KR20110062190A - 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브카드의 프로브헤드와 메인 기판 간을 전기적으로 연결하는 보조기판 상에 다수의 금속봉을 접합하는 방법에 있어서, (a) 다수개의 관통공이 형성되고, 미리 설정된 위치에 제 1 기준핀이 삽입설치되는 인서트 지그를 준비하는 단계, (b) 금속봉 위치 고정 가이드를 상기 제 1 기준핀에 삽입하여 상기 인서트 지그 상에 고정하는 단계, (c) 상기 관통공에 금속봉을 삽입하는 단계, (d) 복수 개의 관통공이 형성된 보조기판 고정 지그 상에 제 2 기준핀을 이용하여 보조기판의 위치를 결정하는 단계, (e) 결정된 위치에 상기 보조기판을 고정하는 단계, (f) 상기 보조기판의 양측에 제 3 기준핀이 삽입설치되는 보조기판 가이드 지그를 설치하는 단계, (g) 상기 보조기판의 접속패드에 대응되는 위치에 관통공이 형성된 마스크 부재를 상기 제 2 기준핀에 삽입 고정하는 단계, (h) 상기 마스크 부재의 관통공에 솔더 페이스트를 주입하여 상기 접속패드 상에 솔더 페이스트를 도포하는 단계, (i) 상기 마스크 부재와 보조기판 가이드 지그를 제거하는 단계, (j) 상기 보조기판 고정 지그를 상기 제 1 기준핀에 삽입하여 상기 접속패드가 상기 인서트 지그 상의 금속봉에 접촉되도록 고정하는 단계 및 (k) 상기 보조기판 고정 지그를 가열하여 상기 금속봉과 접속패드를 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 수작업으로 금속봉을 보조기판에 접합하는 경우에도 치수 정확성이 높고 작업성이 우수한 효과가 있다.

프로브, 검사, 반도체, 측정, 보조기판, MLC, 금속봉, 본딩, 접합, 솔더링.

Description

프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법{A Method For Bonding Metal Rod To Sub PCB For Probe Card}

본 발명은 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보조기판 상에 다수 개의 금속봉을 접합하는 공정을 수작업으로 수행할 때 정밀하면서도 작업성이 우수한 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제작 공정은 웨이퍼(Wafer)상에 패턴(pattern)을 형성시키는 패브리케이션(fabrication)공정과, 웨이퍼를 구성하고 있는 각각의 칩의 전기적 특성을 감사하는 이디에스(Electrical Die Sorting:EDS)공정과, 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩(chip)으로 조립하는 어셈블리(assembly)공정을 통해서 제조된다.

여기서 EDS공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들 중에서도 불량칩을 판별하기위해 수행하는 것으로 웨이퍼를 구성하는 칩들에 전기적 신호를 인가시켜 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해서 불량을 판단하게 되는 프로브 카드라는 검사장치가 주로 사용되고 있다.

도 4는 본 출원인의 특허출원 제2009-114655호에서 제안한 수직형 프로브카드의 일례를 도시한 단면도이다.

상기 출원발명에 따른 수직형 프로브카드는 프로브헤드(1)와, 메인기판(2)과, 보조기판(3)과, 도전성 금속봉(4)과, 고정관(6)과, 결합수단(8)을 포함하여 구성된다.

프로브헤드(1)는 저면에 검사대상 반도체 칩과 전기적으로 접촉되는 프로브핀이 설치되어 있다.

메인기판(2)은 복잡한 회로 패턴이 형성된 기판으로서, 일측에 후술하는 보조기판(3)의 도전성 금속봉(4)이 삽입관통되는 관통공(5)이 형성되고, 프로브헤드(1)의 상방으로 프로브헤드(1)와 이격되게 설치된다.

이와 같은 메인기판(2)은 외부에 구비된 테스터 장비(미도시)와 연결되어 보조기판(3)으로부터 인가되는 전기적 신호를 외부에 구비된 테스터 장비(미도시)에 전달하는 역할을 하는 것으로서, 통상의 인쇄회로기판((Printed Circuit Boad:PCB)이 사용될 수 있다.

보조기판(3)은 프로브팁으로부터 인가받는 전기적신호를 메인기판(2)으로 전달하는 역할을 하는 것으로서, 통상의 다층 세라믹 기판(Multi layer ceramic, MLC)이 사용될 수 있다.

도전성 금속봉(4)은 도전성 재질로 형성되고, 일단부가 메인기판(2)의 관통공(5)을 통해 메인기판(2)의 상면 일측에 솔더(S)에 의해 본딩결합되고, 타단부가 보조기판(3)의 접속패드에 본딩결합되어 보조기판(3)으로부터 전달되는 전기적 신호를 메인기판(2)으로 전달될 수 있도록 통전로를 제공하는 역할을 한다.

