KR102147699B1 - 프로브 핀 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

프로브 핀은 멤스(MEMS: Micro-Electro-Mechanical Systems) 공정을 통해 제조되며, 상하 방향으로 신축되는 스프링부 및 상기 스프링부를 커버하는 하우징을 포함하는 탄성부; 및 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 제조되며, 일단이 접촉 대상물에 접촉되는 팁부 및 타단이 상기 스프링부의 일단과 접합된 접촉부를 포함한다.

Description

프로브 핀 및 이의 제조 방법{PROBE PIN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 프로브 핀 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정은 웨이퍼(Wafer) 상에 반도체 칩을 만드는 전공정과 각 반도체 칩에 배선을 연결하여 반도체 패키지를 만드는 후공정으로 이루어진다.

전공정 후의 웨이퍼 및 후공정 후의 반도체 패키지는 최종적으로 검사 장치에 의해 각종 전기 시험을 통한 특성 측정 또는 불량 검사를 받게 된다. 이때, 검사 장치에 설치된 검사용 인쇄회로기판의 회로패턴과 웨이퍼 또는 반도체 패키지의 패드를 전기적으로 연결하기 위해 프로브 카드 또는 소켓이 일반적으로 사용된다.

최근, 반도체의 미세화로 웨이퍼 레벨뿐만 아니라 반도체 패키지 레벨에서도 미세 피치가 요구되고 있고, 또한 반도체 패키지 상의 패드가 미세화 되고 있기 때문에 소켓의 팁부를 소형화하여 제작할 필요가 있다.

그러나, 반도체 패키지의 검사에는 현재 포고핀(Pogo Pin) 및 러버 소켓(Rubber Socket)이 이용되고 있어, 요구되는 미세 피치에 대응하기 어렵다.

또한, 반도체 패키지의 검사를 위해 반도체 패키지 상의 패드와 접촉하는 프로브 핀이 있지만, 멤스(MEMS, Micro Electro Mechanical System) 공정을 통해 제작되는바, 팁부의 모양을 다양하게 제작하는 것이 어렵다.

선행 기술: 제10-1250282호

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 탄성부를 멤스 공정을 통해 제조함으로써 미세 피치에 대응 가능한 프로브 핀을 제공하고자 한다.

또한, 팁부를 포함하는 접촉부를 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 제조함으로써 팁부의 소재 및 형상을 다양화하여 물리적 특성이 좋은 프로브 핀을 제공하고자 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 멤스(MEMS: Micro-Electro-Mechanical Systems) 공정을 통해 제조되며, 상하 방향으로 신축되는 스프링부 및 상기 스프링부를 커버하는 하우징을 포함하는 탄성부; 및 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 제조되며, 일단이 접촉 대상물에 접촉되는 팁부 및 타단이 상기 스프링부의 일단과 접합된 접촉부를 포함하는 프로브 핀을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 하우징은 제 1 면 및 상기 제 1 면과 마주보는 제 2 면에 상기 스프링부가 노출되도록 형성된 개구부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 스프링부는 상기 접촉부와 접합되는 접합부를 포함하고, 상기 접합부는 상기 개구부를 향해 돌출되고, 상기 개구부를 따라 슬라이딩하는 돌출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 하우징은 사각 기둥 형상이고, 상기 접촉부의 일부를 커버할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 접촉부는 원기둥 형상인 바디부; 및 상기 바디부에서 연장된 팁부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 팁부는 원뿔 형상일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단은 레이저를 통해 접합될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 하우징의 일부를 형성하는 단계; 상기 하우징의 일부의 상부에 상하 방향으로 신축되는 스프링부를 형성하는 단계; 상기 스프링부의 상부에 상기 하우징의 다른 일부를 형성하는 단계; 일단이 접촉 대상물에 접촉되는 접촉부를 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 형성하는 단계; 및 상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단을 접합하는 단계를 포함하는 프로브 핀의 제조 방법을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 하우징의 일부를 형성하는 단계는 상기 하우징의 하부를 형성하는 단계; 상기 하우징의 하부 상의 일부에 제 1 희생층을 형성하는 단계; 및 상기 하우징의 하부 상의 다른 일부에 하우징의 측부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 스프링부를 형성하는 단계는 상기 제 1 희생층 상의 일부에 상기 스프링부를 형성하는 단계; 및 상기 제 1 희생층 상의 다른 일부에 제 2 희생층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 하우징의 다른 일부를 형성하는 단계는 상기 스프링부 및 상기 제 2 희생층 상에 제 3 희생층을 형성하는 단계; 및 상기 제 3 희생층 상에 상기 하우징의 상부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 희생층, 상기 제 2 희생층 및 상기 제 3 희생층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단을 접합하는 단계는 상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단를 레이저를 통해 접합하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 탄성부를 멤스 공정을 통해 제조함으로써 미세 피치에 대응 가능한 프로브 핀을 제공할 수 있음과 동시에 팁부를 포함하는 접촉부를 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 제조함으로써 팁부의 소재 및 형상을 다양화하여 물리적 특성이 좋은 프로브 핀을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉부의 타단과 스프링부의 일단을 접합하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 일부를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링부를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 다른 일부를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 제조 방법에 의해 형성된 프로브 핀을 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

