KR20050052837A - 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수개의 프로브 핀 블록이 설치된 프로브 카드에 관한 것으로, 프레스 블록 위에 도포되는 에폭시의 영역을 확대하면서 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉하는 프로브 핀의 접촉부의 길이를 확보하기 위해서, 인접한 프로브 핀 블록의 간섭을 피하면서 프로브 핀의 접촉부를 프로브 핀 블록의 경계를 벗어나 인접한 프로브 핀 블록의 상부로 뻗게 하고, 아울러 에폭시의 도포 영역을 거의 프레스 블록 상부면 전체로 확대한 프로브 핀 블록을 갖는 프로브 카드를 제공한다.

Description

프로브 카드{Probe card}
본 발명은 반도체 웨이퍼 검사용 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 프로브 핀 블록이 열을 지어 카드 몸체에 설치된 프로브 카드에 관한 것이다.
반도체 소자가 하나의 완성된 반도체 패키지로 그 성능을 다하기 위해서는 수 많은 공정들을 거쳐서 완성되어진다. 그 공정들은 반도체 웨이퍼의 생산, 전공정(FAB; Fabrication), 조립 공정(Assembly)으로 크게 나눌 수 있다.
특히, FAB 공정에 의해 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자가 형성되며, 복수개의 반도체 소자는 전기적 특성 검사(Electrical Die Sorting; EDS)를 통하여 양, 불량을 선별하게 된다. 이와 같은 EDS를 하는 목적은 전술된 바와 같이 첫째 웨이퍼 상의 각각의 반도체 소자의 양, 불량품을 선별하기 위해서이며, 둘째 불량 반도체 소자 중에서 수리 가능한 반도체 소자의 수리를 위해서이며, 셋째 FAB 공정에서의 문제점을 조기에 피드-백(Feed-Back)하기 위해서이며, 넷째 불량 반도체 소자의 조기 제거로 조립 및 패키지 검사(Package Test)에서의 원가 절감을 위해서이다.
이와 같은 EDS에 사용되는 장비는 테스터(Taster)와, 프로브 스테이션(Probe Station)으로 이루어져 있으며, 프로브 스테이션에 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드와 기계적으로 접촉되는 프로브 카드(Probe Card)가 설치되어 있다. 프로브 카드는 아주 가는 프로브 핀(Probe Pin)을 카드 몸체에 고정시켜 놓은 것으로 테스터에서 발생한 신호가 프로브 설비를 통하여 프로브 카드에 설치된 각각의 프로브 핀에 전달되고, 프로브 핀에 전달된 신호는 프로브 핀이 접촉된 웨이퍼 상의 반도체 소자의 전극 패드에 전달되어 반도체 소자가 양품인지 불량품인지를 검사하게 된다.
한편 본 출원인은 프로브 핀을 프로브 핀 블록(Probe Pin Block) 단위로 모듈화하여 카드 몸체에 설치하고, 프로브 핀 블록과 카드 몸체의 접촉은 포고핀 접촉으로 구현하는 프로브 카드에 대해서 특허출원(특허출원번호 제65385호(2003.9.20))하였다. 기 출원한 프로브 카드(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 카드 몸체(10)의 중심 부분에 설치된 블록 가이드(70)와, 블록 가이드(70)에 내설된 다수개의 프로브 핀 블록(60)을 포함하며, 프로브 핀(40)이 설치된 프로브 핀 블록(60)이 포고핀 접촉 방식으로 카드 몸체(10)에 연결된 구조를 갖는다. 이때, 프로브 핀 블록(60)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다. 그리고 프로브 핀 블록의 프로브 핀(40)이 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 수 있도록, 에폭시(30) 밖으로 돌출된 프로브 핀의 접촉부(43)가 일정 이상의 길이를 가져야 한다. 도면부호 A는 프레스 블록(20) 상부면 상의 접촉부(43)의 길이를 나타내며, 프로브 핀의 고정부(42)는 프레스 블록(20)의 상부면에 형성된 경사면(24)에 위치하여 경사면(24)에 도포된 에폭시(30)에 의해 고정된다.
