KR20030046854A - 엘씨디 검사용 프로브 탐침 구조물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막형 엘씨디(LCD) 패널의 불량여부를 검사하는 고밀도 프로브 탐침 구조물에 관한 것으로, 미세전기성형(micro-electro-forming) 공정을 수회 반복함에 따라 전기전도성이 우수하고 단자의 접촉압력에 대해 탄성거동을 하게끔 형성된 프로브 니들과 이의 제조방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 미세전기성형 공정을 반복 수행하여 형성되는 프로브 탐침 구조물을 구성함에 있어서, 부도체인 기판에 전기도전성 피막층을 박막코팅하는 단계, 박막코팅된 기판위에 감광성 수지를 도포하여 감광성 수지부를 형성하는 단계, 포토리소그라피공정을 이용한 감광성 수지부를 현상하는 단계, 감광성 수지부가 탈거된 부위에 전기도금층을 형성하는 공정단계를 수행한 상태에서 다시 감광성 수지부를 도포한 이후의 단계를 반복 수행하여 프로브 탐침 구조물을 형성한 후, 프로브 탐침 구조물(A)의 선단부위를 구형화하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

따라서 본 발명에 따른 프로브 니들(프로브 탐침 구조물)은 엘씨디 검사과정에서 인가되는 오버드라이브를 흡수할 수 있으며, 니들 구조물이 전도성이 우수한 금속으로만 구성되어 있어 반복되는 내구수명에서 유리한 특성을 가질 수 있는 효과가 있다.

Description

엘씨디 검사용 프로브 탐침 구조물 및 이의 제조방법{The probe needle structure for the inspection of LCD panel and the forming process}

본 발명은 박막형 엘씨디 패녈(LCD panel)의 불량여부를 검사하는 고밀도 프로브 탐침 구조물에 관한 것으로, 상세하게는 미세전기성형(micro-electro-forming) 공정을 수회 반복함으로써 전기전도성이 우수하고 단자의 접촉압력에 대해 탄성거동을 하게끔 형성된 프로브 니들(probe needle)과 이의 제조방법에 관한 것이다.

박막형 엘씨디(LCD)는 가장자리 부분에 영상신호, 동기신호 및 색상신호 등과 같은 각종 신호가 인가되는 X 어드레스 라인과 Y 어드레스 라인이 교차하는 형상으로 배치되며 이 두 라인이 모두 활성화 될 때 그 교차지점의 화소가 활성화된다.

X, Y 어드레스 라인은 고해상도를 위해 매우 폭이 좁고 미세하고 가공되므로 라인 공정상의 불량에 의해 이 미세한 X, Y 어드레스 라인이 중간에서 단락되면 패널이 구동될 때 신호가 전달되지 못하는 부분에 불량화소가 발생하게 된다.

그리고 상기 엘씨디의 X, Y 어드레스 라인의 말단부에 연결되는 터미널의 단자는 약 0.05∼0.1mm의 피치(pitch)를 가지므로 엘씨디 검사를 위하여 터미널 단자와 검사장치를 전기적으로 연결하는 프로브 블록의 탐침 구조물 역시 상기 터미널 단자와 같이 고밀도의 피치를 가져야 한다.

엘씨디의 검사에 사용되는 종래의 프로브 탐침 구조물은 니들 핀(Needle pin) 방식과 마이크로 핑거(Micro finger) 방식이 있는데, 니들핀 방식은 도 1과 같이 단면이 둥근 도전성 와이어를 사용하여 핀의 양끝 부분을 물리적이거나 부식에 의한 방법으로 수 회 또는 수십 회에 걸쳐 가공하여 핀의 끝 부분을 테이퍼 형상으로 형상화하는 과정을 거친다 .

