KR20040018871A - 수직식 프로브 장치 - Google Patents

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KR20040018871A
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Abstract

본 발명은 반도체 집적 회로의 성능을 검사하는 수직식 프로브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 집적 회로의 신호 전송 성능을 검사하는 프로브 장치에서 검사 대상에 대해 코일 스프링을 이용하여 수직식으로 테스트하는 수직식 프로브 장치에 관한 것이다.
본 발명은 검사 대상 마이크로 칩에 접촉하여 전류가 전도되도록 하는 마이크로핀(210); 상기 마이크로핀(210)에 탄성 복원력을 제공하는 코일 스프링(220); 상기 마이크로핀(210)과 상기 코일 스프링(220)을 수납하여 지지하기 위한 틀을 제공하는 고정 블럭부(160); 상기 마이크로 칩으로의 전류 전송을 위한 임피던스를 매칭하는 임피던스 보드(240); 상기 마이크로핀(210)과 상기 임피던스 보드(240) 사이의 전류의 흐름을 전달하기 위한 신호 전달용 라인 패턴을 제공하는 인터페이스 보드(230)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 수직식 스프링 방식에 따라 검사 대상에 대해 그 접촉되는 수량을 많이 할 수 있어 여러 개의 대상물에 대해 전류를 동시에 흐르게 함으로써 검사의 효율을 향상시키게 된다.

Description

수직식 프로브 장치{Vertical Type Probe Device}
본 발명은 반도체 집적 회로의 성능을 검사하는 수직식 프로브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 집적 회로의 신호 전송 성능을 검사하는 프로브 장치에서 검사 대상에 대해 코일 스프링을 이용하여 수직식으로 테스트하는 수직식 프로브 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스(Device)를 제조하기 위해서는 반도체 웨이퍼(Wafer) 상에 정밀 사진 전사 기술 등을 이용하여 다수의 반도체 디바이스를 형성하고 이후 각각의 디바이스를 절단하게 된다. 이러한 반도체 디바이스 제조 공정에서는 종래부터 프로브 장치를 이용하여 반완성품인 반도체 디바이스의 전기적 특성의 측정을 반도체 웨이퍼의 상태로 실시하고, 그 테스트 결과 양품이라고 판정된 것만을 패키징 등의 후공정에 보냄으로써 생산성의 향상을 꾀하고 있다.
이러한 테스트는 반도체 웨이퍼의 전극 패드에 프로브팁을 접촉시키고 이 프로브팁을 통하여 테스터에 의해 전기적 특성의 측정을 실시한다.
근래에는 반도체 디바이스가 점점 미세화하여 회로의 집적도가 높아지고 있으며 전극 패드의 사이즈가 미세화되고, 그 전극 패드의 간격도 매우 좁아지고 있다. 따라서, 프로브 장치의 한정된 공간에 수백 개의 프로브팁을 필요로 하게 되고 동시에 프로브팁의 전극 패드의 중심부에 정확하면서 안정적으로 접촉되도록 하는 기술을 필요로 하고 있다.
도 1은 종래 프로브 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
종래 프로브 장치(100)는 프로브팁(Needle Pin)(110), 지지대(120), 회로기판(130), 땜납(140), 반도체 집적 회로(150), 전극 패드(152), 고정 블럭부(160)를 포함한다.
즉, 프로브팁(110)은 통상 니들(Needle) 형상이고, 도 1의 (가)와 같이 회로기판(130)상에 지지대(120)에 의해 지지되고 그 일측이 땜납(140)으로 결합되어 있다. 또한, 프로브팁(110)은 도 1의 (나)와 같이 고정 블럭부(160)에 둘러싸여 보호되고 있다. 그리고, 프로브팁(110)은 봉(Bar) 형태의 다른 일측이 절곡되어 경사부(110b)가 형성되고, 그 끝 부분에는 접촉단부(110a)가 형성되어 있다.
이러한 형상의 프로브팁(110)은 반도체 집적 회로(150)의 전극 패드(152)에 그 접촉단부(110a)가 접촉됨으로써 반도체 집적 회로(150)의 테스트가 이루어지는 것이다. 소형 전자 소자는 기능성 및 신뢰성을 검증하기 위하여 제조 공정 중에 일련의 검사 과정을 거치게 된다. 그러나, 웨이퍼 상의 모든 칩이 웨이퍼 프로브 검사에서 양호한 것으로 판명되는 것이 아니기 때문에 100 % 미만의 수율을 얻게 된다.
