KR20100020298A - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사 대상물인 집적회로에 대해 전기적인 접속을 제공하는 프로브 카드(probe card)에 관한 것이다.

본 발명의 프로브 카드는 집적회로에 전기적으로 접촉되는 탐침; 일측면에 상기 탐침이 전기적으로 연결되고, 타측면에 복수의 전자부품이 설치된 영역을 포함하는 메인회로기판; 상기 타측면에 상기 메인회로기판이 변형되지 않도록 결합되는 보강부재; 및 상기 보강부재에 연결고정되며, 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 전자부품이 설치된 영역을 회피하는 오목부를 포함하며 상기 복수의 전자부품이 설치된 영역에 인접하게 형성된 서브회로기판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 서브회로기판에는 메인회로기판 또는 전자부품과 대응되도록 인접하게 케이블접속수단이 형성되어 있어서 최단거리가 되도록 케이블을 연결할 수 있고, 특히 서브회로기판은 다양한 형태로 형성될 수 있어서 메인회로기판 상에 다수의 전자부품을 효율적으로 배치할 수 있으며, 우수한 확장성 및 설계의 자유성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

프로브 카드, 서브회로기판

Description

프로브 카드{PROBE CARD}

본 발명은 검사 대상물인 집적회로에 대해 전기적인 접속을 제공하는 프로브 카드(probe card)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서브 회로기판(sub PCB)의 형상을 변경하는 것으로 인해 확장성, 설계 자유성, 신뢰성 및 제조 비용 면에서 우수성을 달성할 수 있도록 구성되는 프로브 카드에 관한 것이다.

일반적으로, 집적 회로와 같은 반도체 소자(semiconductor device)를 제조하는 과정은 여러 단계로 구성되는데, 최종적으로 반도체 소자를 조립하는 단계에서는 웨이퍼(wafer) 상에 개별 집적회로(IC)를 이루도록 제조된 복수개의 반도체 다이(die, 즉 칩(chip))들 중 불량 다이를 제외한 양품 다이 만을 선택하여 조립한다.

따라서, 그 조립 전에 웨이퍼 상에 형성된 집적 회로들의 양품 또는 불량품 여부를 판별하기 위해 각 집적 회로에 탐침(즉, 프로브(probe))을 접촉시켜 전기적으로 그 성능을 검사하며, 이때 자동화된 프로빙(probing) 검사장치(일명, 프로버(prober)라 함)를 이용한다.

상기 프로빙 검사장치는, 검사 신호를 발생하고 그 결과로서 수신되는 응답 신호를 검출 및 분석하여 집적 회로의 양부를 판별하는 일종의 컴퓨터 장치인 테스터(tester)와, 상기 테스터와 검사 대상물인 집적 회로를 중간에서 전기적으로 접속시키는 프로브 카드(probe card)로 구성된다.

이하, 설명의 편의를 위해, 검사 대상인 집적 회로를 DUT(Device Under Test)라 칭한다.

도 6은 종래의 프로브 카드의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이다.

프로브 카드는, 테스터 측과 전기적으로 연결되기 위한 복수개의 커넥터(connector)(230)를 외주부에 구비하고 수평방향으로 구비되는 메인회로기판(main PCB)(200), 메인회로기판(200)의 하부 측에 복수개가 결합되어 구비되며 검사 시 DUT 상의 접속단자 즉, 패드(pad)에 접촉되는 탐침(100), 메인회로기판(200)을 상부 측에서 지지하며 상하 관통되는 개구공(310)을 갖는 보강판(stiffener)(300), 메인회로기판(200) 측과 접속되도록 보강판(300)의 개구공(310) 내에 수직방향으로 구비되며 측면 상에 복수개의 릴레이(relay)(510)를 탑재하는 릴레이회로기판(500), 그리고 메인회로기판(200) 및 릴레이회로기판(500) 측과 접속되며 릴레이회로기판(500)이 위치되지 않는 부분의 보강판(300)의 상부 측에 위치되고 메인제어기(410) 및 각종 부속컴포넌트(미도시)를 탑재하는 서브회로기판(sub PCB)(400)을 포함한다.

여기서, 메인회로기판(200)은 다소 넓은 면적을 갖는 원형 평판의 것으로, 수평방향으로 구비되며, 그 상면 상의 외주 영역에는 ZIF(Zero Insertion Force) 커넥터와 같은 커넥터(230)가 복수개 구비되고, 이 커넥터(230)는 테스터 측으로부 터 인출되는 FPC(Flexible Printed Circuit) 케이블과 같은 연결 케이블(미도시)과 접속되어 전기적으로 연결된다.

해당 메인회로기판(200)의 하면 상에는 복수개의 접속단자(미도시)가 형성되며, 또한 그 상면 상에는 복수개의 접속커넥터부(210)가 구비된다.

그리고, 해당 메인회로기판(200)은 그에 대해 구비된 접속단자, 접속커넥터부(210) 및 커넥터(230) 간을 상호 전기적으로 연결하기 위해 내부에 신호 배선(미도시)을 구비하며, 이를 위해 내부에 상하로 신호 배선층이 형성되는 다층 배선 인쇄회로기판으로 통상 구현된다.

탐침(100)은 메인회로기판(200)의 하면 상에 형성된 접속단자에 각기 접속되어 수직방향으로 구비되며, 검사 시 DUT 상의 접속단자에 접촉된다.