상기의 과정으로 완성 된 종래의 프로브 탐침 구조물(B : 니들 핀) 각각은 도 1에서 보는 바와 같이 밴딩각도와 밴딩거리를 달리한 다음 수십 내지 수백 개로 조합하여 조립하기 때문에 정밀도를 요하는 생산설비 및 검사장비가 필요하며, 숙련된 생산인력이 필수조건이어서 생산원가는 높고 생산성은 크게 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 작업공정을 간단히 살펴보면, 수십 내지 수백 미크론(micron)의 크기를 갖는 둥근 와이어의 양쪽 끝 부분을 테이퍼 형상으로 가공하고, 가공된 탐침을 서로 평행하도록 이격시켜 절연을 유지한 다음 몰딩하고, 몰딩된 탐침 구조물을 다층으로 겹친 다음 2차 몰딩하여 하나의 프로브 탐침 구조물(B) 블록을 완성하게 된다.

이와 같이 종래의 프로브 탐침 구조물(B) 블록은 상기한 바와 같이 낱개의 탐침 구조물을 일일이 조립하므로 수많은 작업 공정이 소요될 뿐 아니라 수 마이크론의 정밀도를 유지해야 하는 특성상 생산성이 극히 떨어지고 불량률이 매우 높아지는 단점이 있었다.

특히, 이들 탐침구조물(B)은 제조공정 및 사용중의 취급부주의로 인해 상·하 또는 좌·우로 휘어지는 경우가 발생하기도 하여, 프로브 블록에 의한 검사에러가 비교적 높은 편이다. 또한, 프로브 탐침 구조물(B)은 높낮이를 달리하면서 한 개씩 1열로 나열되어 조밀한 간격을 확보해야 하므로 제조가 어렵고 원가가 상승되는 문제점이 있다.

한편, 마이크로 핑거방식은 폴리이미드(Polyimide) 필름에 동판을 접착시켜 필요로 하는 동판부분은 남겨두고 나머지 부분은 부식시켜 제거한 다음, 핑거 부분을 도금 처리하여 판(plate)형태로 가공하고 핑거의 끝 부분은 정밀가공용 레이저를 이용하여 손가락과 같은 형상으로 가공한 것으로, 이는 제작공정이 매우 단순한 반면에 고도의 정밀성이 요구되는데, 폴리이미드 필름과 동판은 탄력성이 약하고 경도가 낮아서 접촉저항이 높고 내구성이 약해 수명이 짧은 편이므로 교체비용이 많이 소요되는 등의 문제점이 있었다

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서 미세전기성형(micro- electro-forming) 공정을 이용하여 전기전도성이 우수하고 단자의 접촉압력에 대해 탄성거동을 하게끔 프로브 탐침 구조물(프로브 니들)을 형성하고, 아울러 생산성이 우수하고 품질이 일정하게 유지되게 하는 제조방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.

그리고 본 발명은 미세전기성형 공정을 반복 수행하여 형성되는 프로브 탐침 구조물을 구성함에 있어서, 부도체인 기판에 전기도전성 피막층을 박막코팅하는 단계, 박막코팅된 기판위에 감광성 수지를 도포하여 감광성 수지부를 형성하는 단계, 포토리소그라피공정을 이용한 감광성 수지부를 현상하는 단계, 감광성 수지부가 탈거된 부위에 전기도금층을 형성하는 공정단계를 수행한 상태에서 다시 감광성 수지부를 도포한 이후의 단계를 반복 수행하여 프로브 탐침 구조물을 형성한 후,프로브 탐침 구조물(A)의 선단부위를 구형화하는 단계로 이루어지도록 함에 특징이 있는 바, 이를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 니들핀 방식으로 형성된 프로브 탐침 구조물의 형상 및 배열구조도

도 2는 본 발명에 따른 프로브 탐침 구조물의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 프로브 탐침 구조물의 제조공정 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A : 프로브 탐침 구조물 B : 종래의 프로브 탐침 구조물

