KR101278713B1 - 프로브 카드 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로브 카드 및 제조방법에 관한 것으로서, 복수 개의 패드가 형성되어 있는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 부착되며, 복수 개의 홈을 갖는 블록 플레이트; 상기 복수 개의 홈에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 반도체 다이의 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁을 구비하는 복수 개의 서브 프로브 유닛; 및 상기 서브 프로브 유닛과 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되어 상기 프로브 팁과 상기 인쇄회로기판의 패드를 전기적으로 연결시키되, 상기 인쇄회로기판에 형성된 상기 패드의 피치를 상기 복수 개의 프로브 팁의 피치로 변환시키는 복수 개의 인터포저 겸용 공간변환기 유닛을 포함한다.
본 발명은 인쇄회로기판과 프로브 팁이 모듈화 된 서브 프로브 유닛을 전기적으로 연결시키는 동시에 인쇄회로기판 패드의 피치를 서브 프로브 유닛의 프로브 팁의 피치로 변환시킬 수 있어 공간변환기를 생략함으로써 비용을 절감할 수 있는 프로브 카드 및 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

프로브 카드 및 제조방법{PROBE CARD AND METHOD OF MANUFACTURE}
본 발명은 프로브 카드 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판과 서브 프로브 유닛을 전기적으로 연결시키며, 인쇄회로기판 패드의 피치를 서브 프로브 유닛의 프로브 팁의 피치로 변환이 가능한 인터포저 겸용 공간변환기 유닛을 포함하는 프로브 카드 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 프로브 카드는 반도체 메모리, 디스플레이 등의 반도체 소자 제작 중 또는 제작 후에 성능을 테스트하기 위해 웨이퍼와 반도체 소자 검사 장비를 전기적으로 연결시켜서 검사 장비의 전기적 신호를 웨이퍼에 형성된 피검사체인 칩 상에 전달하여 주고, 이러한 칩으로부터 돌아오는 신호를 반도체 소자의 검사 장비에 전달하는 장치이다.
통상의 프로브 카드는 인쇄회로기판(PCB), 공간변환기(STF: Space Transformer), 공간변환기에 부착 고정된 팁(Tip) 및 인쇄회로기판과 공간변환기를 연결해주는 인터포저로 구성된다. 이 때, 공간변환기는 다층 세라믹 기판(MLC: Multi Layer Ceramic)으로 구성된다.
즉, 공간변환기는 세라믹층과 금속층이 교차로 적층되면서 인쇄회로기판과 연결되는 상측 기판으로부터 팁과 연결되는 하측으로 향할수록 이웃하는 금속층 간의 간격이 좁아지며 피치가 변환될 수 있게 구성된다.
그런데 이러한 공간변환기는 다층 세라믹 기판으로 제작되므로, 제작 기간이 길며 제작 비용이 비싸지는 단점이 있다.
특히 공간변환기는 고가의 제품으로 프로브 카드 제작 비용에 상당 부분을 차지하고 있는데, 프로브 카드가 대형화함에 따라 공간변환기도 함께 대형화되어 프로브 카드의 제작 비용이 상승되었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 인쇄회로기판과 프로브 팁이 모듈화 된 서브 프로브 유닛을 전기적으로 연결시키는 동시에 인쇄회로기판 패드의 피치를 서브 프로브 유닛의 프로브 팁의 피치로 변환시킬 수 있어 공간변환기를 생략함으로써 비용을 절감할 수 있는 프로브 카드 및 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 복수 개의 패드가 형성되어 있는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 부착되며, 복수 개의 홈을 갖는 블록 플레이트; 상기 복수 개의 홈에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 반도체 다이의 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁을 구비하는 복수 개의 서브 프로브 유닛; 및 상기 서브 프로브 유닛과 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되어 상기 프로브 팁과 상기 인쇄회로기판의 패드를 전기적으로 연결시키되, 상기 인쇄회로기판에 형성된 상기 패드의 피치를 상기 복수 개의 프로브 팁의 피치로 변환시키는 복수 개의 인터포저 겸용 공간변환기 유닛을 포함하는 프로브 카드를 제공한다.
