KR101569251B1 - 프로브 시스템을 위한 수직/수평 겸용 캘리브레이션 키트 - Google Patents

프로브 시스템을 위한 수직/수평 겸용 캘리브레이션 키트 Download PDF

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Abstract

프로브 시스템이 개시된다. 프로브 시스템은 검사 대상인 회로기판을 상기 베이스 플레이트에 대해 수직하게 파지할 수 있는 지지부재, 회로기판의 도전성 패턴과 접촉하는 탐침을 구비하는 프로브팁 부재, 프로브팁 부재와 결합하여 프로팁 부재를 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 가이드팔 부재 및 프로브팁 부재의 탐침에 전기적으로 연결되어 회로기판에 형성된 도전성 패턴의 전자기적 특성을 분석하는 네트워크 분석 장치를 포함한다. 또한, 이 프로브 시스템을 이용한 네트워크 분석 장치의 멀티포트 보정 시에 유용한 캘리브레이션 키트가 개시된다.

Description

프로브 시스템을 위한 수직/수평 겸용 캘리브레이션 키트{HORIZONTAL-VERTICAL CALIBRATION KIT FOR PROBE SYSTEM}
본 발명은 4-포트 수평-수직 겸용 프로브 시스템에 사용할 수 있는 캘리브레이션 키트에 관한 것으로서 관통전극이 형성된 회로기판을 검사하고 커플링 효과를 측정할 수 있는 프로브 시스템용 수직/수평 겸용 캘리브레이션 키트에 관한 것이다.
현재 각종 디지털 시스템의 추세는 크게 고속화와 소형화 두 가지로 볼 수 있다. 그리고 고객의 요구에 부응하는 제품을 위하여 동작 주파수와 신호 처리 주파수가 점차 고속화 되고 있다. 또한, 두 개 이상의 프로세서를 사용하는 듀얼 코어(Dual Core)와 멀티코어(Multi-Core)는 소형화되고 있는 각종 전자기기의 내부에서 사용량이 증가하는 추세이며, 이러한 각종 프로세서는 제품 내에서 더욱 더 많은 EMC(Electromagnetic Compatibility)문제를 발생시키고 있다. 전자기기의 소형화에 따라 비아 홀(Via Hall)과 포고 핀(Pogo Pin)등 다양한 수직 커넥터 핀이 사용되고 있다.
특히 비아 홀은 다층 구조의 PCB(Multi-layer Printed Circuit Board)에서 층과 층 사이의 다리 역할을 하고 있으며, 포고 핀 같은 경우 패키지(Package) 테스트 시에 사용되고 있다.
점차 고속화, 소형화 되는 디지털 시스템에서 수직 커넥터 핀의 사용량이 증가하면, 핀 간의 밀접도도 증가하며, 핀 간의 커플링 효과(Coupling effect)의 발생으로 인한 오작동 등의 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 관통전극과 같은 수직 커넥트 핀을 포함하는 회로기판에 대해 수평 테스트 및 수직 테스트를 진행할 수 있는 프로브 시스템에 적용할 수 있고, 상기 프로브 시스템의 네트워크 분석 장치의 멀티포트 보정을 수직 상태에서 단시간에 용이하게 수행할 수 있는 캘리브레이션 키트를 제공하는 것이다.
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본 발명의 실시예에 따른 프로브 시스템은 지지부재, 하나 이상의 프로브팁 부재, 가이드팔 부재 및 네트워크 분석 장치를 포함한다. 상기 지지부재는 베이스 플레이트의 상부에 배치되고, 검사 대상인 회로기판을 상기 베이스 플레이트에 대해 수직하게 파지할 수 있다. 상기 프로브팁 부재는 상기 회로기판에 형성된 도전성 패턴과 접촉하는 탐침을 구비한다. 상기 가이드팔 부재는 상기 베이스 플레이트의 상부면에서 제1 수평방향을 따라 왕복 운동이 가능하게 상기 베이스 플레이트에 결합된 제1 수평운동부, 상기 제1 수평운동부 상부에서 상기 제1 수평방향과 수직한 제2 수평방향을 따라 왕복 운동이 가능하게 상기 제1 수평운동부에 결합된 제2 수평운동부, 상기 회로기판을 향하는 상기 제2 수평운동부의 측면에 결합되고 고정된 위치에서 회전운동이 가능한 회전운동부 및 상기 회전운동부 및 프로브팁 부재와 결합하는 가이드부를 구비한다. 상기 네트워크 분석 장치는 상기 프로브 부재의 탐침에 전기적으로 연결되어 상기 도전성 패턴의 전자기적 특성을 분석한다.
일 실시예에 있어서, 상기 지지부재는 하부 플레이트, 상부 플레이트, 높이조절 장치 및 기판 파지 장치를 포함할 수 있다. 상기 하부 플레이트는 상기 베이스 플레이트의 상부면에 결합된다. 상기 상부 플레이트는 상기 하부 플레이트의 상부에 위치한다. 상기 높이조절 장치는 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 배치되고, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이의 거리를 조절한다. 상기 기판 파지 장치는 상기 상부 플레이트 상부에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 회로기판을 상기 베이스 플레이트에 대해 수직하게 파지한다.