웨이퍼는 각각의 칩으로 잘려지고, 양호한 칩은 조립되어 패키징된다. 결함이 있는 소자를 파손시키기 위해, 패키징된 소자는 번인 기판 상의 소켓에 탑재되고 8 시간 내지 72 시간의 번인 기간 동안 125 ~ 150 ℃의 온도에서 전기적으로 동작되어 다이나믹 번인 과정을 거치게 된다. 번인 검사는 파손 메커니즘을 촉진시켜 소자의 초기 파손 및 고장을 일으키도록 하며, 이러한 결함이 있는 소자가 상업적으로 사용되기 전에 기능성 전기 검사에 의해 가려낼 수 있게 하는 것이다.
완전 기능 검사는 패키징된 소자에 실시되며, 소자의 최대 동작 속도에 의해 각각의 소자를 분류하기 위하여 패키징된 소자를 다양한 동작 속도에서 동작시키게 된다. 패키징된 소자를 분류하여 검사하는 것도 역시 번인 과정 동안 파손되는 소자를 제거할 수 있게 한다.
이러한 검사 과정에서 도 1의 프로브팁(110)은 끝 부위의 절곡에 의해 그 경사부(110b)의 경사각이 큰 상태에 있다. 이 때문에 접촉단부(110a)가 전극 패드(152)와의 접촉시 전극 패드(152)와 반복되는 접촉에 의해 접촉단부(110a)가 계속해서 반복 압력을 받게됨에 따라 그 접촉단부(110a)가 반도체 집적 회로(150)의 전극 패드(152)에 눌리어지면서 필요 이상의 슬립이 발생하게 된다.
이에 따라 접촉단부(110a)가 전극 패드(152)에 눌려질 때 전극 패드(152)에서 이동 범위가 커지게 되어 전극 패드(152)의 중심부를 벗어나게 된다. 이 때문에 접촉단부(110a)의 직경이 커져야만 전극 패드(152)와의 접촉 상태를 양호하게 할 수 있는데, 접촉단부(110a)가 전극 패드(152)로부터 슬립량(이동거리)이 커지게 됨에 따라 전극 패드(152)의 중심을 벗어나는 것을 감안하여 접촉단부(110a)의 직경을 작게 할 수 밖에 없어 결국 접촉 불량을 야기시키게 된다.
또한, 접촉단부(110a)가 반복되는 전극 패드(152)와의 접촉으로 그 접촉단부(110a)에는 점차적으로 변형(휨)이 발생하여 전극 패드(152)의 중심부에 안정적으로 접촉되지 못함으로 인해 접촉단부(110a)의 보정 시간이 빨리 도래되는 문제점과 아울러 사용중 계속되는 접촉단부(110a)의 변형으로 더욱 나빠지게 되어 반도체 웨이퍼의 수율 관리에 상당한 악영향을 주고, 그에 따라 생산성을 크게 저하시키는 문제점을 갖게 된다.
또한, 상기한 니들 형상의 프로브 장치로는 다수의 프로브팁(110)으로 다수의 전극 패드(152)를 동시에 테스트 하는데는 한계가 있으며, 전술한 웨이퍼 레벨의 번인 테스트에 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
그리고, 프로브팁(110)은 수작업에 의해 제작되므로, 장래적으로도 면 어레이 대응성, 고밀도화, 하중의 저감, 및 위치의 고정밀화를 실현하는 것이 곤란하다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 반도체 집적 회로의 신호 전송 성능을 검사하는 프로브 장치에서 검사 대상에 대해 코일 스프링을 이용하여 수직식으로 검사하는 수직식 프로브 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 프로브 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직식 프로브 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 마이크로핀의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 제 1 실시예에 따른 프로브 장치를 이용해 검사 대상을 측정하는 모습을 나타낸 도면,
도 5는 코일 스프링을 이용한 마이크로핀을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코일 스프링과 절연체를 이용한 수직식 프로브 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 7은 외통(Body)을 가지는 제1 및 제2 마이크로핀을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 프로브팁(Needle Pin) 120 : 지지대
130 : 회로기판 140 : 땜납
150 : 반도체 집적 회로 152, 232 : 전극 패드
