KR101149472B1 - 프로브 카드 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드 핀을 이용한 프로브 카드 조립체에 관한 것으로서, 패턴핀에 형성된 끼움공에 프로브 카드 핀의 일단이 끼움 결합하며, 상기 패턴핀이 고정블록에 결합하고, 상기 고정블록이 블록에 결합하며, 상기 블록이 인쇄회로기판에 결합하되, 상기 프로브 카드 핀은 프로브 카드 핀 본체 및 탐침으로 구성되어 상기 탐침의 일부가 도금 접착에 의해 상기 프로브 카드 핀 본체와 결합하며 상기 프로브 카드 핀 본체 외부로 돌출되어 별도의 반도체 전극 패드와 접촉하는 상기 탐침의 끝단의 단면은 사각형 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 프로브 카드 핀과 전극 패드와의 접촉 면적을 극대화하여 테스트 성능이 향상되며, 탐침의 길이 연장이 가능하여 센딩(sending) 작업이 가능하고 합금 도금이 용이하고, 커넥터와의 전기적 연결 등이 용이하여 제작이 용이한 프로브 카드 조립체 구조를 제공함으로써 제작에 소요되는 시간과 노력을 감소시켜 제작 단가를 절감하고 능률적인 제작 작업이 가능한 효과가 있다.

Description

프로브 카드 조립체 {A probe card}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등을 테스트하기 위하여 사용하는 프로브 카드 핀을 이용한 프로브 카드 조립체에 관한 것으로서, 전극 패드와의 접촉 면적이 극대화되는 프로브 카드 핀과, 이를 이용하되 제작이 용이한 프로브 카드 조립체 구조를 제공함으로써, 테스트 성능이 향상되고 센딩(sending) 작업이 가능하면서도 전체 제작 단가가 절감되고 제작 소요 시간이 최소화되는 프로브 카드 핀을 이용한 프로브 카드 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정에 있어서는 웨이퍼 제조 프로세스를 종료한 후 프로빙(probing) 테스트에 의해 양품의 반도체 장치를 선별하고, 선별한 양품의 반도체 장치를 패키징하여 최종 제품을 생산하고 있다.

이러한 프로빙 테스트는, 반도체 기판상에 구현된 반도체 장치의 전극 패드와 접촉 가능한 프로브 카드 조립체를 통해서 테스트 장치가 소정의 전기 신호를 인가한 후, 이에 대응하는 전기 신호를 다시 테스트 장치가 수신하여 반도체 기판상에 구현된 반도체 장치의 정상 및 비정상 유무를 테스트하는 과정을 거침으로써 이루어진다.

이때, 종래의 프로브 카드 조립체는 도 1에 도시된 바와 같이, 탐침(needle)(1)과 에폭시(2)를 결합하고, 에폭시(2)를 세라믹 블록(3)과 결합하고, 세라믹 블록(3)은 인쇄회로기판(PCB)(4)에 보강판(5) 등을 사용하여 볼트(6) 등에 의해 결합하고 탐침과 커넥터를 전기적으로 연결하여 구성하였다.

따라서 종래의 프로브 카드 조립체를 구성하기 위해서는 탐침을 세라믹 블록에 직접 접착하는 작업이 요구되며, 이를 위해 칩의 더트(dut) 간 거리 패턴에 따라 세라믹 블록에 탐침을 정렬하여야 한다.

그런데, 이러한 탐침 정렬을 위해서는 탐침의 접착 위치를 카메라로 포지셔닝(positioning)한 후, 다시 고가의 이송장비로 탐침의 위치를 조정하고 솔더로 고정하는 작업이 필요하며, 이러한 작업은 복잡하고 고난이도의 공정이 요구될 뿐만 아니라 장비가 고가라는 문제점이 있었다.

또한, 탐침과 인쇄회로기판상의 커넥터를 전기적으로 연결하는 작업은 촘촘히 위치한 다수의 탐침 간에 단락을 방지하면서 수행되어야 하므로 과도한 시간 및 노력이 소요되어 프로브 카드 조립체 제작 작업의 능률이 저하되는 문제점이 있었다.

프로브 카드 조립체는 정확한 동작이 요구됨은 기본이며 주문일로부터 완성 납기일까지의 시간 단축이 경쟁력 확보의 관건이므로, 제조 작업의 난이성과 그로 인한 작업 시간의 장기화는 큰 문제점이었다.

