KR20090027353A - 프로브카드용 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로브카드용 기판에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 도전재로 충진된 다수개의 비아(via)가 형성된 세라믹기판; 상기 도전재 위에 전기적으로 접속되도록 세라믹기판의 일측에 형성되는 배선 및 상기 배선과 주위의 다른 배선간의 통전을 방지하기 위하여 배선과 배선사이의 공간을 채우는 부도체를 포함하는 배선층; 및 상기 배선과 접속되도록 상기 배선층 위에 형성되는 패턴층;을 포함하되, 상기 부도체는 상기 세라믹기판과 소재가 다른 것을 특징으로 하기 때문에 프로브카드의 설계 및 제작이 용이해지고 프로브 카드의 제조기간이 단축되는 효과가 있다.
프로브 카드, 세라믹기판, LTCC
Description
본 발명은 전자부품을 검사하는 프로브 카드에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 프로브 카드의 제조에 사용되는 프로브카드용 기판에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼(Wafer)상에 패턴(pattern)을 형성시키는 패브리케이션(Fabrication)공정과 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 소자로 조립하는 어셈블리(Assembly)공정을 통해서 제조된다.
패브리케이션공정이 끝난 반도체 소자는 어셈블리공정을 거치기 이전에 웨이퍼에 형성된 각각의 소자에 대해서 전기적 특성을 검사하는 이디에스(Electrical Die Sorting : 이하 'EDS'라 함.)공정을 거치게 된다.
여기서 EDS공정은 웨이퍼에 형성된 소자들 중에서 불량소자를 판별하기 위해서 실시되는 공정이다. EDS공정에서는 웨이퍼 위의 소자에 전기적 신호를 인가시키고 소자로부터 응답되는 전기적 신호를 분석하여 소자의 불량여부를 판정하는 검사장치를 주로 이용한다.
소자의 불량여부를 판정하는 검사장비와 소자의 패드 사이에 전기적 신호를 전달하기 위해 프로브 카드가 이용된다. 프로브 카드는 프로브카드용 기판과 하나 이상의 니들(Needle)을 갖추고 있다. 웨이퍼 위의 소자에 연결된 패드에 니들을 접촉시킨다. 반도체 소자 검사장비는 프로브카드의 기판에 연결된 프로브 카드의 니들을 통하여 소자의 패드와 전기적 신호를 주고 받음으로서 소자의 불량여부를 판단하게 된다.
최근 프로브 카드의 제조에 사용되는 프로브카드용 기판은 주로 HTCC(High Temperature Cofired Ceramics : 고온동시소성 세라믹)를 이용하여 제조되고 있으며, LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics : 저온동시소성 세라믹)를 이용하여 제조하기도 한다.
도 1은 종래의 프로브카드용 기판을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 프로브카드용 기판은 세라믹(주로 LTCC)으로 된 기판(10)에 다수의 배선(30)과 패턴(40)이 통전되도록 도전재로 충진된 비아(via)(20)로 구성되어 있었다.
이러한 종래의 프로브 카드용 세라믹기판은 일반적으로 하기와 같은 과정들을 거쳐서 제조된다.
일정한 두께와 폭을 지닌 저온소결용 유전체 후막필름은 롤에 감겨있는 형태로 공급되는 것이 보통이다. 슬릿(slitting)공정에서는 공급된 후막필름에 대한 검사가 끝난 후에 롤에서 일정량의 후막필름을 잘라내는 단계로서, 면도날을 이용하여 블랭크(Blank)의 크기보다 약간 크게 절단하여 전체 적층수에 해당하는 만큼의 시트(Sheet)를 준비한다.
다음으로 전처리공정에서는 시트 형태로 준비된 유전체 후막필름을 공기중에서 섭씨 120도의 온도로 20~30분간 열처리하는 단계이다. 혹은 시트를 건조한 질소분위기에서 약 하루동안 유지시키기도 한다.
블랭킹(blanking)단계는 전처리 공정을 거친 유전체 필름에 블랭킹 틀(die)을 이용하여 방위표식 및 작업구역을 나타내는 표식 등을 형성하는 단계이다.
비아형성단계에서는 펀칭 혹은 레이저를 사용하여 시트에 적당한 크기의 비아구멍을 만드는 단계이다. 비아는 각 층간의 전기적 연결을 위한 비아, 열확산을 용이하게 하기 위한 써멀(thermal) 비아, 적층단계에서 각 층을 정확한 위치로 정렬하기 위한 툴링(tooling) 홀(hole) 그리고 패턴을 인쇄할때 기준점을 삼기 위한 레지스트레이션 홀 등의 용도로 사용된다.
