KR20130089336A

KR20130089336A - 프로브

Info

Publication number: KR20130089336A
Application number: KR1020120010615A
Authority: KR
Inventors: 이채윤
Original assignee: 리노공업주식회사
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-12
Also published as: KR101715735B1

Abstract

본 발명은 프로브에 관한 것으로서, 본 발명에 따라, 반도체 디바이스와, 상기 반도체 디바이스를 테스트하기 위한 테스터에 전기적으로 연결하는 프로브는, 상기 반도체 디바이스에 전기적으로 접속 가능한 상부플런저와; 상기 테스터에 전기적으로 접속 가능한 하부플런저와; 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저가 서로 멀어지도록 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저 중 적어도 하나를 탄성바이어스 시키는 내부탄성부재와; 상기 내부탄성부재를 수용하는 배럴을 포함하며; 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저 중 적어도 하나는 금속 재질로 이루어지고 그 단부에는 수용홈이 마련되며, 상기 수용홈에는 통전 가능한 와이어 다발이 일부분 노출되도록 배치된 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 와이어 다발에서 적어도 하나의 와이어가 닳거나 손상되더라도 다른 와이어에 의해 테스트가 가능하므로 프로브의 수명 연장에 효과가 있다.

Description

프로브{PROBE}

본 발명은 프로브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제품의 수명 연장을 가능하게 하는 프로브에 관한 것이다.

반도체 칩 또는 웨이퍼와 같은 반도체 디바이스는 양품 여부를 판별하기 위한 소정의 테스트 과정을 거치게 된다. 반도체 디바이스의 테스트를 위해 프로브가 사용되며, 프로브의 플런저에는 콘택트 팁이 돌출되어 테스트시마다 반도체 디바이스의 솔더볼이나 패드와 접촉하게 된다.

그런데, 콘택트 팁이 솔더볼이나 패드에 접촉되는 횟수가 늘어나면 콘택트 팁이 닳게 되고, 콘택트 팁이 일정 수준 이상으로 닳게 되면 테스트가 원활히 수행되지 않기 때문에 프로브를 교체해야 한다. 그리고, 콘택트 팁이 파손될 경우에는 콘택트 팁이 닳아서 수명이 다하기도 전에 프로브를 교체해야만 했다.

또한, 콘택트 팁과 상기 솔더볼이나 패드가 서로 전기적으로 접촉하기 위해서는, 상기 솔더볼이나 상기 패드의 보호를 위해 그 표면에 형성된 절연성 산화보호막을 벗기면서 접촉되어야 하므로, 테스트 시 상기 반도체 디바이스를 강한 힘으로 상기 프로브를 가압하도록 되어 있다.

이로 인해, 상기 반도체 디바이스와 상기 프로브에 강한 충격이 가해지므로 반도체 디바이스 및 프로브의 제품불량 및 수명에 영향을 줄 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 반복적인 테스트에도 교체 시기를 연장 가능하게 하고, 콘택트 팁의 일부가 파손되더라도 정상 테스트 가능한 프로브를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 보다 작은 힘으로 반도체 디바이스를 가압하더라도 원활하게 테스트가 수행될 수 있는 프로브를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시 예에 따라, 반도체 디바이스와, 상기 반도체 디바이스를 테스트하기 위한 테스터에 전기적으로 연결하는 프로브에 있어서, 상기 반도체 디바이스에 전기적으로 접속 가능한 상부플런저와; 상기 테스터에 전기적으로 접속 가능한 하부플런저와; 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저가 서로 멀어지도록 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저 중 적어도 하나를 탄성바이어스 시키는 내부탄성부재와; 상기 내부탄성부재를 수용하는 배럴을 포함하며; 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저 중 적어도 하나는 금속 재질로 이루어지고 그 단부에는 수용홈이 마련되며, 상기 수용홈에는 통전 가능한 와이어 다발이 일부분 노출되도록 배치된 것을 특징으로 하는 프로브에 의해 달성될 수 있다.

상기 와이어 다발 중 적어도 하나 이상의 와이어는 다른 와이어와 돌출 높이가 서로 다를 수 있다.

여기서, 상기 와이어 다발의 돌출 높이는 중심부에서 가장자리 방향으로 갈수록 낮아질 수 있다.

또한, 상기 와이어 다발의 돌출 높이는 가장자리에서 중앙 방향으로 갈수록 높아질 수 있다.

그리고, 상기 와이어 다발 중 적어도 어느 한 와이어는, 금속 알갱이가 함유된 전도성 러버로 제조된 와이어일 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 프로브, 와이어 다발에서 적어도 하나의 와이어가 닳거나 손상되더라도 다른 와이어에 의해 테스트가 가능하므로 프로브의 수명 연장에 효과가 있다.