한편, 종래의 프로브 카드 조립체에서는, 반도체 장치의 전극 패드와 접촉하는 탐침의 일 측이 피라미드 형상 또는 라운드 형상으로 형성되는데, 이에 따라 전극 패드와의 접촉 면적이 작아서 테스트 성능이 저하되며, 탐침의 길이가 최대 30 μm 정도에 불과하여 센딩(sending) 작업이 불가능한 문제점도 있었다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제작이 용이한 프로브 카드 조립체 구조를 제공함으로써 제작에 소요되는 시간과 노력을 감소시켜 제작 단가를 절감하고 능률적인 제작 작업이 가능하게 하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프로브 카드 조립체 제조 시 더트별로 다수의 작업자가 작업을 분담할 수 있게 하여 제작 소요 시간을 단축할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극 패드와의 접촉 면적을 극대화하여 테스트 성능이 향상되며, 길이 연장이 가능하여 센딩(sending) 작업이 가능하고 합금 도금이 용이한 프로브 카드 핀을 제공하는 것이다.

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본 발명은 프로브 카드 조립체에 관한 것으로서, 패턴핀에 형성된 끼움공에 프로브 카드 핀의 일단이 끼움 결합하며, 상기 패턴핀이 고정블록에 결합하고, 상기 고정블록이 블록에 결합하며, 상기 블록이 인쇄회로기판에 결합하되, 상기 프로브 카드 핀은 프로브 카드 핀 본체 및 탐침으로 구성되어 상기 탐침의 일부가 도금 접착에 의해 상기 프로브 카드 핀 본체와 결합하며 상기 프로브 카드 핀 본체 외부로 돌출되어 별도의 반도체 전극 패드와 접촉하는 상기 탐침의 끝단의 단면은 사각형 형상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 커넥터에 연결된 도선이 상기 패턴핀에 솔더링됨으로써 커넥터와 탐침 간의 전기적 연결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 도선은 에나멜(enamel)선 또는 폴리이미드(polyimide)선인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 도선의 직경은 0.05 mm 내지 0.15 mm인 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게, 상기 탐침은, 상기 프로브 카드 핀 본체와의 도금 접착 시 프로브 카드 핀 본체의 소재가 충진됨으로써 도금 접착의 결합력을 향상시키는 결합공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 커넥터와의 전기적 연결 등이 용이하여 제작이 용이한 프로브 카드 조립체 구조를 제공함으로써 제작에 소요되는 시간과 노력을 감소시켜 제작 단가를 절감하고 능률적인 제작 작업이 가능한 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 프로브 카드 조립체 제조 시 더트별로 다수의 작업자에 의한 작업 분담이 가능함으로써 제작 소요 시간이 최소화되는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 프로브 카드 핀과 전극 패드와의 접촉 면적을 극대화하여 테스트 성능이 향상되며, 탐침의 길이 연장이 가능하여 센딩(sending) 작업이 가능하고 합금 도금이 용이한 효과도 있다.

도 1은 종래의 프로브 카드 조립체에 관한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 조립체에 관한 부분 분해 결합 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 핀에 관한 부분 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 핀에 관한 평면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탐침에 관한 평면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 탐침에 관한 평면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 조립체에 관한 평면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 조립체의 제작 공정을 설명하기 위한 참고도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 핀 및 이를 이용한 프로브 카드 조립체에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브 카드 핀은 프로브 카드 핀 본체(101) 및 탐침(100)으로 구성된다.

프로브 카드 핀 본체(101) 및 탐침(100)은 소정 두께의 금속판을 도시한 바와 같은 형상으로 가공함으로써 제조하며, 탐침(100)은 프로브 카드 핀 본체(101)의 일 측 끝단에 결합함으로써 별도의 반도체 전극 패드와 접촉하는 기능을 수행한다.

프로브 카드 핀 본체(101)를 가공하기 위한 금속판의 두께는 60 μm인 것이 바람직하며, 탐침(100)을 가공하기 위한 금속판의 두께는 60 μm 미만인 것이 바람직하나, 본 발명이 이러한 규격에 한정되는 것은 아니다.

아울러, 프로브 카드 핀 본체(101) 및 탐침(100)의 가공을 위한 금속판의 금속으로는 요구되는 사양에 따라 다양한 종류의 금속 또는 합금을 채택할 수 있으며, 니켈, 코발트, 로듐 또는 이들의 합금을 예로 들 수 있다.