프로브 핀의 구성

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 정면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 프로브 핀(1)은 탄성부(10) 및 접촉부(20)를 포함할 수 있다. 탄성부(10)는 후술하는 바와 같이 멤스(MEMS: Micro-Electro-Mechanical Systems) 공정을 통해 제조된다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 멤스 공정이란 반도체 제조 공정에서 사용되는 공정으로서, 예컨대 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 말한다.

탄성부(10)는 상하 방향으로 신축되는 스프링부(11) 및 상기 스프링부(11)를 커버하는 하우징(12)을 포함할 수 있다.

스프링부(11)는 다수의 절곡부가 적층되어 탄성을 가지도록 형성된다. 절곡부는 폭이 좁은 모재가 절곡된 형상으로 형성된 것으로, 다수의 절곡부가 다수층을 이루도록 전주도금 방식으로 제조된다.

스프링부(11)는 전기 전도성이 좋은 금속 재질로 이루어지며, 전주도금 방식으로 제조된다. 예를 들어, 스프링부(11)는 니켈(Nickel), 코발트(Cobalt) 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.

스프링부(11)는 멤스 공정을 통해 하우징(12)과 일체로 형성된다. 보다 구체적으로, 스프링부(11)의 일단은 하우징(12)의 내벽과 연결되어 있고, 스프링부(11)의 다수의 절곡부는 하우징(12)과 소정의 거리만큼 이격되어 있어 상하 방향(도 1 내지 도 3을 기준으로는 좌우 방향)으로 신축 가능하다.

스프링부(11)의 타단은 후술하는 접촉부(20)의 일단과 접합되는 접합부(14)를 포함한다.

하우징(12)은 스프링부(11) 및 후술하는 접촉부(20)의 일부를 커버하여 스프링부(11) 및 접촉부(20)의 일부를 보호하는 역할을 수행한다.

하우징(12)은 사각 기둥 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 멤스 공정에 의해 형성될 수 있는 다양한 형상이 가능하다.

하우징(12)은 인접한 프로브 핀과의 절연을 위해 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.

하우징(12)은 제 1 면(도 3에서 보이는 면) 및 제 1 면과 마주보는 제 2 면에 스프링부(11)가 노출되도록 형성된 개구부(13)를 포함할 수 있다. 개구부(13)를 통해 스프링부(11)의 손상 유무를 육안으로 확인하는 것이 가능하다.

개구부(13)에는 접합부(14)에 형성되고, 개구부(13)를 따라 슬라이딩하는 돌출부(15)가 돌출된다. 돌출부(15)의 너비는 개구부(13)의 너비와 대략 동일한 것이 바람직하다. 예를 들어, 돌출부(15)의 너비는 개구부(13)의 너비의 90% 내지 95% 일 수 있다.

이에 따라, 스프링부(11)가 상하 방향으로 신축함에 따라 돌출부(15)는 개구부(13)를 따라 슬라이딩한다.