그런데 전술된 프로브 핀 블록(60)은 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치되며, 프로브 핀(40)은 프로브 핀 블록(60)을 벗어나지 않기 때문에, 프로브 핀 블록(60)의 한정된 폭에서 프로브 핀의 접촉부(43)의 길이를 확보하기 위해서는 프레스 블록(20) 상부면에서의 에폭시(30)의 영역이 작아질 수 밖에 없으며, 에폭시(30)의 영역이 작아질수록 프로브 핀(40)의 고정이 불안정해질 수 밖에 없다. 더욱이 웨이퍼의 반도체 소자의 크기가 작아지는 추세에서 이러한 영향은 더욱 커지리라 예상된다.
따라서, 본 발명의 목적은 프레스 블록 위에 도포되는 에폭시 폭을 확대하면서 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 수 있는 프로브 핀의 접촉부의 길이를 확보하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 인접한 프로브 핀 블록의 간섭을 피하면서 프로브 핀의 접촉부를 프로브 핀 블록의 경계를 벗어나 인접한 프로브 핀 블록의 상부로 뻗게 하고, 아울러 에폭시의 도포 영역을 거의 프레스 블록 상부면 전체로 확대한 프로브 핀 블록을 갖는 프로브 카드를 제공한다.
본 발명에 따른 프로브 카드는, 일면의 중심 부분에 열을 지어 소정의 간격을 두고 설치된 포고핀을 갖는 카드 몸체와; 상기 카드 몸체 일면에 설치된 상기 포고핀들을 둘러싸도록 설치된 사각틀 형상의 블록 가이드; 및 상기 블록 가이드에 내설되어 상기 포고핀 열에 대응되게 각기 접촉하여 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 프로브 핀 블록;을 포함하며,
상기 프로브 핀 블록은, 막대 형상의 프레스 블록과; 상기 프레스 블록의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며, 일단은 상기 포고핀을 통하여 카드 몸체와 전기적으로 연결되고 타단은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 프로브 핀들; 및 상기 프레스 블록 상부면에 도포되어 상기 프레스 블록 상부면에 위치한 상기 프로브 핀들을 고정하는 에폭시;를 포함하며,
인접한 상기 프로브 핀 블록의 간섭을 피하면서 상기 프로브 핀의 타단부는 상기 프로브 핀 블록의 경계를 벗어나 인접한 상기 프로브 핀 블록의 상부로 뻗어 있고, 아울러 상기 에폭시의 도포 영역이 거의 상기 프레스 블록 상부면 전체로 확대된 것을 특징으로 하는 프로브 카드를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 양태에 따른 프로브 핀 블록은, 하부면에 포고핀이 접촉하여 전기적으로 연결되며, 상부면에 프레스 블록이 설치되는 연결 기판을 더 포함한다.
본 발명에 따른 프로브 핀은, 프레스 블록의 외측면에 근접한 연결 기판에 납땜되어 고정되는 접합부와, 접합부와 연결되어 프레스 블록의 외측면을 따라서 프레스 블록의 상부면으로 절곡되어 에폭시에 의해 고정되는 고정부와, 고정부와 연결되어 프레스 블록의 외측면을 벗어나 이웃하는 프로브 핀 블록의 상부쪽으로 뻗어 있고, 끝단이 프레스 블록의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 접촉부를 포함한다. 이때, 프로브 핀의 고정부가 위치하는 프레스 블록의 상부면 부분은 고정부와 연결되어 접촉부가 인출되는 부분이 고정부와 연결되어 접합부가 인출되는 부분에 비해서 상대적으로 높게 경사면으로 형성되며, 고정부는 경사면에 대해서 평행하거나 높게 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 프레스 블록의 상부면에 위치하는 프로브 핀의 고정부는 접촉부를 향하여 상향 단차지게 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 이웃하는 프로브 핀 블록들의 프로브 핀의 접촉부 사이의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응된다.
