KR102002256B1 - Ｒｆ 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드에 관한 것이다. 본 발명은, 멤스 프로브; 및 상기 멤스 프로브의 개수만큼 형성되되, 하부로 상기 멤스 프로브에 대해서 접속 패드와는 개별 분리된 형태로 형성되는 텐션 바; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드는, 본딩시 웨이퍼 테스트 자국을 최소화하고, 구성요소를 간략화하여 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있으며, 웨이퍼와 컨택되는 프로브만을 초소형 정밀기계 기술(Micro-Electro Mechanical Systems)을 통해 제작한 뒤, 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)를 위한 구성요소에 대해서는 고객사의 사양에 맞춰서 디자인 설계가 가능할 뿐만 아니라, 고객사에게는 다양한 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)의 설계 변경이 가능하고, 제작자에게는 프로브 카드에 대한 신속하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＲＦ 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드{Film type probe card for ＲＦ chip test}
본 발명은 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 2G ~ 100GHz RF 칩 제조 공정에 따라 생산된 웨이퍼를 테스트해서 양품 불량을 판단할 수 있도록 하기 위한 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드에 관한 것이다.
웨이퍼 테스트용 프로브 카드와 관련된 종래의 기술들이 많이 존재한다.
예를 들어, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2007-0091224호 "웨이퍼 테스트용 프로브 카드 고속 원 샷 웨이퍼 테스트를 위한 무선 인터페이스 프로브 카드 및 이를 구비한 반도체 테스트 장치(Wireless interface probe card for high speed one-shot wafer test and semiconductor testing apparatus having the same)"는 대면적의 반도체 웨이퍼를 무선 데이터 송수신을 통해 고속으로 원 샷 테스트를 할 수 있는 고속 원 샷 웨이퍼 테스트용 무선 인터페이스 프로브 카드 및 이를 구비한 반도체 검사 장치에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2008-0076529호 "프로브 카드 접속용 헤드소켓과 인터페이스 및 이를 포함하는 웨이퍼 테스트장치(Head socket for to contact probe card and interface and wafer test apparatus of therein)"는 프로브 카드와 테스트헤드의 접속이 간단하게 이루어지는 동시에 프로브 카드와 테스트헤드 접속 시 커넥터 또는 헤드소켓의 손상을 미연에 방지하게 하는 프로브 카드 접속용 헤드소켓과 인터페이스 및 이를 포함하는 웨이퍼 테스트장치에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0007898호 "부품 실장된 웨이퍼 테스트를 위한 하이브리드 프로브 카드(HYBRID PROBE CARD FOR COMPONENT MOUNTED WAFER TEST)"는 부품이 실장된 3차원 웨이퍼를 효과적으로 테스트하기 위한 하이브리드 프로브 카드에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2008-0052181호 "웨이퍼 테스트용 프로브 카드(Probe card for testing wafer)"는 웨이퍼의 테스트시에 프로브 카드의 인쇄회로 부분에 격자 인쇄부를 형성하여 주파수 잡음 및 테스트 전류의 누설을 감소시키고, 또한 테스트 전류의 전달 속도를 높일 수 있도록 함으로써 고속 테스트 및 테스트의 정확도를 높이도록 한 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 관한 것이다.
