KR20060080678A - 반도체 검사용 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 검사용 프로브 카드에 대한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 판면에는 다수의 콘넥터(12)가 부착되도록 한 메인 기판 부재(10)와; 상기 메인 기판 부재(10)의 상부면으로 소정의 면적을 커버하도록 결합되는 상부 보강판 부재(20)와; 상기 상부 보강판 부재(20)와는 대응되는 상기 메인 기판 부재(10)의 저면에 결합되는 하부 보강판 부재(30)와; 판면에는 수직의 관통홀(41)을 일정하게 배열시킨 절연 부재(40)와; 상기 절연 부재(40)의 저부로부터 각 관통홀(41)의 주연부에 접착되고, 내부에는 다수의 니들이 내장되는 니들 가이드 부재(50)를 포함하는 구성으로 비교적 저렴하고 제작이 용이한 플렉시블 기판(60)을 적용하여 제작 및 제작 비용이 대폭적으로 절감될 수 있도록 하고, 또한 반도체 디바이스에 대해 니들 가이드 부재(50)를 개별적으로 구비되게 함으로써 니들 불량에 따른 니들 가이드의 교체가 용이해서 유지 보수가 용이한 프로브 카드를 제공하는데 특징이 있다.

프로브 카드, 신호전달, 니들 가이드, 플렉시블 기판

Description

반도체 검사용 프로브 카드{Probe card for testing semiconductor}

도 1은 종래의 반도체 검사용 프로브 카드를 예시한 분리 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 검사용 프로브 카드의 분리 단면도,

도 3은 도 2의 결합 단면도,

도 4는 본 발명의 위치 조절 수단을 도시한 요부 확대 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 니들 가이드 부재의 구성을 확대 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 메인 기판 부재

20 : 상부 보강판 부재

30 : 하부 보강판 부재

40 : 절연 부재

50 : 니들 가이드 부재

52 : 니들

60 : 플렉시블 기판

70 : 위치 조절 수단

본 발명은 반도체 검사용 프로브 카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메인 보드로부터 플렉시블 기판을 통해 웨이퍼의 반도체 칩과 일대일로 접속되는 타일형태의 니들 플레이트와 연결되는 구성으로 구비되도록 하여 더욱 미세한 패턴 구현이 가능할 뿐만 아니라 제작 비용을 더욱 저렴하게 할 수가 있는 동시에 제작이 용이한 반도체 검사용 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼(Wafer) 상에 패턴(pattern)을 형성시키는 패브리케이션(Fabrication)공정과 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩(Chip)으로 조립하는 어셈블리(Assembly)공정을 통해서 제조하게 되고, 패브리케이션공정과 어셈블리공정의 사이에서는 웨이퍼를 구성하고 있는 각각의 칩에 대해서 전기적 특성을 검사하는 이디에스(Electrical Die Sorting:이하 'EDS' 라 한다)라는 공정을 수행하게 된다.

이러한 EDS공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들 중에서도 특히 불량칩을 판별하기 위해서 수행하게 되는데 여기서 EDS공정은 웨이퍼를 구성하는 각 칩들에 전기적 신호를 인가시킴으로써 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해 불량을 판정하게 되는 검사장치를 주로 이용하고 있다.

다시 말해 웨이퍼에 구비되는 다수의 칩들에 대해 동시에 전기적 검사를 위해 이들 각 칩의 패턴과 접촉되면서 전기적 신호를 인가하게 되는 다수의 니들을 구비한 프로브 카드라는 검사장치를 이용하게 된다.

프로브 카드를 이용하여 웨이퍼에 형성된 다수의 칩들을 동시에 테스트한 결과 양품으로 판정되면 반도체 디바이스는 패키징 등의 후공정에 의해서 완성품으로서 제작된다.

이와 같이 반도체 웨이퍼의 전기적 특성검사는 통상 웨이퍼의 각 디바이스를 전극패드에 프로브 카드의 니들이 접촉되게 하므로서 이 니들을 통해 특정의 전류를 통전시켜 그때의 전기적 특성을 측정하는 것이다.

한편 최근 반도체 디바이스는 고집적화와 동시에 극소형화되면서 패턴의 디자인 룰은 더욱 미세해지는 추세이므로 이런 반도체 디바이스의 검사를 위해서는 그에 적절히 대응할 수는 검사장치가 필요로 된다.

때문에 반도체 디바이스의 더욱 미세해진 패턴과의 접속을 위해 프로브 카드에 적용되는 접속 수단인 니들을 와이어 타입에서 최근에는 반도체의 박막 패턴 공정을 이용한 초소형의 블레이드 타입의 니들로서 교체되도록 하고 있다.