상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛은, 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿이 형성되는 몸체부; 및 상기 서브 프로브 유닛과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결시킬 수 있도록 상기 복수 개의 슬릿에 일부가 관통 삽입하여 구비되는 복수 개의 마이크로 핀을 포함할 수 있다.
상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛은 대응하는 상기 서브 프로브 유닛과 함께 상기 홈에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 몸체부는 복수 개의 실리콘 기판을 적층하여 형성하되, 상기 실리콘 기판은 z축 방향에 대해 수직한 방향으로 적층하여 형성될 수 있다.
상기 실리콘 기판의 면 상에는 상기 공간 변환 경로를 정의하는 상기 슬릿이 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 슬릿의 간격은 상기 인쇄회로기판 측의 상호간 간격이 상기 서브 프로브 유닛 측의 상호간 간격보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 핀은, 상기 프로브 팁과 접촉하는 제 1 접촉부; 상기 인쇄회로기판에 접촉하는 제 2 접촉부; 및 상기 공간 변환 경로를 따라 상기 슬릿 내에 배치되는 핀 몸체부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 접촉부 및 상기 제 2 접촉부는 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 상기 몸체부 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 제 2 접촉부는 상기 슬릿에 걸리도록 형성되어 상기 마이크로 핀의 위치를 결정하는 스토퍼부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 접촉부의 종단에는 하나 이상의 절곡부가 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 핀은 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 상기 적어도 하나의 물질에 금을 코팅하여 형성될 수 있다.
상기 서브 프로브 유닛에는 상기 프로브 팁이 관통 삽입되는 프로브 기판이 더 구비되고, 상기 프로브 기판은 일측으로는 상기 프로브 팁의 팁부가 돌출되며 타측으로는 상기 프로브 팁의 연결부가 돌출되는 관통홀이 형성되며, 상기 서브 프로브 유닛과 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛 사이의 결합은 상기 슬릿에 관통 삽입된 마이크로 핀과 상기 관통홀에 관통 삽입되는 상기 프로브 팁 사이의 ZIF 방식 결합에 의해 형성될 수 있다.
상기 프로브 팁의 상기 팁부의 적어도 일부는 상기 슬릿으로, 상기 마이크로 핀의 상기 제 1 접촉부의 적어도 일부는 상기 관통홀로 상호 교차 삽입되어 연결될 수 있다.
상기 팁부와 상기 제 1 접촉부 중 어느 일측은 스프링 마찰력을 발생시키는 갈고리 형상으로 형성되며, 타측에 상기 마찰력에 의해 접촉 결합될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, a) 제 1 기판상에 포토레지스트층을 형성하는 단계; b) 상기 포토레지스트층을 기반으로 상기 제 1 기판을 에칭하여 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿을 형성하는 단계; c) 상기 b) 단계 후 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계; d) 상기 제 1 기판의 에칭된 면에 정합될 제 2 기판을 준비하는 단계; e) 상기 제 1 기판의 에칭된 면과 상기 제 2 기판의 일측면을 절연 및 정합시키는 단계; f) 마이크로 핀을 제작하는 단계; 및 g) 상기 마이크로 핀의 일부를 상기 복수 개의 슬릿에 관통 삽입하여 결합시키는 단계를 포함하는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법을 제공한다.
상기 b) 단계에서 상기 제 1 기판의 에칭은 심도 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching) 공법으로 이루어질 수 있다.
상기 c) 단계에서 상기 포토레지스트층은 애싱(ashing) 공법에 의해 제거될 수 있다.
상기 e) 단계에서 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 파릴렌(parylene)에 의해 절연 및 정합될 수 있다.
상기 마이크로 핀은, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 상기 적어도 하나의 물질에 금을 코팅할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, a) 인쇄회로기판을 준비하는 단계; b) 상기 반도체 다이에 형성된 상기 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁을 구비하는 서브 프로브 유닛을 복수 개 제작하여 준비하는 단계; c) 상기 인쇄회로기판과 상기 서브 프로브 유닛을 전기적으로 연결하는 인터포저 겸용 공간변환기 유닛을 제작하여 준비하는 단계; d) 상기 서브 프로브 유닛과 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛이 착탈 가능하게 결합되는 복수 개의 홈을 갖는 블록 플레이트를 제작하여 준비하는 단계; e) 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛과 상기 서브 프로브 유닛을 연결하는 단계; f) 상기 블록 플레이트의 홈에 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛이 연결된 상기 서브 프로브 유닛을 장착하는 단계: 및 g) 상기 서브 프로브 유닛이 장착된 상기 블록 플레이트를 상기 인쇄회로기판에 결합시키는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조방법을 제공한다.
