KR200277293Y1 - 평판형 니들을 이용한 프루브 카드 - Google Patents

Abstract

본 고안품은 반도체 소자 테스트용 프루브 카드에 관한 것으로, 니들의 단면을 평판형으로 제작하였으며, 이를 구속하는 니들 블록을 이용한 프루브 카드이다. 또한 미세 간격화를 구현하여 프루브 카드 제작과정에 수반되었던 오차를 줄일 수 있는 프루브 카드이다. 그리고 평판형 니들과 프루브 카드의 신호 연결부를 간소화하였다. 고안품의 구성은 프루브 카드와 평판형 니들을 삽입하는 니들 블록, 그리고 니들 블록과 프루브 카드를 연결하는 FPC(flexible printed circuit)로 부분으로 구성되어 있다.

본 고안품의 효과는 수동 조립에 의한 오차를 줄일 수 있으며, 에폭시의 경화에 따른 변형을 니들 블록으로 줄일 수 있다. 또한 니들 블럭과 프루브 카드의 신호 전달 부분을 FPC로 간소화하면서 프루부 카드 기판의 층수를 줄일 수 있다.

Description

평판형 니들을 이용한 프루브 카드{Probe card that use plane type needle}

본 고안품은 반도체 테스트 장치에 관한 것으로, 웨이퍼의 반도체 소자인 칩의 전기적 특성을 검사하는 반도체 소자 테스트용 프루브 카드에 관한 것이다.

웨이퍼의 단일 소자인 칩은 하나의 완성된 반도체 패키지로 구동되기까지는 많은 공정을 거쳐야 한다. 그 공정을 크게 나누면 웨이퍼 생산과 전공정(FAB : Fabrication), 조립(Assembly) 등으로 나누어진다. 특히 전공정에서 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자가 형성되며, 복수개의 반도체 소자인 칩은 전기적 특성검사 (Electrical Die Sorting: EDS)를 거치면서 양, 불량을 선별하게 된다. 이런 전기적 특성검사는 각각의 반도체 소자의 양, 불량을 선별하며, 불량인 반도체의 수리, 또한 전공정의 문제점을 조기에 수정하기 위함이며, 마지막 작업인 패키지 검사에서 검출되는 불량을 줄여서 원가를 절감하는 목적이 있다.

전기적 특성 검사 공정은 테스터(Tester)와 프루브 설비(Probe system)로 이루어져 있으며, 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드와 기계적으로 접촉되는 프루브 카드가 설치되어 있다. 프루브 카드는 아주 가는 프루브 니들(Probe needle)을 인쇄회로 기판에 고정시켜 놓은 것으로서, 테스터에서 발생하는 신호가 프루브 설비를 통하여 니들에 전달되고 전달된 신호는 니들이 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드에 접촉하면서 반도체 소자에 전달되어 각 소자가 양품인지 불량인지를 검사한다.

기존의 프루브 설비는 다 층의 인쇄회로 기판과 숙련공에 의한 프루브 니들의 접합 공정을 통하여 이루어 져 왔다. 그러나 수동에 의한 작업 공정에 오류가 발생하는 문제점이 있다. 이런 문제점으로는 첫째, 니들을 에폭시 위에 수동으로 작업함으로 인해서 니들 선단이 수직으로 올려지지 못하고, 둘째로는 협소화 되는반도체 소자의 전극을 테스트하기 위해서 니들 층을 여러 겹으로 구성해야되는 문제점이 있다. 셋째로는 에폭시의 경화가 진행되는 동안 니들의 배열에 변형이 발생한다. 마지막으로 니들 끝 부분을 직접 프루브 인쇄회로기판에 접합하다 보니 다층인 프루브 인쇄회로기판이 되었다.

본 고안은 기존의 니들 보다 좁은 판제형 니들을 사용하여 니들의 미세 간격화를 구현하며, 니들 블록을 적용하여 작업성을 향상시키려는 목적이 있다. 또한 니들과 프루브 인쇄회로기판의 접합을 FPC를 적용하여 간소화함에 따라 프루브 인쇄회로기판의 층수를 줄일 수 있는 프루브 카드를 제공하는 목적이 있다

도 1의 (A)는 종래의 니들이며, (B)(C)(D)(E)는 평판형 니들의 형태이며, 각 니들의 단면을 나타낸 단면도

도 2의 (A)(B)는 니들 블록의 형태이며, (a)(b)는 각 니들 블록과 니들을 조립한 단면 예시도

도 3은 니들 블록의 내부에 형성된 신호전달 경로 단면도

도 4의 (A)(B)는 니들 블록과 프루브 카드를 FPC로 연결시킨 전체 모형과 단면 예시도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 기존 니들 2. 평판형 니들 형태1

