KR102170221B1 - 프로브카드용 공간변환기 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 프로브카드용 공간변환기는 연속상을 이루는 제1 글라스와, 상기 제1 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제1 세라믹 결정립을 함유하는 제1 글라스 세라믹 층; 상기 제1 글라스 세라믹 층 상에 제공되고, 연속상을 이루는 제2 글라스와, 상기 제2 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제2 세라믹 결정립을 함유하는 제2 글라스 세라믹층; 상기 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층 중 적어도 하나의 층을 관통하는 도전성 비아; 및 상기 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층 중 적어도 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴을 포함할 수 있다.

Description

프로브카드용 공간변환기 및 그 제조 방법{Space transformer for probe card and method for manufacturing the same}
본 발명은 프로브카드용 공간변환기 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 강도를 가지며 도전성 비아 및 도전성 패턴의 정밀한 위치 제어가 가능한 프로브카드용 공간변환기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적회로 소자의 동작 테스트를 위해 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼를 구성하는 각각의 칩 또는 개별 다이에 대하여 전기적 특성을 검사하는 공정이 선행된다. 이때, 집적회로의 동작 시험을 수행하는 기구로서 프로브 카드(Probe Card)가 일반적으로 사용되며, 프로브 카드는 복수의 프로브 핀을 갖는 공간 변환기, 인쇄회로기판, 보강판, 인터포저를 포함하여 구성된다.
이때, 내부 배선 도체를 포함하는 프로브카드 공간변환기는 우수한 특성을 가지기 위해 소결 공정을 거치게 되면 면 방향으로 수축이 발생하게 된다. 이러한 수축은 프로브카드의 공간변환기 전체에 있어서 균일하게 발생하기 어려워 면 방향에 관하여 치수 변형을 가져오게 된다. 또한, 면 방향으로의 수축은 배선 도체에 있어서 원하지 않는 변형이나 어긋남 및 일그러짐을 발생시키며, 보다 구체적으로는, 프로브카드 공간변환기의 외부 전극의 위치 정밀도가 저하되거나, 배선 도체에 있어서 단선이 발생하는 경우가 있다.
이에 따라, 근래에는 소결 공정에 있어서 면 방향으로의 수축을 없애기 위한 무수축 공법을 적용하는 것이 제안되고 있다.
일반적으로 적용되고 있는 무수축 공법은 저온소결이 가능한 세라믹(LTCC:Low Temperature Co-Fired Ceramic) 시트와 구속층을 이용하는 방법이다. LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic)를 사용함으로써 면 방향으로의 수축을 억제하여 위치 정밀도를 향상 시킬 수 있으나, HTCC(High Temperature Co-Fired Ceramic)에 비해 강도가 낮은 단점을 가지게 된다.
즉, 이러한 무수축 공법을 적용한 프로브카드 공간변환기를 사용하게 되면 웨이퍼의 통전 검사 시 수 만개의 핀에 의해 가해지는 압력을 견디지 못해 크랙이 발생하거나 파손되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 핫 테스트나 콜드 테스트와 같이 열 변화를 수반하는 검사과정에서 프로브카드 공간변환기의 세라믹 기판은 실리콘 웨이퍼보다 훨씬 많이 열 팽창 또는 열 수축을 하게 되므로, 세라믹 기판에 장착된 프로브 핀의 위치가 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 칩 패드의 위치를 벗어나는 문제가 생길 수 있다.
따라서, 프로브카드용 공간변환기에서의 면 방향으로의 수축을 억제하여 내부 패턴의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 기판의 강도 증진의 동시 확보가 필요하다.
등록특허 제10-0905855호
본 발명은 도전성 비아 및 도전성 패턴의 정밀한 위치 제어 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 높은 강도를 가질 수 있는 프로브카드용 공간변환기 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 공간변환기는 연속상을 이루는 제1 글라스와, 상기 제1 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제1 세라믹 결정립을 함유하는 제1 글라스 세라믹 층; 상기 제1 글라스 세라믹 층 상에 제공되고, 연속상을 이루는 제2 글라스와, 상기 제2 글라스에 의해 쌓인 복수의 제2 세라믹 결정립을 함유하는 제2 글라스 세라믹 층; 상기 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층 중 적어도 하나의 층을 관통하는 도전성 비아; 및 상기 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층 중 적어도 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴을 포함하며, 상기 제1 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대한 제1 글라스의 함량비는 상기 제2 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대한 제2 글라스의 함량비 보다 적을 수 있다.
상기 제1 글라스 세라믹 층과 상기 제2 글라스 세라믹 층은 복수회 교번 적층될 수 있다.
상기 제1 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대해 제1 글라스가 20wt% 내지 40wt%의 함량비로 포함될 수 있다.
상기 제2 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대해 제2 글라스가 40wt% 내지 60wt%의 함량비로 포함될 수 있다.
상기 제1 글라스 및 제2 글라스는 CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 제1 세라믹 결정립의 평균 입경이 상기 복수의 제2 세라믹 결정립의 평균 입경보다 작을 수 있다.
상기 제1 글라스 세라믹 층의 두께는 상기 제2 글라스 세라믹 층의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 복수의 제1 세라믹 결정립 및 복수의 제2 세라믹 결정립은 각각 알루미나, 아노사이트, 다이옵사이드, 뮬라이트 및 코디어라이트 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 결정립을 포함할 수 있다.
상기 아노사이트 또는 다이옵사이드는 소결 과정 동안에 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 적어도 어느 하나와 제1 글라스 및 제2 글라스를 이루는 유리질과 반응하여 2차상으로 석출될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브카드용 공간변환기 제조방법은 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제1 세라믹 분말이 함유되는 제1 그린시트를 형성하는 과정; CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질로 이루어진 제2 글라스 분말과, 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제2 세라믹 분말이 함유되는 제2 그린시트를 형성하는 과정; 상기 제1 그린시트 및 제2 그린시트를 적층하여 그린시트 단위 적층체를 형성하는 과정; 상기 그린시트 단위 적층체에 두께 방향으로 제공되는 도전성 비아, 또는 상기 그린시트 단위 적층체의 적어도 어느 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴을 형성하는 과정; 도전성 비아 또는 도전성 패턴이 형성된 그린시트 단위 적층체를 복수회 적층하여 그린시트 적층체를 형성하는 과정; 및 상기 그린시트 적층체를 소결하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 그린시트 적층체를 형성하는 과정에서는 도전성 비아 또는 도전성 패턴이 형성된 그린시트 단위 적층체를 제1 그린시트 및 제2 그린시트가 서로 교번되도록 복수회 적층할 수 있다.
상기 제1 세라믹 분말의 평균 입경은 상기 제2 세라믹 분말의 평균 입경보다 작을 수 있다.
상기 제2 그린시트는 상기 제2 글라스 분말 및 제2 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 제2 글라스 분말을 50wt% 내지 70wt%의 함량비로 포함할 수 있다.
상기 제1 그린시트는 유리질로 이루어진 글라스 분말을 포함하지 않을 수 있다.
상기 그린시트 적층체를 소결하는 과정은 제2 글라스 분말의 연화 온도보다는 높고, 제1 세라믹 분말 및 제2 세라믹 분말의 합성 온도 보다는 낮은 열처리 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에서는 서로 다른 기계적 특성을 가지는 제1 글라스와 제1 세라믹 결정립을 포함하는 제1 글라스 세라믹 층과 제1 글라스와 함량이 다른 제2 글라스와 제2 세라믹 결정립을 포함하는 제2 글라스 세라믹 층이 교번 적층됨으로써 파손을 야기하는 크랙의 전파를 억제하여 프로브카드용 공간변환기가 도전성 비아와 도전성 패턴의 위치 정밀도와 높은 강도를 동시에 가질 수 있다.
이때, 제1 글라스와 제2 글라스가 연속상으로 이루어져 제1 글라스 세라믹 층과 제2 글라스 세라믹 층의 접합력 및 결합력이 증가되고, 연속상을 이루는 제1 글라스와 제2 글라스에 의해 둘러 쌓인 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립에 의해 파손을 야기하는 크랙의 전파가 어렵게 되어 강도가 증가될 수 있다.
또한, 제2 세라믹 결정립의 평균 입경이 제1 세라믹 결정립의 평균 입경보다 크게 됨으로써 프로브카드용 공간변환기로 적용가능한 적절한 두께를 유지할 수 있으며, 적절한 적층수를 가지는 프로브카드용 공간변환기의 제작이 가능하다.
더 나아가, 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립에 포함되는 뮬라이트와 코디어라이트에 의해 실리콘 웨이퍼와 유사한 열팽창계수를 얻을 수 있게 된다.
