KR102232858B1 - 공간변환기의 제조방법 - Google Patents

공간변환기의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간변환기에 적합한 도전성 물질 충전 방법을 적용하여 공간변환기를 제조함으로써, 비아홀 형성시 불량률을 저감시키고 효율적인 공간변환기 생산산이 가능하도록 한 공간변환기 제조방법에 관한 것이다.

Description

공간변환기의 제조방법{SPACE TRANSFOMER FABRICATING METHOD}
본 발명은 공간변환기 제조방법에 관한 것으로 특히, 공간변환기에 적합한 도전성 물질 충전 방법을 적용하여 공간변환기를 제조함으로써, 비아홀 형성시 불량률을 저감시키고 효율적인 공간변환기 생산산이 가능하도록 한 공간변환기 제조방법에 관한 것이다.
반도체라 부르는 집적회로들은 웨이퍼에 회로를 구성한 칩을 몰딩하여 제조된다. 이러한 칩은 웨이퍼에 복수로 동시에 형성되고, 웨이퍼를 다이싱하여 칩들을 분리한 후 몰딩을 진행하게 된다. 이를 위해, 칩은 검사를 수행하여 정상인지 불량인지를 판별하고, 정상인 칩만을 반도체 제조에 이용하게 된다.
때문에, 일반적으로 칩의 검사는 다이싱하기 전 즉, 웨이퍼 상태에서 수행되고, 검사결과 정상인 칩만을 다이싱 후 선별하여 반도체 제작에 사용하게 된다.
이러한 웨이퍼 레벨의 칩을 검사하기 위해 일반적으로 프로브 카드를 사용하게 된다.
프로브 카드는 칩과 접촉하여 테스트를 위한 신호를 전달하는 프로브와, 프로브에 테스트를 위한 신호를 공급하는 장치를 인터포저, PCB, 공간변환기와 같은 수단을 위해 연결하는 것이 일반적인다. 이러한 수단은 좁은 공간에 집약되는 니들을 외부 장치와 연결하기 쉽도록 연결을 중계하는 역할을 한다.
이 중 공간변환기는 칩과 프로브를 연결하는 중요한 수단이다. 이 공간변환기는 넓은 판상으로 형성되고, 이 판상의 베이스에 비아홀(Via Hole)을 형성하여, 비아홀을 통해 프로브와 칩을 연결하게 된다. 이를 위해, 공간변환기의 상하에는 단자부 또는 회로패턴이 형성되기도 한다.
이를 위해, 비아홀에는 도전성 물질을 충전해야 하는 과정이 진행된다. 그러나, 공간변환기의 두께와 재질로 인해 도전성 물질의 충전이 용이하지 않고, 불량이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.
특허문헌1 대한민국 공개특허 공보 제10-2011-0023343호
따라서, 본 발명의 목적은 공간변환기에 적합한 도전성 물질 충전 방법을 적용하여 공간변환기를 제조함으로써, 비아홀 형성시 불량률을 저감시키고 효율적인 공간변환기 생산이 가능하도록 한 공간변환기 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공간변환기 제조방법은 성형체 형성단계; 상기 성형체를 1차 가열하는 제1소결 단계; 상기 성형체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 비아홀을 형성하는 비아홀 형성단계; 상기 비아홀이 형성된 상기 성형체를 2차 가열하는 제2소결 단계; 도전성 금속을 용융시켜 상기 비아홀을 충진하고, 상기 도전성 금속을 응고시키는 비아홀 충진 단계; 및 상기 성형체의 상기 전면 또는 상기 후면에 도전성 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 공간변환기에 적합한 도전성 물질 충전 방법을 적용하여 공간변환기를 제조함으로써, 비아홀 형성시 불량률을 저감시키고 효율적인 공간변환기 생산을 가능하게 한다.
도 1은 프로브카드와 공간변환기를 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 공간변환기의 제조 과정의 예를 도시한 순서도.
도 3은 제조 과정 중 비아홀 충진 단계를 좀 더 구체적으로 나타낸 예시도.
