KR101828659B1 - 접촉 검사 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스
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Abstract

[해결하고자 하는 과제]
프로브들과 접촉하고 있는 프로브 기판의 접촉부들의 마모 또는 손상을 감소시키도록 구성된 접촉 검사 장치를 제공하는 것이다.
[해결수단]
접촉 검사 장치는: 시험 물체와 접촉되어 있는 제 1단부를 가지는 복수의 프로브들과; 프로브들의 각각의 제 2단부와 접촉하고 있는 접촉부들을 포함하는 프로브 기판과; 복수의 프로브들이 연장되고 프로브 기판에 분리 가능하도록 부착된 프로브 헤드와; 프로브 기판과 대향하는 프로브 헤드의 하부 표면에 제공되고 복수의 프로브들이 연장되는 복수의 위치 결정 부재들을 포함한다. 각 프로브는 제 2단부의 측면에 제공된 회전 제한부를 가진다. 각각의 위치 결정 부재는 회전 제한부들과 맞물리도록 배열된 회전 제어부들을 가진다. 위치 결정 부재들이 서로 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제한부들은 프로브들을 정렬시키고 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 프로브들을 전환시킨다.

Description

접촉 검사 장치{CONTACT INSPECTION DEVICE}
본 발명은 반도체 집적 회로 등의 에너지화 시험에 이용되는 접촉 검사 장치에 관한 것이다.
종래에는 정확한 명세서에 따라 시험 물체들이 생산되는 지를 판단하기 위해서, 반도체 집적 회로 등과 같은, 시험 물체에 대해서 에너지 시험이 수행되었다. 이러한 에너지화 시험은 시험 물체 중에서 검사되는 부분에 대해서 개별적으로 가압되는 복수의 접촉부를 가지는, 프로브 카드, 프로브 유닛 및 프로브 블록과 같은, 접촉 검사 장치를 이용하여 실행된다. 이러한 형태의 접촉 검사 장치는 검사를 수행하기 위해서 시험 물체의 검사되는 부분들을 테스터와 전기적으로 연결하는데 이용된다.
이러한 형태의 접촉 검사 장치로서, 특허 문헌 1은, 복수의 프로브들이 배치되어 있으며, 각 프로브가 시험 물체의 하나의 전극과 접촉되어 있는 제 1단부를 포함하는 하부면을 가지는 프로브 기판, 테스터에 전기적으로 연결된 고정 배선판, 고정 배선판을 지지하는 보강판 그리고 소정의 위치들에서 프로브 기판과 접촉하는 복수의 프로브들을 지지하기 위해, 프로브 기판에 연결된, 프로브 지지부를 포함하는 접촉 검사 장치를 게재하고 있다.
특허 문헌 2는 가열을 통해 프로브의 제 1단부들에 부착된 전도성 결합 물질을 부드럽게 하는 단계, 시험 물체와 접촉될 경우에 복수의 위치 결정 부재를 통해, 바늘 단부로서 작용하는, 프로브의 제 2단부들을 삽입하는 단계, 위치 결정 부재를 서로에 대해 상대적으로 이동시켜 프로브의 제 2단부들을 위치 결정하는 단계, 및 결합 물질을 가열 및 냉각시켜 프로브들이 프로브 기판에 대해 위치 결정되어 그것에 결합될 수 있도록 하는 단계를 통해 생산되는 접촉 검사 장치를 게재하고 있다.
[특허 문헌 1] JP 2014-1997 A [특허 문헌 2] JP 2012-42330 A
특허 문헌 1에 기재된 접촉 검사 장치에서는, 프로브 지지부가 제 1플레이트와 제 2플레이트를 포함하며, 그 단부들은 간격을 가지고 프로브의 축 방향에서 서로 대향하고 있다. 그 프로브들은 제 1플레이트와 제 2플레이트를 통해 연장된다. 프로브 지지부를 통해 연장되는 프로브들은 프로브 기판의 전극들과 시험 물체의 전극들에 일대 일로 대응하며, 프로브 기판과 시험 물체를 전기적으로 연결한다.
접촉 검사 장치의 각 프로브는 프로브 지지부의 제 1플레이트와 제 2플레이트 사이에 배치된 개 다리-형태의 결합부를 포함한다. 결합부는 프로브의 축 방향에서 작용하는 압력하에서 탄성적으로 변형가능하다. 그리고, 결합부의 탄성 변형에 의해 발성되는 탄성력은 프로브와 그것에 대응하는 전극 사이에 전기적인 결합을 설정하는데 도움을 준다.
이러한 결합부를 가지는 프로브가 축을 중심으로 회전하는 경우, 그 프로브는 인접한 프로브와 접촉하여 단락(short-circuit)을 발생시킬 수도 있다. 또한, 프로브가 축을 중심으로 회전하는 경우에, 프로브와 접촉하고 있는 프로브 카드의 전극이 마모 또는 손상될 우려가 있다. 그러므로, 이러한 접촉 장치에서는, 각 프로브가 그것의 한 부분으로부터 방사 형태로 연장되는 돌출부를 가지고 있다. 그 돌출부는 시험 물체와 대향하는, 제 2플레이트를 통해 형성되는 원형 구멍 내의 세로로 연장된 홈 내에 수용되어 있으며, 세로로 연장된 홈과 연동하여, 프로브가 축을 중심으로 회전하는 것을 방지하는 회전 방지 수단으로서, 기능하게 된다.
그러나, 이러한 접촉 검사 장치에서는, 프로브들의 결합부들은 프로브 지지부의 제 1플레이트와 제 2플레이트 사이에 반드시 배치되어야 하므로, 복수의 프로브들의 제 2단부들은 제 1플레이트를 통해, 복수의 프로브들의 제 1단부들은 제 2플레이트를 통해 동시에 삽입되어야 한다. 즉, 이러한 접촉 검사 장치의 프로브들 중 어느 하나가 다른 것으로 대체될 필요가 있는 경우에는, 그 프로브들은 프로브 지지부를 해체하지 않고 대체하는 것이 불가능하다. 이러한 사실은 작업 효율을 저하시키게 된다. 게다가, 프로브 지지부를 조립하는 경우에는, 복수의 프로브들의 제 2단부들은 제 1플레이트를 통해, 복수의 프로브들의 제 1단부들은 제 2플레이트를 통해 동시에 삽입되어야 한다. 이것은 매우 번거로우며 작업 효율을 저하시키게 된다.
특허 문헌 2에 기재된 접촉 검사 장치에서는, 프로브들이 가열에 의해 결합 물질 부드럽게 하지 않으면 다른 것으로 대체될 수 없다. 이러한 사실 역시 작업 효율을 저하시키게 된다. 게다가, 결합 물질이 가열에 의해 부드럽게 되어 일시적으로 프로브 기판에 복수의 프로브들을 결합시킨 후에 프로브들의 제 2단부들은 복수의 위치 결정 부재들을 통해 삽입되어야 한다. 이러한 사실은 조립 과정을 복잡하게 하며 작업 효율을 더욱 감소시키게 된다.
본 발명은 상기 문제점들을 감안하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 프로브들과 접촉하고 있는 프로브 기판의 접촉부들의 마모 또는 손상을 감소시키고 프로브들의 대체 및 조립을 더욱 원활하게 실행하기 위해 구성된 접촉 검사 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1양태에 따르는 접촉 검사 장치는 시험 물체의 접촉 검사를 수행하는 접촉 검사 장치이며, 시험 물체와 접촉하는 제 1단부를 각각 가지는 복수의 프로브들; 프로브들의 각각의 제 2단부와 접촉하는 접촉부들을 포함하는 프로브 기판; 복수의 프로브들이 연장되어 있고 프로브 기판에 분리 가능하도록 부착된 프로브 헤드; 그리고 프로브 헤드와 대향하는 프로브 헤드의 한 표면상에 제공되고 복수의 프로브들이 연장되어 있는 복수의 위치 결정 부재들을 포함하고 있으며, 복수의 위치 결정 부재들은 회전 제한부들과 맞물리도록 구성된 회전 제어부들을 가지며, 복수의 위치 결정 부재들이 서로 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부들은 프로브들을 정렬시키고 프로브들을 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 전환시킨다.
