KR101991073B1

KR101991073B1 - 프로브 카드용 공간 변환기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101991073B1
Application number: KR1020170160251A
Authority: KR
Inventors: 김웅겸; 임창민; 심상범
Original assignee: 주식회사 에스디에이
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-20
Also published as: KR20190061647A

Abstract

프로브 기판, 프로브 기판의 하부에 결합되는 공간 변환기 및 공간 변환기 하부에 결합되어 반도체 소자에 접촉하는 프로브 핀이 구비된 프로브 헤드를 포함하는 프로브 카드용 공간 변환기에 있어서,
개선된 공간 변환기는,
프로브 기판의 하부에 결합되고 복수의 홀이 형성되는 서브 기판; 및 서브 기판에 형성된 홀에 결합되는 복수의 전도성 로드;을 포함하고, 전도성 로드의 상부는 프로브 기판에 형성된 전극과 와이어로 연결되고, 전도성 로드의 하부는 프로브 핀의 상부와 연결된다.

Description

프로브 카드용 공간 변환기 및 그 제조방법{Space Transformer for Probe Card and Manufacturing Method Thereof}

개시되는 내용은 반도체 소자의 불량을 검사하기 위한 프로브 카드용 공간 변환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

프로브 카드(Probe card)는 특정 반도체 제조 공정(FAB)이 완료된 웨이퍼(Wafer) 상에 있는 각각의 반도체 소자들을 검사하기 위한 것이다.

프로브 핀들을 이용하여 각각의 테스트하려는 반도체 소자의 패드(Pad)에 접촉시킨 후 테스트 시스템의 전기적 신호를 반도체 소자에 전달하여 웨이퍼의 양품과 불량품을 구분하는데 사용되는 핵심 장치이다.

반도체 소자의 전기적 특성을 테스트하는 공정, 예컨대 EDS(electric die sorting) 공정은 반도체 소자에 대한 전기적인 특성을 테스트함으로써 불량 여부를 판별하여 수율을 증대시키며, 결함을 가진 반도체 소자의 조기 제거로 인해서 조립(assembly) 및 패키지 검사(package test)에서 소요되는 원가를 절감하도록 한다.

이와 같은, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자를 검사하는 장비는 테스터(tester)와, 프로브 시스템(probe system)으로 이루어져 있으며, 프로브 시스템에는 반도체 소자의 전극 패드와 기계적으로 접촉되는 프로브 카드(probe card)가 설치된다.

한편, 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 전극 패드들의 간격 및 크기 역시 감소하고 있다. 프로브 카드에 구비된 프로브 핀들은 전극 패드들에 물리적으로 접촉하는 구조라는 점에서, 이러한 패드 구조의 변화는 프로브 핀들의 구조 및 배치와 관련된 기술적 어려움 들을 유발한다.

인접하는 프로브 핀들은 전기적 간섭(interference) 및 단락(short)을 방지할 수 있도록 최소한의 이격 거리를 확보하면서 배열돼야 한다.

공간 변환기(space transformer)는 이러한 프로브 핀의 미세 피치를 형성하기 위해 프로브 기판과 프로브 핀 사이에 프로브 기판 상의 단자 간 간격과 프로브 핀 간의 간격의 차이를 보상해 준다.

한국 공개특허 10-2017-0112769호.

개시되는 내용은 반도체 소자의 불량을 검사하기 위한 프로브 카드에서 공간 변환기를 구성하는 서브 기판으로 와이어가 직접 통과하지 않는 프로브 카드용 공간 변환기를 제공하고자 한다.

프로브 기판, 프로브 기판의 하부에 결합되는 공간 변환기 및 공간 변환기 하부에 결합되어 반도체 소자에 접촉하는 프로브 핀이 구비된 프로브 헤드를 포함하는 프로브 카드용 공간 변환기에 있어서,

개선된 공간 변환기는,

프로브 기판의 하부에 결합되고 복수의 홀이 형성되는 서브 기판; 및 서브 기판에 형성된 홀에 결합되는 복수의 전도성 로드;를 포함하고, 전도성 로드의 상부는 프로브 기판에 형성된 전극과 와이어로 연결되고, 전도성 로드의 하부는 프로브 핀의 상부와 연결된다.