도 4는 비아홀의 형성 및 구조를 설명하기 위한 예시도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 프로브카드와 공간변환기를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 프로브카드(1)는 판(plate) 형태의 형상으로 형성된다. 이 프로브카드(1)는 검사장치(미도시)와 전기적으로 접속하는 기판(11), 기판(11)의 일면에 장착되어 기판(11)을 보강하는 보강부재(12), 기판(11)으로부터의 배선을 중계하는 인터포저(13), 인터포저(13)에 의해 중계된 배선의 간격을 바꾸어 재중계하는 공간변환기(100)와, 기판(11)보다 지름이 작은 판 형태로 형성되어 공간변환기(100)에 적층되고, 검사대상의 배선 패턴에 대응하여 복수의 프로브(2)를 유지하는 프로브헤드(15)를 구비한다. 또한, 프로브카드(1)는 기판(11)에 결합되고 인터포저(13) 및 공간변환기(100)를 적층된 상태로 유지하는 유지부재(16)를 더 포함하여 구성된다.
기판(11)은 절연성 물질을 이용하여 형성되고, 프로브(2)와 검사장치를 전기적으로 접속하는 역할을 한다.
보강부재(12)는 기판(11)의 기계적 강도를 보충하며, 기판(11)을 포함하는 프로브카드(1)를 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 보강부재(12)는 알루미늄, 스테인리스, 두랄루민과 같은 금속 및 금속합금을 이용하여 형성된다. 이러한 보강부재(12)는 기판(11)과 검사장치의 연결을 저해하지 않는 형태로 마련되어 기판(11)에 결합될 수 있다.
인터포저(13)는 박판형상으로 형성되며, 공간변환기(100)와 동상으로 형성될 수 있다. 이 인터포저(13)는 절연성재료로 형성되는 베이스와, 이 베이스의 양면에 미리 설정된 패턴으로 복수의 접속단자가 형성될 수 있다. 이를 통해, 인터포저(13)의 한쪽 면에 설치된 접속단자가 공간변환기(100)의 전극 패드에 접촉하고, 다른 면에 설치된 접속단자가 기판(11)의 전극 패드에 접촉함으로써 공간변환기(100)와 기판(11)의 전기적 접속을 중계하게 된다.
공간변환기(100)는 내부의 비아홀에 의해 프로브(2)와 인터포저(13)에 의해 중계되는 배선(18)과의 연결을 재중계한다. 특히, 공간변환기(100)는 인터포저(13)와 배선(18)의 간격을 프로브(2)의 간격에 맞게 조절하는 역할을 한다. 이 공간변환기(100)는 인터포저(13)와 동상으로 형성될 수 있다. 즉, 인터포저(13)가 다각 판상 또는 원형 판상으로 형성되면, 공간변환기(100)도 다각 판상 또는 원형 판상으로 형성될 수 있다. 본 발명의 공간변환기(100)는 하기에서 다른 도면을 참조하여 설명될 제조방법에 의해 제조되며, 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
프로브 헤드(15)는 원반형상으로 형성될 수 있다. 이 프로브 헤드(15)는 프로브(2)가 일측으로 돌출유지된다. 프로브 헤드(15)에 마련되는 프로브(2)의 수나 배치 형태는 테스트하고자 하는 반도체웨이퍼(14)에 마련되는 반도체 칩의 수나, 전극의 배치 패턴에 따라 가변된다. 프로브(2)는 도시된 바와 같이 프로브 헤드(15)를 관통하도록 프로브 헤드(15)에 결합되어, 프로브 헤드(15)의 일측으로 돌출되고, 타측은 공간변환기(100)에 마련되는 접속단자에 연결된다. 이를 통해 검사과정에서 프로브헤드(15)가 웨이퍼 지지수단(4)에 고정된 웨이퍼(14)에 접촉하여, 배선(18)을 통해 전달되는 검사신호를 웨이퍼(14)에 전달하게 된다.
유지부재(16)는 보강부재(12)와 유사한 재질에 의해 구성될 수 있다. 이 유지부재(16)는 인터포저(13)와 공간변환기(100)를 적층하여 유지가능하도록 공간변환기(100)의 형태에 대응되는 중공부가 형성된다. 이 유지부재(16)는 인터포저(13) 및 공간변환기(100)를 기판(11)에 대해 가압하여 유지함으로써, 기판(11), 공간변환기(100) 및 인터포저(13)가 긴밀하게 접촉하도록 하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명에 따른 공간변환기의 제조 과정의 예를 도시한 순서도이고, 도 3은 제조 과정 중 비아홀 충진 단계를 좀 더 구체적으로 나타낸 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공간변환기의 제조방법은 성형체 형성 단계(S10), 제1소결 단계(S20), 비아홀 형성 단계(S30), 제2소결 단계(S40), 비아홀 충진 단계(S50) 및 패턴형성 단계(S60)를 포함하여 구성될 수 있다.