상기 e) 단계에서 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 마이크로 핀 일측과 상기 서브 프로브 유닛의 프로브 팁 사이의 ZIF(Zero Insertion Force) 방식에 의해 결합될 수 있다.
상기 마이크로 핀에 형성되는 제 1 접촉부와 상기 프로브 팁의 팁부 중 어느 일측은 스프링 마찰력을 발생시키는 갈고리 형상으로 형성되어, 타측에 상기 마찰력에 의해 접촉 결합될 수 있다.
본 발명은 인쇄회로기판과 프로브 팁이 모듈화 된 서브 프로브 유닛을 전기적으로 연결시키는 동시에 인쇄회로기판 패드의 피치를 서브 프로브 유닛의 프로브 팁의 피치로 변환시킬 수 있어 공간변환기를 생략함으로써 비용을 절감할 수 있는 프로브 카드 및 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프로브 카드의 단면이 도시된 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 일부 단면이 도시된 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 정면 단면도이다.
도 4는 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 제작 과정이 도시된 순서도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛 몸체부의 제작 과정이 도시된 단면도이다.
도 6은 도 1에 따른 프로브 카드의 제작 과정이 도시된 순서도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛과 서브 프로브 유닛의 결합 과정의 실시예가 도시된 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 프로브 카드의 단면이 도시된 단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 일부 단면이 도시된 사시도이며, 도 3은 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 정면 단면도이고, 도 4는 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 제작 과정이 도시된 순서도이며, 도 5a 내지 도 5d는 도 4에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛 몸체부의 제작 과정이 도시된 단면도이고, 도 6은 도 1에 따른 프로브 카드의 제작 과정이 도시된 순서도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 1에 따른 인터포저 겸용 공간변환기 유닛과 서브 프로브 유닛의 결합 과정의 실시예가 도시된 단면도이다.
먼저 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 프로브 카드는, 인쇄회로기판(10)과, 인쇄회로기판(10)에 부착되며, 복수 개의 홈(21)을 갖는 블록 플레이트(20)와, 홈(21)에 착탈 가능하게 결합되며 반도체 다이의 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁(31)을 구비하는 복수 개의 서브 프로브 유닛(30)과, 서브 프로브 유닛(30)과 인쇄회로기판(10)의 사이에 개재되어 프로브 팁(31)과 인쇄회로기판(10)의 패드(미도시)를 전기적으로 연결시키되, 인쇄회로기판(10)에 형성된 패드의 피치를 복수 개의 프로브 팁(10)의 피치로 변환시키는 복수 개의 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)를 포함한다.
인쇄회로기판(10)에 부착되는 블록 플레이트(20)는 인쇄회로기판(10)과 동일한 형태로 형성되는 것이 일반적이며, 반도체 다이의 위치와 대응되며 반도체 다이의 수와 동일한 개수의 홈(21)이 형성될 수도 있고, 더 적게 형성될 수도 있다.
블록 플레이트(20)에 형성된 복수 개의 홈(21)에 착탈 할 수 있게 복수 개로 마련되는 서브 프로브 유닛(30)에 대해 살펴보면, 복수 개의 서브 프로브 유닛(30) 중 하나의 서브 프로브 유닛(30)은, 복수 개의 반도체 다이 중 하나의 다이에 형성된 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁(31)과, 복수 개의 프로브 팁(31)이 장착되는 프로브 기판(33)을 포함한다.
여기서 프로브 기판(33)은 복수 개의 프로브 팁(31)들과 결합하여 복수 개의 팁(31)들이 나란하게 정렬되도록 보정하고 고정시키는 역할을 하며, 이 때 복수 개의 프로브 팁(31)들이 관통 삽입되는 복수 개의 관통홀(33a)이 형성된다.