비아필링(via filling)단계에서는 시트에 형성된 각 비아 구멍을 전도성 페이스트로 채우는 단계로서 종래의 후막스크린 프린터 혹은 압출식 비아필터를 사용한다. 황동 혹은 스테인레스 강판을 이용하여 만든 스텐실(stencil)을 이용하여 비아구멍의 정확한 위치에 페이스트가 채워지도록 한다. 이때 사용되는 전도성 페이스트는 시트와 소성후 수축률이 잘 맞아야 한다.
도체패턴인쇄단계에서는 종래의 후막스크린 인쇄기를 사용하여 이루어지는데 다양한 모양의 회로요소와 패턴을 도체 페이스트를 이용하여 인쇄방법으로 형성한다. 이때 사용되는 스크린은 표준 에뮬레이션 타입(emulasion type)의 후막 스크린이다. 비아필링 단계에서와 마찬가지로 다공체를 사이에 두고 진공을 만들어 시트를 붙잡아두며, 이때 시각 정렬 혹은 기계적 레지스터를 이용하여 시트의 위치를 제어, 정렬시킨다. 패턴 인쇄에 사용되는 전도성 페이스트는 소성후 유전체 후막과 X,Y방향으로 수축률이 일치하여야 한다.
건조단계에서는 비아구멍을 채운 전도성 페이스트롸 도체 패턴을 형성한 페이스트를 건조시키는 단계로서 약 섭씨 120도의 박스 오븐(oven)에서 5분간 건조시킨다.
그 다음으로 확대현미경을 이용하여 비아및 패턴이 형성된 시트를 검사한다.
그 다음으로 정밀한 적층 틀(fixture)을 이용하여 레지스터링이 이루어진다. 이제까지 각 시트를 유지해주고 있던 프레임에서 분리된 유전체 후막시트가 각각 순서대로 정확한 위치를 맞추어 한장 씩 쌓여진다.
라미네이션(Lamination)단계 에서는 적층된 각 시트를 열과 압력을 이용하여 서로 접착 시켜주는 단계이며 이때 일축 압력(uniaxial press) 혹은 정수압 압력 (isostatic press)을 사용한다. 일축압력을 사용할 경우 약 섭씨 70도로 가열된 평판을 이용하여 5분정도 가압하고 180도 회전 시키어서 다시 같은 방법으로 가압하여 전체적으로 균일한 압력이 전달되도록 한다.
코파이어링(Cofiring) 단계에서는 라미네이션이 끝난 후 이를 평탄한 셋터타일(Setter tile)위에 올려 놓고 킬른로(kiln furnace)에서 소성을 한다. 섭씨 200~500도의 온도범위에서 약 1시간 이상 유지시키면 유전체 후막필름 및 페이스트에 들어있는 바인더 등의 유기물을 태워버릴 수 있고(burnout), 이후 계속하여 온도를 올려서 섭씨 850~900도의 온도범위에서 소성을 한다.
포스트 파이어 프로세싱(Post fire processing)에서는 소성공정이 끝난 뒤에 후막 저항기, 유전체 및 도체 등을 형성하거나 기타 특별한 세라믹 공정을 거치게 된다.
다음으로 전기적 단락검사를 한다. 다음으로 절단작업(singulation)을 한다. 사각형 형태로 절단 할 때에는 일반적으로 다이싱 소(dicing saw)를 사용하는데 절단된 각 부품의 크기 오차를 줄일 수 있고 또한 절단 후 모서리 상태가 양호하다.
마지막으로 최종검사 단계에서 완성된 부품을 표준화된 테스트 절차에 따라 검사를 한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 LTCC 제조공정을 이용하여 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 프로브 카드용 기판이 제조 되어왔다.
그러나 이러한 프로브 카드용 기판에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
전기부품의 테스트 요구조건에 따라 별도로 설계되어 제조되는 프로브카드에 따라 프로브카드의 세라믹기판도 제조시부터 설계에 따라 제조되어야 했다. 이에 따라 앞서 살펴본 바와 같은 LTCC 제조 공정중 시트를 준비하여 비아형성시키고 비아를 필링시키고 도체패턴을 인쇄하는 단계들을 반복하여야 했으며, 이는 프로브카드의 제조기간을 길게하는 한 요인으로 작용하는 문제점이 있었다.
