KR200460169Y1 - 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드의 구조를 개선하여 하방향으로 탐침블럭이 쳐지는 것을 방지하여 탐침니들이 웨이퍼 칩패드 접촉시 검사의 신뢰성을 확보하기 위한 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드에 관한 것이다.

이에 따라 본 고안의 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드는 링형상의 하부보강판과; 일정간격을 두고 슬릿이 형성되고, 가장자리를 따라 나사결합가능하게 결합공이 형성된 지지부재와, 상기 슬릿에 결합되는 탐침니들로 이루어진 복수의 탐침블럭과; 상기 슬릿과 탐침니들에 대응되게 장공이 형성되고, 상기 결합공에 대응되게 배치됨과 아울러 장공 사이에 복수의 관통홀이 형성된 지지면으로 이루어진 세라믹블럭과; 상기 세라믹블럭의 상부에 설치되며, 상기 탐침니들의 상단부에 접촉되는 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 상부에 설치되며, 고리형상의 상부보강판과; 상기 상부보강판의 중앙에 안착되며, 상기 탐침니들과 웨이퍼의 칩패드에 접촉시 탐침블럭의 휘지 않게 지지하는 복수의 블럭수평키가 형성된 센터보강판과; 상기 상부보강판의 상부에 설치되는 덮개판으로 구성되되, 상기 세라믹블럭의 관통홀에 나사결합되는 헬리코일(H)이 구비되고, 나사 또는 볼트 등의 고정수단이 상기 탐침블럭의 결합공에 끼워져 상기 헬리코일에 체결되어 상기 세라믹블럭에 결합된 탐침블럭이 하방향으로 쳐짐을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드{Probe card for semiconductor wafer inspection}

본 고안은 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드의 구조를 개선하여 하방향으로 탐침블럭이 쳐지는 것을 방지하여 탐침니들이 웨이퍼 칩패드 접촉시 검사의 신뢰성을 확보하기 위한 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로 프로브 카드(Probe card)는 반도체 제조공정 중에서 웨이퍼(Wafer)상에 구성된 개별 칩(Chip)의 전기적 특성을 검사하는데 사용되는 소모성 장비이다. 종래에도 여러가지 형태의 프로브 카드가 개발, 사용되고 있는데, 대체로 인쇄회로기판(PCB)에 다수개의 탐침니들(Probe needle)이 설치된 구조로 이루어지며, 상기 탐침니들이 각각 웨이퍼 상에 설치된 칩 패드(Chip pad)에 접촉하여 각 칩의 회로상태나 특성을 검사하게 된다.

본 출원인은 국내 특허공개 제2006-80635호(공개일자 ; 2006년 7월 10일)에서 반도체 소자 검침용 프로브 카드를 소개한 바 있다. 상기 공개특허에 개시된 프로브 카드는 나란히 적층된 인쇄회로기판 및 세라믹 기판과, 상기 인쇄회로기판과 세라믹 기판에 설치된 포고핀(Pogo pin), 상기 세라믹 기판의 하부에 설치되는 세라믹 블럭과 지지블럭 및 세라믹 바, 상기 세라믹 바에 설치되는 다수개의 탐침니들, 상기 세라믹 바아를 고정시켜 주는 하우징과 그 보강 구조물 등으로 구성되고, 상기 탐침니들의 상단은 세라믹 블럭에 설치된 통전구를 통해서 상기 포고핀에 연결된다.

상기 프로브 카드는 각 탐침니들의 하단부, 즉 웨이퍼 접촉단이 웨이퍼 상의 칩 패드에 접촉할 때 각 니들의 탄성 변위가 가능하기 때문에 상기 칩 패드의 손상을 방지함은 물론, 각 탐침니들의 수명을 연장시켜 주는 효과가 있다.

그러나 종래의 프로브 카드는 각 탐침니들이 통전구 및 포고핀(Pogo pin)을 통해서 인쇄회로기판에 연결되기 때문에 전기적인 접속 불량이 발생할 우려가 있으며, 전체적인 구성부품들이 다소 복잡하게 결합되어 있어서 분해 및 결합이 난해한 등 개선의 여지가 남아 있었다.