이러한 프로브 카드 핀의 제작을 위해서는, 먼저 탐침(100)을 제작한 후 프로브 카드 핀 본체(101)를 탐침(100)에 도금으로 접착 가공하며, 최종적으로 탐침(100)의 일부분이 프로브 카드 핀 본체(101) 외부로 돌출된 상태로 일체형 프로브 카드 핀이 완성된다.

탐침(100) 중 프로브 카드 핀 본체(101) 내부에 위치하는 부분에는 빈 상태의 결합공(1001)이 형성됨으로써, 도금 접착 가공 시 프로브 카드 핀 본체(101)의 소재가 결합공(1001)까지 채움으로 인해 프로브 카드 핀 본체(101)와 탐침(100)과의 결합력이 극대화된다.

탐침(100)의 평면 형상으로는 도 5a 내지 도 6b에 도시한 바와 같은 형상을 채택할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 제작 여건 또는 요구 사양 등에 따라 다양한 변경이 가능하다.

이러한 프로브 카드 핀 본체(101)는 전체적으로 동일한 두께를 가지므로 일정 규격의 두께를 가지는 얇은 금속판을 절단 가공함으로써 다수의 프로브 카드 핀 본체(101)를 신속하게 대량으로 제조할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 탐침(100)과 프로브 카드 핀 본체(101)를 별도로 제조한 후, 탐침(100)에 프로브 카드 핀 본체(101)를 도금 접착함으로써 제조 단가를 최소화할 수 있다.

또한, 탐침(100)과 반도체 전극 패드와의 접촉면이 사각형 형상이므로 접촉 면적의 극대화에 따라 테스트 성능이 향상되며, 탐침(100) 중 프로브 카드 핀 본체(101) 외부로 돌출된 부분의 길이는 100 μm 정도까지도 무리 없이 연장 가능하므로 센딩 작업이 가능하여 테스트 능률도 극대화된다.

다음으로, 패턴핀(102)에는 프로브 카드 핀을 끼움 결합할 수 있는 끼움공(104)이 형성되어 있으며 프로브 카드 핀이 끼움공(104)에 결합함으로써 패턴핀(102)과 결합한다.

프로브 카드 핀의 하부면 규격은 2 mm × 60 μm인 것이 바람직하며, 이때 끼움공(104)은 2.004 mm × 60 μm 정도의 규격으로 형성됨으로써 프로브 카드 핀과는 4 μm 정도의 여유 규격을 가지게 하는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 상술한 바와 같이 패턴핀(102)에 프로브 카드 핀을 결합한 결합체를 고정블록(106)에 결합 고정한다.

고정블록(106)은 세라믹 등의 소재로 제작하며, 1 더트 당 하나의 고정블록(106)을 사용하여 고정블록(106)에 패턴핀(102)을 결합하되 패턴핀(102)이 칩의 더트 간 거리 패턴에 따라 정렬되도록 패턴핀(102)을 고정블록(106)에 결합한다.

그리고, 복수 개의 고정블록(106)은 블록(108)에 결합 고정되며, 블록(108)은 인쇄회로기판(110)에 결합 고정된다.

패턴핀(102)을 고정블록(106)에 결합하는 방식으로는 에폭시 몰딩법 등을 채택할 수 있으며, 고정블록(106)을 블록(108)에 결합하는 방식 또는 블록(108)을 인쇄회로기판(110)에 결합하는 방식으로는 접착제에 의한 접착 방식도 가능하며 볼트 등에 의한 결합 방식도 가능하다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 고정블록(106)을 블록(108)에 결합하며 블록(108)을 인쇄회로기판(110)에 결합하는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 테스트 규격 또는 요구 사양 등에 따라서는 블록(108)이 결여된 상태로 고정블록(106)이 직접 인쇄회로기판(110)에 결합하는 것도 가능하다.

이러한 본 발명에 따른 프로브 카드 조립체는 제조 시 한 명의 작업자가 프로브 카드 조립체 전체를 제조할 필요가 없으며 다수의 작업자가 서로 작업을 분담하여 더트별로 작업 가능하다. 즉, 하나의 더트는 하나의 고정블록(106)에 해당할 것이므로, 다수의 작업자가 더트별로 작업한 후 더트별 작업물을 수집하여 전체 더트별 작업물을 하나의 블록(108)에 결합하면 된다.