이에 따라, 제1 글라스 세라믹 층과 제2 글라스 세라믹 층이 교대 적층된 프로브카드용 공간변환기의 면 방향 수축율이 단일 구조의 프로브카드용 공간변환기 보다 감소하게 됨으로써 도전성 비아와 도전성 패턴의 위치 제어 능력을 향상 시킬 수 있으며, 핫 테스트의 온도 증가에도 위치 변화가 없기 때문에 측정 오차와 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 프로브 핀의 패드 위치가 이탈하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 제1 글라스 세라믹 층의 제1 글라스 함량과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 제2 글라스 함량과 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층의 두께를 원하는 크기로 형성하여 프로브 핀의 압력을 견딜 수 있고, 프로브 핀에 무리가 가해지지 않을 정도의 적당한 강도를 갖는 프로브카드용 공간변환기를 제작할 수 있다.
제2 그린시트에 포함되는 제2 세라믹 분말보다 작은 입경을 가지고 고르게 분포 되어있는 제1 세라믹 분말에 의해 작은 입경을 가지고 고르게 분포된 제1 세라믹 결정립이 형성될 수 있는 것이며, 이때 제1 세라믹 결정립에는 소결에 의한 석출물로 아노사이트와 다이옵사이드가 제 2차상으로 포함되며, 제1 글라스 세라믹 층 뿐만 아니라 제2 글라스 세라믹 층에 형성되며, 특히 제2 글라스 세라믹 층과 제2 글라스 세라믹 층의 경계면에 더 많이 형성되어 크랙의 전파를 더욱 효과적으로 억제함에 따라 강도가 증가할 수 있다.
또한, 제2 그린시트에 포함되는 제2 세라믹 분말이 제1 그린시트에 포함되는 제1 세라믹 분말보다 큰 입경을 가짐으로써 프로브카드용 공간변환기로 사용하기에 적합한 크기의 형태를 가질 수 있게 된다.
추가적으로, 제2 그린시트에 포함되는 제2 글라스 분말이 50wt% 내지 70wt%의 함량으로 포함됨에 따라 소결 과정에 의해 제1 그린시트 상으로 이동하면서 제1 세라믹 분말과 제2 세라믹 분말과의 반응하여 제1 세라믹 결정립에 포함되는 제 2차상이 석출될 수 있으며, 제2 글라스 분말이 제1 그린시트 상으로 이동하는 과정에서 구속력이 발생하여 면 방향 수축을 억제할 수 있게 되고, 이에 따라 핫 테스트의 온도 증가에도 측정 오차와 공정 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드용 공간변환기를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부 패턴이 포함된 프로브 카드용 공간변환기를 나타내는 단면도.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브카드용 공간변환기 제조 방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그린시트 단위 적층체를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그린시트 적층체를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 프로브카드용 공간변환기의 X선 회절분석(XRD) 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드용 공간변환기를 나타내는 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부 패턴이 포함된 프로브 카드용 공간변환기를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드용 공간 변환기는 연속상을 이루는 제1 글라스와, 상기 제1 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제1 세라믹 결정립을 함유하는 제1 글라스 세라믹 층(110); 상기 제1 글라스 세라믹 층(110) 상에 제공되고, 연속상을 이루는 제2 글라스와, 상기 제2 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제2 세라믹 결정립을 함유하는 제2 글라스 세라믹 층(120); 상기 제1 글라스 세라믹 층(110) 및 제2 글라스 세라믹 층(120) 중 적어도 하나의 층을 관통하는 도전성 비아(131); 및 상기 제1 글라스 세라믹 층(110) 및 제2 글라스 세라믹 층(120) 중 적어도 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아(131)와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴(132)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 글라스 세라믹 층(110)의 전체 중량에 대한 제1 글라스의 함량비는 상기 제2 글라스 세라믹 층(120)의 전체 중량에 대한 제2 글라스의 함량비 보다 적을 수 있다.
먼저, 제1 글라스 세라믹 층(110)은 제1 글라스와, 복수의 제1 세라믹 결정립을 포함할 수 있으며, 제2 글라스 세라믹 층(120)은 제2 글라스와, 복수의 제2 세라믹 결정립을 포함할 수 있다.
제1 글라스 세라믹 층(110)은 제1 글라스와 제1 세라믹 결정립으로 이루어진 복합체이며, 제2 글라스 세라믹 층(120)은 제2 글라스와 제2 세라믹 결정립으로 이루어진 복합체이므로, 제1 글라스와 제2 글라스의 함량을 변화시킴으로써 복합체인 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 기계적 특성을 제어할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 실시예에서는 제1 글라스 세라믹 층(110)의 전체 중량에 대한 제1 글라스의 함량비는 상기 제2 글라스 세라믹 층(120)의 전체 중량에 대한 제2 글라스의 함량비 보다 적을 수 있으며, 제1 글라스의 함량이 제2 글라스 함량보다 작게 됨으로써 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 기계적 특성을 제어할 수 있다.
이때, 제1 글라스 세라믹 층(110)은 강도 보강층으로 사용될 수 있는데, 일반적인 글라스의 강도는 수십 MPa이며, 세라믹 강도는 수백 MPa이기 때문에 제2 글라스 세라믹 층(120)보다 낮은 글라스 함량을 함유하는 제1 글라스 세라믹 층(110)은 높은 강도를 가질 수 있게 되는 것이며, 상대적으로 많은 글라스 함량을 가지는 제2 글라스 세라믹 층(120)은 제1 글라스 세라믹 층(110)보다 낮은 강도를 가지게 된다.
또한, 제2 글라스 세라믹 층(120)은 구조 유지층으로 사용될 수 있는데, 이는 일반적으로 글라스는 2.1g/cm3 내지 2.6g/cm3의 밀도를 가지며, 알루미나와 같은 구조용 세라믹은 3.5g/cm3 내지 4.0g/cm3의 밀도를 가지기 때문에 제1 글라스 세라믹 층(110) 보다 글라스 성분을 더 많이 함유하는 제2 글라스 세라믹 층(120)은 동일한 두께를 갖는 제1 글라스 세라믹 층(110) 보다 가벼울 수 있게 된다.
이때, 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용하기에 적합한 두께를 얻기 위해서는 어느 정도의 두께를 형성해야 하기 때문에 비교적 무거운 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께를 얇게 하여 무게가 증가되는 것을 방지하고, 비교적 가벼운 제2 글라스 세라믹 층(120)을 두껍게 형성하며, 강도를 유지할 수 있는 어느 정도의 세라믹 성분을 포함하고 있기 때문에 프로브 카드용 공간변환기(100)에 적용하기 적합한 강도와 두께를 만족시킬 수 있다.
한편, 프로브카드용 공간변환기(100)가 글라스 성분으로만 이루어진 경우에는 낮은 강도를 가지는 글라스에 의해 강도가 너무 낮아질 수 있는 문제점과 세라믹 성분으로만 이루어진 경우에는 매우 높은 강도를 가질 수 있으나, 높은 밀도를 가지는 세라믹에 의해 무겁게 되는 문제점과 세라믹 성분이 소결되기 위해서는 높은 온도가 요구되기 때문에 증가되는 에너지 소비량과, 면수축 문제, 내부 패턴의 손상과 같은 추가적인 문제점들이 생길 수 있다.
따라서, 본 발명에서 강도 보강층으로 사용되는 제1 글라스 세라믹 층(110)과 구조 유지층으로 사용되는 제2 글라스 세라믹 층(120)을 복수회 적층하여 사용함으로써 프로브카드용 공간변환기(100)에 사용하기 적합한 두께와 강도를 동시에 가질 수 있게 된다.
또한, 제2 글라스 세라믹 층(120)이 제1 글라스 세라믹 층(110)보다 글라스 함량이 많게 되는데, 일반적으로 글라스 함량이 많으면 기계적 특성으로 강도가 저하될 수 있지만, 본 발명에서는 소결 과정에 의해 제1 글라스와 제2 글라스가 용융상태로 됨으로써 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120) 경계면에서의 결합력이 증가되며, 용융된 제1 글라스와 제2 글라스가 굳어진 후에는 계면이 매끈하고 요철이 없는 글라스의 특성상 크랙의 생성이 어렵게 된다.
종래 기술에서 프로브카드용 공간변환기가 하나의 층으로 이루어진 경우에는 크랙의 전파를 막지 못하고 그대로 전파되어 쉽게 프로브카드용 공간변환기가 파손될 수 있으며, 면 방향 수축을 억제할 수 있는 요소가 없어 수축에 의한 내부패턴의 위치 정밀도가 감소하는 경향이 있다.
또한, 프로브카드용 공간변환기가 동일한 구조의 층이 단순히 적층된 경우에는 재료의 동일성으로 인해 하나의 층으로 이루어진 프로브카드용 공간변환기와 같이 기계적 특성이 같은 층이 적층 되어있어 효과적으로 크랙의 전파를 억제하지 못해 강도를 극대화 하지 못하며, 글라스 성분이 같은 함량으로 함유된 층을 적층하기 때문에 면 방향 수축을 효과적으로 감소시키지 못하는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 글라스 함량이 다른 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)을 교번 적층하는 방법을 사용할 수 있는데, 이때, 글라스 함량이 다른 두 개의 층은 서로 다른 기계적인 특성을 가지게 되며, 글라스 함량이 다름에 의한 기계적 특성으로는 강도가 있을 수 있다.