해당 탐침(100)은 탐침블록(110)에 고정되도록 구비되며, 탐침블록(110)은 보강판(300)으로부터 돌출되어 메인회로기판(200) 상의 관통공(220)을 통과하도록 구비되는 돌출부재(120)에 지지되도록 결합됨으로써, 고열의 영향으로부터 그 위치나 높이가 변경되는 것이 차단될 수 있다.

보강판(300)은 최대한 열 변형이 억제될 수 있는 금속 재질로 이루어지며, 메인회로기판(200)을 상부 측에서 밀착 지지하도록 수평방향으로 구비되어 고온 검사 시 메인회로기판(200)이 고열에 의해 변형되는 것을 억제시킴으로써, 메인회로기판(200)의 열 변형에 따라 탐침(100)의 위치 및 높이가 변경되고 전기적 연결의 신뢰성이 저하되는 것을 방지시킨다.

해당 보강판(300) 상에는 여러 곳을 통해 일정 면적이 삭제되어 상하 관통되 도록 형성되는 복수개의 개구공(310)이 구비된다.

릴레이회로기판(500)은 보강판(300)의 개구공(310) 내에 수직방향으로 입설되도록 복수개가 구비되는 것으로, 그 측면(일 측면 또는 양 측면)을 통해 복수개의 릴레이(즉, 계전기)(510)를 탑재한다.

릴레이(510)는 복수개의 DUT를 동시에 병렬(parallel) 검사 시 특정 DUT에 대한 검사를 선택적으로 고립시키기 위해 구비되는 스위칭(switching) 수단으로, 메인제어기(410)의 제어에 따라 온/오프(on/off) 스위칭 작동된다.

릴레이회로기판(500)은 그 하단부에 접속커넥터부(520)를 구비하며, 해당 접속커넥터부(520)는 메인회로기판(200) 상면 상의 접속커넥터부(210)에 대해 접속되며, 또한 그 상단부에 또 다른 접속커넥터부(530)를 구비하며, 해당 상단 측 접속커넥터부(530)는 서브회로기판(400) 상에 구비되는 접속커넥터(430)와 연결 케이블(470)을 통해 전기적으로 연결된다.

해당 릴레이회로기판(500)은 탑재된 릴레이(510), 하단부의 접속커넥터부(520) 및 상단부의 접속커넥터부(530) 간을 상호 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)을 내부에 구비하며, 통상 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현된다.

서브회로기판(400)은 메인회로기판(200)에 비해 상대적으로 축소된 면적을 갖는 원형 평판의 것으로, 릴레이회로기판(500)이 위치되지 않는 보강판(300)의 중앙부 상부 측에 수평방향으로 구비된다.

정리하면, 보강판(300) 상의 중앙부에는 서브회로기판(400)이 위치되고, 외측 영역에는 릴레이회로기판들(500)이 위치된다.

서브회로기판(400)의 상면 중앙부에는 릴레이회로기판(500) 상에 탑재된 릴레이들(510)을 작동 제어하도록 테스터 측으로부터 인가되는 상대적으로 적은 개수의 채널(channel)을 확장하여 보다 많은 수의 릴레이(510)를 작동 제어할 수 있음과 아울러, 재-프로그래밍 가능하여 검사 대상물인 DUT 내의 회로 변경 등에 대해 라우팅 변경 등을 제공할 수 있는 메인제어기(410)가 탑재된다.

여기서, 메인제어기(410)는 통상 FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 시퀀서(sequencer), 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 또는 기타 재 프로그램 가능한 제어기 등으로 구현된다.

또한, 서브회로기판(400)의 상면 상에는 릴레이(510)를 제외한, 메인제어기(410)에 부속되는 각종 부속 컴포넌트가 탑재된다.

나아가, 서브회로기판(400)의 상면 상에는 복수개의 접속커넥터(430)가 배열되어 구비되며, 해당 접속커넥터(430)는 릴레이회로기판(500)의 상단부에 형성되는 접속커넥터부(530)와 연결 케이블(470)을 통해 전기적으로 연결되고, 한편 서브회로기판(400)의 하면 상에는 복수개의 접속커넥터부(480)가 배열되도록 형성되며, 해당 접속커넥터부(480)는 메인회로기판(200)의 상면 상에 형성되는 접속커넥터부(240)와 연결 케이블(540) 등을 통해 전기적으로 연결된다.

그리고, 해당 서브회로기판(400)은 탑재된 메인제어기(410), 부속 컴포넌트, 접속커넥터(430) 및 접속커넥터부(480) 간을 선택적으로 상호 전기적으로 연결하기 위한 신호 배선(미도시)을 내부에 구비하며, 통상 다층 배선 인쇄회로기판으로 구 현된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 프로브 카드는 다음과 같은 문제점이 있다.

보강판(300) 상의 외주 영역에 복수개의 릴레이회로기판(500)이 위치됨에 따라 중앙부에 위치되는 서브회로기판(400)은 다소 작은 면적으로 구비되므로, 작은 면적의 서브회로기판(400) 상에 메인제어기(410), 각종 부속 컴포넌트, 접속커넥터(310)를 충분한 개수 및/또는 효율적인 배치로 탑재할 수 없다는 문제점이 있다.

