KR101646624B1 - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자를 검사하기 위한 프로브 카드는 제1 기판 구조물, 제2 기판 구조물, 보강판 및 평탄도 조절 나사를 포함한다. 제1 기판 구조물은 회로 패턴을 갖는다. 제2 기판 구조물은 상기 제1 기판 구조물의 하부에 구비되고, 하부면에 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 다수의 탐침들을 갖는다. 보강판은 금속 물질을 포함하며 상기 제1 기판 구조물 상에 배치되는 몸체 및 세라믹 물질을 포함하며 상기 몸체를 덮는 커버를 포함하고, 상기 제1 기판 구조물의 상부면과 결합된다. 평탄도 조절 나사는 상기 보강판의 커버와 상기 제1 기판 구조물을 관통하여 체결되며, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절한다.

Description

프로브 카드{Probe card}

본 발명은 프로브 카드, 보다 상세하게는 반도체 소자의 패드와 접촉하는 탐침을 포함하는 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 소자들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.

상기 EDS 공정을 수행하여 상기 웨이퍼 상의 반도체 소자들 중에서 불량 반도체 소자를 판별한다. 상기 EDS 공정은 프로브 카드라는 검사 장치를 이용하여 수행된다. 상기 프로브 카드는 상기 반도체 소자들의 패드에 탐침을 접촉한 상태에서 전기적 신호를 인가하고, 상기 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해 불량을 판정한다.

상기 프로브 카드는 회로 패턴을 갖는 제1 기판 구조물, 상기 제1 기판 구조물과 전기적으로 연결되며 하부면에 다수의 탐침을 갖는 제2 기판 구조물 및 상기 제1 기판 구조물의 상부면에 구비되는 보강판을 포함한다.

상기 보강판은 금속 재질로만 이루어지므로, 상기 보강판으로 인해 상기 제1 기판 구조물에서 발생한 열이 외부로 배출되지 못하며 상기 EDS 공정시 높은 온도 조건에서 상기 보강판이 변형될 수 있다. 따라서, 상기 보강판에 체결된 평탄 조절용 나사를 이용하여 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하기가 어렵다. 그러므로, 상기 탐침들과 상기 반도체 소자들의 패드 사이에 접촉 불량이 발생하고, 상기 프로브 카드의 신뢰성이 저하된다.

본 발명은 기판 구조물의 변형에 따른 영향을 줄일 수 있는 프로브 카드를 제공한다.

본 발명에 따른 프로브 카드는 회로 패턴을 갖는 제1 기판 구조물과, 상기 제1 기판 구조물의 하부에 구비되고, 하부면에 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 다수의 탐침들을 갖는 제2 기판 구조물과, 금속 물질을 포함하며 상기 제1 기판 구조물 상에 배치되는 몸체 및 세라믹 물질을 포함하며 상기 몸체를 덮는 커버를 포함하고, 상기 제1 기판 구조물의 상부면과 결합되는 보강판 및 상기 보강판의 커버와 상기 제1 기판 구조물을 관통하여 체결되며, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하는 평탄도 조절 나사를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 몸체는 상기 커버와 대응하는 부위에 상기 회로 패턴이 형성된 영역을 노출시키는 개구를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 개구의 지름은 상기 탐침들이 접촉하는 반도체 소자가 형성된 웨이퍼 지름의 25% 내지 95% 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 개구의 지름은 170mm 내지 280mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 커버의 지름은 상기 개구의 지름보다 크며, 상기 커버의 두께는 7mm 내지 15mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 커버는 상기 제1 기판 구조물에 잔류하는 열을 배출하기 위한 다수의 방열공을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 평탄도 조절 나사는 상기 보강판의 커버와 체결되며, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하기 위해 상기 제1 기판을 관통하여 상기 제2 기판 구조물의 상부면을 누르는 누름 나사와, 상기 누름 나사와 상기 커버 사이에 배치되며, 상기 누름 나사의 누름 정도를 조절하는 조절 부재 및 상기 보강판의 커버와 상기 제2 기판 구조물을 체결하고, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하기 위해 상기 제2 기판 구조물을 상기 보강판을 향해 당기는 당김 나사를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 당김 나사는 상기 커버의 상방에서 상기 누름 나사 및 상기 조절 부재의 중심을 관통하여 상기 제2 기판 구조물과 체결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 프로브 카드는 상기 커버의 상기 평탄도 조절 나사의 체결 부위에 삽입되며, 상기 커버를 보강하는 보강 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 카드는 보강판의 몸체는 금속 재질로 형성하고 커버는 세라믹 재질로 형성한다. 상기 세라믹 재질이 열 변형에 강하므로 상기 보강판 커버의 열변형을 방지한다. 상기 커버에 평탄 조절용 나사를 체결하여 탐침들이 부착된 기판 구조물의 평탄도를 정확하게 조절할 수 있다. 그러므로, 상기 탐침들과 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자들의 패드가 정확하게 접촉하므로, 상기 프로브 카드의 신뢰성이 향상된다.

