KR200383930Y1

KR200383930Y1 - 웨이퍼 테스트용 프로브 카드

Info

Publication number: KR200383930Y1
Application number: KR20-2005-0004853U
Authority: KR
Inventors: 오훈필
Original assignee: 오훈필
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2005-05-10

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼에 집적된 IC칩의 불량여부를 검사하기 위한 프로브카드(probe card)에 관한 것으로, 특히 다수의 IC칩을 동시에 검사할 수 있도록 하는 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 관한 것이다.

종래에는 PCB의 패턴과 웨이퍼의 패드에 접촉되는 니들을 구성함에 있어서, 현미경을 통해서 각각의 니들을 납땜하여야 하므로, 니들의 길이와 고정위치를 조절하기가 매우 어렵다. 또한 패드의 크기, 배열, 간격 및 위치 즉, 좌표값에 따라 니들 모듈 제작에 공간적 한계를 갖게 되고, 이 때문에 제작될 니들의 수량이 제한된다. 따라서 반도체 IC 칩의 패드 디자인 위치가 한정되고, 멀티칩 테스트에도 한계가 발생할 수 밖에 없다.

본 고안은 블록단위의 프로브 블록으로 니들 애시를 구성하고, 그 구성된 다수개의 프로브 블록을 PCB에 고정시키며 PCB의 패턴에 니들을 접촉 시키기 위한 하우징 플레이트를 구성하여, 웨이퍼 상태에서 멀티칩의 테스트가 가능하고, 제조공정이 단순한 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 제공하고자 한다.

Description

웨이퍼 테스트용 프로브 카드{probe card for wafer test}

반도체 집적회로의 제조기술에 있어서, 크게 두가지 검사공정을 필요로 한다.

웨이퍼 상태에서 IC칩 검사를 실시하는 웨이퍼 프로빙 검사와, 웨이퍼의 IC칩을 패케지(package) 형태로 제조한 후 검사하는 최종검사가 있다.

본 고안에서는 상기 웨이퍼 프로빙 검사에 있어서, 웨이퍼 상태에서 IC 칩을 프로빙 검사하기 위한 프로브 카드에 관한 것이다.

이와 같은 반도체 집적회로의 프로빙 시험은 반도체 집적회로의 전기적 특성시험으로서, 어셈블리공정에서 불량칩을 사용하는 생산공정을 줄여 생산비용의 불필요한 증가를 방지할 수 있도록 하기 위한 것으로,

웨이퍼 프로세스 종료 후, 다이싱 하기 이전, 반도체 집적회로가 반도체 웨이퍼에 행열상으로 형성된 상태에서 수행하여 반도체 집적회로의 불량여부를 판별하여 이후의 어셈블리공정에 보내게 될 칩을 선별할 수 있도록 한다.

일반적인 웨이퍼프로빙 검사장치는, 웨이퍼 상태에서 IC칩 검사를 수행하기 위한 검사시스템과 전기적으로 연결되는 검사헤드가 있으며, 프로브카드는 상기 검사헤드에 전기적으로 연결되고, 반도체 IC칩이 형성된 웨이퍼가 프로브 카드와 접촉될 수 있는 위치에 놓일 수 있도록 웨이퍼 프로브스테이션이 설치된다.

상기 프로브 카드는 웨이퍼의 패드에 각 접촉될 수 있도록 니들(needle)이 구성되며, 이와 같은 니들이 프로브 카드가 웨이퍼에 접근되면서 패드에 접촉되므로써, 전기적으로 연결이 완성되도록 한다.

따라서 검사시스템은 프로브 카드의 니들을 통해 웨이퍼의 패드와 연결되어 반도체 칩의 불량여부를 웨이퍼상태에서 판별할 수 있게 된다.

