KR101715153B1 - 절연층이 코팅된 프로브 핀의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 칩 등 검사대상의 전기적 특성을 검사하기 위해 사용되는 프로브 카드에 설치되어, 검사대상의 단자와 접촉하는 프로브 핀의 제조방법에 관한 것이다. 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 핀의 제조방법은 (a) 지그에 복수의 전도성 와이어를 고정하는 단계와, (b) 상기 전도성 와이어들 각각의 적어도 일단부를 마스킹(masking)하는 단계와, (c) 적어도 일단부가 마스킹된 상기 전도성 와이어들의 표면에 1 내지 1.5㎛ 두께의 절연층을 전착 코팅하는 단계와, (d) 상기 전도성 와이어들의 마스킹제를 박리하여 전도성 와이어들의 마스킹되었던 단부를 노출시켜 프로브 핀들을 얻는 단계와, (e) 상기 프로브 핀들을 지그에서 분리하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 절연층이 코팅된 프로브 핀의 제조방법은 비교적 간단한 전착 코팅 방법으로 매우 얇은 절연층을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 발명을 활용하면, 피치간격이 65 ~ 85㎛ 정도인 초 고밀도, 초 고집적의 회로 단자를 탐침하기 위한 프로브 핀을 용이하게 제조할 수 있다.

Description

절연층이 코팅된 프로브 핀의 제조방법{Method of fabricating insulated probe pin}

본 발명은 반도체 칩 등 검사대상의 전기적 특성을 검사하기 위해 사용되는 프로브 카드에 설치되어, 검사대상의 단자와 접촉하는 프로브 핀의 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마표시패널(Plasma Display Panel, PDP)을 포함한 평판표시장치 또는 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자의 성능 검사에 프로브 카드가 널리 사용되고 있다. 프로브 카드는 피검사체의 검사에 필요한 기능을 수행하는 검사장치(Probe Station)와 피검사체를 전기적으로 연결시켜 주는 것으로, 피검사체에 직접 접촉하는 프로브 핀(Probe Pin)의 집합을 포함한다.

프로브 핀은 고밀도, 고집적을 요구하는 최근의 미세 회로 단자의 각각에 정확하게 접속하기 위하여 그 직경이 점점 작게 제작되는 추세에 있다. LSI(Large Scale IC) 및 VLSI(Very Large Scale IC) 회로 등의 고밀도 전기 소자를 시험하기 위하여 고밀도의 미세한 접촉 핀을 갖는 프로브 카드 등의 접촉 구조물이 사용되어야 한다. 또한, 고밀도 회로 단자를 동시에 탐침하기 위해서 인접 프로브 핀들 사이는 단전되어야 한다.

종래의 프로브 핀은 절연튜브를 탐침로드에 끼워 맞춤으로써 제작된다. 탐침로드는 전기전도성이 좋은 재료로 제작되고, 절연튜브는 열수축튜브로서 형상기억성질을 갖는 폴리이미드계 수지로 제작된다.

종래의 프로브 핀을 제작하기 위하여, 탐침로드는 지그와 같은 고정수단에 고정되고, 절연튜브는 고정된 탐침로드에 끼워 맞춤된다. 이 후, 뜨거운 공기 또는 뜨거운 물 등으로 고온의 열이 절연튜브에 가해진다. 형상기억성질을 갖는 절연튜브는 고온의 열이 가해질 경우 수축하여 결과적으로 탐침로드에 밀착된다. 이러한 종래의 프로브 핀을 제작하기 위하여, 작업자는 렌즈 등의 수단을 통하여 끼워 맞춤되는 부분을 확대하여 프로브 핀을 제작하였다.

상기와 같은 종래의 프로브 핀을 제작하는 방식은 최근의 회로 미세화에 맞추어 고밀도, 고집적의 회로 단자를 탐침하기 위하여 프로브 핀의 직경이 작아짐에 따라 수작업으로 절연튜브를 탐침로드에 끼워 맞추기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 종래의 방식은 절연튜브의 내경이 미세하게 작아짐에 따라 절연튜브를 제작하는데 제작비용이 높아지는 문제점을 갖는다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 증착코팅, 전착 코팅, 딥 코팅 등의 방법으로 절연층을 형성하는 방법이 사용되었다.

증착코팅은 상온 진공 상태에서 가스 상의 절연층 원료를 탐침로드에 증착시키는 방법이다. 증착코팅은 원자재인 다이머(Dimer)가 증발기(Vaporizer)에 분말 형태로 장입되어 약 100 ~ 150℃에서 가스 상으로 승화되는 원료기화 단계, 기체로 변환된 다이머가 약 650 ~ 690℃로 가열되어 모노머(Monomer)로 쪼개지는 분해 단계, 모노머가 피코팅재 표면에 긴 체인 형태의 중합체로 재구성되어 코팅되는 증착 단계를 거치게 된다.

