KR20110004635A

KR20110004635A - 프로브 카드

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Publication number: KR20110004635A
Application number: KR1020090062161A
Authority: KR
Inventors: 심윤희; 윤성휘; 유승호; 송병창; 정인범; 김동일
Original assignee: 주식회사 에이엠에스티
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-01-14
Also published as: CN102473662A; WO2011004956A1; SG176767A1; KR101120987B1; US20120081140A1; JP2012533063A

Abstract

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로서, 웨이퍼의 칩 구조 변경에 대응하여 공간 변형기를 유용하게 변경할 수 있으며 또한 공간 변형기의 수용채널을 극대화할 수 있게 구성한 프로브 카드를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼 상태에서 반도체 칩을 테스트하는 프로브 카드에 관한 것이며, 특히 복수 개의 단위 프로브 모듈이 이격되어 배치되는 공간 변형기 몸체와, 외부 테스트 장치로부터 전기적 신호가 인가되는 메인 회로기판과, 외부 영향으로부터 단위 프로브 모듈들이 안정되게 메인 회로기판을 지지하는 보강판과, 상기 공간 변형기 몸체에 형성된 관통부에 삽입되는 직립 도전 매개체, 상기 직립 도전 매개체가 단위 프로브 모듈과 연성 도전 매개체로 전기적 연결되면서 상기 직립 도전 매개체들 실장되는 하부면 회로기판과, 상기 하부면 회로기판과 메인 회로기판을 전기적으로 연결하는 상호 접속체를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

프로브 카드, 회로기판, 상호 접속체, 단위 프로브 모듈

Description

프로브 카드{Probe Card}

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 칩 구조 변경에 대응하여 공간 변형기를 유용하게 변경할 수 있으며 또한 공간 변형기의 수용채널을 극대화할 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정은 크게 전 공정, 후 공정으로 구분된다. 전 공정은 패브리케이션(fabrication) 공정으로 웨이퍼 상에 집적회로 패턴을 형성시키는 공정이며, 후 공정은 어셈블리(assembly) 공정으로서 웨이퍼를 복수의 칩으로 분리시키고, 외부 장치와 전기적 신호의 연결이 가능하도록 각각의 칩에 도전성의 리드(lead)나 볼을 접속시킨 다음, 칩을 에폭시 등으로 몰딩시킴으로써 집적회로 패키지를 형성하는 공정이다.

상기 어셈블리 공정을 진행하기 전에 각 칩의 전기적 특성을 검사하는 EDS(Electrical Die Sorting) 공정이 진행된다. 상기 EDS 공정은 웨이퍼를 구성하는 칩들 중에서 불량 칩을 판별하여 재생(repair) 가능한 칩은 재생시키고 재생 불가능한 칩은 제거시킴으로써 후속의 어셈블리 공정 등에서 소요되는 시간 및 원가를 절감하기 위한 공정이다.

이와 같은 EDS 공정은 프로브 스테이션(probe station)에서 진행되는데, 상기 프로브 스테이션은 통상, 검사 대상물인 웨이퍼가 안착되는 프로브 척과 프로브 카드가 구비되는 테스트 헤드를 포함하여 구성된다. 상기 프로브 카드 상에는 다수의 미세 탐침이 구비되며, 상기 미세 탐침은 상기 웨이퍼의 각 칩에 구비된 패드에 전기적으로 접촉하여 궁극적으로 해당 칩의 불량 여부를 판별한다.

한편, 반도체 기술이 발전함에 따라 원가 절감 및 생산성 향상을 위해 단일 웨이퍼 위에 점점 많은 수의 칩이 형성되고 있고, 최근에는 300mm 웨이퍼 공정이 구현되어 웨이퍼당 칩 수량의 증가가 가속화되고 있어, 웨이퍼 테스트 분야에서도 대면적 프로브 카드 개발이 중요시 되고 있다.

도면에서, 도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드를 나타낸 평면도이고, 도 2는 종래의 다른 기술에 따른 프로브 카드를 나타낸 평면도이며, 도 3a는 종래 기술에 따른 프로브 카드를 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 A부의 확대 평면도이며, 도 3c는 도 3b에 도시된 B-B`선에 따른 단면도이다.