그러나 상기 기술들은 모두 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 관한 것이나, 웨이퍼의 평탄도로 높이 차가 미리 설정된 이상인 경우의 테스트 방식을 제공하지 못하고 있으며, 웨이프 테스트용 프로브 카드 제작을 위한 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 감소시키는 방식은 제공하지 못하는 한계점이 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2007-0091224호 "웨이퍼 테스트용 프로브 카드 고속 원 샷 웨이퍼 테스트를 위한 무선 인터페이스 프로브 카드 및 이를 구비한 반도체 테스트 장치(Wireless interface probe card for high speed one-shot wafer test and semiconductor testing apparatus having the same)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2008-0076529호 "프로브 카드 접속용 헤드소켓과 인터페이스 및 이를포함하는 웨이퍼 테스트장치(Head socket for to contact probe card and interface and wafer test apparatus of therein)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0007898호 "부품 실장된 웨이퍼 테스트를 위한 하이브리드 프로브 카드(HYBRID PROBE CARD FOR COMPONENT MOUNTED WAFER TEST) 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2008-0052181호 "웨이퍼 테스트용 프로브 카드(Probe card for testing wafer)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본딩시 웨이퍼 테스트 자국을 최소화하고, 구성요소를 간략화하여 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 감소하도록 하기 위한 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 웨이퍼와 컨택되는 프로브만을 초소형 정밀기계 기술(Micro-Electro Mechanical Systems)을 통해 제작한 뒤, 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)를 위한 구성요소에 대해서는 고객사의 사양에 맞춰서 디자인 설계가 가능하도록 하기 위한 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 고객사에게는 다양한 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)의 설계 변경이 가능하고, 제작자에게는 프로브 카드에 대한 신속하게 제작할 수 있도록 하기 위한 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드는, 멤스 프로브; 및 상기 멤스 프로브의 개수만큼 형성되되, 하부로 상기 멤스 프로브에 대해서 접속 패드와는 개별 분리된 형태로 형성되는 텐션 바; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 멤스 프로브는, 웨이퍼 상의 본딩 패드의 컨택트 파트(Contact part)로 하드 코팅에 해당하는 코팅단이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드는, 본딩시 웨이퍼 테스트 자국을 최소화하고, 구성요소를 간략화하여 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드는, 웨이퍼와 컨택되는 프로브만을 초소형 정밀기계 기술(Micro-Electro Mechanical Systems)을 통해 제작한 뒤, 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)를 위한 구성요소에 대해서는 고객사의 사양에 맞춰서 디자인 설계가 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드는, 고객사에게는 다양한 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)의 설계 변경이 가능하고, 제작자에게는 프로브 카드에 대한 신속하게 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10, 100)에 사용되는 멤스 프로브(130)의 일 예로 제공 가능한 종래의 캔틸레버 프로브(13)의 형상을 나타내는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10, 100)의 해결 과제로 본딩시 웨이퍼 테스트 자국에 의한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)에 의한 RF 칩 테스트 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(100)를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(100)에 의한 RF 칩 테스트 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(100)에서의 구성요소 간의 체결관계의 응용예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10, 100)에 사용되는 멤스 프로브(130)의 일예로 제공 가능한 종래의 캔틸레버 프로브(13)의 형상을 나타내는 도면이다. 도 1a를 참조하면, 종래의 캔틸레버 프로브(13)는 RF 칩 테스트를 위한 프로브 카드에 사용되며, Over Drive 80㎛(F1 방향 및 F2 방향으로 80㎛만큼 상향 이동 가능), Contact Resistance 0.5Ω 이하, Leakage 10 nA 이하, Impedance 50Ω인 특성을 제공할 수 있다.
한편, 종래의 RF 칩 테스트를 위한 프로브 카드의 캔틸레버 프로브(13)를 활용하여 테스터(Tester)의 테스트 헤드(Test Head)에 결합되어 테스터에 의한 반도체 소자의 검사에 사용시 도 1b와 같은 컨택 마크(Contact Mark)로 상단의 A 영역과 같은 Success Contact Mark 외에 하단의 B 영역(B1, B2)과 같은 Fail Contact Mark이 본딩 패드(Bonding Pad, 2)에 형성되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 도 1과 같이 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 캔틸레버 프로브(13)를 기준으로 설명하나, 버티컬 프로브 등에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)를 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 2를 참조하면, RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)의 구조를 살펴보면, 플런저(Plunger, 11), 플런저 스프링(Plunger Spring, 11a), 접속 패드(12), 멤스 프로브(13a), 그리고 지그(14)를 포함할 수 있다.
여기서, 접속 패드(12)는 멤스 프로브(13a)와 회로기판(Circuit board, 3) 사이에 위치하여 회로기판(3)과 멤스 프로브(13a)를 전기적으로 연결하며, 멤스 프로브(13a)가 접촉되어 전기적 신호를 전달할 수 있는 프로브 전극이 표면에 형성될 수 있다.
지그(14)는 접속 패드(12) 상에서 프로브 전극이 형성되는 면과 평행하게 상부면이 형성되도록 접속 패드(12)와 멤스 프로브(13a) 사이에 위치하며, 캔틸레버 프로브(13)가 삽입되는 프로브 홀이 형성되어 있으며, 멤스 프로브(13a)의 길이보다는 플레이트의 두께가 얇아서 브로브 홀에 삽입된 멤스 프로브(13a)가 표면에 정렬되어 돌출되게 할 수 있다.
여기서 도 1과 같은 기존의 캔틸레버 프로브(13) 구조로 형성가능한 멤스 프로브(13a)는 도 3과 같이, 코팅단(131)을 구비한 멤스 프로브(130)로 형성될 수가 있으며, 코팅단(131)은 웨이퍼(1) 상의 본딩 패드(2)의 컨택트 파트(Contact part)에 하드 코팅으로 전기 충격과 마모 감소 효과를 제공할 수 있다.
