KR102644534B1 - 접촉 프로브 - Google Patents

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KR102644534B1 KR1020230146614A KR20230146614A KR102644534B1 KR 102644534 B1 KR102644534 B1 KR 102644534B1 KR 1020230146614 A KR1020230146614 A KR 1020230146614A KR 20230146614 A KR20230146614 A KR 20230146614A KR 102644534 B1 KR102644534 B1 KR 102644534B1
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김학준
이제형
김성호
이태종
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(주)새한마이크로텍
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Abstract

본 발명은 접촉 프로브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직형 접촉 프로브에 관한 것이다. 본 발명은, 전자 장치의 테스트에 사용되며, 팁부, 헤드부, 및 상기 팁부와 상기 헤드부 사이에 길게 연장된 탄성부를 포함하는 접촉 프로브로서, 상기 탄성부의 제1 측면에 톱니 형상의 제1 요철부가 형성되고, 상기 탄성부의 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면에 톱니 형상의 제2 요철부가 형성되며, 상기 제1 요철부의 요부와 상기 제2 요철부의 요부는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉 프로브를 제공한다. 본 발명에 따른 접촉 프로브는 탄성부에 멀티 빔 구조를 적용하지 않고도 핀 압력을 충분히 낮출 수 있다는 장점이 있다.

Description

접촉 프로브{Contact Probe}
본 발명은 접촉 프로브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직형 접촉 프로브에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 포함하는 평판표시장치와, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자의 성능 검사에는 복수의 접촉 프로브를 구비한 프로브 카드가 널리 사용되고 있다.
프로브 카드는 구조에 따라 크게 캔틸레버형과 수직형으로 분류된다. 이중 수직형 프로브 카드는 수직형 접촉 프로브의 양단부를 지지하는 플레이트 형태의 제1 지지체와 제2 지지체를 포함한다. 수직형 접촉 프로브의 양단부는 제1 지지체와 제2 지지체에 형성된 관통구멍에 삽입된다. 피검사체의 단자를 수직형 접촉 프로브의 팁부에 대하여 누르면, 수직형 접촉 프로브가 관통구멍 내에서 미끄러지고, 수직형 접촉 프로브의 탄성부가 구부려진다.
종래의 수직형 프로브 카드에는 금속 와이어를 압착하여, 탄성부를 형성한 코브라 핀이 주로 사용되었으며, 최근에는 멤즈(MEMS) 기술로 제조된 수직형 접촉 프로브가 사용된다. 그런데 이러한 수직형 접촉 프로브는 측정 시에 피검사체의 단자에 가해지는 핀 압력 높아서, 피검사체의 단자가 손상될 수 있다는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위해서, 두 개 이상의 빔들로 이루어진 탄성부를 구비하는 멀티 빔 수직형 접촉 프로브가 사용되고 있다. 그러나 이러한 멀티 빔 수직형 접촉 프로브는 제조가 어렵다는 문제가 있었다.
한국 등록특허 제10-0701498호(2007.03.23) 한국 등록특허 제10-1769355호(2017.08.11) 한국 등록특허 제10-2321081호(2021.10.28) 한국 등록특허 제10-1173900호(2012.08.08)
본 발명은 측정 시에 피검사체의 단자에 가해지는 핀 압력이 낮은 싱글 빔 수직형 접촉 프로브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 전자 장치의 테스트에 사용되며, 팁부, 헤드부, 및 상기 팁부와 상기 헤드부 사이에 길게 연장된 탄성부를 포함하는 접촉 프로브로서, 상기 탄성부의 제1 측면에 톱니 형상의 제1 요철부가 형성되고, 상기 탄성부의 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면에 톱니 형상의 제2 요철부가 형성되며, 상기 제1 요철부의 요부와 상기 제2 요철부의 요부는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉 프로브를 제공한다.
본 발명에 따른 접촉 프로브는 탄성부에 멀티 빔 구조를 적용하지 않고도 핀 압력을 충분히 낮출 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에 따른 접촉 프로브는 싱글 빔 탄성부에 형성된 제1 요철부와 제2 요철부를 구비한다. 이러한 요철부들은 측정 시에 피검사체의 단자에 가해지는 핀 압력을 낮추는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 접촉 프로브를 구비한 프로브 조립체를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 접촉 프로브를 구비한 프로브 조립체를 나타낸 도면이다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 접촉 프로브를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 접촉 프로브를 구비한 프로브 조립체를 나타낸 도면이다. 도 1의 (a)는 접촉 프로브의 정면도이며, (b)는 측면도이며, (c)는 위치별 단면의 형상을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프로브 조립체(1)는 제1 지지체(10), 제2 지지체(20) 및 접촉 프로브(100)를 구비한다. 도 2에는 하나의 접촉 프로브(100)만 도시되어 있으나, 프로브 조립체(1)는 복수의 접촉 프로브(100)들을 구비할 수 있다.