종래의 대면적 테스트용 프로브 카드는 공간 변형기 측면에서 보면, 크게 기판 방식과 블록 방식으로 개발되고 있다. 기판 방식은 도 1에 도시한 바와 같이 테스트할 웨이퍼에 상응하는 크기를 갖는 공간 변형기(1) 예를 들어, 세라믹 기판 등에 복수의 미세 탐침(2)들을 구비하는 방식으로서, 공간 변형기의 후속 조립이 용이하고 프로브 정렬이 안정적으로 유지되는 장점이 있다. 그러나, 공간 변형기용 세라믹 기판은 일반적인 세라믹 기판과는 달리 프로브와 회로기판 사이의 전기적 연결을 위한 전기 배선이 구비된 기판으로서, 그 제조 공정이 복잡하며 그에 따라 제조단가가 상승되는 문제점이 있다. 이와 같은 공간 변형기용 세라믹 기판의 문제점은 기판의 면적이 커질수록 심각해져 현재 300mm 웨이퍼에 상응하는 공간 변형기용 세라믹 기판은 생산 자체가 어렵다. 참고로, 한국등록특허공보 제609652호 및 제674440호에 상술한 기판 방식의 프로브 카드에 대해 개시되어 있다.

한편, 블록 방식은 도 2에 도시한 바와 같이 테스트할 면적을 여러 블록(12)으로 나누어 제작하고, 각 블록(12) 상에 복수의 미세 탐침(13)들을 장착시킨 후, 각 블록(12)들을 블록 고정 틀(11) 상에 정밀 정렬하여 대면적의 프로브 카드를 만드는 방식이다. 제조 공정 측면에서 볼 때 블록 방식은 제조 공정 중이나 사용 중에 문제가 발생하면 해당 블록만을 교체할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 테스트할 면적이 커지면서 정밀 정렬해야 할 블록의 수 및 블록의 길이가 증가하게 되어 블록들 간의 정밀 정렬에 많은 시간이 소요되는 문제점과 함께 테스트 환경에 노출되는 사용 중에 블록간의 정렬이 나빠지는 단점이 있다. 상기 블록 방식의 프로브 카드에 대해서는 한국등록실용신안공보 423446호에 개시되어 있다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위해 개발된 기술이 대한민국 특허출원번호 제2007-0088270호(발명의 명칭; 프로브 카드 및 그 제조방법)에 개시되어 있다.

대한민국 특허출원번호 제2007-0088270호(발명의 명칭; 프로브 카드 및 그 제조방법)에 따른 프로브 카드는, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 공간 변형기(20)와 하부 회로기판(40)의 조합으로 이루어지며, 공간 변형기(20)의 몸체 일면에는 복수 개의 단위 프로브 모듈(30)이 이격되어 배치되고, 공간 변형기(20)의 몸체를 관통하는 관통부(23)가 각 단위 프로브 모듈(30)로부터 이격된 위치에 형성 된다. 그리고 관통부(23)에는 상하 도전 매개체(25)가 위치하며 상하 도전 매개체(25)의 일단은 단위 프로브 모듈(30)에 와이어(31) 본딩되고 상하 도전 매개체(25)의 타단은 하부 회로기판(40)에 와이어(41) 본딩된다. 따라서 공간 변형기(20)의 하부 회로기판(40)과 단위 프로브 모듈(30)은 상하 도전 매개체(25)의 와이어(31) 본딩에 의해 통전되면서 전기적 신호가 전달된다. 또한 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 하부 회로기판(40)은 상호 접속체(50)에 의해 메인 회로기판(60)과 접속된다. 따라서 메인 회로기판(60)과 단위 프로브 모듈(30)은 통전되어 전기적 신호의 전달이 가능해 진다.

한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 프로브 카드의 공간 변형기(20)에 장착된 하부 회로기판(40)은 상부에 위치한 단위 프로브 모듈(30)에 의해 위치적 제한을 받게 된다.

구체적으로, 종래의 하부 회로기판(40)들은 각각의 단위 프로브 모듈(30)과 대응하여 공간 변형기(20)의 반대쪽 면에 위치하기 때문에, 단위 프로브 모듈(30)의 패턴에 따라 하부 회로기판(40)의 위치가 설정되어 위치적 제한을 받게 된다. 또한 하부 회로기판(40)은 단위 프로브 모듈(30)의 패턴에 따라 설정되기 때문에 하부 회로기판(40)과 메인 회로기판 사이의 상호 접촉체가 전기적 연결되는 동일 패턴이 그들 사이에 형성 되어야만 하기에 메인 회로기판을 범용적으로 사용하기에 어려움이 있다. 단위 프로브 모듈(30)의 패턴에 따라 공간 변형기(20)의 몸체(21), 하부 회로기판(40) 및 메인 인쇄회로기판이 설정되어 단위 프로브 모듈(30)의 패턴이 바뀔 경우 하부 회로기판(40)의 패턴과 메인 인쇄회로기판 또한 바뀌어야 한다 는 단점이 있다.