여기서 코팅단(131)은 멤스 프로브(130)의 컨택트 파트 끝단에 프로브(전도성, 비점착성 코팅층으로 장치, 기기 등과 전기적으로 통전되기 위한 세라믹 코칭층으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 세라믹 코팅층은 티타늄 질화물(TiN)로 구성될 수 있으며, 기질에 해당하는 멤스 프로브(130) 끝단에 세라믹을 적용하는 CVD 및 플라즈마 증착법을 활용하는 것이 바람직하다.
그러나 도 2 및 도 3에서 상술한 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)는 본딩시 웨이퍼 테스트 자국에 따른 문제점은 해결할 수 있으나, 도 4와 같이 웨이퍼(1)의 평탄도로 10㎛ 이상인 경우의 테스트에는 부적합한 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 도 4a와 같이 웨이퍼(1)의 평탄도로 높이 차가 10㎛ 미만인 경우에는 제 1 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)는 문제가 없으나 도 4b와 같이 웨이퍼(1)의 평탄도로 높이 차가 10㎛ 이상인 경우에는 테스트가 부적합할 수 있다.
이에 따라 도 5의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(100)를 제시하도록 한다.
도 5를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(100)는 텐션 바(110), 접속 패드(120), 멤스 프로브(130)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 텐션 바(110)는 하부의 멤스 프로브(130)의 개수만큼 형성되되, 하부로 멤스 프로브(130)와 접속 패드(120)와는 개별적으로 분리된 구조를 갖는다.
이에 따라 도 6과 같이 제 2 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(100)는 본딩시 웨이퍼 테스트 자국에 따른 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 상술한 제 1 실시예에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드(10)에 의한 테스트의 경우의 문제점인 웨이퍼(1)의 평탄도로 10㎛ 이상인 경우의 테스트에는 부적합한 문제점을 해결할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 6a와 같이 웨이퍼(1)의 평탄도로 높이 차가 10㎛ 미만일 뿐만 아니라, 도 6b와 같이 웨이퍼(1)의 평탄도로 높이 차가 10㎛ 이상인 경우에도 테스트가 적합한 효과를 제공한다.
그리고, 접속 패드(120)는 멤스 프로브(130)와 회로기판(Circuit board, 3) 사이에 위치하여 회로기판(3)과 멤스 프로브(130)를 전기적으로 연결하며, 멤스 프로브(130)가 접촉되어 전기적 신호를 전달할 수 있는 프로브 전극이 표면에 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예로, 접속 패드(120)가 텐션 바(110)와 멤스 프로브(130) 측부가 아닌 상하 사이에 형성시 멤스 프로브(130)가 이동할 수 있는 공간부에 해당하는 프로브 이동용 홀(121)이 형성되어 있으며, 멤스 프로브(130)의 길이보다는 플레이트의 두께가 얇되, 텐션 바(110)의 이동 변위보다 프로브 이동용 홀(121)의 높이가 짧게 형성됨으로써, 텐션 바(110)의 프로브 이동용 홀(12)에 삽입된 멤스 프로브(130)가 접속 패드(120)로부터 분리되지 않은 상태에서 하부 표면에서 정렬된 상태로 돌출될 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 접속 패드(120)는 표면의 프로브 전극과 프로브 이동용 홀(121)의 측부가 전기적으로 연결된 상태로 형성됨으로써, 본딩 패드(2)에 컨택된 멤스 프로브(130)와 회로기판(3)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로, 텐션 바(110)는 하부의 멤스 프로브(130)의 개수만큼 형성됨으로써, 멤스 프로브(130)에 대한 하부로의 압력에 대한 작용 및 작용 해제를 위한 상하의 직선운동을 수행할 수 있다.
이 경우, 복수의 텐션 바(110)는 상부에 플런저(11)에 의해 집합 일체로 하부로 하강 압력을 제공받을 수 있거나, 다른 실시예로, 텐션 바(110)는 개별적으로 상부에 플런저(11)가 형성됨으로써, 각각의 멤스 프로브(130)에 대한 하부로의 압력에 대한 작용 및 작용 해제를 위한 상부로의 외력을 제공받을 수 있다.
또 다른 실시예로, 텐션 바(110) 집합 또는 개별적인 텐션 바(110) 단위로 플런저(11) 대신에 모터와 크랭크 축을 이용한 회전운동을 직선 왕복운동을 통한 동력을 제공받음으로써, 멤스 프로브(130) 집합 또는 개별적인 멤스 프로브(130) 단위에 대한 하부로의 압력에 대한 작용 및 작용 해제를 위한 상부로의 외력을 제공받을 수 있다.
