KR20080001376A - 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드(probe card)에 사용되는 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브에 관한 것이다.

반도체 칩의 정상 유무를 전기적으로 테스트하기 위해 사용되는 수직형 프로브 카드는, 프로브가 수직방향으로 세워져 상단의 프로브 카드 본체에 고정되고 하단의 프로브 끝이 반도체 칩의 패드와 접촉되는 구조를 갖는다. 그리고 완전한 전기적 접촉을 위하여 어느 정도의 접촉력이 필요하며, 수직형이기 때문에 패드에 단차가 존재할 경우 이를 극복하기 위해 변형을 흡수할 수 있는 스프링 형태의 구조를 갖는다.

본 발명에서는 수직형 프로브에 변형이 생길 경우 발생되는 응력집중 현상을 제거하기 위하여 벨로우즈 형상으로 프로브를 설계한 것을 특징으로 한다.

수직형 프로브를 벨로우즈 형상으로 설계하면 프로브가 응력을 고르게 받을 수 있으므로 수만 회의 반복 작동횟수를 만족시킬 수 있다.

프로브, 미세 접촉, 수직형, 벨로우즈형

Description

벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브{BELLOWS TYPE VERTICAL MICRO CONTACT PROBE}

도 1은 종래기술에 따른 캔틸레버(cantilever)형 미세 접촉 프로브의 사시도,

도 2a는 종래기술에 따른 기본형의 단순 스프링 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브를 나타내는 도면,

도 2b는 종래기술에 따른 병렬 조합형의 단순 스프링 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브를 나타내는 도면,

도 3은 종래기술에 따른 단순 스프링 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브의 응력분포를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브를 나타내는 도면,

도 5a는 본 발명에 따른 병렬 조합형의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브를 나타내는 도면,

도 5b는 본 발명에 따른 편심형의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 수직형 미세 접촉 프로브의 다양한 벨로우즈 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명은 프로브 카드(probe card)에 사용되는 수직형 미세 접촉 프로브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직형 미세 접촉 프로브에 변형이 생길 경우 발생되는 응력집중 현상을 제거할 수 있도록 벨로우즈 형상을 가지도록 만들어지는 수직형 미세 접촉 프로브에 관한 것이다.

최근 기술의 발전에 따라 반도체 칩은 점점 더 고집적화되고 있다. 일반적으로 제조가 완료된 반도체 칩은 패키징되기 전에 전기적 검사를 실시하며 검사 결과에 따라 양품은 패키징하고 불량품은 폐기처분된다. 이러한 전기적 검사에는 측정기기가 내장된 테스터와 반도체 칩의 패드 사이를 전기적으로 접촉시켜주는 프로브 카드가 사용된다.

종래의 LOC(Line Of Center) 형태의 소자 측정에는 도 1에 도시된 바와 같은 캔틸레버(Cantilever) 타입의 프로브를 사용하여 전기적 측정을 실시하였다.

그러나 현재 비메모리 분야와 통신분야에서는 전기적 성능을 향상시킬 수 있고 집적 밀도를 높일 수 있는 C4(Controlled Collapse Chip Connection) 형태의 소자를 사용하고 있으며, 이러한 C4 소자의 패드형태는 일반적으로 비정규 2차원 배열로 되어 있고 반도체 칩의 고집적화에 따라 반도체 칩 패드 사이의 거리(pitch)가 작아지고 있기 때문에, 이에 대응하기 위해 수직형 미세 접촉 프로브가 필요하 게 되었다.

일반적으로 수직형 미세 접촉 프로브는 전해도금과 같은 반도체 공정으로 제작되기 때문에 형상의 제약이 있다. 그리고 이러한 프로브는, 패드 사이에 단차가 있는 것을 극복하기 위해 수직변위를 흡수할 수 있는 구조를 가져야 하는 동시에, 전극표면에 존재하는 자연 산화막(native oxide)을 제거하기 위해 프로브에 횡방향 힘(lateral force)이 생길 수 있는 구조로 되어 있어야 한다.