전착 코팅은 환경 친화적인 수용성 도료를 침적 도장 공정을 통해 피코팅재에 코팅하는 것으로, 부식, 마모, 자외선에 대한 우수한 저항성을 갖는 장점이 있다. 이러한 전착 코팅은 전기영동에 의해 코팅이 이루어지기 때문에 구석진 부분, 모서리를 갖는 3차원 구조물의 코팅에 적합하다.

딥 코팅은 피코팅재를 코팅 용액 또는 슬러리에 담가 피코팅재 표면에 전구체(Precursor)층을 형성한 후 적당한 온도로 소성하여 도막을 얻는 코팅 방법이다.

이 중에서 전착 코팅과 딥 코팅은 코팅 두께를 얇게 하기 어려워, 두께가 1.5㎛이하인 절연층이 요구되는 피치간격이 65 ~ 85㎛의 초 고밀도, 초 고집적의 회로 단자를 탐침하기 위한 프로브 핀에는 사용이 어렵다는 문제가 있었다. 그리고 증착 코팅은 얇은 두께로 절연층을 형성할 수는 있으나, 제조비용이 너무 비싸고, 제조공정이 복잡하고 어렵다는 문제가 있었다. 즉, 완벽한 마스킹을 하지 않으면, 마스킹 층과 탐침 로드 사이의 미세한 틈으로 절연층 물질이 침투할 수 있으며, 이 경우에 마스킹 층을 제거하는 과정에서 절연층도 손상될 가능성이 높으며, 전도성을 가져야 하는 부분까지 절연되는 문제가 생길 수 있다. 또한, 여러 개의 탐침 로드들을 함께 코팅하기 위해서 탐침 로드들을 지지하는 지그에도 절연층이 형성되므로, 탐침 로드를 지그에서 분리하는 과정에서 탐침 로드에 코팅된 절연층이 찢어질 수 있다.

공개특허공보 10-2005-0042977

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1.5㎛이하의 절연층을 형성할 수 있는 새로운 전착 코팅 방법을 이용한 프로브 핀의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 핀의 제조방법은 (a) 지그에 복수의 전도성 와이어를 고정하는 단계와, (b) 상기 전도성 와이어들 각각의 적어도 일단부를 마스킹(masking)하는 단계와, (c) 적어도 일단부가 마스킹된 상기 전도성 와이어들의 표면에 1 내지 1.5㎛ 두께의 절연층을 전착 코팅하는 단계와, (d) 상기 전도성 와이어들의 마스킹제를 박리하여 전도성 와이어들의 마스킹되었던 단부를 노출시켜 프로브 핀들을 얻는 단계와, (e) 상기 프로브 핀들을 지그에서 분리하는 단계를 포함한다.

상술한 프로브 핀의 제조방법에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c-1) 이온화되는 절연수지가 용해되어 있는 절연수지 용액을 제조하는 단계와, (c-2) 상기 전도성 와이어들과 전극을 상기 절연수지 용액에 담그는 단계와, (c-3) 상기 전도성 와이어들의 표면에서 절연수지가 전기 석출되어 절연층을 이루도록, 상기 전도성 와이어들과 전극 사이에 직류 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (c-1) 단계에서 상기 절연수지 용액에는 5 내지 33wt%의 절연수지가 포함된 것이 바람직하다. 또한, 상기 (c-3) 단계는, 절연수지 용액에 전도성 와이어 한 개당 0.3 내지 1.8 V의 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연수지는 안료 성분을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 절연층이 코팅된 프로브 핀의 제조방법은 비교적 간단한 전착 코팅 방법으로 매우 얇은 절연층을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 발명을 활용하면, 피치간격이 65 ~ 85㎛ 정도인 초 고밀도, 초 고집적의 회로 단자를 탐침하기 위한 프로브 핀을 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 핀의 제조방법의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 절연층을 전착 코팅하는 단계의 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제조방법에 의해 제조된 프로브 핀을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 핀의 제조방법의 제조방법의 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 핀의 제조방법의 제조방법은 지그에 복수의 전도성 와이어를 고정하는 단계(S1)와, 전도성 와이어들 각각의 적어도 일단부를 마스킹하는 단계(S2)와, 적어도 일단부가 마스킹된 전도성 와이어들의 표면에 1 내지 1.5㎛ 두께의 절연층을 전착 코팅하는 단계(S3)와, 상기 전도성 와이어들의 마스킹제를 박리하여 전도성 와이어들의 마스킹되었던 단부를 노출시켜 프로브 핀들을 얻는 단계(S4)와, 프로브 핀들을 지그에서 분리하는 단계(S5)를 포함한다.

먼저, 서로 나란한 여러 개의 오목 홈이 형성된 지그를 준비한다. 오목 홈은 V나 U형상일 수 있다. 오목 홈은 기계가공, 반도체 공정 등을 통해서 형성할 수 있다. 다음, 지그의 오목 홈에 전도성 와이어들을 끼워 정렬한다.

와이어의 직경은 30 ~ 50㎛ 정도일 수 있다. 와이어는 가압시에 부러지지 않도록 소정의 탄성을 가지며, 전도성이 있는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 텅스텐, 레늄 텅스텐, 또는 팔라듐 합금 등의 금속 소재로 제작될 수 있다.