이와 같이, 돌출부(15)가 개구부(13)를 따라 슬라이딩함으로써 스프링부(11)의 안정적 신축 운동이 가능하다. 즉, 프로브 핀(1)이 접촉 대상물에 접촉할 시, 스프링부(11)는 상하 방향으로 신축되는데, 이때 돌출부(15)가 개구부(13)를 따라 슬라이딩함으로써 스프링부(11)가 대략 수직으로 신축돼 안정적인 접촉이 가능하다.

또한, 스프링부(11)를 통한 전기적인 신호가 돌출부(15)를 통해 하우징(12)으로 일부 전달되어 프로브 핀(1)의 저항을 낮출 수 있다.

접촉부(20)는 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 제조된다. 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 다양한 형상의 팁부(22)를 제조하는 것이 가능하고, 이에 따라 본 발명의 프로브 핀(1)은 웨이퍼 레벨 및 패키지 레벨 모두에서 사용 가능하다.

여기서, 팁부(22)는 전기적, 기계적 특성이 좋은 재료로서 예를 들어, 바나듐(Vanadium), 로듐(Rhodium) 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.

접촉부(20)는 원기둥 형상인 바디부(24) 및 바디부(24)에서 연장된 팁부(22)를 포함할 수 있다. 여기서, 바디부(24)의 형상은 원기둥에 한정되는 것은 아니다.

접촉부(20)는 팁부(22)를 통해 접촉 대상물에 접촉되며, 접촉부(20)의 타단은 스프링부(11)의 접합부(14)와 접합된다.

접촉부(20)의 타단과 스프링부(11)의 접합부(14)는 레이저를 통해 접합된다. 도 4의 (a)는 프로브 핀(1)의 정면의 일부를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 프로브 핀(1)의 상면의 일부를 도시한 것이다.

접촉부(20)의 타단과 스프링부(11)의 접합부(14)는 제 1 접합 포인트(41), 제 2 접합 포인트(42), 제 1 접합 포인트(41)의 반대측의 제 3 접합 포인트 및 제 2 접합 포인트(42)의 반대측의 제 4 접합 포인트에서 레이저 접합된다.

프로브 핀의 제조 방법

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 핀의 제조 방법을 설명하고자 한다.

도 5를 참조하면, 먼저 기판(50)을 준비한다. 기판(50)은 웨이퍼, 세라믹 등이 바람직하다.

기판(50) 상에 하우징의 일부(51, 53)를 형성한다. 구체적으로, 기판(50) 상에 하우징의 하부(51)를 형성한다. 도시하지 않았으나, 하우징의 하부(51)는 멤스 공정을 통해 기판(50) 상에 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트를 노광 및 현상하여 기판(50) 상부가 외부로 노출된 개구부를 형성하고, 개구부를 도금으로 충진하여 형성될 수 있다.

이어서, 하우징의 하부(51) 상의 일부에 제 1 희생층(52)을 형성한다. 제 1 희생층(52)은 선택적으로 습식 식각이 가능한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.

제 1 희생층(52)은 스프링부와 하우징 사이에서 스페이서 역할을 한다.

이후, 하우징의 하부(51) 상의 다른 일부에 하우징의 측부(53)을 형성한다. 하우징의 측부(53) 또한 멤스 공정을 통해 개구부를 갖는 마스크를 형성하고 개구부를 도금으로 충진하는 공정을 통해 형성될 수 있다. 이하, 멤스 공정에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이어서, 도 6을 참조하면, 하우징의 일부(51, 53)의 상부에 상하 방향으로 신축되는 스프링부(54)를 형성한다.

구체적으로, 제 1 희생층(52) 상의 일부에 스프링부(54)를 형성하고, 제 1 희생층(52) 상의 다른 일부에 제 2 희생층(55)을 형성한다.

이후, 도 7을 참조하면, 스프링부(54)의 상부에 하우징의 다른 일부(57)를 형성한다. 예를 들어, 스프링부(54) 및 제 2 희생층(55) 상에 제 3 희생층(56)을 형성하고, 제 3 희생층(56) 상에 하우징의 상부(57)를 형성한다.

이어서, 도 8을 참조하면, 제 1 희생층(52), 제 2 희생층(55) 및 제 3 희생층(56)이 제거된다. 이를 통해 스프링부와 하우징은 서로 이격된다.