그리고 도 3c에 도시된 바와 같이, 단위 프로브 모듈(30)로 인가되는 전기적 신호는 메인 회로기판(60)에서 분기된 후 상호 접속체(50)를 통해 각 하부 회로기판(40)과 상하 도전매개체(25)를 통해 단위 프로브 모듈(30)로 전송된다. 따라서 전기적 신호가 분기되는 메인 회로기판(60)에서 단위 프로브 모듈(30)까지의 거리가 멀어 신호 보존성(Signal Integrity)이 불안정하다는 단점이 있다.

또한, 메인 회로기판(60)과 단위 프로브 모듈(30) 사이의 채널이 위치적 제한을 받는 하부 회로기판(40)에 의해 한정됨에 따라 공간 변형기(20)의 제어에 어려움이 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 전기적 신호가 하부면 회로기판에서 각각의 프로브 모듈로 분기되어 전송될 수 있게 구성함으로써, 프로브 모듈의 패턴과 무관하게 메인 회로기판을 범용적으로 사용할 수 있으며, 또한 전기적 신호가 하부면 회로기판에서 분기됨에 따라 신호 보존성이 안정적이며, 더불어 각각의 프로브 모듈에 연결된 채널들이 대면적 하부면 회로기판에 형성됨으로써 채널을 극대화할 수 있게 구성한 프로브 카드를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 하부면 회로기판은 하나 또는 복수 개의 회로기판으로 이루어지며 전체적으로 공간 변형기의 몸체와 대응하는 면적을 갖되, 각 하부면 회로기판에 복수의 단위 프로브 모듈이 연결되며 직립 도전 매개체가 하부면 회로기판에 돌출되게 실장된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 직립 도전 매개체는 하부면 회로기판에 표면실장 또는 삽입실장된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 하부면 회로기판은 인쇄회로기판으로서, 인쇄회로기판에는 직립 도전 매개체가 연결되는 랜드들과 상호 접속체가 접촉되는 랜드들이 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 직립 도전 매개체는 핀 커넥터, 절단면 인쇄회로기판 커넥터, 삼차원 패턴 커넥터, 블레이드 커넥터, 경성 인쇄회로기판 커넥터, 몰디드 메탈 커넥터, 다단 커넥터, 실리콘 커넥터 중에서 어느 하나이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 직립 도전 매개체의 일면은 평탄한 도전성 패턴과 축전기가 전기적으로 연결 되는 그라운드/파워 전송선로를 갖고, 직립 도전 매개체의 타면은 하부면 회로기판에 실장되는 도전성 패턴을 가진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 직립 도전 매개체의 일면에는 축전기가 장착된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 핀 커넥터는, 관통부에 삽입되어 위치하며, 관통공들이 형성된 하우징과, 하우징의 관통공들에 끼워진 상태로 일 단은 단위 프로브 모듈이 위치한 쪽에 위치하고 타단은 하부면 회로기판 쪽에 위치하여 단위 프로브 모듈과 하부면 회로기판에 전기적으로 연결되는 도전체를 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 하우징에는 축전지가 장착된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도전체의 일단은 단위 프로브 모듈과 와이어 본딩된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연성 도전 매개체는 와이어 본딩, 연성회로기판, 이방성전도 필름, 서브 인쇄회로기판, 솔더볼 중 어느 하나 또는 조합으로 접속된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 프로브 카드는 공간 변형기에 장착되는 하부면 회로기판이 공간 변형기의 몸체 면적과 대응하는 대면적의 크기로서, 하부면 회로기판이 메인 회로기판과 접속된 상태로 프로브 모듈의 패턴에 무관하게 메인 회로 기판을 범용적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 프로브 카드는 직립 도전 매개체가 하부면 회로기판에 실장된 상태로 직립 도전 매개체를 공간 변형기의 몸체에 장착함으로써, 종래와 같이 각 프로브 모듈에 대응하여 상하 도전 매개체와 하부 회로기판을 정렬하던 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브 카드는 직립 도전 매개체를 하부면 회로기판에 실장하고 직립 도전 매개체를 공간 변형기의 관통부에 끼워 장착함으로써, 종래와 같이 상하 도전 매개체를 공간 변형기의 몸체에 형성된 관통부에 끼우고 상하 도전 매개체와 하부 회로기판에 와이어의 양단을 본딩하는 것보다 작업적으로 효율적이어서 생산성이 우수하다는 장점이 있고, 구조적으로도 안정적이라는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 프로브 카드는 메인 회로기판에서 인가된 전기적 신호가 상호 접속체를 지나 하부면 회로기판에서 분기되기 때문에 분기된 지점에서 프로브 모듈까지의 거리가 종래 메인 회로기판에서 분기한 거리보다 짧아 신호 보존성이 우수하다는 장점이 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 프로브 카드의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 평면도이고, 도 5는 도 4의 C 부분을 확대한 평면도이며, 도 6a는 도 5에 도시된 D-D`선에 따른 단면도이고, 도 6b는 나사가 장착된 부위를 나타낸 단면도이다. 그리고 도 7은 도 5의 사시도이고, 도 8은 도 7의 분해 사시도이며, 도 9는 도 7에 도시된 E부분의 확대도이다. 또한, 도 10은 핀 커넥터의 분해사시도이고, 도 11a 내지 도 11g는 커넥터의 다른 실시예를 나타낸 개념도이다.