또한, 상기 커버에 다수의 방열공을 형성하여 제1 기판 구조물에서 발생한 열을 외부로 용이하게 배출할 수 있다. 따라서, 상기 프로브 카드의 열변형을 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 평탄 조절용 나사 중 당김 나사가 고정 나사 및 누름 나사의 중심을 관통하도록 구비하여 상기 당김 나사 체결을 위한 추가적인 공간이 불필요하다. 따라서, 상기 프로브 가드의 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드(100)를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 프로브 카드(100)의 분해 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 프로브 카드(100)는 제1 기판 구조물(110), 제2 기판 구조물(120), 접속체(130), 보강판(140), 평탄도 조절 나사(150)들 및 체결 부재(160)들을 포함한다.

상기 제1 기판 구조물(110)은 제1 기판(112) 및 커넥터(114)를 포함한다.

상기 제1 기판(112)은 평판 형태를 가지며, 중앙에는 다수의 제1 관통홀(116)을 갖는다. 상기 제1 기판(112)의 상부면에는 회로 패턴이 형성된다. 상기 제1 관통홀(116)과 인접하는 상기 제1 기판(112)의 상부면에는 각각 커넥터(114)가 구비된다. 상기 커넥터(114)는 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 제1 기판(112)의 상부면의 가장자리를 따라 테스트 헤드의 포고 핀과 접속하는 접속 단자가 형성되며, 상기 접속 단자는 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결된다.

도 3은 도 1에 도시된 제2 기판 구조물(120)을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제2 기판 구조물(120)은 상기 제1 기판 구조물(110)의 하부면에 구비된다. 상기 제2 기판 구조물(120)의 크기는 상기 제1 기판 구조물(110)의 크기보다 작을 수 있으나, 경우에 따라 동일할 수도 있다.

상기 제2 기판 구조물(120)은 제2 기판(121), 다수의 가이드바(122)들, 다수의 가이드 부재(123)들 및 다수의 탐침(124)들을 포함한다.

상기 제2 기판(121)은 평판 형태를 가지며 상기 제1 기판(112)의 하부면에 구비된다. 상기 제2 기판(121)의 크기는 상기 제1 기판(112)보다 작거나 같을 수 있다. 상기 제2 기판(121)은 다수의 제2 관통홀(125)들을 갖는다. 상기 제2 관통홀(125)들은 상기 제1 관통홀(116)들과 각각 대응하도록 배치된다. 대응하는 상기 제2 관통홀(125)들과 상기 제1 관통홀(116)들은 연통한다. 상기 제2 기판(121)의 재질은 세라믹 또는 철 합금을 포함할 수 있다. 상기 철 합금으로는 철-니켈 합금 (인바(invar)), 철-니켈-코발트 합금(수퍼 인바(super invar)), 철-코발트-니켈 합금(스테인리스 인바(stainless invar)), 철-납 합금, 노비나이트(novinite) 주철 등을 들 수 있다. 상기 노비나이트 주철은 약 4~5의 열팽창계수를 가질 수 있다.

상기 가이드바(122)들은 바 형태를 가지며, 상기 제2 기판(121)의 하부면에 서로 일정 간격 이격되도록 구비된다. 상기 각 가이드바(122)는 다수의 제3 관통홀(126)들을 갖는다. 상기 각 가이드바(122)가 하나의 긴 관통홀이 아니라 다수의 제3 관통홀(126)들을 가지므로 상기 가이드바(122)들은 열에 의해 쉽게 변형되지 않는다. 상기 제3 관통홀(126)들은 상기 제2 관통홀(125)들과 연통된다.

상기 가이드바(122)들은 상기 제2 기판(121)과 체결 나사(128)에 의해 결합된다. 상기 가이드바(122)들이 한 방향으로 연장된 형태이므로 처짐이 발생하기 쉽다. 상기 가이드바(122)들의 처짐을 방지하기 위해 상기 체결 나사(128)들은 상기 각 가이드바(122)들의 가장자리를 따라 일정 간격으로 다수가 구비될 수 있다.

상기 가이드바(122)들은 열팽창 계수가 상대적으로 0에 가까운 물질을 포함한다. 상기 물질의 예로는 철 합금이 사용된다. 상기 철 합금으로는 63.5%의 철과 36.5%의 니켈로 이루어진 철-니켈 합금(인바(invar)), 63%의 철, 32%의 니켈, 5%의 코발트로 이루어진 철-니켈-코발트 합금(수퍼 인바(super invar)), 36.5%의 철, 54%의 코발트, 9.5%의 크롬으로 이루어진 철-코발트-니켈 합금(스테인리스 인바(stainless invar)) 및 57%의 철과 43%의 납으로 이루어진 철-납 합금 등을 들 수 있다.

한편, 상기 가이드바(122)는 약 4~5의 열팽창계수를 갖는 노비나이트 주철로 이루어질 수 있다.