그리고 본 발명의 바람직한 다른 실시 양태에 따른 프로브 핀 블록은, 프로브 핀의 끝단쪽의 프레스 블록 상부면과 이웃하는 외측면과, 외측면과 이어진 상부면에 대응되는 하부면에 형성된 패턴부와, 에폭시의 외측면으로 노출된 프로브 핀의 끝단과 프레스 블록의 외측면에 형성된 패턴부의 상단을 연결하는 전기적 연결 수단을 포함한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프로브 핀 블록(160)을 보여주는 단면도이다. 도 5는 블록 가이드(170)에 도 4의 프로브 핀 블록(160)이 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 프로브 핀 블록(160)은 연결 기판(150), 프레스 블록(120), 에폭시(130) 및 프로브 핀(140)을 포함한다. 연결 기판(150)은 프로브 핀(140)과 카드 몸체(10)를 매개하는 배선기판으로서, 상부면에 막대 형상의 프레스 블록(120)이 설치된다. 프로브 핀들(140)은 프레스 블록(120)의 상부면에 열을 지어 2층으로 설치되며, 프레스 블록(120) 상부면에 도포된 에폭시(130)에 의해 고정된다. 프레스 블록(140)으로는 반도체 소자와 유사한 열팽창계수를 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 종래의 세라믹 블록을 비롯하여 실리콘 소재의 블록이 사용될 수 있다.
연결 기판(150)은 프레스 블록(120)이 설치되는 상부면의 외측에 프로브 핀(140)이 납땜되는 비아 홀(151)이 형성되어 있으며, 하부면에 비아 홀(151)과 전기적으로 연결되어 포고핀이 접촉하는 접촉 패드(152)가 형성되어 있다. 연결기판(150)으로는 양면에 배선층이 형성된 인쇄회로기판을 사용하는 것이 바람직하다.
프로브 핀(140)은 텅스텐 핀으로서, 프레스 블록(120)의 외측면에 근접한 연결 기판(150)에 납땜되어 고정되는 접합부(141)와, 접합부(141)와 연결되어 프레스 블록(120)의 외측면을 따라서 프레스 블록(120)의 상부면으로 절곡되어 에폭시(130)에 의해 고정되는 고정부(142)와, 고정부(142)와 연결되어 프레스 블록(120)의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 접촉부(143)를 포함한다.
특히 프레스 블록(120) 위에 도포되는 에폭시(130)의 영역을 확대하면서 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 수 있는 프로브 핀의 접촉부(143)의 길이를 확보할 수 있도록, 접촉부(143)는 프레스 블록(120)의 외측면을 벗어나 이웃하는 프로브 핀 블록의 상부쪽으로 뻗어 있고, 끝단은 프레스 블록(120)의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하게 된다. 이때 에폭시(130)는 거의 프레스 블록(120)의 상부면 전체에 도포된다. 도면부호 B는 접촉부(143)의 길이를 나타낸다.
한편 블록 가이드(170)에 다수개의 프로브 핀 블록(160)이 설치될 때 프레스 블록(120)의 외측면으로 연장된 프로브 핀의 접촉부(143)가 이웃하는 프로브 핀 블록의 에폭시(130)와 간섭하지 않도록, 제 1 실시예에서는 프레스 블록(120)의 상부면이 경사지게 경사면(124)으로 형성되며, 그 경사면(124)에 평행하거나 높게 프로브 핀의 고정부(142)가 위치하여 에폭시(130)에 덮여 고정된다. 그리고 고정부(142)와 일체로 형성된 접촉부(143)는 고정부(142)에서 연장되어 이웃하는 프로브 핀 블록의 에폭시(130) 위에 배치된다. 물론 프레스 블록의 경사면(124)은 고정부(142)와 연결되어 접촉부(143)가 인출되는 부분이 고정부(142)와 연결되어 접합부(142)가 인출되는 부분에 비해서 상대적으로 높게 형성된다.
프레스 블록의 경사면(124)은 프레스 블록(120)의 폭과, 그에 따른 블록 가이드(170)에 설치되는 프로브 핀 블록(160) 사이의 거리에 따라서 경사각을 조절하여 프로브 핀의 접촉부(143)가 이웃하는 프로브 핀 블록의 에폭시(130)와 간섭하지 않도록 형성하면 된다. 아울러 블록 가이드(170)에 프로브 핀 블록(160) 설치시 프레스 블록(120)의 외측면으로 연장된 프로브 핀의 접촉부(143)로 인한 간섭을 방지하기 위해서, 프로브 핀의 접촉부가 형성된 쪽에 이웃하는 프로브 핀 블록이 없는 프로브 핀 블록부터 차례로 설치해야 한다. 예컨대, 도 5에서는 오른쪽에서 왼쪽으로 프로브 핀 블록(160)을 블록 가이드(170)에 차례로 삽입 설치하게 된다.
