KR20090014107A - 복수의 대들보 합성형 접촉자 - Google Patents

Abstract

프로브의 접촉부 근방에서의 거동을 미세하게 콘트롤할 수 있게 하고, 정전 용량이 작아 고속 대용량 신호를 가진 칩의 검사를 가능하게 한다. 그러기 위해서, 수직 방향으로 연장되는 수직 프로브와, 수직 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 직선 또는 곡선 형상을 가지고, 일단이 고정단과 접속하고 타단은 수직 프로브와 접속하는 복수개의 수평 대들보로 구성된 링크 기구를 동작 원리로 하는 평행 스프링형 프로브에서, 복수개의 수평 대들보 중 적어도 1쌍의 상대되는 수평 대들보간 거리가 수직 방향과 교차되는 방향을 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 복수의 대들보 합성형 접촉자이다.

프로브, 캔틸레버

Description

복수의 대들보 합성형 접촉자{A probe having multiple cross beams}

본 발명은 LSI 등의 전자 디바이스의 제조공정에서, 반도체 웨이퍼 위에 형성된 복수의 반도체 칩의 회로 검사에 사용하는 프로버 장치의 접촉자(프로브)에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩 위에 배열되는 회로 단자(패드)에 대해 웨이퍼 상태 그대로 수직 프로브를 접촉시키고, 일괄적으로 반도체 칩의 전기적 도통을 측정하는 프로빙 테스트에 사용하는 프로버 장치의 프로브 조립체에 관한 것이다.

반도체 기술의 진보에 따라 전자 디바이스의 집적도가 향상되고, 반도체 웨이퍼 위에 형성되는 각 반도체 칩에서도 회로 배선이 차지하는 영역이 증가하기 때문에 각 반도체 칩 위의 패드의 수도 증가하고, 그에 따라서 패드 면적의 축소화, 패드 피치의 협소화 등에 의한 패드 배열의 미세화가 진행되고 있다. 최근의 예측에서는 패드 피치가 20㎛가 되는 것으로 되어 있다.

그와 동시에, 반도체 칩을 팩키지에 수납하지 않고 베어칩 그대로 회로 기판 등에 탑재하는 칩 사이즈 팩키지(CSP) 방식 등이 주류를 이루고 있으며, 그를 위해서는 반도체 칩으로 분할하기 전의 웨이퍼 상태에서의 특성 체크나 양호성 판정이 필수적이다.

이 반도체 칩의 검사 수단으로서는, 피검사 반도체 칩의 패드와 검사 장치 사이에 외력에 대해 탄성적으로 변형하는 탄성 변형부를 가진 복수의 바늘형 프로브를 배열한 접촉자 조립을 개재시키는 수단 등이 있다. 이 접촉자 조립과 반도체 칩의 시험 회로를 전기적으로 접속하는 수단으로서, 프로브 카드라고 불리는 프린트 배선 기판이 사용되고 있다.

패드 배열이 미세화 및 협피치화됨으로써 문제가 되는 것은, 반도체 칩의 패드에 접촉시켜 전기적 도통을 얻기 위한 프로브의 구조를, 패드 배열 미세화에 맞춰 소형이면서 고밀도의 것으로 해야 한다는 것이다. 또 패드 면적이 축소화됨으로써 문제가 되는 것은, 다음에 설명하는 스크럽 등의 거동을 미세하게(예를 들면 수㎛의 범위 내로) 콘트롤해야 한다는 것이다.

또 패드 면적이 축소화됨으로써 문제가 되는 것은, 다음에 설명하는 스크럽 등의 거동을 미세하게 콘트롤해야 한다는 것이다. 또, 반도체 칩의 고기능화에 따라 고속 신호의 검사에 대응할 수 있어야 한다는 요구가 생겼다.

피검사물인 lC칩의 패드는, 일반적으로 알루미늄 합금막이나 금도금 등으로 형성되고, 그 표면은 산화 피막 등으로 덮혀 있다. 이 패드에 프로브의 선단을 접촉시킬 때, 프로브 핀 선단이 패드에 접촉한 후 또한 수직 방향으로 일정 거리로 압압(오버 드라이브)됨과 동시에, 패드 표면을 수평 방향으로 문지름(스크럽)으로써 산화 피막 등이 파괴되어 프로브와 패드의 확실한 도통을 얻는다는 기능을 가지고 있다.