상기 가이드 부재(123)들은 평판 형태를 갖는다. 상기 가이드 부재(123)는 웨이퍼에서 검사하고자 하는 반도체 소자의 패드들과 동일한 개수 및 간격을 갖는 제4 관통홀(127)들을 갖는다. 일 예로, 상기 제4 관통홀(127)들은 서로 마주보도록 배치된다. 다른 예로, 상기 제4 관통홀(127)들은 서로 엇갈리도록 배치된다. 상기 가이드 부재(123)는 실리콘 재질을 포함할 수 있다.

상기 탐침(124)들은 상기 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자의 패드와 직접 접촉하여 전기 신호를 전달한다. 상기 탐침(124)들은 상단부에 걸림턱을 갖는다. 상기 탐침(124)들은 상기 가이드 부재(124)의 제4 관통홀(127)들에 하향 삽입된다. 상기 걸림턱이 상기 제4 관통홀(127) 가장자리의 가이드 부재(123)에 걸쳐지므로 상기 탐침(124)들은 상기 가이드 부재(123)에 의해 지지된다. 접착제는 상기 가이드 부재(123)와 상기 탐침(124)들의 걸림턱을 고정한다. 상기 접착제의 예로는 에폭시를 들 수 있다. 상기 각 탐침(124)은 상방으로 돌출된 단자를 갖는다. 상기 단자들은 상기 가이드 부재(123)의 중심에 가깝도록 배치된다.

한편, 상기 탐침(124)들은 상기와 달리 다양한 형태로 상기 가이드 부재(123)들에 고정될 수 있다.

상기 탐침(124)들이 고정된 가이드 부재(123)들은 상기 가이드바(122)들의 저면에 부착된다. 이때, 상기 탐침(124)들이 상기 가이드바(122)들의 제3 관통홀(126)들에 삽입된다.

상기 접속체(130)는 상기 탐침(124)의 단자와 상기 제1 기판 구조물(110)의 커넥터(114)를 연결한다. 상기 접속체(130)는 상기 단자 및 상기 커넥터(114)와 납땜에 의해 고정된다. 상기 접속체(130)와 상기 단자의 연결 부위 및 상기 가이드 부재(123) 상에 노출된 상기 탐침(124)들을 감싸도록 봉지재가 구비될 수 있다. 상기 봉지재의 예로는 에폭시 수지를 들 수 있다. 상기 접속체(130)는 상기 제1 기판(112)의 제1 관통홀(116)들, 상기 제2 기판(121)의 제2 관통홀(125)들 및 상기 가이드바(122)들의 제3 관통홀(126)들을 지난다. 상기 접속체(130)는 전도성의 유연 재질로 형성된다. 상기 접속체(130)의 예로는 플렉시블 인쇄회로기판을 들 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 보강판(140)은 몸체(142)와 커버(144)를 포함한다.

상기 몸체(142)는 열변형을 최소할 수 있으며, 열팽창계수가 약 12 내지 23인 재질로 이루어진다. 일 예로, 상기 몸체(142)는 금속 재질로 이루어진다. 상기 금속 재질의 예로는 알루미늄, 알루미늄 합금, 철 또는 철 합금 등을 들 수 있다. 상기 커버(144)는 세라믹 재질로 이루어진다. 상기 세라믹은 열에 의해 휨이나 뒤틀림 등의 변형에 강하므로 열변형을 최소화할 수 있다.

상기 커버(144)는 약 7mm 내지 15mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 커버(144)의 두께가 약 7mm 미만인 경우, 상기 커버(144)의 두께가 얇아 안정적인 평탄도를 유지하기 어렵다. 상기 커버(144)의 두께가 약 15mm를 초과하는 경우, 상기 보강판(140)의 전체 두께가 너무 두꺼워질 수 있다.

상기 몸체(142)는 상기 제1 기판(112)의 크기와 대응하는 크기를 가지며 상 기 제1 기판(112)의 상부면에 구비된다. 상기 몸체(142)는 상기 커넥터들(114)이 형성된 영역을 노출시키는 개구(146)를 갖는다. 상기 몸체(142)는 상기 제1 기판(112)의 상부면을 보강하여 상기 제1 기판(112)의 휨이나 뒤틀림과 같은 변형을 방지한다. 상기 개구(146)로 인해 상기 몸체(142)와 상기 커버(144)의 접촉 면적이 적어, 상기 몸체(142)가 열변형되더라도 상기 몸체(142)의 열변형이 상기 커버(144)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

상기 개구(146)의 지름이 상기 웨이퍼 지름의 약 25% 미만인 경우, 상기 몸체(142)의 면적이 너무 넓어 상기 몸체(142)의 열변형이 상기 커버(144)에 비치는 영향이 커질 수 있다. 상기 개구(146)의 지름이 상기 웨이퍼 지름의 약 95% 미만인 경우, 상기 몸체(142)의 면적이 너무 작아 상기 몸체(142)가 상기 커버(144)를 지지하기 어렵다. 따라서, 상기 개구(146)의 지름은 상기 웨이퍼 지름의 약 25% 내지 95%인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 웨이퍼의 지름이 300mm 인 경우, 상기 개구(146)의 지름은 약 170mm 내지 280mm 인 것이 바람직하다.