또한, 와이어 다발이 금속 재질의 단부에 지지되어 반도체 디바이스의 단자를 강하게 찌를 수 있게 되므로 단자에 입혀진 산화막을 낮은 하중에서도 쉽게 뚫을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브의 개략 종단면도이고,
도 2a, 2b, 2c는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브의 상측단부를 확대한 부분 확대도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브의 개략 종단면이고,
도 4a, 4b, 4c는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브의 상측단부를 확대한 부분 확대도이고,
도 5a, 5b는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 와이어의 상측단부를 확대한 부분 확대도이다.
도 6a, 6b는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브의 일부 종단면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프로브를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 프로브(1a)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스(2)에 전기적으로 접속 가능한 상부플런저(20)와, 테스터(6)에 전기적으로 접속 가능한 하부플런저(40)와, 상부플런저(20) 및 하부플런저(40)가 서로 멀어지도록 상부플런저(20) 및 하부플런저(40) 중 적어도 하나를 탄성바이어스 시키는 내부탄성부재(60)와, 상기 내부탄성부재(60)를 수용하는 배럴(80)을 포함한다.

상부플런저(20) 및 하부플런저(40)는 배럴(80)에 수용되는 몸체부(25,45)와 외부로 노출되는 돌출부(21,41)를 포함하며, 각각의 돌출부(21,41)가 반도체 디바이스(2) 또는 테스터(6)에 전기적으로 연결된다.

여기서, 상부플런저(20) 및 하부플런저(40) 중 적어도 하나는 금속 재질로 이루어지고 그 단부에는 수용홈(22)이 마련되며, 수용홈(22)에는 통전 가능한 와이어 다발(24)이 일부분 노출되도록 배치된 것이 바람직하다. 상기 상부플런저(20) 및 하부플런저(40) 중 적어도 어느 하나의 금속 재질 단부에 와이어 다발(24)이 배치되면, 강도가 큰 금속에 의해 와이어 다발(24)이 지지되므로 솔더볼(3)이나 패드(7)와 같은 단자에 접촉시 와이어 다발(24)이 뒤로 밀리는 것을 방지하여 테스트 불량률을 줄일 수 있다. 또한, 상기 와이어 다발(24)에 포함된 각 와이어의 단부가 뾰족하게 돌출되어 있으므로, 낮은 하중에서도 와이어 다발(24)이 상기 단자(3,7)를 강하게 찌를 수 있다. 이로 인해, 상기 단자(3,7) 표면에 코팅된 산화막을 쉽게 뚫을 수 있다. 이에 따라, 산화막에 의한 상기 단자와 와이어 다발(24) 간의 통전 불량을 줄일 수 있고, 상기 반도체 디바이스(2)와 상기 프로브(1a) 간의 접촉압력이 작더라도, 즉, 상기 반도체 디바이스(2)를 작은 힘으로 가압하더라도 테스트가 가능하므로 프로브(1a)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 작은 접촉압력으로 인해 상기 반도체 디바이스(2) 단자(3,7)의 마모나 변형도 줄일 수 있으므로 테스트로 인해 반도체 디바이스(2)에 불량이 발생하는 문제점도 해결할 수 있다.

한편, 와이어 다발(24) 중 적어도 어느 한 와이어는 금속 알갱이가 함유된 전도성 러버로 제조된 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 도전성 러버는 절연성 재질의 몸체(가령, 실리콘 러버) 내부에 도전성 금속 알갱이들이 전기신호를 전달 가능하게 함유되어 있는 것으로 소정의 탄성력을 가진다. 이와 같이, 와이어가 도전성 러버로 이루어질 경우, 복원력이 향상되어 솔더볼(3)이나 패드(7)와 접촉시의 충격을 저감시킬 수 있다.

내부탄성부재(60)는 코일스프링으로 마련될 수 있다. 경우에 따라서, 내부탄성부재(60)는 판스프링 또는 도전성 러버로 마련될 수도 있다. 이외에도, 상부플런저(20)와 하부플런저(40)가 서로 이격되도록 탄성바이어스를 인가할 수 있는 한, 다양한 형상 및 재질의 것으로 대체될 수 있다.

여기서, 내부탄성부재(60)는, 하부플런저(40)의 전기적 신호를 상부플런저(20)로 전달하도록 도전성 재질로 마련될 수 있다. 가령, 내부탄성부재(60)는 Al, Cu, Be, Ni 등의 도전성 금속의 단일금속 또는 그 합금으로 마련될 수 있다. 경우에 따라서 내부탄성부재(60)는, 배럴(80)이 상부플런저(20) 및 하부플런저(40)의 신호전달을 할 수 있는 경우, 절연성 재질(가령, 절연성 러버 또는 절연성 재질로 코팅된 금속 스프링 등)로 마련될 수도 있다. 물론, 배럴(80)이 도전성 재질로 마련된 경우라도 내부탄성부재(60)도 도전성 재질로 마련하여, 신호전달경로를 병렬적으로 형성할 수도 있다.