서로 다른 기계적 특성을 가지는 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)이 교번 적층됨에 따라 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 경계면에서 크랙의 전파가 억제될 수 있다.
즉, 제1 글라스 세라믹 층(110) 및 제2 글라스 세라믹 층(120)이 교번 적층된 상태에서 크랙이 발생하게 되면, 각각 특성이 다른 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 경계면에서 각 층의 기계적인 특성이 다름에 따라 재료의 연속성이 떨어지게 되고, 이에 따라 크랙이 전파되기 어려워짐으로써 파손이 일어나기 어려워진다.
또한, 제1 글라스와 제2 글라스는 소결 과정에 의해 글라스 원료 분말이 용융되어 유동성을 가지게 됨으로써 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립 사이사이에 연속상으로 존재하게 되는데, 이에 따라 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 결합력을 향상시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 연속상으로 존재하는 제1 글라스와 제2 글라스에 둘러 쌓인 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립과 서로 고정하는 역할로 존재함으로써 결합력은 더욱 향상될 수 있다.
특히, 연속상으로 존재하는 제1 글라스와 제2 글라스에 의해 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 높아진 결합력과, 특히 교번 적층된 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 경계면에서의 결합력이 높아진 상태에서 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립이 경계면에 다수로 존재하게 되면서 강도의 증가가 효과적으로 이루어질 수 있는 것이다..
따라서, 글라스 함량이 다르기 때문에 기계적인 특성 또한 다른 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)을 교번 적층하는 방법을 사용하여 파손을 쉽고 효과적으로 억제 할 수 있게 됨으로써 강도를 극대화 하지 못했던 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
이에 따라, 제1 글라스 세라믹 층(110)은 결합력을 증가시키는 연속상의 제1 글라스에 둘러 쌓인 제1 세라믹 결정립으로 인해 크랙의 전파를 억제하여 강도를 증가시키는 역할을 하며, 제2 글라스 세라믹 층(120)은 제1 글라스 세라믹 층(110) 보다 함량이 높은 제2 글라스를 포함하여 제1 글라스 세라믹 층(110) 보다는 강도가 낮지만, 프로브카드용 공간변환기에 적합한 크기의 형태를 가질 수 있도록 한다.
또한, 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)을 교번 적층하는 방법은 제한되지 않고, 교번 적층된 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)을 반복해서 적층하여 프로브카드용 공간변환기(100)에 적용하기 적합한 층의 개수로 제작할 수 있으며, 제1 글라스 세라믹 층(110)상에 제2 글라스 세라믹 층(120)을 형성하고 그 위에 제1 글라스 세라믹 층(110)을 형성하고 다시 제2 글라스 세라믹 층(120)을 형성하는 방법 등 교번 적층하는 방법은 다양할 수 있다.
상기 제1 글라스 세라믹 층(110)의 전체 중량에 대한 제1 글라스의 함량비는 상기 제2 글라스 세라믹 층(120)의 전체 중량에 대한 제2 글라스의 함량비 보다 적을 수 있는데, 보다 구체적으로 상기 제1 글라스 세라믹 층(110)의 전체 중량에 대해 제1 글라스가 20wt% 내지 40wt%의 함량비로 포함될 수 있으며, 상기 제2 글라스 세라믹 층(120)의 전체 중량에 대해 제2 글라스가 40wt% 내지 60wt%의 함량비로 포함될 수 있다.
이에 따라, 제1 글라스와 제2 글라스는 소결에 의해 용융되었다가 굳어지면서 결합력이 증가하여 프로브카드용 공간변환기를 전체적으로 지지해주는 역할을 함으로써 강도가 증가될 수 있고, 제1 글라스와 제2 글라스가 서로 다른 함량을 가짐으로써 내부 배선 도체의 위치 정밀도를 향상 시킬 수 있다.
이때, 제1 글라스 함량이 20wt%의 범위보다 작은 경우에는 연속상으로 존재하는 제1 글라스가 제1 세라믹 결정립을 충분히 지지해주지 못하게 됨으로써 충분한 결합력을 만족시키지 못하게 된다. 또한, 제1 글라스 함량이 40wt%의 범위보다 큰 경우에는 강도가 낮은 글라스의 함량이 증가되는 것이므로 강도가 낮아짐에 따라 강도 보강층으로써의 역할을 충분히 만족하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제2 글라스 함량이 40wt%의 범위보다 작은 경우에는 밀도가 낮은 제2 글라스가 적어지고, 상대적으로 밀도가 높은 제2 세라믹 결정립의 함량이 증가함에 따라 무게가 증가하게 되면서 상대적으로 가벼우면서 프로브카드용 공간변환기(100)에 요구되는 두께를 만족시키는 구조 유리층의 역할을 충분히 할 수 없게 된다. 또한, 60wt%의 범위보다 큰 경우에는 강도가 낮은 제2 글라스의 함량이 증가되고, 상대적으로 강도가 높은 제2 세라믹 결정립의 함량이 적어지는 것이므로 프로브카드용 공간변환기(100)에 사용하기 적합한 강도보다 낮아질 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 복수의 제1 세라믹 결정립의 평균 입경은 상기 복수의 제2 세라믹 결정립의 평균 입경보다 작을 수 있는데, 구체적으로는 상기 복수의 제1 세라믹 결정립의 평균 입경은 0.5㎛ 내지 1㎛일 수 있으며, 상기 복수의 제2 세라믹 결정립의 평균 입경은 2㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
이에 따라, 평균 입경이 작은 제1 세라믹 결정립에 의해 파손을 야기하는 크랙을 억제함으로 강도가 증가될 수 있으며, 평균 입경이 제1 세라믹 결정립 보다 큰 제2 세라믹 결정립에 의해 프로브 카드용 공간변환기에 적합한 두께를 유지할 수 있다.
제1 세라믹 결정립의 평균 입경이 0.5㎛ 범위보다 작은 경우에는 파손을 야기하는 전파의 이동을 충분히 막지 못하여 파손이 쉽게 일어날 수 있는 문제점과 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용하기에 적합한 두께의 형태를 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 제1 세라믹 결정립의 평균 입경이 1㎛ 범위보다 큰 경우에는 본 발명에서의 제1 세라믹 결정립의 평균 입경 범위에 포함되는 작은 입경으로 인한 강도의 증가량보다 적은 수준으로 강도가 미미하게 증가할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 제2 세라믹 결정립의 평균 입경이 2㎛의 범위 보다 작은 경우에는 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용하기에 적합한 두께의 형태를 얻을 수 없는 문제점이 있고, 제2 세라믹 결정립의 평균 입경이 5㎛의 범위보다 큰 경우에는 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용하기에 적합한 두께보다 커져 프로브 핀에 무리가 생기는 문제점이 생길 수 있다.
상기 제2 세라믹 결정립의 평균 입경이 제1 세라믹 결정립의 평균 입경보다 크게 됨으로써 프로브 카드용 공간변환기(100)로 적용 가능한 적절한 두께를 유지할 수 있으며, 적절한 적층수를 가지는 프로브카드용 공간변환기(100)의 제작이 가능하며, 내부 배선 도체(130)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께는 상기 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께보다 얇을 수 있으며, 구체적으로는 상기 복수의 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께는 5㎛ 내지 10㎛ 일 수 있으며, 상기 복수의 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께는 30㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
상기 복수의 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께가 5㎛ 범위 미만이거나, 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께가 30㎛의 범위 미만일 경우에는 프로브카드용 공간변환기를 제작하기 위해서는 적층수가 많아지는 단점이 생기게 되며, 사용하기에 적합한 두께의 형태를 제작할 수 없게 된다. 또한, 프로브카드용 공간변환기(100)를 이용하여 전자부품이나 반도체 웨이퍼의 불량을 테스트하는 과정에서 프로브 핀을 통하여 전달되는 하중을 견디지 못하고 파괴되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께가 10㎛의 범위보다 크거나 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께가 50㎛의 범위보다 큰 경우에는 면 수축률이 커지게 되어 내부 배선 도체(130)의 위치 정밀도가 감소하게 되는 문제와, 프로브카드용 공간변환기에 적합한 두께보다 커지게 되고, 프로브 핀과의 거리로 인해 노이즈 임피던스가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께 범위와 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께 범위로 제작된 프로브카드용 공간변환기(100)에 의해 프로브 핀을 통해 전달되는 하중을 견딜 수 있게 되면서 파괴되는 문제점과 프로브 핀과의 거리로 인해 노이즈가 증가하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기 제 2 글라스 세라믹 층(120)의 두께가 상기 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께보다 두껍게 됨으로써 프로브카드용 공간변환기(100)에 사용 적합한 두께를 유지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 제1 글라스 및 제2 글라스는 CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않고 상기 제1 글라스 및 제2 글라스는 원하는 프로브카드용 공간변환기(100)의 특성에 따라 다른 성분의 산화물을 적절히 더 포함될 수 있다.