성형체 형성 단계(S10)는 공간변환기(100)의 형태를 형성하는 단계이다. 이를 위해 성형체 형성 단계(S10)는 분말 준비 단계(S11), 가압 성형 단계(S13) 및 번 아웃 단계(S15)를 포함하여 구성된다.
분말 준비 단계(S11)는 공간변환기(100)의 재료물질을 과립(또는 그래뉼, granule)형태 형성하여 준비하는 단계이다. 이 세라믹 분말 준비단계(S10)에서 코디어라이트(cordierite 2MgO-2Al2O3-5SiO2), 뮬라이트(mullite 3Al2O3-2SiO2), 알루미나(Alumina Al2O3), 탄화규소(Silicon Carbide, CSi) 및 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN) 중 어느 하나 이상을 포함하는 분말이 마련된다. 세라믹 분말은 이러한 재료 물질 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 과립형태로 형성한 것을 의미한다. 또한, 이 과립에는 성형을 위한 유기물이 바인더 역할을 위해 혼합될 수 있다. 이러한 세라믹 분말은 과립의 형태가 원형으로 형성될 수 있으며, 크기는 대략 지름이 0.5mm 이상 내지 1mm 이하 크기로 형성될 수 있다.
또한, 분말 준비 단계(S10)에서 세라믹 분말에는 소결조제와 같은 첨가제가 첨가될 수 있다. 일례로 첨가제는 이산화티타늄(TiO2), 산화이트륨(Y2O3), 산화철, 탄산칼슘, 탄산칼륨, 탄산나트륨과 같은 소결조제일 수 있으나, 제시된 바에 의해서만 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
가압 성형 단계(S13)는 과립형태로 마련된 세라믹 분말을 가압하여 성형하는 단계이다. 이 가압 성형 단계(S13)에서 과립형태로 마련된 분말을 프레스 성형 장치에 투입한 후 가압하여 필요로 하는 공간변환기(100)의 형태의 성형체를 형성하게 된다. 즉, 가압 성형 단계(S20)에서 원형 판상 또는 다각 판상의 성형체가 형성된다
번 아웃(Burn-out) 단계(S15)는 성형체를 상온에서 제1소결 단계(S20)로 가열하는 중간단계로 마련된다. 이 번 아웃 단계(S15)는 성형체를 급격한 고온에 노출하기 전에 가열하여 열에 적응시킴과 동시에 성형체에 포함된 바인더와 같은 첨가제를 제거하는 단계이다. 이를 위해 번 아웃 단계(S15)는 성형체를 가열하여 섭씨 200도 이상 250도 이하의 온도에서 한 시간 이상 10시간 미만으로 유지시키게 된다. 이후, 전술한 제1가열온도까지 온도를 상승시켜 제1소결 단계(S20)를 진행하게 된다.
제1소결 단계(S20)는 제1소결 단계(S30)는 성형체를 가열하여 가소결하는 단계이다. 이 제1소결 단계(S30)는 성형체를 가소결하여 굳히는 단계이다. 성형체 형성 단계(S10)에서 형성된 성형체는 형태적으로 공간변환기(100)의 형태를 가지지만 기계적 강도가 부족한 상태이다. 이를 가열하여 가소결함으로써 기계적 강도와 경도를 향상시키는 단계이다. 성형체 상태에서 비아홀을 형성하는 경우 비아홀의 형태가 정확하게 형성되지 않으며, 소결 단계에서 비아홀이 막히는 등의 문제가 발생할 수 있다. 특히, 소결 단계에서 수축이나 확장이 발생할 수 있다. 때문에 제1소결 단계(S20)에서 이후의 공정 진행을 위한 최소한의 강도와 경도를 가지도록 소결시키게 된다.
이러한 제1소결 단계(S20)는 이후에 진행될 제2소결 단계의 가열 온도보다 낮은 온도로 진행된다. 좀 더 구체적으로 제1소결 단계(S20)는 성형체를 제1가열온도로 1시간 이상 4시간 이하로 가열하여 이루어진다. 제1가열온도는 제2소결 단계(S40)의 소결온도인 제2가열온도의 70%이상 내지 90%미만의 온도이며, 섭씨 1300도 전후의 온도이다. 이를 통해 제1소결 단계(S20)에서 성형체는 이후의 공정 진행에 적합한 최소한의 강도와 경도를 가지게 된다.
