KR200398199Y1 - 백금 베이스 합금을 재질로 하는 프로브 카드용 탐침 - Google Patents

Abstract

프로브용 탐침의 외곽에 납땜이 용이하게 되도록 하는 납땜용 플레이팅층(plating layer)을 추가로 형성하지 않아도 되는, 백금 베이스 합금을 재질로 하는 프로브 카드용 탐침에 관하여 개시한다. 이를 위해 본 고안은, 백금+니켈+크롬+철의 함량이 99.5 % 이상인 백금 베이스 합금의 프로브 카드용 탐침을 제공한다. 상기 백금 베이스 합금에서 백금의 함량은 50~80 %이고, 크롬+철의 함량은 3% 이하인 것이 적합하다. 본 고안에 의한 탐침은 표면이 매끄럽기 때문에 탐침시 먼지가 붙지 않아 세적이 필요없는 장점이 있다.

Description

백금 베이스 합금을 재질로 하는 프로브 카드용 탐침{Needles for probe card using Pt base alloy}

본 고안은 반도체 칩의 전기적 검사에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로브 카드에 사용되는 탐침(needle)에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼 상태로 제조가 완료된 반도체 칩은 액정표시소자 구동용 집적회로(LDI)나, 반도체 패키지로 조립되기 이전에 그 전기적 특성을 검사하는 전기적 다이 분류(EDS: Electrical Die Sorting, 이하 'EDS'라 칭함) 검사를 실시한다.

상기 EDS 검사 결과에 의하여 양품의 반도체 칩은 액정표시소자 구동용 집적회로(LDI)나, 반도체 패키지로 조립이 진행되고, 불량의 반도체 칩은 조립되지 않고 폐기처분된다. 이러한 EDS 검사는, 컴퓨터에 각종 측정기기들이 내장된 테스터(tester)와, 피검사체인 반도체 칩을 전기적으로 접촉시킬 수 있는 프로브 카드(probe card)가 탑재된 프로버 스테이션(prober station)을 이용하여 수행된다.

상기 프로브 카드(probe card)는, 반도체 소자의 제조공정중 웨이퍼에 있는 반도체 칩의 미세 패턴과 전극의 특성을 검사하기 위하여 반도체 칩의 패드(pad)와 테스터(tester)를 연결시키는 중간 연결수단으로 활용되며, 프로브 카드에 있는 각각의 탐침(needle)이 반도체 칩의 패드와 직접 접촉된다. 따라서 해당 반도체 칩의 전기적 기능에 대한 특성을 양품 및 불량 형태로 검사한다.

이러한 프로브 카드에 있어서, 탐침은 가장 기본이 되는 구성요소로서 반도체 소자에 대한 전기적 특성을 측정시에 접촉저항, 누설전류, 주파수와 같은 전달특성이 우수해야 하며, 온도 특성인 열팽수 계수 역시 작아야 한다. 또한, 반도체 소자의 개발 방향이, 패드 크기가 작아지고, 패드와 패드간의 간격 역시 좁아지는 점을 감안한다면, 반도체 소자의 집적도에 비례하여 상대적으로 작은 크기, 즉 파인피치형(fine pitch type)으로 제작이 가능해야 하는 해결 과제를 안고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 프로브 카드용 탐침을 설명하기 위해 도시한 탐침의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 탐침(10)은, 99.95wt% 이상의 순수 텅스텐을 사용하거나, 레늄(Re)을 약 3 wt% 함유한 텅스텐 베이스의 합금(W base alloy)을 사용하여 탐침 본체(12)를 형성한다. 이때, 순수 텡스텐 혹은 텅스텐 베이스 합금 탐침(10)은, 프로브 카드(미도시)에 조립될 때에 탑침(10)의 표면에 납땜이 잘되지 않는 문제를 해결하기 위하여, 테이핑부(14)를 제외한 원통형 탐침(12)의 표면에, 니켈(Ni) 혹은 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 합금, 혹은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 금(Au)의 합금으로 납땜용 플레이팅층(plating film 랙 soldering, 16)을 형성하여야만 한다. 그리고, 상기 납땜용 플레이팅층(16) 위로 테플론(Teflin)을 사용하여 EDS 과정에서 발생하는 노이즈(noise) 방지층(18)을 형성하기도 한다.

그러므로 종래기술에 의한 텡스텐 혹은 텅스텐 베이스 합금을 이용한 탐침은 다음과 같은 문제를 지니고 있다.

