KR20190113958A - 전기적 접속 장치 - Google Patents

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Abstract

프로브(11)와, 프로브(11)를 유지하는 프로브 헤드(12)와, 프로브(11)의 기단부에 접속시키는 전극 패드(131)가 배치된 전극 기판(13)을 구비하고, 프로브 헤드(12)에 프로브 헤드(12)와 전극 기판(13)을 위치 맞춤하기 위한 가이드 핀(14)이 배치되고, 전극 기판(13)에 가이드 핀(14)과 대응하는 복수의 가이드 홀로 구성되는 가이드 홀군(群)이 배치되어 있다.

Description

전기적 접속 장치
본 발명은, 피검사체의 전기적 특성의 측정에 사용되는 전기적 접속 장치에 관한 것이다.
집적 회로 등의 피검사체의 전기적 특성을 기판 상태에서 측정하기 위해 피검사체에 접촉시키는 프로브를 갖는 전기적 접속 장치가 이용되고 있다. 전기적 접속 장치에는, 프로브를 유지하는 프로브 헤드를, 프로브와 전기적으로 접속하는 전극 패드가 배치된 전극 기판에 설치한 구성 등이 사용된다.
프로브 헤드를 전극 기판에 설치하는 경우에는, 프로브와 전극 패드를 정확하게 위치맞춤해서 접촉시킬 필요가 있다. 예를 들면, 프로브 헤드에 배치한 가이드 핀을 전극 기판에 배치한 가이드 홀에 삽입시켜서 프로브와 전극 패드를 위치맞춤하는 방법이 사용된다.
일본 특허공개공보 특개평11-030647호
그러나, 프로브 헤드나 전극 기판의 제조 오차 등에 의해, 가이드 핀이나 전극 패드의 위치가 설계시와 다른 경우가 발생한다. 이 경우, 가이드 핀을 가이드 홀에 삽입시켜도 프로브와 전극 패드의 위치맞춤이 정확하게 행해지지 않는다. 그 결과, 프로브와 전극 패드의 접촉이 불충분하게 되고 피검사체의 정확한 전기적 측정을 실시할 수 없는 등의 문제가 생긴다.
상기 문제점을 감안하여, 본 발명은 프로브 헤드에 유지된 프로브와 전극 기판에 배치된 전극 패드와의 위치맞춤을 정확하게 행할 수 있는 전기적 접속 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 프로브와, 프로브를 유지하는 프로브 헤드와, 프로브의 기단부에 접속시키는 전극 패드가 배치된 전극 기판을 구비하고, 프로브 헤드에 프로브 헤드와 전극 기판을 위치 맞추도록 하기 위한 가이드 핀이 배치되고, 전극 기판에 가이드 핀과 대응하는 복수의 가이드 홀로 구성되는 가이드 홀군(穴群)이 배치되어 있는 전기적 접속 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 프로브 헤드에 유지된 프로브와 전극 기판에 배치된 전극 패드와의 위치맞춤을 정확하게 행할 수 있는 전기적 접속 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련한 전기적 접속 장치의 구성을 나타내는 모식도이고,
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관련한 전기적 접속 장치의 가이드 핀과 가이드 홀의 구성을 도시하는 모식적인 단면도이고,
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관련한 전기적 접속 장치의 가이드 홀군의 배치의 예를 나타내는 모식적인 평면도이고,
도 4는, 도 3에서의 프로브와 전극 패드의 위치맞춤(alignment) 상태의 예를 도시하는 모식도이며, 도 4(a)는 측면도이고, 도 4(b)는 전극 패드의 표면 측에서 본 평면도이고,
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 관련한 전기적 접속 장치의 가이드 홀군의 배치의 예를 도시하는 모식적인 평면도이고,
도 6은, 도 5에서의 프로브와 전극 패드의 위치맞춤 상태의 예를 나타내는 모식도이고, 도 6(a)는 측면도이며, 도 6(b)는 전극 패드의 표면 측에서 본 평면도 이고,
도 7은, 본 발명의 실시 형태의 변형 예에 관련한 전기적 접속 장치의 가이드 홀군의 배치의 예를 도시하는 모식적인 평면도이고,
도 8은, 본 발명의 실시 형태의 변형 예에 관련한 전기적 접속 장치의 가이드 홀군의 배치의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
이어서 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 아래의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 붙인다. 다만, 도면은 모식적인 것이며, 각 부분의 두께의 비율 등은 현실의 것과는 다르다는 점을 유의해야 한다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다. 다음에 나타내는 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것이며, 본 발명의 실시 형태는 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것에 특정하는 것은 아니다.
