비슷하지만, 니들(106)이 부착되는 말단 부위가 일측으로 90도 연장되어 돌출부(108a)를 형성함으로서 전체적으로는 ㄱ자 형태가 된다.

돌출부(108a)에는 니들(106)의 부착을 위한 장착홈(108b)이 요입 형성되어 니들(106)이 납땜 방식으로 접합된다.

기타 캔틸레버(108)의 소재나 두께, PCB(102)에 장착하는 방법 등은 전술한 실시예에서와 동일하다.

돌출부(108a)는 캔틸레버(108)의 말단부를 측면으로 연장한 것이지만, 캔틸레버(108)를 90도만큼 꼬았을 때에는 수직으로 세워지면서 아래쪽으로 향하게 된다. 이 상태에서 돌출부(108a)의 장착홈(108b)에 니들(106)이 부착되면 니들(106)과 캔틸레버(108)의 접촉면적이 더 넓어지게 된다. 따라서 니들(106)이 검사대상이 되는 칩(chip)의 표면과 접촉할 때, 진동이 발생할 가능성이 작아지면서 니들(106)의 위치 변동으로 인한 오류를 최소화할 수 있다. 즉, 칩으로부터 빛이 통과하는 개구부(102a)를 가리는 면적을 최소화하면서도 니들(106)을 더 안정적으로 잡아줄 수 있는 효과가 있다.

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 : 프로브 카드 102 : PCB
104 : 캔틸레버 106 : 니들

Claims (3)

1. 반도체 소자 검사시에 사용되는 프로브 카드로서,
   윗면 가운데 개구부(102a) 주위에는 두 개의 안착홈(102c)이 상기 개구부(102a)의 중심에 대하여 대칭되는 위치에 요입 형성되며, 일측에는 측정장비와 전기적으로 연결되는 접속단자가 형성되는 PCB(102)와;
   상기 두 개의 안착홈(102c)에 각각 안착되는 장방형의 금속판으로서, 일측 말단이 상기 안착홈(102c)에 납땜방식으로 고정된 상태에서 타측 말단을 길이방향의 가운데 축을 중심으로 80도 내지 100도만큼 꼬아서 만든 전도성 금속 재질의 두 개의 캔틸레버(104)와;
   상기 캔틸레버(104)의 타측 말단의 밑면에 사선방향으로 요입 형성된 장착홈(104a)에 삽입되어 납땜방식으로 고정되는 니들(106);을 포함하는, 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 캔틸레버(104)는 인청동 또는 황동을 재질로 하여 외표면에 금(Au) 또는 은(Ag)을 코팅하여 만들어지는 것을 특징으로 하는, 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 니들(106)은 베릴륨-구리의 합금으로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 나선형으로 꼬인 캔틸레버를 갖는 프로브 카드.

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