KR200389879Y1 - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 프로브 카드에 관한 것으로, 한번에 많은 수의 웨이퍼 칩의 상태를 검사하기 위하여, 실리콘 웨이퍼 위에 형성된 웨이퍼 칩을 검사하는 프로브 카드에 있어서, 종단이 둥글게 처리되고 기준 수평면에 대해 75 내지 85°의 각도로 경사진 팁이 하단에 형성되고, 상단은 납땜부가 형성되는 탐침; 직육면체 형상으로 형성되되, 측면의 일부부터 끝단에 상면의 일부까지 도전성 패턴이 형성되고, 다수개의 탐침의 납땜부가 측면에 형성된 도전성 패턴에 납땜되는 세라믹 바를 다수개 연결하여 구성된 탐침 블록; 탐침 블록을 탑재하기 위한 탐침 블록 탑재 프레임; 탐침 블록 탑재 프레임이 하부에서 결합되되, 금 와이어가 형성된 실리콘 러버를 통해 탐침 블록과 전기적으로 연결되며, 하면에 탐침 블록과 전기적으로 연결된 점점이 방사상으로 연장된 연결선을 통해 덧-보드측 연결점과 연결되는 덧-보드를; 및 상면에 덧-보드측 연결점과 대응되는 위치에 메인 보드측 연결점이 형성되고, 금 와이어가 형성된 제2실리콘 러버를 통해 덧-보드와 전기적으로 연결되는 메인 보드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

프로브 카드{A probe card}

본 고안은 프로브 카드에 관한 것으로, 한번에 많은 수의 웨이퍼 칩의 상태를 정확하게 검사하기 위한 프로브 카드에 관한 것이다.

반도체인 실리콘 봉을 얇게 절단한 실리콘 웨이퍼에 여러 공정을 통해 회로를 집적시킨 개개의 것을 웨이퍼 칩이라 한다.

웨이퍼 칩을 다이싱(dicing)하기 전에 개개의 웨이퍼 칩에 대한 불량을 직접 접촉하여 웨이퍼 칩 내부의 상태를 검사하기 위하여 프로브 카드가 사용된다.

최초의 프로브 카드는 텅스텐으로 형성된 탐침(needle)에 에폭시 수지를 몰딩하여 제조된 프로브 카드(에폭시형 프로브 카드)를 하나의 칩에 접촉하여 테스터에 연결하여 사용하였다.

그러나 이와 같은 에폭시형 프로브 카드는 수작업으로 제조되기 때문에 정확성이 확보되기 어렵고, 집적도가 높아짐에 따라 필요한 정밀성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 텅스텐 탐침이 웨이퍼 칩의 신호선인 알루미늄 패드에 파고 들어가 접촉하기 때문에 알루미늄 패드의 변형 등이 발생하는 문제가 있다.

이와 같은 에폭시형 프로브 카드의 단점을 해결하기 위하여 고정링과 브릿지에 탐침을 결합한 프로브 카드가 제안되었다.

도9는 종래 기술에 따른 프로브 카드의 탐침 부분을 도시한 부분도이다.

도9에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 프로브 카드는 정밀도를 향상시키기 일부는 고정링(34)에 나머지 부분은 브리지(36)에 결합하여 사용하였다.

여기서 고정링(34)과 브리지(36)는 절연성 세라믹으로 형성되며, 고정링(34)과 브리지(36)는 개별적으로, 또는 일체로 형성되어 사용된다.

그러나, 종래 기술에 따른 프로브 카드는 고정링(34)에 수직으로 배열된 탐침(30)이 진동 등에 의해 서로 접촉되어 웨이퍼 칩에 대한 신뢰성 검사를 안정적으로 수행할 수 없는 문제가 있다.

또한, 탐침(30)의 개수가 증가할 경우, 브리지(36)를 사용하여 탐침(30)의 개수를 증가시키게 되는데, 브리지(36)에 별도의 도전 패턴을 형성해야 하기 때문에 제조비용이 상승하는 문제가 있다.

또한, 가로 방향 또는 세로 방향의 확장시에 프로브 카드의 구조가 복잡해지는 문제가 발생하게 된다.

본 고안은 전술된 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 한번에 많은 수의 웨이퍼 칩의 상태를 정확하게 검사하기 위한 프로브 카드를 제공하는 것이다.