도 4 내지 도 6b에 보이듯이, 프로브 카드(100)는 크게 메인 회로기판(160)과 공간 변형기(120)가 순차적으로 적층된 형태를 갖는다. 공간 변형기(120) 상에는 검사대상물인 반도체 칩(도시하지 않음)과 전기적으로 접촉하는 단위 프로브 모 듈(110)들이 위치하며, 상기 단위 프로브 모듈(110)과 반도체 칩의 접촉에 의해 발생되는 전기적 신호는 메인 회로기판(160)에 전달되는 구조로 이루어진다.

메인 회로기판(160)과 공간 변형기(120) 사이에는 상호 접속체(150)가 위치하여 메인 회로기판(160)과 단위 프로브 모듈(110)을 통전시키며, 메인 회로기판(160)의 배면에는 보강판(170)이 장착되어 메인 회로기판(160)을 보강한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 프로브 카드에 대해 구체적으로 설명한다.

프로브 카드(100)의 공간 변형기(120)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 테스트 대상 웨이퍼의 면적에 대응하는 크기를 갖으며, 공간 변형기(120) 상에는 복수의 단위 프로브 모듈(110)이 이격되어 배치되며, 복수의 단위 프로브 모듈(110)들은 일정 간격을 두고 이격되어 반복적으로 배치될 수도 있다.

그리고 단위 프로브 모듈(110)로부터 이격된 위치에는 도 5에 도시한 바와 같이 일정 간격을 두고 관통부(123)가 공간 변형기(120)의 몸체(121)에 형성되는데, 상기 관통부(123)는 상기 공간 변형기(120)의 몸체(121) 양면(도면 상에서 상면과 하면)을 관통한다.

상기 관통부(123)는 상기 단위 프로브 모듈(110)의 상하좌우 4개의 측면 중 적어도 하나 이상의 측면으로부터 이격된 위치에 구비될 수 있다. 즉, 상기 관통부(123)는 단위 프로브 모듈(110)의 일측 또는 양측에 형성되거나 3개의 측면 또는 4개의 측면으로부터 이격된 위치에 형성된다.

그리고 도 6a 및 도 6b에 도시한 구조에서와 같이, 공간 변형기(120)의 몸체(121)에는 공간 변형기(120)의 면적과 대응하는 면적의 공간 변형기 하부면 회로 기판(이하 '하부면 회로기판(130)'이라 함)이 위치한다. 따라서 본 발명에 따른 공간 변형기(120)의 몸체(121)와 하부면 회로기판(130)은 웨이퍼의 면적과 대응하는 면적을 갖는다.

이와 같은 하부면 회로기판(130)에는 공간 변형기 몸체(121)에 형성된 관통부(123)에 삽입되는 커넥터(140)가 실장 되는데, 커넥터(140)는 하부면 회로기판(130)에 표면실장기술 또는 삽입실장기술에 의해 실장된다. 또한, 하부면 회로기판(130)은 인쇄회로기판으로서, 하부면 회로기판(130)에는 커넥터(140)와 상호 접속체(150)가 연결되도록 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 랜드(131)들이 평면(도 12a)과 저면(도 12b)에 형성된다. 그리고 하부면 회로기판(130)이 몸체(121)에 고정됨에 있어 커넥터(140)가 관통부(123)에 삽입된 상태에서 하부면 회로기판(130)을 공간 변형기 몸체(121)에 고정한다.