이에 따라, 후술하는 접속 패드(120)의 프로브 이동용 홀(121)에는 각 멤스 프로브(130) 상부 끝단에 대한 각 텐션 바(10)의 하방 압력이 해제되는 경우, 각 멤스 프로브(130)를 상부의 원상태로 유지시키기 위한 탄성 스프링(122)이 추가로 형성되는 것이 바람직하며, 여기서 탄성 스프링(122)은 전도성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예로, 각 멤스 프로브(130)의 상단 연결부(132)는 텐션 바(110)의 하부 끝단의 압력 제공단(111)에 의해 제공된 하방 압력에 의해 탄성 스프링(122)에 대해서 프로브 홀(121)의 지지단(121a)을 향하여 응력을 제공할 수 있다. 이후, 텐션 바(110)의 압력 제공단(111)에 의한 하방 압력 해제에 따라 탄성 스프링(122)은 지지단(121a)을 중심으로 탄성력으로 인해 상단 연결부(132)와 일체로 형성된 멤스 프로브(130)를 다시 상단으로 원위치시키는 역할을 수행할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드에 관하여 도면을 이용하여 상세히 설명하였다.
이상 설명된 본 발명의 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드는, 본딩시 웨이퍼 테스트 자국을 최소화하고, 구성요소를 간략화하여 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있으며, 웨이퍼와 컨택되는 프로브만을 초소형 정밀기계 기술(Micro-Electro Mechanical Systems)을 통해 제작한 뒤, 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)를 위한 구성요소에 대해서는 고객사의 사양에 맞춰서 디자인 설계가 가능할 뿐만 아니라, 고객사에게는 다양한 테스트 상에서 프로브의 얼라인먼트(alignment)의 설계 변경이 가능하고, 제작자에게는 프로브 카드에 대한 신속하게 제작할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 웨이퍼 2 : 본딩 패드
3 : 회로기판(Circuit board)
10, 100 : RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드
11 : 플런저(Plunger) 12 : 플런저 스프링(Plunger Spring)
12, 120 : 접속 패드 13a, 130 : 멤스 프로브
14 : 지그 121 : 프로브 이동용 홀
131 : 코팅단

Claims (2)

  1. 멤스 프로브;
    상기 멤스 프로브의 개수만큼 형성되되, 하부로 상기 멤스 프로브에 대해서 접속 패드와는 개별 분리된 형태로 형성되는 텐션바; 및
    상기 멤스 프로브와 회로기판 사이에 위치하여 회로기판과 상기 멤스 프로브를 전기적으로 연결하며, 상기 멤스 프로가 접촉되어 전기적 신호를 전달할 수 있는 프로브 전극이 표면에 형성되되, 상기 멤스 프로브가 이동할 수 있는 공간부에 해당하는 프로브 이동용 홀이 형성되어 있으며, 표면의 프로브 전극과 상기 프로브 이동용 홀의 측부가 전기적으로 연결된 상태로 형성됨으로써, 본딩 패드에 컨택된 멤스 프로브와 회로기판을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하는 접속 패드; 를 포함하며,
    상기 텐션 바는, 각 멤스 프로브에 대한 하부로의 압력에 대한 작용 및 작용 해제를 위한 상하의 직선운동을 수행하며,
    상기 접속 패드의 프로브 이동용 홀에는 각 멤스 프로브 상부 끝단에 대한 각 텐션 바의 하방 압력이 해제되는 경우, 각 멤스 프로브를 상부의 원상태로 유지시키기 위해 전도성 물질로 이루어진 탄성 스프링이 각 멤스 프로브 상단에 추가로 형성되며,
    각 멤스 프로브의 상단 연결부는 지지단, 상기 탄성 스프링이 순차적으로 있는 상태에서 상기 탄성 스프링 상단에 형성됨으로써, 상기 텐션 바의 하부 끝단의 압력 제공단에 의해 제공된 하방 압력에 의해 상기 탄성 스프링에 대해서 프로브 홀의 상기 지지단을 향하여 응력을 제공하며, 상기 텐션 바의 압력 제공단에 의한 하방 압력 해제에 따라 상기 탄성 스프링이 상기 지지단을 중심으로 탄성력으로 인해 상기 상단 연결부와 일체로 형성된 상기 멤스 프로브를 다시 상단으로 원위치시키는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 RF 칩 테스트를 위한 필름 타입 프로브 카드.
  2. 삭제
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