다음, 지그의 상면에 커버를 결합하여, 와이어들을 고정한다. 그리고 마스킹제를 도포하기 앞서, 와이어 표면의 오염물을 제거하는 것이 바람직하다. 오염물의 제거는 지그에 고정된 상태로 진행된다. 지그에 고정된 와이어들을 유기 용제에 담근 후 초음파를 가하는 방법 등을 이용하여, 오염물을 제거하고, 수세를 통해서 유기 용제를 제거한다. 수세는 두 번 이상 반복될 수도 있다.

다음, 커버가 결합된 지그를 마스킹 장치에 고정시킨 후 와이어의 단부에 마스킹제를 도포하고, 오븐에서 도포된 마스킹제를 건조한다. 마스킹제는 와이어의 단부에 절연층이 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다.

다음, 와이어에 절연층을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 단계는 이온화되는 절연수지가 용해되어 있는 절연수지 용액을 제조하는 단계(S3-1)와, 전도성 와이어들과 전극을 절연수지 용액에 담그는 단계(S3-2)와, 전도성 와이어들의 표면에서 절연수지가 전기 석출되어 절연층을 이루도록, 전도성 와이어들과 전극 사이에 직류 전압을 인가하는 단계(S3-3)를 포함한다.

절연수지 용액의 농도는 5 내지 33wt%인 것이 바람직하다. 농도가 너무 진하면, 절연층의 코팅 두께가 너무 두꺼워지며, 농도가 너무 옅으면, 절연층의 코팅 두께가 불균일해지는 문제가 생길 수 있다.

또한, 전도성 와이어들과 전극 사이에 인가되는 직류 전압은 전도성 와이어 하나당 0.3 내지 1.8V인 것이 바람직하다. 전압이 너무 높으면, 절연층의 코팅 두께가 너무 두꺼워지며, 전압이 너무 낮으면, 절연층의 코팅 두께가 불균일해진다. 절연수지 용액의 농도와 전도성 와이어들과 전극 사이에 인가되는 직류 전압을 조절함으로써 1 내지 1.5㎛ 두께의 균일한 절연층을 얻을 수 있다.

그리고 절연수지는 안료를 포함하는 것이 바람직하다. 절연층이 제대로 도포되었는지 육안으로 확인이 가능하기 때문이다.

다음, 마스킹제를 제거하여, 와이어의 양단부를 노출시킨다. 본 단계는 마스킹제만을 선택적으로 용해시키는 용해제를 이용하여 마스킹제를 녹이는 방법으로 진행될 수 있다. 마스킹제를 녹인 후 오븐에서 프로브 핀들을 다시 건조한다.

마지막으로, 지그에서 프로브 핀들을 분리한다. 도 3은 완성된 프로브 핀을 나타낸다. 완성된 프로브 핀은 전도성 와이어와 전도성 와이어의 중심부 둘레에 형성된 절연층을 포함한다. 완성된 프로브 핀은 ASTM D257-14 시험방법을 통해서, 인가전압 100V에서 절연저항을 측정하였을 때 2.0×10⁸㏁이상의 높은 절연저항 값을 나타내었다.

프로브 핀을 분리한 후 다시 프로브 카드에 실장할 수도 있으나, 지그에서 바로 프로브 카드로 한 번에 옮겨질 수도 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 전도성 와이어
20: 절연층

Claims (5)

1. (a) 지그에 복수의 전도성 와이어를 고정하는 단계와,
   (b) 상기 전도성 와이어들 각각의 적어도 일단부를 마스킹(masking)하는 단계와,
   (c) 적어도 일단부가 마스킹된 상기 전도성 와이어들의 표면에 1 내지 1.5㎛ 두께의 절연층을 전착 코팅하는 단계와,
   (d) 상기 전도성 와이어들의 마스킹제를 박리하여 전도성 와이어들의 마스킹되었던 단부를 노출시켜 프로브 핀들을 얻는 단계와,
   (e) 상기 프로브 핀들을 지그에서 분리하는 단계를 포함하며,
   상기 (c) 단계는,
   (c-1) 5 내지 33 wt%의 이온화되는 절연수지가 용해되어 있는 절연수지 용액을 제조하는 단계와,
   (c-2) 상기 전도성 와이어들과 전극을 상기 절연수지 용액에 담그는 단계와,
   (c-3) 상기 전도성 와이어들의 표면에서 절연수지가 전기 석출되어 절연층을 이루도록, 상기 전도성 와이어들과 전극 사이에 전도성 와이어 한 개당 0.3 V 이상 1 V 미만의 직류 전압을 인가하는 단계를 포함하며,
   지그에서 분리된 프로브 핀의 절연층은 2.0×10⁸㏁ 이상의 절연저항 값을 가지는 프로브 핀의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 절연수지는 안료 성분을 포함하는 프로브 핀의 제조방법.

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