여기서, CaO 성분은 제1 글라스와 제2 글라스를 안정화시키며, 화학적 내구성을 높이는 역할을 하며, MgO 성분은 소결 후의 제1 글라스와 제2 글라스를 안정화시키는 역할을 하며, ZnO 성분은 제2 글라스 분말의 용융온도를 저하시키는 역할과 유동성을 높이는 역할을 하며, Al2O3 성분은 제1 글라스와 제2 글라스를 안정화시키는 역할을 하며, SiO2 성분은 제1 글라스와 제2 글라스의 구성성분으로 필수적인 역할을 하며, B2O3계 성분은 제2 글라스 분말의 유동성을 높이기 위한 역할을 한다. 또한, 일반적인 글라스 성분은 4ppm/℃ 내지 6ppm/℃의 열팽창계수를 가진다.
상기 복수의 제1 세라믹 결정립 및 복수의 제2 세라믹 결정립은 각각 알루미나(Alumina), 아노사이트(Anorthite:CaAl2SiO8), 다이옵사이드(Diopside:MgCaSi2O6), 뮬라이트(Mulite:Al2O3-2SiO2) 및 코디어라이트(Cordierite:2MgO-2Al2O3-5SiO2) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 결정립을 포함할 수 있다.
이때, 알루미나는 내마모성, 내열성, 내약품성, 높은 경도 등 구조 세라믹스에 요구되는 성질을 거의 만족하며, 값이 싸다는 장점이 있으며, 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트가 포함됨으로써 결합력이 증가되고, 추가적으로 뮬라이트와 코디어라이트에 의해 열팽창계수를 낮출 수 있으며, 아노사이트와 다이옵사이드에 의해 높은 강도를 가질 수 있다.
한편, 프로브카드용 공간변환기는 핫 테스트나 콜드 테스트와 같이 열 변화를 수반하는 검사 과정에서 실리콘 웨이퍼보다 훨씬 많이 열 팽창 또는 열 수축이 일어나게 된다. 이에 따라, 프로브카드용 공간변환기에 장착된 프로브 핀의 위치가 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 칩 패드의 위치를 벗어나는 문제가 생길 수 있다.
예를 들어서, 글라스와 알루미나로만 이루어진 글라스 세라믹 복합체인 경우에는 알루미나의 높은 7.2ppm/℃의 열팽창계수와 일반적인 글라스의 높은 4ppm/℃ 내지 6ppm/℃의 열팽창계수에 의해 프로브카드용 공간변환기의 열팽창계수의 값이 높아지게 되고, 2.6ppm/℃의 열팽창계수를 가지는 실리콘 웨이퍼와 차이가 많이 발생하여 면 방향 수축이 쉽게 일어나는 문제가 생기게 된다.
따라서, 본 발명의 따른 실시예에서는 알루미나와 글라스의 높은 열팽창계수를 낮추기 위해 3.5ppm/℃의 열팽창계수를 가지는 뮬라이트와 0.9ppm/℃의 더 낮은 열팽창계수를 가지는 코디어라이트가 함유됨에 따라 실리콘 웨이퍼와 유사한 열팽창계수를 얻을 수 있는 것이다.
추가적으로, 코디어라이트는 강도가 80MPa로 낮은 단점을 가지고있기 때문에 이를 보완 해주기 위해서 코디어라이트 보다는 열팽창계수가 높지만 260MPa로 높은 강도를 가지는 뮬라이트를 함유함에 따라 실리콘 웨이퍼와 유사한 열팽창계수를 가짐으로써 면 방향 수축을 효과적으로 억제할 수 있으며, 동시에 프로브카드용 공간변환기에 적합한 안정적인 강도를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예에서는 코디어라이트에 의해 열팽창계수가 낮아짐으로써 실리콘 웨이퍼와 근접한 열팽창계수를 갖는 프로브카드용 공간변환기(100)를 얻을 수 있으며, 이에 따라 프로브카드 공간변환기(100)와 실리콘 웨이퍼간의 열팽창률 차이로 발생하여 검사 대상체인 실리콘 웨이퍼에 직접 접촉되는 수십 마이크로 사이즈의 프로브 핀의 패드 위치 이탈을 방지할 수 있으며, 뮬라이트의 높은 강도에 의해 프로브카드용 공간변환기(100)에 사용 적합한 강도를 얻을 수 있다.
이때, 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립에 포함되는 아노사이트와 다이옵사이드는 수백 MPa의 고강도 세라믹 물질로써, 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립에 포함되어 높은 강도를 가지는 프로브카드용 공간변환기가 제작될 수 있다.
또한, 아노사이트 또는 다이옵사이드는 후술하는 소결 과정 동안에 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 적어도 어느 하나와, 제1 글라스 및 제2 글라스를 이루는 유리질과 반응하여 2차상으로 석출될 수 있는데, 이는 제1 글라스와 제2 글라스의 CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질이 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트와 공통 성분을 가지게 됨에 따라 재료 친화도가 높아지게 됨으로써 결합력이 높아질 수 있기 때문이다.
더 나아가, 복합체인 제1 글라스 세라믹 층과 제2 글라스 세라믹은 각각 강도가 센 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립을 포함함으로써 복합체 자체의 강도가 증가될 뿐만 아니라, 파손을 야기하는 크랙이 쉽게 전파되는 제1 글라스 및 제2 글라스와 제1 세라믹 결정립 및 제2 세라믹 결정립의 경계에 아노사이트와 다이옵사이드가 제 2차상으로 석출되어 크랙의 전파를 억제함으로써 파손이 일어나는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 복수의 제1 세라믹 결정립 및 복수의 제2 세라믹 결정립 각각은 알루미나 결정립, 아노사이트 결정립, 다이옵사이드 결정립, 뮬라이트 결정립 및 코디어라이트 결정립을 모두 포함할 수 있다.
이에 따라, 알루미나와 글라스의 높은 열팽창계수를 뮬라이트와 코디어라이트에 의해 감소시켜 실리콘 웨이퍼와 유사한 낮은 열팽창계수를 얻게 됨으로써 면 방향 수축을 억제하여 내부 배선 도체(130)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 아노사이트와 다이옵사이드에 의해 프로브카드용 공간변환기(100)에 적합한 더욱 높은 강도를 얻을 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)은 복수회 교번 적층될 수 있으며, 제1 세라믹 글라스 층(110) 상에 제2 세라믹 글라스 층(120)이 형성될 수 있고, 반대로 제2 세라믹 글라스 층(120) 상에 제1 세라믹 글라스 층(110)이 형성될 수도 있다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 교번 적층된 제1 세라믹 글라스 층(110) 및 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께와 제1 글라스와 제2 글라스의 함유량에 따른 꺾임강도와 면 방향 수축율을 나타내는 실시예1 내지 실시예6과 글라스 함량이 다른 단일 구조의 비교예1 내지 2를 나타내는 표이다.
제1 세라믹 글라스 층
(제1 세라믹 결정립 입경은 2㎛)		 제2 세라믹 글라스 층
(제2 세라믹 결정립 입경은 0.5㎛)		 꺾임강도
(MPa)		 면 방향 수축율(%)
제1 글라스 함량(wt%) 층 두께
(㎛)		 제1 글라스 함량(wt%) 층 두께
(㎛)
실시예1 50 50 20 5 210 0.1
실시예2 40 50 30 5 200 0.1
실시예3 50 50 30 5 240 0.1
실시예4 50 50 20 10 210 0.5
실시예5 50 30 20 5 200 0.1
실시예6 50 30 20 10 200 0.4
비교예1 글라스 함량 40wt% 단일구조
 190 16.5
비교예2 글라스 함량 60wt% 단일구조
 160 18.2
표 1을 참조하면, 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)이 교번 적층된 구조를 갖는 프로브카드용 공간변환기(100)가 단일 적층된 구조를 갖는 프로브카드용 공간변환기 보다 높은 강도와 낮은 면 방향 수축율을 가질 수 있다. 이때, 프로브카드용 공간변환기(100)의 강도는 웨이퍼의 통전 검사 시 수 만개의 프로브 핀에 의해 가해지는 압력을 견딜수 있어야 하지만, 너무 강도가 높게 되면 수 만개의 핀에 무리가 가해져 프로브 핀이 부러지거나 휘어지는 현상이 발생할 수 있기 때문에, 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용할 수 있는 적합한 강도를 갖는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명에서는 제1 글라스 세라믹 층(110)의 제1 글라스 함량과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 제2 글라스 함량과 제1 글라스 세라믹 층(110) 및 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께를 제어하여 프로브 핀의 압력을 견딜 수 있고, 프로브 핀에 무리가 가해지지 않을 정도의 적당한 강도를 갖는 프로브카드용 공간변환기(100)를 제작하여 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
표 1을 참조하면, 제2 글라스 함량이 40wt% 내지 60wt%이고, 두께가 30㎛ 내지 50㎛인 제2 세라믹 글라스 층(120)과 제1 글라스 함량이 20wt% 내지 40wt%이고, 두께가 5㎛ 내지 10㎛인 제1 세라믹 글라스 층(110)이 교번 적층된 프로프카드용 공간변환기(100)의 꺾임강도는 200MPa 이상으로, 글라스 함량이 40wt%인 단일구조의 꺾임 강도 190MPa과 글라스 함량이 60%인 단일구조의 꺾임강도 160MPa 보다 높은 강도를 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 면 방향 수축율이 0.1% 내지 0.5%인 교번 적층된 프로브카드용 공간변환기(100)는 면 방향 수축율이 16.8% 내지 18.2%인 글라스 함량이 40wt% 및 60wt%인 단일 구조를 갖는 프로브카드용 공간변환기 보다 낮은 면 방향 수축율을 가질 수 있는 것을 알 수 있다.
