KR102593612B1 - 프로브 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는 프로브 핀이 전극과 정렬된 상태로 적절한 가압력으로 전극을 가압할 수 있도록 하기 위한 것으로, 기판을 향하여 일방향으로 이동 가능하게 구성되는 이동 모듈; 기판의 전극에 접촉되는 프로브 핀이 설치되는 프로브 모듈; 이동 모듈에 설치되는 실린더; 프로브 모듈로부터 돌출되어 실린더에 삽입되며 실린더의 내면으로부터 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 로드; 및 실린더의 내면과 로드의 외면 사이의 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함할 수 있다.

Description

프로브 장치{PROBE DEVICE}
본 발명은 통전 검사 등을 수행하기 위해 기판의 전극에 프로브 핀을 접촉시키는 프로브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 프로브 장치는 기판 검사 장치에 설치되며, 프로브 핀을 기판의 전극에 접촉시켜 전극으로 전기 신호를 인가하는 장치이다.
이러한 프로브 장치를 사용하여 기판을 검사하는 과정은, 복수의 프로브 핀이 구비된 프로브 모듈을 기판의 상부에 위치시키고, 프로브 모듈을 기판을 향하여 이동시켜, 기판에 구비된 복수의 전극에 복수의 프로브 핀을 접촉시킨 후, 복수의 전극에 소정의 전기 신호를 인가하는 과정을 통하여 진행된다.
이러한 기판의 검사 과정에서는, 적절한 가압력으로 프로브 핀을 전극에 가압하는 것과 함께 프로브 핀과 전극을 서로 정렬시키는 것이 중요하다.
프로브 핀이 지나치게 큰 가압력으로 전극을 가압하는 경우, 프로브 핀에 지나지게 큰 하중이 가해져, 프로브 핀 및/또는 전극이 파손되거나 마모되는 문제가 있다. 그리고, 프로브 핀이 지나치게 작은 가압력으로 전극을 가압하는 경우, 프로브 핀과 전극 사이의 접촉 압력이 낮아, 전기 신호가 프로브 핀을 통하여 전극으로 적절하게 인가되지 않는 문제가 있다.
또한, 프로브 핀과 전극을 서로 정렬시키기 위해서는, 프로브 모듈과 연결되어 프로브 모듈을 기판을 향하는 방향 및 그 반대 방향으로 이동시키는 이동 모듈에 대한 프로브 모듈의 횡방향 이동을 방지하는 것이 중요하다.
이를 위해, 이동 모듈과 프로브 모듈 사이에 판 스프링을 설치하여, 이동 모듈에 대한 프로브 모듈의 횡방향 이동을 방지하는 방안이 고려될 수 있다. 그러나, 이동 모듈과 프로브 모듈 사이에 판 스프링이 설치되는 경우에는, 횡방향으로의 힘뿐만 아니라 기판을 향하는 방향으로의 큰 힘이 프로브 모듈에 작용된다. 따라서, 이동 모듈의 이동에 의해 프로브 모듈의 프로브 핀이 전극을 가압할 때, 프로브 핀이 전극에 가하는 가압력이 지나치게 커져, 프로브 핀 및/또는 전극이 파손되거나 마모되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이동 모듈에 대한 프로브 모듈의 횡방향으로의 이동을 방지함과 아울러 프로브 모듈이 기판을 향하는 방향으로 마찰 저항이 작은 상태로 이동되도록 함으로써, 프로브 핀이 전극과 정렬된 상태로 적절한 가압력으로 전극을 가압할 수 있도록 하는 프로브 장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 기판을 향하여 일방향으로 이동 가능하게 구성되는 이동 모듈; 기판의 전극에 접촉되는 프로브 핀이 설치되는 프로브 모듈; 이동 모듈에 설치되는 실린더; 프로브 모듈로부터 돌출되어 실린더에 삽입되며 실린더의 내면으로부터 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 로드; 및 실린더의 내면과 로드의 외면 사이의 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 따르면, 이동 모듈에 연결된 실린더의 내면과 프로브 모듈에 연결된 로드의 외면 사이에 가스가 유입되어 소정의 압력이 형성되며, 이에 따라, 실린더의 내면과 로드의 사이의 간격이 일정하게 유지된다. 따라서, 프로브 모듈이 기판을 향하여 이동하여 프로브 핀이 기판의 전극에 접촉하는 과정에서, 프로브 모듈이 횡방향으로 이동되지 않으며, 프로브 모듈은 기판을 향하는 방향으로만 마찰 저항이 작은 상태로 이동할 수 있다. 따라서, 프로브 핀과 기판의 전극이 서로 정렬된 상태에서 프로브 핀이 적절한 가압력으로 기판의 전극에 접촉될 수 있으며, 이에 따라, 전기 신호가 프로브 핀을 통하여 기판의 전극에 적절하게 인가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치가 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 2는 도 1의 프로브 장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 3은 도 1의 프로브 장치의 실린더 및 로드가 개략적으로 도시된 횡단면도이다.