한편, 상기에서는 상기 몸체(142)가 개구(146)를 갖는 것으로 설명되었지만, 상기 몸체(142)는 개구를 갖지 않을 수도 있다.

상기 몸체(142)는 상기 제1 기판 구조물(110)과 체결되므로, 상기 몸체(142)의 열 변형시 상기 제1 기판 구조물(110)의 처짐을 방지한다. 즉, 상기 몸체(142)의 열 변형량이 상기 제1 기판 구조물(110)의 열 변형량보다 많으므로 상기 몸체(142)가 상기 제1 기판 구조물(110)을 들어올리는 작용을 한다.

상기 커버(144)는 상기 개구(146)를 개폐한다. 상기 커버(144)의 지름은 상 기 개구(146)의 지름보다 약간 큰 것이 바람직하다. 따라서, 상기 커버(144)가 상기 개구(146)에 완전히 삽입되지 않고 상기 몸체(142)에 걸쳐질 수 있다.

상기 커버(144)는 상하를 관통하는 다수의 방열공(148)들을 갖는다. 상기 방열공(148)들은 상기 커버(144)의 전체 영역에 균일하게 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 방열공(148)들은 상기 커버(144)의 중심으로부터 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 방열공(148)들을 통해 상기 프로브 카드(100) 내부, 특히 상기 제1 기판 구조물(110)의 잔류 열을 외부로 용이하게 배출할 수 있다. 따라서, 상기 프로브 카드(100)로 상기 웨이퍼에 대한 고온 테스트 후 저온 테스트를 신속하게 수행할 수 있다.

상기 커버(144)는 상기 개구(146)를 덮을 때, 상기 보강판(140)의 하부면에 수용홈(149)을 형성한다. 상기 수용홈(149)은 상기 제1 기판(112)의 상부면으로부터 상향 돌출된 커넥터들(114)을 수용한다. 상기 커넥터들(114)과 후술하는 접속체들(140) 사이의 접촉 불량이 발생하는 경우, 상기 보강판(140) 전체를 분리하지 않고, 상기 커버(144)만을 분리하여 신속하게 처리할 수 있다.

한편, 상기에서는 상기 커버(144)가 평판 형태로 도시되었지만, 상기 제1 기판(112)의 상부면에 릴레이 보드 등 다양한 회로를 구성할 수 있는 공간 확보를 위해, 즉 상기 수용홈(149)의 크기를 증가시키기 위해 상기 커버(144)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 커버(144)는 돔 형태 등을 가질 수 있다.

도 4는 도 1의 평탄도 조절 나사를 설명하기 위한 부분 단면도이다.

도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 평탄도 조절 나사(150)들은 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 조절하기 위한 것으로, 누름 나사(152)들, 조절 부재(154)들 및 당김 나사(156)들을 포함한다.

상기 누름 나사(152)들은 상기 보강판(140)의 커버(144)에 체결되며, 상기 제1 기판 구조물(110)을 관통하여 상기 제2 기판 구조물(120)의 상부면을 누른다. 구체적으로, 상기 누름 나사(152)들은 상기 커버(144)에 구비된 제4 관통홀(144a)에 체결되며, 상기 제1 기판(112)을 관통하여 상기 제2 기판(121)의 상부면을 가압한다. 상기 누름 나사(152)들은 상기 제4 관통홀(144a)에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 상기 누름 나사(152)들은 머리 부위가 상기 제4 관통홀(144a)의 상단 부위에 대응하는 직경을 갖고, 상기 머리 부위의 하부로 연장하는 몸통 부위는 상기 제4 관통홀(144a)의 하단 부위에 대응하는 직경을 갖는다. 한편, 상기 제4 관통홀(144a)의 하단 부위에는 상기 누름 나사(152)들과의 체결을 위한 나사산을 갖고, 이에 대응하여 상기 누름 나사(152)들의 몸통 부위에 상기 제4 관통홀(144a)과 체결을 위한 나사산을 갖는다. 결과적으로 상기 누름 나사(152)들은 머리 부위가 상기 제4 관통홀(144a)의 단차 부위에 걸릴 때까지 조임으로써 고정되도록 체결된다.

또한, 상기 누름 나사(152)들은 머리 부위가 상기 제4 관통홀(144a) 내에 삽입되도록 설치된다. 즉, 상기 누름 나사(152)들의 머리 부위는 그 상부면이 상기 커버(144)의 상부면보다 낮게 구비된다.

상기 누름 나사(152)들은 상기 커버(144)의 전체 영역에 균일하게 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 누름 나사(152)들은 상기 커버(144)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 누름 나사(152)들은 상기 방열공(148)과 겹 쳐지지 않도록 배치된다.