160 : 고정 블럭부 200 : 프로브 장치
210 : 마이크로핀 220 : 코일 스프링
230 : 인터페이스 보드 240 : 임피던스 보드
310 : 접촉부 320 : 걸림턱
330 : 지지핀 510 : 절연체 외통
610 : 제1 마이크로핀 620 : 제2 마이크로핀
710 : 외통(Body)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회로기판에 고밀도로 집적되어 만들어진 다수의 마이크로 칩(Micro-chip)이 정상적인 상태인지를 검사하는 수직식 프로브 장치에 있어서, 상기 마이크로 칩에 직접 접촉하여 상기 마이크로 칩으로 전류가 전도되도록 하는 마이크로핀; 상기 마이크로핀이 상기 마이크로 칩에 접촉할 때 탄성 복원력을 제공하는 코일 스프링; 상기 마이크로핀과 상기 코일 스프링을 수납하여 지지하기 위한 틀을 제공하는 고정 블럭부; 상기 마이크로 칩으로의 전류 전송을 위한 임피던스를 매칭하는 임피던스 보드; 상기 마이크로핀과 상기 임피던스 보드 사이의 전류의 흐름을 전달하기 위한 신호 전달용 라인 패턴을 제공하는 인터페이스 보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적에 의하면, 회로기판에 고밀도로 집적되어 만들어진 다수의 마이크로 칩(Micro-chip)이 정상적인 상태인지를 검사하는 수직식 프로브 장치에 있어서, 상기 마이크로 칩에 직접 접촉하여 상기 마이크로 칩으로 전류가 전도되도록 하는 제1 마이크로핀; 상기 마이크로 칩으로의 전류 전송을 위한 임피던스를 매칭하는 임피던스 보드; 상기 마이크로핀과 상기 임피던스 보드 사이의 전류의 흐름을 전달하기 위한 신호 전달용 라인 패턴을 제공하는 인터페이스 보드; 상기 인터페이스 보드에 직접 접촉하여 전류가 전도되도록 하는 제2 마이크로핀; 상기 제1 마이크로핀과 상기 제2 마이크로핀 사이에 위치하여 상기 제1 마이크로핀과 상기 제2 마이크로핀을 전기적으로 연결하며, 상기 제1 마이크로핀이 상기 마이크로 칩에 접촉할 때와 상기 제2 마이크로핀이 상기 인터페이스 보드에 접촉할 때 상기 제1 마이크로핀과 상기 제2 마이크로핀에 탄성 복원력을 제공하는 코일 스프링; 상기 마이크로핀과 상기 코일 스프링을 수납하여 지지하기 위한 틀을 제공하는 고정 블럭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 반도체 집적 회로(150)에 대해 프로브 장치를 이용하여 검사하는 개념에 대해 설명한다.
회로기판(PCB: Printed Circuit Board)은 판면에 다수의 칩들이 장착되고 이들 칩들이 판면에 형성된 연결용 버스(Bus)에 의해 연결되는 전자 부품이다. 버스는 회로기판의 판면에 그려져 있는 라인(Line)을 따라서 전도성 재질의 물질이 도포됨으로써 형성된다. 따라서, 라인 상에 도포된 전도성 물질이 조금이라도 벗겨지게 되면, 전기적 신호가 다른 칩으로 전송될 수 없게 되어 회로기판이 제기능을 수행하지 못하게 된다.
이들 칩들은 각각 다양한 기능을 수행할 수 있도록 되어 있고, 전기적 신호 등이 버스를 통해 각 칩들로 전송될 수 있도록 되어 있다. 이러한 회로기판이 고밀도로 집적되어 만들어진 칩이 고밀도 집적 마이크로 칩(Micro-chip)이고, 마이크로 칩은 전자 제품에 장착되어 제품의 성능을 결정하는 중요한 역할을 수행한다. 따라서, 전자 제품의 마이크로 칩이 정상적인 상태인지를 확인하기 위하여 검사장치에 의해 검사될 필요가 있다. 이러한 검사를 수행하기 위하여, 프로브 장치(Probe Device)가 채용되고, 다수의 프로브 장치는 검사용 소켓장치(Socket Device)에 장착되어 사용된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직식 프로브 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에서 도 1과 동일한 기능을 하는 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 이미 기술하였으므로 생략한다.
제1 실시예에 따른 수직식 프로브 장치(200)는 마이크로핀(210), 코일 스프링(220), 고정 블럭부(160), 인터페이스 보드(230), 임피던스 메인보드(240) 등을 포함한다.