도 4는 도 1의 프로브 장치의 실린더 및 로드가 개략적으로 도시된 종단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 프로브 장치의 동작이 개략적으로 도시된 측면도이다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 기판(S)을 향하여 이동 가능하게 구성되는 이동 모듈(10)과, 기판(S)의 일면에 배치되는 전극(E)에 접촉될 프로브 핀(21)이 설치되는 프로브 모듈(20)과, 이동 모듈(10)에 설치되는 실린더(30)와, 프로브 모듈(20)로부터 돌출되어 실린더(30)에 삽입되며 실린더(30)의 내면으로부터 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 로드(40)와, 실린더(30)의 내면과 로드(40)의 외면 사이의 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(50)을 포함할 수 있다.
이동 모듈(10)과 프로브 모듈(20)은 서로 상대적으로 이동 가능하게 연결될 수 있다. 이동 모듈(10)과 프로브 모듈(20)은 실린더(30)에 로드(40)가 삽입되는 것에 의해 서로 연결될 수 있다. 이동 모듈(10)에는 공압 또는 유압에 의하여 작동하는 액추에이터, 전자기적 상호 작용에 의해 작동되는 리니어 모터, 또는 볼 스크류 기구와 같은 이동 기구가 연결될 수 있다. 따라서, 이동 모듈(10)은 이동 기구에 의해 기판(S)을 향하는 방향 및 기판(S)으로부터 이격되는 방향(즉, Z축 방향)으로 이동될 수 있다. 그리고, 이동 모듈(10)의 이동과 함께 프로브 모듈(20)이 Z축 방향으로 이동될 수 있다.
프로브 모듈(20)에는 복수의 프로브 핀(21)이 구비된다. 복수의 프로브 핀(21)은 프로브 모듈(20)의 중심을 기준으로 둘레 방향으로 배치된다. 복수의 프로브 핀(21)은 각각 방사형으로 연장된다. 예를 들면, 24개의 프로브 핀(21)이 90 μm 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 프로브 핀(21)은 각각 전기 신호를 인가하는 신호 인가부(미도시)에 연결되며, 복수의 프로브 핀(21)을 통하여 기판(S)의 전극(E)으로 전기 신호가 인가될 수 있다.
기판(S)에는 복수의 전극(E)이 배치되며, 복수의 전극(E)은 복수의 프로브 핀(21)의 배치 형태와 동일한 배치 형태로 배치될 수 있다.
실린더(30)는 양단이 개방된 원통형으로 형성되지만 이에 한정되지 않는다. 실린더(30)의 일단(상단)은 캡(32)에 의해 폐쇄된다. 여기에서, 실린더(30)의 일단은 캡(32)에 의해 완전히 밀폐되지 않고, 실린더(30)의 일단과 캡(32) 사이에서 가스가 유동할 수 있다. 실린더(30)의 타단(하단)은 로드(40)에 의해 폐쇄된다. 여기에서, 실린더(30)의 타단은 로드(40)에 의해 완전히 밀폐되지 않고, 실린더(30)의 타단과 로드(40) 사이에서 가스가 유동할 수 있다.