상기 누름 나사(152)들은 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격을 조절한다. 이를 통해 상기 누름 나사(152)들은 상기 제2 기판(121) 즉, 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 조절하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 누름 나사(152)들이 각각 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격을 조절함으로써 상기 제2 기판(121)의 평탄도를 조절하게 된다.

상기 커버(144)가 세라믹 재질이므로, 상기 커버(144)의 제4 관통홀(144a)에 나사산을 가공하기 어렵다. 따라서, 상기 커버(144)는 상기 누름 나사(152)들의 체결 부위에 보강 부재(145)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 보강 부재(145)는 나사산이 형성된 제4 관통홀(144a)을 갖는 금속 부재일 수 있고, 상기 보강 부재(145)는 상기 누름 나사(152)들의 체결 부위에 삽입될 수 있다. 상기 금속 부재의 예로는 서스 재질 등을 들 수 있다. 다른 예로, 상기 보강 부재(145)는 헬리 코일일 수 있고, 상기 헬리 코일은 상기 제4 관통홀(144a)에 삽입되어 나사산을 대신할 수 있다. 그러므로, 상기 누름 나사(152)들을 상기 커버(144)에 용이하게 체결할 수 있다.

한편, 상기 누름 나사(152)들은 중심을 관통하는 제5 관통홀(152a)을 갖는다. 상기 제5 관통홀(152a)은 이하 설명하게 될 상기 당김 나사(156)들을 관통시키기 위하여 구비된다.

상기 조절 부재(154)들은 상기 누름 나사(152)들과 상기 커버(144) 사이에 개재된다. 상기 조절 부재(154)들은 링 형상을 갖는다. 상기 조절 부재(154)들은 그 중심부를 상기 누름 나사(152)들이 관통하도록 배치되어 상기 누름 나사(152)들과 상기 커버(144) 사이에 개재된다. 즉, 상기 조절 부재(154)들은 상기 누름 나사(152)들의 머리 부위의 하면과 상기 제4 관통홀(144a)의 단차부 사이에 개재된다.

상기 조절 부재(154)들은 상기 누름 나사(152)들과 상기 커버(144) 사이에 개재됨으로써 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격을 조절하는 역할을 한다. 상기 조절 부재(154)들의 두께에 따라서 상기 누름 나사(152)들이 상기 커버(144)의 하방으로 돌출되는 길이를 조절하게 된다. 이를 통해 상기 누름 나사(152)들에 의한 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격이 조절되며 상기 누름 나사(152)들이 상기 제2 기판(121)을 누르는 정도를 조절함으로써 상기 제2 기판(121)의 평탄도를 조절한다.

상기 조절 부재(154)들을 수십 ㎛ 내지 수백㎛의 두께로 형성하거나, 수십 ㎛의 두께의 조절 부재(154)들을 다수개 겹쳐 배치시킴으로써, 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격 조절을 용이하게 수행할 수 있다. 특히, 상기 조절 부재(154)들의 두께에 따라서 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격이 조절되는 것이므로, 상기 조절 부재(154)들의 두께를 측정함으로써 상기 간격 조절의 정도를 파악할 수 있게 된다. 따라서 보다 효과적으로 간격 조절이 이루어지게 되므로 상기 제2 기판(121)의 평탄도를 조절하기 위한 작업이 용이하게 수행될 수 있다. 여기서, 상기 조절 부재(154)는 평탄도 조절의 정확성을 확보하기 위하여 상기 누름 나사(152)들을 결합할 때 압력에 견딜 수 있도록 상대적으로 강도 가 높은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 당김 나사(156)들은 상기 보강판(140)의 커버(144)와 상기 제2 기판 구조물(120)의 제2 기판(121)을 체결한다. 상기 당김 나사(156)들은 상기 누름 나사(152)들의 중심에 구비되는 상기 제5 관통홀(152a)들을 관통하여 상기 제2 기판(121)과 체결된다.

상기 당김 나사(156)들은 상기 보강판(140)과 상기 제2 기판 구조물(120)을 고정할 수 있다. 또한, 상기 당김 나사(156)들이 상기 누름 나사(152)들을 관통하므로 상기 당김 나사(156)들을 체결하기 위한 추가적인 공간이 불필요하다. 따라서, 상기 평탄도 조절 나사(150)들과 상기 제1 기판(112)의 회로 패턴 및 커넥터(114)와의 간섭을 최소화할 수 있어, 상기 프로브 카드(100)의 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 제4 관통홀(144a)의 상단 부위의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 따라서, 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121)을 체결했을 때 상기 당김 나사(156)들의 머리 부위는 상기 커버(144)의 상부면에 배치되도록 설치된다.

도 5는 도 1의 평탄도 조절 나사를 설명하기 위한 다른 실시예에 따른 부분 단면도이다.