배럴(80)은 상부플런저(20) 및 하부플런저(40)의 이탈을 방지하기 위한 걸림부를 포함하며, 상부플런저(20) 및 하부플런저(40)의 몸체부(25,45) 형상에 대응하여 반경 방향으로 절곡된 형태로 마련될 수 있다.

여기서, 배럴(80)은 도전성 금속 재질로 마련될 수 있으며, Cu, Al, Be, Ni의 단일금속 또는 그 들의 합금으로 마련될 수 있다. 일례로서, 배럴은 BeCu(베릴륨 구리)로 제조될 수 있으며, 외주면에는 Au, Ag, Ni, Cu, Al 등의 전도성 금속의 도금층이 형성될 수도 있다.

도 2에 도시된 실시 예들에 따르면, 와이어 다발(24) 중 적어도 하나 이상의 와이어는 다른 와이어와 돌출 높이가 서로 다를 수 있다. 따라서, 솔더볼(3)이나 패드(7)의 형상에 따라 와이어 다발(24)이 접촉되는 포인트를 세분화할 수 있다. 또한, 도 1에서는 반도체 디바이스의 단자가 솔더볼인 것을 예로 들었으나, 반도체 패키지에 따라서 반도체 디바이스 단자의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 프로브(1b)는, 돌출 높이가 가장자리 방향으로 갈수록 낮아지도록 마련된 와이어 다발(24a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 중앙 부분이 오목하게 패이거나 라운딩된 형상의 단자에 적합하게 접촉될 수 있다. 그 외 다른 구성은 상술한 제1실시 예와 동일하다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 프로브(1c)는, 각 와이어들의 돌출 높이가 고르게 배치되도록 마련된 와이어 다발(24b)을 포함할 수 있다. 이 경우, 요철 또는 라운딩 되지 않은 평평한 형상의 단자에 적합하게 접촉될 수 있다. 그 외 다른 구성은 상술한 제1실시 예와 동일하다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시 예에 따른 프로브(1d)는, 돌출 높이가 중앙 방향으로 갈수록 높아지도록 마련된 와이어 다발(24c)을 포함할 수 있다. 이 경우, 중앙 부분이 볼록하게 돌출되거나 라운딩된 형상의 단자에 적합하게 접촉될 수 있다. 그 외 다른 구성은 상술한 제1실시 예와 동일하다.

본 발명의 제5실시 예에 따른 프로브(1e)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스(2)에 전기적으로 접속 가능한 상부플런저(30)와, 테스터(6)에 전기적으로 접속 가능한 하부플런저(40)와, 하부플런저(40)가 상부플런저(30)로부터 멀어지도록 탄성바이어스 시키는 내부탄성부재(60)와, 상기 내부탄성부재(60)를 수용하는 배럴(80)을 포함한다.

여기서, 상부플런저(30)는 배럴(80)에 수용되는 몸체부(35)와 외부로 노출되는 돌출부(31)를 포함하며, 상기 돌출부(31)가 반도체 디바이스(2) 또는 테스터(6)에 전기적으로 연결된다. 상기 몸체부(35)와 상기 돌출부(31)의 경계면에는 반경방향으로 걸림날개가 형성되고, 상기 몸체부(35)와 배럴(80)은 코킹 결합되어 상부플런저(30)의 이동을 제한한다. 따라서, 상부플런저(30)가 배럴(80)에 고정결합되어 하부플런저(40)만 상하로 움직이게 된다.

그리고, 제1실시 예와 마찬가지로 상부플런저(20) 및 하부플런저(40) 중 적어도 어느 하나에는 와이어 다발(34)이 배치되나, 와이어의 단부 형상에서 차이가 있다. 상기 와이어 단부의 형상에 따른 차이점은 후술하기로 한다.

그 외 다른 구성은 상술한 제1실시 예와 동일하다.

도 4에 도시된 실시 예들에 따르면, 앞서 설명한 도 2의 실시 예들과 같이 와이어 다발(34) 중 적어도 하나 이상의 와이어는 다른 와이어와 돌출 높이가 서로 다를 수 있다는 것이 주 특징이나, 앞서 제5실시 예에서 언급한 바와 같이, 도 2의 실시 예들과 도 4의 실시 예들은 와이어 단부의 형상에서 차이가 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시 예에 따른 와이어는, 단부의 중앙이 뾰족하게 가공된 원뿔 형상으로 이루어지므로 단자에 입혀진 산화막을 쉽게 뚫을 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제7실시 예에 따른 와이어는, 단부의 일부분만이 가공된 테이퍼진 형상으로 이루어지므로 와이어 단부를 전체적으로 가공해야 하는 도 제6실시 예에 비해 가공 비용을 절감할 수 있다.