이러한 양태에 따르면, 복수의 위치 결정 부재들이 서로에 대해 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부들은 프로브들을 정렬시키고 프로브들을 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 전환시킨다. 그러므로, 프로브들과 접촉하고 있는 프로브 기판의 접촉부들에 대해서 프로브들이 회전하는 것이 방지되므로, 프로브 기판의 접촉부들의 마모 또는 손상이 감소될 수 있다.
게다가, 이러한 양태에 따르면, 프로브들은 복수의 위치 결정 부재들 서로에 대해 상대적으로 이동시켜 정렬될 수 있으므로, 프로브들은 용이하게 위치 결정되고 프로브들의 위치 결정 정확도는 개선될 수 있다. 그러므로, 프로브 기판의 접촉부들의 크기가 감소될 수 있으며, 그 결과 피치의 추가적인 감소에 대해 대처할 수 있게 된다.
게다가, 이러한 양태에 따르면, 프로브 헤드를 프로브 기판으로부터 분리한 상태에서 복수의 위치 결정 부재들을 서로에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 프로브들은 회전 제한 상태와 회전 비제한 상태로 전환될 수 있다. 이러한 사실은 프로브들의 대체와 유지 보수 및 프로브 헤드의 조립을 더욱 용이하게 하며, 그로 인해 프로브들의 대체와 유지 보수 및 프로브 헤드의 조립시에 작업 효율을 개선시키게 된다.
본 발명의 제 2양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 회전 제한부들은 다각형 형태를 가지며, 회전 제어부들은 회전을 제한하기 위해 최소한 회전 제한부들의 각각의 제한부의 두 개의 면들, 또는 한 개의 면과 상기 한 면과 대향하는 정점과 맞물린다.
이러한 양태에 따르면, 회전 제어부들은 회전을 제한하기 위해 최소한 회전 제한부들의 각각의 제한부의 두 개의 면들, 또는 한 개의 면과 상기 한 면과 대향하는 정점과 맞물린다. 그러므로, 프로브들과 접촉하고 있는 프로브 기판의 접촉부들에 대해서 프로브들이 회전하는 것이 방지되므로, 프로브 기판의 접촉부들의 마모 또는 손상이 감소될 수 있다.
본 발명의 제 3양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태 또는 제 2양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 복수의 위치 결정 부재들은 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재를 포함하며, 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재의 회전 제어부들은 직사각형 형태로 되어 있으며, 회전 제한부들은 직사각형 형태로 되어 있으며, 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재가 직사각형 형태의 대각선을 따라 서로에 대해 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부(restricting portions)들은 회전 제한부(restricted portions)들의 회전을 제한한다.
이러한 양태에 따르면, 복수의 위치 결정 부재들은 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재를 포함하며, 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재의 회전 제어부들과 회전 제한부들은 모두 직사각형 형태로 되어 있다. 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재가 직사각형 형태의 대각선을 따라 서로에 대해 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부들은 회전 제한부들의 회전을 제한한다. 그러므로, 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재가 서로에 대해 상대적으로 직사각형 형태의 대각선을 따라 이동되는 경우에, 프로브들의 직사각형 회전 제한부들의 각각의 4개의 면들은 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재의 회전 제어부들에 의해 제어된다. 결과적으로, 프로브들은 더욱 신뢰성 있게 회전 제한 상태에서 유지될 수 있다. 게다가, 회전 제한부들의 각각의 4개의 면들이 제어되므로, 프로브들은 더욱 높은 정확도에 의해 위치 결정될 수 있으며, 그 결과 그 프로브들은 더욱 좁은 피치들에 대해 대처할 수 있게 된다.
본 발명의 제 4양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 최소한 회전 제한부 또는 회전 제어부 중 어느 하나는 일반적으로 사다리꼴 형태를 가진다.
여기에서 사용되는 “일반적으로 사다리꼴 형태”라는 용어는 단지 2개의 고정 포인트들(points)로부터의 거리의 총합이 일정하게 되는 면에 있는 한 세트의 모든 포인트들로 구성된 곡선뿐만 아니라, 측면 방향으로 길게 연장되고 예각(acute angle)에서 가리키는 측 단부들(laterally ends)을 가지는 타원형과, 직사각형의 대향하는 단부들에 대해 반원을 결합시켜 형성되는 형태도 언급하고 있다.
이러한 양태에 따르면, 최소한 회전 제한부 또는 회전 제어부 중 어느 하나는 일반적으로 사다리꼴 형태를 가진다. 그러므로, 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재가 서로에 대해 상대적으로 이동되는 경우에, 일반적으로 사다리꼴 형태를 가지는 회전 제어부들의 각각은 프로브들의 회전 제한부들 중에서 대응하는 어느 하나의 한 부분과 접촉하며 프로브들은 정렬되고 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 전환될 수 있다. 그러므로, 프로브들과 접촉하고 있는 프로브 기판의 접촉부들에 대해서 프로브들이 회전하는 것이 방지되므로, 프로브 기판의 접촉부들의 마모 또는 손상이 감소될 수 있다.
본 발명의 제 5양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태 - 4양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 프로브들의 각각은 프로브의 제 1단부를 형성하는 제 1접촉부, 프로브의 제 2단부를 형성하고 회전 제한부를 가지는 제 2접촉부, 및 제 1접촉부와 제 2접촉부가 연결되어 있는 대향하는 단부들을 가지며 프로브의 축 방향 내에서 자유롭게 확장 및 수축가능한 탄성부를 포함한다.
이러한 양태에 따르면, 각각의 프로브는 프로브의 축 방향 내에서 자유롭게 확장 및 수축가능한 탄성부와, 탄성부의 대향하는 면들에 연결되어 있는 제 1접촉부와 제 2접촉부를 포함한다. 그러므로, 제 1접촉부와 제 2접촉부에 힘이 가해지면, 탄성부는 프로브의 축 방향 내에서 휘어지며(warp), 그 휘어짐에 의해 발생되는 탄성력을 제 1접촉부와 제 2접촉부에 인가하게 된다. 결과적으로, 탄성부는 제 1접촉부와 시험 물체 사이 및 제 2접촉부와 프로브 기판의 대응하는 접촉부 사이에 탄성력을 인가할 수 있다. 이러한 사실은 제 1접촉부와 시험 물체 사이 및 제 2접촉부와 프로브 기판의 대응하는 접촉부 사이의 접촉을 더욱 안정화 되도록 하며 그 사이의 이완된 연결 상태를 감소시키게 된다.
본 발명의 제 6양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태 - 5양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 프로브들의 제 2단부들은 프로브 기판의 대응하는 접촉부들과 라인 접촉 또는 면-면 접촉을 하고 있다.
이러한 양태에 따르면, 프로브들의 제 2단부들은 프로브 기판의 대응하는 접촉부들과 라인 접촉 또는 면-면 접촉을 하고 있다. 이러한 사실은 각각의 프로브의 제 2단부와 프로브 기판의 대응하는 접촉부 사이의 접촉 영역을 증가시키고, 이에 의해 프로브들의 제 2단부들과 프로브 기판 사이에 좀 더 안정적인 전기적 연결을 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 제 7양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태 - 6양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 프로브 헤드는 프로브들을 수용하기 위한 구멍들을 가지며, 프로브들의 회전 제한부들은 구멍들에 비해 크기가 더욱 크다.