이에 따라 본 고안의 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드는 링형상의 하부보 강판과; 일정간격을 두고 슬릿이 형성되고, 가장자리를 따라 나사결합가능하게 결합공이 형성된 지지부재와, 상기 슬릿에 결합되는 탐침니들로 이루어진 복수의 탐침블럭과; 상기 슬릿과 탐침니들에 대응되게 장공이 형성되고, 상기 결합공에 대응되게 배치됨과 아울러 장공 사이에 복수의 관통홀이 형성된 지지면으로 이루어진 세라믹블럭과; 상기 세라믹블럭의 상부에 설치되며, 상기 탐침니들의 상단부에 접촉되는 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 상부에 설치되며, 고리형상의 상부보강판과; 상기 상부보강판의 중앙에 안착되며, 상기 탐침니들과 웨이퍼의 칩패드에 접촉시 탐침블럭의 휘지 않게 지지하는 복수의 블럭수평키가 형성된 센터보강판과; 상기 상부보강판의 상부에 설치되는 덮개판으로 구성되며, 상기 탐침블럭의 결합공에 헬리코일이 체결되고, 나사 또는 볼트 등의 고정수단이 관통홀을 통해 상기 헬리코일에 결합되어 상기 세라믹블럭에 결합된 탐침블럭이 하방향으로 쳐짐을 방지하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 고안의 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드는 탐침블럭과 세라믹블럭 및 세라믹블럭과 센터보강판 사이에 고정수단이 헬리코일에 체결되어 상기 탐침블럭의 쳐짐을 방지하여 상기 탐침니들이 웨이퍼 칩패드 접촉에 따른 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 고안을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 프로브 카드의 분해사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 프로브 카드의 결합된 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안은 링형상의 하부보강판(70)과; 슬릿에 결합되는 탐침니들(64)이 구비된 복수의 탐침블럭(60)과; 이 하부보강판(70)에 탄성지지되게 결합되며, 저면에 탐침블럭(60)이 설치되는 세라믹블럭(50)과; 상기 세라믹블럭(50)의 상부에 설치되며, 상기 탐침니들(64)의 상단부에 접촉되는 인쇄회로기판(10)과; 상기 인쇄회로기판(10)의 상부에 설치되며, 고리형상의 상부보강판(20)과; 상기 상부보강판(20)의 중앙에 안착되며, 상기 탐침니들(64)과 웨이퍼의 칩패드에 접촉시 탐침블럭(60)의 휘어지는 것을 방지하는 복수의 블럭수평키(34)가 형성된 센터보강판(30)과; 상기 상부보강판(20)의 상부에 설치되는 덮개판(40)으로 구성된다.

상기 하부보강판(70)는 인쇄회로기판(10)의 하면에 배치되며 고정나사(77)에 의해서 인쇄회로기판(10)을 관통하여 상부보강판(20)에 결합되며 인쇄회로기판(10)과 세라믹블럭(50)을 지지하는 기능을 한다.

그리고 하부보강판(70)은 세라믹블럭(50)을 둘러싸도록 배치되며, 상기 세라믹블럭(50)의 바깥둘레와 하부보강판(70)의 안쪽둘레 사이에는 고정나사(78)에 의해서 판스프링(75)이 체결된다. 그리고, 하부보강판(70)의 바깥둘레에는 세라믹블럭(50)의 유격을 조절하는 기판유격 조절키(72)가 설치된다. 상기 기판유격 조절 키(72)는 하부보강판(70)을 가로방향으로 관통하여 세라믹블럭(50)의 바깥둘레에 접촉한다.

상기 탐침블럭(60)은 일정간격을 두고 슬릿(Slit)이 형성되고, 가장자리를 따라 나사결합가능하게 복수의 결합공(62)이 형성된 지지부재(63)와, 상기 슬릿에 설치되며, 하단부가 웨이퍼의 칩패드(도시하지 않음)에 접촉되는 탐침니들(64)로 이루어진다.

상기 탐침니들(64)은 상기 탐침블럭(60)의 슬릿에 고정되어 상단부가 인쇄회로기판(10)의 패드에 직접 접촉되고, 하단부가 웨이퍼의 칩패드에 접촉한다.

상기 세라믹블럭(50)은 슬릿과 탐침니들(64)에 대응되게 복수의 장공(52)이 형성되고, 상기 결합공(62)에 대응되게 배치됨과 아울러 장공(52) 사이에 복수의 관통홀(53)이 형성된 지지면(55)으로 이루어진다. 그리고 상기 지지면(55)의 중앙 일측에 체결공(56)이 관통된다.

한편, 상기 세라믹블럭(50)의 관통홀(53)에 나사결합되는 헬리코일(H)이 구비되고, 나사 또는 볼트 등의 고정수단(90)이 상기 탐침블럭(60)의 결합공(62)에 끼워져 상기 헬리코일(H)에 체결되어 상기 세라믹블럭(50)에 결합된 탐침블럭(60)이 하방향으로 쳐짐을 방지할 수 있는 것이다.