4. 니들 블록 구리도금 5. 구멍 니들 블록

8. 맞춤형 니들 블록 10. 세라믹

11. 니들 블록 구리배선 12. FPC

도 1은 기존의 니들과 판제형 니들을 나타내고 있다. 판제형 니들은 원형에 측면을 판형으로 된 (B) 형태와 단면이 정사각형인 (C), 직사각형인 (D), 단면이 육각형인 (E)의 형태가 있다. 이런 판제형 니들은 기존의 니들보다 많은 개수를 나열할 수 있으며, 이로 인하여 니들 층을 감소시킬 수 있다. 또한 니들 중간에 구리 도금(6)을 하여 니들 블록(7, 10)의 구리배선(13)과 접촉하여 니들의 낮은 전기전도성을 대신한다.

도 2에는 판제형 니들(2, 3, 4, 5)을 삽입시킬 수 있는 니들 블록(7, 10)이 나타나 있다. 니들 블록(7, 10)은 판제형 니들의 삽입이 용이하여 숙련되지 않은 작업자라도 누구나 조립할 수 있도록 편의성을 제공하며, 검사 작동 중 니들간의 브릿지(Bridge) 현상을 방지한다. 니들 블록에 구멍을 내어 니들 선단을 통과시키는 구멍 블록 형태(7)는 니들 선단이 웨이퍼와 접촉시 기울어지는 것을 방지할 수 있으며, 니들 블록에 구멍을 배제한 맞춤형 니들 블록(10)은 니들 사용 후 선단의 수리에 용이한 형태로 되어있다.

프루브 인쇄회로기판과 세라믹(12)을 접합하고 니들블록을 세라믹(12)에 다시 접합하여 니들블록의 각도를 제어한다. 구멍 니들 블록(7)을 사용한 단면도를 (C)에 나타내었으며, 맞춤형 니들 블록(10)을 사용하여 세라믹(12)에 접합한 단면도를 (D)에 나타내었다.

도 3에서는 니들의 낮은 전기전도도를 보완하기 위해서 니들 블록(7, 10)에 구리배선(13)을 적용하여 니들의 구리 도금 부분(6)과 접촉시켜 신호처리를 보다 빠르게 하였다.

도 4는 프루브 인쇄회로기판(14)과 니들 블록(7, 10)의 신호연결 부분을 나타내었다. 기존의 방식은 니들의 끝단을 직접 프루브 인쇄회로 기판(14)에 접합하기 때문에 니들의 굽힘 공정과 복잡한 구조로 구성되어 있었으나 본 고안에서는 니들 블록(7, 10)에 연결된 구리배선(13)과 프루브 인쇄회로기판(14)을 FPC(15)를 적용하여 공정과 구성의 간소화를 구현하였다. 또한 FPC(15)를 적용하여 신호연결을 하면 프루브 인쇄회로 기판(14)의 층 수 또한 감소시키는 장점이 있다.

도 4의 (A)는 FPC(15)를 적용하였을 때의 간소화를 단면으로 나타내었으며, (B)는 전체적 형상을 나타내었다. 또한 FPC(15)에 소켓을 적용하여 니들 블록(7, 10)과 프루브 인쇄회로 기판(14)의 접합을 더욱 간소화 할 수 있다.

본 고안으로 기존 공정 과정을 유지하면서 수동 작업에 의한 오차를 줄일 수 있으며, 에폭시 경화에 의한 니들의 변형을 줄일 수 있다. 또한 나아가서는 자동화를 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

신호처리 부분에서는 기존 보다 신속성과 정확성을 구현 할 수 있으며, FPC를 적용하여 조립 공정의 간소화를 구현할 수 있다. 또한 이로 인하여 프루브 인쇄회로 기판의 층수를 줄일 수 있다.

Claims (4)

1. 반도체 소자 테스트용 프루브 카드로서,

   평판형 니들(1, 2, 3, 4, 5)을 사용하여 미세 간격화를 구현하는 구조로서, 평판형 니들과 니들 블록, FPC의 구조로 되어있는 반도체 소자 테스트용 프루브 카드
2. 제 1항에서,

   니들 블록은 니들의 팁 부분이 들어가는 구멍이 있는 것과 니들의 길이에 따라 단 차가 있는 구조의 반도체 소자 테스트용 프루브 카드
3. 제 2항에서,

   니들 블록에는 신호처리의 신속성을 위해서 구리 배선을 적용하였으며, 니들 끝 부분에서 FPC와 접합되는 구조의 반도체 소자 테스트용 프루브 카드
4. 제 3항에서,

   니들 블록은 프루브 인쇄회로 기판과 FPC로 연결되는 구조의 반도체 소자 테스트용 프루브 카드