다시 말해서, 제2 글라스 세라믹 층(120)의 두께가 얇아질수록 꺾임강도는 증가하게 되고, 제1 글라스 세라믹 층(110)의 두께가 증가할수록 면 방향 수축율을 증가하고, 제1 글라스 세라믹 층(110)의 제1 글라스 함량이 증가할수록 꺾임강도는 낮아지는 경향을 보인다.
도 2를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 프로브 카드용공간 변환기는 제1 글라스 세라믹 층(110) 및 제2 글라스 세라믹 층(120) 중 적어도 하나의 층을 관통하는 도전성 비아(131), 및 상기 제1 글라스 세라믹 층(110) 및 상기 제2 글라스 세라믹 층(120) 중 적어도 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아(131)와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴(132)을 포함할 수 있다. 도전성 비아(131)와 도전성 패턴(132)이 선택적으로 제공된 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)이 복수회 교번 적층된 프로브카드용 공간변환기(100)도 가능하다
또한, 적층되어 서로 인정하는 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)을 동시에 관통하는 형태로 도전성 비아홀(131)를 형성하는 것도 가능하고, 이러한 경우에는 도전성 비아홀(131)과 선택적으로 연결되는 도전성 패턴(132)는 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120) 사이의 계면이 아닌 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 외측면에 제공될 수 있다.
한편, 종래의 기술에서 프로브카드용 공간변환기 내부에 형성된 내부 배선 도체가 형성된 시트를 적층하고 우수한 특성을 얻기 위하여 반드시 소결 공정을 거쳐야 하는데, 소결 공정을 거치게 되면 세라믹의 소결에 의해 수축이 발생하게 된다. 이때, 수축에 의해 프로브카드용 공간변환기 전체에 있어서 균일하게 발생하기 어렵고, 면 방향에 걸쳐 치수 변형을 가져오게 된다. 또한, 면 방향으로의 수축은 내부 배선 도체에 있어서 원하지 않는 변형이나 일그러짐을 발생시키며, 위치 정밀도가 저하되거나, 단선이 생기는 문제가 발생하게 된다.
하지만, 표 1을 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)이 교번 적층된 프로브카드용 공간변환기(100)는 단일 구조의 프로브카드용 공간변환기 보다 낮은 면 방향 수축율을 가지는 것을 알 수 있다.
이는, 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)에 포함된 알루미나, 코디어라이트, 뮬라이트, 아노사이트 및 다이옵사이드 중 코디어라이트, 뮬라이트에 의해 프로브카드용 공간변환기(100)는 실리콘 웨이퍼와 근접한 열팽창계수를 가질 수 있게 되는 것으로, 소결 전과 후의 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 면 방향의 크기가 동일하게 유지될 수 있어, 도전성 비아(131)와 도전성 패턴(132)의 위치 정밀도가 향상 될 수 있게 되고, 위치 정밀도가 필요한 대면적의 프로브카드용 공간변환기(100)의 내부 배선 도체(130)설계가 가능할 수 있다.
또한, 프로브 핀과 실리콘 웨이퍼의 위치 변화를 최소화하여 프로브 핀의 위치가 실리콘 웨이퍼 칩의 패드를 벗어나는 문제를 해결할 수 있으며, 핫 테스트시 온도 증가에 의한 변화가 없기 때문에 측정 오차를 줄일 수 있고, 공정 시간 또한 단축 시킬 수 있다.
더 나아가, 면 방향으로의 수축을 감소시켜 내부 배선 도체에 있어서 원하지 않는 변형이나 일그러짐을 방지하며, 위치 정밀도가 증가시킬 수 있고, 단선이 생기는 문제를 해결할 수 있게 된다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브카드용 공간변환기 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그린시트 단위 적층체를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그린시트 적층체를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 프로브카드용 공간변환기의 X선 회절분석(XRD) 그래프이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브카드용 공간변환기의 제조 방법은 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제1 세라믹 분말이 함유되는 제1 그린시트를 형성하는 과정(S100); CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질로 이루어진 제2 글라스 분말과, 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제2 세라믹 분말이 함유되는 제2 그린시트를 형성하는 과정(S200); 상기 제1 그린시트 및 제2 그린시트를 적층하여 그린시트 단위 적층체를 형성하는 과정(S300); 상기 그린시트 단위 적층체에 두께 방향으로 제공되는 도전성 비아, 또는 상기 그린시트 단위 적층체의 적어도 어느 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴을 형성하는 과정(S400); 도전성 비아 또는 도전성 패턴이 형성된 그린시트 단위 적층체를 복수회 적층하여 그린시트 적층체를 형성하는 과정(S500); 및 상기 그린시트 적층체를 소결하는 과정(S600)을 포함할 수 있다.
우선, 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제1 세라믹 분말이 함유되는 제1 그린시트(210)와 CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질로 이루어진 제2 글라스 분말과, 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제2 세라믹 분말이 함유되는 제2 그린시트(220)를 형성한다(S100 내지 S200 참조).
제1 그린시트(210)에는 제1 세라믹 분말이 함유되며, 제2 그린시트(220)에는 제2 글라스 분말과 제2 세라믹 분말이 함유되며, 제1 그린시트(210)에는 유리질로 이루어진 글라스 분말은 포함하지 않는다.
이는, 소결 과정 중에서 석출되는 제 2차상에 의한 강도를 효과적으로 증가시키기 위한 것이며, 면 방향 수축율을 크게 감소시키기 위한 프로브카드용 공간변환기(100)에서의 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 글라스 함량을 다르게 하기 위한 것이다.
더욱 자세하게는, 제1 그린시트(210)에는 제1 세라믹 분말과 바인더, 가소제, 분산제 및 솔벤트 등이 포함되며, 제2 그린시트(220)에는 제2 세라믹 분말, 제2 글라스 분말과 바인더, 가소제, 분산제 및 솔벤트 등이 포함되며 이는 일반적인 비수계 방식에 따라서 배합량과 유기물들의 성분이 결정된다.
제1 그린시트(210)는 바인더, 가소제, 분산제 및 솔벤트 등을 제외한 전체 중량에 대해 제1 세라믹 분말이 100wt%로 포함될 수 있다.
제2 그린시트(220)는 제2 글라스 분말 및 제2 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 제2 글라스 분말이 50wt% 내지 70wt%의 함량비로 포함되며, 세라믹 분말이 30wt% 내지 50wt%의 함량비로 포함될 수 있다.
이때, 제2 글라스 분말이 50wt% 내지 70wt%의 함량비로 포함되는 것은, 소결 후 프로브카드용 공간변환기(100)의 제1 글라스 함량을 20wt% 내지 40wt%로 포함하고, 제2 글라스 함량을 40wt% 내지 60wt%로 포함될 수 있게 하기 위한 것이다.
더욱 자세하게는, 제2 글라스 분말이 소결 중 제1 그린시트로 이동하여 소결 후 프로브카드용 공간변환기(100)의 제1 글라스 세라믹 층(110)에 생성되는 제1 세라믹 결정정립으로 형성되며, 이동하지 않은 제2 글라스 분말이 소결 후 제2 세라믹 결정립으로 형성되기 때문이다.
따라서, 제2 글라스 분말이 50wt%의 함량보다 적게 함유될 경우에는 소결 중 제1 그린시트로 이동하는 양이 충분하지 못하여 생성되는 제1 세라믹 결정립의 생성이 충분하지 못하게 되고, 이에 따라 연속상으로 이루어진 제1 글라스와 제2 글라스의 결합력과 제1 세라믹 결정립에 의한 강도 증가의 효과를 얻는데 어려움이 생길 수 있다.