마이크로핀(210)은 검사 대상인 마이크로 칩에 직접 접촉하여 마이크로 칩으로 전류가 전도되도록 한다. 따라서, 마이크로핀(210)은 전도성 재질, 예컨대 구리 계열 합금인 베리륨 카파(BeCu), 철합금(SK4), 텅스텐, 티타늄 등으로 제작되며, 강도를 높이기 위한 열처리가 가능한 재질을 사용한다.
마이크로핀(210)은 도 3에 도시된 바와 같이 접촉부(310)와 걸림턱(320), 지지핀(330)으로 구성된다. 즉, 마이크로핀(210)의 일측에 마이크로 칩과의 접촉을 위한 원기둥 형상의 접촉부(310)가 형성되고, 접촉부(310)에 연장하여 원기둥 형상의 걸림턱(320)이 접촉부(310)의 직경보다 더 큰 직경으로 접촉부(310)와 일체로 형성되며, 마이크로핀(210)의 다른 일측으로 코일 스프링(220)이 삽입되도록 걸림턱(320)에 연장하여 원기둥 형상의 지지핀(330)이 길게 형성되어 있다. 이 지지핀(330)에는 코일 스프링(220)이 삽입되고 걸림턱(320)에 의해 코일 스프링(220)이 지지된다.
종래 마이크로핀(210)의 직경은 200 ㎛로서 반도체 집적 회로 패키지(Package) 기준으로 피치(Pitch) 400 ㎛이하는 검사하는데 어려움이 있었으나, 본 발명의 마이크로핀(210)은 80 ㎛ 이하로 제작함으로써 그보다 좁은 피치를 가지는 검사 대상물에 대한 측정이 가능하게 되었다.
코일 스프링(220)은 마이크로핀(210)의 접촉부(310)가 마이크로 칩에 접촉될 때 탄성 복원력을 제공하게 된다. 또한, 코일 스프링(220)은 인터페이스 보드(230)에서 마이크로 칩으로 전류가 흐르도록 전도성 물질로 이루어진다. 그리고, 코일 스프링(220)은 지지핀(330)을 수납할 수 있도록 지지핀(330)의 직경보다 더 큰 직경을 가지며 지지핀(330)보다 더 길게 형성된다.
고정 블럭부(160)는 절연 제재로 만들어지고 고정 블럭부(160)의 상부측은 마이크로핀(210)의 배열에 위치적으로 일직선으로 정렬된 복수개의 상부 관통구멍들이 형성되어 있다. 상기 상부 관통구멍 속으로 마이크로핀(210)의 접촉부(310)가 삽입되어 외부로 돌출되어 있다. 또한, 고정 블럭부(160)의 하부측으로 하부 관통구멍이 형성되어 마이크로핀(210)의 지지핀(330)을 감싸고 있는 코일 스프링(220)이 상기 하부 관통구멍으로 돌출되도록 되어 있다.
고정 블럭부(160)의 재질은 절연 재료로서 3.15 정도의 비 유전율값을 갖는 PEI(Poly Ether Imide)와 강도 및 가공성이 좋은 엔지니어링 프라스틱(TORON) 또는 세라믹(알루미나) 등을 사용하는게 적합하다.
임피던스 메인보드(240)는 검사 대상으로의 전류 전송을 위한 임피던스를 매칭하는 보드이다. 보드에서의 특성 임피던스의 매칭은 프로브 장치(200)로부터 검사 대상까지의 전송선에서 손실을 최소화하기 위해 50 Ω을 특성 임피던스의 기준으로 한다. 이는 전송 이론에서 손실 계수(Factor)가 77 Ω에서 가장 작고 전력 전달은 30 Ω에서 가장 크다는 근거에서 50 Ω으로 정한 것이다.
인터페이스 보드(230)는 마이크로핀(210)과 임피던스 보드(240) 사이의 전류의 흐름을 전달하기 위한 신호 전달용 라인 패턴을 제공한다. 프로브 장치(200)는 검사 대상인 마이크로 칩에서 극소 피치의 디바이스를 측정하는 것이므로 그에 맞는 신호 전달용 보드가 필요한데 인터페이스 보드(230)가 이러한 기능을 담당한다. 이 인터페이스 보드(230)에는 마이크로핀(210)이 삽입된 코일 스프링(220)이 접촉하는 전극 패드(232)가 형성되어 있다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 프로브 장치를 이용해 검사 대상을 측정하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 4에서도 도 1 및 도 2와 동일한 기능을 하는 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 프로브 장치는 마이크로핀(210)의 지지핀(330)에 코일 스프링(220)이 삽입되어 제작된 프로브 장치이다. 마이크로핀(210)의 일측은 마이크로 칩과의 접촉을 위한 접촉부(310)가 형성되고 다른 일측에는 인터페이스 보드(230)와의 접촉을 위한 코일 스프링(220)이 삽입되어 있다. 이때, 코일 스프링(220)은 마이크로핀(210)의 지지핀(330)보다 더 길게 형성되어 있다. 따라서, 지지핀(330)보다 길게 형성된 코일 스프링(220)은 고정 블럭부(160)의 하부 관통구멍으로 돌출되어 인터페이스 보드(230)의 전극 패드(232)에 접촉하게 된다.