이러한 양태에 따르면, 프로브 헤드는 프로브들을 수용하기 위한 구멍들을 가지며, 프로브들의 회전 제한부들은 구멍들에 비해 크기가 더욱 크다. 그러므로, 프로브들이 프로브 헤드를 통해 삽입되는 경우에, 회전 제한부들은 구멍들을 통과할 수 없게 된다. 즉, 프로브들의 회전 제한부들은 또한 프로브 헤드에 대해서 스토퍼로서 기능한다.
게다가, 프로브들의 회전 제한부들은 그들의 제 2단부들과 인접한 위치에서 프로브의 구멍들과 접촉하고 있으므로, 그들의 제 2단부들과 인접한 위치에서 프로브 헤드에 의해 프로브들이 지지되어 있다. 결과적으로, 프로브들의 제 2단부들은 제 1단부들에 비해 프로브들의 축 방향과 수직인 방향에서 위치 변경되는 것이 제한된다. 이것은 프로브 기판의 접촉부들에 대해서 수직방향 내에서 프로브들의 제 2단부들이 위치 변경되는 것을 방지하며, 그 결과 프로브 기판의 접촉부들의 마모 또는 손상을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제 8양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태 - 7양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 프로브들의 각각은 제 1단부와 제 2단부 사이에서 프로브의 축 방향 내에서 나선형으로 연장되는 최소한 한 개의 슬릿을 가진다.
이러한 양태에 따르면, 프로브들의 각각은 제 1단부와 제 2단부 사이에서 프로브의 축 방향 내에서 나선형으로 연장되는 최소한 한 개의 슬릿을 가진다. 그 슬릿은 프로브에 가해지는 염력(torsion) 또는 프로브의 경사를 완화시킬 수 있으며 그 결과 프로브의 서비스 수명을 개선시킬 수 있다. 게다가, 슬릿이 프로브의 축 방향 내에서 나선형으로 형성되어 있으므로, 그것은 또한 축 방향에서 가해지는 압력을 어느 정도 완화할 수 있으며 그 결과 프로브의 서비스 수명을 개선시킬 수 있다. 게다가, 슬릿은 파손 등으로부터 프로브를 보호할 수 있으며 그 결과 접촉 검사 장치의 서비스 수명을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 제 9양태에 따르는 접촉 검사 장치는 제 1양태 - 제 8양태에 따르는 접촉 검사 장치이며, 복수의 위치 결정 부재들은 비전도성 물질로 만들어진다.
이러한 양태에 따르면, 복수의 위치 결정 부재들은 비전도성 물질로 만들어지므로, 그 부재들은 복수의 위치 결정 부재들을 통해 연장되는 복수의 프로브들 사이에 신뢰성 있는 절연성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따르는 접촉 검사 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 접촉 검사 장치의 회전 제한부들과 회전 제어부들 사이의 관계를 도시한 확대도이다.
도 3은 본 실시예에 따르는 프로브의 측면도이다.
도 4는 본 실시예에 따르는 프로브의 회전 제한부를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 실시예에 따르는 위치 결정 부재들의 개략도이다.
도 6은 프로브 헤드에 장착된 위치 결정 부재들을 도시한 평면도이다.
도 7은 프로브 헤드와 위치 결정 부재들을 통해 삽입된 프로브들의 상태를 도시한 평면도이다.
도 8a는 프로브들이 회전 비제한 상태에 있을 때에 회전 제어부들과 회전 제한부들 사이의 관계를 도시한 평면도이며, 도 8b는 도 8a에 도시된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 9a는 프로브들이 회전 제한 상태에 있을 때에 회전 제어부들과 회전 제한부들 사이의 관계를 도시한 평면도이며, 도 9b는 도 9a에 도시된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 10은 프로브 헤드를 통해 삽입된 프로브들을 정렬시키기 위해 복수의 위치 결정 부재들을 서로에 대해 상대적으로 이동시킬 때에 생성되는 상태를 도시한 평면도이다.
도 11은 제 2실시예에 따르는 프로브의 회전 제한부를 도시한 개략도이다.
도 12a는 제 2실시예에 따르는 프로브의 회전 제한부와 회전 제어부 사이의 접속 상태를 도시한 평면도이며, 도 12b는 프로브의 회전 제한부와 회전 제어부 사이의 또 다른 접속 상태를 도시한 평면도이다.
도 13은 제 3실시예에 따르는 프로브의 측면도이다.
이후부터는 본 발명의 실시예들에 대한 기재는 도면들에 근거하여 이루어진다. 동일한 참조 번호들에 의해 표시되는, 모든 실시예들의 공통적인 구성 요소들은, 단지 제 1실시예의 설명에만 기재되어 있으며, 이후에 설명되는 실시예들의 기재에서는 생략된다.
<<제 1실시예>>
<<접촉 검사 장치의 개요>>
도 1과 도 2는 “접촉 검사 장치”의 한 실시예로서 프로브 카드(10)를 도시하고 있다. 프로브 카드(10)는 프로브 기판(12), 보강판(14), 프로브 헤드(16), 및 복수의 프로브(18)를 포함한다. 프로브 카드(10)는 테스터(도시 안 됨)에 전기적으로 연결되어 있으며 테스터에 대해서 진동 가능한 이동을 위해 테스터에 부착되어 있다.
본 실시예에서는, 프로브 기판(12)이 원판형(원형) 형태이며, 세라믹 기판과 도시되지 않았지만 배선 기판을 포함하는 다층 기판으로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 전도성 접촉부(12a)의 프로브 기판(12)의 -Z측 면(이후에는, “하부면”으로 언급됨) 상에 제공된다. 이 실시예에서는, 도 1의 -Z 축은 수직 방향을 지시하고 있으며, +Z 면과 -Z면은 각각 상부측과 하부측을 나타낸다.
도시되지는 않았지만, 복수의 배선 경로들이 프로브 기판(12)에 제공된다. 배선 경로는 하나의 단부에서 프로브 기판(12)의 하부면에 제공된 전도성 접촉부(12a) 중에서 한 개의 접촉부를 통해 프로브(18) 중에서 한 개의 프로브에 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 그 배선은 다른 단부에서 프로브 기판(12)의 +Z측 면(이후에는, “상부면”으로 언급됨)에 제공된 복수의 전도부들 중에서 한 전도부에 연결되어 있다. 프로브 기판(12)의 상부면에 있는 각 전도부(도시 안 됨)는 테스터(도시 안 됨)에 연결되어 있다.
보강판(14)은 프로브 기판(12)의 상부면에 부착되어 있다. 보강판(14)은 원판 형태를 가지고 있으며 금속 부재로 형성된다. 보강판(14)의 -Z측 면, 즉 프로브 기판(12)의 상부면과 대향하는, 보강판(14)의 하부면은, 평탄면(flat surfcae: 14a)으로 형성된다. 보강판(14)의 평탄면(14a)(도 1 참조)은 소정의 평탄한 수준 또는 더욱 우수한 수준을 가지도록 형성된다. 보강판(14)에 부착된 프로브 기판(12)은 평탄면(14a)과 동일한 평탄한 수준을 가지도록 형성되어 있으므로, 보강판(14)은 프로브 기판(12)의 평탄한 수준을 한정한다.
프로브 헤드(16)는 고정 부재(40)를 통해 프로브 기판(12)의 하부면에 분리가능하도록 부착된다. 프로브 헤드(16)는 상부 프로브 헤드(22), 하부 프로브 헤드(24), 및 중간 지지 부재(26)를 포함한다. 상부 프로브 헤드(22)와 하부 프로브 헤드(24)는 Z-축 방향, 예를 들면 수직 방향 내에서 서로 떨어져 있다. 이 실시예에서, 상부 프로브 헤드(22)와 하부 프로브 헤드(24)는 수직 방향 내에서 상부쪽 및 하부쪽에 배치된다. 이 실시예에서, 상부 프로브 헤드(22)와 하부 프로브 헤드(24)는 세라믹과 같은 비전도성 물질로 만들어진다.