도 7(a)는 종래의 발명에 관한 캔틸레버 구조에서의 프로브의 설명도이다. 더우기, 프로브의 선단은 반도체 칩 등의 패드부에 접촉할 때까지는 수직 상태를 유지하고 있다. 도 7(a)에서, 길이(L)의 캔틸레버(101)의 선단부에 설치된 수직 프로브(102)는 선단부가 반도체 칩 등의 패드(103)의 표면에 대해 수직으로 대향하고 있고, 타단은 고정부(104)에 성립되어 수평 상태에 있다. 계속해서, 검사를 위해서 패드(103)를 상승시키거나 고정부(104)를 하강시키면 수직 프로브(102)의 선단부와 패드(103)의 표면이 접촉하여 길이(L)의 캔틸레버(101)는 계산상 약 (1/3)L의 위치를 중심으로 하여 회전하고, 수직 프로브(102)의 선단부는 패드(103)의 표면에 접촉하면서 거리(d0)만큼 크게 이동한다. 그 결과, 특히 미세화된 패드의 경우 또는 L이 적은 소형의 캔틸레버의 경우, 패드 면적에 대한 상대적인 수직 프로브 선단부의 이동 거리가 현저해져, 수직 프로브(102)의 선단부가 패드(103)에서 어긋나 측정 불가능하게 되는 경우가 있다. 또 수직 프로브 선단에서의 압압력이 커져 패드(103)의 표면이 깎이거나 상처를 남기기 때문에 후공정인 와이어 본딩 등의 수율 저하로 연결될 우려가 있다.

종래의 캔틸레버와 같은 구조에서는, 오버 드라이브량과 선단 수평 방향 변위량 또는 스크럽량 사이에는 트레이드 오프의 관계가 있다. 즉, 패드에 손상을 주지 않는 적절한 압압력을 확보함과 동시에 다수의 패드에 대해 일정 이상의 압압력을 확실하게 주기 위한 수직 방향 치수의 불균일을 흡수하기 위해서는 비교적 큰 오버 드라이브량이 필요하다. 이를 위해서는 대들보의 길이(L)를 크게 해야 하기 때문에 장치의 대형화가 부득이하다.

반면, 대들보의 길이(L)를 작게 하여 소형화로 하면, 패드 면적에 대한 상대 적인 수직 프로브 선단부의 이동 거리가 현저해져 수직 프로브 선단부가 패드에서 벗어나 측정 불가능하게 되는 경우가 있으며, 또 수직 프로브 선단에서의 압압력이 커져 패드의 표면이 깎이거나 상처를 남기게 된다.

상술한 바와 같은 프로브 구조에 대한 요구, 즉, 패드 배열의 미세화 및 협피치화에 대한 대응, 오버 드라이브 및 스크럽 기능을 포함한 프로브의 접촉부 근방에서의 거동을 미세하게 콘트롤하기 위해 지금까지 본 발명자 등은 이하와 같은 제안을 하였다.

본 발명자 등에 의해 제안된 종래예에 대해 다음의 도 7(b)를 사용하여 설명하기로 한다.

종래의 캔틸레버 구조형 프로브에서의 폐해를 없애기 위해서 도 7(b)에 도시한 바와 같이 캔틸레버(101)의 구조를 평행 스프링(105)에 의한 링크 구조로 하고, 평행 스프링(105)의 일단에 수직 프로브(106)를 설치했다. 이 링크 구조에 의하면, 수직 프로브(106)에 도 7(a)와 동일한 수직 방향의 접촉 하중이 가해진다 해도 링크 구조이므로 수직 프로브(106)의 선단부 이동량(d1)은 d1<d0이 되어 극히 소량으로 억제할 수 있다.

해당 평행 스프링이란, 복수개의 대략 동일한 형상의 대들보가 여러개 평행하게 배치되어 있어 해당 여러개의 대들보의 양단이 공통의 변형되지 않는 지지체에 고정되어, 한쪽 지지체를 고정하고 다른 쪽 지지체를 이동시켰을 때 어느 일정 범위 내에서 병진 운동하는 것을 가리키고 있다.

도 8은, 평행 스프링 구조를 응용한 종래예를 도시한 설명도로서, 예를 들면 이하의 문헌에서 예시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본특개2000-338133호 공보

도 8에서 111은 프로브, 112는 수직 프로브부, 113은 고정부, 114a∼114d는 수평 대들보, 115a∼115c는 슬릿,116은 프로브 선단부이다.

프로브(111)는 얇은 탄성 금속판을 소재로 하고, 수직 프로브부(112)와 고정부(113)와 4개의 수평 대들보(114a)∼(114d)로 구성되어 있다. 수직 프로브부(112)는 패드(103)과 대향하고 있으며 프로브 선단부(116)가 예리한 볼록형으로 되어 있다. 고정부(113)는 외부 지지 수단(미도시)에 의해 지지된다. 수평 대들보(114a)∼(114d)는 거의 균일한 단면을 가진다. 슬릿(115a)∼(115c)은 수평 대들보(114a)∼(114d)를 각각 분리 독립시켜 일체 박판 소재로 형성하기 위해 마련된 것이다.