일 예로, 상기 기판 파지 장치는 상기 상부 플레이트의 상부에 탈착 가능하게 결합된 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트의 상부면에 배치되고, 상기 수직으로 배치된 회로기판의 양쪽면을 가압하며, 상기 회로기판의 양쪽면에 수직한 방향으로 왕복 이동할 수 있는 제1 파지부와 제2 파지부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 회전운동부는 상기 제2 수평운동부에 결합되는 제1 평면, 상기 가이드부와 결합하고 상기 제1 평면과 평행한 제2 평면 및 상기 제1 평면과 상기 제2 평면을 연결하는 곡면을 구비하는 원형 디스크 형상을 가질 수 있고, 상기 회전운동부는 상기 제1 평면 및 제2 평면의 중심을 연결하는 축을 중심으로 양쪽 방향으로 회전 가능하게 상기 제2 수평운동부에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 캘리브레이션 키트는 회로기판을 검사하기 위한 프로브 시스템의 네트워크 분석장치를 보정하는데 사용될 수 있다. 이러한 캘리브레이션 키트는 기판 및 적어도 하나 이상의 관통 패턴을 포함한다. 상기 관통 패턴은 제1 도전패턴, 제2 도전패턴 및 관통전극을 포함한다. 상기 제1 도전패턴은 상기 기판의 제1 면에 형성되고 제1 신호 패턴 및 상기 제1 신호 패턴과 이격된 하나 이상의 제1 그라운드 패턴을 구비한다. 상기 제2 도전패턴은 상기 제1 면에 대향하는 상기 기판의 제2 면에 형성되고 상기 제1 신호 패턴과 거울상 대칭구조를 갖는 제2 신호 패턴 및 상기 제1 그라운드 패턴과 거울상 대칭구조를 갖는 하나 이상의 제2 그라운 패턴을 구비한다. 상기 관통전극은 상기 기판을 관통하고 상기 제1 신호패턴과 상기 제2 신호 패턴을 전기적으로 연결하는 제1 관통 전극 및 상기 기판을 관통하고 상기 제1 그라운드 패턴과 상기 제2 그라운드 패턴을 전기적으로 연결하는 하나 이상의 제2 관통전극을 구비한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 그라운드 패턴은 상기 제1 신호 패턴을 사이에 두고 제1 방향으로 서로 이격된 2개의 그라운드 패턴을 포함하고, 상기 제1 신호 패턴의 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로의 길이는 상기 2개의 그라운드 패턴들의 상기 제2 방향으로의 길이와 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 캘리브레이션 키트는 상기 기판의 제1 면에 형성되고 서로 이격된 제1 단락 패턴, 제1 개방 패턴 및 제1 로드 패턴 및 상기 기판의 제2 면에 형성되고 서로 이격된 제2 단락 패턴, 제2 개방 패턴 및 제2 로드 패턴을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 단락 패턴, 상기 제2 개방 패턴 및 상기 제2 로드 패턴과 상기 제1 단락 패턴, 상기 제1 개방 패턴 및 상기 제1 로드 패턴은 각각 거울상 대칭구조를 가질 수 있다.
본 발명의 프로브 시스템에 따르면, 회로기판의 비아홀에 형성된 관통전극과 같은 수직 커넥터 핀들에 대한 전자기적 특성, 전달 특성 및 커플링 특성을 용이하게 측정할 수 있다. 구체적으로, 수직 커넥트 핀의 전자기적 특성을 측정하기 위해서는 프로브팁 부재의 탐침이 회로기판에 형성된 관통전극의 양쪽 단부에 동시에 접촉하여야 하는데, 본 발명에 있어서는 지지 부재의 기판 파지 장치를 이용하여 회로기판을 베이스 플레이트의 상부면에 대해 수직하게 파지할 수 있고, 가이드팔 부재의 회전운동부를 이용하여 2개의 가이드팔 부재에 결합된 프로브팁 부재의 탐침들이 수직 방향으로 파지된 인쇄회로 기판에 형성된 관통전극의 양쪽 단부를 동시에 접촉할 수 있도록 상기 탐침들의 방향을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 캘리브레이션 키트에 따르면, 관통 패턴이 형성된 캘리브레이션 키트에 대해 수직 테스트 보정을 진행함으로써 멀티포트 측정을 위한 네트워크 분석장치의 보정시 추가적인 보조 장치를 사용하지 않고 단시간에 네트워크 분석 장치를 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 시스템(Probe System)을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프로브 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 시스템을 이용한 회로기판의 수평 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 상기 프로브 시스템을 이용한 회로기판의 수직 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 시스템을 이용한 회로기판의 수평 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 상기 프로브 시스템(100)을 이용한 회로기판의 수직 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 캘리브레이션 키트를 설명하기 위한 평면도이고,
도 7b는 도 7a에 도시된 절단선 A-A'을 따라 절단한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 제작된 캘리브레이션 키트를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 Cascade Microtech사의 101-190C 캘리브레이션 키트를 이용하여 네트워크 분석 장치를 보정한 후 제작된 캘리브레이션 키트의 관통 패턴 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9c는 제작된 캘리브레이션 키트를 이용하여 네트워크 분석 장치의 네트워크를 보정한 후 Cascade Microtech사의 101-190C 캘리브레이션 키트를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 있어서, "수평 테스트"라 함은 베이스 플레이트에 대해 수평하게 배치된 회로기판에 대해 프로브 시스템을 이용하여 테스트를 수행하는 것을 의미하고, "수직 테스트"라 함은 베이스 플레이트에 대해 수직하게 배치된 회로기판에 대해 프로브 시스템을 이용하여 테스트를 수행하는 것을 의미한다.