그 결과 작은 면적의 서브회로기판(400) 상에 다양한 종류 및 많은 수의 개체들이 탑재됨에 따라 개체들이 밀집되고 무질서한 배치로 탑재되는데, 이와 같이 밀집되고 무질서하게 구비되면, 통상 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현되는 서브회로기판(400)의 제조가 매우 어려워지고, 제조 비용도 대폭 상승되게 된다.

즉, 종래의 프로브 카드는 설계 자유성, 확장성 및 제조 비용 측면에서 매우 불량한 문제점이 있다.

한편, 현재까지 서브회로기판(400)은 그 형태가 메인회로기판(200)과 같은 원형 형태로부터 전혀 탈피하지 못하고 있다.

그에 따라, 서브회로기판(400)과 릴레이회로기판(500) 간의 거리가 다소 멀어짐으로써, 길이가 긴 연결 케이블(470)을 사용하여 연결해야 함에 따라, 케이블 정리가 용이하지 않고 제조 비용이 상승되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 서브회로기판을 메인회로기판에 설치되는 전자부품의 영역을 회피하는 형상으로 함으로써, 메인회로기판상에 전자부품을 충분한 개수로 탑재하는 것이 가능해질 뿐만 아니라 전자부품을 효율적으로 배치할 수 있는 프로브 카드를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 카드는, 집적회로에 전기적으로 접촉되는 탐침; 상기 일측면에 탐침이 전기적으로 연결되고, 타측면에 복수의 전자부품이 설치된 영역을 포함하는 메인회로기판; 상기 타측면에 상기 메인회로기판이 변형되지 않도록 결합되는 보강부재; 및 상기 보강부재에 연결 고정되며, 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 전기적으로 연결되며, 복수의 상기 전자부품이 설치된 영역을 회피하는 오목부를 포함하며 상기 복수의 전자부품이 설치된 영역에 인접하게 형성된 서브회로기판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 서브회로기판에는 상기 전자부품을 제어하기 위하여 메인제어기가 탑재되고, 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 케이블로 연결되도록 복수의 케이블접속수단이 형성되어 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 케이블접속수단은 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 케이블로 연결할 때 최단거리가 되도록 상기 서브 회로 기판의 가장자리에 인접하게 위치되어 있다.

또한 바람직하게는, 상기 케이블접속수단은 소켓 또는 커넥터의 형태로 형성되어 있다.

또한 바람직하게는, 상기 서브회로기판에는 메모리, 전압 조정기, 커패시터, 멀티 플렉서, 레지스터, 및 잭으로 구성된 부속컴포넌트군에서 하나 이상 선택되어 탑재된다.

또한 바람직하게는, 상기 서브회로기판은 상기 보강부재 상에 고정되도록 적어도 하나 이상의 기판고정단이 연장 형성되고, 상기 기판고정단에는 복수의 케이블접속수단이 형성되어 있다.

또한 바람직하게는, 상기 서브회로기판은 원형 또는 다각형의 형상을 갖는다.

또한 바람직하게는, 상기 보강부재에는 상기 메인회로기판의 일측이 고르게 고정 지지되도록 방사상으로 리브가 형성되어 있고, 상기 방사상의 리브 중단부를 보강하도록 원형의 리브가 일체로 형성되어 있으며, 상기 전자부품이 상기 메인회로기판에 설치된 상태에서 외부로 노출되도록 상기 리브 사이에 개방부가 형성되어 있다.

또한 바람직하게는, 상기 전자부품은 릴레이 또는 인터페이스를 위한 부품이 탑재된 소형의 회로기판으로 되어 있다.

또한 바람직하게는, 상기 회로기판은 상기 메인회로기판 상에 수직으로 설치된다.

또한 바람직하게는, 상기 서브회로기판은 상기 보강부재의 상부에 위치된다.

본 발명에 따르면, 메인회로기판 상에 복수의 전자부품들이 적절하고 효율적인 위치로 설치또는 탑재된 상태에서 상기 전자부품의 영역을 회피하는 형상으로 서브회로기판이 형성 또는 위치될 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 프로브 카드는 프로브 카드에 형성된 탐침에 대응되는 전자부품들을 제한된 면적의 메인회로기판 상에 효율적으로 배치할 수 있으며, 탐침의 수가 증가하여도 그에 대응하는 전자부품의 배치를 용이하게 확장할 수 있어, 그 결과 전자부품 배치 설계의 자유성을 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 프로브 카드에 의하면 통상 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현되는 서브회로기판의 제조 비용을 절감할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

또한 종래에는 단순한 형상의 서브회로기판 위에 메인제어기, 부속컴포넌트, 접속커넥터 등이 제한된 서브회로기판 영역 내에 집중 배치되어 있어서, 메인회로기판에 위치되어 있는 대응 전자부품과의 거리가 멀게 되며, 케이블 연결의 경우에도 상기 접속커넥터 부분에 케이블이 집중되어 작업이 곤란하고 정리가 곤란하였다. 그러나, 본 발명의 프로브 카드에 의하면, 서브회로기판의 형상을 메인제어기, 부속컴포넌트, 접속커넥터 등과 메인회로기판상에 위치되어 있는 전자부품를 가깝게 형성할 수 있어서 접속커넥터(케이블접속수단)과 연결되는 케이블의 길이를 짧게 할 수 있을 뿐만 아니라, 메인제어기, 부속컴포넌트, 접속커넥터 등의 배치를 분산시킬 수 있어, 상기 케이블 연결 작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 달성될 수 있다. 아울러, 짧은 길이의 연결 케이블을 사용함에 따라 케이블의 소모량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