이에 대해 본 출원인에 의해서도 다양하게 제안한 바 있으며, 이러한 니들 구조의 개선 뿐만 아니라 메인 보드로부터 니들에 이르는 전기적 신호 연결 구조 또한 다양하게 개선되도록 하고 있다.

도 1은 본 출원인에 의해 최근 이중 출원한 실용신안등록 제20-0363239호(반도체 검사용 프로브 카드)를 도시한 것으로서, 기등록 고안에서는 메인기판(1)의 상하부로 각각 보강판(2)(3)을 구비하고, 하부 보강판(3)의 내부로는 인터페이스(4)와 니들 가이드(6)가 결합된 서브기판(5)이 적층되도록 하여 메인기판(1)으로부 터 전기적 신호가 전달되게 하여 니들 가이드(6)에 삽입된 니들에 안정되게 전달될 수 있도록 한다.

선출원 고안에서와 같이 최근의 더욱 미세해지는 반도체 패턴의 디자인 룰에 적절하게 대응하기 위하여 니들을 대단히 미세하게 형성하면서 이 니들에 메인기판(1)으로부터 전기적 신호가 전달되도록 하기 위하여 복잡한 구성들을 개제시키도록 하고 있다.

하지만 이와 같이 복잡한 경로를 통해 전기적 신호를 전달하다 보면 전기적 손실도 많을 뿐만 아니라 제작의 어려움도 있으며, 특히 다수의 니들 중 특정의 니들이 불량으로 판명되는 경우 전체의 니들 어셈블리를 교체시켜야 하는 대단히 비경제적인 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 니들 플레이트를 웨이퍼의 각 반도체 디바이스와 일대일로 대응되는 타일 형상으로 형성하고, 메인기판으로부터는 플렉시블 기판을 통해 니들 플레이트에 전기적 신호가 전달되도록 함으로써 구성 부품을 최소화시키는 동시에 저렴한 제작이 가능토록 하며, 특히 불량이 발생된 노즐 플레이트만을 간단히 교체시켜 안정적인 사용이 가능케 함으로써 유지 관리에 유리한 반도체 검사용 프로브 카드를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 구성으로, 본 발명은 판면 중앙에는 소정의 크기로 관통홀을 형성하고, 회로 패턴이 형성된 상부면에는 다수의 콘넥터가 부착되도록 한 메인 기판 부재와; 상기 콘넥터를 수용하도록 상기 메인 기판 부재의 상부면으로 소정의 면적을 커버하도록 결합되는 상부 보강판 부재와; 상기 상부 보강판 부재와는 대응되는 상기 메인 기판 부재의 저면에 결합되고, 중앙에는 소정의 크기로 안치홀을 형성하는 하부 보강판 부재와; 상기 하부 보강판 부재의 상부로 안착되고, 판면에는 수직의 관통홀을 다수 일정하게 배열시킨 절연 부재와; 상기 절연 부재의 저부로부터 각 관통홀의 주연부에 접착되고, 내부에는 다수의 니들이 내장되며, 상부는 상기 절연 부재의 관통홀에 삽입되면서 상기 메인 기판 부재의 콘넥터와는 플렉시블 기판에 의해 연결되는 니들 가이드 부재를 포함하는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명의 분리된 상태와 결합된 구조를 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 크게 메인 기판 부재(10)와 상부 보강판 부재(20)와 하부 보강판 부재(30)와 절연 부재(40)와 니들 가이드 부재(50)의 결합에 의해 이루어지는 구성이다.

메인 기판 부재(10)는 원형의 평판에 중앙에는 소정의 크기로서 수직 관통되게 한 관통홀(11)을 형성한 회로 기판으로, 상부면에는 외주연부를 따라 테스트 헤 드의 포고 핀과 접속되도록 하는 접속 단자가 형성되면서 이들 접속 단자에 통전 가능하게 관통홀(11)의 주연부에는 콘넥터(12)가 부착되도록 한다.

상부 보강판 부재(20)는 메인 기판 부재(10)의 상부를 커버하면서 메인 기판 부재(10)의 휨이나 뒤틀림과 같은 변형이 방지되도록 하기 위해 구비되는 상부 보강 수단이다. 이때의 상부 보강판 부재(20)에 의해서는 메인 기판 부재(10)의 상부면에서 상향 돌출되게 부착되는 다수의 콘넥터(12)를 내부에 수용할 수 있는 크기로서 형성한다.