또한, 본 고안은 가로 방향 또는 세로 방향의 확장성이 높고 이물질에 의한 저항 등의 변수를 최소화 하여 정밀하게 웨이퍼 칩의 상태를 검사하기 위한 프로브 카드의 제공을 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 결합 구조가 간단하고, 덧-보드만의 교체가 가능하여 제조비용과 유지·보수비용이 절감될 수 있는 프로브 카드를 제공하는 것이다.

전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 프로브 카드는, 실리콘 웨이퍼 위에 형성된 웨이퍼 칩을 검사하는 프로브 카드에 있어서, 그 하단은 기준 수평면에 대해 일정 각도로 경사지도록 팁이 형성되고, 그 상단은 절곡되어 있는 탐침, 절연바로서, 그 일측에 도전성 패턴이 형성되고 상기 탐침의 절곡부분이 상기 도전성 패턴 일측에 납땜되는 다수개의 절연바를 연결하여 구성된 탐침 블록, 상기 탐침 블록을 탑재하기 위한 탐침 블록 탑재 프레임, 상기 탐침 블록 탑재 프레임에 결합되되, 그 일면에 상기 탐침 블록과 전기적으로 연결된 접점이 연장된 연결선을 통해 덧-보드측 연결점과 연결되는 덧-보드 및 상기 덧-보드측 연결점과 대응되는 위치에 메인 보드측 연결점이 형성되고, 상기 덧-보드와 전기적으로 연결되는 메인 보드를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 탐침의 기준 수평면에 대한 경사각도 x는 75°내지 85°인 것이 바람직하며, 상기 탐침은 그 종단이 둥글게 처리되고, 그 표면에 커본 코팅 처리될 수 있다.

상기 절연바는 세라믹으로 형성되며, 상기 도전성 패턴과 상기 탐침의 접점이 동일 수평면 상에 위치하도록 상기 절연바는 직육면체 형상일 수 있다.

상기 탐침 블록과 상기 덧 보드 사이에 결합되어 완충력을 부여하며, 상기 탐침 블록과 상기 덧-보드에 전도성을 부여하기 위한 전도성 와이어가 형성된 제1 완충 러버 및 상기 덧- 보드와 상기 메인 보드 사이에 결합되어, 상기 덧-보드와 상기 메인보드 사이에 전도성을 부여하기 위한 전도성 와이어가 형성된 제2완충 러버 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

상기 전도성 와이어는 전도성이 좋은 금으로 형성되며, 상기 완충 러버는 실리콘으로 형성될 수 있으며, 상기 탐침 블록의 도전성 패턴의 종단에 형성되는 접점은 지그재그 형태로 배열되고, 상기 탐침 블록의 측면에 결합되는 탐침의 납땜부는 서로 다른 2개의 길이를 갖을 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 실시형태가 기술된다.

하기에서 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저 첨부된 도면 도1과 도2를 참조로 본 고안의 실시예에 따른 탐침과 세라믹 바의 구성을 설명한다.

도1은 본 고안의 실시예에 따른 탐침과 세라믹 바(절연 바)가 결합된 상태를 도시한 측면도이고, 도2는 본 고안의 실시예에 따른 탐침과 세라믹 바가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

탐침(110)은 웨이퍼 칩과 접촉하여 전기 신호를 입출력하는 기능을 수행하며, 본 고안의 실시예에 따른 탐침(110)은 중앙을 기준으로 팁(112)과 납땜부(114)가 절곡되어 형성되어 있다. 탐침(110)은 예를 들면 100㎛의 직경을 갖는 텅스텐으로 형성될 수 있다.

팁(112)은 기준 수평면에 대해 75∼85°, 바람직하게는 80∼83°의 각도(도1의 'x')로 기울어지게 절곡된다. 이와 같이 팁(112)을 소정 각도로 기울어지게 형성하는 것에 의해, 수직(90°) 접촉에 비해 접촉이 확실하게 이루어지게 되고, 팁(112)이 웨이퍼 칩과 접촉할 때 약간의 밀림 현상이 이루어지게 된다. 또한 팁(112)을 절곡 형성하는 것에 의해 협소한 공간 내에 많은 수의 탐침(110)을 배열할 수 있게 된다.

또한 팁(112)은 종단이 둥글게 형성되고 표면에 카본 코팅 처리가 수행된다. 이와 같이, 팁(112)의 종단을 둥글게 형성하는 것에 의해 팁(112)과 웨이퍼 칩의 알루미늄 패드와의 사이에 이물질이 묻는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 팁(112)의 종단에 카본 코팅 처리를 수행하는 것에 의해 팁(112)의 텐션(tension)이 강화될 수 있게 된다.