그리고 서브회로기판의 크기를 줄일 수도 있게 되므로, 서브회로기판이 위치되지 않는 부분에 대하여 보강판의 두께를 두껍게 형성할 수 있기 때문에 메인회로기판의 열 변형을 방지시켜 신뢰성을 확보할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 프로브 카드의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이며, 도 3은 도 1의 서브회로기판의 평면도이다. 또한 도 4 및 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 전면 및 배면 사시도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 도 1은 도 4에 도시된 사시도의 평면도이며, 복수의 전자부품 즉, 릴레이회로기판(50)이 설치된 원형의 메인회로기판(20) 상에 보강부재(30)가 결합되고, 그 위에 서브회로기판(40)이 결합된 상태가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 프로브 카드의 배면에는 도 5에 도시된 바와 같이 탐침블록(11)이 소정의 간격으로 상기 메인회로기판(20)에 배열되어 상기 메인회로기판(20)을 관통하여 상기 보강부재(30)에 고정 결합되어 있다.

이하, 도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 프로브 카드를 구체적으로 설명하 고, 도 2 내지 5를 참조하여 본 발명의 프로브 카드의 결합 순서 및 일 실시예를 구체적으로 한다.

상기 탐침(10)은 검사 대상인 집적 회로(이하, DUT라 한다)의 전기적 성능 검사를 통하여 불량 여부를 판별하기 위해, DUT의 접촉 패드에 전기적으로 접촉하는 구성이며, 상기 탐침(10)은 탐침블록(11)에 고정되며, 상기 탐침블록(11)은 상기 메인회로기판(20)을 통하여 반대편에 결합되는 보강부재(30)에 고정 결합된다. 여기서, 상기 탐침블록(11)은 상기 탐침(10)의 설치 작업 시 작업의 정밀도를 높이고 설치를 용이하게 하기 위하여 사각단면의 바(bar) 형태의 블록으로 형성하고, 여기에 복수의 탐침(10)을 일 방향으로 정렬하여 설치한 후 이를 상기 메인회로기판(20)의 일측면에 나란히 배치한다. 상기 탐침블록(11)에 설치되는 탐침(10)은 바늘(needle)형 또는 리소그래피 공정으로 형성된 탐침(예를 들어, 플레이트 핀(plate pin)형 탐침)이 사용될 수도 있다. 한편 플레이트 핀형의 탐침을 사용하는 경우에는 상기 탐침블록(11)의 측면 또는 상부면에 슬릿(slit) 홈을 형성한 후 상기 탐침을 삽입 고정하는 방법으로 설치하는 것도 가능하다.

상기 메인회로기판(20)은 복수의 층으로 적층 성형된 회로기판으로, 일측면에는 각각의 탐침(10)과 전기적으로 접속되도록 접속부가 형성되어 있고, 타측면 외주부에는 검사장비인 테스터(tester)와의 신호 입출력을 위한 커넥터(23)가 형성되어 있고, 타측면에서 상기 보강부재(30)의 개방부(31)에 해당되는 영역에는 복수의 전자부품을 설치하기 위한 제1접속부(21)가 형성되어 있다. 상기 전자부품은 상기 서브회로기판(40)과 상기 메인회로기판(20)을 전기적으로 연결시켜 주는 수단으 로 릴레이(51) 또는 인터페이스 수단일 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 적어도 하나 이상의 릴레이(51)가 탑재된 소형의 릴레이회로기판(50)이 사용되고 있다. 본 발명에 의한 상기 메인회로기판(20)은 웨이퍼에 형성된 DUT를 검사하기 위하여 원형으로 형성되어 있지만, 검사하고자 하는 대상에 따라 다양한 형상으로 제작하여 실시하는 것도 가능하다.

더욱 상세하게는, 상기 메인회로기판(20)은 상기 보강부재(30)에서 소정의 반경을 갖도록 형성된 링 형상(원형)의 리브(34)를 기준으로 중심 측에는 복수의 상기 릴레이회로기판(50)이 수직으로 설치되어 있고, 외주 측에는 테스터(Tester) 측으로부터 인출되는 케이블과 전기적으로 연결되기 위한 커넥터(23)가 원주방향으로 정렬되어 있다. 상기 커넥터(23)는 ZIF(Zero Insertion Force) 커넥터 또는 포고-핀(Pogo-pin) 커넥터를 사용할 수 있다.

상기 보강부재(30)는 상기 메인회로기판(20)의 타측면에 결합되어 상기 메인회로기판(20)이 처지거나 열에 의하여 변형되지 않도록 고정시켜 주고, 상기 메인회로기판(20)을 관통하여 반대편에 위치하는 탐침블록(11)과 직접적으로 결합되어 상기 메인회로기판(20)이 변형되더라도 상기 탐침(10)의 위치가 변경되지 않도록 고정시켜 주는 역할을 한다.