이러한 조건을 만족하기 위해서 종래 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 단순 스프링 형상의 미세 접촉 프로브가 일반적인 수직형 프로브로서 공지되어 있었다. 도 2a에는 종래기술에 따른 기본형의 단순 스프링 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있으며, 도 2b에는 종래기술에 따른 병렬 조합형의 단순 스프링 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 단순 스프링 형상의 미세 접촉 프로브의 경우, 압축하중을 받으면 좌굴(buckling)이 일어나기 쉽고 응력집중현상이 일어나기 쉬운 구조로 되어 있어 소성변형이 일어나기 쉽다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 단순 스프링 형상의 미세 접촉 프로브의 응력분포를 살펴보면, 스프링 구조의 안쪽에서는 압축응력이 작용하는 동시에 바깥쪽에서는 인장응력이 작용하며, 응력의 크기는 응력집중현상으로 인하여 항복 응력값을 훨씬 넘어서서 소성이 발생한다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목 적은, 수직형 미세 접촉 프로브가 벨로우즈 형상을 가지도록 하여 수직형 미세 접촉 프로브에 변형이 생길 경우 발생되는 응력집중 현상을 제거할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 반도체 칩의 전기적 검사를 수행하는 미세 접촉 프로브로서, 압축시 응력의 집중현상이 발생하지 않도록 벨로우즈 형상을 가지는 미세 접촉 프로브가 제공된다.

여기에서, 복수개의 벨로우즈 형상을 가진 미세 접촉 프로브가 병렬로 연결되어 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 미세 접촉 프로브의 말단에는 측정시 반도체 칩의 전극 패드와 접촉되는 팁이 돌출 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 팁은 상기 미세 접촉 프로브 말단의 중심에 위치되어 있지 않고 일측으로 치우쳐 있는 것이 바람직하다.

상기 미세 접촉 프로브의 벨로우즈는, 기본 네스팅(nesting) 타입, 평판(flat plate) 타입, 네스팅 리플(nesting ripple) 타입, 싱글 스위프(single sweep) 타입, 및 토러스(tourus) 타입 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 반도체 칩의 전기적 검사를 수행하는 수직형 미세 접촉 프로브로서, 압축시 응력집중현상 및 좌굴이 발생하지 않도록 한 쌍의 벨로우즈 형상을 가진 미세 접촉 프로브가 서로 병렬로 대칭되도록 연결되어 있으며, 병렬 연결된 상기 미세 접촉 프로브의 말단에는 측정시 반도체 칩의 전극 패드와 접촉되는 팁이 일측으로 치우쳐 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 미세 접촉 프로브가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 접촉 프로브를 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있다. 그리고, 도 5a에는 본 발명에 따른 병렬 조합형의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있으며, 도 5b에는 본 발명에 따른 편심형의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있다.

상술한 바와 같이, 도 2a에 도시된 일반적인 스프링 형상의 수직형 미세 접촉 프로브는 응력집중현상으로 인한 소성변형 때문에 수만 회의 반복사용에는 문제가 있었다.

그러나 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 본 발명의 벨로우즈 형상의 수직형 미세 접촉 프로브의 경우, 수직방향으로 압축되더라도 응력분포가 전체적으로 고르게 분포되어 응력집중현상이 발생하지 않으며, 그에 따라 응력완화 효과를 얻을 수 있다. 또한 전해도금법으로 제작하기에 벨로우즈 형상일지라도 제작하는데 큰 어려움은 없다.

일반적으로 수직형 프로브는 압축시 좌굴이 발생할 수 있으며(도 4 참조), 좌굴 발생시 인접한 또 다른 프로브와 간섭이 일어날 수 있다. 좌굴의 발생을 방지하기 위해서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 벨로우즈 형상의 수직형 미세 접촉 프로브를 서로 병렬로 대칭되도록 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 복수개, 즉 한 쌍의 벨로우즈 형상의 프로브를 대칭상으로 병렬 연결하면, 설계조건 내에서 좌굴이 일어나지 않도록 할 수 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 대칭상으로 병렬 연결된 병렬조합형의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 압축되더라도, 상하방향의 변위만이 발생할 뿐 좌굴은 전혀 발생하지 않는다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 병렬조합형의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브의 말단, 즉 도면에서 볼 때 프로브의 상단에는, 반도체 칩의 전극 패드와 접촉되는 팁이 돌출 형성된다.

도 5a의 경우에는 프로브 상단의 상기 팁이 중심에 위치되어 있기 때문에, 프로브의 압축시 좌우방향으로의 횡방향 힘(lateral force)이 발생하지 않고, 단지 상하방향으로의 변위만이 발생한다.