또한 탐침(110)의 하면에는 에폭시 수지(116)가 몰딩 될 수 있는데, 이와 같이 에폭시 수지(116)를 몰딩 하는 것에 의해, 탐침(110)과 웨이퍼 칩의 의도하지 않은 연결(short) 등을 방지하고, 탐침(110)을 보호할 수 있게 된다.

또한 탐침(110)의 납땜부(114)는 두 개의 서로 다른 길이로 형성된다. 이에 의해 납땜시에 서로 인접하는 납땜부(114)가 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있게 된다.

세라믹 바(120: ceramic bar)는 탐침(110)이 납땜(soldering)에 의해 결합되고, 후술되는 덧(DUT: Device Under Test)-보드와 전기적으로 연결되어, 덧-보드와 탐침(110)을 전기적으로 연결시켜주는 기능을 담당한다.

세라믹 바(120)는 직육면체 형상으로 형성되고, 측면의 일부부터 상면의 일부까지 도전성 패턴(122)이 형성된다. 여기서, 도전성 패턴(122)은 서로 지그재그로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해 접점(122)이 지그재그로 위치되게 되어 집적도를 높일 수 있고, 탐침(110)과의 납땜시에 서로 인접하는 탐침(110)과의 의도되지 않은 전기적 연결을 방지할 수 있게 된다.

여기서 접점(124)은 세라믹 바(120)보다 소정의 높이, 예를 들면 75㎛정도 돌출되는 것이 바람직하다. 이에 의해 접점(124)과 후술되는 실리콘 러버에 형성된 금 와이어와의 안정적인 전기적 연결이 보장될 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 세라믹 바(120)는 다수개가 연결되어 후술되는 탐침 블록(125)을 구성한다.

이하에서 첨부된 도면 도3을 참조로 본 고안의 실시예에 따른 실리콘 러버의 구성을 설명한다.

도3은 본 고안의 실시예에 따른 실리콘 러버의 단면도이다.

제1실리콘 러버(130)는 탐침 블록(125)과 덧-보드(140) 사이에 위치되어, 금 와이어(132: gold wire)를 통해 탐침 블록(125)의 접점(124)과 이에 대응하는 덧-보드(140)의 덧-보드측 접점(142)을 전기적으로 연결시켜 줌과 동시에 프로브 카드(100) 사용시의 충격을 흡수하여, 프로브 카드(100)의 파손을 방지한다.

제2실리콘 러버(134)는 덧-보드(140)와 메인 보드(160) 사이에 위치되어, 금 와이어를 통해 덧-보드(140)의 덧-보드측 연결점(146)과 이에 대응하는 메인 보드(160)의 메인 보드측 연결점(도시되지 않음)을 전기적으로 연결시켜 줌과 동시에 프로브 카드(100) 사용시의 충격을 흡수하여, 프로브 카드(100)의 파손을 방지한다.

실리콘 러버(130,134)에는 접점(124)과 덧-보드측 연결점(146)에 대응되는 위치에 금 와이어가 형성되는데, 실리콘 러버(130,134)의 두께보다 긴 길이를 갖도록 형성하여 전기적 연결의 안정성을 보장하는 것이 바람직하다.

실리콘 러버(130,134)는, 예를 들면, 도통 저항치는 0.15??/㎟, 전류 용량은 500mA/㎟, 절연 저항은 100??이상, 온도 특성은 -20∼120??인 것이 사용될 수 있다.

이하에서 첨부된 도면 도4와 도5를 참조로 본 고안의 실시예에 따른 덧-보드의 구성을 설명한다.

도4는 본 고안의 실시예에 따른 덧-보드의 저면도이고, 도5는 본 고안의 실시예에 따른 덧-보드에 탐침 블록 탑재 프레임이 결합된 상태를 도시한 간략 저면도이다.

덧-보드(140)는 탐침 블록(125)과 메인 보드(160)를 전기적으로 연결하는 역할을 담당하며, 각각의 장비에 맞게 컨덴서 등의 부품이 장착되고 임피던스를 매칭하는 기능을 수행한다.