프로브 팁(31)은 일측으로는 팁부(31a)가 형성되고, 타측으로는 연결부(31b)가 형성되어 있으며, 프로브 기판(33)의 일측으로 팁부(31a)가 돌출되고 타측으로 연결부(31b)가 돌출된다.
*다음으로 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)는 대응되는 서브 프로브 유닛(30)과 함께 블록 플레이트(20)에 형성된 홈(21)에 착탈하며 결합 가능한 크기로 형성된다.
인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)은 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿(111)이 형성된 몸체부(110)와, 인쇄회로기판(10)과 서브 프로브 유닛(30)을 전기적으로 연결시킬 수 있도록 복수 개의 슬릿(111)에 일부가 관통 삽입하여 구비되는 복수 개의 마이크로 핀(130)을 포함한다.
본 실시예에서 몸체부(110)는 도면에 도시된 바와 같이 직육면체의 블록 형태로 형성되는데, 이는 복수 개의 기판을 적층하여 형성하되, 기판은 z축 방향에 대해 수직한 방향으로 적층하여 형성되고, 기판은 실리콘으로 이루어진다.
그리고 전술한 바와 같이 마이크로 핀(130)의 일부가 몸체부(110) 를 관통 삽입하여 구비될 수 있게 슬릿(111)이 복수 개 형성되어 있다.
한편, 몸체부(110)에는 마이크로 핀(130)에 의해 인쇄회로기판(10)과 서브 프로브 유닛(30)이 전기적으로 연결될 때 몸체부(110)로 전기가 전달되는 것을 방지하기 위하여 슬릿(111) 에 절연막(230)을 형성한다.
슬릿(111)은 인쇄회로기판(10)에 형성된 패드의 피치를 복수 개의 프로브 팁(31)의 피치로 변환시킬 수 있도록 인쇄회로기판(10) 측에서 시작하는 위치와 서브 프로브 유닛(30) 측으로 끝나는 위치가 서로 다르게 형성된다.
따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 슬릿(111)의 간격은 인쇄회로기판(10) 측의 상호 마주하는 간격(D)이 서브 프로브 유닛(30)측의 상호 마주하는 간격(d)보다 넓게 형성된다.
몸체부(110)의 슬릿(111)에 일부가 관통 삽입하여 구비되는 마이크로 핀(130)에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 마이크로 핀(130)은 프로브 팁(31)과 접촉하는 제 1 접촉부(131)와, 인쇄회로기판(10)에 접촉하는 제 2 접촉부(132)와, 공간 변환 경로를 따라 슬릿(111) 내에 배치되는 핀 몸체부(133)를 포함한다.
이 때, 제 1 접촉부(131)와 제 2 접촉부(132)는 몸체부(110)의 외측으로 각각 돌출되어 형성되고, 제 2 접촉부(132)에는 몸체부(110)의 슬릿(111)에 걸림되어 마이크로 핀(130)의 위치를 결정하는 스토퍼부(132a)가 포함되어 있으며, 제 2 접촉부(132)의 종단에는 하나 이상의 절곡부가 형성된다.
한편, 본 실시예에서 마이크로 핀(130)은 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 적어도 하나의 물질로 형성된 마이크로 핀(130)의 표면에 금(Au)을 코팅한다.
구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금은 탄성이 좋기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 굴곡져 형성된 슬릿(111)에 관통하여 구비되기 좋으며, 적어도 하나의 물질로 이루어진 마이크로 핀(130)의 표면을 금으로 코팅하면 접촉 저항을 낮출 수 있으며, 인쇄회로기판(10)과 서브 프로브 유닛(30)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
한편, 마이크로 핀(130)의 제 1 접촉부(131)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 바(bar) 형태로 형성될 수도 있고, 도 7a에 도시된 바와 같이 갈고리와 같은 형태로 형성될 수도 있다.