반도체 집적회로의 집적도가 높아짐에 따라 시험시간이 길어지게 되고, 이에 따라 시험시간을 단축시키기 위하여 다양한 프로브 카드가 개발되고, 그 시험방법 또한 다양화되고 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 웨이퍼 테스트용 프로브 카드의 구조를 나타낸 도면으로서, 도 1은 상부면 방향에서 바라본 사시도. 도 2는 하부면에서 바라본 사시도이고, 도 3은 결합 완료된 프로브 카드의 상부면에서 본 사시도, 도 4는 결합 완료된 프로브 카드의 하부면에서 본 사시도이다.

검사시스템과의 연결을 통해 웨이퍼를 테스트하기 위한 PCB(10)와, PCB(10)에 결합되고, PCB(10)와 웨이퍼의 각 패드간의 전기적인 연결이 가능하도록 하는 니들 애시부(needle Ass'y)(20)와, 프로브 카드의 설치 및 지지고정을 위한 보강판(30)으로 구성되며,

상기 니들 애시부(20)는 도 5에 도시된 바와 같이, 패드와 전기적인 접촉이 이루어질 수 있도록 에폭시(21)로 고정된 다수개의 니들(22)이 수평으로 세라믹 링(23)에 얹혀진 구조를 갖는다.

이와 같은 구조를 갖는 종래 프로브 카드의 제조공정은 다음과 같이 이루어진다.

니들(22)은 텅스텐 와이어로 구성되며, 이와 같이 구성된 니들(22)을 1개씩 한쪽만 구부린 후 펀칭홀에 1개씩 삽입하여 에폭시(21)로 고정후 세라믹 링(23)의 상면에 올려 오븐에서 에폭시를 경화시켜 니들 애시부(20)를 구성한다.

이와 같이 구성된 니들 애시부(20)를 PCB에 결합하고 각 니들(22)을 PCB(10)의 패드에 납땜하여 PCB(10)와 전기적인 연결을 완료한다.

이후, 니들(22)의 구부러져 있는 부분을 연마하여 동일한 크기로 형성하고, 각각의 니들(22) 끝 부분이 위치할 좌표값을 이용하여 니들(22)의 끝 부분을 수정하여 프로브 카드의 제조공정을 완료한다.

상기에서와 같은 제조공정을 현미경을 통해서 각각의 니들(22)을 납땜하여야 하므로, 니들 애시부(20)를 제조함에 있어서, 니들의 길이와 고정위치를 조절하기가 매우 어렵다.

또한 니들(22)의 끝을 밴딩할 때 밴딩각도를 조절하기가 어려우며, 니들(22)을 신호 패턴상에 마운팅(mounting)할 때 니들 상호간의 간격을 유지하기가 어려우므로, 프로브 카드를 제조하는 데 소용되는 시간이 오래걸리고, 불량이 발생할 확률이 높아진다는 문제점이 있다.

또한 패드의 크기, 배열, 간격 및 위치 즉, 좌표값에 따라 니들 모듈 제작에 공간적 한계를 갖게 되고, 이 때문에 제작될 니들의 수량이 제한된다.

따라서 반도체 IC 칩의 패드 디자인 위치가 한정되고, 멀티칩 테스트에도 한계가 발생할 수 밖에 없다.

본 고안에서는 니들애시부를 블록단위의 프로브블록으로 제작하고, 그 제작된 프로브블록을 PCB에 고정시키기 위한 수단으로 하우징 플레이트를 구성하여, 하우징 플레이트를 이용하여 다수개의 프로브블록을 PCB에 고정시켜 그 접점을 이룰 수 있도록 프로브카드를 구성하므로써, 제조공정이 단순해지고, 웨이퍼 상태에서 멀티칩의 테스트가 가능한 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 제공하고자 한 것이다.