도시하지 않았으나, 일단이 접촉 대상물에 접촉되는 접촉부를 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 형성하고, 접촉부의 타단과 스프링부의 일단을 접합한다.

예를 들어, 접촉부의 타단과 스프링부의 일단은 레이저를 통해 접합된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 프로브 핀
10: 탄성부
11: 스프링부
12: 하우징
13: 개구부
14: 접합부
15: 돌출부
20: 접촉부
22: 팁부
24: 바디부

Claims (13)

1. 프로브 핀에 있어서,
   멤스(MEMS: Micro-Electro-Mechanical Systems) 공정을 통해 제조되며, 상하 방향으로 신축되는 스프링부 및 상기 스프링부를 커버하는 하우징을 포함하는 탄성부; 및
   그라인딩(Grinding) 공정을 통해 제조되며, 일단이 접촉 대상물에 접촉되는 팁부 및 타단이 상기 스프링부의 일단과 접합된 접촉부
   를 포함하되,
   상기 하우징은 제 1 면 및 상기 제 1 면과 마주보는 제 2 면에 상기 스프링부가 노출되도록 형성된 개구부를 포함하고,
   상기 스프링부는 상기 접촉부와 접합되는 접합부를 포함하고,
   상기 접합부는 상기 개구부를 향해 돌출되고, 상기 스프링부가 상하 방향으로 신축함에 따라 상기 개구부를 따라 슬라이딩하는 돌출부를 포함하는 것인, 프로브 핀.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징은 사각 기둥 형상이고, 상기 접촉부의 일부를 커버하는 것인, 프로브 핀.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 접촉부는 원기둥 형상인 바디부; 및
   상기 바디부에서 연장된 팁부
   를 포함하는 것인, 프로브 핀.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 팁부는 원뿔 형상인 것인, 프로브 핀.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단은 레이저를 통해 접합되는 것인, 프로브 핀.
   
8. 프로브 핀의 제조 방법에 있어서,
   기판을 준비하는 단계;
   상기 기판 상에 하우징의 일부를 형성하는 단계;
   상기 하우징의 일부의 상부에 상하 방향으로 신축되는 스프링부를 형성하는 단계;
   상기 스프링부의 상부에 상기 하우징의 다른 일부를 형성하는 단계;
   일단이 접촉 대상물에 접촉되는 접촉부를 그라인딩(Grinding) 공정을 통해 형성하는 단계; 및
   상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단을 접합하는 단계
   를 포함하되,
   상기 하우징은 제 1 면 및 상기 제 1 면과 마주보는 제 2 면에 상기 스프링부가 노출되도록 형성된 개구부를 포함하고,
   상기 스프링부는 상기 접촉부와 접합되는 접합부를 포함하고,
   상기 접합부는 상기 개구부를 향해 돌출되고, 상기 스프링부가 상하 방향으로 신축함에 따라 상기 개구부를 따라 슬라이딩하는 돌출부를 포함하는 것인, 프로브 핀의 제조 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 기판 상에 하우징의 일부를 형성하는 단계는
   상기 하우징의 하부를 형성하는 단계;
   상기 하우징의 하부 상의 일부에 제 1 희생층을 형성하는 단계; 및
   상기 하우징의 하부 상의 다른 일부에 하우징의 측부를 형성하는 단계
   를 포함하는 것인, 프로브 핀의 제조 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스프링부를 형성하는 단계는
    상기 제 1 희생층 상의 일부에 상기 스프링부를 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 희생층 상의 다른 일부에 제 2 희생층을 형성하는 단계
    를 포함하는 것인, 프로브 핀의 제조 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징의 다른 일부를 형성하는 단계는
    상기 스프링부 및 상기 제 2 희생층 상에 제 3 희생층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 3 희생층 상에 상기 하우징의 상부를 형성하는 단계
    를 포함하는 것인, 프로브 핀의 제조 방법.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 희생층, 상기 제 2 희생층 및 상기 제 3 희생층을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 프로브 핀의 제조 방법.
    
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단을 접합하는 단계는
    상기 접촉부의 타단과 상기 스프링부의 일단을 레이저를 통해 접합하는 단계를 포함하는 것인, 프로브 핀의 제조 방법.
    

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