상기 보강부재(30)는 금속 재질로 형성된 원형의 프레임 구조물로서, 상기 보강부재(30)가 상기 메인회로기판(20)에 결합되었을 때 상기 커넥터(23) 및 상기 릴레이회로기판(50)이 설치된 상태에서 이들이 외부로 노출되도록 이 영역에 대하여 개방부(31)가 관통 형성되어 있다. 상기 보강부재(30)는 상기 메인회로기판(20) 의 일측이 고르게 고정 지지되도록 중심으로부터 방사상으로 연장된 리브(32)와 상기 리브(32)의 중단부를 보강하도록 소정의 반경을 갖도록 링 형상(원형)으로 형성된 리브(34)가 일체로 형성되어 있으며, 중심부에는 상기 서브회로기판(40)을 지지하면서 강도를 보강하기 위하여 타원 형상의 리브(35)가 일체로 형성되어 있다. 여기서, 상기 방사상으로 연장된 리브(32)는 상기 메인회로기판(20)의 직경을 벗어나지 않도록 하고, 상기 리브(32)의 일부는 테스터에 장착 및 고정될 수 있도록 고정 홀이 형성되어 결합단(33)으로 사용된다. 상기 결합단(33)은 상기 메인회로기판(20)을 효과적으로 고정하기 위하여 적어도 4 방향으로 형성되어 있으며, 상기 메인회로기판(20)의 직경이 큰 경우 8 또는 12 방향으로 형성하는 것도 가능하다.

상기 서브회로기판(40)은 상기 보강부재(30)의 상부에 위치되어 고정되고, 상기 메인회로기판(20) 및/또는 상기 릴레이회로기판(50)과 전기적으로 연결된다. 상기 서브회로기판(40)은 상기 릴레이회로기판(50)이 설치된 영역을 회피하도록 하나 이상의 부분에 오목부(45)가 형성되어 있다. 본 발명에 의한 서브회로기판(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 사각형으로 형성된 기판의 일부분이 상기 릴레이회로기판들(50)을 회피하도록 오목하게 형성되어 마치 H자 형상으로 되어 있으며, 상기 오목부(45)의 중간 양측에는 상기 서브회로기판(40)을 상기 보강부재(30)에 고정시켜 주기 위한 기판고정단(44)이 연장 형성되어 있다. 여기서, 상기 서브회로기판(40)은 사각형이 변형된 H자 형상으로 되어 있지만, 상기 메인회로기판(20)에 설치(탑재)되는 전자부품들의 배치 형태에 따라 자유롭게 변경이 가능하며, 원형 또는 다각형으로 형성하거나 이를 기초하여 다양한 형태로 기판을 형성하여 실시하는 것도 가능하다.

더욱 상세하게는, 상기 서브회로기판(40)의 중앙에는 상기 릴레이회로기판(50)의 릴레이(51)를 제어하기 위한 메인제어기(41)가 탑재되어 있고, 상기 메인제어기(41)의 주위에는 복수의 부속컴포넌트(42)가 탑재되어 있다. 그리고 상기 메인제어기(41)와 상기 부속컴포넌트(42)가 탑재된 영역 이외의 영역에는 복수의 케이블접촉수단(46)이 형성되어 있다. 상기 케이블접속수단(46)은 상기 메인회로기판(20) 및/또는 상기 릴레이회로기판(50)과 케이블(47)로 연결하기 위한 수단으로 소켓 또는 커넥터의 형태로 되어 있다. 그리고 상기 케이블접속수단(46)은 상기 기판고정단(44)에도 형성될 수 있으며, 상기 메인회로기판(20) 및/또는 상기 릴레이회로기판(50)의 접속부와 최단거리가 되도록 서브회로기판(40)의 가장자리에 인접하게 위치되어 있다.

여기서, 상기 메인제어기(41)로는 기본적으로 FPGA, PLD, ASIC, 시퀀서, 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 또는 기타 재프로그램 가능한 제어기 등이 바람직하게 사용된다. 또한 상기 부속컴포넌트(42)는 상기 메인제어기(41)에 대한 재-프로그램 및 라우팅 변경을 실시 가능하게 하고, 상기 메인제어기(41)의 제어 실행에 필요한 보조 역할을 제공하는 것들로, 메모리, 전압 조정기, 커패시터, 멀티 플렉서, 레지스터, 잭 등이 이에 해당된다.

다음으로, 도 2 내지 5를 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.

상기 메인회로기판(20)의 타측면에는 복수의 상기 릴레이회로기판(50)이 수직으로 설치되는데, 이를 위하여 정해진 각 위치에 제1접속부(21)가 형성되어 있 다. 상기 제1접속부(21)는 상기 릴레이회로기판(50)의 하단부에 형성된 제2접속부(52)가 확실하게 접속되도록 소켓 타입으로 설치하는 것이 바람직하며, 이 경우 신속하고 편리한 작업이 가능하다. 여기서, 상기 메인회로기판(20)에 설치되는 상기 릴레이회로기판(50)에는 상기 릴레이(51)가 기 설치되어 있고, 상기 메인회로기판(20)의 타측면 외주부에는 상기 커넥터(23)가 기 설치되어 있다.

한편, 상기 제1접속부(21)를 커넥터 타입 또는 와이어 본딩을 위한 패드로 대체하여 실시하는 것도 가능하다.

상기 메인회로기판(20)에 상기 릴레이회로기판(50)을 설치한 다음, 상기 릴레이회로기판(50) 상에 상기 보강부재(30)을 결합하는데, 이때 상기 보강부재(30)에 형성된 개방부(31)를 통하여 상기 릴레이회로기판(50)이 설치된 영역이 노출될 수 있도록 상기 보강부재(30)을 위치시켜 결합한다. 상기 보강부재(30)를 상기 메인회로기판(20)과 결합할 때 상기 보강부재(30)의 사방으로 연장 형성된 리브(32) 및 결합단(33), 상기 메인회로기판(20)의 내주 및 중심부를 보강해 주기 위한 리브(34,35)와 나사 결합 등에 의하여 균일하게 고정된다.