이와 같이 복수개의 수평 대들보를 슬릿으로 형성한 것은, 한정된 응력을 토대로 적절한 스프링 정수를 얻기 위해서, 구부림에 의한 최대 응력이 발생하는 중립면으로부터의 거리를 좁혀, 즉, 대들보의 폭을 얇게 할 수 있도록 되어 있다. 이것은, 예를 들면 하나 또는 소수의 접속 대들보에 적절한 스프링 정수를 확보하려면 보다 긴 접속 대들보가 되어 버리는데, 대들보가 길어지면 장치의 대형화 등의 문제가 있기 때문이다.

또한 본 발명자 등은 스크럽 기능을 확실하게 하기 위해 상기 평행 스프링 구조에 추가하여 해당 평행 스프링 구조와 직렬로 접속하여 회전 방향으로 스프링 변형되는 회전 변형부를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브를 제안해왔다. 이것을 도 9에 따라서 설명하기로 한다.

도 9(a)에서, 프로브를 평행 스프링(200)에 의한 링크 구조로 하여 한쪽 단(203)을 고정단으로 하였다. 평행 스프링(200)의 수직 프로브부(202)와 직렬로, 회전 중심(204)을 가진 회전 변형부(205)가 접속되고, 회전 변형부(205)의 한쪽 끝이 패드(206)의 표면과 접함으로써 패드와의 전기적 도통을 얻는 것이다.

도 9(a)에서, 상대적으로 패드(206)가 수직 방향으로 이동하여 수직 프로브(202)의 선단부에 접촉할 때까지는, 프로브의 평행 대들보부(201a),(201b)는 수평을 유지한 상태에 있다. 다음으로 도 9(b)에 도시한 바와 같이, 패드(206)가 수직 프로브(202)의 선단부와 접촉을 개시하고, 나아가 어느 일정량만큼 수직 방향으로 밀어올리는 오버 드라이브가 작용하면, 프로브의 2개의 평행 대들보(201a),(201b)가 대략 평행하게 회전 이동하고, 그에 따라 수직 프로브(202)가 수직 방향으로 이동한다. 이 때, 수직 프로브(202)는 수직 이동과 동시에, 도 9(b)에 도시한 바와 같이 미미하게나마 회전 이동에 의해 Δθ 기울어 수직 프로브(202)의 선단이 수평 방향으로 거리(d1)를 이동한다.

한편, 회전 변형부(205)는, 수직 프로브(202)의 움직임에 따라 수직 및 수평 방향으로 이동함과 동시에, 오버 드라이브의 진행에 따라 회전 중심(204)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전 동작이 개시된다. 이 때의 회전 변형부의 동작을, 도 10을 사용하여 상세히 설명하기로 한다.

도 10(a),(b),(c)는, 오버 드라이브의 진행에 따른 회전 변형부의 패드 접촉부 근방과 회전 변형부의 중심선의 궤적을 3단계로 도시한 도면이다. 여기에서는, 평행 스프링부의 동작은 도시되지 않으며 고정되어 있다.

도 10에서, 222는 프로브 선단의 패드 표면(221)과의 접촉부 근방에서의 부분 형상, 223은 회전 변형부의 중심선을 가리킨다. 도 10(a)는, 패드(221)와의 접촉 개시시를 도시한 도면으로서, 프로브 선단(222)이 패드(221)와 (222a)의 위치에서 접해 있다. 오버 드라이브가 진행되어 도 10(b)의 상태까지 패드(221)가 프로브(222)를 밀어올리면, 회전 변형부의 선단부에 회전 중심(224)을 중심으로 하여 회전 동작이 추가되고, 프로브 선단과 패드의 접촉점이 222a에서 222b로 이동한다. 또한 오버 드라이브가 진행되어 도 10(c)의 상태까지 패드(221)가 프로브(222)를 밀어올리면, 마찬가지로 회전 동작도 진행되어 패드와의 접촉점이 222b에서 222c로 이동한다. 이 때 회전 중심은, 오버 드라이브의 진행과 함께 224a→224b→224c로 변화해간다. 또한 본 도면에서는 도시되어 있지 않은 평행 스프링부 선단의 변위가 여기에 추가된다.

이 일련의 동작에서, 패드 표면(221)과 프로브 선단(222)에 문지름 동작(스크럽)에 의한 상대적 엇갈림이 발생하여 접촉 초기, 예를 들면 222a→222b의 이동시에 산화 피막을 제거하고, 접촉 후반, 예를 들면 222b→222c의 이동시에 전기적 도통을 수행할 수 있다는 효과가 생긴다.