따라서, 프로브 장치를 이용하여 마이크로 칩을 검사할 때 고정 블럭부(160)의 상부 관통구멍으로 돌출된 마이크로핀(210)의 접촉부(310)는 피 측정물인 마이크로 칩의 전극에 접촉되고, 고정 블럭부(160)의 하부 관통구멍으로 돌출된 코일 스프링(220)은 인터페이스 보드(230)의 전극 패드(232)에 접촉되는 것이다.
도 5는 코일 스프링을 이용한 마이크로핀을 나타낸 도면이다.
도 5에서, 도 2와 동일한 기능을 하는 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
도 5에서는 마이크로핀(210)을 수납하면서 마이크로핀(210)이 상하로 움직일 때 지지해 주는 역할을 하는 절연체 외통(510)을 구비하게 된다.
절연체 외통(510)은 상하가 개구된 원통형상으로 구성되며, 내부가 빈 형상으로 구성된다. 그리고, 절연체 외통(510)의 상단부는 내측으로 절곡부가 형성되어 마이크로핀(210)의 걸림턱(320) 단부가 상기 절곡부에 걸리도록 함으로써 마이크로핀(210)이 절연체 외통(510) 외부로 무단 돌출되는 것을 방지시킨다. 이에 반해 도 2 및 도 4는 절연체 외통(510) 없이 고정 블럭부(160)의 내부로 관통된 삽입구로 마이크로핀(210) 및 코일 스프링(220)이 돌출되도록 함으로써 고정 블럭부(160)의 내벽에 의해 상하 움직임에 대한 지지가 이루어지는 것이다.
도 5에 예시된 바와 같이 절연체 외통(510)의 표면 두께는 약 40 ㎛로 제작하고, 마이크로핀(210)의 두께는 80 ㎛ 이하로 제작하며, 절연체 외통(510)의 외부로 마이크로핀(210)이 200 ㎛ 정도 돌출되도록 제작한다. 그리고, 절연체 외통(510) 또는 고정 블럭부(160)의 상부 관통구멍으로 돌출된 마이크로핀(210)의 끝에서부터 하부 관통구멍으로 돌출된 코일 스프링(220)의 끝 부분까지는 8,000 ㎛ 정도가 되도록 제작한다. 물론, 상기 수치는 예시적으로 나타낸 것이므로 상기 수치 이하 또는 그 이상으로도 제작할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코일 스프링과 절연체를 이용한 수직식 프로브 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에서 도 1 및 도 2와 동일한 기능을하는 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 이미 기술하였으므로 생략한다.
제2 실시예에 따른 수직식 프로브 장치(600)는 고정 블럭부(160)의 상부 관통구멍으로 제1 마이크로핀(610)이 돌출되어 있고, 고정 블럭부(160)의 내부로 삽입되어 있는 제1 마이크로핀(610)의 다른 일측으로 코일 스프링(220)이 삽입되어 있으며, 제1 마이크로핀(610)이 삽입되어 있는 코일 스프링(220)의 다른 일측으로 제2 마이크로핀(620)이 삽입되어 고정 블럭부(160)의 하부 관통구멍으로 돌출되어 있다.
즉, 코일 스프링(220)의 양단부에 제1 마이크로핀(610)과 제2 마이크로핀(620)이 각각 삽입되어 있어서, 고정 블럭부(160)의 상부 관통구멍으로 돌출된 제1 마이크로핀(610)은 피 측정물인 마이크로 칩의 전극에 접촉되고, 고정 블럭부(160)의 하부 관통구멍으로 돌출된 제2 마이크로핀(620)은 인터페이스 보드(230)의 전극 패드(232)로 접촉되는 것이다.