예를 들어, 400 더트를 가지는 칩을 검사하는 프로브 카드 조립체를 제조하는 경우, 종래에는 한 명의 작업자가 전체 더트를 제조하여야 하였으므로 상당한 시간 및 노력이 소요되었으나, 본 발명에 따르면 예컨대 50명의 작업자가 공동 작업을 함으로써 한 명당 8 더트만을 작업하고 그 이후 전체 더트의 작업물을 수거함에 의해 간편하게 프로브 카드 조립체를 제조할 수 있는 것이다.

즉, 더트(고정블록(106))별로 별개의 작업을 수행한 후, 하나의 고정블록(106) 상에 프로브 카드 핀을 칩의 패턴 간격에 따라 정렬하여 고정 결합하고, 이렇게 형성한 다수의 고정블록(106) 작업물을 모아서 블록(108)에 결합하는 구조를 가지게 함으로써, 프로브 카드 조립체의 납기일 단축에 있어서 막대한 효과를 기대할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 프로브 카드 조립체에서 커넥터(112)와의 전기적 연결은 종래 기술보다 매우 편리한 방식으로 수행된다. 즉, 인쇄회로기판(110)에 실장되는 커넥터(112)로부터 추출한 다수의 도선(114)을 패턴핀(102)에 솔더링함으로써 커넥터(112)와 탐침(100) 간의 전기적 연결이 이루어진다.

구체적으로, 도선(114)을 프로브 카드 핀에 직접 솔더링하는 것이 아니라 패턴핀(102)에 솔더링하게 되는데, 패턴핀(102)은 형태적으로 프로브 카드 핀에 비해 솔더링이 용이하며 또한 솔더링이 용이하도록 형성할 수 있으므로 솔더링 작업이 훨씬 편리하다.

아울러, 도선(114)의 재질로는 구리 도선을 절연재로 피복한 구리 피복 도선이 바람직한데, 그 예로는 에나멜(enamel)선 또는 폴리이미드(polyimide)선 등을 들 수 있다. 에나멜선은 폴리이미드선에 비해 단가가 저렴한 장점이 있다.

그리고, 도선(114)의 직경은 0.05 mm 내지 0.15 mm인 것이 바람직한데, 일반적인 구리 피복 도선의 경우 구리 도선의 직경은 30 μm 내지 90 μm이며 절연재 피복에 의해 직경이 20 μm 내지 60 μm 증가하기 때문이다.

더트별로 30 내지 60 핀이 형성되는 경우를 예로 들면, 만약 도선(114)의 솔더링을 위해 1 mm 내지 5 mm 정도의 홀을 형성하여 둔다면 도선(114)의 총 직경을 감안하더라도 솔더링 작업의 여유가 있으며, 이에 의해 솔더링을 간편하게 수행할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.

100 : 탐침 1001 : 결합공
101 : 프로브 카드 핀 본체 102 : 패턴핀
104 : 끼움공 106 : 고정블록
108 : 블록 110 : 인쇄회로기판
112 : 커넥터 114 : 도선

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 프로브 카드 조립체에 있어서,
   패턴핀(102)에 형성된 끼움공(104)에 프로브 카드 핀의 일단이 끼움 결합하며,
   상기 패턴핀(102)이 고정블록(106)에 결합하고,
   상기 고정블록(106)이 블록(108)에 결합하며,
   상기 블록(108)이 인쇄회로기판(110)에 결합하되,
   상기 프로브 카드 핀은 프로브 카드 핀 본체(101) 및 탐침(100)으로 구성되어 상기 탐침(100)의 일부가 도금 접착에 의해 상기 프로브 카드 핀 본체(101)와 결합하며 상기 프로브 카드 핀 본체(101) 외부로 돌출되어 별도의 반도체 전극 패드와 접촉하는 상기 탐침(100)의 끝단의 단면은 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.
   
5. 제4항에 있어서,
   커넥터(112)에 연결된 도선(114)이 상기 패턴핀(102)에 솔더링됨으로써 커넥터(112)와 탐침(100) 간의 전기적 연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 도선(114)은 에나멜(enamel)선 또는 폴리이미드(polyimide)선인 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 도선(114)의 직경은 0.05 mm 내지 0.15 mm인 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 탐침(100)은,
   상기 프로브 카드 핀 본체(101)와의 도금 접착 시 프로브 카드 핀 본체(101)의 소재가 충진됨으로써 도금 접착의 결합력을 향상시키는 결합공(1001);을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.

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