상기 보강부재(30)는 상기 릴레이회로기판(50)의 타측면에 고정 결합되어 상기 메인회로기판(20)이 하중에 의하여 처지거나 프로버(prober, 미도시됨)에서 가해지는 압력에 의한 변형 및 온도에 의한 열 변형의 발생을 방지하여 상기 탐침(10)의 위치(X, Y 좌표)가 변동되는 것을 방지해 주는 역할을 한다.

상기 보강부재(30)를 결합한 다음, 상기 보강부재(30) 상에 상기 서브회로기판(40)을 위치시켜 결합한다. 이때 상기 서브회로기판(40)은 상기 메인회로기 판(20) 상에 배열된 상기 릴레이회로기판들(50)과 겹쳐지지 않도록 형성된 것을 사용하여, 이 영역을 피하여 상기 보강부재(30) 위에 안착된다. 도 1에 의하면 본 발명에 의한 상기 서브회로기판(40)은 양방향으로 연장된 기판고정단(44)에 의하여 고정되고, 양측 변이 상기 리브(32,35)에 지지되어 있다.

상기 서브회로기판(40)을 고정한 다음, 상기 서브회로기판(40)과 상기 릴레이회로기판(50)을 케이블(47)로 연결시켜 준다. 상기 릴레이회로기판(50)의 상단부에는 제3접속부(53)가 형성되어 있고 이와 대응하도록 상기 서브회로기판(40)에는 케이블접속수단(46)이 구비되어 있는데, 상기 케이블접속수단(46)은 복수의 제4접속부(43)로 구성되어 상기 제3접속부(53)에 접속된 케이블(47)과 일대 일로 연결된다. 여기서, 상기 케이블접속수단(46)은 상기 서브회로기판(40)과 최대한 짧은 케이블로 연결하기 위하여 상기 릴레이회로기판(50)의 각 접속부(53)와 인접하게 위치되도록 상기 서브회로기판(40) 상에 마련되어 있다. 상기 케이블접속수단(46)은 상기 서브회로기판(40)의 가장자리 부분에 분포되는 것이 바람직하다.

한편, 도 2의 A-A선 단면도는 프로브 카드의 중심부분 직경을 절단한 도면이 아니므로 도 6과 같이 상기 서브회로기판(40)의 하부면과 상기 메인회로기판(20)의 상부면을 직접 연결해 주는 케이블이 도시되어 있지 않지만, 실제로는 본 발명에 의한 프로브 카드에도 상기 서브회로기판(40)의 하부면과 상기 메인회로기판(20)의 상부면이 케이블로 연결되어 있다.

상기 케이블(미도시됨)에는 상기 메인회로기판(20)에 형성된 특정 영역의 커넥터(23)을 통하여 상기 서브회로기판(40)으로 전달되는 명령 신호가 인가되는데, 상기 명령 신호는 상기 테스터(미도시됨)로부터 입력되는 신호로서 상기 서브회로기판(40)의 메인제어기(41)에서 상기 릴레이(51)의 제어를 위하여 생성되는 제어 신호를 생성하기 위하여 입력되는 신호이다.

본 발명에 의한 상기 서브회로기판(40)의 상기 케이블접속수단(46)과 연결된 케이블(47)이 상기 릴레이회로기판(50)에 접속되도록 설명되어 있지만, 이에 한정되지 않고 상기 케이블접속수단(46)에 연결된 상기 케이블(47)이 상기 메인회로기판(20)에 설치되는 전자부품 또는 접속부와 전기적으로 직접 연결되도록 하여 상기 케이블(47)을 상기 릴레이회로기판(50)의 제3접속부(53)과 연결하지 않고 상기 메인회로기판(20)의 내부에 형성된 신호 배선(미도시됨)을 통하여 상기 릴레이회로기판(50)과 통신되도록 하는 것도 가능하다.

상기와 같이 서브회로기판(40)의 결합이 완료되면 도 4와 같이 프로브 카드의 타측면 즉, 상부면이 완성된다. 본 발명의 프로브 카드의 구성의 용이한 인지를 위해, 도 4에는 상기 릴레이회로기판(50)과 상기 서브회로기판(40)의 케이블접속수단(46)이 케이블(47)로 연결되지 않은 상태가 도시되어 있다. 왜냐하면 다수의 케이블(47)을 연결한 상태를 도시하면 상기 케이블(47)에 의하여 서브회로기판(40)이 가려져 상기 서브회로기판(40)이 어떻게 상기 릴레이회로기판(50)들 사이에 설치되어 있는지를 확인하기 어렵기 때문이다.