본 발명의 실시 형태에 관련한 전기적 접속 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 프로브(11)를 유지하는 프로브 헤드(12)와, 전극 패드(131)가 배치된 전극 기판(13)을 구비한다. 도 1에서는 프로브 헤드(12)의 측면을 투과해서 프로브(11)를 표시하고 있다.
프로브 헤드(12)는, 전극 기판(13)과 겹쳐서 설치되어 있으며, 프로브(11)의 기단부와 전극 패드(131)가 전기적으로 접속된다. 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이 전극 기판(13)에 대향하는 프로브 헤드(12)의 상면으로 돌출한 프로브(11)의 기단부가, 프로브 헤드(12)에 대향하는 전극 기판(13)의 하면에 배치된 전극 패드(131)와 접속한다.
도 1에 도시한 전기적 접속 장치(10)는 수직 동작식 프로브 카드이며, 프로브 헤드(12)의 하면에 노출된 프로브(11)의 선단부가, 전기적 접속 장치(10)의 하방에 배치된 피검사체(20)의 검사용 패드(도시생략)와 접촉한다. 도 1에서는, 프로브(11)가 피검사체(20)에 접촉하고 있지 않은 상태를 나타내고 있는데, 예를 들면 피검사체(20)를 탑재한 척(chuck)(30)이 상승해서 프로브(11)의 선단부가 피검사체(20)에 접촉한다.
전극 기판(13)의 전극 패드(131)는, 전극 기판(13)의 내부에 배치된 전극 배선(132)에 의해 전극 기판(13)의 상면에 배치된 접속 패드(133)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속 패드(133)는 도시를 생략하는 IC테스터 등의 검사 장치와 전기적으로 접속된다. 프로브(11)를 통해서 검사 장치에 의해 피검사체(20)에 소정의 전압이나 전류가 인가된다. 그리고, 피검사체(20)에서 출력되는 신호가 프로브(11)를 통해서 검사 장치에 보내져, 피검사체(20)의 특성이 검사된다.
프로브 헤드(12)에, 프로브 헤드(12)와 전극 기판(13)을 위치 맞추기 위한 가이드 핀(14)이 배치되어 있다. 전극 기판(13)에, 가이드 핀(14)과 대응하는 복수의 가이드 홀로 구성되는 가이드 홀군이 배치되어 있다. 전기적 접속장치(10)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 하나의 가이드 핀(14)에 대해서 설계시의 기준 위치에 배치된 기준 가이드 홀(150)과 기준 가이드 홀(150)의 주위에 배치된 예비 가이드 홀(151~152)로 구성되는 가이드 홀군이 준비되어 있다. 도 2는, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)이 감합된 상태를 도시하고 있다.
기준 가이드 홀(150)이 배치되는 설계시의 기준 위치는, 전기적 접속 장치 (10)의 설계시의 가이드 핀(14)의 위치에 맞춰서 결정된다. 즉, 프로브 헤드(12)와 전극 기판(13)을 설계대로 조립한 경우에, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합시킴으로써 프로브(11)와 전극 패드(131)가 정확하게 접촉하도록 설계시의 기준 위치가 설정된다. 이때, 「정확하게 접촉한다」란, 프로브(11)의 기단부가 전극 패드(131)의 중심 영역에 접촉하여 피검사체(20)의 전기적 특성을 정확하게 측정할 수 있을 정도로 프로브(11)와 전극 패드(131)의 전기적인 접촉 저항이 충분히 낮은 것을 말한다.
그러나, 프로브 헤드(12)나 전극 기판(13)의 각각의 제조시의 조립 교차나 가공 오차, 부재 휨 등에 의해, 가이드 핀(14)이나 기준 가이드 홀(150)의 위치가 설계시와 다른 경우가 있다. 특히, 프로브 헤드(12)의 대형화나 프로브(11)의 협(狹) 피치화에 의해, 가이드 핀(14)이나 기준 가이드 홀(150)의 위치의 설계 위치에서의 차이가 생기기 쉽다.
가이드 핀(14)이나 기준 가이드 홀(150)의 위치가 설계 위치에서 벗어나면, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합시켜서 프로브 헤드(12)를 전극 기판 (13)에 장착했을 때에, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤에 불량(misalignment)가 생긴다. 또한, 전극 기판(13)에서 프로브 헤드(12)를 떼어서 프로브(11)의 교환이나 수리 등을 한 경우에도, 프로브 헤드(12)를 전극 기판(13)에 다시 장착했을 때에, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤 불량이 발생할 수 있다. 이러한 경우에는, 프로브(11)와 전극 패드(131)가 접촉 불량이 되어 피검사체(20)의 전기적인 검사를 정확하게 실시할 수 없다.