제1 지지체(10)와 제2 지지체(20)는 실질적으로 평행하며, 서로 일정한 간격으로 떨어져 있다. 제1 지지체(10)에는 복수의 제1 관통구멍(11)들이 형성되며, 제2 지지체(20)에는 복수의 제2 관통구멍(21)들이 형성된다. 프로브 조립체(1)에서, 제1 관통구멍(11) 및 이에 대응하는 제2 관통구멍(21)은 서로 약간 어긋나 있을 수 있다.
제1 지지체(10)는 프로브 카드의 스페이스 트랜스포머(미도시) 쪽에 배치되며, 제2 지지체(20)는 반도체 디바이스와 같은 피검사체(미도시) 쪽으로 배치된다. 제1 관통구멍(11)과 제2 관통구멍(21)은 각각의 지지체의 면에 대체로 수직으로 형성된다. 제1 관통구멍(11)과 제2 관통구멍(21)는 사각형 관통구멍일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 접촉 프로브(100)는 프로브 카드의 회로기판에 접하는 헤드부(110), 피검사체에 접촉하는 팁부(130) 및 헤드부(110)와 팁부(130) 사이에 위치하며, 팁부(130)에 압력이 가해지면 탄성 변형되는 탄성부(120)를 포함한다.
팁부(130)는 제2 관통구멍(21)에 끼워지며, 헤드부(110)는 제1 관통구멍(11)에 끼워진다.
도 1과 2를 참고하면, 헤드부(110), 탄성부(120) 및 팁부(130)는 Z축 방향으로 연장되어 있으며, 탄성부(120)는 Y축 방향으로 살짝 굽어 있다.
제2 관통구멍(21) 내에 배치되는 팁부(130) 또는 탄성부(120)의 폭과 두께는 제2 관통구멍(21)의 폭과 두께에 비해서 작아서, 접촉 프로브(100)는 제2 관통구멍(21) 내에서 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 팁부(130)의 끝단은 제2 지지체(20)의 외부로 노출된다. 팁부(130)는 끝단으로 진행할수록 가늘어지도록 경사져있다.
또한, 제1 관통구멍(11) 내에 배치되는 헤드부(110) 또는 탄성부(120)의 폭과 두께는 제1 관통구멍(11)의 폭과 두께에 비해서 작아서, 접촉 프로브(100)는 제1 관통구멍(11) 내에서 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 헤드부(110)의 끝단이 제1 지지체(10)은 외부로 노출된다.
헤드부(110)의 단부에는 헤드부(110)가 제1 관통구멍(11)에서 빠지는 것을 방지하도록 헤드부(110)의 일측면으로부터 돌출된 스토퍼부(115)가 형성된다. 스토퍼부(115)의 하단은 제1 지지체(10)의 상면(13)에 걸린다.
헤드부(110)는 끝단으로 진행할수록 가늘어지도록 경사져있다.
탄성부(120)는 대체로 Y축 방향과 직교하는 제1 측면(121)과 제2 측면(125)을 구비한다. 제1 측면(121)과 제2 측면(125)은 살짝 굽어 있으며, 전기적 특성을 측정하기 위해서 팁부(130)와 헤드부(110)가 가까워지는 방향으로 압력이 가해질 때에는 더욱 구부러진다.
제1 측면(121)에는 톱니 형상의 제1 요철부(122)가 형성된다. 제1 요철부(122)는 제1 측면(121)에 하나의 피치로 형성되는 제1 요부(123)들을 포함한다. 제1 요부(123)의 단면의 형상은 U, V자 형태일 수 있다. 제1 요철부(122)의 전체 길이는 접촉 프로브(100) 길이의 60 ~ 80% 정도일 수 있다.
제2 측면(125)에는 톱니 형상의 제2 요철부(126)가 형성된다. 제2 요철부(126)는 제2 측면(125)에 하나의 피치로 형성되는 제2 요부(127)들을 포함한다. 제2 요부(127)의 단면의 형상은 U, V자 형태일 수 있다. 제2 요철부(126)의 전체 길이는 접촉 프로브(100) 길이의 60 ~ 80% 정도일 수 있다.