상기 서브회로기판(40)의 설치 및 케이블(47) 연결 작업이 완료된 다음, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 탐침(10)이 상기 메인회로기판(20)의 일측면에 위치되도록 복수의 탐침(10)이 설치된 탐침블록(11)을 결합하되, 상기 메인회로기 판(20)과 상기 탐침(10)이 전기적으로 접속되도록 한다. 여기서, 상기 탐침블록(11)은 상기 메인회로기판(20)에 고정되지 않고 상기 메인회로기판(20)에 일방향으로 길게 형성된 관통공(22)을 통하여 상기 탐침블록(11)이 삽입된 상태로 상기 보강부재(30)에 고정 결합된다. 더욱 상세하게는, 상기 탐침블록(11)의 삽입측에는 스페이서(12)가 개재되어 상기 메인회로기판(20)에 상기 탐침블록(11)이 접촉되지 않도록 하고, 상기 탐침블록(11)이 상기 메인회로기판(20)의 일측면보다 높게 돌출되도록 하여 모든 탐침(10)이 상기 보강부재(30)에 고정된 상태로 동일한 높이 즉, 평탄도(planarity)를 유지하도록 한다. 이를 위하여 상기 스페이서(12)는 상기 관통공(22)보다 작은 폭과 너비를 갖도록 하고, 높이는 다소 높게 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 스페이서(12)를 사용하여 상기 탐침블록(11)을 고정시켜 주는 이유는 상기 탐침블록(11)이 상기 메인회로기판(20)의 일측면에 고정되거나 상기 메인회로기판(20)의 관통공(22)에 닿은 상태로 삽입 고정될 경우, 상기 메인회로기판(20)이 상기 보강부재(30)에 결합되어 있더라도 테스터(미도시됨)에서 고온의 열과 소정의 압축력이 가해졌을 때 재질의 특성상 온도와 압력에 의하여 열 변형 및 외력에 의한 변형이 발생되기 때문에 상기 탐침(10)의 위치가 미세하게 변동된다. 따라서 상기 탐침블록(11)은 상기 메인회로기판(20)과 닿지 않도록 하면서 온도에 의한 열 변형 및 상기 탐침(10)에 가해지는 외력(압축력)에 의한 변형이 거의 없는 보강부재(30)에 고정시켜 주는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 일 실시예에서는 상기 메인회로기판(20)의 타측면 상에 상 기 릴레이회로기판(50)과 상기 보강부재(30)를 설치하고, 상기 보강부재(30) 상에 상기 서브회로기판(40)의 설치와 케이블(47) 연결을 완료한 후 상기 탐침블록(11)을 상기 메인회로기판(20)의 일측면 상에 위치되도록 결합하는 방법으로 설명되어 있지만, 이에 한정되지 않고 상기 메인회로기판(20)의 타측면에 상기 보강부재(30)를 결합한 후 상기 탐침블록(11)을 고정 결합하고, 그 다음 상기 메인회로기판(20)의 타측면 상에 상기 릴레이회로기판(50)의 설치한 다음, 상기 보강부재(30) 상에 상기 서브회로기판(40)의 설치와 케이블(47) 연결 작업을 실시하는 순서로 프로브 카드를 결합하는 것도 가능하다.

상기한 본 발명의 일 실시예에는 설명이 되어 있지 않지만, 상기 보강부재(30) 상에 상기 서브회로기판(40)을 고정시키고 상기 케이블(47)을 연결한 다음 상기 보강부재(30)의 링 형상(원형)으로 형성된 리브(34) 또는 방사상으로 형성된 리브(32) 상에 별도의 커버판(cover plate)을 결합하여 상기 릴레이회로기판(50) 및 상기 서브회로기판(40)을 외부로부터 보호하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우 상기 커버판은 상기 메인회로기판(20)의 타측면 외주부에 형성된 상기 커넥터(23)가 덮어지지 않도록 상기 리브(34)의 반경 이내로 제작되어야 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 프로브 카드의 결합이 완료되면 상기 프로브 카드는 집적회로(DUT)의 패드와 전기적으로 접촉되어 전기적 성능 검사를 실시하여 불량 여부를 확인하게 된다.

이를 위하여 상기 프로브 카드는 테스터(미도시됨)에 안착된 상태로 상기 메인회로기판(20)의 커넥터(23)가 상기 테스터(미도시됨)의 접속수단(미도시됨)과 연 결된다. 그리고 DUT가 검사를 위하여 상기 프로브 카드의 탐침(10)에 접근하여 접촉되면, 상기 커넥터(23)를 통하여 전기적 성능 검사를 위한 검사용 입력 신호(signal)가 인가되어 상기 메인회로기판(20)의 내부에 형성된 신호 배선(미도시됨)을 거쳐서 상기 탐침(10)으로 전달된다. 또한 상기 커넥터(23)에는 상기 릴레이(51)를 통하여 상기 탐침(10)으로 전달되는 릴레이용 입력 신호도 인가되는데, 이 신호는 상기 메인회로기판(20)의 내부에 형성된 신호 배선(미도시됨)과 상기 릴레이회로기판(50)를 통하여 상기 릴레이(21)로 전달되고, 상기 메인제어기(41)에서 발생된 릴레이의 제어 신호에 의하여 상기 릴레이(51)가 접속되면 상기 릴레이용 입력 신호가 상기 메인회로기판(20)의 내부에 형성된 신호 배선을 통하여 상기 탐침(10)으로 전달된다.