도 6에 도시된 실시 예들에 따르면, 와이어 다발(54,56)은 MEMS( Micro Electro Mechanical System) 공정을 통해 제조될 수 있다. 실시 예에 따른 MEMS 공정은 마이크로 단위의 미세 가공 기술로, 미세 가공한 금속 와이어(54',56')들을 상부플런저(50)의 수용홈(52)에 삽입하여 와이어 다발(54,56)이 형성될 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제8실시 예에 따른 프로브(1j)는, MEMS 공정을 통해 미세 가공되는 금속 와이어(54')와, 상기 금속 와이어(54')가 삽입되는 수용홈(52)이 마련된 상부플런저(50)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 와이어(54')가 적어도 일부분 노출되도록 상기 수용홈(52)에 삽입되어 와이어 다발(54)을 형성할 수 있으며, 상기 와이어 다발(54)은 상부플런저(50)와 코킹결합(70)되어 상기 수용홈(52)에 고정될 수 있다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제9실시 예에 따른 프로브(1k)는, MEMS 공정을 통해 미세 가공되어 중앙부에 걸림홈(56'a)이 형성된 금속 와이어(56')와, 상기 금속 와이어(56')가 삽입되는 수용홈(52) 및 상기 금속 와이어(56')의 상하 이동을 제한하는 걸림돌기(58)이 형성된 상부플런저(50)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 와이어(56')가 적어도 일부분 노출되도록 상기 수용홈(52)에 삽입되어 와이어 다발(56)을 형성할 수 있으며, 상기 와이어 다발(56)은 상기 걸림돌기(58)에 의해 수용홈(52)으로부터 이탈되지 않고 고정될 수 있다.

도 7에 도시된 실시 예에 따르면, 상부플런저(50)의 상단은 내측으로 절곡된 걸림부(51)를 형성함으로써 와이어 다발(54)을 고정할 수 있다. 상기 걸림부(51)는 상부플런저(50)의 상단을 내측으로 가압하는 시보리 공정으로 형성될 수 있다.

지금까지 상술한 본 발명에 따르면, 와이어 다발에서 적어도 하나의 와이어가 닳거나 손상되더라도 다른 와이어에 의해 테스트가 가능하므로 프로브의 수명이 연장될 수 있다. 또한, 와이어 다발에서 각 와이어의 돌출 높이를 다양하게 하여 솔더볼이나 패드와 같은 반도체 디바이스의 단자와의 접촉 포인트를 세분화할 수 있다. 그리고, 와이어 다발이 금속 재질의 단부에 지지되어 반도체 디바이스의 단자를 강하게 찌를 수 있게 되므로 단자에 입혀진 산화막을 낮은 하중에서도 쉽게 뚫을 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시 예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

1. 프로브 2: 반도체 디바이스
3: 솔더볼 6: 테스터
7: 패드 20, 30, 50: 상부플런저
21, 31: 돌출부 22, 32, 52: 수용홈
24, 34: 와이어 다발 25, 35: 몸체부
40: 하부플런저 41: 돌출부
45: 몸체부 51: 걸림부
54', 56' : 금속 와이어 56'a: 걸림홈
54, 56: 금속 와이어 다발 58: 걸림턱
60: 내부탄성부재 80: 배럴

Claims

반도체 디바이스와, 상기 반도체 디바이스를 테스트하기 위한 테스터에 전기적으로 연결하는 프로브에 있어서,
상기 반도체 디바이스에 전기적으로 접속 가능한 상부플런저와;
상기 테스터에 전기적으로 접속 가능한 하부플런저와;
상기 상부플런저 및 상기 하부플런저가 서로 멀어지도록 상기 상부플런저 및 상기 하부플런저 중 적어도 하나를 탄성바이어스 시키는 내부탄성부재와;
상기 내부탄성부재를 수용하는 배럴을 포함하며;
상기 상부플런저 및 상기 하부플런저 중 적어도 하나는 금속 재질로 이루어지고 그 단부에는 수용홈이 마련되며,
상기 수용홈에는 통전 가능한 와이어 다발이 일부분 노출되도록 배치된 것을 특징으로 하는 프로브.
제 1항에 있어서,
상기 와이어 다발 중 적어도 하나 이상의 와이어는 다른 와이어와 돌출 높이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 프로브.
제 2항에 있어서,
상기 와이어 다발의 돌출 높이는 중심부에서 가장자리 방향으로 갈수록 낮아지는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 2항에 있어서,
상기 와이어 다발의 돌출 높이는 가장자리에서 중앙 방향으로 갈수록 높아지는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 1항에 있어서,
상기 와이어 다발 중 적어도 어느 한 와이어는,
금속 알갱이가 함유된 전도성 러버로 제조된 와이어인 것을 특징으로 하는 프로브.