제1연삭 단계(S25)는 1차 소결된 성형체의 표면을 연마하는 단계이다. 이 제1연삭 단계(S25)에서 표면 연마를 통해 가열과정에서 발생된 표면의 불균일을 해소하게 된다.
한편, 이 제1연삭 단계(S25)는 외곽 가공 단계(S26)을 포함하여 구성될 수 있다. 외곽 가공 단계(S26)는 성형체의 외적 형태를 가공하는 과정으로, 필요에 따라 선택적으로 포함될 수 있다. 이 외곽가공 단계(S26)에서 공간변환기(100)의 형태를 프로브카드에 적용하기 위한 형태로 가공하며, 이를 위해 절삭과정이 수행될 수 있다. 일례로, 공간변환기(100)의 가장자리 경계에서 유지부재(16)와의 결합을 위한 단턱부가 형성되거나, 홈, 돌기와 같이 결합을 위한 구조물이 형성될 수도 있다.
비아홀 형성 단계(S30)는 1차 소결된 성형체(100a)에 비아홀(101)을 복수로 형성하는 단계이다. 이 비아홀 형성 단계(S30)에서는 초음파를 이용한 절삭장치를 이용하여 비아홀(101)이 형성된다. 비아홀 형성 단계(S30)에서 형성되는 비아홀(101)은 판상으로 형성되는 성형체를 관통하여, 전면과 후면을 연통하도록 형성된다. 여기서, 전면과 후면은 판상으로 형성되는 성형체의 넓은 두면으로 나란한 두 면을 의미한다.
이러한 비아홀(101)은 조밀한 간격으로 형성되며, 미리 정해진 위치에만 형성되거나, 다양한 패턴 형성이 가능하도록 등간격으로 조밀하게 형성될 수도 있다. 이러한 비아홀(101)의 수는 성형체의 크기, 비아홀의 간격, 비아홀의 직경에 따라 달라질 수 있으며, 수 천개 내지 수 만개의 홀이 하나의 성형체(101)에 형성될수도 있다. 비아홀(101)은 유지부재(16)와 같이 공간변환기(100)를 프로브카드(1)에 설치하기 위한 기계적 구성과 접촉 또는 결합되는 부분을 제외한 전 부분에 형성될 수 있다.
이 때 사용되는 절삭장치는 초음파를 이용한 장치일 수 있다. 절삭장치는 성형체에 접촉하여 니들 또는 와이어를 구비하고, 니들 또는 와이어를 초음파의 주파수에 따라 진동시켜 표면을 갉아냄으로써 절삭이 이루어지도록 할 수 있다. 이를 위해, 니들 또는 와이어에 성형체를 절삭하기 위한 연마제가 포함되거나, 별도의 연마제를 성형체 상에 도포하면서 절삭이 이루어지도록 할 수도 있다.
비아홀 형성 단계(S30)에서 형성되는 비아홀의 형태는 용도에 따라 다양한 형태 또는 다양한 직경으로 형성될 수 있다. 일례로, 비아홀(101)이 전면 또는 후면과 연결되는 입구 부분으로 갈수록 직경이 커지는 형태로 비아홀이 형성될 수 있다. 이를 위해, 절삭장치에 공급되는 초음파의 주파수가 절삭팁의 위치 즉, 전면 또는 후면으로부터의 깊이 또는 절삭이 이루어지는 시간에 따라 가변될 수 있다. 이러한 절삭장치에 공급되는 초음파의 주파수 범위는 18kHz 이상 23kHz 이하일 수 있으나, 이는 성형체의 물성, 절삭장치의 종류와 절삭방법에 따라 달라질 수 있는 것으로 제시된 바에 의해서만 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
제2소결 단계(S40)는 비아홀이 형성된 성형체(101)를 2차 가열하는 단계이다. 이 제2소결 단계(S40)에서 제2가열온도로 1시간 이상 4시간 미만 동안 가열하게 된다. 이 제2소결 단계(S40)를 통해, 공간 변환기(100)를 사용상태의 강도와 경도를 가지도록 열에 의해 가공하게 된다. 여기서, 제2가열온도는 섭시 1300도 이상 서씹 1700도 이하의 온도일 수 있다. 이러한 제2가열온도는 성형체의 재료물질과 공간변환기(100)에 요구되는 경도와 강도에 의해 조절될 수 있는 것으로 제시된 바에 의해서만 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
이 제2소결 단계(S40) 이후에 제2연삭단계(S45)가 진행될 수 있다. 이 제2연삭단계(S45)는 제조자의 선택에 의해 수행되는 것으로 반드시 진행되어야 하는 것은 아니다. 이 제2연삭 단계(S45)는 제2소결 단계(S40)의 진행으로 인해 발생되는 성형체(100a) 표면의 불균일을 제거하고, 소성 과정에서 흡착된 이물질 제거와 같이 성형체(100a)의 결함을 제거하기 위해 진행된다.