한편, 상기 커넥터(23)를 제외한 특정 영역의 커넥터(23)에는 상기 메인제어기(41)에서 상기 릴레이(51)의 제어 신호를 생성하기 위한 제어기용 신호가 인가되는데, 이 신호는 상기 메인회로기판(20)의 내부에 형성된 신호 배선(미도시됨)과 상기 서브회로기판(40)에 연결되는 케이블(미도시됨)을 통하여 상기 메인제어기(41)로 전달된다. 상기 메인제어기(41)에서는 상기 릴레이(51)의 온/오프 작동을 제어하는 신호가 생성되어 상기 케이블(47)을 통하여 상기 릴레이회로기판(50)의 릴레이(51)로 전달된다. 여기서, 상기 메인제어기(41)는 상기 서브회로기판(40) 상에 탑재되어 상기 메인제어기(41)에 대한 재-프로그램 및 라우팅 변경을 실시 가능하게 하고, 제어 실행에 필요한 보조 역할을 제공하는 부속컴포넌트(42)들과 연계하여 상기 릴레이회로기판(50)을 통한 전반적인 검사 과정을 제어하게 된다.

본 발명에 의하면, 상기 보강부재(30)에 형성된 개방부(31)를 최대한 활용하여 다수의 상기 릴레이회로기판(50)을 상기 메인회로기판(20) 상에 최적으로 배치할 수 있고, 상기 릴레이회로기판(50)이 배치된 상태에서 이 부분을 회피하도록 상기 서브회로기판(40)을 형성하고, 상기 릴레이회로기판(50)의 접속부(53)와 상기 서브회로기판(40)의 접속부(43)를 인접하게 위치시킴으로써 상기 각 접속부(43,53)를 케이블(47)로 연결하였을 때 짧은 케이블을 사용하여 연결할 수 있다.

또한, 상기 서브회로기판(40)의 형상은 기 설치된 상기 릴레이회로기판(50)을 회피하도록 다양한 형상으로 성형이 가능하므로 기판의 확장이 용이하며, 상기 서브회로기판(40)의 오목한 부분 또는 볼록한 부분 및 상기 서브회로기판(40)의 기판고정단(44)의 모든 영역에 대하여 케이블접속수단(46) 및 부속컴포넌트(42)를 위치시킬 수 있어서, 상기 서브회로기판(40) 상에 탑재되는 여러 개체들의 효율적인 배치가 가능하다. 그 결과, 통상 다층 배선 인쇄회로기판으로 구현되는 서브회로기판의 설계 및 제조가 용이해질 수 있다.

나아가, 상기 서브회로기판(40)의 중앙부 면적을 줄일 수도 있게 되므로, 상기 중앙부에 대하여 부강부재(30)의 두께를 더욱 두껍게 할 수 있음으로써, 상기 메인회로기판(20)이 열 또는 외력에 의하여 변형되는 것을 완벽하게 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하 다.

도 1은 본 발명에 의한 프로브 카드의 평면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 도 1의 서브회로기판의 평면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 전면 사시도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 배면 사시도,

도 6은 종래의 프로브 카드를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 탐침 20 : 메인회로기판

30 : 보강부재 31 : 개방부

32, 34, 35 : 리브 40 : 서브회로기판

41 : 메인제어기 42 : 부속컴포넌트

44 : 기판고정단 45 : 오목부

46 : 케이블접속수단 47 : 케이블

50 : 릴레이회로기판 51: 릴레이

Claims (11)

1. 집적회로에 전기적으로 접촉되는 탐침;

   일측면에 상기 탐침이 전기적으로 연결되고, 타측면에 복수의 전자부품이 설치된 영역을 포함하는 메인회로기판;

   상기 타측면에 상기 메인회로기판이 변형되지 않도록 결합되는 보강부재; 및

   상기 보강부재에 연결 고정되며, 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 전자부품이 설치된 영역을 회피하는 오목부를 포함하며 상기 복수의 전자부품이 설치된 영역에 인접하게 형성된 서브회로기판;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 서브회로기판에는 상기 전자부품을 제어하기 위한 메인제어기가 탑재되고, 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 케이블로 연결되도록 복수의 케이블접속수단이 형성된 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
3. 제2항에 있어서,

   상기 케이블접속수단은 상기 메인회로기판 또는 전자부품과 케이블로 연결할 때 최단거리가 되도록 상기 서브회로기판의 가장자리에 인접하게 위치되는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
4. 제2항에 있어서,

   상기 케이블접속수단은 소켓 또는 커넥터의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
5. 제2항에 있어서,

   상기 서브회로기판에는 메모리, 전압 조정기, 커패시터, 멀티 플렉서, 레지스터, 및 잭으로 구성된 부속컴포넌트 군에서 하나 이상 선택되어 탑재되는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
6. 제2항에 있어서,

   상기 서브회로기판은 상기 보강부재 상에 고정되도록 적어도 하나 이상의 기판고정단이 연장 형성되고, 상기 기판고정단에는 복수의 케이블접속수단이 형성된 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
7. 제1항에 있어서,

   상기 서브회로기판은 원형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
8. 제1항에 있어서,

   상기 보강부재에는 상기 메인회로기판의 일측이 고르게 고정 지지되도록 방사상으로 리브가 형성되어 있고, 상기 방사상의 리브 중단부를 보강하도록 원형의 리브가 일체로 형성되어 있으며, 상기 전자부품이 상기 메인회로기판에 설치된 상태에서 외부로 노출되도록 상기 리브 사이에 개방부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
9. 제1항에 있어서,

   상기 전자부품은 릴레이 또는 인터페이스를 위한 부품이 탑재된 소형의 회로기판인 것을 특징을 하는 상기 프로브 카드.
10. 제9항에 있어서,

    상기 회로기판은 상기 메인회로기판 상에 수직으로 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.
11. 제1항에 있어서,

    상기 서브회로기판은 상기 보강부재의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.

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