금속봉(5)은 하단부가 보조기판(3)의 일면에 솔더링된 상태로 제공되어 메인기판(2)의 관통공(5)에 삽입되는데, 금속봉(5)을 보조기판(3)에 접합하는 작업이 수작업으로 이루어지는 경우 치수 정확성이 떨어지는 작업성이 현저하게 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수작업으로 금속봉을 보조기판에 접합하는 경우에도 치수 정확성이 높고 작업성이 우수한 접합 공정을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 프로브카드의 프로브헤드와 메인 기판 간을 전기적으로 연결하는 보조기판 상에 다수의 금속봉을 접합하는 방법에 있어서, (a) 다수개의 관통공이 형성되고, 미리 설정된 위치에 제 1 기준핀이 삽입설치되는 인서트 지그를 준비하는 단계, (b) 금속봉 위치 고정 가이드를 상기 제 1 기준핀에 삽입하여 상기 인서트 지그 상에 고정하는 단계, (c) 상기 관통공에 금속봉을 삽입하는 단계, (d) 복수 개의 관통공이 형성된 보조기판 고정 지그 상에 제 2 기준핀을 이용하여 보조기판의 위치를 결정하는 단계, (e) 결정된 위치에 상기 보조기판을 고정하는 단계, (f) 상기 보조기판의 양측에 제 3 기준핀이 삽입설치되는 보조기판 가이드 지그를 설치하는 단계, (g) 상기 보조기판의 접속패드에 대응되는 위치에 관통공이 형성된 마스크 부재를 상기 제 2 기준핀에 삽입 고정하는 단계, (h) 상기 마스크 부재의 관통공에 솔더 페이스트를 주입하여 상기 접속패드 상에 솔더 페이스트를 도포하는 단계, (i) 상기 마스크 부재와 보조기판 가이드 지그를 제거하는 단계, (j) 상기 보조기판 고정 지그를 상기 제 1 기준핀에 삽입하여 상기 접속패드가 상기 인서트 지그 상의 금속봉에 접촉되도록 고정하는 단계 및 (k) 상기 보조기판 고정 지그를 가열하여 상기 금속봉과 접속패드를 접합하는 단계를 포함하는 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법이 제공된다.

여기서, 상기 (a) 단계는 (a-1) 다수개의 관통공이 형성된 상판 인서트 지그를 준비하는 단계, (a-2) 상기 상판 인서트 지그의 관통공에 대응되는 위치에 다수개의 관통공이 형성된 베이스 인서트 지그를 준비하는 단계 및 (a-3) 상기 상판 인서트 지그와 베이스 인서트 지그를 조립하고 미리 설정된 위치에 상기 제 1 기준핀을 삽입하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (e) 단계는 (e-1) 상기 보조기판의 범프 패드면에 접착 테이프를 부착하는 단계, (e-2) 평판 형상의 수평 게이지를 상기 제 2 기준핀 사이 중앙에 장착하는 단계, (e-3) 상기 수평 게이지의 위에 상기 보조기판을 올려놓은 후, X,Y축 위치 및 기울기 상태를 확인하고 상기 제 2 기준핀을 교체하여 보조기판의 위치를 보정하는 단계, (e-4) 상기 수평 게이지를 제거하고 상기 보조기판을 눌러 상기 접착 테이프가 보조기판 고정 지그에 접착되도록 한 후, 상기 제 2 기준핀(42)을 제거하는 단계를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 (k) 단계 이후에는 (l) 접합 완료된 보조기판을 미리 설정된 온도에서 냉각하는 단계가 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기(l) 단계 이후에는 (m) 냉각된 보조기판을 이물질 제거를 위하여 초음파 세척하는 단계가 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 수작업으로 금속봉을 보조기판에 접합하는 경우에도 치수 정확성이 높고 작업성이 우수한 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1a ~ 도 1c는 인서트 지그에 동봉을 조립하는 과정을 도시한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 다수개의 관통공(11a, 12a)이 형성된 상판 인서트 지그(11)와 베이스 인서트 지그(12)를 적층하고 제 1 기준핀(13)을 상판 인서트 지그(11)와 베이스 인서트 지그(12)를 관통하도록 설치하여 상판 인서트 지그(11)와 베이스 인서트 지그(12)의 결합 위치를 정렬한 후 볼트(14)와 너트(15)를 이용하여 상판 인서트 지그(11)와 베이스 인서트 지그(12)를 고정하여 인서트 지그(10)를 완성한다. 여기서, 보조기판의 사이즈에 따라 금속봉의 개수와 위치가 변경될 수 있도록 다수의 관통공(11a, 12a)이 형성되는 것이 바람직하다.

그 다음, 도 1b와 같이, 종이재질의 금속봉 위치 고정 가이드(20)를 제 1 기준핀(13)에 삽입하여 인서트 지그(10) 상에 고정한다. 금속봉 위치 고정 가이드(20)의 형상 또한 보조기판의 사이즈에 따라 달라지게 된다.