상기 인쇄회로기판(10)은 탐침니들(64)을 통하여 웨이퍼(도시하지 않음)의 칩패드로 연결되는 통전회로를 구성하며, 인쇄회로기판(10)의 상면에는 프로브 카드의 종류와 제조업체를 선택하는 스위치(11)가 설치된다. 그리고, 인쇄회로기판(10)에는 다수개의 수평키 관통공(12,14)이 형성된다.

상기 상부보강판(20)는 고정나사(17)에 의해서 인쇄회로기판(10)의 상면에 부착되는 고리형 판체로서, 인쇄회로기판(10)을 물리적으로 지지해 주는 기능을 하며, 스위치 노출공(21)과 기판수평키(22)가 설치된다. 스위치 노출공(21)은 상기 스위치(11)를 위로 노출시키는 기능을 하며, 기판수평키(22)는 세라믹블럭(50)의 수평을 조절하는 기능을 한다. 상기 기판수평키(22)의 하단에는 접촉볼(23)이 구비되어 있어서 인쇄회로기판(10)의 수평키 관통공(12)을 관통하여 접촉볼(23)을 통해서 세라믹블럭(50)의 상면에 접촉된다. 상기 상부보강판(20)은 바람직하기로는 써스(sus)나 알루미늄 재질로 이루어지며, 바깥둘레에는 사방으로 확장된 보강팔(25)이 돌출되어 있다.

상기 센터보강판(30)은 상부보강판(20)의 중앙에 안치되는 원판형으로서, 인쇄회로기판(10)을 물리적으로 지지해 주는 기능을 하며, 피씨비 수평키(33)와 블럭수평키(34)가 설치되어 있다.

상기 피씨비 수평키(33)는 센터보강판(30)을 관통하여 접촉볼을 통해서 인쇄회로기판(10)의 상면에 접촉하며, 상기 블럭수평키(34)는 인쇄회로기판(10)에 형성된 수평키 관통공(14)을 통과하여 접촉볼을 통해서 탐침블럭(60)의 상면에 접촉한다. 그리고, 상기 피씨비 수평키(33)는 센터보강판(30)의 중심 부위에 X자 방향, 또는 방사형으로 배치하고, 상기 블럭수평키(34)는 센터보강판(30)을 가로지르는 지름방향으로 한줄로 배치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 인쇄회로기판(10)과 센터보강판(30)에는 세라믹블럭(50)의 체결공(56)이 대응되게 고정홀(15,36)이 형성되고, 상기 세라믹블럭(50)의 체결공(56) 에는 헬리코일(H)이 나사결합되어 상기 센터보강판(30)과 인쇄회로기판(10)의 고정홀(15,36)에 고정수단(90)이 끼워져 상기 체결공(56)의 헬리코일(H)에 체결된다. 이와 같이 상기 세라믹블럭(50)의 지지면(55)을 상기 센터보강판(30)에서 고정하여 세라믹블럭(50)의 지지면(55)의 쳐짐을 방지한다. 이로 인해 상기 세라믹블럭(50)의 저면에 설치된 탐침블럭(60)의 쳐짐을 방지할 수 있는 것이다.

상기 덮개판(40)은 상부보강판(20)과 센터보강판(30)을 덮어 보호하는 기능을 하며, 그 상면에는 두개의 손잡이(45)가 설치된다. 그리고, 덮개판(40)에는 스위치 노출공(41)과 수평키 노출공(42,43,44)이 형성되어 있어서, 스위치 노출공(41)을 통해서 스위치(11)가 작동가능하게 노출되고, 수평키 노출공(42,43,44)를 통해서 기판수평키(22)와 피씨비 수평키(33) 및 블럭수평키(34)의 머리부위가 각각 덮개판(40) 위로 노출된다. 상기 상부보강판(20)은 고정나사(47)에 의해서 덮개판(40)과 결합하고, 센터보강판(30)은 고정나사(48)에 의해서 덮개판(40)과 결합한다.

한편, 상기 헬리코일(H)은 단단한 재질로 스프링 형상으로 이루어지며, 내주면을 따라 고정수단(90,90')이 체결되는 것이다.

이하, 본 고안의 프로브 카드에 대한 조립방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세로방향으로 촘촘하게 슬릿(Slit)이 형성되어 있는 사각막대 형상의 탐침블럭(60)을 준비하고, 상기 슬릿에다 각각 탐침니들(64)을 하나씩 삽입한 다음, 상기 슬릿에 실리콘 또는 에폭시를 도포하여 탐침니들(64)을 고정시킨다.