제1 요철부(122)와 제2 요철부(126)는 측정 시 피검사체의 단자에 가해지는 핀 압력을 낮추는 역할을 한다.
제1 요부(123)와 제2 요부(127)의 피치는 서로 동일하다. 그리고 제1 요부(123)와 제2 요부(127)는 서로 교대로 배치된다. 즉, 제1 요부(123)는 제2 요부(127)들 사이 중심부에 위치하고, 제2 요부(127)는 제1 요부(123)들 사이 중심부에 위치한다. 이러한 구성은 측정 시에 피검사체의 단자에 가해지는 핀 압력을 더 낮출 수 있다는 장점이 있다.
제1 요부(123)와 제2 요부(127)의 단면의 형상은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다.
헤드부(110), 탄성부(120) 및 팁부(130)는 서로 다른 전도성 물질로 이루어진 복수의 층을 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다층 구조는 고전도성 층과, 고경도 층이 교대로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 다층 구조의 최상층과 최하층은 고경도 층인 것이 바람직하다.
고경도 층은 고전도성 층에 비해서 전기전도도가 낮으며 경도가 큰 물질로 이루어진다. 예를 들어, 고전도성 층은 구리 또는 구리 합금이며, 고경도 층은 파라듐 또는 파라듐 합금으로 이루어질 수 있다.
다층 구조는 전기전도도가 높은 코팅 층으로 덮일 수 있다. 코팅 층은 예를 들어, 금 또는 금 합금일 수 있다. 코팅 층은 접촉 저항을 낮추는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 접촉 프로브를 구비한 프로브 조립체를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 접촉 프로브(200)는 제1 요철부(222)의 요부(223)와 제2 요철부(226)의 요부(227)의 단면 형상이 서로 상이하다는 점에서, 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(222)의 요부(223)들은 제2 요철부(226)의 요부(227)에 비해서 더 깊고 넓게 형성된다.
측정을 위해서 접촉 프로브(200)에 압력이 가해져서 탄성부(220)가 구부러질 때 제1 요철부(222)의 요부(223)들은 오므라진다. 그리고 제2 요철부(226)의 요부(227)들은 벌어진다.
제2 요철부(226)의 요부(227)의 깊이(t2)는 제1 요철부(222)의 요부(223)의 깊이(t1)의 80 내지 90%인 것이 바람직하다. 이를 통해서 측정 시에 피검사체의 단자에 가해지는 핀 압력을 더욱 낮출 수 있다. 제2 요철부(226)의 요부(227)의 깊이(t2)는 제1 요철부(222)의 요부(223)의 깊이(t1)의 80% 미만이면 내구성에 문제가 생길 수 있으며, 90%를 초과하면 핀 압력을 낮추는 효과가 미비할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 접촉 프로브(200)는 탄성 돌출부(250)와 스케이트부(235)를 구비한다는 점에서, 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다.
탄성 돌출부(250)는 제1 관통구멍(11)에 삽입하기 위해 접촉 프로브(200)에 압력을 가하면 압축되어 제1 관통구멍(11)을 통과하고, 제1 관통구멍(11)을 통과한 후에는 팽창하여 제1 지지체(10)의 제2 면(14)에 걸리도록 구성된다.
탄성 돌출부(250)는 접촉 프로브(200)의 제1 측면(201)의 반대 면인 제2 측면(202)에 형성된 곡면 구조(252)를 포함한다. 곡면 구조(252)는 대체로 굽어 있는 판 형태이다. 곡면 구조(252)의 양단부(251, 253)는 제2 측면(202)에 결합된다. 제2 측면(202)과 곡면 구조(252) 사이에는 개구(254)가 형성되어 있어서, 곡면 구조(252)는 제2 측면(202)을 향해서 눌릴 수 있다.
곡면 구조(252)는 탄성이 있는 물질로 이루어진다. 따라서 접촉 프로브(200)를 제1 관통구멍(11)에 삽입하는 과정에서 압력이 가해지면, 곡면 구조(252)의 최대 돌출지점(255)이 눌리면서, 제2 측면(202)과 가까워진다. 그리고 제1 측면(201)으로부터 최대 돌출지점(255)까지의 거리가 제1 관통구멍(11)의 폭과 같아지면, 접촉 프로브(200)의 최대 돌출지점(255)이 제1 관통구멍(11)을 통과한다. 곡면 구조(252)가 제1 관통구멍(11)을 통과하면, 곡면 구조(252)는 탄성력에 의해서 다시 원상태로 복원된다.