그 다음, 도 1c와 같이, 금속봉(30)을 금속봉 위치 고정 가이드(20)를 통해 인서트 지그(10)의 관통홀에 삽입한다. 금속봉(30)은 솔더링이 잘되는 구리 재질인 것이 바람직하고, 상부에 접합부(31)를 형성하여 접합부(31)가 인서트 지그(10)의 상부에 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.

도 2a ~ 도 2i는 보조기판 고정 지그에 보조기판을 조립하는 과정을 도시한 것이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 다수의 관통홀(41)이 형성된 보조기판 고정 지그(40)에 보조기판(50)을 조립하고 위치 고정용의 제 2 기준핀(42)을 삽입하여 보조기판(50)의 위치를 결정한 후 보조기판(50)을 제거한다.

도 2b와 같이, 보조기판(50)을 고정하기 위한 접착 테이프(42)를 범프 패드면에 부착한다. 여기서 범프 패드면의 반대면에는 접속패드(51)가 평면으로 구성된 LGA(Land Grid Array) 패드면이 형성되어 있다.

도 2c와 같이, 평판 형태의 수평 게이지(60)를 제 2 기준핀(42) 간의 중간 지점에 올려 놓고, 수평 게이지(60)의 위에 보조기판(50)을 올려놓은 후, 공구 현미경을 통해 X,Y축 위치 및 기울기 상태를 확인하고 제 2 기준핀(42)을 교체하여 보정한 후, 도 2d와 같이, 수평 게이지(60)를 제거하고 보조기판(50)을 눌러 접착 테이프(42)가 보조기판 고정 지그(40)에 접착되도록 한 후, 도 2e와 같이, 제 2 기준핀(42)을 제거한다. 이러한 방식으로 보조기판(50)을 보조기판 고정 지그(40)에 순차적으로 붙여가는데, 이때, 제 2 기준핀(42)을 이용하여 X,Y축을 고정하고 접착 테이프(52)를 이용하여 X축을 고정한다.

보조기판(50)이 보조기판 고정 지그(40)에 부착되면, 도 2f에 도시된 바와 같이, 제 3 기준핀(72)이 삽입된 보조기판 가이드 지그(70)를 보조기판 고정 지그(40)에 결합한다. 보조기판 가이드 지그(70)의 상면에는 후술하는 솔더 페이스트(90)의 충분한 도포 두께를 확보하기 위해 설치깊이 보정층(71)이 적층되어 있다. 설치깊이 보정층(71)은 각종 테이프, 필라 게이지, 칼날 이외에 고체물질과 접착성이 있는 물질을 같이 사용한다.

도 2g와 같이, 접속패드(51)에 대응되는 위치에 관통홀(81)이 형성된 금속 재질의 마스크 부재(80)를 제 3 기준핀(72)에 삽입하고 볼트(82)와 너트(83)를 이용하여 보조기판 가이드 지그(70) 상에 고정한 후, 도 2h와 같이, 솔더 페이스트(90)를 관통홀(81)에 주입하여 접속패드(51) 상에 도포한다.

솔더 페이스트(90)가 접속패드(51) 상에 도포되면, 금속재 마스크 부재(80)를 제거하여 솔더 페이스트(90)의 도포상태를 육안으로 확인한 후, 이상이 없는 경우 보조기판 가이드 지그(70)를 제거하면 도 2i와 같이 보조기판 고정 지그(40) 상에 솔더 페이스트(90)가 도포된 보조기판(50)이 부착된 상태만 남게 된다.

도 3a ~ 도 3e는 보조기판에 동봉을 접합하는 과정을 도시한 것이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 보조기판 고정 지그(40)를 인서트 지그(10)의 제 1 기준핀(13)에 삽입하여 접속패드(51)가 인서트 지그(10) 상의 금속봉(30)의 접합부(31)에 접촉되도록 고정한다.

그 다음, 도 3b와 같이, 보조기판 고정 지그(40)가 하부로 오도록 하여 핫척(100)에 장착한 후 약 270℃의 온도에서 약 12 ~ 13분 정도 열을 가하여 솔더 페이스트(90)가 용융되면서 금속봉(30)의 접합부(31)와 접속패드(51)가 접합되도록 한다.

접합이 완료되면, 도 3c와 같이, 보조기판 고정 지그(40)를 석정반(110) 상에 안착하여 약 20분 정도 자연 냉각한다.

그 다음, 도 3d와 같이, 상판 인서트 지그(11)를 제거한 후 TCL 용액을 베이스 인서트 지그(12)의 관통홀(12a) 부분에 묻혀서 플럭스(Flux)를 녹인 후 상판 인서트 지그(12)를 제거하게 된다.