실린더(30)의 일측에는 가스 공급 유닛(50)으로부터 가스가 유입되는 유입 포트(31)가 형성된다. 유입 포트(31)를 통하여 실린더(30)의 내부로 가스가 유입되면, 실린더(30)의 내면과 로드(40)의 외면 사이에 소정의 압력이 형성된다. 이러한 압력에 의해 실린더(30)의 내면과 로드(40)의 사이의 간격이 일정하게 유지된다. 따라서, 로드(40)는 실린더(30)에 대하여 횡방향으로 이동될 수 없으며, 종방향으로만 마찰 저항이 작은 상태로 이동될 수 있다. 따라서, 로드(40)에 연결된 프로브 모듈(20)은 실린더(30)와 연결된 이동 모듈(10)에 대하여 횡방향으로 이동될 수 없으며, Z축 방향(도면에서 상하 방향)으로만 마찰 저항이 작은 상태로 이동될 수 있다.
따라서, 프로브 모듈(20)이 기판(S)을 향하여 이동하여 프로브 핀(21)이 기판(S)의 전극(E)에 접촉하는 과정에서, 프로브 모듈(20)이 횡방향으로 이동되지 않으므로, 프로브 핀(21)이 기판(S)의 전극(E)에 정확하게 접촉할 수 있다.
또한, 프로브 모듈(20)은 이동 모듈(10)에 대하여 Z축 방향으로 마찰 저항이 작은 상태로 이동될 수 있으며, 이 과정에서, 프로브 모듈(20)에 Z축 방향으로 가해지는 힘이 거의 없다. 따라서, 프로브 핀(21)이 전극(E)에 가하는 가압력에 의해 프로브 핀(21) 또는 전극(E)이 파손되거나 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실린더(30)의 내부에 균일한 압력을 형성할 수 있도록 하기 위해서는 실린더(30)의 내부로 유입된 가스가 외부로 균일하게 배출되는 것이 바람직하다. 따라서, 실린더(30)은 가스가 통과할 수 있는 다공성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 이동 모듈(10) 및 프로브 모듈(20) 사이에는 스프링(60)이 개재될 수 있다. 이러한 스프링(60)은 이동 모듈(10)이 이동하여 프로브 모듈(20)을 가압할 때, 이동 모듈(10)과 프로브 모듈(20) 사이의 충격을 흡수하는 역할을 한다. 또한, 스프링(60)은 프로브 모듈(20)이 이동 모듈(10)에 의해 가압되어 프로브 핀(21)이 기판(S)의 전극(E)에 접촉할 때, 프로브 핀(21)이 전극(E)에 가하는 가압력을 제공하는 역할을 한다.
스프링(60)의 일단에는 스프링(60)의 장력을 조절하기 위한 조절 나사(65)가 구비될 수 있다. 조절 나사(65)는 스프링(60)의 수축 또는 인장의 정도를 조절하는 데에 사용될 수 있다. 스프링(60)의 장력이 조절 나사(65)에 의해 조절될 수 있으므로, 이동 모듈(10)과 프로브 모듈(20) 사이에서 충격이 흡수되는 정도 및 프로브 핀(21)이 전극(E)에 가하는 가압력이 조절될 수 있다.
한편, 조절 나사(65)는 이동 모듈(10) 및 프로브 모듈(20) 사이에 구비될 수 있다. 이러한 경우에는, 이동 모듈(10)이 이동하여 프로브 모듈(20)을 가압할 때 조절 나사(65)가 프로브 모듈(20)과 접촉할 수 있다. 따라서, 조절 나사(65)와 프로브 모듈(20) 사이의 충격을 흡수하기 위해 조절 나사(65)에는 완충 패드(70)가 부착되는 것이 바람직하다.
가스 공급 유닛(50)으로는 송풍기나 압축기가 사용될 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치의 작동에 대하여 설명한다.