이에 대해, 전기적 접속 장치(10)에서는, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합해도 프로브(11)와 전극 패드(131)가 정확히 접촉하지 않는 경우에, 예비 가이드 홀 중 어느 것과 가이드 핀(14)을 감합시킨다. 이때 가이드 핀(14)과 감합시키는 예비 가이드 홀은, 프로브(11)가 전극 패드(131)와 정확하게 접촉하도록 선택된다.
즉, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)이 감합되어도 프로브(11)와 전극 패드(131)가 정확하게 접촉하지 않는 경우에, 예비 가이드 홀 중 어느 것에 가이드 핀(14)을 감합시킴으로써 프로브(11)와 전극 패드(131)가 정확하게 접촉한다. 따라서, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤 불량을 해소하도록, 예비 가이드 홀의 위치가 설정된다. 즉, 기준 가이드 홀(150)과 예비 가이드 홀의 상대 위치는, 가이드 핀(14)이나 기준 가이드 홀(150)의 위치의 설계시의 위치에서의 예측되는 벗어남 양을 전망해서 설정된다.
예를 들면, 전기적 접속 장치(10)의 설계 오차나, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)이 감합된 경우에서의 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤 불량의 과거 데이터 등을 근거로 해서 예비 가이드 홀의 배치 위치는 설정된다. 상기의 조건을 충족하는 범위에서, 예비 가이드 홀의 배치 위치나 개수는 임의로 설정 가능하다.
예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 예비 가이드 홀(151~154)이, 기준 가이드 홀(150)의 주위에서 지면(紙面)의 상하 좌우에 배치된다. 도 3은, 전극 기판(13)의 프로브 헤드(12)에 대향하는 면의 평면도이며, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합시킨다. 또한, 도 2는 도 3의 II-II 방향을 따른 단면도이다.
예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합시킨 경우에, 도 4(a), 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 프로브(11)의 기단부와 전극 패드(131)가 정확하게 접촉하지 않은 경우를 생각한다. 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 프로브(11)의 기단부는 지면 상에서 전극 패드(131)의 중심보다도 오른쪽으로 벗어나 있다.
이 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 지면 상에서 기준 가이드 홀(150)의 좌측의 예비 가이드 홀(151)과 가이드 핀(14)을 감합시킨다. 이에 따라, 도 6(a),도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 프로브(11)의 기단부는 전극 패드(131)의 중심에 접촉한다.
도 3 및 도 4에서는, 기준 가이드 홀(150)과 그 주위의 예비 가이드 홀로 이루어지는 가이드 홀군이, 전극 기판(13)의 중심을 사이에 두고 대각선 상의 모서리에 배치되어 있는 예를 도시하였다. 가이드 홀군이 배치되는 영역은 상기의 2개소에 한정되지 않고, 예를 들면 4개의 모서리부의 각각에 가이드 홀군을 배치해도 좋다. 이와 같이, 복수의 가이드 홀군과 그들에 대응하는 복수의 가이드 핀(14)을 준비함으로써 프로브 헤드(12)와 전극 기판(13)의 위치맞춤을 더 정확하게 수행할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관련한 전기적 접속 장치(10)에서는, 기준 가이드 홀(150)과 그 주위에 배치된 예비 가이드 홀로 구성되는 가이드 홀군이 준비되어 있다. 그리고, 프로브(11)와 전극 기판(13)의 전극 패드(131)가 정확하게 접촉하도록 가이드 핀(14)이 감합하는 가이드 홀을, 기준 가이드 홀(150) 이외에도 예비 가이드 홀에서도 선택할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시한 전기적 접속 장치(10)에 따르면, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤 불량(misalignment)을 쉽게 해소할 수 있다.
예를 들면, 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합시킨 경우에, 외경이 30μm~40μm인 전극 패드(131)의 중심에서 프로브(11)의 기단부가 10μm~20μm 정도 벗어나는 경우가 있다. 이때, 기준 가이드 홀(150)과의 거리가 10μm~20μm 인 예비 가이드 홀을 마련하고, 가이드 핀(14)과 예비 가이드 홀을 감합시킨다. 이에 따라, 프로브(11)의 기단부를 전극 패드(131)의 중심 영역에 접촉시킬 수 있다.