첫째, 텅스텐 및 텅스텐 베이스 합금은 그 재질 자체가 매끄럽지 못해서 지속적으로 사용하면 패드 표면과 접촉되는 부분에 파티클(particle)이 묻어서 클리닝을 해주어야 하는 불편함이 따르며, 카드수명이 단축되어 생산성이 떨어지고, 반도체 소자의 패드에 손상(damage)을 입히기도 하는 문제점이 따른다.

둘째, 텅스텐이 납땜이 잘되지 않는 이유로 인하여 탐침 본체의 표면에 납땜용 플레이팅층을 추가로 형성해야 하는 불편함이 있었다. 이렇게 탐침 본체에 추가로 납땜용 플레이팅층을 형성하면, 탐침을 작업자가 자주 취급함으로 말미암아, 탐침 본체의 직진도가 떨어져 탐침의 신뢰도를 저하시킨다. 또한, 납땜용 플레이팅층을 추가로 형성하는 과정에서 약 5~10%의 불량품이 발생하기 때문에 생산성 측면에서도 바람직하지 않다.

셋째, 텅스텐 재질의 탐짐은 미세 가공을 하는데 한계를 지니고 있어 100㎛ 이하로 가공하는데 많은 어려움이 따르며, 필요에 따라 절곡(bending)할 때에도 절곡부에 미세한 금(crack)이 발생하는 문제점이 발생한다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제를 해결함과 동시에 경도가 우수하고, 전기전도율이 떨어지지 않으면서 인장강도가 우수한 백금 베이스(Pt-base)의 합금을 이용한 프로브 카드용 탐침을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은, 백금(Pt) 베이스의 합금 재질인 원통형 탐침 본체 및 상기 탐침 본체의 일단에 형성된 테이핑부를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침을 제공한다.

본 고안의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 백금(Pt) 베이스의 탐침 본체는 백금(Pt) 및 니켈(Ni)의 함량이 99.5 % 이상인 것이 적합하고, 상세하게는 백금(Pt)의 함량이 50 ~ 80 %인 것이 적합하다.

또한 본 고안의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 백금 베이스의 탐침 본체는 크롬(Cr)과 철(Fe)의 함량이 3 % 이하로서, 철(Fe)의 함량이 0.5 % 이하인 것이 적합하다.

바람직하게는, 상기 테이핑부는 길이가 0.5 ~ 3 ㎜ 범위인 것이 적합하며, 상기 탐침 본체의 구경은 40 ~ 200㎛ 범위인 것이 적합하며, 상기 테이핑부 끝단의 구경은 10 ~ 30㎛ 범위인 것이 적합하다.

그리고, 상기 탐침 본체는 하나 이상의 절곡부를 포함하는 형태로 변형될 수 있다.

본 고안에 따르면, 탐침의외주면 표면에 납땜용 플레이팅층을 추가로 형성할 필요가 없으며, 탐침의 클리닝을 용이하게 할 수 있으며, 탐침의 전기적 특성을 개선할 수 있으며, 절곡시 탐침에 미세한 금이 가는 문제를 억제할 수 있으며, 탐침이 사용되는 프로브 카드의 얼라인을 텡스텐 탐침과 같이 자주해야 할 필요가 없다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 아래의 상세한 설명에서 개시되는 실시예는 본 고안을 한정하려는 의미가 아니라, 본 고안이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 본 고안의 개시가 실시 가능한 형태로 완전해지도록 고안의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이다.

당 명세서에서 말하는 탐침의 형태는 일반적인 의미로 사용하고 있으며 도면에 도시된 것과 같은 특정 형상만을 한정하는 것이 아니다. 따라서, 본 고안은 그 정신 및 필수의 특징을 이탈하지 않고 다른 방식으로 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 바람직한 실시예에 있어서는 탐침의 형태가 일자형이지만, 이는 프로브 카드에 적용하기 위해 다수의 절곡부를 갖는 탐침이여도 무방하다. 따라서, 아래의 바람직한 실시예에서 기재한 내용은 예시적인 것이며 한정하는 의미가 아니다.