또한 프로브카드의 세라믹기판이 정해진 설계에 따라 생산되므로 설계변경에 따른 세라믹기판의 전용(轉用)이 어려운 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 프로브카드의 제조기간을 단축할 수 있는 방법 및 프로브카드용 기판을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브카드용 기판은, 도전재로 충진된 다수개의 비아(via)가 형성된 세라믹기판; 상기 도전재 위에 전기적으로 접속되도록 세라믹기판의 일측에 형성되는 배선 및 상기 배선과 주위의 다른 배선간의 통전을 방지하기 위하여 배선과 배선사이의 공간을 채우는 부도체를 포함하는 배선층; 및 상기 배선과 접속되도록 상기 배선층 위에 형성되는 패턴층;을 포함하되, 상기 부도체는 상기 세라믹기판과 소재가 다른 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 부도체는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 산화물(Oxide) 임을 또 하나의 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브카드용 기판 제조방법은 도전재로 충진된 다수개의 비아(via)가 형성된 세라믹기판의 면상(面上)에 상기 도전재와 통전되도록 베이스배선을 형성시킴으로써 제1중간재를 형성시키는 제1중간재 형성단계; 상기 제1중간재의 상기 베이스배선과 통전될 수 있는 배선 및 상기 세라믹기판과 다른 소재의 부도체로써 상기 배선과 주위의 다른 배선간의 통전을 방지하기 위하여 배선과 배선사이의 공간에 채워지는 부도체를 포함하는 배선 층을 형성시키는 배선층 형성단계; 및 상기 배선층 형성단계에서 형성된 상기 배선층의 배선과 통전되도록 배선층의 외면상(外面上)에 패턴을 형성시키는 패턴층 형성단계; 를 포함함을 특징으로 한다.
여기서 베이스기판에 다수개의 홀을 형성시키고, 도전재로 상기 다수개의 홀을 충진시키는 베이스기판 형성단계; 를 더 포함함을 또 하나의 특징으로 한다.
여기서 상기 배선층 형성단계에서 형성되는 배선층에 포함되는 부도체는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 산화물(Oxide) 임을 또 하나의 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 프로브카드용 기판을 제조하는 시간이 크게 단축되기 때문에 전자부품의 프로브테스트를 준비하는데 걸리는 시간을 단축시키는데 기여하는 장점이 있다.
또한, 세라믹기판을 미리 대량 생산 해 놓을 수 있으므로, 설계의 간단한 변경으로 프로브테스트할 전자부품에 따라 빠른 시간내 검사에 적합한 프로브 카드를 생산할 수 있는 효과가 있다.
세라믹기판에 다수개의 비아가 일정한 간격으로 규칙성있게 배열되어 있으므로, 프로브카드의 제작설계에 있어서 기본설계틀을 제공하여 주기 때문에 전자부품검사에 요구되는 사양에 맞는 다양한 설계가 가능하며, 설계가 용이하게 되는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도 면을 참조한 바람직한 실시예를 들어 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판은 세라믹기판(110) 및 배선층(130)을 포함하며, 나아가 패턴층(140)을 더 포함한다.
상기 세라믹기판(110)의 소재로는 HTCC(High Temperature Cofired Ceramics : 고온동시소성세라믹)를 비롯한 다양한 소재가 가능하다. 특히 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics : 저온동시소성세라믹)로 이루어지는 것이 바람직하다.
세라믹기판(110)에는 다수개의 비아(Via)(120)가 형성되어 있으며, 이 다수개의 비아 각각에는 도전재로 충진되어 있다. 도전재로는 전기적 특성이 우수한 Ag, Cu, Ag/Pd 등을 사용함이 바람직하다.
특히 세라믹기판(110)에 형성된 다수개의 비아(120)는 여러가지 형태로 배열되어 있을수 있으나, 비아(120) 각각이 일정한 간격을 두고 규칙성있게 배열되어 있는 것이 바람직하다.
세라믹기판(110)에 다수개의 비아(120)가 일정한 간격으로 규칙성있게 배열되어 있으면, 프로브카드의 제작설계에 있어서 기본설계틀을 제공하여 주기 때문에 요구되는 사양에 맞는 다양한 설계가 가능하며, 설계가 용이하게 되는 장점이 있다. 이러한 점은 아이들의 창의력을 개발시켜주는 도구인 과학상자에서 수개의 구 멍이 뚫린 금속재를 기본으로하여 다양한 형태의 구조를 만들수 있는 기초를 제공하는 것과 유사하다고 볼 수 있다.