<프로브 시스템>
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 시스템(Probe System)을 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 프로브 시스템의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 시스템(100)은 예를 들어 회로기판의 일면에만 형성된 수평 커텍터 핀뿐만 아니라 상기 회로기판의 비아홀에 형성된 관통전극과 같은 수직 커넥터 핀에 대해 신호전달 특성, 커플링 효과 등과 같은 전자기적 특성을 용이하게 측정할 수 있다. 상기 프로브 시스템(100)은 지지 부재(supporter member, 110), 적어도 하나 이상의 가이드팔 부재(Guide-Arm member, 120), 적어도 하나 이상의 프로브팁 부재(Probe-Tip member, 130) 및 네트워크 분석 장치(Network Analyzer, 미도시)를 포함한다.
상기 지지 부재(110)는 베이스 플레이트(10)의 상부면 상에 배치되고, 테스트 대상인 회로기판(미도시)을 지지한다. 일 실시예에 있어서, 상기 지지 부재(110)는 하부 플레이트(111), 상부 플레이트(112), 높이조절 장치(113) 및 기판 파지 장치(114)를 포함할 수 있다.
상기 하부 플레이트(111)는 상기 베이스 플레이트(10)의 상부면 상에 고정된다. 상기 하부 플레이트(111)는 상기 베이스 플레이트(10)와 평행하게 배치된다. 상기 상부 플레이트(112)는 상기 하부 플레이트(111) 상에서 상기 하부 플레이트(111)와 평행하게 배치된다. 상기 하부 플레이트(111) 및 상부 플레이트(112)는 4각형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 높이조절 장치(113)는 상기 하부 플레이트(111)와 상기 상부 플레이트(112) 사이에 배치되고, 상기 하부 플레이트(111)와 상기 상부 플레이트(112) 사이의 거리, 즉, 상기 베이스 플레이트(10)로부터 상기 상부 플레이트(112)까지의 높이를 조절한다. 상기 기판 파지 장치(113)는 상기 상부 플레이트(112) 상에 배치되고, 상기 상부 플레이트(112)에 탈착 가능하도록 결합된다. 상기 기판 파지 장치(113)는 테스트 대상인 회로기판이 상기 베이스 플레이트(10)의 상부면에 대해 수직하게 배치되도록 상기 회로기판을 파지할 수 있다. 일 예로, 상기 기판 파지 장치(113)는 상기 상부 플레이트(112) 상에 배치된 지지플레이트(114a)와 상기 지지플레이스(114a) 상부에 배치된 제1 및 제2 파지부(114b, 114c)를 포함할 수 있다. 상기 지지플레이트(114a)는 상기 상부 플레이트(112) 상에 착탈 가능하게 결합된다. 상기 제1 파지부(114b)와 제2 파지부(114c)는 상기 회로기판을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치될 수 있고, 각각 상기 회로기판의 일면에 수직한 제1 수평방향을 따라 왕복 이동할 수 있도록 상기 지지플레이트(114a) 상에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 및 제2 파지부(114b, 114c)는 각각 상기 제1 수평방향에 수직한 제2 수평방향으로 연장된 직육면체 구조를 가질 수 있다.
상기 가이드팔 부재(120)는 상기 베이스 플레이트(10)의 상부면 상에 배치되고, 상기 프로브팁 부재(130)와 결합하여 상기 프로브팁 부재(130)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 프로브 시스템(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 4개의 가이드팔 부재(120) 및 이에 각각 결합되는 4개의 프로브팁 부재(130)를 포함할 수 있다. 상기 4개의 가이드팔 부재(120)는 상기 지지 부재(110)를 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.
일예로, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 4개의 가이드팔 부재들(120a, 120b, 120c, 120d) 중 2개(120a, 120b)는 상기 지지 부재(110)의 일 측에 배치되고, 나머지 2개(120c, 120d)는 상기 지지 부재(110)의 타측에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 플레이트(10)가 4각형 플레이트 구조를 갖고, 상기 지지 부재(110)는 상기 베이스 플레이트(10)의 가운데 부분에 배치된 경우, 상기 개의 가이드팔 부재들(120a, 120b, 120c, 120d) 중 2개의 가이드팔 부재(120a, 120b)는 상기 베이스 플레이트(10)의 제1 변에 인접하고 서로 이격되게 배치되고, 나머지 2개의 가이드팔 부재(120c, 120d)는 상기 제1 변에 대향하는 상기 베이스 플레이트(10)의 제2 변에 인접하게 서로 이격되게 로 배치될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(10)의 제1 변에 인접하게 배치된 2개의 가이드팔 부재(120a, 120b)는 각각 서로 독립적으로 제1 수평방향을 따라 왕복 이동할 수 있고, 상기 베이스 플레이트(10)의 제2 변에 인접하게 배치된 2개의 가이드팔 부재(120c, 120d) 역시 서로 독립적으로 상기 제1 수평방향을 따라 왕복 이동할 수 있다.