이어서 상기 세라믹블럭(50)의 저면과 장공(52)에 상기 탐침블럭(60)의 지지 부재(63)가 차례로 결합한다. 이때 상기 세라믹블럭(50)과 탐침블럭(60)은 구조상 일반적인 고정수단을 체결하게 되면, 사용시 외부충격에 의해 연결부위가 파손되어 상기 탐침블럭(60)의 움직이거나 쳐짐이 발생되어 상기 탐침니들(64)에 의한 정확한 검사가 어려운점이 있어, 본 고안은 상기 세라믹블럭(50)의 관통홀(53)에 나사결합되는 헬리코일(H)이 구비되고, 나사 또는 볼트 등의 고정수단(90)이 상기 탐침블럭(60)의 결합공(62)에 끼워져 상기 헬리코일(H)에 체결되어 상기 세라믹블럭(50)의 저면에 탐침블럭(60)이 한층 안정적으로 결합됨에 따라 상기 탐침니들(64)의 동작에 따른 정확한 검사가 가능하여 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 것이다. 이어 각각 탐침니들(64)의 상단부(81), 즉 피씨비 접촉단을 정렬한다.

한편, 인쇄회로기판(10)은 회로 패턴 위에 도전성 물질이 도포되고, 다수개의 수평키 관통공(12,14) 천공된 상태로 제공된다. 그래서 상기 인쇄회로기판(10)의 평탄도와 수평키 관통공(12,14) 등을 확인하고, 그 상면에 스위치(11)와 콘덴서(도시하지 않음) 등 구성부품을 부착한다. 그리고, 인쇄회로기판(10)의 상면에는 상부보강판(20)을 위치시키고, 하면에는 하부보강판(70)을 위치시킨 다음, 고정나사(77)를 체결하여 인쇄회로기판(10)과 상부보강판(20) 및 하부보강판(70)을 하나로 결합한다. 또한, 상부보강판(20)에는 기판수평키(22)를 체결하고, 하부보강판(70)에는 기판유격키(72)을 체결한다. 이때, 상기 스위치(11)는 스위치 노출공(21)을 통해서 노출되도록 배치하고, 기판수평키(22)는 수평키관통공(12)을 관통하도록 배치한다.

그리고 상기 하부보강판(70)의 중앙부위에 탐침블럭(60)이 결합된 세라믹블 블럭(50)을 위치시키고, 각 탐침니들(64)의 상단부(81)가 피씨비 패드에 잘 접촉되는지 확인한 다음, 판스프링(75)을 하부보강판(70)에 고정나사(78)로 고정한다. 이렇게 하면, 판스프링(75)에 의해서 세라믹블럭(50)이 하부보강판(70)에 결합된다.

상기 센터보강판(30)에 피시비 수평키(33)와 블럭수평키(34)를 설치하고, 덮개판(40) 상면에는 손잡이(45)를 부착한 다음, 고정나사(48)을 이용하여 덮개판(40) 하면에 상기 센터보강판(30)을 결합한다. 이때, 피씨비 수평키(33)와 블럭수평키(34)는 그 머리부위가 덮개판(40)의 수평키 노출공(43,44)을 통해서 각각 노출되도록 배치한다.

한편, 상기 세라믹블럭(50)의 지지면(55)에 나사결합가능하게 복수의 체결공(56)이 형성되고, 이 체결공(56)에 헬리코일(H)이 결합되고, 상기 센터보강판(30)과 인쇄회로기판(10)에는 체결공(56)에 대응되게 고정홀(15,36)이 형성되어, 나사 또는 볼트 등의 고정수단(90')이 상기 고정홀(15,36)을 통해 상기 체결공(56)의 헬리코일(H)에 나사결합되어 상기 지지면(55)의 쳐짐을 방지하는 것이다.

이어서 상기 센터보강판(30)과 덮개판(40)을 상부보강판(20) 위에 올려 놓고, 덮개판(40) 위에서 고정나사(47)를 체결한다. 이렇게 하면, 센터보강판(30)은 상부보강판(20)의 중앙부위에 들어 않고, 기판수평키(22)의 머리부위는 수평키 노출공(42)을 통해서 노출된다. 그리고, 피씨비 수평기(33)의 하단은 인쇄회로기판(10)의 상면에 접촉하고, 블럭수평키(34)의 하단은 수평키 관통공(14)을 통과하여 탐침블럭(60)의 상면에 접촉한다.