1 : 부도체 기판 2 : 회로부

3 : 스프링부 4 : 프로브 탐침부

5 : 프로브 탐침 선단부 6 : 도전성 피막층

7a, 7b, 7c, 7d : 감광성 수지부 8a, 8b, 8c, 8d : 공간부

9a, 9b, 9c, 9d : 전기도금층

본 발명은 미세전기성형 공정을 반복 수행하여 형성되는 프로브 탐침 구조물(A)을 구성함에 있어서, 부도체인 기판에 전기도전성 피막층을 형성하는 단계, 피막층위에 감광성 수지부의 도포 및 현상하는 단계, 감광성 수지부가 탈거된 부위에 전기도금층을 형성하는 단계 및 상기 감광성 수지부를 도포한 이후의 단계를 반복 수행하도록 하는 공정으로 되어 있는 바, 이를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 엘씨디(LCD) 검사시의 오버드라이브를 탄성적으로 흡수할 수 있도록 형성하고자 하는 프로브 탐침구조물(A)의 구성도로서, 부도체 기판(1)위에 탐침에서 전달되는 전기적 신호를 외부 검사장비에 전달하는 회로부(2)와 탄성구동을 위한 스프링 부(3), 그리고 프로브 탐침부(4)와 이러한 탐침부(4)와 연접된 프로브 탐침 선단부(5)로 이루어져 있다. 탐침구조물(A)의 선단부(5)는 엘씨디 단자에의 접촉성을 위하여 구형으로 마무리 된 구조임을 알 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 다수의 프로브 탐침구조물(A)이 엘씨디(LCD)의 단자와 전기적으로 연결되기 위해서는 프로브 탐침 구조물(A)선단과 엘씨디(LCD)의 각 단자들이 정확히 한 평면위에 있지 않음에 따라 엘씨디 검사시에 오버드라이브가 요구되므로 이러한 변위가 프로브 탐침 구조물(A)에서 흡수되어야 한다. 그런데 종래의 프로브 구조물(B)구조는 탐침의 끝을 구부리거나(니들 핀 방식), 얇고 탄성이 있는 멤브레인 위에 탐침을 형성하는 구조(마이크로 핑거 방식)로 형성되어 반면, 본 발명에서는 프로브 탐침 구조물(A) 자체에 탄성구조를 형성함으로써 외부에서 인가되는 오버드라이브에 견딜 수 있게 하였고, 또 프로브와 외부 검사장비와의 연결을 탐침과 일체형으로 제작되는 회로부(2)를 통함으로써 전기적인 연결문제를 해결할 수 있도록 구성되어 있는 특징이 있다.

도 3은 상기 도 2의 프로브 탐침 구조물(A)을 형성하기 위한 제조방법으로서 부도체 기판(1)위에 도전성 피막층(6)을 입히고, 상기 기판(1)에 감광성 수지를 도포하여 감광성 수지부를 형성한 후, 포토마스크를 통하여 고에너지선을 조사(照射)하는 포토리소그라피 공정을 이용, 일정한 부위에서 감광성 수지부를 제거하고 습식도금 장치를 통해 금속 탐침 구조물(A)을 형성하는 일련의 과정을 보여주고 있는데, 이러한 프로브 탐침 구조물(A)의 제작공정을 좀 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 3의 (가), (나), (다)에서 보듯이 부도체 기판(1)위에 도전성 피막층(6)을 형성하고 그 위에 제1 감광성 수지부(7a)를 형성한다. 이어 제1 감광성 수지부(7a)에 자외선 등의 고에너지 빔을 조사(照射)하고 현상하여 제1 감광성 수지부(7a)의 일부를 탈거해내어 프로브 구조체를 형성할 제1 공간부(8a)를 구성한다.