다른 예로, 도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 4개의 가이드팔 부재 중 2개의 가이드팔 부재는 상기 지지 부재(110)를 사이에 두고 제1 수평방향으로 서로 이격되게 배치되고, 나머지 2개의 가이드팔 부재는 상기 지지 부재(110)를 사이에 두고 상기 제2 수평방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 플레이트(10)가 4각형 플레이트 구조를 갖고, 상기 지지 부재(110)는 상기 베이스 플레이트(10)의 가운데 부분에 배치된 경우, 상기 4개의 가이드팔 부재들(Port 1, Port 2, Port 3 및 Port 4가 각각 결합되는 가이드팔 부재들)은 상기 베이스 플레이트(10)의 4개의 변들에 각각 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 수평방향으로 서로 이격된 2개의 가이드팔 부재(Port 1 및 Port 2가 각각 결합되는 가이드팔 부재들)는 상기 제2 수평방향으로 따라 서로 독립적으로 왕복 이동할 수 있고, 상기 제2 수평방향으로 서로 이격된 2개의 가이드팔 부재(Port 3 및 Port 4가 각각 결합되는 가이드팔 부재들)는 상기 제1 수평방향으로 서로 독립적으로 왕복 이동할 수 있다.
이하 상기 가이드팔 부재(120)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다. 각각의 가이드팔 부재(120)의 구성은 서로 동일 또는 유사하므로, 하나의 가이드팔 부재에 대해서만 설명하고 나머지 가이드팔 부재에 대한 설명은 생략한다.
일 실시예에 있어서, 가이드팔 부재(120)는 제1 수평운동부(121), 제2 수평운동부(122), 회전운동부(123) 및 가이드부(124)를 포함할 수 있다.
상기 제1 수평운동부(121)는 상기 베이스 플레이트(10)의 상부면 상에서 상기 베이스 플레이트(10)에 평행한 임의의 수평방향(이하 '제3 수평방향'이라 하고, 이는 각각의 가이드팔 부재에 대해 서로 다른 방향을 의미할 수 있음)을 따라 왕복 이동할 수 있도록 상기 베이스 플레이트(10)에 결합된다. 일 예로, 상기 베이스 플레이트(10)는 상기 제3 수평방향으로 길게 절개된 제1 개구부(10a)를 포함할 수 있고, 상기 제1 수평운동부(121)의 하부면에는 상기 제1 개구부(10a)에 삽입되어 상기 제1 개구부(10a)를 따라 이동할 수 있는 제1 돌출부(미도시)가 형성될 수 있다.
상기 제2 수평운동부(122)는 상기 제1 수평운동부(121)의 상부에서 상기 제3 수평방향에 수직한 제4 수평방향을 따라 왕복 이동할 수 있도록 상기 제1 수평운동부(121)에 결합된다. 일 예로, 상기 제1 수평운동부(121)의 상부면에는 상기 제4 수평방향을 따라 길게 연장된 제2 개구부(미도시)가 형성될 수 있고, 상기 제2 수평운동부(122)의 하부면에는 상기 제2 개구부에 삽입되어 상기 제2 개구부를 따라 이동할 수 있는 제2 돌출부(미도시)가 형성될 수 있다.
상기 회전운동부(123)는 상기 제2 수평운동부(122)의 측면들 중 상기 지지 부재(110)를 향하는 측면에 회전가능하게 결합될 수 있다. 일예로, 상기 회전운동부(123)는 원형 디스크 형상을 가질 수 있고, 상기 원형 디스크의 중심을 기준으로 회전할 수 있도록 상기 제2 수평운동부(122)에 결합될 수 있다.
상기 가이드부(124)는 상기 회전운동부(123)에 결합될 수 있다. 상기 가이드부(124)는 상기 지지 부재(110)의 상부면까지 연장된 구조를 가질 수 있다. 상기 가이드부(124)는 상기 회전운동부(123)의 회전에 의해 상기 제2 수평운동부(122)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다.