참고로, 공간 변형기 몸체(121)의 관통부(123)에 삽입된 상기 커넥터(140)들 사이에 위치하는 단위 프로브 모듈(110)의 개수는 1개 또는 복수 개일 수 있다. 즉, 1개 또는 복수 개의 단위 프로브 모듈(110)이 특정 커넥터에 공통으로 연결되거나 또는 단독으로 연결될 수 있다.

상기 공간 변형기(120) 상에 구비되는 상기 단위 프로브 모듈(110)은 반도체 칩의 크기에 상응하거나 반도체 칩의 20~100%의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 단위 프로브 모듈(110)의 크기가 커질수록 제조비용이 상승되고 수율이 떨어지는 반면 프로브 카드 조립은 용이해지는 장점이 있고, 단위 프로브 모듈(110)의 크기가 작아질수록 제조비용이 내려가고 수율이 높아지는 장점이 있는 반면, 프로브 카드 의 조립이 복잡해지는 단점이 있는데, 본 발명은 이와 같은 단위 프로브 모듈(110) 크기에 따른 장단점을 적절히 고려하여 단위 프로브 모듈(110)을 반도체 칩의 크기에 상응하거나, 반도체 칩의 20~100%의 크기로 제조하는 것을 제시한다.

한편, 상기 단위 프로브 모듈(110)은 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이 절연성의 프로브 몸체(111)와 상기 프로브 몸체(111) 상에 구비되는 미세 탐침(probe)(113)으로 구성되는데, 상기 미세 탐침(113)은 세부적으로 기둥(115a), 보(beam)(115b) 및 팁(tip)(115c)으로 이루어지며 상기 팁(115c)이 검사대상물인 반도체 칩의 패드와 실질적으로 접촉하는 역할을 한다. 상기 프로브 몸체(111)의 상부면 상에는 상기 미세 탐침(113) 이외에 상기 미세 탐침(113)과 반도체 칩의 접촉시 발생되는 전기적 신호를 메인 회로기판(160)으로 전달하기 위한 도선(117) 및 패드(119)가 구비된다.

전술한 바와 같이, 상기 단위 프로브 모듈(110)이 반도체 칩과 접촉하여 발생된 전기적 신호는 메인 회로기판(160)에 전달되는데, 커넥터(140)가 상기 단위 프로브 모듈(110)과 메인 회로기판(160) 사이의 전기적 전달의 1차 매개체 역할을 수행한다. 상기 커넥터(140)에 전달된 전기적 신호는 상기 공간 변형기(120)의 하부면에 구비되는 하부면 회로기판(130)과 상호 접속체(150)를 거쳐 최종적으로 메인 회로기판(160)에 전달되는데 상기 하부면 회로기판(130)에 대해 구체적인 설명한다.

직립 도전 매개체인 커넥터(140)는 일 실시예로 도 10에 도시된 핀 커넥터(141)의 형태로 구성할 수 있고, 다르게는 도 11a 및 도 11e에 도시된 바와 같 이, 절단면 인쇄회로기판 커넥터(도 11a), 삼차원 패턴 커넥터(도 11b), 블레이드 커넥터(도 11c), 경성 인쇄회로기판 커넥터(도 11d), 몰디드 메탈 커넥터(도 11e), 다단 커넥터(도 11f), 실리콘 커넥터(도 11g) 등으로 하부 회로기판(130)에 실장되어 하부 회로기판(130)에 수직하게 고정된다.

아래에서는 핀 커넥터(141)가 하부면 회로기판(130)에 고정된 구조에 대해 설명한다.

핀 커넥터(141)는 직립 도전 매개체의 하나로서, 도 10에 도시한 바와 같이, 공간 변형기(120)의 몸체(121)에 형성된 관통부(123)에 삽입되어 위치하며 상기 관통부와 평행하게 상면에서 하면까지 관통한 다수 개의 수직 관통공(143)이 형성된 하우징(144)과, 상기 하우징(144)의 관통공(143)에 끼워진 상태에서 상단은 하우징(144)의 상면으로 돌출되고 하단은 하우징(144) 바깥쪽으로 절곡된 도전체(145)와, 하우징의 상면에 장착된 축전지(147) 및, 도전체(145)를 단위 프로브 모듈(110)에 연성 도전 매개체로 와이어 본딩함에 있어 접지를 위한 그라운드 전송선로인 접지 핀(149)을 포함하며, 상기 하우징(144)은 절연체이다.