이상 설명한 바와 같이, 종래의 캔틸레버 구조 대신에 다단의 평행 스프링에 의한 프로브 구조를 채용함으로써 소면적 내에서도 비교적 큰 오버 드라이브량을 확보하면서 패드와 프로브의 접촉부 근방에서의 수평 방향 거동을 미세하게 콘트롤할 수 있도록 해왔다. 또 평행 스프링 구조의 선단부에 회전 변형부를 접속시킴으로써 스크럽 동작량을 미세하게 콘트롤할 수 있는 구조가 실현 가능해졌다.

그러나, 도 9에서 평행 스프링 구조의 수직 프로브 선단부에 회전 변형부를 만들면, 프로브의 소형화를 더 꾀하려고 한 경우에 회전 변형부의 수평 방향의 거동 및 회전 동작이, 수직 프로브 선단부의 수평 방향의 이동량에도 의존하게 되어 패드와 프로브의 접촉부 근방에서의 수평 방향 거동의 미세한 콘트롤을 방해한다는 문제가 생긴다.

또한, 복수개의 수평 대들보를 근접 나열함으로써 정전 용량이 커져 고속 대용량 신호를 가진 칩의 검사가 불가능하다는 문제가 생긴다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 주로 수직 이동만의 동작을 하는 평행 스프링 구조부와, 주로 수평 방향 이동 및 회전 이동을 하는 회전 변형부의 기능을 분리함으로써 소형화된 평행 스프링 구조형 프로브에서도 오버 드라이브 및 스크럽 기능을 포함한 프로브의 접촉부 근방에서의 거동을 미세하게 콘트롤할 수 있도록 하는 프로브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 정전 용량이 작아 고속 대용량 신호를 가진 칩의 검사를 가능하게 하는 프로브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 평행 스프링형 프로브에서, 복수개의 수평 대들보의 적어도 1쌍의 상대되는 수평 대들보간 거리가 수평 방향을 따라서 변화하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조이다. 수평 대들보간 거리가 수평 방향을 따라서 변화할 때의 변화 방법은, 연속적이어도 좋고, 또는 불연속적으로 변화해도 좋다. 이로써, 프로브 선단의 거동을 보다 상세하게 설정할 수 있어 면적이 작은 패드에 대해도 적절한 오버 드라이브량과 스크럽량을 확보할 수 있다는 효과가 생긴다.

본 발명은 또 상기 평행 스프링형 프로브에서, 수평 대들보간 거리가 고정단 근방에서 최대가 되고 수직 프로브 근방에서 최소가 되도록 수평 방향을 따라서 연속적 또는 불연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하고 있다. 이로써, 프로브 선단의 XYZ 직교 좌표계의 x방향의 움직임을 거의 0으로 할 수 있다는 효과가 생긴다.

본 발명은 또한, 상기 평행 스프링형 프로브에서, 수직 프로브의 선단과 직렬로 회전 변형부를 가지고, 회전 변형부는 하나 또는 여러개의 회전 중심에 의해 오버 드라이브시에 회전되고, 회전 변형부 선단이 패드 표면과 1점 또는 한정된 범위 내에서 접촉함으로써 패드 표면과 회전 변형부 선단에 상대적 엇갈림을 일으켜 스크럽 동작이 실시되도록 곡면을 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 이로써, 면적이 작은 패드에 대해도 적절한 스크럽량을 확보할 수 있다는 효과가 생긴다.

본 발명은 또한, 평행 스프링형 프로브에서 복수개의 수평 대들보 중 하나 또는 2개 이상이 피검사 반도체에 접촉하는 수직 프로브와 전기적으로 접속(즉, 도전 가능하게 접속)되어 신호선 도통부가 되고, 다른 수평 대들보는 피검사 반도체에 접촉하는 수직 프로브와 전기적으로 절연되어 신호선 비도통부가 되는 것을 특징으로 하고 있다. 이로써, 정전 용량을 작게 설계할 수 있다는 작용을 가지고, 고속 대용량 신호를 가지는 칩의 검사가 가능해지는 효과가 생긴다.

본 발명은 또한, 평행 스프링형 프로브에서, 해당 수직 프로브의 일부가 전기적으로 절연되고, 피검사 반도체와 접촉하는 쪽의 수직 프로브는 적어도 하나 또는 2개 이상의 수평 대들보와 전기적으로 접속되어 신호선 도통부가 되는 링크 기구를 가지고, 피검사 반도체와 접촉하는 쪽의 수직 프로브와 전기적으로 절연되는 쪽의 수직 프로브는 다른 복수개의 수평 대들보의 접속부를 포함한 비신호선 도통부가 되는 링크 기구를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 이로써, 정전 용량을 작게 설계할 수 있어 고속 대용량 신호를 가진 칩의 검사가 가능해지는 효과가 생긴다.