또한, 최초로 프로브 헤드(12)를 전극 기판(13)에 장착한 상태와 비교해서 측정을 반복함으로써 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤이 커지는 경우가 많다. 그 결과, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 접촉 저항이 증대하고, 피검사체 (20)의 전기적 특성을 정확하게 측정할 수 없을 우려가 있다. 따라서, 특히 프로브 헤드(12)를 전극 기판(13)에 최초로 장착한 상태에 있어서는, 프로브(11)의 기단부가 전극 패드(131)의 중심 영역에 접촉해 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 측정을 반복해도 피검사체(20)의 전기적 측정을 정밀하게 실시할 수 있다.
또한, 가이드 핀(14)과 감합시키는 가이드 홀의 선택에는, 다양한 방법을 채용 가능하다. 예를 들면, 최초로 가이드 핀(14)과 기준 가이드 홀(150)을 감합시킨다. 그리고, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤 불량이 발생되어 있는 경우에는, 그 위치맞춤 불량의 방향이나 거리를 확인한다. 그리고, 위치맞춤 불량의 상태에 따라서 가이드 핀(14)과 감합시키는 예비 가이드 홀을 적절히 선택한다.
<변형 예>
도 3에서는, 기준 가이드 홀(150)의 상하 좌우에 1개씩 예비 가이드 홀을 배치한 구성을 예시적으로 도시하였다. 그러나, 기준 가이드 홀(150)의 상하 좌우에 각각 배치하는 예비 가이드 홀의 개수는 1개에 한정되지 않고, 여러 개의 예비 가이드 홀을 배치해도 좋다. 도 7에, 기준 가이드 홀(150)의 상하 좌우에 2개씩 예비 가이드 홀을 배치한 예를 도시한다. 도 7에서는, 예비 가이드 홀의 부호를 생략하고 있다. 또한, 예비 가이드 홀을 방사상으로 배치해도 좋고, 예비 가이드 홀의 개수가 1개라도 좋다.
혹은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 기준 가이드 홀(150)의 주위에 동심원상으로 예비 가이드 홀(부호를 생략)을 배치해도 좋다. 기준 가이드 홀(150)의 주위에 예비 가이드 홀을 다중으로 배치해도 좋다.
상기와 같이, 예비 가이드 홀의 배치 위치는, 프로브(11)와 전극 패드(131)의 위치맞춤 불량의 발생이 예상되는 방향에 맞춰서 임의로 설정 가능하다. 따라서, 예를 들면 기준 가이드 홀(150)에서 보아 특정한 방향으로만 집중해서 예비 가이드 홀을 배치해도 좋다.
(그 밖의 실시 형태)
상기와 같이 본 발명은 실시 형태에 따라서 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시 예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
예를 들면, 상기에서는 프로브 헤드(12)에 가이드 핀(14)을 배치하고, 전극 기판(13)에 가이드 홀을 배치 한 예를 나타내었다. 그러나, 전극 기판(13)에 가이드 핀(14)을 배치하고, 프로브 헤드(12)에 가이드 홀을 배치해도 좋다.
이와 같이, 본 발명은 여기에서는 기재하지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다.
산업상의 이용 가능성
본 실시 형태의 전기적 접속 장치는, 피검사체의 특성 측정의 분야에 이용가능하다.

Claims (5)

  1. 프로브와,
    상기 프로브를 유지하는 프로브 헤드와,
    상기 프로브의 기단부에 접속시키는 전극 패드가 배치된 전극 기판을 구비하고,
    상기 프로브 헤드에, 상기 프로브 헤드와 상기 전극 기판을 위치맞춤(alignment)하기 위한 가이드 핀이 배치되고,
    상기 전극 기판에, 상기 가이드 핀과 대응하는 복수의 가이드 홀로 구성되는 가이드 홀군(穴群)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로브 헤드에 복수의 상기 가이드 핀이 배치되고, 하나의 상기 가이드 핀에 대해서 상기 가이드 홀군이 상기 전극 기판에 배치되고,
    상기 가이드 홀군은, 설계시의 기준 위치에 배치된 기준 가이드 홀과 상기 기준 가이드 홀의 주위에 배치된 예비 가이드 홀로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 홀군 중 적어도 어느 것과 상기 가이드 핀을 감합시킨 경우에 상기 프로브의 상기 기단부가 상기 전극 기판의 상기 전극 패드와 정확히 접촉하도록 상기 기준 가이드 홀과 상기 예비 가이드 홀과의 상대 위치가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    하나의 상기 기준 가이드 홀의 주위에 복수의 상기 예비 가이드 홀이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 기준 위치가 설계시의 상기 가이드 핀의 위치에 맞춰서 결정되며,
    상기 기준 가이드 홀과 상기 예비 가이드 홀의 상대 위치가, 상기 가이드 핀 및 상기 기준 가이드 홀의 설계시의 위치에서의 예측되는 변위(displacement)량을 예상하여 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
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