이와 같이 구성된 핀 커넥터(141)의 도전체(145) 하단은 하부면 회로기판(130)에 실장되고, 도전체(145)의 상단은 단위 프로브 모듈(110)에 와이어 본딩된다. 따라서 단위 프로브 모듈(110)과 메인 회로기판(160) 사이에 전기적 신호가 전달될 수 있게 연결한다.

그리고 핀 커넥터(141)를 대신할 수 있는 절단면 인쇄회로기판 커넥터(도 11a), 삼차원 패턴 커넥터(도 11b), 블레이드 커넥터(도 11c), 경성 인쇄회로기판 커넥터(도 11d), 몰디드 메탈 커넥터(도 11e), 다단 커넥터(도 11f), 실리콘 커넥터(도 11g)들 또한 공간 변형기(120)의 몸체(121)에 형성된 관통구(123)에 위치하며 내부에 위치한 도전체(145)의 상단이 단위 프로브 모듈(110)에 와이어 본딩되고 도전체(145)의 하단은 하부 회로기판(130)에 실장되어 수직하게 위치하는 형태를 갖는다.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이 핀 커넥터(141)가 공간 변형기(120) 몸체(121)에 형성된 관통부(123)에 삽입된 상태에서 하부면 회로기판(130)을 관통한 볼트(B)가 몸체(121)에 체결되어 몸체(121)에 하부면 회로기판(130)이 체결 고정된다. 이와 같은 볼트(B) 외에도 하부면 회로기판(130)을 에폭시 또는 접착테이프로 부착 고정할 수 있다.

또한 도 11a에 도시된 바와 같이, 절단면 인쇄회로기판 커넥터는 다층 인쇄회로기판을 사각으로 절단하여 절단된 사면을 도전성 패턴으로 사용하는 것이다. 그리고 삼차원 패턴 커넥터는 도 11b에 보이듯이, 세라믹 혹은 플라스틱 수지 계열 성형부 표면에 입체적으로 직접 전기회로를 형성한 것으로서, 성형부 기판의 면 모두가 도전성 패턴들로 이루어진 것이 특징이다.

또한, 도 11c에 도시된 블레이드 커넥터의 구조는 복수 개의 도전성 핀과 등 간격 홈을 가진 절연성 프레임으로 구성되며, 등간격 홈을 가진 절연성 프레임 사이에 도전성 핀을 등 간격 또는 임의의 간격으로 삽입한 구조이다.

그리고 도 11d에 도시된 바와 같이 경성 인쇄회로기판 커넥터는 양단 끝은 경성 인쇄회로기판이며 그 사이에 연성 인쇄회로기판을 연결하는 구조로서, 일단의 경성 인쇄회로기판을 회로기판에 전기적으로 연결하고 다른 쪽인 타단의 경성 인쇄회로기판을 프로브 모듈에 접속한다.

또한 몰디드 메탈 커넥터는 도 11e에 보이듯이, 도전성 금속 재질의 판을 에칭하고 에칭 후 남은 구조물들을 절연성 프레임에 고정하여 상부면과 하부면에 도전성 패턴이 형성된 것이 특징이다.

또한 도 11f는 다단 커넥터가 장착된 공간 변형기에 관한 것이다. 다단 커넥터는 중간이 결합된 구조로서 상부와 하부로 분할되며 공간 변형기의 몸체 상면에서 다단 커넥터의 상부를 뽑아 올릴 수 있다.

또한 도 11g에 도시된 커넥터는 실리콘 커넥터로서, 실리콘 웨이퍼를 에칭후 Cu도금과 wet에칭 과정으로 도전성 패턴을 형성한 후 다층 인쇄회로기판에 적층된 구조인 것이 특징이다.