이하에서는, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)을 도 4 및 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 제조하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예의 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)는 반도체 제조 공정을 기반으로 제작하는데, 먼저 실리콘 재질의 제 1 기판(110a)을 준비하고, 제 1 기판(110a)의 상측에 포토레지스트층(210)을 형성하는 단계가 이루어진다. (S305단계)
이 때, 포토레지스트층(210)은 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿(111)이 형성될 수 있게 설계되는데, 복수 개의 슬릿(111)이 인쇄회로기판(10) 측에서 시작하는 위치와 서브 프로브 유닛(30) 측에서 끝나는 위치가 서로 다르게 설계 되어야 하며, 슬릿(111)의 상호간 간격은 인쇄회로기판(10) 측의 상호간 간격(D)이 서브 프로브 유닛(30) 측의 상호간 간격(d)보다 크게 설계된다.
다음으로 제 1 기판(110a)에 형성된 포토레지스트층(210)을 기반으로 기판(110a)을 에칭하는 단계가 이루어진다. (S310단계) 이때, 제 1 기판(110a)에는 에칭에 의하여 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿(111)이 형성된다.
*그리고 이 단계에서 진행되는 제 1 기판(110a)의 에칭은 제 1 기판(110a)의 표면에 대해 수직한 방향으로만 식각이 진행되는 이방성 에칭인 심도 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching) 공법에 의해 에칭 작업이 이루어진다.
제 1 기판(110a)의 에칭이 이루어진 후에는 제 1 기판(110a) 상측에 형성되어 있던 포토레지스트층(210)을 제거하는 단계가 이루어지고, (S315단계) 이때는 애싱(ashing)공법을 이용하여 포토레지스트층(210)을 제거할 수 있다.
그리고 제 1 기판(110a)의 에칭된 면과 정합될 제 2 기판(110b)을 준비하는 단계가 이루어진다. (S320 단계)
제 2 기판(110b)이 준비되면 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)을 정합시키는데, 이 때 파필렌(parylene)을 이용하여 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)을 정합시킨다.
한편, 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)을 정합시키기 전에 마이크로 핀(130)에 의해 인쇄회로기판(10)과 서브 프로브 유닛(30)이 전기적으로 연결되었을 때, 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)으로 전기가 전도가 되는 것을 방지하기 위한 절연막을 형성하게 된다.
이때 절연막(230)은 별도의 물질을 이용하여 형성하지 않고, 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)을 정합시킬 때 사용되는 물질인 파릴렌(parylene)에 의해 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)의 정합과 동시에 절연막(230)을 형성된다. (S325단계)
본 실시예에서는 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)에 형성되는 절연막(230)이 파릴렌(parylene)에 의해 정합과 동시에 형성되나, SiO2, SiNx와 같은 절연 물질을 이용하여 별도로 절연막을 형성한 후 제 1 기판(110a)과 제 2 기판(110b)을 정합시킬 수 있다.
이와 같은 작업이 끝나면 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿(111)이 형성된 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)의 몸체부(110)가 완성된다.
다음으로는 몸체부(110)의 슬릿(111)에 일부가 관통 삽입하여 구비되는 마이크로 핀(130)을 제작하는 단계가 이루어지는데, 마이크로 핀(130)은 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 중 적어도 하나의 물질을 이용하여 핀 몸체부(133)와 제 1 접촉부(131) 및 제 2 접촉부(132)를 형성한 후 적어도 하나의 물질로 이루어진 마이크로 핀(130)의 표면을 금(Au)으로 코팅하는 단계가 이루어진다. (S330 단계)
마이크로 핀(130)이 제작된 후에는 마지막으로 마이크로 핀(130)의 핀 몸체부(133)가 슬릿(111)에 관통하게 구비시키면 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)이 완성된다. (S335 단계)
도 6은 본 실시예에 따른 프로브 카드의 제조방법의 순서가 도시된 것이고, 도 7a 및 도 7b는 인터포저 겸용 공간변환기 유닛과 서브 프로브 유닛의 결합관계에 대해 간략하게 도시된 것이다.
이하에서는, 도 6과 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 실시예에 따른 프로브 카드 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 인쇄회로기판(10)을 준비하는 단계가 이루어지고, (S405 단계) 인쇄회로기판(10)이 준비되면 복수 개의 서브 프로브 유닛(30)을 제작하여 준비하는 단계가 이루어진다. (S410 단계)
복수 개의 서브 프로브 유닛(30) 중 하나의 서브 프로브 유닛(30)이 제조되는 방법을 간단히 살펴보면, 복수 개의 프로브 팁(31)들을 프로브 기판(33)에 형성된 관통홀(33a)에 일부 관통 삽입하여 결합시킨다.