따라서 프로브 핀의 접촉부(143)를 프레스 블록(120)의 외측면으로 연장하여 형성함으로써, 웨이퍼의 반도체 소자의 크기의 축소에 따른 프레스 블록(120)의 폭이 축소하더라도, 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 수 있는 프로브 핀의 접촉부(143)의 길이를 확보할 수 있다. 프레스 블록(120)의 상부면에 위치하는 프로브 핀의 고정부(142)를 에폭시(130)로 고정할 때, 도 3에 비하여 에폭시(130)의 도포 영역을 거의 프레스 블록(120) 상부면 전체로 확대함으로써 프레스 블록(120) 위에 프로브 핀(140)을 안정적으로 고정할 수 있다.
한편, 제 1 실시예에 따른 프레스 블록의 경사면(124)은 프로브 핀의 접촉부(143)가 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 때 이웃하는 프로브 핀 블록의 에폭시(130)의 상부면과 간섭하지 않는 경사각을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 프로브 핀의 접촉부(143)를 프레스 블록(120)의 외측으로 연장시키기 위해서 프레스 블록(120)의 상부면을 경사면(124)으로 형성한 예를 개시하였지만, 프레스 블록의 상부면을 수평면으로 유지한 상태에서 프로브 핀의 고정부를 상향 단차지게 형성하여 접촉부가 프레스 블록의 외측으로 연장되게 형성할 수도 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 프로브 핀 블록(260)은 프레스 블록(220)의 상부면(224)을 수평면으로 유지하면서 고정부(242)는 프로브 핀의 접촉부(243)를 향하여 상향 단차지게 형성된다. 아울러 상향 단차지게 형성된 고정부(242)는 접촉부(243)를 향하여 경사지게 형성된다. 에폭시(230)는 거의 프레스 블록 상부면(224) 전체에 도포되어 프레스 볼록 상부면(224)에 위치하는 고정부(242)를 고정하며, 종래에 비하여 에폭시(230)의 도포되는 영역이 확대되기 때문에, 프레스 블록(220) 위에 프로브 핀의 고정부(242)를 안정적으로 고정할 수 있다. 물론 접촉부(243)는 프레스 블록(220)의 외측면에서 연장되게 형성된다. 도면부호 C는 접촉부(242)의 길이를 나타낸다.
특히 프로브 핀 블록들(260)이 근접하게 블록 가이드(270)에 설치될 때, 프레스 블록(220)에서 연장된 프로브 핀의 접촉부(243)가 이웃하는 프로브 핀 블록의 에폭시(230)와 간섭하는 것을 방지하기 위해서, 에폭시(230) 또한 고정부의 단차부(242a)에 대응되게 단차지게 형성된다. 물론 에폭시(230)를 단차지게 형성함으로써, 프레스 블록(220)의 외측면으로 연장된 접촉부(243)는 이웃하는 프로브 핀 블록의 에폭시의 단차부(232) 위에 위치하게 된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예컨대, 본 발명은 연결 기판을 갖는 프로브 핀 블록에 적용된 예를 개시하였지만, 본 출원인이 기 출원한(특허출원번호 제77277호(2003.11.03)) 연결기판 대신에 패턴부를 갖는 프로브 핀 블록에도 적용할 수 있음은 물론이다. 즉, 패턴부와 전기적 연결 수단으로 연결된 프로브 핀의 접촉부를 프레스 블록의 외측면으로 연장하고, 그에 따라서 에폭시의 도포 영역을 거의 프레스 블록의 상부면 전체로 확대하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 프로브 핀의 접촉부를 프레스 블록의 외측면으로 연장하여 형성함으로써, 웨이퍼의 반도체 소자의 크기의 축소에 따른 프레스 블록의 폭이 축소하더라도, 반도체 소자의 전극 패드에 탄성적으로 접촉할 수 있는 프로브 핀의 접촉부의 길이를 확보할 수 있다.
아울러 에폭시의 도포 영역을 거의 프레스 블록의 상부면 전체로 확대함으로써, 프레스 블록의 상부면에 프로브 핀을 안정적으로 고정할 수 있다.