프로브 핀(21)을 기판(S)의 전극(E)에 접촉시켜 전극(E)으로 전기 신호를 인가하기 위해, 먼저, 이동 모듈(10)이 기판(S)을 향하여 이동한다. 여기에서, 프로브 모듈(20)은 이동 모듈(10)에 Z축 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 이동 모듈(10)이 이동할 때, 프로브 모듈(20)이 이동 모듈(10)과 함께 이동될 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 모듈(10)이 계속 이동하면, 이동 모듈(10)이 프로브 모듈(20)과 접촉하면서 프로브 모듈(20)을 가압한다. 이때, 스프링(60)의 장력에 해당하는 힘이 조절 나사(65) 및 완충 패드(70)를 통하여 프로브 모듈(20)로 전달된다. 따라서, 프로브 핀(21)이 적절한 가압력으로 기판(S)의 전극(E)에 접촉될 수 있으며, 이에 따라, 전기 신호가 프로브 핀(21)을 통하여 전극(E)으로 적절하게 인가될 수 있다.
이러한 과정에서, 유입 포트(31)를 통하여 실린더(30)의 내부로 가스가 유입되며, 이에 따라, 실린더(30)의 내면과 로드(40)의 외면 사이에 소정의 압력이 형성되어, 실린더(30)의 내면과 로드(40)의 사이의 간격이 일정하게 유지된다. 따라서, 로드(40)에 연결된 프로브 모듈(20)은 실린더(30)와 연결된 이동 모듈(10)에 대하여 횡방향으로 이동될 수 없으며, Z축 방향(도면에서 상하 방향)으로만 마찰 저항이 작은 상태로 이동될 수 있다.
따라서, 프로브 모듈(20)이 기판(S)을 향하여 이동하여 프로브 핀(21)이 기판(S)의 전극(E)에 접촉하는 과정에서, 프로브 모듈(20)이 횡방향으로 이동되지 않으므로, 프로브 핀(21)이 기판(S)의 전극(E)에 정확하게 접촉할 수 있다. 또한, 프로브 모듈(20)이 이동 모듈(10)에 대하여 Z축 방향으로 이동되는 과정에서, 실린더(30)와 로드(40)에 의해서는 프로브 모듈(20)에 Z축 방향으로의 힘이 가해지지 않으므로, 프로브 핀(21)이 적절한 가압력으로 기판(S)의 전극(E)에 접촉될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
10: 이동 모듈 20: 프로브 모듈
30: 실린더 40: 로드
50: 가스 공급 유닛 60: 스프링
65: 조절 나사 70: 완충 패드

Claims (5)

  1. 기판을 향하여 일방향으로 이동 가능하게 구성되는 이동 모듈과;
    상기 기판의 전극에 접촉되는 프로브 핀이 설치되는 프로브 모듈과;
    상기 이동 모듈에 설치되는 실린더와;
    상기 프로브 모듈로부터 돌출되어 상기 실린더에 삽입되고, 외주면인 외면이 상기 실린더의 내벽면인 상기 실린더의 내면으로부터 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 로드와;
    상기 실린더의 상기 내면과 상기 로드의 상기 외면 사이의 이격 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며,
    상기 가스 공급 유닛에 의하여 상기 이격 공간으로 공급된 상기 가스가 상기 실린더의 일단 또는 타단을 통하여 상기 실린더의 외부로 배출되는 프로브 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 모듈 및 상기 프로브 모듈 사이에는 스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스프링의 장력을 조절하기 위한 조절 나사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 조절 나사에는 완충 패드가 부착되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  5. 기판을 향하여 일방향으로 이동 가능하게 구성되는 이동 모듈과;
    상기 기판의 전극에 접촉되는 프로브 핀이 설치되는 프로브 모듈과;
    상기 이동 모듈에 설치되는 실린더와;
    상기 프로브 모듈로부터 돌출되어 상기 실린더에 삽입되고, 외주면인 외면이 상기 실린더의 내벽면인 상기 실린더의 내면으로부터 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 로드와;
    상기 실린더의 상기 내면과 상기 로드의 상기 외면 사이의 이격 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며,
    상기 실린더는 상기 가스 공급 유닛에 의하여 상기 이격 공간으로 공급된 상기 가스가 통과할 수 있는 다공성 재질로 이루어지는 프로브 장치.
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