또한, 제2 글라스 분말이 70wt%의 함량보다 많이 함유될 경우에는 소결 후의 프로브카드용 공간변환기(100)에 사용 적합한 강도와 면 방향 수축율을 얻기 힘든 문제가 생길 수 있다.
제1 세라믹 분말 및 제2 세라믹 분말은 알루미나(Alumina), 뮬라이트(Mulite:Al2O3-2SiO2) 및 코디어라이트(Cordierite:2MgO-2Al2O3-5SiO2) 중 어느 하나로 이루어진 분말을 사용할 수 있다.
제2 글라스 분말은 CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3 계 유리질로 이루어진 글라스 분말을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 유리질로 이루어진 글라스 분말이 첨가될 수 있다.
제1 세라믹 분말과 제2 세라믹 분말인 알루미나(Alumina), 뮬라이트(Mulite:Al2O3-2SiO2), 코디어라이트(Cordierite:2MgO-2Al2O3-5SiO2)는 소결 시 제2 그린시트(220)의 제2 글라스가 제1 그린시트(210)로 이동하면서 반응하여 제 2차상인 아노사이트(Anorthite:CaAl2SiO8)와 다이옵사이드(Diopside:MgCaSi2O6)를 생성시키기 위한 필수 성분이며, 제2 글라스의 결합력을 증진시키는 역할을 하며, 추가적으로 뮬라이트와 코디어라이트는 소결 후의 열팽창계수를 낮추는 역할을 한다.
이때, 제1 세라믹 분말과 제2 세라믹 분말에 포함되는 코디어라이트는 기계적 특성 및 내화학성이 우수하고, 열팽창계수가 매우 작은 우수한 열충격 저항성을 가지며, 뮬라이트는 코디어라이트보다 열팽창계수가 다소 높으나, 알루미나 보다는 열충격 저항성이 우수하여 코디어라이트보다 높은 온도까지 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
한편, 아노사이트와 다이옵사이드를 제 2차상으로 석출시키지 않고, 그린시트 제작 시 첨가하는 경우에는 아노사이트 및 다이옵사이드가 제작 시 첨가되는 다양한 세라믹 분말과 물리적으로만 혼합되어 규칙적인 배열을 이루지 못하기 때문에 소결 후에도 균일하지 못한 배열 상태로 형성되어 강도의 증가를 효과적으로 얻지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에서는 제1 세라믹 분말과 제2 세라믹 분말이 소결 중 제2 글라스 분말과 반응하여 아노사이트와 다이옵사이드가 석출되도록 제1 그린시트의 제1 세라믹 분말과 제2 그린시트의 제2 세라믹 분말 및 제2 글라스 분말을 구성할 수 있다.
따라서, 소결 후 제 2차상이 제1 글라스 및 제2 글라스와 제1 세라믹 결정립 및 제2 세라믹 결정립의 경계면에 석출되기 때문에 위치의 균일성을 가지고 고르게 형성될 수 있으며, 이러한 경우에는 제1 글라스 및 제2 글라스와 제1 세라믹 결정립 및 제2 세라믹 결정립의 경계에서 쉽게 일어나는 크랙의 전파를 효과적으로 억제할 수 있게 되며, 제1 세라믹 분말과 제2 세라믹 분말과 유사한 크기로 제 2차상이 석출되어 종래 기술에서 효과적으로 증가되지 못했던 강도 문제를 해결할 수 있다.
이때, 제1 세라믹 분말의 평균 입경이 제2 세라믹 분말의 평균 입경보다 작을 수 있다.
이에 따라, 소결 과정에서 제2 글라스 분말이 열에 의해 용융되어 유동성을 갖고 제1 그린시트(210)로 이동할 때 평균 입경이 작은 제1 세라믹 분말 사이로 쉽게 확산 및 이동할 수 있다. 이는, 모세관 현상을 이용하여 용융된 제2 글라스 분말의 이동을 촉진하는 것으로, 평균 입경이 큰 경우보다 작은 입경을 가지는 경우에 모세관 현상이 촉진됨에 따라 글라스 성분이 이동할 수 있는 더 큰 구동력을 제공함으로써 전체에 걸쳐 효과적인 확산이 일어날 수 있으며, 제2 글라스 분말이 제1 그린시트로 이동하는 과정에서 구속력이 발생하여 면 방향 수축율을 억제하여 내부 배선 도체(240)의 위치 정밀도를 향상 시킬 수 있다.
이때, 제2 글라스 분말이 용융되어 제1 그린시트로 이동할 때, 제1 그린시트와 제2 그린시트의 경계면에서 부터 시작되는 확산은 모세관 현상에 의해 글라스 성분이 더욱 쉽게 이동할 수 있게 됨으로 제1 그린시트 전체에 걸쳐 균일하게 확산될 수 있게 된다.
또한, 앞서 살펴본 것처럼 높은 강도를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 공간변환기(100)를 구성하는 제1 글라스 세라믹 층(110)의 제1 세라믹 결정립이 제2 글라스 세라믹 층(120)의 제2 세라믹 결정립의 평균 입경보다 작아야 하는데, 이를 위해서는 소결 전 제1 그린시트(210)의 제1 세라믹 분말이 제2 그린시트(220)의 제2 세라믹 분말보다 평균 입경이 작아야 한다.
즉, 소결에 의해 석출되는 제1 세라믹 결정립과 제2 세라믹 결정립에 포함되는 제 2차상은 제2 글라스와 반응하는 제1 세라믹 분말 및 제2 세라믹 분말의 입경크기와 유사한 크기로 석출되기 때문에 작은 입경을 가지는 제1 세라믹 분말에 의해 작은 입경을 가지는 제1 세라믹 결정립의 제 2차상이 생성될 수 있고, 제1 세라믹 분말보다는 큰 입경을 가지는 제2 세라믹 분말에 의해 제1 세라믹 결정립의 제 2차상보다 큰 제2 세라믹 결정립의 제 2차상이 형성될 수 있다.
추가적으로, 제 2차상의 입경이 작을수록 강도는 더욱 증가될 수 있는 것이며, 입경이 작은 제 2차상은 제1 세라믹 분말 및 제1 세라믹 분말과 제2 글라스의 계면에서 석출되어 크랙이 전파되는 경로를 막아주는 역할로 작용하여 파손을 효과적으로 억제하여 강도가 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 제1 세라믹 분말 및 제2 세라믹 분말 각각은 알루미나 분말, 뮬라이트 분말 및 코디어라이트 분말을 모두 포함할 수 있다.
제2 글라스 분말에서 CaO 성분은 소결 후 석출되는 제 2차상인 아노사이트와 다이옵사이드의 주된 구성 성분이며, 소결 후의 제1 글라스와 제2 글라스를 안정화시키며, 화학적 내구성을 높이는 역할을 하며, 적정량 이상으로 첨가되면 글라스의 생성이 어려워지고, 이하로 첨가되면 제 2차상의 형성에 어려움이 있으며 부족한 제 2차상의 형성이 어려워져 강도가 저하된다.
또한, MgO 성분은 소결 후의 제1 글라스와 제2 글라스를 안정화시키는 역할을 하며, 적정량 이하로 첨가되면 제 2차상인 다이옵사이드의 형성이 어려워 강도가 저하된다.
또한, ZnO 성분은 제2 글라스 분말의 용융온도를 저하시키는 역할과 유동성을 높이는 역할을 한다.
또한, Al2O3 성분은 소결후에 형성되는 아노사이트의 구성성분으로 필수적이며, 제1 글라스와 제2 글라스를 안정화시키는 역할을 하며, 적정량 이하로 첨가되면 아노사이트와 다이옵사이드의 석출량이 불충분하며, 이상으로 첨가되면 글라스 전이점이 고온으로 상승하며 1000℃ 이하의 저온에서 치밀화 하는 것이 곤란해진다.
또한, SiO2 성분은 소결후에 생성되는 아노사이트와 다이옵사이드의 구성성분으로 필수적인 역할을 하며, 적정량 이하로 첨가되면 아노사이트와 다이옵사이드의 생성이 원할 하지 못하며, 이상으로 첨가되면 글라스 전이점이 상승되며, 프로브카드용 공간변환기의 개기공율이 커지는 우려가 있다.
또한, B2O3 성분은 제2 글라스 분말의 유동성을 높이기 위한 역할을 한다.
이와 같은 역할을 하는 제1 세라믹 분말을 포함하는 제1 그린시트(210)와 제2 세라믹 분말과 제2 글라스 분말을 포함하는 제2 그린시트(220)의 두께는 소결후의 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용될 최종 두께에 맞춰 설정하여 제작되며, 제작된 제1 그린시트(210)와 제2 그린시트(220)가 적층된 그린시트 적층체(200)가 소결되어 최종 프로브카드용 공간변환기(100)로 사용될 최종 두께를 얻을 수 있다.