하부 보강판 부재(30)는 상부 보강판 부재(20)와는 대응되는 메인 기판 부재(10)의 저면에 체결되어 메인 기판 부재(10)의 하향의 휨이나 뒤틀림과 같은 변형이 방지되도록 하기 위해 구비되는 하부 보강 수단이다. 이때의 하부 보강판 부재(30)에도 메인 기판 부재(10)와 마찬가지로 판면에는 수직으로 관통되는 안치홀(31)이 형성되고, 이 안치홀(31)의 주연부는 상측이 하측보다는 더 크게 형성되게 하여 단차지는 형상으로 구비되도록 한다.

특히 하부 보강판 부재(30)는 상부 보강판 부재(20)로부터 메인 기판 부재(10)를 관통하여 체결되는 볼트에 의해서 메인 기판 부재(10)에 견고하게 결합되도록 한다.

한편 상부 보강판 부재(20)와 하부 보강판 부재(30)는 비교적 가벼운 재질인 알루미늄 합금으로 이루어지도록 한다.

절연 부재(40)는 하부 보강판 부재(30)의 상부로부터 안치되는 평판의 구성으로서, 외주연부는 하부 보강판 부재(30)의 안치홀(31) 주연부에 단차지게 한 부 위에 안치되도록 하고, 판면에는 일정하게 수직 관통홀(41)이 형성되도록 한다.

특히 절연 부재(40)로는 세라믹을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

니들 가이드 부재(50)는 통상 평판에 일정한 간격으로 반도체 디바이스의 전극 패드와 접속 가능하게 다수의 니들이 삽입되도록 하는 구성으로, 삽입된 니들의 니들 팁 부위는 반도체 디바이스의 전극 패드와 탄력적으로 접속되는 형상으로 형성되도록 한다. 이 니들 가이드 부재(50)에는 실리콘 플레이트를 박막 가공 공정을 통해 니들을 삽입하는 미세한 홀들이 다수 형성되고, 이 홀들에는 각각 니들이 이탈 방지되게 삽입되면서 웨이퍼의 반도체 디바이스의 각각에 대응되는 갯수로서 구비된다.

특히 니들 가이드 부재(50)의 내부에 삽입되는 니들은 상부에서 플렉시블 기판(60)의 일단과 납땜 등에 의해 연결되고, 플렉시블 기판(60)의 타단은 메인 기판 부재(10)측 콘넥터(12)와 연결되게 한다.

이때 니들 가이드 부재(50)에서는 니들간 간격을 최소화시키면서 니들간의 간섭이 방지되도록 하기 위해서 니들은 양측에서 서로 대응되는 형상으로 팁 부위가 상호 교차되게 구비되도록 하며, 따라서 니들 가이드 부재(50)에 연결되는 플렉시블 기판(60) 또한 도면에서와 같이 니들 가이드 부재(50)의 상부면에서 양측으로 한 쌍씩 연결되도록 한다.

한편 니들 가이드 부재(50)는 상부 보강판 부재(20)로부터 체결되는 위치 조절 수단(70)에 의해서 수평도 조절이 이루어지도록 한다. 위치 조절 수단(70)은 도 4에서와 보는바와 같이 상부 보강판 부재(20)에 체결되는 스크류(71)와 하부 보강 판 부재(30)의 니들 가이드 부재(50)의 외주연부에서 스크류(71)의 하단부에 탄력적으로 접촉되도록 구비되는 볼(72)과 스프링(73)이 구비되는 구성이다.

이때 볼(72)과 스프링(73)은 니들 가이드 부재(50)의 외주연부를 하향 요입되게 한 삽입홈(32)의 내부에 삽입되도록 한다.

상기한 구성에서 특히 콘넥터(12)는 절연 부재(40)에 접합되는 니들 가이드 플레이트(50) 하나 당 양측으로 한 쌍의 플렉시블 기판(60)이 연결되므로 절연 부재(40)에 형성하는 수직 관통홀(41)은 니들 가이드 플레이트(50)와 동일한 갯수로 형성하고, 메인 기판 부재(10)에 형성되는 콘넥터(12)는 플렉시블 기판(60)과 동일한 수로서 구비되는 것이다.

그리고 니들 가이드 부재(50)는 도 5에서와 같이 상부 니들 가이드 부재(50a)와 하부 니들 가이드 부재(50b)가 별도로 제작되어 이들이 상하로 적층되게 하여 접합되도록 하면서 그 내부에는 니들(52)이 각각 삽입되도록 한 구성으로서, 이때 니들(52)은 도시한 바와 같이 상부면이 소정의 두께로 상향 돌출되게 하여 니들 가이드 부재(50)의 상부면에서 외측으로 절곡되게 형성한다.