여기서, 도 5에 도시한 다른 실시예에 따른 상기 누름 나사(152)들, 조절 부재(154)들 및 당김 나사(156)들은 앞서 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한 구성들과 동일한 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 차이점 위주로 간략하게 설 명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 상기 누름 나사(152)들은 상기 당김 나사(156)들이 관통하도록 중심축을 따라서 형성된 제5 관통홀(152a)을 갖는다. 특히, 상기 제5 관통홀(152a)은 단차 가공된 구조를 갖는다. 즉, 상기 제5 관통홀(152a)은 상단 부위가 하단 부위보다 큰 직경을 갖도록 형성된다.

상기 조절 부재(154)들은 상기 누름 나사(152)들과 상기 커버(144) 사이에 개재되어 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격을 조절하고, 이를 통해 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 조절하는 역할을 한다.

상기 당김 나사(156)들은 상기 보강판(140)의 커버(144)와 상기 제2 기판 구조물(120)의 제2 기판(121)을 체결하며, 상기 누름 나사(152)들에 대응하여 다수개 구비된다. 상기 당김 나사(156)들은 상기 누름 나사(152)들에 형성된 제5 관통홀(152a)을 관통하여 체결된다. 특히, 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 제5 관통홀(152a)의 상단 부위의 직경에 대응하는 직경을 갖는다. 따라서, 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 제5 관통홀(152a)의 상단 부위 내에 위치되도록 설치된다.

이와 같이, 다른 실시예에서 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 커버(144) 상부로 돌출되지 않게 설치됨으로써, 외부로부터 가해질 수 있는 충격으로부터 보호받을 수 있게 되며, 미관상의 장점을 갖는다.

도 6은 도 1의 평탄도 조절 나사를 설명하기 위한 또 다른 실시예에 따른 부분 단면도이다.

여기서, 도 6에 도시된 또 다른 실시예에 따른 상기 누름 나사(152)들, 조절 부재(154)들 및 당김 나사(156)들은 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한 구성들과 동일한 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 차이점 위주로 간략하게 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 상기 누름 나사(152)들은 상기 당김 나사(156)들이 관통하도록 중심축을 따라서 형성된 제5 관통홀(152a)을 갖는다. 상기 제5 관통홀(152a)은 단차 가공된 구조를 갖는다. 즉, 상기 제5 관통홀(152a)은 상단 부위가 하단 부위보다 큰 직경을 갖도록 형성된다.

또한, 상기 누름 나사(152)들은 머리 부위의 외주면에 상기 커버(144)에 체결하기 위한 나사산을 갖는다. 이에 대응하여 상기 커버(144)의 제4 관통홀(144a)의 상단 부위에 상기 누름 나사(152)들의 체결을 위한 나사산을 갖는다. 이처럼 상기 누름 나사(152)들의 머리 부위에서 체결이 이루어짐으로써, 체결 면적이 증가되어 보다 안정적인 체결을 수행할 수 있는 장점을 갖게 된다.

상기 조절 부재(154)들은 상기 누름 나사(152)들과 상기 커버(144) 사이에 개재되어 상기 커버(144)와 상기 제2 기판(121) 사이의 간격을 조절하고, 이를 통해 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 조절하는 역할을 한다.

상기 당김 나사(156)들은 상기 보강판(140)의 커버(144)와 상기 제2 기판 구조물(120)의 제2 기판(121)을 체결하며, 상기 누름 나사(152)들에 대응하여 다수개 구비된다. 상기 당김 나사(156)들은 상기 누름 나사(152)들에 형성된 제5 관통홀(152a)을 관통하여 체결된다. 특히, 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 제5 관통홀(152a)의 상단 부위의 직경에 대응하는 직경을 갖는다. 따라서, 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 제5 관통홀(152a)의 상단 부위 내에 위치되도록 설치된다. 이와 같이, 다른 실시예에서 상기 당김 나사(156)들은 머리 부위가 상기 커버(144) 상부로 돌출되지 않게 설치됨으로써, 외부로부터 가해질 수 있는 충격으로부터 보호받을 수 있게 되며, 미관상의 장점을 갖는다.

상기 평탄도 조절 나사(150)들이 열변형에 거의 없는 세라믹 재질로 이루어진 커버(144)에 구비되므로, 상기 평탄도 조절 나사(150)들을 이용하여 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 정확하게 조절할 수 있다. 또한, 상기 몸체(142)보다 넓은 면적을 갖는 커버(144)에 상기 평탄도 조절 나사(150)들이 구비되므로, 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 조절할 수 있는 면적이 넓다.

한편, 상기에서는 상기 평탄도 조절 나사(150)들이 상기 보강판(140)의 커버(144)에 구비되는 것으로 설명되었지만, 필요에 따라 상기 평탄도 조절 나사(150)들은 상기 보강판(140)의 몸체(142)에도 구비될 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 체결 부재(160)들은 상기 보강판(140)과 상기 제1 기판 구조물(110)을 체결한다. 상기 체결 부재(160)들은 제1 체결 나사(162)들, 제1 너트(164)들, 제2 체결 나사(166)들 및 제2 너트(168)들을 포함한다.