그런 다음, 도 3의 (라), (마), (바)의 공정도에서 보듯이 프로브 구조체를 형성할 제1 공간부(8a)에 니켈, 구리 등과 같은 단일금속으로 제1 전기도금층(9a)를 형성하고, 그 위에 제2 감광성 수지부(7b)를 도포한다. 이어 제2 감광성수지부(7b)에 또 다시 자외선 등의 고에너지 빔을 조사하고 현상하여 제2 감광성 수지부(7b)의 일부를 탈거해 낸 뒤, 프로브 구조체를 형성할 제2 공간부(8b)를 형성한다.

상기 사항 가운데 도3 (나)의 제1 감광성 수지부(7a)는 대략 10에서 30 마이크로(바람직하게는 20㎛)로 하고, 도 3 (마)의 제2 감광성 수지부(7b) 두께는 제1 감광성 수지부(7a) 보다 좀 더 두껍게 50에서 100 마이크로(50㎛) 정도의 두께로 도포함이 바람직하다.

한편, 도 3 (사)의 공정은 도 3 (바)의 공정에서 생성된 제2 공간부(8b)에 니켈, 구리 등과 같은 단일금속으로 제2 전기도금층(9b)을 형성하고 있음을 나타내고 있으며, 도 3 (아)는 제2 감광성 수지부(7b)와 제2 전기도금층(9b)의 상부면에 제3 감광성 수지부(7c)를 형성한 후, 이 위에 또 다시 자외선 등의 고에너지 빔을 조사하고 현상하여 제3 감광성 수지부(7c)의 일부를 탈거해 냄으로써 프로브 구조체를 형성할 제3 공간부(8c)가 형성되고 있음을 보여준다. 도 3의 (자)는 습식도금 공정에 의한 전기도금층의 성장을 통해 형성되는 금속구조물이 주위의 물리적 구속환경에 따라 제3 공간부(8c)의 안쪽으로 확장(제3 감광성 수지부의 양측벽에 의해 제2 전기도금층이 위로 성장하면서도 내측으로 오므라진 현상으로 확장)되면서 제3 전기도금층(9c)이 오므라진 형태로 형성되고 있음을 보여 주고 있다. 도 3의 (차), (카)의 공정에서는 제3 감광성 수지부(7c)와 제3 전기도금층(9c)위에 제4 감광성 수지부(7d)를 또 다시 도포한 후 자외선 등의 고에너지 빔을 조사하고 현상하여 제4 감광성 수지부(7d)의 일부를 탈거해 냄으로써 프로브 구조체를 형성할 제4 공간부(8d)가 형성되고 있음을 보여주고 있다. 이때 제4 감광성 수지부(7d)에는 제1, 2, 3의 감광성 수지부(7a, 7b, 7c)와는 자외선 등의 고에너지 조사에 따른 감광적 특성이 상이한 감광성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 도 3 (타)의 공정에서는 습식도금 공정에 의한 전기도금층의 성장을 통해 형성되는 금속구조물이 주위의 물리적 구속환경에 따라 제4 공간부(8d)의 위쪽으로 확장하면서 최상단부가 반원형태로 만곡진(제4 감광성 수지부의 양측벽에 의해 제3 전기도금층이 위로 성장하면서 상단부가 반원형태로 확장 형성) 제4 전기도금층(9d)이 형성되고 있음을 보여 주고 있다. 도 3의 (파)는 도 3 (가)에서 (타)까지 이어지는 일련의 공정이 완료된 다음, 아세톤이나 신나 등의 유기용제를 이용하여 제1, 2, 3, 4의 감광성 수지부(7a, 7b, 7c, 7d)를 용해해내고, 다시 도전성 피막층(6)을 에칭(Eching)하여 얻어진 프로브 구조물의 최종형상이 나타나 있다.