상기 배선층(130)은 상기 세라믹기판(110)에 다수개의 비아(120)중 기판회로의 설계에 따라 선택적으로 비아(120)에 채워진 도전재와 통전되도록 형성되는 배선(136)이 있다.
그리고 상기 배선(136)과 주위의 다른 배선(136)과의 통전을 방지하기 위하여 배선(136)과 배선(136) 사이의 공간에는 부도체(140)가 채워져 있다. 종래의 세라믹기판에서는 세라믹으로 배선들을 에워 싸고 있는 구조이지만, 여기에서는 상기 세라믹기판(110)과는 다른 소재로 이루어진다.
특히 배선층(130)에 포함되는 상기 부도체는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 산화물(Oxide)인 것이 바람직하다. 산화물과 BCB는 내구성이 강하기 때문에 후술할 패턴층에서 이루어지는 솔더링작업시 필연적으로 발생되는 열을 충분히 견뎌낼 수 있는 장점이 있다.
상기 패턴층(140)은 상기 배선층(130) 위에 상기 배선(136)과 전기적으로 접속되도록 형성된다.
이렇게 형성된 패턴층(140)은 프로브카드의 니들등과 솔더링되는 부분이 된다.
이상 설명한 바와 같이 상기의 세라믹기판(110) 및 배선층(130)을 포함하는 프로브카드용 기판에 의해 프로브테스트 하고자 하는 전자부품에 따른 프로브카드의 기판 설계가 용이하게 되며, 프로브카드의 제조기간이 크게 단축될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 평면도 및 단면도이다.
도 3a 내지 도3C 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판 제조방법은 제1중간재 형성단계, 배선층 형성단계 및 패턴층을 형성시키는 단계를 포함한다.
여기에 세라믹기판 형성단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
먼저, 도 3a 내지 도3c 에 도시된 바와 같이, 상기 제1중간재 형성단계에서는 도전재로 충진된 다수개의 비아(via)(120)가 형성된 세라믹기판(110)의 면상(面上)에 상기 도전재와 통전되도록 베이스배선(132)을 형성시킴으로써 제1중간재(200')를 형성시킨다.
상기 베이스배선(132)의 형성은 일반적으로 반도체제조공정에서 널리 사용되는 포토공정을 이용하여 형성시킬 수 있다. 즉, 포토레지스트(photo resist)를 도포하고 노광하여 현상하는 과정 등을 거쳐서 베이스배선(132)을 형성시키기 위한 패턴을 형성시킨 후 여기에 스퍼터(sputter)등을 이용하여 증착시킴으로서 베이스 배선(132)을 형성시킬 수 있다. 반도체 제조공정에서 이용되는 포토공정은 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로 도 3c 내지 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 배선층 형성단계에서는 상기 제1중간재(200')의 상기 베이스배선(132)과 통전될 수 있는 배선(136) 및 상기 세라믹기판(110)과 다른 소재의 부도체(134)로써 상기 배선(136)과 주위의 다른 배선(136)간의 통전을 방지하기 위하여 배선(136)과 배선(136)사이의 공간에 채워지는 부도체(134)를 포함하는 배선층(130)을 형성시킨다.
이러한 배선층(130)을 형성시키는 방법 역시 일반적으로 널리 알려진 포토공정을 이용하여 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 부도체로서 포토레지스트인 BCB(Benzocyclobutene)를 사용하거나 산화물(Oxide)을 증착시키는 것이 특히 바람직하다.
세라믹기판(110)의 베이스배선(132)이 형성된 면(面)상에 포토레지스트로서 BCB(Benzocyclobutene)(134)를 이용하여 포토공정을 거친다. 여기서 BCB가 베이스배선을 둘러싸되 베이스배선(132)과 배선(136)이 연결되도록 배선비아(133)을 형성시킨다.
다음으로 마스크(MASK : 도시되지 않음)를 BCB가 형성된 층 위에 위치 시킨 후 도전재를 증착시킨다. 이때 배선(136)이 증착에 의해 형성되면서 배선비아(133)을 채우게 되며, 배선(136)과 베이스배선(132)이 통전될 수 있게 된다.
참고로 설계 및 제조상의 필요에 따라서 배선층을 형성시키는 상기의 배선층 형성단계는 반복될 수 있다.
다음으로, 도 3g에 도시된 바와 같이 상기 패턴층 형성단계에서는 상기 배선층 형성단계에서 형성된 상기 배선층(130)의 배선(136)과 통전되도록 배선층(130)의 외면상(外面上)에 패턴을 형성시킨다.