여기서, 제1연삭단계(S25), 제2연삭단계(S45)는 제1금속층(110)의 형성시, 제1금속층(110)과 성형체(100a)의 밀착을 위한 표면처리가 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 소결된 세라믹의 치밀한 표면을 제1연삭 및 제2연삭을 통해 거칠어지게 함으로써 제1금속층(110)이 성형체(100a) 상에 보다 효과적으로 형성되도록 할 수 있다. 특히, 제1금속층(110)이 성형체(100a)의 전면과 후면에 안정적으로 형성됨으로써, 이와 연결되는 홀(101) 내부의 도면 층의 성장을 촉진 또는 보조할 수 있게 된다. 구체적으로, 전면과 후면의 제1금속층(110)이 먼저 안착되어 빠르게 성장하고, 홀(101) 내부의 제1금속층(110)이 이 전/후면의 금속층으로부터 성장하여 안정적으로 성형체(100a)의 표면에 안착 및 밀착하여 제1금속층을 형성하게 된다. 이를 위해, 제1 및 제2연삭단계(S25, S45)에서는 이를 고려하여 일방향으로 결이 형성되도록 하거나, 결을 교차시켜 표면에 미세한 요철을 형성함으로써 제1금속층(110)의 안착을 위한 환경을 조성하도록 할 수 있다. 하지만, 이로써만 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 이는 공간변환기의 재료물질과 제1금속층 물질의 특성을 고려하여 선택될 수 있는 사항이다.
비아홀 충진 단계(S50)는 홀 내부에 도전성 물질을 충전하는 단게이다. 전술한 바와 같이 비아홀(101)은 프로브(2)와 배선(18)을 연결하는 연결도선의 역할을 한다. 이를 위해 비아홀 충진 단계(S50)에서는 비아홀 내부에 연결도선의 역할을 할 도전성 물질을 충전한다.
이 비아홀 충진 단계(S50)에서는 도전성 물질을 충전하기 위해 금속을 용융시켜 액상으로 성형체(101)에 도포한 후 응고시켜 비아홀(101)을 도전성 물질로 충진시키게 된다. 다만, 금속과 같은 일반적은 도전성 물질은 소성된 성형체(101)와 접촉 즉, 젖음성이 나쁘기 때문에 성형체와 용융된 금속의 흡착력을 높일 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해 본 발명의 비아홀 충진 단계(S50)는 1차 금속층 형성 단계(S51), 도전물질 충진 단계(S53) 및 금속층 제거 단계(S55)를 포함하여 구성될 수 있다.
1차 금속층 형성 단계(S51)는 도전성 금속이 성형체와 결합되도록 하는 베이스 금속층을 형성하는 단계이다. 이 1차 금속층(110a)은 도금을 이용해서 형성된다. 이를 통해 성형체(100a)의 비아홀(101)뿐만 아니라 전면, 후면 및 측면에도 1차 금속층이 형성된다.
도전물질 충진 단계(S53)는 1차 금속층이 형성된 성형체(100a) 상에 도전물질을 용융시켜 도포하고, 액체 상태의 도전물질이 비아홀(101)에 충전된 응고시키는 단계이다. 이 도전물질은 흑연, 카본, 금속과 같은 것일 수 있다. 특히, 본 발명에서는 도전물질로 금속을 이용하는 예를 위주로 설명을 진행한다. 이 도전물질 충진 단계(S53)를 통해 1차 금속층 상에 2차 도전층을 형성하게 된다.