중간 지지 부재(26)는 수직 방향 내에서 상부 프로브 헤드(22)와 하부 프로브 헤드(24) 사이에 삽입되어 있다. 이 실시예에서는, 중간 지지 부재(26)가 비전도성 송진 물질로 만들어진 필름으로 구성되어 있다.
상부 프로브 헤드(22), 하부 프로브 헤드(24) 및 중간 지지 부재(26)는 각각, 복수의 구멍들(22a, 24a, 26a)을 가지고 있다. 복수의 구멍들(22a, 24a, 26a)은 수직 방향(Z-축 방향) 내에서 연장되며 수직 방향 내에서 연장되어 있는 공통 축들을 가지고 있다. 즉, 각 세트의 구멍들(22a, 24a, 26a)은 동축을 가지는 형태로 배열된다.
복수의 프로브(18)는 프로브 헤드(16)를 통해 연장된다. 상세하게 설명하자면, 각 프로브(18)는 동축을 가지는 형태로 배열된 한 세트의 구멍(22a, 24a, 26a)을 통해 연장된다. 즉, 프로브(18)는 상부 프로브 헤드(22), 하부 프로브 헤드(24) 및 중간 지지 부재(26)를 통해 연장된다. 여기에서는, 각 프로브(18)가 프로브 헤드(16)로부터 수직 방향으로 개별적으로 돌출하고 있는 제 1단부(하단부) 및 제 2단부(상단부)를 가진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 검사대(inspection stage : 28)가 프로브 카드(10)의 하부(도 1에서 관찰되는 바와 같이 -Z면의 상부)에 제공된다. 검사대(28)는 X-스테이지(stage), Y-스테이지, Z-스테이지 및 θ-스테이지를 결합하여 구성된다. 척 상부(chuck top : 30)는 검사대(28)의 상부에 장착된다. 그러므로, 척 상부(30)는 X-축 방향, 수평면상의 X-축 방향에 대해 수직인 Y-축 방향, 및 수평면(XY면)에 대해 수직인 수직 방향, 예를 들면, Z-축 방향에서 위치 결정이 조절가능하게 된다. 척 상부(30)는 또한 Z-축에 대해서 회전 위치(θ-방향) 내에서 조절 가능하다.
시험 물체(34)가 장착되어 있는, 장착면(32)은 척 상부(30)의 최상부에 제공된다. 이 실시예에서는, 시험 물체(34)가 복수의 집적 회로들이 통합되어 있는 반도체 웨이퍼이다. 복수의 전극(34a)은 시험 물체(34)의 상부면에 제공된다. 복수의 전극(34a)은 프로브(18)의 제 1단부(하단부)와 접촉되며 프로브(18)의 제 2단부(상단부)는 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)와 접촉되어 있으므로, 전기적인 연결이 프로브 카드(10)와 시험 물체(34) 사이에서 설정된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 위치 결정 부재(36, 38)는 고정 부재(40)와 위치 결정 핀(42)을 통해 프로브 헤드(16)의 상부면, 예를 들면 프로브 헤드(22)의 상부면에 부착된다. 이 실시예에서, 위치 결정 부재(36, 38)는 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 포함한다. 위치 결정 부재(36, 38)는 나중에 상세하게 기재된다. 프로브(18)의 제 2단부(상단부)는 위치 결정 부재(36, 38)를 통해 연장되며 위치 결정 부재(36, 38)로부터 프로브 기판(12)을 향해 돌출해 있다.
<<프로브 구성에 대해>>
도 3과 도 4를 참조하면서, 각 프로브(18)의 구성이 상세하게 기재된다. 각 프로브(18)는 프로브(18)의 제 1단부(하단부)를 형성하는 제 1접촉부(44), 프로브(18)의 제 2단부(상단부)를 형성하는 제 2접촉부(46), 및 탄성부(48)를 포함한다. 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46)는 탄성부(48)의 대향하는 단부들에 연결되어 있다.
이 실시예에서는, 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46)는 탄성부(48)의 대향하는 단부들에 대해 용접되어 있다. 탄성부(48)는 탄성부(48)가 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46)에 용접되어 있는 위치에서 용접부(48a, 48b)를 가지고 있다. 용접부(48a, 48b)는 탄성부(48)의 다른 부분에 비해 직경이 더욱 크다. 프로브 헤드(16)의 구멍(22a, 24a, 26a)은 용접부(48a, 48b)의 직경보다 더욱 큰 직경, 예를 들면 프로브(18)의 최대 직경을 가지고 있다.
탄성부(48)는 탄성부(38)의 축 방향 내에서(Z-축 방향, 예를 들면 수직 방향 내에서) 탄성력을 발생시키는 나선형 “슬릿”으로 되어 있는 슬릿부(50, 50)를 가진다. 슬릿부(50, 50)는 축 방향에서 서로 떨어진 두 개의 위치들에 제공된다. 프로브(18)가 프로브 헤드(16)를 통해 삽입되는 경우에 중간 지지 부재(26)에 대응하는, 중간부(48c)는 슬릿부(50, 50) 사이에 제공된다.
제 2접촉부(46)는 다각형의 회전 제한부(52)를 가지고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 회전 제한부(52)는 직사각형의 형태를 가지고 있다. 본 실시예에서, 축 방향 내에 있는 회전 제한부(52)의 두께는 최소한 제 1위치 결정 부재(36)의 두께보다 크다. 즉, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 통해 프로브(18)가 삽입될 때에 회전 제한부(52)는 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 확대할 수 있도록 충분한 두께를 가지고 있다.
회전 제한부(52)는 프로브 헤드(16)의 구멍들(22a, 24a, 26a)의 직경에 비해 더욱 커다란 크기를 가지고 있다. 즉, 프로브(18)가 프로브 헤드(18)를 통해 삽입되는 경우에, 회전 제한부(52)는 구멍(22a)을 통과할 수 없으며 회전 제한부(52)의 하부면은 상부 프로브 헤드(22)의 상부면과 접하게 된다. 그러므로, 프로브(18)의 제 1접촉부(44)가 하부 프로브 헤드(24)로부터 돌출할 때까지 제 1접촉부(44)가 프로브 헤드(16)의 대응하는 구멍들(22a, 24a, 26a)을 통해 통과하게 될 때에는, 회전 제한부(52)가 상부 프로브 헤드(22)에 의해 지지된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 제 2접촉부(46)는 축 방향(Z-축 방향)에 대해 수직인 방향, 즉 X-축 방향 또는 Y-축 방향 내에서 연장되어 있는 삼각형 프리즘의 형태를 가지는 단부(46a)를 가지고 있다. 그 축 방향 내에서 연장되어 있는 삼각형 프리즘의 한 가장자리는 수직 방향의 단부(46a)의 정점에 위치한다. 즉, 융기부(ridge)를 형성한다. 그러므로, 이러한 단부(46a)의 가장자리는 프로브 기판(12)의 접촉부들(12a) 중 하나의 접촉부와 접하게 되므로, 프로브(18)와 프로브 기판(12)의 접촉부들(12a)은 서로 라인 접촉을 하게 된다.
프로브(18)는 전도성 금속 물질로 형성된다. 한 가지 예로서, 프로브(18)는 니켈(Ni), 니켈-인 합금(Ni-P), 니켈-텅스텐 합금(Ni-W), 인청동, 팔라듐-코발트 합금들(Pd-Co), 및 팔라듐-니켈-코발트 합금들(Pd-Ni-Co)과 같은 높은 강도를 가지는 전도성 물질로 형성된다.