제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)은 모두 도 3에 도시된 바와 같이 접촉부, 걸림턱, 및 지지핀으로 구성되고, 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)의 접촉부는 모두 지지핀보다 더 길게 형성되어 있다. 이는 검사를 위해 제1 마이크로핀(610)의 접촉부가 고정 블럭부(160)의 상부 관통구멍을 관통하여 외부로 돌출되어야 하고, 제2 마이크로핀(620)의 접촉부가 고정 블럭부(160)의 하부 관통구멍을 관통하여 외부로 돌출되어야 하기 때문이다.
따라서, 제1 마이크로핀(610)의 접촉부는 검사 대상인 마이크로 칩의 전극에첩촉하게 되고, 제2 마이크로핀(620)의 접촉부는 인터페이스 보드(230)의 전극 패드(232)에 접촉하게 된다.
제2 실시예에 따른 수직식 프로브 장치(600)에 있어서도 고정 블럭부(160)의 내부로 삽입된 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)이 고정 블럭부(160)의 내벽에 의해 지지되도록 하거나, 도 7과 같이 외통(710)에 의해 지지되도록 할 수 있다.
도 7은 외통(Body)을 가지는 제1 및 제2 마이크로핀을 나타낸 도면이다.
도 7에서, 외통(710)은 상하가 개구된 원통형상이며, 내부가 빈 형상을 가진다. 외통(710)의 상하 양단부는 내측으로 절곡된 절곡부가 각각 형성되어 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)의 걸림턱이 각각 상기 상단 및 하단 절곡부에 걸리도록 함으로써 코일 스프링(220)에 의한 탄성 작용으로 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)이 외통(710)의 외부로 돌출되는 것을 방지하게 된다. 도 7의 외통(710)은 프로브 자체에 포함된 전도체로써 그 내부에 제1 마이크로핀(610)과 코일 스프링(220) 및 제2 마이크로핀(620)을 포함하여 독립된 일체를 이룬다.
제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)의 접촉부는 검사하고자 하는 마이크로 칩이나 회로기판에 직접 접촉되는 부분이며, 상기 접촉부에 연장하여 원통형상의 걸림턱이 상기 접촉부의 직경보다 더 큰 직경으로 상기 접촉부와 일체로 형성되어, 상기 걸림턱의 외주면이 외통(710)의 내주면에 접촉되어 상하로 유동됨에 의해 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)의 측면 유동이 방지되며, 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)이 상하로만 안정되게 유동된다.
또한, 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)은 전기적으로 상호간에 연결되어야 하므로, 전도체 재질로 만들어진 코일 스프링(220)에 의해 상호 전기적으로 연결된다. 코일 스프링(220)은 제1 마이크로핀(610)의 지지핀과 제2 마이크로핀(620)의 지지핀 사이에 설치되어 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)에 탄성 복원력을 제공한다.
따라서, 검사하고자 하는 마이크로 칩이 제1 마이크로핀(610)에 압착 접촉되고, 제2 마이크로핀(620)의 접촉부가 인터페이스 보드(230)의 전극 패드(232)에 압착 접촉되는 경우, 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)이 소정 거리로 유동되어 검사 칩 단자와 기판 단자들간에 균등한 접촉이 이루어지게 하여 칩 검사의 신뢰성이 향상된다.
또한, 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)을 전기적으로 연결시키기 위해 외통(710)의 내주면을 통해 전류의 전도가 이루어지도록 외통(710)을 전도체 재질로 형성한다.
즉, 상기와 같이 구성된 제2 실시예에 따른 수직식 프로브 장치(600)를 이용하여 반도체 집적 회로를 검사할 때, 프로브 장치(600)의 양단부에 형성된 제1 마이크로핀(610) 및 제2 마이크로핀(620)이 코일 스프링(220)의 탄성 작용에 의해 상하로 소정 유동되어 접촉력을 증가시킨다.
또한, 제1 실시예에 따른 수직식 프로브 장치(200)를 이용할 경우, 코일 스프링(220)이 전극 패드(232)에 직접 접촉하게 되므로 그 접촉되는 수량을 많이 할 수 있어 여러 개의 대상물에 대해 전류를 동시에 흐르게 함으로써 검사의 효율성을향상시키게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 프로브 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼의 입출력 패드, LCD 판넬 및 각종 칩 부품의 입출력 패드에 전기적 신호를 인가하여 개방(Open), 쇼트(Short), 및 각종 특성을 검사하는데 유용하게 사용할 수 있으며 그 검사 성능이 향상된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 입출력 패드, LCD 판넬 및 각종 칩 부품의 입출력 패드에 전기적 신호를 인가하여 개방(Open), 쇼트(Short), 및 각종 특성을 검사하는데 유용하게 사용할 수 있으며 그 검사 성능이 향상된다.