덧-보드(140)는 하부에 탐침 블록 탑재 프레임(152)이 결합되고, 하면에 제1실리콘 러버(130)를 통해 탐침 블록(125)의 접점(124)과 연결되기 위한 덧-보드측 접점(142)이 형성된다. 덧-보드측 접점(142)은 방사상으로 연장된 연결선(144)을 통해 덧-보드측 연결점(146)과 연결된다.

덧-보드측 연결점(146)은 이후에, 제2실리콘 러버(134)를 통해 메인 보드(160)의 메인 보드측 연결점과 전기적으로 연결된다.

이하에서 첨부된 도면 도8을 참조로 본 고안의 실시예에 따른 메인 보드의 구성을 설명한다.

도8은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 저면도이다.

메인 보드(160)는 테스트 장치(도시되지 않음)와 덧-보드(140)를 전기적으로 연결하는 기능을 담당한다.

도8에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 메인 보드(160)는 덧-보드(140)의 덧-보드측 연결점(146)과 전기적으로 연결된 메인 보드측 연결점(도시되지 않음)이 형성되고, 메인 보드측 연결점은 방사상으로 연장된 연장선(도시되지 않음)을 통해 테스트 장치 연결점(166)과 전기적으로 연결된다.

이하에서, 첨부된 도면 도6 내지 도8을 참조로 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드(100)의 조립 과정을 설명한다.

도6은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 분해 사시도이고, 도7은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 결합 단면도이고, 도8은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 저면도이다.

제1단계, 탐침(110)의 납땜부(114)와 세라믹 바(120)의 측면 패턴(122)을 납땜한다.

제2단계, 다수의 세라믹 바(120)로 구성된 탐침 블록(125)을 탐침부 탑재 프레임(152)에 형성된 공간(154)에 삽입하고, 고정홀(126)과 탐침 블록 고정홀(149)에 블록 고정 나사(192)를 사용하여 탐침 블록(125)과 탐침부 탑재 프레임(152)을 결합 한다.

제3단계, 탐침 블록(125)과 덧-보드(140) 사이에 제1실리콘 러버(130)를 삽입하고, 덧-보드(140)의 탐침부 탐재 프레임 고정홀(149)과 탐침부 탐재 프레임(152)의 프레임측 고정홀(153)에 프레임 고정 나사(190)를 사용하여, 덧-보드(140)와 탐침부 탑재 프레임(152)을 결합한다.

제4단계, 덧-보드(140)와 메인 보드(160) 사이에 제2실리콘 러버(134)를 삽입하고, 덧-보드(140)의 메인 보드 고정홀(148)과 메인 보드(160)의 메인 보드측 고정홀(162)에 메인 보드 고정 나사(191)를 사용하여, 덧-보드(140)와 메인 보드(160)를 결합한다.

이와 같이, 덧-보드(140)와 메인 보드(160)가 메인 보드 고정 나사(191)에 의해 결합되기 때문에, 테스트 장치 등의 교체 등의 경우에 덧-보드(140)만을 교체하여 사용할 수 있게 된다.

전술된 바와 같은 조립 과정에 의해, 탐침(110)은, 패턴(122), 접점(124), 금 와이어(132), 덧-보드측 접점(142), 연결선(144), 덧-보드측 연결점(146), 메인 보드측 연결점, 메인 보드측 연결선을 순차적으로 경유하여 테스트 장치 연결점(166)과 전기적으로 연결되게 된다.

이상으로, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 기술하였다.

그러나 본 고안은 전술된 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 첨부된 청구범위의 정신과 사상 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함에 유의해야 한다.

전술된 바와 같이, 본 고안에 따르면 탐침의 팁을 소정의 각도로 절곡하여 동일한 면적에 많은 수의 탐침을 배열할 수 있어, 가로 또는 세로 방향의 확장성이 높은 프로브 카드를 제공할 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면 실리콘 러버를 사용하여 탐침과 웨이퍼 칩의 접촉시에 발생하는 충격을 완화하여 프로브 카드 또는 웨이퍼 칩의 파손을 방지할 수 있는 프로브 카드를 제공할 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 탐침의 팁이 수평면에 대해 75∼85° 각도로 기울어지게 절곡 형성됨으로써, 수직(90°) 접촉에 비해 접촉이 확실하게 이루어지게 되고, 팁이 웨이퍼 칩과 접촉할 때 약간의 밀림 현상을 유지할 수 있게 된다.