<<위치 결정 부재에 대하여>>
다음으로, 도 5를 참조하여, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 기술된다. 본 실시예에서, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)는 세라믹과 같은 비전도성 물질로 만들어진 판 형태의 부재들로서 형성된다. 제 1위치 결정 부재(36)는 기재 목적을 위해 도 5에 도시되어 있으며 제 1위치 결정 부재(36)를 이용하여 기재가 이루어졌다는 것을 주목해야 한다.
제 1위치 결정 부재(36)는, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 상부 프로브 헤드(22)에 분리 가능하도록 부착하기 위해 이용되는 부재들(40)을 고정하기 위해서, 네 개의 모서리에, 관통 구멍들(54)을 가지고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 관통 구멍들(54)은 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)의 대각선 방향 내에서 연장되어 있는 가늘고 긴 형태의 구멍들로서 형성된다. 도 6, 도 7 및 도 10에서는, 관통 구멍들(54)의 표시가 생략되어 있다.
제 1위치 결정 부재(36)는 X-축 방향과 Y-축 방향 내의 적절한 구간들에서 배열되어 있는 복수의 회전 제어부(56)를 가진다. 회전 제어부(56)는 다각형 형태를 가진다. 본 실시예에서, 회전 제어부(56)는 직사각형 형태를 가진다. 회전 제어부(56)는 프로브(18)의 회전 제한부(52)가 그것들을 통과할 수 있도록 충분히 커다란 크기를 가진다. 제 2위치 결정 부재(38)는 또한 회전 제어부(58)를 가지며, 이러한 회전 제한부는 제 1위치 결정 부재(36)의 회전 제어부(56)와 유사하다.
제 1위치 결정 부재(36)는 위치 결정핀들(42)을 수용하기 위해 복수의 위치 결정 구멍들(60, 60)을 가진다. 제 2위치 결정 부재(38)는 또한 복수의 위치 결정 구멍들(62, 62)을 가진다. 제 1위치 결정 부재(36)의 위치 결정 구멍들(60, 60)과 제 2위치 결정 부재(38)의 위치 결정 구멍들(62, 62)은 다음과 같이 형성된다. 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가, 이후에 기재되는 바와 같이, 서로에 대해 상대적으로 이동될 때에 위치 결정 구멍들(60, 60)의 축들과 위치 결정 구멍들(62, 62)의 축들이 일치하도록 형성된다.
<<회전 비제한 상태와 회전 제한 상태 사이의 프로브 스위칭에 대해서>>
다음에는 도 6과 도 10을 참조하여, 프로브 헤드(16)를 통해 연장되는 프로브(18)의 회전 비제한 상태와 회전 제한 상태 사이의 스위칭 및 위치 결정이 기재되어 있다.
도 6은 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 고정 부재(40)를 통해, 프로브 헤드(16)의 상부 즉, 상부 프로브 헤드(22)의 상부면에 부착되어 있는 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서는, 제 1위치 결정 부재(36)의 회전 제어부(56)와 제 2위치 결정 부재(38)의 회전 제어부(58)는 X-축 방향과 Y-축 방향에서 서로 상대적인 위치에서 대응하고 있다. 상세하게 설명하자면, 회전 제어부(56)와 회전 제어부(58)는 X-축 방향과 Y-축 방향 내의 동일한 위치에 배치되어 있으며 서로 중첩하고 있다. 이 상태에서 제 1위치 결정 부재(36)의 위치 결정 구멍(60)과 제 2위치 결정 부재(38)의 위치 결정 구멍(62)은 X-축 방향과 Y-축 방향에서 서로에 대해 오프셋 되어 있다.
그러면, 도 7에 도시된 바와 같이, 프로브(18)는 상기 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)로부터 회전 제어부(56, 58)를 통해 프로브 헤드(16)의 내부로 삽입되어 있다. 결과적으로, 프로브(18)의 회전 제한부(52)는 회전 제어부(56, 58) 내에 수용되어 있다. 이 상태에서, 회전 제어부(56, 58)는 회전 제한부(52)에 비해 크기가 더욱 크기 때문에, 회전 제한부(52)는 여전히 정렬이 되어 있지 않은 상태가 된다. 즉, 제 2접촉부(46)의 단부(46a)의 융기부는 회전 제어부(56) 내에서, 서로 다른 방향으로 향하게 된다(도 8a 및 도 8b 참조).
이 상태에서, 고정 부재(40)는 이완된다. 그 후에, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)는 상부 프로브 헤드(22)로부터 분리되지 않고 상부 프로브 헤드(22)에서 서로에 대해서 상대적으로 이동된다. 상세하게 설명하자면, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)는 직사각형의 회전 제어부(56, 58)의 대각선 방향을 따라 이동된다(도 8a의 화살표 참조).
도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 직사각형의 회전 제어부(56, 58)의 대각선 방향을 따라 서로에 대해서 이동되는 경우에, 회전 제어부(56, 58)의 내부에 수용된 프로브(18)의 회전 제한부(52)는 회전 제어부(56, 58)의 측벽들에 의해 가압되며 그것의 축들을 중심으로 회전한다(도 8a의 체인 형태의 이중 빗금 친 라인들 참조).
제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 직사각형의 회전 제어부(56, 58)의 대각선 방향을 따라 서로에 대해서 계속하여 이동되는 경우에는, 프로브(18)의 직사각형 회전 제한부(52)의 각각의 4개의 면들은 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 대응하는 회전 제어부(56, 58)의 측벽들과 맞물리게 된다. 이 실시예에서는, 각각의 회전 제한부(52)의 4개의 면들 중에서, 면들(52a, 52b)이 제 1위치 결정 부재(36)와 맞물리며 면들(52c, 52d)은 제 2위치 결정 부재(38)와 맞물린다.
즉, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)의 각각이 그들과 대응하는 직사각형의 회전 제한부(52)의 한 쌍의 대향하는 면들 중에서 한 면과 맞물리게 되므로, 회전 제한부(52)는 X-축 방향과 Y-축 방향에서 이동이 제한된다. 즉, 회전 제한부(52)는 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)에 의해 위치 결정된다. 게다가, 회전 제어부(56, 58)는 회전 제한부(52)의 4개의 면들(52a, 52b, 52c, 52d)과 맞물려 있으므로, 회전 제어부(56, 58)는 회전 제한부(52)가 프로브(18)의 축을 중심으로 회전하는 것을 제한할 수 있다.
결과적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 직사각형의 회전 제어부(56, 58)의 대각선 방향을 따라 서로에 대해서 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부(56, 58)의 내부에 수용되어 있을 때에 비정렬 상태가 되는, 회전 제한부(52)는, 위치 결정되며 프로브(18)의 축들을 중심으로 회전하는 것이 제한된다.
그 후에, 제 1위치 결정 부재(36)의 위치 결정 구멍(60, 60)과 제 2위치 결정 부재(38)의 위치 결정 구멍(62, 62)이 X-축 방향과 Y-축 방향에서 서로 상대적인 위치에서 대응하고 있으므로, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)는 고정될 수 있으며 각각의 회전 제한부(52)의 위치와 회전 제한 상태는 위치 결정 핀(42)을 위치 결정 구멍(60, 62)의 내부에 삽입하여 고정 부재(40)를 단단히 고정함으로써 유지될 수 있다. 즉, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 서로 상대적으로 이동시킴으로써, 프로브(18)는 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 전환될 수 있다.
게다가, 도 10에 도시된 바와 같이 위치 결정 구멍(60, 62)의 내부에 삽입되어 있는 위치 결정 핀(42)이 위치 결정 구멍(60, 62)으로부터 분리되고 고정 부재(40)가 프로브(18)가 회전이 제한되어 있는 상태로부터 완화되는 경우에는, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 서로 상대적으로 이동될 수 있다. 그 후에, 프로브(18)는 회전 제한 상태에서 회전 비제한 상태로 전환될 수 있다. 그러면, 프로브(18)는 프로브 헤드(16)로부터 개별적으로 분리될 수 있으므로, 프로브 헤드(16) 내에서 손상된 어느 프로브(18)라도 용이하게 대체될 수 있다.