도 2는 본 고안에 의한 프로브 카드용 탐침을 설명하기 위해 도시한 탐침의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 의한 프로브 카드용 탐침(100)은, 백금(Pt) 베이스의 합금 재질인 원통형 탐침 본체(102)와, 상기 탐침 본체(102)의 일단에 형성된 테이핑부(104)로 이루어진다. 상기 백금 베이스의 탐침 본체(102)는 백금(Pt), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 철(Fe)의 함량이 99.5 % 이상이고, 상세하게는 백금(Pt)의 함량이 50~80 %이고, 니켈(Ni)의 함량이 40~50%이고, 크롬 및 철의 함량이 3% 이하인 것이 적합하다. 이때, 철(Fe)의 함량은 0.5% 이하인 것이 적합하다.

또한 테이핑부(104)의 길이(T2)는 0.5 ~ 3 ㎜의 범위이며, 탐침 본체(102)의 구경(L1)은 40~200㎛의 범위이며, 테이핑부(104)에 있는 끝단(106)의 구경(L2)은 10~30㎛의 범위내에서 적용이 가능하다.

본 고안에서 탐침(100)의 재료로 사용되는 백금 베이스 탐침 본체(102)는 종래의 텅스텐 베이스 합금으로 된 탐침보다 우수한 인장강도 및 내열성을 가지고 있다. 이에 더하여 내식성에도 탁월하기 때문에 가혹한 환경에 노출되는 전자부품의 구조용 부품으로 적용에 유리한 점이 있다.

본 고안에 의한 프로브 카드의 탐침으로 사용되는 백금 베이스의 합금은, 절곡에 대한 강한 내성을 갖고, 피로도 특성(fatigue characteristics)이 종래의 텅스텐 베이스 합금보다 우수한 특성을 갖는다. 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 고안이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

따라서, 상술한 본 고안에 따르면, 텅스텐, 텅스텐 베이스 합금 대신에 백금 베이스의 합금을 탐침의 재질로 사용함으로써, 첫째, 인장강도가 우수하며, 표면 상태가 텅스텐에 비해 더욱 매끄럽고, 절곡시에 텅스텐과 같이 미세한 금(crack)의 발생이 없으며, 경도가 뛰어나기 때문에 미세 피치형(fine pitch type) 가공능력이 탁월하여, 고집적화되고 수 백개 이상의 많은 패드를 갖는 반도체 소자의 EDS 검사에 사용되는 프로브 카드에 적용하였을 때 더욱 유리한 효과가 있다.

둘째, 프로브 카드 조립시 탐침의 납땜을 용이하게 하기 위해 탐침의 외주면 표면에 납땜용 플레이팅층을 추가로 형성해야 하는 번거로움이 없어진다.

셋째, 본 고안에 의한 백금 베이스 합금은 표면의 결정 상태가 매끄럽기 때문에 탐침을 프로브 카드로 사용시, 빈번하게 클리닝을 해야 할 필요가 없으며, 클리닝이 되는 상태가 종래의 텅스텐에 비해 탁월하게 우수하다.

넷째, 응력완화(fatigue) 특성이 기존의 텅스텐 탐침과 비교하여 더욱 양호하기 때문에 프로브 카드에 조립되었을 때, 얼라인(align)을 자주 실시해야 하는 문제점을 개선할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 프로브 카드용 탐침을 설명하기 위해 도시한 탐침의 단면도이다.

도 2는 본 고안에 의한 프로브 카드용 탐침을 설명하기 위해 도시한 탐침의 단면도이다.

Claims (9)

1. 백금(Pt) 베이스의 합금 재질인 원통형 탐침 본체; 및

   상기 탐침 본체의 일단에 형성된 테이핑부를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
2. 제1항에 있어서,

   상기 백금(Pt) 베이스의 탐침 본체는 백금(Pt) 및 니켈(Ni)의 함량이 99.5 % 이상인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
3. 제1항에 있어서,

   상기 백금 베이스의 탐침 본체는 백금(Pt)의 함량이 50 ~ 80 %인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
4. 제1항에 있어서,

   상기 백금 베이스의 탐침 본체는 크롬(Cr)과 철(Fe)의 함량이 3 % 이하인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
5. 제1항에 있어서,

   상기 백금 베이스의 탐침 본체는 철(Fe)의 함량이 0.5 % 이하인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
6. 제1항에 있어서,

   상기 테이핑부는 길이가 0.5 ~ 3 ㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
7. 제1항에 있어서,

   상기 탐침 본체의 구경은 40 ~ 200㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.
8. 제1항에 있어서,

   상기 테이핑부 끝단의 구경은 10 ~ 30㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 프로브 가드용 탐침.
9. 제1항에 있어서,

   상기 탐침 본체는 하나 이상의 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 탐침.