상기 프로브팁 부재(130)는 상기 가이드부(124)의 자유단에 결합될 수 있다. 상기 프로브팁 부재(130)는 캐이블(미도시)을 통해 상기 네트워크 분석 장치와 전기적으로 연결되고, 테스트 대상인 회로기판에 형성된 도전성 패턴에 접촉하는 탐침을 구비할 수 있다. 이러한 프로브팁 부재(130)로는 공지의 장치가 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 네트워크 분석 장치(미도시)는 상기 프로브팁 부재(130)의 탐침을 통해 테스트 대상인 회로기판에 형성된 도전성 패턴의 전자기적 특성을 분석할 수 있다. 상기 네트워크 분석 장치로는 공지의 장치가 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 시스템(100)은 회로기판의 비아홀에 형성된 관통전극과 같은 수직 커넥터 핀에 대한 전자기적 특성을 용이하게 측정할 수 있다. 구체적으로, 수직 커넥트 핀의 전자기적 특성을 측정하기 위해서는 프로브팁 부재(130)의 탐침이 회로기판에 형성된 관통전극의 양쪽 단부에 동시에 접촉하여야 하는데, 본 발명에 있어서는 지지 부재(110)의 기판 파지 장치(114)를 이용하여 회로기판을 베이스 플레이트(10)의 상부면에 대해 수직하게 파지할 수 있고, 가이드팔 부재(120)의 회전운동부(123)를 이용하여 2개의 가이드팔 부재(120)에 결합된 프로브팁 부재(130)의 탐침들이 수직 방향으로 파지된 인쇄회로 기판에 형성된 관통전극의 양쪽 단부를 동시에 접촉할 수 있도록 상기 탐침들의 방향을 용이하게 조정할 수 있다.
이하 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 시스템(100)을 이용한 회로기판 검사 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 시스템을 이용한 회로기판의 수평 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 상기 프로브 시스템을 이용한 회로기판의 수직 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 프로브 시스템(100)은 지지 부재(110)의 일측에 배치된 2개의 가이드팔 부재(120a, 120b) 및 상기 일측과 대향하는 지지 부재(110)의 타측에 배치된 2개의 가이드팔 부재(120c, 120d)를 포함한다.
먼저 도 3을 참조하면, 4개의 프로브팁 부재(Port 1, Port 2, Port 3, Port 4)는 각각 독립적으로 이들에 각각 결합된 4개의 가이드팔 부재 각각의 제1 수평운동부 및 제2 수평운동부에 의해 제1 수평방향 및 이에 수직한 제2 수평방향으로 이동할 수 있고, 그 결과, 베이스 플레이트에 평행한 수평 방향으로 배치된 회로기판의 일면에 형성된 도전성 패턴에 접촉하여 인쇄회로기판에 대한 수평 테스트를 수행할 수 있다.
이 후 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 지지 부재(110)의 기판 파지 장치(114)를 이용하여 회로기판을 베이스 플레이트(10)에 수직하게 파지하고, 4개의 가이드팔 부재(120) 각각의 회전운동부(123)를 이용하여 4개의 프로브팁 부재(130)를 각각 회로기판 방향으로 약 90°회전하면, 별도의 보조 장치 없이 상기 프로브 시스템(100)을 이용하여 상기 회로기판을 관통하는 관통전극에 대한 수직 테스트를 수행할 수 있다.
이하 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 시스템(100)을 이용한 회로기판 테스트 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 시스템을 이용한 회로기판의 수평 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 상기 프로브 시스템(100)을 이용한 회로기판의 수직 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 프로브 시스템(100)은 지지 부재(110)를 기준으로 4 방위 측에 각각 배치된 4개의 가이드팔 부재(120)를 포함한다.
도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예에 따른 프로브 시스템(100) 역시 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 프로브 시스템(100)과 동일 또는 유사하게 회로기판에 대한 수평 테스트 및 수직 테스트를 수행할 수 있다.
<프로브 시스템(100)용 캘리브레이션 키트>
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 캘리브레이션 키트를 설명하기 위한 평면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 절단선 A-A'을 따라 절단한 단면도이다. 일반적으로 프로브 시스템(100)의 네트워크 분석 장치는 테스트 대상인 회로기판에 대해 실제 테스트를 진행하기 전에 보정이 이루어져야 하는데, 본 발명의 실시예에 따른 캘리브레이션 키트는 이와 같은 네트워크 분석 장치의 보정에 사용될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 캘리브레이션 키트(200)는 기판(210) 및 적어도 하나 이상의 관통 패턴(220)을 포함한다.
상기 기판(210)으로는 공지의 캘리브레이션 키트에 사용되는 기판이 제한 없이 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 기판(210)으로는 절연성 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
상기 관통 패턴(220)은 제1 도전 패턴들(221), 제2 도전 패턴들(222) 및 관통 전극들(223)을 포함한다. 상기 제1 도전 패턴들(221)과 상기 제2 도전 패턴들(222)은 거울상 대칭 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 도전 패턴들(221)은 상기 기판(210)의 제1 면 상에 형성되고, 하나의 제1 신호 패턴(221a) 및 하나 이상의 제1 그라운드 패턴(221b, 221c)을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전 패턴들(222)은 상기 제1 면에 대향하는 상기 기판(210)의 제2 면 상에 형성되고, 하나의 제2 신호 패턴(222a) 및 하나 이상의 제2 그라운드 패턴(222b, 222c)을 포함할 수 있다. 상기 관통 전극들(223)은 상기 기판(210)을 관통하도록 형성되고, 상기 제1 신호 패턴(221a)과 상기 제2 신호 패턴(222a)을 전기적으로 연결하는 제1 관통전극(223a) 및 상기 하나 이상의 제1 그라운드 패턴(221b, 221c)과 상기 하나 이상의 제2 그라운드 패턴(222b, 222c)을 전기적으로 연결하는 하나 이상의 제2 관통전극(223b, 223c)을 포함할 수 있다.