본 발명은 또한, 절연부가 견고한 강성을 가진 재질로 구성되고, 또한 해당 도통부와 견고하게 접속되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 전기적으로 분리되어 있어도 기계적으로는 연속된 링크 기구로서의 평행 스프링에 가까운 작용을 가지기 때문에 프로브 선단의 거동을 보다 상세하게 설정할 수 있으며, 또한 정전 용량이 작은 프로브를 제공할 수 있다는 효과가 생긴다.

본 발명의 프로브에 의하면, 각 LSI의 회로 설계에 의한 여러 종류의 패드 배치 및 패드 간격의 변화에 유연하게 대응하기 위해, 오버 드라이브 및 스크럽 기능을 포함한 프로브의 접촉부 근방에서의 거동을 미세하게 콘트롤할 수 있게 하며, 또한 정전 용량이 작아서 고속 대용량 신호를 가진 칩의 검사를 가능하게 하는 프로브를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 그러나, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다.

(실시형태 1)

이하에 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 관한 프로브의 기본적인 구조 설명도이다. 도 1에서, 1은 수직 프로브, 2는 고정단, 3 및 4는 수평 대들보, 5는 프로브 선단부, 6은 비검사 회로 패드이며, 수직 프로브(1), 고정단(2), 수평 대들보(3) 및 (4)에 의해 링크 기구를 원리로 하는 평행 스프링을 형성하였다. 종래의 실시예인 도 7(b)와 다른 점은, 수평 대들보(3)와 수평 대들보(4)의 거리가 수평 방향에 따라 다르다는 것이 다. 도 1에서는 고정단 근방의 수평 대들보간 거리(w1)에 대해, 수직 프로브 근방의 수평 대들보간 거리(w2)가 연속적으로 작아지는 예를 도시한 것이다.

다음으로 도 1의 예에서 그 동작을 설명하기로 한다. 상대적으로 패드(6)가 수직 방향(XYZ 직교 좌표계의 z방향)으로 이동하여 수직 프로브 선단부(5)에 접촉할 때까지는, 프로브의 수평 대들보(3) 및 (4)는 대략 수평(실선으로 도시)을 유지한 상태에 있다. 다음으로, 패드(6)가 수직 프로브 선단부(5)와 접촉을 개시하고, 또한 어느 일정량만큼 수직 방향으로 밀어올리는 오버 드라이브가 작용하면, 프로브의 2개의 수평 대들보(3),(4)가 각각 회전 이동하고, 그에 따라 수직 프로브(1)가 이동한다. 이 때 수평 대들보(3) 및 (4)는 평행이 아니고 초기 각도가 다르기 때문에 회전 이동 궤적도 다르고, 그 결과, 점선으로 도시한 바와 같이 수직 프로브(1)는 수평 대들보(3),(4)가 평행인 경우와는 다른 궤적을 찾아가게 된다.

도 2는, 도 1에 도시한 기본 구성에 대해, 복수개의 링크 기구를 설치한 예이다. 도 2에서 7은 프로브, 8은 수직 프로브부, 9는 고정부, 10a∼10d는 수평 대들보, 11a∼11c는 슬릿, 12는 프로브 선단부, 6은 패드이다.

프로브(7)은 얇은 탄성 금속판(예를 들면 베릴륨동)을 소재로 하여 수직 프로브(8)와 고정부(9)와 4개의 수평 대들보(10a)∼(10d)로 구성되어 있다. 수직 프로브(8)는 패드(6)와 대향하고 있으며 프로브 선단부(12)가 예리한 볼록형으로 되어 있다. 고정부(9)는 외부 지지 수단(미도시)에 의해 지지된다. 수평 대들보(10a)∼(10d)는 거의 균일한 단면을 가진다. 슬릿(11a)∼(11c)은 수평 대들보(10a)∼(10d)를 각각 분리 독립시켜 일체 박판 소재로 형성하기 위해 마련된 것이다.

이와 같이 복수개의 수평 대들보를 슬릿으로 형성한 것은, 한정된 응력을 토대로 적절한 스프링 정수를 얻기 위하여 구부림에 의한 최대 응력이 생기는 중립면으로부터의 거리를 좁혀, 즉, 대들보의 폭을 얇게 할 수 있도록 되어 있다. 이것은, 예를 들면 하나 또는 소수의 접속 대들보에 적절한 스프링 정수를 확보하려면 보다 긴 접속 대들보가 되어 버리고, 대들보가 길어지면 장치의 대형화 등의 문제가 있기 때문이다.