좀 더 상세히 살펴보면, 복수 개의 프로브 팁(31)들을 나란히 배치시키고 프로브 기판(33)과 결합시키면 복수 개의 프로브 팁(31)들은 프로브 기판(33)에 의해 정렬된 위치가 흐트러지지 않게 고정될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 프로트 팁(31)들과 프로브 기판(33)이 결합되면 하나의 서브 프로프 유닛(30)이 제작되고, 이러한 서브 프로브 유닛(30)을 블록 플레이트(20)의 복수 개의 홈(21)에 결합시킬 수 있게 복수 개 준비한다.
복수 개의 서브 프로브 유닛(30)들을 제작하여 준비한 후에는 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)을 제작하여 준비하는 단계가 이루어지는데, (S415 단계) 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)을 제작하는 방법은 전술에서 상세히 설명하였으므로 생략하기로 하겠다.
인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)까지 제작하여 준비한 후에는 복수 개의 홈(21)이 형성되어 있는 블록 플레이트(20)를 제작하여 준비하는 단계가 이루어지는데, 블록 플레이트(20)는 실리콘 기판을 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 거쳐 제작할 수 있다.
블록 플레이트(20)의 제작이 완성된 후에는 블록 플레이트(20)에 형성된 홈(21)에 장착될 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)과, 서브 프로브 유닛(30)을 연결하는 단계가 이루어진다. (S425 단계)
인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)과 서브 프로브 유닛(30)의 연결은 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)의 몸체부(110)에 형성된 복수 개의 슬릿(111)에 관통 삽입하여 결합되는 마이크로 핀(130)과, 서브 프로브 유닛(30)의 프로브 기판(33)에 형성된 관통홀(33a)에 관통 삽입되는 프로브 팁(31) 사이의 ZIF 방식 결합에 의해 이루어진다.
인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)의 마이크로 핀(130)과 서브 프로브 유닛(30)의 프로브 팁(31)이 ZIF 방식으로 결합되는 관계에 대해서 상세히 살펴보면 다음과 같다.
인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)의 마이크로 핀(130)의 일측은 프로브 기판(33)에 형성된 관통홀(33a)로, 서브 프로브 유닛(30)의 프로브 팁(31)의 팁부(31a)는 몸체부(110)에 형성된 슬릿(111)으로 상호 교차 삽입된다.
마이크로 핀(130)의 일측은 스프링 마찰력을 발생시키는 갈고리 형상으로 형성되어 있으며, 스프링 마찰력에 의해서 프로브 기판(33)의 관통홀(33a)로 삽입될 수 있으며 프로브 팁(31)의 팁부(31a)와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 스프링 마찰력이란 갈고리가 수축된 상태에서 탄성 회복력에 의해 발생되는 마찰력을 의미한다.
한편, 전술한 바와 것과 달리 마이크로 핀(130)의 일측과 프로브 팁(31)의 팁부(31a)의 형상이 반대로 형성될 수 있는데 이때는 프로브 팁(31)의 팁부(31a)가 스프링 마찰력을 발생시키는 갈고리 형상으로 형성되며, 이 스프링 마찰력에 의해 팁부(31a)가 슬릿(111)으로 삽입될 수 있고, 마이크로 핀(130)의 일측과 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 방법으로 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)와 서브 프로브 유닛(30)이 연결된 후에는 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)이 연결된 서브 프로브 유닛(30)을 블록 플레이트(20)에 형성된 홈(21)에 장착하는 단계가 이루어진다. (S430 단계)
마지막으로 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)이 연결된 서브 프로브 유닛(30)이 블록 플레이트(20)의 홈(21)에 모두 장착된 후에는, 서브 프로브 유닛(30)이 장착된 블록 플레이트(20)를 인쇄회로기판(10)에 결합시키는 단계(S435 단계)가 이루어지며 프로브 카드가 완성된다.