또한 본 고안의 팁은 그 종단이 둥글게 형성되고 표면에 카본 코팅 처리가 되어 있으므로, 팁과 웨이퍼 칩의 알루미늄 패드와의 사이에 이물질이 묻는 것을 최소화할 수 있고, 팁의 텐션이 강화될 수 있게 된다.

또한, 본 고안에 따르면 덧-보드와 메인 보드를 나사를 사용하여 체결 결합하는 구조를 통해, 장치의 교환시에 덧-보드의 교체만으로 웨이퍼 칩을 검사할 수 있어, 사용이 편리하고, 제조비용과 유지·보수비용이 절감될 수 있는 프로브 카드를 제공하게 된다.

도1은 본 고안의 실시예에 따른 탐침과 세라믹 바가 결합된 상태를 도시한 측면도이다.

도2는 본 고안의 실시예에 따른 탐침과 세라믹 바가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

도3은 본 고안의 실시예에 따른 실리콘 러버의 단면도이다.

도4는 본 고안의 실시예에 따른 덧-보드의 저면도이다.

도5는 본 고안의 실시예에 따른 덧-보드에 탐침 블록 탑재 프레임이 결합된 상태를 도시한 간략 저면도이다.

도6은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 분해 사시도이다.

도7은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 결합 단면도이다.

도8은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 카드의 저면도이다.

도9는 종래 기술에 따른 프로브 카드의 탐침 부분을 도시한 부분도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30: 탐침 34: 고정 링

36: 브리지 100: 프로브 카드

110: 탐침 112: 팁

114: 납땜부 116: 에폭시 수지

120: 세라믹 바 122: 패턴

124: 접접 125: 탐침 블록

130: 제1실리콘 러버 132: 금 와이어

134: 제2실리콘 러버 140: 덧-보드

142: 덧-보드측 접점 144: 연결선

146: 덧-보드측 연결점 147: 탑재 프레임 고정홀

148: 메인 보드 고정홀 149: 탐침 블록 고정홀

152: 탐침 블록 탑재 프레임 153: 프레임측 고정홀

160: 메인 보드 162: 메인 보드측 고정홀

164: 메인 보드 고정홀 166: 테스트 장치 연결점

190: 프레임 고정 나사 191: 메인 보드 고정 나사

192: 블록 고정 나사

Claims (7)

1. 실리콘 웨이퍼 위에 형성된 웨이퍼 칩을 검사하는 프로브 카드에 있어서,

   그 하단은 기준 수평면에 대해 일정 각도로 경사지도록 팁이 형성되고, 그 상단은 절곡되어 있는 탐침;

   절연바로서, 그 일측에 도전성 패턴이 형성되고 상기 탐침의 절곡부분이 상기 도전성 패턴 일측에 납땜되는 다수개의 절연바를 연결하여 구성된 탐침 블록;

   상기 탐침 블록을 탑재하기 위한 탐침 블록 탑재 프레임;

   상기 탐침 블록 탑재 프레임에 결합되되, 그 일면에 상기 탐침 블록과 전기적으로 연결된 접점이 연장된 연결선을 통해 덧-보드측 연결점과 연결되는 덧-보드; 및

   상기 덧-보드측 연결점과 대응되는 위치에 메인 보드측 연결점이 형성되고, 상기 덧-보드와 전기적으로 연결되는 메인 보드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탐침의 기준 수평면에 대한 경사 각도 x는 75°내지 85°° 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탐침은 그 종단이 둥글게 처리되고, 그 표면에 커본 코팅 처리된 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연바는 세라믹으로 형성되며, 상기 도전성 패턴과 상기 탐침의 접점이 동일 수평면 상에 위치하도록 상기 절연바는 직육면체 형상인 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐침 블록과 상기 덧 보드 사이에 결합되어 완충력을 부여하며, 상기 탐침 블록과 상기 덧-보드에 전도성을 부여하기 위한 전도성 와이어가 형성된 제1 완충 러버 및 상기 덧보드와 상기 메인 보드 사이에 결합되어, 상기 덧보드와 상기 메인보드 사이에 전도성을 부여하기 위한 전도성 와이어가 형성된 제2완충 러버 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전도성 와이어는 전도성이 좋은 금으로 형성되며, 상기 완충 러버는 실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 탐침 블록의 도전성 패턴의 종단에 형성되는 접점은 지그재그 형태로 배열되고, 상기 탐침 블록의 측면에 결합되는 탐침의 납땜부는 서로 다른 2개의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.