또한, 프로브 장치의 마이크로핀을 다수로 구성함으로써 다수의 검사 대상의 전극 패드를 동시에 테스트 할 수 있으며, 웨이퍼 레벨의 번인 테스트에 용이하게적용할 수 있다.
그리고, 코일 스프링의 탄성 작용에 의해 전극 패드에 대한 마이크로핀 및 코일 스프링의 접촉력을 증가시키며, 코일 스프링이 그 접촉되는 수량을 많이 할 수 있어 여러 개의 대상물에 대해 전류를 동시에 흐르게 함으로써 검사의 효율을 향상시키게 된다.

Claims (19)

  1. 회로기판에 고밀도로 집적되어 만들어진 다수의 마이크로 칩(Micro-chip)이 정상적인 상태인지를 검사하는 수직식 프로브 장치에 있어서,
    상기 마이크로 칩에 직접 접촉하여 상기 마이크로 칩으로 전류가 전도되도록 하는 마이크로핀(210);
    상기 마이크로핀(210)이 상기 마이크로 칩에 접촉할 때 탄성 복원력을 제공하는 코일 스프링(220);
    상기 마이크로핀(210)과 상기 코일 스프링(220)을 수납하여 지지하기 위한 틀을 제공하는 고정 블럭부(160);
    상기 마이크로 칩으로의 전류 전송을 위한 임피던스를 매칭하는 임피던스 보드(240);
    상기 마이크로핀(210)과 상기 임피던스 보드(240) 사이의 전류의 흐름을 전달하기 위한 신호 전달용 라인 패턴을 제공하는 인터페이스 보드(230)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로핀(210)의 일측으로 상기 마이크로 칩과의 접촉을 위한 원기둥 형상의 접촉부(310)가 형성되고, 상기 접촉부(310)에 연장하여 원기둥 형상의 걸림턱(320)이 상기 접촉부(310)의 직경보다 더 큰 직경으로 상기 접촉부(310)와 일체로 형성되며,
    상기 마이크로핀(210)의 다른 일측으로 상기 코일 스프링(220)이 삽입되도록 상기 걸림턱(320)에 연장하여 원기둥 형상의 지지핀(330)이 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지핀(330)에는 상기 코일 스프링(220)이 삽입되고 상기 걸림턱(320)에 의해 상기 코일 스프링(220)이 지지되는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 스프링(220)은 상기 인터페이스 보드(230)에서 상기 마이크로 칩으로 전류가 흐르도록 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코일 스프링(220)은 상기 마이크로핀(210)의 상기 지지핀(330)을 수납할 수 있도록 상기 지지핀(330)의 직경보다 더 큰 직경을 가지며 상기 지지핀(330)보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 블럭부(160)는,
    상부측이 상기 다수의 마이크로핀(210)의 배열에 위치적으로 일직선으로 정열된 다수개의 상부 관통구멍들이 형성되어 있고, 상기 상부 관통구멍 속으로 상기 마이크로핀(210)의 일측이 삽입되어 외부로 돌출되어 있으며,
    하부측으로 하부 관통구멍이 형성되어 상기 마이크로핀(210)의 다른 일측을 감싸고 있는 상기 코일 스프링(220)이 상기 하부 관통구멍으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 메인보드(240)에서 특성 임피던스 값은 50 Ω을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터페이스 보드(230)에는 상기 마이크로핀(210)이 삽입되어 있는 상기 코일 스프링(220)과 접촉하기 위한 전극 패드(232)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 블럭부(160)에는 상기 마이크로핀(210)을 수납하면서 상기 마이크로핀(210)이 상하로 움직일 때 지지해 주는 절연체 외통(510)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  10. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 블럭부(160)의 상부 관통구멍으로 돌출된 상기 마이크로핀(210)의 접촉부(310)는 상기 마이크로 칩의 전극에 접촉되고, 상기 고정 블럭부(160)의 하부 관통구멍으로 돌출된 상기 코일 스프링(220)은 상기 인터페이스 보드(230)의 상기 전극 패드(232)에 접촉되는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연체 외통(510)은 상하가 개구된 원통형상이고, 내부가 빈 형상으로 구성되며, 상기 절연체 외통(510)의 상단부는 내측으로 절곡부가 형성되어 상기 마이크로핀(210)의 걸림턱 단부가 상기 절곡부에 걸리도록 된 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  12. 회로기판에 고밀도로 집적되어 만들어진 다수의 마이크로 칩(Micro-chip)이 정상적인 상태인지를 검사하는 수직식 프로브 장치에 있어서,