게다가, 단순히 프로브(18)를 프로브 헤드(16)에 삽입하고 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 서로 상대적으로 이동시킴으로써 프로브(18)가 위치 결정되고 회전하는 것이 제한될 수 있으므로, 프로브 헤드(16)는 용이하게 조립될 수 있다.
<<제 1실시예의 요약>>
상기 기재는 다음과 같이 요약된다. 본 실시예의 프로브 카드(10)에서는, 복수의 위치 결정 부재(36, 38)가 서로에 대해 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부(56, 58)는 프로브(18)를 정렬시키고 프로브(18)를 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 전환시킨다. 그러므로, 프로브(18)가 프로브(18)와 접촉하고 있는 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)에 대해서 회전하는 것이 방지되므로, 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)의 마모 또는 손상이 감소될 수 있다.
게다가, 본 실시예에서는, 프로브(18)가 복수의 위치 결정 부재(36, 38)를 서로에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 정렬되므로, 프로브(18)는 용이하게 위치 결정되며 프로브(18)의 위치 정확도는 개선될 수 있다. 그러므로, 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)는 크기가 감소될 수 있으므로, 그 접촉부는 피치의 추가 축소에 대해 대응할 수 있게 된다.
게다가, 본 실시예에서는, 프로브(18)가 프로브 기판(12)으로부터 분리된 상태에서 복수의 위치 결정 부재(36, 38)를 서로에 대해 상대적으로 이동시킴으로써 회전 비제한 상태와 회전 제한 상태 사이에서 전환될 수 있게 된다. 이러한 사실은 프로브(18)의 유지 보수 및 대체 그리고 프로브 헤드(16)의 조립을 용이하게 실현시키므로, 프로브(18)의 유지 보수 및 대체 그리고 프로브 헤드(16)의 조립시에 작업 효율을 개선시키게 된다.
게다가, 본 실시예에 따르면, 복수의 위치 결정 부재(36, 38)는 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 포함한다. 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)의 회전 제어부(56, 58), 및 회전 제한부(52)는 모두 직사각형의 형태를 가진다. 그러므로, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 직사각형 형태의 대각선을 따라 서로 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부(56, 58)는 회전 제한부(52)를 제한한다. 그러므로, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 직사각형 형태의 대각선을 따라 서로 상대적으로 이동되는 경우에, 프로브(18)의 직사각형 회전 제한부(52)의 각각의 4개 면들은 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)의 회전 제어부(56, 58)에 의해 제어된다. 결과적으로, 프로브(18)는 회전이 제한된 상태에서 더욱 신뢰성 있게 유지될 수 있다. 게다가, 회전 제한부(52)의 각각의 4개의 면들은 제어되므로, 프로브(18)는 더욱 높은 정확도에 의해 위치 결정될 수 있으며, 그로 인해, 더욱 좁은 피치들에 대해서 대응할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 각 프로브(18)가 프로브(18)의 축 방향에서 자유롭게 확장 및 수축할 수 있는 탄성부(48), 및 탄성부(48)의 대향하는 단부들에 연결되어 있는 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46)를 가지고 있다. 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46)에 대해 힘이 가해지는 경우에, 탄성부(48)는 프로브(18)의 축 방향에서 휘게 된다(warp). 그리고, 휘어짐에 의해 발생되는 탄성력을 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46)에 인가하게 된다. 결과적으로, 탄성부(48)는 제 1접촉부(44)와 시험 물체(34) 사이에, 그리고, 제 2접촉부(46)와 프로브 기판(12)의 대응하는 접촉부(12a) 사이에 탄성력을 인가할 수 있게 된다. 이러한 사실에 의해 제 1접촉부(44)와 시험 물체(34) 사이의 접촉 그리고, 제 2접촉부(46)와 프로브 기판(12)의 대응하는 접촉부(12a) 사이의 접촉이 더욱 안정되게 되므로, 그들 사이의 느슨한 접속 문제를 감축시키게 된다.
이 실시예에서는, 프로브 헤드(16)가 프로브(18)를 수용하기 위해 구멍(22a, 24a, 26a)을 가지고 있으며, 프로브(18)의 회전 제한부(52)는 구멍(22a, 24a, 26a)에 비해 크기가 더욱 크게 형성된다. 그러므로, 프로브(18)가 프로브 헤드(16)를 통해 삽입되는 경우에, 회전 제한부(52)는 구멍(22a, 24a, 26a)을 통해 통과할 수 없게 된다. 즉, 프로브(18)의 회전 제한부(52)는 또한 프로브 헤드(16)에 대해 스토퍼(stopper)로서 기능한다.
게다가, 본 실시예에 따르면, 각 프로브(18)의 회전 제한부(52)는 프로브(18)의 제 2접촉부(46)의 단부(46a)와 인접한 한 위치에서 프로브 헤드(16)의 구멍(22a, 24a, 26a)들과 접촉하고 있으므로, 각 프로브(18)는 제 2접촉부(46)의 단부(46a)와 인접한 한 위치에서 프로브 헤드(16)에 의해 지지된다. 결과적으로, 각 프로브(18)의 제 2접촉부(46)의 단부(46a)는 프로브(18)의 축 방향(Z-축 방향), 예를 들면, 제 1접촉부(44)와 비교했을 때에 X-축 방향 또는 Y-축 방향에 대해 수직인 방향에서 위치 변환(displace)되는 것이 제한될 수 있다. 이에 의해 프로브(18)의 제 2접촉부(46)의 단부(46a)가 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)에 대해 수직 방향(X-축 방향 또는 Y-축 방향)에서 위치 변환되는 것을 방지하게 되므로, 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)의 마모 또는 손상을 감소시키게 된다.
게다가, 본 실시예에서는, 프로브(18)는 제 1접촉부(44)와 제 2접촉부(46) 사이에서 프로브(18)의 축 방향에서 나선형으로 연장되는 최소한 한 개의 슬릿부(50)를 가진다. 이 슬릿부(50)는 프로브(18)에 인가된 염력(torsion) 또는 프로브(180)의 경사를 완활 수 있으므로, 프로브(18)의 서비스 수명을 개선시키게 된다. 게다가, 슬릿부(50)는 프로브(18)의 축 방향에서 나선형으로 형성되어 있으므로, 그것은 또한 축 방향에 인가된 압력을 어느 정도 흡수할 수 있으므로 프로브(18)의 서비스 수명을 개선시키게 된다. 게다가, 슬릿부(50)는 프로브(18)가 파손 등과 같은 손상으로부터 방지하게 되므로 프로브 카드(10)의 서비스 수명을 개선시키게 된다.
게다가, 본 실시예에서는, 복수의 위치 결정 부재(36, 38)가 세라믹과 같은 비전도성 물질로 구성되어 있으므로, 그 부재들은 복수의 위치 결정 부재(36, 38)를 통해 연장되는 복수의 프로브(18) 사이에 신뢰성 있는 절연성을 제공할 수 있다.
<<제 1실시예의 수정>>
(1) 본 실시예에서는 각 프로브(18)가 두 개의 슬릿부(50)를 가지고 있는 반면에, 그 대신 각 프로브(18)는 세 개 이상 또는 그 이상의 슬릿부(50)를 가질 수 있다.
(2) 각 프로브(18)의 두 개의 슬릿부(5)는 동일한 방향 내에서 나선형으로 형성되어 있는 반면에, 그 대신 두 개의 슬릿부(5)는 대향하는 방향 내에서 나선형으로 형성되어 있다.