개선된 프로브 카드용 공간 변환기는 서브 기판으로 와이어가 직접 통과하지 않기 때문에 와이어의 단선이나 단락을 방지할 수 있다.

도 1은 개선된 프로브 카드용 공간 변환기의 저면 사시도이다.
도 2는 개선된 프로브 카드용 공간 변환기의 저면도이다.
도 3은 개선된 프로브 카드용 공간 변환기의 측면 단면도이다.
도 4는 도 1의 일부 확대도이다.
도 5는 개선된 프로브 카드용 공간 변환기를 개략적으로 나타낸 측면 단면도이다.
도 6은 도 5에서 공간 변환기를 개략적으로 나타낸 측면 단면도이다.
도 7은 개선된 프로브 카드용 공간 변환기의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 개선된 프로브 카드의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4을 참조하면, 개선된 프로브 카드(10)는, 프로브 기판(200), 프로브 기판(200)의 하부에 결합되는 공간 변환기(400) 및 공간 변환기(400) 하부에 결합되어 반도체 소자에 접촉하는 프로브 핀(680)이 구비된 프로브 헤드(600)를 포함한다.

도 5를 참조하면, 프로브 기판(200)은 상부는 외부의 테스터와 연결되고, 하부는 프로브 헤드(600)가 결합된 공간 변환기(400)가 결합되는 구성으로서, 프로브 기판(200)은 가운데에 개구부(220)가 형성되고, 표면에 다수의 채널이 형성되며, 내부에 내부배선(240)이 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 공간 변환기(400)는 프로브 핀(680)의 미세 피치를 형성하기 위해 프로브 기판(200)과 프로브 핀(680) 사이에 프로브 기판(200) 상의 단자 간 간격과 프로브 핀(680) 간의 간격의 차이를 보상해주는 구성으로서, 프로브 기판(200)의 하부에 결합되고 복수의 홀(422)이 형성되는 서브 기판(420); 및 서브 기판(420)에 형성된 홀(422) 중에서 상기 프로브 핀(680)에 대응되는 홀(422)에 선택적으로 결합되는 복수의 전도성 로드(440);를 포함한다.

전도성 로드(440)의 상부는 프로브 기판(200)에 형성된 채널의 전극 또는 내부배선(240)과 와이어(460)로 연결되고, 전도성 로드(440)의 하부는 프로브 핀(680)의 상부와 연결된다.

전도성 로드(440)는 종래 서브 기판(420)에 형성된 홀(422)을 통과하던 와이어(460)가 단선되거나 단락되는 것을 방지하기 위한 구성으로서, 서브 기판(420)의 홀(422)에 에폭시를 주원료로 하는 접착제(446) 등으로 고정될 수 있다.

전도성 로드(440)는 상부면과 하부면에 단단하고 내식성이 뛰어난 니켈(Ni) 도금층을 형성할 수 있고, 니켈 도금층(442) 위에 니켈 도금층(442)의 산화방지를 위해 금(Au) 도금층(444)을 추가로 형성할 수 있다.

개선된 프로브 카드(10)는 프로브 기판(200)의 상부에는 와이어(460) 등을 보호할 수 있는 보호 덮개(800)가 결합될 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여 개선된 프로브 카드(10)의 공간 변환기(400) 제조방법을 설명한다.

개선된 프로브 카드(10)의 공간 변환기(400) 제조방법은,

서브 기판(420)을 준비하는 제1단계;

준비된 서브 기판(420)에 상하로 관통하는 복수의 홀(422)을 형성하는 제2단계;

서브 기판(420)에 형성된 홀(422)에 복수의 전도성 로드(440)를 선택적으로 삽입하는 제3단계;

서브 기판(420)에 형성된 홀(422)에 접착제(446)를 주입하여 전도성 로드(440)를 고정하는 제4단계; 및

서브 기판(420)의 상하로 돌출된 전도성 로드(440)를 평탄화하는 제5단계;를 포함한다.

구체적으로 살펴보면,

제1단계: 서브 기판(420)을 준비한다.

제2단계: 복수의 전도성 로드(440)가 설치될 수 있도록 서브 기판(420)을 상하로 관통하는 복수의 홀(422)을 형성한다.

제3단계: 서브 기판(420)에 형성된 복수의 홀(422)에 와이어(460)와 프로브 핀(680)을 연결하는 전도성 로드(440)를 선택적으로 삽입한다.