    상기 마이크로 칩에 직접 접촉하여 상기 마이크로 칩으로 전류가 전도되도록 하는 제1 마이크로핀(610);
    상기 마이크로 칩으로의 전류 전송을 위한 임피던스를 매칭하는 임피던스 보드(240);
    상기 마이크로핀(210)과 상기 임피던스 보드(240) 사이의 전류의 흐름을 전달하기 위한 신호 전달용 라인 패턴을 제공하는 인터페이스 보드(230);
    상기 인터페이스 보드(230)에 직접 접촉하여 전류가 전도되도록 하는 제2 마이크로핀(620);
    상기 제1 마이크로핀(610)과 상기 제2 마이크로핀(620) 사이에 위치하여 상기 제1 마이크로핀(610)과 상기 제2 마이크로핀(620)을 전기적으로 연결하며, 상기 제1 마이크로핀(610)이 상기 마이크로 칩에 접촉할 때와 상기 제2 마이크로핀(620)이 상기 인터페이스 보드(230)에 접촉할 때 상기 제1 마이크로핀(610)과 상기 제2 마이크로핀(620)에 탄성 복원력을 제공하는 코일 스프링(220);
    상기 마이크로핀(210)과 상기 코일 스프링(220)을 수납하여 지지하기 위한 틀을 제공하는 고정 블럭부(160)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고정 블럭부(160)는, 상부측이 상기 다수의 제1 마이크로핀(610)의 배열에 위치적으로 일직선으로 정열된 다수개의 상부 관통구멍들이 형성되어 있고, 상기 상부 관통구멍 속으로 상기 마이크로핀(210)의 일측이 삽입되어 외부로 돌출되어 있으며, 상기 고정 블럭부(160)의 내부로 삽입되어 있는 상기 제1 마이크로핀(610)의 다른 일측으로 상기 코일 스프링(220)이 삽입되어 있으며,
    하부측으로 하부 관통구멍이 형성되고, 상기 제1 마이크로핀(610)이 삽입되어 있는 상기 코일 스프링(220)의 다른 일측으로 상기 제2 마이크로핀(620)의 일측이 삽입되며, 상기 제2 마이크로핀(620)의 다른 일측은 상기 고정 블럭부(160)의 상기 하부 관통구멍으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로핀(610) 및 상기 제2 마이크로핀(620)의 재질은,
    전도성 재질 및 강도를 높이기 위한 열처리가 되는 재질인 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 코일 스프링(220)은 전도성 재질로 된 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 고정 블럭부(160)의 상기 상부 관통구멍으로 돌출된 상기 제1 마이크로핀(610)은 상기 마이크로 칩의 전극에 접촉되고,
    상기 고정 블럭부(160)의 상기 하부 관통구멍으로 돌출된 상기 제2 마이크로핀(620)은 상기 인터페이스 보드(230)에 접촉되는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로핀(610) 및 상기 제2 마이크로핀(620)은,
    일측으로 상기 마이크로 칩과의 접촉을 위한 원기둥 형상의 접촉부가 형성되고, 상기 접촉부에 연장하여 원기둥 형상의 걸림턱이 상기 접촉부의 직경보다 더 큰 직경으로 상기 접촉부(310)와 일체로 형성되며,
    다른 일측으로 상기 코일 스프링(220)이 삽입되도록 상기 걸림턱에 연장하여 원기둥 형상의 지지핀이 짧게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 코일 스프링(220)은, 상기 제1 마이크로핀(610) 및 상기 제2 마이크로핀(620)의 지지핀을 수납할 수 있도록 양단 모두 상기 지지핀의 직경보다 더 큰 직경을 가지며,
    상기 인터페이스 보드(230)에서 상기 마이크로 칩으로 전류가 흐르도록 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로핀(610) 및 상기 제2 마이크로핀(620)의 접촉부는 모두 상기 지지핀보다 더 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직식 프로브 장치.
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