여기서, 2차 도전층을 금속으로 형성하는 경우 1차 금속층에 사용되는 금속과 2차 도전층의 형성을 위한 금속은 서로 다른 금속일 수 있다. 특히, 2차 도전층 즉, 도전물질의 재료가 되는 금속이 1차 금속층의 형성을 위한 금속보다 녹는점이 낮은 금속을 이용한다. 여기서, 금속은 단일 금(Au), 은(Ag), 동(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 인(P), 납(P), 망간(Mn), 니켈(Ni)일 수도 있고, 이들을 혼합하여 형성되는 합금일 수도 있다. 일례로, 1차 금속층은 황동과 같은 합금을 이용하여 도금을 진행하고, 2차 도전층은 단일 금속을 이용하여 형성하는 것도 가능하다.
또한, 1차 금속층과 2차 도전층 사이에 1차 금속층 물질 및 2차 도전층 물질과 다른 재질의 금속층이 한 층 이상 더 마련될 수 있다. 이 추가 금속층은 1차 금속층과 같이 도금에 의해 형성될 수 잇으나, 제시된 바에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이 추가 금속층은 1차 금속층과 2차 도전층의 접촉 효율과 전기 전도도를 높이며, 기계적 강성을 높일 수 있도록 구성된다. 또한, 2차 도전층의 형성시 1차 금속층이 2차 도전층의 온도로 인해 손상되거나, 공간변환기 표면으로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 마련된다. 이를 위해 추가 금속층은 필요에 따라 다층으로 구성될 수 있으며, 다층의 추가 금속층은 2종 이상의 금속을 번갈아 사용하여 다층의 금속층이 형성되도록 할 수 있다.
금속층 제거 단계(S55)는 성형체(101)의 전면, 후면 및 측면에 형성되는 도전물질층 및 1차 금속층을 제거하는 단계이다. 이를 위해 금속층 제거 단계(S55)에서는 연삭을 통해 비아홀(101) 외의 부분에 형성되는 금속층을 제거하여, 성형체(100a)의 표면을 노출시키게 된다.
이 비아홀 충진 단계(S50) 이후 검사 단계(S57)가 수행될 수 있다. 검사단계(S57)는 성형체(100a)의 형태, 외관 검사와 함께 비아홀(101)에 도전물질이 제대로 충전됐는지와 같은 사항을 검사하게 된다. 이러한 검사 단계(S57)는 검사자 또는 검사장비를 이용하여 진행될 수 있으며, 성형체(100a)에 발생되는 크랙, 이물질의 혼입과 같은 다양한 사항에 대한 검사가 진행될 수 있다.
패턴 형성 단계(S60)는 비아홀(101)과 연결되는 회로 패턴을 전면 또는 후면에 형성하는 단계이다. 이 패턴 형성 단계(S60)에서는 배선(18) 또는 프로프(2)와 비아홀(101)을 연결하기 위한 접속 패드, 도전선을 성형체(100a)의 표면에 형성하게 된다. 이러한 패턴은 스크리닝, 인쇄와 같은 방법을 이용하여 이루어질 수 있으나, 이외에도 공지의 다양한 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 이 패턴형성 단계(S60)는 공간 변환기(100)의 성형체를 제조하는 업체뿐만 아니라, 프로브카드를 생산하는 업체 또는 프로브카드를 이용하여 검사대상 칩을 검사하는 업체에 이루어질 수 있는 것으로 본 발명의 제조방법에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.
도 4는 비아홀의 형성 및 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 비아홀 충진 방법에 적합한 형태의 비아홀의 다른 예를 도시한 것으로, 비아홀의 형태적 특징을 이해하기 쉽도록 과장된 형태로 형성되어 있으며, 도면에 도시된 배율에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 비아홀(101)은 성형체(100a)의 전면 또는 후면에 가까울수록 직경이 커지도록 형성되어, 비아홀(101)의 단면 형상이 (a)에 도시된 바와 같이 모래시계 형상으로 형성될 수 있다. 즉 중앙의 직경(B)이 입구측 직경(A)에 비해 작아지도록 비아홀(101)이 형성될 수 있다. 다만, 이러한 형태의 설명의 편의와 가공의 다양성을 설명하기 위한 것으로 전면의 직경이 후면의 직경에 비해 큰 형태 즉, 전면에서 후면으로 진행할수록 또는 이의 반대방향으로 진행할수록 직경이 감소되는 형태로 형성될 수도 있다.