(3) 본 실시예에서는, 위치 결정 핀(42)이 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)를 위치 결정하기 위해 위치 결정 구멍(60, 62)의 내부에 삽입된다. 그러나, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 서로 상대적으로 이동되어 프로브(18)의 위치를 결정한 후에 상부 프로브 헤드(22)에 대해 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)의 관통 구멍(54, 54)의 내부에 고정 부재(40)를 단단히 고정함으로써, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 위치 결정되도록 구성될 수 있다. 즉, 위치 결정 핀(42)을 이용하는 않는 구성이 이용될 수 있다.
(4) 본 실시예에서는 위치 제한부(52)와 위치 제한부(56, 58)가 직사각형 형태로 형성되는 반면에, 위치 제한부(52) 또는 위치 제한부(56, 58)의 어느 하나는 그 대신 최소한 일반적으로 타원형태를 가질 수 있다. 이러한 구성에서도, 일반적으로 타원 형태의 회전 제어부(56, 58)는 프로브(18)를 정렬시킬 수 있으며, 복수의 위치 결정 부재(36, 38)가 서로 상대적으로 이동되는 경우에 프로브(18)를 회전 비제한 상태에서 회전 제한 상태로 전환시킬 수 있다. 그러므로, 프로브(18)는 프로브(18)와 접촉하고 있는 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)에 대해 회전하는 것이 방지되므로, 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)의 마모 또는 손상이 감소될 수 있다.
<<제 2실시예>>
다음에, 도 11-도 12b를 참조하면서, 제 2실시예가 기술된다. 제 1실시예의 프로브(18)의 회전 제한부(52)와는 달리 각 프로브(64)가 삼각형의 회전 제한부(66)를 가지고 있다는 점에서 본 실시예는 제 1실시예와는 다르다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제 2실시예에 따르는 각 프로브(64)는 삼각형의 회전 제한부(66)를 가진다. 프로브(64)는 제 1실시예에 따르는 프로브(18)와 다른 점에서는 동일하므로, 그에 대한 기재는 반복되지 않는다.
도 12a는 제 1위치 결정 부재(36)의 회전 제어부(56)와 제 2위치 결정 부재(38)의 회전 제어부(58)에 의해 생성되는 삼각형의 회전 제한부(66)의 회전 제한 상태의 보기를 도시하고 있다.
이 보기에서는, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 서로 상대적으로 이동되므로 회전 제한부(66)의 3개의 면들(66a, 66b, 66c) 중에서 두 개의 면들(66b, 66c)이 회전 제어부(56, 58)에 의해 각각 제한될 수 있다. 상세하게 설명하자면, 도 12a에 도시된 바와 같이 제 1위치 결정 부재(36)는 -X 방향 및 -Y 방향에서 이동되며 제 2위치 결정 부재(38)는 +X 방향 및 -Y 방향에서 이동된다. 그 후에, 회전 제한부(66)의 면(66b)은 회전 제어부(56)와 맞물리며 회전 제한부(66)의 면(66c)은 회전 제어부(58)와 맞물리게 된다.
그러므로, 회전 제한부(66)의 3개의 면들 중에서 두 개의 면은 회전 제어부(56, 58)와 맞물리게 되므로, 회전 제한부(66)는 프로브(64)의 축을 중심으로 회전하는 것이 제한된다. 게다가, 도 12a에 도시된 바와 같이, 회전 제한부(66)의 면(66a, 66c) 사이의 정점(vertex)(66e)은 회전 제어부(58)의 한 모서리와 맞물리며 회전 제한부(66)의 면(66a, 66b) 사이의 정점(66f)은 회전 제어부(56)의 한 모서리와 맞물리며, 회전 제한부(66)는 회전 제어부(56, 58)에 의해 위치 결정된다. 그러므로, 회전 제한부(66)는 회전 제어부(56, 58)에 의해 위치 결정되고 프로브(64)의 축을 중심으로 회전하는 것이 제한된다.
도 12b는 제 1위치 결정 부재(36)의 회전 제어부(56)와 제 2위치 결정 부재(38)의 회전 제어부(58)에 의해 생성되는 삼각형의 회전 제한부(66)의 회전 제한 상태의 다른 보기를 도시하고 있다.
이 보기에서는, 제 1위치 결정 부재(36)와 제 2위치 결정 부재(38)가 서로 상대적으로 이동되므로 회전 제한부(66)의 3개의 면들(66a, 66b, 66c) 중에서 한 면(66a)과 면들(66b, 66c) 사이의 정점(66g)은 각각 회전 제어부(56, 58)에 의해 제한된다. 상세하게 설명하자면, 도 12b에서 관찰되는 바와 같이 제 1위치 결정 부재(36)는 -Y 방향에서 이동되며 제 2위치 결정 부재(38)는 +Y 방향에서 이동된다. 그 후에, 회전 제한부(66)의 면(66a)은 회전 제어부(58)와 맞물리며 회전 제한부(66)의 정점(66g)은 회전 제어부(56)와 맞물리게 된다.
그러므로, 회전 제한부(66)의 한 면과 한 정점은 회전 제어부(56, 58)와 각각 대향하게 되므로, 회전 제한부(66)는 프로브(64)의 축을 중심으로 회전하는 것이 제한된다. 게다가, 도 12b에 도시된 바와 같이, 회전 제한부(66)의 면(66a)은 회전 제어부(58)와 맞물리며 회전 제한부(66)의 면(66b, 66c) 사이의 정점(66g)은 회전 제어부(56) 맞물리게 되므로, 회전 제한부(66)는 회전 제어부(56, 58)에 의해 위치 결정된다. 그러므로, 회전 제한부(66)는 회전 제어부(56, 58)에 의해 위치 결정되고 프로브(64)의 축을 중심으로 회전하는 것이 제한된다.
이러한 실시예에 의하면, 회전 제어부(56, 58)는 다각형 형태의 한 보기로서 삼각형 형태를 가지는 각각의 회전 제한부(66) 중에서, 최소한 두 개의 면들(66c, 66b), 또는 한 개의 면(66a)과 면(66a)과 대향하는 정점(66g)과 맞물리게 되므로, 회전 제한부(66)의 회전을 제한하게 된다. 그러므로, 프로브(64)는 프로브(64)와 접촉하고 있는 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)에 대해 회전하는 것이 방지되므로, 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)의 마모 또는 손상이 감소될 수 있다.
<<제 3실시예>>
도 13을 참조하면서, 제 3실시예가 기술된다. 제 3실시예에 따르는 각 프로브(16)는 제 2접촉부를 가지고 있지 않으며 탄성부에서 회전 제한부를 가지고 있다는 점에서 제 3실시예는 제 1실시예와는 다르다.
도 13을 참조하면, 제 3실시예에 따르는 각 프로브(16)는 제 1접촉부(70)와 제 2접촉부(72)를 포함한다. 도 13에서 관찰되는 바와 같이 탄성부(72)는 -Z측 단부에서 제 1접촉부(70)와 연결되어 있다. 탄성부(72)는 프로브(68)의 축 방향에서(도 13의 Z축 방향에서) 서로 떨어진 두 개의 위치들에 있는 슬릿부(74, 74)를 가지고 있다. 탄성부(72)는 도 13에서 관찰되는 바와 같이 +Z면 단부에 접촉 포인트부(76)를 가지며, 접촉 포인트부(76)의 부근에 회전 제한부(78)를 가진다.