도 5b의 경우에는 프로브 상단의 상기 팁이 중심에 위치되어 있지 않고 일측으로 치우쳐 편심되어 있기 때문에, 프로브의 압축시 상하방향으로 변위하는 동시에 좌우방향으로의 횡방향 힘이 유발된다.

그에 따라 프로브의 압축시 상기 팁이 반도체 칩의 전극 패드 상에서 횡방향 으로 이동하면서 이 전극 패드 상의 자연 산화막을 제거하여 더욱 정확한 테스트가 가능해진다.

도 5b에는 프로브 상단의 팁이 도면에서 볼 때 중심으로부터 우측으로 치우쳐 위치되어 있어, 프로브가 압축되면 좌측에 비해서 우측의 벨로우즈 형상이 좀 더 압축되는 모습이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 병렬 연결된 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브에 의하면, 이와 같이 프로브가 어느 한쪽으로 좀더 압축되더라도 근처의 다른 프로브와 간섭될 정도의 좌굴은 전혀 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 수직형 미세 접촉 프로브의 벨로우즈 형상은, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 기본적인 네스팅(nesting) 타입의 형상 이외에도, 도 6에 도시된 바와 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.

도 6의 (a)에는 평판(flat plate) 타입의 벨로우즈 형상이, 도 6의 (b)에는 네스팅 리플(nesting ripple) 타입의 벨로우즈 형상이, 도 6의 (c)에는 싱글 스위프(single sweep) 타입의 벨로우즈 형상이, 그리고 도 6의 (d)에는 토러스(tourus) 타입의 벨로우즈 형상이 도시되어 있다. 본 발명에서는 이러한 다양한 형상의 벨로우즈를 미세 접촉 프로브에 접목시켜서 응용할 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술 분야에서 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 수직형 미세 접촉 프로브가 벨로우즈 형상을 가지도록 하여 수직형 미세 접촉 프로브에 변형이 생길 경우 발생되는 응력집중 현상을 제거할 수 있게 된다.

다시 말해서, 수직형 미세 접촉 프로브를 벨로우즈 형상으로 설계하면 이 프로브가 응력을 고르게 받을 수 있으므로 수만 회의 반복 작동횟수를 만족시킬 수 있으며, 패드의 단차에도 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 병렬구조의 벨로우즈 형상을 가진 수직형 미세 접촉 프로브가 제공되어, 설계범위 안에서 좌굴이 일어나지 않게 된다.

또한 본 발명에 따르면, 반도체 칩의 전극 패드와 접촉하는 프로브의 말단에 형성되는 팁의 위치를 중심으로부터 편심되도록 설정함으로써 프로브의 압축시 전극 표면에 있는 자연 산화막을 제거하여 더욱 정확한 측정이 가능해진다.

Claims (6)

1. 반도체 칩의 전기적 검사를 수행하는 미세 접촉 프로브로서,

   압축시 응력의 집중현상이 발생하지 않도록 벨로우즈 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 미세 접촉 프로브.
2. 청구항 1에 있어서,

   복수개의 벨로우즈 형상을 가진 미세 접촉 프로브가 병렬로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 접촉 프로브.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 미세 접촉 프로브의 말단에는 측정시 반도체 칩의 전극 패드와 접촉되는 팁이 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 접촉 프로브.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 팁은 상기 미세 접촉 프로브 말단의 중심에 위치되어 있지 않고 일측으로 치우쳐 있는 것을 특징으로 하는 미세 접촉 프로브.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 미세 접촉 프로브의 벨로우즈는, 기본 네스팅(nesting) 타입, 평 판(flat plate) 타입, 네스팅 리플(nesting ripple) 타입, 싱글 스위프(single sweep) 타입, 및 토러스(tourus) 타입 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 미세 접촉 프로브.
6. 반도체 칩의 전기적 검사를 수행하는 수직형 미세 접촉 프로브로서,

   압축시 응력집중현상 및 좌굴이 발생하지 않도록 한 쌍의 벨로우즈 형상을 가진 미세 접촉 프로브가 서로 병렬로 대칭되도록 연결되어 있으며,

   병렬 연결된 상기 미세 접촉 프로브의 말단에는 측정시 반도체 칩의 전극 패드와 접촉되는 팁이 일측으로 치우쳐 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 미세 접촉 프로브.

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