즉 하부 니들 가이드 부재(50b)에는 니들(52)이 하향 이탈이 방지되는 형상으로 니들(52)을 수용하는 홀을 형성하고, 이 하부 니들 가이드 부재(50b)의 상부에는 니들(52)의 상향 이탈이 방지되게 하면서 니들(52)의 돌출 단자(52a)가 상부로 통과하도록 하는 수직 관통형 홀이 각각 형성되도록 하여 상부 니들 가이드 부재(50a)가 구비되어 하부 니들 가이드 부재(50b)와 상호 견고하게 접합되도록 한다.

한편 니들 가이드 부재(50)의 상부면으로 돌출되어 절곡된 니들(52)의 돌출 단자(52a)는 각각 플렉시블 기판(60)과 납땜 등에 의해서 견고하게 접속되고, 이러한 접속 부위는 에폭시 수지 등에 의해 몰딩시켜 외부로부터 커버되도록 한다.

즉 니들(52)의 돌출 단자(52a)와 플렉시블 기판(60)의 일단이 납땝 등에 의해서 결합된 니들 가이드 부재(50)의 상부면을 몰딩부(51)에 의해서 외부로부터 커버되게 하는 동시에 니들(52)의 돌출 단자(52a)와 플렉시블 기판(60)간 결합력이 안정되게 유지되도록 한다.

이와 같이 구성에 따른 본 발명의 조립과 이를 이용한 반도체 디바이스의 검사 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도시한 바와 같이 우선 니들 가이드 부재(50)는 웨이퍼에서 검사하고자 하는 각 반도체 디바이스와 대응되는 타일형상으로 구비되도록 한다.

즉 웨이퍼에서 반도체 디바이스는 일정한 간격으로 배열되는 장방형의 형상이며, 이들 반도체 디바이스와 전기적으로 접속되는 니들 가이드 부재(50)는 그보다는 미세하게 큰 장방형의 형상인 타일형상으로 형성되도록 하면서 검사하고자 하는 반도체 디바이스의 갯수와 동일할 갯수로서 구비되도록 한다.

이러한 각 니들 가이드 부재(50)에는 상부면에 양측으로 플렉시블 기판(60)이 연결되도록 하고, 이들 니들 가이드 부재(50)를 절연 부재(40)의 저부로부터 관통홀(41)을 통해 플렉시블 기판(60)이 상향 인출되도록 하면 니들 가이드 부재(50)의 외주연부는 절연 부재(40)의 관통홀(41) 저면측 주연부에 밀착되는 상태가 된다.

이렇게 밀착되는 절연 부재(40)에 니들 가이드 부재(50)를 접합수단을 이용하여 견고하게 접합되도록 한다. 이때의 접합수단으로는 실리콘이 가장 바람직하다.

관통홀(41)에 플렉시블 기판(60)이 통과되게 하면서 절연 부재(40)에 각 니들 가이드 부재(50)를 일정하게 접합되도록 한 후 니들 가이드 부재(50)를 접합시킨 절연 부재(40)를 하부 보강판 부재(30)의 상부로부터 안치홀(31)에 외주연부가 안착되도록 한다.

니들 가이드 부재(50)를 접합한 절연 부재(40)가 안착되도록 한 하부 보강판 부재(30)는 그 위쪽에서 메인 기판 부재(10)를 기준으로 그 상측의 상부 보강판 부재(20)와 동시에 볼트 체결에 의해서 견고하게 체결되도록 한다.

한편 하부 보강판 부재(30)에 안치되는 절연 부재(40)는 위치 조절 수단(70)의 볼(72)과 스프링(73)에 의해 탄력 지지되도록 하여 상부 보강판 부재(20)의 상부로부터 체결되는 볼트(71) 조작에 의해 절연 부재(40)의 평탄도가 조절되도록 한다.

이와 같은 결합 구조로 프로브 카드를 구비하게 되면 우선 종전과 같이 메인 기판 부재(10)로부터 노즐 플레이트(50)의 노즐에 전기적 신호를 전달하기 위해 구비하던 세라믹 기판을 생략할 수가 있는 대신 구입이 용이한 플렉시블 기판(60)을 적용하여 보다 저렴한 제작과 미세 패턴 구현이 더욱 용이해지게 된다.