탄성 돌출부(250)가 제1 관통구멍(11)을 통과한 후에, 탄성 돌출부(250)의 최대 돌출지점(255)은 제1 관통구멍(11)의 외부에 배치된다. 탄성 돌출부(250)의 최대 돌출지점(255)은 제1 지지체(10)의 제2 면(14) 아래에 배치된다.
그리고 곡면 구조(252)의 상단부(251) 측 일부는 제1 관통구멍(11)의 내부에 배치된다. 따라서 접촉 프로브(200)의 곡면 구조(252)의 상단부(251)과 최대 돌출지점(255) 사이에 위치하는 부분이 제1 지지체(10)의 제2 면(14)에 걸리는 형태가 된다.
그 결과 제1 관통구멍(11)에 삽입된 접촉 프로브(200)는 z축 방향으로의 이동이 제한된다. 즉, 제1 관통구멍(11)에 비해서 폭이 큰 스토퍼부(215)에 의해서 아랫 방향으로의 이동이 제한되고, 원상태로 복원된 탄성 돌출부(250)에 의해서 윗 방향으로의 이동도 제한된다. 따라서 접촉 프로브 조립체(2)에 가해지는 충격 등에 의해서, 접촉 프로브(200)가 원치않는 때에 제1 관통구멍(11)으로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 접촉 프로브(200)는 팁부(230)의 다층 구조를 이루는 층들 중에서 적어도 하나가 길게 돌출되어 형성되며, 팁부(230)에 비해서 두께가 얇은 스케이트부(235)를 더 구비한다는 점에서도, 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 스케이트부(235)의 끝단은 측정 대상 소자의 단자와 접촉한다. 스케이트부(235)는 팁부(230)에 비해서 두께가 얇기 때문에, 스케이트부(235)를 적용하면 스크럽 사이즈를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 또한, 스케이트부(235)의 길이를 길게 하면 측정 대상 소자의 단자 주변에 마이크로 범프와 같이, 돌출된 구조가 존재할 경우에 돌출된 구조를 피해서 단자와 접촉할 수 있다는 점에서 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1, 2: 프로브 조립체
10: 제1 지지체
20: 제2 지지체
100, 200: 접촉 프로브
110, 210: 헤드부
120, 220: 탄성부
122, 222: 제1 요철부
126, 226: 제2 요철부
130, 230: 팁부
250: 탄성돌출부
235: 스케이트부

Claims (8)

  1. 전자 장치의 테스트에 사용되며, 팁부, 헤드부, 및 상기 팁부와 상기 헤드부 사이에 길게 연장된 탄성부를 포함하는 접촉 프로브로서,
    상기 탄성부의 제1 측면에 톱니 형상의 제1 요철부가 형성되고,
    상기 탄성부의 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면에 톱니 형상의 제2 요철부가 형성되며,
    상기 제1 요철부의 요부와 상기 제2 요철부의 요부는 교대로 배치되며,
    상기 제1 요철부와 상기 제2 요철부의 피치가 동일하며,
    측정을 위해서 상기 접촉 프로브에 압력이 가해져서 상기 탄성부가 구부러질 때 상기 제1 요철부의 요부들은 오므라지고, 상기 제2 요철부의 요부들은 벌어지도록 구성되며,
    상기 제2 요철부의 요부의 깊이는 상기 제1 요철부의 요부의 깊이의 80 내지 90%인 것을 특징으로 하는 접촉 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 프로브는 제1 면과 그 제1 면의 반대 면인 제2 면을 구비하며, 상기 제1 면과 상기 제2 면을 관통하는 복수의 제1 관통구멍이 형성된 제1 지지체의 상기 제1 관통구멍에 삽입되며,
    상기 접촉 프로브에는 상기 접촉 프로브를 상기 제1 관통구멍에 삽입하기 위해 상기 접촉 프로브에 압력을 가하면 압축되어 상기 제1 관통구멍을 통과하고, 상기 제1 관통구멍을 통과한 후에는 팽창하여 상기 제1 지지체의 상기 제2 면에 걸리도록 구성된 탄성 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 접촉 프로브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팁부는 다층 구조를 포함하며,
    상기 팁부의 다층 구조를 이루는 층들 중에서 적어도 하나가 길게 돌출되어 형성된 스케이트부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 접촉 프로브.
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  6. 삭제
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