한편, 도 10에 도시된 핀 커넥터(141)에 있어서, 하부면 회로기판(130)이 공간 변형기(120)의 몸체(121)에 대응하여 위치하기 때문에 핀 커넥터(141)의 도전체(145)가 표면실장되어 하부 회로기판 내부 선로 설계 면적에 대한 제약을 주지 않는다. 종래의 기술에서는 다수 개의 하부 회로기판들이 단위 프로브 모듈에 각각 대응하게 분리 배치되고, 또한 상하 도전 매개체가 하부면 회로기판에 구비된 패드와 와이어 본딩 하기 위해 하부면 회로기판에 상하 도전 매개체의 관통 홀 또는 그에 상응하는 면적이 필요해 하부 회로기판 내부 선로 설계 면적에 대한 제약을 많이 받았다. 최근에는 반도체 기술이 발전하면서 미세 피치의 프로브 카드가 뒷받침되어야 하는데, 본 발명의 경우에는 하부면 회로기판(130)의 면적이 넓어 대용량 채널 설계 궁극적으로 미세 피치의 프로브 카드(100)를 구현할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 하부면 회로기판(130)에는 전술한 바와 같이, 상호 접속체(150), 메인 회로기판(160) 및 보강판(170)이 구비된다. 상기 상호 접속체(150)는 상기 하부면 회로기판(130)과 메인 회로기판(160) 사이를 전기적으로 연결하는 매개 역할을 하며, 메인 회로기판(160)은 외부의 테스트 장치로부터 전달되는 전기적 신호를 상기 단위 프로브 모듈(110)에 전달하거나 상기 반도체 칩과 상기 단위 프로브 모듈(110)의 접촉에 의해 발생되는 신호를 상기 테스트 장치로 전달하는 역할을 한다. 여기서, 상기 상호 접속체(150)는 포고 핀 또는 압력전도성고무(PCR : Pressure Conductive Rubber)로 구성될 수 있다.

그리고 상기 보강판(170)은 메인 회로기판(160)의 배면 상에 구비되어 상기 공간 변형기(120), 상호 접속체(150) 및 메인 회로기판(160)을 물리적으로 결합, 지지하는 역할을 한다. 상기 보강판(170)은 스테인리스 강, 알루미늄, 인바, 코바, 노비나이트, SKD11 중 하나 또는 이들 중 적어도 2개 이상이 결합, 적층된 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 보강판(170), 메인 회로기판(160), 상호 접속체(150) 및 공간 변형기(120) 각각에는 개구공(171)이 복수 개 구비되며, 상기 보강판(170), 메인 회로기판(160), 상호 접속체(150) 및 공간 변형기(120) 각각에 형성된 개구공(171)은 서로 대응되는 위치에 구비된다. 이때, 상기 개구공(171)은 상기 보강판(170), 메인 회로기판(160), 상호 접속체(150)는 전부 관통하고, 상기 공간 변형기(120)는 일부 두께만을 관통한다. 상기 공간 변형기(120)와 상기 보강판(170) 내에 형성된 개구공(171) 내에는 후술하는 당기는 나사(173) 또는 미는 나사(175)와의 결합을 위해 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 각각의 개구공(171) 내에는 당기는 나사(173) 또는 미는 나사(175)가 구비되는데 상기 당기는 나사(173), 미는 나사(175)가 교번하여 상기 개구공(171) 내에 구비되거나, 개구공(171)에 따라 상기 당기는 나사(173), 미는 나사가 선택적으로 구비될 수 있다. 이와 같이 상기 복수 개의 개구공(171) 내에 당기는 나사(173) 및 미는 나사(175)가 구비된 상태에서 상기 당기는 나사(173) 또는 미는 나사(175)를 선택적으로 동작시켜 상기 공간 변형기(120)를 상기 보강판(170)을 기준으로 상부로 밀어내거나 하부로 끌어당길 수 있게 된다. 이를 통해, 공간 변형기(120)의 변형을 방지하고 궁극적으로 공간 변형기(120)의 평탄도를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

한편, 앞에서는 커넥터와 프로브 모듈을 와이어 본딩하는 것으로 설명하고 있으나, 와이어 본딩을 대신하여 연성회로기판, 이방성 전도필름, 서브 인쇄회로기판, 솔더볼로 전기적 연결할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로브 카드.를 나타낸 평면도이고,

도 2는 종래의 다른 기술에 따른 프로브 카드.를 나타낸 평면도이며,

도 3a는 종래 기술에 따른 프로브 카드.를 나타낸 평면도이고,

도 3b는 도 3a에 도시된 A부의 확대 평면도이며,

도 3c는 도 3b에 도시된 B-B`선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드.의 평면도이고,

도 5는 도 4의 C 부분을 확대한 평면도이며,

도 6a는 도 5에 도시된 D-D`선에 따른 단면도이고,

도 6b는 나사가 장착된 부위를 나타낸 단면도이다.