이를 통해, 도금 및 도전물질의 충전시 비아홀(101)의 입구 즉, 전면 및 후면에 연접한 부분이 금속물질 또는 도전물질에 의해 막히는 것을 방지할 수 있게 되며, 패턴의 형성시 패턴과 비아홀(101)의 접촉성을 향상시킬 수 있게 된다.
이를 응용하여 (b)에서와 같이 비아홀(101)의 내면이 직경이 다른 복수의 단(S)으로 구성되도록 할 수 있다. (b)는 (a)와 같이 도전물질의 유통을 좋게 하면서도, 1차 금속층의 형성면적을 넓혀 도전물질이 1차 금속에 의해 성형체에 더 효율적으로 접합되도록 할 수 있는 장점이 있다.
이러한 비아홀의 형성을 위해 초음파를 이용하는 절삭장치의 경우 절삭팁에 공급되는 초음파를 깊이 또는 단(S)의 형성위치에 따라 달리함으로써 이러한 형태의 비아홀 형성이 가능하게 된다.
종래에는 일반적으로 에폭시 또는 분말에 의해 도전성 물질을 비아홀에 충전하고 이를 소성하여 도전물질만 잔류시킴으로써 충진하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이러한 방식은 비아홀 내부에 공극이 생기거나 수축에 의해 성형체의 전면 또는 후면까지 도전물질이 채워지지 않는 불량이 빈번하게 발생한다. 이는 성형체의 두께에 비해 비아홀의 직경이 작은 이유 즉, 종횡비가 높기 때문에 발생된다.
때문에, 본 발명에서는 이를 비아홀의 형태를 기존과 달리함과 아울러, 충진방식을 변경함으로써 공극발생 및 충진 부족이 발생되지 않게 한다.
특히, 도전물질의 충진시 액상 금속을 단순 응고시키는 경우 성형체와 도전물질의 접합성이 저하되며, 도금을 이용하는 경우 도금층의 성장 시간이 오래걸리고, 성장 부족으로 인한 공극일 발생되기 때문에 이를 해소하기 위해 도금 및 액상 금속을 복합적으로 이용한다.
또한, 도금 및 액상 금속의 공급시 액체 상태의 물질이 비아홀의 내부까지 충분히 충진될 수 있도록 비아홀의 형태를 도 4와 같이 형성한다. 또한, 도 4와 같이 형성하여 1차 금속층과 성형체, 1차금속층과 도전물질의 접촉면적을 증대시킴으로써 결과적으로 성형체와 도전물질의 결합력을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여려가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
1: 프로브카드 2: 프로브
11: 기판 12: 보강부재
13: 인터포저 15: 프로브헤드
16: 유지부재 18: 배선
100: 공간변환기 100a: 성형체
101: 비아홀 110: 1차 금속
120: 도전물질

Claims (5)

  1. 성형체 형성단계;
    상기 성형체를 1차 가열하는 제1소결 단계;
    상기 성형체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 비아홀을 형성하는 비아홀 형성단계;
    상기 비아홀이 형성된 상기 성형체를 2차 가열하는 제2소결 단계;
    도전성 금속을 용융시켜 상기 비아홀을 충진하고, 상기 도전성 금속을 응고시키는 비아홀 충진 단계; 및
    상기 성형체의 상기 전면 또는 상기 후면에 도전성 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계;를 포함하고,
    상기 비아홀 충진 단계는
    상기 비아홀에 1차 금속층을 형성하는 1차 금속층 형성단계;를 포함하여 구성되고, 상기 1차 금속층이 형성된 상기 비아홀에 상기 도전성 금속을 충진하는 것을 특징으로 하는 공간변환기 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 금속층은 도금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 공간변환기 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비아홀 충진 단계는
    상기 전면 또는 상기 후면에 형성되는 상기 1차 금속층 또는 상기 도전성 금속에 의해 형성되는 금속층을 제거하는 금속층 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간변환기 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1소결 단계 이후, 상기 제2소결 단계 이후 및 상기 패터닝 단계 이전 중 어느 한 단계 이상에서 상기 성형체의 표면을 연마하는 연마단계가 진행되는 것을 특징으로 하는 공간변환기 제조방법.
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