제4단계: 서브 기판(420)에 형성된 복수의 홀(422)에 삽입된 전도성 로드(440)를 고정하기 위해서 홀(422)과 전도성 로드(440)의 측면 사이에 접착제(446)를 주입한다. 이때 접착제(446)는 에폭시를 주원료로 하는 것이 바람직하다.

제5단계: 서브 기판(420)에 형성된 복수의 홀(422)에 접착제(446)로 고정된 전도성 로드(440)에서 서브 기판(420)의 상부 또는 하부로 돌출된 부분을 제거하여 평탄화한다.

개선된 프로브 카드(10)의 공간 변환기(400) 제조방법은, 전도성 로드(440)의 상부면과 하부면에 니켈 도금층을 형성하는 제6단계를 더 포함할 수 있다. 니켈 도금층은 단단하고 내식성이 뛰어나기 때문에 전도성 로드(440)를 보호할 수 있다.

개선된 프로브 카드(10)의 공간 변환기(400) 제조방법은, 전도성 로드(440)의 니켈 도금층 위에 금 도금층을 형성하는 제7단계를 더 포함할 수 있다. 금 도금층은 니켈 도금층 위에 형성되어 니켈 도금층의 산화를 방지할 수 있다.

개선된 프로브 카드(10)의 공간 변환기(400) 제조방법은, 전도성 로드(440)의 금 도금층과 프로브 기판(200)에 형성된 전극을 와이어(460) 본딩으로 연결하는 제8단계를 더 포함할 수 있다. 종래 와이어(460)를 서브 기판(420)에 형성된 홀(422)로 통과시키던 것을 전도성 로드(440)를 이용함으로써, 와이어(460)가 단락되거나 단선되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

10: 프로브 카드
200: 프로브 기판
220: 개구부
240: 내부배선
400: 공간 변환기
420: 서브 기판
422: 홀
440: 전도성 로드
442: 니켈 도금층
444: 금 도금층
446: 접착제
460: 와이어
600: 프로브 헤드
680: 프로브 핀
800: 보호 덮개

Claims

프로브 기판, 프로브 기판의 하부에 결합되는 공간 변환기 및 공간 변환기 하부에 결합되어 반도체 소자에 접촉하는 프로브 핀이 구비된 프로브 헤드를 포함하는 프로브 카드에 사용되는 공간변환기 있어서,
상기 공간 변환기는,
프로브 기판의 하부에 결합되고 복수의 홀이 형성되는 서브 기판; 및
서브 기판에 형성된 홀 중에서, 상기 프로브 핀에 대응되는 홀에 선택적으로 결합되는 복수의 전도성 로드;를 포함하고,
전도성 로드의 상부는 프로브 기판에 형성된 전극과 와이어로 연결되고,
전도성 로드의 하부는 프로브 핀의 상부와 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 공간 변환기.
제1항에 있어서,
전도성 로드는 서브 기판에 형성된 홀에 에폭시로 고정되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 공간 변환기.
제1항에 있어서,
전도성 로드는 상부면과 하부면에 니켈 도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 공간 변환기.
제3항에 있어서,
전도성 로드는 니켈 도금층 위에 금 도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 공간 변환기.
서브 기판을 준비하는 제1단계;
준비된 서브 기판에 상하로 관통하는 복수의 홀을 형성하는 제2단계;
서브 기판에 형성된 홀에 복수의 전도성 로드를 선택적으로 삽입하는 제3단계;
서브 기판에 형성된 홀에 접착제를 주입하여 전도성 로드를 고정하는 제4단계; 및
서브 기판의 상하로 돌출된 전도성 로드를 평탄화하는 제5단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 공간 변환기 제조방법.
제5항에 있어서,
접착제는 에폭시를 주원료로 하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 공간 변환기 제조방법.
제5항에 있어서,
전도성 로드의 상부면과 하부면에 니켈 도금층을 형성하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 공간 변환기 제조방법.
제7항에 있어서,
전도성 로드의 니켈 도금층 위에 금 도금층을 형성하는 제7단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 공간 변환기 제조방법.
제8항에 있어서,
전도성 로드의 금 도금층과 프로브 기판에 형성된 전극을 와이어 본딩으로 연결하는 제8단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 공간 변환기 제조방법.