도 7은 도 5의 사시도이고,

도 8은 도 7의 분해 사시도이며,

도 9는 도 7에 도시된 E부분의 확대도이다.

도 10은 핀 커넥터의 분해사시도이고,

도 11a 내지 도 11g는 커넥터의 다른 실시예를 나타낸 개념도이다.

도 12a는 하부 회로기판의 평면도이고,

도 12b는 하부 회로기판의 저면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 프로브 카드 110 : 단위 프로브 모듈

111 : 프로브 몸체 113 : 미세 탐침

115a : 기둥 115b : 보

115c : 팁 117 : 도선

119 : 패드 120: 공간 변형기

121 : 몸체 123 : 관통부

130 : 하부면 회로기판 131 : 랜드

140 : 커넥터 141 : 핀 커넥터

143 : 관통공 144 : 하우징

145 : 도전체 147 : 축전지

149 : 접지 핀 150 : 상호 접속체

160 : 메인 회로기판 170 : 보강판

171 : 개구공 173, 175 : 나사

Claims

공간 변형기를 포함하는 프로브 카드에 있어서,

상기 공간 변형기는 그 상부면에 복수개의 프로브와 연결 패드가 배치되는 공간 변형기 몸체, 상기 공간 변형기 몸체의 하부면에 결합되는 하부면 회로기판, 상기 하부면 회로기판에 실장되고 공간 변형기 몸체에 구비된 관통부에 삽입되는 직립 도전 매개체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제1항에 있어서,

상기 프로브 연결 패드와 직립도전매개체를 전기적으로 연결하는 연성 도전 매개체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제1항에 있어서,

상기 하부면 회로기판은 하나 또는 복수 개의 회로기판으로 이루어지며 전체적으로 공간 변형기의 몸체와 대응하는 면적을 갖되, 상기 직립 도전 매개체가 상기 하부면 회로기판에 돌출되게 실장된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제1항에 있어서,

상기 직립 도전 매개체는 상기 하부면 회로기판에 표면실장 또는 삽입실장 되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 하부면 회로기판은 인쇄회로기판으로서, 인쇄회로기판의 일측에는 직립 도전 매개체가 연결되는 랜드들이 형성되고, 인쇄회로기판의 다른 일측에는 외부 테스트 장치로부터 전기적 신호가 인가되는 메인회로기판의 연결 패드에 대응되는 랜드가 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제1항에 있어서,

상기 직립 도전 매개체는 핀 커넥터, 절단면 인쇄회로기판 커넥터, 삼차원 패턴 커넥터, 블레이드 커넥터, 경성 인쇄회로기판 커넥터, 몰디드 메탈 커넥터, 다단 핀 커넥터, 실리콘 커넥터 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제1항에 있어서,

상기 직립 도전 매개체는 파워/그라운드 전송선로를 갖고, 상기 파워/그라운드 전송선로상에 복수개의 축전기가 실장 되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 핀커넥터는 관통공들이 형성된 하우징과 상기 관통공들에 삽입되는 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 삼차원 패턴 커넥터는 삼차원 형상의 절연 몸체와 상기 절연 몸체의 표면에 형성되는 도전 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 절단면 인쇄회로 기판 커넥터는 도전 배선을 포함하는 다층 인쇄회로 기판을 절단하여 상기 절단면에 상기 도전 배선의 일부를 노출시키는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 블레이드 커넥터는 도전성 블레이드, 상기 도전성 블레이드가 삽입되는 홈을 가지는 절연성 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 경성인쇄회로기판은 그 일부가 연성회로 기판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 몰디드 메탈 커넥터는 도전성 금속재질의 판을 에칭하고 남은 금속 판 구조물을 절연성 몸체에 고정하고 상기 금속 판 구조물의 연결부를 절단하여 도전성 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서,

상기 다단 핀 커넥터는 커넥터가 암수로 분리되어 분해 및 결합이 가능한 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제6항에 있어서

상기 실리콘 커넥터는 실리콘 에칭기술로 형성된 복수의 홈부, 상기 홈부에 형성되는 도전성 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
제2항에 있어서,

상기 연성 도전 매개체는 와이어 본딩, 연성회로기판, 이방성전도 필름, 서브 인쇄회로기판, 솔더볼 중 어느 하나 또는 조합으로 접속되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.