일예로, 상기 관통 패턴(220)이 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 3개의 제1 도전 패턴들(221a, 221b, 221c), 3개의 제2 도전 패턴들(222a, 222b, 222c) 및 3개의 관통전극들(223a, 223b, 223c)을 포함하는 경우, 상기 제1 도전 패턴들(221a, 221b, 221c)은 하나의 제1 신호 패턴(221a) 및 상기 제1 신호 패턴(221a)을 사이에 두고 서로 이격된 2개의 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)을 포함할 수 있고, 상기 제2 도전 패턴들(222a, 222b, 222c)은 하나의 제2 신호 패턴(222a) 및 2개의 제2 그라운드 패턴들(222b, 222c)을 포함할 수 있으며, 상기 관통전극들(223a, 223b, 223c)은 상기 제1 신호 패턴(221a)과 상기 제2 신호 패턴(222a)을 전기적으로 연결하는 하나의 제1 관통전극(223a) 및 상기 2개의 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)과 이에 대응하는 상기 2개의 제2 그라운드 패턴들(222b, 222c)을 각각 전기적으로 연결하는 2개의 제2 관통전극들(223b, 223c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(210)의 제1 면 상에 형성된 제1 도전 패턴들(221a, 221b, 221c)에 있어서, 상기 2개의 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)은 상기 제1 신호 패턴(221a)을 사이에 두고 제1 방향으로 서로 이격되게 형성될 수 있다. 상기 2개의 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있고, 상기 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)의 형상은 상기 제1 신호 패턴(221a)의 형상과 다를 수 있다. 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로의 제1 신호 패턴(221a)의 길이는 상기 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)의 상기 제2 방향으로의 길이와 동일할 수 있다. 상기 기판(210)의 제2 면 상에 형성된 제2 도전 패턴들(222)에 있어서, 상기 2개의 제2 그라운드 패턴들(222b, 222c)은 상기 제2 신호 패턴(222a)을 사이에 두고 상기 제1 방향으로 서로 이격되게 형성될 수 있다. 상기 제2 신호 패턴(222a)은 상기 제1 신호 패턴(221a)과 동일한 형상을 갖고, 상기 제2 그라운드 패턴들(222b, 222c)은 상기 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)과 동일한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 신호 패턴(222a)은 상기 제1 신호 패턴(221a)과 중첩되게 형성되고, 상기 제2 그라운드 패턴들(222b, 222c)은 상기 제1 그라운드 패턴들(221a, 221b)과 각각 중첩하게 형성될 수 있다. 상기 제1 관통 전극(223a)은 상기 제1 신호패턴(221a)의 중심부와 상기 제2 신호패턴(222a)의 중심부를 전기적으로 연결할 수 있고, 상기 제2 관통전극들(223b, 223c)은 상기 제1 그라운드 패턴들(221b, 221c)의 중심부들과 상기 제2 그라운드 패턴들(222b, 222c)의 중심부들을 각각 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제1 및 제2 신호 패턴들(221a, 222a)에는 신호 전압이 인가된 프로브팁 부재의 탐침들이 접촉할 수 있고, 상기 제1 및 제2 그라운드 패턴들(221b, 221c, 222b, 222c)에는 그라운드 전압이 인가된 프로브팁 부재의 탐침들이 접촉할 수 있다.