제1 그린시트(210) 내지 제2 그린시트(220)를 형성한 이후에는, 제1 그린시트(210) 내지 제2 그린시트(220)를 적층하여 그린시트 단위 적층체(230)을 형성한다(S300). 제1 그린시트(210)의 두께는 제2 그린시트(220)보다 얇게 형성되는데, 이로 인하여 제1 그린시트(210) 형성 이후에 이루어지는 도전성 비아 또는 도전성 패턴을 형성하는 등과 같은 후공정을 위하여 핸들링하는 과정동안에 찢어지거나 하는 문제점이 있을 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 얇은 두께를 갖는 제1 그린시트(210)와 보다 두꺼운 두께를 가져 구조적으로 안정성을 확보할 수 있는 제2 그린시트(220)을 적층하여 그린시트 단위 적층체(230)을 우선 형성하고, 이후에 후공정을 진행할 수 있다.
다음으로, 제1 그린시트(210) 및 제2 그린시트(220)가 적층된 그린시트 단위 적층체(230)를 두께 방향으로 관통하는 도전성 비아(241), 및/또는 그린시트 단위 적층체(230)의 적어도 어느 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아(241)와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴(242)을 형성할 수 있다(S400). 이때, 도전성 패턴(242)은 그린시트 단위 적층체(230)를 이루는 제1 그린시트(210) 및 제2 그린시트(220) 사이의 경계면이 아니고 제1 그린시트(210) 및 제2 그린시트(220)의 외측면에 제공될 수 있다.
도전성 비아(241)는 Cu, Au, Ag 또는 Ag-Pd의 저저항 전극일 수 있으며, 도전성 패턴은(242) Cu, Au, Ag 또는 Ag-Pd의 저저항 전극으로 인쇄할 수 있다.
이때, 도전성 비아(241)는 제1 그린시트(210) 및 제2 그린시트(220)에 대하여 마이크로 드릴, 레이저 등에 의해 비아홀을 형성한 뒤, Cu, Au, Ag 및 Pd 중 선택된 것으로 이루어진 분말을 혼합해서 도체 페이스트를 제조하고, 이 도체 페이스트를 각 비아홀에 충전하여 도전성 비아(241)를 형성할 수 있고, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄 등의 방법에 의해 도전성 패턴(242)을 형성할 수 있다.
이후에 두께 방향으로 관통하는 도전성 비아(241) 및/또는 적어도 어느 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아(241)와 연결되는 도전성 패턴(242)이 선택적으로 형성된 그린시트 단위 적층체(230)를 복수회 적층하여 그린시트 적층체(200)를 형성할 수 있다(S500).
다시 말해서, (S100) 과정 내지 (S400) 과정을 반복하여 복수의 제1 그린시트(210)와 복수의 제2 그린시트(220)를 마련하고, 제1 그린시트(210)와 제2 그린시트(220) 각각을 적층하여 복수의 그린시트 단위 적층체(230)을 형성한 후에 각각의 그린시트 단위 적층체(230)에 소정의 위치에 선택적으로 도전성 비아(241)와 도전성 패턴(242)를 형성한다. 이러한 과정을 통하여 도전성 비아(241)와 도전성 패턴(242)이 선택적으로 형성된 복수의 그린시트 단위 적층체(230)를 복수회 적층하여 그린시트 적층체(200)을 형성한다.
이때, 복수의 그린시트 단위 적층체(230) 각각에 형성된 도전성 비아(241)와 도전성 패턴(242)이 미리 정해진 전기적 경로를 형성하기 위하여 미리 정해진 형태로 선택적으로 접촉될 수 있도록 정렬한 상태에서 적층된다. 예를들어 복수의 그린시트 단위 적층체(230) 각각에 도전성 비아(241)을 형성한 후에 각 그린시트 단위 적층체의 도전성 비아가 서로 직접 접촉될 수 있도록 적층하여 관통형 비아를 형성할 수도 있고, 각 그린시트 단위 적층체의 표면에 형성된 도전성 패턴(242)를 경유하여 전기적으로 접촉시켜 전기적 경로를 형성할 수도 있다.
상기 그린시트 적층체를 형성하는 과정(S500)에서는 도전성 비아 또는 도전성 패턴이 형성된 그린시트 단위 적층체(230)를 제1 그린시트(210) 및 제2 그린시트(220)가 서로 교번되도록 복수회 적층할 수 있다.
최종적으로, 그린시트 적층체(200)가 소결 과정을 거치게 되면 프로브카드용 공간변환기(100)를 제조할 수 있다(S600).
먼저, 도전성 비아(241) 및/또는 도전성 패턴(242)이 선택적으로 형성된 그린시트 단위 적층체를 포함하는 그린시트 적층체(200)를 소결하기 전에 50℃ 내지 90℃에서 일축 프레스 또는 정수압 프레스(isostatic press), 압연 성형 등의 다양한 방법으로 압착한 뒤, 탈지공정(BBO:Binder Burn-out)을 거친 후에 소결 공정을 수행할 수 있다.
소결 공정은 일반 대기 분위기에서 소결될 수 있고, 특정한 가스를 혼입하여 소결할 수도 있다.
이때, 소결 공정의 열처리 온도는 제2 글라스 분말의 연화 온도보다는 높고, 제1 세라믹 분말 및 제2 세라믹 분말의 합성 온도 보다는 낮은 열처리 온도에서 수행될 수 있으며, 최고 온도는 800℃ 내지 900℃일 수 있다.
800℃ 내지 900℃의 낮은 온도에서도 소결이 가능한 것은 글라스 함량과 두께가 다른 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)이 복수회 교번 적층된 구조에 의해 실리콘 웨이퍼와 유사한 열팽창계수를 가지게 됨에 따라 소결 과정 중 열에 의한 면 방향 수축을 억제할 수 있는 것이며, 이에 따라 내부 배선 도체(240)의 위치 정밀도가 향상될 뿐만 아니라 우수한 강도도 얻을 수 있다.
이때, 최고 온도 보다 낮은 경우에는 제2 글라스가 충분히 치밀화 되지 못하고, 최고 온도를 초과하는 경우에는 도전성 비아(241)와 도전성 패턴(242)의 변형이나 가늘어짐과 같은 문제가 생길 수 있다.
보다 자세하게는, 제2 글라스 분말은 700℃미만의 온도에서 연화되고, 850℃ 부근의 온도에서 액상을 형성하여 적정 소결 온도인 850℃ 내지 950℃ 온도 영역에서 치밀화를 이룰 수 있으며, 제1 세라믹 분말과 제2 세라믹 분말은 소결 과정에서 프로브카드용 공간변환기(100)의 형상을 일정하게 유지함과 동시에 기계적 강도를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 그린시트 적층체(200)를 소결한 프로브카드용 공간변환기의 X선 회절분석(XRD) 결과 그린시트 적층체(200)을 이루는 제1 그린시트(210) 및 제2 그린시트(220)에 포함되지 않은 아노사이트와 다이옵사이드에 대응하는 X선 회절 피크가가 검출되었음을 확인할 수 있다.
상기 아노사이트 또는 다이옵사이드는 소결 과정 동안에 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 적어도 어느 하나와, 제1 글라스 및 제2 글라스를 이루는 유리질과 반응하여 제 2차상으로 석출될 수 있다.
자세하게는, 아노사이트는 제1 글라스와 제2 글라스에 포함되는 CaO계 유리질, SiO2계를 이루는 유리질과 아노사이트 결정상의 주된 구성성분인 알루미나가 반응하여 생성될 수 있으며, 다이옵사이드는 제1 글라스와 제2 글라스에 포함되는 CaO계 유리질, MgO계 유리질 및 SiO2계를 이루는 유리질과 알루미나, 뮬라이트, 및 코디어라이트 중 적어도 어느 하나와 반응하여 생성된다.
한편, 근래에는 무수축 공법으로 900℃ 이하에서 소결되지 않는 시트와 저온 소결이 가능한 세라믹(LTCC:Low Temperature Co-Fired Ceramic)시트를 적층하여 소결하여 기판을 얻는 방법이 사용되고 있다. 이때, LTCC를 사용함으로써 면 방향으로의 수축을 억제하여 내부 배선 도체의 위치 정밀도를 향상 시킬 수 있으나, HTCC(High Temperature Co-Fired Ceramic)에 비해 강도가 낮은 단점을 가지게 된다. 따라서, 이러한 무수축 공법을 적용한 프로브카드 공간변환기는 웨이퍼의 통전 검사 시 수 만개의 핀에 의해 가해지는 압력을 견디지 못해 크랙이 발생하거나 파손되는 문제가 발생한다.
또한, 핫 테스트나 콜드 테스트와 같이 열 변화를 수반하는 검사과정에서 프로브카드 공간변환기(100)의 기판은 실리콘 웨이퍼보다 훨씬 많이 열 팽창 또는 열 수축을 하게 되므로, 기판에 장착된 프로브 핀의 위치가 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 칩 패드의 위치를 벗어나는 문제가 생길 수 있다.