패턴층(140)을 형성시키기 위하여 포토공정을 이용한다. 다만, 배선층(130)에서 부도체(134)를 BCB를 사용했을 경우에는 포토레지스트리를 상기 BCB와는 다른 네가티브(negative) 포토레지스트리를 사용하여 포토공정을 한다. 그래야 배선층(130 )에 형성된 BCB에 영향을 주지 않게 된다. 패턴층(140)은 도전재로서 스퍼터링(sputtering)에 의해 증착시킴으로서 형성시킬수 있으며, 프로브카드용 기판(200)이 제조된다.
한편 상기의 프로브카드용 기판의 제조방법에 더 포함될 수 있는 세라믹기판 형성단계에서는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 세라믹기판(110)에 다수개의 비아를 형성시키고, 도전재로 상기 다수개의 비아를 충진시킴으로써 상기 세라믹기판(110)을 제조한다.
이때, 세라믹기판(110)에 형성된 다수개의 비아(120)는 여러가지 형태로 배열되도록 형성시킬 수 있겠으나, 각각의 비아(120)가 일정한 간격을 두고 규칙성있게 배열되도록 형성시키는 것이 매우 바람직하다.
세라믹기판에 다수개의 비아가 일정한 간격으로 규칙성있게 배열되어 있으면, 프로브카드의 제작설계에 있어서 기본설계틀을 제공하여 주기 때문에 요구되는 사양에 맞는 다양한 설계가 가능하며, 설계가 용이하게 되는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 프로브카드용 기판을 제조하는 시간이 크게 단축되기 때문에 전자부품의 프로브테스트를 준비하는데 걸리는 시간을 단축시키는데 기여하는 장점이 있다.
또한, 세라믹기판을 미리 대량 생산 해 놓을 수 있으므로, 설계의 간단한 변경으로 프로브테스트할 전자부품에 따라 빠른 시간내 검사에 적합한 프로브 카드를 생산할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 프로브카드용 기판의 설계시간이 단축되고, 설계가 용이하게 되는 효과가 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예들은 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
도 1은 종래의 프로브카드용 기판을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 프로브카드용 기판 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 평면도 및 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 세라믹기판 120 : 비아(via)
130 : 배선층 140 : 패턴층
Claims (6)
- 도전재로 충진된 다수개의 비아(via)가 형성된 세라믹기판;상기 도전재 위에 전기적으로 접속되도록 세라믹기판의 일측에 형성되는 배선 및 상기 배선과 주위의 다른 배선간의 통전을 방지하기 위하여 배선과 배선사이의 공간을 채우는 부도체를 포함하는 배선층; 및상기 배선과 접속되도록 상기 배선층 위에 형성되는 패턴층;을 포함하되,상기 부도체는 상기 세라믹기판과 소재가 다른 것을 특징으로 하는 프로브카드용 기판.
- 제 1항에 있어서,상기 부도체는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 산화물(Oxide) 임을 특징으로 하는 프로브카드용 기판.
- 제 1항에 있어서,상기 세라믹기판은 다수개의 비아가 일정한 간격으로 규칙성있게 배열되어 형성된 것임을 특징으로 하는 프로브카드용 기판.
- 도전재로 충진된 다수개의 비아(via)가 형성된 세라믹기판의 면상(面上)에 상기 도전재와 통전되도록 베이스배선을 형성시킴으로써 제1중간재를 형성시키는 제1중간재 형성단계;상기 제1중간재의 상기 베이스배선과 통전될 수 있는 배선 및 상기 세라믹기판과 다른 소재의 부도체로써 상기 배선과 주위의 다른 배선간의 통전을 방지하기 위하여 배선과 배선사이의 공간에 채워지는 부도체를 포함하는 배선층을 형성시키는 배선층 형성단계; 및상기 배선층 형성단계에서 형성된 상기 배선층의 배선과 통전되도록 배선층의 외면상(外面上)에 패턴을 형성시키는 패턴층 형성단계; 를 포함함을 특징으로 하는 프로브카드용 기판 제조방법.
- 제 4항에 있어서,세라믹기판에 다수개의 비아를 형성시키고, 도전재로 상기 다수개의 비아를 충진시키는 세라믹기판 형성단계; 를 더 포함함을 특징으로 하는 프로브카드용 기판 제조방법.
- 제 4항에 있어서,상기 배선층 형성단계에서 형성되는 배선층에 포함되는 부도체는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 산화물(Oxide) 임을 특징으로 하는 프로브카드용 기판 제조방법.
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- 2007-09-12 KR KR1020070092505A patent/KR20090027353A/ko not_active Application Discontinuation
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