다른 예로, 도면에 도시되진 않았지만, 상기 관통 패턴(220)이 2개의 제1 도전 패턴들(221), 2개의 제2 도전 패턴들(222) 및 2개의 관통전극들(223)을 포함하는 경우, 상기 제1 도전 패턴들(221)은 하나의 제1 신호 패턴 및 상기 제1 신호 패턴과 제1 방향으로 이격된 하나의 제1 그라운드 패턴을 포함할 수 있고, 상기 제2 도전 패턴들(222)은 하나의 제2 신호 패턴 및 상기 제2 신호 패턴과 상기 제1 방향으로 이격된 하나의 제2 그라운드 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 관통전극들(223)은 상기 제1 신호 패턴과 상기 제2 신호 패턴을 전기적으로 연결하는 하나의 제1 관통전극 및 상기 제1 그라운드 패턴과 상기 제2 그라운드 패턴 전기적으로 연결하는 하나의 제2 관통전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 신호 패턴은 상기 제1 신호 패턴과 동일한 형상을 갖고, 상기 제1 신호 패턴과 중첩되게 형성될 수 있다. 상기 제2 그라운드 패턴은 상기 제1 그라운드 패턴과 동일한 형상을 갖고, 상기 제1 그라운드 패턴과 중첩되게 형성될 수 있다. 상기 제1 관통전극은 상기 제1 신호 패턴의 중심부와 상기 제2 신호 패턴의 중심부를 전기적으로 연결할 수 있고, 상기 제2 관통전극은 상기 제1 그라운드 패턴의 중심부와 상기 제2 그라운드 패턴의 중심부를 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 캘리브레이션 키트(200)는 적어도 하나 이상의 단락 패턴(230), 적어도 하나 이상의 개방 패턴(240) 및 적어도 하나 이상의 로드 패턴(250)을 더 포함할 수 있다. 상기 단락 패턴(230), 개방 패턴(240) 및 로드 패턴(250)은 상기 기판(210)의 제1 면과 제2 면 중 적어도 하나 이상의 상부에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 단락 패턴(230), 개방 패턴(240) 및 로드 패턴(250)은 상기 기판(210)의 제1 면과 제2 면 상에 각각 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 단락 패턴(230)은 상기 기판의 제1 면 상에 형성된 제1 단락 패턴(230a) 및 상기 기판의 제2 면 상에 형성되고 상기 제1 단락 패턴(230a)과 거울상 대칭 구조를 가지면 상기 제1 단락 패턴(230a)과 중첩되게 형성된 제2 단락 패턴(230b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 단락 패턴(230a, 230b)은 전기적으로 절연되고, 상기 제1 방향으로 길게 연장된 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 단락 패턴(230a, 230b)에는 신호 전압이 인가된 프로브팁 부재의 탐침과 그라운드 전압이 인가된 프로브팁 부재의 탐침이 동시에 접촉할 수 있다.
그리고 상기 개방 패턴(240)은 상기 기판(210)의 제1 면 상에 형성된 제1 개방 패턴(240a) 및 상기 기판의 제2 면 상에 형성된 제2 개방 패턴(240b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 개방 패턴(240b)은 상기 제1 개방 패턴(240a)와 거울상 대칭 구조를 갖고, 상기 제1 개방 패턴(240a)과 중첩되게 형성된다. 따라서 상기 제1 개방 패턴(240a)에 대해 설명하고, 상기 제2 개방 패턴(240b)에 대한 설명은 생략한다. 상기 제1 개방 패턴(240a)은 하나의 제3 신호 패턴(241) 및 하나 이상의 제3 그라운드 패턴들(242a, 242b)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 개방 패턴(240a)이 하나의 제3 신호 패턴(241) 및 2개의 제3 그라운드 패턴들(242a, 242b)을 포함하는 경우, 상기 제3 그라운드 패턴들(242a, 242b)은 상기 제3 신호 패턴(241)을 사이에 두고 상기 제1 방향으로 서로 이격되게 형성될 수 있고, 2개의 상기 제3 그라운드 패턴들(242a, 242b)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 제1 개방 패턴(240a)이 하나의 제3 신호 패턴 및 하나의 제3 그라운드 패턴을 포함하는 경우, 상기 제3 그라운드 패턴은 상기 제1 방향으로 상기 제3 신호 패턴과 이격되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 로드 패턴(250)은 상기 기판(210)의 제1 면 상에 형성된 제1 로드 패턴(250a) 및 상기 기판(210)의 제2 면 상에 형성된 제2 로드 패턴(250b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 로드 패턴(250b)은 상기 제1 로드 패턴(250a)과 거울상 대칭 구조를 갖고, 상기 제1 로드 패턴(250a)과 중첩되게 형성된다. 따라서 상기 제1 로드 패턴(250a)에 대해 설명하고, 상기 제2 로드 패턴(250b)에 대한 설명은 생략한다. 상기 제1 로드 패턴(250a)은 하나의 제4 신호 패턴(251), 하나 이상의 제4 그라운드 패턴(252a, 252b) 및 하나 이상의 저항(253a, 253b)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 로드 패턴(250a)이 하나의 제4 신호 패턴(251) 및 2개의 제4 그라운드 패턴들(252a, 252b)을 포함하는 경우, 상기 제4 그라운드 패턴들(252a, 252b)은 상기 제4 신호 패턴(251)을 사이에 두고 상기 제1 방향으로 서로 이격되게 형성될 수 있고, 상기 저항(253a, 253b)은 상기 제4 신호 패턴(251)과 상기 제4 그라운드 패턴들(252a, 252b) 중 하나를 연결하는 제1 저항(253a) 및 상기 제4 신호 패턴(251)과 상기 제4 그라운드 패턴들(252a, 252b) 중 나머지 하나를 연결하는 제2 저항(253b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 저항(253a, 253b)은 서로 동일한 형상 및 구조를 갖고, 각각 기설정된 동일한 저항값을 갖는다. 2개의 상기 제3 그라운드 패턴들(252a, 252b)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 제1 로드 패턴(250a)이 하나의 제4 신호 패턴 및 하나의 제4 그라운드 패턴을 포함하는 경우, 상기 제4 그라운드 패턴은 상기 제1 방향으로 상기 제4 신호 패턴과 이격되게 형성되고, 상기 로드는 상기 제4 신호 패턴과 상기 제4 그라운드 패턴을 연결할 수 있으며, 상기 로드는 기설정된 저항값을 갖는다.