본 고안 웨이퍼 테스트용 프로브 카드는 검사시스템과의 연결을 통해 웨이퍼를 테스트 하기 위한 PCB와 웨이퍼의 각 칩 패드간의 전기적인 연결이 가능하도록 하기 위하여 니들 애시를 블록단위의 프로브 블록으로 구성하고, 그 구성된 블록단위의 다수개의 프로브 블록을 PCB에 고정시키며 PCB의 패턴에 프로브 블록에 설치된 니들을 접촉시키기 위한 하우징 플레이트를 구성하며, 프로브 카드가 PCB와 웨이퍼와의 수직형 접촉 구조를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 고안을 첨부된 도면 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 검사시스템과의 연결을 통해 웨이퍼를 테스트하기 위한 PCB(100)와, PCB(100)와 웨이퍼의 각 칩패드간의 전기적인 연결이 가능하도록 하는 니들(202)이 설치된 프로브 블록(200)과, PCB(100)에 결합 고정되어 다수개의 프로브 블록(200)을 PCB(100)에 접촉, 고정시키기 위한 하우징 플레이트(300)와, 프로브 카드의 설치 및 지지고정을 위한 PCB(100)의 보강판(400)으로 구성되며,

상기 프로브블록(200)은 하우징 플레이트(300)내에 배열 고정시키기 위한 스틸바(201)와, 웨이퍼의 칩과 전기적인 접촉이 이루어질 수 있도록 다수개의 니들(202)과, 니들(202)을 스틸바(201)상에 고정시키기 위한 에폭시(203)로 구성되며, 상기 니들(202)은 스틸바(201)의 양측으로 PCB(100)의 방향으로 구부러진 PCB패턴 접촉부(202A)와, 접촉될 웨이퍼의 방향으로 구부러진 웨이퍼 패드 접촉부(202B)가 형성된 수직형 접촉구조를 갖는다.

이와 같은 본 고안은,

종래 니들애시부 형태의 프로브 블록(200)을 제작하고, 제작된 프로브 블록(200)을 블록단위로 하우징 플레이트(300)를 이용하여 PCB(100)상에 고정, 접촉 시킬 수 있도록 하는 구조를 갖는다.

상기 프로브 블록(200)의 니들(202)은 상부와 하부 각각에 대한 접촉 구조를 갖도록 하는 프로브 카드를 제공하고자 한다.

이와 같은 프로브 카드의 제작공정은 다음과 같다.

니들(202)이 설치된 프로브블록(200)을 제작하고, 제작된 각 프로브블록(200)을 하우징 플레이트(300)내에 배열 고정시키고, 하우징 플레이트(300)를 PCB(100)에 고정시켜 프로브 카드의 제작을 완료하게 되는 바,

텅스텐 또는 배금합금으로 이루어진 니들(202)을 양쪽으로 구부려 PCB패턴 접촉부(202A)와 웨이퍼 패드 접촉부(202B)를 형성하고, 펀칭홀에 1개씩 삽입하여 스틸바위에 에폭시(203)로 고정한 후, 에폭시를 오븐에서 경화시킨다.

이후, 경화된 각각의 니들(202)의 양쪽으로 구부러져 있는 PCB패턴 접촉부(202A)와 웨이퍼 패드 접촉부(202B)를 연마하여 동일한 크기로 수정한 후, 각 니들(202)의 PCB패턴 접촉부(202A)와 웨이퍼 패드 접촉부(202B)를 각 위치 좌표값에 따라 수정하여 프로브 블록(200)을 제작한다.

도 9는 프로브 블록(200)의 구조를 보인 분리사시도이다.

여기서 각 니들(200)의 끝부분 즉, PCB 패턴 접촉부(202A) 및 웨이퍼 패드 접촉부(202B)에 도금을 할 수 있다.

또한 각 니들(200)의 끝부분 즉, PCB 패턴 접촉부(202A) 및 웨이퍼 패드 접촉부(202B)에 접촉면을 제외하고 코팅을 할 수 있다.

도금을 하게 되면, 테스트시 콘텍트 접점향상시킬 수 있으며, 코팅을 하게 되면, 노이즈 현상을 감소시킬 수 있다.