다음으로 도 2에서 그 동작을 설명하기로 한다. 상대적으로 패드(6)가 수직 방향(z방향)으로 이동하여 수직 프로브 선단부(12)에 접촉할 때까지는, 프로브의 수평 대들보(10a)∼(10d)는 대략 수평(실선으로 도시)을 유지한 상태에 있다. 다음으로, 패드(6)가 수직 프로브 선단부(12)와 접촉을 개시하고, 또한 어느 일정량만큼 수직 방향으로 밀어올리는 오버 드라이브가 작용하면, 프로브의 2개의 수평 대들보(10a)∼(10d)가 각각 회전 이동하고, 그에 따라 수직 프로브(8)가 이동한다. 이 때 수평 대들보(10a)∼(10d)는 평행이 아니고 초기 각도가 다르기 때문에 회전 이동 궤적도 다르고, 그 결과, 점선으로 도시한 바와 같이 수직 프로브(8)는 수평 대들보(10a)∼(10d)가 평행인 경우와는 다른 궤적을 찾아가게 된다.

상기 예는, 4개의 수평 대들보와 3개의 슬릿에 의해 3개의 링크 기구인 평행 스프링의 조합의 경우를 도시했으나, 링크 기구의 수량 및 형상은 상기 예에 한정되지 않는다.

다음으로, 실시형태 1에서의 동작을 구체적 수치로 설명하기로 한다. 도 3은, 수평 대들보간 거리가 전부 평행한 복수개의 링크 기구로 구성된 평행 스프링 형 프로브와, 수평 대들보간 거리가 다른 동일수의 링크 기구로 구성된 평행 스프링형 프로브에서의 수직 프로브부의 거동을 유한 요소법의 계산으로 비교한 설명도이다.

도 3(a)에서, 20a는 10개의 수평 대들보와 그 사이에 9개의 슬릿을 가진 평행 스프링형 프로브이고, 21a는 수직 프로브부, 22는 고정부, 23a-1∼23a-10은 수평 대들보, 24a-1∼24a-9는 슬릿, 25는 프로브 선단부이다. 수평 대들보간은 전부 평행 및 등간격으로서, 수평 대들보의 폭은 0.03㎜로 하고 재질은 판 두께 0.02㎜의 베릴륨동으로 하였다. 기타 주요한 치수값은 도시한 바와 같다.

한편, 도 3(b)에서, 20b는 마찬가지로 10개의 수평 대들보와 그 사이에 9개의 슬릿을 가진 평행 스프링형 프로브이고, 21b는 수직 프로브부, 23b-1∼23b-10은 수평 대들보, 24b-1∼24b-9는 슬릿이다. 수평 대들보간은 고정부(22) 근방의 수평 대들보간 거리에 대해, 수직 프로브(21b) 근방의 수평 대들보간 거리가 연속적으로 좁혀져 있으며, 상기 수치는 각 수평 대들보 사이에 대해서 동일하게 하였다. 수평 대들보의 폭은 0.03㎜로 하고, 재질은 판두께 0.02㎜의 베릴륨동으로 하였다. 기타 주요한 치수값은 도시한 바와 같다.

이상 설명한 바와 같은 모델에 대해서, 프로브 선단부(25)에 도면의 z방향으로 하중(P)을 부하하여 프로브 선단부(25)의 거동을 비교한 결과, 도 3(a)의 모델에서는 프로브 선단부(25)가 z축에 대해 1.45° 경사진 반면, 도 3(b)의 모델에서는 프로브 선단부(25)의 경사도는 거의 0°였다.

상기 프로브 선단부(25)의 경사도, 즉 근사적으로 프로브 선단부(25)의 x방 향 이동량은, 프로브에서의 각 대들보의 길이, 폭, 두께, 수평 대들보간 거리 및 재질에 따른 스프링 정수를 선택함으로써 도 7과의 비교에서 예를 들면 0≒d2<d1<d0이 되는 범위에서 임의로 설정할 수 있다.

(실시형태 2)

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 관한 프로브 구조의 설명도로서, 도 3(b)의 모델에 대해, 프로브 선단부(25)에 직렬로 회전 변형부(27)를 설치한 예이다. 도 4에서 26은 회전 변형부(27)의 회전 중심, 28은 패드이다.

다음으로 도 4에서 그 동작을 설명하기로 한다. 도 4(a)에서, 상대적으로 패드(28)가 수직 방향으로 이동하여 프로브의 선단부에 접촉할 때까지는 프로브는 도시 상태에 있다. 다음으로 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 패드(28)가 회전 변형부(27)의 선단과 접촉을 개시하고, 나아가 어느 일정량만큼 수직 방향으로 밀어올리는 오버 드라이브(도면의 Dr)가 작용하면, 수직 프로브(21b)는 도 3(b)에 도시한 바와 같이 경사지지 않고 z방향으로만 이동하기 때문에, 수직 프로브(21b)에 접속된 회전 변형부(27) 선단의 x방향 이동량은, 회전 중심(26)에 의한 회전 이동에 따른 변위에 의존하는 것으로만 할 수 있다.