[실시예]
HFSS를 사용하여 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같은 캘리브레이션 키트를 제작하였다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제작된 캘리브레이션 키트는 개방패턴, 단락 패턴, 로드패턴, 관통패턴, 로드 패턴, 단락 패턴 및 개방 패턴이 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 배치되도록 제작되었다. 로드 패턴은 삼성전기의 '1005(mm) Chip Resistor'를 사용하여 직접 납땜을 수행하여 제작되었으며, 다른 패턴들보다 크게 제작되었다.
Cascade Microtech사의 101-190C 캘리브레이션 키트를 이용하여 네트워크 분석 장치의 네트워크를 보정한 후 제작된 캘리브레이션 키트의 관통 패턴 특성을 측정하여 그 결과를 도 9a 및 도 9b에 나타내었고, 이어서, 제작된 캘리브레이션 키트를 이용하여 네트워크 분석 장치의 네트워크를 보정한 후 Cascade Microtech사의 101-190C 캘리브레이션 키트를 측정하여 그 결과를 도 9c에 나타내었다.
도 9a 및 도 9b에서, 노란색 선은 제작된 캘리브레이션 키트의 관통 패턴에 대해 평면 테스트를 수행한 결과이고, 녹색 선은 제작된 캘리브레이션 키트의 관통 패턴에 대해 수직 테스트를 수행한 결과이며, 붉은색 선은 Cascade Microtech사 캘리브레이션 키트를 측정한 결과이다. 도 9c에서, 녹색 선은 제작된 캘리브레이션 키트의 측정 결과이고, 붉은색 선은 Cascade Microtech사의 101-190C 캘리브레이션 키트에 대한 측정 결과이다.
도 9a 및 도 9c를 참조하면, 저주파에서는 S11값의 차이가 -5dB 이상의 차이가 나지만 주파수가 높아질수록 제안하는 특성 임피던스가 50Ω으로 낮아지기 때문에 8.5 GHz에서의 그 차이는 확실히 줄어들었음을 확인할 수 있다.
또한, 도 9b를 참조하면, S12 값은 -0.2dB 까지 정도의 차이가 남을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 프로브 시스템 110: 지지 부재
120: 가이드팔 부재 130: 프로브팁 부재
200: 캘리브레이션 키트 210: 기판
220: 관통 패턴 230: 단락 패턴
240: 개방 패턴 250: 로드 패턴

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 회로기판을 검사하기 위한 프로브 시스템의 네트워크 분석장치를 보정하는데 사용되는 캘리브레이션 키트에 있어서,
    기판; 및
    적어도 하나 이상의 관통 패턴을 포함하고,
    상기 관통 패턴은,
    상기 기판의 제1 면에 형성되고 제1 신호 패턴 및 상기 제1 신호 패턴과 이격된 하나 이상의 제1 그라운드 패턴을 구비하는 제1 도전패턴;
    상기 제1 면에 대향하는 상기 기판의 제2 면에 형성되고 상기 제1 신호 패턴과 거울상 대칭구조를 갖는 제2 신호 패턴 및 상기 제1 그라운드 패턴과 거울상 대칭구조를 갖는 하나 이상의 제2 그라운드 패턴을 구비하는 제2 도전패턴; 및
    상기 기판을 관통하고 상기 제1 신호패턴과 상기 제2 신호 패턴을 전기적으로 연결하는 제1 관통 전극 및 상기 기판을 관통하고 상기 제1 그라운드 패턴과 상기 제2 그라운드 패턴을 전기적으로 연결하는 하나 이상의 제2 관통전극을 구비하는 관통전극을 포함하고,
    상기 제1 신호 패턴 및 상기 제1 그라운드 패턴에는 상기 프로브 시스템 중 제1 프로브팁 부재의 신호 탐침 및 그라운드 탐침이 각각 접촉하며,
    상기 제2 신호 패턴 및 상기 제2 그라운드 패턴에는 상기 제1 프로브팁 부재와 동시에 상기 프로브 시스템 중 상기 제1 프로브팁 부재와 다른 제2 프로브팁 부재의 신호 탐침 및 그라운드 탐침이 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 키트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 그라운드 패턴은 상기 제1 신호 패턴을 사이에 두고 제1 방향으로 서로 이격된 2개의 그라운드 패턴을 포함하고,
    상기 제1 신호 패턴의 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로의 길이는 상기 2개의 그라운드 패턴들의 상기 제2 방향으로의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 키트.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판의 제1 면에 형성되고 서로 이격된 제1 단락 패턴, 제1 개방 패턴 및 제1 로드 패턴 및 상기 기판의 제2 면에 형성되고 서로 이격된 제2 단락 패턴, 제2 개방 패턴 및 제2 로드 패턴을 더 포함하고,
    상기 제2 단락 패턴, 상기 제2 개방 패턴 및 상기 제2 로드 패턴과 상기 제1 단락 패턴, 상기 제1 개방 패턴 및 상기 제1 로드 패턴은 각각 거울상 대칭구조를 갖는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 키트.
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