도 1은 다수개의 프로브 핀 블록이 설치된 프로브 카드를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 2-2선 단면도로서, 블록 가이드에 프로브 핀 블록이 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 프로브 핀 블록을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프로브 핀 블록을 보여주는 단면도이다.
도 5는 블록 가이드에 도 4의 프로브 핀 블록이 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프로브 핀 블록을 보여주는 단면도이다.
도 7은 블록 가이드에 도 6의 프로브 핀 블록이 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10 : 카드 몸체 20, 120, 220 : 프레스 블록
30, 130, 230 : 에폭시 40, 140, 240 : 프로브 핀
41, 141, 241 : 접합부 42, 142, 242 : 고정부
43, 143, 243 : 접촉부 50, 150, 250 : 연결 기판
60, 160, 260 : 프로브 핀 블록 70, 170, 270 : 블록 가이드
100 : 프로브 카드

Claims (8)

  1. 일면의 중심 부분에 열을 지어 소정의 간격을 두고 설치된 포고핀을 갖는 카드 몸체와;
    상기 카드 몸체 일면에 설치된 상기 포고핀들을 둘러싸도록 설치된 사각틀 형상의 블록 가이드; 및
    상기 블록 가이드에 내설되어 상기 포고핀 열에 대응되게 각기 접촉하여 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 프로브 핀 블록;을 포함하며,
    상기 프로브 핀 블록은,
    막대 형상의 프레스 블록과;
    상기 프레스 블록의 상부면에 열을 지어 적어도 일측 이상 설치되며, 일단은 상기 포고핀을 통하여 카드 몸체와 전기적으로 연결되고 타단은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 프로브 핀들; 및
    상기 프레스 블록 상부면에 도포되어 상기 프레스 블록 상부면에 위치한 상기 프로브 핀들을 고정하는 에폭시;를 포함하며,
    인접한 상기 프로브 핀 블록의 간섭을 피하면서 상기 프로브 핀의 타단부는 상기 프로브 핀 블록의 경계를 벗어나 인접한 상기 프로브 핀 블록의 상부로 뻗어 있고, 아울러 상기 에폭시의 도포 영역이 거의 상기 프레스 블록 상부면 전체로 확대된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 핀 블록은, 하부면에 상기 포고핀이 접촉하여 전기적으로 연결되며, 상부면에 상기 프레스 블록이 설치되는 연결 기판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 프로브 핀은,
    상기 프레스 블록의 외측면에 근접한 상기 연결 기판에 납땜되어 고정되는 접합부와;
    상기 접합부와 연결되어 상기 프레스 블록의 외측면을 따라서 상기 프레스 블록의 상부면으로 절곡되어 상기 에폭시에 의해 고정되는 고정부; 및
    상기 고정부와 연결되어 상기 프레스 블록의 외측면을 벗어나 이웃하는 상기 프로브 핀 블록의 상부쪽으로 뻗어 있고, 끝단이 상기 프레스 블록의 위쪽 방향으로 절곡되어 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 접촉부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 프로브 핀의 고정부가 위치하는 상기 프레스 블록의 상부면 부분은 상기 고정부와 연결되어 접촉부가 인출되는 부분이 상기 고정부와 연결되어 상기 접합부가 인출되는 부분에 비해서 상대적으로 높게 경사면으로 형성되며, 상기 고정부는 상기 경사면에 대해서 평행하거나 높게 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 프레스 블록의 상부면에 위치하는 상기 프로브 핀의 고정부는 상기 접촉부를 향하여 상향 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 핀은 텅스텐 핀인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  7. 제 3항 내지 제 5항의 어느 한 항에 있어서, 이웃하는 상기 프로브 핀 블록들의 프로브 핀의 접촉부 사이의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 핀 블록은,
    상기 프로브 핀의 끝단쪽의 상기 프레스 블록 상부면과 이웃하는 외측면과, 상기 외측면과 이어진 상기 상부면에 대응되는 하부면에 형성된 패턴부와;
    상기 에폭시의 외측면으로 노출된 상기 프로브 핀의 끝단과, 상기 프레스 블록의 외측면에 형성된 패턴부의 상단을 연결하는 전기적 연결 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
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