한편, 회전 변형부(27)는 수직 프로브(21b)의 z방향의 움직임에만 추종하여 수직 방향으로 이동함과 동시에, 오버 드라이브의 진행에 따라 회전 중심(26)을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전 동작이 개시되고 도면의 Sc가 스크럽량이 된다. 이 때의 회전 변형부(27) 자신의 동작은, 도 10에서 설명한 동작과 같기 때문에 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 주로 수직 이동만의 동작을 하는 평행 스프링 구조부와, 주로 수평 방향 이동 및 회전 이동을 하는 회전 변형부의 동작 기능을 분리함으로써 소형화된 평행 스프링 구조형 프로브에서도 비교적 큰 오버 드라이브(Dr)가 확보되고, 또한 스크럽량(Sc)의 미세한 콘트롤이 가능해진다.

(실시형태 3)

도 5에 본 발명의 제3 실시예에 관한 프로브 구조를 도시한다. 본 실시예는, 도 2에서의 프로브 형상의 형성을 수지 필름 위에 동박을 식각함으로써 실시한 예이다. 도 5에서 수지 필름(예를 들면 폴리이미드 수지)(31) 위에 동박(예를 들면 베릴륨동)을 접착하고, 동박을 식각 가공함으로써 수직 프로브(32), 고정부(33), 수평 대들보(34a)∼(34d)를 형성한다. 고정부(33)는 외부 지지 수단 및 검사 장치 회로(미도시)에 접속된다. 또한 수평 대들보(34a)∼(34c)와 수직 프로브(32) 사이, 및 고정부(33) 사이에 절연성 수지를 인쇄함으로써 절연부(37a)∼(37c) 및 (38a)∼(38c)를 형성한다.

이상으로 구성된 필름 적층형 프로브(30)에서의 기능을 도면에 따라서 설명하기로 한다. 패드(6)가 프로브 선단부(36)에 접촉을 개시하여 검사 신호가 흐르면, 수평 대들보(34a)∼(34c)는 절연부(37a)∼(37c) 또는 (38a)∼(38c)에 의해 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 검사 신호는 도면의 사선부로 도시한 경로인 신호 도통부(39)에만 흐르게 된다. 따라서, 절연된 수평 대들보(34a)∼(34c)간에는 전하가 축적되지 않고 정전 용량이 작은 프로브를 실현할 수 있다.

반면, 절연부(37a)∼(37c) 및 (38a)∼(38c)는 절연 수지를 경화시켜 형성함 으로써 강성이 유지되고, 전기적으로는 절연되어 있어도 기계적으로는 도 2에 도시한 복수개의 평행 스프링을 가진 프로브와 거의 동등한 기능을 가질 수 있는 것이다.

(실시형태 4)

도 6에 본 발명의 제5 실시예에 관한 프로브 구조를 도시한다. 본 실시예는, 제3 실시예와 동일하게 프로브 형상의 형성을 수지 필름 위에 동박을 식각함으로써 실시한 예이다. 도 6에서 수지 필름(예를 들면 폴리이미드 수지)(41) 위에 동박(예를 들면 베릴륨동)을 접착하고, 동박을 식각 가공함으로써 수직 프로브(42), 고정부(43), 수평 대들보(45a)∼(45d)를 형성한다. 고정부(43)는 외부 지지 수단(미도시)에 의해 지지된다. 또 수직 프로브(42)의 일부를 분리하고, 그 분리한 부분에 절연성 수지를 인쇄함으로써 절연부(48a)를 형성한다. 또한 고정부(43)의 일부를 분리하고, 그 분리한 부분에 절연성 수지를 인쇄함으로써 절연부(48b)를 형성한다. 또 고정부(43)의 일부에서 접속하여 도체부(44)를 식각으로 형성하고, 검사 장치 회로(미도시)에 접속된다.

이상으로 구성된 필름 적층형 프로브(40)에서의 기능을, 도면에 따라서 설명하기로 한다.

패드(6)가 프로브 선단부(47)에 접촉을 개시하여 검사 신호가 흐르면, 수직 프로브(42)는 절연부(48a)에 의해, 고정부(43)은 절연부(48b)에 의해 전기적으로 절연되어 있기 때문에 수평 대들보(45a),(45b)로 구성된 평행 스프링부는 비신호선 도통부가 된다. 따라서, 검사 신호는 수평 대들보(45c),(45d)로 구성된 평행 스프 링부를 포함한 도면의 사선부로 도시한 신호 도통부(49)에만 흐르게 된다. 이로 인해 절연된 수평 대들보(45a)∼(45b)간에는 전하가 축적되지 않고 정전 용량이 작은 프로브를 실현할 수 있다.

한편, 절연부(48a),(48b)는 절연 수지를 경화시켜 형성함으로써 강성이 유지되고, 전기적으로는 절연되어 있어도 기계적으로는 도 2에 도시한 복수개의 평행 스프링을 가진 프로브와 거의 동등한 기능을 가질 수 있는 것이다.