상기 제1 체결 나사(162)들 및 상기 제1 너트(164)들은 상기 제1 기판 구조물(110)과 상기 보강판(140)의 커버(144)를 결합한다. 상기 제1 체결 나사(162)들 및 상기 제1 너트(164)들은 상기 커버(144)의 전체 영역에 균일하게 구비될 수 있 다. 예를 들면, 상기 제1 체결 나사(162)들 및 상기 제1 너트(164)들은 상기 커버(144)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된다. 이때, 상기 제1 체결 나사(162)들 및 상기 제1 너트(164)들은 상기 방열공(148)들 및 상기 평탄도 조절 나사(150)들과 겹쳐지지 않는다.

상기 제1 너트(164)들은 상기 제1 기판(112)의 하부면에 삽입된다. 상기 제1 너트(164)들은 상기 제1 기판(112)의 상부면 및 하부면으로부터 돌출되지 않는다. 상기 제1 기판(112)의 재질 특성상 상기 제1 기판(112)에 나사홀을 형성하기 어려우므로 상기 제1 너트(164)들이 필요하다. 상기 제1 체결 나사(162)들은 상기 커버(144)의 상방에서 상기 커버(144)와 체결 및 관통하여 상기 제1 너트(164)들과 체결된다.

상기 제2 체결 나사(166)들 및 상기 제2 너트(168)들은 상기 제1 기판 구조물(110)과 상기 보강판(140)의 몸체(142)를 결합한다. 이때, 상기 제2 체결 나사(166)들 및 상기 제2 너트(168)들은 상기 몸체(142)의 둘레를 따라 배치된다.

상기 제2 체결 나사(166)들 및 상기 제2 너트(168)들에 대한 구체적인 설명은 상기 제1 체결 나사(162)들 및 상기 제1 너트(164)들에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다.

상기 제1 기판 구조물(110)이 상기 체결 부재(160)를 이용하여 상기 보강판(140)의 몸체(142) 및 커버(144)에 각각 체결되므로, 상기 제1 기판 구조물(110)의 열변형으로 인한 상기 제2 기판 구조물(120)의 탐침과 상기 반도체 소자의 패드의 접촉 불량 및 정렬 불량을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제2 기판 구조물(120)은 상기 제1 기판 구조물(110)에 고정되지 않고 상기 보강판(140)에 고정된다. 그러므로, 상기 제2 기판 구조물(120)의 무게로 인해 상기 제1 기판 구조물(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 제1 기판 구조물(110)이 자체 무게로 인해 변형되거나, 상기 반도체 소자의 검사를 위해 가열된 상기 웨이퍼의 열이나 그 외의 열에 의해 변형되더라도 상기 제2 기판 구조물(120)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 특히, 상기 누름 나사(152)들의 하단부가 상기 제1 기판(112)의 하부면으로 돌출되는 경우, 상기 제1 기판 구조물(110)과 상기 제2 기판 구조물(120)이 서로 이격될 수 있어 상기 제1 기판 구조물(110)의 변형되더라도 상기 제2 기판 구조물(120)에 영향을 미치지 않는다.

상기 누름 나사(152)들, 상기 고정 나사(154) 및 상기 당김 나사(156)는 상기 제1 기판 구조물(110), 상기 제2 기판 구조물(120) 및 상기 보강판(140)의 가장자리 영역에 구비되는 것으로 도시되었지만, 상기 누름 나사(152)들, 상기 고정 나사(154) 및 상기 당김 나사(156)는 상기 제1 기판 구조물(110), 상기 제2 기판 구조물(120) 및 상기 보강판(140)의 전체 영역에 균일하게 구비될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 상기 프로브 카드(100)는 단열 필름 및 삽입 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 단열 필름은 상기 제1 기판(112)의 상부면 및 하부면에 구비된다. 상기 단열 필름은 상기 반도체 소자의 검사를 위해 가열된 상기 웨이퍼의 열이나 그 외의 열이 상기 제1 기판(112)으로 직접 전도되는 것을 방지한다. 상기 단열 필름은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 열에 의한 상기 제1 기판(112)의 변형 을 방지할 수 있다.

상기 삽입 부재들은 원기둥 형태를 가지며, 상기 제1 기판(112)을 관통하여 상기 제1 기판(112)의 상하로 각각 돌출된다. 따라서, 상기 삽입 부재들에 의해 상기 제1 기판(112)은 상기 보강판(140) 및 상기 제2 기판(121)과 이격된다. 그러므로, 상기 웨이퍼의 열이나 그 외의 열이 상기 제1 기판 구조물(110)로 직접 전도되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 열에 의한 상기 제1 기판 구조물(110)의 변형을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 삽입 부재들은 얇은 판 형태를 가지며, 상기 제1 기판(112)과 상기 보강판(140) 사이, 상기 제1 기판(112)과 상기 제2 기판(121) 사이에 각각 개재될 수 있다.