본 실시예와 같은 프로브 카드를 적용하게 되면, 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)가 프로브 카드의 인쇄회로기판(10)과 서브 프로브 유닛(30)을 전기적으로 연결시키는 역할을 할 뿐만 아니라 인쇄회로기판(10)에 형성된 패드의 피치를 서브 프로브 유닛(30)에 구비된 프로브 팁(31)들의 피치로 변환시키는 공간변환기의 역할도 할 수 있게 된다.
따라서 본 발명과 같이 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)이 피치를 변환시키는 역할을 수행하게 됨으로써 종래의 기술에서 피치 변환을 위해 별도로 구비되던 공간변환기를 삭제할 수 있게 되었다.
특히, 공간변환기의 경우 제작 비용이 매우 비싸 프로브 카드의 총 제작 비용을 증가시키는 원인이 되었었는데, 본 실시예에서와 같이 공간변환기를 삭제하고 인터포저 겸용 공간변환기 유닛(100)이 공간변환기의 역할까지 수행하게 됨으로써, 프로브 카드 전체의 제작 비용을 절감할 수 있으며 프로브 카드의 제작 시간을 단축시키는 효과도 얻게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 인쇄회로기판 20: 블록 플레이트
30: 서브 프로브 유닛 31: 프로브 팁
33: 프로브 카드
100: 인터포저 겸용 공간변환기 유닛
110: 몸체부
111: 슬릿 130: 마이크로 핀
131: 제 1 접촉부 132: 제 2 접촉부
133: 핀 몸체부

Claims (22)

  1. 웨이퍼 상의 복수 개의 반도체 다이(Die)에 형성된 패드에 접촉하여 상기 반도체 다이를 테스트하기 위한 프로브 카드에 있어서,
    복수 개의 패드가 형성되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 부착되며, 복수 개의 홈을 갖는 블록 플레이트;
    상기 복수 개의 홈에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 반도체 다이의 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁을 구비하는 복수 개의 서브 프로브 유닛; 및
    상기 서브 프로브 유닛과 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되어 상기 프로브 팁과 상기 인쇄회로기판의 패드를 전기적으로 연결시키되, 상기 인쇄회로기판에 형성된 상기 패드의 피치를 상기 복수 개의 프로브 팁의 피치로 변환시키는 복수 개의 인터포저 겸용 공간변환기 유닛을 포함하되,
    상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛은,
    공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿이 형성되는 몸체부; 및
    상기 서브 프로브 유닛과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결시킬 수 있도록 상기 복수 개의 슬릿에 일부가 관통 삽입하여 구비되는 복수 개의 마이크로 핀을 포함하고,
    상기 몸체부는 복수 개의 실리콘 기판을 적층하여 형성하되, 상기 실리콘 기판은 z축 방향에 대해 수직한 방향으로 적층하여 형성되며,
    상기 슬릿은 상기 실리콘 기판의 면 상에 형성되는 것인 프로브 카드.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛은 대응하는 상기 서브 프로브 유닛과 함께 상기 홈에 착탈 가능하게 결합되는 프로브 카드.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿은 포토리소그래피 공정에 의해 형성되는 것인 프로브 카드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 슬릿의 간격은 상기 인쇄회로기판 측의 상호간 간격이 상기 서브 프로브 유닛 측의 상호간 간격보다 넓게 형성되는 프로브 카드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 핀은,
    상기 프로브 팁과 접촉하는 제 1 접촉부;
    상기 인쇄회로기판에 접촉하는 제 2 접촉부; 및
    상기 공간 변환 경로를 따라 상기 슬릿 내에 배치되는 핀 몸체부를 포함하는 프로브 카드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 접촉부 및 상기 제 2 접촉부는 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 상기 몸체부 외측으로 돌출되어 형성되는 프로브 카드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 접촉부는 상기 슬릿에 걸리도록 형성되어 상기 마이크로 핀의 위치를 결정하는 스토퍼부를 포함하는 프로브 카드.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 접촉부의 종단에는 하나 이상의 절곡부가 형성되는 프로브 카드.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 핀은 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 상기 적어도 하나의 물질에 금을 코팅하여 형성되는 프로브 카드.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 서브 프로브 유닛에는 상기 프로브 팁이 관통 삽입되는 프로브 기판이 더 구비되고, 상기 프로브 기판은 일측으로는 상기 프로브 팁의 팁부가 돌출되며 타측으로는 상기 프로브 팁의 연결부가 돌출되는 관통홀이 형성되며,
    상기 서브 프로브 유닛과 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛 사이의 결합은 상기 슬릿에 관통 삽입된 마이크로 핀과 상기 관통홀에 관통 삽입되는 상기 프로브 팁 사이의 ZIF 방식 결합에 의해 형성되는 프로브 카드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로브 팁의 상기 팁부의 적어도 일부는 상기 슬릿으로, 상기 마이크로 핀의 상기 제 1 접촉부의 적어도 일부는 상기 관통홀로 상호 교차 삽입되어 연결되는 프로브 카드.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 팁부와 상기 제 1 접촉부 중 어느 일측은 스프링 마찰력을 발생시키는 갈고리 형상으로 형성되며, 타측에 상기 마찰력에 의해 접촉 결합되는 프로브 카드.