본 실시예에 의하면, 비신호선 도통부가 되는 모든 평행 스프링군을 접지 회로에 접속할 수 있게 되어 전기적으로 더욱 안정된 프로브를 구성할 수 있다.

또한 절연 수지에 의한 절연 부분은 각 프로브 구조에 의해 결정되며, 상기 부분에 한정되지는 않는다.

본 발명은, 도면에 도시한 바람직한 실시형태에 기초하여 설명되었으나, 당업자라면, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 용이하게 각종 변경, 개변이 가능하다는 것은 명백하다. 본 발명은 그와 같은 변경예도 포함한 것이다.

도 l은 본 발명의 실시형태 1인 프로브의 기본 구조를 도시한 설명도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태 1인 프로브 구조를 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태 1인 프로브의 동작을 설명하는 측면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태 2인 선단 회전부가 부착된 프로브 구조를 도시한 측면도이다.

도 5는 본 발명의 실시형태 3을 도시한 필름 적층형 프로브의 측면도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태 4를 도시한 필름 적층형 프로브의 측면도이다.

도 7은 종래의 실시형태를 도시한 캔틸레버 구조 및 평행 스프링 구조의 기본 설명도이다.

도 8은 종래의 평행 스프링 구조의 일예를 도시한 측면도이다.

도 9는 종래의 선단 회전부가 부착된 평행 스프링 구조의 예를 도시한 측면도이다.

도 10은 상기 종래의 선단 회전부가 부착된 평행 스프링 구조의 선단 회전부의 동작을 도시한 기본 설명도이다.

Claims (6)

1. 수직 방향으로 연장되는 수직 프로브와, 수직 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 직선 또는 곡선 형상을 가지고 일단이 고정단과 접속하고 타단은 해당 수직 프로브와 접속하는 복수개의 수평 대들보로 구성된, 링크 기구로 이루어진 접촉자에서,

   복수개의 수평 대들보의 적어도 1쌍의 상대되는 수평 대들보간 거리가, 상기 수직 방향과 교차되는 방향을 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 복수의 대들보 합성형 접촉자.
2. 제1항에 있어서, 해당 수평 대들보간 거리가, 고정단 근방에서 최대가 되고 수직 프로브 근방에서 최소가 되도록, 수직 방향과 교차되는 방향을 따라서 연속적 또는 불연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 대들보 합성형 접촉자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 해당 수직 프로브의 선단과 직렬로 회전 변형부를 가지고, 해당 회전 변형부는 하나 또는 여러개의 회전 중심에 의해 오버 드라이브시에 회전되고, 해당 회전 변형부 선단이 패드 표면과 1점 또는 한정된 범위 내에서 접촉함으로써 패드 표면과 회전 변형부 선단에 상대적 엇갈림을 일으켜 스크럽 동작이 실시되도록 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 대들보 합성형 접촉자.
4. 수직 방향으로 연장되는 수직 프로브와, 수직 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 직선 또는 곡선 형상을 가지고 일단이 고정단과 접속하고 타단은 해당 수직 프로브와 접속하는 복수개의 수평 대들보로 구성된, 링크 기구로 이루어진 접촉자에서,

   복수개의 수평 대들보의 일부가, 피검사 반도체에 접촉하는 수직 프로브와 도전 가능하게 접속되어 신호선 도통부가 되고, 다른 수평 대들보는 피검사 반도체에 접촉하는 수직 프로브와 전기적으로 절연되어 신호선 비도통부가 되는 것을 특징으로 하는 복수의 대들보 합성형 접촉자.
5. 수직 방향으로 연장되는 수직 프로브와, 수직 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 직선 또는 곡선 형상을 가지고 일단이 고정단과 접속하고 타단은 해당 수직 프로브와 접속하는 복수개의 수평 대들보로 구성된, 링크 기구를 동작 원리로 하는 프로브에서,

   해당 수직 프로브의 일부가 전기적으로 절연되고, 피검사 반도체와 접촉하는 쪽의 수직 프로브는 적어도 하나 또는 2개 이상의 수평 대들보와 전기적으로 접속되어 신호선 도통부가 되는 링크 기구를 가지고, 피검사 반도체와 접촉하는 쪽의 수직 프로브와 전기적으로 절연되는 쪽의 수직 프로브는 다른 복수개의 수평 대들보의 접속부를 포함한 비신호선 도통부가 되는 링크 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 복수의 대들보 합성형 접촉자.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 절연부가 견고한 강성을 가진 재질로 구성되고, 또한 해당 도통부와 견고하게 접속하는 것을 특징으로 하는 복수의 대들보 합성형 접촉자.

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