상기와 같이 프로브 카드(100)는 상기 보강판(140)의 커버(144)를 세라믹 재질로 하여 열변형을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 커버(144)에 평탄도 조절 나사(150)들을 체결하여 넓은 범위에서 정확하게 상기 제2 기판 구조물(120)의 평탄도를 조절할 수 있다. 그리고, 상기 커버(144)의 방열공(148)들을 통해 잔류 열을 빠르게 방출할 수 있으므로, 상기 프로브 카드(100)가 상기 웨이퍼에 대한 고온 테스트 및 저온 테스트를 교대로 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브 카드는 세라믹 재질의 보강판의 커버를 이용하여 상기 보강판 커버의 열변형을 방지한다. 따라서, 상기 커버에 체결된 평탄 조절용 나사를 이용하여 탐침들이 부착된 기판 구조물의 평탄도를 정확 하게 조절할 수 있다. 나아가, 상기 프로브 카드의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 프로브 카드는 커버에 다수의 방열공을 통해 잔류 열을 빠르게 방출할 수 있으므로, 상기 프로브 카드가 반도체 소자가 형성된 웨이퍼에 대한 고온 테스트 및 저온 테스트를 교대로 신속하게 수행할 수 있다.

그리고, 상기 평탄 조절용 나사 중 당김 나사가 고정 나사 및 누름 나사의 중심을 관통하도록 구비하여 상기 당김 나사 체격을 위한 추가적인 공간이 불필요하다. 따라서, 상기 프로브 가드의 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 프로브 카드의 분해 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 제2 기판 구조물을 설명하기 위한 부분 단면도이다.

도 4는 도 1의 평탄도 조절 나사를 설명하기 위한 부분 단면도이다.

도 5는 도 1의 평탄도 조절 나사를 설명하기 위한 다른 실시예에 따른 부분 단면도이다.

도 6은 도 1의 평탄도 조절 나사를 설명하기 위한 또 다른 실시예에 따른 부분 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 프로브 카드 110 : 제1 기판 구조물

112 : 제1 기판 114 : 커넥터

116 : 제1 관통홀 118 : 개구

120 : 제2 기판 구조물 121 : 제2 기판

122 : 가이드바 123 : 가이드 부재

124 : 탐침 125 : 제2 관통홀

126 : 제3 관통홀 127 : 제4 관통홀

128 : 체결 나사 130 : 접속체

140 : 보강판 142 : 몸체

144 : 커버 145 : 보강 부재

146 : 개구 148 : 방열공

149 : 수용홈 150 : 평탄도 조절 나사

152 : 누름 나사 154 : 조절 부재

156 : 당김 나사 160 : 체결 부재

162 : 제1 체결 나사 164 : 제1 너트

166 : 제2 체결 나사 166 : 제2 너트

Claims (9)

1. 회로 패턴을 갖는 제1 기판 구조물;

   상기 제1 기판 구조물의 하부에 구비되고, 하부면에 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 다수의 탐침들을 갖는 제2 기판 구조물;

   금속 물질을 포함하며 상기 제1 기판 구조물 상에 배치되는 몸체 및 세라믹 물질을 포함하며 상기 몸체를 덮는 커버를 포함하고, 상기 제1 기판 구조물의 상부면과 결합되는 보강판; 및

   상기 보강판의 커버에 체결되며, 상기 제1 기판 구조물을 관통하여, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하는 평탄도 조절 나사를 포함하고,

   상기 평탄도 조절 나사는,

   상기 보강판의 커버와 체결되며, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하기 위해 상기 제1 기판을 관통하여 상기 제2 기판 구조물의 상부면을 누르는 누름 나사;

   상기 누름 나사와 상기 커버 사이에 배치되며, 상기 누름 나사의 누름 정도를 조절하는 조절 부재; 및

   상기 보강판의 커버와 상기 제2 기판 구조물을 체결하고, 상기 제2 기판 구조물의 평탄도를 조절하기 위해 상기 제2 기판 구조물을 상기 보강판을 향해 당기는 당김 나사를 포함하며,

   상기 커버의 상기 평탄도 조절 나사의 체결 부위에 삽입되며, 상기 커버를 보강하며, 상기 누름 나사의 체결을 위한 나사산이 형성된 보강 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체는 상기 커버와 대응하는 부위에 상기 회로 패턴이 형성된 영역을 노출시키는 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
3. 제2항에 있어서, 상기 개구의 지름은 상기 탐침들이 접촉하는 반도체 소자가 형성된 웨이퍼 지름의 25% 내지 95%인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
4. 제3항에 있어서, 상기 개구의 지름은 170mm 내지 280mm인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
5. 제2항에 있어서, 상기 커버의 지름은 상기 개구의 지름보다 크며, 상기 커버의 두께는 7mm 내지 15mm 인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
6. 제2항에 있어서, 상기 커버는 상기 제1 기판 구조물에 잔류하는 열을 배출하기 위한 다수의 방열공을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 당김 나사는 상기 커버의 상방에서 상기 누름 나사 및 상기 조절 부재의 중심을 관통하여 상기 제2 기판 구조물과 체결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
9. 삭제

Images