그 다음, 아세톤, 알콜을 보조기판 고정 지그(40)의 상면에 충분히 적신 후 보조기판(50) 모서리 네 면을 들어올려 양면 테이프를 제거하면, 도 3e와 같이 금속봉(30)이 접합된 보조기판(50)이 만들어지게 된다.

최종적으로는 현미경 등으로 금속봉(30)의 배열 및 접합 상태를 확인하고, 이상이 없는 경우 플럭스와 이물질을 제거하기 위하여 초음파 세척을 하게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1a ~ 도 1c는 인서트 지그에 동봉을 조립하는 과정을 도시한 것이다.

도 2a ~ 도 2i는 보조기판 고정 지그에 보조기판을 조립하는 과정을 도시한 것이다.

도 3a ~ 도 3e는 보조기판에 동봉을 접합하는 과정을 도시한 것이다.

도 4는 수직형 프로브카드의 일례를 도시한 단면도이다.

<주요도면부호에 관한 설명>

10 : 인서트 지그 11 : 상판 인서트 지그

11a, 12a : 관통공 12 : 베이스 인서트 지그

13 : 제 1 기준핀 20 : 금속봉 위치 고정 가이드

30 : 금속봉 31 : 접합부

40 : 보조기판 고정 지그 41 : 관통공

42 : 제 2 기준핀 50 : 보조기판

51 : 접속패드 52 : 접착 테이프

60 : 수평 게이지 70 : 보조기판 가이드 지그

71 : 설치깊이 보정층 72 : 제 3 기준핀

80 : 마스크 부재 81 : 관통공

90 : 솔더 페이스트 100 : 핫 척

110 : 석정반

Claims (5)

1. 프로브카드의 프로브헤드와 메인 기판 간을 전기적으로 연결하는 보조기판 상에 다수의 금속봉을 접합하는 방법에 있어서,

   (a) 다수개의 관통공이 형성되고, 미리 설정된 위치에 제 1 기준핀이 삽입설치되는 인서트 지그를 준비하는 단계;

   (b) 금속봉 위치 고정 가이드를 상기 제 1 기준핀에 삽입하여 상기 인서트 지그 상에 고정하는 단계;

   (c) 상기 관통공에 금속봉을 삽입하는 단계;

   (d) 복수 개의 관통공이 형성된 보조기판 고정 지그 상에 제 2 기준핀을 이용하여 보조기판의 위치를 결정하는 단계;

   (e) 결정된 위치에 상기 보조기판을 고정하는 단계;

   (f) 상기 보조기판의 양측에 제 3 기준핀이 삽입설치되는 보조기판 가이드 지그를 설치하는 단계;

   (g) 상기 보조기판의 접속패드에 대응되는 위치에 관통공이 형성된 마스크 부재를 상기 제 2 기준핀에 삽입 고정하는 단계;

   (h) 상기 마스크 부재의 관통공에 솔더 페이스트를 주입하여 상기 접속패드 상에 솔더 페이스트를 도포하는 단계;

   (i) 상기 마스크 부재와 보조기판 가이드 지그를 제거하는 단계;

   (j) 상기 보조기판 고정 지그를 상기 제 1 기준핀에 삽입하여 상기 접속패드 가 상기 인서트 지그 상의 금속봉에 접촉되도록 고정하는 단계; 및

   (k) 상기 보조기판 고정 지그를 가열하여 상기 금속봉과 접속패드를 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (a) 단계는

   (a-1) 다수개의 관통공이 형성된 상판 인서트 지그를 준비하는 단계;

   (a-2) 상기 상판 인서트 지그의 관통공에 대응되는 위치에 다수개의 관통공이 형성된 베이스 인서트 지그를 준비하는 단계; 및

   (a-3) 상기 상판 인서트 지그와 베이스 인서트 지그를 조립하고 미리 설정된 위치에 상기 제 1 기준핀을 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 (e) 단계는

   (e-1) 상기 보조기판의 범프 패드면에 접착 테이프를 부착하는 단계;

   (e-2) 평판 형상의 수평 게이지를 상기 제 2 기준핀 사이 중앙에 장착하는 단계;

   (e-3) 상기 수평 게이지의 위에 상기 보조기판을 올려놓은 후, X,Y축 위치 및 기울기 상태를 확인하고 상기 제 2 기준핀을 교체하여 보조기판의 위치를 보정하는 단계;

   (e-4) 상기 수평 게이지를 제거하고 상기 보조기판을 눌러 상기 접착 테이프가 보조기판 고정 지그에 접착되도록 한 후, 상기 제 2 기준핀(42)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   (l) 접합 완료된 보조기판을 미리 설정된 온도에서 냉각하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   (m) 냉각된 보조기판을 이물질 제거를 위하여 초음파 세척하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프로브카드용 보조기판의 금속봉 접합방법.

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