따라서 본 발명을 이용한 반도체 디바이스의 검사는 메인 기판 부재(10)를 테스트 헤드의 포고 핀에 전기적으로 연결되도록 한 다음 웨이퍼에 형성되는 다수 의 반도체 디바이스에 니들 가이드 부재(50)의 니들 팁이 전기적으로 접촉되도록 하여 반도체 디바이스에 전달되는 전기적 신호를 체크함으로써 반도체 디바이스의 불량 여부를 결정하게 된다.

이러한 검사 중 니들 가이드 부재(50)가 니들(52)의 손상 등에 의해 작동 불량이 유발되면 본 발명에서는 절연 부재(40)로부터 불량난 니들 가이드 부재(50)만을 분리시킨 뒤 상부 보강판 부재(20)를 메인 기판 부재(10)로부터 분해한 다음 메인 기판 부재(10)의 콘넥터(12)로부터 불량난 니들 가이드 부재(50)측 플렉시블 기판(60)을 콘넥터(12)로부터 이탈시켜 절연 부재(40)를 하향 인출시키게 되면 불량난 니들 가이드 부재(50)만을 간단하게 교체할 수가 있다.

이러한 니들 가이드 부재(50)의 부분적인 교체는 종전과 같은 부분적 교체 불능에 따른 경제적 손실을 방지시킬 수가 있게 되므로 더욱 경제적인 프로브 카드의 유지 관리를 제공할 수가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 메인 기판 부재(10)로부터 니들에 전기적 신호를 전달하는 수단으로 세라믹 기판을 생략하면서 대신 비교적 저렴하고 제작이 용이한 플렉시블 기판(60)을 적용하여 제작 및 제작 비용이 대폭적으로 절감될 수 있도록 하고, 또한 반도체 디바이스에 대해 니들 가이드 부재(50)를 개별적으로 구비되게 함으로써 니들 불량에 따른 니들 가이드의 교체가 용이해서 유지 보수가 용이한 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 판면 중앙에는 소정의 크기로 관통홀을 형성하고, 회로 패턴이 형성된 상부면에는 다수의 콘넥터가 부착되도록 한 메인 기판 부재와;

   상기 콘넥터를 수용할 수 있도록 소정의 면적을 상향 요입시키면서 상기 메인 기판 부재의 상부면으로 소정의 면적을 커버하도록 결합되는 상부 보강판 부재와;

   상기 상부 보강판 부재와는 대응되는 상기 메인 기판 부재의 저면에 결합되고, 중앙에는 소정의 크기로 안치홀을 형성하는 하부 보강판 부재와;

   상기 하부 보강판 부재의 상부로 안착되고, 판면에는 수직의 관통홀을 일정하게 배열시킨 절연 부재와;

   상기 절연 부재의 저부로부터 각 관통홀의 주연부에 접착되고, 내부에는 다수의 니들이 내장되며, 상부는 상기 절연 부재의 관통홀에 삽입되면서 상기 메인 기판 부재의 콘넥터와 플렉시블 기판에 의해 연결되는 니들 가이드 부재;

   를 포함하는 구성인 반도체 검사용 프로브 카드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 보강판 부재는 상측이 하측보다는 반경을 크게 하여 단차지게 한 안치홀을 형성한 반도체 검사용 프로브 카드.
3. 제 1 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 보강판 부재의 안치홀의 단차진 주면에는 하향 요입되는 삽입홈이 형성되도록 하여 볼과 스프링이 삽입되고, 상기 볼 상측의 절연 부재의 외주연부는 상기 상부 보강판 부재로부터 체결하는 볼트에 의해 상기 절연 부재의 평탄도가 조절되도록 하는 반도체 검사용 프로브 카드.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 니들 가이드 부재는 판면에 니들 수용홀을 형성하는 하부 니들 가이드 부재와 상기 하부 니들 가이드 부재의 니들 수용홀에 삽입되는 니들로부터 상향 돌출되게 형성한 돌출 단자가 수직으로 관통하는 홀을 형성하는 상부 니들 가이드 부재가 서로 상하적층되면서 접합시킨 구성인 반도체 검사용 프로브 카드.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 니들 가이드 부재에 수용되는 니들은 상부의 일부가 소정의 높이로 상향 돌출되면서 돌출 단자를 이루고, 상기 돌출 단자는 상기 니들 가이드 부재의 상부에서 상기 플렉시블 기판의 일단과 납땜에 의해 결합되고, 상기 니들의 돌출 단자와 상기 플렉시블 기판의 결합 부위는 에폭시 수지에 의해 몰딩시킨 몰딩부에 의해서 감싸져 외부로부터 보호되는 반도체 검사용 프로브 카드.

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