본 실시예에서는, 접촉 포인트부(76)가 원통형 탄성부(72)의 단부 정면부로 형성되어 있다. 그러므로, 프로브(68)의 탄성부(72)의 접촉 포인트부(76)가 프로브 기판(12)의 접촉부(12a)와 접촉되어 있는 경우에는, 접촉부(12a)와 접촉 포인트부(76)는 서로 면-면(surface) 접촉을 하게 된다. 이러한 사실은 각 접촉부(12a)와 그에 대응하는 접촉 포인트부(76) 사이의 접촉 영역을 증가시키게 되므로, 프로브(68)와 프로브 기판(12) 사이의 전기적인 연결성을 안정화시키게 된다.
<<제 1-제 3실시예들의 수정>>
(1) 회전 제한부(52, 66, 78)는 직사각형 및 삼각형이 아닌 다각형 형태 또는 부분적으로 절단된 원형의 형태를 가질 수 있다.
(2) 각 프로브(18)의 단부(46a)는, 프로브(18)의 축에 대해 수직인 방향에서 연장되는 삼각형 프리즘의 형태 대신에, 구형 형태, 축 방향에서 연장되는 원통형 형태, 축 방향에서 연장되는 직사각형 기둥(column) 형태, 또는 축 방향과 수직인 방향에서 연장되는 사다리꼴 형태를 가질 수 있다. 상기 기재된 바와 같이 구성되는 경우에는, 각 프로브(18)의 단부(46a)는 프로브 기판(12)의 대응하는 접촉부(12a)와 라인 접촉 또는 면-면 접촉을 하게 된다. 이것은 각 프로브(18)의 단부(46a)와 프로브 기판(12)의 대응하는 접촉부(12a) 사이의 접촉 영역을 증가시키게 되므로, 프로브(18)의 단부(46a)와 프로브 기판(12) 사이에 더욱 안정적인 전기적 연결을 제공하게 된다.
(3) 본 실시예에서 회전 제어부(56, 58)는 직사각형 형태를 가지고 있는 반면에, 회전 제어부(56, 58)는 회전 제한부(52, 66, 또는 78)의 형태에 따라 삼각형, 원형, 또는 부분적으로 절단된 원형의 형태를 대신 가질 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에만 한정되어 있는 것이 아니며, 여러 가지 수정 형태들이 청구항에 기재된 본 발명의 범위 내에서 실현되는 것이 가능하며, 이러한 수정들은 또한 본 발명의 범위 내에 포함되어 있다는 것은 너무나 당연하다.

Claims (15)

  1. 시험 물체의 접촉 검사를 수행하는 접촉 검사 장치에 있어서,
    시험 물체와 접촉되는 제1 단부를 각각 가지며, 길이 방향으로 직선 형상인 복수의 프로브들과;
    상기 프로브들의 각각의 제2 단부들과 접촉하는 접촉부들을 포함하는 프로브 기판과;
    복수의 프로브들이 삽입되어 직선 형상인 상태로 장착되는 프로브 헤드로서, 상기 프로브 기판에 분리 가능하게 장착되는 프로브 헤드와;
    프로브 기판과 대향하는 프로브 헤드의 표면에 장착되고 복수의 프로브들이 삽입되는 복수의 위치 결정 부재들;
    을 포함하며,
    프로브들의 각각은 상기 제2 단부 측에 제공된 회전 제한부를 가지며,
    복수의 위치 결정 부재들의 각각은 회전 제한부들과 맞물리도록 구성된 회전 제어부들을 가지며,
    상기 프로브 기판으로부터, 위치 결정 부재들이 장착된 프로브 헤드가 분리된 상태에 있어서, 프로브는, 프로브 헤드로의 삽입 상태로부터, 프로브의 축 방향에 있어서의 제1 단부로부터 제2 단부로 향하는 방향인 프로브 기판 측으로, 위치 결정 부재들이 장착된 상태에서 분리될 수 있으며,
    상기 프로브 기판에, 위치 결정 부재들이 장착된 프로브 헤드가 장착된 상태에 있어서, 복수의 위치 결정 부재들이 서로 상대적으로 이동되는 경우에, 회전 제어부들이 프로브들을 정렬시키고 프로브들을 회전 비제한 상태로부터 회전 제한 상태로 전환하는,
    것을 특징으로 하는 접촉 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 제한부들은 다각형 형태를 가지며,
    상기 회전 제어부들은 회전을 제한하기 위해서 상기 회전 제한부들의 각각의 제한부의, 최소한 두 개의 면들, 또는 한 면과 상기 한 면과 대향하는 하나의 정점과 맞물려 있는 접촉 검사 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 부재들은 제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재를 포함하며,
    상기 제 1위치 결정 부재와 상기 제 2위치 결정 부재의 상기 회전 제한부들은 직사각형 형태를 가지고 있으며,
    상기 회전 제한부들은 직사각형 형태를 가지고 있으며,
    제 1위치 결정 부재와 제 2위치 결정 부재가 직사각형 형태의 대각선을 따라 서로에 대해서 이동되는 경우에, 상기 회전 제어부들은 상기 회전 제한부들의 회전을 제한하는 접촉 검사 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    최소한 회전 제한부 또는 회전 제어부 중 어느 하나는 사다리꼴 형태를 가지는 접촉 검사 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    각각의 프로브는 상기 프로브의 상기 제 1단부를 형성하는 제 1접촉부, 상기 프로브의 상기 제 2단부를 형성하고 상기 회전 제한부를 가지는 제 2접촉부, 및 상기 제 1접촉부 와 상기 제 2접촉부가 연결되어 있는 대향하는 단부들을 가지며 상기 프로브의 축 방향 내에서 자유롭게 확장 및 수축가능한 탄성부를 포함하는 접촉 검사 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    각각의 프로브는 상기 프로브의 상기 제 1단부를 형성하는 제 1접촉부, 상기 프로브의 상기 제 2단부를 형성하고 상기 회전 제한부를 가지는 제 2접촉부, 및 상기 제 1접촉부 와 상기 제 2접촉부가 연결되어 있는 대향하는 단부들을 가지며 상기 프로브의 축 방향 내에서 자유롭게 확장 및 수축가능한 탄성부를 포함하는 접촉 검사 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프로브의 상기 제 2단부는 상기 프로브 기판의 대응하는 접촉부들과 라인 접촉 또는 면-면 접촉을 하고 있는 접촉 검사 장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프로브 헤드는 상기 프로브를 수용하기 위한 구멍들을 가지며, 상기 프로브의 상기 회전 제한부는 상기 구멍들에 비해 크기가 더욱 큰 접촉 검사 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 프로브 헤드는 상기 프로브를 수용하기 위한 구멍들을 가지며,
    상기 프로브의 상기 회전 제한부는 상기 구멍들에 비해 크기가 더욱 큰 접촉 검사 장치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 프로브 헤드는 상기 프로브를 수용하기 위한 구멍들을 가지며, 상기 프로브의 상기 회전 제한부는 상기 구멍들에 비해 크기가 더욱 큰 접촉 검사 장치.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프로브의 각각은 상기 제 1단부와 상기 제 2단부 사이에서 상기 프로브의 축 방향 내에서 나선형으로 연장되는 최소한 한 개의 슬릿을 가지는 접촉 검사 장치.
  12. 제 3항에 있어서,
    상기 프로브의 각각은 상기 제 1단부와 상기 제 2단부 사이에서 상기 프로브의 축 방향 내에서 나선형으로 연장되는 최소한 한 개의 슬릿을 가지는 접촉 검사 장치.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 부재는 비전도성 물질로 만들어지는 접촉 검사 장치.
  14. 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 부재는 비전도성 물질로 만들어지는 접촉 검사 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 프로브들은, 상기 제1 단부를 앞쪽으로 해서 상기 프로브 헤드에 삽입되어 있으며,
    프로브의 회전 제한부는, 상기 프로브 헤드의 위치 결정 부재가 설치되어 있는 면에 상기 프로브 기판 측으로 분리 가능하게 위치되어 있는,
    것을 특징으로 하는 접촉 검사 장치.
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