따라서, 본 발명에서 소결 과정에 의해 제 2차상이 석출됨으로써 제1 세라믹 글라스 층(110)과 제2 세라믹 글라스 층(120)의 결합력이 증가되고, 이에 따라 강도가 증가됨에 따라 웨이퍼의 통전 검사 시 수 만개의 핀에 의해 가해지는 압력을 견딜 수 있어 크랙의 전파를 억제하여 파손을 방지할 수 있으며, 면 방향 수축을 방지함에 따라 핫 테스트의 온도 증가에도 위치 변화가 없기 때문에 측정 오차와 공정 시간을 단축할 수 있다.
또한, 소결 과정 중에서 제2 그린시트(220)에 포함된 제2 글라스 분말이 용융되어 제1 그린시트(210)로 이동되면, 제1 그린시트(210)의 소결 온도는 점차 저하되어 제2 그린시트(220)의 소결 온도와 근접한 온도에서 소결될 수 있으므로, 프로브카드용 공간변환기(100)의 소결 균일성을 확보할 수 있다.
더 나아가, 작은 입경을 가지는 제1 세라믹 분말이 큰 입경을 가지는 경우 보다 고르게 분포할 수 있게 됨으로써, 소결 과정 중 제2 그린시트(220)에 포함된 제2 글라스가 제1 그린시트(210)로 이동하면서 작은 입경을 가지고 고르게 분포되어있는 제1 세라믹 분말과 반응하여, 소결 후 제 2차상인 아노사이트와 다이옵사이드 또한 고르게 석출될 수 있게 된다.
더욱 자세하게, 제 2차상은 제2 그린시트(220)의 제2 글라스가 제1 그린시트(210)로 이동하면서 반응함에 따라 생성되는 것 이므로, 소결 후 제2 글라스 세라믹 층(120) 보다 제1 글라스 세라믹 층(110)에서 더 많이 생성되며, 특히 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 경계부에 집중되어 생성된다.
다시 말해서, 강도의 증가 효과를 주는 아노사이트와 다이옵사이드인 제 2차상이 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)의 경계부에 집중적으로 생성되어 제1 글라스 세라믹 층(110)과 제2 글라스 세라믹 층(120)이 교번 적층된 프로브카드용 공간변환기(100)의 결합력이 증가될 수 있고, 이에 따라 프로브카드용 공간변환기(100)의 강도 증가를 극대화 시킬 수 있는 것이다.
따라서, 아노사이트와 다이옵사이드인 제 2차상에 의해 프로브카드용 공간변환기(100)의 파손을 야기하는 크랙의 움직임을 억제할 수 있게 되고, 이로 인해 층 경계부와 결정립계에서 쉽게 일어날 수 있는 크랙과 파손을 방지할 수 있다.
상기 설명에서 사용한 “~ 상에”라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다.
이상에서 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 프로브카드용 공간변환기 110 : 제1 글라스 세라믹 층
120 : 제2 글라스 세라믹 층 130, 240 : 내부 배선 도체
131 : 도전성 비아 132 : 도전성 패턴
200: 그린시트 적층체 210 : 제1 그린시트
220 : 제2 그린시트 230 : 그린시트 단위 적층체
241 : 도전성 비아 242 : 도전성 패턴

Claims (14)

  1. 연속상을 이루는 제1 글라스와, 상기 제1 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제1 세라믹 결정립을 함유하는 제1 글라스 세라믹 층;
    상기 제1 글라스 세라믹 층 상에 제공되고, 연속상을 이루는 제2 글라스와, 상기 제2 글라스에 의해 둘러 쌓인 복수의 제2 세라믹 결정립을 함유하는 제2 글라스 세라믹 층;
    상기 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층 중 적어도 하나의 층을 관통하는 도전성 비아; 및
    상기 제1 글라스 세라믹 층 및 제2 글라스 세라믹 층 중 적어도 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴을 포함하며,
    상기 제1 글라스 세라믹 층과 상기 제2 글라스 세라믹 층은 제1 세라믹 분말이 함유된 제1 그린시트와 제2 글라스 분말 및 제2 세라믹 분말이 함유된 제2 그린시트가 소결되어 형성되고,
    상기 제1 글라스는 상기 제1 그린시트와 상기 제2 그린시트의 소결 중에 용융된 상기 제2 글라스 분말의 일부가 상기 제1 그린시트로 이동하여 생성되며,
    상기 제1 글라스 및 제2 글라스는 CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질로 이루어지고,
    상기 제1 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대한 상기 제1 글라스의 함량비는 상기 제2 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대한 상기 제2 글라스의 함량비 보다 적은 프로브카드용 공간변환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 글라스 세라믹 층과 상기 제2 글라스 세라믹 층은 복수회 교번 적층되는 프로브카드용 공간변환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대해 제1 글라스가 20wt% 내지 40wt%의 함량비로 포함되며,
    상기 제2 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대해 제2 글라스가 40wt% 내지 60wt%의 함량비로 포함되는 프로브카드용 공간변환기.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 제1 세라믹 결정립의 평균 입경이 상기 복수의 제2 세라믹 결정립의 평균 입경보다 작은 프로브카드용 공간변환기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 글라스 세라믹 층의 두께는 상기 제2 글라스 세라믹 층의 두께보다 얇은 프로브카드용 공간변환기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 제1 세라믹 결정립 및 복수의 제2 세라믹 결정립은 각각
    알루미나, 아노사이트, 다이옵사이드, 뮬라이트 및 코디어라이트 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 결정립을 포함하는 프로브카드용 공간변환기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 아노사이트 또는 다이옵사이드는 소결 과정 동안에 알루미나, 뮬라이트
    및 코디어라이트 중 적어도 어느 하나와, 제1 글라스 및 제2 글라스를 이루는 유리질과 반응하여 2차상으로 석출되는 프로브카드용 공간변환기.
  9. 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제1 세라믹 분말이 함유되는 제1 그린시트를 형성하는 과정;
    CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3계 유리질로 이루어진 제2 글라스 분말과, 알루미나, 뮬라이트 및 코디어라이트 중 어느 하나로 이루어진 분말을 포함하는 제2 세라믹 분말이 함유되는 제2 그린시트를 형성하는 과정;
    상기 제1 그린시트 및 제2 그린시트를 적층하여 그린시트 단위 적층체를 형성하는 과정;
    상기 그린시트 단위 적층체에 두께 방향으로 제공되는 도전성 비아, 또는 상기 그린시트 단위 적층체의 적어도 어느 하나의 표면에 제공되어 상기 도전성 비아와 선택적으로 연결되는 도전성 패턴을 형성하는 과정;
    도전성 비아 또는 도전성 패턴이 형성된 그린시트 단위 적층체를 복수회 적층하여 그린시트 적층체를 형성하는 과정; 및
    상기 그린시트 적층체를 소결하는 과정을 포함하며,
    상기 그린시트 적층체를 소결하는 과정에서는,
    상기 제2 글라스 분말이 열에 의해 용융되어 일부가 상기 제1 그린시트로 이동하고,
    용융된 상기 제2 글라스 분말의 일부와 상기 제1 세라믹 분말에 의해 제1 글라스와 복수의 제1 세라믹 결정립을 함유하는 제1 글라스 세라믹 층이 형성되며,
    용융된 상기 제2 글라스 분말의 나머지 일부와 상기 제2 세라믹 분말에 의해 제2 글라스와 복수의 제2 세라믹 결정립을 함유하는 제2 글라스 세라믹 층이 형성되고,
    상기 제1 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대한 상기 제1 글라스의 함량비가 상기 제2 글라스 세라믹 층의 전체 중량에 대한 상기 제2 글라스의 함량비 보다 적게 되는 프로브카드용 공간변환기 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 그린시트 적층체를 형성하는 과정에서는 도전성 비아 또는 도전성 패턴이 형성된 그린시트 단위 적층체를 제1 그린시트 및 제2 그린시트가 서로 교번되도록 복수회 적층하는 프로브카드용 공간변환기 제조 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 세라믹 분말의 평균 입경은 상기 제2 세라믹 분말의 평균 입경보다 작은 프로브카드용 공간변환기 제조 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 그린시트는 상기 제2 글라스 분말 및 제2 세라믹 분말의 전체 중량에 대해 제2 글라스 분말을 50wt% 내지 70wt%의 함량비로 포함하는 프로브카드용 공간변환기 제조 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 그린시트는 유리질로 이루어진 글라스 분말을 포함하지 않는 프로브카드용 공간변환기 제조 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 그린시트 적층체를 소결하는 과정은 상기 제2 글라스 분말의 연화 온도보다는 높고, 상기 제1 세라믹 분말 및 제2 세라믹 분말의 합성 온도 보다는 낮은 열처리 온도에서 수행되는 프로브카드용 공간변환기 제조방법.

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