그리고 본 발명에서 언급된 도 3의 부도체 기판(1)은 실리콘웨이퍼 등과 같이 표면의 연마상태가 좋은 기판을 사용하되, 부도체 기판(1)에 도전성 피막층(6)을 입히기 위한 공정은 스퍼터 장치를 이용한 물리증착 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 감광성 수지부(7a, 7b, 7c, 7d)는 스핀코팅 방식에 의하여 도포시에 프로브의 구조적 특성에 만족할 수 있도록 두께를 적절히 조절함이 필요하며, 프로브 구조물을 형성할 공간부(8a, 8b, 8c, 8d)에는 자외선 등의 고에너지 빔을 조사하고 현상하여 감광성 수지부(7a, 7b, 7c, 7d)를 차례대로 탈거해 내되, 프로브 구조물(A)의 형성은 습식전기 도금방식을 활용하는 것이 바람직하다 할것이다. 그리고 오버드라이브를 흡수하기 위한 스프링부(3)는 도 2에서 보는 바와 같이 개방형으로 제작되어야 하는데, 이는 전체 공정이 완료된 이후에 남아 있는 감광성 수지부(7a, 7b, 7c, 7d)를 용이하게 제거하기 위해서이다.

한편, 도 3의 (가) 내지 (파)는 프로브 탐침 구조물(A)을 형성하는 일련의 과정을 보여주고 있는데, 이러한 프로브 탐침 구조물(A)은 회로부(2)를 포함하여 도전성을 가지는 금속으로 형성함이 필수적이고, 적용가능한 금속은 프로브의 기능과 제조공정을 고려할 때 구리, 니켈 등과 같이 합금이 아닌 단일금속으로 선정함이 바람직하다 할것이다. 또 도 3의 (타)는 구형으로 형성된 프로브 탐침 구조물(A)의 선단부를 제조하는 공정을 보여주고 있는데, 상기 선단부는 엘씨디의 회로 단자와 접촉하게 되는 부분으로서 검사 중의 접촉저항을 방지하기 위해 표면에 금이나 은 등의 고 전도성 금속을 필요에 따라 피복시켜 줌이 바람직하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 미세전기성형 기술을 응용하여 프로브 탐침 구조물(A)을 금속으로 이루어진 탄성구조물로 형성함으로써, 엘씨디 검사시에 프로브 블록에 인가되는 오버드라이브를 충분히 흡수할 수 있으며, 또 니들(Needle)구조물이 금속으로만 구성되어 있어 반복되는 내구수명에서도 유리한 특성을 가질 수 있다. 또한, 다량의 프로브 탐침 구조물(A)을 동시에 형성하는 방법으로 공정변수가 축소되고 제작불량률을 감소시킬 수 있어 생산성 향상과 코스트비용 절감효과 외에 프로브 탐침 구조물(A)의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는, 유용한 효과를 가지고 있다 할 것이다.

Claims (2)

1. 미세전기성형 공정을 반복 수행하여 형성되는 프로브 탐침 구조물을 구성함에 있어서, 부도체인 기판에 전기도전성 피막층을 박막코팅하는 단계, 박막코팅된 기판위에 감광성 수지를 도포하여 감광성 수지부를 형성하는 단계, 포토리소그라피공정을 이용한 감광성 수지부를 현상하는 단계, 감광성 수지부가 탈거된 부위에 전기도금층을 형성하는 공정단계를 수행한 상태에서 다시 감광성 수지부를 도포한 이후의 단계를 반복 수행하여 프로브 탐침 구조물을 형성한 후, 프로브 탐침 구조물(A)의 선단부위를 구형화하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘씨디 검사용 프로브 탐침 구조물의 제조방법.
2. 프로브 탐침구조물(A)의 구성은 부도체 기판(1)에서 전달되는 전기적 신호를 외부 검사장비에 전달하는 회로부(2)와 탄성구동을 위한 스프링 부(3), 그리고 프로브 탐침부(4)와 이러한 탐침부(4)와 연접된 프로브 탐침 선단부(5)로 이루어져 있되, 선단부(5)는 엘씨디 단자에의 접촉성을 위하여 구형으로 형성되어 있음을 특징으로 하는 엘씨디 검사용 프로브 탐침 구조물.