  15. 프로브 카드에 사용되는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법에 있어서,
    a) 제 1 기판상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    b) 상기 포토레지스트층을 기반으로 상기 제 1 기판을 에칭하여 공간 변환 경로를 정의하는 복수 개의 슬릿을 형성하는 단계;
    c) 상기 b) 단계 후 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계;
    d) 상기 제 1 기판의 에칭된 면에 정합될 제 2 기판을 준비하는 단계;
    e) 상기 제 1 기판의 에칭된 면과 상기 제 2 기판의 일측면을 절연 및 정합시키는 단계;
    f) 마이크로 핀을 제작하는 단계; 및
    g) 상기 마이크로 핀의 일부를 상기 복수 개의 슬릿에 관통 삽입하여 결합시키는 단계를 포함하는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 제 1 기판의 에칭은 심도 반응성 이온 에칭(DRIE: Deep Reactive Ion Etching) 공법으로 이루어지는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 상기 포토레지스트층은 애싱(ashing) 공법에 의해 제거되는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 파릴렌(parylene)에 의해 절연 및 정합되는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 마이크로 핀은, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 상기 적어도 하나의 물질에 금을 코팅하여 형성되는 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법.
  20. 웨이퍼 상의 복수 개의 반도체 다이(Die)에 형성된 패드에 접촉하여 상기 반도체 다이를 테스트하기 위한 프로브 카드의 제조방법에 있어서,
    a) 인쇄회로기판을 준비하는 단계;
    b) 상기 반도체 다이에 형성된 상기 패드와 접촉하는 복수 개의 프로브 팁을 구비하는 서브 프로브 유닛을 복수 개 제작하여 준비하는 단계;
    c) 제 15 항에 따른 인터포저 겸용 공간변환 유닛의 제조방법을 통해 상기 인쇄회로기판과 상기 서브 프로브 유닛을 전기적으로 연결하는 인터포저 겸용 공간변환기 유닛을 제작하여 준비하는 단계;
    d) 상기 서브 프로브 유닛과 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛이 착탈 가능하게 결합되는 복수 개의 홈을 갖는 블록 플레이트를 제작하여 준비하는 단계;
    e) 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛과 상기 서브 프로브 유닛을 연결하는 단계;
    f) 상기 블록 플레이트의 홈에 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛이 연결된 상기 서브 프로브 유닛을 장착하는 단계: 및
    g) 상기 서브 프로브 유닛이 장착된 상기 블록 플레이트를 상기 인쇄회로기판에 결합시키는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서 상기 인터포저 겸용 공간변환기 유닛의 마이크로 핀 일측과 상기 서브 프로브 유닛의 프로브 팁 사이의 ZIF(Zero Insertion Force) 방식에 의해 결합되는 프로브 카드 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 마이크로 핀에 형성되는 제 1 접촉부와 상기 프로브 팁의 팁부 중 어느 일측은 스프링 마찰력을 발생시키는 갈고리 형상으로 형성되어, 타측에 상기 마찰력에 의해 접촉 결합되는 프로브 카드 제조방법.
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