이와 같이 프로브 블록(200)을 제작한 후, 도 9에서와 같이, 스틸바(201)를 하우징 프레이트(300)에 나란하게 배열하여 고정시키고, 하우징 플레이트(300)를 상기에서 설명한 바와 같이, PCB(100)에 고정시키면 PCB 방향으로 구부러져 있는 PCB 패턴 접촉부(202A)가 PCB(100)의 패턴에 접촉된다.

이때 웨이퍼 패드 접촉부(202B)는 그 반대방향으로 구부려져있어, 웨이퍼의 패드에 접촉될 수 있는 구조를 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 프로브 블록단위로 니들 애시를 구성하여 제작하게 되므로써, 종래에는 웨이퍼를 이동하면서 웨이퍼상의 칩 테스트가 진행되지만, 웨이퍼를 이동하지 않고서도 한번에 웨이퍼 상의 많은 수의 칩의 테스트가 가능해진다.

또한 반복 테스트가 진행됨에 따라 니들의 변형 및 위치이동이 발생하거나 불량이 발생하게 될 경우 종래에는 프로브 카드 전체를 폐기하여야 하나, 본 고안은 해당 프로브 블록만을 분리하여 수리 또는 교체 하면 되므로, 유지보수가 유리하다.

또한 프로브 블록을 하우징 플레이트를 이용하여 PCB에 결합고정시켜 접점이 이루어지도록 하므로써, 별도의 납땜 공정이 필요없게 되므로써, 제고공정이 단순해진다.

또한 수직형으로 웨이퍼와 접점구조를 이루고 있어, 수평형 니들에서 발생될 수 있는 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 종래 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 상부 방향에서 본 분리사시도.

도 2는 종래 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 하부 방향에서 본 분리사시도.

도 3은 종래 웨이퍼 테스트용 프로브 카드가 결합완료된 상태에서 상부 방향의 사시도.

도 4는 종래 웨이퍼 테스트용 프로브 카드가 결합완료된 상태에서 하부 방향의 사시도.

도 5는 종래 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 있어서, 니들 애시부를 보인 사시도.

도 6 및 도 7은 본 고안 웨이퍼 테스트용 프로브 카드의 구조를 보인 분리사시도.

도 8은 본 고안에 있어서, 프로브 블록이 하우징 플레이트에 결합된 상태를 보인 사시도.

도 9는 본 고안에 있어서, 프로브 블록의 분리사시도.

Claims

검사시스템과의 연결을 통해 웨이퍼를 테스트하기 위한 PCB(100)와, PCB(100)와 웨이퍼의 각 칩패드간의 전기적인 연결이 가능하도록 PCB(100)와 웨이퍼의 수직형 접접 구조를 갖는 니들(202)이 설치된 프로브 블록(200)과, PCB(100)에 결합 고정되어 다수개의 프로브 블록(200)을 PCB(100)에 접촉, 고정시키기 위한 하우징 플레이트(300)와, 프로브 카드의 설치 및 지지고정을 위한 PCB(100)의 보강판(400)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
제 1항에 있어서, 상기 프로브블록(200)은 하우징 플레이트(300)내에 배열 고정시키기 위한 스틸바(201)와, 웨이퍼의 칩과 전기적인 접촉이 이루어질 수 있도록 다수개의 니들(202)과, 니들(202)을 스틸바(201)상에 고정시키기 위한 에폭시(203)로 구성되며, 상기 니들(202)은 스틸바(201)의 양측으로 PCB(100)의 방향으로 구부러진 PCB패턴 접촉부(202A)와, 접촉될 웨이퍼의 방향으로 구부러진 웨이퍼 패드 접촉부(202B)가 형성된 수직형 접촉구조를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프로브 블록에 설치된 니들의 접촉부에 테스트 시 접점을 향상시키기 위하여 도금 한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프로브 블록에 설치된 니들의 접촉부에 테스트시 노이즈 현상을 감소시키기 위하여 코팅한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.