이어 상기 탐침니들(64)의 하단부(82), 즉 웨이퍼 접촉단에 대한 라운 딩(Rounding) 작업을 실시하고, 평탄도 및 정렬작업을 실시한다. 여기서 라운딩 작업이란, 웨이퍼 칩패드에 대한 탐침니들(64)의 접촉 에러를 줄이기 위하여 웨이퍼 접촉단의 크기를 직경 6 ~ 8 ㎛ 정도의 원형으로 뾰족하게 가공하는 것을 말한다. 라운딩 작업을 하지 않은 웨이퍼 접촉단은 통상 크기가 50 X 50 ㎛ 정도인 사각형 형태로 제공되는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 프로브 카드는 고정나사(47)만 풀면, 센터보강판(30)과 덮개판(40)이 바로 분리되어 인쇄회로기판(10)의 상면이 그대로 노출된다. 따라서 인쇄회로기판(10)과 탐침니들(64)의 접촉불량은 물론, 탐침니들(64)이 인접한 니들 끼리 접촉된 상태, 즉 쇼트(Short) 여부를 손쉽게 점검할 수 있다.

또, 상기 고정나사(78)를 풀면, 세라믹블럭(50)과 탐침블럭(60)이 바로 분리되어 인쇄회로기판(10)의 하면이 그대로 노출된다. 따라서, 탐침니들(64)의 피씨비 접촉단(82)을 용이하게 재정렬하고, 인쇄회로기판(10)의 접촉상태도 손쉽게 점검할 수 있다.

또한, 상기 기판수평키(22)와 피씨비 수평키(33) 및 블럭수평키(34)가 모두 덮개판(40)의 수평키 노출공(42,43,44)으로 노출되어 상기 인쇄회로기판(10)과 세라믹블럭(50)의 평탄도를 용이하게 조절할 수 있다. 그리고, 기판유격키(72)를 이용하여 세라믹블럭(50)의 좌우 위치를 용이하게 조절할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 프로브 카드의 분해사시도,

도 2는 본 고안에 따른 프로브 카드의 결합된 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 ; 인쇄회로기판 11 ; 스위치

12,14 ; 수평키 관통공 20 ; 상부보강판

22 ; 기판수평키 30 ; 센터보강판

33 ; 피씨비 수평키 34 ; 블럭수평키

40 ; 덮개판 42,43,44 ; 수평키 노출공

45 ; 손잡이 50 ; 세라믹블럭

55 ; 블럭수용부 60 ; 탐침블럭

70 ; 하부보강판 72 ; 기판유격 조절키

75 ; 판스프링

Claims (2)

1. 링형상의 하부보강판(70)과;

   일정간격을 두고 슬릿이 형성되고, 가장자리를 따라 나사결합가능하게 결합공(62)이 형성된 지지부재(63)와, 상기 슬릿에 결합되는 탐침니들(64)로 이루어진 복수의 탐침블럭(60)과;

   상기 슬릿과 탐침니들(64)에 대응되게 장공(52)이 형성되고, 상기 결합공(62)에 대응되게 배치됨과 아울러 장공(52) 사이에 복수의 관통홀(53)이 형성된 지지면(55)으로 이루어진 세라믹블럭(50)과;

   상기 세라믹블럭(50)의 상부에 설치되며, 상기 탐침니들(64)의 상단부에 접촉되는 인쇄회로기판(10)과;

   상기 인쇄회로기판(10)의 상부에 설치되며, 고리형상의 상부보강판(20)과;

   상기 상부보강판(20)의 중앙에 안착되며, 상기 탐침니들(64)과 웨이퍼의 칩패드에 접촉시 탐침블럭(60)의 휘지 않게 지지하는 복수의 블럭수평키(34)가 형성된 센터보강판(30)과;

   상기 상부보강판(20)의 상부에 설치되는 덮개판(40)으로 구성되되,

   상기 세라믹블럭(50)의 관통홀(53)에 나사결합되는 헬리코일(H)이 구비되고, 나사 또는 볼트 등의 고정수단(90)이 상기 탐침블럭(60)의 결합공(62)에 끼워져 상기 헬리코일(H)에 체결되어 상기 세라믹블럭(50)에 결합된 탐침블럭(60)이 하방향으로 쳐짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지면(55)에 나사결합가능하게 체결공(56)이 형성되고, 이 체결공(56)에 헬리코일(H)이 결합되고;

   상기 센터보강판(30)과 인쇄회로기판(10)에는 체결공(56)에 대응되게 고정홀(15,36)이 형성되어;

   나사 또는 볼트 등의 고정수단(90')이 상기 고정홀(15,36)을 통해 상기 체결공(56)의 헬리코일(H)에 나사결합되어 상기 지지면(55)의 쳐짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드.

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